プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
【課題】基板背面に形成された各種異物を取り除くためのプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、非反応性ガスが噴射される第１電極３０と、第１電極３０との離隔を調整可能であり、基板５０を支持する基板支持台２０と、基板支持台２０と離隔配置され、電源７０が印加されて反応性ガスが噴射されて、基板支持台２０によって支持された基板５０との間にプラズマを生成させる第２電極４０と、により構成される。基板支持台２０は、少なくとも一つのアーム２１を備え、基板の安定した搭載を保障する。
【解決手段】プラズマ処理装置１は、非反応性ガスが噴射される第１電極３０と、第１電極３０との離隔を調整可能であり、基板５０を支持する基板支持台２０と、基板支持台２０と離隔配置され、電源７０が印加されて反応性ガスが噴射されて、基板支持台２０によって支持された基板５０との間にプラズマを生成させる第２電極４０と、により構成される。基板支持台２０は、少なくとも一つのアーム２１を備え、基板の安定した搭載を保障する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関し、更に詳しくは、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板を、安定的に支持して基板背面に形成された各種異物を取り除くための基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、及び平板表示装置は、基板上に多数の薄膜蒸着と蝕刻（etching）をすることを通して形成される。つまり、基板の所定領域、主に中央部に薄膜を蒸着して、蝕刻マスクを利用する蝕刻工程を通して、基板中央部の薄膜の一部を取り除いて所定の薄膜パターンを持つ素子を製造する。
【０００３】
しかし、薄膜の蒸着時には基板の全面に薄膜を形成して、蝕刻の時には基板中央部の薄膜を蝕刻ターゲットにするので、基板端部には薄膜が除去されないで残るようになり、蝕刻工程を行う時に、基板端部にパーティクルが蓄積される。これと同時に、通常、基板を支持する基板支持台には、静電力、又は真空力によって基板が搭載されるので、前記基板と基板支持台との間の界面は、所定距離が離隔して隙間が発生し、これによって基板の背面全体にもパーティクル、及び薄膜が蓄積される。
【０００４】
従って、前記基板に存在するパーティクル、及び蓄積された薄膜を取り除かない状態で、工程を継続して行う場合、基板が曲がったり、基板の整列が難しくなるなどの問題が多く発生される。
【０００５】
通常、前記のようなパーティクル、及び蓄積された薄膜を取り除く方法としては、溶剤やリンスに沈積させて表面のパーティクルを取り除く湿式蝕刻と、プラズマで表面を蝕刻して取り除く乾式洗浄が知られている。
【０００６】
湿式蝕刻は、基板の表面に塗布されるパーティクルを取り除く方法として効果的に活用されているが、工程管理が難しく、基板背面のみを局所的に取り除くには多くの難点が有り、莫大な化工薬品の使用によるコスト増加問題、廃水処理問題、及び環境問題が有る。また、長期間の処理を要し、その装置が大きくなければならないという問題がある。一方、乾式蝕刻は、プラズマを利用して、基板、及び背面の薄膜、又はパーティクルを取り除く方法であって、上述した湿式蝕刻の問題を解決できる。
【０００７】
従って、最近には、このような基板背面を蝕刻するための乾式蝕刻装置の開発が活発である。
【０００８】
つまり、前記のようなプラズマを利用して、基板の背面を蝕刻する従来のプラズマ蝕刻装置については、米国特許公報第５２１３６５０号（特許文献１）に開示されている。
【０００９】
前記の米国特許公報第５２１３６５０号（特許文献１）では、真空チャンバを含む装置が開示されている。この装置では、プレートとウェーハ表面との間に定義される空間があり、この空間に反応ガスが噴射される。プラズマはウェーハ後面に生成されて蝕刻を行う。
【００１０】
前記のような構成において、ウェーハを支持するために、リフトピン（lift pin）方式で基板を支持する場合は、基板背面の工程領域上にリフトピンが配置されて、工程中にアーク放電が発生する余地があり、これによって工程を妨げたり、基板に損傷を起こす可能性がある。
【００１１】
更に、前記のような多数のリフトピンで基板を支持する場合、基板の支持部分、つまり、リフトピンと接触される基板の背面には、蝕刻が行われない。このように蝕刻が行われないまま、次の工程を行うと、最終製品の不良の原因となるので、蝕刻が行われていない部分を別途に蝕刻しなければならないという短所がある。
【００１２】
また、下部ピンだけでウェーハを支持する場合は、ウェーハの安定した搭載を保障できない上に、振動などが発生する時には、ウェーハがピンの上から離脱される可能性がある。
【００１３】
そして、前記のような構成は、ウェーハとプレートの間に定義される空間に反応ガスが噴射され、ウェーハの後面に生成されるプラズマで蝕刻が行われると同時に、薄膜パターンなどが形成されたウェーハの表面の上に、ウェーハ後面上に生成されたプラズマが流入されるか、或いは、その空間内にガス放電によってプラズマが生成されて蝕刻が行われる恐れがある。
【００１４】
従って、ウェーハ表面の蝕刻によって、最終製品の収率が低下して不良率が上昇するか、これを防止するために、ウェーハの表面を蝕刻から保護する別途の手段が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許公報第５２１３６５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前述の問題を解決するために案出されたもので、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにする基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて、工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障する基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止するプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による基板支持台は、基板を搭載させるように構成される少なくとも一つ以上のアーム；及び前記アームから前記基板の搭載位置方向に延設される支持部；を含む。
【００２０】
ここで、前記アームは、少なくとも三つ以上設けられて、前記基板の中心を基準に相互等角に形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記支持部は、前記アームを相互連結する支持リングを含み、前記支持リングは開曲線を成すように形成できる。この時、前記支持リングの前記開曲線の開口上に配置可能な補助リング、及び前記補助リングと連結される補助アームを備えられ、前記補助アームは、前記アームと同じ方向、又は異なる方向に形成可能で、前記アームと個別的に駆動できる。
【００２２】
更に、前記支持リングは、前記基板搭載方向に延設される多数の支持ピンを有し、前記支持リングは、前記基板方向に傾斜が形成された段差を有し、前記支持ピンは、前記段差の下部に形成されて、前記支持ピンは、前記傾斜が形成された段差の縦断部から１ないし３ｍｍの長さに延設できる。
【００２３】
この時、前記支持リングの上部は、前記基板搭載位置の前記基板上部の高さより高く形成可能で、前記支持ピン上には、前記支持ピンの延長方向と直交し、前記基板の背面を向ける突出部が０．５ないし１ｍｍの高さに備えられる。
【００２４】
望ましくは、前記突出部は、前記基板の背面と接触する部分を尖鋭に形成する。
【００２５】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００２６】
ここで、前記基板支持台には、前記第１電極との隔離距離を調節するように駆動手段を更に備えられ、前記基板支持台の前記アームは、前記第１電極から延設されるか、或いは、前記第２電極から延設できる。
【００２７】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させながら、前記第２ガスを拘束する第３ガスが噴射される第２電極；を含む。
【００２８】
ここで、前記第１ガスは、水素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであってもよいし、前記第２ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであってもよいし、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであってもよい。
【００２９】
また、前記第２電極には、前記第２ガスを前記基板方向に噴射させるように多数の噴射孔が形成され、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部から中心方向斜線に噴射されるように噴射手段が形成される。
【００３０】
この時、前記噴射手段には、前記第３ガスが斜線に噴射されるように一定曲率を持って形成してもよいし、前記噴射手段は、前記第１電極方向に前記第２電極から更に延設してもよいし、前記噴射手段の排出端部は漸進的に大きく形成してもよいし、前記噴射手段は前記第２電極の中心方向に勾配形成してもよい。
【００３１】
また、前記噴射手段には、前記第２電極の中心方向に多数の噴射口を形成してもよい。
【００３２】
ここで、前記噴射手段の外縁部には、前記第２電極の中心方向に非反応性ガスである第４ガスを噴射させる補助噴射口を更に備えられる。
【００３３】
更に、前記基板支持台には、前記第２電極方向で非反応ガスである第５ガスが噴射されるように噴射部を備えられる。
【００３４】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第３ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００３５】
ここで、前記第３ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであることを特徴とする。
【００３６】
また、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部から中心方向斜線に噴射されるように噴射手段が形成されることが望ましい。
【００３７】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００３８】
ここで、前記第１電極、又は前記基板支持台に、前記第１電極と前記基板支持台との離隔を可変することができる駆動手段を備えられる。
【００３９】
また、前記第１ガスは水素、窒素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであってもよい。
【００４０】
この時、前記第１電極には、前記第１ガスを前記基板上に噴射させるように多数の噴射孔が形成される。
【００４１】
また、前記第１電極には、前記第１ガスを前記基板上の外郭方向に流動させるように噴射孔が備われ、前記噴射孔は、前記第１ガスを前記第１電極で供給する供給孔と連通され、前記供給孔から前記基板上の外郭方向に屈折、又は湾曲型の傾斜を成して形成できる。この時、前記傾斜は７゜以下であってもよい。
【００４２】
また、前記第１電極の前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成可能で、漸進的に大きく、又は小さくする角は７゜以下であってもよい。
【００４３】
望ましくは、前記第１電極の前記噴射孔は、複数が前記供給孔から分岐して前記供給孔から等角を成して形成されるか、前記供給孔と同心を成す環形に形成される。
【００４４】
そして、前記第１電極の前記噴射孔は、前記供給孔で、前記基板から遠距離の第１分岐点から分岐された第１噴射孔と、前記基板から近距離の第２分岐点から分岐された第２噴射孔と、を含むことができる。
【００４５】
この時、前記第１分岐点から分岐された前記第１噴射孔は、前記第２分岐点から分岐された前記第２噴射孔より、更に大きい直径を有することができるし、前記第１分岐点から分岐された前記第１噴射孔は、前記第２分岐点から分岐された前記第２噴射孔より、前記基板の更に外郭方向に前記第１ガスを噴射するように形成可能で、前記第１噴射孔、又は前記第２噴射孔は、複数が前記供給孔から分岐して前記供給孔から等角を成して形成されるか、前記供給孔と同心を成す環形に形成できる。
【００４６】
望ましくは、前記供給孔は、前記第１分岐点から前記第２分岐点までの直径が漸進的に小さく形成される。
【００４７】
また、前記第１噴射孔、又は前記第２噴射孔は、前記基板の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成できる。
【００４８】
そして、前記基板支持台は、前記チャンバ上部、又は下部から延長して上昇・下降可能なアームが前記基板を支持するか、或いは、前記チャンバ下部に設けられて上昇・下降可能な多数のピンが前記基板を支持するように形成できる。
【００４９】
また、前記第２ガスはフッ素系、又は酸素系を含む反応性ガスであってもよい。
【００５０】
ここで、前記第２電極には、高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地される構成を有することができる。
【００５１】
また、前記第２電極には、前記第２ガスを前記基板方向に噴射させるように多数の噴射孔が形成され、前記第２電極には、前記基板支持台との間隔を調節する上昇・下降手段を備えられる。
【００５２】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙を調整する段階；前記固定された基板の第１面上に第１ガスを噴射させ、第２面上に第２ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極に電源を印加してプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００５３】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであるのが望ましく、前記ガス噴射段階以前に、前記第２電極を移動して、前記第１電極、又は前記基板支持台上に固定された前記基板との間隔を調整する段階を更に含むことができる。
【００５４】
この時、前記基板処理段階でプラズマは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の反応性ガスであって、酸素系ガスを更に含むことができる。
【００５５】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙に第１ガスを噴射して、前記第２電極で前記基板支持台方向に第２ガスを噴射しながら、前記第２電極の中心方向に第３ガスを噴射して、前記第２ガスを前記基板支持台と前記第２電極の間に拘束させる段階；及び前記第２電極に電源を印加して前記第２ガスのプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００５６】
ここで、前記第１ガスは、水素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであり、前記第２ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであり、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであることを特徴とする。
【００５７】
この時、前記基板周辺において、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧は、前記第１ガスのガス圧より弱いか、或いは、同じであることが望ましく、前記第３ガスのガス圧は、前記第２ガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【００５８】
また、前記第２電極には、前記第２ガス、及び前記第３ガスが、前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、第４ガスを更に噴射できる。
【００５９】
この時、前記第４ガスは、前記第１電極方向に噴射することが望ましい。
【００６０】
更に、前記基板支持台には、前記第２ガス、及び前記第３ガスが、前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、第５ガスを更に噴射し、前記第５ガスを前記第２電極方向に噴射することが望ましい。
【００６１】
ここで、前記第４ガス、又は前記第５ガスは、非反応性ガスであってもよいし、前記第４ガス、又は前記第５ガスのガス圧は、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【００６２】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙に第１ガスを噴射して、前記第２電極の第１外縁部から中心方向に第３ガスを噴射する段階；及び前記第２電極に電源を印加して前記第３ガスのプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００６３】
ここで、前記第３ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであることを特徴とし、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、前記第１外縁部より更に外郭の第２外縁部から非反応性の第４ガスを噴射することを特徴とする。
【００６４】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記基板と前記第１電極との間の間隙を調整する段階；前記基板と前記第２電極との間の間隔を調整する段階；前記基板の第１面上に第１ガスを噴射させて、前記基板の第２面上に第２ガスを噴射させながら、前記第２電極の外縁部から中心方向に傾斜を成して第３ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極に電源を印加してプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００６５】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであるのが望ましく、前記間隔は、５ないし４０ｍｍであることが望ましい。
【００６６】
また、前記プラズマ処理装置内の工程圧力は、０．１ないし３Ｔｏｒｒであることが望ましい。
【００６７】
この時、前記第２ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８などのフッ素系、ＢＣｌ３、及びＣｌ２などの塩素系、及び酸素系から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のガスであってもよいし、前記第１ガスは、１８族元素、及び窒素から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のガスであってもよい。
【００６８】
また、前記第２電極には高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地されて、前記高周波電力は１３．５６ｎＭＨｚ（ここで、ｎは自然数）の周波数を有することを特徴とする。
【００６９】
ここで、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであることを特徴とする。
【００７０】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内に相互離隔された第１電極と、第２電極との間に基板を提供して、前記第１電極と前記基板の間の間隙が非放電領域になって、前記第２電極と前記基板の間の間隔が放電領域になるように少なくとも一つ以上のガスを供給する段階；を含む。
【００７１】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍで、前記間隔は、５ないし４０ｍｍであり、前記プラズマ処理装置内の工程圧力は、０．１ないし３Ｔｏｒｒであることが望ましい。
【００７２】
また、前記間隙には、１８族元素、及び窒素から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の非反応性の第１ガスを噴射して、前記間隔にはＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のフッ素系、ＢＣｌ３、及びＣｌ２から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の塩素系、及び酸素系から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の反応性の第２ガスを噴射することを特徴とし、前記間隔に前記第２ガスを拘束する反応性、又は非反応性の第３ガスを更に噴射できる。
【００７３】
そして、前記第２電極には、１３．５６ｎＭＨｚ（ここで、ｎは自然数）の周波数を有する高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００７４】
前記のような本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにすることができる。
【００７５】
また、本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障できる。
【００７６】
また、本発明によるプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法によって、従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図２】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３】は、図１の基板支持台と、これに支持される基板の部分斜視図である。
【図４】は、図３の第１変更形態である。
【図５】は、図３の第２変更形態である。
【図６】は、図４の「Ａ」部分を表す拡大図である。
【図７】は、図６の他の形態を表す図面である。
【図８】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図９】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図１０】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図１１】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１２】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１３】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１４】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１５】は、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図１６】は、本発明の第４実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図１７】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図１８】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図１９】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２０】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２１】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２２】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２３】は、図１５のガスの流れを概略的に表す図面である。
【図２４】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２５】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２６】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２７】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２８】は、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図２９】は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３０】は、図２９の基板支持台と、これに支持される基板の部分平面図である。
【図３１】は、本発明の第８実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３２】は、図２８の第１電極、及び基板を表す部分図である。
【図３３】は、図３２の「Ｂ」部分を表す部分拡大図である。
【図３４】は、図３３の第１変更形態を表す図面である。
【図３５】は、図３３の第２変更形態を表す図面である。
【図３６】は、図３２の第１電極の平面図である。
【図３７】は、図３６の第１変更形態を表す図面である。
【図３８】は、図３２の変更形態を表す図面である。
【図３９】は、図３８の第１電極の平面図である。
【図４０】は、図３９の他の形態を表す図面である。
【図４１】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４２】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４３】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４４】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４５】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４６】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４７】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４８】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４９】は、各工程の段階別の構成要素の駆動を表す図面である。
【図５０】は、間隔Ｄの変化と、蝕刻率、及び均一性と、の相関関係を表すグラフである。
【図５１】は、工程の圧力変化と、蝕刻率、及び均一性と、の相関関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
以下、本発明の多様な実施の形態による基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法を、添付された図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明は、以下に開示する実施の形態に限定されるものではなく、多様な形態に実現されるものである。本実施の形態は、本発明の開示を完全にし、通常の知識を持った者に発明の範疇を知らせるためのものである。図面上の同一符号は、同じ要素を称する。
【００７９】
図１は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【００８０】
図１を参照すれば、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置１は、第１ガスが噴射される第１電極３０と、第１電極３０との離隔を調整可能であり、基板５０を支持する基板支持台２０と、基板支持台２０と離隔配置され、電源７０が印加されて第２ガスが噴射されて、基板支持台２０によって支持された基板５０との間にプラズマを生成させる第２電極４０と、を含む。
【００８１】
本発明の第１実施の形態でのプラズマ処理装置１は、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板５０の背面５２上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【００８２】
プラズマ処理装置１は、ゲートバルブのような開閉手段１１を通して開閉可能に形成されたチャンバ１０と、このチャンバ１０と連通された通常の真空排気系６０と、を含む。
【００８３】
チャンバ１０は、少なくとも一つ以上の開閉手段１１を通して外部と連結され、クラスタシステム、又はインラインシステムのような多数のチャンバから構成されるシステムに適用されるチャンバ１０であってもよい。また、チャンバ１０は、接地されてチャンバ１０を通して電流が流れないように構成される。
【００８４】
チャンバ１０内部の上部には、第１電極３０が配置され、この第１電極３０は接地できる。また、第１電極３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔３３が配置され、噴射孔３３は、チャンバ１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔３１と連通して構成される。
【００８５】
望ましくは、第１電極３０には、一つの供給孔３１を通してチャンバ１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔３３が配置される。多数の噴射孔３３は、第１電極３０の内部で、それと連通された供給孔３１から複数が分岐される。
【００８６】
もし、一つの供給孔３１から噴射孔３３を、近距離、又は遠距離にそれぞれ形成する場合、遠距離に形成する噴射孔３３の直径は、近距離に形成する噴射孔３３の直径より大きく形成して、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償できる。
【００８７】
また、第１電極３０の内部には、チャンバ１０外部に構成された冷却水循環手段３７と連結された冷却流路３８が設けられる。
【００８８】
第１電極３０の供給孔３１を通して供給されるガスは、水素、窒素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面５１と反応しないガスであってもよい。
【００８９】
ここで、基板表面５１は、ウェーハのように基板５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【００９０】
基板５０は、第１電極３０の噴射孔３３が配置された面から所定間隔だけ離隔され、その表面５１が噴射孔３３と対向されるように配置され、基板支持台２０によって支持される。
【００９１】
基板支持台２０は、チャンバ１０上部から延長されたアーム２１が基板５０を支持するように構成され、アーム２１は、チャンバ１０外部の基板支持台２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【００９２】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ１外部に露出される基板支持台２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【００９３】
基板支持台２０のアーム２１は、基板５０の外縁部のみを支持することが望ましく、基板背面５２の外縁部の一部のみを下部から支持して、基板背面５２の露出面を最大にする。
【００９４】
アーム２１は、駆動手段と連結され、上昇・下降運動、つまり第１電極３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板５０も第１電極３０に対して近く、又は遠く配置されるようにする。
【００９５】
ここで、基板背面５２は、ウェーハのように基板５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【００９６】
可変である所定の間隙ｄは、アーム２１の上昇・下降運動を通して、基板５０の表面５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極３０との間で調節される。また、基板支持台２０は、プラズマ処理装置１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム２１を含む基板支持台２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成して、外部電撃（electric shock）による基板支持台２０の損傷を防止する。
【００９７】
基板支持台２０の下部には、基板５０の背面５２と所定間隔Ｄに離隔されて第２電極４０が配置される。
【００９８】
この第２電極４０は、電源７０が印加されるように構成し、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔４２を有する。
【００９９】
噴射孔４２は、第１電極３０でのそれと類似するもので、チャンバ１外部からそれと連通された供給孔４１を通して、反応性ガス供給手段４４から反応性ガスが供給されて、チャンバ１内部に反応性ガスを噴射するように構成され、基板支持台２０が支持する基板５０の背面５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面５２の方向を向けて複数が形成される。
【０１００】
第２電極４０での噴射孔４２でも、供給孔４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔４２の直径が、近距離に形成された噴射孔４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０１０１】
このような構成以外にも、第１電極３０、又は第２電極４０からのガス噴射の構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０１０２】
一方、第２電極４０の外周縁には、第２電極４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング４３が設けられる。この絶縁リング４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０１０３】
第２電極４０の噴射孔４２を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０１０４】
第２電極４０は、チャンバ１外部に、別途構成された駆動手段４９によって、基板支持台２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台２０が支持する基板５０の背面５２から第２電極４０までの間隔Ｄを可変にするように構成される。駆動手段４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ１外部に露出される第２電極４０が駆動手段４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０１０５】
また、第２電極４０の内部には、チャンバ１０外部に構成された冷却水循環手段４７と連結された冷却流路４８が設けられる。この時の冷却水循環手段４７は、第１電極３０に冷却水を循環させる冷却水循環手段３７と同じ部材で構成してもよい。
【０１０６】
第２電極４０に連結された電源７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極４０と連結される高周波電源７０の構成は、整合機を含む。
【０１０７】
接地した第１電極３０と高周波電源７０が連結される第２電極４０の構成によって、第１電極３０はアノードの役割を、第２電極４０はカソードの役割をし、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えてプラズマ発生効率を上げる。
【０１０８】
図２は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０１０９】
図１での基板支持台２０は、チャンバ１０上部、つまり第１電極３０側で基板５０を上部から支持するのに対し、図２での基板支持台２８０は、チャンバ２１０下部に設けられて基板２５０を支持する。
【０１１０】
図２での基板支持台２８０も、駆動手段（図示せず）を備え、この駆動手段によって上昇・下降可能なアーム２８１で基板２５０を接触支持する。可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム２８１の上昇・下降運動を通して、基板２５０の表面２５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極２３０との間で調節される。
【０１１１】
図２に示す基板支持台２８０の場合、図１に示す基板支持台２０の場合と同じく、アーム２８１が基板２５０の外縁部を支持して、基板背面２５２の露出面を最大化させるように構成することが望ましく、同じ主旨の他の構成でもよい。
【０１１２】
基板支持台２８０の駆動手段によって、上昇・下降運動可能に構成するとともに、真空密閉を維持するために、基板支持台２８０でチャンバ２１０外部に露出される部分を伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０１１３】
図３は、図１の基板支持台と、これに支持される基板の部分斜視図である。
【０１１４】
基板支持台２０のアーム２１は、それを伸縮運動させる駆動手段（図示せず）と連結され、アーム２１は鉛直下部方向に延長される。
【０１１５】
アーム２１の下端部は、アーム２１の延長方向である鉛直下部方向と直交する方向に支持部が形成され、この支持部の一例としての支持部材２１ａは、基板５０を支持するように、それぞれのアーム２１より定義される内部方向を向けて延設される。
【０１１６】
本明細書では、支持部というのは、基板支持台２０の構成要素として含まれ、基板５０と直接接触しながら支持する部材の通称である。
【０１１７】
一つのアーム２１に一つの支持部材２１ａが形成され、基板５０を支持する時には、基板５０の露出面が最大化されるが、一つのアーム２１に二つ以上の支持部材２１ａが形成されてもよい。
【０１１８】
この時、支持部材２１ａは、基板５０の外縁部の一部のみを支持し、それぞれの支持部材２１ａがお互い水平を維持して、基板５０の水平を維持することが望ましい。
【０１１９】
望ましくは、支持部材２１ａを有するアーム２１は、少なくとも三つ以上備え、更に望ましくは、それぞれのアーム２１は、基板５０の中心を基準にして等角を成しながら配置する。
【０１２０】
従来のリフトピンで基板５０を支持するのと比べると、基板５０の外縁部の背面一部を支持する支持部材２１ａによって、基板５０をプラズマ蝕刻領域にもっと露出できる。更に、プラズマ反応が一番活発な基板５０中央部から離隔された基板５０外縁部を支持することで、工程の中で発生されるアーク放電現象を防止することができる。また、基板５０の搭載領域の外側にアーム２１が配置されて、基板５０が工程領域から離脱されない安定した搭載を保障することができる。
【０１２１】
図４は、図３の第１変更形態であり、図５は、図３の第２変更形態である。
【０１２２】
図４では、それぞれのアーム２１は、支持リング２２に連結され、支持リング２２には、支持ピン２３が基板５０搭載方向に形成されている。
【０１２３】
支持リング２２は、基板５０搭載領域に応じて開曲線に形成され、支持リング２２の開き空間には、補助アーム２１´、及びここに形成された補助リング２２´が配置される。この補助リング２２´にも、また支持ピン２３´が形成される。勿論、補助リング２２´からの支持ピン２３´の構成は省略できる。
【０１２４】
開曲線に形成された支持リング２２の開き空間は、基板５０が基板支持台２０上に搭載、又は離脱される時に、ロボットアームなどの基板５０搬送手段（図示せず）との衝突を回避するためのものである。工程時には、基板５０が搭載された後に、補助アーム２１´が移動して、補助リング２２´と支持リング２２がほとんど閉曲線を成すように作動する。
【０１２５】
支持リング２２の構成は、図３の構成と比べてみると、蝕刻工程の中でプラズマ発生時に、基板５０周辺に形成されるプラズマの均一性を高めるためのものであり、支持リング２２の開き空間に位置される補助リング２２´も、プラズマの均一性を高めるためのものである。
【０１２６】
また、支持リング２２は、基板５０が基板支持台２０上に搭載される時に、基板５０の搭載位置を確保して、基板５０が安定して搭載されるようにするための構成であり、それぞれのアーム２１が支持リング２２を通して連結されるので、基板５０が搭載される時の水平を保障できる。
【０１２７】
これによって、支持リング２２、及び補助リング２２´が基板５０に対してその外郭方向から環状に囲む形態を成すので、基板５０背面上に形成されるプラズマの均一性を維持することができる。
【０１２８】
補助リング２２´が形成された補助アーム２１″は、図５に示すように、他のアーム２１とは反対の方向に形成してもよいし、他の駆動可能な方向に形成してもよい。
【０１２９】
勿論、どちらの場合でも補助アーム２１´、２１″は、アーム２１とは別々に作動することが望ましい。
【０１３０】
図３と同じく、図４、及び図５の構成でも、基板５０の外縁部の一部だけが接触支持されていて、プラズマ発生領域から最大に離脱して基板５０とアーム２１が接触されるので、アーク放電発生を最大に抑制することができる。
【０１３１】
補助アーム２１´は、クラスタシステムのような配置型反応機において、ウェーハなどのような基板５０を基板支持台２０上に搭載させる時に、ロボットアームによって搬送されるウェーハ基板５０を基板支持台２０上に搭載させた後、前記ロボットアームを退去させる一連の動きで、前記ロボットアームと基板支持台２０との衝突を回避するために構成される。
【０１３２】
言い換えると、開曲線に形成された支持リング２２の開き空間方向にロボットアームによって基板５０が搬送され、基板支持台２０上に基板５０が搭載されてから、ロボットアームが退去された後、補助アーム２１´が駆動手段を通して支持リング２２の開き空間上に配置されて、支持リング２２、及び補助リング２２´が一緒に閉曲線を成すようにする。
【０１３３】
望ましくは、この補助リング２２´は、支持リング２２が持つ曲率と同じ曲率を持ち、更に望ましくは、支持リング２２と補助リング２２´は同心曲率を持つ。しかし、これは、基板５０がほぼ円形であるウェーハの場合であって、基板５０の形によって他の形状も可能である。
【０１３４】
補助リング２２´は、支持リング２２に接触され、通常の連結方法、例えば凹凸連結、磁力連結、又は雄雌連結などで連結を成すこともできる。
【０１３５】
この補助リング２２´の配置によって、基板５０はもっと安定して搭載できるし、振動などが発生しても、基板支持台２０からの基板５０の離脱などを防止することができる。
【０１３６】
支持リング２２や補助リング２２´などの基板支持台２０の付属構成要素は、金属、又はセラミックスなどの硬い固体で構成してもよい。
【０１３７】
勿論、補助リング２２´の構成は、使われる基板５０や装置１、又は要求される工程などによって、その構成を省略できる。
【０１３８】
図６は、図４の「Ａ」部分を表す拡大図である。
【０１３９】
アーム２１の支持リング２２には支持ピン２３が形成され、この支持ピン２３は基板５０と、更に詳しくは、基板背面５２の外縁部の一部を接触支持する。
【０１４０】
この場合、支持ピン２３は、少なくとも基板５０の３地点以上を支持するように形成され、このためにアーム２１も三つ以上設けられる。この時、三つ以上設けられるアーム２１は、基板５０の中心を基準に相互等角を成すのが望ましい。
【０１４１】
図７は、図６の他の形態を表す図面である。
【０１４２】
図７に示すように、基板支持台２０のアーム２１は、傾斜２２aが形成されて、所定の段差を有する支持リング２２を含み、この支持リング２２には支持ピン２３が延設されて、支持ピン２３は、基板５０下部、つまり基板背面５２を向けて形成された突出部２４を有する。突出部２４は、基板背面５２と直接接触され、尖鋭に構成されて基板背面５２との接触面を最小化することが望ましい。
【０１４３】
基板支持台２０の支持ピン２３は、少なくとも基板５０の３地点以上を支持するように形成されて、一つの支持ピン２３に一つ以上の突出部２４を備えて、基板背面５２と第２電極４０（図２）との間を妨害しないように、つまり基板背面５２が第２電極４０を向けて最大に露出するように形成される。
【０１４４】
一つの突出部２４を備える支持ピン２３は、基板背面５２が第２電極４０を向けて最大に露出されるように最少数に形成されることが望ましく、２地点、又は３地点を支持するように形成できるが、２地点を支持する時には、基板５０の水平支持を維持し難いので、更に望ましくは、３地点以上を支持するように形成される。
【０１４５】
この時、突出部２４を備えた支持ピン２３が基板５０を支持する地点は、それぞれ等角を成すのが望ましい。
【０１４６】
支持リング２２から延設される支持ピン２３、及び支持ピン２３に設けられる突出部２４は、支持リング２２上部の基板５０側、つまり傾斜２２aが始まる地点と基板５０外周縁の間の間隔ａ、支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂ、及び支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃを有するように構成される。図６の構成を図７の構成と比べてみると、図６では突出部２４がない構成なので、支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂは０である。
【０１４７】
支持リング２２は、上部から支持ピン２３の基端部まで所定角度の傾斜２２aを成して形成され、支持リング２２と基板５０外周縁の間の間隔ａを成して、基板表面５１を向けて噴射される第１ガスの流動を基板背面５２方向に案内する。
【０１４８】
支持リング２２と基板５０外周縁の間の間隔ａは、狭すぎる場合、ガス流動が円滑に行われないし、基板支持台２０上に基板５０を搭載する時に、基板支持台２０と基板５０の間の物理的干渉が起こり得るので、３ｍｍ以上であることが望ましい。
【０１４９】
支持ピン２３は、支持リング２２から基板５０を向けて延設されて、支持リング２２と一体に構成される。
【０１５０】
支持ピン２３は、支持リング２２の傾斜２２a下端から、おおよそ１ｍｍ位の長さに延設されることが望ましい。支持ピン２３の長さが短すぎる場合、基板５０の安定的な支持が無理になり、支持ピン２３の長さが長すぎる場合、基板背面５２と第２電極４０の間を妨害しすぎるようになって、装置、及びこの装置で行う工程の効率が低下するので、支持ピン２３の長さは１ないし３ｍｍであることが望ましい。
【０１５１】
支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂは、支持ピン２３の一端部に、第１電極３０を向けるように、つまり上方を向けるように設けられる突出部２４によって定義される。また、使われる基板５０がウェーハなどのようにその厚さが一定である場合、支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃも、突出部２４の高さによって定義される。
【０１５２】
突出部２４は、支持ピン２３から基板背面５２を支持するように形成され、基板背面５２の露出面を最大化するために、尖鋭に形成される。突出部２４は、支持ピン２３から０．５ないし１ｍｍの高さを有するように形成され、この突出部２４の高さによって支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂも、０．５ないし１ｍｍに定められる。
【０１５３】
突出部２４が０．５ｍｍ未満の場合には、基板５０と支持ピン２３との狭い間隔ｂによって、ガス流動、特に第２ガスの流動が悪くなる可能性があるし、１ｍｍを超過する場合には、尖鋭な突出部２４の構成によって、突出部２４が損傷される可能性がある。
【０１５４】
支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃは、突出部２４の高さと基板５０の厚さによって定められる数値であって、特に限定されることはないが、垂直高さｃが０、つまり支持リング２２上部と基板表面５１が同じ高度を有するか、又は基板表面５１が支持リング２２上部より低い高度になるように設定することが望ましい。
【０１５５】
基板表面５１が支持リング２２上部より高い高度になると、外部からの振動によって、基板５０が基板支持台２０の搭載位置から離脱される確率が高くなり、ガス流動にも望ましくない。従って、基板表面５１は、支持リング２２上部と同じか、より低い高度になることが望ましい。
【０１５６】
このように工程領域の中心から離れた位置で、基板５０との接触を最小化して支持する基板支持台２０の構造によって、工程中に発生されるアーク放電のような現象を抑制して、工程安定を図って基板損傷をあらかじめ防止することができる。
【０１５７】
このような基板支持台２０の構造は、図２での基板支持台２８０、又は図１での基板支持台２０にも適用できる。
【０１５８】
また、図４、又は図５での補助リング２２´は、図６、又は図７に示す支持ピン２３、又は突出部２４の構成を有することができる。
【０１５９】
図８ないし図１０は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。第１実施の形態での基板支持台は、図５と同じ構造の基板支持台２０であって、第１実施の形態以外の構造の基板支持台でも同じように作動できる。
【０１６０】
図８を参照すれば、基板支持台２０は、あらかじめ設定された位置にアーム２１が移動して固定されている。
【０１６１】
以後、図９に示すように、基板支持台２０上に別途の運送手段（図示せず）を通して基板５０が移送されて、基板５０は支持ピン２３上に搭載される。この時の支持ピン２３は、図６のような構造の支持ピン２３であってもよいし、図７のような突出部２４を有する支持ピン２３であってもよい。
【０１６２】
この時、基板５０の移送は、運送手段と基板支持台２０との衝突を回避するために基板支持台２０の開き空間から矢印方向に移送され、運送手段は基板５０が搭載された後矢印反対方向に退去される。
【０１６３】
運送手段が基板支持台２０で退去された後、図１０に示すように、補助アーム２１″が基板支持台２０下部から支持リング２２が成す開き空間にまで上昇移動して、支持リング２２と補助リング２２´がほぼ閉空間を成すようにする。この時、支持ピン２３、２３´は、ともに水平を成すのが望ましい。
【０１６４】
このような基板支持台２０の作動を通して、基板５０は基板支持台２０上に搭載される。
【０１６５】
以下では、図１１ないし図１４を参照して、前記のように作動する基板支持台２８０が具備されたプラズマ処理装置２０１の作動を説明する。しかし、図１１ないし図１４では、図２に示す基板支持台２８０の作動を説明するが、本明細書上の第２実施の形態以外の基板支持台でも同じように作動できる。
【０１６６】
図１１ないし図１４は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を順次に示す図面であり、特に図１４では、基板処理時のガス流動経路を矢印で図示した。
【０１６７】
本発明の第２実施の形態でのプラズマ処理装置２０１の作動は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板２５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０１６８】
本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置２０１の作動は、基板２５０をプラズマ処理装置２０１内の第１電極２３０と第２電極２４０との間の基板支持台２８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板２５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板２５０の第１面２５１上に第１ガスを噴射させ、第２面２５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源２７０を印加してプラズマを生成させ、基板２５０の第２面２５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０１６９】
図１１に示すように、基板２５０は、チャンバ２１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台２８０上に搭載される。基板支持台２８０上に支持された基板２５０は、その表面２５１が第１電極２３０の噴射孔２３３を向けて、背面２５２が第２電極の噴射孔２４２を向けるように配置される。
【０１７０】
この時、基板支持台２８０は、図１を参照して説明された基板支持台２０であってもよい。
【０１７１】
どちらの場合でも、基板支持台２８０は、第１電極２３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極２４０は、基板の背面２５２に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０１７２】
以後、図８ないし図１０で説明したように、基板支持台２８０に基板２５０を搭載させる。
【０１７３】
図１２に示すように、開閉手段２１１を通してチャンバ２１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台２８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面２５１と第１電極２３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台２８０が上昇して、第１電極２３０と基板表面２５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極２４０と基板背面２５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０１７４】
以後、図１３に示すように、第２電極２４０も駆動手段２４９によって上昇移動して、基板背面２５２と第２電極２４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０１７５】
第１電極２３０と基板２５０との間隙ｄ、又は基板２５０と第２電極２４０との間隔Ｄは、本発明の多くの実施の形態で説明したように、基板支持台２８０、及び第２電極２４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極２３０、基板支持台２８０、又は第２電極２４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０１７６】
また、第２電極２４０と基板背面２５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極２４０を移動しないで、基板支持台２８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０１７７】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台２８０と第２電極２４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０１７８】
以後、図１４に示すように、第１電極２３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極２４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源２７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０１７９】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成され、プラズマ内のラジカルは基板背面２５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面２５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０１８０】
この時、プラズマは、基板背面２５２と第２電極２４０の間の間隔Ｄに形成され、第１電極２３０と基板表面２５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって、非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０１８１】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極２３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面２５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面２５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０１８２】
また、第１電極２３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極２４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極２４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０１８３】
第２電極２４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面２５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０１８４】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面２５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０１８５】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ２１０、基板２５０、第１電極２３０、又は第２電極２４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０１８６】
また、第２電極２４０に電力を印加する電源２７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極２３０、又は第２電極２４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０１８７】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ２１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０１８８】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段２４９を通して第２電極２４０が下降され、基板支持台２２０の駆動手段を通して、基板２５０が第１電極２３０から退去される。
【０１８９】
以後、真空を破棄して開閉手段２１１を開けた後、移送手段で基板２５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０１９０】
図１５は、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０１９１】
図１５を参照すれば、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置３０１は、第１ガスが噴射される第１電極３３０と、第１電極３３０からの離隔を調整可能であり、基板３５０の外縁部を支持する基板支持台３２０と、基板支持台３２０と離隔配置され、電源３７０が印加されて第２ガスが噴射され、基板支持台３２０によって支持された基板３５０との間にプラズマを生成させる第２電極３４０と、を含む。
【０１９２】
本発明の第３実施の形態でのプラズマ処理装置３０１は、反応性プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板３５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【０１９３】
プラズマ処理装置３０１は、開閉可能に形成されたチャンバ３１０と、このチャンバ３１０と連通された通常の真空排気系３６０と、を含む。
【０１９４】
チャンバ３１０の上部には、第１電極３３０が配置され、この第１電極３３０は接地構成される。また、第１電極３３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔３３３が形成され、噴射孔３３３は、チャンバ３１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔３３１と連通して構成される。
【０１９５】
望ましくは、第１電極３３０には、一つの供給孔３３１を通してチャンバ３１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極３３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔３３３がいわゆるシャワーヘッド型に形成され、多数の噴射孔３３３は第１電極３３０の内部で、それと連通された供給孔３３１から複数が分岐される。
【０１９６】
更に望ましくは、第１電極３３０で、供給孔３３１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔３３３の直径は、近距離に形成された噴射孔３３３の直径より大きく形成されて、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償する。
【０１９７】
第１電極３３０の供給孔３３１を通して供給されるガスは、水素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面３５１と反応しないガスであってもよい。
【０１９８】
ここで、基板表面３５１は、ウェーハのように基板３５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板３５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【０１９９】
基板３５０は、第１電極３３０の噴射孔３３３が形成される表面から所定間隔だけ離隔され、その表面３５１を噴射孔３３３と対向するように配置され、基板支持台３２０によって支持される。
【０２００】
基板支持台３２０は、チャンバ３１０上部から延長されたアーム３２１が基板３５０を支持するように構成され、アーム３２１はチャンバ３１０外部の基板支持台３２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【０２０１】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台３２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ３１０外部に露出される基板支持台３２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２０２】
基板支持台３２０のアーム３２１は、基板３５０の外縁部のみを支持するように、更に詳しくは、基板背面３５２の外縁部のみを下部で支持するように形成され、駆動手段と連結されて、上昇・下降運動、つまり第１電極３３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板３５０も第１電極３３０に対して近く、又は遠く配置できる。
【０２０３】
従来のリフトピン方式では、リフトピンと電極との接触危険が在ったのに対し、電極と基板支持手段との接触危険がない基板支持台３２０を使うことで、アーク放電の発生可能性を低減できる。
【０２０４】
ここで、基板背面３５２は、ウェーハのように基板３５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板３５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【０２０５】
可変である所定の間隙ｄは、アーム３２１の上昇・下降運動を通して、基板３５０の表面３５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極３３０との間で調節される。
【０２０６】
また、基板支持台３２０は、プラズマ処理装置３０１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して、電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム３２１を含む基板支持台３２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成されて、外部電撃（electric shock）による基板支持台３２０の損傷を防止する。
【０２０７】
基板支持台３２０の下部には、基板支持台３２０と所定間隔だけ離隔されて第２電極３４０が配置される。
【０２０８】
この第２電極３４０は、電源３７０が印加されるように構成されて、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔３４２、及び噴射口３４６を有する。
【０２０９】
噴射孔３４２は、第１電極３３０でのそれと類似するもので、チャンバ３１０外部の供給手段３４４から、それと連通された供給孔３４１を通して反応性ガスが供給されて、チャンバ３１０内部に反応性ガスを噴射するように、いわゆるシャワーヘッド型に構成され、基板支持台３２０に支持された基板３５０の背面３５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面３５２の方向を向けて複数が形成される。
【０２１０】
第２電極３４０の噴射孔３４２でも、供給孔３４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔３４２の直径が、近距離に形成された噴射孔３４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０２１１】
このような構成以外にも、第１電極３３０、又は第２電極３４０でのガス噴射構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０２１２】
一方、第２電極３４０の外周縁には、第２電極３４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング３４３が設けられる。この絶縁リング３４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０２１３】
噴射口３４６は、別途の供給手段３４５から供給された反応性ガスが、第２電極３４０の外縁部から第２電極３４０の中心軸、又は基板３５０の中心方向に噴射されるように、いわゆるノズル型に形成される。
【０２１４】
噴射孔３４２から噴射される反応性ガスが、第２電極３４０の平面外縁部を超えて拡散しないように、つまり反応性ガスが第２電極３４０の平面上にだけ放電を起こして、プラズマ発生効率を上げるように、噴射口３４６でのガス圧は、噴射孔３４２でのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【０２１５】
第２電極３４０の噴射孔３４２、及び噴射口３４６を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面３５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０２１６】
また、噴射口３４６では、不活性気体のような非反応性ガスを噴射できる。噴射口３４６で、反応性ガス、又は非反応性ガスの中からどのガスが噴射されるかは、要求される工程によって変えられ、それによって噴射口３４６での噴射圧力も変えることができる。
【０２１７】
噴射口３４６から反応性ガスが噴射される時には、露出される基板背面３５２でのプラズマ生成効率を更に上げられ、非反応性ガスが噴射される時には、噴射孔３４２から噴射される反応性ガスの拘束効率（confining efficiency）を上げることができる。
【０２１８】
噴射口３４６から反応性ガスが噴射される場合、噴射孔３４２ではガスが噴射されないで、噴射口３４６から噴射される反応性ガスだけを使用することができる。
【０２１９】
反応性ガスの噴射圧が強すぎる時には、基板背面３５２から基板３５０の揺れを引き起こす可能性がある。従って、噴射孔３４２、及び噴射口３４６を通して噴射される反応性ガスは、第１電極３３０の噴射孔３３３を通して噴射される非反応性ガスの基板３５０周辺での圧力より弱いように噴射することが望ましい。
【０２２０】
また、第２電極３４０は、チャンバ３１０外部に、別途構成された駆動手段３４９によって、基板支持台３２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台３２０に支持された基板３５０の背面３５２から第２電極３４０までの間隔Ｄを変えることができる。
【０２２１】
駆動手段３４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極３４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ３１０外部に露出される第２電極３４０が駆動手段３４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２２２】
第２電極３４０に連結された電源３７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極３４０と連結された高周波電源３７０の構成は、整合機を含む。
【０２２３】
接地された第１電極３３０と高周波電源３７０が連結された第２電極３４０の構成によって、第１電極３３０はアノードの役割を、第２電極３４０はカソードの役割をするようになり、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えて、プラズマ発生効率を上げる。
【０２２４】
図１６は、本発明の第４実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０２２５】
図１６では、図１５と比べて、基板支持台４２０のアーム４２１に別途の噴射口４２３が設けられる。この噴射口４２３は、第２電極４４０の噴射口４４６と同じく反応性ガス、又は非反応性ガスが噴射されて、噴射孔４４２から噴射される反応性ガスが、第２電極４４０の平面外縁部を超えて拡散しないように、つまり反応性ガスが第２電極４４０の平面上にだけ放電を起こして、プラズマ発生効率を上げるようにする。
【０２２６】
この時、噴射口４２３は、平面上に第２電極４４０の噴射口４４６より外郭に、或いは、内郭に配置できるが、どちらの場合でも噴射孔４４２よりは外郭に配置されることが望ましい。
【０２２７】
また、この噴射口４２３も、第２電極４４０の噴射口４４６と同じく、基板４５０の中心方向に配置できるが、鉛直下方を向けて配置することもできる。
【０２２８】
図１７ないし図２２は、第３実施の形態の第２電極３４０の噴射口３４６の多くの変更形態を表す拡大図である。
【０２２９】
先ず、図１７を参照すれば、第２電極３４０の噴射口３４６は、第２電極３４０の上部より所定長さだけ長く延長して、第２電極３４０の内側、つまり第２電極３４０の中心軸方向を向けるように形成され、第２電極３４０の噴射孔３４２から基板３５０方向に噴射される反応性ガスが、第２電極３４０外縁部方向に離脱することを防止する。
【０２３０】
噴射口３４６が第２電極３４０自体と成す角度θは、特に限定されることなく、チャンバ３１０の大きさや第２電極３４０の大きさ、又は第２電極３４０と基板３５０との間隔Ｄによって変えることができる。
【０２３１】
噴射口３４６が第２電極３４０自体と成す角度θを可変させるために、別途の駆動手段（図示せず）を用意できる。
【０２３２】
また、噴射口３４６は、別途のノズルで構成されることなく、第２電極３４０自体と一体に備えられ、望ましくは第２電極３４０上部表面と角度θを成す傾斜を有し、更に望ましくは、図１８のように、第２電極３４０自体から噴射方向にガスが流通するように、所定の曲率を持って形成された傾斜を有することができる。
【０２３３】
即ち、曲率を持ち、噴射口３４６ａ一部を閉塞する閉塞部３４６ｂに沿って噴射されるガスは、第２電極３４０の中心方向に噴射できる。
【０２３４】
同じ主旨で、図１９のように、ガス排出端部は、漸進的に大きく形成された噴射口３４６´を有し、噴射口３４６´から噴射されるガスを間隔Ｄの広い領域に拡散させられる。
【０２３５】
他の形態としては、図２０に示すように、第２電極３４０の噴射孔３４２が形成された方向と同じ方向に延設される噴射構造体３４６″に、多数の噴射口３４６ｃを第２電極３４０の中心方向を向けるように形成して、これを通してガスが噴射されるようにすることができる。
【０２３６】
どちらの場合でも、噴射口３４６ｃから噴射されるガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであってもよい。これで、第２電極３４０と基板背面３５２の間に形成される反応性ガスのプラズマ集中効率を上げられる。
【０２３７】
更に、第２電極３４０と基板背面３５２の間に形成される反応性ガスのプラズマの集中効率を上げて工程効率を高めるために、図２１に示すように、図１７に示す第２電極３４０の噴射口３４６外部に、別途の噴射ノズル３４６’’’を更に備えることもできる。
【０２３８】
噴射ノズル３４６’’’は、噴射孔３４２と同じ方向に形成され、更に詳しくは、反応性ガスで形成されるプラズマ領域が、基板背面３５２の全面で反応されるように構成される。従って、噴射ノズル３４６’’’は、基板支持台３２０のアーム３２１方向、又はその外側方向を向けるように構成される。更に、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射される反応性ガスが、第２電極３４０の外縁部、つまり平面に、噴射ノズル３４６’’’より外側へ拡散することを防止するために、別途のガスを噴射する。この時、噴射されるガスは、非反応性ガスであることが望ましく、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射される反応性ガスの噴射圧より、噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスの噴射圧が強いか、或いは、同じであることが望ましい。
【０２３９】
噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスは、反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極３４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０２４０】
噴射ノズル３４６’’’は、第２電極３４０の外縁部に複数を多重に設置できるし、この場合、外郭に行くほど、非反応ガスの噴射圧が高くなることが望ましい。
【０２４１】
また、図２２を参照すれば、噴射ノズル３４６は、図１７ないし図２１での構造とは違い、絶縁リング３４３の内側に備えられる。即ち、図２２の構造は、絶縁リング３４３が第２電極３４０の最外郭に配置される。このような構造が図１８ないし図２１での噴射ノズルの構造にも適用できる。
【０２４２】
図２３は、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射されるガスの流れを概略的に表す図面である。
【０２４３】
図２３に示すように、噴射孔３４２を通して噴射される反応性ガスは、第２電極３４０と基板３５０の間にプラズマを生成し、この時に第２電極３４０の外縁部からプラズマ形成領域方向に噴射されるガスによって、プラズマ領域が第２電極３４０外縁部方向に拡散しないで、基板背面３５２に集中できる。
【０２４４】
勿論、噴射口３４６によるガスの噴射角は、要求される工程の種類、又は工程進行の程度によって変えることができる。
【０２４５】
噴射口３４６から噴射されるガス圧Ｐ１は、噴射孔３４２から噴射される反応性ガスの流れを第２電極３４０上だけに限定させるのために十分であることが望ましい。
【０２４６】
また、噴射口３４６では、不活性気体のような非反応性ガスを噴射させて、工程中に消耗する非反応性ガスを低減させることもできる。
【０２４７】
以下、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【０２４８】
図２４ないし図２７は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を順次に示す図面であり、特に図２７では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０２４９】
本発明の第５実施の形態でのプラズマ処理装置の作動は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板５５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０２５０】
図２４ないし図２７に示した本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置は、図２を参照して説明された第２実施の形態での基板支持台２８０と、図８、及び図９を参照して説明された第３、及び第４実施の形態での第２電極３４０、４４０と、を結合した形態のプラズマ処理装置であって、図２４ないし図２７を参照して説明する作動は、第１ないし第４実施の形態でも同じように適用できる。
【０２５１】
本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動は、基板５５０をプラズマ処理装置５０１内の第１電極５３０と第２電極５４０との間の基板支持台５８０上に搭載させる基板搭載段階；基板５５０と第１電極５３０との間の間隙に、第１ガスを噴射する段階；第２電極５４０の中心方向に第３ガスを噴射する段階；第２電極５４０から第１電極５３０方向に第２ガスを噴射する段階；及び第２電極５４０に電源を印加して第２ガスのプラズマを生成させて前記基板５５０の第２面５５２をプラズマ処理する段階；を含む。
【０２５２】
又は、基板５５０をプラズマ処理装置５０１内の第１電極５３０と第２電極５４０との間の基板支持台５８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板５５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板５５０の第１面５５１上に第１ガスを噴射させ、第２面５５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源５７０を印加してプラズマを生成させ、基板５５０の第２面５５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０２５３】
図２４に示すように、基板５５０は、チャンバ５１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台５８０上に搭載される。基板支持台５８０上に支持された基板５５０は、その表面５５１が第１電極５３０の噴射孔５３３を向けて、背面５５２が第２電極の噴射孔５４２を向けるように配置される。
【０２５４】
図２４では、図８、図９、又は図１１とは違い、上部から基板５５０を支持する基板支持台３２０、４２０を構成する代わりに、下部から基板５５０を支持する基板支持台５８０を構成する。どちらの場合も、本発明の主旨と合っており、他の基板支持台の構成でも、本発明を適用できる。
【０２５５】
基板支持台５８０は、第１電極５３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極５４０は、基板の背面５５２に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０２５６】
図２５に示すように、開閉手段５１１を通してチャンバ５１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台５８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面５５１と第１電極５３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台５８０が上昇して第１電極５３０と基板表面５５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極５４０と基板背面５５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０２５７】
以後、図２６に示すように、第２電極５４０も駆動手段５４９によって上昇移動して、基板背面５５２と第２電極５４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０２５８】
第１電極５３０と基板５５０との間隙ｄ、又は基板の背面５５２と第２電極５４０との間隔Ｄは、本発明の実施の形態で説明したように、基板支持台５８０、及び第２電極５４０の上昇・下降運動で調節されることだけでなく、第１電極５３０、基板支持台５８０、又は第２電極５４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０２５９】
また、第２電極５４０と基板背面５５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極５４０を移動しないで、基板支持台５８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０２６０】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台５８０と第２電極５４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０２６１】
以後、図２７に示すように、第１電極５３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極５４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源５７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０２６２】
この時、反応性ガス、は第２電極５４０の噴射孔５４２を通して先に噴射され、その以前に非反応性ガスを噴射口５４６を通して噴射することもできる。
【０２６３】
もし、噴射孔５４２と噴射口５４６がともに反応性ガスを噴射する場合、噴射孔５４２、又は噴射口５４６中のどちらからもガス噴射を行うことができる。
【０２６４】
即ち、例えば、噴射口５４６だけで反応性ガスの噴射を行って、プラズマを形成することが可能であり、ここに図２１に示す噴射ノズル３４６’’’が更に備われ、噴射ノズル３４６’’’を通して非反応性ガスを噴射することで、噴射口５４６から噴射される反応性ガスを拘束させることもできる。
【０２６５】
また、図２１に示す噴射ノズル３４６’’’を備える場合、噴射ノズル３４６’’’による非反応性ガスの噴射を、噴射孔３４２による反応性ガスの噴射より先に行うことが望ましい。
【０２６６】
即ち、どちらの場合でも第２電極５４０では、中心から一番遠い外縁部からの噴射を先に行うことができる。
【０２６７】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成されて、プラズマ内のラジカルは基板背面５５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面５５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０２６８】
この時、プラズマは基板背面５５２と第２電極５４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極５３０と基板表面５５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０２６９】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極５３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面５５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面５５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０２７０】
間隔Ｄで形成されたプラズマが間隔ｄ内に流入されないようにするために、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極５４０から噴射される反応性ガスの圧力と同じであるか、或いは、より大きいことが望ましい。
【０２７１】
また、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極５４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極５４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０２７２】
第２電極５４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面５５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０２７３】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面５５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０２７４】
第２電極５４０の噴射孔５４２から噴射されるガス圧Ｐ２は、第２電極５４０の噴射口５４６から噴射されるガス圧Ｐ１よりは強くないので、噴射孔５４２から噴射された反応性ガスのプラズマが第２電極５４０上に集中される。また、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスのガス圧Ｐ３は、噴射孔５４２から噴射されるガス圧Ｐ２、及び第２電極５４０の噴射口５４６から噴射されるガス圧Ｐ１より弱くないので、反応性ガスが間隙ｄに流入することを防止して反応性ガスのプラズマの集中を更に確保できる。
【０２７５】
また、図２１に示す噴射ノズル３４６’’’を使う場合、この噴射ノズル３４６’’’から噴射されるガスのガス圧は、第２電極３４０から噴射されるガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。即ち、噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極３４０から噴射される反応性ガスの圧力より弱くないので、反応性ガスのプラズマの集中効率を上げることができる。
【０２７６】
同じ主旨で、図１６に示すように、基板支持台４２０に噴射口４２３が設けられる場合、この噴射口４２３から噴射されるガスの圧力は、第２電極４４０から噴射されるガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。即ち、噴射口４２３から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極４４０から噴射される反応性ガスの圧力より弱くないので、反応性ガスのプラズマの集中効率を上げることができる。
【０２７７】
この時、噴射口４２３は第２電極４４０を向けて、噴射ノズル３４６’’’は第１電極３３０を向けて噴射できる。
【０２７８】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ５１０、基板５５０、第１電極５３０、又は第２電極５４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０２７９】
また、第２電極５４０に電力を印加する電源５７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極５３０、又は第２電極５４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０２８０】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ５１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０２８１】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段５４９を通して第２電極５４０が下降され、基板支持台５２０の駆動手段を通して、基板５５０が第１電極５３０から退去される。
【０２８２】
以後、真空を破棄して開閉手段５１１を開け、基板５５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０２８３】
図２８は、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０２８４】
図２８を参照すれば、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置６０１は、第１ガスが噴射される第１電極６３０と、第１電極６３０との離隔を調整可能であり、基板６５０を支持する基板支持台６２０と、基板支持台６２０と離隔配置されて、電源６７０が印加されて第２ガスが噴射され、基板支持台６２０によって支持された基板６５０との間にプラズマを生成させる第２電極６４０と、を含む。
【０２８５】
本発明の第６実施の形態でのプラズマ処理装置６０１は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板６５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【０２８６】
プラズマ処理装置６０１は、ゲートバルブのような開閉手段６１１を通して開閉可能に形成されたチャンバ６１０と、このチャンバ６１０と連通された通常の真空排気系６６０と、を含む。
【０２８７】
チャンバ６１０は、少なくとも一つ以上の開閉手段６１１を通して外部と連結され、クラスタシステム、又はインラインシステムのような多数のチャンバから構成されるシステムに適用されるチャンバ６１０であってもよい。また、チャンバ６１０は、接地されてチャンバ６１０を通して電流が流れないように構成される。
【０２８８】
チャンバ６１０内部の上部には、第１電極６３０が配置され、この第１電極６３０は接地できる。また、第１電極６３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔６３３が形成され、噴射孔６３３は、チャンバ６１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔６３１と連通して構成される。
【０２８９】
望ましくは、第１電極６３０には、一つの供給孔６３１を通してチャンバ６１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極６３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔６３３が形成され、多数の噴射孔６３３は、第１電極６３０の内部で、それと連通された供給孔６３１から複数が分岐される。
【０２９０】
もし、一つの供給孔６３１から噴射孔６３３が近距離、又は遠距離にそれぞれ形成された場合、遠距離に形成された噴射孔６３３の直径は、近距離に形成された噴射孔６３３の直径より大きく形成されて、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償できる。
【０２９１】
また、第１電極６３０の内部には、チャンバ６１０外部に構成された冷却水循環手段６３７と連結された冷却流路６３８が設けられる。
【０２９２】
第１電極６３０の供給孔６３１を通して供給されるガスは、水素、窒素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面６５１と反応しないガスであってもよい。
【０２９３】
ここで、基板表面６５１は、ウェーハのように基板６５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板６５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【０２９４】
基板６５０は、第１電極６３０の噴射孔６３３が形成される表面から所定間隔だけ離隔され、その表面６５１を噴射孔６３３と対向するように配置され、基板支持台６２０によって支持される。
【０２９５】
基板支持台６２０は、チャンバ６１０上部から延長されたアーム６２１が基板６５０を支持するように構成され、アーム６２１は、チャンバ６１０外部の基板支持台６２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【０２９６】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台６２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ６１０外部に露出される基板支持台６２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２９７】
基板支持台６２０のアーム６２１は、基板６５０の外縁部のみを支持することが望ましく、基板背面６５２の外縁部の一部のみを下部から支持して基板背面６５２の露出面を最大にする。
【０２９８】
アーム６２１は駆動手段と連結され、上昇・下降運動、つまり第１電極６３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板６５０も第１電極６３０に対して近く、又は遠く配置されるようにする。
【０２９９】
ここで、基板背面６５２は、ウェーハのように基板６５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板６５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【０３００】
可変である所定の間隙ｄは、アーム６２１の上昇・下降運動を通して、基板６５０の表面６５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極６３０との間で調節される。
【０３０１】
また、基板支持台６２０は、プラズマ処理装置６０１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して、電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム６２１を含む基板支持台６２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成されて、外部電撃（electric shock）による基板支持台６２０の損傷を防止する。
【０３０２】
基板支持台６２０の下部には、基板支持台６２０と所定間隔Ｄに離隔されて第２電極６４０が配置される。
【０３０３】
この第２電極６４０は、電源６７０が印加されるように構成されて、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔６４２を有する。
【０３０４】
噴射孔６４２は、第１電極６３０でのそれと類似するもので、チャンバ６１０外部からそれと連通された供給孔６４１を通して、反応性ガス供給手段６４４から反応性ガスが供給されて、チャンバ６１０内部に反応性ガスを噴射するように構成されて、基板支持台６２０に支持された基板６５０の背面６５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面６５２の方向を向けて複数が形成される。
【０３０５】
第２電極６４０での噴射孔６４２でも、供給孔６４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔６４２の直径が近距離に形成された噴射孔６４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０３０６】
このような構成以外にも、第１電極６３０、又は第２電極６４０でのガス噴射構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０３０７】
一方、第２電極６４０の外周縁には、第２電極６４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング６４３が設けられる。この絶縁リング６４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０３０８】
第２電極６４０の噴射孔６４２を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面６５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０３０９】
第２電極６４０は、チャンバ６１０外部に、別途構成された駆動手段６４９によって、基板支持台６２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台６２０に支持された基板６５０の背面６５２から第２電極６４０までの間隔Ｄを変えることができるように構成される。駆動手段６４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極６４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ６１０外部に露出される第２電極６４０が駆動手段６４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０３１０】
また、第２電極６４０の内部には、チャンバ６１０外部に構成された冷却水循環手段６４７と連結された冷却流路６４８が設けられる。この時の冷却水循環手段６４７は、第１電極６３０に冷却水を循環させる冷却水循環手段６３７と同じ部材で構成してもよい。
【０３１１】
第２電極６４０に連結された電源６７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極６４０と連結された高周波電源６７０の構成は、整合機を含む。
【０３１２】
接地された第１電極６３０と高周波電源６７０が連結された第２電極６４０の構成によって、第１電極６３０はアノードの役割を、第２電極６４０はカソードの役割をするようになり、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えてプラズマ発生効率を上げる。
【０３１３】
図２９は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図であり、図３０は、図２９の基板支持台と、これに支持される基板の部分平面図である。
【０３１４】
図２８での基板支持台６２０がチャンバ６１０上部、つまり第１電極６３０側で基板６５０を上部から支持するのに対し、図２９では、基板支持台７８０がチャンバ７１０下部に設けられて基板７５０を支持する。
【０３１５】
図２９での基板支持台７８０も駆動手段（図示せず）を備え、この駆動手段によって上昇・下降可能なアーム７８１で基板７５０を接触支持する。可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム７８１の上昇・下降運動を通して、基板７５０の表面７５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極７３０との間で調節される。
【０３１６】
図２９に示す基板支持台７８０の場合、図２８に示す基板支持台６２０の場合と同じく、図３０に示すようにアーム７８１が基板７５０の外縁部を支持して、基板背面７５２の露出面を最大化させるように構成することが望ましく、同じ主旨の他の構成でもよい。
【０３１７】
基板支持台７８０の駆動手段によって、上昇・下降運動可能に構成するとともに、真空密閉を維持するために、基板支持台７８０でチャンバ７１０外部に露出される部分を伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０３１８】
図３１は、本発明の第８実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０３１９】
図２８、及び図２９での基板支持台６２０、７８０が、アーム６２１、７８１を通して基板６５０、７５０の外縁部を支持するのに対し、図３１では、基板支持台８９０がチャンバ８１０下部に設けられて多数のピン８９１で基板８５０を支持する。
【０３２０】
図３１での基板支持台８９０も駆動手段（図示せず）を備えて、この駆動手段で上昇・下降可能なピン８９１で基板８５０を接触支持する。このピン８９１は、基板背面８５２の露出面を最大化するために、基板背面８５２との接触部分が尖鋭に構成されて、基板背面８５２との接触面を最小化することが望ましく、多数のピン８９１が水平を成す状態で、駆動手段によって一体に上昇・下降されることが望ましい。
【０３２１】
可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム８９１の上昇・下降運動を通して、基板８５０の表面８５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極８３０との間で調節される。
【０３２２】
図２８、図２９、又は図３１中のどちらの場合でも、基板支持台６２０、７８０、８９０は、駆動手段を通して第１電極６３０、７３０、８３０との間隙ｄを調整することができるし、基板支持台６２０、７８０、８９０が第１電極６３０、７３０、８３０から後退している時には、基板６５０、７５０、８５０がチャンバ６１０、７１０、８１０の開閉手段６１１、７１１、８１１を通して出入り可能になる。
【０３２３】
図３２は、図２８の第１電極、及び基板を表す部分図面である。
【０３２４】
図３２に示すように、第１電極６３０の噴射孔６３３は、基板６５０の表面６５１を向けて複数が形成されて、外部から非反応性ガスが供給される供給孔６３１の分岐点６３２で多数に分岐される。
【０３２５】
供給孔６３１を通して供給される非反応性ガスは、噴射孔６３３から噴射されて、基板６５０と第１電極６３０の間の間隙ｄを非反応性ガス雰囲気に維持させる。蝕刻工程中でも、間隙ｄを非反応性ガス雰囲気に維持させるために、つまり間隙ｄの外部から流入されるガス、例えば第２電極６４０（図２８）から噴射される反応性ガス、又はこのガスのプラズマを遮断するために、噴射孔８３３は第１電極８３０で傾斜を成して形成され、噴射孔８３３の傾斜は非反応性ガスを基板８５０の外郭方向に噴射するように構成される。
【０３２６】
図３３ないし図４０を参照して、第１電極６３０の供給孔６３１、及び噴射孔６３３と、これの分岐点６３２の構成を多くの例を挙げて、更に詳しく説明する。
【０３２７】
図３３は、図３２の「Ｂ」部分を表す部分拡大図である。
【０３２８】
図３３に示すように、供給孔６３１から分岐された噴射孔６３３は、屈折して所定の傾斜を形成しながら、基板６５０（図２８）外郭方向に非反応性ガスが噴射されるように構成される。この時、屈折する角度は、チャンバ６１０（図２８）の大きさや基板６５０の大きさによる。
【０３２９】
図３４は、図３３の第１変更形態を表す図面である。
【０３３０】
図３４では、図３３に対して分岐点６３２´から第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３´の経路が、湾曲形に形成されている。このような場合に、噴射孔６３３´を経由する非反応ガスは、図３３の屈折形経路に比べて、表面せん断力の抵抗を、より少なく受けるようになり、これによってガス渦流発生や、噴射圧損失を減少させることができる。
【０３３１】
更に望ましくは、表面せん断力の抵抗を減少させるために、噴射孔６３３´の湾曲勾配角θ１は、７゜以下であることが望ましい。７゜を超過する角度に湾曲勾配角θ１が形成される時には、表面せん断力による非反応ガスの流速が減少するようになって、これによって噴射圧が低下して、結果的に非反応ガスの噴射効率が落ちるようになる。
【０３３２】
勿論、分岐点６３２´は、湾曲形に形成可能で、分岐点６３２´周辺でのガス渦流は、供給孔６３１から供給されるガスによって解消できる。
【０３３３】
一方、噴射孔６３３´内径が同じである時に、湾曲外側を流動して相対的に基板６５０外側に噴射される非反応ガスの流れｆ１は、湾曲内側を流動して相対的に基板６５０内側に噴射される非反応ガスの流れｆ２より、もっと長い経路を経由するようになる。その結果、内側のガスの流れｆ２を通して噴射される非反応ガスは、外側のガスの流れｆ１を通して噴射される非反応ガスより、もっと高い噴射圧を有するようになる。
【０３３４】
従って、使われるチャンバ６１０などによって、分岐点６３２´から第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３´の内径を漸進的に小さくさせて、内側、及び外側のガスの流れを同一に維持させることもできる。
【０３３５】
図３５は、図３３の第２変更形態を表す図面である。
【０３３６】
図３５では、図３４と比べて、第１電極６３０表面での噴射孔６３３″内径が大きくなっている。即ち、噴射孔６３３″が分岐点６３２″から第１電極６３０の表面に行くことにつれて大きく形成される。
【０３３７】
この時、噴射孔６３３″の漸進的に大きくする方向は、非反応ガスが噴射される基板６５０の外郭を向け、漸進的に大きくする部分は湾曲形に形成できる。
【０３３８】
噴射孔６３３″の漸進的に大きく、又は小さく形成することの可否は、要求される工程や使われるガスの種類、又はチャンバ６１０や基板６５０の大きさによって定められる。
【０３３９】
この時の漸進的に大きくする角度θ２は、表面せん断力の抵抗を減少させるために、７゜以下であることが望ましい。７゜を超過する角度で漸進的に大きくする勾配角θ２が形成される時には、表面せん断力による非反応ガスの流速が減少するようになって、これによって噴射圧が低下され、結果的に非反応ガスの噴射効率が落ちるようになる。特に、漸進的に大きくする勾配角θ２でのせん断抵抗力は、実際には非反応ガスの排出端部での抵抗であるため、ガス噴射圧に悪影響を及ぼすことができるので、湾曲勾配角θ１でのせん断抵抗力より噴射効率を更に落とすこともあり得る。
【０３４０】
図３６は、図３２の第１電極の平面図であり、図３７は、図３６の第１変更形態を表す図面である。
【０３４１】
図３６に示すように、供給孔６３１から分岐された噴射孔６３３は、それぞれ等角を成す多数のチューブを形成することが可能で、図３７に示すように、供給孔６３１´に対して同心を成す環形の帯にも形成できる。
【０３４２】
本発明の第１電極６３０には、管状、又は環形の噴射孔６３３、６３３´中のどちらも適用可能で、これはチャンバ６１０、又は基板６５０の構造や大きさによる。
【０３４３】
図３８は、図３２の変更形態を表す図面であり、図３９は、図３８の第１電極の平面図であり、図４０は、図３９の他の形態を表す図面である。
【０３４４】
図３８を参照すれば、第１電極６３０から噴射される非反応性ガスを供給する供給孔６３１は鉛直方向（図２８でも同じである）の上部、つまり基板６５０から遠距離にある第１分岐点６３２ａから第１噴射孔６３３ａに分岐され、下部、つまり基板６５０から近距離にある第２分岐点６３２ｂから第２噴射孔６３３ｂに分岐される構成を有することができる。即ち、非反応ガスの流動経路の観点では、第１分岐点６３２ａから先に分岐された後、第２分岐点６３２ｂからもう一度分岐される。
【０３４５】
この場合、先に分岐された第１噴射孔６３３ａは、後に分岐された第２噴射孔６３３ｂより、基板６５０の更に外郭方向に噴射できる。この時、第１噴射孔６３３ａは、第２噴射孔６３３ｂより更に大きい内径を有し、基板６５０外郭から間隙ｄでの他のガス流入を効率的に遮断できる。
【０３４６】
一定流量で供給孔６３１を通して供給される非反応性ガスは、第１分岐点６３２ａから分岐された後、第２分岐点６３２ｂで流動するので、第１分岐点６３２ａから第２分岐点６３２ｂまでの非反応ガスの圧力降下の補償、又は単位時間当りの流量確保のために、内径を小さく形成することもできる。この場合、内径を小さくすることは、単一に小さくすることと、又は勾配に小さくすることのどちらも可能である。
【０３４７】
勿論、図３３ないし図３５を参照して説明された噴射孔６３３、６３３´、６３３″のように、使われるチャンバ６１０などによって、第１噴射孔６３３ａ、及び第２噴射孔６３３ｂから第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３ａ、６３３ｂの内径を漸進的に小さくも、大きくも形成できる。漸進的に大きく、又は小さく形成することの可否は、要求される工程や使われるガスの種類、又はチャンバ６１０や基板６５０の大きさによって定められる。
【０３４８】
第１分岐点６３２ａ、及び第２分岐点６３２ｂを有する第１電極６３０の噴射孔６３３ａ、６３３ｂは、単一分岐点６３２を有する図３６、及び図３７に示すように、それぞれ等角を成す多数のチューブを形成することが可能で（図３９）、供給孔６３１´に対して同心を成す環形の帯にも形成できる（図４０）。
【０３４９】
勿論、図３８ないし図４０に示す２個の分岐点６３２ａ、６３２ｂ以外にも、３以上多数の分岐点を構成できる。
【０３５０】
また、噴射孔６３３、６３３ａ、６３３ａ´、６３３ｂ、６３３ｂ´の経路上で分岐を行うこともできる。この場合にも、分岐された地点での圧力降下の補償、又は単位時間当りの流量確保などを考慮して、内径を定めることができる。
【０３５１】
以下、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【０３５２】
図４１ないし図４４は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法を順次に示す図面であり、特に図４４では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０３５３】
本発明の第１実施の形態でプラズマ処理方法は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板７５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０３５４】
本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法は、基板７５０をプラズマ処理装置７０１内の第１電極７３０と、第２電極７４０との間の基板支持台７８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板７５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板７５０の第１面７５１上に第１ガスを噴射させ、第２面７５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源７７０を印加してプラズマを生成させ、基板７５０の第２面７５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０３５５】
図４１に示すように、基板７５０はチャンバ７１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台７８０上に搭載される。基板支持台７８０上に支持された基板７５０は、その表面７５１が第１電極７３０の噴射孔７３３を向けて、背面７５２が第２電極の噴射孔７４２を向けるように配置される。
【０３５６】
この時、基板支持台７８０は、図２８を参照して説明された基板支持台６２０であってもよいし、図３１を参照して説明された基板支持台８９０であってもよいし、他の基板支持部材であってもよい。
【０３５７】
どちらの場合でも、基板支持台７８０は第１電極７３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極７４０は、第１電極７３０に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０３５８】
図４２に示すように、開閉手段７１１を通してチャンバ７１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台７８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面７５１と第１電極７３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台７８０が上昇して第１電極７３０と基板表面７５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極７４０と基板背面７５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０３５９】
以後、図４３に示すように、第２電極７４０も駆動手段７４９によって上昇移動して、基板背面７５２と第２電極７４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０３６０】
第１電極７３０と基板７５０との間隙ｄ、又は基板７５０と第２電極７４０との間隔Ｄは、上述した本発明の多くの実施の形態で説明したように、基板支持台７８０、及び第２電極７４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極７３０、基板支持台７８０、又は第２電極７４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０３６１】
また、第２電極７４０と基板背面７５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極７４０を移動しないで、基板支持台７８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０３６２】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台７８０と第２電極７４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０３６３】
以後、図４４に示すように、第１電極７３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極７４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源７７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０３６４】
反応性ガスのプラズマは、プラズマ生成領域に形成されてプラズマ内のラジカルは基板背面７５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面７５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０３６５】
この時、プラズマは基板背面７５２と第２電極７４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極７３０と基板表面７５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０３６６】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極７３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面７５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面７５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０３６７】
また、第１電極７３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極７４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極７４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０３６８】
第２電極７４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面７５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０３６９】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面７５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０３７０】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ７１０、基板７５０、第１電極７３０、又は第２電極７４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０３７１】
また、第２電極７４０に電力を印加する電源７７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極７３０、又は第２電極７４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０３７２】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ７１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０３７３】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段７４９を通して第２電極７４０が下降され、基板支持台７２０の駆動手段を通して、基板７５０が第１電極７３０から退去される。
【０３７４】
以後、真空を破棄して開閉手段７１１を開け、基板７５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０３７５】
前述された本発明のプラズマ処理方法の一例は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を参照して説明したが、本発明の明細書内に説明された多様な実施の形態によるプラズマ処理装置とその他の装置にも適用できる。
【０３７６】
以下、添付された図面を参照して、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を詳しく説明する。
【０３７７】
図４５ないし図４８は、本発明のプラズマ処理方法の前述の実施の形態を順次に示す図面であり、特に図４８では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０３７８】
本発明の前述の実施の形態のプラズマ処理方法は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板９５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０３７９】
本発明の前述の実施の形態のプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置９０１内の第１電極９３０と、第２電極９４０との間の基板支持台９２０上に、基板を搭載させる段階；前記搭載された基板９５０と前記第１電極９３０との間の間隙ｄを調整する段階；前記固定された基板９５０と前記第２電極９４０との間の間隔Ｄを調整する段階；前記固定された基板９５０の第１面９５１上に、第１ガスを噴射させる段階；前記第２電極９４０の外縁部から中心方向に傾斜を成して第３ガスを噴射させる段階；前記固定された基板９５０の第２面９５２上に、第２ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極９４０に電源を印加してプラズマを生成させて、前記基板９５０の第２面９５２をプラズマ処理する段階；を含む。
【０３８０】
図４５に示すように、基板９５０は、チャンバ９１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台９２０上に支持される。基板支持台９２０上に支持された基板９５０は、その表面９５１が第１電極９３０の噴射孔９３３を向けて、背面９５２が第２電極の噴射孔９４２を向けるように配置される。
【０３８１】
図４５ないし図４８では、上部から延長して基板９５０を支持する基板支持台９２０の構成を採択したが、上部以外の部分から基板９５０を支持する構成もできる。
【０３８２】
基板支持台９２０は、第１電極９３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極９４０は、第１電極９３０に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０３８３】
図４６に示すように、開閉手段９１１を通してチャンバ９１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台９２０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面９５１と第１電極９３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台９２０が上昇して第１電極９３０と基板表面９５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極９４０と基板背面９５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０３８４】
以後、図４７に示すように、第２電極９４０も駆動手段９４９によって上昇移動して、基板背面９５２と第２電極９４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０３８５】
第１電極９３０と基板９５０との間隙ｄ、又は基板９５０と第２電極９４０との間隔Ｄは、本発明の実施の形態で説明したように、基板支持台９２０、及び第２電極９４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極９３０、基板支持台９２０、又は第２電極９４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０３８６】
また、第２電極９４０と基板背面９５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極９４０を移動しないで、基板支持台９２０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０３８７】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台９２０と第２電極９４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程遂行の中にも変えることができる。
【０３８８】
以後、図４８に示すように、第１電極９３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極９４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源９７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０３８９】
この時、反応性ガスは、第２電極９４０の噴射孔９４２を通して先に噴射され、その以前に非反応性ガスを噴射口９４６を通して噴射することもできる。
【０３９０】
もし、噴射孔９４２と噴射口９４６がともに反応性ガスを噴射する場合、噴射孔９４２、又は噴射口９４６中のどちらでもガス噴射を行うことができる。
【０３９１】
即ち、どちらの場合でも第２電極９４０では、中心から一番遠い外縁部からの噴射を先に行うことができる。
【０３９２】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成されて、プラズマ内のラジカルは基板背面９５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面９５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０３９３】
この時、プラズマは、基板背面９５２と第２電極９４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極９３０と基板表面９５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０３９４】
間隙ｄの変化によって、工程中に発生される現象を下記の表１に示す。
【０３９５】
【表１】
【０３９６】
間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極９３０との接触可能性が存在して、機械的な制御が難しい。よって、基板表面９５１と第１電極９３０との妨害が起きないような安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面９５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行して、これによって基板表面９５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０３９７】
従って、間隙ｄは、０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。
【０３９８】
間隔Ｄで形成されたプラズマが、間隔ｄ内に流入されないようにするために、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極９４０から噴射される反応性ガスの圧力と同じか、或いは、より大きいことが望ましい。
【０３９９】
また、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極９４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極９４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０４００】
第２電極９４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又はＢＣｌ３、及びＣｌ２のような塩素系を含む反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面９５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０４０１】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面９５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０４０２】
第２電極９４０の噴射孔９４２から噴射されるガス圧Ｐ２は、第２電極９４０の噴射口９４６から噴射されるガス圧Ｐ１よりは強くないので、噴射孔９４２から噴射された反応性ガスのプラズマを第２電極９４０上に集中できる。また、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスのガス圧Ｐ３は、噴射孔９４２から噴射されるガス圧Ｐ２、及び第２電極９４０の噴射口９４６から噴射されるガス圧Ｐ１より弱くないので、反応性ガスが間隙ｄに流入することを防止して、反応性ガスのプラズマの集中を更に確保できる。
【０４０３】
このような各工程の段階別の構成要素の駆動を図４９に表す。
【０４０４】
先ず、プラズマ処理装置９０１は大気状態で、基板支持台９２０が第１電極９３０方向の上部に位置している（Ｓ１）。以後、ファジィバルブを通してチャンバ９１０内に空気を入れながら基板支持台９２０が下降し（Ｓ２）、大気圧雰囲気が形成された後開閉手段９１１を通して基板９５０が入れられる（Ｓ３）。
【０４０５】
開閉手段９１１が閉鎖されると、基板支持台９２０を上昇させて（Ｓ４）、真空雰囲気が形成されると、不活性ガスが入れられて（Ｓ５）、間隙ｄの調整が行われ（Ｓ６）、間隙ｄが維持される（Ｓ７）。
【０４０６】
以後、工程ガスが流入して（Ｓ８）、要求される工程雰囲気が造成された後（Ｓ９）、高周波電力を印加して工程を行う（Ｓ１０）。
【０４０７】
工程が終われば、工程ガスと不活性ガスの流入が遮断されて（Ｓ１１）、維持された間隙ｄが再調整を通して離隔される（Ｓ１２）。
【０４０８】
間隙ｄの離隔が終われば（Ｓ１３）、ファジィバルブが開かれて（Ｓ１４）、チャンバ９１０は、大気圧雰囲気になって、開閉手段９１１を通して基板５０を引き出した後（Ｓ１５）、チャンバ９１０の真空を形成して（Ｓ１６）基板支持台９２０を待機位置に上昇させる。
【０４０９】
図５０に、間隔Ｄの変化による蝕刻率、及び均一性の変化を示す。
【０４１０】
図５０に示すように、間隔Ｄが１０ｍｍである時に、蝕刻率が一番高く、均一性も５％位に保障されることを分かる。
【０４１１】
しかし、間隔Ｄが１０ｍｍより大きくなるか、或いは、小さくなれば、蝕刻率、及び均一性が低下されることが分かる。
【０４１２】
本発明の実施の形態では、容認できる蝕刻率を４００Å以上、均一性は２０％以下にすることが許容される。
【０４１３】
従って、図５０の結果によって、間隔Ｄの下限値は５ｍｍに、上限値は４０ｍｍに定めることが望ましい。間隔Ｄが５ｍｍ未満なら、蝕刻率が４００Å未満に低下して、間隔Ｄが４０ｍｍを超過すれば、蝕刻率の低下はもちろん、均一性が急激に低下されるからである。
【０４１４】
プラズマを生成して蝕刻を行う時、プラズマ処理装置９０１内の工程圧力と蝕刻率、及び均一性との相関関係が、図５１に示されている。
【０４１５】
図５１を参照すれば、工程圧力が高くなるにつれて、蝕刻率は増加され、均一性は１Ｔｏｒｒ以下で一番良い結果を示し、２Ｔｏｒｒ以上では、徐々に改善される。この時、間隙ｄ、及び間隔Ｄは、上述した本発明の限定値に限定される。
【０４１６】
均一性は２Ｔｏｒｒで約１３％であり、２Ｔｏｒｒの前後で改善される。よって、本発明での工程圧力は、０．１から３Ｔｏｒｒであることが適切である。
【０４１７】
このような全体的な工程圧力を制御するために、別途の圧力調節手段を更に備えることもできる。
【０４１８】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は、永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ９１０、基板９５０、第１電極９３０、又は第２電極９４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０４１９】
また、第２電極９４０に電力を印加する電源９７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極３０、又は第２電極４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０４２０】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ９１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０４２１】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段９４９を通して第２電極９４０が下降され、基板支持台９２０の駆動手段を通して、基板９５０が第１電極９３０から退去される。
【０４２２】
以後、真空を破棄して開閉手段９１１を開けて、基板９５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０４２３】
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を最良の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述に制限されるのことはない。従って、本発明の技術分野で当業者なら、技術思想の範囲内で、本発明を多様に変形又は修正できるはずである。
【０４２４】
前記のような本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにすることができる。
【０４２５】
また、本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障できる。
【０４２６】
また、本発明によるプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法によって、従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法に関し、更に詳しくは、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板を、安定的に支持して基板背面に形成された各種異物を取り除くための基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子、及び平板表示装置は、基板上に多数の薄膜蒸着と蝕刻（etching）をすることを通して形成される。つまり、基板の所定領域、主に中央部に薄膜を蒸着して、蝕刻マスクを利用する蝕刻工程を通して、基板中央部の薄膜の一部を取り除いて所定の薄膜パターンを持つ素子を製造する。
【０００３】
しかし、薄膜の蒸着時には基板の全面に薄膜を形成して、蝕刻の時には基板中央部の薄膜を蝕刻ターゲットにするので、基板端部には薄膜が除去されないで残るようになり、蝕刻工程を行う時に、基板端部にパーティクルが蓄積される。これと同時に、通常、基板を支持する基板支持台には、静電力、又は真空力によって基板が搭載されるので、前記基板と基板支持台との間の界面は、所定距離が離隔して隙間が発生し、これによって基板の背面全体にもパーティクル、及び薄膜が蓄積される。
【０００４】
従って、前記基板に存在するパーティクル、及び蓄積された薄膜を取り除かない状態で、工程を継続して行う場合、基板が曲がったり、基板の整列が難しくなるなどの問題が多く発生される。
【０００５】
通常、前記のようなパーティクル、及び蓄積された薄膜を取り除く方法としては、溶剤やリンスに沈積させて表面のパーティクルを取り除く湿式蝕刻と、プラズマで表面を蝕刻して取り除く乾式洗浄が知られている。
【０００６】
湿式蝕刻は、基板の表面に塗布されるパーティクルを取り除く方法として効果的に活用されているが、工程管理が難しく、基板背面のみを局所的に取り除くには多くの難点が有り、莫大な化工薬品の使用によるコスト増加問題、廃水処理問題、及び環境問題が有る。また、長期間の処理を要し、その装置が大きくなければならないという問題がある。一方、乾式蝕刻は、プラズマを利用して、基板、及び背面の薄膜、又はパーティクルを取り除く方法であって、上述した湿式蝕刻の問題を解決できる。
【０００７】
従って、最近には、このような基板背面を蝕刻するための乾式蝕刻装置の開発が活発である。
【０００８】
つまり、前記のようなプラズマを利用して、基板の背面を蝕刻する従来のプラズマ蝕刻装置については、米国特許公報第５２１３６５０号（特許文献１）に開示されている。
【０００９】
前記の米国特許公報第５２１３６５０号（特許文献１）では、真空チャンバを含む装置が開示されている。この装置では、プレートとウェーハ表面との間に定義される空間があり、この空間に反応ガスが噴射される。プラズマはウェーハ後面に生成されて蝕刻を行う。
【００１０】
前記のような構成において、ウェーハを支持するために、リフトピン（lift pin）方式で基板を支持する場合は、基板背面の工程領域上にリフトピンが配置されて、工程中にアーク放電が発生する余地があり、これによって工程を妨げたり、基板に損傷を起こす可能性がある。
【００１１】
更に、前記のような多数のリフトピンで基板を支持する場合、基板の支持部分、つまり、リフトピンと接触される基板の背面には、蝕刻が行われない。このように蝕刻が行われないまま、次の工程を行うと、最終製品の不良の原因となるので、蝕刻が行われていない部分を別途に蝕刻しなければならないという短所がある。
【００１２】
また、下部ピンだけでウェーハを支持する場合は、ウェーハの安定した搭載を保障できない上に、振動などが発生する時には、ウェーハがピンの上から離脱される可能性がある。
【００１３】
そして、前記のような構成は、ウェーハとプレートの間に定義される空間に反応ガスが噴射され、ウェーハの後面に生成されるプラズマで蝕刻が行われると同時に、薄膜パターンなどが形成されたウェーハの表面の上に、ウェーハ後面上に生成されたプラズマが流入されるか、或いは、その空間内にガス放電によってプラズマが生成されて蝕刻が行われる恐れがある。
【００１４】
従って、ウェーハ表面の蝕刻によって、最終製品の収率が低下して不良率が上昇するか、これを防止するために、ウェーハの表面を蝕刻から保護する別途の手段が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許公報第５２１３６５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、前述の問題を解決するために案出されたもので、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにする基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて、工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障する基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、本発明は従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止するプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明による基板支持台は、基板を搭載させるように構成される少なくとも一つ以上のアーム；及び前記アームから前記基板の搭載位置方向に延設される支持部；を含む。
【００２０】
ここで、前記アームは、少なくとも三つ以上設けられて、前記基板の中心を基準に相互等角に形成されることを特徴とする。
【００２１】
また、前記支持部は、前記アームを相互連結する支持リングを含み、前記支持リングは開曲線を成すように形成できる。この時、前記支持リングの前記開曲線の開口上に配置可能な補助リング、及び前記補助リングと連結される補助アームを備えられ、前記補助アームは、前記アームと同じ方向、又は異なる方向に形成可能で、前記アームと個別的に駆動できる。
【００２２】
更に、前記支持リングは、前記基板搭載方向に延設される多数の支持ピンを有し、前記支持リングは、前記基板方向に傾斜が形成された段差を有し、前記支持ピンは、前記段差の下部に形成されて、前記支持ピンは、前記傾斜が形成された段差の縦断部から１ないし３ｍｍの長さに延設できる。
【００２３】
この時、前記支持リングの上部は、前記基板搭載位置の前記基板上部の高さより高く形成可能で、前記支持ピン上には、前記支持ピンの延長方向と直交し、前記基板の背面を向ける突出部が０．５ないし１ｍｍの高さに備えられる。
【００２４】
望ましくは、前記突出部は、前記基板の背面と接触する部分を尖鋭に形成する。
【００２５】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００２６】
ここで、前記基板支持台には、前記第１電極との隔離距離を調節するように駆動手段を更に備えられ、前記基板支持台の前記アームは、前記第１電極から延設されるか、或いは、前記第２電極から延設できる。
【００２７】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させながら、前記第２ガスを拘束する第３ガスが噴射される第２電極；を含む。
【００２８】
ここで、前記第１ガスは、水素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであってもよいし、前記第２ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであってもよいし、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであってもよい。
【００２９】
また、前記第２電極には、前記第２ガスを前記基板方向に噴射させるように多数の噴射孔が形成され、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部から中心方向斜線に噴射されるように噴射手段が形成される。
【００３０】
この時、前記噴射手段には、前記第３ガスが斜線に噴射されるように一定曲率を持って形成してもよいし、前記噴射手段は、前記第１電極方向に前記第２電極から更に延設してもよいし、前記噴射手段の排出端部は漸進的に大きく形成してもよいし、前記噴射手段は前記第２電極の中心方向に勾配形成してもよい。
【００３１】
また、前記噴射手段には、前記第２電極の中心方向に多数の噴射口を形成してもよい。
【００３２】
ここで、前記噴射手段の外縁部には、前記第２電極の中心方向に非反応性ガスである第４ガスを噴射させる補助噴射口を更に備えられる。
【００３３】
更に、前記基板支持台には、前記第２電極方向で非反応ガスである第５ガスが噴射されるように噴射部を備えられる。
【００３４】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第３ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００３５】
ここで、前記第３ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであることを特徴とする。
【００３６】
また、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部から中心方向斜線に噴射されるように噴射手段が形成されることが望ましい。
【００３７】
本発明によるプラズマ処理装置は、第１ガスが噴射される第１電極；前記第１電極と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスが噴射されて前記基板支持台に支持された前記基板との間にプラズマを生成させる第２電極；を含む。
【００３８】
ここで、前記第１電極、又は前記基板支持台に、前記第１電極と前記基板支持台との離隔を可変することができる駆動手段を備えられる。
【００３９】
また、前記第１ガスは水素、窒素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであってもよい。
【００４０】
この時、前記第１電極には、前記第１ガスを前記基板上に噴射させるように多数の噴射孔が形成される。
【００４１】
また、前記第１電極には、前記第１ガスを前記基板上の外郭方向に流動させるように噴射孔が備われ、前記噴射孔は、前記第１ガスを前記第１電極で供給する供給孔と連通され、前記供給孔から前記基板上の外郭方向に屈折、又は湾曲型の傾斜を成して形成できる。この時、前記傾斜は７゜以下であってもよい。
【００４２】
また、前記第１電極の前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成可能で、漸進的に大きく、又は小さくする角は７゜以下であってもよい。
【００４３】
望ましくは、前記第１電極の前記噴射孔は、複数が前記供給孔から分岐して前記供給孔から等角を成して形成されるか、前記供給孔と同心を成す環形に形成される。
【００４４】
そして、前記第１電極の前記噴射孔は、前記供給孔で、前記基板から遠距離の第１分岐点から分岐された第１噴射孔と、前記基板から近距離の第２分岐点から分岐された第２噴射孔と、を含むことができる。
【００４５】
この時、前記第１分岐点から分岐された前記第１噴射孔は、前記第２分岐点から分岐された前記第２噴射孔より、更に大きい直径を有することができるし、前記第１分岐点から分岐された前記第１噴射孔は、前記第２分岐点から分岐された前記第２噴射孔より、前記基板の更に外郭方向に前記第１ガスを噴射するように形成可能で、前記第１噴射孔、又は前記第２噴射孔は、複数が前記供給孔から分岐して前記供給孔から等角を成して形成されるか、前記供給孔と同心を成す環形に形成できる。
【００４６】
望ましくは、前記供給孔は、前記第１分岐点から前記第２分岐点までの直径が漸進的に小さく形成される。
【００４７】
また、前記第１噴射孔、又は前記第２噴射孔は、前記基板の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成できる。
【００４８】
そして、前記基板支持台は、前記チャンバ上部、又は下部から延長して上昇・下降可能なアームが前記基板を支持するか、或いは、前記チャンバ下部に設けられて上昇・下降可能な多数のピンが前記基板を支持するように形成できる。
【００４９】
また、前記第２ガスはフッ素系、又は酸素系を含む反応性ガスであってもよい。
【００５０】
ここで、前記第２電極には、高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地される構成を有することができる。
【００５１】
また、前記第２電極には、前記第２ガスを前記基板方向に噴射させるように多数の噴射孔が形成され、前記第２電極には、前記基板支持台との間隔を調節する上昇・下降手段を備えられる。
【００５２】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙を調整する段階；前記固定された基板の第１面上に第１ガスを噴射させ、第２面上に第２ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極に電源を印加してプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００５３】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであるのが望ましく、前記ガス噴射段階以前に、前記第２電極を移動して、前記第１電極、又は前記基板支持台上に固定された前記基板との間隔を調整する段階を更に含むことができる。
【００５４】
この時、前記基板処理段階でプラズマは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の反応性ガスであって、酸素系ガスを更に含むことができる。
【００５５】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙に第１ガスを噴射して、前記第２電極で前記基板支持台方向に第２ガスを噴射しながら、前記第２電極の中心方向に第３ガスを噴射して、前記第２ガスを前記基板支持台と前記第２電極の間に拘束させる段階；及び前記第２電極に電源を印加して前記第２ガスのプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００５６】
ここで、前記第１ガスは、水素、又は不活性ガスを含む非反応性ガスであり、前記第２ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであり、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであることを特徴とする。
【００５７】
この時、前記基板周辺において、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧は、前記第１ガスのガス圧より弱いか、或いは、同じであることが望ましく、前記第３ガスのガス圧は、前記第２ガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【００５８】
また、前記第２電極には、前記第２ガス、及び前記第３ガスが、前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、第４ガスを更に噴射できる。
【００５９】
この時、前記第４ガスは、前記第１電極方向に噴射することが望ましい。
【００６０】
更に、前記基板支持台には、前記第２ガス、及び前記第３ガスが、前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、第５ガスを更に噴射し、前記第５ガスを前記第２電極方向に噴射することが望ましい。
【００６１】
ここで、前記第４ガス、又は前記第５ガスは、非反応性ガスであってもよいし、前記第４ガス、又は前記第５ガスのガス圧は、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【００６２】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記搭載された基板と前記第１電極との間の間隙に第１ガスを噴射して、前記第２電極の第１外縁部から中心方向に第３ガスを噴射する段階；及び前記第２電極に電源を印加して前記第３ガスのプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００６３】
ここで、前記第３ガスは、フッ素系、又は酸素系ガスを含む反応性ガスであることを特徴とし、前記第２電極には、前記第３ガスが前記第２電極の外縁部を超えて拡散することを防止するように、前記第１外縁部より更に外郭の第２外縁部から非反応性の第４ガスを噴射することを特徴とする。
【００６４】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内の第１電極と、第２電極との間の基板支持台上に基板を搭載させる段階；前記基板と前記第１電極との間の間隙を調整する段階；前記基板と前記第２電極との間の間隔を調整する段階；前記基板の第１面上に第１ガスを噴射させて、前記基板の第２面上に第２ガスを噴射させながら、前記第２電極の外縁部から中心方向に傾斜を成して第３ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極に電源を印加してプラズマを生成させて前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；を含む。
【００６５】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであるのが望ましく、前記間隔は、５ないし４０ｍｍであることが望ましい。
【００６６】
また、前記プラズマ処理装置内の工程圧力は、０．１ないし３Ｔｏｒｒであることが望ましい。
【００６７】
この時、前記第２ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８などのフッ素系、ＢＣｌ３、及びＣｌ２などの塩素系、及び酸素系から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のガスであってもよいし、前記第１ガスは、１８族元素、及び窒素から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のガスであってもよい。
【００６８】
また、前記第２電極には高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地されて、前記高周波電力は１３．５６ｎＭＨｚ（ここで、ｎは自然数）の周波数を有することを特徴とする。
【００６９】
ここで、前記第３ガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであることを特徴とする。
【００７０】
本発明によるプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置内に相互離隔された第１電極と、第２電極との間に基板を提供して、前記第１電極と前記基板の間の間隙が非放電領域になって、前記第２電極と前記基板の間の間隔が放電領域になるように少なくとも一つ以上のガスを供給する段階；を含む。
【００７１】
ここで、前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍで、前記間隔は、５ないし４０ｍｍであり、前記プラズマ処理装置内の工程圧力は、０．１ないし３Ｔｏｒｒであることが望ましい。
【００７２】
また、前記間隙には、１８族元素、及び窒素から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の非反応性の第１ガスを噴射して、前記間隔にはＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上のフッ素系、ＢＣｌ３、及びＣｌ２から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の塩素系、及び酸素系から構成される一つの群から選択される少なくとも一つ以上の反応性の第２ガスを噴射することを特徴とし、前記間隔に前記第２ガスを拘束する反応性、又は非反応性の第３ガスを更に噴射できる。
【００７３】
そして、前記第２電極には、１３．５６ｎＭＨｚ（ここで、ｎは自然数）の周波数を有する高周波電力が印加されて、前記第１電極は接地されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００７４】
前記のような本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにすることができる。
【００７５】
また、本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障できる。
【００７６】
また、本発明によるプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法によって、従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図２】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３】は、図１の基板支持台と、これに支持される基板の部分斜視図である。
【図４】は、図３の第１変更形態である。
【図５】は、図３の第２変更形態である。
【図６】は、図４の「Ａ」部分を表す拡大図である。
【図７】は、図６の他の形態を表す図面である。
【図８】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図９】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図１０】は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。
【図１１】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１２】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１３】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１４】は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図１５】は、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図１６】は、本発明の第４実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図１７】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図１８】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図１９】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２０】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２１】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２２】は、図１５の噴射口の多数の変更形態を表す拡大図である。
【図２３】は、図１５のガスの流れを概略的に表す図面である。
【図２４】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２５】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２６】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２７】は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を表す図面である。
【図２８】は、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図２９】は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３０】は、図２９の基板支持台と、これに支持される基板の部分平面図である。
【図３１】は、本発明の第８実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【図３２】は、図２８の第１電極、及び基板を表す部分図である。
【図３３】は、図３２の「Ｂ」部分を表す部分拡大図である。
【図３４】は、図３３の第１変更形態を表す図面である。
【図３５】は、図３３の第２変更形態を表す図面である。
【図３６】は、図３２の第１電極の平面図である。
【図３７】は、図３６の第１変更形態を表す図面である。
【図３８】は、図３２の変更形態を表す図面である。
【図３９】は、図３８の第１電極の平面図である。
【図４０】は、図３９の他の形態を表す図面である。
【図４１】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４２】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４３】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４４】は、本発明のプラズマ処理方法の一例を表す図面である。
【図４５】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４６】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４７】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４８】は、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を表す図面である。
【図４９】は、各工程の段階別の構成要素の駆動を表す図面である。
【図５０】は、間隔Ｄの変化と、蝕刻率、及び均一性と、の相関関係を表すグラフである。
【図５１】は、工程の圧力変化と、蝕刻率、及び均一性と、の相関関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００７８】
以下、本発明の多様な実施の形態による基板支持台と、これを備えるプラズマ処理装置、及びプラズマ処理方法を、添付された図面を参照して詳しく説明する。しかし、本発明は、以下に開示する実施の形態に限定されるものではなく、多様な形態に実現されるものである。本実施の形態は、本発明の開示を完全にし、通常の知識を持った者に発明の範疇を知らせるためのものである。図面上の同一符号は、同じ要素を称する。
【００７９】
図１は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【００８０】
図１を参照すれば、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理装置１は、第１ガスが噴射される第１電極３０と、第１電極３０との離隔を調整可能であり、基板５０を支持する基板支持台２０と、基板支持台２０と離隔配置され、電源７０が印加されて第２ガスが噴射されて、基板支持台２０によって支持された基板５０との間にプラズマを生成させる第２電極４０と、を含む。
【００８１】
本発明の第１実施の形態でのプラズマ処理装置１は、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板５０の背面５２上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【００８２】
プラズマ処理装置１は、ゲートバルブのような開閉手段１１を通して開閉可能に形成されたチャンバ１０と、このチャンバ１０と連通された通常の真空排気系６０と、を含む。
【００８３】
チャンバ１０は、少なくとも一つ以上の開閉手段１１を通して外部と連結され、クラスタシステム、又はインラインシステムのような多数のチャンバから構成されるシステムに適用されるチャンバ１０であってもよい。また、チャンバ１０は、接地されてチャンバ１０を通して電流が流れないように構成される。
【００８４】
チャンバ１０内部の上部には、第１電極３０が配置され、この第１電極３０は接地できる。また、第１電極３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔３３が配置され、噴射孔３３は、チャンバ１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔３１と連通して構成される。
【００８５】
望ましくは、第１電極３０には、一つの供給孔３１を通してチャンバ１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔３３が配置される。多数の噴射孔３３は、第１電極３０の内部で、それと連通された供給孔３１から複数が分岐される。
【００８６】
もし、一つの供給孔３１から噴射孔３３を、近距離、又は遠距離にそれぞれ形成する場合、遠距離に形成する噴射孔３３の直径は、近距離に形成する噴射孔３３の直径より大きく形成して、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償できる。
【００８７】
また、第１電極３０の内部には、チャンバ１０外部に構成された冷却水循環手段３７と連結された冷却流路３８が設けられる。
【００８８】
第１電極３０の供給孔３１を通して供給されるガスは、水素、窒素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面５１と反応しないガスであってもよい。
【００８９】
ここで、基板表面５１は、ウェーハのように基板５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【００９０】
基板５０は、第１電極３０の噴射孔３３が配置された面から所定間隔だけ離隔され、その表面５１が噴射孔３３と対向されるように配置され、基板支持台２０によって支持される。
【００９１】
基板支持台２０は、チャンバ１０上部から延長されたアーム２１が基板５０を支持するように構成され、アーム２１は、チャンバ１０外部の基板支持台２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【００９２】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ１外部に露出される基板支持台２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【００９３】
基板支持台２０のアーム２１は、基板５０の外縁部のみを支持することが望ましく、基板背面５２の外縁部の一部のみを下部から支持して、基板背面５２の露出面を最大にする。
【００９４】
アーム２１は、駆動手段と連結され、上昇・下降運動、つまり第１電極３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板５０も第１電極３０に対して近く、又は遠く配置されるようにする。
【００９５】
ここで、基板背面５２は、ウェーハのように基板５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【００９６】
可変である所定の間隙ｄは、アーム２１の上昇・下降運動を通して、基板５０の表面５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極３０との間で調節される。また、基板支持台２０は、プラズマ処理装置１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム２１を含む基板支持台２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成して、外部電撃（electric shock）による基板支持台２０の損傷を防止する。
【００９７】
基板支持台２０の下部には、基板５０の背面５２と所定間隔Ｄに離隔されて第２電極４０が配置される。
【００９８】
この第２電極４０は、電源７０が印加されるように構成し、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔４２を有する。
【００９９】
噴射孔４２は、第１電極３０でのそれと類似するもので、チャンバ１外部からそれと連通された供給孔４１を通して、反応性ガス供給手段４４から反応性ガスが供給されて、チャンバ１内部に反応性ガスを噴射するように構成され、基板支持台２０が支持する基板５０の背面５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面５２の方向を向けて複数が形成される。
【０１００】
第２電極４０での噴射孔４２でも、供給孔４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔４２の直径が、近距離に形成された噴射孔４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０１０１】
このような構成以外にも、第１電極３０、又は第２電極４０からのガス噴射の構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０１０２】
一方、第２電極４０の外周縁には、第２電極４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング４３が設けられる。この絶縁リング４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０１０３】
第２電極４０の噴射孔４２を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０１０４】
第２電極４０は、チャンバ１外部に、別途構成された駆動手段４９によって、基板支持台２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台２０が支持する基板５０の背面５２から第２電極４０までの間隔Ｄを可変にするように構成される。駆動手段４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ１外部に露出される第２電極４０が駆動手段４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０１０５】
また、第２電極４０の内部には、チャンバ１０外部に構成された冷却水循環手段４７と連結された冷却流路４８が設けられる。この時の冷却水循環手段４７は、第１電極３０に冷却水を循環させる冷却水循環手段３７と同じ部材で構成してもよい。
【０１０６】
第２電極４０に連結された電源７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極４０と連結される高周波電源７０の構成は、整合機を含む。
【０１０７】
接地した第１電極３０と高周波電源７０が連結される第２電極４０の構成によって、第１電極３０はアノードの役割を、第２電極４０はカソードの役割をし、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えてプラズマ発生効率を上げる。
【０１０８】
図２は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０１０９】
図１での基板支持台２０は、チャンバ１０上部、つまり第１電極３０側で基板５０を上部から支持するのに対し、図２での基板支持台２８０は、チャンバ２１０下部に設けられて基板２５０を支持する。
【０１１０】
図２での基板支持台２８０も、駆動手段（図示せず）を備え、この駆動手段によって上昇・下降可能なアーム２８１で基板２５０を接触支持する。可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム２８１の上昇・下降運動を通して、基板２５０の表面２５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極２３０との間で調節される。
【０１１１】
図２に示す基板支持台２８０の場合、図１に示す基板支持台２０の場合と同じく、アーム２８１が基板２５０の外縁部を支持して、基板背面２５２の露出面を最大化させるように構成することが望ましく、同じ主旨の他の構成でもよい。
【０１１２】
基板支持台２８０の駆動手段によって、上昇・下降運動可能に構成するとともに、真空密閉を維持するために、基板支持台２８０でチャンバ２１０外部に露出される部分を伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０１１３】
図３は、図１の基板支持台と、これに支持される基板の部分斜視図である。
【０１１４】
基板支持台２０のアーム２１は、それを伸縮運動させる駆動手段（図示せず）と連結され、アーム２１は鉛直下部方向に延長される。
【０１１５】
アーム２１の下端部は、アーム２１の延長方向である鉛直下部方向と直交する方向に支持部が形成され、この支持部の一例としての支持部材２１ａは、基板５０を支持するように、それぞれのアーム２１より定義される内部方向を向けて延設される。
【０１１６】
本明細書では、支持部というのは、基板支持台２０の構成要素として含まれ、基板５０と直接接触しながら支持する部材の通称である。
【０１１７】
一つのアーム２１に一つの支持部材２１ａが形成され、基板５０を支持する時には、基板５０の露出面が最大化されるが、一つのアーム２１に二つ以上の支持部材２１ａが形成されてもよい。
【０１１８】
この時、支持部材２１ａは、基板５０の外縁部の一部のみを支持し、それぞれの支持部材２１ａがお互い水平を維持して、基板５０の水平を維持することが望ましい。
【０１１９】
望ましくは、支持部材２１ａを有するアーム２１は、少なくとも三つ以上備え、更に望ましくは、それぞれのアーム２１は、基板５０の中心を基準にして等角を成しながら配置する。
【０１２０】
従来のリフトピンで基板５０を支持するのと比べると、基板５０の外縁部の背面一部を支持する支持部材２１ａによって、基板５０をプラズマ蝕刻領域にもっと露出できる。更に、プラズマ反応が一番活発な基板５０中央部から離隔された基板５０外縁部を支持することで、工程の中で発生されるアーク放電現象を防止することができる。また、基板５０の搭載領域の外側にアーム２１が配置されて、基板５０が工程領域から離脱されない安定した搭載を保障することができる。
【０１２１】
図４は、図３の第１変更形態であり、図５は、図３の第２変更形態である。
【０１２２】
図４では、それぞれのアーム２１は、支持リング２２に連結され、支持リング２２には、支持ピン２３が基板５０搭載方向に形成されている。
【０１２３】
支持リング２２は、基板５０搭載領域に応じて開曲線に形成され、支持リング２２の開き空間には、補助アーム２１´、及びここに形成された補助リング２２´が配置される。この補助リング２２´にも、また支持ピン２３´が形成される。勿論、補助リング２２´からの支持ピン２３´の構成は省略できる。
【０１２４】
開曲線に形成された支持リング２２の開き空間は、基板５０が基板支持台２０上に搭載、又は離脱される時に、ロボットアームなどの基板５０搬送手段（図示せず）との衝突を回避するためのものである。工程時には、基板５０が搭載された後に、補助アーム２１´が移動して、補助リング２２´と支持リング２２がほとんど閉曲線を成すように作動する。
【０１２５】
支持リング２２の構成は、図３の構成と比べてみると、蝕刻工程の中でプラズマ発生時に、基板５０周辺に形成されるプラズマの均一性を高めるためのものであり、支持リング２２の開き空間に位置される補助リング２２´も、プラズマの均一性を高めるためのものである。
【０１２６】
また、支持リング２２は、基板５０が基板支持台２０上に搭載される時に、基板５０の搭載位置を確保して、基板５０が安定して搭載されるようにするための構成であり、それぞれのアーム２１が支持リング２２を通して連結されるので、基板５０が搭載される時の水平を保障できる。
【０１２７】
これによって、支持リング２２、及び補助リング２２´が基板５０に対してその外郭方向から環状に囲む形態を成すので、基板５０背面上に形成されるプラズマの均一性を維持することができる。
【０１２８】
補助リング２２´が形成された補助アーム２１″は、図５に示すように、他のアーム２１とは反対の方向に形成してもよいし、他の駆動可能な方向に形成してもよい。
【０１２９】
勿論、どちらの場合でも補助アーム２１´、２１″は、アーム２１とは別々に作動することが望ましい。
【０１３０】
図３と同じく、図４、及び図５の構成でも、基板５０の外縁部の一部だけが接触支持されていて、プラズマ発生領域から最大に離脱して基板５０とアーム２１が接触されるので、アーク放電発生を最大に抑制することができる。
【０１３１】
補助アーム２１´は、クラスタシステムのような配置型反応機において、ウェーハなどのような基板５０を基板支持台２０上に搭載させる時に、ロボットアームによって搬送されるウェーハ基板５０を基板支持台２０上に搭載させた後、前記ロボットアームを退去させる一連の動きで、前記ロボットアームと基板支持台２０との衝突を回避するために構成される。
【０１３２】
言い換えると、開曲線に形成された支持リング２２の開き空間方向にロボットアームによって基板５０が搬送され、基板支持台２０上に基板５０が搭載されてから、ロボットアームが退去された後、補助アーム２１´が駆動手段を通して支持リング２２の開き空間上に配置されて、支持リング２２、及び補助リング２２´が一緒に閉曲線を成すようにする。
【０１３３】
望ましくは、この補助リング２２´は、支持リング２２が持つ曲率と同じ曲率を持ち、更に望ましくは、支持リング２２と補助リング２２´は同心曲率を持つ。しかし、これは、基板５０がほぼ円形であるウェーハの場合であって、基板５０の形によって他の形状も可能である。
【０１３４】
補助リング２２´は、支持リング２２に接触され、通常の連結方法、例えば凹凸連結、磁力連結、又は雄雌連結などで連結を成すこともできる。
【０１３５】
この補助リング２２´の配置によって、基板５０はもっと安定して搭載できるし、振動などが発生しても、基板支持台２０からの基板５０の離脱などを防止することができる。
【０１３６】
支持リング２２や補助リング２２´などの基板支持台２０の付属構成要素は、金属、又はセラミックスなどの硬い固体で構成してもよい。
【０１３７】
勿論、補助リング２２´の構成は、使われる基板５０や装置１、又は要求される工程などによって、その構成を省略できる。
【０１３８】
図６は、図４の「Ａ」部分を表す拡大図である。
【０１３９】
アーム２１の支持リング２２には支持ピン２３が形成され、この支持ピン２３は基板５０と、更に詳しくは、基板背面５２の外縁部の一部を接触支持する。
【０１４０】
この場合、支持ピン２３は、少なくとも基板５０の３地点以上を支持するように形成され、このためにアーム２１も三つ以上設けられる。この時、三つ以上設けられるアーム２１は、基板５０の中心を基準に相互等角を成すのが望ましい。
【０１４１】
図７は、図６の他の形態を表す図面である。
【０１４２】
図７に示すように、基板支持台２０のアーム２１は、傾斜２２aが形成されて、所定の段差を有する支持リング２２を含み、この支持リング２２には支持ピン２３が延設されて、支持ピン２３は、基板５０下部、つまり基板背面５２を向けて形成された突出部２４を有する。突出部２４は、基板背面５２と直接接触され、尖鋭に構成されて基板背面５２との接触面を最小化することが望ましい。
【０１４３】
基板支持台２０の支持ピン２３は、少なくとも基板５０の３地点以上を支持するように形成されて、一つの支持ピン２３に一つ以上の突出部２４を備えて、基板背面５２と第２電極４０（図２）との間を妨害しないように、つまり基板背面５２が第２電極４０を向けて最大に露出するように形成される。
【０１４４】
一つの突出部２４を備える支持ピン２３は、基板背面５２が第２電極４０を向けて最大に露出されるように最少数に形成されることが望ましく、２地点、又は３地点を支持するように形成できるが、２地点を支持する時には、基板５０の水平支持を維持し難いので、更に望ましくは、３地点以上を支持するように形成される。
【０１４５】
この時、突出部２４を備えた支持ピン２３が基板５０を支持する地点は、それぞれ等角を成すのが望ましい。
【０１４６】
支持リング２２から延設される支持ピン２３、及び支持ピン２３に設けられる突出部２４は、支持リング２２上部の基板５０側、つまり傾斜２２aが始まる地点と基板５０外周縁の間の間隔ａ、支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂ、及び支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃを有するように構成される。図６の構成を図７の構成と比べてみると、図６では突出部２４がない構成なので、支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂは０である。
【０１４７】
支持リング２２は、上部から支持ピン２３の基端部まで所定角度の傾斜２２aを成して形成され、支持リング２２と基板５０外周縁の間の間隔ａを成して、基板表面５１を向けて噴射される第１ガスの流動を基板背面５２方向に案内する。
【０１４８】
支持リング２２と基板５０外周縁の間の間隔ａは、狭すぎる場合、ガス流動が円滑に行われないし、基板支持台２０上に基板５０を搭載する時に、基板支持台２０と基板５０の間の物理的干渉が起こり得るので、３ｍｍ以上であることが望ましい。
【０１４９】
支持ピン２３は、支持リング２２から基板５０を向けて延設されて、支持リング２２と一体に構成される。
【０１５０】
支持ピン２３は、支持リング２２の傾斜２２a下端から、おおよそ１ｍｍ位の長さに延設されることが望ましい。支持ピン２３の長さが短すぎる場合、基板５０の安定的な支持が無理になり、支持ピン２３の長さが長すぎる場合、基板背面５２と第２電極４０の間を妨害しすぎるようになって、装置、及びこの装置で行う工程の効率が低下するので、支持ピン２３の長さは１ないし３ｍｍであることが望ましい。
【０１５１】
支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂは、支持ピン２３の一端部に、第１電極３０を向けるように、つまり上方を向けるように設けられる突出部２４によって定義される。また、使われる基板５０がウェーハなどのようにその厚さが一定である場合、支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃも、突出部２４の高さによって定義される。
【０１５２】
突出部２４は、支持ピン２３から基板背面５２を支持するように形成され、基板背面５２の露出面を最大化するために、尖鋭に形成される。突出部２４は、支持ピン２３から０．５ないし１ｍｍの高さを有するように形成され、この突出部２４の高さによって支持ピン２３と基板背面５２との間隔ｂも、０．５ないし１ｍｍに定められる。
【０１５３】
突出部２４が０．５ｍｍ未満の場合には、基板５０と支持ピン２３との狭い間隔ｂによって、ガス流動、特に第２ガスの流動が悪くなる可能性があるし、１ｍｍを超過する場合には、尖鋭な突出部２４の構成によって、突出部２４が損傷される可能性がある。
【０１５４】
支持リング２２上部から基板表面５１までの垂直高さｃは、突出部２４の高さと基板５０の厚さによって定められる数値であって、特に限定されることはないが、垂直高さｃが０、つまり支持リング２２上部と基板表面５１が同じ高度を有するか、又は基板表面５１が支持リング２２上部より低い高度になるように設定することが望ましい。
【０１５５】
基板表面５１が支持リング２２上部より高い高度になると、外部からの振動によって、基板５０が基板支持台２０の搭載位置から離脱される確率が高くなり、ガス流動にも望ましくない。従って、基板表面５１は、支持リング２２上部と同じか、より低い高度になることが望ましい。
【０１５６】
このように工程領域の中心から離れた位置で、基板５０との接触を最小化して支持する基板支持台２０の構造によって、工程中に発生されるアーク放電のような現象を抑制して、工程安定を図って基板損傷をあらかじめ防止することができる。
【０１５７】
このような基板支持台２０の構造は、図２での基板支持台２８０、又は図１での基板支持台２０にも適用できる。
【０１５８】
また、図４、又は図５での補助リング２２´は、図６、又は図７に示す支持ピン２３、又は突出部２４の構成を有することができる。
【０１５９】
図８ないし図１０は、本発明の第１実施の形態による基板支持台の作動を順次に示す図面である。第１実施の形態での基板支持台は、図５と同じ構造の基板支持台２０であって、第１実施の形態以外の構造の基板支持台でも同じように作動できる。
【０１６０】
図８を参照すれば、基板支持台２０は、あらかじめ設定された位置にアーム２１が移動して固定されている。
【０１６１】
以後、図９に示すように、基板支持台２０上に別途の運送手段（図示せず）を通して基板５０が移送されて、基板５０は支持ピン２３上に搭載される。この時の支持ピン２３は、図６のような構造の支持ピン２３であってもよいし、図７のような突出部２４を有する支持ピン２３であってもよい。
【０１６２】
この時、基板５０の移送は、運送手段と基板支持台２０との衝突を回避するために基板支持台２０の開き空間から矢印方向に移送され、運送手段は基板５０が搭載された後矢印反対方向に退去される。
【０１６３】
運送手段が基板支持台２０で退去された後、図１０に示すように、補助アーム２１″が基板支持台２０下部から支持リング２２が成す開き空間にまで上昇移動して、支持リング２２と補助リング２２´がほぼ閉空間を成すようにする。この時、支持ピン２３、２３´は、ともに水平を成すのが望ましい。
【０１６４】
このような基板支持台２０の作動を通して、基板５０は基板支持台２０上に搭載される。
【０１６５】
以下では、図１１ないし図１４を参照して、前記のように作動する基板支持台２８０が具備されたプラズマ処理装置２０１の作動を説明する。しかし、図１１ないし図１４では、図２に示す基板支持台２８０の作動を説明するが、本明細書上の第２実施の形態以外の基板支持台でも同じように作動できる。
【０１６６】
図１１ないし図１４は、本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を順次に示す図面であり、特に図１４では、基板処理時のガス流動経路を矢印で図示した。
【０１６７】
本発明の第２実施の形態でのプラズマ処理装置２０１の作動は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板２５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０１６８】
本発明の第２実施の形態によるプラズマ処理装置２０１の作動は、基板２５０をプラズマ処理装置２０１内の第１電極２３０と第２電極２４０との間の基板支持台２８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板２５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板２５０の第１面２５１上に第１ガスを噴射させ、第２面２５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源２７０を印加してプラズマを生成させ、基板２５０の第２面２５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０１６９】
図１１に示すように、基板２５０は、チャンバ２１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台２８０上に搭載される。基板支持台２８０上に支持された基板２５０は、その表面２５１が第１電極２３０の噴射孔２３３を向けて、背面２５２が第２電極の噴射孔２４２を向けるように配置される。
【０１７０】
この時、基板支持台２８０は、図１を参照して説明された基板支持台２０であってもよい。
【０１７１】
どちらの場合でも、基板支持台２８０は、第１電極２３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極２４０は、基板の背面２５２に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０１７２】
以後、図８ないし図１０で説明したように、基板支持台２８０に基板２５０を搭載させる。
【０１７３】
図１２に示すように、開閉手段２１１を通してチャンバ２１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台２８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面２５１と第１電極２３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台２８０が上昇して、第１電極２３０と基板表面２５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極２４０と基板背面２５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０１７４】
以後、図１３に示すように、第２電極２４０も駆動手段２４９によって上昇移動して、基板背面２５２と第２電極２４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０１７５】
第１電極２３０と基板２５０との間隙ｄ、又は基板２５０と第２電極２４０との間隔Ｄは、本発明の多くの実施の形態で説明したように、基板支持台２８０、及び第２電極２４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極２３０、基板支持台２８０、又は第２電極２４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０１７６】
また、第２電極２４０と基板背面２５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極２４０を移動しないで、基板支持台２８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０１７７】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台２８０と第２電極２４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０１７８】
以後、図１４に示すように、第１電極２３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極２４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源２７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０１７９】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成され、プラズマ内のラジカルは基板背面２５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面２５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０１８０】
この時、プラズマは、基板背面２５２と第２電極２４０の間の間隔Ｄに形成され、第１電極２３０と基板表面２５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって、非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０１８１】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極２３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面２５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面２５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０１８２】
また、第１電極２３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極２４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極２４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０１８３】
第２電極２４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面２５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０１８４】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面２５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０１８５】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ２１０、基板２５０、第１電極２３０、又は第２電極２４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０１８６】
また、第２電極２４０に電力を印加する電源２７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極２３０、又は第２電極２４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０１８７】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ２１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０１８８】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段２４９を通して第２電極２４０が下降され、基板支持台２２０の駆動手段を通して、基板２５０が第１電極２３０から退去される。
【０１８９】
以後、真空を破棄して開閉手段２１１を開けた後、移送手段で基板２５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０１９０】
図１５は、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０１９１】
図１５を参照すれば、本発明の第３実施の形態によるプラズマ処理装置３０１は、第１ガスが噴射される第１電極３３０と、第１電極３３０からの離隔を調整可能であり、基板３５０の外縁部を支持する基板支持台３２０と、基板支持台３２０と離隔配置され、電源３７０が印加されて第２ガスが噴射され、基板支持台３２０によって支持された基板３５０との間にプラズマを生成させる第２電極３４０と、を含む。
【０１９２】
本発明の第３実施の形態でのプラズマ処理装置３０１は、反応性プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板３５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【０１９３】
プラズマ処理装置３０１は、開閉可能に形成されたチャンバ３１０と、このチャンバ３１０と連通された通常の真空排気系３６０と、を含む。
【０１９４】
チャンバ３１０の上部には、第１電極３３０が配置され、この第１電極３３０は接地構成される。また、第１電極３３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔３３３が形成され、噴射孔３３３は、チャンバ３１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔３３１と連通して構成される。
【０１９５】
望ましくは、第１電極３３０には、一つの供給孔３３１を通してチャンバ３１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極３３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔３３３がいわゆるシャワーヘッド型に形成され、多数の噴射孔３３３は第１電極３３０の内部で、それと連通された供給孔３３１から複数が分岐される。
【０１９６】
更に望ましくは、第１電極３３０で、供給孔３３１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔３３３の直径は、近距離に形成された噴射孔３３３の直径より大きく形成されて、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償する。
【０１９７】
第１電極３３０の供給孔３３１を通して供給されるガスは、水素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面３５１と反応しないガスであってもよい。
【０１９８】
ここで、基板表面３５１は、ウェーハのように基板３５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板３５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【０１９９】
基板３５０は、第１電極３３０の噴射孔３３３が形成される表面から所定間隔だけ離隔され、その表面３５１を噴射孔３３３と対向するように配置され、基板支持台３２０によって支持される。
【０２００】
基板支持台３２０は、チャンバ３１０上部から延長されたアーム３２１が基板３５０を支持するように構成され、アーム３２１はチャンバ３１０外部の基板支持台３２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【０２０１】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台３２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ３１０外部に露出される基板支持台３２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２０２】
基板支持台３２０のアーム３２１は、基板３５０の外縁部のみを支持するように、更に詳しくは、基板背面３５２の外縁部のみを下部で支持するように形成され、駆動手段と連結されて、上昇・下降運動、つまり第１電極３３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板３５０も第１電極３３０に対して近く、又は遠く配置できる。
【０２０３】
従来のリフトピン方式では、リフトピンと電極との接触危険が在ったのに対し、電極と基板支持手段との接触危険がない基板支持台３２０を使うことで、アーク放電の発生可能性を低減できる。
【０２０４】
ここで、基板背面３５２は、ウェーハのように基板３５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板３５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【０２０５】
可変である所定の間隙ｄは、アーム３２１の上昇・下降運動を通して、基板３５０の表面３５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極３３０との間で調節される。
【０２０６】
また、基板支持台３２０は、プラズマ処理装置３０１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して、電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム３２１を含む基板支持台３２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成されて、外部電撃（electric shock）による基板支持台３２０の損傷を防止する。
【０２０７】
基板支持台３２０の下部には、基板支持台３２０と所定間隔だけ離隔されて第２電極３４０が配置される。
【０２０８】
この第２電極３４０は、電源３７０が印加されるように構成されて、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔３４２、及び噴射口３４６を有する。
【０２０９】
噴射孔３４２は、第１電極３３０でのそれと類似するもので、チャンバ３１０外部の供給手段３４４から、それと連通された供給孔３４１を通して反応性ガスが供給されて、チャンバ３１０内部に反応性ガスを噴射するように、いわゆるシャワーヘッド型に構成され、基板支持台３２０に支持された基板３５０の背面３５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面３５２の方向を向けて複数が形成される。
【０２１０】
第２電極３４０の噴射孔３４２でも、供給孔３４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔３４２の直径が、近距離に形成された噴射孔３４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０２１１】
このような構成以外にも、第１電極３３０、又は第２電極３４０でのガス噴射構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０２１２】
一方、第２電極３４０の外周縁には、第２電極３４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング３４３が設けられる。この絶縁リング３４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０２１３】
噴射口３４６は、別途の供給手段３４５から供給された反応性ガスが、第２電極３４０の外縁部から第２電極３４０の中心軸、又は基板３５０の中心方向に噴射されるように、いわゆるノズル型に形成される。
【０２１４】
噴射孔３４２から噴射される反応性ガスが、第２電極３４０の平面外縁部を超えて拡散しないように、つまり反応性ガスが第２電極３４０の平面上にだけ放電を起こして、プラズマ発生効率を上げるように、噴射口３４６でのガス圧は、噴射孔３４２でのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。
【０２１５】
第２電極３４０の噴射孔３４２、及び噴射口３４６を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面３５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０２１６】
また、噴射口３４６では、不活性気体のような非反応性ガスを噴射できる。噴射口３４６で、反応性ガス、又は非反応性ガスの中からどのガスが噴射されるかは、要求される工程によって変えられ、それによって噴射口３４６での噴射圧力も変えることができる。
【０２１７】
噴射口３４６から反応性ガスが噴射される時には、露出される基板背面３５２でのプラズマ生成効率を更に上げられ、非反応性ガスが噴射される時には、噴射孔３４２から噴射される反応性ガスの拘束効率（confining efficiency）を上げることができる。
【０２１８】
噴射口３４６から反応性ガスが噴射される場合、噴射孔３４２ではガスが噴射されないで、噴射口３４６から噴射される反応性ガスだけを使用することができる。
【０２１９】
反応性ガスの噴射圧が強すぎる時には、基板背面３５２から基板３５０の揺れを引き起こす可能性がある。従って、噴射孔３４２、及び噴射口３４６を通して噴射される反応性ガスは、第１電極３３０の噴射孔３３３を通して噴射される非反応性ガスの基板３５０周辺での圧力より弱いように噴射することが望ましい。
【０２２０】
また、第２電極３４０は、チャンバ３１０外部に、別途構成された駆動手段３４９によって、基板支持台３２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台３２０に支持された基板３５０の背面３５２から第２電極３４０までの間隔Ｄを変えることができる。
【０２２１】
駆動手段３４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極３４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ３１０外部に露出される第２電極３４０が駆動手段３４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２２２】
第２電極３４０に連結された電源３７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極３４０と連結された高周波電源３７０の構成は、整合機を含む。
【０２２３】
接地された第１電極３３０と高周波電源３７０が連結された第２電極３４０の構成によって、第１電極３３０はアノードの役割を、第２電極３４０はカソードの役割をするようになり、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えて、プラズマ発生効率を上げる。
【０２２４】
図１６は、本発明の第４実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０２２５】
図１６では、図１５と比べて、基板支持台４２０のアーム４２１に別途の噴射口４２３が設けられる。この噴射口４２３は、第２電極４４０の噴射口４４６と同じく反応性ガス、又は非反応性ガスが噴射されて、噴射孔４４２から噴射される反応性ガスが、第２電極４４０の平面外縁部を超えて拡散しないように、つまり反応性ガスが第２電極４４０の平面上にだけ放電を起こして、プラズマ発生効率を上げるようにする。
【０２２６】
この時、噴射口４２３は、平面上に第２電極４４０の噴射口４４６より外郭に、或いは、内郭に配置できるが、どちらの場合でも噴射孔４４２よりは外郭に配置されることが望ましい。
【０２２７】
また、この噴射口４２３も、第２電極４４０の噴射口４４６と同じく、基板４５０の中心方向に配置できるが、鉛直下方を向けて配置することもできる。
【０２２８】
図１７ないし図２２は、第３実施の形態の第２電極３４０の噴射口３４６の多くの変更形態を表す拡大図である。
【０２２９】
先ず、図１７を参照すれば、第２電極３４０の噴射口３４６は、第２電極３４０の上部より所定長さだけ長く延長して、第２電極３４０の内側、つまり第２電極３４０の中心軸方向を向けるように形成され、第２電極３４０の噴射孔３４２から基板３５０方向に噴射される反応性ガスが、第２電極３４０外縁部方向に離脱することを防止する。
【０２３０】
噴射口３４６が第２電極３４０自体と成す角度θは、特に限定されることなく、チャンバ３１０の大きさや第２電極３４０の大きさ、又は第２電極３４０と基板３５０との間隔Ｄによって変えることができる。
【０２３１】
噴射口３４６が第２電極３４０自体と成す角度θを可変させるために、別途の駆動手段（図示せず）を用意できる。
【０２３２】
また、噴射口３４６は、別途のノズルで構成されることなく、第２電極３４０自体と一体に備えられ、望ましくは第２電極３４０上部表面と角度θを成す傾斜を有し、更に望ましくは、図１８のように、第２電極３４０自体から噴射方向にガスが流通するように、所定の曲率を持って形成された傾斜を有することができる。
【０２３３】
即ち、曲率を持ち、噴射口３４６ａ一部を閉塞する閉塞部３４６ｂに沿って噴射されるガスは、第２電極３４０の中心方向に噴射できる。
【０２３４】
同じ主旨で、図１９のように、ガス排出端部は、漸進的に大きく形成された噴射口３４６´を有し、噴射口３４６´から噴射されるガスを間隔Ｄの広い領域に拡散させられる。
【０２３５】
他の形態としては、図２０に示すように、第２電極３４０の噴射孔３４２が形成された方向と同じ方向に延設される噴射構造体３４６″に、多数の噴射口３４６ｃを第２電極３４０の中心方向を向けるように形成して、これを通してガスが噴射されるようにすることができる。
【０２３６】
どちらの場合でも、噴射口３４６ｃから噴射されるガスは、反応性ガス、又は非反応性ガスであってもよい。これで、第２電極３４０と基板背面３５２の間に形成される反応性ガスのプラズマ集中効率を上げられる。
【０２３７】
更に、第２電極３４０と基板背面３５２の間に形成される反応性ガスのプラズマの集中効率を上げて工程効率を高めるために、図２１に示すように、図１７に示す第２電極３４０の噴射口３４６外部に、別途の噴射ノズル３４６’’’を更に備えることもできる。
【０２３８】
噴射ノズル３４６’’’は、噴射孔３４２と同じ方向に形成され、更に詳しくは、反応性ガスで形成されるプラズマ領域が、基板背面３５２の全面で反応されるように構成される。従って、噴射ノズル３４６’’’は、基板支持台３２０のアーム３２１方向、又はその外側方向を向けるように構成される。更に、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射される反応性ガスが、第２電極３４０の外縁部、つまり平面に、噴射ノズル３４６’’’より外側へ拡散することを防止するために、別途のガスを噴射する。この時、噴射されるガスは、非反応性ガスであることが望ましく、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射される反応性ガスの噴射圧より、噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスの噴射圧が強いか、或いは、同じであることが望ましい。
【０２３９】
噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスは、反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極３４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０２４０】
噴射ノズル３４６’’’は、第２電極３４０の外縁部に複数を多重に設置できるし、この場合、外郭に行くほど、非反応ガスの噴射圧が高くなることが望ましい。
【０２４１】
また、図２２を参照すれば、噴射ノズル３４６は、図１７ないし図２１での構造とは違い、絶縁リング３４３の内側に備えられる。即ち、図２２の構造は、絶縁リング３４３が第２電極３４０の最外郭に配置される。このような構造が図１８ないし図２１での噴射ノズルの構造にも適用できる。
【０２４２】
図２３は、噴射孔３４２、及び噴射口３４６から噴射されるガスの流れを概略的に表す図面である。
【０２４３】
図２３に示すように、噴射孔３４２を通して噴射される反応性ガスは、第２電極３４０と基板３５０の間にプラズマを生成し、この時に第２電極３４０の外縁部からプラズマ形成領域方向に噴射されるガスによって、プラズマ領域が第２電極３４０外縁部方向に拡散しないで、基板背面３５２に集中できる。
【０２４４】
勿論、噴射口３４６によるガスの噴射角は、要求される工程の種類、又は工程進行の程度によって変えることができる。
【０２４５】
噴射口３４６から噴射されるガス圧Ｐ１は、噴射孔３４２から噴射される反応性ガスの流れを第２電極３４０上だけに限定させるのために十分であることが望ましい。
【０２４６】
また、噴射口３４６では、不活性気体のような非反応性ガスを噴射させて、工程中に消耗する非反応性ガスを低減させることもできる。
【０２４７】
以下、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【０２４８】
図２４ないし図２７は、本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動を順次に示す図面であり、特に図２７では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０２４９】
本発明の第５実施の形態でのプラズマ処理装置の作動は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板５５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０２５０】
図２４ないし図２７に示した本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置は、図２を参照して説明された第２実施の形態での基板支持台２８０と、図８、及び図９を参照して説明された第３、及び第４実施の形態での第２電極３４０、４４０と、を結合した形態のプラズマ処理装置であって、図２４ないし図２７を参照して説明する作動は、第１ないし第４実施の形態でも同じように適用できる。
【０２５１】
本発明の第５実施の形態によるプラズマ処理装置の作動は、基板５５０をプラズマ処理装置５０１内の第１電極５３０と第２電極５４０との間の基板支持台５８０上に搭載させる基板搭載段階；基板５５０と第１電極５３０との間の間隙に、第１ガスを噴射する段階；第２電極５４０の中心方向に第３ガスを噴射する段階；第２電極５４０から第１電極５３０方向に第２ガスを噴射する段階；及び第２電極５４０に電源を印加して第２ガスのプラズマを生成させて前記基板５５０の第２面５５２をプラズマ処理する段階；を含む。
【０２５２】
又は、基板５５０をプラズマ処理装置５０１内の第１電極５３０と第２電極５４０との間の基板支持台５８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板５５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板５５０の第１面５５１上に第１ガスを噴射させ、第２面５５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源５７０を印加してプラズマを生成させ、基板５５０の第２面５５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０２５３】
図２４に示すように、基板５５０は、チャンバ５１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台５８０上に搭載される。基板支持台５８０上に支持された基板５５０は、その表面５５１が第１電極５３０の噴射孔５３３を向けて、背面５５２が第２電極の噴射孔５４２を向けるように配置される。
【０２５４】
図２４では、図８、図９、又は図１１とは違い、上部から基板５５０を支持する基板支持台３２０、４２０を構成する代わりに、下部から基板５５０を支持する基板支持台５８０を構成する。どちらの場合も、本発明の主旨と合っており、他の基板支持台の構成でも、本発明を適用できる。
【０２５５】
基板支持台５８０は、第１電極５３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極５４０は、基板の背面５５２に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０２５６】
図２５に示すように、開閉手段５１１を通してチャンバ５１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台５８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面５５１と第１電極５３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台５８０が上昇して第１電極５３０と基板表面５５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極５４０と基板背面５５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０２５７】
以後、図２６に示すように、第２電極５４０も駆動手段５４９によって上昇移動して、基板背面５５２と第２電極５４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０２５８】
第１電極５３０と基板５５０との間隙ｄ、又は基板の背面５５２と第２電極５４０との間隔Ｄは、本発明の実施の形態で説明したように、基板支持台５８０、及び第２電極５４０の上昇・下降運動で調節されることだけでなく、第１電極５３０、基板支持台５８０、又は第２電極５４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０２５９】
また、第２電極５４０と基板背面５５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極５４０を移動しないで、基板支持台５８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０２６０】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台５８０と第２電極５４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０２６１】
以後、図２７に示すように、第１電極５３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極５４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源５７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０２６２】
この時、反応性ガス、は第２電極５４０の噴射孔５４２を通して先に噴射され、その以前に非反応性ガスを噴射口５４６を通して噴射することもできる。
【０２６３】
もし、噴射孔５４２と噴射口５４６がともに反応性ガスを噴射する場合、噴射孔５４２、又は噴射口５４６中のどちらからもガス噴射を行うことができる。
【０２６４】
即ち、例えば、噴射口５４６だけで反応性ガスの噴射を行って、プラズマを形成することが可能であり、ここに図２１に示す噴射ノズル３４６’’’が更に備われ、噴射ノズル３４６’’’を通して非反応性ガスを噴射することで、噴射口５４６から噴射される反応性ガスを拘束させることもできる。
【０２６５】
また、図２１に示す噴射ノズル３４６’’’を備える場合、噴射ノズル３４６’’’による非反応性ガスの噴射を、噴射孔３４２による反応性ガスの噴射より先に行うことが望ましい。
【０２６６】
即ち、どちらの場合でも第２電極５４０では、中心から一番遠い外縁部からの噴射を先に行うことができる。
【０２６７】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成されて、プラズマ内のラジカルは基板背面５５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面５５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０２６８】
この時、プラズマは基板背面５５２と第２電極５４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極５３０と基板表面５５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０２６９】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極５３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面５５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面５５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０２７０】
間隔Ｄで形成されたプラズマが間隔ｄ内に流入されないようにするために、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極５４０から噴射される反応性ガスの圧力と同じであるか、或いは、より大きいことが望ましい。
【０２７１】
また、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極５４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極５４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０２７２】
第２電極５４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面５５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０２７３】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面５５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０２７４】
第２電極５４０の噴射孔５４２から噴射されるガス圧Ｐ２は、第２電極５４０の噴射口５４６から噴射されるガス圧Ｐ１よりは強くないので、噴射孔５４２から噴射された反応性ガスのプラズマが第２電極５４０上に集中される。また、第１電極５３０から噴射される非反応性ガスのガス圧Ｐ３は、噴射孔５４２から噴射されるガス圧Ｐ２、及び第２電極５４０の噴射口５４６から噴射されるガス圧Ｐ１より弱くないので、反応性ガスが間隙ｄに流入することを防止して反応性ガスのプラズマの集中を更に確保できる。
【０２７５】
また、図２１に示す噴射ノズル３４６’’’を使う場合、この噴射ノズル３４６’’’から噴射されるガスのガス圧は、第２電極３４０から噴射されるガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。即ち、噴射ノズル３４６’’’から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極３４０から噴射される反応性ガスの圧力より弱くないので、反応性ガスのプラズマの集中効率を上げることができる。
【０２７６】
同じ主旨で、図１６に示すように、基板支持台４２０に噴射口４２３が設けられる場合、この噴射口４２３から噴射されるガスの圧力は、第２電極４４０から噴射されるガスのガス圧と同じであるか、或いは、より強いことが望ましい。即ち、噴射口４２３から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極４４０から噴射される反応性ガスの圧力より弱くないので、反応性ガスのプラズマの集中効率を上げることができる。
【０２７７】
この時、噴射口４２３は第２電極４４０を向けて、噴射ノズル３４６’’’は第１電極３３０を向けて噴射できる。
【０２７８】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ５１０、基板５５０、第１電極５３０、又は第２電極５４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０２７９】
また、第２電極５４０に電力を印加する電源５７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極５３０、又は第２電極５４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０２８０】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ５１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０２８１】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段５４９を通して第２電極５４０が下降され、基板支持台５２０の駆動手段を通して、基板５５０が第１電極５３０から退去される。
【０２８２】
以後、真空を破棄して開閉手段５１１を開け、基板５５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０２８３】
図２８は、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０２８４】
図２８を参照すれば、本発明の第６実施の形態によるプラズマ処理装置６０１は、第１ガスが噴射される第１電極６３０と、第１電極６３０との離隔を調整可能であり、基板６５０を支持する基板支持台６２０と、基板支持台６２０と離隔配置されて、電源６７０が印加されて第２ガスが噴射され、基板支持台６２０によって支持された基板６５０との間にプラズマを生成させる第２電極６４０と、を含む。
【０２８５】
本発明の第６実施の形態でのプラズマ処理装置６０１は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板６５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻装置である。
【０２８６】
プラズマ処理装置６０１は、ゲートバルブのような開閉手段６１１を通して開閉可能に形成されたチャンバ６１０と、このチャンバ６１０と連通された通常の真空排気系６６０と、を含む。
【０２８７】
チャンバ６１０は、少なくとも一つ以上の開閉手段６１１を通して外部と連結され、クラスタシステム、又はインラインシステムのような多数のチャンバから構成されるシステムに適用されるチャンバ６１０であってもよい。また、チャンバ６１０は、接地されてチャンバ６１０を通して電流が流れないように構成される。
【０２８８】
チャンバ６１０内部の上部には、第１電極６３０が配置され、この第１電極６３０は接地できる。また、第１電極６３０には、非反応性ガスが噴射される噴射孔６３３が形成され、噴射孔６３３は、チャンバ６１０外部から非反応性ガスが供給されるように供給孔６３１と連通して構成される。
【０２８９】
望ましくは、第１電極６３０には、一つの供給孔６３１を通してチャンバ６１０外部から供給された非反応性ガスが、第１電極６３０の非反応性ガスが噴射される表面の全面にかけて均一に噴射されるように、多数の噴射孔６３３が形成され、多数の噴射孔６３３は、第１電極６３０の内部で、それと連通された供給孔６３１から複数が分岐される。
【０２９０】
もし、一つの供給孔６３１から噴射孔６３３が近距離、又は遠距離にそれぞれ形成された場合、遠距離に形成された噴射孔６３３の直径は、近距離に形成された噴射孔６３３の直径より大きく形成されて、非反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償できる。
【０２９１】
また、第１電極６３０の内部には、チャンバ６１０外部に構成された冷却水循環手段６３７と連結された冷却流路６３８が設けられる。
【０２９２】
第１電極６３０の供給孔６３１を通して供給されるガスは、水素、窒素、又は不活性ガスであってもよいし、又は非反応性ガス、つまり基板表面６５１と反応しないガスであってもよい。
【０２９３】
ここで、基板表面６５１は、ウェーハのように基板６５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面であってもよいし、又は基板６５０の蝕刻が要求されない表面であってもよい。
【０２９４】
基板６５０は、第１電極６３０の噴射孔６３３が形成される表面から所定間隔だけ離隔され、その表面６５１を噴射孔６３３と対向するように配置され、基板支持台６２０によって支持される。
【０２９５】
基板支持台６２０は、チャンバ６１０上部から延長されたアーム６２１が基板６５０を支持するように構成され、アーム６２１は、チャンバ６１０外部の基板支持台６２０に備えられる駆動手段（図示せず）によって伸縮可能に構成される。
【０２９６】
駆動手段によって伸縮可能である基板支持台６２０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ６１０外部に露出される基板支持台６２０が駆動手段と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０２９７】
基板支持台６２０のアーム６２１は、基板６５０の外縁部のみを支持することが望ましく、基板背面６５２の外縁部の一部のみを下部から支持して基板背面６５２の露出面を最大にする。
【０２９８】
アーム６２１は駆動手段と連結され、上昇・下降運動、つまり第１電極６３０に対して近く、又は遠く移動可能であって、これに支持される基板６５０も第１電極６３０に対して近く、又は遠く配置されるようにする。
【０２９９】
ここで、基板背面６５２は、ウェーハのように基板６５０上の所定の薄膜パターンを持つ素子が形成される表面の裏面であってもよいし、又は基板６５０の蝕刻が要求される表面であってもよい。
【０３００】
可変である所定の間隙ｄは、アーム６２１の上昇・下降運動を通して、基板６５０の表面６５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極６３０との間で調節される。
【０３０１】
また、基板支持台６２０は、プラズマ処理装置６０１から電気的にフローティング（floating）して、他の構成物に対して、電気的に干渉されないように構成することが望ましい。また、アーム６２１を含む基板支持台６２０は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成されて、外部電撃（electric shock）による基板支持台６２０の損傷を防止する。
【０３０２】
基板支持台６２０の下部には、基板支持台６２０と所定間隔Ｄに離隔されて第２電極６４０が配置される。
【０３０３】
この第２電極６４０は、電源６７０が印加されるように構成されて、これを通して反応性ガスが噴射されるように噴射孔６４２を有する。
【０３０４】
噴射孔６４２は、第１電極６３０でのそれと類似するもので、チャンバ６１０外部からそれと連通された供給孔６４１を通して、反応性ガス供給手段６４４から反応性ガスが供給されて、チャンバ６１０内部に反応性ガスを噴射するように構成されて、基板支持台６２０に支持された基板６５０の背面６５２の全面にかけて、均一な反応性ガスを噴射できるように、基板背面６５２の方向を向けて複数が形成される。
【０３０５】
第２電極６４０での噴射孔６４２でも、供給孔６４１が形成された部分において、遠距離に形成された噴射孔６４２の直径が近距離に形成された噴射孔６４２の直径より大きく形成されて、反応性ガスを噴射する際に、ガス移動経路が長くなることを理由にする圧力降下を補償することが望ましい。
【０３０６】
このような構成以外にも、第１電極６３０、又は第２電極６４０でのガス噴射構造は、必要に応じて多様に変えられる。
【０３０７】
一方、第２電極６４０の外周縁には、第２電極６４０上に生成されるプラズマを集中させるための絶縁リング６４３が設けられる。この絶縁リング６４３は、Ａｌ２Ｏ３のような絶縁物質で構成できる。
【０３０８】
第２電極６４０の噴射孔６４２を通して噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又は酸素系ガスを含んでもよいし、その他には、基板背面６５２に蓄積された薄膜やパーティクルなどを化学的に蝕刻できる他の元素を含んでもよい。
【０３０９】
第２電極６４０は、チャンバ６１０外部に、別途構成された駆動手段６４９によって、基板支持台６２０のそれと類似して上昇・下降運動可能に構成されて、基板支持台６２０に支持された基板６５０の背面６５２から第２電極６４０までの間隔Ｄを変えることができるように構成される。駆動手段６４９によって、上昇・下降運動可能である第２電極６４０を構成するとともに、真空密閉を維持するために、チャンバ６１０外部に露出される第２電極６４０が駆動手段６４９と連結される部分は、伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０３１０】
また、第２電極６４０の内部には、チャンバ６１０外部に構成された冷却水循環手段６４７と連結された冷却流路６４８が設けられる。この時の冷却水循環手段６４７は、第１電極６３０に冷却水を循環させる冷却水循環手段６３７と同じ部材で構成してもよい。
【０３１１】
第２電極６４０に連結された電源６７０は、１３．５６ＭＨｚの定数倍の周波数を有する高周波電力であってもよいし、目的とする工程、又は装置などによって、他の電源を使ってもよい。この時、第２電極６４０と連結された高周波電源６７０の構成は、整合機を含む。
【０３１２】
接地された第１電極６３０と高周波電源６７０が連結された第２電極６４０の構成によって、第１電極６３０はアノードの役割を、第２電極６４０はカソードの役割をするようになり、アノードと、カソードの間のガスに１３．５６ＭＨｚ、又は１３．５６ＭＨｚの定数倍の交番振幅を与えてプラズマ発生効率を上げる。
【０３１３】
図２９は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図であり、図３０は、図２９の基板支持台と、これに支持される基板の部分平面図である。
【０３１４】
図２８での基板支持台６２０がチャンバ６１０上部、つまり第１電極６３０側で基板６５０を上部から支持するのに対し、図２９では、基板支持台７８０がチャンバ７１０下部に設けられて基板７５０を支持する。
【０３１５】
図２９での基板支持台７８０も駆動手段（図示せず）を備え、この駆動手段によって上昇・下降可能なアーム７８１で基板７５０を接触支持する。可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム７８１の上昇・下降運動を通して、基板７５０の表面７５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極７３０との間で調節される。
【０３１６】
図２９に示す基板支持台７８０の場合、図２８に示す基板支持台６２０の場合と同じく、図３０に示すようにアーム７８１が基板７５０の外縁部を支持して、基板背面７５２の露出面を最大化させるように構成することが望ましく、同じ主旨の他の構成でもよい。
【０３１７】
基板支持台７８０の駆動手段によって、上昇・下降運動可能に構成するとともに、真空密閉を維持するために、基板支持台７８０でチャンバ７１０外部に露出される部分を伸縮可能なベローズ形に構成することが望ましい。
【０３１８】
図３１は、本発明の第８実施の形態によるプラズマ処理装置を概略的に表す断面図である。
【０３１９】
図２８、及び図２９での基板支持台６２０、７８０が、アーム６２１、７８１を通して基板６５０、７５０の外縁部を支持するのに対し、図３１では、基板支持台８９０がチャンバ８１０下部に設けられて多数のピン８９１で基板８５０を支持する。
【０３２０】
図３１での基板支持台８９０も駆動手段（図示せず）を備えて、この駆動手段で上昇・下降可能なピン８９１で基板８５０を接触支持する。このピン８９１は、基板背面８５２の露出面を最大化するために、基板背面８５２との接触部分が尖鋭に構成されて、基板背面８５２との接触面を最小化することが望ましく、多数のピン８９１が水平を成す状態で、駆動手段によって一体に上昇・下降されることが望ましい。
【０３２１】
可変である所定の間隙ｄは、駆動手段によるアーム８９１の上昇・下降運動を通して、基板８５０の表面８５１と、非反応性ガスが噴射される第１電極８３０との間で調節される。
【０３２２】
図２８、図２９、又は図３１中のどちらの場合でも、基板支持台６２０、７８０、８９０は、駆動手段を通して第１電極６３０、７３０、８３０との間隙ｄを調整することができるし、基板支持台６２０、７８０、８９０が第１電極６３０、７３０、８３０から後退している時には、基板６５０、７５０、８５０がチャンバ６１０、７１０、８１０の開閉手段６１１、７１１、８１１を通して出入り可能になる。
【０３２３】
図３２は、図２８の第１電極、及び基板を表す部分図面である。
【０３２４】
図３２に示すように、第１電極６３０の噴射孔６３３は、基板６５０の表面６５１を向けて複数が形成されて、外部から非反応性ガスが供給される供給孔６３１の分岐点６３２で多数に分岐される。
【０３２５】
供給孔６３１を通して供給される非反応性ガスは、噴射孔６３３から噴射されて、基板６５０と第１電極６３０の間の間隙ｄを非反応性ガス雰囲気に維持させる。蝕刻工程中でも、間隙ｄを非反応性ガス雰囲気に維持させるために、つまり間隙ｄの外部から流入されるガス、例えば第２電極６４０（図２８）から噴射される反応性ガス、又はこのガスのプラズマを遮断するために、噴射孔８３３は第１電極８３０で傾斜を成して形成され、噴射孔８３３の傾斜は非反応性ガスを基板８５０の外郭方向に噴射するように構成される。
【０３２６】
図３３ないし図４０を参照して、第１電極６３０の供給孔６３１、及び噴射孔６３３と、これの分岐点６３２の構成を多くの例を挙げて、更に詳しく説明する。
【０３２７】
図３３は、図３２の「Ｂ」部分を表す部分拡大図である。
【０３２８】
図３３に示すように、供給孔６３１から分岐された噴射孔６３３は、屈折して所定の傾斜を形成しながら、基板６５０（図２８）外郭方向に非反応性ガスが噴射されるように構成される。この時、屈折する角度は、チャンバ６１０（図２８）の大きさや基板６５０の大きさによる。
【０３２９】
図３４は、図３３の第１変更形態を表す図面である。
【０３３０】
図３４では、図３３に対して分岐点６３２´から第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３´の経路が、湾曲形に形成されている。このような場合に、噴射孔６３３´を経由する非反応ガスは、図３３の屈折形経路に比べて、表面せん断力の抵抗を、より少なく受けるようになり、これによってガス渦流発生や、噴射圧損失を減少させることができる。
【０３３１】
更に望ましくは、表面せん断力の抵抗を減少させるために、噴射孔６３３´の湾曲勾配角θ１は、７゜以下であることが望ましい。７゜を超過する角度に湾曲勾配角θ１が形成される時には、表面せん断力による非反応ガスの流速が減少するようになって、これによって噴射圧が低下して、結果的に非反応ガスの噴射効率が落ちるようになる。
【０３３２】
勿論、分岐点６３２´は、湾曲形に形成可能で、分岐点６３２´周辺でのガス渦流は、供給孔６３１から供給されるガスによって解消できる。
【０３３３】
一方、噴射孔６３３´内径が同じである時に、湾曲外側を流動して相対的に基板６５０外側に噴射される非反応ガスの流れｆ１は、湾曲内側を流動して相対的に基板６５０内側に噴射される非反応ガスの流れｆ２より、もっと長い経路を経由するようになる。その結果、内側のガスの流れｆ２を通して噴射される非反応ガスは、外側のガスの流れｆ１を通して噴射される非反応ガスより、もっと高い噴射圧を有するようになる。
【０３３４】
従って、使われるチャンバ６１０などによって、分岐点６３２´から第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３´の内径を漸進的に小さくさせて、内側、及び外側のガスの流れを同一に維持させることもできる。
【０３３５】
図３５は、図３３の第２変更形態を表す図面である。
【０３３６】
図３５では、図３４と比べて、第１電極６３０表面での噴射孔６３３″内径が大きくなっている。即ち、噴射孔６３３″が分岐点６３２″から第１電極６３０の表面に行くことにつれて大きく形成される。
【０３３７】
この時、噴射孔６３３″の漸進的に大きくする方向は、非反応ガスが噴射される基板６５０の外郭を向け、漸進的に大きくする部分は湾曲形に形成できる。
【０３３８】
噴射孔６３３″の漸進的に大きく、又は小さく形成することの可否は、要求される工程や使われるガスの種類、又はチャンバ６１０や基板６５０の大きさによって定められる。
【０３３９】
この時の漸進的に大きくする角度θ２は、表面せん断力の抵抗を減少させるために、７゜以下であることが望ましい。７゜を超過する角度で漸進的に大きくする勾配角θ２が形成される時には、表面せん断力による非反応ガスの流速が減少するようになって、これによって噴射圧が低下され、結果的に非反応ガスの噴射効率が落ちるようになる。特に、漸進的に大きくする勾配角θ２でのせん断抵抗力は、実際には非反応ガスの排出端部での抵抗であるため、ガス噴射圧に悪影響を及ぼすことができるので、湾曲勾配角θ１でのせん断抵抗力より噴射効率を更に落とすこともあり得る。
【０３４０】
図３６は、図３２の第１電極の平面図であり、図３７は、図３６の第１変更形態を表す図面である。
【０３４１】
図３６に示すように、供給孔６３１から分岐された噴射孔６３３は、それぞれ等角を成す多数のチューブを形成することが可能で、図３７に示すように、供給孔６３１´に対して同心を成す環形の帯にも形成できる。
【０３４２】
本発明の第１電極６３０には、管状、又は環形の噴射孔６３３、６３３´中のどちらも適用可能で、これはチャンバ６１０、又は基板６５０の構造や大きさによる。
【０３４３】
図３８は、図３２の変更形態を表す図面であり、図３９は、図３８の第１電極の平面図であり、図４０は、図３９の他の形態を表す図面である。
【０３４４】
図３８を参照すれば、第１電極６３０から噴射される非反応性ガスを供給する供給孔６３１は鉛直方向（図２８でも同じである）の上部、つまり基板６５０から遠距離にある第１分岐点６３２ａから第１噴射孔６３３ａに分岐され、下部、つまり基板６５０から近距離にある第２分岐点６３２ｂから第２噴射孔６３３ｂに分岐される構成を有することができる。即ち、非反応ガスの流動経路の観点では、第１分岐点６３２ａから先に分岐された後、第２分岐点６３２ｂからもう一度分岐される。
【０３４５】
この場合、先に分岐された第１噴射孔６３３ａは、後に分岐された第２噴射孔６３３ｂより、基板６５０の更に外郭方向に噴射できる。この時、第１噴射孔６３３ａは、第２噴射孔６３３ｂより更に大きい内径を有し、基板６５０外郭から間隙ｄでの他のガス流入を効率的に遮断できる。
【０３４６】
一定流量で供給孔６３１を通して供給される非反応性ガスは、第１分岐点６３２ａから分岐された後、第２分岐点６３２ｂで流動するので、第１分岐点６３２ａから第２分岐点６３２ｂまでの非反応ガスの圧力降下の補償、又は単位時間当りの流量確保のために、内径を小さく形成することもできる。この場合、内径を小さくすることは、単一に小さくすることと、又は勾配に小さくすることのどちらも可能である。
【０３４７】
勿論、図３３ないし図３５を参照して説明された噴射孔６３３、６３３´、６３３″のように、使われるチャンバ６１０などによって、第１噴射孔６３３ａ、及び第２噴射孔６３３ｂから第１電極６３０の表面に至る噴射孔６３３ａ、６３３ｂの内径を漸進的に小さくも、大きくも形成できる。漸進的に大きく、又は小さく形成することの可否は、要求される工程や使われるガスの種類、又はチャンバ６１０や基板６５０の大きさによって定められる。
【０３４８】
第１分岐点６３２ａ、及び第２分岐点６３２ｂを有する第１電極６３０の噴射孔６３３ａ、６３３ｂは、単一分岐点６３２を有する図３６、及び図３７に示すように、それぞれ等角を成す多数のチューブを形成することが可能で（図３９）、供給孔６３１´に対して同心を成す環形の帯にも形成できる（図４０）。
【０３４９】
勿論、図３８ないし図４０に示す２個の分岐点６３２ａ、６３２ｂ以外にも、３以上多数の分岐点を構成できる。
【０３５０】
また、噴射孔６３３、６３３ａ、６３３ａ´、６３３ｂ、６３３ｂ´の経路上で分岐を行うこともできる。この場合にも、分岐された地点での圧力降下の補償、又は単位時間当りの流量確保などを考慮して、内径を定めることができる。
【０３５１】
以下、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【０３５２】
図４１ないし図４４は、本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法を順次に示す図面であり、特に図４４では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０３５３】
本発明の第１実施の形態でプラズマ処理方法は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板７５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０３５４】
本発明の第１実施の形態によるプラズマ処理方法は、基板７５０をプラズマ処理装置７０１内の第１電極７３０と、第２電極７４０との間の基板支持台７８０上に搭載させる基板搭載段階と、搭載された基板７５０を固定させる基板固定段階と、固定された基板７５０の第１面７５１上に第１ガスを噴射させ、第２面７５２上に第２ガスを噴射させるガス噴射段階と、噴射された第２ガスに電源７７０を印加してプラズマを生成させ、基板７５０の第２面７５２を処理する基板処理段階と、を含む。
【０３５５】
図４１に示すように、基板７５０はチャンバ７１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台７８０上に搭載される。基板支持台７８０上に支持された基板７５０は、その表面７５１が第１電極７３０の噴射孔７３３を向けて、背面７５２が第２電極の噴射孔７４２を向けるように配置される。
【０３５６】
この時、基板支持台７８０は、図２８を参照して説明された基板支持台６２０であってもよいし、図３１を参照して説明された基板支持台８９０であってもよいし、他の基板支持部材であってもよい。
【０３５７】
どちらの場合でも、基板支持台７８０は第１電極７３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極７４０は、第１電極７３０に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０３５８】
図４２に示すように、開閉手段７１１を通してチャンバ７１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台７８０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面７５１と第１電極７３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台７８０が上昇して第１電極７３０と基板表面７５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極７４０と基板背面７５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０３５９】
以後、図４３に示すように、第２電極７４０も駆動手段７４９によって上昇移動して、基板背面７５２と第２電極７４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０３６０】
第１電極７３０と基板７５０との間隙ｄ、又は基板７５０と第２電極７４０との間隔Ｄは、上述した本発明の多くの実施の形態で説明したように、基板支持台７８０、及び第２電極７４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極７３０、基板支持台７８０、又は第２電極７４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０３６１】
また、第２電極７４０と基板背面７５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極７４０を移動しないで、基板支持台７８０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０３６２】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台７８０と第２電極７４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程中でも変えることができる。
【０３６３】
以後、図４４に示すように、第１電極７３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極７４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源７７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０３６４】
反応性ガスのプラズマは、プラズマ生成領域に形成されてプラズマ内のラジカルは基板背面７５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面７５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０３６５】
この時、プラズマは基板背面７５２と第２電極７４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極７３０と基板表面７５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０３６６】
この時、間隙ｄは０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極７３０との接触可能性がある。従って、より安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面７５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行する可能性もあり、これによって基板表面７５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０３６７】
また、第１電極７３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極７４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極７４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０３６８】
第２電極７４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系などの反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面７５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０３６９】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面７５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０３７０】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ７１０、基板７５０、第１電極７３０、又は第２電極７４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０３７１】
また、第２電極７４０に電力を印加する電源７７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極７３０、又は第２電極７４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０３７２】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ７１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０３７３】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段７４９を通して第２電極７４０が下降され、基板支持台７２０の駆動手段を通して、基板７５０が第１電極７３０から退去される。
【０３７４】
以後、真空を破棄して開閉手段７１１を開け、基板７５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０３７５】
前述された本発明のプラズマ処理方法の一例は、本発明の第７実施の形態によるプラズマ処理装置を参照して説明したが、本発明の明細書内に説明された多様な実施の形態によるプラズマ処理装置とその他の装置にも適用できる。
【０３７６】
以下、添付された図面を参照して、本発明のプラズマ処理方法の他の形態を詳しく説明する。
【０３７７】
図４５ないし図４８は、本発明のプラズマ処理方法の前述の実施の形態を順次に示す図面であり、特に図４８では、基板処理時のガス流動経路を矢印で表した。
【０３７８】
本発明の前述の実施の形態のプラズマ処理方法は、プラズマを発生させて、所定の薄膜パターンを持つ素子が形成されるウェーハのような基板９５０の背面上に蓄積された薄膜、及びパーティクルを蝕刻する蝕刻方法である。
【０３７９】
本発明の前述の実施の形態のプラズマ処理方法は、プラズマ処理装置９０１内の第１電極９３０と、第２電極９４０との間の基板支持台９２０上に、基板を搭載させる段階；前記搭載された基板９５０と前記第１電極９３０との間の間隙ｄを調整する段階；前記固定された基板９５０と前記第２電極９４０との間の間隔Ｄを調整する段階；前記固定された基板９５０の第１面９５１上に、第１ガスを噴射させる段階；前記第２電極９４０の外縁部から中心方向に傾斜を成して第３ガスを噴射させる段階；前記固定された基板９５０の第２面９５２上に、第２ガスを噴射させる段階；及び前記第２電極９４０に電源を印加してプラズマを生成させて、前記基板９５０の第２面９５２をプラズマ処理する段階；を含む。
【０３８０】
図４５に示すように、基板９５０は、チャンバ９１０に別途に備えられる引入口を通して入れられて、基板支持台９２０上に支持される。基板支持台９２０上に支持された基板９５０は、その表面９５１が第１電極９３０の噴射孔９３３を向けて、背面９５２が第２電極の噴射孔９４２を向けるように配置される。
【０３８１】
図４５ないし図４８では、上部から延長して基板９５０を支持する基板支持台９２０の構成を採択したが、上部以外の部分から基板９５０を支持する構成もできる。
【０３８２】
基板支持台９２０は、第１電極９３０に対して、間隙ｄ´を成して後退された位置にあり、第２電極９４０は、第１電極９３０に対して、間隔Ｄ″を成して後退された位置にある。
【０３８３】
図４６に示すように、開閉手段９１１を通してチャンバ９１０が密閉されて真空が形成されると、基板支持台９２０は駆動手段（図示せず）によって上昇移動して、基板表面９５１と第１電極９３０が間隙ｄ（ｄ＜ｄ´）を成すようになる。基板支持台９２０が上昇して第１電極９３０と基板表面９５１との間隙ｄが減少することによって、第２電極９４０と基板背面９５２との間隔Ｄ″は、間隔Ｄ´に広くなる。
【０３８４】
以後、図４７に示すように、第２電極９４０も駆動手段９４９によって上昇移動して、基板背面９５２と第２電極９４０が間隔Ｄ（Ｄ＜Ｄ´）を成すようになる。
【０３８５】
第１電極９３０と基板９５０との間隙ｄ、又は基板９５０と第２電極９４０との間隔Ｄは、本発明の実施の形態で説明したように、基板支持台９２０、及び第２電極９４０の上昇・下降運動で達成されることだけでなく、第１電極９３０、基板支持台９２０、又は第２電極９４０中で、少なくとも一つ部材の駆動を通して達成してもよい。このために、各部材に別途の駆動手段を備えられる。
【０３８６】
また、第２電極９４０と基板背面９５２との間隔Ｄは、必ず可変にする必要はなく、間隔Ｄ内にプラズマを生成させることができるのであれば、どの間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″も可能であり、これによって第２電極９４０を移動しないで、基板支持台９２０だけを移動して、工程を行うことも可能である。
【０３８７】
勿論、図面に示した間隔Ｄ、Ｄ´、Ｄ″以外の間隔も可能であり、基板支持台９２０と第２電極９４０の間の間隔は、要求される工程、チャンバ、又は基板の大きさによって可変であって、工程遂行の中にも変えることができる。
【０３８８】
以後、図４８に示すように、第１電極９３０を通して非反応性ガスが先に流入された後、第２電極９４０を通して反応性ガスが流入され、高周波電源９７０を通して電力が印加されて、反応性ガスのプラズマが生成される。
【０３８９】
この時、反応性ガスは、第２電極９４０の噴射孔９４２を通して先に噴射され、その以前に非反応性ガスを噴射口９４６を通して噴射することもできる。
【０３９０】
もし、噴射孔９４２と噴射口９４６がともに反応性ガスを噴射する場合、噴射孔９４２、又は噴射口９４６中のどちらでもガス噴射を行うことができる。
【０３９１】
即ち、どちらの場合でも第２電極９４０では、中心から一番遠い外縁部からの噴射を先に行うことができる。
【０３９２】
反応性ガスのプラズマはプラズマ生成領域に形成されて、プラズマ内のラジカルは基板背面９５２に蓄積された薄膜、又はパーティクルなどと反応して、これらを基板背面９５２から除去させて蝕刻工程が行われる。
【０３９３】
この時、プラズマは、基板背面９５２と第２電極９４０の間の間隔Ｄに形成されて、第１電極９３０と基板表面９５１との間隙ｄには、非反応性ガスの流入によって非プラズマ状態のガス流動だけが存在するようになる。
【０３９４】
間隙ｄの変化によって、工程中に発生される現象を下記の表１に示す。
【０３９５】
【表１】
【０３９６】
間隙ｄが０．１ｍｍ未満の時には、第１電極９３０との接触可能性が存在して、機械的な制御が難しい。よって、基板表面９５１と第１電極９３０との妨害が起きないような安定した工程を行うためには、０．１ｍｍ以上の間隙ｄを維持する必要がある。０．７ｍｍを超過する間隙ｄでは、相対的に非反応性ガスの圧力が低下して、間隔Ｄで形成されたラジカルが間隙ｄに流入して、基板表面９５１を蝕刻することもあり得る。従って、間隙ｄは０．７ｍｍ以下であることが望ましい。また、０．７ｍｍを超過する間隙では、非反応性ガスのプラズマ化が進行して、これによって基板表面９５１を蝕刻することもあり得る。しかし、０．７ｍｍ以下の間隙ｄでは、通常の蝕刻工程での工程圧力、及び工程電圧によるプラズマが生成されない領域を維持することができる。
【０３９７】
従って、間隙ｄは、０．１ないし０．７ｍｍであることが望ましい。
【０３９８】
間隔Ｄで形成されたプラズマが、間隔ｄ内に流入されないようにするために、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスの圧力は、第２電極９４０から噴射される反応性ガスの圧力と同じか、或いは、より大きいことが望ましい。
【０３９９】
また、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスは、第２電極９４０から噴射される反応性ガスより絶縁破壊電圧が更に大きく、第２電極９４０に印加される電力によってプラズマが生成されないことが望ましい。
【０４００】
第２電極９４０から噴射される反応性ガスは、ＣＦ４、ＣＨＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６、ＮＦ３、Ｆ２、Ｆ２Ｎ２、及びＣ４Ｆ８のようなフッ素系、又はＢＣｌ３、及びＣｌ２のような塩素系を含む反応性の強い７族元素系や酸素が含まれるガスを使うことができるし、使われる基板背面９５２上に蓄積された薄膜やパーティクルなどの種類によって、これを蝕刻することができる他の元素が含まれた気体であってもよい。
【０４０１】
このような反応性ガスでプラズマを生成すれば、高い活性の前記元素のラジカルが生成されて、基板背面９５２上の蝕刻対象元素に応じて蝕刻を行うことができる。
【０４０２】
第２電極９４０の噴射孔９４２から噴射されるガス圧Ｐ２は、第２電極９４０の噴射口９４６から噴射されるガス圧Ｐ１よりは強くないので、噴射孔９４２から噴射された反応性ガスのプラズマを第２電極９４０上に集中できる。また、第１電極９３０から噴射される非反応性ガスのガス圧Ｐ３は、噴射孔９４２から噴射されるガス圧Ｐ２、及び第２電極９４０の噴射口９４６から噴射されるガス圧Ｐ１より弱くないので、反応性ガスが間隙ｄに流入することを防止して、反応性ガスのプラズマの集中を更に確保できる。
【０４０３】
このような各工程の段階別の構成要素の駆動を図４９に表す。
【０４０４】
先ず、プラズマ処理装置９０１は大気状態で、基板支持台９２０が第１電極９３０方向の上部に位置している（Ｓ１）。以後、ファジィバルブを通してチャンバ９１０内に空気を入れながら基板支持台９２０が下降し（Ｓ２）、大気圧雰囲気が形成された後開閉手段９１１を通して基板９５０が入れられる（Ｓ３）。
【０４０５】
開閉手段９１１が閉鎖されると、基板支持台９２０を上昇させて（Ｓ４）、真空雰囲気が形成されると、不活性ガスが入れられて（Ｓ５）、間隙ｄの調整が行われ（Ｓ６）、間隙ｄが維持される（Ｓ７）。
【０４０６】
以後、工程ガスが流入して（Ｓ８）、要求される工程雰囲気が造成された後（Ｓ９）、高周波電力を印加して工程を行う（Ｓ１０）。
【０４０７】
工程が終われば、工程ガスと不活性ガスの流入が遮断されて（Ｓ１１）、維持された間隙ｄが再調整を通して離隔される（Ｓ１２）。
【０４０８】
間隙ｄの離隔が終われば（Ｓ１３）、ファジィバルブが開かれて（Ｓ１４）、チャンバ９１０は、大気圧雰囲気になって、開閉手段９１１を通して基板５０を引き出した後（Ｓ１５）、チャンバ９１０の真空を形成して（Ｓ１６）基板支持台９２０を待機位置に上昇させる。
【０４０９】
図５０に、間隔Ｄの変化による蝕刻率、及び均一性の変化を示す。
【０４１０】
図５０に示すように、間隔Ｄが１０ｍｍである時に、蝕刻率が一番高く、均一性も５％位に保障されることを分かる。
【０４１１】
しかし、間隔Ｄが１０ｍｍより大きくなるか、或いは、小さくなれば、蝕刻率、及び均一性が低下されることが分かる。
【０４１２】
本発明の実施の形態では、容認できる蝕刻率を４００Å以上、均一性は２０％以下にすることが許容される。
【０４１３】
従って、図５０の結果によって、間隔Ｄの下限値は５ｍｍに、上限値は４０ｍｍに定めることが望ましい。間隔Ｄが５ｍｍ未満なら、蝕刻率が４００Å未満に低下して、間隔Ｄが４０ｍｍを超過すれば、蝕刻率の低下はもちろん、均一性が急激に低下されるからである。
【０４１４】
プラズマを生成して蝕刻を行う時、プラズマ処理装置９０１内の工程圧力と蝕刻率、及び均一性との相関関係が、図５１に示されている。
【０４１５】
図５１を参照すれば、工程圧力が高くなるにつれて、蝕刻率は増加され、均一性は１Ｔｏｒｒ以下で一番良い結果を示し、２Ｔｏｒｒ以上では、徐々に改善される。この時、間隙ｄ、及び間隔Ｄは、上述した本発明の限定値に限定される。
【０４１６】
均一性は２Ｔｏｒｒで約１３％であり、２Ｔｏｒｒの前後で改善される。よって、本発明での工程圧力は、０．１から３Ｔｏｒｒであることが適切である。
【０４１７】
このような全体的な工程圧力を制御するために、別途の圧力調節手段を更に備えることもできる。
【０４１８】
プラズマ領域の限定のために、別途の拘束磁界を更に形成してもよい。この拘束磁界は、永久磁石、電磁石、又は誘導磁界などで形成できる。場合によって、磁力でプラズマ内のイオンの振動を引き起こして、プラズマ発生効率を更に上げることもできる。この場合、チャンバ９１０、基板９５０、第１電極９３０、又は第２電極９４０などの構成によって、形成される磁界を変えることができる。
【０４１９】
また、第２電極９４０に電力を印加する電源９７０は、高周波電源以外に直流、交流などを使ってもよいし、単極、又は両極パルス電源を使ってもよい。この場合、使われる電源によって、第１電極３０、又は第２電極４０の電気的連結を変えることができるし、電力印加のための別途の部材を更に備えることもできる。
【０４２０】
蝕刻を終了すると、電力供給を中断して反応性ガス、及び非反応性ガスの供給を遮断し、真空排気を通して蝕刻副産物をチャンバ９１０内から取り除く。この時の蝕刻副産物は、プラズマのラジカルと反応した気体であるので、真空排気だけで十分に除去可能である。
【０４２１】
蝕刻副産物が除去されると、駆動手段９４９を通して第２電極９４０が下降され、基板支持台９２０の駆動手段を通して、基板９５０が第１電極９３０から退去される。
【０４２２】
以後、真空を破棄して開閉手段９１１を開けて、基板９５０を引き出すことで蝕刻工程を完了する。
【０４２３】
プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を最良の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述に制限されるのことはない。従って、本発明の技術分野で当業者なら、技術思想の範囲内で、本発明を多様に変形又は修正できるはずである。
【０４２４】
前記のような本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、湿式蝕刻に比べて、小型の装置を使って速かに蝕刻を行い、製造コストを節減しながら、有害性廃棄物が発生されないようにすることができる。
【０４２５】
また、本発明による基板支持台、及びこれを備えるプラズマ処理装置によって、従来の乾式蝕刻に比べて、アーク放電の発生可能性を低減させて工程収率、及び製品安全性を上昇させ、基板の安定した搭載を保障できる。
【０４２６】
また、本発明によるプラズマ処理装置、及びこれを利用したプラズマ処理方法によって、従来の乾式蝕刻に比べて、基板上の蝕刻が要求されない表面を効率的に保護し、最終製品の収率を上昇させて不良発生を防止することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ガスを噴射する第１電極部；
前記第１電極部と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び
前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスを噴射して前記基板支持台に支持される前記基板との間にプラズマを生成する第２電極部；
を含むプラズマ処理装置であって、
前記基板支持台は、
基板を搭載させるように構成される少なくとも一つ以上のアーム；及び
前記アームから前記基板の搭載位置方向に延設される支持部；
を含み、
前記支持部は、前記アームを連結して一部に開放部が形成された、前記基板搭載方向に延設される多数の支持ピンを有する支持リング；
を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記支持リングの前記開放部に配置可能な補助具；及び
前記補助具と連結され、個別駆動可能な補助アーム；
を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１ガスは、非反応性ガスで、前記第２ガスは、反応性ガスであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第２電極部、又は前記基板支持台には、前記第２ガスを拘束する第３ガスが噴射されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２電極部には、その外縁部で第３ガスを噴射して、前記第２ガスを拘束する噴射手段が形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１電極部には、前記第１ガスを前記基板上の外郭方向に流動させるように噴射孔が設けられて、前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に傾斜を成して形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１電極部の前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成されることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１電極部の前記噴射孔は、複数が前記噴射孔と連通された供給孔から分岐して、前記供給孔から等角を成して形成されるか、或いは、前記供給孔と同心を成す環形に形成されることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ処理装置内の第１電極部と、第２電極部との間の基板支持台上に、パターン部が上方を向けるように基板を搭載させる段階；
前記搭載された基板と前記第１電極部との間の間隙を調整する段階；
前記第１電極部と対向する前記基板の第１面に第１ガスを噴射させて、前記第２電極部と対向する前記基板の第２面に第２ガスを噴射させる段階；及び
前記第２電極部に電源を印加してプラズマを生成させて、前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；
を含むプラズマ処理方法であって、
前記ガス噴射段階以前に、前記第２電極部を移動して、前記第１電極部、又は前記基板支持台上に固定された前記基板との間隔を調整する段階を更に含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記第２電極部に電源を印加する以前に、前記第２電極部の外縁部、又は前記基板支持台から第３ガスを噴射させる段階を更に含むことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記基板周辺において、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧は、前記第１ガスのガス圧より弱いか、或いは、同じであることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記第３ガスのガス圧は、前記第２ガスのガス圧より大きいか、或いは、同じであることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記間隔は、５ないし４０ｍｍであることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
プラズマ処理装置内に、相互離隔された第１電極部と、第２電極部との間に基板を提供し、前記第１電極部と前記基板の間の間隙が非放電領域になり、前記第２電極部と前記基板の間の間隔が放電領域になるように少なくとも一つ以上のガスを供給する段階；
を含み、
前記間隔に前記第２ガスを拘束する第３ガスを更に噴射することを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１】
第１ガスを噴射する第１電極部；
前記第１電極部と離隔されて基板を支持する基板支持台；及び
前記基板支持台と離隔配置され、電源が印加されて第２ガスを噴射して前記基板支持台に支持される前記基板との間にプラズマを生成する第２電極部；
を含むプラズマ処理装置であって、
前記基板支持台は、
基板を搭載させるように構成される少なくとも一つ以上のアーム；及び
前記アームから前記基板の搭載位置方向に延設される支持部；
を含み、
前記支持部は、前記アームを連結して一部に開放部が形成された、前記基板搭載方向に延設される多数の支持ピンを有する支持リング；
を含むことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記支持リングの前記開放部に配置可能な補助具；及び
前記補助具と連結され、個別駆動可能な補助アーム；
を含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１ガスは、非反応性ガスで、前記第２ガスは、反応性ガスであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第２電極部、又は前記基板支持台には、前記第２ガスを拘束する第３ガスが噴射されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２電極部には、その外縁部で第３ガスを噴射して、前記第２ガスを拘束する噴射手段が形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記第１電極部には、前記第１ガスを前記基板上の外郭方向に流動させるように噴射孔が設けられて、前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に傾斜を成して形成されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１電極部の前記噴射孔は、前記基板上の外郭方向に漸進的に大きく、又は小さく形成されることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１電極部の前記噴射孔は、複数が前記噴射孔と連通された供給孔から分岐して、前記供給孔から等角を成して形成されるか、或いは、前記供給孔と同心を成す環形に形成されることを特徴とする請求項６記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
プラズマ処理装置内の第１電極部と、第２電極部との間の基板支持台上に、パターン部が上方を向けるように基板を搭載させる段階；
前記搭載された基板と前記第１電極部との間の間隙を調整する段階；
前記第１電極部と対向する前記基板の第１面に第１ガスを噴射させて、前記第２電極部と対向する前記基板の第２面に第２ガスを噴射させる段階；及び
前記第２電極部に電源を印加してプラズマを生成させて、前記基板の第２面をプラズマ処理する段階；
を含むプラズマ処理方法であって、
前記ガス噴射段階以前に、前記第２電極部を移動して、前記第１電極部、又は前記基板支持台上に固定された前記基板との間隔を調整する段階を更に含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記第２電極部に電源を印加する以前に、前記第２電極部の外縁部、又は前記基板支持台から第３ガスを噴射させる段階を更に含むことを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
前記基板周辺において、前記第２ガス、及び前記第３ガスのガス圧は、前記第１ガスのガス圧より弱いか、或いは、同じであることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理方法。
【請求項１２】
前記第３ガスのガス圧は、前記第２ガスのガス圧より大きいか、或いは、同じであることを特徴とする請求項１０記載のプラズマ処理方法。
【請求項１３】
前記間隙は、０．１ないし０．７ｍｍであることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１４】
前記間隔は、５ないし４０ｍｍであることを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【請求項１５】
プラズマ処理装置内に、相互離隔された第１電極部と、第２電極部との間に基板を提供し、前記第１電極部と前記基板の間の間隙が非放電領域になり、前記第２電極部と前記基板の間の間隔が放電領域になるように少なくとも一つ以上のガスを供給する段階；
を含み、
前記間隔に前記第２ガスを拘束する第３ガスを更に噴射することを特徴とする請求項９記載のプラズマ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【公開番号】特開２０１２−２５６８９５（Ｐ２０１２−２５６８９５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５６０９２（Ｐ２０１２−１５６０９２）
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【分割の表示】特願２００９−５５３５２２（Ｐ２００９−５５３５２２）の分割
【原出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（５０９２３８００７）ソースル シーオー エルティディー (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【分割の表示】特願２００９−５５３５２２（Ｐ２００９−５５３５２２）の分割
【原出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（５０９２３８００７）ソースル シーオー エルティディー (6)
【Ｆターム（参考）】
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