KR101207696B1 - 탑재대 구조 및 이것을 이용한 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로파를 이용하면서 소정의 열 처리를 실시하는 처리용기내에 배치되는 탑재대 구조로서, 비금속 재료로 이루어지는 발열체를 갖는 가열 수단이 매립되는 동시에 상기 피처리체를 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대를 상기 처리용기의 바닥부로부터 기립시켜 지지하는 지주를 구비하고, 상기 탑재대의 상면에 상기 마이크로파를 차단하기 위한 실드 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조이다.
Description
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 처리하기 위한 처리 장치 및, 해당 처리 장치내에 이용되는 탑재대 구조에 관한 것이다．
일반적으로, 원하는 반도체 집적 회로를 제조할 때에는 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에, 성막 처리, 에칭(etching) 처리, 열 처리, 개질(改質) 처리, 결정화 처리 등의 각종 낱장 처리가 반복 실행된다. 상기 각종 처리를 실행하는 경우, 그 처리의 종류에 대응하여, 필요한 처리 가스 예를 들면 성막 처리의 경우에는 성막 가스, 개질 처리의 경우에는 오존 가스 등, 결정화 처리의 경우에는 N2 가스 등의 불활성 가스나 O2 가스 등이 각각 처리용기내에 도입된다.
반도체 웨이퍼에 대해 1개마다 열 처리를 실시하는 낱장식의 열 처리 장치를 예로 들어 설명하면, 진공배기 가능하게 이루어진 처리용기내에, 예를 들면 텅스텐(tungsten)이나 몰리브덴(molybdenum) 등의 고융점 금속으로 이루어지는 저항 가 열 히터가 내장된 탑재대가 설치되어 있다. 해당 열 처리 장치에서는 탑재대의 상면에 반도체 웨이퍼가 탑재된 상태에서, 소정의 처리 가스가 흘려져, 소정의 프로세스 조건하에서 웨이퍼에 각종 열처리가 실시되도록 되어 있다.
그런데, 상기한 바와 같이, 저항 가열 히터는 일반적으로는 텅스텐이나 몰리브덴 등의 고융점 금속 재료로 이루어진다. 또한, 탑재대를 구성하는 재료는 일반적으로는 AlN 등의 세라믹재이다. 이들 재료중에 포함되는 중금속 등은 고온시에는 열확산에 의해서 처리용기내에 유출되어, 웨이퍼에 대한 금속오염 등의 콘태미네이션(contamination)을 야기시킬 우려가 있었다. 특히, 히터를 구성하는 고융점 금속 재료 중으로부터 열확산하는 중금속 오염에 대해서는 염려가 컸다.
그래서, 해당 불합리를 해소하는 대책으로서, 일본국 특허공개공보 제2004-356624호, 일본국 특허공개공보 제2005-167087호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 히터 재료로서 중금속 오염의 우려가 적은 카본 와이어 히터 등과 같은 비금속 재료를 이용하는 것, 또한, 탑재대 자체의 재료로서 순도를 높게 할 수 있는 석영(유리)을 이용하는 것이 제안되고 있다. 이들에 의하면, 금속오염 등의 발생을 충분히 억제할 수 있다.
이와 같은 탑재대 구조는 금속오염 등에 대해 유효(有效)하기 때문에, 마이크로파를 이용하여 발생시킨 플라즈마에 의해서 반도체 웨이퍼를 처리하는 플라즈마 처리 장치에도 적용하는 것이 고찰된다.
그러나, 상기 탑재대 구조를 마이크로파를 이용하는 플라즈마 처리 장치에 채용하면, 처리용기내에 도입되는 마이크로파가, 처리용기내의 도체로부터, 반도체 정도의 저항치를 가진 비금속 재료로 이루어지는 히터에 의해서 흡수되어 버린다. 이 경우, 히터에 국소적인 이상 발열이 발생하여, 히터 자체가 소모되어 단수명화된다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 이상과 같은 문제점에 착안하고, 이것을 유효하게 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은 탑재대내에 마련되는 비금속 재료로 이루어지는 발열체에 관해 마이크로파에 의한 이상 발열이나 소모의 발생을 방지하여 단수명화를 방지하는 것이 가능한 탑재대 구조 및, 이것을 이용한 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 마이크로파를 이용하면서 소정의 열 처리를 실시하는 처리용기내에 배치되는 탑재대 구조로서, 비금속 재료로 이루어지는 발열체를 갖는 가열 수단이 매립되는 동시에 상기 피처리체를 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재대를 상기 처리용기의 바닥부로부터 기립시켜 지지하는 지주(支柱)를 구비하고, 상기 탑재대의 상면에 상기 마이크로파를 차단하기 위한 실드(shield) 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조이다.
이 특징에 의하면, 탑재대의 상면이 마이크로파를 차단하는 실드 부재에 의해서 보호되므로, 비금속 재료로 이루어지는 발열체가 마이크로파에 의해서 이상 발열하거나 소모되는 것이 방지되고, 그 단수명화를 방지할 수 있다.
예를 들면, 상기 실드 부재는 상기 탑재대의 상면 전면에 마련되어 있다.
혹은 예를 들면, 상기 실드 부재는 상기 탑재대의 상면의 상기 피처리체를 탑재하는 탑재 영역을 제외한 전면에 마련되어 있다.
또한, 바람직하게는 상기 탑재대의 측면에도 상기 마이크로파를 차단하기 위한 실드 부재가 마련되어 있다.
또한, 예를 들면, 상기 실드 부재는 반도체에 의해서 구성되어 있다. 이 경우, 예를 들면, 상기 반도체는 C, Si, GaAs, GaN, SiC, SiGe, InN, AlN, ZnO, 및 ZnSe로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어진다.
혹은 예를 들면, 상기 실드 부재는 도체에 의해서 구성되어 있다. 이 경우, 예를 들면, 상기 도체는 Al, Al합금, Ni, Ni합금, Ti, Ti합금, W, W합금 및 이들 각 금속의 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어진다.
또한, 바람직하게는 상기 실드 부재의 두께는 0.0l㎜～5㎜의 범위내이다.
또한, 바람직하게는 상기 실드 부재의 표면에는 내열 내부식성 재료로 이루어지는 보호층이 형성되어 있다.
또한, 본 발명은 피처리체에 대해 소정의 열 처리를 실시하기 위한 처리 장치에 있어서, 진공배기 가능하게 이루어진 처리용기와, 상기 처리용기내에 배치된 상기 특징 중의 어느 하나를 갖는 탑재대 구조와, 상기 처리용기내에 가스를 도입하는 가스 도입 수단과, 상기 처리용기내에 마이크로파를 도입하는 마이크로파 도입 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 피처리체의 처리 장치이다.
또한, 바람직하게는 상기 보호층은 석영, SiC 및 SiN으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어진다.
또한, 바람직하게는 상기 보호층의 두께는 1mm ~ 3mm의 범위내이다.
또한, 바람직하게는 상기 보호층은 석영, SiC 및 SiN으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어진다.
또한, 바람직하게는 상기 보호층의 두께는 1mm ~ 3mm의 범위내이다.
도 1은 본 발명에 따른 처리 장치의 일실시형태를 나타내는 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 탑재대 구조의 일실시형태를 나타내는 부분 확대 단면도.
도 3은 마이크로파의 차단 효과를 투과율로 나타내는 도표.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 탑재대 구조의 다른 실시형태(변형예)를 나타내는 부분 확대 단면도.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해, 첨부 도면에 의거하여 상세하게 기술한다. 도 1은 본 발명에 따른 처리 장치의 일실시형태를 나타내는 개략 구성도이다. 도 2는 본 발명에 따른 탑재대 구조의 일실시형태를 나타내는 부분 확대 단면도이다. 여기서는 처리 장치로서, 마이크로파를 이용하는 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(2)는 예를 들면 측벽이나 바닥부가 알루미늄 등의 도체에 의해 구성되고, 전체가 통체(筒) 형상으로 성형된 처리용기(4)를 갖고 있다. 처리용기(4)의 내부는 밀폐된 처리공간(S)로서 구성되어 있다. 이 처리공간(S)에 플라즈마가 형성되도록 되어 있다. 처리용기(4) 자체는 접지되어 있다.
처리용기(4)내에는 상면에 피처리체로서의 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 탑 재하기 위한 본 발명의 특징인 탑재대 구조(6)가 마련되어 있다. 이 탑재대 구조(6)는 웨이퍼(W)가 그 위에 직접적으로 탑재되는 탑재대(8)와, 탑재대(8)를 용기 바닥부로부터 기립시켜 지지하기 위한 지주(10)에 의해서 구성되어 있다. 그 상세에 대해서는 또한 후술한다.
처리용기(4)의 측벽에는 웨이퍼(W)가 통과할 수 있는 크기의 개구(12)가 형성되어 있다. 이 개구(12)에는 용기 내부에 대해 웨이퍼를 반입?반출할 때에 개폐하는 게이트밸브(14)가 마련되어 있다. 또한, 용기 바닥부에는 배기구(16)가 마련되어 있다. 이 배기구(16)에는 압력 제어 밸브(18) 및 진공 펌프(20)가 순차 개재되어 접속된 배기로(22)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 필요에 따라, 처리용기(4)내가 소정의 압력까지 진공배기될 수 있도록 되어 있다.
또한, 처리용기(4)의 상부에는 처리용기(4)내에 필요한 가스를 도입하기 위한 가스 도입 수단(24)이 마련되어 있다. 구체적으로는 가스 도입 수단(24)은 용기 측벽을 관통시켜 마련된 가스 노즐(26)을 갖고 있으며, 이 가스 노즐(26)로부터 필요한 가스를 유량 제어하면서 공급할 수 있도록 되어 있다. 이 가스 노즐(26)은 이용하는 가스 종류에 따라 복수개 마련할 수 있다. 또한, 가스 노즐(26) 대신에, 예를 들면 석영관 등을 조합해서 이루어지는 샤워헤드(shower head)를 처리용기(4)내의 상부에 배치해도 좋다.
또한, 탑재대(8)의 아래쪽에는 웨이퍼(W)의 반출 반입시에 웨이퍼(W)를 승강시키는 복수 예를 들면 3개의 승강핀(28)(도 1에 있어서는 2개만 나타냄)이 마련되어 있다. 이 승강핀(28)은 신축 가능한 벨로우즈(bellows)(30)에 의해서 기밀하게 유지되면서 용기 바닥부를 관통하는 승강 로드(rod)(32)에 의해서 승강되도록 되어 있다. 한편, 탑재대(8)에는 승강핀(28)을 삽입 통과시키기 위한 핀 삽입통과 구멍(34)이 형성되어 있다.
그리고, 처리용기(4)의 천장부는 개구되어 있으며, 여기에, 마이크로파에 대해 투과성을 갖는 천장판(36)이, O링 등의 시일(seal) 부재(38)를 거쳐서 기밀하게 마련되어 있다. 천장판(36)은 모재로서, 예를 들면 석영판이나 Al2O3 등의 세라믹재로 이루어진다. 또한, 천장판(36)의 두께는 내압성을 고려해서, 예를 들면 20㎜ 정도로 설정되어 있다.
그리고, 천장판(36)의 상면에, 처리용기(4)내에서 플라즈마를 발생시키기 위해 천장판(36)을 거쳐서 플라즈마 발생용의 마이크로파를 처리용기(4)의 처리공간(S)에 도입하는 마이크로파 도입 수단(40)이 마련되어 있다. 구체적으로는 마이크로파 도입 수단(40)은 천장판(36)의 상면에 마련된 원판형상의 평면 안테나 부재(42)를 갖고 있고, 이 평면 안테나 부재(42)상에 지파재(遲派材)(44)가 마련되어 있다. 이 지파재(44)는 마이크로파의 파장을 단축하기 위해 고유전율 특성을 갖고 있으며, 예를 들면 질화 알루미늄 등으로 이루어진다. 평면 안테나 부재(42)는 지파재(44)의 위쪽 전면을 덮는 도전성의 중공 원통형상 용기로 이루어지는 도파(道破)상자(46)의 바닥판으로서도 기능하도록 되어 있으며, 처리용기(4)내의 탑재대(8)에 대향하고 있다. 도파상자(46)의 상부에는 해당 도파상자(46)를 냉각하기 위해 냉매를 흘리는 냉각 재킷(jacket)(48)이 마련되어 있다.
도파상자(46) 및 평면 안테나 부재(42)의 주변부는 모두 처리용기(4)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도파상자(46)의 상부의 중심에는 동축 도파관(50)의 외관(50A)이 접속되어 있고, 한편, 동축 도파관(50)의 내측의 내부도체(50B)는 지파재(44)의 중앙의 관통구멍을 지나, 평면 안테나 부재(42)의 중심부에 접속되어 있다. 동축 도파관(50)은 모드 변환기(52)를 거쳐서 직사각형 도파관(54)에 접속되어 있고, 직사각형 도파관(54)은 예를 들면 2.45㎓의 마이크로파 발생기(56)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 평면 안테나 부재(42)에 마이크로파가 전파되도록 되어 있다.
즉, 마이크로파 발생기(56)와 평면 안테나 부재(42)는 직사각형 도파관(54)과 동축 도파관(50)에 의해서 접속되어 있어, 마이크로파의 전파를 가능하게 하고 있다. 또한, 직사각형 도파관(54)의 도중에는 임피던스 정합을 도모하는 매칭(matching) 회로(58)가 개재되어 마련되어 있다. 여기서, 상기 주파수는 2.45㎓에 한정되지 않고, 다른 주파수 예를 들면 8.35㎓라도 좋다.
평면 안테나 부재(42)는 크기가 300㎜ 사이즈의 웨이퍼에 대응하는 경우에는 예를 들면 직경이 400～500㎜, 두께가 1～수㎜의 원판형상이고, 도전성 재료 예를 들면 표면이 은 도금된 동판 혹은 알루미늄판으로 이루어진다. 또한, 평면 안테나 부재(42)에는 예를 들면 긴홈형상의 관통구멍으로 이루어지는 다수의 슬롯(slot)(60)이 형성되어 있다. 슬롯(60)의 배치 형태는 특히 한정되지 않으며, 예를 들면, 동심원형상, 소용돌이형상, 혹은 방사상으로 배치될 수 있다. 안테나 부재 전면에 균일하게 분포되도록 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태의 평면 안 테나 부재(42)는 소위 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 방식의 안테나 구조이며, 이것에 의해, 고밀도 플라즈마 및 저전자 에너지라는 특징을 얻을 수 있다.
여기서, 본 발명의 특징인 탑재대 구조(6)에 관해 설명을 부가한다. 상술한 바와 같이, 탑재대(8)는 용기 바닥부로부터 지주(10)에 의해서 기립되어 있다. 그리고, 탑재대(8)내에는 가열 수단으로서 예를 들면 비금속 재료로 이루어지는 발열체(62)가 예를 들면 매립하도록 해서 마련되어 있다. 이 발열체(62)는 지주(10)내를 지나는 배선(64)을 거쳐서 히터 전원(66)에 접속되어 있다. 여기서, 발열체(62)를 예를 들면 동심원형상으로 복수의 존(zone)으로 분할하여, 존마다 개별적으로 온도 제어가 가능하도록 해도 좋다. 비금속 재료로 이루어지는 발열체(62)는 예를 들면 카본 와이어 히터 등으로 이루어진다. 이와 같이, 웨이퍼(W)에 대한 금속오염을 방지하기 위해, 가능한 한 중금속을 포함하지 않는 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 탑재대(8)나 지주(10)는 웨이퍼(W)에 대한 금속오염을 방지하기 위해, 내열 내부식성 재료로 이루어진다. 구체적으로는 석영(SiO2), 질화 알루미늄(AlN), 알루미나(Al2O3) 등이 이용된다. 특히 바람직하게는 석영이 이용된다. 예를 들면, 탑재대(8)의 재료로서 석영이 이용되는 경우에는 탑재대(8)를 상하로 2분할하여, 양자의 사이에 발열체(62)를 배치하여 용착 등을 할 수 있다. 이 경우, 발열체(62)를 탑재대(8)내에 효율적으로 매립할 수 있다.
그리고, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 탑재대(8)의 상면에 마이크로 파를 차단하는 실드(shield) 부재(68)가 마련되어 있다. 또한, 실드 부재(68)의 상면에 내열 내부식성 재료로 이루어지는 보호층(70)이 마련되어 있다. 실드 부재(68)는 박판형상으로 구성되어 있다. 또한, 실드 부재(68)는 여기서는 탑재대(8)의 상면 전면 뿐만 아니라, 탑재대(8)의 측면 전면에도 마련되어 있다. 이것에 의해, 비금속 재료로 이루어지는 발열체(62)가 마이크로파에 의해서 손상을 받지 않는다고 하는 본 발명의 효과가 가일층 높게 되어 있다.
실드 부재(68)는 반도체 또는 도체로 이루어진다. 반도체의 재료로서는 예를 들면 C, Si, GaAs, GaN, SiC, SiGe, InN, AlN, ZnO, ZnSe를 들 수 있으며, 열전도율이 높고 마이크로파에 대한 유전손실이 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 한편, 도체의 재료로서는 예를 들면 Al, A1합금, Ni, Ni합금, Ti, Ti합금, W, W합금 및 이들 각 금속의 화합물을 들 수 있으며, 역시 열전도율이 높고, 또한 마이크로파에 대한 유전손실이 큰 재료를 이용하는 것이 바람직하다.
보호층(70)은 적어도 본건 출원의 시점에서는 본 발명에 있어서의 필수의 구성요소는 아니다. 그러나, 실드 부재(68)의 변질이나 소모를 방지하거나, 혹은 실드 부재(68)로부터의 웨이퍼의 오염을 방지하기 위해서는 보호층(70)을 마련하는 것이 바람직하다. 보호층(70)으로서는 예를 들면 석영, SiC, SiN 등의 세라믹 등을 이용할 수 있다.
실드 부재(68)의 두께는 마이크로파에 대한 감쇠 효과를 보다 확실하게 실현시키기 위해, 0.01㎜～5㎜의 범위내인 것이 바람직하다. 특히 바람직하게는 0.5㎜～2㎜의 범위내이다. 또한, 보호층(70)의 바람직한 두께는 1～3㎜ 정도이다.
도 1을 참조하여, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(2)의 전체적인 동작은 예를 들면 컴퓨터 등으로 이루어지는 제어 수단(72)에 의해서 제어되도록 되어 있다. 이 동작(제어)을 위한 컴퓨터의 프로그램은 플렉시블 디스크(flexible disk)나 하드 디스크(hard disk)나 CD(Compact Disc)나 플래시 메모리(flash memory) 등의 기억 매체(74)에 기억되어 있다. 구체적으로는 제어 수단(72)으로부터의 지령에 의거하여, 각 가스의 공급 내지 유량 제어, 마이크로파의 공급 내지 전력 제어, 프로세스 온도의 제어, 프로세스 압력의 제어 등이 실행되도록 되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(2)를 이용하여 실행되는 열 처리에 대해 설명한다.
우선, 열린 게이트밸브(14)를 거쳐서, 반도체 웨이퍼(W)가 반송 아암(도시하지 않음)에 의해서 처리용기(4)내에 수용되고, 승강핀(28)을 상하로 이동시키는 것에 의해, 탑재대 구조(6)의 탑재대(8)의 상면의 탑재면에 탑재된다. 이 웨이퍼(W)는 탑재대(8)에 마련된 발열체(62)에 의해, 소정의 프로세스 온도로 유지된다. 또한, 도시되지 않은 가스원으로부터 소정의 가스 예를 들면 성막 처리이면 성막 가스, 에칭 처리이면 에칭 가스가 각각 소정의 유량으로 가스 도입 수단(24)의 가스 노즐(26)로부터 처리용기(4)내의 처리공간(S)에 공급된다. 그리고, 압력 제어 밸브(18)의 제어에 의해, 처리용기(4)내는 소정의 프로세스 압력으로 유지된다.
이와 동시에, 마이크로파 도입 수단(40)의 마이크로파 발생기(56)를 구동하는 것에 의해, 마이크로파 발생기(56)에서 발생한 마이크로파가 직사각형 도파관(54) 및 동 축 도파관(50)을 거쳐서, 평면 안테나 부재(42)에 공급된다. 그리고, 처리공간(S)에, 지파재(44)에 의해서 파장이 짧게 된 마이크로파가 도입된다. 이것에 의해, 처리공간(S)에 있어서 플라즈마가 발생되고, 소정의 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리, 예를 들면 성막 처리나 에칭 처리 등이 실행된다. 이 때의 마이크로파 발생기(56)의 투입 전력은 예를 들면 700～4000와트(watt) 정도의 범위이다.
여기서, 평면 안테나 부재(42)로부터 천장판(36)을 거쳐서 처리공간(S)내에 도입되는 마이크로파는 탑재대(8)에도 도달한다. 종래의 구조에서는 마이크로파가 탑재대내에 매립되어 있는 카본와이어 등의 비금속 재료로 이루어지는 발열체에 대해 조사(照射)되어, 해당 발열체에 국소적인 이상 발열 등을 야기시킬 우려가 있었다.
그러나, 본 실시형태의 탑재대 구조(6)에서는 탑재대(8)의 상면에, 예를 들면 실리콘판이나 카본판 등으로 이루어지는 실드 부재(68)가 마련되어 있으므로, 탑재대(8)에 조사된 마이크로파는 실드 부재(68) 중에서 유전 손실로서 소비되어 버려, 즉 차단된다. 따라서, 실드 부재(68)의 아래쪽에 위치하는 발열체(62)까지는 마이크로파가 도달하는 일은 없다. 이것에 의해, 발열체(62)에 국소적인 이상 발열 등이 야기되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 이 발열체(62)의 장수명화를 도모할 수 있다.
이상과 같이, 탑재대(8)의 상면에 마이크로파에 대한 실드 부재(68)를 마련한 것에 의해, 비금속 재료로 이루어지는 발열체(62)에 있어서의 마이크로파에 의한 이상 발열이나 소모가 방지되어, 발열체(62)의 장수명화를 도모할 수 있다.
또, 처리용기(4)내에는 도시되어 있지 않은 각종 금속부재가 존재하고 있으므로, 처리용기(4)내에 도입되는 마이크로파는 해당 금속부재에 의해 모든 방향으로 반사된다. 예를 들면, 통상, 탑재대(8)의 주변부에는 알루미늄합금제의 정류판(도시하지 않음) 등이 마련되어 있다. 이 정류판은 역시 마이크로파를 반사한다.
그러나, 본 실시형태에서는 탑재대(8)의 측벽에도 실드 부재(68)가 마련되어 있으므로, 탑재대(8)의 측쪽으로부터의 반사 마이크로파의 조사에 대해서도 효과적으로 발열체(62)에의 도달이 차단된다. 이것에 의해, 발열체(62)가 마이크로파에 의해서 데미지(damage)를 받는 것이 가일층 확실하게 방지될 수 있다.
또한, 실드 부재(68)는 보호층(70)에 의해서 덮여 있다. 이것에 의해, 실드 부재(68)가 플라즈마(활성종을 포함)에 의한 어택(attack)으로 변질되거나, 소모되는 것이 방지된다. 또한, 실드 부재(68)에 의해 웨이퍼(W)가 금속오염 등 되는 것도 방지된다.
<마이크로파의 차단 효과의 평가>
여기서, 실드 부재(68)의 마이크로파의 차단효율에 대해 평가 실험이 실행되었다. 그 결과에 대해, 도 3을 참조해서 설명한다.
도 3은 마이크로파의 차단 효과를 투과율로 나타내는 도표이다. 여기서는 실드 부재(68)로서, 두께가 2㎜의 카본판 및 실리콘판에 대해 평가가 실행되었다. 구체적으로는 각각, 핀 삽입통과 구멍(34)에 상당하는 “구멍”이 마련된 경우와, 그와 같은 “구멍”이 마련되지 않은 경우에 대해 마이크로파의 투과율이 측정되었 다. 상기 “구멍”으로서는 8㎜의 직경의 것이 3개가 마련되었다.
한편, 처리 대상인 실리콘 기판도 마이크로파의 실드 기능을 갖고 있다. 이 때문에, 두께가 0.8㎜의 실리콘 웨이퍼의 차단 효과에 대해서도 마찬가지로 평가되었다. 또, 마이크로파의 전력은 500～2000와트까지 변화되었다.
도 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 경우에는 마이크로파의 투과율은 12.50～14.00%이었다. 즉, 실리콘 웨이퍼만으로도 마이크로파를 어느 정도 차단할 수는 있지만, 차단효율은 충분한 것이 아닌 것을 알 수 있다.
이에 대해, 두께가 2㎜의 카본판의 “구멍 없음”의 경우, 마이크로파의 투과율은 1.07～4.25%의 범위이었다. 또한, 두께가 2㎜의 카본판의 “구멍 있음”의 경우, 마이크로파의 투과율은 1.00～6.20%의 범위이었다. 또한, 두께가 2㎜의 실리콘판의 “구멍 없음”의 경우, 마이크로파의 투과율은 1.19～2.10%의 범위이었다. 그리고, 두께가 2㎜의 실리콘판의 “구멍 있음”의 경우, 마이크로파의 투과율은 0.60～2.50%의 범위이었다. 이들 투과율은 모두, 실리콘 웨이퍼의 경우보다도 훨씬 작고, 마이크로파를 효과적으로 차단할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 카본판보다도 실리콘판 쪽이 전체적으로 마이크로파의 투과율은 낮았다. 따라서, 실드 부재(68)로서는 실리콘판 쪽이 유리한 것도 확인할 수 있었다.
<탑재대 구조의 변형예>
다음에, 본 발명에 관한 탑재대 구조의 다른 실시형태(변형예)에 대해 설명한다. 도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 탑재대 구조의 다른 실시형태(변형예)를 나타내는 부분 확대 단면도이다.
도 4a는 제 1 변형예를 나타내고 있다. 이 제 1 변형예에서는 도 2에 나타내는 구조로부터, 탑재대(8)의 측벽 부분의 실드 부재(68) 및 보호층(70)이 모두 생략되어 있다. 즉, 탑재대(8)의 상면 전면에만 실드 부재(68)와 보호층(70)이 마련되어 있다.
이 경우에도, 기본적으로는 도 2에 나타내는 구조의 탑재대와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다. 단, 탑재대(8)의 측벽 부분으로부터 마이크로파가 약간 발열체(62)에 침입하므로, 그 만큼, 마이크로파의 차단 효과가 작다. 한편, 탑재대(8)의 측벽 부분의 실드 부재(68) 및 보호층(70)을 생략한 분만큼, 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.
도 4b는 제 2 변형예를 나타내고 있다. 이 제 2 변형예에서는 도 4a에 나타내는 제 1 변형예의 구조로부터, 웨이퍼(W)를 탑재하는 웨이퍼 탑재 영역의 부분의 실드층(68) 및 보호층(70)이 모두 생략되어 있다. 즉, 탑재대(8)의 상면 중, 웨이퍼(W)의 탑재 영역을 제외한 부분에만 실드층(68)과 보호층(70)이 마련되어 있다. 이 형태는 처리 대상인 반도체 웨이퍼(W)에 마이크로파의 차단 효과를 일부 의존하는 것(도 3의 실리콘 웨이퍼의 데이터를 참조)이지만, 웨이퍼(W)의 외측의 주변부로부터의 마이크로파의 침입은 효과적으로 차단된다.
이 경우에도, 기본적으로는 도 2에 나타내는 구조의 탑재대와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다. 단, 탑재대(8)의 측벽 부분으로부터 마이크로파가 침입하고, 또한, 실리콘 웨이퍼(W)는 실드 부재보다는 마이크로파의 투과율이 크므로, 그 만큼, 마이크로파의 차단 효과는 작다. 한편, 탑재대(8)의 측벽 부분 및 웨이퍼 탑 재 영역 부분의 실드 부재(68) 및 보호층(70)을 생략한 분만큼, 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.
도 4c는 제 3 변형예를 나타내고 있다. 이 제 3 변형예에서는 도 2에 나타내는 구조로부터, 탑재대(8)의 상면의 웨이퍼 탑재 영역의 부분의 실드 부재(68)가 생략되어 있다. 즉, 웨이퍼 탑재 영역에는 보호층(70)만이 형성되어, 웨이퍼 탑재 영역은 시일 부재(68)의 두께에 상당하는 높이만큼 오목부 형상으로 낮게 되어 있다. 이 형태에서도, 도 4B에 나타내는 구조와 마찬가지로, 처리 대상인 반도체 웨이퍼(W)에 마이크로파의 차단 효과를 일부 의존하고 있다(도 3의 실리콘 웨이퍼의 데이터를 참조). 그러나, 웨이퍼(W)의 외측의 주변부로부터의 마이크로파의 침입은 효과적으로 차단된다.
이 경우에도, 기본적으로는 도 2에 나타내는 구조의 탑재대와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다. 단, 실리콘 웨이퍼(W)는 실드 부재보다는 마이크로파의 투과율이 크므로, 그 만큼, 마이크로파의 차단 효과는 작다. 한편, 탑재대(8)의 웨이퍼 탑재 영역의 실드 부재(68)를 생략한 분만큼, 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.
도 4d는 제 4 변형예를 나타내고 있다. 이 제 4 변형예에서는 도 2에 나타내는 구조로부터, 탑재대(8)의 상면의 웨이퍼 탑재 영역의 부분의 실드 부재(68) 및 보호층(70)이 생략되어 있다. 즉, 웨이퍼 탑재 영역에는 아무것도 형성되지 않고, 웨이퍼 탑재 영역은 실드 부재(68) 및 보호층(70)의 두께에 상당하는 높이만큼 오목부형상으로 낮게 되어 있다. 이 형태에서도, 도 4b 및 도 4c에 나타내는 구조와 마찬가지로, 처리 대상인 반도체 웨이퍼(W)에 마이크로파의 차단 효과를 일부 의존하고 있다(도 3의 실리콘 웨이퍼의 데이터를 참조). 그러나, 웨이퍼(W)의 외측의 주변부로부터의 마이크로파의 침입은 효과적으로 차단된다.
이 경우에도, 기본적으로는 도 2에 나타내는 구조의 탑재대와 마찬가지의 작용 효과를 나타낸다. 단, 실리콘 웨이퍼(W)는 실드 부재보다는 마이크로파의 투과율이 크므로, 그 만큼, 마이크로파의 차단 효과는 작다. 한편, 탑재대(8)의 웨이퍼 탑재 영역의 실드 부재(68) 및 보호층(70)을 생략한 분만큼, 장치 비용을 삭감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 여기서는 플라즈마를 이용한 열 처리로서 성막 처리나 에칭 처리가 예로서 설명되었지만, 이것에 한정되지 않고, 애싱(ashing) 처리 등의 마이크로파를 이용한 모든 열 처리에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 여기서는 피처리체로서 반도체 웨이퍼가 예로서 설명되었지만, 이것에 한정되지 않고, 유리 기판, LCD 기판, 세라믹 기판 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
Claims (13)
- 마이크로파를 이용하면서 소정의 열 처리를 실시하는 처리용기내에 배치되는 탑재대 구조로서,비금속 재료로 이루어지는 발열체를 갖는 가열 수단이 매립되는 동시에 피처리체를 탑재하는 탑재대와,상기 탑재대를 상기 처리용기의 바닥부로부터 기립시켜 지지하는 지주를 구비하고,상기 탑재대의 적어도 상기 피처리체의 탑재 영역을 제외한 상면 전면에 형성되어, 상기 마이크로파를 차단하기 위한 실드 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 탑재대의 측면에도 상기 마이크로파를 차단하기 위한 실드 부재가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 실드 부재는 반도체에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 5 항에 있어서,상기 반도체는 C, Si, GaAs, GaN, SiC, SiGe, InN, AlN, ZnO, ZnSe로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 실드 부재는 도체에 의해서 구성되어 있는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 7 항에 있어서,상기 도체는 Al, A1합금, Ni, Ni합금, Ti, Ti합금, W, W합금 및 이들 각 금속의 화합물로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 실드 부재의 두께는 0.01㎜～5㎜의 범위내인 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 1 항에 있어서,상기 실드 부재의 표면에는 내열 내부식성 재료로 이루어지는 보호층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 피처리체에 대해 소정의 열 처리를 실시하기 위한 처리 장치에 있어서,진공배기 가능하게 이루어진 처리용기와,상기 처리용기내에 배치된 청구항 1, 청구항 4 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 탑재대 구조와,상기 처리용기내에 가스를 도입하는 가스 도입 수단과,상기 처리용기내에 마이크로파를 도입하는 마이크로파 도입 수단을 구비한 것을 특징으로 하는피처리체의 처리 장치.
- 제 10 항에 있어서,상기 보호층은 석영, SiC 및 SiN으로 이루어지는 군에서 선택되는 1개의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
- 제 12 항에 있어서,상기 보호층의 두께는 1mm ~ 3mm의 범위내인 것을 특징으로 하는탑재대 구조.
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