KR100837885B1 - 낱장식 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 처리 장치는, 진공 흡인 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 설치되어, 피처리체가 탑재될 수 있는 탑재대와, 상기 처리 용기의 바닥부에 접속되어, 실질적으로 하방으로 직선 형상으로 연장하는 배기관과, 상기 배기관에 직접적으로 접속된 진공 펌프와, 상기 배기관의　대략 중심부에서 상기 배기관의 방향으로 연장되도록 설치된, 상기 탑재대를 지지하는 탑재대 지지 지주를 구비한 것을 특징으로 하는 낱장식 처리 장치이다.

Description

낱장식 처리 장치{SHEET-FED TREATING DEVICE}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등에 대하여, 1장씩 에칭이나 성막이나 어닐링 등의 처리를 할 수 있는 낱장식 처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 소망하는 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판에, 성막 처리, 에칭 처리, 산화 확산 처리, 어닐링 개질 처리 등의 각종 처리가 반복하여 실행된다. 상기 각종 처리가 실행되는 경우에는, 그 처리의 종류에 대응하여 필요한 처리 가스, 예컨대 성막 처리의 경우에는 성막 가스, 어닐링 개질 처리의 경우에는 오존 가스, 에칭(플라즈마 에칭도 포함) 처리의 경우에는 에칭 가스 등이 처리 용기 내로 도입된다.
이 경우, 처리 용기 내의 분위기는, 그 처리의 종류에 대응한 바람직한 일정 압력을 유지하도록 진공 흡인되어 있다. 진공 흡인되는 가스는 처리의 면내 균일성을 높게 유지하기 위해, 반도체 웨이퍼의 표면에 대하여 균등하게 흐를 것이 요청된다.
여기서, 반도체 웨이퍼의 표면에 부착된 자연 산화막(SiO2) 등을 플라즈마를 사용하여 제거하기 위한 종래의 일반적인 처리 장치(예컨대 일본 특허 공표 제 2000-511700 호 공보 등)에 대하여 설명한다. 도 7은 종래의 일반적인 낱장식 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이고, 도 8은 도 7 중의 탑재대의 부분을 나타내는 평면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 플라즈마를 사용하는 처리 장치는, 예컨대 원통 형상의 알루미늄제의 처리 용기(2)를 갖고 있다. 이 처리 용기(2)의 내부에서는, 용기 측벽으로부터 연장한 중공 형상의 광폭의 지지 아암 부재(4)의 선단에 탑재대(6)가 설치되어 있다. 이 탑재대(6)상에 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되도록 되어 있다. 처리 용기(2)의 상부 측벽에는, 처리 용기(2) 속에 처리 가스로서 예컨대 Ar 가스나 H2 가스 등을 포함하는 플라즈마용 가스를 도입하는 가스 구멍(7)이, 그 원주 방향을 따라 다수 설치되어 있다.
또한, 처리 용기(2)의 천정부는 개방되어 있다. 이 천정부에 천정이 있는 원기둥 형상의 천정 돔(8)이 기밀하게 설치된다. 천정 돔(8)은, 예컨대 석영 등으로 이루어진다. 천장 돔(8)의 외측벽에는, 유도 결합 코일(10)이 감기어 있다. 유도 결합 코일(10)에는, 유도 결합 플라즈마용 고주파 전원(12)으로부터 예컨대 450㎑의 고주파가 인가되도록 되어 있다.
탑재대(6)는, 예컨대 질화 알루미늄(AlN)등의 세라믹으로 이루어진다. 탑재대(6)의 내부에는, 저항 가열 히터(14) 및 바이어스 전극(16)이 설치되어 있다. 저항 가열 히터(14)는 히터 전원에 접속되고, 바이어스 전극(16)은, 예컨대 13.56㎒의 고주파를 발생하는 바이어스 고주파 전원(17)에 접속되어 있다.
처리 용기(2)의 바닥부의 중앙부에는, 대구경의 배기 관로(18)가 접속되어 있다. 배기 관로(18)는 하방으로 직선적으로 소정의 길이만큼 연장되어 있다. 배기 관로(18)에는, 처리 용기(2) 내를 진공 흡인하기 위해서, 유로 조정 밸브(20) 및 진공 펌프(22)가 순차적으로 사이에 설치되어 있다. 진공 펌프(22)는, 예컨대 터보 분자 펌프로 구성된다. 그리고 진공 펌프(22)의 배출구의 플랜지가 배기 덕트(24)에 접속되어 있다. 이로써, 배기 가스가 최종적인 처리계(도시하지 않음)로 흐르도록 되어 있다.
발명의 요약
상기한 종래 장치의 경우, 처리 용기(2)의 상부 측벽에 설치된 다수의 가스 구멍(7)으로부터 처리 용기(2) 내의 처리 공간(S)에, 대략 균등하게 처리 가스(플라즈마용 가스)가 공급된다. 그리고 이 처리 가스는, 유도 결합에 의해 플라즈마화된다. 플라즈마화된 가스는, 웨이퍼 표면을 에칭하면서, 탑재대(6)의 주변부에서 하방으로 흘러내려 배기 관로(18) 내를 통과해 간다(진공 흡인되어 감).
그러나 이 장치의 경우, 탑재대(6)를 지지하기 위한 광폭의 지지 아암 부재(4)가 용기 측벽에 장착되어 있기 때문에, 상기 지지 아암 부재(4)가 진공 흡인되는 처리 용기(2) 내의 분위기의 흐름을 저해하여, 이것을 편류시키고 있었다. 즉, 배기 가스(용기 내 분위기)의 흐름이 웨이퍼 표면상에서 불균일하다. 이 때문에, 프로세스 처리(여기서는, 에칭 처리)가 웨이퍼면 내에서 불균일하게 되어, 면내 균일성이 열화된다.
본 발명은, 이상과 같은 문제점에 착안하여, 이것을 효과적으로 해결하도록 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 처리 공간의 분위기를 탑재대의 주변부로부터 대략 균등하게 진공 흡인하여, 탑재대상에 탑재된 피처리체의 표면에 있어서의 각종 프로세스의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능한 낱장식 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은, 진공 흡인 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 설치되어, 피처리체가 탑재될 수 있는 탑재대와, 상기 처리 용기의 바닥부에 접속되어, 실질적으로 하방으로 직선 형상으로 연장하는 배기관과, 상기 배기관에 직접적으로 접속된 진공 펌프와, 상기 배기관의 대략 중심부를 상기 배기관의 방향으로 연장되도록 설치된, 상기 탑재대를 지지하는 탑재대 지지 지주를 구비한 것을 특징으로 하는 낱장식 처리 장치이다.
본 발명에 의하면, 처리 용기 내의 분위기를 편류시키지 않고 탑재대의 주변부로부터 대략 균등하게 진공 흡인하여 배기할 수 있다. 따라서, 피처리체의 표면상에 있어서의 가스의 흐름을 면내에서 균일화시킬 수 있다. 이 결과, 프로세스 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
바람직하게는, 상기 탑재대 지지 지주는, 상기 배기관의 방향으로 연장하는 장착판에 의해, 상기 배기관에 지지되어 있다.
상기 장착판은, 배기의 흐름을 저해하지 않는 정도의 얇은 판 부재에 의해 형성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 장착판은 상기 탑재대 지지 지주로부터 방사상으로 복수 배치된다.
또한, 상기 탑재대 지지 지주는, 상기 배기관의 방향으로 연장하는 중공 파이프 부재를 가질 수 있다.
상기 중공 파이프 부재의 내부에는 전력 공급 라인이 설치될 수 있다.
상기 중공 파이프 부재의 하방부는, 상기 배기관 측벽을 관통하여 연장하는 라인 취출관에 접속될 수 있다.
바람직하게는, 상기 탑재대 지지 지주는, 상기 라인 취출관에 의해, 상기 배기관에 지지된다. 이 경우, 더욱 바람직하게는, 상기 탑재대 지지 지주는, 상기 배기관의 방향으로 연장하는 장착판에 의해서도, 상기 배기관에 지지된다. 더욱 바람직하게는, 상기 배기관 중 적어도 일부와, 상기 중공 파이프 부재 중 적어도 일부와, 상기 장착판과, 상기 라인 취출관은 일체로 구성된다.
또한, 예컨대, 상기 배기관은 원형 단면을 갖고 있고, 상기 라인 취출관은, 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 직경 방향으로 연장되어, 상기 배기관의 직경 방향에 대향하는 2개소의 측벽을 관통하여 연장되어 있다.
혹은, 상기 배기관은 원형 단면을 갖고 있고, 상기 라인 취출관은 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 반경 방향으로 연장되고, 상기 배기관의 1개소의 측벽을 관통하여 연장되어 있다.
혹은, 상기 라인 취출관은 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 2개소의 측벽을 관통하도록 연장되어 있고, 상기 전력공급 라인은 한쪽 측벽을 관통하는 제 1 라인과, 다른쪽 측벽을 관통하는 제 2 라인으로 분리하여 설치되어 있다.
이 경우, 예컨대, 상기 제 1 라인은 고주파 전류가 흐르는 전력 공급 라인이며, 상기 제 2 라인은 고주파 전류가 흐르지 않는 전력 공급 라인이다.
바람직하게는, 상기 제 1 또는 제 2 라인과 평행하게 냉매 순환로가 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 진공 펌프의 상류측에는 상기 배기관의 유로 면적을 제어하기 위한 유로 조정 밸브가 설치되어 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 처리 용기의 천정부에는 유도 결합 플라즈마용 고주파 전원에 접속된 고주파 코일이 설치되고, 상기 탑재대에는 바이어스용 고주파 전원에 접속된 바이어스 전극이 설치되어 있다.
도 1은 본 발명의 낱장식 처리 장치의 일 실시 형태를 나타내는 구성도,
도 2는 도 1 중의 A-A선 단면도,
도 3은 도 1 중의 B-B선 단면도,
도 4는 본 발명의 처리 장치의 다른 실시 형태의 일부를 나타내는 부분 단면도,
도 5는 도 4 중의 C-C선 단면도,
도 6은 본 발명의 처리 장치의 다른 실시 형태를 나타내는 구성도,
도 7은 종래의 일반적인 낱장식 처리 장치를 나타내는 개략 구성도,
도 8은 도 7 중의 탑재대의 부분을 나타내는 평면도.
이하에, 본 발명에 따른 낱장식 처리 장치의 일 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 낱장식 처리 장치의 일 실시 형태를 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1 중의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 1 중의 B-B선 단면도이다.
본 실시 형태의 처리 장치는 유도 결합 플라즈마(ICP: Inductivelly Coupled Plasma)를 사용하여 자연 산화막을 에칭하기 위한 처리 장치로 구성되어 있다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 이 처리 장치(26)는, 예컨대 천정부가 개구된 원통체 형상의 알루미늄제의 처리 용기(28)를 갖고 있다. 이 처리 용기(28)의 중심부에는, 그 상면에 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 원판 형상의 탑재대(30)가 설치되어 있다. 탑재대(30)는, 예컨대 질화 알루미늄(AlN) 등의 세라믹으로 구성된다. 탑재대(30) 내에는, 필요에 따라, 가열 수단으로서의 저항 가열 히터(32)나 고주파 전압을 인가하기 위한 바이어스 전극(34)이 미리 내장되어 있다.
탑재대(30)에는, 이것을 상하 방향으로 관통한 복수, 예컨대 3개의 핀 구멍(36)(도 1 중에는 2개만 기술함)이 형성되어 있다. 각 핀 구멍(36)에는, 하단이 연결 링(38)에 의해 공통으로 연결된 리프팅 핀(40)이 이동 가능하게 끼워진 상태로 수용되어 있다. 리프팅 핀(40)은 예컨대 세라믹스로 제조된다. 연결 링(38)은 처리 용기(28)의 바닥부를 관통하는 상하 이동 가능한 승강 로드(42)에 의해, 리프팅 가능하게 지지되어 있다. 연결 링(38), 즉 리프팅 핀(40)을 상하 이동시킴으로써, 웨이퍼(W)를 승강시키는 것이 가능하다.
또한, 용기 바닥부의 승강 로드(42)의 관통부에는 금속제의 주름상자 형상의 벨로즈(44)가 설치되어 있다. 이로써, 상기 처리 용기(28) 내의 기밀성이 유지되면서 승강 로드(42)의 상하 이동이 허용되고 있다.
또한, 도시되어 있지 않지만, 탑재대(30)의 가장자리부의 상방에는, 에칭시에 웨이퍼 주변부나 탑재대 가장자리부를 에칭으로부터 보호하기 위한 섀도우 링이 상하 이동 가능하게 설치되어 있다.
또한, 처리 용기(28)의 천정 개구부에는, 짧은 원통체의 천정이 있는 천정 돔(46)이 O링 등의 밀봉 부재(48)를 거쳐 기밀하게 설치되어 있다. 천정 돔(46)은, 예컨대 석영 등으로 이루어진다. 천정 돔(46)의 주위에는, 유도 결합 플라즈마용의 고주파 코일(50)이 수십 바퀴 정도 감기어 있다. 이 고주파 코일(50)은 매칭 회로(52)를 거쳐, 예컨대 450㎑의 유도 결합 플라즈마용의 고주파 전원(54)에 접속되어 있다.
처리 용기(28)의 상부 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입·반출시에 개폐되는 게이트 밸브(56)가 설치되어 있다. 또한, 처리 용기(28)의 상부 측벽의 가장자리 방향을 따라, 가스 공급 수단으로서의 다수, 예컨대 20개 정도의 가스 분사 구멍(58)이 형성되어 있다. 이러한 가스 분사 구멍(58)을 거쳐, 유량 제어된 플라즈마 가스 등의 처리 가스가 처리 용기(28) 내로 공급되도록 되어 있다.
그리고 처리 용기(28)의 바닥부(60)의 대략 중앙부에는, 처리 용기(28)의 내경이 약 362㎜ 정도인 데 대하여, 직경이 약 210㎜ 정도인 대구경의 개구(62)가 형성되어 있다. 그리고 이 개구(62)에, 마찬가지로 대구경의 배기관(64)이, 하방(연직 방향)으로 실질적으로 직선적으로 연장되도록, O링 등의 밀봉 부재(66)를 거쳐 기밀하게 접속되어 있다. 이로써, 배기 컨덕턴스가 가능한 한 크게 되어 있다.
보다 구체적으로는, 배기관(64)은, 상기 바닥부(60)에 접속되는 상부관(64A)과, 하방의 소직경 하부관(64C)과, 상부관(64A)의 하단으로부터 하부관(64C)의 상단을 향해 관 직경을 조정하기 위해서 직경이 서서히 축소된 관 직경 조정관(64B)에 의해 주로 구성되어 있다. 각 관(64A 내지 64C)의 접합부에는, 각각 O링 등의 밀봉 부재(65, 68)가 사이에 설치되어 기밀성을 유지하고 있다. 그리고 하부관(64C)의 하단에는 진공 펌프(98)가 접속되어 있다. 이 진공 펌프(98)의 측부에 설치된 배기 플랜지(99)에, O링 등의 밀봉 부재(70)를 거쳐 다른 배기관(72)이 접속되어 있다.
그리고 배기관(64)의 상부관(64A)내의 실질적인 대략 중앙부에는, 상기 탑재대(30)를 지지하기 위한 탑재대 지지 지주(74)가 동축 형상으로 설치되어 있다. 탑재대 지지 지주(74)는 예컨대 알루미늄제이다. 구체적으로는, 탑재대 지지 지주(74)는 상부 중공 파이프 부재(74A)와, 상기 상부 중공 파이프 부재(74A)의 하단부에 O링 등의 밀봉 부재(76)를 거쳐 기밀하게 접합된 하부 중공 파이프 부재(74B)로 구성된다. 상부 중공 파이프 부재(74A)의 상단이 상기 탑재대(30)의 하면과 기밀하게 접합되어, 상기 탑재대(30)를 지지하도록 되어 있다.
하부 중공 파이프 부재(74B)와 상부 관(64A)은 일종의 2중 관 구조를 형성하고 있다. 그리고 이들 양쪽 부재 사이의 도넛 형상의 공간(77)(도 2 참조)을 배기 가스가 흐르도록 되어 있다. 그리고, 하부 중공 파이프 부재(74B)의 외주벽과 상부 관(64A)의 내주벽의 사이를 접속하기 위해서, 복수의, 도시예에서는 4개의 방사 형상 장착판(78)(도 2 참조)이 원주 방향으로 대략 같은 간격으로 설치되어 있다. 상기 장착판(78)이 탑재대(30) 및 탑재대 지지 지주(74)의 하중을 지지하도록 되어 있다. 또한, 이 경우, 공간(77)은 상기 장착판(78)에 의해 4개의 부분 공간으로 분할된 상태로 되어 있다.
또한, 이러한 장착판(78)은 배기 가스의 흐름 방향, 즉 연직 방향을 따라 설치되어 있다. 이로써, 배기 저항이 가능한 한 억제될 수 있다. 또한, 장착판(78)의 수는 4개로 한정되지 않는다. 배기 저항을 더욱 억제하기 위해서, 장착판(78)의 수를 2개 혹은 3개로 감소시킬 수도 있다.
탑재대 지지 지주(74)의 하부 중공 파이프 부재(74B)의 하단에는, 상기 상부 관(64A)을 횡방향으로 관통하는 동시에 가스 흐름에 직교하도록 상기 공간(77)을 횡단하는 중공의 라인 취출관(80)이 서로 연통하도록 접합되어 있다. 이 라인 취출관(80)도 상기 탑재대(30) 및 탑재대 지지 지주(74)의 하중을 받도록 되어 있다. 그리고 상기 장착판(78)의 하단이 상기 라인 취출관(80)의 외주벽의 상단 부분에 접합되어 있다. 또한, 라인 취출관(80)의 강도가 상기 하중을 받을 수 있는 정도로 충분히 높게 설정되어 있으면, 상기 장착판(78)의 설치를 생략하는 것도 가능하다.
라인 취출관(80)에 의한 상부 관(64A)의 관통부에는 O링 등의 밀봉 부재(82)가 개재되어 있다. 이로써, 배기관(64) 내의 기밀성이 유지되어 있다. 한편, 라인 취출관(80) 내 및 탑재대 지지 지주(74) 내는 외기와 연통하여 대기압으로 되어 있다. 라인 취출관(80) 내에는, 전력공급 라인으로서, 저항 가열 히터(32)에 접속되는 히터선(84)이나 바이어스 전극(34)에 접속되는 고주파선(86)이 삽입 관통되어 있다. 또한, 히터선(84)의 타단은 히터 전원(도시하지 않음)에 접속되고, 고주파선(86)의 타단은 매칭 회로(88)를 거쳐 예컨대 13.56㎒의 바이어스용의 고주파를 출력하는 바이어스용의 고주파 전원(90)에 접속되어 있다.
또한, 탑재대 지지 지주(74)의 상부 중공 파이프 부재(74A)와 하부 중공 파이프 부재(74B)의 접합부에는, 여기에 개재하는 밀봉 부재(76)의 열 손상을 방지하기 위해서, 냉각 재킷(92)이 설치되어 있다. 이 냉각 재킷(92)에 냉매를 흘리기 위한 냉매 순환로(94)도 탑재대 지지 지주(74) 내 및 라인 취출관(80) 내에 삽입 관통되어 있다.
배기관(64)의 하부관(64C)에는 3 위치 게이트 밸브로 구성되는 유로 조정 밸브(96)가 설치되어 있다. 유로 조정 밸브(96)는 배기관(64)의 완전 개방 상태로부터 완전 밀폐 상태까지 3단계로 유로 면적을 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 유로 조정 밸브(96)로는, 상기 게이트 밸브 대신에, 임의로 유로 면적을 조정할 수 있는 스로틀 밸브 등을 사용할 수도 있다.
하부 관(64C)에는, 유로 조정 밸브(96)의 바로 아래에 있어서, 예컨대 터보 분자 펌프 등으로 구성되는 진공 펌프(98)가 직접적으로 접속되어 있다. 이 경우, 진공 펌프(98)의 흡입구(98A)는, 배기 가스의 흐름에 대하여 직교하도록 배치되어 있다. 이로써, 배기 저항이 가능한 한 적게 되어 있다.
여기서, 상부 중공 파이프 부재(74A)의 길이(H1)는, 냉각하의 밀봉 부재(76)가 열화하지 않는 충분한 온도 구배를 얻을 수 있도록, 예컨대 159㎜ 정도로 설정되어 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 상부 관(64A), 관 직경 조정관(64B), 장착판(78), 라인 취출관(80) 및 하부 중공 파이프 부재(74B)의 각 부재는 각각 별도의 개체로 설치되어 있지만, 이들 각 부재는, 예컨대 알루미늄의 블록체로부터 절단 가공 등을 함으로써, 일체적으로 성형될 수도 있다. 이에 의하면, 밀봉 성능의 확실성 및 기계 강도를 향상시키는 것이 가능해진다.
다음에, 이상과 같이 구성된 본 실시 형태의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 도시하지 않는 반송 아암에 유지된 미처리 반도체 웨이퍼(W)가 개방 상태로 된 게이트 밸브(56)를 거쳐 처리 용기(28) 내로 반입된다. 이 웨이퍼(W)는, 리프팅 핀(40) 상으로 이동된다. 그 후, 리프팅 핀(40)을 강하시킴으로써, 웨이퍼(W)가 탑재대(30)상에 탑재 유지된다.
탑재대(30)는 미리 소정의 온도로 예비 가열된다. 그리고 웨이퍼(W)가 탑재대(30)에 탑재된 후에, 저항 가열 히터(32)로의 공급 전력을 증가시켜, 이 웨이퍼(W)를 소정의 프로세스 온도, 예컨대 600℃까지 승온하는 동시에, 상기 프로세스 온도를 유지시킨다.
그리고, 처리 용기(28)의 상부 측벽에 설치된 각 가스 분사 구멍(58)으로부터, 그 유량이 제어된 처리 가스, 예컨대 플라즈마 가스로서의 Ar 가스나 H2 가스 등이 처리 용기(28) 내로 공급된다. 이것과 평행하게, 진공 펌프(98)에 의해 처리 용기(28) 내부가 진공 흡인되고, 처리 용기(28) 내부가 소정의 압력, 예컨대 5mTorr(0.7㎩) 내지 5Torr(665㎩) 정도로 유지된다. 또한, 이와 동시에, 탑재대(30)에 설치된 바이어스 전극(34)에 13.56㎒의 바이어스용 고주파 전력이 인가되고, 한편 천장 돔(46)에 감긴 고주파 코일(50)에 450㎑의 고주파 전력이 인가된다. 이로써, 유도 결합이 발생되어 처리 공간(S)에 플라즈마가 여기된다. 즉, 아르곤 기체나 수소의 활성종 등이 발생하여, 탑재대(30)상의 웨이퍼 표면의 자연 산화막 등이 에칭된다.
본 실시 형태에 있어서는, 각 가스 분사 구멍(58)으로부터 처리 용기(28) 내로 도입된 처리 가스가 플라즈마화되어, 활성종으로 되고, 진공 흡인되어 탑재대(30)의 외측부를 흘러내려 배기관(64) 내부를 연직 방향으로 흘러간다. 여기서, 탑재대(30)는, 도 7에 도시하는 종래 장치와는 달리, 배기관(64) 내를 동일 축 상태에서 연직 방향으로 연장하는 탑재대 지지 지주(74)에 의해 지지되어 있다. 이 때문에, 처리 용기(28) 내에는, 배기 가스의 흐름을 저해하는 부재는 실질적으로 존재하지 않고, 따라서 이 배기 가스는 편류하지 않고 탑재대(30)의 주변부로부터 대략 균등하게 진공 흡인될 수 있다. 이 결과, 웨이퍼면상에서의 가스의 흐름을 균일화시킬 수 있고, 플라즈마 밀도를 면내에 있어서 균일화시켜서, 플라즈마 처리의 면내 균일성을 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 탑재대 지지 지주(74)를 배기관(64)에 고정하는 장착판(78)은 매우 얇고, 게다가 배기 가스의 흐름 방향을 따라 배열되어 있기 때문에, 거의 배기 저항으로는 되지 않는다. 즉, 높은 배기 컨덕턴스가 유지될 수 있다. 장착판(78)은, 예컨대 알루미늄제이다.
또한, 마찬가지로, 처리 용기(28)의 바닥부로부터 대략 연직 방향으로 직선 형상으로 연장하는 배기관(64)의 하부관(64C)에 직접적으로 진공 펌프(98)가 장착되어 있기 때문에, 처리 용기(28) 내의 분위기를 원활히 진공 흡인할 수 있다. 따라서, 더욱 높은 배기 컨덕턴스를 유지하는 것이 가능해지고 있다.
배기관(64) 내를 횡단하는 라인 취출관(80)의 장착 위치는 상기 처리 용기(28)의 바닥부(60)보다도 더 하방에 위치하고 있다. 따라서, 라인 취출관(80)이 처리 용기(28) 내의 분위기의 흐름을 어지럽힐 우려는 거의 없고, 게다가 그 정도로 큰 배기 저항으로 되지도 않는다.
또한, 탑재대(30)를 지지하는 탑재대 지지 지주(74)의 길이는 충분히 길게 설정되어, 탑재대 지지 지주(74)의 온도 구배는 탑재대(30)의 온도 분포에 악영향을 주지 않도록 충분히 작게 되어 있다. 따라서, 웨이퍼 온도 분포에 악영향을 주지도 않는다.
또한, 상기 실시예에서는, 히터선(84)이나 고주파선(86) 등의 전력 공급 라인을 외부로 취출하기 위한 라인 취출관(80)이 유로인 상부관(64A)의 단면 직경 방향을 횡단하도록 설치되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 라인 취출관(80)은 반경 부분에만 설치될 수 있다.
도 4는 이러한 본 발명 장치의 실시 형태의 일부를 나타내는 부분 단면도이고, 도 5는 도 4 중의 C-C선 단면도이다. 본 실시 형태에 있어서, 도 4에 도시되지 않는 다른 부분은 도 1에 도시하는 구조와 동일하다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 라인 취출관(80A)은 탑재대 지지 지주(74)의 하부 중공 파이프 부재(74A)의 하단에 접속되는 동시에, 배기관(64)의 일측벽을 관통하도록 반경 방향으로 설치되어 있다. 이로써, 탑재대 지지 지주(74)는 캔틸레버 지지되는 상태로 되어 있다.
도 1에 도시하는 라인 취출관(80)의 구조와 비교하여, 도 4 및 도 5에 나타내는 라인 취출관(80A)의 경우, 라인 취출관(80A)과 반대측 반경 방향에 있어서의 라인 취출관의 설치가 생략된 만큼, 배기 저항이 적어져, 더욱 원활히 배기 가스를 배출시키는 것이 가능해진다.
하지만, 도 1에 도시하는 라인 취출관(80)과 같이 액세스가 2계통으로 되는 경우에는, 예컨대 고주파 전력계통[고주파선(86)]과 그 밖의 전력계통[히터선(84)]을 분리하여 형성할 수도 있다. 냉매 순환로(94)는 어느 전력 계통에도 형성될 수 있다.
또한, 상기 각 실시예에서는, 유도 결합 플라즈마형의 에칭 처리 장치를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 본 발명은 어떤 형식의 에칭 처리 장치에도 적용 가능하다. 예컨대, 본 발명은 평행 평판형의 처리 장치 등에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 에칭 처리 장치에 한정되지 않고, CVD 성막 장치, 산화 확산 장치, 애싱 장치, 개질 장치 등에도 적용할 수 있다. 또한, 가열 수단도 저항 가열 히터에 한정되지 않고, 가열 램프일 수 있다.
예컨대, 도 6은 본 발명 장치의 다른 실시 형태로서의 열 CVD 성막용 처리 장치의 구성 개략도이다. 또한, 도 1에 도시하는 구성과 동일한 부분에 대해서는 동일 부호를 붙여 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 처리 용기(28)의 천정부에, 천장 돔(46) 및 고주파 코일(50) 대신에, 가스 공급 수단으로서 다수의 가스 분사 구멍(100)을 갖는 샤워 헤드(102)가 설치되어 있다. 이로써, 열 CVD 처리가 실행되도록 되어 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 도 1 중에 기재된 가스 분사 구멍(58), 바이어스 전극(34) 및 바이어스용 고주파 전극(90) 등의 설치는 생략되어 있다.
본 실시 형태에 의하면, 웨이퍼 표면상의 가스의 흐름을 편차가 생기지 않게 균일하게 할 수 있다. 이로써, 처리의 균일화, 즉 막 두께의 면내 균일성의 향상이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는, 피처리체로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

Claims (16)

  1. 진공 흡인 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치되어, 피처리체가 탑재될 수 있는 탑재대와,
    상기 처리 용기의 바닥부에 접속되어, 하방으로 직선 형상으로 연장하는 배기관과,
    상기 배기관의 중심부에서 상기 배기관의 방향으로 연장되도록 설치된, 상기 탑재대를 지지하는 탑재대 지지 지주와,
    상기 탑재대 지지 지주의 하단부에 연통하고, 상기 배기관 측벽을 관통하여 연장되는 라인 취출관을 구비하는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재대 지지 지주는, 상기 배기관의 방향으로 연장되는 장착판에 의해, 상기 배기관에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 장착판은 상기 라인 취출관의 외주벽의 상단 부분에 접합되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 장착판은 상기 탑재대 지지 지주로부터 방사 형상으로 복수가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑재대 지지 지주는 상기 배기관의 방향으로 연장되는 중공 파이프 부재를 갖는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 중공 파이프 부재의 내부에는 전력 공급 라인이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라인 취출관 내는 외기와 연통하여 대기압으로 되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 탑재대 지지 지주는 상기 라인 취출관에 의해 상기 배기관에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 탑재대 지지 지주는, 상기 배기관의 방향으로 연장되는 장착판에 의해서도, 상기 배기관에 지지되어 있고,
    상기 배기관 중 적어도 일부와, 상기 중공 파이프 부재 중 적어도 일부와, 상기 장착판과, 상기 라인 취출관은 일체로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기관은 원형 단면을 갖고 있고,
    상기 라인 취출관은 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 직경 방향으로 연장되어, 상기 배기관의 직경 방향에 대향하는 2개소의 측벽을 관통하여 연장되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 배기관은 원형 단면을 갖고 있고,
    상기 라인 취출관은 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 반경 방향으로 연장되어서, 상기 배기관의 1개소의 측벽을 관통하여 연장되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 라인 취출관은 상기 중공 파이프 부재의 하방부로부터 상기 배기관의 2개소의 측벽을 관통하도록 연장되어 있고,
    상기 전력 공급 라인은 한쪽 측벽을 관통하는 제 1 라인과, 다른쪽 측벽을 관통하는 제 2 라인으로 분리하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 라인은 고주파 전류가 흐르는 전력 공급 라인이고, 상기 제 2 라인은 고주파 전류가 흐르지 않는 전력 공급 라인인 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 또는 제 2 라인과 평행하게, 냉매 순환로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기관에 접속된 진공 펌프의 상류측에는 상기 배기관의 유로 면적을 제어하기 위한 유로 조정 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 천정부에는 유도 결합 플라즈마용 고주파 전원에 접속된 고주파 코일이 설치되고,
    상기 탑재대에는 바이어스용 고주파 전원에 접속된 바이어스 전극이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는
    낱장식 처리 장치.
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