KR20230069224A - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

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KR20230069224A
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다카히로 신도
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

개시되는 플라스마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 배기 장치, 기판 지지부, 상부 전극, 전원, 및 링 전극을 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 배기 장치는, 챔버 내의 가스를 배기하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있는 하부 전극을 포함하고, 챔버 내에 마련되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부의 위쪽에 마련되어 있다. 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 고주파 전력을 발생시키거나, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 발생시키도록 구성되어 있다. 링 전극은, 기판 지지부를 둘러싸도록 기판 지지부의 주위에 마련되어 있고, 그라운드에 접속되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치
본 개시의 예시적 실시 형태는, 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
용량 결합형의 플라스마 처리 장치가, 성막 처리와 같은 플라스마 처리에서 이용되고 있다. 용량 결합형의 플라스마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지부, 상부 전극, 가스 공급부, 배기 장치, 및 고주파 전원을 구비한다. 기판 지지부는, 하부 전극을 포함하고 있고, 챔버 내에 마련되어 있다. 상부 전극은, 하부 전극의 위쪽에 마련되어 있다. 가스 공급부 및 배기 장치는, 챔버에 접속되어 있다. 고주파 전원은, 상부 전극에 접속되어 있다.
플라스마 처리가 행해질 때에는, 가스 공급부로부터의 가스가 챔버 내에 공급되고 있는 상태에서, 고주파 전원으로부터의 고주파 전력이 상부 전극에 공급된다. 그 결과, 챔버 내에서 가스로부터 플라스마가 생성된다. 기판 지지부 상의 기판은, 생성된 플라스마로부터의 화학종에 의해 처리된다. 예를 들면, 막이 기판 상에 생성된다. 특허 문헌 1 및 2는, 이러한 용량 결합형의 플라스마 처리 장치를 개시하고 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특개 2001-267310호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 2003-179054호 공보
본 개시는, 기판에 대한 이온 충격을 약하게 하는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 배기 장치, 기판 지지부, 상부 전극, 전원, 및 링 전극을 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 배기 장치는, 챔버 내의 가스를 배기하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있는 하부 전극을 포함하고, 챔버 내에 마련되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부의 위쪽에 마련되어 있다. 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 고주파 전력을 발생시키거나, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 발생시키도록 구성되어 있다. 링 전극은, 기판 지지부를 둘러싸도록 기판 지지부의 주위에 마련되어 있고, 그라운드에 접속되어 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 의하면, 기판에 대한 이온 충격을 약하게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버, 가스 공급부, 배기 장치, 기판 지지부, 상부 전극, 전원, 및 링 전극을 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 내에 처리 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 배기 장치는, 챔버 내의 가스를 배기하도록 구성되어 있다. 기판 지지부는, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있는 하부 전극을 포함하고, 챔버 내에 마련되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부의 위쪽에 마련되어 있다. 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 고주파 전력을 발생시키거나, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 발생시키도록 구성되어 있다. 링 전극은, 기판 지지부를 둘러싸도록 기판 지지부의 주위에 마련되어 있고, 그라운드에 접속되어 있다.
상기 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서는, 하부 전극은, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있다. 따라서, 상부 전극과 링 전극 사이에 방전 패스가 형성되어, 플라스마가 생성된다. 플라스마가 생성되고 있는 상태에서는, 기판 지지부 상의 기판의 전위는, 플라스마의 전위에 추종한다. 따라서, 플라스마와 기판 사이의 시스 전압이 작아져, 기판에 충돌하는 이온의 에너지가 작아진다. 고로, 상기 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 의하면, 기판에 대한 이온 충격을 약하게 하는 것이 가능해진다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 다른 가스 공급부를 더 구비하고 있어도 좋다. 다른 가스 공급부는, 링 전극과 기판 지지부 사이의 틈을 통하여 퍼지 가스가 위쪽으로 흐르도록 퍼지 가스를 공급한다. 이 실시 형태에서는, 퍼지 가스가, 플라스마로부터 링 전극을 향하는 화학종의 흐름에 거스르는 흐름을 형성한다. 따라서, 플라스마로부터의 화학종이 링 전극에 부착하는 것이 억제된다. 플라스마 처리가 절연막의 성막 처리인 경우에는, 절연막이 링 전극 상에 형성되는 것이 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 방전 전극 및 다른 전원을 더 구비하고 있어도 좋다. 방전 전극은, 링 전극을 따라 배치된다. 다른 전원은, 방전 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 다른 전원은, 방전 전극과 링 전극 사이에 방전을 발생시켜 퍼지 가스와 함께 흐르는 하전 입자를 생성하도록 구성되어 있다. 이 실시 형태에 의하면, 방전 전극의 주위에서 생성되는 하전 입자에 의해, 상부 전극과 링 전극 사이의 방전 패스의 형성이 촉진된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 유전체부를 더 구비하고 있어도 좋다. 유전체부는, 링 전극과 방전 전극 사이에 마련된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 전원은, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극에 인가해도 좋다. 플라스마 처리 장치는, 전원과 상부 전극 사이에 접속된 콘덴서를 더 구비하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에 의하면, 상부 전극의 표면 상에 절연막이 형성되어 있는 경우에, 콘덴서가 없으면 해당 절연막에 인가되는 전압이, 콘덴서와 절연막 사이에 분압된다. 따라서, 상부 전극의 표면 상의 절연막의 절연 파괴 및 그것에 따른 이상 방전이 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 콘덴서를 더 구비하고 있어도 좋다. 콘덴서는, 하부 전극과 그라운드 사이에 접속된다. 이 실시 형태에 의하면, 플라스마로부터 기판에 대한 이온 충격이, 콘덴서에 의해 조정될 수 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 처리 가스는, 기판 지지부 상에 탑재되는 기판 상에 절연막을 형성하기 위한 가스를 포함하고 있어도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는, 그 안에 내부 공간을 제공하고 있다. 챔버(10)는, 챔버 본체(12)를 포함할 수 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 챔버(10)의 내부 공간은, 챔버 본체(12) 안에 제공되어 있다. 챔버 본체(12)는, 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)는, 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 챔버 본체(12)의 측벽은, 기판 W가 반송될 때에 그곳을 통과하는 통로를 제공하고 있어도 좋다. 또, 이 통로를 개폐하기 위해서, 게이트 밸브가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되어 있어도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(14)를 더 구비하고 있다. 기판 지지부(14)는, 챔버(10) 내에 마련되어 있다. 기판 지지부(14)는, 그 위에 탑재되는 기판 W를 지지하도록 구성되어 있다. 기판 지지부(14)는, 본체를 가지고 있다. 기판 지지부(14)의 본체는, 예를 들면 질화 알루미늄으로 형성되어 있고, 원반 형상을 가질 수 있다. 기판 지지부(14)는, 지지 부재(16)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 지지 부재(16)는, 챔버(10)의 저부로부터 위쪽으로 연장되어 있다. 기판 지지부(14)는, 하부 전극(18)을 포함하고 있다. 하부 전극(18)은, 기판 지지부(14)의 본체 안에 묻혀 있다. 하부 전극(18)은, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있다. 하부 전극(18)과 그라운드 사이의 기생 용량은, 500pF 이하여도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 상부 전극(20)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(20)은, 기판 지지부(14)의 위쪽에 마련되어 있다. 상부 전극(20)은, 챔버(10)의 천장을 구성하고 있다. 상부 전극(20)은, 챔버 본체(12)와 전기적으로 분리되어 있다. 일실시 형태에 있어서, 상부 전극(20)은, 절연 부재(21)를 사이에 두고 챔버 본체(12)의 상부에 고정되어 있다.
일실시 형태에 있어서, 상부 전극(20)은, 샤워 헤드로서 구성되어 있다. 상부 전극(20)은, 그 내부에 있어서 가스 확산 공간(20d)을 제공하고 있다. 또, 상부 전극(20)은, 복수의 가스 구멍(20h)을 더 제공하고 있다. 복수의 가스 구멍(20h)은, 가스 확산 공간(20d)으로부터 아래쪽으로 연장되어 있고, 챔버(10)의 내부 공간을 향해 개구되어 있다. 즉, 복수의 가스 구멍(20h)은, 가스 확산 공간(20d)과 챔버(10)의 내부 공간을 접속하고 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 가스 공급부(22)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(22)는, 챔버(10) 내에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 가스 공급부(22)는, 배관(23)을 통하여 가스 확산 공간(20d)에 접속되어 있다. 가스 공급부(22)는, 한 개 이상의 가스 소스, 한 개 이상의 유량 제어기, 및 한 개 이상의 개폐 밸브를 가지고 있어도 좋다. 한 개 이상의 가스 소스의 각각은, 대응하는 유량 제어기 및 대응하는 개폐 밸브를 통하여, 배관(23)에 접속된다.
일실시 형태에 있어서, 가스 공급부(22)는, 성막 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라스마 처리 장치(1)는, 성막 장치여도 좋다. 성막 가스를 이용하여 기판 W 상에 형성되는 막은, 절연막이어도 좋다. 다른 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(22)는, 에칭 가스를 공급해도 좋다. 즉, 플라스마 처리 장치(1)는, 플라스마 에칭 장치여도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 배기 장치(24)를 더 구비하고 있다. 배기 장치(24)는, 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 또는 드라이 펌프와 같은 진공 펌프를 포함하고 있다. 배기 장치(24)는, 챔버 본체(12)의 측벽에 마련된 배기구(12e)로부터 배기관을 통하여 챔버(10)의 내부 공간에 접속되어 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 전원(26)을 더 구비하고 있다. 일실시 형태에 있어서, 전원(26)은, 고주파 전력을 발생시킨다. 고주파 전력의 주파수는, 임의의 주파수여도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 13.56MHz 이하여도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 2MHz 이하여도 좋다. 고주파 전력의 주파수는, 20kHz 이상이어도 좋다.
전원(26)은, 정합기(28)를 통하여, 상부 전극(20)에 접속되어 있다. 전원(26)으로부터의 고주파 전력은, 정합기(28)를 통하여 상부 전극(20)에 공급된다. 정합기(28)는, 전원(26)의 부하의 임피던스를, 전원(26)의 출력 임피던스에 정합시키는 정합 회로를 가지고 있다.
다른 실시 형태에 있어서, 전원(26)은, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극(20)에 인가하도록 구성되어 있어도 좋다. 전원(26)으로부터의 직류 전압의 펄스가 상부 전극(20)에 인가되는 주기를 규정하는 주파수는, 예를 들면 10kHz 이상, 10MHz 이하이다. 또한, 전원(26)이 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극(20)에 인가하도록 구성되어 있는 경우에는, 플라스마 처리 장치(1)는 정합기(28)를 구비하고 있지 않아도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)는, 링 전극(30)을 더 구비하고 있다. 링 전극(30)은, 고리 형상을 가진다. 링 전극(30)은, 둘레 방향을 따라 배열된 복수의 전극으로 분할되어 있어도 좋다. 링 전극(30)은, 기판 지지부(14)의 외주를 둘러싸도록 기판 지지부(14)의 주위에 마련되어 있다. 링 전극(30)과 기판 지지부(14)의 외주 사이에는, 틈이 마련되어 있다. 링 전극(30)은, 그라운드에 접속되어 있다.
일실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 가스 공급부(32)를 더 구비하고 있다. 가스 공급부(32)는, 링 전극(30)과 기판 지지부(14) 사이의 틈을 통하여 위쪽으로 퍼지 가스가 흐르도록 퍼지 가스를 공급한다. 가스 공급부(32)는, 가스 도입 포트(12p)를 통하여 챔버(10) 내에 퍼지 가스를 공급한다. 도시된 예에서는, 가스 도입 포트(12p)는, 기판 지지부(14)의 아래쪽에서 챔버 본체(12)의 벽에 마련되어 있다. 가스 공급부(32)에 의해 공급되는 퍼지 가스는, 불활성 가스여도 좋고, 예를 들면 희가스여도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)에 있어서 기판 W에 대한 플라스마 처리가 행해질 때에는, 처리 가스가, 가스 공급부(22)로부터 챔버(10) 내에 공급된다. 그리고, 전원(26)으로부터의 고주파 전력 또는 직류 전압의 펄스가 상부 전극(20)에 주어진다. 그 결과, 플라스마가, 챔버(10) 내에서 처리 가스로부터 생성된다. 기판 지지부(14) 상의 기판 W는, 생성된 플라스마로부터의 화학종에 의해 처리된다. 예를 들면, 플라스마로부터의 화학종은, 기판 W 상에 막을 형성한다. 혹은, 플라스마로부터의 화학종은, 기판 W를 에칭한다.
플라스마 처리 장치(1)에서는, 하부 전극(18)은, 그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있다. 따라서, 상부 전극(20)과 링 전극(30) 사이에 방전 패스가 형성되어, 플라스마가 생성된다. 플라스마가 생성되고 있는 상태에서는, 기판 지지부(14) 상의 기판 W의 전위는, 플라스마의 전위에 추종한다. 따라서, 플라스마와 기판 W 사이의 시스 전압이 작아져, 기판 W에 충돌하는 이온의 에너지가 작아진다. 고로, 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 기판 W에 대한 이온 충격이 약해진다.
일실시 형태에 있어서는, 가스 공급부(32)로부터 공급되는 퍼지 가스가, 플라스마로부터 링 전극(30)을 향하는 화학종의 흐름에 거스르는 흐름을 형성한다. 따라서, 플라스마로부터의 화학종이 링 전극(30)에 부착하는 것이 억제된다. 플라스마 처리가 절연막의 성막 처리인 경우에는, 절연막이 링 전극(30) 상에 형성되는 것이 억제된다.
이하, 도 2를 참조하여, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 2는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 플라스마 처리 장치(1B)에 있어서, 전원(26)은, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 상부 전극(20)에 인가하도록 구성되어 있다. 플라스마 처리 장치(1B)는, 콘덴서(34)를 구비하고 있다. 콘덴서(34)는, 전원(26)과 상부 전극(20) 사이에 접속되어 있다. 플라스마 처리 장치(1B)의 다른 구성은, 플라스마 처리 장치(1)의 대응하는 구성과 동일하다.
플라스마 처리 장치(1)에서는, 상부 전극(20)의 표면 상에 절연막이 형성되어 있는 경우에, 콘덴서(34)가 없으면 해당 절연막에 인가되는 전압이, 콘덴서(34)와 절연막 사이에 분압된다. 따라서, 상부 전극(20)의 표면 상의 절연막의 절연 파괴 및 그것에 따른 이상 방전이 억제된다. 또한, 콘덴서(34)는, 상부 전극(20)의 표면 상에 형성될 수 있는 절연막의 정전 용량보다 작은 정전 용량을 콘덴서(34)가 가지도록 선택될 수 있다.
이하, 도 3을 참조하여, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 3은, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3에 나타내는 플라스마 처리 장치(1C)는, 콘덴서(36)를 구비하고 있다. 콘덴서(36)는, 하부 전극(18)과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 플라스마 처리 장치(1C)의 다른 구성은, 플라스마 처리 장치(1)의 대응하는 구성과 동일하다. 플라스마 처리 장치(1C)에 의하면, 플라스마로부터 기판 W에 주어지는 이온 충격이, 콘덴서(36)에 의해 조정될 수 있다. 콘덴서(36)의 정전 용량이 클수록, 상부 전극(20)과 하부 전극(18)의 사이에 형성되는 방전 패스를 통과하는 전력의 비율이 높아지므로, 플라스마로부터 기판 W에 주어지는 이온 충격은 증가한다.
이하, 도 4를 참조하여, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 4는, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4에 나타내는 플라스마 처리 장치(1D)는, 방전 전극(40)을 구비하고 있다.
방전 전극(40)은, 링 전극(30)을 따라 배치되어 있다. 방전 전극(40)은, 고리 형상을 갖고, 링 전극(30)과 동축으로 마련되어 있어도 좋다. 방전 전극(40)은, 링 전극(30)에 의해 구획된 공간 내 또는 링 전극(30)의 근방에 배치된다. 도 4에 나타내는 예에서는, 방전 전극(40)은, 링 전극(30)에 의해 구획된 오목(凹)부 안에 마련되어 있다. 또한, 방전 전극(40)은, 링 전극(30)과 기판 지지부(14)의 외주 사이에 마련되어 있어도 좋다. 또한, 방전 전극(40)은, 링 전극(30)을 따라 배열되는 복수의 전극으로 분할되어 있어도 좋다. 즉, 방전 전극(40)을 구성하는 복수의 전극이, 링 전극(30)에 대해서 소정의 개소에 배치되어 있어도 좋다.
플라스마 처리 장치(1D)는, 유전체부(42)를 더 구비하고 있어도 좋다. 유전체부(42)는, 유전체 재료로 형성되어 있다. 유전체부(42)는, 링 전극(30)과 방전 전극(40) 사이에 마련되어 있다.
플라스마 처리 장치(1D)는, 전원(44)을 더 구비하고 있다. 전원(44)은, 방전 전극(40)과 링 전극(30) 사이에 방전을 발생시키기 위해서 이용된다. 전원(44)은, 고주파 전원, 저주파 전원, 또는 직류 전원일 수 있다. 전원(44)은, 도입 단자(46)를 통하여 방전 전극(40)에 접속되어 있다. 도입 단자(46)는, 챔버 본체(12)의 벽에 마련되어 있다. 플라스마 처리 장치(1D)의 다른 구성은, 플라스마 처리 장치(1)의 대응하는 구성과 동일할 수 있다.
플라스마 처리 장치(1D)에서는, 방전 전극(40)과 링 전극(30) 사이에 방전(예를 들면, 글로 방전)이 발생한다. 그 결과, 방전 전극(40)의 주위에서 하전 입자가 생성된다. 생성된 하전 입자는, 가스 공급부(32)로부터 공급되는 퍼지 가스의 흐름에 따라 배기구(12e)를 향해 위쪽으로 이동한다. 따라서, 플라스마 처리 장치(1D)에 의하면, 하전 입자에 의해, 상부 전극(20)과 링 전극(30) 사이의 방전 패스의 형성이 촉진된다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 좋다. 또, 다른 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시 형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 여러 가지의 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 진정한 범위와 주지는, 첨부의 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.
1…플라스마 처리 장치, 10…챔버, 14…기판 지지부, 18…하부 전극, 20…상부 전극, 22…가스 공급부, 24…배기 장치, 26…전원, 30…링 전극.

Claims (7)

  1. 챔버와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    상기 챔버 내의 가스를 배기하도록 구성된 배기 장치와,
    그라운드의 전위로부터 전기적으로 부유하고 있는 하부 전극을 포함하고, 상기 챔버 내에 마련된 기판 지지부와,
    상기 기판 지지부의 위쪽에 마련된 상부 전극과,
    상기 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있고, 고주파 전력을 발생시키거나, 직류 전압의 펄스를 주기적으로 발생시키도록 구성된 전원과,
    상기 기판 지지부를 둘러싸도록 상기 기판 지지부의 주위에 마련되어 있고, 그라운드에 접속된 링 전극
    을 구비하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링 전극과 상기 기판 지지부 사이의 틈을 통하여 위쪽으로 퍼지 가스가 흐르도록 상기 퍼지 가스를 공급하는 다른 가스 공급부를 더 구비하는, 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 링 전극을 따라 배치되는 방전 전극과,
    상기 방전 전극에 전기적으로 접속된 다른 전원으로, 상기 방전 전극과 상기 링 전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 퍼지 가스와 함께 흐르는 하전 입자를 생성하도록 구성된, 상기 다른 전원
    을 더 구비하는, 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 링 전극과 상기 방전 전극 사이에 마련된 유전체부를 더 구비하는, 플라스마 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 전원은, 상기 직류 전압의 상기 펄스를 주기적으로 상기 상부 전극에 인가하고,
    상기 전원과 상기 상부 전극 사이에 접속된 콘덴서를 더 구비하는,
    플라스마 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하부 전극과 그라운드 사이에 접속된 콘덴서를 더 구비하는, 플라스마 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 가스는, 상기 기판 지지부 상에 탑재되는 기판 상에 절연막을 형성하기 위한 가스를 포함하는, 플라스마 처리 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267310A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Tokyo Electron Ltd プラズマ成膜方法及びその装置
JP2003179054A (ja) 2001-08-30 2003-06-27 Tokyo Electron Ltd 絶縁膜の形成方法及び絶縁膜の形成装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3328625B2 (ja) * 1994-04-28 2002-09-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP4141234B2 (ja) * 2002-11-13 2008-08-27 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置
KR102038647B1 (ko) * 2013-06-21 2019-10-30 주식회사 원익아이피에스 기판 지지 장치 및 이를 구비하는 기판 처리 장치
JP2020095793A (ja) * 2018-12-10 2020-06-18 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001267310A (ja) 2000-03-17 2001-09-28 Tokyo Electron Ltd プラズマ成膜方法及びその装置
JP2003179054A (ja) 2001-08-30 2003-06-27 Tokyo Electron Ltd 絶縁膜の形成方法及び絶縁膜の形成装置

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