KR20210027488A - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

신뢰성 또는 수율을 향상시킬 수 있는 플라스마 처리 장치 또는 플라스마 처리 방법을 제공한다. 진공 용기 내부에 배치된 처리실 내부에 배치되고 웨이퍼가 재치(載置)되는 시료대와, 시료대의 상기 상면의 외주측에서 이것을 둘러싸서 배치되고 고주파 전력이 공급되는 도체제의 링 형상 전극과, 당해 링 형상 전극의 위쪽에 놓여서 이것을 덮는 유전체제의 커버와, 상기 시료대를 구성해서 원판 또는 원통 형상을 가진 기재의 외주측 부분에 배치된 관통 구멍 내에 매달려서 배치되고 그 상단부에 상기 링 형상 전극과 접속되고 이것에 위치 결정된 커넥터부를 가진 봉 형상 부재와, 상기 관통 구멍의 아래쪽의 상기 시료대 아래쪽에서 극간을 두고 배치된 수평 방향으로 연장되는 빔 형상의 부재로서 그 일단이 상기 봉 형상 부재의 하단부와 연결되고 타단이 상기 시료대에 대해서 위치 결정되고 상기 봉 형상 부재를 상기 타단에 대하여 링 형상 전극에 대해서 상향으로 가압하는 빔 형상의 부재와, 급전 경로를 통해서 상기 봉 형상 부재에 접속되고 상기 링 형상 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비했다.

Description

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
본 발명은, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이며, 특히 반도체 기판 등의 피처리재의 가공에 바람직한 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서는, 일반적으로 플라스마를 이용한 드라이에칭이 행해지고 있다. 드라이에칭을 행하기 위한 플라스마 처리 장치는 다양한 방식이 사용되고 있다.
일반적으로, 플라스마 처리 장치는, 진공 처리실, 이것에 접속된 가스 공급 장치, 진공 처리실 내의 압력을 원하는 값으로 유지하는 진공 배기계, 피처리재인 웨이퍼를 재치(載置)하는 전극, 진공 처리실 내에 플라스마를 발생시키기 위한 플라스마 발생 수단 등으로 구성되어 있다. 플라스마 발생 수단에 의해 샤워플레이트 등으로부터 진공 처리실 내에 공급된 처리 가스를 플라스마 상태로 함으로써, 웨이퍼 재치용 전극에 유지된 웨이퍼의 에칭 처리가 행해진다.
최근, 반도체 디바이스의 집적도의 향상에 수반하여, 미세 가공 즉 가공 정밀도의 향상이 요구됨과 함께, 반도체 디바이스의 회로 구조도 보다 미세하게 되고, 반도체 디바이스의 회로가 그 위에 형성되는 반도체 웨이퍼 등의 기판의 보다 외주연부(外周緣部)까지 성능이 좋은 반도체 디바이스를 수율 좋게 제조할 수 있도록 요구되고 있다. 즉, 플라스마 처리 장치가 실시하는 처리가 반도체 디바이스의 성능을 악화시켜 버리는 것에 이르지 않도록 기판의 외주연부의 영역의 크기를 보다 작게 하는 것이 요구되고 있다. 이와 같은 기판의 외주측 부분에서의 성능의 악화를 억제하기 위하여, 기판이 놓인 시료대의 상면의 기판의 외주측의 영역에 있어서 전계의 집중을 저감한다. 그리고, 기판의 상면의 외주측 부분에 있어서의 처리의 특성, 예를 들면 에칭 처리의 경우에는 처리의 속도(에칭 레이트)가 급격히 증대해 버리는 것을 억제할 필요가 있다. 이를 달성하기 위하여, 기판의 처리 중에 기판의 상면의 위쪽에 형성되는 시스의 두께의 기판의 중심부로부터 외주연까지의 변화가 억제되도록, 기판의 외주측에서 시료대의 상부의 상면을 덮어서 배치된 유전체제의 서셉터 링을 포함하는 기판의 외주측 영역에서의 전계를 조절하는 것이 고려되어 왔다.
이와 같은 기술로서, 예를 들면, 일본 특개2016-225376호 공보(특허문헌 1)에 개시된 것이 알려져 있다. 상기 특허문헌 1에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료가 놓인 시료대 상부의 시료의 외주를 둘러싸서 배치된 절연체제의 링의 아래쪽에서 이것에 덮이고, 상기 시료의 외주측에서 이것을 둘러싸서 배치된 도전체제의 링에 소정의 주파수의 고주파 전력을 인가해서, 시료의 상면의 외주측 부분에서의 하전 입자의 진입 방향을 시료의 상면에 수직에 가깝게 해서, 처리의 수율의 향상을 도모하는 기술이 개시되어 있다.
또한, 일본 특개2011-009351호 공보(특허문헌 2)에는, 플라스마에 면하는 포커스 링에 바이어스 전위 형성용의 고주파 전력을 공급하고, 이에 의해 도전체의 상면의 위쪽에 형성된 바이어스 전위의 크기를 도전체의 플라스마에 의한 깎임이나 소모의 정도에 따라서 조절함으로써 처리의 성능이 시간과 함께 변동해 버리는 것을 억제하는 기술이 개시되어 있다.
일본 특개2016-225376호 공보 일본 특개2011-009351호 공보
상기한 기술은, 다음의 점에 대하여 고려가 불충분했기 때문에, 문제가 발생하고 있었다.
즉, 상기 특허문헌 1은, 도전성의 링에 고주파 전력이 공급되는 급전 라인 상에서의 직렬 공진이 일어남에 의해, 급전 라인의 임피던스를 낮춰서 큰 전류를 흐르게 하는 작용을 나타내지만, 큰 전류가 흐름으로써 급전 경로에서의 발열량이 커져 버리는 점에 대하여 고려되어 있지 않다. 특히, 큰 전류가 흐른 때에는, 시료대의 내부에서의 급전 경로 상에 배치된 케이블의 커넥터 등의 경로를 구성하는 2개의 부재의 접속 부분에서 큰 발열이 발생해서 상기 접속 부분을 손상시키거나 주위의 부재에 악영향을 미칠 우려가 있는 점에 대하여 고려되어 있지 않다.
또한, 특허문헌 2에 있어서도, 포커스 링이 플라스마에 면해 있기 때문에, 플라스마에 접촉함으로써 포커스 링에 대한 급전 라인으로부터의 고주파 전력의 전류가 플라스마에 흘러들 우려가 있고, 이때는 특허문헌 1과 마찬가지의 문제가 발생해 버린다. 상기 특허문헌 2의 기술에서는, 시료대의 내부의 급전 경로 상의 접속 부분에 있어서 발열이 커져서 급전 경로가 손상되어 장치의 신뢰성이 손상되어 버리는 점이나, 시료대의 상면 또는 그 위에 놓이는 웨이퍼의 상면에, 발열로부터의 영향에 의한 온도의 불균일이 발생한 결과, 처리 후의 형상이 원하는 것으로부터 크게 어긋나 버리는 점에 대하여, 고려되어 있지 않다.
본 발명의 목적은, 신뢰성 또는 수율을 향상시킬 수 있는 플라스마 처리 장치 또는 플라스마 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 상기한 목적과 신규의 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
본원에 있어서 개시되는 실시형태 중, 대표적인 것의 개요를 간단히 설명하면, 다음과 같다.
일 실시형태에 있어서의 플라스마 처리 장치는, 플라스마가 형성되는 처리실을 내부에 구비한 진공 용기와, 상기 처리실 내의 하부에 배치되고, 처리 대상의 반도체 웨이퍼가 놓이는 재치면을 구비한 시료대와, 상기 처리실 내에 공급된 가스를 이용해서 플라스마 형성용의 전계를 형성하는 전계 형성부를 갖는다. 또한, 상기 시료대를 구성하고, 상기 플라스마가 형성되고 있는 동안에 제1 고주파 전원으로부터 제1 고주파 전력이 공급되는 제1 전극과, 상기 시료대의 상기 재치면의 외주부에 배치되어 상기 시료대의 표면을 덮고, 유전체로 이루어지는 링 형상 부재와, 상기 링 형상 부재의 내부에 배치되고, 제2 고주파 전원으로부터의 제2 고주파 전력이 공급되는 제2 전극을 갖는다. 또한, 상기 시료대의 상기 재치면을 구성하고, 정전기에 의한 반도체 웨이퍼 흡착용의 직류 전력이 내부에 공급되는 막 형상의 정전 흡착용 전극과, 상기 제2 전극에 상기 제2 고주파 전력을 공급하는 경로를 구성하는 급전 커넥터를 갖는다. 그리고, 상기 급전 커넥터는, 상기 시료대의 상기 링 형상 부재에 의해서 덮이는 부분의 내부를 관통하는 관통 구멍 내에 배치된 절연성의 원통형 부재의 내부에 배치되는 도전성의 원통 부재와 맞닿으며, 또한 장변 방향에 대향하는 양단(兩端) 중, 상기 도전성의 원통 부재가 맞닿지 않는 일단이 고정되고, 상기 도전성의 원통 부재의 아래쪽에의 연장에 연동해서 상하 방향으로 휨 변형 가능한 탄성을 가진 도전 부재를 구비한다.
또한, 일 실시형태에 있어서의 플라스마 처리 방법은, (a) 플라스마 처리가 행해지는 진공 용기 내에 마련된 시료대에 반도체 웨이퍼를 재치하는 공정과, (b) 상기 시료대 상에 재치된 상기 반도체 웨이퍼 상에 플라스마를 형성하고, 상기 플라스마를 형성하고 있는 동안, 제1 고주파 전원으로부터 상기 시료대에 제1 고주파 전력을 공급해서 상기 반도체 웨이퍼에 플라스마 처리를 행하는 공정을 갖는다. 또한, 상기 플라스마 처리 중에, 제2 고주파 전원으로부터 상기 시료대의 외주부의 상부에 배치된 전극에, 상기 시료대에 마련된 급전 커넥터를 통해서 제2 고주파 전력을 공급한다. 또한, 상기 시료대의 링 형상 부재에 의해서 덮이는 부분의 내부를 관통하는 관통 구멍 내에 배치된 상기 도전성의 원통 부재와 맞닿으며, 또한 장변 방향에 대향하는 양단 중, 상기 도전성의 원통 부재가 맞닿지 않는 일단이 고정되고, 상기 도전성의 원통 부재의 아래쪽에의 연장에 연동해서 상하 방향으로 휨 변형 가능한 탄성을 가진 도전 부재를 구비한 상기 급전 커넥터를 통해서 상기 제2 고주파 전력을 공급한다.
본원에 있어서 개시되는 발명 중, 대표적인 것에 의해서 얻어지는 효과를 간단히 설명하면 이하와 같다.
플라스마 처리 장치의 신뢰성을 향상시키고, 플라스마 처리에 있어서의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 나타내는 본 실시예의 플라스마 처리 장치의 서셉터 링의 다른 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 4는 도 2에 나타내는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 5는 도 2에 나타내는 실시예의 다른 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 6은 도 2에 나타내는 실시예의 또 다른 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도.
종래의 플라스마 처리 장치에서는, 처리실 내에 배치되고 웨이퍼가 그 상면에 재치된 웨이퍼 재치용 전극은, 웨이퍼의 처리 중에 처리실 내에 형성되는 플라스마로부터 전달되는 열이나 당해 웨이퍼의 표면 상에 미리 형성, 배치된 막과 플라스마의 상호 작용에 의해 발생하는 열을 받아서 가열된다. 이때, 웨이퍼 재치용 전극의 상부에 배치되어 이것을 구성하는 부재 중, 금속 등의 도전체 재료로 구성된 기재와 그 아래쪽에 당해 기재와 나사나 볼트로 체결 등 되어 접속되어서 일체로 배치된 절연성 재료 또는 유전체 재료로 구성된 절연 플레이트는, 온도의 상승에 수반해서 발생하는 팽창의 결과 얻어지는 치수, 형상에 이들 열팽창 계수의 차에 의해, 차가 발생해 버리고, 이 결과 일체로 접속된 웨이퍼 재치용 전극의 상부의 형상은, 구부러짐이나 요철 등의 초기의 것으로부터의 뒤틀림이나 변동이 발생해 버린다.
이와 같은 뒤틀림이 발생한 웨이퍼 재치용 전극의 기재나 절연 플레이트 등의 상부를 구성하는 부재를 관통하는 관통 구멍은, 길이 등의 치수나 중심축의 각도나 방향이 변화하게 되고, 이에 수반해서 관통 구멍의 내부에 배치된 부재 혹은 웨이퍼 재치용 전극 상부에 놓인 부재의 위치나 이들의 상대적인 거리에 변화가 발생해 버린다. 특히, 상기한 뒤틀림이나 변형은, 원판 또는 원통 형상을 구비한 웨이퍼 재치용 전극의 상부의 부재의 외주측에서 커진다. 예를 들면, 당해 웨이퍼 재치용 전극이 그 상부의 외주측에 고주파 전력이 공급되는 도전체제의 링이 배치된 구성인 경우에는, 당해 링과 웨이퍼 재치용 전극(120)의 내부에 배치되고 링에 공급되는 고주파 전력이 통전하는 급전 경로의 단부(端部)와의 거리가 상기 변형이나 뒤틀림의 발생에 수반해서 변화하게 되고, 이들 링과 단부 사이를 접속하는 커넥터 부분에 대해서 변형 또는 변위시키려고 하는 외력이 작용하게 된다.
이 때문에, 종래의 기술에서는 외력이 커넥터의 구조적 강도를 초과하면 당해 커넥터에 파손이 발생해 버린다. 또한, 발생하는 변형이나 뒤틀림의 크기가 당해 커넥터의 허용되는 범위 내여도, 복수 매의 웨이퍼가 연속적으로 처리될 경우, 웨이퍼 재치용 전극 및 이것에 탑재된 상기 커넥터 부분에는 플라스마를 이용한 처리마다의 가열 및 처리가 종료된 후의 냉각과 이들에 수반하는 팽창, 수축에 기인하는 변형이나 변위 또는 뒤틀림이 반복해서 발생하게 된다. 그리고, 이와 같은 변형, 변위나 뒤틀림의 반복에 수반해서 커넥터 부분의 2개의 부재가 접속된 부분에 있어서 슬라이딩이 일어나면, 이 슬라이딩의 결과, 마모나 발열에 의해 발생하는 상호 작용에 의한 반응물의 형성, 또한 오염이나 도통 성능의 저하나 부재의 파손이 발생해 버리고, 그 결과, 플라스마 처리 장치의 장기간에 걸친 신뢰성이 손상되어 버린다는 문제가 발생할 우려가 있었다.
본원 발명은 상기한 과제를 해결하기 위하여 상기된 것이다.
이하에, 본 발명의 실시형태를 도면을 이용해서 설명한다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예를 도 1∼도 4를 이용해서 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 특히, 도 1은, 플라스마를 형성하기 위한 전계로서 마이크로파의 전계를 이용하고, 상기 마이크로파의 전계와 자계의 ECR(Electron Cyclotron Resonance)을 일으켜 플라스마를 형성하고, 상기 플라스마를 이용해서 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료를 에칭 처리하는 플라스마 에칭 장치를 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 플라스마 에칭 장치(100)에 대하여 설명한다. 플라스마 에칭 장치(100)는, 플라스마가 형성되는 처리실(104)을 내부에 구비한 진공 용기(101)를 갖고 있다. 진공 용기(101)의 원통 형상을 가진 상부의 측벽의 상단(上端) 위쪽에 원판 형상을 가진 유전체창(103)(예를 들면 석영제)이 덮개 부재로서 놓여서 당해 진공 용기(101)의 일부를 구성한다. 원통형의 진공 용기(101)의 측벽의 위쪽에 놓인 상태에서 유전체창(103) 주연부의 이면과 진공 용기(101)의 원통형을 가진 측벽의 상단 사이에는 O링 등의 시일 부재가 끼워져서 배치되고, 진공 용기(101) 내부의 처리실(104) 내가 배기되어서 감압되어 유전체창(103)이 진공 용기(101)에 밀어붙여짐으로써 시일 부재에 변형이 발생함에 의해, 진공 용기(101) 또는 처리실(104)의 내부와 외부가 기밀하게 구획되어 있다.
또한, 진공 용기(101)의 하부에는 처리실(104)에 면해서 원형의 개구를 가진 진공 배기구(110)가 배치되고, 진공 용기(101)의 아래쪽에 배치되어 접속된 진공 배기 장치(도시 생략)와 연통(連通)되어 있다. 또한, 진공 용기(101)의 상부의 덮개 부재를 구성하는 유전체창(103)의 하면의 아래쪽에는, 처리실(104)의 원형의 천장면을 구성해서 처리실(104)에 면한 샤워플레이트(102)가 구비되어 있다. 샤워플레이트(102)는, 중앙부에 관통해서 배치된 복수의 가스 도입 구멍(102a)을 가진 원판 형상을 갖고 있고, 당해 가스 도입 구멍(102a)을 통과해서 에칭 처리용의 가스가 처리실(104)에 위쪽으로부터 도입된다. 본 실시예의 샤워플레이트(102)는, 석영 등의 유전체의 재료로 구성되어 있다.
진공 용기(101)의 상부의 외측의 위쪽측의 개소에는, 플라스마(116)를 처리실(104) 내부에 생성하기 위한 전계 및 자계를 형성하는 전계·자계 형성부(160)가 배치되어 있다. 전계·자계 형성부(160)는, 이하의 구성을 포함해서 플라스마 에칭 장치(100)에 구비되어 있다. 즉, 전계·자계 형성부(160)는, 유전체창(103)의 위쪽에 배치되며 또한 플라스마(116)를 생성하기 위한 소정의 주파수의 고주파 전계를 처리실(104) 내에 도입하기 위하여 당해 전계가 내부에서 전송되는 도파관(105)이 배치되고, 그 하부를 구성하는 원통형 부분은 상하 방향으로 축을 갖고 유전체창(103) 상면의 중앙부의 위쪽에서 유전체창(103)보다 직경이 작은 원통의 하단부가 배치되어 있다. 또한, 도파관(105)의 다른 쪽의 단부에는, 도파관(105)의 내부에서 전송되는 고주파의 전계를 발신해서 형성하는 전계 발생용 전원(106)이 구비되어 있다. 당해 전계의 소정의 주파수는, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는 2.45GHz의 마이크로파가 사용된다.
처리실(104)의 유전체창(103)의 위쪽의 도파관(105)의 원통 형상부의 하단부 및 처리실(104)의 원통 형상부를 구성하는 진공 용기(101)의 측벽의 외주측의 주위의 각각에는, 자장 발생 코일(107)이 이들을 둘러싼 상태로 배치되어 있다. 자장 발생 코일(107)은, 직류 전류가 공급되어 자장을 형성하는 상하 방향으로 복수의 단에 배치된 전자석 및 요크로 구성되어 있다.
상기한 구성에 있어서, 샤워플레이트(102)의 가스 도입 구멍(102a)으로부터 처리실(104) 내에 처리용의 가스가 도입된 상태에서, 전계 발생용 전원(106)으로부터 발진된 마이크로파의 전계는, 도파관(105)의 내부를 전파해서 유전체창(103) 및 샤워플레이트(102)를 투과해서 처리실(104)에 위쪽으로부터 하향으로 공급된다. 또한, 자장 발생 코일(107)에 공급된 직류 전류에 의해 일어난 자계가 처리실(104) 내에 공급되고, 마이크로파의 전계와 상호 작용을 발생시켜서, ECR(Electron Cyclotron Resonance)이 일어난다. 당해 ECR에 의해, 처리용의 가스의 원자 또는 분자가 여기(勵起), 해리 또는 전리되어, 처리실(104) 내에 고밀도의 플라스마(116)가 생성된다.
플라스마(116)가 형성되는 공간의 아래쪽의 처리실(104)의 하부에는, 시료대를 구성하는 웨이퍼 재치용 전극(제1 전극)(120)이 배치되어 있다. 웨이퍼 재치용 전극(120)은 그 상부의 중앙부는 외주측보다 상면이 높게 된 원통형의 돌기(볼록 형태) 부분을 구비하고 있고, 볼록 형태 상부의 상면에 시료(처리 대상)인 반도체 웨이퍼(이후, 단순히 웨이퍼라고도 한다)(109)가 놓이는 재치면(120a)을 구비하고 있다. 그 재치면(120a)은, 샤워플레이트(102) 또는 유전체창(103)에 대향하도록 배치되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 재치용 전극(120) 상부를 구성하는 전극 기재(108)의 볼록부의 상면(120b)이 유전체막(140)으로 피복되고, 당해 유전체막(140)이 재치면(120a)을 구성한다. 유전체막(140)의 내부에는, 도 1에 나타내는 고주파 필터(125)를 통해서 직류 전원(126)과 접속된 정전 흡착용의 복수의 도전체제의 막인 도전체막(111)이 배치되어 있다. 여기에서, 도전체막(111)은, 정전기에 의한 반도체 웨이퍼 흡착용의 직류 전력이 내부에 공급되고, 이것을 덮는 유전체막(140)의 상부를 사이에 두고 웨이퍼(109)를 흡착시키는 정전기를 형성하기 위한 막 형상의 정전 흡착용 전극이다. 본 실시예의 도전체막(111)은, 위쪽으로부터 보았을 때 원 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 형상을 갖고 상호 소정의 거리만큼 거리를 두고 배치되어 절연된 복수의 막이고, 복수의 막 형상의 전극의 한쪽과 다른 쪽이 서로 다른 극성이 부여되는 쌍극형의 것이어도 되고, 또는 같은 극성이 부여되는 단극형의 것이어도 된다. 도 1에서는 단일의 도전체막(111)만이 개시되어 있지만, 본 실시예는 쌍극형의 정전 흡착 전극으로서 각각 서로 다른 극성이 부여되는 복수의 도전체막(111)이 유전체막(140) 내부에 배치된다.
웨이퍼 재치용 전극(120)의 내부에 배치된 도전체제의 원형 또는 원통 형상을 가진 전극 기재(108)는, 고주파 전원(124)과 정합기(129)를 통해서 동축 케이블 등의 배선을 포함하는 급전 경로를 통해서 접속되어 있다. 이들 고주파 전원(제1 고주파 전원)(124)과 정합기(129)는, 고주파 필터(125)와 도전체막(111) 사이의 거리보다 가까운 개소에 배치되어 있다. 또한, 고주파 전원(124)은, 접지(12)에 접속되어 있다.
본 실시예에 있어서, 웨이퍼(109)의 처리 중에는, 고주파 전원(124)으로부터의 소정의 주파수의 고주파 전력(제1 고주파 전력)이 공급되고, 웨이퍼 재치용 전극(120)의 유전체막(140)의 상면 상에 흡착되어 유지된 웨이퍼(109)의 위쪽에 플라스마(116)의 전위와의 차에 따른 분포를 갖는 바이어스 전위가 형성된다. 환언하면, 상기 시료대는, 플라스마(116)가 형성되고 있는 동안에 고주파 전원(124)으로부터 고주파 전력(제1 고주파 전력)이 공급되는 웨이퍼 재치용 전극(제1 전극)(120)을 갖고 있다.
전극 기재(108)의 내부에는, 전달되는 열을 제거해서 웨이퍼 재치용 전극(120)을 냉각하기 위하여, 전극 기재(108) 또는 웨이퍼 재치용 전극(120)의 상하 방향의 중심축 둘레에 나선 형상 또는 동심(同心) 형상으로 다중으로 배치되고 내부를 온도가 소정의 범위로 조절된 냉매가 통류(通流)하는 냉매 유로(152)가 구비되어 있다. 이 냉매 유로(152)의 웨이퍼 재치용 전극(120)에의 입구 및 출구는, 도시하지 않은 냉동 사이클을 구비해서 냉매를 열전달에 의해 소정의 범위 내로 온도를 조절하는 온도 조절기와 관로에 의해 접속되어 있고, 냉매 유로(152)를 흘러서 열교환에 의해 온도가 변화한 냉매는 출구로부터 유출해서 관로를 통하여 온도 조절기 내부의 유로를 통과해서 소정의 온도 범위로 된 후 전극 기재(108) 내의 냉매 유로(152)에 공급되어 순환한다.
웨이퍼 재치용 전극(120)의 전극 기재(108)의 볼록 형태부의 웨이퍼(109)와 마찬가지의 원 형상을 가진 재치면(120a)의 외주측에는, 이것을 둘러싸서 위쪽으로부터 보았을 때 링 형상으로 배치된 오목부(120d)가 배치되어 있다. 이 오목부(120d)의 시료대의 재치면(120a)보다 높이가 낮게 형성된 링 형상의 상면에는, 석영 혹은 알루미나 등의 세라믹스와 같은 유전체제의 재료로 구성된 링 형상 부재인 서셉터 링(113)이 놓이고, 오목부(120d)의 저면 혹은 볼록 형태부의 원통형의 측벽면이 플라스마(116)에 대해서 덮인다.
본 실시예의 서셉터 링(113)은, 링 형상 부분의 외주연을 구성하는 원통형의 측벽부는, 오목부(120d)에 놓인 상태에서, 측벽부의 하단이 당해 오목부(120d)보다 아래쪽으로 연장되어 웨이퍼 재치용 전극(120)의 전극 기재(108) 혹은 후술하는 절연 플레이트(150)의 원통형의 측벽면을 덮는 치수를 갖고 있다. 또한, 서셉터 링(113)은, 서셉터 링(113)이 오목부(120d)에 놓이고 링 형상 부분의 저면이 오목부(120d) 또는 이것을 덮은 보호용의 유전체제의 피막의 상면과 접한 상태에서, 서셉터 링(113)의 평탄한 상면이 재치면(120a)보다 높아지는 치수를 갖고 있다.
본 실시예에서는, 상기 전계 발생용 전원(106), 자장 발생 코일(107), 고주파 전원(124), 고주파 필터(125), 직류 전원(126), 고주파 전원(127), 정합기(128, 129), 부하 임피던스 가변 박스(130) 등의 전계·자계 조절계, 혹은 후술하는 진공 배기 장치나 가스 공급량을 조절하는 매스 플로 컨트롤러 등의 압력 조절계를 구성하는 장치를 포함하는 플라스마 에칭 장치(100)의 동작을 조절하는 장치는, 각각이 출력이나 유량, 압력 등의 동작의 상태를 검지하는 검지기를 구비함과 함께, 제어기(170)와 유선 또는 무선을 통해서 통신 가능하게 접속되어 있다. 이들 장치의 각각에 구비된 검지기로부터 출력되는 당해 동작의 상태를 나타내는 신호가 제어기(170)에 전달되면, 제어기(170)의 연산기는, 제어기(170) 내부의 기억 장치에 기억된 소프트웨어를 판독해서 그 알고리즘에 의거해서 수신한 검지기로부터의 신호로부터 그 상태의 양을 검출하고, 이것을 적절한 값으로 조절하기 위한 지령 신호를 산출해서 발신한다. 지령 신호를 수신한 전계·자계 조절계 혹은 압력 조절계 등에 포함되는 장치는 지령 신호에 따라서 동작을 조절한다.
이와 같은 플라스마 에칭 장치(100)에서는, 진공 용기(101)의 측벽에 연결된 다른 진공 용기인 진공 반송 용기의 내부의 처리실(104)과 마찬가지의 압력까지 감압된 진공 반송실 내에 배치된 웨이퍼 반송용의 로봇의 암(arm) 선단 상에 놓인 처리 전의 웨이퍼(109)가, 진공 반송실과 처리실(104) 사이를 연통하는 통로인 게이트가 진공 반송실 내에 배치된 게이트 밸브가 개방되고, 암의 신장에 의해서 당해 게이트 내를 지나서 암 선단 상에 놓인 상태에서 처리실(104) 내부에 반입된다. 또한, 처리실(104) 내의 웨이퍼 재치용 전극(120)의 재치면(120a)의 위쪽까지 반송된 웨이퍼(109)는, 리프트 핀의 상하 이동에 의해 상기 리프트 핀 상에 넘겨 받아지고, 또한 재치면(120a) 상에 놓인 후, 직류 전원(126)으로부터 인가되는 직류 전력에 의해 형성된 정전기력에 의해서 웨이퍼 재치용 전극(120)의 재치면(120a)에 흡착되어 유지된다.
암의 수축에 의해서 처리실(104)로부터 진공 반송실 내부에 반송용 로봇이 퇴실한 후, 게이트 밸브가 게이트를 진공 반송실로부터 기밀하게 폐색해서, 처리실(104) 내부가 밀폐된다. 이 상태에서, 에칭 처리용의 가스가 가스원과 진공 용기(101) 사이를 접속하는 배관으로 구성된 가스 공급용의 관로를 지나서 처리실(104) 내에 공급된다. 당해 배관 상에는, 내부에 당해 가스가 흐르는 유로와 그 유로 상에 배치되고 당해 유로의 단면적을 증감 또는 개폐해서 유량을 원하는 범위 내의 값으로 조절하는 밸브를 가진 유로 조절기인 매스 플로 컨트롤러(도시 생략)가 배치되고, 이에 의해 그 유량 또는 속도가 조절되어 배관의 단부에 접속된 진공 용기(101) 내의 유로로부터 유전체창(103)과 석영제의 샤워플레이트(102) 사이의 극간의 공간에 도입된다. 도입된 가스는, 이 공간 내에서 확산한 후에 샤워플레이트(102)의 가스 도입 구멍(102a)을 통과해서 처리실(104)에 도입된다.
처리실(104) 내부는, 진공 배기구(110)에 연결된 진공 배기 장치의 동작에 의해, 진공 배기구(110)를 통과해서 내부의 가스나 입자가 배기되어 있다. 샤워플레이트(102)의 가스 도입 구멍(102a)으로부터의 가스의 공급량과 진공 배기구(110)로부터의 배기량의 밸런스에 따라서, 처리실(104) 내가 웨이퍼(109)의 처리에 적합한 범위 내의 소정의 값으로 조정된다.
또한, 웨이퍼(109)가 흡착 유지되고 있는 동안, 웨이퍼(109)와 웨이퍼 재치용 전극(120)의 재치면(120a)인 유전체막(140)의 상면 사이의 극간에는, 유전체막(140)의 상면의 도시하지 않은 개구로부터 He(헬륨) 등의 열전달성을 가진 가스가 공급되고, 이에 의해 웨이퍼(109)와 웨이퍼 재치용 전극(120) 사이의 열전달이 촉진된다. 또, 소정의 범위 내의 온도로 조절된 냉매가 웨이퍼 재치용 전극(120)의 전극 기재(108) 내에 배치된 냉매 유로(152) 내를 통류해서 순환함으로써, 웨이퍼 재치용 전극(120) 또는 전극 기재(108)의 온도는 웨이퍼(109)가 재치되기 전에 미리 조절되어 있다. 따라서, 열용량이 큰 웨이퍼 재치용 전극(120) 또는 전극 기재(108)와의 사이에서 열전달이 됨으로써, 처리 전에 웨이퍼(109)의 온도는 이들 온도에 근접하도록 조절되고, 처리의 개시 후에도 웨이퍼(109)로부터의 열이 전달되어 웨이퍼(109)의 온도가 조절된다.
이 상태에서, 처리실(104) 내에 마이크로파의 전계와 자계가 공급되어 가스를 이용해서 플라스마(116)가 생성된다. 플라스마(116)가 형성되면, 전극 기재(108)에 고주파 전원(124)으로부터 고주파(RF) 전력이 공급되고, 웨이퍼(109)의 상면의 위쪽에 바이어스 전위가 형성되어 플라스마(116)의 전위와의 사이의 전위차에 따라서 플라스마(116) 내의 이온 등의 하전 입자가 웨이퍼(109)의 상면에 유인된다. 또한, 상기 하전 입자가, 웨이퍼(109)의 상면에 미리 배치된 마스크 및 처리 대상의 막층을 포함하는 막구조의 상기 처리 대상의 막층 표면과 충돌해서 에칭 처리가 행해진다. 에칭 처리 중은, 처리실(104) 내에 도입된 처리용의 가스나 처리 중에 발생한 반응 생성물의 입자가 진공 배기구(110)로부터 배기된다.
처리 대상의 막층의 에칭 처리가 진행되어, 당해 처리가 소정의 에칭량 또는 나머지 막두께까지 달한 것이 도시하지 않은 종점 검출기나 막두께 검출기에 의해 검출되면, 고주파 전원(124)으로부터의 고주파 전력의 공급이 정지되고, 전계 발생용 전원(106) 및 자장 발생 코일(107)에의 전력의 공급이 정지되어 플라스마(116)가 소화되어 에칭 처리가 정지된다. 그 후, 웨이퍼(109)를 흡착시키기 위한 도전체막(111)에 직류 전원(126)으로부터 처리 중과는 반대의 전위로 되도록 전력이 공급되고, 정전 흡착력의 제전 처리가 실시된 후, 처리실(104) 내부에 희가스가 도입되어 처리용의 가스와 치환되고, 웨이퍼(109)가 웨이퍼 재치용 전극(120)의 재치면(120a)으로부터 리프트 핀에 의해 들어올려진 후, 게이트 밸브가 개방한 게이트를 통과해서 처리실(104) 내에 진입한 반송용 로봇의 암 선단에 넘겨 받아지고 암의 수축에 의해서 처리실(104) 외로 반출된다. 처리되어야 할 다른 웨이퍼(109)가 있는 경우에는, 당해 웨이퍼(109)가 반송용 로봇에 의해 반입되어 상기와 마찬가지로 처리가 행해지고, 다른 웨이퍼(109)가 없는 경우에는, 게이트 밸브가 기밀하게 게이트를 폐색해서 처리실(104)이 밀봉되어 처리실(104)에서의 처리가 종료된다.
그리고, 본 실시예의 플라스마 에칭 장치(100)에서는, 웨이퍼(109)의 처리 중에, 웨이퍼 재치용 전극(120)의 재치면(120a) 외주의 오목부(120d)와 서셉터 링(113) 사이에 배치된 도체 링(131)에 제2 고주파 전원인 고주파 전원(127)으로부터 제2 고주파 전력을 공급한다. 또한, 당해 도체 링(131)은, 제2 고주파 전력의 급전 경로를 구성함과 함께 웨이퍼 재치용 전극(120)의 전극 기재(108)의 외주부의 내부를 관통하는 관통 구멍 내에 배치되고 도체 링(131)에 아래쪽으로부터 상향으로 밀어붙여져서 유지된 급전 커넥터(161)와 접속되어 있다.
고주파 전원(127)으로부터 출력된 고주파 전력은, 고주파 전원(127)과 도체 링(131) 사이를 전기적으로 접속하는 급전 경로 상을 그 위에 배치된 부하의 정합기(128)와 부하 임피던스 가변 박스(130)를 통해서 서셉터 링(113)의 내측에 배치된 도전체제의 도체 링(131)에 공급된다. 이때, 부하 임피던스 가변 박스(130)에 있어서 급전 경로 상의 임피던스가 바람직한 범위 내의 값으로 조절됨으로써, 서셉터 링(113)의 상부의 상대적으로 높은 임피던스 부분에 대해서, 고주파 전원(127)으로부터 전극 기재(108)를 통해서 웨이퍼(109)의 외주연부까지의 제1 고주파 전력에 대한 임피던스의 값이 상대적으로 낮게 된다. 이에 의해, 웨이퍼(109)의 외주측 부분 및 외주연부에 고주파 전력을 효과적으로 공급하고, 웨이퍼(109)의 외주측 부분 또는 외주연부에서의 전계의 집중을 완화해서 이들 영역 위쪽의 바이어스 전위의 등전위면의 높이의 분포를, 플라스마 중의 이온 등의 하전 입자의 웨이퍼(109) 상면에의 입사 방향의 불균일이 허용되는 소기의 범위 내로 해서, 처리의 수율을 향상시킨다.
본 실시예에서는 고주파 전원(127)은 접지 개소(112)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 본 예에서는 도체 링(131)에 고주파 전원(127)으로부터 공급되는 제2 고주파 전력의 주파수는, 웨이퍼(109)의 처리의 조건에 따라서 적절히 선택되지만, 바람직하게는 고주파 전원(124)과 같거나 정수배의 값으로 된다.
다음으로, 도 2를 이용해서, 본 실시예의 웨이퍼 재치용 전극(120) 상부를 둘러싸는 서셉터 링(113) 및 그 내부의 도체 링(131)의 구성의 상세를 설명한다. 또, 본 도면에서 도 1에 나타낸 것과 같은 부호가 부여된 개소에 대해서는, 필요가 없는 한 설명이 생략된다. 도 2는, 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 실시예의, 웨이퍼 재치용 전극(120)은, 원통 또는 원판 형상을 가진 전극 기재(108)와, 당해 전극 기재(108)의 하면의 아래쪽에서 전극 기재(108)에 접속해서 배치된 원판 형상의 절연 플레이트(150)와, 절연 플레이트(150)의 하면의 아래쪽에서 절연 플레이트(150)에 맞닿아서 배치된 원판 형상의 도전체제의 부재이며, 또한 접지 전위로 된 접지 플레이트(151)를 구비하고 있다. 또한, 웨이퍼 재치용 전극(120)은, 전극 기재(108)와 절연 플레이트(150)와 접지 플레이트(151)가, 도시하지 않은 볼트 등으로 체결되어 일체로 연결되어 있다.
또한, 접지 플레이트(151)는, 그 외주단의 하면이 원통 형상을 가진 전극 베이스(146)의 원통부 상단면 상에, 이들 사이에 O링 등의 시일 부재(145)를 두고 놓이고, 이 상태에서 도시하지 않은 볼트에 의해 체결되어 있다. 이 구성에 의해, 접지 플레이트(151)의 아래쪽 및 전극 베이스(146)의 중앙측의 공간(149)은, 웨이퍼 재치용 전극(120)의 외부의 처리실(104)에 대해서 기밀하게 봉지(封止)됨과 함께, 도시하고 있지 않은 연결로를 통해서 진공 용기(101)의 외부에 연통되고, 웨이퍼의 처리 중에도 대기압 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 압력으로 유지된다.
본 실시예에 있어서, 급전 커넥터(161)는, 전극 기재(108)와 그 아래쪽의 절연 플레이트(150)와 접지 플레이트(151)를 관통하는 관통 구멍(120c) 및 절연체제 또는 유전체제의 링 형상의 절연 링(139)에 형성된 관통 구멍(139a)의 내부에 끼워 넣어져서 배치되어 있다. 관통 구멍(120c)은, 전극 기재(108)의 상부에서 웨이퍼(109)가 놓이는 중앙부의 원통형의 볼록부의 외주측에 링 형상으로 배치된 오목부(120d)의 상면에 개구를 가진 원통형의 구멍이다. 또한, 관통 구멍(139a)은, 오목부(120d)에 놓인 서셉터 링(113)을 구성하는 절연체제 또는 유전체제의 링 형상의 절연 링(139)에 형성된 원통형의 구멍으로서, 관통 구멍(120c)과 동심 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 위치에 축이 배치된다. 절연 링(139)은, 소정의 두께를 갖고 상면이 평탄한 면을 가진 링 형상의 부재로서, 전극 기재(108) 중앙부의 재치면(120a)을 구비하는 원통형의 볼록부와 동심 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 위치에 배치되는 치수, 형상을 갖고 있다.
도체 링(131)은, 알루미늄 또는 그 합금과 같은 금속 등의 도전체로 구성되고, 상하면이 평탄한 형상이며 소정의 두께를 가진 링 형상의 부재로서, 절연 링(139)과 마찬가지로, 전극 기재(108) 중앙부의 원통형의 볼록부를 둘러싸는 부재이다. 도체 링(131)은, 그 표면에 절연성을 갖는 피막을 가진 도전체로 구성된 부재여도 된다. 본 실시예에서는, 도체 링(131)은 티타늄제의 부재를 모재로 해서 그 표면에 세라믹스 등의 내플라스마성이 높은 재료가 용사 등의 방법에 의해 피복된 것으로서 설명한다.
도체 링(131)은, 원통 또는 원판 형상을 가진 전극 기재(108) 상부의 외주측 부분에 당해 상부의 중앙측 부분을 둘러싸서 링 형상으로 배치된 오목부(120d)와 그 위에 놓인 서셉터 링(113) 사이에서, 당해 서셉터 링(113)에 위쪽 및 내주, 외주측의 측면이 둘러싸여 배치되어 있다. 또한, 전극 기재(108) 내부를 지나는 급전 경로에 의해 정합기(128)와 부하 임피던스 가변 박스(130)를 통해서 고주파 전원(127)과 접속되고, 웨이퍼(109)의 처리 중에 당해 고주파 전원(127)으로부터 제2 고주파 전력이 공급되고, 웨이퍼(109)의 상면, 및 웨이퍼(109) 상면과 평행 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 평탄하게 형성된 서셉터 링(113) 상면의 위쪽에, 처리실(104) 내부의 플라스마(116)의 전위와의 차에 따른 분포를 가진 전계와 이에 의한 등전위면이 형성된다.
또한, 도체 링(131)에 바이어스 형성용의 고주파 전력을 급전하기 위한 급전 경로를 구성하는 부재로서, 도체 링(131)의 아래쪽에 웨이퍼 재치용 전극(120)을 상하로 관통해서 배치된 도전체제의 급전 커넥터(161)가 당해 도체 링(131)의 하면에 접속해서 구비되어 있다. 급전 커넥터(161)의 상단부를 구성하는 원통형을 가진 급전 보스(133)와 도체 링(131)은, 도체 링(131)의 위쪽으로부터 도체 링(131)에 형성된 관통 구멍 내를 지나서 급전 보스(133)의 상단부의 원통부 상면에 배치된 암나사 구멍에 스크류인된 나사 또는 볼트인 체결 나사(132)에 의해 체결된다. 체결 나사(132)에 의한 체결에 의해서, 도체 링(131)과 급전 커넥터(161)의 급전 보스(133)의 2개의 부재의 표면끼리가 접촉하며, 또한 고주파 전력에 대해서 전기적으로 접속되어 있다.
급전 커넥터(161)는, 상하 방향으로 그 축이 연장되어 금속 등의 도전체제의 원통의 형상을 가진 봉 형상의 부재인 급전 보스(133)와, 급전 보스(133) 하단에 도전성 부재제의 체결 나사(163)에 의해 체결되고 당해 하단 하면에 그 상면이 접속된 도전체로 구성된 평면형이 직사각형을 갖는 빔(梁) 형상 부재(135)와, 빔 형상 부재(135)의 타단부의 아래쪽에서 그 하면과 접속된 원통형을 갖는 연결 칼럼(147) 및 연결 칼럼(147) 하면에 배치된 암나사 구멍에 고주파 전력의 급전용의 케이블의 단부를 구성하는 금속제의 단자를 사이에 두고 스크류인된 수나사 또는 볼트인 체결 나사(162)를 구비하고 있다. 빔 형상 부재(135)는, 평면형이 직사각형을 가진 판 형상의 부분의 일단부가 원통형을 가진 급전 보스(133)의 하단부의 하면에, 및 판 형상 부분의 타단부는 알루미늄 혹은 구리 등의 금속제의 부재인 연결 칼럼(147)의 원통형부의 상면에, 나사 혹은 볼트인 체결 나사(163)에 의해 각각 접속된다(타단부의 체결 나사(163)는 도시를 생략하고 있다).
이 구성에 의해, 고주파 전력의 급전용의 케이블의 단자는, 연결 칼럼(147), 빔 형상 부재(135), 급전 보스(133)를 구비한 급전 커넥터(161) 및 체결 나사(132)를 통해서 도체 링(131)과 전기적으로 접속된다. 또한, 도체 링(131)에 접속된 상태에서 급전 보스(133)는, 절연 링(139)을 상하로 관통하는 관통 구멍 내에 상단부가 배치되고, 또한 전극 기재(108), 그 하면 아래쪽에 배치된 절연 플레이트(150) 및 그 하면 아래쪽의 접지 플레이트(151)를 관통해서 배치된 관통 구멍 내부의 원통형의 절연 보스(144)의 내부를 관통해서 배치되고, 원통형의 하단부가 절연 보스(144) 아래쪽의 공간(149)(또는 이것과 연통하는 공간)에 노출된다. 급전 보스(133)는 상단부에서 체결 나사(132)에 의해서 접속된 도체 링(131)이 절연 링(139) 상면에 맞닿아서 놓임으로써 상단부에서 위치가 유지되고, 상기 관통 구멍의 내측에서 매달려서 유지되고 있다.
판 형상의 부분으로 구성된 빔 형상 부재(135)와 급전 보스(133)의 접속, 및 연결 칼럼(147)의 접속은, 나사 또는 볼트에 의한 체결 외에 용접 등에 의한 접합에 의해 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 본 실시예에서는, 연결 칼럼(147) 상단에 접속되고 적어도 상하 방향의 위치가 고정된 빔 형상 부재(135)의 타단부의 상면에 대해서, 빔 형상 부재(135)의 일단부의 상면의 높이 위치가 아래쪽에 위치하도록 유지된다. 이 때문에 빔 형상 부재(135)는, 타단부로부터 수평 방향으로 연장되는 판 형상의 부분의 일단부측이 아래쪽으로 휜 상태로 유지되어 반력이 당해 일단부를 급전 보스(133) 하단부에 상향으로 밀어붙이는 판스프링으로서 동작하도록 급전 커넥터(161)가 웨이퍼 재치용 전극(120)의 하부에 부착된다.
또한, 빔 형상 부재(135)의 상하 방향에는 그 상하면에 대향해서 이것을 둘러싸는 안내 부재(148)의 내부 공간의 내표면과의 사이에 빔 형상 부재(135)의 휨에 의한 변형, 변위를 허용하는 극간을 갖고 있음으로써, 일단부에 접속된 급전 보스(133)가 온도의 변화에 수반해서 팽창, 수축 등의 변형이나 이에 의한 하단부의 상하 방향의 변위(이들의 적어도 어느 하나를 도면 상 P로 나타낸다)가 발생하는 경우에도, 이들에게 추종해서 안내 부재(148)에 접촉하지 않고 일단부의 위치를 변위시켜서 반발력을 급전 보스(133)에 부여할 수 있다. 즉, 빔 형상 부재(135)의 적어도 판 형상의 부분은 상기 작용을 나타내는 것이 가능한 정도의 탄성 또는 강성을 갖는 판 형상의 부재이다.
급전 보스(133)의 하단부, 빔 형상 부재(135), 연결 칼럼(147) 및 체결 나사(162, 163)는, 안내 부재(148)의 내부의 공간에 배치되어 있다. 안내 부재(148)는, 접지 플레이트(151)가 전극 베이스(146) 상단 위쪽에 놓인 상태에서 접지 플레이트(151) 아래쪽의 공간(149)에 배치되고, 접지 플레이트(151)의 하면에 도면 상 상향으로 오목하게 되어 그 두께가 작게 된 오목부 내에 부착되어서 위치가 고정되어 있고, 도면 상 세로 단면이 역(逆)L자 형상인 금속제의 부재의 내부의 공간 내에, 빔 형상 부재(135)가 당해 공간의 내측 벽면과 접촉하지 않고, 변형이 허용되는 만큼 소정의 거리의 극간을 내측의 벽면으로부터 두어서 수납되고, 웨이퍼 재치용 전극(120) 위쪽으로부터 본 평면형이 직사각형을 갖는 제1 공간과, 빔 형상 부재(135)가 수납된 상태에서 그 타단부의 아래쪽에서 상하 방향으로 연장되어 연결 칼럼(147) 및 체결 나사(162)가 내부에 배치되는 원통형의 제2 공간을 구비하고 있다. 또, 도시하고 있지 않지만, 제1 공간의 내부에 빔 형상 부재(135)가 수납된 상태에서 급전 보스(133)의 하단부에 접속된 빔 형상 부재(135)의 타단부의 아래쪽에도 상하 방향으로 연장되어 공간(149)에 연통한 원통형의 관통 구멍이 구비되고, 체결 나사(163)가 급전 커넥터(161)에 부착된 상태에서 당해 공간(149)에 관통 구멍을 통해서 면하고 있고, 공간(149)의 아래쪽에 있는 작업자가 체결 나사(163)를 급전 커넥터(161)로부터 분리하거나, 혹은 반대로 급전 커넥터(161)에 부착 가능하게 구성되어 있다.
안내 부재(148) 내부의 원통형의 제2 공간의 하단부는 안내 부재(148)의 하단부에 개구를 갖고 있고, 당해 개구는 덮개 부재(164)가 안내 부재(148) 하단부에 부착되어서 막힌다. 덮개 부재(164)는 안내 부재(148)에 나사 혹은 볼트를 이용해서 접속된다. 덮개 부재(164)의 중앙부에는, 연결 칼럼(147)에 체결 나사(162)에 의해 접속된 고주파 전원(127)으로부터의 고주파 전력의 급전 경로를 구성하는 케이블의 단부 또는 단자가 통과하는 관통 구멍을 갖고 있다.
덮개 부재(164)는, 안내 부재(148)에 부착된 상태에서, 빔 형상 부재(135)의 타단부에 접속된 연결 칼럼(147) 하단부에 체결된 체결 나사(162)의 하면은 제2 공간에 면하는 면(도면 상 상면)과 접하고 있다. 즉, 급전 커넥터(161)가 도체 링(131)과 체결 나사(132)에 의해서 체결됨과 함께 덮개 부재(164)로 폐색된 안내 부재(148) 내부의 제1, 제2 공간 내에 수납된 상태에서, 체결 나사(162) 및 연결 칼럼(147)이 덮개 부재(164)와 맞닿아서 하측으로부터 상향으로 지지되어 연결 칼럼(147) 상단과 접속된 빔 형상 부재(135)의 타단부의 상면이 급전 보스(133) 하단과 접속된 빔 형상 부재(135)의 일단부 상면보다 높게 되어 있는 상태로 되어 있다.
이 상태에서, 빔 형상 부재(135)는, 체결 나사(163)에 의해 급전 보스(133) 하단에 접속된 판 형상 부분의 일단부가, 부착되기 전에 중력을 제외한 외력이 작용하고 있지 않은 상태와 비교해서, 높이 방향의 아래쪽에 위치하도록 휘어져 있고, 급전 보스(133)를 도체 링(131)에 대해서 빔 형상 부재(135)의 판스프링으로서의 휨에 의한 반력이 상향의 밀어붙이는 방향으로 작용한다. 그리고, 이 반작용으로서, 체결 나사(162)와 일체로 접속된 빔 형상 부재(135)의 타단부에 일체로 접속된 연결 칼럼(147)의 하단부 및 체결 나사(162)는 빔 형상 부재(135)로부터의 반력이 덮개 부재(164)에 대해서 하향으로 밀어붙여지는 방향으로 작용한 결과이다.
이와 같이 급전 커넥터(161)의 하단부의 하향의 이동은 덮개 부재(164)에 의해 막혀 있고, 빔 형상 부재(135)의 타단부는 아래쪽에의 외력에 대해서는 위치가 고정된다. 즉, 급전 보스(133)의 변형 또는 그 하단부의 변위에 대해서, 빔 형상 부재(135)는 타단부의 위치가 고정된 판 또는 빔 형상의 스프링으로서 동작해서, 고정된 타단부에 대해서 외력이 가해지고 있지 않은 상태의 위치보다 아래쪽으로 구부러져서 위치가 밀어붙여진 일단부로부터의 상향의 반력이 도체 링(131)에 대해서 부가된다. 본 실시예에서는, 웨이퍼(109)의 처리 중에 발생하는 급전 보스(133)의 변위나 변형이 발생해도, 상기 빔 형상 부재(135)의 일단부의 변형 및 이에 의한 상향의 스프링력이 항상 일어나서 도체 링(131)과 급전 보스(133)의 전기적 접속이 유지되도록, 급전 보스(133), 빔 형상 부재(135)의 형상 및 치수, 재질이 선택된다.
전극 기재(108)와 그 아래쪽의 절연 플레이트(150)와 접지 플레이트(151)를 관통하는 관통 구멍(120c)의 내측에는, 절연성의 재료로 구성된 원통형의 절연 보스(원통형 부재)(144)가, 그 외주의 벽면을 관통 구멍(120c)의 둘레 벽면에 맞닿게 해서 끼워 넣어져 있다. 또한, 절연 보스(144)의 내측의 공간(141)에는, 급전 보스(133)가 극간을 두어서 삽입되어 수납되어 있고, 절연 보스(144)의 외측의 전극 기재(108)와 접지 플레이트(151) 사이에서 절연되어 있다. 또한, 급전 보스(133)의 외주의 측벽과 절연 보스(144)의 내주 측벽 사이에 이들에게 끼워져서 배치되며, 또한 아래쪽의 급전 보스(133) 내부의 공간(141)과 위쪽의 공간 사이를 시일하는 O링(134)이 배치되어 있다. 봉 형상의 급전 보스(133)는, 원통형을 가진 상단부와 하단부 사이의 중간부가 이들보다 직경이 작게 되고 절연 보스(144)로부터 극간이 크게 되어 있다.
또한, 본 실시예에서는, 급전 보스(133)가 절연 링(139) 상에 놓이고 전극 기재(108)에 위치가 고정되어 부착되어서 급전 커넥터(161)가 조립되며, 또한 덮개 부재(164)가 안내 부재(148) 하단에 부착된 상태에서, 연결 칼럼(147) 및 급전 보스(133)에 접속된 빔 형상 부재(135)는 아래쪽으로 휨에 의한 상향의 힘이 급전 보스(133)에 작용하고 있다. 이와 같은 구성으로 한정되지 않으며, 급전 커넥터(161)가 조립되어 전극 기재(108)에 부착되는 공정에 있어서 덮개 부재(164)가 안내 부재(148)에 부착된 상태에서, 체결 나사(162)의 하단은 덮개 부재(164)에 접하고 있지 않고, 급전 커넥터(161)가 전극 기재(108)에 대해서 위치 결정되어 관통 구멍(120c)의 내부에서 상단부에서 유지되어 매달려 있고, 반도체 웨이퍼(109)가 처리 중에 발생한 열에 의해 전극 기재(108)를 포함하는 웨이퍼 재치용 전극(120)이 변형하거나 급전 보스(133)가 가열되어 팽창했을 때에 상대적으로 빔 형상 부재(135) 및 연결 칼럼(147)이 아래쪽으로 이동한 결과 덮개 부재(164)와 맞닿아서 아래쪽에의 변위가 방해받고, 급전 커넥터(161)의 하단의 위치가 고정되는 구성이어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 시일부인 O링(134)은, 절연 보스(144) 또는 관통 구멍(120c)의 상부의 O링(134) 위쪽의 처리실(104)과 연통된 공간과, 절연 보스(144)의 내부이며 이것과 급전 보스(133) 사이의 공간(141)을 기밀하게 봉지하고 있다. 이에 의해, 절연 보스(144) 또는 급전 보스(133) 하부에 있어서 공간(149)에 연통되어 같은 대기압 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 압력으로 유지된 공간(141) 내에 있어서, 급전 보스(133), 박판(135), 연결 칼럼(147) 등의 급전 커넥터(161)를 구성하는 부재끼리가 접촉하는 개소는 기밀하게 된 공간 내부에 배치되고, 당해 공간에 처리실(104) 내의 반응성이 높은 입자가 진입해서, 이들 부재의 부식 또는 반응물이 일어나거나 이들 부재의 변질에 의한 전기적 접속의 성능의 열화(劣化)가 발생하는 것이 억제된다.
또한, 고주파 전력이 공급되어 가열되는 도체 링(131)으로부터의 열이 공간(141, 149) 내부에 전달되는 것을 촉진해서, 서셉터 링(113)의 온도가 필요 이상으로 상승해서 웨이퍼(109) 외주부에서의 처리의 결과가 소기의 것으로부터 허용 범위 외로 되어 버리는 것이 억제된다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 급전 커넥터(161)는, 관통 구멍(120c)의 아래쪽에서 접지 플레이트(151) 아래쪽의 공간에 배치되고, 수평 방향으로 연장되는 판 형상 혹은 빔 형상의 부분의 일단부가 도전체제의 급전 보스(133)의 하단에 접속됨과 함께 타단부의 위치가 접지 플레이트(151) 또는 웨이퍼 재치용 전극(120)에 대해서 고정된 고정단의 빔 형상의 부재로서 빔 형상 부재(135)를 급전의 경로의 일부에 구비하고 있다. 이와 같이 빔 형상 부재(135)는, 웨이퍼 재치용 전극(120)의 위쪽으로부터 보았을 때 직사각형 형상을 가진 판 형상의 부재로서, 일단부에 받는 외력에 따라서 상하 방향(도 2의 화살표 P)으로 휘어서 변형한다.
그리고, 빔 형상 부재(135)의 장변 방향에 대향하는 타단부의 하면 아래쪽에 도전체제의 연결 칼럼(147)이 접속되어 배치되어 있다. 웨이퍼(109)의 처리에 수반하는 웨이퍼 재치용 전극(120)의 뒤틀림에 기인하는 관통 구멍(120c)의 형상의 변화, 특히 관통 구멍(120c) 내의 상하 방향의 급전 경로의 길이의 변화에 수반해서, 오목부(120d) 상면의 위쪽에서 당해 상면에 대해서 위치가 고정된 상단으로부터 매달려서 유지된 급전 보스(133) 하단의 위치의 변동에 대해서, 탄성을 가진 빔 형상 부재(135)의 일단부는 급전 보스(133)와의 접속 개소의 변위에 추수(追隨)해서 휨으로써 스프링으로서의 상향의 반력이 일어나고, 도체 링(131)에의 소기의 고주파 전력의 공급이 유지된다. 그리고, 급전 커넥터(161)의 하부는 대기압으로 된 공간(141, 149) 내부에 배치되어 있기 때문에, 금속제의 빔 형상 부재(135)에 의한 열의 전달의 성능이 높게 유지되고, 도체 링(131)의 온도의 과도한 상승을 억제할 수 있다.
또한, 급전 커넥터(161)에 인가되는 고주파 전력에 의해 고주파 유도 가열에 의해 부재 온도 자체가 상승하여 열팽창함으로써, 급전 커넥터(161) 자체나 급전 커넥터(161)와 인접하는 구조물을 파손할 우려도 있다. 빔 형상 부재(135), 연결 칼럼(147)은, 공간(149)에 연통된 공간에 배치되어 있고, 저항률이 작은 금속 부재나 표피 효과를 고려해서 금도금 등의 도체제의 피막을 실시함으로써 도체의 저항을 낮추고, 온도 상승을 억제하는 것이 가능하게 된다.
한편, 급전 보스(133)는, 고주파 전력이 공급됨과 함께, 대기압으로 되는 공간(141)과 처리실(104)의 양자에 접하고 있다. 이 때문에, 처리실(104)로부터의 상호 작용에 기인하는 컨태미네이션을 억제하기 위하여 도전성을 유지하면서 높은 내플라스마성을 갖는 모재 및 당해 모재 상에 형성하는 피막의 재료를 적절히 선정하는 것이 필요하게 되지만, 이와 같은 재료는 선택지가 한정적이다. 이 때문에, 급전 보스(133)는 저항률을 낮추는 것이 곤란하게 되는 경우가 발생해서 큰 열팽창을 발생할 우려가 있다.
본 실시예에서는, 급전 보스(133)의 하단이 상하 방향으로 열팽창한 경우에도, 급전 보스(133) 하단부에 일단 부분이 접속된 빔 형상 부재(135)는, 그 타단부는 이것과 접속된 연결 칼럼(147) 하단부의 체결 나사(162)가 덮개 부재(164)와 맞닿아서 높이 방향의 이동이 저해됨으로써, 상하 방향의 위치가 고정되는 한편, 일단부가 아래쪽으로 변위하는데 수반해서 빔 형상 부재(135)의 직사각형의 판 형상 부분이 아래쪽으로 휘어서 변형하면서 급전 보스(133)의 상단부를 도체 링(131)에 밀어붙이면서 이들 사이의 접속을 유지한다. 빔 형상 부재(135)가 제1 공간의 내부에 수납되는 안내 부재(148)는 이와 같이 변형한 빔 형상 부재(135)와 내부 측벽의 접촉이 발생하기 어렵도록 빔 형상 부재(135) 표면으로부터 충분한 거리를 갖는 치수를 구비하고 있다. 이에 의해, 급전 커넥터(161) 자체나 급전 커넥터(161)와 인접하는 구조물이 급전 커넥터(161)와 접촉해서 어느 하나가 파손되는 것이 억제된다.
예를 들면, 급전 보스(133)의 재료가 SUS304이고 상하단 부분에 중간 부분보다 직경이 크게 된 원통형을 갖는 당해 상하단 사이의 길이가 100㎜이며, 또한 고주파 전력이 공급됨에 의해 온도가 200℃에 달할 경우, 급전 보스(133) 상단은 도체 링(131)에 접속되어 상하 방향의 위치가 고정되어 있기 때문에, 급전 보스(133)의 하단이 아래쪽으로 약 0.5㎜ 신장한다. 이 경우는, 빔 형상 부재(135)가 안내 부재(148)의 제1 공간 내에 수납된 상태에서 내측 벽면의 하면 및 상면은 빔 형상 부재(135) 상하면으로부터 0.5㎜ 이상의 거리가 두어지도록 제1 공간을 배치함으로써, 빔 형상 부재(135)의 휨 및 상하 방향의 변위가 발생해도 급전 보스(133) 및 빔 형상 부재(135)가 다른 부재와 접촉하거나, 당해 접촉에 의해 파손이 발생하는 것이 억제된다.
또한, 본 실시예의 플라스마 에칭 장치(100)에서는, 급전 커넥터(161)를 통한 도체 링(131)에의 고주파 전력의 급전 경로, 특히, 웨이퍼 재치용 전극(120)의 내부에 있어서는, 부재끼리의 사이에 적절한 거리를 두는 극간을 배치하고, 고주파 전류가 흐르는 거리를 크게 해서 단락의 발생을 억제하는 구성이 구비되어 있다. 또한, 대기압으로 된 공간(141)의 내부의 급전 보스(133), 박판(135), 도전 부재(147) 등은, 대기압의 가스를 통한 전극 기재(108)와의 사이의 열전달이 촉진되고, 급전 커넥터(161) 혹은 도체 링(131), 서셉터 링(113)의 과도한 온도의 상승을 억제하는 것이 가능하게 된다.
그리고, 빔 형상 부재(135)는, 예를 들면, 황동을 재료로서 이용하고, 고주파 전류의 표피 저항을 낮추기 위해서 판재의 표면에는 금도금이 실시되어 있다. 탄성을 유지 가능한 일반적인 스테인리스나 티타늄이나 알루미늄을 이용해도 된다.
또한, 빔 형상 부재(135)의 두께는, 소정의 주파수의 고주파 전류에 대한 표피 깊이×2의 크기로 함으로써, 전류를 전달하는 효율을 가장 크게 할 수 있다. 여기에서, 고주파 전력의 주파수로서 400kHz를 이용한 본 실시형태에서는, 금으로 표피 깊이를 계산한 결과 0.1㎜로 되었다. 그 때문에, 판두께는 0.1㎜×2=0.2㎜로 제작하는 것이 가장 바람직하다. 제작상의 공차나 정밀도의 한계를 고려하면 0.1 내지 1.0㎜(0.1∼1.0㎜) 정도가 바람직하다.
본 실시예의 유전체제의 서셉터 링(113)은, 적어도 2개의 복수의 부재로 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 서셉터 링(113)은, 전극 기재(108)의 볼록부의 외주측의 오목부(120d) 상에 놓이고, 도체 링(131)의 상면과 내주 및 외주의 표면으로부터 극간을 두고 이들을 덮어서 배치된 유전체제의 상부 서셉터 링(137)과, 상부 서셉터 링(137)의 아래쪽에서 이것에 덮여서 배치됨과 함께 도체 링(131)이 그 위에 놓이는 유전체제의 절연 링(139)을 구비해서 구성되어 있다. 절연 링(139) 및 그 상면의 위쪽에 놓인 도체 링(131)은, 이들의 상면 및 내주측과 외주측의 측벽면이 상부 서셉터 링(137)의 상부 및 내주측 부분과 외주측 부분의 각각에 의해 덮여서 그 내측에 내장된다.
또, 서셉터 링(113)은, 복수의 부재로 분할되지 않고 일체로 이어진 부재여도 되고, 그리고, 이 일체형의 서셉터 링(113)의 내부에 도체 링(131)이 배치되어 있어도 된다. 예를 들면, 2개의 석영제의 부재에 의해 도체 링(131)을 사이에 둔 상태에서 석영끼리의 확산 접합이나 일체 소결을 이용해도 된다.
다음으로, 도 3을 이용해서 본 실시예의 서셉터 링(113)의 다른 개소의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 2에 나타내는 본 실시예의 플라스마 처리 장치의 서셉터 링의 다른 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 3에 나타내는 구성에서는, 도체 링(131)은, 그것을 전극 기재(108)의 상부의 외주측 부분의 오목부(120d)에 놓고 위치를 고정하기 위하여, 도체 링(131) 내부에 배치된 관통 구멍(131b) 및 절연 링(139) 내부에 배치된 관통 구멍(139d)의 양자를 통과해서 삽입된 절연성 나사(136)에 의해 전극 기재(108)에 체결되어 있다. 또한 도체 링(131)의 관통 구멍(131b)은, 도체 링(131) 내부에 배치된 절연성의 슬리브(142)에 의해 형성된다. 절연성 슬리브(142)의 상하면은, 도체 링 외면에 실시된 절연성 피막(143)과 연속적으로 접촉한다.
이에 의해, 도체 링(131)과 관통 구멍(131b)은 전기적으로 절연되고, 도체 링(131)과 전극 기재(108) 사이에서 전기적으로 접속되는 연면(沿面) 거리가 존재하지 않게 되기 때문에, 연면 방전을 방지할 수 있다. 절연성 슬리브(142)는, 예를 들면 세라믹스를 재료로 한 소결체나 용사법 등의 피막을 형성하는 종래의 기술을 이용해서 형성된다.
또한, 상부 서셉터 링(137)의 원통 형상을 가진 내주측의 측벽을 구성하는 부분의 저면은, 당해 부분이 전극 기재(108)의 재치면(120a)을 둘러싸는 링 형상의 오목부(120d)의 표면 상에서 이것에 접촉해서 맞닿는 접촉면(138)을 갖고 있다. 상부 서셉터 링(137)의 접촉면(138)과 전극 기재(108)의 오목부(120d)의 상면이 접촉함으로써, 상부 서셉터 링(137)의 내부에 수납된 도체 링(131)의 표면은 처리실(104)과 구획됨으로써, 처리실(104) 내부에 형성되는 플라스마(116)의 반응성이 높은 입자와의 상호 작용이 억제되고, 웨이퍼(109)의 외주연부나 플라스마(116)의 내부로부터의 반응 생성물이 도체 링(131)의 표면에 부착하는 것이 억제된다.
이상의 실시형태에 따르면, 도체 링(131)에 이어지는 고주파 전력의 급전 경로에 급전 커넥터(161)가 마련되었음에 의해, 서셉터 링(113)의 내부에 배치되며, 또한 고주파 전력이 공급되는 도체 링(131)에의 고주파 전력의 급전 경로의 임피던스를 낮게 할 수 있고, 또한 급전 경로, 특히 전극 기재(108)의 내부의 급전 커넥터(161)를 효율적으로 냉각할 수 있다. 또한, 웨이퍼 재치용 전극(120) 또는 전극 기재(108)의 열에 의한 변형에 기인한 급전 커넥터(161)의 변형이나 그 주위에서 이것과 접촉해서 배치된 부재와의 슬라이딩, 나아가서는 이들에 기인하는 고장이나 소모의 진행이 저감된다. 이에 의해, 장기간에 걸쳐서 플라스마 에칭 장치(100)의 신뢰성과 수율을 높게 유지할 수 있다.
도체 링(131), 절연 링(139)을 메인터넌스를 위하여 교환하는 경우에 있어서는, 도 2에 나타내는 급전 보스(133)를 체결하는 도전성 나사(132) 및, 도 3에 나타내는 절연성 나사(136)를 분리함으로써, 도체 링(131), 절연 링(139)을 전극 기재(108)의 오목부(120d)로부터 분리하는 것이 가능하다. 따라서, 도 2에 나타내는 급전 보스(133), 절연 보스(144), O링(134)은 관통 구멍(120c)에 배치된 상태로 되고, 최소한의 부품의 교환이 가능하다.
상기 도 1 내지 3에 나타내는 실시예는, 전극 기재(108)에 고주파 전원(124)으로부터의 고주파 전력이 공급되는 구성을 구비하고 있다. 이와 같은 실시예의 구성 대신에, 유전체막(140) 내부의 도전체막(111)에 대해서 고주파 전원(124)을 정합기(129)를 통해서 전기적으로 접속해서 고주파 전력을 공급하는 구성을 구비하고 있어도 된다. 도 4를 이용해서 이와 같은 변형예의 구성을 설명한다. 도 4는, 도 2에 나타내는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 예에서는, 유전체막(140) 내부에 배치된 도전체막(111)과 고주파 전원(124)이 정합기(129)를 통해서 전기적으로 접속됨과 함께, 전극 기재(108)가 접지 개소에 전기적으로 접속되어 있는 점이, 도 2에 나타내는 실시예와 구성상 서로 다른 점이다. 도 4에 나타내는 다른 구성은, 도 2에 나타내는 실시예와 동등한 것으로 되어 있고 동일한 부호가 부여된 개소에 대해서는 설명을 생략한다. 이와 같은 구성에 있어서도, 접지 개소까지의 내전압이 담보된 구성이면, 실시예와 마찬가지의 작용·효과를 얻는 것이 가능하다.
실시예의 다른 변형예를 도 5를 이용해서 설명한다. 도 5는, 도 2에 나타내는 실시예의 다른 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다. 본 도면에 있어서, 실시예와 같은 부호가 부여된 부분에 대한 설명은 특별히 필요한 경우를 제외하고 생략한다.
본 도면에 나타내는 변형예가 도 2 및 도 4에 나타내는 예와 서로 다른 점은, 급전 커넥터(161)에 구비되는 빔 형상 부재(135) 대신에, 금속 등의 도전성 재료로 구성된 케이블이 복수 꼬아져서 형성된 연선(撚線) 도전 부재(153)가 연결 칼럼(147) 상단부와 급전 보스(133)의 하단부 사이를 접속해서 배치된 구성에 있다. 본 예의 연선(153) 이외의 다른 구성은, 도 2에 나타내는 실시예와 동등한 것으로 되어 있다.
본 변형예의 연선(153)의 재료에는, 예를 들면, 오스테나이트계의 SUS304-CSP가 이용되고, 고주파 전력에 대한 표피 저항을 낮추기 위해서, 각각의 도선의 표면에 주석 도금이 실시되어 있다. 재료로서는, 일반적인 스테인리스나 티타늄이나 알루미늄이나 구리여도 된다.
또한, 연선(153)이 집합된 선의 직경은 표피 깊이×2가 가장 효율이 좋다. 본 예에서는, 도체 링(131)에 공급되는 고주파 전력은, 400kHz의 주파수가 이용되기 때문에, 이 주파수에 대한 주석에서의 표피 깊이는 0.3㎜이다. 따라서, 연선(153)의 집합 직경은, 0.3㎜×2=0.6㎜ 이상이 바람직하다. 제조상의 공차나 정밀도를 고려하면, 연선(153)의 집합 직경은, 0.6∼10㎜ 정도가 바람직하다. 또, 연선(153)의 집합 직경이란, 집합된 연선(153)의 가장 직경이 큰 개소의 직경을 나타내는 것이다.
또한, 도 4의 예와 마찬가지로, 도 5에 나타내는 변형예에 있어서도, 전극 기재(108)에 고주파 전원(124)으로부터의 고주파 전력이 공급되는 구성 대신에, 유전체막(140) 내부의 도전체막(111)에 대해서 고주파 전원(124)을 정합기(129)를 통해서 전기적으로 접속해서 고주파 전력을 공급하는 구성을 구비하고 있어도 된다. 도 6을 이용해서 이와 같은 변형예에 대하여 설명한다. 도 6은, 도 2에 나타내는 실시예의 또 다른 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 예에서는, 도 5에 나타내는 변형예와 마찬가지로, 급전 커넥터(161)가 금속 등의 도전성 재료로 구성된 케이블이 복수 꼬아져서 형성된 연선 도전 부재(153)가 연결 칼럼(147) 상단부와 급전 보스(133)의 하단부 사이를 접속해서 배치된 구성을 구비하고 있다. 한편, 도 5의 변형예에서는, 고주파 전원(124)이 정합기(129)를 통해서 전극 기재(108)에 전기적으로 접속되고 제1 고주파 전력이 전극 기재(108)에 공급되는 구성인 것에 반하여, 도 6의 예는, 도 4에 나타내는 변형예와 마찬가지로, 유전체막(140) 내부에 배치된 도전체막(111)과 고주파 전원(124)이 정합기(129)를 통해서 전기적으로 접속됨과 함께, 전극 기재(108)가 접지 개소에 전기적으로 접속되어 있는 구성인 것이 도 5의 변형예와 서로 다른 점이다. 본 예의 구성에 있어서도, 접지 개소까지의 내전압이 담보된 구성이면, 도 5의 형태와 마찬가지의 작용·효과를 얻는 것이 가능하다.
상기한 실시예에서는, 관통 구멍(120c) 내에 삽입된 원통형을 갖는 절연 보스(144)의 내부에 급전 보스(133)와 그 주위에 끼워 넣어진 O링(134)이 삽입되고, 급전 보스(133)의 상단부가 절연 링(139) 위쪽의 도체 링(131)과 체결되어 상하 방향 및 좌우 방향으로 위치가 고정된다. 한편, 상기한 예에 있어서, 조립 시에 급전 보스(133) 및 O링(134)이 절연 보스(144) 내부에 삽입되고, O링(134)과 내주 벽면이 접하는 절연 보스(144)는 관통 구멍(120c) 내에서 상하 방향으로 용이하게 위치가 이동해 버리게 된다.
이와 같은 상태에서, 예를 들면, 도 2에 있어서 절연 링(139)이 놓이는 전극 기재(108)의 상면과 관통 구멍(120c) 내부에 삽입된 절연 보스(144) 상단 사이에 필요 이상의 극간이 발생해 버리면, 처리실(104) 내에 전계를 공급해서 플라스마를 형성하고 전극 기재(108)에 고주파 전력을 공급해서 행해지는 반도체 웨이퍼(109)의 처리 중에, 절연 링(139)의 하면과 절연 보스(144)의 상단면 사이의 극간 내에서, 예기치 않은 방전이 발생해 버릴 우려가 있다. 이러한 이상 방전은, 반도체 웨이퍼(109) 상면 위쪽의 플라스마(116)의 분포를 소기의 것으로부터 변화시키고, 당해 처리의 결과에 악영향을 미칠 우려가 있어 바람직하지 않으므로, 이상 방전을 억제하기 위하여, 상기 극간을 허용되는 범위 내로 하기 위한 구성이 필요하게 된다.
(실시예 2)
이와 같은 구성을 구비한 본 발명의 다른 실시예에 대하여, 이하 도 7 내지 10을 이용해서 설명한다. 도 7은, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다. 또, 본 도면에서 도 1 내지 6에 나타낸 것과 같은 부호가 부여된 개소에 대해서는, 필요하지 않은 한 설명이 생략된다.
본 도면에 나타내는 실시예에 있어서, 도 2에 나타내는 실시예와 다른 구성은, 절연 보스(144) 상단부와 절연 링(139) 하면 사이에, 원통 또는 링 형상을 가진 절연재 또는 유전체제의 스페이서(165)를 구비하고 있는 점이다. 본 예에 있어서, 원통형을 가진 절연 보스(144)의 상단부는 외주측 부분의 전체 둘레에 걸쳐서 소정의 높이 방향의 길이만큼 오목하게 된 오목부를 갖고 있다. 또한, 절연 링(139)은, 그 관통 구멍(139a)의 하단부에 있어서, 내주 벽면의 전체 둘레에 걸쳐서 소정의 높이 방향의 길이만큼 오목하게 된 오목부가 구비되어 있다.
이들 절연 보스(144) 및 절연 링(139)의 오목부에는, 절연 보스(144)의 내측의 직경 및 관통 구멍(139a)의 직경과 내경이 동등하거나 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 값의 내경을 갖는 링 형상을 구비한 스페이서(165)가 끼워 넣어진다. 즉, 본 실시예의 원통 형상을 구비한 스페이서(165)는, 외측의 직경에 절연 보스(144)의 하부의 직경과 동등하거나 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 값을 갖고, 내주벽의 하단부에는 높이 방향에 대하여 절연 보스(144) 상단부의 오목부의 것과 동등하거나 이것에 근사한 길이의 오목부가 구비되어 있고, 스페이서(165)의 하단부의 오목부의 외주측 부분은, 오목부로부터 보았을 때 위쪽으로 돌출한 링 형상의 볼록부로 되어 있다. 당해 볼록부는, 절연 보스(144)의 상단부의 오목부와 전극 기재(108)의 원통형의 관통 구멍(120c)의 상단부의 내주 벽면 사이의 링 형상의 극간에 삽입되고, 볼록부와 오목부가 끼워 넣어져서 스페이서(165)가 관통 구멍(120c) 내에 삽입된 상태에서 절연 보스(144)의 상단 위쪽에 놓여서 지지된다.
또한, 스페이서(165)의 원통형의 내주 표면은 그 직경에 관통 구멍(139a)의 상부의 직경과 동등하거나 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 값을 갖고, 그 상단부에는 외주측 부분의 전체 둘레에 걸쳐서 절연 링(139)의 오목부와 동등하거나 이것에 근사한 높이 방향의 길이를 가진 오목부를 갖고 있다. 스페이서(165) 상단부의 오목부의 내주측의 부분은 오목부로부터 보았을 때 위쪽으로 돌출한 링 형상의 볼록부로 되어 있다. 절연 링(139)이 전극 기재(108)의 오목부(120d) 상면에 놓인 상태에서, 절연 보스(144)의 상단 위쪽에 놓인 스페이서(165) 상단부가 관통 구멍(139a) 내에 삽입되고, 스페이서(165)의 링 형상의 볼록부가 원통형의 급전 보스(133) 상단부의 외주 측벽면과 절연 링(139)의 관통 구멍(139a) 하단부의 링 형상의 오목부의 원통형의 내주 측벽면 사이의 극간 내에 삽입되어 끼워 맞춰진다.
이 상태에서, 절연 링(139)의 관통 구멍(139a) 하단부의 오목부와 스페이서(165) 상단부의 오목부 사이, 및 절연 보스(144) 상단부의 오목부와 스페이서(165) 하단부의 오목부 사이는, 가령 접촉하는 개소가 발생하고 있어도 조금이지만 극간이 형성된다. 당해 극간은, 상하 방향의 단면에서 보면, 반경 방향(수평 방향)에 대하여 단차 형상으로 굴곡을 가진 공간으로 되어 있다. 이와 같은 단차를 가진 공간이 스페이서(165)와 절연 링(139) 및 절연 보스(144) 사이에 형성됨으로써 소위 연면 거리가 크게 되고, 절연 링(139)과 절연 보스(144) 사이의 거리가 필요 이상으로 커진 경우에도, 극간 내에서의 이상 방전의 일어남이 억제된다.
본 예의 스페이서(165)는, 산화알루미늄이나 산화이트륨이나 석영 등의 세라믹스의 단체(單體) 또는 이들의 혼합물을 재료로서 이용할 수 있다.
도 7에서는, 절연 링(139)과 절연 보스(144) 사이에 스페이서(165)를 배치하고, 이들이 링 형상의 오목부를 갖고, 상호의 볼록부와 오목부가 끼워 맞춰진 상하의 부재끼리에 복수의 단차를 갖는 극간이 형성되어, 극간 내에서 발생하는 전계에 의한 방전의 연면 거리를 크게 하는 구성을 구비하고 있다. 한편, 끼워 맞춰진 볼록부와 오목부에 의한 극간의 연면 거리를 크게 하는 구성으로서 스페이서(165)를 이용하지 않고, 절연 링(139)과 절연 보스(144)의 각각에 볼록부 혹은 오목부를 구비하고 상호 끼워 맞춰지는 구성을 구비해도 된다. 이와 같은 구성의 예를, 도 8 및 도 9를 이용해서 설명한다.
도 8 및 도 9 각각은, 도 7에 나타내는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다. 본 도면에 있어서, 도 7에 나타낸 실시예와의 구성의 차이는, 절연 보스(144)의 상단부의 오목부(144a)와 절연 링(139)의 관통 구멍(139a)의 하단부의 오목부(139b)가 끼워 맞춰져서 양자의 표면 사이에 종방향의 단면에서 보았을 때 단차 형상으로 굴곡진 극간이 형성되는 점에 있다.
즉, 본 예의 절연 보스(144)는, 도 2, 7에 나타내는 예와 비교해서, 관통 구멍(120c) 내에 삽입된 절연 보스(144)의 상단부가 전극 기재(108)의 오목부(120d) 상면보다 높게 되어 관통 구멍(120c)으로부터 위쪽으로 돌출하고 있다. 당해 돌출한 상단부의 외측 전체 둘레에 걸쳐서 외주 측벽에 오목부(144a)가 형성되어 있다. 절연 보스(144) 상단부의 오목부(144a)의 내주측은, 당해 오목부(144a)로부터 보았을 때 위쪽으로 돌출한 링 형상의 볼록부로 되어 있다. 당해 볼록부는, 절연 링(139)이 오목부(120d) 상에 놓였을 때에, 절연 링(139)의 관통 구멍(139a) 하단부의 오목부의 내주 측벽면과 원통형의 급전 보스(133) 상단부의 외주 벽면 사이의 링 형상의 극간에 삽입되어 끼워 맞춰진다.
한편, 도 9에 나타내는 예에서는, 절연 링(139)이, 저면으로부터 하향으로 돌출한 링 형상의 볼록부(139c)를 갖고, 당해 링 형상의 볼록부(139c)의 내주 벽면은 관통 구멍(139a)과 동등하거나 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 근사한 값의 직경을 갖고 있다. 또한, 볼록부(139c)는 내주 벽면의 하단부에 전체 둘레에 걸친 오목부(139b)를 구비하고 있고, 절연 링(139)이 전극 기재(108)의 오목부(120d) 상에 놓인 상태에서, 관통 구멍(120c) 내에 삽입된다.
링 형상의 볼록부(139c)의 하단부의 오목부(139b)의 외주측의 부분은, 오목부(139b)로부터 보았을 때 아래쪽으로 돌출한 링 형상의 볼록부로 되어 있고, 내부의 절연 보스(144) 상단부의 링 형상의 오목부(144a)의 외주 측벽면과 관통 구멍(120c)의 내주 측벽면 사이의 링 형상의 극간에 삽입된다. 절연 링(139)이 오목부(120d) 상면 상에 놓인 상태에서, 절연 링(139)의 링 형상의 볼록부(139c)와 절연 보스(144) 상단부는, 가령 접촉하고 있어도, 양자 사이에 극간이 형성되고, 이 극간은 상하 방향의 단면에서 보았을 때 단차 형상으로 굴곡진 것으로 된다. 이와 같은 본 예의 플라스마 처리 장치(100)는, 고주파 전계에 의한 방전의 연면 거리가 크게 되어 있는 점에서, 도 7, 8에 나타낸 예와 마찬가지의 작용을 나타내는 것으로 된다.
다음으로, 본 실시예의 다른 변형예를 도 10을 이용해서 설명한다. 도 10은, 도 7에 나타내는 본 발명의 실시예의 다른 변형예에 따른 플라스마 처리 장치의 시료대의 서셉터 링의 부분의 구성을 확대해서 모식적으로 나타내는 단면도이다.
본 예의 구성과 도 7 내지 8에 나타내는 예의 구성의 차이는, 절연 보스(144) 내부에 급전 보스(133)의 측벽 상에 형성된 볼록부(133a)와 절연 보스(144)의 내주 측벽 상에 형성된 볼록부(144b)를 갖고 있다. 또한, 급전 커넥터(161)가 웨이퍼 재치용 전극(120)에 부착되고, 급전 보스(133)가 관통 구멍(120c) 내에 삽입되어 상단부가 위치 결정된 상태에서, 볼록부(133a, 144b)가 걸어 맞춰지고, 볼록부(133a) 상에 볼록부(144b)가 놓이고, 상단부가 도체 링(131)과 체결되어 관통 구멍(120c) 내에서 매달린 급전 보스(133)가 절연 보스(144)를 아래쪽으로부터 상향으로 지지하는 점에 있다.
즉, 본 예의 급전 보스(133)는, 상단부, 하단부 및 이들 사이의 중간부에서 서로 다른 직경의 원통 형상을 갖고 이들이 상하 방향으로 동심 형상으로 배치된 형상을 구비하고 있고, 중간부, 하단부, 상단부는 이 순서로 직경이 큰 치수를 갖고 있다. 또한, 상단부의 외주 측벽의 전체 둘레에 걸쳐 형성되고 O링(134)이 끼워 넣어지는 링 형상의 홈의 아래쪽의 중간부의 외주 측벽 상에, 급전 보스(133)의 상하 방향의 중심축 둘레에 대하여 반주(半周)(180°) 또는 이 이하의 각도 범위에 걸쳐 돌출한 볼록부(133a)를 갖고 있다. 중심축의 위쪽으로부터 보았을 때 외주측으로 돌출한 볼록부(133a)의 선단의 중심으로부터의 거리는, 상단부의 반경(즉, 절연 보스(144)의 내주 측벽의 반경)보다 작고 하단부의 반경보다 크게 되어 있다.
또한, 원통형을 가진 절연 보스(144)의 내주 측벽면 상의 상단 또는 하단으로부터 소정의 거리의 개소에는, 중심측으로 돌출한 볼록부(144b)가 구비되어 있다. 중심축의 위쪽으로부터 보았을 때 중심을 향해서 돌출한 볼록부(144b)의 선단의 중심으로부터의 거리는, 급전 보스(133)의 하단부의 반경보다 크게 되며, 또한 급전 보스(133)의 볼록부(133a)의 선단의 중심으로부터의 거리보다 작게 되어 있다. 또한, 볼록부(144b)는 절연 보스(144)의 내주 측벽의 전체 둘레보다 작은 각도 범위에 걸쳐서 배치되어 있다.
본 예에서는, 절연 보스(144)가 관통 구멍(120c) 내에 삽입되고 절연 링(139)이 오목부(120d)에 놓여서 관통 구멍(139a) 및 절연 보스(144) 내에 O링(134)을 사이에 두고 급전 보스(133)가 삽입되고 도체 링(131)과 체결 나사(132)에 의해 접속되어 전극 기재(108)에 대해서 위치가 고정된 상태에서, 볼록부(133a)의 상면 및 볼록부(144b)의 하면의 높이는, 같거나 또는 전자가 조금 아래쪽에 위치하도록, 이들 볼록부(133a, 144b)가 배치되어 있다. 즉, 볼록부(133a)의 상면의 위에 볼록부(144b)가 놓임으로써, 절연 보스(144)가 급전 보스(133)에 의해 아래쪽으로부터 상향으로 지지되어 있다. 그리고, 본 예에서는, 이 상태에서 절연 보스(144)의 상단면이 오목부(120d)의 상면과 합치 또는 그렇다고 간주할 수 있을 정도로 가까운 거리의 위치에 배치된 상태로 되어 있다. 또한, 절연 링(139)의 하면과 절연 보스(144)의 상단면과 접촉하거나, 또는 이들 사이의 극간의 크기가 당해 극간 내에서의 방전의 일어남을 억제할 수 있는 허용 범위 내의 값으로 되어 있다.
상기와 같이 절연 보스(144)와 급전 보스(133)에서 각각의 볼록부(133a, 144b)를 걸어 맞추기 위하여, 절연 보스(144)가 관통 구멍(120c) 내에 삽입된 상태에서 급전 보스(133)는, O링(134)과 함께 절연 보스(144) 내에 삽입된다. 이때, 급전 보스(133)의 볼록부(133a)는 중심축 둘레에 대하여 볼록부(144b)가 배치되어 있지 않은 절연 보스(144)의 내주 벽면을 향하게 해서 하향으로 끼워 넣어지고, 중심축의 상하 방향에 대하여 볼록부(133a)가 볼록부(144b)보다 아래쪽의 위치에 도달한 상태에서, 급전 보스(133) 또는 절연 보스(144)를 축 둘레로 회전시키고, 볼록부(133a) 상면이 위쪽으로부터 보았을 때 볼록부(144b) 하면의 아래쪽에의 투영 범위에 겹치는 위치에, 바람직하게는 바로 아래쪽에 위치하도록 이동시킨다. 이 상태에서 절연 보스(144)와 접지 플레이트(151)와의 사이의 시일과 급전 보스(133)와의 사이의 시일을 형성하면서 급전 보스가 도체 링(131)에 체결됨으로써 위치 결정된다.
볼록부(144b)가 아래쪽으로부터 볼록부(133a)에 의해 지지됨으로써, 절연 보스(144)의 상하 방향의 위치가 상대적으로 급전 보스(133)로부터 아래쪽으로 소정의 거리 이상 이동하는 것이 방해된다. 이 때문에, 조립 시에 절연 보스(144)의 상단과 그 위쪽에 놓인 절연 링(139) 하단면 사이의 거리나 극간의 크기가 소기의 것 이상으로 되는 것이 억제되거나, 혹은 플라스마 처리 장치(100)가 운전되는 기간 중의 웨이퍼 재치용 전극(120)의 온도의 변화에 수반해서 발생하는 팽창, 수축 등의 변위, 변형에 의해서도 상기 거리나 극간이 증대하는 것이 억제된다.
볼록부(133a, 144b)는, 원통 형상의 둘레 방향으로 같은 크기로 돌출한 링 형상의 일부분에 노치부를 가진 것과 당해 노치 부분의 내측에 끼워 맞춰져서 상하로 통과할 수 있도록 노치 부분의 크기보다 조금 작게 된 형상을 가진 것의 조합으로 구성되어 있어도 된다. 또한, 볼록부(133a)의 상면 및 볼록부(144b)의 하면은, 수평 방향으로 요철이 작은 평탄한 면을 이루는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 도 7 내지 도 10에서는, 급전 커넥터(161)에 빔 형상 부재(135)가 구비된 구성을 구비한 도 2의 실시예의 변형예를 설명했지만, 이에 한하지 않으며, 본 변형예의 구성을 도 4 내지 6에 나타낸 예의 웨이퍼 재치용 전극(120)에 적용해도, 마찬가지의 작용·효과가 얻어진다.
또한, 상기 실시예 혹은 변형예에서는, 처리 전에 미리 웨이퍼(109)의 상면에 배치되는 막구조에 포함되는 처리 대상의 막층의 피에칭 재료는 실리콘산화막이고, 처리실(104)에 공급되는 당해 처리 대상막의 에칭용의 처리 가스 및 클리닝용의 클리닝 가스로서, 사불화메탄 가스, 산소 가스, 트리플루오로메탄 가스가 이용된다. 또한, 처리 대상의 막층의 재료로서, 실리콘산화막뿐만 아니라, 폴리실리콘막, 포토레지스트막, 반사 방지 유기막, 반사 방지 무기막, 유기계 재료, 무기계 재료, 실리콘산화막, 질화실리콘산화막, 질화실리콘막, Low-k 재료, High-k 재료, 아모퍼스카본막, Si 기판, 메탈 재료 등을 이용할 수 있고, 이들 경우에 있어서도 동등한 효과가 얻어진다.
또한, 에칭용의 처리 가스로서는, 염소 가스, 브롬화수소 가스, 사불화메탄 가스, 삼불화메탄 가스, 이불화메탄 가스, 아르곤 가스, 헬륨 가스, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 일산화탄소 가스, 수소 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 에칭용의 처리 가스로서는, 암모니아 가스, 팔불화프로판 가스, 삼불화질소 가스, 육불화황 가스, 메탄 가스, 사불화실리콘 가스, 사염화실리콘 가스, 네온 가스, 크립톤 가스, 제논 가스, 라돈 가스 등을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기한 실시형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 웨이퍼 재치용 전극(120)은 유전체막(140)의 내부 혹은 전극 기재(108)의 내부에, 전류가 공급되어 이들 또는 이들 위에 놓이는 웨이퍼(109)를 가열하는 히터를 구비하고, 당해 히터의 가열에 의한 웨이퍼(109)의 온도의 조절을 제어기(170)가 행해도 된다. 또한, 이와 같은 온도 조절을 위하여 전극 기재(108) 내부에서 제어기(170)와 통신 가능하게 배치되고 온도를 검지하는 적어도 하나의 온도 센서를 구비해도 된다.
또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것이 가능하다. 또, 도면에 기재한 각 부재나 상대적인 사이즈는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 간소화·이상화하고 있고, 실장 상은 보다 복잡한 형상으로 된다.
상기 실시형태에서는, 처리실(104) 내에 주파수가 2.45GHz인 마이크로파의 전계와 이에 아울러서 ECR을 형성할 수 있는 자계를 공급하고, 처리용 가스를 방전시켜서 플라스마를 형성하는 구성을 설명했다. 그러나, 상기 실시형태에서 설명한 구성은, 다른 방전(유자장 UHF 방전, 용량 결합형 방전, 유도 결합형 방전, 마그네트론 방전, 표면파 여기 방전, 트랜스퍼·커플드 방전)을 이용해서 플라스마를 형성하는 경우여도, 상기한 실시형태 등에서 설명한 것과 마찬가지의 작용·효과를 나타낼 수 있다. 또한, 플라스마 처리를 행하는 그 밖의 플라스마 처리 장치, 예를 들면 플라스마 CVD 장치, 애싱 장치, 표면 개질 장치 등에서 배치되는 웨이퍼 재치용 전극에, 상기 실시형태 및 변형예를 적용한 경우에 대해서도 마찬가지의 작용 효과를 얻을 수 있다.
100 : 플라스마 에칭 장치
101 : 진공 용기
102 : 샤워플레이트
102a : 가스 도입 구멍
103 : 유전체창
104 : 처리실
105 : 도파관
106 : 전계 발생용 전원
107 : 자장 발생 코일
108 : 전극 기재
109 : 반도체 웨이퍼
110 : 진공 배기구
111 : 도전체막
112 : 접지 개소
113 : 서셉터 링
116 : 플라스마
120 : 웨이퍼 재치용 전극
120a : 재치면
120b : 상면
120c : 관통 구멍
120d : 오목부
124 : 고주파 전원
125 : 고주파 필터
126 : 직류 전원
127 : 고주파 전원
128, 129 : 정합기
130 : 부하 임피던스 가변 박스
131 : 도체 링
132 : 체결 나사
133 : 급전 보스
134 : O링
135 : 빔 형상 부재
136 : 절연성 나사
137 : 상부 서셉터 링
138 : 접촉면
139 : 절연 링
139a, 139d : 관통 구멍
140 : 유전체막
141 : 공간
142 : 절연성 슬리브
143 : 절연성 피막
144 : 절연 보스
145 : 시일 부재
146 : 전극 베이스
147 : 연결 칼럼
148 : 안내 부재
149 : 공간
150 : 절연 플레이트
151 : 접지 플레이트
152 : 냉매 유로
153 : 연선
160 : 전계·자계 형성부
161 : 급전 커넥터
162, 163 : 체결 나사
164 : 덮개 부재

Claims (8)

  1. 진공 용기 내부에 배치된 처리실과, 당해 처리실 내부에 배치되고 그 상면에 처리 대상의 웨이퍼가 재치(載置)되는 시료대와, 당해 시료대의 상기 상면의 외주측에서 이것을 둘러싸서 배치되고 고주파 전력이 공급되는 도체제의 링 형상 전극과, 당해 링 형상 전극의 위쪽에 놓여서 이것을 덮는 유전체제의 커버와, 상기 시료대를 구성해서 원판 또는 원통 형상을 가진 기재와, 당해 기재의 외주측 부분에 배치된 관통 구멍 내에 매달려서 배치되고 그 상단부에 상기 링 형상 전극과 접속되고 이것에 위치 결정된 커넥터부를 가진 봉 형상 부재와, 상기 관통 구멍의 아래쪽의 상기 시료대 아래쪽에서 극간을 두고 배치된 수평 방향으로 연장되는 빔(梁) 형상의 부재로서 그 일단이 상기 봉 형상 부재의 하단부와 연결되고 타단이 상기 시료대에 대해서 위치 결정되고 상기 봉 형상 부재를 상기 타단에 대하여 상기 링 형상 전극에 대해서 상향으로 가압하는 빔 형상의 부재와, 급전 경로를 통해서 상기 봉 형상 부재에 접속되고 상기 링 형상 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 구비한 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔 형상의 부재의 상기 타단이 상기 기재의 중앙부의 아래쪽에서 상기 시료대에 대해서 위치 결정된 플라스마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 봉 형상 부재가 상기 급전 경로를 구성하는 플라스마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔 형상의 부재가 상기 봉 형상 부재를 상향으로 가압하는 판스프링인 플라스마 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    금속제의 상기 빔 형상의 부재가 상기 급전 경로를 구성하는 플라스마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료대의 상기 상면을 덮어서 상기 웨이퍼가 놓이는 유전체제의 막과 이 유전체제의 막 내부에 배치되고 상기 웨이퍼의 처리 중에 고주파 전력이 공급되는 막 형상의 전극을 구비하고, 상기 기재가 접지 전위와 전기적으로 접속된 플라스마 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시료대 내부에 배치되고 상기 웨이퍼를 가열하는 히터를 구비한 플라스마 처리 장치.
  8. 진공 용기 내부의 처리실 내에 배치된 시료대 상에 처리 대상의 웨이퍼를 배치하고, 상기 처리실 내에 플라스마를 형성해서 상기 웨이퍼를 처리하는 플라스마 처리 방법으로서,
    상기 처리 중에 상기 시료대의 내부에 배치된 전극에 제1 고주파 전력을 공급하면서, 상기 시료대의 상기 웨이퍼의 외주측에 배치된 유전체제의 링 형상 커버의 아래쪽에서 당해 링 형상 커버로 덮인 링 형상의 전극에 제2 고주파 전력을 공급하는 공정을 구비하고,
    상기 시료대의 내부를 관통하는 관통 구멍의 내부에 배치되고 상기 링 형상의 전극과 접속된 도전체제의 봉 형상의 부재 및 그 일단부가 당해 봉 형상의 부재의 하단부와 접속되고 타단부가 상기 시료대에 대해서 위치가 고정된 도전체제의 판 형상의 스프링 부재를 통해서 상기 고주파 전력을 상기 링 형상의 전극에 공급하는 플라스마 처리 방법.
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