KR20210118917A - 플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체 - Google Patents

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KR20210118917A
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하치시로 이이즈카
야스아키 다니이케
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

플라즈마 처리 장치는, 전극 구조체를 구비한다. 전극 구조체는, 스테이지, 지지부, 제1 유전체, 제2 유전체, 제3 유전체, 제1 실드, 제2 실드, 및 제3 실드를 갖는다. 지지부는, 스테이지의 하부에 접속된다. 제1 유전체는, 스테이지의 상면의 둘레 가장자리 영역에 배치된다. 제2 유전체는, 스테이지의 측면 및 하면에 배치된다. 제3 유전체는, 지지부의 주위에 배치된다. 제1 실드는, 제1 유전체의 상면이며, 스테이지에 배치되는 피처리체의 주위에 배치된다. 제2 실드는, 제1 실드에 접속되고, 제2 유전체를 사이에 두고 스테이지의 측면에 배치된다. 제3 실드는, 제2 실드에 접속되고, 제2 유전체 및 제3 유전체를 사이에 두고, 스테이지의 하면과 지지부의 주위에 배치된다. 또한, 제3 실드는 접지되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체
본 개시의 여러 가지 측면 및 실시형태는, 플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체에 관한 것이다.
예컨대, 하기 특허문헌 1에는, 웨이퍼(W)가 배치된 배치대(2)가 승강 기구에 의해 상승하고, 상승 후의 위치에서 웨이퍼(W)의 처리가 행해지며, 처리 후에 승강 기구에 의해 배치대(2)가 하강하고, 하강 후의 위치에서 웨이퍼(W)의 반송이 행해지는 성막(成膜) 장치가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2014/178160호
본 개시는 처리 용기 내의 이상 방전을 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체를 제공한다.
본 개시의 일 측면은, 플라즈마 처리 장치로서, 처리 용기와, 샤워 헤드와, 전극 구조체와, 전력 공급부를 구비한다. 샤워 헤드는, 처리 용기 내에 배치되고, 상부 전극으로서 기능하며, 처리 용기 내에 플라즈마의 생성에 이용되는 가스를 공급한다. 전극 구조체는, 처리 용기 내에 배치되고, 상면에 피처리체가 배치된다. 전력 공급부는, 전극 구조체에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 전극 구조체는, 스테이지와, 지지부와, 제1 유전체와, 제2 유전체와, 제3 유전체와, 제1 실드와, 제2 실드와, 제3 실드를 갖는다. 스테이지는, 샤워 헤드에 대향하는 하부 전극으로서 기능하고, 상면에 피처리체가 배치된다. 지지부는, 스테이지의 하부에 접속되고, 스테이지를 지지한다. 제1 유전체는, 스테이지의 상면의 둘레 가장자리 영역에 배치된다. 제2 유전체는, 스테이지의 측면 및 하면에 배치된다. 제3 유전체는, 지지부의 주위에 배치된다. 제1 실드는, 제1 유전체의 상면이며, 스테이지의 둘레 가장자리에 배치된다. 제2 실드는, 제1 실드에 접속되고, 제2 유전체를 사이에 두고 스테이지의 측면에 배치된다. 제3 실드는, 제2 실드에 접속되고, 제2 유전체 및 제3 유전체를 사이에 두고, 스테이지의 하면과 지지부의 주위에 배치된다. 또한, 샤워 헤드와 스테이지 사이에는 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마에 의해, 스테이지에 배치된 피처리체가 처리된다. 또한, 제3 실드는 접지되어 있다.
본 개시의 여러 가지 측면 및 실시형태에 의하면, 처리 용기 내의 이상 방전을 억제할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시형태에서의 성막 장치의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 본 개시에서의 전극 구조체의 일례를 도시한 개략 단면도이다.
도 3은 스테이지의 둘레 가장자리 부근의 구조의 일례를 도시한 확대 단면도이다.
도 4는 등가 회로의 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 등가 회로의 다른 예를 도시한 도면이다.
이하에, 개시되는 플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체의 실시형태에 대해, 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 의해, 개시되는 플라즈마 처리 장치 및 전극 구조체가 한정되는 것은 아니다.
그런데, 웨이퍼에 대한 처리가 행해지는 처리실과, 웨이퍼의 반송이 행해지는 반송실은, 웨이퍼가 배치되는 배치대에 의해 이격되어 있다. 그러나, 처리실과 반송실은, 기밀하게 격리되어 있지 않고, 2개 공간은 연통(連通)되어 있다. 그 때문에, 처리실 내에 공급된 가스나, 처리실 내에서 발생한 파티클 등이, 반송실 내에도 침입하는 경우가 있다.
또한, 웨이퍼에 대해 성막 등의 플라즈마 처리가 행해지는 경우, 배치대에 고주파 전력이 공급되는 경우가 있다. 반송실 내에는, 배치대를 지지하는 지지부가 배치되어 있고, 배치대에 공급된 고주파 전력은, 지지부에도 전파된다. 그 때문에, 지지부에 전파된 고주파 전력과, 반송실 내에 침입한 가스나 파티클 등에 의해, 반송실 내에서 이상 방전이 발생하는 경우가 있다. 또한, 플라즈마 처리에 이용되는 고주파 전력의 주파수나 전력이 높아지면, 방전이 발생하는 조건이 갖추어지기 쉬워져, 반송실 내에서 이상 방전이 보다 발생하기 쉬워진다.
그래서, 본 개시는 처리 용기 내의 이상 방전을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
[성막 장치(1)의 구성]
도 1은 본 개시의 일 실시형태에서의 성막 장치(1)의 일례를 도시한 개략 단면도이다. 성막 장치(1)는, 피처리체의 일례인 반도체 웨이퍼[이하, 웨이퍼(W)라고 기재함]에 대해, 플라즈마를 이용하여 소정의 막을 성막하는 장치이다. 성막 장치(1)는, 플라즈마 처리 장치의 일례이다.
성막 장치(1)는, 장치 본체(10) 및 제어 장치(100)를 구비한다. 장치 본체(10)는, 웨이퍼(W)를 수용하고, 수용된 웨이퍼(W)에 대해 성막을 행하는 진공 용기인 처리 용기(11)를 구비한다. 처리 용기(11)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 대략 편평한 원형 형상으로 구성되어 있다. 처리 용기(11)는, 접지되어 있다. 처리 용기(11)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 행하기 위한 개구부(12)가 형성되어 있다. 개구부(12)는, 게이트 밸브(G)에 의해 개폐된다.
개구부(12)보다 상부측에는, 배기 덕트(14)가 설치되어 있다. 배기 덕트(14)는, 처리 용기(11)의 측벽의 일부를 이루며, 종단면이 중공의 각형 형상이고, 처리 용기(11)의 측벽을 따라 원환형으로 만곡시켜 구성되어 있다. 배기 덕트(14)의 내주면에는, 배기 덕트(14)의 연신 방향을 따라 연장되는 슬릿형의 배기구(15)가 형성되어 있다. 또한, 배기 덕트(14)에는, 배기관(16)의 일단이 접속되어 있다. 배기관(16)의 타단은, 진공 펌프 등을 갖는 배기 장치(18)에 접속되어 있다. 또한, 배기관(16)에는, APC(Auto Pressure Controller) 밸브 등의 압력 조정부(17)가 설치되어 있다. 압력 조정부(17)는, 제어 장치(100)에 의해 제어되고, 처리 용기(11) 내의 압력을 소정의 압력으로 제어한다. 본 실시형태에서, 처리 용기(11) 내의 압력은, 예컨대 수 Torr∼수십 Torr로 제어된다.
처리 용기(11) 내에는, 웨이퍼(W)를 배치하는 전극 구조체(20)가 설치되어 있다. 도 2는 본 개시에서의 전극 구조체(20)의 일례를 도시한 개략 단면도이다. 본 실시형태에서의 전극 구조체(20)는, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 스테이지(21) 및 지지부(22)를 구비한다. 스테이지(21)는, 예컨대 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되고, 상면에 웨이퍼(W)가 배치된다. 지지부(22)는, 예컨대 알루미늄 등의 금속에 의해 통형으로 구성되고, 스테이지(21)의 대략 중앙을 하방으로부터 지지한다.
도 3은 스테이지(21)의 둘레 가장자리 부근의 구조의 일례를 도시한 확대 단면도이다. 스테이지(21)의 상면이며, 스테이지(21)에 배치되는 웨이퍼(W)의 주위에는, 스테이지(21)의 둘레 가장자리를 따라 단차부(210)가 형성되어 있다. 단차부(210)는, 스테이지(21)의 상면의 둘레 가장자리 영역의 일례이다. 단차부(210)에는, 환형의 유전체(23)가 배치되어 있다. 또한, 스테이지(21)의 측면에는, 환형의 유전체(24)가 배치되어 있고, 스테이지(21)의 하면에는, 환형의 유전체(25)가 배치되어 있다.
유전체(24)의 하면이며, 유전체(25)에 접촉하는 면에는, 환형의 단차(240)가 형성되어 있다. 또한, 유전체(25)의 상면이며, 유전체(24)에 접촉하는 면에는, 환형의 단차(250)가 형성되어 있다. 단차(240)와 단차(250)는, 서로 감합(嵌合)되는 형상이다.
지지부(22)의 주위에는, 환형의 유전체(26)가 배치되어 있다. 유전체(26)는, 지지부(22)의 연신 방향을 따라 복수의 부분 유전체(260)로 분할되어 있다. 또한, 유전체(26)는, 하나의 부재에 의해, 지지부(22)의 형상에 맞춰 통형으로 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 유전체(26)를 하나의 부재로 구성하면, 유전체(26)의 온도가 상승한 경우에, 유전체(26)에 온도 구배(勾配)가 발생하는 경우가 있다. 온도 구배가 발생하면, 열팽창률의 차이에 의해, 유전체(26)의 일부에 국소적으로 응력이 집중되어, 유전체(26)가 변형하거나 파손되거나 하는 경우가 있다. 이에 대해, 본 실시형태에서는, 유전체(26)는, 복수의 부분 유전체(260)로 분할되어 있기 때문에, 응력을 분산시킬 수 있다. 이에 의해, 유전체(26)의 변형이나 파손을 억제할 수 있다.
유전체(25)의 하면이며, 최상단의 부분 유전체(260)에 접촉하는 유전체(25)의 면에는, 환형의 단차(251)가 형성되어 있다. 또한, 각각의 부분 유전체(260)의 상면에는, 단차(261)가 형성되어 있다. 또한, 최하단의 부분 유전체(260)를 제외한, 각각의 부분 유전체(260)의 하면에도, 단차(262)가 형성되어 있다. 단차(251)와 단차(261)는, 서로 감합되는 형상이다. 또한, 단차(261)와 단차(262)도, 서로 감합되는 형상이다.
이와 같이, 본 실시형태에서, 유전체(24), 유전체(25), 및 복수의 부분 유전체(260)에는, 각각, 인접하는 유전체와의 접촉면에 단차가 형성되어 있다. 이에 의해, 인접하는 유전체의 경계면을 지나 스테이지(21) 또는 지지부(22)로부터 실드에 이르는 표면 거리를 연장시킬 수 있다. 이에 의해, 인접하는 유전체의 경계면에서의 연면 방전을 억제할 수 있다.
유전체(23)는, 제1 유전체의 일례이고, 유전체(24) 및 유전체(25)는, 제2 유전체의 일례이며, 유전체(26)는, 제3 유전체의 일례이다.
유전체(23)의 상면이며, 스테이지(21)에 배치되는 웨이퍼(W)의 주위에는, 도전성의 재료에 의해 구성된 환형의 주변 링(peripheral ring; 27)이 배치되어 있다. 유전체(24)를 사이에 두고 스테이지(21)의 측면의 위치에는, 도전성의 재료에 의해 구성된 통형의 실드(28)가 배치되어 있다. 실드(28)는, 주변 링(27)에 전기적으로 접속되어 있다.
유전체(25) 및 유전체(26)를 사이에 두고, 스테이지(21)의 하면과 지지부(22)의 주위에는, 도전성의 재료에 의해 구성된 실드(29)가 배치되어 있다. 실드(29)는, 실드(28) 및 플랜지(61)에 전기적으로 접속되어 있고, 플랜지(61)를 통해 접지되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 실드(29)는, 하나의 부재로 구성되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 형태에 있어서, 실드(29)는, 유전체(25)를 사이에 두고 스테이지(21)의 하면에 배치된 판형의 실드와, 유전체(26)를 사이에 두고 지지부(22)의 주위에 배치된 통형의 실드로 나뉘어 있어도 좋다. 단, 그 경우라도, 이들 2개의 실드는 전기적으로 접속되어 있다.
주변 링(27)은, 제1 실드의 일례이고, 실드(28)는, 제2 실드의 일례이며, 실드(29)는, 제3 실드의 일례이다.
주변 링(27) 및 실드(28)의 주위에는, 유전체에 의해 구성된 커버 부재(270)가 설치되어 있다. 또한, 도시가 생략되어 있으나, 스테이지(21) 내에는, 웨이퍼(W)의 온도를 조정하기 위한 히터나, 웨이퍼(W)를 정전기력에 의해 스테이지(21)의 상면에 정전 흡착시키기 위한 전극 등이 매립되어 있다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속한다. 전극 구조체(20)의 하부는, 처리 용기(11)의 바닥부에 형성된 개구부를 관통하고 있다. 전극 구조체(20)의 하단에는, 도전성의 재료에 의해 구성된 플랜지(61)가 형성되어 있다. 플랜지(61)의 하면측 대략 중앙에는, 샤프트(62)의 상단이 접속되어 있다. 샤프트(62)의 하단은, 승강 기구(63)에 접속되어 있다. 승강 기구(63)에 의해 샤프트(62)가 승강함으로써, 전극 구조체(20)는, 플랜지(61)와 일체가 되어 승강한다.
예컨대, 승강 기구(63)에 의해 전극 구조체(20)가 하방측의 위치인 반송 위치까지 하강하고, 개구부(12)를 통해 처리 전의 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송 기구에 의해 처리 용기(11) 내에 반입되어, 전극 구조체(20) 상에 배치된다. 그리고, 승강 기구(63)에 의해 전극 구조체(20)가 상방측의 위치인 처리 위치까지 상승한 후, 전극 구조체(20) 상의 웨이퍼(W)에 대해 성막 처리가 실행된다. 그리고, 승강 기구(63)에 의해 전극 구조체(20)가 다시 반송 위치까지 하강하고, 개구부(12)를 통해 처리 후의 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송 기구에 의해 처리 용기(11) 내로부터 반출된다. 전극 구조체(20)가 처리 위치에 있는 경우에, 스테이지(21)보다 상방측의 공간이 처리실이고, 스테이지(21)보다 하방측의 공간이 반송실이다.
처리 용기(11)의 바닥부와 플랜지(61)는, 금속제의 벨로우즈(60)로 접속되어 있다. 이에 의해, 승강 기구(63)에 의해 전극 구조체(20)가 승강한 경우에도, 처리 용기(11) 내의 기밀성이 유지된다. 벨로우즈(60) 및 플랜지(61)는, 처리 용기(11)를 통해 접지되어 있다.
벨로우즈(60)와 전극 구조체(20) 사이에는, 배관(38)을 통해, 퍼지 가스를 공급하는 가스 공급원(35)이 접속되어 있다. 가스 공급원(35)은, 퍼지 가스로서, 예컨대 질소 가스나 희가스 등의 불활성 가스를 벨로우즈(60)와 전극 구조체(20) 사이에 공급한다. 배관(38)에는, 유량 제어기(36) 및 밸브(37)가 설치되어 있다. 유량 제어기(36)는, 밸브(37)가 개방 상태로 제어된 경우에, 가스 공급원(35)으로부터 벨로우즈(60)와 전극 구조체(20) 사이에 공급되는 퍼지 가스의 유량을 제어한다.
벨로우즈(60)와 전극 구조체(20) 사이에, 하방으로부터 퍼지 가스가 공급됨으로써, 처리 용기(11)의 바닥부와 전극 구조체(20) 사이의 간극으로부터 침입하는 파티클이 억제된다. 이에 의해, 벨로우즈(60)와 전극 구조체(20) 사이에서의 방전이나 파티클의 재비산 등이 억제된다.
전극 구조체(20)의 스테이지(21)에는, 정합기(53)를 통해 고주파 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(52)은, 이온 인입용(바이어스용)의 전원이고, 300 ㎑∼13.56 ㎒의 범위 내의 주파수, 예컨대 2 ㎒의 고주파 전력을 전극 구조체(20)의 스테이지(21)에 공급한다. 정합기(53)는, 고주파 전원(52)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다. 고주파 전원(52)은, 전력 공급부의 일례이다.
환형의 배기 덕트(14)의 내측에는, 유전체(13)를 통해 샤워 헤드(40)가 설치되어 있다. 유전체(13) 및 샤워 헤드(40)에 의해 처리 용기(11)의 천장부가 구성되어 있다. 샤워 헤드(40)는, 상부판(41) 및 샤워 플레이트(42)를 갖는다. 상부판(41) 및 샤워 플레이트(42)는, 예컨대 니켈 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
상부판(41)은, 샤워 플레이트(42)를 상방으로부터 착탈 가능하게 유지한다. 상부판(41)의 하방에는, 전극 구조체(20)의 스테이지(21)에 대향하도록, 샤워 플레이트(42)가 설치되어 있다. 샤워 플레이트(42)는, 상부판(41)의 하면에 설치되어 있고, 상부판(41)의 하면 전체를 덮는다. 샤워 플레이트(42)의 대략 중앙에는, 오목부가 형성되어 있다. 샤워 플레이트(42)에는, 샤워 플레이트(42)를 샤워 플레이트(42)의 두께 방향으로 관통하는 복수의 토출구(44)가 형성되어 있다.
상부판(41)의 상면측의 대략 중앙에는, 샤워 헤드(40) 내에 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(45)가 형성되어 있다. 가스 도입구(45)를 통해 샤워 헤드(40) 내에 도입된 가스는, 상부판(41)과 샤워 플레이트(42)의 오목부로 둘러싸인 확산실(43) 내를 확산한다. 확산실(43) 내를 확산한 가스는, 복수의 토출구(44)를 통해, 샤워 플레이트(42)의 하면과 전극 구조체(20)에 배치된 웨이퍼(W)에 의해 둘러싸인 처리 공간(S) 내에 샤워형으로 공급된다. 또한, 샤워 헤드(40)에는, 샤워 헤드(40)의 온도를 제어하는 온도 제어 기구가 설치되어 있어도 좋다.
가스 도입구(45)에는, 배관(33)을 통해 가스 공급원(30)이 접속되어 있다. 가스 공급원(30)은, 성막 처리에 이용되는 가스의 공급원이다. 배관(33)에는, 유량 제어기(31) 및 밸브(32)가 설치되어 있다. 유량 제어기(31)는, 밸브(32)가 개방 상태로 제어된 경우에, 가스 공급원(30)으로부터 배관(33)으로 흐르는 가스의 유량을 제어한다.
샤워 헤드(40)에는, 정합기(51)를 통해 고주파 전원(50)이 접속되어 있다. 고주파 전원(50)은, 플라즈마 생성용의 전원이고, 13.56 ㎒ 이상의 주파수, 예컨대 60 ㎒의 고주파 전력을 발생시킨다. 고주파 전원(50)이 발생시킨 고주파 전력은, 정합기(51)를 통해, 샤워 헤드(40)에 공급된다. 정합기(51)는, 고주파 전원(50)의 내부(또는 출력) 임피던스와 부하 임피던스를 정합시킨다.
샤워 헤드(40)에 공급된 고주파 전력은, 상부판(41)으로부터 샤워 플레이트(42)에 전파되고, 샤워 플레이트(42)의 하면으로부터 처리 용기(11) 내에 방사된다. 복수의 토출구(44)를 통해 처리 공간(S) 내에 공급된 가스는, 처리 용기(11) 내에 방사된 고주파 전력에 의해 플라즈마화된다. 그리고, 스테이지(21)에 공급된 바이어스용의 고주파 전력에 의해, 플라즈마 중의 이온 등이, 웨이퍼(W)에 인입된다. 이에 의해, 플라즈마에 포함되는 하전 입자나 활성종 등에 의해, 웨이퍼(W)에 소정의 막이 적층된다.
샤워 플레이트(42)와 전극 구조체(20)는, 쌍이 되어, 처리 공간(S) 내에 용량 결합 플라즈마(CCP)를 형성하기 위한 대향 전극으로서 기능한다. 샤워 플레이트(42)는, 예컨대 상부 전극으로서 기능하고, 전극 구조체(20)는, 예컨대 하부 전극으로서 기능한다.
제어 장치(100)는, 프로세서, 메모리, 및 입출력 인터페이스를 갖는다. 메모리에는, 프로그램이나 처리 레시피 등이 저장된다. 프로세서는, 메모리로부터 판독된 프로그램을 실행함으로써, 메모리로부터 판독된 처리 레시피에 따라, 입출력 인터페이스를 통해 장치 본체(10)의 각부를 제어한다.
여기서, 스테이지(21)에 고주파 전력이 공급되면, 지지부(22)의 표면을 고주파 전력이 전파한다. 만일, 지지부(22)가 도전성의 실드로 덮여져 있지 않은 경우, 처리 용기(11) 내의 압력이나, 지지부(22)와 접지 전위의 부재와의 거리 등이 방전에 적합한 조건이 되면, 지지부(22)와 접지 전위의 부재 사이에서 이상 방전이 발생한다. 이러한 이상 방전이 발생하면, 처리 공간(S) 내에 생성된 플라즈마가 불안정해져, 웨이퍼(W)에 성막되는 막의 품질이 악화되는 경우가 있다. 또한, 이상 방전에 의해, 성막 장치(1)의 부재의 열화가 진행되는 경우도 있다.
이에 대해, 본 실시형태에서는, 스테이지(21) 및 지지부(22)가, 유전체를 사이에 두고 도전성의 실드로 덮여지고, 실드가 접지된다. 이에 의해, 지지부(22)와 접지 전위의 부재 사이 등에서 발생하는 이상 방전이 억제된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 성막되는 막의 품질의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 열팽창에 의한 변형이나 파손을 방지하기 위해서, 전극 구조체(20) 내에서 인접하는 부품 사이에는, 약간의 간극이 형성되어 있다. 그 때문에, 성막 처리 시에는, 주변 링(27)과 실드(28)는, 적어도 일부에서는 접촉하여 전기적으로 접속되어 있으나, 약간의 간극이 남아 있는 경우가 있다. 실드(28)와 실드(29)의 접촉면, 실드(29)와 플랜지(61)의 접촉면에 대해서도 마찬가지이다.
여기서, 성막 처리 시의 등가 회로는, 예컨대 도 4와 같이 된다. 도 4는 등가 회로의 일례를 도시한 도면이다. 도 4에서, C1은, 스테이지(21)와 주변 링(27) 사이의 용량을 나타내고, C2는, 주변 링(27)과 실드(28) 사이의 용량을 나타낸다. 또한, C3은, 실드(28)와 실드(29) 사이의 용량을 나타내고, C4는, 실드(29)와 플랜지(61) 사이의 용량을 나타낸다. 또한, Zs는, 용량(C1∼C4)에 의해 정해지는 임피던스를 나타내고, Zp는, 처리 공간(S)에 생성되어 있는 플라즈마의 임피던스를 나타낸다.
본 실시형태에서, 실드의 임피던스(Zs)는, 플라즈마의 임피던스(Zp)보다 커지도록, 각 실드의 접속이 조정되어 있다. 그 때문에, 방전이, 실드가 아니라, 플라즈마를 경유하여 행해진다. 이에 의해, 실드를 통한 이상 방전이 억제된다. 또한, 실드의 임피던스(Zs)는, 플라즈마의 임피던스(Zp)의 2배 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 실드를 통한 이상 방전을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
이상, 일 실시형태에 대해 설명하였다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태의 성막 장치(1)는, 처리 용기(11)와, 샤워 헤드(40)와, 전극 구조체(20)와, 고주파 전원(52)을 구비한다. 샤워 헤드(40)는, 처리 용기(11) 내에 배치되고, 상부 전극으로서 기능하며, 처리 용기(11) 내에 플라즈마의 생성에 이용되는 가스를 공급한다. 전극 구조체(20)는, 처리 용기(11) 내에 배치되고, 상면에 웨이퍼(W)가 배치된다. 고주파 전원(52)은, 전극 구조체(20)에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 전극 구조체(20)는, 스테이지(21)와, 지지부(22)와, 유전체(23)와, 유전체(24)와, 유전체(25)와, 유전체(26)와, 주변 링(27)과, 실드(28)와, 실드(29)를 갖는다. 스테이지(21)는, 샤워 헤드(40)에 대향하는 하부 전극으로서 기능하고, 상면에 웨이퍼(W)가 배치된다. 지지부(22)는, 스테이지(21)의 하부에 접속되고, 스테이지(21)를 지지한다. 유전체(23)는, 스테이지(21)의 상면의 둘레 가장자리 영역에 배치된다. 유전체(24)는, 스테이지(21)의 측면에 배치된다. 유전체(25)는, 스테이지(21)의 하면에 배치된다. 유전체(26)는, 지지부의 주위에 배치된다. 주변 링(27)은, 유전체(23)의 상면이며, 스테이지(21)의 둘레 가장자리에 배치된다. 실드(28)는, 주변 링(27)에 접속되고, 유전체(24)를 사이에 두고 스테이지(21)의 측면에 배치된다. 실드(29)는, 실드(28)에 접속되고, 유전체(25) 및 유전체(26)를 사이에 두고, 스테이지(21)의 하면과 지지부(22)의 주위에 배치된다. 또한, 샤워 헤드(40)와 스테이지(21) 사이에는 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마에 의해, 스테이지(21)에 배치된 웨이퍼(W)가 처리된다. 또한, 실드(29)는 접지되어 있다. 이에 의해, 스테이지(21) 및 지지부(22)와 접지 전위의 부재 사이 등에서 발생하는 이상 방전이 억제된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 성막되는 막의 품질의 악화를 억제할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서, 주변 링(27), 실드(28), 및 실드(29)를 통한 스테이지(21)와 접지 전위 사이의 임피던스(Zs)는, 샤워 헤드(40)와 스테이지(21) 사이에 생성된 플라즈마를 통한 샤워 헤드(40)와 스테이지(21) 사이의 임피던스(Zp)보다 크다. 이에 의해, 실드와 접지 전위 사이보다, 플라즈마 쪽에서 방전이 발생하기 쉬워지고, 실드를 통한 이상 방전이 억제된다.
또한, 상기한 실시형태에서, 임피던스(Zs)는, 임피던스(Zp)의 2배 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 실드와 접지 전위 사이보다, 플라즈마 쪽에서 방전이 보다 발생하기 쉬워지고, 실드를 통한 이상 방전이 보다 효과적으로 억제된다.
또한, 상기한 실시형태에서, 지지부(22)는, 통형이고, 유전체(26)는, 지지부(22)의 연신 방향을 따라 복수의 부분 유전체(260)로 분할되어 있다. 각각의 부분 유전체(260)에서, 인접하는 다른 부분 유전체(260)에 접촉하는 면에는, 단차가 형성되어 있다. 또한, 접촉하는 2개의 부분 유전체(260)의 접촉면에 형성된 단차(261) 및 단차(262)는, 서로 감합되는 형상이다. 이에 의해, 인접하는 유전체의 경계면에서의 연면 방전을 억제할 수 있다.
[그 외]
또한, 본원에 개시된 기술은, 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.
예컨대, 상기한 실시형태에서는, 스테이지(21)와 접지 전위 사이의 실드의 임피던스(Zs)는, 용량(C1∼C4)에 의해 정해지는 임피던스이지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 실드(29)는, 가변 용량 콘덴서를 통해 플랜지(61)에 접속되어도 좋다. 이 경우, 성막 처리 시의 등가 회로는, 예컨대 도 5와 같이 된다. 도 5는 등가 회로의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5에서, C는, 실드(29)와 플랜지(61) 사이에 배치된 가변 용량 콘덴서의 용량을 나타내고, Zs'는, 용량(C1∼C3) 및 용량(Cv)에 의해 정해지는 임피던스를 나타낸다. 도 5의 예에서는, Zp<Zs'를 만족시키는 범위에서, 용량(Cv)의 값을 변경함으로써, 플라즈마의 분포를 제어할 수 있다. 단, 이 경우라도, 실드의 임피던스(Zs')는, 플라즈마의 임피던스(Zp)의 2배 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 성막 장치(1)를 예로 설명하였으나, 플라즈마를 이용하여 처리를 행하는 장치이면, 에칭 장치나, 개질 장치, 또는 세정 장치 등에서도, 개시된 기술을 적용하는 것이 가능하다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 샤워 헤드(40)에 공급되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 형태로서, 플라즈마 생성용의 고주파 전력은, 스테이지(21)에 공급되어도 좋다. 또한, 또 다른 형태로서, 스테이지(21)에는, 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 공급되고, 바이어스용의 고주파 전력은 공급되지 않는 구성이어도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 플라즈마원의 일례로서 용량 결합형 플라즈마(CCP)가 이용되었으나, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 플라즈마원으로서는, 예컨대, 유도 결합 플라즈마(ICP), 마이크로파 여기 표면파 플라즈마(SWP), 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECP), 또는 헬리콘파 여기 플라즈마(HWP) 등이 이용되어도 좋다.
또한, 이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기한 실시형태는, 첨부된 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

Claims (6)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치되고, 상부 전극으로서 기능하며, 상기 처리 용기 내에 플라즈마의 생성에 이용되는 가스를 공급하는 샤워 헤드와,
    상기 처리 용기 내에 배치되고, 상면에 피처리체가 배치되는 전극 구조체와,
    상기 전극 구조체에 고주파 전력을 공급하는 전력 공급부
    를 구비하고,
    상기 전극 구조체는,
    상기 샤워 헤드에 대향하는 하부 전극으로서 기능하고, 상면에 상기 피처리체가 배치되는 스테이지와,
    상기 스테이지의 하부에 접속되고, 상기 스테이지를 지지하는 지지부와,
    상기 스테이지의 상면의 둘레 가장자리 영역에 배치된 제1 유전체와,
    상기 스테이지의 측면 및 하면에 배치된 제2 유전체와,
    상기 지지부의 주위에 배치된 제3 유전체와,
    상기 제1 유전체의 상면이며, 상기 스테이지의 둘레 가장자리에 배치되는 제1 실드와,
    상기 제1 실드에 접속되고, 상기 제2 유전체를 사이에 두고 상기 스테이지의 측면에 배치되는 제2 실드와,
    상기 제2 실드에 접속되고, 상기 제2 유전체의 일부 및 상기 제3 유전체를 사이에 두고, 상기 스테이지의 하면과 상기 지지부의 주위에 배치되는 제3 실드
    를 가지며,
    상기 샤워 헤드와 상기 스테이지 사이에는 플라즈마가 생성되고, 생성된 플라즈마에 의해, 상기 스테이지에 배치된 상기 피처리체가 처리되고,
    상기 제3 실드는 접지되어 있는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 실드, 상기 제2 실드, 및 상기 제3 실드를 통한 상기 스테이지와 접지 전위 사이의 임피던스(Zs)는, 상기 샤워 헤드와 상기 스테이지 사이에 생성된 플라즈마를 통한 상기 샤워 헤드와 상기 스테이지 사이의 임피던스(Zp)보다 큰 것인, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 임피던스(Zs)는, 상기 임피던스(Zp)의 2배 이상인 것인, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부는, 통형이고,
    상기 제3 유전체는, 상기 지지부의 연신 방향을 따라 복수의 부분 유전체로 분할되어 있으며,
    각각의 상기 부분 유전체에서, 인접하는 다른 상기 부분 유전체에 접촉하는 면에는, 단차가 형성되어 있고,
    접촉하는 2개의 상기 부분 유전체의 접촉면에 형성된 상기 단차는, 서로 감합(嵌合)되는 형상인 것인, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제3 실드는, 가변 용량 콘덴서를 통해 접지되어 있는 것인, 플라즈마 처리 장치.
  6. 상부 전극에 대향하는 하부 전극으로서 기능하고, 상면에 피처리체가 배치되는 스테이지와,
    상기 스테이지의 하부에 접속되고, 상기 스테이지를 지지하는 지지부와,
    상기 스테이지의 상면의 둘레 가장자리 영역에 배치된 제1 유전체와,
    상기 스테이지의 측면 및 하면에 배치된 제2 유전체와,
    상기 지지부의 주위에 배치된 제3 유전체와,
    상기 제1 유전체의 상면이며, 상기 스테이지의 둘레 가장자리에 배치되는 제1 실드와,
    상기 제1 실드에 접속되고, 상기 제2 유전체를 사이에 두고 상기 스테이지의 측면에 배치되는 제2 실드와,
    상기 제2 실드에 접속되고, 상기 제2 유전체의 일부 및 상기 제3 유전체를 사이에 두고, 상기 스테이지의 하면과 상기 지지부의 주위에 배치되는 제3 실드
    를 구비하고,
    상기 제3 실드는 접지되어 있는 것인, 전극 구조체.
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