KR100297358B1 - 플라즈마에칭장치 - Google Patents

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마쓰시다다까야
호리오까게이지
하세가와이사히로
노자와도시히사
이시가와요시오
히라스까마사히또
가네꼬사또시
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히가시 데쓰로
동경 엘렉트론 주식회사
니시무로 타이죠
가부시끼가이샤 도시바
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Abstract

마그네트론 플라즈마 에칭장치에는 실리콘 웨이퍼(10)를 재치하고 또, 전극으로서 기능하는 서셉터가 배설된다. 서셉터의 주위에는 웨이퍼보다도 큰 외경을 갖고 또, 이것보다도 전기정항이 낮은 카본 링이 배설된다. 카본 링은 서셉터와 전기적으로 접속된다. 카본 링에 의해 에칭 처리의 웨이퍼면내 균일성이 향상된다.

Description

플라즈마 에칭장치
제1도는 종래의 마그네트론 플라즈마 에칭장치를 도시하는 개략단면도.
제2도는 본 발명의 실시예 1에 관한 마그네트론 플라즈마 에칭장치를 반송기구와 함께 도시하는 단면도.
제3도는 본 발명의 실시예 1 장치의 요부를 확대하여 도시하는 단면도.
제4도는 E2PROM이 형성된 웨이퍼(10′)와 고전자밀도영역을 도시하는 평면도.
제5도는 본 발명의 실시예 1 장치를 이용하는 E2PROM 평가법에 의한 평가를 실시한 결과를 도시하는 그래프.
제6(a), (b)도는 실시예 1 장치에 있어서 도전성 링의 변경예를 도시하는 단면도.
제7도는 본 발명의 실시예 2에 관한 마그네트론 플라즈마 에칭장치의 요부를 확대하여 도시하는 단면도.
제8도는 실시예 2 장치의 도전성 링 근방의 부분을 확대하여 도시하는 단면도.
제9도는 실시예 2 장치에 있어서 도전성 링의 직경과 웨이퍼의 에칭 속도와 관계를 도시하는 그래프.
제10도는 실시예 2 장치에서 영구자석을 제외한 경우에 도전성 링의 직경과 웨이퍼의 에칭 속도와의 관계를 도시하는 그래프.
제11(a)도 내지 제11(d)도는 실시예 2 장치에서 도전성 링의 변경예를 도시하는 그래프.
제12도는 반송장치의 요부의 구성을 도시하는 평면도.
제13도는 동 반송장치의 종단면도.
제14도는 동 반송장치의 구동기구 부분의 확대단면도.
제15도는 동 반송장치의 내측의 구동축과 그 기어와의 관계를 도시하는 설명도.
제16도는 동 반송장치의 외측의 구동축과 그 기어와의 관계를 도시하는 설명도.
제17도는 동 반송장치의 회전 구동 부분의 자성유체 시일의 상태를 도시하는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 40 : 프로세스 챔버 12 : 제1서셉터
14 : 제2서셉터 16 : 절연부재
22 : 도전성 링 38 : 영구자석
182 : 하우징 192 :자성유체 시일
196 : 자성유체
본 발명은 반도체 제조 프로세스 등에 사용되는 플라즈마 에칭장치에 관한 것으로, 특히 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 관한 것이다.
종래, 마그네트론 플라즈마 에칭장치로서는 예를 들면 반도체 소자의 제조에 사용되는 드라이 에칭장치나 박막형성장치 등이 알려져 있다. 이 종류의 마그네트를 플라즈마 에칭장치에 있어서는 장치의 처리실내에 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마내의 이온, 라디칼, 전자 등의 작용을 사용하여 원하는 처리(에칭 혹은 박막 형성 등)가 실시된다.
이하, 이러한 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 대하여 제1도에 도시하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치를 예로 들어 설명한다.
동 도면에 있어서, 프로세스 챔버(40)는 진공이 가능하게 구성되고, 또 에칭 가스의 도입이 가능하게 구성되어 있다. 이 프로세스 챔버(40)의 내부에는 피처리체로서의 웨이퍼(10)가 재치되는 평판상 재치 전극(42)과 평판상 상부전극(46)이 평행으로 설치되어 있다. 이 재치(載置) 전극(42)과 상부 전극(46)은 모두 도전성 재료로 형성되어 있고, 또, 상부 전극(46)은 예를 들면 접지되고, 재치 전극(42)에는 예를들면 고주파전력(예를들면 380㎑ 또는 13.56㎒)을 출력하는 RF전원(44)이 접지되어 있다. 이러한 구성에 의해 상부 전극(46)과 재치 전극(42)의 평행평판 전극간에 음극결합방식에 의해 웨이퍼(10)에 만나서 플라즈마를 생성할 수 있다. 이 플라즈마내의 전자 혹은 중성자등이 웨이퍼(10)를 형성하는 실리콘과 반응하고, 혹은 물리적으로 작용하므로써 웨이퍼(10)의 에칭이 실시된다.
또, 이러한 장치에서는 요우크(38b)에 지지된 2개의 영구 자석(38)을 회전축(38a)으로 회전시키므로써 제1도에 파선으로 도시하는 바와 같이 상부 전극(46)과 재치 전극(42)과의 사이에 이 상부 전극(46) 및 재치 전극(42)에 수평한 성분을 갖는 자계를 형성하고 있다. 이것은 플레밍의 왼손법칙에 의해 상부 전극(46)과 재치 전극(42)과의 사이에 발생하는 전계와, 이 전계에 직교하는 자계성분과의 작용에 의해 각각에 직교하는 방향으로 전자의 사이클로이드 운동을 실시시키고, 이에 의해 전자와 가스성분과의 충돌 빈도를 증대시키기 때문이다. 이에 의해 플라즈마의 생성량을 증대시킬 수 있고, 따라서, 에칭의 속도를 빠르게 할 수 있다.
플라즈마 에칭장치에서는 에칭속도를 실리콘웨이퍼(10)의 전면에 균일하게 하는 것이 요구된다. 그러나, 상기 종래 장치를 사용한 경우, 다음과 같은 원인 때문에 에칭처리의 웨이퍼면내 불균일이 발생한다.
(1) 웨이퍼(10)의 중앙부근에서는 영구자석(38)에 의해 얻어지는 자계가 웨이퍼(10)의 표면과 거의 수평이며, 전계와 직교하는 성분이 크다. 이에 대하여 주변부 부근에서 형성되는 자계는 웨이퍼(10)의 표면과 수평이 아니므로 전계와 직교하는 성분이 작고, 전자의 사이클로이드운동이 일어나기 어렵다.
(2) 상기 사이클로이드운동에 의해 자계와 직교하는 방향으로 전자가 이동함에 따라 웨이퍼(10)의 바깥둘레부의 일부분에서 전자밀도가 매우 높아지고, 웨이퍼(10)에 손상을 입힌다. 플라즈마내의 이온은 상부 전극(46)과 재치 전극(42)과의 사이에 발생한 이온시즈작용에 의해 웨이퍼(10)의 표면에 충돌한다. 이때, 충돌한 이온의 일부가 웨이퍼(10)내에 주입된 웨이퍼에 손상을 입힌다. 플라즈마내의 전자밀도가 높은 경우는 웨이퍼(10)에 주입되는 이온의 수도 많아지고 손상은 커진다. 마그네트론 에칭장치에서는 자계를 회전시키고 있으므로 손상을 입는 부분은 웨이퍼(10)의 바깥둘레부 전역이 된다.
(3) 에칭 가스(예를 들면 Cl)의 이온의 농도가 실리콘 웨이퍼(10)의 중앙부 부근상의 공간영역 보다도 주변부 부근상의 공간 영역에서 높아진다. 에칭 가스 이온의 농도가 실리콘 웨이퍼(10)의 중앙부 부근의 공간영역보다도 주변부부근의 공간영역이 높아져 있는 것은 에칭 반응에 의해 생성된 반응된 가스의 흐름(배기)이 실리콘 웨이퍼(10)의 중앙부부근에서는 늦고, 주변부 부근에서는 빠른 것이 하나의 요인이 되고 있다고 생각된다.
이러한 문제는 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 한정되지 않고, 마그네트론 플라즈마 스패터 장치나 플라즈마 CVD 장치등도 공통하고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 웨이퍼의 면내균일처리가 가능한 플라즈마 에칭장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 제1의 시점에 의하면 마그네트론 플라즈마 에칭장치가 제공되고, 이것은, 고감압 분위기로 설정가능한 프로세스 챔버와, 제1전극과, 상기 제1전극이 상기 프로세스 챔버내에 노출되고 또 피처리기판을 재치하는 재치면을 갖는 것과, 제2전극과, 상기 제2전극이 상기 프로세스 챔버내에 노출하고, 또 상기 제1전극의 상기 재치면에 대향하는 주면을 갖는 것과, 상기 주면이 상기 재치면과 대향하고, 또 이것과 평행한 제1면 부분과, 상기 제1면부분의 양측에 위치하고, 또 상기 재치면에 대하여 거의 직각인 제2면부분을 구비하는 것과, 상기 제1 및 제2전극간에 전계를 발생시키도록 양전극간에 전압을 부여하는 전원수단과, 상기 전계와 실질적으로 직교하도록 상기 제1 및 제2전극간에 자계를 발생시키는 자계발생수단과, 상기 자계발생수단이 상기 제2전극의 제1면 부분의 이면에 배설되는 것,을 구비한다.
본 발명의 제2시점에 의하면 플라즈마 에칭장치가 제공되고, 이것은 고감압 분위기로 설정가능한 프로세스 챔버와, 상기 프로세스 챔버내에 에칭 가스를 도입하는 수단과, 상기 프로세스 챔버내를 배기하는 수단과, 제1전극과, 상기 제1전극이 상기 프로세스 챔버내에 노출되고 또 피처리기판을 재치하는 재치면을 갖는 것과, 제2전극과, 상기 제2전극이 상기프로세스 챔버내에 노출되고 또 상기 제1전극의 상기 재치면에 대향하는 주면을 갖는 것과, 상기 제1 및 제2전극간에 자계를 발생시키도록 양 전극간에 전압을 부여하는 전원수단과, 상기 제1전극의 상기 재치면의 주위의 배설된 링과, 상기 링이 상기 피처리기판의 윤곽보다도 큰 외(外)윤곽을 갖는 것,을 구비한다.
이하, 본 발명의 실시예로서, 본 발명을 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 적용한 경우를 예로 들어 설명한다.
제2도는 본 발명의 실시예 1에 관한 마그네트론 플라즈마 에칭장치를 반송기구와 함께 도시하는 단면도이다.
프로세스 챔버(1)에는 그 양측에 로우드 록 챔버(2)가 접속된다. 양 로우드 록 챔버(2)와 프로세스 챔버(1)와는 열림부(3)를 통하여 연통한다. 각 열림부(3)에는 게이트(3a)가 배설되고, 개폐자유롭게 되어 있다. 각 로우드 록 챔버(2)에는 또, 열림부(3)와는 반대측에 다른 열림부(4)가 형성된다. 열림부(4)에는 게이트(4a)가 배설되고, 개폐자유롭게 되어있다. 각 열림부(4)는 웨이퍼(10)를 수납하는 카세트(7)에 대향하도록 배치된다.
각 로우드 록 챔버(2)에는 불활성가스(예를 들면 질소)를 도입하기 위한 급기관(給氣管)(5)과, 진공 펌프에 연결된 배기관(6)이 접속된다. 따라서 로우드 록 챔버(2)는 프로세스 챔버(1)에서 독립하여 내부 분위기를 고감압 분위기 및 불활성가스 분위기로 변경 가능하게 되어있다. 각 로우드 록 챔버(2)내에는 후술하는 반송장치(100)가 배설된다. 반송장치(100)는 카세트(7)와 프로세스 챔버(1)와의 사이에서 웨이퍼(10)를 반송한다. 이 에칭 및 로우드 록 챔버의 배치에 있어서 통상 웨이퍼(10)는 좌우 어느 한쪽에서 프로세스 챔버(1)내로 로우드되고, 동 챔버(1)내에서 처리후, 다른쪽에서 언로우드된다. 또 다른 상태에서는 한쪽의 반송기구만이 사용되고, 웨이퍼(10)가 로우드 및 언로우드되는 수도 있다.
제3도는 실시예 1 장치의 요부를 확대하여 도시하는 단면도.
피처리체인 웨이퍼(10)는 제1서셉터(12)의 상면에 재치고정된다. 재치고정을 실시하는 방식으로서는 예를 들면 정전 척(도시 없음)방식을 이용할 수 있다. 이것은 쿨동력에 의해 웨이퍼(10)를 흡인하여 고정하는 방식이다. 제1서셉터(12)는 제2서셉터(14)의 상면에 대하여 끼우고 Ep기 자유롭게 고정된다. 이처럼 서셉터를 2개로 분할하고 있는 것은 서셉터가 오염된 경우에 상측의 제1서셉터(12)만을 교환하면 되게 하고, 장치의 보수성을 용이하게 하기 위함이다.
본 실시예에서는 제1서셉터(12)의 직경은 180㎜이며, 이 치수는 실리콘 웨이퍼(10)로서 직경 150㎜의 웨이퍼를 이용한 경우에 대응하는 것이다.
제1서셉터(12) 및 제2서셉터(14)의 측면 및 밑면은 세라믹제의 절연부재(16)에 의해 덮인다. 또, 이 절연부재(16)의 하면에는 냉각부로서의 액체 질소 수용액(20)이 설치된다. 이 액체질소 수용액(20)의 내벽밑면은 예를 들면 다공질로 형성되고, 핵비 등을 일으킬 수 있도록 되어 있고, 그 내부의 액체질소를 -196℃로 유지할 수 있다.
반응실을 형성하기 위한 프로세스 챔버(1)는 상부 챔버부(30)와 하부 챔버부(32)로 형성된다.
하부 챔버부(32)는 제1서셉터(12)의 웨이퍼 재치면 만을 챔버실내에 노출하고, 제1서셉터(12)의 다른 부분을 덮는 밑면이 있는 통부를 갖는다. 즉, 하부 챔버부(32)는 제1서셉터(12), 제2서셉터(14), 세라믹제 절연부재(16) 및 액체 질소 수용액(20)의 측면을 덮는 측벽(32a)과, 이 측벽(32a)을 지지하는 지지벽(32b)을 갖고 있다.
한편, 상부 챔버부(30)는 하부 챔버부(32)의 측벽(32a)의 주위를 덮도록 통형상으로 형성되고, 그 하단측이 상기 하부 챔버부(32)와 연결 고정되어 있다. 또, 이 상부 챔버부(30)는 제1서셉터(12)의 상면과 대향하는 면(30a)을 갖고 있다. 또, 에칭 가스, 예를 들면 Cl2는 공급원(S)에서 이 상부 챔버부(30)에 접속된 관(33)을 통하여 도입된다.
상부 챔버부(30)와 상기 하부 챔버부(32)로 구성되는 반응실(1) 내는 펌프(P)에 의해 배관(34)을 통하여 진공이 가능하다
제3도에 도시하는 바와 같이 제2서셉터(14), 절연부재(16) 및 액체질소 수용부(20)에는 각각 관통구멍이 설치되고, 이 관통구멍에는 배관(36)이 배치된다. 웨이퍼(10)와 제1서셉터(12)와의 접합면에는 웨이퍼(10)의 이면의 미세한 요철 등에 기인하는 공극이 존재하고 있고, 웨이퍼(10)에 온도얼룩이 생기는 원인이 된다. 그러나, 이 공극에 제1서셉터(12)에 설치된 배관(도시없음)을 통하여 배관(36)에서 소정의 압력의 He 가스가 충만되고, 이러한 온도얼룩이 방지된다.
본 실시예에서는 상부 챔버부(30)가 접지되는 한편, 제1 및 제2서셉터(12, 14)에 RF 전원(44)이 접속되고, 2개의 전극이 구성된다. 즉, 상부 챔버부(30)의 면(30a)이 양극 전극으로서 작용하고, 제1서셉터(12)의 표면이 음극 전극으로서 작용하므로써 RIE 방식의 마그네트론 플라즈마 에칭장치가 구성된다. 그리고, 챔버내가 진공된 상태에서 에칭 가스가 도입되고, 상기 대향 전극간에 에칭가스에 의한 플라즈마가 생성된다. 이처럼 본 실시예에서는 상부 챔버부(30)의 면(30a)을 양극 전극으로서 사용하고 있으므로 장치의 구성을 간단히 할 수 있고, 더구나 후술한 영구자석(38)을 상부 챔버부(30)의 외부에 배치할 수 있다. 또, 이처럼 영구자석(38)을 상부 챔버부(30)의 외부에 배치하므로써, 반응실의 용적을 작게 할 수 있으므로, 배관(34)에 연결된 진공 펌프(P)의 부담을 작게 할 수 있고, 혹은 진공에 요하는 시간을 단축할 수 있다.
본 실시예에서는 양극 전극(상부 챔버부(30))이 음극 전극(제1서셉터(12))에 대향하는 전극부(면(30a))와, 음극 전극에 대하여 직각으로 위치하는 전극부(면(30b))를 갖는다. 따라서, 웨이퍼(10)의 주변부에서는 제3도에 실선으로 도시하는 바와 같이 수평성분의 전계가 생긴다.
또, 영구자석(38)의 회전에 의해 상부 챔버부(30)의 면(30a)과 제1서셉터(12)의 사이에 회전자계가 형성된다. 이 자계를 형성하는 이유는 상부 챔버부(30)와 제1서셉터(12)의 사이에 발생하는 전계와, 이 전계에 직교하는 자계성분과의 작용에 의해 플레밍의 왼손법칙에 의해 각각에 직교하는 방향으로 전자의 사이클로이드 운동을 실시시키고, 이에 의해 전자와 가스분자와의 충돌빈도를 증대시키기 때문이다.
영구자석(38)에 의해 성형되는 자계는 제3도에 파선으로 도시하는 바와 같이 웨이퍼(10) 중앙부 상방에서는 거의 수평으로 되어 있고, 주변부에 가까워질수록 원호상으로 경사가 커진다(즉, 수직성분이 커진다). 이에 대하여 양 전극에 의해 형성되는 전계는 상술한 바와 같이 양극 전극이 음극 전극에 대하여 평행한 전극부와 직각인 전극부를 구비하기 때문에 웨이퍼(10)의 중앙부에서는 거의 수직인 성분뿐이지만 웨이퍼(10)의 주변부에서는 수평성분이 많아진다. 이 때문에 자계와 전계와의 직교에 의해 초래되는 전자의 사이클로이드 운동은 웨이퍼(10)의 중앙부와 주변부에서 균일화된다. 즉, 이러한 구성에 의해 본 실시예 장치에서는 플라즈마 생성량이 웨이퍼(10)의 중앙부와 주변부에서 균일화되고, 웨이퍼의 면내 균일 처리가 가능하게 된다. 이것은 본 발명의 첫번째 이점이다.
하부 챔버부(32)의 상면에는 웨이퍼(10)의 바깥둘레에 따라서 도전체 예를 들면 카본에 의해 형성된 도전성 링(22)이 재치된다. 링(22)은 세라믹제 절연부재(16)의 상부에 형성된 요(凹)부에 장치된다.
링(22)은 서셉터(12)와 전기적으로 접촉하고, 하부 챔버부(32)와는 절연된다. 도전성 링(22)은 피처리체보다도 전기 저항이 작은 물질로 형성된다. 예를 들면 실리콘 웨이퍼(10)에 대해서는 비금 속의 SiC, 카본등이 사용가능하게 된다. 도전성 링(22)은 이 위의 플라즈마 생성영역에 떠 다니는 전자를 거두어들이므로써, 전자의 밀도를 웨이퍼(10) 주변에서 균일화시키는 역할을 담당한다. 웨이퍼(10) 주변의 이온분포가 균일화되면 웨이퍼(10)가 받는 손상이 감소된다. 이것은 본 발명의 두번째 이점이다.
링(22)의 외경은 제1서셉터(12) 및 웨이퍼(10)의 직경보다도 크게 형성된다. 따라서, 웨이퍼(10)의 외관상의 면적을 실질적으로 넓히는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 전술한 바와 같이 웨이퍼(10)의 주변부는 에칭 가스(예를 들면 Cl)의 이온의 농도가 높아지는 경향이 있다. 그러나, 이처럼 링(22)에 의해 웨이퍼(10)의 외관상의 면적을 크게하므로써, 웨이퍼(10)의 주변부에서 발생하는 악영향을 링(22)에 끼치는 것이 가능하게 된다. 바꾸어 말하면 플라즈마 생성 영역을 도전성 링(22)에 까지 넓히므로써, 고 Cl 농도영역을 웨이퍼(10)가 아니라 링(22)에 발생시킬 수 있다. 이것은 본 발명의 세번째 이점이다.
제6(a), 6(b)도는 실시예 1에 관한 도전성 링(22)의 변경예를 도시하는 도면이다. 제6(a)도의 예에서는 링(22)의 상면이 웨이퍼(10)의 주표면과 일치한다. 제6(b)도의 예에서는 링(22)의 상면이 웨이퍼(10)의 주표면보다도 위에 위치한다.
이처럼 도전성 링(22)을 끼우고 떼기 자유롭게 설치하므로써, 링(22)이 오염된 경우에 이 링(22)만으로 교환하면 되어, 장치의 보수성을 용이하게 할 수 있다.
[실험 1]
도전성 링(22)의 효과를 판정하기 위해 웨이퍼(10)가 받는 손상을 조사했다. 여기에서 손상의 평가방법으로서 E2PROM 평가법을 이용했다.
E2PROM 평가법이란 본래의 피처리체(예를 들면 레지스트가 형성된 실리콘 웨이퍼) 대신 이미 E2PROM이 형성되어 있는 웨이퍼(10′)에 손상을 주고, 이 때의 E2PROM의 최저전압을 손상을 주기 전에 최저전압과 비교하므로써, 이 E2PROM이 받는 손상의 크기를 평가하는 방법이다. E2PROM이 손상을 받는 경우, 부동(浮動)게이트 내의 전자밀도가 증대하고, 이 때문에 최저전압(VTh)이 높아진다. 따라서, 이 최저전압을 손상을 주기 전의 최저전압과 비교하므로써, E2PROM이 받은 손상의 크기를 판단할 수 있는 것이다.
제4도는 E2PROM이 형성된 웨이퍼(10′)를 개념적으로 도시하는 상면도이며, E2PROM 평가법에 의한 평가를 실시하는 방법에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
제4도에 도시한 A-B선상의 복수의 위치에 대하여 각각 손상을 주기 전의 최저전압(VTh1)과 손상을 준 후의 최저전압(VTh2)을 판정하고, 양자의 차인 ΔVTh(= VTh2- VTh1)를 산출하므로써 평가를 실시했다.
영구자석(38)을 회전시키지 말고, S극과 N극을 제4도에 도시한 위치에 고정시킨 상태에서 평가를 실시했다. 이에 의해 제4도에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(10′)의 주변부상의 특정의 영역에만 고전자 밀도영역이 형성되었다.
또한, 본 실시예에서는 비교를 위해 도전성 링(22) 대신 석영으로 형성한 절연성 링을 사용한 경우에 대해서도 같은 평가를 실시했다.
제5도는 이러한 평가의 결과를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 횡축은 웨이퍼(10′)의 A-B선상의 위치(단위:㎜)를 도시하고, 또 종축은 ΔVTh(단위;V)를 도시하고 있다.
제5도에서 알 수 있는 바와 같이, ΔVTh는 링이 도전성인지 절연성인지에 관계없이 플라즈마중의 전자밀도가 높은 영역일수록 높아진다. 그러나 절연성 링을 사용했을 때는 ΔVTh가 최대로 8[V]가까와지는 데에 대하여 도전성 링을 사용했을 때는 최대로도 2[V]정도였다. 이처럼 본 실시예의 마그네트론 에칭장치에서는 도전성 링(22)을 사용하므로써, 절연성 링을 사용한 경우와 비교하여 ΔVTh를 비약적으로 감소시킬 수가 있었다. 이 현상은 폴리실리콘의 에칭을 실시할 때에 현저한 효과를 나타낸다.
제7도는 본 발명의 실시예 2에 관한 마그네트론 플라즈마 에칭장치의 요부를 확대하여 도시하는 단면도이다. 도면중, 제3도에 도시하는 실시예 1 장치의 부분과 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다.
제8도에 확대하여 도시하는 바와 같이 실시예 2가 실시예 1과 다른 점은 도전성 링(22)이 절연성 링(32C)의 위에 배치되는 데에 있다. 절연성 링(32C)은 하부 챔버부(32)의 지지벽(32b)과 거의 같은 외경을 갖고, 또, 세라믹제 절연부재(16)와 거의 같은 내경을 갖는다.
도전성 링(22)은 전술한 실시예 1과 마찬가지로 서셉터(12)와 전기적으로 접촉하고 하부 챔버부(32)와는 절연된다. 도전성 링(22)은 피처리체보다도 전기 저항이 작은 물질로 형성된다. 예를 들면 실리콘 웨이퍼(10)에 대해서는 비금속의 SiC, 카본 등이 사용가능하게 된다. 또, 링(22)의 외경은 제1서셉터(12) 및 웨이퍼(10)의 직경보다도 크게 형성된다.
따라서, 실시예 2에 있어서도 실시예 1에서 서술한 것과 같은 이점이 얻어진다.
제11(a)도 내지 제11(d)도는 실시예 2에 관한 도전성 링(22)의 변경예를 도시하는 도면이다. 제11(a)도의 예에서는 링(22)의 상면이 웨이퍼(10)의 주표면과 일치한다. 제11(b)도의 예에서는 링(22)의 상면이 웨이퍼(10)의 주표면보다도 위에 위치한다. 제11(c)도의 예에서는 링(22)은 상부 링(22a)과 하부 링(22b)으로 분리가능하게 구성된다. 링(22a)의 상면은 웨이퍼(10)의 주표면보다도 위에 위치하고, 또 그 내경은 웨이퍼(10)보다도 작게 되어있다. 제11(d)도의 예에서는 링(22)의 두께는 제7도 및 제8도의 실시예 2와 같지만 그 외경이 더욱 크게 되어있다.
이처럼 도전성 링(22)을 끼우고 떼기 자유롭게 설치하므로써, 링(22)이 오염된 경우에 이 링(22)만을 교환하면 되므로 장치의 보수성을 용이하게 할 수 있다.
[실험 2]
도전성 링(22)의 직경과 웨이퍼(10)의 에칭 속도와의 관계를 조사하기 위해, 실시예 2에 관한 장치구조를 사용하고, 또 제11(d)도에 도시하는 바와 같이 링(22)의 외경만을 바꾸어 하기의 실험을 실시했다.
[표 1]
제9도는 측정결과를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서 횡축은 웨이퍼(100의 중심으로부터의 거리(단위 ㎜)이며, 종축은 에칭 속도(단위 ㎚/min)이다.
외경 186㎜(즉, 제8도에 있어서 d=18㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭속도는 전체적으로 웨이퍼(10)의 중앙부에서 지연되고, 주변부에서 빨라졌다. 측정의 결과, 웨이퍼(10)의 에칭면 전체의 에칭속도의 평균치는 256.7㎚/min이며, 에칭속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±10.7%였다.
외경 200㎜(즉, d=25㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭 속도의 평균치는 211.2㎚/min이며, 에칭속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±6.4%였다. 이처럼 외경 186㎜보다도 직경이 14㎜ 큰 링(22)을 사용하므로써, 에칭 속도의 불균형을 비약적으로 감소시킬 수 있었다.
외경 220㎜(즉, d=35㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭 속도의 평균치는 198.7㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±6.8%였다. 이처럼 외경 220㎜의 링을 사용한 경우는 상술한 외경 200㎜의 링을 사용한 경우와 비교하고, 거의 같은 정도의 에칭 속도의 불균형을 감소시킬 수 있었다.
외경 250㎜(즉, d=50㎜)의 링을 사용한 경우는 에칭 속도의 평균치는 185.3㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±15.3%였다. 이처럼 외경 250㎜의 카본 링(22)을 사용한 경우, 에칭 속도는 표준 사이즈의 카본 링(22)을 사용한 경우와는 반대로 실리콘 웨이퍼(10)의 중앙부에서는 빠르고, 주변부에서는 늦어졌다. 그 결과, 에칭속도의 불균형은 오히려 커져버렸다.
이처럼 대구경의 카본 링(22)을 사용하므로써, 실리콘 웨이퍼(10)의 에칭 속도의 균일화를 꾀할 수 있었다. 단, 카본 링(22)의 직경을 너무 크게 하면 주변부의 에칭 속도가 너무 감소하여 오히려 에칭속도의 균일성이 악화되었다. 또, 카본 링(22)의 직경을 크게 할수록 에칭 속도의 평균치가 감소하는 경향에 있었다.
에칭 속도의 불균형은 ±10%이하로 하는 것이 바람직하고, 또 ±7%이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 에칭 속도의 불균형을 ±7%이하로 하기 위해서는 상술한 측정결과에서 도전성 링(22)의 외경을 웨이퍼(10)의 직경의 130~150% 정도로 하면 된다고 생각된다.
[실험 3]
다음에 마그네트론을 이용하고 있지 않은 플라즈마 에칭장치에 이어서, 도전성 링(22)의 효과를 조사하기 위해 제7도에 도시한 실시예 2 장치에서 영구자석(38)을 분리하여 같은 측정을 실시했다. 여기에서, 카본제의 링(22)과 실리콘제의 웨이퍼(10)를 사용했다. 에칭 및 측정조건은 상술한 실험 2와 같게 했다.
제10도는 측정 결과를 도시하는 그래프이다. 도면에 있어서, 횡축은 웨이퍼(10)의 중심으로부터의 거리(단위㎜)이며, 종축은 에칭 속도(단위 ㎚/min)이다.
외경 186㎜(d=18㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭 속도는 전체적으로 웨이퍼(10)의 중앙부에서 지연되고, 주변부에서 빨라졌다. 측정의 결과, 웨이퍼(10)의 에칭면 전체의 에칭 속도의 평균치는 175.8㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±35.1%였다.
외경 200㎜(d=25㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭 속도의 평균치는 133.6㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±32.6%였다. 이처럼 외경 186㎜보다도 직경이 14㎜ 큰 링을 사용하므로써, 에칭 속도의 불균형을 감소시킬 수 있었다.
외경 220㎜(d=35㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭 속도의 평균치는 108.0㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±27.0%였다. 이처럼 외경 220㎜의 링을 사용한 경우는 상술한 외경 220㎜의 링을 사용한 경우와 비교하여, 에칭 속도의 불균형을 더욱 감소시킬 수 있었다.
외경 250㎜(d=50㎜)의 링(22)을 사용한 경우는 에칭속도의 평균치는 84.4㎚/min이며, 에칭 속도의 불균형은 이 평균치를 기준으로하여 ±11.2%였다. 이처럼 외경 250㎜의 링을 사용한 경우에는 에칭 속도의 불균형을 비약적으로 감소시킬 수 있었다.
이처럼 마그네트론을 이용하고 있지 않은 플라즈마 에칭장치에 있어서도 대구경의 카본 링(22)을 사용하므로써, 실리콘 웨이퍼(10)의 에칭 속도의 균일화를 꾀하는 것이 가능하다는 것이 확인되었다. 단, 마그네트론을 이용하는 경우와 비교하여 에칭 속도의 불균형은 전체적으로 크게, 또 에칭 속도의 평균치도 늦어졌다.
상술한 바와 같이 대구경의 카본 링(22)을 사용하므로써, 에칭 속도의 불균형을 비약적으로 감소시킬 수 있었다. 또, 제9도와 제10도와의 비교에서 알 수 있는 바와 같이 영구자석(38)을 이용하여 플라즈마 생성영역내에 회전자장을 형성하므로써, 이 영구자석(38)을 이용하고 있지 않은 경우와 비교하여 에칭 속도의 평균치를 빠르게 할 수 있으며 동시에 에칭 속도의 불균형을 더욱 감소시킬 수 있었다.
또한 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지의 범위내에서 각종 변형실시가 가능하다.
예를 들면 상기 실시예 1 및 2의 마그네트론 플라즈마 에칭장치에서는 상부 챔버부(30)의 면(30a)을 양극 전극으로서 사용하고 또, 영구자석(38)을 상부 챔버부(30)의 외부에 위치하는 구성으로 했지만 반응실내에 양극 전극과 자계발생기를 배치하는 구성으로 해도 좋다.
또, 본 실시예에서는 도전성 링(22)을 카본으로 형성했지만 SiC나 Al등 다른 도전성 재료로 형성해도 좋다. 단, 도전성 링(22)을 설치한 것은 플라즈마내의 전자를 거두어들여 이 전자가 웨이퍼(10)내에 주입되는 것을 방지하기 위해서이므로 도전성 링(22)으로서는 웨이퍼(10)보다도 전기저항이 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 도전성 링(22)은 웨이퍼(10)의 전기 저항에 따라 전기 저항이 다른 것으로 교체할 수 있다.
또, 링(22)은 표면만을 도전성 재료로 형성해도 좋다. 바꾸어 말하면 절연성 재료에 의해 형성한 링의 표면에 도전막을 형성한 물질이라도 도전성 링(22)으로서 사용할 수 있다. 본 발명에서는 이러한 링도 「도전성 링」이라 칭하기로 한다. 단, 이 경우, 링의 도전성 표면과 서셉터(14)를 전기적으로 접속시킬 필요가 있다.
피처리체로서의 기판은 폴리실리콘, 단결정 실리콘, 비결정 실리콘등으로 구성되는 웨이퍼를 사용할 수 있다. 또, 에칭장치라면 액정 기판도 피처리체로서 사용할 수 있다.
또, 본 발명은 반드시 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 적용하는 것에 한정되지 않고, 예를 들면 플라즈마 CVD 장치 등, 다른 마그네트론 플라즈마 에칭장치에서도 마찬가지로 적용할 수 있다.
다음에 로우드 록 챔버(2)(제2도 참조)내에 배설된 반송장치(100)에 대하여 제12도 내지 제17도를 참조하여 설명한다.
반송장치(100)는 프록레그(frog leg)방식의 반송 아암을 채용하고 있고, 제12도에 도시하는 바와 같인 제1아암(110)과, 제2아암(112)과, 피반송체의 지지부로서의 톱 아암(114)과, 크랭크(116)로 주로 구성되어 있다.
제1아암(110)은 한쌍으로 구성되고, 이 한쌍의 제1아암(110)은 각각 기단부가 베이스 플레이트(180)에 고정된 하우징(182)에 대하여 회전가능한 기초대(118)에 사이를 두고 배치한 2개의 제1지축(120,120)에 설치되고, 이들 제1지축(120,120)을 중심으로 회전하도록 되어 있다. 또, 제1아암(110,110)의 선단부에는 각각 제2지축(122,122)이 설치되어 있다. 또한, 로우드 록 챔버 내에서는 상기 베이스 플레이트(180)에 의해 상방이 진공 분위기로 되고, 또, 베이스 플레이트(180)보다 아래쪽이 대기에 개방되도록 되어있다.
제2아암(112)은 상기 제1아암(110)과 대응하여 한쌍으로 구성되고, 이들 한쌍의 제2아암(112,112)은 각각 기단부가 상기 한쌍의 제1아암(110,110)의 선단부에 설치된 제2지축(122,122)에 설치되고 이들 제2지축(122,122)을 중심으로 회전하도록 되어있다.
톱 아암(114)은 그 기단부에 2개의 제3지축(124,124)을 설치하고, 이들 제3지축(124,124)에 한쌍의 제2아암(112,112)의 선단부를 설치하고, 이 제3지축(124,124)으로 제2아암(112,112)의 선단부를 회전가능하게 지지하도록 되어있다. 또, 톱 아암(114)의 자유단측인 선단부에는 반도체 웨이퍼를 재치하기 위한 재치부(126)가 설치되어 있다. 이 재치부(126)의 상면에는 반도체 웨이퍼를 지지하기 위한 소돌기(128)가 복수 형성되고, 반도체 웨이퍼를 점으로 지지하고 반도체 웨이퍼 이면과의 접촉부를 소면적으로 하고, 먼지 등의 부착을 극력 피하도록 하고 있다. 더구나 이 반송장치의 아암부분을 돌출상태가 되기 때문에 재치부(126)에 예를 들면 삼각형 구멍형상의 라이트닝 홀(lightening hole)(130)을 관통형성하여 경량화를 꾀하도록 하고 있다. 또, 이 톱 아암(114)은 제1아암(110) 및 제2아암(112)의 회전에 의해 기초대(118)의 일단측에서 제1아암(110) 및 제2아암(112)의 겹치는 상태를 거쳐서 기초대(118)의 반대측으로 직선이동가능하게 되는 것으로, 이 경우 제1 및 제2아암(110,112)의 겹치는 상태를 점프할 때에 제1 및 제2의 아암(110,112)의 아암 길이가 동일하다면 아암에 부하가 걸려서 움직이지 않게 되어버리기 때문에 제3지축(124,124)을 설치하고 있는 아암 홀더(132)의 상기 제3지축(124,124) 사이에 그 길이방향으로 따라 슬릿(134)을 형성하고, 이 슬릿(134)을 통하여 아암 홀더(132)를 휘게하고, 이에 의해 도피할 장소를 형성하도록 하고 있다.
크랭크(116)는 제13도에 도시하는 바와 같은 한쌍의 제1아암(110,110)의 두개의 제2지축(120,120)과 한쌍의 제2아암(112,112)의 두개의 제2지축(122,122)과의 사이에 각각 배설되어있고, 상기 제1지축(120,120)과 연동하여 제2지축(122,122)을 회전시키도록 되어있다. 이들의 크랭크(116,116)는 예를들면 각각이 한쌍의 평행한 크랭크 아암(136,138)으로 구성되어 있다.
다음에, 상기 제1지축(120,120) 및 크랭크(116,116)의 구동기구에 대하여 제13도 내지 제17도를 참조하여 설명한다. 이 구동기구는 구동원이 되는 하나의 모터(140)에서 구동전달부(142)를 통하여 상기 제1의 지축(120,120) 및 크랭크(116,116)에 구동력을 전달하도록 되어있다. 구체적으로는 제1지축(120,120)은 각각 통형상을 이루는 제1지축용의 외축(144,144)상에 설치되어 있고, 또, 크랭크(116,116)를 구성하는 한쌍의 크랭크 아암(136,138)은 그 기단부가 상기 외축(144,144)을 관통하는 중축(146,146)상에 설치되고, 이들 외축(144) 및 중축(146)이 상기 구동전달부(142)에 연결되도록 되어있다. 또, 외축(144,144)은 상하의 축받이(184,184)에 의해, 또 중축(146,146)은 상하의 축받이(186,186)에 의해 각각 회전가능하게 축지되어 있다. 또, 외축(144,144)의 주위는 케이스(188)로 덮이도록 되어있다.
구동전달부(142)는 모터(140)의 출력축(148)에 설치된 기어(150)의 각 크랭크(116)측의 중축(146)에 설치된 기어(152,154)와, 각 제1지축(120,120)측의 외축(144)에 설치된 기어(156,158)로 구성되고, 중축(146)의 한쪽의 기어(154)의 상면측 및 외측(144)의 한쪽이 기어(156)의 하면측에는 각각 중간 기어(160,162)가 일체로 설치되어 있다. 그리고, 중축(146)의 기어(152,154)끼리, 또 외축(144)의 기어(156,158)끼리를 맞물리게 함과 동시에 출력축(148)의 기어(150)와 중축(146)의 중간기어(160) 및 외축(144)를 각각 맞물리도록 하고 있다.
따라서, 단일 모터(140)를 예를 들면 시계방향으로 회전구동시키면 제1지축(120,120)측에서는 제16도에 도시하는 바와 같이 회전력이 순차 출력축(148)의 기어(150), 좌측의 외축(144)의 중간기어(162), 좌측의 외축(144)의 기어(156) 및 우측의 외축(144)의 기어(158)로 전달되고, 좌측의 외축(144)은 반시계방향, 우측의 외축(144)은 시계방향으로 회전되어, 제1아암(110,110)이 열리도록 되어있다. 또, 크랭크(116,116)측에서는 제15도에 도시하는 바와 같이 순차 출력축(148)의 기어(150), 우측의 중축(146)의 중간기어(160), 우측의 중축(146)의 기어(154) 및 좌측의 중축(146)의 기어(152)로 전달되고, 좌측의 중축(146)은 시계방향, 우측의 중축(146)은 반시계방향을 회전하고, 한쌍의 평행한 크랭크 아암(136,138)을 통하여 제2지축(122,122)이 각각 내측으로 회전하고, 제2아암(112,112)이 각각 내측으로 회전운동하도록 되어있다.
또, 중축(146)의 기어(152) 및 외축(144)의 기어(156)는 2매의 기어를 겹쳐서 형성되고, 이들 2매의 기어사이에는 기어(152,156)에 가해지는 회전 톨크보다도 큰 힘으로 이들 기어를 끌어당기는 스프핑(164)이 개재되어 기어의 역회전을 해소하도록 하고 있다. 또한 이 스프링은 기어의 역회전이 누적되는 최종 기어에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 이 제1아암(110,110)을 설치하고 있는 기초대(118)의 회전축(118a)에는 링 형상의 기어(166)가 설치되어있고, 이 기어(166)와 맞물리는 기어(168)를 기초대 회전용 모터(170)의 출력축(172)에 입체로 설치하고, 상기 모터(170)의 회전구동에 의해 상기 기초대(18)를 수평회전시킴으로써 톱 아암(114)의 방향을 변환할 수 있도록 하고 있다. 또, 기초대(118)는 하우징(182)과의 사이에 상하로 배설된 축받이(190)에 의해 회전가능하게 축지되도록 되어있다.
그리고 상기 두개의 외축(144,144)과, 두개의 중축(146,146)과, 기초대(118)의 회전축(118a)과의 5개의 축에 각각 자성유체 시일(192)를 설치하도록 하고 있다. 각 자성유체 시일(192)은 각 축에 설치된 자석(194)과 이 자석(194)에 흡착되어 각 측과 외축(144), 케이스(188), 하우징(182)과의 사이를 시일하는 자성유체(96)로 구성되어 있다. 또, 각 자성유체 시일(192)은 외축(144), 중축(146) 및 기초대 회전축(118)을 축지하는 상부의 축받이(184,186,190)보다도 감압측의 상방위치에 배설되어있고, 진공 시일을 실시하도록 되어있다.
다음에 상기 반송장치(100)의 동작을 설명한다.
우선, 로우드 록 챔버(2)내에 배설된 반송장치가 송신기로 향하여 반송 아암이 신장되고, 톱 아암(114)의 재치부(126)상에 반도체 웨이퍼가 재치된 상태에서 모터(140)를 회전구동시키면 모터(140)의 출력축(148)의 기어(150), 중간기어(162), 기어(156,158)를 통하여 외축(144,144)을 서로 외측으로 회전시켜서 제1아암(110,110)을 제1지축(120,120)을 중심으로 그 선단측을 외측으로 회전운동시킨다.
계속해서, 제1아암(110,110)의 회전운동과 함께, 모터(140)의 출력축(148)의 기어(150), 중간기어(160), 기어(154,152)를 통하여 중축(146)이 서로 내측으로 회전하고, 이 중축(146)에 연결한 한쌍의 평행한 크랭크 아암(133,138)이 제2지축(122,122)을 서로 내측으로 회전시키고, 제2아암(112,112)의 선단측을 서로 내측으로 회전운동시킨다. 그러면, 제2아암의 선단부에 제3지축(124,124)을 개재하여 지지된 톱 아암(114)이 직선방향으로 후퇴하게 된다. 이 경우, 크랭크(116)는 기계적인 연결구조이기 때문에 마찰등에 의한 먼지의 발생은 없고, 먼지가 없는 상태에서의 반송처리가 가능하며, 반도체 웨이퍼에 대한 영향도 없다. 또, 구동력의 전달손실도 없고 확실한 동작상태가 얻어지게 된다. 또, 이 구동도 단일한 구동원인 모터(140)에 의해 실현하고 있으므로 에너지 절약이 달성되고, 이 단일의 구동원인 모터(140)에서의 4개의 피구동부로의 동력전달을 제1지축(120,120)에 각각 동축적으로 설치한 외축(144) 및 중축(146)에 의해 달성하고 있으므로 장치의 소형화가 꾀해진다.
또한, 모터(140)의 회전구동을 계속하면 제1아암(110,110)과, 제2아암(112,112)이 겹치는 상태가 되고, 또한 그 상태에서 겹치는 상태를 점프하여 직선상을 후퇴하게 된다. 이 겹치는 상태를 점프할 때에는 톱 아암(114)의 아암 홀더(132)에 형성한 슬릿(134)에 의해 아암 홀더(134)가 휘어서 아암이 겹칠때의 부하를 흡수하기 때문에 원활한 동작상태가 얻어진다.
계속해서, 상술한 바와 같이 톱 아암(114)이 가장 후퇴한 상태에서 모터(170)를 회전시키면 모터(170)의 출력축(172)에 설치한 기어(168), 기초대(118)측에 설치한 기어(166)를 통하여 기초대(118)가 수평회전하고, 반송 아암의 방향을 변화시킨다. 따라서, 아암을 프로세스실의 입구위치까지 회전시키는 그 위치에서 모터(140)를 상술과는 반대로 회전시키면 제1아암(110,110) 및 제2아암(112,112)이 신장되어 톱 아암(114)이 프로세스실까지 들어가서 반도체 웨이퍼를 반송하게 된다.
또, 상술한 바와 같은 반송장치의 동작중에 있어서는 로우드 록 챔버는 베이스 플레이트(180) 위쪽이 진공 분위기, 그 아래쪽이 대기분위기로 되어있기 때문에 구동전달부의 도중에서 진공 시일이 필요하게 된다. 본 실시예에서는 외축(144,144), 중축(146,146), 기초대(118)의 회전축(118a)의 5개의 축이 자성유체 시일(192)에 의해 시일되어있기 때문에 확실한 진공 시일을 실현할 수 있다. 더구나 자성유체 시일(192)은 고정측에 대하여 자성유체(196)가 접촉할 뿐이므로 회전구동력의 톨크손실을 초래하지 않고, 양호한 동작상태가 얻어진다. 특히, 기초대(118)를 회전구동하는 회전축(118a)의 직경은 상당히 커지지만, 종래의 0링 시일에 비하면 자성유체 시일(192)은 그 직경과 비례하여 기계적 접촉저항이 증대하지도 않으므로 시일축의 대경화에도 불구하고, 시일수명을 길게 할 수 있다. 실험에 의하면 특히 회전축(118a)을 구동하는 모터(170)는 종래보다도 1/10의 톨크가 모터에 치환가능하게 되었다. 또한, 상술한 바와 같이 제1지축(120,120)에 동축적으로 외축(144), 중축(146)을 설치하여 4축의 회전전달을 실시하고 있으므로 자성유체 시일을 실시하는 데에 있어서 구조적으로 조립이 용이해 진다는 이점을 갖고 있다.

Claims (19)

  1. 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 있어서, 고감압 분위기로 설정가능한 프로세스 챔버와; 에칭가스를 프로세스 챔버 안으로 도입하는 도입수단과; 프로세스 챔버를 배기하는 배기수단과; 프로세스 챔버내에서 노출되고, 에칭될 기판이 재치되는 재치면과 재치면 보다 낮은 레벨로 둘러싸여 위치하는 쇼울더부(shoulder portion)를 구비한 제1전극과, 상기 재치면은 기판이 재치면에 재치할 때 기판과 쇼울더부 사이에 틈이 형성될 정도로 기판의 윤곽 보다 작은 윤곽을 가지며; 프로세스 챔버내에서 노출되고, 제1전극의 재치면에 대향하는 주면을 구비한 제2전극과; 제1전극과 제2전극간에 전계를 발생하기 위해 양전극에 RF전압을 인가하는 전원공급수단과; 전계와 실질적으로 직교하도록 제1 및 제2전극간에 자계를 발생시키는 자계발생수단과; 기판의 윤곽 보다 큰 윤곽을 가지며, 기판의 윤곽 보다 작고 재치면의 윤곽보다 큰 개구부를 갖도록 제1전극에 독립적으로 형성된 도전성 링을 포함하며, 상기 도전성 링은 기판과 쇼울더부 사이에 형성된 틈 속으로 신장하고, 쇼울더부를 통해 제1전극에 전기적으로 접속하도록 제1전극의 쇼울더부 상에 분리가능하게 위치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 프로세스 챔버를 규정하는 하우징의 적어도 일부가 도전성부재로 구성되고, 상기 제2전극이 도전성부재로 구성되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 자계발생수단은 상기 도전성부재의 이면에 배치된 영구자석을 포함하고, 상기 제1전극의 재치면에 수직인 축에 대해 회전가능한 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 도전성 링은 기판의 전기저항 보다 작은 전기저항을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 도전성 링은 탄소 또는 SiC로 형성되고, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  6. 제1항에 있어서, 제1전극을 수용하도록 프로세스 챔버내에 배열된 절연성 프레임을 추가로 포함하며, 상기 절연성 프레임은 제1전극의 쇼울더에 인접한 단부를 구비하고, 상기 도전성 링은 쇼울더부에서 절연성 프레임의 단부 상으로 신장하도록 분리가능하게 위치하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  7. 제6항에 있어서, 절연성 프레임의 단부 상에 리세스(recess)가 형성되며, 상기 도전성 링이 쇼울더부에서 리세스(recess) 속으로 신장하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  8. 제7항에 있어서, 절연성 프레임을 수용하도록 프로세스 챔버내에 배열된 도전성 프레임을 추가로 포함하며, 상기 도전성 프레임은 제2전극의 전위와 실질적으로 동일한 전위를 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  9. 제6항에 있어서, 절연성 프레임을 수용하도록 프로세스 챔버내에 배열된 도전성 프레임을 추가로 포함하며, 상기 도전성 프레임은 제2전극의 전위와 실질적으로 동일한 전위를 갖고, 절연성 프레임의 단부에 인접한 단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  10. 제9항에 있어서, 절연성 프레임과 도전성 프레임의 단부 상에 배열된 절연성링을 추가로 포함하며, 상기 도전성 링은 쇼울더부에서 절연성링 상으로 신장하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 도전성 링은 기판의 윤곽 보다 큰 개구부를 구비하고 기판을 둘러싸는 상승부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 상승부가 재치면 상에 재치된 기판의 상부면과 일직선으로 맞추어진 상부면을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 상승부는 재치면 상에 재치된 기판의 상부면 보다 높은 레벨에 위치한 상부면을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  14. 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 있어서, 고감압 분위기로 설정가능한 프로세스 챔버와; 에칭가스를 프로세스 챔버 안으로 도입하는 도입수단과; 프로세스 챔버를 배기하는 배기수단과; 프로세스 챔버내에서 노출되고, 에칭될 기판이 재치되는 재치면과 재치면 보다 낮은 레벨로 둘러싸여 위치하는 쇼울더부(shoulder portion)를 구비한 제1전극과, 상기 재치면은 기판이 재치면에 재치할 때 기판과 쇼울더부 사이에 틈이 형성될 정도로 기판의 윤곽 보다 작은 윤곽을 가지며; 프로세스 챔버내에서 노출되고, 제1전극의 재치면에 대향하는 주면을 구비한 제2전극과; 제1전극과 제2전극간에 전계를 발생하기 위해 양전극에 RF전압을 인가하는 전원공급수단과; 전계와 실질적으로 직교하도록 제1 및 제2전극간에 자계를 발생시키는 자계발생수단과; 제1전극을 수용하도록 프로세스 챔버내에 배열되고, 제1전극의 쇼울더에 인접한 단부를 구비하고 있는 절연성 프레임과; 절연성 프레임을 수용하도록 프로세스 챔버내에 배열되고, 제2전극의 전위와 실질적으로 동일한 전위를 갖는 도전성 프레임과; 기판의 윤곽 보다 큰 윤곽을 가지며, 기판의 윤곽 보다 작고 재치면의 윤곽보다 큰 개구부를 갖도록 제1전극에 독립적으로 형성된 도전성 링을 포함하며, 상기 도전성 링은 기판과 쇼울더부 사이에 형성된 틈 속으로 신장하고, 쇼울더부를 통해 제1전극에 전기적으로 접속하도록 제1전극의 쇼울더부와 절연성 프레임의 단부 상에 분리가능하게 위치되는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 도전성 링은 기판의 윤곽 보다 큰 개구부를 구비하고 기판을 둘러싸는 상승부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 상승부는 재치면 상에 재치된 기판의 상부면과 일직선으로 맞추어진 상부면을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 상승부는 재치면 상에 재치된 기판의 상부면 보다 높은 레벨에 위치한 상부면을 구비하는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  18. 제14항에 있어서, 상기 도전성 링은 기판의 전기저항 보다 작은 전기저항을 갖는 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 도전성 링은 탄소 또는 SiC로 형성되고, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 마그네트론 플라즈마 에칭장치.
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