KR101299891B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101299891B1
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유우스께 무라끼
진 후지하라
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는, 기판의 주연부와 중심부의 온도 관리ㆍ온도 제어를 각각 독립적으로 정밀하게 행하는 것이 가능하고, 또한 배관 구성을 간소화한 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
기판을 진공 처리 공간에 있어서 처리하는 기판 처리 장치이며, 적어도 2매 이상의 기판을 적재하는 기판 적재대를 구비하고, 상기 기판 적재대는 적재되는 기판의 수에 대응하는 수의 기판 적재부로 구성되고, 상기 기판 적재부에는 적재된 기판의 중앙부를 냉각시키는 중앙 온도 조절 유로와, 기판의 주연부를 냉각시키는 주연 온도 조절 유로가 서로 독립적으로 형성되고, 상기 기판 적재대에는 상기 주연 온도 조절 유로에 온도 조절 매체를 도입시키는 온도 조절 매체 도입구가 1개 설치되고, 상기 주연 온도 조절 유로로부터 온도 조절 매체를 배출시키는 온도 조절 매체 배출구가 적재되는 기판의 수에 대응하는 수만큼 설치되는, 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 예를 들어 반도체 제조 프로세스 등의 미세 가공 분야에 있어서 사용되는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터 진공 중에서의 반도체 프로세스 등에 있어서의 기판(웨이퍼) 처리에 있어서는, 처리 균일성의 향상을 위해 기판의 표면 온도를 균일화시키기 위한 온도 조절이 행해지고 있다. 기판 온도 조절 수단으로서는, 기판을 적재하는 기판 적재대(스테이지)의 내부에 냉매 유로를 설치하여, 그 유로에 냉매를 흘리고, 기판 적재대로부터의 복사열에 의해 기판 적재대에 적재된 기판 표면을 냉각하여 온도 조절하는 방법이 일반적이다.
예를 들어, 특허 문헌 1에는, 플라즈마 처리 장치에 있어서, 기판 적재대의 내부에 동심원 형상의 2개의 냉매 유로를 설치하여, 외측의 유로에 흘리는 냉매와 내측의 유로에 흘리는 냉매의 온도를 상대적으로 다른 온도로 하고, 챔버 내벽으로부터의 복사열을 받는 기판 주연부에 대한 냉각을 기판 중앙부에 대한 냉각보다 강냉각으로 함으로써, 기판의 표면 온도를 균일화하는 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 출원 공개 평9-17770호 공보
그러나 상기 특허 문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 서로 다른 온도의 냉매를 흘리는 2계통의 냉매 유로가 1개의 기판 적재대의 내부에 있어서 인접하고 있고, 이들 2계통의 냉매 유로의 온도가 서로 영향을 미침으로써, 기판의 중앙부와 주연부 각각의 냉각을 독립 제어할 수 없을 우려가 있다. 즉, 기판 적재대에 적재한 기판의 중앙부 및 주연부의 각각 정밀한 온도 관리ㆍ온도 제어를 할 수 없어, 챔버 내벽으로부터의 복사열의 영향을 크게 받아 버리는 기판 주연부의 표면 온도와 그 영향이 적은 기판 중앙부의 표면 온도를 균일화하는 것이 곤란해져 버린다. 그로 인해, 기판 처리에 있어서의 기판 표면 전체면의 조건이 균일화되지 않으므로, 기판의 처리가 균일하게 행해지지 않는다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 플라즈마 처리 장치 내에 있어서 기판 적재대가 일체적으로 구성되어 있는 것도, 2계통의 냉매 유로의 온도가 서로 영향을 미쳐, 기판 온도의 중앙부 및 주연부에 있어서의 독립 제어를 할 수 없는 것의 원인으로 되고 있었다. 또한, 2계통의 냉매 유로를 독립적으로 설치하고 있으므로, 각각의 냉매 유로의 입구와 출구에 대해 냉매를 공급 혹은 배출하기 위한 배관이 필요해져, 장치 전체에 있어서의 배관수의 증가나, 배관 구성의 복잡화가 문제로 되고 있었다.
덧붙여, 예를 들어 상기 특허 문헌 1에 기재되는 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 일반적으로 기판 적재대에 기판이 정전 척 등의 방식으로 적재되므로, 기판 적재대의 온도 변화가 직접 기판 표면의 온도 변화로 연결되기 쉬워, 기판 표면의 온도 관리ㆍ온도 제어가 비교적 용이하다. 그러나 기판과 기판 적재대 사이에 갭을 형성한 상태에서 기판을 적재하는 방식의 기판 처리 장치에 있어서는, 기판 표면의 온도 관리ㆍ온도 제어를 기판 적재대로부터의 복사열에 의해 행하게 되어, 이 경우 기판 적재대의 온도 변화가 직접 기판 표면의 온도 변화로 연결되지 않으므로, 기판 적재대의 보다 정밀한 온도 관리ㆍ온도 제어가 필요해진다.
따라서, 상기 문제점 등에 비추어, 본 발명의 목적은 기판의 주연부와 중심부의 온도 관리ㆍ온도 제어를 각각에 영향을 미치지 않도록 독립적으로 정밀하게 행하는 것이 가능하고, 또한 배관 구성을 간소화한 기판 처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 기판을 진공 처리 공간에 있어서 처리하는 기판 처리 장치이며, 적어도 2매 이상의 기판을 적재하는 기판 적재대를 구비하고, 상기 기판 적재대는 적재되는 기판의 수에 대응하는 수의 기판 적재부로 구성되고, 상기 기판 적재부에는 적재된 기판의 중앙부를 온도 조절하는 중앙 온도 조절 유로와, 기판의 주연부를 온도 조절하는 주연 온도 조절 유로가 서로 독립적으로 형성되고, 상기 기판 적재대에는 상기 주연 온도 조절 유로에 온도 조절 매체를 도입시키는 온도 조절 매체 도입구가 1개 설치되고, 상기 주연 온도 조절 유로로부터 온도 조절 매체를 배출시키는 온도 조절 매체 배출구가 적재되는 기판의 수에 대응하는 수만큼 설치되는, 기판 처리 장치가 제공된다. 또한, 여기서 온도 조절이라 함은, 온도 제어ㆍ온도 조절을 나타내고 있다.
상기 기판 처리 장치에 있어서, 상기 주연 온도 조절 유로는, 일단부가 상기 온도 조절 매체 도입구에 접속되고, 또한 기판의 주연부를 따라 연신하는 주연 내측 유로와, 일단부가 상기 온도 조절 매체 배출구에 접속되고, 또한 기판의 주연부를 따라 연신하는 주연 외측 유로와, 상기 주연 내측 유로의 타단부와 상기 주연 외측 유로의 타단부를 접속하는 접속 유로를 구비하고, 상기 접속 유로와 상기 온도 조절 매체 배출구는, 각각 상기 온도 조절 매체 도입구를 사이에 두고 당해 온도 조절 매체 도입구에 인접하여 배치되어 있어도 된다.
상기 중앙 온도 조절 유로와, 상기 주연 온도 조절 유로는 각각 다른 온도 조절 매체 공급원에 접속되어도 된다. 상기 중앙 온도 조절 유로 및 상기 주연 온도 조절 유로의 내부 상면에는, 당해 상면으로부터 돌출된 핀이 설치되어 있어도 된다. 상기 온도 조절 매체 배출구에는, 각각 유량 제어 기구가 설치되어 있어도 된다. 상기 유량 제어 기구는 각각 독립적으로 제어되어도 된다.
또한, 상기 기판 처리 장치에 있어서, 상기 기판 적재부는, 기판의 주연부를 적재하여 온도 제어를 행하는 주연 적재 부재와, 기판의 중앙부를 적재하여 온도 제어를 행하는 중앙 적재 부재와, 상기 주연 적재 부재 및 상기 중앙 적재 부재를 지지하는 지지대로 구성되고, 상기 주연 적재 부재의 내부에는 상기 주연 온도 조절 유로가 형성되고, 상기 중앙 적재 부재의 내부에는 상기 중앙 온도 조절 유로가 형성되고, 상기 주연 적재 부재와 상기 중앙 적재 부재 사이에는 간극이 형성되어, 상기 주연 적재 부재와 상기 중앙 적재 부재는 비접촉이라도 좋다.
상기 주연 적재 부재는 2개 이상의 환 형상인 주연부와 상기 주연부끼리를 결합시키는 주연 결합부로 이루어지고, 상기 중앙 적재 부재는 상기 주연부의 내주에 대응한 형상의 2개 이상의 중앙부와 상기 중앙부끼리를 결합시키는 중앙 결합부로 이루어지고, 상기 주연부와 상기 중앙부 사이에는 수평 방향으로 환 형상의 간극이 형성되고, 상기 주연 결합부와 상기 중앙 결합부 사이에는 연직 방향으로 간극이 형성되고, 상기 주연 결합부 및 상기 중앙 결합부는 각각 상기 지지대에 결합되어 있어도 된다. 또한, 상기 주연부의 외측 테두리부에는 기판의 위치 정렬을 행하는 포커스 링이 설치되어 있어도 된다.
본 발명에 따르면, 기판의 주연부와 중심부의 온도 관리ㆍ온도 제어를 각각에 영향을 미치지 않도록 독립적으로 정밀하게 행하는 것이 가능하고, 또한 배관 구성을 간소화한 기판 처리 장치가 제공된다.
도 1은 기판 처리 장치의 단면 개략도.
도 2는 기판 적재대에 대한 설명도로, (a)는 각 부재(주연 적재 부재, 중앙 적재 부재, 지지대)를 연결시키고 있지 않은 상태에서의 기판 적재대의 정면 사시도, (b)는 각 부재를 연결시킨 상태에서의 기판 적재대의 정면 사시도.
도 3은 주연 적재 부재의 개략적인 평면 단면도.
도 4는 중앙 적재 부재의 개략적인 평면 단면도.
도 5는 주연 온도 조절 유로의 유로 단면 형상의 일례를 나타내는 설명도.
도 6은 기판 처리 장치에 있어서 주연부에 포커스 링을 설치한 경우의 설명도.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 또한, 이하의 본 발명의 실시 형태에서는, 2매의 기판(W)을 동시에 배치ㆍ처리하는 기판 처리 장치(1)를 실시 형태의 일례로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)의 개략 단면도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)는 처리 챔버(10)와 처리 챔버(10) 내에 배치되고, 기판(W)의 처리를 행할 때에 기판(W)이 적재되는 기판 적재대(20)로 구성되어 있다. 또한, 도 1에는 2매의 기판(W)을 기판 적재대(20)의 상면에 적재한 경우를 도시하고 있다. 또한, 처리 챔버(10)에는, 처리 가스 공급 기구(22)에 연통되는 예를 들어 샤워 형상의 처리 가스 도입부(23)와, 진공 펌프(25)에 연통되는 배기구(26)가 설치되어 있다. 이에 의해, 처리 챔버(10) 내는 진공화 가능하고, 또한 기판(W) 처리시에는 처리 가스 도입부(23)로부터 처리 챔버(10) 내에 처리 가스가 도입된다.
또한, 처리 챔버(10)에는, 기판 적재대(20)를 관통하여, 그 상방으로 돌출됨으로써 기판(W)을 지지하고, 기판(W)의 기판 적재대(20)에의 적재를 행하는 지지 핀(28)이 복수 설치되어 있다. 지지 핀(28)은, 지지 핀(28)에 결합되어 지지 핀(28)을 연직 방향(도 1 중 상하 방향)으로 승강시키는 승강 기구(29)에 의해 승강 가능하게 구성되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 승강 기구(29)는, 처리 챔버(10)의 외부에 설치되는 예를 들어 에어 실린더 등인 구동부(29a)와, 구동부(29a)에 접속되고 구동부(29a)로부터 처리 챔버(10) 내로 신장되는 승강부(29b)로 구성된다. 지지 핀(28)은 승강부(29b)에 장착되어 있고, 구동부(29a)의 가동에 의해 승강하는 승강부(29b)에 연동하여 지지 핀(28)도 승강한다. 기판(W)을 기판 적재대(20)의 상면에 적재할 때에는, 지지 핀(28)을 소정의 길이만큼 기판 적재대(20)의 상방으로 돌출시키고, 그 돌출시킨 지지 핀(28)의 상단부에 기판(W)을 적재한 상태에서 지지 핀(28)의 선단이 기판 적재대(20)의 상면 근방까지 근접하도록 지지 핀(28)을 하강시킴으로써, 기판(W)이 기판 적재대(20)에 적재된다.
또한, 기판 적재대(20)의 상면에는 미소한 돌기부(30)가 설치되어 있고, 상술한 바와 같이 기판(W)이 지지 핀(28)에 지지된 상태에서 기판 적재대(20)의 상면 근방까지 하강된 경우에, 기판(W)은 기판 적재대(20) 상면의 돌기부(30)에 의해 기판 적재대(20) 상면으로부터 부상(浮上)한 상태[기판 적재대(20)와 거의 비접촉 상태]로 적재된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에서는, 지지 핀(28)은 기판(W) 1매에 대해 3개 설치되고, 또한 돌기부(30)도 기판(W) 1매에 대해 3개소에 설치되는 것으로 하고, 3개의 지지 핀(28)이 기판(W)을 3점 지지함으로써 기판(W)이 지지ㆍ승강되어, 기판 적재대(20)의 상면의 3개소(기판 1매에 대해)에 설치된 돌기부(30)에 의해 기판(W)이 기판 적재대(20)에 거의 비접촉 상태로 적재된다. 여기서, 기판(W)을 기판 적재대(20)의 상면에 거의 비접촉 상태로 적재시키는 것은, 기판(W)을 기판 적재대(20)에 직접 적재해 버리면, 기판 적재대(20) 표면에 존재하는 파티클 등의 불순물이 기판(W) 표면에 부착되어 버릴 우려가 있기 때문이다.
기판 적재대(20)의 구성에 대해서는, 보다 상세하게 설명하기 위해 도 2를 참조하여 이하에 그 구성에 대해 서술한다. 도 2는 기판 적재대(20)에 대한 설명도이다. 여기서, 설명을 위해 도 2의 (a)에는, 이하에 설명하는 각 부재[주연 적재 부재(40), 중앙 적재 부재(50), 지지대(55)]를 연결시키고 있지 않은 상태에서의 기판 적재대(20)의 정면 사시도를 도시하고, 도 2의 (b)에는 각 부재를 연결시킨 상태에서의 기판 적재대(20)의 정면 사시도를 도시한다. 또한, 도 2에는 기판 적재대(20)를 관통하여 설치되는 지지 핀(28)이나 이하에 설명하는 각 온도 조절 유로 등에 대해서는 도시하고 있지 않다. 또한, 기판 적재대(20)는, 상기 도 1에 도시하는 기판 처리 장치(1)에 있어서, 처리 챔버(10) 내에 배치되는 경우, 도 2의 (a)에 도시하는 각 부재가 연결된 상태로서 배치된다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 기판 적재대(20)는, 기판 주연부(W1)를 적재하는 주연 적재 부재(40)와, 기판 중앙부(W2)를 적재하는 중앙 적재 부재(50)와, 주연 적재 부재(40) 및 중앙 적재 부재(50)를 지지하는 지지대(55)에 의해 구성된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)로 기판 적재부를 구성하고 있다. 주연 적재 부재(40)는 2개의 대략 원환 형상인 주연부(41)와, 2개의 주연부(41)를 수평으로 나란히 배치한 상태에서 결합하는 주연 결합부(43)로 구성된다. 또한, 중앙 적재 부재(50)는 2개의 대략 원판 형상인 중앙부(51)와, 2개의 중앙부(51)를 수평으로 나란히 배치한 상태에서 결합하는 중앙 결합부(53)로 구성된다. 여기서, 주연부(41)의 내주의 형상과 중앙부(51)의 형상의 관계는 대응 관계로 되어 있다. 즉, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)를 겹친 경우에, 대략 원환 형상인 주연부(41)의 중심부의 공간(41a)에 중앙부(51)가 들어가는 구성이다. 따라서, 공간(41a)의 평면(상면) 형상과 중앙부(51)의 평면(상면) 형상은 대략 동일 형상이고, 또한 중앙부(51)의 상면 면적은 공간(41a)의 상면 면적보다 작게 되어 있다. 또한, 주연부(41)의 상면 면적과 중앙부(51)의 상면 면적은 거의 동등한 면적으로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 주연부(41)의 형상과 중앙부(51)의 형상의 관계가 대응 관계에 있으므로, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)를 겹쳤을 때에는, 주연부(41)와 중앙부(51) 사이에 수평 방향으로 환 형상의 간극(56)이 형성된다. 또한, 기판 적재대(20)를 구성시키는 경우의 각 부재[주연 적재 부재(40), 중앙 적재 부재(50), 지지대(55)]의 결합은, 도시하지 않은 나사 부재에 의해 행해지고, 중앙 결합부(53)와 지지대(55)도 도시하지 않은 나사 부재에 의해 결합된다. 여기서, 주연 결합부(43)와 중앙 결합부(53) 사이에는, 연직 방향으로 간극(59)이 형성되도록 각 부재의 결합이 행해지고, 그 결과, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)는 서로 비접촉 상태로서 기판 적재대(20)가 구성되게 된다.
또한, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 주연 결합부(43)의 하면 중앙에는, 주연 적재 부재(40) 내[주연부(41) 내]에 설치된 주연 온도 조절 유로(60) 내에 온도 조절 매체로서, 예를 들어 냉각수 등의 냉매를 도입하기 위한 온도 조절 매체 도입구(61)가 1개소에 설치되고, 또한 주연 온도 조절 유로(60) 내로부터 냉매를 배출하기 위한 온도 조절 매체 배출구(63)가 온도 조절 매체 도입구(61)의 양측(도 2 중 전방측과 안쪽측)에 인접하여 2개소에 설치되어 있다. 여기서, 주연 적재 부재(40)는 2매의 기판을 각각 적재하는 2개의 주연부(41)와 주연 결합부(43)로 구성되고, 2개의 주연부(41) 내에는 각각 주연 온도 조절 유로(60)가 형성되어 있지만, 2개의 주연부(41) 내에 형성되는 주연 온도 조절 유로(60)는 상기 1개소에 설치된 온도 조절 매체 도입구(61)에 있어서 연통되어 있다. 이 주연 온도 조절 유로(60)의 구성ㆍ형상에 대해서는 도 3을 참조하여 후술한다.
한편, 중앙 결합부(53)의 중앙부(51) 부근의 양단부(도 2 중 좌우 방향의 단부) 근방에는, 중앙 적재 부재(50) 내[중앙부(51) 내]에 설치된 중앙 온도 조절 유로(65) 내에 냉매를 도입하기 위한 도입구(67)와, 중앙 온도 조절 유로(65)로부터 냉매를 배출하기 위한 배출구(69)가 각각의 단부에 1개소씩 설치되어 있다. 또한, 중앙 온도 조절 유로(65)의 구성ㆍ형상에 대해서는 도 4를 참조하여 후술한다.
또한, 중앙 결합부(53) 중앙에는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)를 겹쳐 기판 적재대(20)를 구성하였을 때에, 주연 결합부(43)에 설치된 온도 조절 매체 도입구(61) 및 온도 조절 매체 배출구(63)와 겹쳐지는 위치에 3개소의 구멍부(57)[도 2의 (a) 중앙 안쪽으로부터 부호 57a, 57b, 57c로 함]가 형성되어 있다.
그리고 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 지지대(55)에는, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)를 겹쳐 기판 적재대(20)를 구성하였을 때에, 온도 조절 매체 도입구(61), 온도 조절 매체 배출구(63), 도입구(67), 배출구(69)에 각각 접속되는 배관이, 각 도입구ㆍ배출구에 대응한 위치에 설치되어 있다. 또한, 지지대(55)에 설치되는 배관에는, 온도 조절 매체 도입구(61)에 대응한 배관을 61', 온도 조절 매체 배출구(63)에 대응한 배관을 63', 도입구(67)에 대응한 배관을 67', 배출구(69)에 대응한 배관을 69'로 하여 부호를 부여하여, 도 2의 (a)에 각각 도시하고 있다. 또한, 온도 조절 매체 도입구(61)와 배관(61')의 접속 및 온도 조절 매체 배출구(63)와 배관(63')의 접속은, 상기 구멍부[57(57a, 57b, 57c)]에 있어서 행해진다. 그로 인해, 배관(61', 63')은, 구멍부(57)의 높이[즉, 중앙 결합부(53)의 두께]와 동일한 정도의 높이만큼 지지대(55) 상면에 있어서 다른 부분보다 한층 높게 돌출되어 설치되어 있다.
상술한 바와 같이, 2개의 주연부(41)의 내부에는 각각 주연 온도 조절 유로(60)가 형성되어 있다. 도 3은 주연 적재 부재(40)의 개략적인 평면 단면도이다. 또한, 도 3에 있어서는, 설명을 위해 주연 적재 부재(40)를 파선으로 나타낸다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 주연 온도 조절 유로(60)는, 주연 결합부(43)에 설치된 온도 조절 매체 도입구(61) 및 온도 조절 매체 배출구(63)와 접속되어 있고, 온도 조절 매체 도입구(61)로부터 도입되는 예를 들어 냉각수 등인 냉매가 주연 온도 조절 유로(60)를 지나, 온도 조절 매체 배출구(63)로부터 배출되는 구성으로 되어 있다. 또한, 주연 온도 조절 유로(60)는, 주연부(41)의 외측을 따라[기판(W)의 주연부를 따라] 연신하는 주연 외측 유로(60a)와, 주연부(41)의 내측을 따라 연신하는 주연 내측 유로(60b)와, 주연 외측 유로(60a)의 한쪽 단부와 주연 내측 유로(60b)의 한쪽 단부를 접속하는 접속 유로(60c)로 구성되어 있다. 주연 외측 유로(60a)의 다른 쪽 단부[접속 유로(60c)와 접속하고 있지 않은 단부]는 온도 조절 매체 배출구(63)에 접속되고, 주연 내측 유로(60b)의 다른 쪽 단부[접속 유로(60c)와 접속하고 있지 않은 단부]는 온도 조절 매체 도입구(61)에 접속되어 있다. 여기서, 주연 외측 유로(60a) 및 주연 내측 유로(60b)는 각각 주연 적재 부재(40)를 거의 일주하도록 연신되어 있고, 접속 유로(60c)와 온도 조절 매체 배출구(63)는, 온도 조절 매체 도입구(61)를 사이에 두고 당해 온도 조절 매체 도입구(61)에 인접하는 위치 관계로 구성되어 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 주연 적재 부재(40)는 2개의 주연부(41)와 2개의 주연부(41)를 결합하는 주연 결합부(43)로 구성되어 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 2개의 주연부(41)에는 각각 주연 온도 조절 유로(60)가 형성되어 있지만, 그들 2개의 주연 온도 조절 유로(60)는, 공통되는 1개의 온도 조절 매체 도입구(61)에 접속되어 있다. 즉, 2개의 주연 온도 조절 유로(60)에, 공통되는 온도 조절 매체 도입구(61)로부터 냉매가 도입되어, 각 주연 온도 조절 유로(60)를 통과한 냉매는, 각각 별도의 온도 조절 매체 배출구(63)로부터 배출되는 구성으로 되어 있다. 또한, 온도 조절 매체 배출구(63)에는 예를 들어 밸브와 제어부로 구성되는 유량 제어 기구(70)가 각각 설치되어 있고, 유량 제어 기구(70)에 의해 주연 온도 조절 유로(60) 내를 흐르는 냉매의 유량이 제어된다. 2개의 온도 조절 매체 배출구(63)에 각각 설치되는 유량 제어 기구(70)는, 서로 독립 제어된다. 즉, 2개의 주연 온도 조절 유로(60) 내를 흐르는 냉매의 유량은 독립적으로 제어된다.
한편, 2개의 중앙부(51)의 내부에는 각각 중앙 온도 조절 유로(65)가 형성되어 있다. 도 4는 중앙 적재 부재(50)의 개략적인 평면 단면도이다. 또한, 도 4에 있어서는, 설명을 위해 중앙 적재 부재(50)를 파선으로 나타낸다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 중앙 온도 조절 유로(65)는, 중앙 결합부(53)에 설치된 도입구(67) 및 배출구(69)와 접속되어 있고, 도입구(67)로부터 도입되는 냉매가 중앙 온도 조절 유로(65)를 지나, 배출구(69)로부터 배출되는 구성으로 되어 있다. 중앙 온도 조절 유로(65)는, 중앙부(51)의 전체면을 망라하는 형상이면 좋고, 예를 들어 도 4에 도시하는 중앙부(51)의 내측과 외측의 이중으로 대략 원환상의 유로가 사행(蛇行)하여 형성되어 있는 것과 같은 형상인 것이 바람직하다. 또한, 배출구(69)에는, 상기 온도 조절 매체 배출구(63)와 마찬가지로, 예를 들어 밸브와 제어부로 구성되는 유량 제어 기구(70)가 각각 설치되어 있어, 유량 제어 기구(70)에 의해 중앙 온도 조절 유로(65) 내를 흐르는 냉매의 유량이 제어된다. 2개의 배출구(69)에 각각 설치되는 유량 제어 기구(70)는, 서로 독립 제어되고, 그것에 의해 2개의 중앙 온도 조절 유로(65) 내를 흐르는 냉매의 유량은 독립적으로 제어된다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 주연 온도 조절 유로(60)는 도입관(83), 배출관(84)을 통해 처리 챔버(10) 외부의 온도 조절 매체 공급원(80)에 연통되어 있다. 온도 조절 매체 공급원(80)의 가동에 의해 도입관(83)을 통해, 온도 조절 매체 도입구(61)로부터 주연 온도 조절 유로(60) 내로 냉매가 공급된다. 또한, 주연 온도 조절 유로(60)를 통과한 냉매는, 온도 조절 매체 배출구(63)로부터 배출관(84)을 통해 온도 조절 매체 공급원(80)으로 배출된다. 즉, 냉매는 온도 조절 매체 공급원(80)과 주연 온도 조절 유로(60) 사이에서 순환한다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 중앙 온도 조절 유로(65)는 도입관(93), 배출관(94)을 통해 처리 챔버(10) 외부의 온도 조절 매체 공급원(90)에 연통되어 있다. 온도 조절 매체 공급원(90)의 가동에 의해 도입관(93)을 통해, 도입구(67)로부터 중앙 온도 조절 유로(65) 내에 냉매가 공급된다. 또한, 중앙 온도 조절 유로(65)를 통과한 냉매는, 배출구(69)로부터 배출관(94)을 통해 온도 조절 매체 공급원(90)으로 배출된다. 즉, 냉매는 온도 조절 매체 공급원(90)과 중앙 온도 조절 유로(65) 사이에서 순환한다. 또한, 상기 온도 조절 매체 공급원(80)과 온도 조절 매체 공급원(90)은 다른 온도 조절 매체 공급원이며, 온도 조절 매체 공급원(80)과 온도 조절 매체 공급원(90)에 있어서 순환되는 냉매의 온도는 달라, 냉매의 온도 조절은 각 온도 조절 매체 공급원에 있어서 독립적으로 행해진다.
이상 설명한 바와 같이 구성되는 기판 처리 장치(1)에 있어서 기판 처리가 행해지는 경우, 기판 적재대(20)에 적재된 기판(W)은, 주연 적재 부재(40) 내 및 중앙 적재 부재(50) 내에 형성된 온도 조절 유로[주연 온도 조절 유로(60), 중앙 온도 조절 유로(65)]에 의해 온도 조절된 기판 적재대(20)로부터의 복사열에 의해 온도 조절된다. 이때, 주연 적재 부재(40)의 내부에 설치된 주연 온도 조절 유로(60)의 냉각 능력에 의해 기판 주연부(W1)가 온도 조절되고, 중앙 적재 부재(50)의 내부에 설치된 중앙 온도 조절 유로(65)의 냉각 능력에 의해 기판 중앙부(W2)가 냉각된다고 하는 것과 같이, 기판 주연부(W1)와 기판 중앙부(W2)가 각각 다른 온도 조절 유로의 냉각 능력에 의해 냉각이 행해진다.
기판 처리에 있어서는, 기판(W)에는 기판(W)보다 고온인 처리 챔버(10)의 내벽으로부터의 복사열에 의한 입열이 있고, 특히 기판 주연부(W1)는 기판 중앙부(W2)보다 처리 챔버(10)의 내벽과의 거리가 짧기 때문에, 기판 주연부(W1)에는 기판 중앙부(W2)보다 많은 입열이 있다. 기판 처리에 있어서, 처리 중인 기판(W)의 표면 온도는 균일한 것이 필요하므로, 기판 주연부(W1)는 기판 중앙부(W2)보다 강냉각(온도 조절)될 필요가 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에 있어서는, 기판 적재대(20)가 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)로 구성되고, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50) 사이에는 수평 방향의 간극(56)과 연직 방향의 간극(59)이 각각 형성되어 있어, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)는 서로 비접촉이다. 여기서, 기판 처리 중인 처리 챔버(10) 내는 진공화된 상태이므로, 상기 간극(56), 간극(59)은 진공 단열되어, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)의 온도가 서로 영향을 미치지 않는 상태로 된다. 따라서, 주연 적재 부재(40)와 중앙 적재 부재(50)를 각각 독립적으로 소정의 온도로 제어하는 것이 가능해져, 기판 주연부(W1)를 기판 중앙부(W2)보다 강냉각(온도 조절)할 수 있다.
즉, 주연 적재 부재(40) 내에 설치된 주연 온도 조절 유로(60)의 냉매 온도나 냉매 유량과, 중앙 적재 부재(50) 내에 설치된 중앙 온도 조절 유로(65)의 냉매 온도나 냉매 유량을 서로 독립적으로 온도 관리ㆍ유량 제어함으로써, 주연 온도 조절 유로(60)에 의해 냉각(온도 조절)되는 기판 주연부(W1)와, 중앙 온도 조절 유로(65)에 의해 냉각(온도 조절)되는 기판 중앙부(W2)의 온도 관리ㆍ온도 제어는 독립적으로 정밀하게 행해진다. 따라서, 기판 처리시의 기판(W) 전체의 표면 온도를 정밀하게 균일화시키는 것이 가능해진다. 예를 들어, 처리 챔버(10)의 내벽으로부터의 복사열에 의해 기판 주연부(W1)가 기판 중앙부(W2)보다 고온으로 되어 버린 경우에는, 주연 온도 조절 유로(60)의 냉매 온도를 중앙 온도 조절 유로(65)의 냉매 온도보다 낮은 온도로 온도 조절하고, 주연 온도 조절 유로(60)의 냉매 유량이 중앙 온도 조절 유로(65)의 냉매 유량보다 커지도록 냉매의 유량 제어를 행함으로써, 기판 주연부(W1)를 기판 중앙부(W2)보다 예를 들어 강냉각(온도 조절)하여 기판(W) 전체의 표면 온도를 균일하게 할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에서 행해지는 기판 처리는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 기판(W) 표면에 형성된 SiO2막을 처리 가스인 HF 가스, NH3 가스를 사용하여 처리하고, 그 후의 가열 처리를 거쳐서 SiO2막을 기판(W) 상으로부터 제거하는 기판 세정 처리 등이 예시된다.
또한, 본 실시 형태에 나타낸 기판 적재대(20)에 2매의 기판을 적재하여, 2매의 기판(W)을 동시에 기판 처리하는 경우에, 2개의 주연 온도 조절 유로(60)에의 온도 조절 매체 공급원(80)으로부터의 냉매 도입을 1개의 공통되는 온도 조절 매체 도입구(61)로부터 행하는 구성으로 하고, 각 주연 온도 조절 유로(60)로부터 냉매를 배출하는 온도 조절 매체 배출구(63)에서 온도 조절 매체 유량 제어를 행하는 구성으로 함으로써, 2개의 주연 온도 조절 유로 각각에 온도 조절 매체 도입구와 온도 조절 매체 배출구를 설치한 경우에 비해, 냉매를 도입하기 위한 배관 구성이 간소화되어, 공간 효율의 향상이나 비용 삭감 등이 도모된다.
이상, 본 발명의 실시 형태의 일례를 설명하였지만, 본 발명은 도시한 형태에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허청구범위에 기재된 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다. 예를 들어, 상기 실시 형태에 있어서 주연 온도 조절 유로(60)의 형상 및 중앙 온도 조절 유로(65)의 형상을 도 3, 도 4에 각각 도시하였지만, 주연 온도 조절 유로(60) 및 중앙 온도 조절 유로(65)의 형상은 이것에 한정되는 것은 아니며, 주연 온도 조절 유로(60)는 주연부(41)의 전체면을 균일하게 온도 조절할 수 있는 형상이면 되고, 또한 중앙 온도 조절 유로(65)는 중앙부(51)의 전체면을 균일하게 온도 조절할 수 있는 형상이면 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 주연 온도 조절 유로(60) 및 중앙 온도 조절 유로(65)에 흐르는 온도 조절 매체로서 예를 들어 냉각수 등인 냉매를 들어 설명하였지만, 본 발명은 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(W)의 정밀한 온도 제어를 행하기 위해, 기판(W)의 표면 온도와 거의 동등한 온도의 유체를 온도 조절 매체로서 주연 온도 조절 유로(60) 및 중앙 온도 조절 유로(65)에 흘려 기판(W)의 온도 제어를 행하는 경우도 있다. 이 경우, 주연 온도 조절 유로(60) 및 중앙 온도 조절 유로(65)에는 가열한 소정의 온도의 온도 조절 매체가 흐르게 된다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 주연 온도 조절 유로(60) 및 중앙 온도 조절 유로(65)의 유로 단면 형상에 대해서는 특별히 한정하고 있지 않지만, 냉매의 온도를 효율적으로 주연 적재 부재(40) 및 중앙 적재 부재(50)에 전달시키기 위해, 각 유로[주연 온도 조절 유로(60), 중앙 온도 조절 유로(65)]의 유로 단면 형상을, 유로 내면과 냉매의 접촉 면적이 커지는 형상으로 하는 것이 바람직하다.
도 5는 주연 온도 조절 유로(60)의 유로 단면 형상의 일례를 나타내는 설명도이다. 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 변형예에 관한 주연 온도 조절 유로(60)에는, 유로 상면에 연직 방향으로 신장되는 당해 상면으로부터 돌출된 핀(100)이 형성되어 있다. 핀(100)의 길이ㆍ폭은 유로를 흐르는 냉매의 흐름을 저해하지 않는 정도의 것이면 되고, 주연 온도 조절 유로(60) 내에 흘리는 냉매 유량에 따라서 적절하게 정하는 것이 바람직하다. 또한, 유로 상면에 설치하는 핀(100)의 수나 핀(100)끼리의 간격에 대해서도 냉매 유량에 따라서 적절하게 정하면 된다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 주연 온도 조절 유로(60)의 유로 상면에 핀(100)을 설치한 경우, 유로 내면의 면적이, 일반적인 직사각형 단면의 유로에 비해 확대된다. 그로 인해, 유로 내를 흐르는 냉매와 유로 내면의 접촉 면적도 커져, 냉매와 유로 내면에서의 열교환이 보다 효율적으로 행해진다. 즉, 주연 온도 조절 유로(60) 내에 흐르는 냉매에 의한 주연부(41)[주연 적재 부재(40)]의 냉각(온도 조절)이 보다 효율적으로 행해지고, 그 결과, 주연 적재 부재(40)에 적재된 기판(W)의 냉각 효율의 향상이 도모된다.
또한, 상기 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에 있어서, 주연부(41)의 외측 테두리부에, 기판(W)의 위치 정렬을 행하는 포커스 링을 설치하는 것도 가능하다. 도 6은 상기 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)에 있어서 2개의 각 주연부(41)의 외측 테두리부에 포커스 링(110)을 설치한 경우의 설명도이다. 포커스 링(110)은, 주연부(41)의 외측 테두리부(외주 근방)를 따라 설치되는 원환 형상의 링이며, 그 높이는 기판(W)의 두께와 거의 동일한 정도이다.
상기 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 주연 적재 부재(40)[주연부(41)]에 있어서는, 기판(W)은 3군데의 돌기부(30)에 의해 3점 지지되어 적재된다. 기판(W)의 적재는 주연부(41) 상면의 소정의 위치에 행해지지만, 무언가의 외적 요인(예를 들어, 장치의 진동 등)에 의해 적재된 기판(W)이 주연부(41) 상면의 소정의 위치로부터 어긋나 버릴 우려가 있다. 따라서, 도 6에 도시하는 바와 같이 주연부(41)의 외측 테두리부에 포커스 링(110)을 설치함으로써, 주연부(41) 상면의 소정의 위치에 적재된 기판(W)의 위치 어긋남을 회피하여, 소정의 위치에 위치 정렬하는 것이 가능해진다. 또한, 기판(W)을 주연 적재 부재(40)에 적재할 때에도, 소정의 위치에 기판(W)을 위치 정렬하는 것이 가능해진다.
또한, 기판 처리를 행할 때에는, 처리 챔버(10) 내에 처리 가스가 도입되지만, 포커스 링(110)을 설치함으로써, 기판(W)과 주연부(41) 사이의 간극(111)에 있어서의 처리 가스의 흐름의 안정화가 도모되어, 보다 효율적인 기판 처리가 행해진다.
본 발명은, 예를 들어 반도체 제조 프로세스 등의 미세 가공 분야에 있어서 사용되는 기판 적재대, 기판 처리 장치 및 기판 처리 시스템에 적용된다.
1 : 기판 처리 장치
10 : 처리 챔버
20 : 기판 적재대
22 : 처리 가스 공급 기구
23 : 처리 가스 도입부
25 : 진공 펌프
26 : 배기구
28 : 지지 핀
29 : 승강 기구
30 : 돌기부
40 : 주연 적재 부재
41 : 주연부
43 : 주연 결합부
50 : 중앙 적재 부재
51 : 중앙부
53 : 중앙 결합부
55 : 지지대
56, 59 : 간극
57 : 구멍부
60 : 주연 온도 조절 유로
60a : 주연 외측 유로
60b : 주연 내측 유로
60c : 접속 유로
61 : 온도 조절 매체 도입구
63 : 온도 조절 매체 배출구
65 : 중앙 온도 조절 유로
67 : 도입구
69 : 배출구
70 : 유량 제어 기구
80, 90 : 온도 조절 매체 공급 기구
83, 93 : 도입관
84, 94 : 배출관
100 : 핀
110 : 포커스 링
111 : 간극
W : 기판
W1 : 기판 주연부
W2 : 기판 중앙부

Claims (9)

  1. 기판을 진공 처리 공간에 있어서 처리하는 기판 처리 장치이며,
    적어도 2매 이상의 기판을 적재하는 기판 적재대를 구비하고,
    상기 기판 적재대는 적재되는 기판의 수와 동일한 수의 기판 적재부로 구성되고,
    상기 기판 적재부에는 적재된 기판의 중앙부를 온도 조절하는 중앙 온도 조절 유로와,
    기판의 주연부를 온도 조절하는 주연 온도 조절 유로가 서로 독립적으로 형성되고,
    상기 기판 적재대에는 상기 주연 온도 조절 유로에 온도 조절 매체를 도입시키는 온도 조절 매체 도입구가 1개 설치되고, 상기 주연 온도 조절 유로로부터 온도 조절 매체를 배출시키는 온도 조절 매체 배출구가 적재되는 기판의 수와 동일한 수만큼 설치되는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 주연 온도 조절 유로는,
    일단부가 상기 온도 조절 매체 도입구에 접속되고, 또한 기판의 주연부를 따라 연신하는 주연 내측 유로와,
    일단부가 상기 온도 조절 매체 배출구에 접속되고, 또한 기판의 주연부를 따라 연신하는 주연 외측 유로와,
    상기 주연 내측 유로의 타단부와 상기 주연 외측 유로의 타단부를 접속하는 접속 유로를 구비하고,
    상기 접속 유로와 상기 온도 조절 매체 배출구는, 각각 상기 온도 조절 매체 도입구를 사이에 두고 당해 온도 조절 매체 도입구에 인접하여 배치되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 온도 조절 유로와, 상기 주연 온도 조절 유로는 각각 다른 온도 조절 매체 공급원에 접속되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중앙 온도 조절 유로 및 상기 주연 온도 조절 유로의 내부 상면에는, 당해 상면으로부터 돌출된 핀이 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도 조절 매체 배출구에는, 각각 유량 제어 기구가 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유량 제어 기구는 각각 독립적으로 제어되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판 적재부는,
    기판의 주연부를 적재하여 온도 제어를 행하는 주연 적재 부재와,
    기판의 중앙부를 적재하여 온도 제어를 행하는 중앙 적재 부재와,
    상기 주연 적재 부재 및 상기 중앙 적재 부재를 지지하는 지지대로 구성되고,
    상기 주연 적재 부재의 내부에는 상기 주연 온도 조절 유로가 형성되고,
    상기 중앙 적재 부재의 내부에는 상기 중앙 온도 조절 유로가 형성되고,
    상기 주연 적재 부재와 상기 중앙 적재 부재 사이에는 간극이 형성되어, 상기 주연 적재 부재와 상기 중앙 적재 부재는 비접촉인, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 주연 적재 부재는 2개 이상의 환 형상인 주연부와 상기 주연부끼리를 결합시키는 주연 결합부로 이루어지고, 상기 중앙 적재 부재는 상기 주연부의 내주에 대응한 형상의 2개 이상의 중앙부와 상기 중앙부끼리를 결합시키는 중앙 결합부로 이루어지고, 상기 주연부와 상기 중앙부 사이에는 수평 방향으로 환 형상의 간극이 형성되고, 상기 주연 결합부와 상기 중앙 결합부 사이에는 연직 방향으로 간극이 형성되고, 상기 주연 결합부 및 상기 중앙 결합부는 각각 상기 지지대에 결합되는, 기판 처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주연부의 외측 테두리부에는 기판의 위치 정렬을 행하는 포커스 링이 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
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