KR102019573B1 - 기판 적재대 - Google Patents

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KR102019573B1
KR102019573B1 KR1020177011458A KR20177011458A KR102019573B1 KR 102019573 B1 KR102019573 B1 KR 102019573B1 KR 1020177011458 A KR1020177011458 A KR 1020177011458A KR 20177011458 A KR20177011458 A KR 20177011458A KR 102019573 B1 KR102019573 B1 KR 102019573B1
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

웨이퍼를 처리하는 처리 용기 내에 적재된 기판 적재대는, 그 상면에 웨이퍼(W)를 적재하고, 소정 온도의 열매체를 유통시키는 내주부 유로 및 외주부 유로가 내부에 형성된 스테이지와, 스테이지를 지지하는 지지대와, 스테이지와 지지대의 사이에 설치되고, 그 내부에, 스테이지와의 열전부의 온도를 조절하는 열매체를 유통시키는 조절판 유로(120)를 구비한, 온도 조절판(32)을 갖는다.

Description

기판 적재대{SUBSTRATE PLACING TABLE}
(관련 출원의 상호 참조)
본원은, 2014년 10월 30일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014-222039호에 기초하여, 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
본 발명은 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 있어서 기판을 적재하는 적재대에 관한 것이다.
최근 들어, 반도체 디바이스의 미세화에 수반하여, 드라이 에칭이나 웨트 에칭과 같은 종래의 에칭 기술 대신에, 화학적 산화물 제거(Chemical Oxide Removal:COR) 처리라고 불리는, 보다 미세화 에칭이 가능한 방법이 사용되고 있다.
COR 처리는, 진공에 예를 들어 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함) 표면의 실리콘 산화막(Si02막)에 대하여, 처리 가스로서 불화수소(HF) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 공급하여, 이 처리 가스와 실리콘 산화막을 반응시켜 생성물을 생성하는 처리이다(예를 들어, 특허문헌 1). 이 COR 처리에서는, 웨이퍼의 온도를 원하는 온도로 유지하기 위해서, 웨이퍼는 온도 조정 가능하게 구성된 적재대 상에 적재된 상태에서 처리가 행하여진다.
그리고, COR 처리에 의해 웨이퍼 표면에 생성된 생성물은, 후속의 공정에서 가열 처리를 행함으로써 승화하고, 이에 의해 웨이퍼 표면으로부터 실리콘 산화막이 제거된다.
일본 특허 공개2007-214513호 공보
그런데, 상술한 COR 처리와 같이, 처리 용기 내를 진공으로 해서 웨이퍼 처리를 행하는 경우, 처리 용기 내의 용적이 작을수록 배기에 요하는 시간이 짧아진다. 그 때문에, 웨이퍼 처리의 스루풋 향상의 관점에서는, 처리 용기는 최대한 작게 하는 것이 바람직하다. 그리고, 처리 용기 내의 가장 큰 설치물은 웨이퍼를 적재하는 적재대이며, 처리 용기의 크기는 주로 이 적재대의 크기에 좌우되기 때문에, 처리 용기의 소형화를 위해서는 적재대를 소형화할 필요가 있다.
그러나, 본 발명자들에 의하면, 적재대를 소형화하면, 웨이퍼의 온도를 면내 균일하게 조정하는 것이 곤란해져, 웨이퍼 면내에서 처리에 변동이 발생한다는 문제가 발생하는 것으로 확인되었다. 구체적으로는, 예를 들어 도 7에 도시한 바와 같이, 처리 용기(300)를 소형화하기 위해서, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재대(301)의 스테이지(302)의 직경을 최대한 웨이퍼(W)의 직경에 접근시킨 결과, 스테이지(302)와, 스테이지(302)를 지지하는 지지대(303)를 체결하기 위한 볼트(304)의 배치가, 평면에서 보아 웨이퍼(W)와 겹치는 위치가 된다. 그렇게 하면, 처리 용기(300)의 열이 지지대(303) 및 볼트(304)를 통해서 스테이지(302)에 전해져, 볼트(304) 근방과, 그 이외의 개소에서 스테이지(302)의 온도에 차가 발생해버려, 문제가 된다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 기판을 적재하는 적재대의 스테이지에의 전열의 영향을 최소한으로 억제하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 기판을 적재하는 적재대이며, 그 상면에 기판을 적재하고, 소정 온도의 열매체를 유통시키는 열매체 유로가 내부에 형성된 스테이지와, 상기 스테이지를 지지하는 지지대와, 상기 스테이지와 상기 지지대의 사이에 설치되고, 그 내부에, 상기 스테이지와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 구비한 온도 조절판을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 따르면, 스테이지와 지지대와의 사이에, 스테이지와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조정 기구를 구비한 온도 조절판을 개재시키고 있으므로, 지지대로부터 스테이지에의 열전도를 최소한으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 적재대의 스테이지 온도를 적정하게 관리하여, 원하는 기판 처리를 실시하는 것이 가능하게 된다.
본 발명에 따르면, 기판을 적재하는 적재대의 스테이지에의 전열의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 기판 적재대를 구비한 기판 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 2는 스테이지, 지지대 및 온도 조절판의 구성의 개략을 나타내는, 상방에서 본 사시도이다.
도 3은 스테이지 및 온도 조절판의 내부의 구성의 개략을 나타내는, 상방에서 본 사시도이다.
도 4는 스테이지, 지지대 및 온도 조절판의 구성의 개략을 나타내는, 하방에서 본 사시도이다.
도 5는 스테이지의 내주부의 온도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 스테이지의 외주부의 온도를 측정한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 기판 적재대를 둘러싸는 격벽을 갖는 기판 처리 장치의 구성의 개략의 일례를 나타내는 설명도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 기판 적재대(1)를 구비한 기판 처리 장치(2)의 구성의 개략을 모식적으로 도시한 종단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(2)가, 예를 들어 웨이퍼(W)에 대하여 COR 처리를 행하는 장치인 경우를 예로 들어 설명한다.
기판 처리 장치(2)는, 예를 들어 도 1에 도시한 바와 같이, 기밀하게 구성된 처리 용기(10)와, 처리 용기(10) 내에서 웨이퍼(W)를 적재하는 기판 적재대(1)를 갖고 있다. 처리 용기(10)는, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스 등의 금속에 의해 형성된, 전체로서 예를 들어 대략 직육면체 형상의 용기이다. 처리 용기(10)는, 평면에서 본 형상이 예를 들어 대략 직사각형이고 통 형상인 측벽(20)과, 측벽(20)의 상단을 덮는 천장판(21)과, 측벽(20)의 하단을 덮는 저판(22)을 갖고 있다. 측벽(20)에는, COR 처리에 의한 처리 용기(10) 내에의 생성물의 부착을 방지하기 위해서, 예를 들어 히터(도시하지 않음) 등의 가열 기구가 내장되어 있고, 처리 용기(10)는, 히터에 의해, 예를 들어 130℃ 정도로 가열된다.
기판 적재대(1)는, 웨이퍼(W)를 적재하는 적재면을 구비한 스테이지(30)와, 스테이지(30)를 지지하는 지지대(31)와, 스테이지(30)와 지지대(31)와의 사이에 설치된 온도 조절판(32)을 갖고 있다. 스테이지(30), 지지대(31) 및 온도 조절판(32)은, 각각 대략 원반 형상을 갖고 있다. 이 기판 적재대(1)의 구성의 상세에 대해서는 후술한다.
기판 적재대(1)의 높이는, 처리 용기(10)의 측벽(20)에 형성된 반입출구(42)를 통해서 처리 용기(10)와의 사이에서 웨이퍼(W)를 반출입할 수 있도록, 스테이지(30)의 상면과 반입출구(42)가 동일 정도의 높이가 되도록 설정되어 있다. 반입출구(42)에는 당해 반입출구(42)를 개폐하는 셔터(43)가 설치되어 있다.
처리 용기(10)의 천장판(21)의 하면에는, 기판 적재대(1)의 스테이지(30)에 대향해서 샤워 헤드(50)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(50)는, 예를 들어 하면이 개구되고, 천장판(21)의 하면에 지지된 대략 원통형의 프레임체(51)와, 당해 프레임체(51)의 내측면에 감입되어, 프레임체(51)의 천장부와 소정의 거리를 이격해서 설치된 대략 원반 형상의 샤워 플레이트(52)와, 샤워 플레이트(52)와 프레임체(51)와의 사이에 샤워 플레이트(52)에 대하여 평행하게 설치된 플레이트(53)를 갖고 있다.
샤워 플레이트(52)에는, 당해 샤워 플레이트(52)를 두께 방향으로 관통하는 개구(52a)가 복수 형성되어 있다. 프레임체(51)의 천장부와 플레이트(53)의 상면과의 사이에는, 제1 공간(54)이 형성되어 있다. 또한, 플레이트(53)의 하면과 샤워 플레이트(52)의 상면과의 사이에는, 제2 공간(55)이 형성되어 있다.
플레이트(53)에는, 당해 플레이트(53)를 두께 방향으로 관통하는 가스 유로(56)가 복수 형성되어 있다. 가스 유로(56)의 수는, 샤워 플레이트(52)의 개구(52a)의 대략 절반 정도이다. 이 가스 유로(56)는, 플레이트(53)의 하방의 샤워 플레이트(52)의 상단면까지 연신되어, 개구(52a)의 상단부에 접속되어 있다. 그 때문에, 가스 유로(56) 및 당해 가스 유로(56)와 접속된 개구(52a)의 내부는, 제2 공간(55)과는 격리되어 있다. 샤워 플레이트(52) 및 플레이트(53)는, 예를 들어 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
프레임체(51)의 하면과 플레이트(53)와의 사이의 제1 공간(54)에는, 제1 가스 공급관(60)을 통해서 제1 가스 공급원(61)이 접속되어 있다. 제1 가스 공급원(61)은, 소정의 제1 처리 가스로서, 예를 들어 반응 가스인 불화수소(HF) 가스와 희석 가스인 아르곤(Ar) 가스와의 혼합 가스 등을 공급 가능하게 구성되어 있다. 제1 가스 공급관(60)에는, 제1 처리 가스의 공급량을 조정하는 유량 조정 기구(62)가 설치되어 있다. 제1 가스 공급원(61)으로부터 공급된 제1 처리 가스는, 제1 공간(54), 플레이트(53)의 가스 유로(56), 샤워 플레이트(52)의 개구(52a)를 통해서 처리 용기(10) 내에 공급된다.
또한, 제2 공간(55)에는, 제2 가스 공급관(63)을 통해서, 제2 가스 공급원(64)도 접속되어 있다. 제2 가스 공급원(64)도, 제1 가스 공급원(61)과 마찬가지로 소정의 제2 처리 가스가 공급 가능하게 구성되어 있다. 제2 가스 공급관(63)에는, 제2 처리 가스의 공급량을 조정하는 유량 조정 기구(65)가 설치되어 있다. 제2 가스 공급원(64)으로부터 공급된 제2 처리 가스는, 제2 공간(55), 샤워 플레이트(52)의 개구(52a)를 통해서 처리 용기(10) 내에 공급된다. 그 때문에, 제1 처리 가스와 제2 처리 가스는, 처리 용기(10) 내에서의 샤워 플레이트(52)의 하방의 위치에서 처음으로 혼합된다.
처리 용기(10)의 저판(22)이며 기판 적재대(1)의 외측에는, 당해 처리 용기(10) 내를 배기하는 배기 기구(70)가 배기관(71)을 통해서 접속되어 있다. 배기관(71)에는, 배기 기구(70)에 의한 배기량을 조정하는 조정 밸브(72)가 설치되어 있어, 처리 용기(10) 내의 압력을 제어할 수 있게 되어 있다.
이어서, 기판 적재대(1)의 구성에 대해서, 도 2, 도 3 및 도 4를 사용해서 상세하게 설명한다. 기판 적재대(1)는, 상술한 바와 같이, 각각 대략 원판 형상으로 형성된 스테이지(30)와, 지지대(31)와, 온도 조절판(32)을 갖고 있다. 도 2는, 스테이지(30), 지지대(31) 및 온도 조절판(32)의 구성의 개략을 나타내는, 비스듬히 상방에서 본 사시도이며, 도 3은, 스테이지(30) 및 온도 조절판(32)의 내부의 구성의 개략을 나타내는, 비스듬히 상방에서 본 사시도이다. 또한 도 4는, 스테이지(30) 및 온도 조절판(32)의 내부의 구성을 나타냄과 함께, 스테이지(30), 지지대(31) 및 온도 조절판(32)을 비스듬히 하방에서 본 사시도이다.
스테이지(30), 지지대(31) 및 온도 조절판(32)은, 예를 들어 알루미늄에 의해 형성되어 있다. 또한, 도 1이나 도 2에서는, 스테이지(30), 온도 조절판(32), 지지대(31)의 순서대로 직경이 작아지고 있는데, 스테이지(30), 온도 조절판(32) 및 지지대(31)의 직경 설정에 대해서는 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 스테이지(30), 온도 조절판(32) 및 지지대(31)는 동일한 직경을 갖고 있어도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(W)의 직경은 300mm이며, 스테이지(30)의 직경은, 예를 들어 웨이퍼(W)보다도 약간 큰 307mm로 설정되어 있다.
스테이지(30)의 외주부에는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 고정 부재로서의 볼트(80)를 당해 스테이지(30)의 두께 방향으로 관통시키도록 형성된 볼트 구멍(81)이, 동심원 형상으로 복수 배치되어 있다. 또한, 도 2에서는, 도면을 간결하게 하기 위해서, 10군데의 볼트 구멍(81) 중, 1군데에만 볼트(80)를 도시하고 있다.
또한, 스테이지(30)의 상면이며 볼트 구멍(81)보다도 내측의 위치에는, 소정의 깊이를 갖는 원환 형상의 슬릿(82)이 형성되어 있다. 슬릿(82)보다도 내측에는, 처리 용기(10)의 외부에 설치된 반송 기구(도시하지 않음)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하는 지지 핀(도시하지 않음)이 삽입 관통하는 핀 구멍(83)이, 예를 들어 3군데에 형성되어 있다.
온도 조절판(32)에 있어서의, 스테이지(30)의 볼트 구멍(81)에 대응하는 위치에는, 볼트(80)가 나사 결합하는 나사 구멍(84)이, 볼트 구멍(81)과 동일 수 형성되어 있다. 따라서, 볼트 구멍(81)을 관통하는 볼트(80)를 나사 구멍(84)에 나사 결합함으로써, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)이 고정된다.
또한, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 온도 조절판(32)의 외주부에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 당해 온도 조절판(32)의 두께 방향으로 볼트(85)가 관통하는 볼트 구멍(86)이 동심원 형상으로 복수 형성되어 있다. 또한, 도 2에서는, 볼트 구멍(86)이 나사 구멍(84)보다도 내측에 배치된 상태를 도시하고 있지만, 볼트 구멍(86)과 나사 구멍(84)의 내외의 위치 관계는 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것이 아니라, 스테이지(30)나 지지대(31)의 직경 등에 기초하여, 적절히 설정되는 것이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 온도 조절판(32)의 상면에서의 볼트 구멍(86)보다도 내측의 영역은, 외주부보다도 낮게 형성되어 있다. 따라서, 볼트(80)에 의해 스테이지(30)와 온도 조절판(32)을 고정하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 스테이지(30)의 중앙부 근방과 온도 조절판(32)의 중앙부 근방과의 사이에는, 소정의 간격으로 간극(S)이 형성된다. 바꾸어 말하면, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)은 외주부만이 접한 상태가 된다.
또한, 온도 조절판(32) 상면의 외주부에는, 볼트(80)에 의해 스테이지(30)와 온도 조절판(32)을 고정했을 때, 간극(S)에 연통되도록 슬릿(87)이 형성되어 있다. 그 때문에, 배기 기구(70)에 의해 처리 용기(10) 내를 배기하면, 슬릿(87)을 통해서 간극(S)은 진공 상태가 된다. 이러한 경우, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)과의 사이는 간극(S)에 의해 진공 단열된 상태로 되기 때문에, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)과의 사이에서 열전도가 발생하는 부위(열전부)는, 볼트(80)에 의해 고정된 외주부만으로 된다. 바꾸어 말하면, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)과의 열전부가 최소한으로 된다. 이에 의해, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)과의 사이의 열전도가 최소한으로 억제된다. 또한, 도 2에서는, 온도 조절판(32)의 직경 방향으로 연신되는 슬릿(87)을 3군데에 형성한 상태를 도시하고 있지만, 간극(S) 내를 배기할 수 있는 것이라면, 슬릿(87)의 형상이나 배치, 설치 수 등은 임의로 설정할 수 있다.
온도 조절판(32)에 있어서의, 스테이지(30)에 형성된 핀 구멍(83)과 동일한 위치에는, 스테이지(30)와 마찬가지로 핀 구멍(88)이 형성되어 있다.
지지대(31)에 있어서의, 온도 조절판(32)의 볼트 구멍(86)에 대응하는 위치에는, 볼트(85)가 나사 결합하는 나사 구멍(90)이 볼트 구멍(86)과 동일 수 형성되어 있다. 온도 조절판(32)과 지지대(31)는, 이 볼트(85)에 의해 고정된다. 또한, 지지대(31)의 상면에서의 나사 구멍(90)보다도 내측의 영역도, 온도 조절판(32)과 마찬가지로, 외주부보다도 낮게 형성되어 있다. 따라서, 온도 조절판(32)과 지지대(31)를 볼트(85)에 의해 고정하면, 온도 조절판(32)과 지지대(31)와의 사이에도, 도 1에 도시하는 바와 같이 소정의 간격의 간극(T)이 형성되고, 온도 조절판(32)과 지지대(31)와의 사이의 접촉 면적이 최소한으로 된다.
지지대(31) 상면의 외주부에는, 볼트(85)에 의해 온도 조절판(32)과 지지대(31)를 고정했을 때, 간극(T)에 연통되도록 슬릿(91)이 형성되어 있다. 따라서, 처리 용기(10) 내를 배기하면, 온도 조절판(32)과 지지대(31)와의 사이도, 당해 간극(T)에 의해 진공 단열되어, 열전부가 최소한으로 된다.
또한, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 지지대(31)의 외주부이며, 예를 들어 나사 구멍(90)과 대략 동심원의 위치에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 당해 지지대(31)의 두께 방향으로 볼트(92)가 관통하는 볼트 구멍(93)이 복수 형성되어 있다. 처리 용기(10)의 저판(22)에 있어서의 볼트 구멍(93)에 대응하는 위치에는, 나사 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있어, 지지대(31)와 저판(22)이 볼트(92)에 의해 고정된다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 지지대(31)와 저판(22)과의 사이에는, 예를 들어 PTFE, PCTFE, PEEK와 같은, 처리 가스에 대하여 내성을 갖는 열전도율이 낮은 부재에 의해 구성된 단열 부재(94)가 배치되어 있다. 이 단열 부재(94)에 의해, 예를 들어 처리 용기(10)의 측벽(20)에 내장된 히터(도시하지 않음)로부터의 지지대(31)에의 열전도가 최소한으로 억제된다. 단열 부재(94)는, 도 2에 도시한 바와 같이 대략 원판 형상으로 형성되어 있고, 볼트(92)가 관통하는 볼트 구멍(95)이, 지지대(31)의 볼트 구멍(93)에 대응하는 위치에 형성되어 있다.
또한, 지지대(31) 및 단열 부재(94)에는, 스테이지(30) 및 온도 조절판(32)과 마찬가지로, 핀 구멍(96)이 각각 형성되어 있다.
스테이지(30)의 내부에는, 예를 들어 도 3에 도시한 바와 같이, 소정 온도의 열매체를 유통시켜서 스테이지(30)의 온도 조절을 행하는 열매체 유로(100)가 형성되어 있다. 열매체 유로(100)는, 스테이지(30)의 외주부에 설치된 외주부 유로(30a)와, 스테이지(30)의 중앙부 근방에 설치된 내주부 유로(30b)를 갖고 있다.
외주부 유로(30a)는, 예를 들어 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, 스테이지(30)의 외주부이며, 원환 형상의 슬릿(82)의 외측에 있어서, 볼트 구멍(81)을 둘러싸는 대략 원호 형상으로 형성되어 있다. 원호 형상의 외주부 유로(30a)의 일단부에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스테이지(30)의 이면에 형성된 외부 열매체 공급 구멍(110)이 연통하고 있다. 또한, 외주부 유로(30a)의 외부 열매체 공급 구멍(110)이 연통하는 측과 반대측의 단부에는, 스테이지(30)의 이면에 형성된 외부 열매체 배출 구멍(111)이 연통하고 있다. 그리고, 외부 열매체 공급 구멍(110) 및 외부 열매체 배출 구멍(111)을 통해서 외주부 유로(30a)에 열매체를 유통시킴으로써, 스테이지(30)의 외주부를 온도 조절할 수 있다. 또한, 열매체로서는, PEPF유(퍼플루오로폴리에테르)나 물, 건조 공기 등을 사용할 수 있다. 또한, 열매체의 온도는 약 25℃ 내지 120℃이고, 본 실시 형태에서는, 스테이지(30)가, 예를 들어 30℃로 온도 조절된다.
외부 열매체 공급 구멍(110)에의 열매체의 공급은, 예를 들어 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 온도 조절판(32)의 외부 열매체 공급 구멍(110)에 대응하는 위치에 두께 방향으로 관통해서 형성된 관통 구멍(112)을 통해서 행하여진다. 또한, 지지대(31) 및 단열 부재(94)에도, 외부 열매체 공급 구멍(110)에 대응하는 위치에 당해 지지대(31) 및 단열 부재(94)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(113)이 형성되어 있다. 단열 부재(94)의 관통 구멍(113)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(113)에 열매체를 공급하는 공급관(114)이 접속되어 있다. 공급관(114)에는, 도시하지 않은 열매체 공급원이 접속되어 있고, 이 공급관(114)으로부터, 관통 구멍(112, 113) 및 외부 열매체 공급 구멍(110)을 통해서 외주부 유로(30a)에 열매체가 공급된다. 이러한 경우, 관통 구멍(112, 113) 및 공급관(114)은, 스테이지(30)의 외주부 유로(30a)에 열매체를 공급하는 스테이지 열매체 공급관으로서 기능한다.
내주부 유로(30b)는, 예를 들어 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, 원환 형상의 슬릿(82)의 내측에, 대략 나선 형상으로 형성되어 있다. 내주부 유로(30b)의 일단부에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 스테이지(30)의 이면에 형성된 내부 열매체 공급 구멍(115)이 연통하고 있다. 또한, 내주부 유로(30b)의 내부 열매체 공급 구멍(115)이 연통하는 측과 반대측의 단부에는, 스테이지(30)의 이면에 형성된 내부 열매체 배출 구멍(116)이 연통하고 있다. 그리고, 내부 열매체 공급 구멍(115) 및 내부 열매체 배출 구멍(116)을 통해서 내주부 유로(30b)에 열매체를 유통시킴으로써, 스테이지(30)의 중앙부를 온도 조절할 수 있다. 또한, 내주부 유로(30b)와 외주부 유로(30a)가 슬릿(82)을 사이에 두고 형성되어 있기 때문에, 내주부 유로(30b)와 외주부 유로(30a)와의 사이의 열전도가 최소한으로 억제된다. 그 때문에, 스테이지(30)의 외주부와 중앙부의 온도 제어를, 독립해서 고정밀도로 제어할 수 있다.
내부 열매체 공급 구멍(115)에의 열매체의 공급은, 예를 들어 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 온도 조절판(32)의 내부 열매체 공급 구멍(115)에 대응하는 위치에 두께 방향으로 관통해서 형성된 관통 구멍(117)을 통해서 행하여진다. 또한, 지지대(31) 및 단열 부재(94)에도, 내부 열매체 공급 구멍(115)에 대응하는 위치에 당해 지지대(31) 및 단열 부재(94)를 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍(118)이 형성되어 있다. 단열 부재(94)의 관통 구멍(118)에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 관통 구멍(118)에 열매체를 공급하는 공급관(119)이 접속되어 있다. 공급관(119)에는, 도시하지 않은 열매체 공급원이 접속되어 있고, 이 공급관(119)으로부터, 관통 구멍(117, 118) 및 내부 열매체 공급 구멍(115)을 통해서 내주부 유로(30b)에 열매체가 공급된다. 이러한 경우, 관통 구멍(117, 118) 및 공급관(119)은, 스테이지(30)의 내주부 유로(30b)에 열매체를 공급하는 스테이지 열매체 공급관으로서 기능한다.
온도 조절판(32) 외주부의 내부에는, 예를 들어 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, 열매체를 유통시키는 다른 열매체 유로로서의 조절판 유로(120)가 형성되어 있다. 조절판 유로(120)는, 예를 들어 나사 구멍(84)이나 볼트 구멍(86)에 근접해서, 대략 원호 형상으로 형성되어 있다. 원호 형상의 조절판 유로(120)의 일단부에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 온도 조절판(32)의 상면에 형성된 조절판 열매체 공급 구멍(121)이 연통하고 있다. 또한, 조절판 유로(120)에 있어서의 조절판 열매체 공급 구멍(121)이 연통하는 측과 반대측의 단부에는, 온도 조절판(32)의 이면에 형성된 조절판 열매체 배출 구멍(122)이 연통하고 있다.
조절판 열매체 공급 구멍(121)은, 스테이지(30)에 형성된 외부 열매체 배출 구멍(111)과 동일 정도의 직경을 갖고, 또한 온도 조절판(32)과 스테이지(30)를 볼트(80)에 의해 고정했을 때, 외부 열매체 배출 구멍(111)과 그 위치가 일치하도록 배치되어 있다. 따라서, 스테이지(30)의 외부 열매체 배출 구멍(111)을 통해서 외주부 유로(30a)로부터 배출된 열매체는, 조절판 열매체 공급 구멍(121)을 통해서 조절판 유로(120)에 공급된다. 이에 의해, 온도 조절판(32)의 외주부, 보다 구체적으로는, 스테이지(30)와의 사이에서 열전도가 발생하는 열전부의 온도 조절을 행할 수 있다. 이러한 경우, 조절판 유로(120)는, 스테이지(30)와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조절 기구로서 기능하고, 또한 외부 열매체 배출 구멍(111)과 조절판 열매체 공급 구멍(121)은, 외주부 유로(30a)를 통과한 후의 열매체를, 다른 열매체 유로로서의 조절판 유로(120)에 공급하는 조절판 열매체 공급관으로서 기능한다. 또한, 도 3에서는, 조절판 유로(120)가 나사 구멍(84) 및 볼트 구멍(86)의 내측에 설치된 상태를 도시하고 있지만, 열전부의 온도 조절을 행할 수 있는 것이라면, 조절판 유로(120)의 형상이나 배치는 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 임의로 설정할 수 있다.
조절판 열매체 배출 구멍(122)으로부터의 열매체의 배출은, 지지대(31) 및 단열 부재(94)에 있어서의 조절판 열매체 배출 구멍(122)에 대응하는 위치에, 당해 지지대(31) 및 단열 부재(94)를 두께 방향으로 관통해서 형성된 관통 구멍(123)을 통해서 행하여진다. 단열 부재(94)의 관통 구멍(123)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 관통 구멍(123)으로부터 열매체를 배출하는 배출관(124)이 접속되어 있고, 조절판 열매체 배출 구멍(122)으로부터 배출된 열매체는, 이 배출관(124)을 통해서 처리 용기(10)의 외부로 배출된다.
또한, 온도 조절판(32), 지지대(31) 및 단열 부재(94)에 있어서의 내부 열매체 배출 구멍(116)에 대응하는 위치에는, 온도 조절판(32), 지지대(31) 및 단열 부재(94)를 두께 방향으로 관통해서 형성된 관통 구멍(125, 126, 127)이 형성되어 있다. 단열 부재(94)의 관통 구멍(127)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 관통 구멍(127)으로부터 열매체를 배출하는 배출관(128)이 접속되어 있고, 내부 열매체 배출 구멍(116)으로부터 배출된 열매체는, 이 배출관(128)을 통해서 처리 용기(10)의 외부로 배출된다.
기판 처리 장치(2)에는, 도 1에 도시한 바와 같이 제어 장치(200)가 설치되어 있다. 제어 장치(200)는, 예를 들어 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 기판 처리 장치(2)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 예를 들어 컴퓨터 판독 가능한 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등의 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어 장치(200)에 인스톨된 것이어도 된다.
본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(2)는, 이상과 같이 구성되어 있고, 이어서 기판 처리 장치(2)를 사용한 웨이퍼(W)의 처리에 대해서 설명한다.
웨이퍼 처리에 있어서는, 기판 처리 장치(2)의 외부에 설치된 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 처리 용기(10) 내에 웨이퍼(W)가 반송되어, 기판 적재대(1) 상에 적재된다. 그 후, 셔터(43)가 폐쇄된다.
그와 함께, 배기 기구(70)에 의해 처리 용기(10)의 내부를 소정의 압력까지 배기하면서, 제1 가스 공급원(61)과 제2 가스 공급원(64)으로부터 각각 처리 가스가 처리 용기(10) 내에 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 처리, 본 실시 형태에서는, 예를 들어 COR 처리가 행하여진다.
COR 처리에 있어서는, 제1 가스 공급원(61)과 제2 가스 공급원(64)으로부터 공급된 처리 가스는, 샤워 플레이트(52)를 통해서 웨이퍼(W)에 공급된다.
또한, COR 처리 시에는, 공급관(114) 및 공급관(119)으로부터 각각 열매체가 공급되고, 외주부 유로(30a) 및 내주부 유로(30b)를 유통하는 열매체에 의해, 스테이지(30)의 온도가 적절히 조절된다. 또한, 외주부 유로(30a)로부터 배출된 열매체는 조절판 유로(120)에 공급되고, 조절판 유로(120)에 의해, 나사 구멍(84)이나 볼트 구멍(86)의 근방, 즉 스테이지(30)와 온도 조절판(32)의 사이에서 열전도가 발생하는 열전부의 온도 조절이 행하여진다. 이에 의해, 예를 들어 처리 용기(10)와 지지대(31)를 고정하는 볼트(92) 등을 통하여, 처리 용기(10)로부터 기판 적재대(1)에 전해지는 열의 영향을 최소한으로 억제하여, 스테이지(30)의 온도 조절을, 외주부 유로(30a) 및 내주부 유로(30b)에 의해 엄밀하게 행할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 면내에서 균일한 COR 처리를 행할 수 있다.
COR 처리가 행하여지면, 셔터(43)가 개방된다. 계속해서, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)로부터 기판 적재대(1) 상의 웨이퍼(W)가 기판 처리 장치(2)의 외부에 반출된다. 그 후, 기판 처리 장치(2) 외부에 설치된 가열 장치에 의해 웨이퍼(W)가 가열되고, COR 처리에 의해 발생한 반응 생성물이 기화해서 제거된다. 이에 의해, 일련의 웨이퍼 처리가 종료된다.
이상의 실시 형태에 의하면, 스테이지(30)와 지지대(31)와의 사이에, 스테이지(30)와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조절판(32)을 개재시키고 있으므로, 지지대(31)로부터 스테이지(30)에의 열전도를 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 예를 들어 스테이지(30)의 직경을 작게 함으로써, 볼트(80)의 배치가 평면에서 보아 웨이퍼(W)와 겹치는 위치가 된 경우에도, 기판 적재대(1)의 스테이지(30)의 온도를 적정하게 관리하여, 원하는 웨이퍼 처리를 실시할 수 있다.
또한, 스테이지(30)에 있어서의, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)을 고정하는 볼트(80)보다도 내측의 영역에는, 원환 형상의 슬릿(82)이 형성되고, 스테이지(30)의 외주부와 중앙부와의 사이의 열전도가 최소한으로 억제되므로, 스테이지(30)의 외주부의 온도와 중앙부의 온도를 엄밀하게 조절할 수 있다.
또한, 스테이지(30)와 온도 조절판(32)과의 사이에 간극(S)을, 온도 조절판(32)과 지지대(31)와의 사이에 간극(T)을 각각 형성했으므로, 스테이지(30), 온도 조절판(32) 및 지지대(31)의 사이에서의 열전도를 최소한으로 억제할 수 있다. 따라서, 스테이지(30)의 온도 관리를 보다 엄밀하게 행할 수 있다.
이상의 실시 형태에서는, 온도 조절판(32)이나 지지대(31)의 상면을, 아래로 오목한 형상으로 함으로써, 간극(S) 및 간극(T)을 형성했지만, 간극(S, T)의 형성에 있어서는, 예를 들어 스테이지(30)의 하면을 오목해지게 하거나, 온도 조절판(32)의 하면을 오목해지게 하도록 하거나 해도 된다.
이상의 실시 형태에서는, 조절판 유로(120)에 공급하는 열매체로서, 외주부 유로(30a)로부터 배출된 열매체를 사용했지만, 조절판 유로(120)에의 열매체의 공급 방법은, 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 처리 용기(10)의 외부로부터 조절판 유로(120)에 직접 열매체를 공급해도 된다. 단, 조절판 유로(120)에 직접 열매체를 공급하는 경우, 처리 용기(10)에 공급관을 더 설치할 필요가 있으므로, 처리 용기(10)의 소형화로부터의 관점에서는, 본 실시 형태와 같이, 외주부 유로(30a)로부터 배출된 열매체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 열매체를 우선 조절판 유로(120)에 공급하고, 조절판 유로(120)로부터 배출된 열매체를 외주부 유로(30a)에 공급하도록 열매체의 유로를 형성해도 되지만, 스테이지(30)의 온도 제어라는 관점에서는, 본 실시 형태와 같이, 우선 외주부 유로(30a)에 열매체를 공급하고, 외주부 유로(30a)로부터 배출된 열매체를 조절판 유로(120)에 공급하는 것이 바람직하다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 스테이지(30)와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조절 기구로서 조절판 유로(120)를 사용했지만, 온도 조절 기구로서는 본 실시 형태의 내용에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 펠티에 소자와 같은, 다른 온도 조절 기구를 사용해도 된다.
실시예
다음으로 발명자들이 실시예로서, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(2)에 있어서, 스테이지(30)의 온도 조절하는 시험을 행하였다. 그 시험 결과를 도 5, 6에 나타내었다. 그때, 스테이지(30)의 온도 조절의 목표값은 30℃이고, 스테이지(30)에 있어서의 직경 180mm의 원주 상, 및, 직경 242mm의 원주 상의 온도를, 당해 원주를 따라 측정하였다. 또한, 비교예로서, 온도 조절판(32)에 열매체를 공급하지 않는 경우에 대해서도 마찬가지로 온도의 측정을 행하였다. 또한, 도 5, 6에서, 횡축은 상기 원주 상의 각도이며, 종축은 온도이다. 또한, 도 5는 직경 180mm의 원주 상의 측정 결과이며, 도 6은 직경 242mm의 원주 상의 측정 결과이다. 온도 조절판(32)에 열매체를 공급한 경우를 실선으로, 온도 조절판(32)에 열매체를 공급하지 않는 경우를 각각 파선으로 나타내고 있다.
도 5, 6에 도시한 바와 같이, 온도 조절판(32)에 열매체를 공급함으로써, 스테이지(30)의 내주부, 외주부 모두 대략 32℃ 정도로 온도 조절하고, 또한 온도 차를 2℃ 정도로 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다. 한편, 온도 조절판(32)에 열매체를 공급하지 않는 경우에는, 내주부, 외주부 모두 대략 34℃ 정도가 되고, 또한 스테이지(30) 상의 온도 차도 4℃ 정도 발생해버리고 있었다. 그 결과로부터, 본 실시 형태와 같이 온도 조절판(32)에 열매체를 공급함으로써, 스테이지(30)의 온도를 고정밀도로 조절할 수 있음이 확인되었다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에서의 통상의 지식을 갖는 사람이라면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다. 상술한 실시 형태는, 웨이퍼에 COR 처리를 행하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 처리 가스를 사용하는 다른 웨이퍼 처리 장치, 예를 들어 플라즈마 처리 장치 등에도 적용할 수 있다.
1 : 기판 적재대 2 : 기판 처리 장치
10 : 처리 용기 20 : 측벽
21 : 천장판 22 : 저판
30 : 스테이지 30a : 외주부 유로
30b : 내주부 유로 31 : 지지대
32 : 온도 조절판 42 : 반입출구
43 : 셔터 50 : 샤워 헤드
52 : 샤워 플레이트 70 : 배기 기구
80 : 볼트 81 : 볼트 구멍
82 : 슬릿 100 : 열매체 유로
113 : 내부 열매체 공급 구멍 120 : 조절판 유로
121 : 조절판 열매체 공급 구멍 122 : 조절판 열매체 배출 구멍
W : 웨이퍼

Claims (4)

  1. 기판을 적재하는 기판 적재대로서,
    그 상면에 기판을 적재하고, 소정 온도의 열매체를 유통시키는 열매체 유로가 내부에 형성된 스테이지와,
    상기 스테이지를 지지하는 지지대와,
    상기 스테이지와 상기 지지대의 사이에 설치되고, 그 내부에, 상기 스테이지와의 열전부의 온도를 조절하는 온도 조절 기구를 구비한 온도 조절판을 갖고,
    상기 온도 조절판의 온도 조절 기구는, 열매체가 유통하는 다른 열매체 유로이고,
    상기 스테이지의 열매체 유로에 접속되어, 상기 열매체 유로에 열매체를 공급하는 스테이지 열매체 공급관과,
    상기 열매체 유로와 상기 온도 조절판의 다른 열매체 유로와의 사이를 접속하여, 상기 스테이지 열매체 공급관으로부터 공급되어 상기 열매체 유로를 통과한 후의 열매체를, 상기 다른 열매체 유로에 공급하는 조절판 열매체 공급관을 더 갖고,
    상기 스테이지의 외주부와 상기 온도 조절판의 외주부를 고정하는 복수의 고정 부재가 기판과 겹치는 위치에서 고정하는, 기판 적재대.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테이지와 상기 온도 조절판의 사이이며, 상기 복수의 고정 부재보다도 내측의 영역에는, 간극이 형성되어 있는, 기판 적재대.
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