KR102280568B1 - 포커스 링, 플라즈마 처리 장치 및 포커스 링 제조 방법 - Google Patents

포커스 링, 플라즈마 처리 장치 및 포커스 링 제조 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 충분한 열전도성을 확보하는 것.
(해결 수단) 포커스 링은, 처리 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대의 외주 상부에 착탈 가능하게 장착되는 포커스 링이다. 이 포커스 링은, 피처리 기판을 유지하는 쪽의 표면과 탑재대의 외주 상부에 장착되는 쪽의 이면을 갖는 링 형상의 링 본체와, 링 본체의 이면에 미리 고정되고, 이 링 본체를 탑재대의 외주 상부에 장착할 때에, 링 본체와 탑재대의 외주 상부의 사이에 개재하도록 장착된 점착성의 열전도 시트를 갖는다. 열전도 시트는, 링 본체에 미리 접착되어 일체화된 것이고, 열전도 시트의 한쪽의 면에 이 열전도 시트와 동질의 미가황 고무를 도포한 후, 이 면을 링 본체에 접합하고, 링 본체와 함께 가열 처리하는 것에 의해 링 본체에 가황 접착되는 것에 의해 일체화된 것이다.

Description

포커스 링, 플라즈마 처리 장치 및 포커스 링 제조 방법{FOCUS RING, PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING FOCUS RING}
본 발명의 여러 가지의 측면 및 실시 형태는, 포커스 링 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에서 이용되는 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 처리 챔버 내에 마련된 기판 탑재대 위에 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 탑재하고, 진공 환경하에서 처리 챔버에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해, 처리 챔버 내에 플라즈마를 발생시켜 피처리 기판의 에칭 등을 행한다. 이와 같은 플라즈마 처리 장치에서는, 탑재대의 위에 설치한 상기 피처리 기판의 외주부에 포커스 링을 설치하고, 피처리 기판의 면 내에 있어서의 플라즈마 처리의 균일성을 높이는 것이 알려져 있다.
이와 같은 구성에 있어서는, 일반적으로, 감압된 처리 챔버 내에서 탑재대의 외주 상부와 포커스 링의 사이에 진공 단열층이 형성되어 버리고, 탑재대의 외주 상부와 포커스 링 사이의 열전도가 매우 나빠진다. 진공 단열층이 형성된 경우, 포커스 링이 냉각되기 어렵게 되고, 결과적으로, 포커스 링의 온도가 높아진다. 그 결과, 포커스 링 근방의 반도체 웨이퍼 외주부의, 예컨대 에치 레이트, 홀 관통성(에칭에 의해 소정의 깊이까지 확실히 뚫을 수 있는 특성)이 저하하거나, 에칭의 어스펙트비가 저하하는 등, 반도체 웨이퍼 외주부의 에칭 특성이 나빠진다고 하는 일이 있었다.
또한, 상기와 같은 상황에서 계속하여 플라즈마 처리를 행하면, 포커스 링에 열이 축적되어 가고, 그 결과, 포커스 링의 온도가 일정하게 되지 않기 때문에, 균일한 에칭 처리를 동일 로트 내의 복수의 반도체 웨이퍼에 실시하는 것이 곤란하게 된다고 하는 일이 있다.
포커스 링의 효율적인 냉각 방법으로서, 포커스 링과 탑재대의 외주 상부의 사이에 열전도성이 양호한 열전도 시트를 개재시키는 것이 행해지고 있다. 열전도 시트를 장착할 때, 포커스 링과 열전도 시트 사이, 열전도 시트와 탑재대의 외주 상부의 사이에 극미량이라도 공기가 존재하면 열전도가 불충분하게 되고, 포커스 링의 냉각이 불충분하게 된다. 이것을 방지하기 위해, 열전도 시트를 장착할 때 챔버 내의 감압과 가압 조작을 반복하거나, 기계적 가압 수단에 의한 하중을 걸어서 열전도 시트의 밀착성을 향상시키는 등의 조작이 행해지고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2008-244096호 공보
이와 같은 포커스 링을 갖는 플라즈마 처리 장치에서는, 포커스 링도 플라즈마에 노출되기 때문에, 이 포커스 링 자체도 에칭되어 소모된다. 이와 같은 포커스 링의 소모에 따라서 반도체 웨이퍼의 면 내에 있어서의 처리의 균일성도 악화되기 때문에, 어느 정도 포커스 링이 소모된 시점에, 소모된 포커스 링을 새로운 포커스 링으로 교환할 필요가 있다. 교환을 위해 탑재대의 외주 상부로부터 포커스 링을 뗄 때에, 기계적 가압 수단에 의해 강하게 밀착한 열전도 시트의 찢어짐 등이 발생하여, 큰 문제가 되고 있다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위한 수단을 예의 검토한 결과, 수작업으로 포커스 링에 열전도 시트를 밀착시킨 상태에서 붙이는 것이 곤란한 것을 확인했다. 그래서 포커스 링과 열전도 시트를 미리 공장 레벨로 강고하게 고정, 즉, 포커스 링과 열전도 시트를 강고하게 일체화하는 것에 의해 상기 과제를 해결할 수 있다고 하는 지견을 얻었다.
즉, 본 발명의 제 1의 주요한 관점에 의하면, 처리 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대의 외주 상부에 착탈 가능하게 장착되는 포커스 링으로서, 이 포커스 링은, 피처리 기판을 유지하는 쪽의 표면과 탑재대의 외주 상부에 장착되는 쪽의 이면을 갖는 링 형상의 본체와, 본체의 이면에 미리 고정되고, 이 링 본체를 탑재대의 외주 상부에 장착할 때에, 링 본체와 탑재대의 외주 상부의 사이에 개재하도록 장착된 점착성의 열전도 시트를 갖고, 상기 열전도 시트는, 링 본체에 미리 접착되어 일체화된 것이고, 열전도 시트의 한쪽의 면에 이 열전도 시트와 동질의 미가황 고무(unvulcanized rubber)를 도포한 후, 이 면을 링 본체에 접합하고, 링 본체와 함께 가열 처리하는 것에 의해 링 본체에 가황 접착되는 것에 의해 일체화된 것인 것을 특징으로 하는 포커스 링이 제공된다.
이와 같은 구성에 의하면, 미가황 고무를 접착제로서 이용하여 포커스 링에 열전도 시트를 밀착 고정할 수 있다. 이것에 의해, 열전도 시트와 포커스 링 사이의 열이동을 충분히 가능하게 하는 것에 의해, 양호한 열전달이 가능한 포커스 링을 얻을 수 있다.
즉, 상기와 같은 구성에 의하면, 상기 열전달 시트와 링 본체의 사이에 기포가 형성되는 일이 없다. 다시 말해, 종래와 같은 기계적 가압 수단이 없더라도, 충분한 열전도성을 확보할 수 있는 것이다.
또, 특허청구범위에 기재되어 있지 않은 본 발명의 다른 특징은, 다음의 최선의 실시 형태의 항 및 첨부한 도면에 당업자가 알 수 있도록 기재되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시에 이용되는 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 개요도이다.
도 2는 본 실시예의 장치에 있어서의 포커스 링의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시예에 있어서의 열전도 시트의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에 있어서의 포커스 링과 열전도 시트를 일체화하는 방법을 나타낸 플로차트이다.
도 5는 본 실시예에 있어서의 열전도 시트의 열전도성과 경도의 관계를 나타낸 도면이다.
본 발명은, 플라즈마 처리 장치와, 이것에 이용하는 열전도 촉진용 열전도 시트에 관한 것이지만, 우선, 본 발명을 실시하기 위해 이용되는 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다.
(본 실시 형태의 구성)
도 1은 본 발명의 실시에 이용되는 플라즈마 처리 장치(1)의 일례를 나타내는 단면 개요도이다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 반도체 웨이퍼(2)를 수용하는 챔버(3)를 갖고, 챔버(3) 내에는 반도체 웨이퍼(2)를 탑재하는 탑재대로서, 정전 척(4), 원기둥 형상의 서셉터(5)가 배치되어 있다. 챔버(3)의 내벽면과 서셉터(5)의 측면의 사이에, 가스를 배출하기 위한 측방 배기로(6)가 형성되고, 이 측방 배기로(6)의 도중에, 다공판으로 이루어지는 배기 플레이트(7)가 배치되어 있다. 배기 플레이트(7)는, 챔버(3)를 상하로 구분하는 분리판으로서의 기능을 갖고, 배기 플레이트(7)의 상부는 반응실(8)이 되고, 하부는 배기실(9)이 된다. 배기실(9)에는, 배기관(10)이 개구하고, 도시하고 있지 않은 진공 펌프에 의해, 챔버(3) 내는 진공 배기된다. 또한, 탑재대로서, 서셉터(5)와 서셉터(5)의 외주부에 마련된 포커스 링(14)의 사이에 세라믹의 링이나 금속의 링이 더 마련되어 있더라도 좋다.
서셉터(5)의 상부에는, 정전 전극판(11)을 내장하는 정전 척(4)이 배치되어 있다. 정전 척(4)은, 원반 형상의 유전체(세라믹 등)의 사이에 정전 전극판(11)을 끼운 형상으로 되어 있다. 직류 전원(12)에 접속된 정전 전극판(11)에 직류 고전압을 인가하는 것에 의해, 정전 척(4)의 표면에 유전 전위가 발생하고, 정전 척(4)은 그 위에 탑재한 반도체 웨이퍼(2)를 쿨롱력 또는 존슨라벡력에 의해 흡착 유지한다.
정전 척(4)은, 서셉터(5)에 고정되어 있고, 절연 부재(13)와 반도체 웨이퍼(2)의 사이에 포커스 링(14)이 장치되어 있다. 이 절연 부재(13)는, 플라즈마가 외주 방향을 향해 너무 퍼지지 않도록 하는 작용이 있고, 플라즈마가 너무 퍼져서, 배기 플레이트(7)로부터 배기측으로 새어 버리는 것을 방지하도록 전계를 규제한다. 또한, 포커스 링(14)의 표면은, 도전체 재료, 예컨대 실리콘, 실리콘 카바이드나, 알루미나 세라믹스, 석영 등으로 형성되어 있다. 포커스 링(14)은 반도체 웨이퍼(2)의 외주를 덮고, 그 표면이 반응실(8)의 공간에 노출되어 있고, 반응실(8) 내의 플라즈마를 반도체 웨이퍼(2)에 수속시키는 기능을 갖는다.
반응실(8) 내에 플라즈마를 발생시키는 것은, 반응실(8) 상부의 가스 도입 샤워 헤드(15)에 상부 고주파 전원(16)으로부터 인가된 고주파 전력 또는, 서셉터(5)에 하부 고주파 전원(17)으로부터 인가된 고주파 전력의 작용에 기인한다. 또한 16과 17은 2주파 이상이더라도 상관없다. 가스 도입 샤워 헤드(15)가 챔버(3)의 상부 벽에 마련된다. 가스 도입 샤워 헤드(15)는 상부 전극판(20)을 유지하고, 이들의 사이에 버퍼실(19)이 형성된다. 가스 도입 샤워 헤드(15)에는, 가스 도입관(18)으로부터 반응 가스가 공급되고, 또한, 버퍼실(19)을 거쳐서 상부 전극판(20)에 마련된 다수의 가스 구멍(21)에 유통될 때에 플라즈마화되어, 반응실(8)에 공급된다.
고온의 플라즈마에 노출된 반도체 웨이퍼(2)는 온도가 올라가기 때문에, 서셉터(5)로의 열전도에 의해 냉각된다. 그 때문에, 서셉터(5)는 열전도성이 좋은 금속 재료로 구성되고, 그 내부에 냉매 유로(22)를 마련하여, 냉매 공급관(23)으로부터 물이나 에틸렌글리콜 등의 냉매를 순환시켜 냉각한다. 또한, 반도체 웨이퍼(2)를 흡착하는 정전 척(4)의 면에 다수의 열전도 가스 공급 구멍(24)을 마련하고, 헬륨을 이 구멍으로부터 충전시켜, 반도체 웨이퍼(2)의 이면을 냉각하고 있다.
도 2는 이 실시예의 장치에 있어서의 포커스 링(14)의 상세를 나타내는 단면도이고, 도 1의 A 부분의 확대도이다. 반도체 웨이퍼(2)는 정전 척(4) 위에 흡착 유지되어 있다. 정전 척(4)은, 서셉터(5)에 고정되어 있다.
포커스 링(14)은, 유전체 재료 또는, 도전체 재료로 이루어지는 링 형상의 본체를 갖는다. 이 링 형상의 본체에는, 열전도 시트(25)가 미리 일체화되어 있다. 이 열전도 시트(25)는, 포커스 링(14)과 서셉터(5)의 접촉면의 사이에 끼워 양자간의 열전도를 촉진시키기 위해 이용되는 것이고, 유연성과 열전도성이 풍부한 고분자 재료(겔 형상 폴리머가 적합)로 이루어지는 것이다. 상술한 바와 같이, 탑재대로서, 서셉터(5)와 포커스 링(14)의 사이에 세라믹의 링이나 금속의 링이 더 마련되어 있는 경우도 있다. 이 경우에는, 이 열전도 시트(25)는, 포커스 링(14)과 세라믹 링 또는 금속의 링의 접촉면의 사이에 끼워 양자간의 열전도를 촉진시키기 위해 이용된다.
본 발명에 있어서는, 상술한 바와 같이, 이 열전도 시트(25)의 한쪽의 면(25a)을 미리 포커스 링(14)에 일체적으로 접착하여 두고, 이 열전도 시트(25)와 포커스 링(14)의 사이의 열전도를 손실시키지 않도록 구성하는 것이 특징이다.
도 3은 본 실시예에서 이용한 열전도 시트(25)의 구조를 나타내는 도면이고, 도 3(a)는 정전 척(4)측으로부터 본 저면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 ⅢB-ⅢB 투시 단면이다. 또, 이 링 본체에는, 볼트 구멍 등은 마련되어 있지 않고, 기계적인 가압 수단을 이용하는 일 없이 열전도성을 담보한다.
열전도 시트(25)는, 내열성, 플라즈마 내성이 우수한 액상 실리콘 고무 혹은 액상 불소 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 산화알루미늄 분말이나 카본 분말을 첨가하고, 경화시킨 것으로 이루어지고, 유연성과 열전도성을 갖는 것이 사용된다.
특히, 본 발명의 구성에서는, 상기 열전도 시트(25)의 다른 쪽의 면(25b)의 서셉터(5)로의 적절한 밀착성을 담보할 필요가 있고, 이 관점에서, 적당한 부드러움을 갖는 열전도 시트(25)가 필요하다. 일반적으로, 경도가 작은 시트는 밀착성이 좋은 반면, 떼기 어렵다고 하는 결점을 갖는다. 한편, 경도가 큰 열전도 시트는, 박리성이나 취급성이 풍부하기는 하지만, 탑재대로의 밀착성에 어려움이 있고, 탑재대와 열전도 시트 사이의 계면에서의 열전달이라고 하는 면에서 문제를 안고 있다. 본 열전도 시트(25)의 경도에 대하여 여러 가지 검토한 결과, 바람직하게는, 쇼어 A(Shore Hardness)로 나타낸 경도가 10~60의 범위에 있는 것이, 또한, 특히 바람직하게는, 15~55의 범위에 있는 것이 양호한 밀착성을 나타내는 것을 알았다.
도 5에 예시한 바와 같이, 열전도 시트의 열전도성과 경도에는 상호 관계가 있다. 양호한 열전도성을 갖는 열전도 시트를 작성할 목적으로 많은 열전도재를 액상 고무에 배합하면 경화된 열전도 시트의 경도가 커지고, 또한, 밀착성을 좋게 하기 위해 경도가 작은 열전도 시트를 작성하고자 하면 많은 열전도재를 배합할 수 없고, 결과적으로 열전도 시트의 열전도성이 불충분하게 된다.
많은 반복 실험의 결과, 이하에 나타낸 바와 같은 액상 실리콘 고무 혹은 액상 불소 고무에 열전도성이 양호한 카본파이버를 혼합한 조성물이 경도 및 열전도성의 면에서 양호한 밸런스를 갖는 것을 알았다.
액상 실리콘 고무로서는, 가교 반응 중에 부생성물이 발생하지 않는다고 하는 관점으로부터, 규소 원자에 결합한 알케닐기를, 1분자 중에 2개 이상 갖는 오가노폴리실록산이 적절하다. 이 오가노폴리실록산은, 액상이면 그 분자 구조는 한정되지 않고, 예컨대, 직쇄형, 분기쇄형, 일부 분기를 갖는 직쇄형을 들 수 있지만, 특히 바람직하게는 직쇄형이다.
알케닐기로서는, 예컨대, 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 이소프로페닐기 등의 탄소수 2~8 정도의 것을 들 수 있다. 그 중에서도 비닐기, 알릴기 등의 저급 알케닐기가 바람직하고, 특히 비닐기가 가장 바람직하다.
이 알케닐기는 분자쇄 말단의 규소 원자에, 혹은 분자쇄 중의 규소 원자에 결합하고 있더라도 좋지만, 경화물을 유연성이 좋은 것으로 하기 위해서는, 분자쇄 말단의 규소 원자에만 결합하는 것이 바람직하다.
알케닐기 이외의 규소 원자에 결합하는 기로서는, 예컨대 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, 터셔리부틸(tertiary butyl)기 등의 비치환 또는 치환의 1가 탄화수소기이다. 그리고, 이들 기의 탄소 원자에 결합하고 있는 수소 원자의 일부 또는 전부가, 불소, 염소, 브롬, 시안기 등으로 치환된 기, 예컨대 클로로메틸기, 2-브로모에틸기, 3,3,3-트리플루오로프로필기, 클로로페닐기, 시아노에틸기 등의 탄소수가 1~10인 것을 들 수 있다. 또한, 이들 중에서 바람직하게는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 3,3,3-트리플루오로프로필기 등의 탄소수 1~3의 비치환 또는 치환의 알킬기, 및 페닐기, 클로로페닐기, 플루오로페닐기 등의 비치환 또는 치환 페닐기이다. 알케닐기 이외의 규소 원자에 결합하는 기는 모두가 동일하더라도 상이하더라도 좋다.
한편, 액상 불소 고무로서는, 상기 실리콘 고무와 마찬가지로, 가교 반응 중에 부생성물이 거의 발생하지 않는다고 하는 관점에서는, 분자 말단 혹은 측쇄에 이중 결합 등의 알케닐기 혹은 요오드, 브롬 등의 반응성을 갖는 액상 불소 고무가 바람직하다. 대표적인 불소 고무로서는 요오드 혹은 브롬 원자를 갖는 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌 공중합체, 비닐리덴플루오라이드와 헥사플루오로프로필렌과 테트라플루오로에틸렌 3원 공중합체, 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로(메틸비닐에테르) 공중합체이다. 또한 2가의 퍼플루오로폴리에테르 구조 또는 2가의 퍼플루오로알킬렌 구조를 갖고, 말단 혹은 측쇄에 적어도 유기 규소 화합물 중의 하이드로실릴기와 부가 반응 가능한 알케닐기를 2개 이상 갖는 액상 불소 고무가 있다.
후술하는 열전도성 충전재의 배합에 의해 현저하게 배합물의 점도가 상승하지만, 가황 시트 작성 과정에서의 작업성을 고려하면 베이스 폴리머인 액상 고무의 점도는, 1~80㎩ㆍs(파스칼ㆍ초)의 범위가 바람직하다. 또, 이들 액상 고무는, 1종 단독이더라도, 점도가 상이한 2종 이상을 조합하더라도 사용할 수 있다.
열전도성 충전재는 당업자에게 많이 알려져 있지만, 플라즈마 처리 장치 내에서 사용할 수 있다고 하는 제한하에서는 일부로 한정된다. 구체적으로는, 산화알루미늄 분말, 산화규소 분말, 산화타이타늄 분말, 질화알루미늄 분말, 질화붕소 분말, 질화규소 분말, 다이아몬드 분말, 카본 분말, 카본파이버, 카본그라파이트 분말을 들 수 있다. 그러나, 소량으로 효과적으로 열전도성을 향상시킨다고 하는 점에서는, 카본파이버가 바람직하다.
카본파이버는, 양호한 열전도성을 나타내는 평균 섬유 직경으로서 5~20μ, 평균 섬유 길이로서 20~300μ인 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히, 평균 섬유 직경 5~15μ, 평균 섬유 길이 30~200μ인 것이 보다 바람직하다.
카본파이버의 첨가량으로서는, 오가노폴리실록산 혹은 액상 불소 고무의 첨가량에 대하여, 20중량부로부터 200중량부의 범위가 바람직하다. 20중량부 이하에서는, 소망하는 열전도 시트를 얻을 수 없고, 200중량부 이상에서는, 가열 경화로서 얻어지는 열전도 시트(25)의 경도가 커지고, 탑재대로의 밀착성에 문제가 생기기 때문에, 탑재대와 열전도 시트(25) 사이의 계면에서의 열전달이라고 하는 면에서 바람직하지 않다.
또, 본 실시 형태의 열전도 시트(25)를 작성할 때에는, 상기 소망하는 열전도 시트(25)를 얻기 위해, 그 필요하게 되는 성질을 손상하지 않는 범위에서, 통상 사용되는 첨가제 또는 충전제를 상술한 조성물에 첨가할 수 있다. 구체적으로는 실리콘 오일이나 불소 오일 등의 점도 조정제, 혹은 금속 산화물이나 금속 수산화물 등의 난연성 부여제를 첨가할 수 있다.
열전도 시트의 성형 두께는, 바람직하게는 0.1~1.0㎜이고, 특히 0.2~0.5㎜의 두께의 열전도 시트가 바람직하다. 성형 두께가 0.1㎜ 미만인 열전도 시트의 경우에는, 강도가 작아져, 취급이 나쁘고, 또한 점착감이 저하하여 버리는 경우가 있다. 한편, 성형 두께가 1㎜를 넘으면 열저항이 커져, 소망하는 열전도성을 얻을 수 없게 된다.
열전도 시트의 열전도율은 첨가하는 카본파이버의 양에 비례하여 커지지만, 상기 열전도 시트(25)의 열전도율의 값은, 0.8W/mㆍK 이상인 것이 바람직하고, 특히, 1.0W/mㆍK 이상인 것이 바람직하다.
이와 같이 형성된 열전도 시트(25)는, 포커스 링(14)의 이면에 밀착 고정하기 위해, 도 3(a)에 나타낸 바와 같은, 부분 원호 형상으로 절단된다. 이 실시예에서는, 원주를 12등분하고 또한 이웃하는 열전도 시트와의 사이에 약간의 극간을 확보하는 형상으로 형성되고, 다음에 설명하는 일체화 공정을 거쳐서 포커스 링(14)의 한쪽의 면에 접착되어, 일체화된다.
또, 열전도 시트(25)의 형상은 이와 같은 형상으로 한정되는 것이 아니고, 요는, 포커스 링(14)의 한쪽의 면을 균등하게 덮고, 또한, 작업성이 높은 것이면 된다.
(열전도 시트(25)와 포커스 링(14)을 일체화하는 공정)
이하, 도 4를 참조하여, 열전도 시트(25)와 포커스 링(14)을 일체화하는 공정에 대하여 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 행한 결과, 포커스 링(14)과 열전도 시트(25)를, 공장 레벨로, 열전도 시트(25)와 동일 소재의 미가황 고무와 접착제로서 이용하여 가열 처리하고, 가황 접착하는 방법이 최적인 것을 발견했다. 다시 말해, 열전도 시트(25)가 실리콘 고무이면, 실리콘 고무 소재의 미가황 고무를 접착제로서 이용하고, 열전도 시트(25)가 불소 고무이면, 불소 고무 소재의 미가황 고무를 접착제로서 이용한다.
우선, 단계 S1로서 상기에서 제작한 열전도 시트(25)의 한쪽의 면에 미가황 상태의 액상 실리콘 고무(혹은 액상 불소 고무) 조성물을 도포한다. 즉, 이 실시 형태에서는, 열전도 시트(25)의 작성에 있어서 이용한 미가황 상태의 액상 실리콘 고무(혹은 액상 불소 고무) 조성물을 접착제로서 이용하는 것이다. 이 조성물은 기재인 포커스 링(14)에 가황 접착이 가능하기 때문에, 접착제로서 이용한 것이다.
이어서, 단계 S2에서, 상기 열전도 시트(25)를, 상기 미가황 실리콘 고무 조성물이 도포된 면을 포커스 링(14) 본체의 이면에 대향시켜 위치 결정한 상태에서, 포커스 링(14)에 접합한다. 이 접합 공정은, 사람 손으로 행하더라도, 기계로 행하더라도 좋다.
포커스 링(14)에 열전도 시트(25)가 위치 결정 접합되었으면, 단계 S3에서, 이 링과 열전도 시트(25)를 100℃~150℃(액상 불소 고무의 경우에는 130℃~170℃), 바람직하게는 130℃~140℃(액상 불소 고무의 경우에는 140℃~160℃)로 가열하여 가황 접착한다. 이 가열 온도로, 또한, 가열 시간 30~60분의 조건으로 충분히 강고한 접착을 할 수 있는 것을 알았다. 또한, 이 조건이면, 열전도 시트(25)를 분해시키는 일 없이, 소망하는 성질(유연성ㆍ점착성ㆍ열전도성)을 유지할 수 있다.
이상의 공정에 의해, 열전도 시트(25)가 일체화되어 이루어지는 포커스 링(14)을 얻을 수 있다.
이와 같은 구성에 의하면, 이하에 설명하는 효과를 얻을 수 있다.
1. 열전도 시트(25)와 동일 소재의 미가황 고무를 접착제로서 이용하여, 가열 처리로 포커스 링(14)에 가황 접착하는 것에 의해, 상기 열전도 시트(25)가 미리 일체화되어 이루어지는 포커스 링(14)을 얻을 수 있다. 이것에 의해, 열전도 시트(25)와 포커스 링(14) 계면에서의 열전도성에 손실이 생기는 것을 방지할 수 있다.
2. 상기 가열 처리에 의한 가황 접착 공정에 있어서, 열전도 시트(25)의 성질에 영향이 주어지는 일이 없기 때문에, 상기 열전도 시트(25)의 다른 쪽의 면에 소망하는 유연성 및 점착성을 확보할 수 있고, 이것에 의해, 열전도 시트(25)와 탑재대의 외주 상부의 계면의 열전달성을 충분히 확보할 수 있다.
3. 상기 1 및 2에 의해, 진공 단열에 의해 열이 거의 전달되지 않는 챔버 환경하에 있어서도 포커스 링(14)과 탑재대의 외주 상부의 사이의 열이동을 충분히 확보할 수 있다. 이 때문에, 종래와 같은 기계적 가압 수단이 없더라도, 소망하는 온도로 제어된 포커스 링(14)을 얻을 수 있다.
4. 이 포커스 링(14)을 사용하고, 기계적 가압 수단을 갖지 않는 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 상기 포커스 링(14)을 큰 힘으로 챔버에 대하여 억누르지 않으므로, 상기 열전도 시트(25)의 다른 쪽의 면에 필요한 박리성을 확보할 수 있다. 그 결과, 박리하기 어렵거나, 억지로 박리하여 찌꺼기가 남아 버린다고 하는 것을 방지할 수 있다.
5. 또, 본 발명은, 상기 일 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형 가능하다.
예컨대, 상기 열전도 시트(25)의 형상은 원주 방향으로 12등분한 것이지만, 예컨대 6등분하는 것도 가능하고, 열전도 시트의 면적이나 분할수를 변경하는 것에 의해 필요하게 되는 포커스 링의 온도에 합치시킬 수 있다.
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 반도체 웨이퍼
3 : 챔버 4 : 정전 척
5 : 서셉터 6 : 측방 배기로
7 : 배기 플레이트 8 : 반응실
9 : 배기실 10 : 배기관
11 : 정전 전극판 12 : 직류 전원
13 : 절연 부재 14 : 포커스 링
15 : 가스 도입 샤워 헤드 16 : 상부 고주파 전원
17 : 하부 고주파 전원 18 : 가스 도입관
19 : 버퍼실 20 : 상부 전극판
21 : 가스 구멍 22 : 냉매 유로
23 : 냉매 공급관 24 : 전열 가스 공급 구멍
25 : 열전도 시트 25a : (열전도 시트의) 한쪽의 면
25b : (열전도 시트의) 다른 쪽의 면

Claims (13)

  1. 처리 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대의 외주 상부에 착탈 가능하게 장착되는 포커스 링으로서,
    이 포커스 링은,
    피처리 기판을 유지하는 쪽의 표면과 상기 탑재대의 외주 상부에 장착되는 쪽의 이면을 갖는 링 형상의 링 본체와,
    상기 링 본체의 이면에 미리 고정되고, 이 링 본체를 탑재대의 외주 상부에 장착할 때에, 링 본체와 탑재대의 외주 상부의 사이에 개재하도록 장착된 점착성의 열전도 시트
    를 갖고,
    상기 열전도 시트는,
    상기 링 본체의 이면에 고정된 것이고,
    상기 열전도 시트의 한쪽의 면에 이 열전도 시트와 동질의 미가황 고무(vulcanized rubber)를 도포한 후, 이 면을 링 본체에 접합하고, 링 본체와 함께 가열 처리하는 것에 의해 링 본체에 가황(vulcanize) 접착되는 것에 의해 일체화된 것이고,
    상기 열전도 시트는 고무이고, 상기 미가황 고무는 상기 열전도 시트의 고무와 동일 소재가 미가황 상태인 것인
    것을 특징으로 하는 포커스 링.

  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 시트와 링 본체를 가황 접착하기 위한 가열 처리는, 상기 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도와 시간으로 실행되는 것인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 실리콘 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 100℃~150℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 불소 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 130℃~170℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  5. 피처리 기판을 수용하는 감압된 처리 챔버와, 그 처리 챔버 내에 배치되어 상기 피처리 기판을 탑재하는 온도 조절 기구를 내장한 탑재대와, 상기 피처리 기판의 주연부를 둘러싸도록 상기 탑재대의 외주 상부에 설치되는 고리 형상의 포커스 링을 구비한 플라즈마 처리 장치로서,
    이 포커스 링은,
    피처리 기판을 유지하는 쪽의 표면과 상기 탑재대의 외주 상부에 장착되는 쪽의 이면을 갖는 링 형상의 링 본체와,
    상기 링 본체의 이면에 미리 고정되고, 링 본체와 탑재대의 외주 상부의 사이에 개재하도록 장착된 점착성의 열전도 시트를 갖고,
    상기 열전도 시트는,
    상기 링 본체에 미리 접착되어 일체화된 것이고,
    상기 열전도 시트의 한쪽의 면에 이 열전도 시트와 동질의 미가황 고무를 도포한 후, 이 면을 링 본체에 접합하고, 링 본체와 함께 가열 처리하는 것에 의해 링 본체에 가황 접착되는 것에 의해 일체화된 것이고,
    상기 열전도 시트는 고무이고, 상기 미가황 고무는 상기 열전도 시트의 고무와 동일 소재가 미가황 상태인 것인
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 기계적 가압 수단을 이용하지 않고서 상기 탑재대의 외주 상부에 설치되어 있는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전도 시트와 링 본체를 가황 접착하기 위한 가열 처리는, 상기 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도와 시간으로 실행되는 것인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 실리콘 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 100℃~150℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.

  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 불소 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 130℃~170℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 처리 챔버 내에서 피처리 기판을 탑재 유지하는 탑재대의 외주 상부에 착탈 가능하게 장착되는 포커스 링을 제조하는 방법으로서,
    피처리 기판을 유지하는 쪽의 표면과 상기 탑재대의 외주 상부에 장착되는 쪽의 이면을 갖는 링 형상의 링 본체를 준비하는 공정과,
    열전도 시트를, 상기 열전도 시트의 한쪽의 면에 이 열전도 시트와 동질의 미가황 고무를 도포한 후, 상기 한쪽의 면을 상기 링 본체의 이면에 접합하고, 상기 열전도 시트를 상기 링 본체와 함께 가열 처리하여 상기 열전도 시트를 상기 링 본체의 이면에 가황 접착하는 것에 의해 상기 링 본체의 이면에 고정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 열전도 시트는 고무이고, 상기 미가황 고무는 상기 열전도 시트의 고무와 동일 소재가 미가황 상태인 것을 특징으로 하는 포커스 링 제조 방법.

  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 열전도 시트와 링 본체를 가황 접착하기 위한 가열 처리는, 상기 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도와 시간으로 실행되는 것인 것을 특징으로 하는 포커스 링 제조 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 실리콘 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 100℃~150℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포커스 링 제조 방법.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 열전도 시트는, 액상 불소 고무에 열전도성을 담보하기 위한 충전제로서 카본파이버를 첨가하여 이루어지는 미가황 고무를 가황 경화시켜, 시트 형상으로 성형한 것이고, 상기 가열 처리는, 상기 성형 완료된 열전도 시트의 유연성ㆍ열전도성을 변화시키지 않는 온도인 130℃~170℃로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 포커스 링 제조 방법.
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