KR102225236B1 - 웨이퍼 지지대 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 지지대(20)는, 웨이퍼 배치면(22a)을 갖는 원판형의 세라믹 기체(22)의 내부에 RF 전극(23)과 히터 전극(30)이 웨이퍼 배치면(22a)측으로부터 이 순서로 매설된 것이다. RF 전극(23)은, 동일 평면 위의 존(zone)마다 형성된 복수의 RF존 전극(24, 25)에 의해 구성되어 있다. 복수의 RF존 전극(24, 25) 및 히터 전극(30)은, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)의 외측에 설치된 복수의 RF존 전극용 도체(34, 35) 및 배선 부재(38, 38)에 각각 독립적으로 접속되어 있다.

Description

웨이퍼 지지대
본 발명은 웨이퍼 지지대에 관한 것이다.
웨이퍼 지지대로는, 웨이퍼 배치면을 갖는 원판형의 세라믹 기체(基體)의 내부에 RF 전극과 히터 전극이 웨이퍼 배치면측으로부터 이 순서로 매설된 것이 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 이 종류의 웨이퍼 지지대로서, 세라믹스 기체 내에 있어서 웨이퍼 탑재면으로부터의 깊이가 서로 다르도록 매설되어 있는 원형상 RF 전극 및 원환상 RF 전극을 구비한 것이 개시되어 있다. 이 웨이퍼 지지대의 웨이퍼 배치면에 대향하는 위치에는 평판 상부 전극이 배치된다. 그리고, 그 평판 상부 전극과 웨이퍼 지지대의 2개의 RF 전극으로 이루어진 평행 평판 전극 사이에 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 특허문헌 1에는, 플라즈마를 발생시킬 때에, 원형상 RF 전극과 원환상 RF 전극에 각각 상이한 고주파 전력을 인가함으로써 플라즈마의 밀도 분포를 양호하게 컨트롤할 수 있다고 설명되고 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 제5896595호 공보
그러나, 플라즈마를 발생시킬 때, 평판 상부 전극과 원형상 RF 전극의 거리 및 평판 상부 전극과 원환상 RF 전극의 거리가 상이하고, 웨이퍼 배치면과 원형상 RF 전극 사이의 유전체층(세라믹 기체)의 두께와 웨이퍼 배치면과 원환상 RF 전극 사이의 유전체층의 두께도 상이하다. 그 때문에, 플라즈마의 밀도 분포를 양호하게 컨트롤하는 것이 어려웠다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 플라즈마의 밀도 분포를 용이하게 컨트롤할 수 있도록 하는 것을 목적의 하나로 한다.
전술한 목적의 적어도 하나를 달성하기 위해, 본 발명의 웨이퍼 지지대는 이하의 구성을 채용했다.
즉, 본 발명의 웨이퍼 지지대는,
웨이퍼 배치면을 갖는 원판형의 세라믹 기체의 내부에 RF 전극과 히터 전극이 상기 웨이퍼 배치면측으로부터 이 순서로 매설된 웨이퍼 지지대로서,
상기 RF 전극은, 동일 평면 위의 존(zone)마다 형성된 복수의 RF존 전극에 의해 구성되고,
상기 복수의 RF존 전극 및 상기 히터 전극은, 상기 세라믹 기체의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 외측에 설치된 복수의 RF존 전극용 도체 및 히터 전극용 도체에 각각 독립적으로 접속되어 있는 것이다.
이 웨이퍼 지지대에서는, 복수의 RF존 전극 및 히터 전극은, 세라믹 기체의 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 외측에 설치된 복수의 RF존 전극용 도체 및 히터 전극용 도체에 각각 독립적으로 접속되어 있다. 그 때문에, RF존 전극마다 상이한 고주파 전력을 공급할 수 있고, 플라즈마의 밀도 분포를 양호하게 컨트롤할 수 있다. 여기서, RF 전극은, 동일 평면 위의 존마다 형성된 복수의 RF존 전극에 의해 구성되어 있다. 그 때문에, 웨이퍼 지지대의 상측에 배치되는 평판 상부 전극과 각 RF존 전극의 거리는 전부 동일하며, 웨이퍼 배치면과 각 RF존 전극 사이의 세라믹 기체의 두께(유전체층의 두께)도 전부 동일하다. 그 때문에, 플라즈마의 밀도 분포를 양호해지도록 용이하게 컨트롤할 수 있다. 또, RF존 전극의 형상이나 수는 임의로 결정할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 지지대에 있어서, 상기 RF 전극은, 상기 복수의 RF존 전극으로서, 상기 세라믹 기체와 동심원형의 원형 전극이나 상기 원형 전극을 복수로 분할한 전극을 포함하고, 또한, 상기 원형 전극의 외측에 상기 세라믹 기체와 동심원의 1 이상의 원환 전극이나 상기 원환 전극 중 적어도 하나를 복수로 분할한 전극을 포함하도록 해도 좋다. 세라믹 기체의 내주 부분과 외주 부분에서는 플라즈마의 밀도 분포가 상이한 경우가 많기 때문에, 이와 같이 원형 전극(또는 원형 전극을 복수로 분할한 전극)과 1 이상의 원환 전극(또는 원환 전극을 복수로 분할한 전극)으로 나누는 것이 바람직하다. 예컨대, RF존 전극으로서, 세라믹 기체와 동심원형의 원형 전극과, 그 원형 전극의 외측에 세라믹 기체와 동심원의 1 이상의 원환 전극을 설치해도 좋다. 혹은, 세라믹 기체와 동심원형의 원형 전극을 절반으로 나눈 한쌍의 반원형 전극과, 그 2개의 반원형 전극의 외측에 세라믹 기체와 동심원의 1 이상의 원환 전극을 설치해도 좋다. 혹은, 원환 전극을 복수로 분할해도 좋다.
본 발명의 웨이퍼 지지대는, 상기 세라믹 기체의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 중앙 영역에 접합된 중공의 세라믹 샤프트를 구비하고, 상기 복수의 RF존 전극용 도체 및 상기 히터 전극용 도체는 상기 세라믹 샤프트의 내부에 배치되고, 상기 복수의 RF존 전극 중 상기 세라믹 기체에 상기 세라믹 샤프트를 투영한 중앙 영역으로부터 벗어난 위치에 설치된 것은, 자신에 대응하는 상기 RF존 전극용 도체와, 점퍼를 통해, 접속되고, 상기 점퍼는, 상기 세라믹 기체의 내부이면서 상기 RF 전극이 설치된 평면보다 더 상기 웨이퍼 배치면으로부터 떨어진 평면 위에 설치되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 기체의 중앙 영역으로부터 벗어난 위치의 RF존 전극에 관해서는, 점퍼를 이용하여 그 RF존 전극에 대응하는 RF존 전극용 도체에 배선할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 RF존 전극 중 2 이상의 RF존 전극이 상기 중앙 영역으로부터 벗어난 위치에 설치되어 있고, 상기 2 이상의 RF존 전극마다 설치되는 상기 점퍼는 동일 평면 위에 설치되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 각 점퍼를 상이한 깊이에 설치한 경우에 비하여 세라믹 기체의 두께가 얇아진다. 세라믹 기체의 두께가 얇아지면 그 열용량이 작아지기 때문에, 세라믹 기체의 온도 조정, 나아가서는 웨이퍼의 온도 조정을 신속하게 행할 수 있다. 또한, 상기 점퍼는, 상기 히터 전극과 동일 평면에 상기 히터 전극과 비접촉인 상태로 설치되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 세라믹 기체의 두께를 얇게 할 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 지지대에 있어서, 상기 히터 전극은, 상기 RF존 전극의 수와 동일한 수 또는 상이한 수의 복수의 히터존 전극에 의해 구성되며, 상기 히터 전극용 도체는, 상기 복수의 히터존 전극의 각각에 독립적으로 접속되는 히터존 전극용 도체에 의해 구성되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 히터존 전극마다 상이한 전력을 공급할 수 있기 때문에, 존마다의 제막성의 불균일을 히터 온도의 조정으로 보상·조정할 수 있다. 이 경우, 상기 세라믹 기체를 상기 웨이퍼 배치면에서 보았을 때에 상기 RF존 전극 사이의 갭(gap)에는 적어도 하나의 상기 히터존 전극이 배치되어 있어도 좋다. 인가하는 RF 전력을 크게 한 경우, 갭 간격을 크게 잡으면 RF의 간섭을 억제할 수 있어 유리하지만, RF 전극이 존재하지 않는 갭 부분에서 플라즈마 밀도가 감소하여 면내의 플라즈마 밀도가 불균일해지는 경우가 있다. 따라서, 그 갭 영역에 히터존 전극을 배치함으로써, 플라즈마 밀도의 불균일 때문에 생기는 제막성의 불균일을 온도 분포, 즉 히터 온도의 조정으로 보상·조정할 수 있어 유효하다. 혹은, 상기 세라믹 기체를 상기 웨이퍼 배치면에서 보았을 때에 상기 복수의 RF존 전극과 상기 복수의 히터존 전극이 일치하도록 배치되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 각 RF존 전극을, 그것에 대응하는 히터존 전극에 의해, 개별적으로 온도 제어할 수 있다.
도 1은 플라즈마 발생 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 도 1의 A-A 단면도.
도 3은 도 1의 B-B 단면도.
도 4는 RF 전극(23), 점퍼(27) 및 히터 전극(30)의 배치를 나타내는 사시도.
도 5는 RF 전극(123), 점퍼(127, 128) 및 히터 전극(30)의 배치를 나타내는 사시도.
도 6은 다른 예의 RF 전극(23), 점퍼(27) 및 히터 전극(30)의 배치를 나타내는 사시도.
도 7은 히터 전극(130)의 사시도.
도 8은 RF 전극(23) 및 히터 전극(130)의 배치를 나타내는 사시도.
도 9는 RF 전극(23) 및 히터 전극(130)의 배치를 나타내는 사시도.
도 10은 RF 전극(23)의 다른 예를 나타내는 평면도.
도 11은 RF 전극(23)의 다른 예를 나타내는 평면도.
도 12는 점퍼(27)의 다른 예를 나타내는 단면도.
본 발명의 바람직한 실시형태를, 도면을 참조하면서 이하에 설명한다. 도 1은 플라즈마 발생 장치(10)의 사시도, 도 2는 도 1의 A-A 단면도, 도 3은 도 1의 B-B 단면도, 도 4는 RF 전극(23), 점퍼(27) 및 히터 전극(30)의 배치를 나타내는 사시도이다.
플라즈마 발생 장치(10)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 지지대(20)와, 상부 전극(50)을 구비하고 있다.
웨이퍼 지지대(20)는, 플라즈마를 이용하여 CVD나 에칭 등을 행하는 웨이퍼(W)를 지지하여 가열하기 위해 이용되는 것이며, 도시하지 않은 반도체 프로세스용 챔버의 내부에 부착된다. 이 웨이퍼 지지대(20)는, 세라믹 기체(22)와, 중공의 세라믹 샤프트(29)를 구비하고 있다.
세라믹 기체(22)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 세라믹제(예컨대 알루미나제나 질화알루미늄제)의 원판형 부재이다. 이 세라믹 기체(22)는, 웨이퍼(W)를 배치 가능한 웨이퍼 배치면(22a)을 구비하고 있다. 세라믹 기체(22)의 웨이퍼 배치면(22a)과는 반대측의 면(이면)(22b)의 중앙에는, 세라믹 샤프트(29)가 접합되어 있다. 세라믹 기체(22)에는, 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, RF 전극(23)과 점퍼(27)와 히터 전극(30)이, 각각 이격된 상태로 매설되어 있다. RF 전극(23)과 점퍼(27)와 히터 전극(30)은, 웨이퍼 배치면(22a)에 가까운 쪽부터 이 순서로 매설되어 있다.
RF 전극(23)은, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행(실질적으로 평행한 경우를 포함, 이하 동일)하게 설치되어 있다. RF 전극(23)은, 세라믹 기체(22)의 중심으로부터 소정 반경[여기서는 세라믹 기체(22)의 반경의 절반 이상]의 원(21)(도 3 참조)의 내측의 존(zone)에 설치된 제1 RF존 전극(24)과, 상기 원(21)의 외측의 존에 설치된 제2 RF존 전극(25)으로 구성되어 있다. 제1 RF존 전극(24)은, 세라믹 기체(22)와 동심원형의 원형 전극이다. 제2 RF존 전극(25)은, 제1 RF존 전극(24)의 외측에 이격되어 설치되고, 세라믹 기체(22)와 동심원형의 원환 전극이다. 제1 RF존 전극(24)은, 세라믹 기체(22)에 세라믹 샤프트(29)를 투영한 원형의 중앙 영역(22c)(도 2 및 도 3의 이점쇄선)에 중복되도록 설치되어 있지만, 제2 RF존 전극(25)은, 중앙 영역(22c)으로부터 떨어진 위치에 설치되어 있다. 제1 RF존 전극(24) 및 제2 RF존 전극(25)은 모두 도전성의 메쉬 시트로 구성되어 있다.
제1 RF존 전극(24)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이면 중앙에 전극 단자(24a)가 접속되어 있다. 전극 단자(24a)는, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 외부에 노출되도록 설치되어 있다. 제1 RF존 전극(24)은, 전극 단자(24a)를 통해 제1 RF존 전극용 도체(34)에 접속되어 있다. 제1 RF존 전극용 도체(34)는, 세라믹 샤프트(29)의 중공 내부 및 하부 개구를 거쳐 제1 교류 전원(44)에 접속되어 있다.
제2 RF존 전극(25)은, 도 2에 나타낸 바와 같이, 자신[제2 RF존 전극(25)]에 대응하는 제2 RF존 전극용 도체(35)와 점퍼(27)를 통해 접속되어 있다. 구체적으로는, 제2 RF존 전극(25)의 이면 중 직경 방향으로부터 약간 벗어난 2점에, 원기둥형의 내부 단자(25a, 25a)의 상단이 접속되어 있다. 점퍼(27)는, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행한 도전성의 띠모양 메쉬 시트이며, 세라믹 기체(22)의 내부 중 RF 전극(23)과 히터 전극(30) 사이에서 전극 단자(24a)나 제1 RF존 전극용 도체(34)와 간섭하지 않도록 배치되어 있다. 점퍼(27)는, 이면 중앙에 전극 단자(27a)가 접속되어 있다. 전극 단자(27a)는, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)으로부터 외부에 노출되도록 설치되어 있다. 점퍼(27)는, 전극 단자(27a)를 통해 제2 RF존 전극용 도체(35)에 접속되어 있다. 제2 RF존 전극용 도체(35)는, 세라믹 샤프트(29)의 중공 내부 및 하부 개구를 거쳐 제2 교류 전원(45)에 접속되어 있다.
히터 전극(30)은, 웨이퍼 배치면(22a)과 평행하게 설치되어 있다. 히터 전극(30)은, 세라믹 기체(22)의 직경보다 약간 작은 직경의 원 내에서, 그 원의 중심 부근에 배치된 2개의 전극 단자(30a, 30b) 중의 한쪽 전극 단자(30a)로부터 그 원 내의 거의 전면에 걸쳐 끊어지지 않게 한번에 다른쪽 전극 단자(30b)까지 코일을 배선한 것이다. 각 전극 단자(30a, 30b)는, 배선 부재(38, 38)(히터 전극용 도체)를 통해 전원(48)에 접속되어 있다.
RF 전극(23), 점퍼(27) 및 히터 전극(30)의 재질은, 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 재질로는, 도전성을 갖는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 Mo, W, Nb, Mo 화합물, W 화합물 또는 Nb 화합물을 들 수 있다. 그 중, 세라믹 기체(22)와의 열팽창계수차가 작은 것이 바람직하다.
세라믹 샤프트(29)는, 세라믹 기체(22)와 동일한 세라믹으로 이루어진 원통형 부재이다. 세라믹 샤프트(29)의 상부 단부면은, 세라믹 기체(22)의 이면(22b)에 확산 접합이나 TCB(Thermal compression bonding)에 의해 접합되어 있다. TCB란, 접합 대상인 2개의 부재 사이에 금속 접합재를 끼워 넣고, 금속 접합재의 고상선 온도 이하의 온도로 가열한 상태로 2개의 부재를 가압 접합하는 공지의 방법을 말한다.
상부 전극(50)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 세라믹 기체(22)의 웨이퍼 배치면(22a)과 대향하는 상방 위치(예컨대 도시하지 않은 챔버의 천장면)에 고정되어 있다. 이 상부 전극(50)은 그라운드에 접속되어 있다.
다음으로, 플라즈마 발생 장치(10)의 사용예에 관해 설명한다. 도시하지 않은 챔버 내에 플라즈마 발생 장치(10)를 배치하고, 웨이퍼 배치면(22a)에 웨이퍼(W)를 배치한다. 그리고, 제1 RF존 전극(24)에 제1 교류 전원(44)으로부터 고주파 전력을 공급하고, 제2 RF존 전극(25)에 제2 교류 전원(45)으로부터 고주파 전력을 공급한다. 이렇게 함으로써, 상부 전극(50)과 세라믹 기체(22)에 매설된 RF 전극(23)으로 이루어진 평행 평판 전극 사이에 플라즈마가 발생하고, 그 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 CVD 성막을 하거나 에칭을 하거나 한다. 또한, 도시하지 않은 열전대의 검출 신호에 기초하여 웨이퍼(W)의 온도를 구하고, 그 온도가 설정 온도(예컨대 350℃이거나 300℃)가 되도록 히터 전극(30)에 인가하는 전압을 제어한다.
이상 상세히 설명한 웨이퍼 지지대(20)에서는, 제1 RF존 전극(24) 및 제2 RF존 전극(25)에 각각 상이한 고주파 전력(예컨대 동일한 주파수이며 상이한 와트수의 전력이거나, 상이한 주파수이며 동일한 와트수의 전력이거나, 상이한 주파수이며 상이한 와트수의 전력 등)을 공급할 수 있고, 플라즈마의 밀도 분포를 양호하게 컨트롤할 수 있다. 여기서, 제1 RF존 전극(24) 및 제2 RF존 전극(25)은 동일 평면 위에 형성되어 있다. 그 때문에, 웨이퍼 지지대(20)의 상측에 배치되는 상부 전극(50)과 각 RF존 전극(24, 25)의 거리는 모두 동일하며, 웨이퍼 배치면(22a)과 각 RF존 전극(24, 25) 사이의 세라믹 기체(22)의 두께(유전체층의 두께)도 모두 동일하다. 그 때문에, 플라즈마의 밀도 분포를 양호해지도록 용이하게 컨트롤할 수 있다.
또한, 세라믹 기체(22)의 내주 부분과 외주 부분에서는 플라즈마의 밀도 분포가 상이한 경우가 많기 때문에, 전술한 바와 같이 RF 전극(23)을 내주측의 원형 전극[제1 RF존 전극(24)]과 외주측의 원환 전극[제2 RF존 전극(25)]으로 나누는 것이 바람직하다.
또한, 세라믹 기체(22)에 세라믹 샤프트(29)를 투영한 중앙 영역(22c)으로부터 벗어난 제2 RF존 전극(25)에 관해서는, 점퍼(27)를 이용하여 그 제2 RF존 전극(25)에 대응하는 RF존 전극용 도체(35)에 배선할 수 있다.
또, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한, 여러 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 실시형태에서는, RF 전극(23)을 동일 평면 위의 제1 RF존 전극(24) 및 제2 RF존 전극(25)으로 구성했지만, RF 전극을 동일 평면 위의 3개 이상의 RF존 전극으로 구성해도 좋다. 도 5에, RF 전극(123)을, 동일 평면 위의 제1∼제3 RF존 전극(124∼126)으로 구성한 예를 나타낸다. 도 5 중, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 관해서는 동일한 부호를 붙였다. 또, 도 5에서는, 히터(30)의 배선 부재(38, 38)나 전원(48)은 생략했다. 제1 RF존 전극(124)은, 세라믹 기체(22)와 동심원형의 원형 전극이며, 제2 RF존 전극(125) 및 제3 RF존 전극(126)은, 세라믹 기체(22)와 동심원의 원환 전극이다. 제1 RF존 전극(124)은, 세라믹 기체(22)에 세라믹 샤프트(29)를 투영한 원형의 중앙 영역(22c)(도 2 및 도 3의 이점쇄선)과 중복되도록 설치되어 있다. 제1 RF존 전극(124)은, 이면 중앙에 접속된 전극 단자(124a)를 통해 제1 RF존 전극용 도체(134)에 접속되고, 또한 제1 교류 전원(144)에 접속되어 있다. 제2 RF존 전극(125) 및 제3 RF존 전극(126)은, 중앙 영역(22c)으로부터 벗어난 위치에 설치되어 있다. 제2 RF존 전극(125)은 2개의 내부 단자(125a)를 통해 점퍼(127)에 접속되고, 점퍼(127)는 전극 단자(127a)를 통해 제2 RF존 전극용 도체(135)에 접속되고, 또한 제2 교류 전원(145)에 접속되어 있다. 제3 RF존 전극(126)은 2개의 내부 단자(126a)를 통해 점퍼(128)에 접속되고, 점퍼(128)는 전극 단자(128a)를 통해 제3 RF존 전극용 도체(136)에 접속되고, 또한 제3 교류 전원(146)에 접속되어 있다. 2개의 점퍼(127, 128)는 동일 평면 위에 설치되어 있다. 2개의 점퍼(127, 128)가 설치된 평면은, RF 전극(123)이 설치된 평면과 히터 전극(30)이 설치된 평면 사이에 위치하고 있다. 이 도 5의 구성에서도, 전술한 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다. 특히, 제1∼제3 RF존 전극(124∼126)에 각각 상이한 고주파 전력을 공급할 수 있기 때문에, 플라즈마의 밀도 분포를 보다 양호하게 컨트롤할 수 있다. 또한, 각 점퍼(127, 128)를 동일 평면 위에 설치했기 때문에, 각 점퍼(127, 128)를 상이한 깊이에 설치하는 경우에 비하여 세라믹 기체(22)의 두께가 얇아진다. 세라믹 기체(22)의 두께가 얇아지면 그 열용량이 작아지기 때문에, 세라믹 기체(22)의 온도 조정, 나아가서는 웨이퍼의 온도 조정을 신속하게 행할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 점퍼(27)와 히터 전극(30)을 세라믹 기체(22)의 상이한 깊이에 설치했지만, 도 6에 나타낸 바와 같이, 점퍼(27)와 히터 전극(30)을 세라믹 기체(22) 내의 동일 평면 위에 설치해도 좋다. 도 6 중, 전술한 실시형태와 동일한 구성 요소에 관해서는 동일한 부호를 붙였다. 또, 도 6에서는, 히터(30)의 배선 부재(38, 38)나 전원(48)은 생략했다. 이렇게 하면, 세라믹 기체(22)의 두께를 더욱 얇게 할 수 있다.
전술한 실시형태에 있어서, 히터 전극(30) 대신에, RF존 전극의 수와 동일한 수 또는 상이한 수의 복수의 히터존 전극에 의해 구성된 히터 전극을 이용해도 좋다. 예컨대, 도 7의 히터 전극(130)은, 세라믹 기체(22)의 중심으로부터 소정 반경[예컨대 세라믹 기체(22)의 반경의 절반 이상]의 원(133)의 내측의 원형 존에 설치된 제1 히터존 전극(131)과, 그 원(133)의 외측의 원환 존에 설치된 제2 히터존 전극(132)으로 구성되어 있다. 제1 히터존 전극(131)은, 세라믹 기체(22)의 중심 부근에 배치된 2개의 전극 단자(131a, 131b) 중의 한쪽 전극 단자(131a)로부터 그 원형 존의 거의 전면에 걸쳐 끊어지지 않게 한번에 다른쪽 전극 단자(131b)까지 코일을 배선한 것이다. 각 전극 단자(131a, 131b)는, 배선 부재를 통해 제1 전원(141)에 접속되어 있다. 제2 히터존 전극(132)은, 세라믹 기체(22)의 중심 부근에 배치된 2개의 전극 단자(132a, 132b) 중의 한쪽 전극 단자(132a)로부터 그 원환 존으로 연장된 후 그 원환 존의 거의 전면에 걸쳐 끊어지지 않게 한번에 코일을 배선하고, 다른쪽 전극 단자(132b)로 복귀시킨 것이다. 각 전극 단자(132a, 132b)는, 배선 부재를 통해 제2 전원(142)에 접속되어 있다. 이렇게 하면, 제1 히터존 전극(131) 및 제2 히터존 전극(132)의 각각에 상이한 전력을 공급할 수 있기 때문에, 존(zone)마다의 제막성의 불균일을 히터 온도의 조정으로 보상·조정할 수 있다.
이와 같이 전술한 실시형태에서 히터 전극(30) 대신에 히터 전극(130)을 채용한 경우에 있어서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 세라믹 기체(22)를 웨이퍼 배치면(22a)에서 보았을 때에 제1 RF존 전극(24)과 제2 RF존 전극(25) 사이의 갭(G)에는 제1 히터존 전극(131) 및 제2 히터존 전극(132) 중 하나[도 8에서는 제2 히터존 전극(132)]가 배치되어 있어도 좋다. 인가하는 RF 전력을 크게 한 경우, 갭(G)의 간격을 크게 잡으면 RF의 간섭을 억제할 수 있어 유리하지만, RF 전극이 존재하지 않는 갭(G)의 부분에서 플라즈마 밀도가 감소하여 면내의 플라즈마 밀도가 불균일해지는 경우가 있다. 따라서, 그 갭(G)의 영역에 히터존 전극(131, 132) 중 하나를 배치함으로써, 플라즈마 밀도의 불균일 때문에 생기는 제막성의 불균일을 온도 분포, 즉 히터 온도의 조정으로 보상·조정할 수 있어 유효하다.
혹은, 전술한 실시형태에서 히터 전극(30) 대신에 히터 전극(130)을 채용한 경우에 있어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 세라믹 기체(22)를 웨이퍼 배치면(W)에서 보았을 때에 제1 RF존 전극(24)이 제1 히터존 전극(131)과 일치하고, 제2 RF존 전극(25)이 제2 히터존 전극(132)과 일치하도록 배치해도 좋다. 이렇게 하면, 각 RF존 전극(24, 25)을 그것에 대응하는 히터존 전극(131, 132)에 의해 개별적으로 온도 제어할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, RF 전극(23)은 원형 전극의 제1 RF존 전극(24)과 원환 전극의 제2 RF존 전극(25)으로 구성했지만, 원환 전극인 제2 RF존 전극(25)을 복수로 분할하여 각 분할 전극에 개별적으로 교류 전원을 접속해도 좋고, 원형 전극인 제1 RF존 전극(24)을 복수로 분할하여 각 분할 전극에 개별적으로 교류 전원을 접속해도 좋다. 이렇게 하면, 플라즈마의 밀도 분포를 더욱 양호해지도록 용이하게 컨트롤할 수 있다. 도 10에, RF 전극(23)을 구성하는 제2 RF존 전극(25)을 3개의 원호형 전극(251∼253)으로 분할한 경우를 예시한다. 도 11에, RF 전극(23)을 구성하는 제2 RF존 전극(25)을 3개의 원호형 전극(251∼253)으로 분할하고, 또한 제1 RF존 전극(24)을 2개의 반원형 전극(241, 242)으로 분할한 경우를 예시한다.
전술한 실시형태에서는, 제2 RF존 전극(25)과 점퍼(27)를 접속하는 2개의 내부 단자(25a, 25a)를 세라믹 기체(22)의 직경으로부터 약간 떨어진 위치에 설치했지만, 세라믹 기체(22)의 직경 위에 설치해도 좋다. 그 경우, 도 12에 나타낸 바와 같이, 점퍼(27)가 전극 단자(24a)와 간섭하지 않도록 점퍼(27)를 만곡시키면 된다.
전술한 실시형태에서는, 내부 단자(25a, 25a)를 통해 제2 RF존 전극(25)과 점퍼(27)를 접속했지만, 하나의 내부 단자(25a)를 통해 제2 RF존 전극(25)과 점퍼(27)를 접속해도 좋다. 이렇게 하면, 점퍼(27)의 길이를 세라믹 기체(22)의 반경과 동일한 정도의 길이로(짧게) 할 수 있다.
전술한 실시형태에서는, 제1 RF존 전극(24) 및 제2 RF존 전극(25)이나 점퍼(27)는, 모두 도전성의 메쉬 시트로 구성했지만, 특별히 메쉬 시트에 한정되는 것은 아니며, 예컨대 도전성이 일정한 시트(금속박 등)를 이용해도 좋다.
전술한 실시형태에 있어서, RF 전극(23)에 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치면(22a)에 흡인하도록 해도 좋다. 또한, 세라믹 기체(22)에 정전 전극을 더 매설하고, 그 정전 전극에 전압을 인가함으로써 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치면(22a)에 흡인해도 좋다.
전술한 실시형태에서는, 웨이퍼 지지대(20)의 제조 방법의 일례를 나타냈지만, 웨이퍼 지지대(20)의 제조 방법은 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 다른 공지의 제조 방법에 의해 웨이퍼 지지대(20)를 제조해도 좋다. 예컨대 일본 특허 공개 제2012-89694호 공보에 기재된 제조 방법에 준하여 웨이퍼 지지대(20)를 제조해도 좋다.
본 출원은, 2017년 3월 6일에 출원된 미국 가출원 제62/467430호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 웨이퍼를 플라즈마 처리할 때에 이용 가능하다.
10 : 플라즈마 발생 장치, 20 : 웨이퍼 지지대, 21 : 원, 22 : 세라믹 기체, 22a : 웨이퍼 배치면, 22b : 이면, 22c : 중앙 영역, 23 : RF 전극, 24 : 제1 RF존 전극, 24a : 전극 단자, 25 : 제2 RF존 전극, 25a : 내부 단자, 27 : 점퍼, 27a : 전극 단자, 29 : 세라믹 샤프트, 30 : 히터 전극, 30a, 30b : 전극 단자, 34 : 제1 RF존 전극용 도체, 35 : 제2 RF존 전극용 도체, 38 : 배선 부재, 44 : 제1 교류 전원, 45 : 제2 교류 전원, 48 : 전원, 50 : 상부 전극, 123 : RF 전극, 124 : 제1 RF존 전극, 124a : 전극 단자, 125 : 제2 RF존 전극, 125a : 내부 단자, 126 : 제3 RF존 전극, 126a : 내부 단자, 127, 128 : 점퍼, 127a, 128a : 전극 단자, 130 : 히터 전극, 131 : 제1 히터존 전극, 131a, 131b : 전극 단자, 132 : 제2 히터존 전극, 132a, 132b : 전극 단자, 133 : 원, 134 : 제1 RF존 전극용 도체, 135 : 제2 RF존 전극용 도체, 136 : 제3 RF존 전극용 도체, 141 : 제1 전원, 142 : 제2 전원, 144 : 제1 교류 전원, 145 : 제2 교류 전원, 146 : 제3 교류 전원, 241, 242 : 반원형 전극, 251∼253 : 원호형 전극.

Claims (8)

  1. 웨이퍼 배치면을 갖는 원판형의 세라믹 기체(基體)의 내부에 RF 전극과 히터 전극이 상기 웨이퍼 배치면측으로부터 이 순서로 매설된 웨이퍼 지지대로서,
    상기 RF 전극은, 동일 평면 위의 존(zone)마다 형성된 복수의 RF존 전극에 의해 구성되고,
    상기 복수의 RF존 전극 및 상기 히터 전극은, 상기 세라믹 기체의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 외측에 설치된 복수의 RF존 전극용 도체 및 히터 전극용 도체에 각각 독립적으로 접속되어 있으며,
    상기 세라믹 기체의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 중앙에 접합된 중공의 세라믹 샤프트를 구비하고,
    상기 복수의 RF존 전극용 도체 및 상기 히터 전극용 도체는 상기 세라믹 샤프트의 내부에 배치되며,
    상기 복수의 RF존 전극 중 상기 세라믹 기체에 상기 세라믹 샤프트를 투영한 중앙 영역으로부터 벗어난 위치에 설치된 것은, 자신에 대응하는 상기 RF존 전극용 도체와 점퍼를 통해 접속되고,
    상기 점퍼는, 상기 세라믹 기체의 내부이면서 상기 RF 전극이 설치된 평면보다 더 상기 웨이퍼 배치면으로부터 떨어진 평면 위에 설치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 RF 전극은, 상기 복수의 RF존 전극으로서, 상기 세라믹 기체와 동심원형의 원형 전극이나 상기 원형 전극을 복수로 분할한 전극을 포함하고, 또한, 상기 원형 전극의 외측에 상기 세라믹 기체와 동심원의 1 이상의 원환 전극이나 상기 원환 전극 중 적어도 하나를 복수로 분할한 전극을 포함하는 것인 웨이퍼 지지대.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복수의 RF존 전극 중 2 이상의 RF존 전극이 상기 중앙 영역으로부터 벗어난 위치에 설치되어 있고,
    상기 2 이상의 RF존 전극마다 설치되는 상기 점퍼는 동일 평면 위에 설치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  4. 제1항에 있어서, 상기 점퍼는, 상기 히터 전극과 동일 평면에, 상기 히터 전극과 비접촉인 상태로 설치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 히터 전극은, 상기 RF존 전극의 수와 동일한 수 또는 상이한 수의 복수의 히터존 전극에 의해 구성되고,
    상기 히터 전극용 도체는, 상기 복수의 히터존 전극의 각각에 독립적으로 접속되는 히터존 전극용 도체에 의해 구성되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  6. 제5항에 있어서, 상기 세라믹 기체를 상기 웨이퍼 배치면에서 보았을 때에, 상기 RF존 전극 사이의 갭(gap)에는 적어도 하나의 상기 히터존 전극이 배치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  7. 제5항에 있어서, 상기 히터 전극은, 상기 RF존 전극의 수와 동일한 수의 복수의 히터존 전극에 의해 구성되고,
    상기 세라믹 기체를 상기 웨이퍼 배치면에서 보았을 때에, 상기 복수의 RF존 전극과 상기 복수의 히터존 전극이 일치하도록 배치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
  8. 웨이퍼 배치면을 갖는 원판형의 세라믹 기체(基體)의 내부에 RF 전극과 히터 전극이 상기 웨이퍼 배치면측으로부터 이 순서로 매설된 웨이퍼 지지대로서,
    상기 RF 전극은, 동일 평면 위의 존(zone)마다 형성된 복수의 RF존 전극에 의해 구성되고,
    상기 복수의 RF존 전극 및 상기 히터 전극은, 상기 세라믹 기체의 상기 웨이퍼 배치면과는 반대측의 면의 외측에 설치된 복수의 RF존 전극용 도체 및 히터 전극용 도체에 각각 독립적으로 접속되어 있으며,
    상기 히터 전극은, 상기 RF존 전극의 수와 동일한 수의 복수의 히터존 전극에 의해 구성되고,
    상기 히터 전극용 도체는, 상기 복수의 히터존 전극의 각각에 독립적으로 접속되는 히터존 전극용 도체에 의해 구성되어 있으며,
    상기 세라믹 기체를 상기 웨이퍼 배치면에서 보았을 때에, 상기 복수의 RF존 전극과 상기 복수의 히터존 전극이 일치하도록 배치되어 있는 것인 웨이퍼 지지대.
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