KR102443863B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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다이 키타가와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판을 배치하는 스테이지를 복수의 히터를 이용하여 존화하고, 존마다 온도 제어 가능한 히터 급전 기구로서, 1 조의 히터용 단자를 1 세그먼트로서, 세그먼트 단위로 상기 복수의 히터 중 어느 하나에 접속되는 복수 조의 히터용 단자와, 히터 배선과, 상기 히터 배선을 이용하여 상기 복수 조의 히터용 단자 간 중 적어도 어느 하나를 세그먼트 단위로 연결하는 배선 구조를 가지는 히터 급전 기구가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, '웨이퍼'라고 함)를 에칭 등에 의해 미세 가공하는 반도체 제조 장치에서는, 웨이퍼가 배치되는 스테이지의 온도가 에칭 레이트 등의 프로세스의 결과에 영향을 준다. 따라서, 스테이지의 내부에 히터를 매설하고, 히터를 가열하여 스테이지의 온도를 제어하는 것이 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 정전 척의 유닛화에 수반하여 표면 온도의 불균일성을 개선하기 위하여, 정전 척의 발열량을 외부 저항에 의해 균일화하여 정전 척의 온도를 제어하는 장치가 개시되어 있다.
또한, 정전 척의 온도 제어에서는, 내부에 복수의 히터를 매립하는 것이 제안되고 있다. 이 경우, 스테이지를 히터마다 존(ZONE)화하여, 스테이지의 온도를 존마다 제어하는 '멀티 존 제어'를 행함으로써, 스테이지 상의 웨이퍼 온도의 면내 균일성을 높일 수 있다.
일본특허공개공보 2003-51433호
그런데, 생성되는 플라즈마 분포는 플라즈마 처리 장치의 특성 또는 프로세스 조건 등에 따라 달라진다. 따라서, 스테이지 내의 면내 균일성을 높이기 위해서는, 생성되는 플라즈마 분포에 따라 존 구성을 가변으로 제어하는 것이 바람직하다.
*예를 들면, 스테이지의 내측에서는 플라즈마 분포에 균일성이 있으며 외측에서는 불균일해지기 쉬운 경우, 내측의 존은 넓고, 외측의 존은 좁게 하도록 존 구성(각 존의 배치)을 제어함으로써 스테이지 내의 면내 균일성을 높일 수 있다. 반대로, 스테이지의 외측에서는 플라즈마 분포에 균일성이 있으며 내측에서는 불균일해지기 쉬운 경우, 외측의 존은 넓고, 내측의 존은 좁게 하도록 존 구성을 변경하는 것이 바람직하다.
그러나, 존 구성을 변경하기 위해서는, 정전 척의 내부에 매립하는 복수의 히터의 배치를 변경할 필요가 있었다. 그리고, 복수의 히터의 배치를 변경하기 위해서는 원하는 존 구성에 따른 위치에 복수의 히터를 형성한 세라믹스의 소결체를 새롭게 제작할 필요가 있었다.
상기 과제에 대하여, 일측면에서는, 스테이지의 온도를 존마다 제어할 시의 존 구성을 가변으로 제어하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 하나의 태양에 따르면,
기판을 배치하는 스테이지를 복수의 히터를 이용하여 존화하고, 존마다 온도 제어 가능한 히터 급전 기구로서,
1 조의 히터용 단자를 1 세그먼트로서, 세그먼트 단위로 상기 복수의 히터 중 어느 하나에 접속되는 복수 조의 히터용 단자와,
히터 배선과,
상기 히터 배선을 이용하여 상기 복수 조의 히터용 단자 간 중 적어도 어느 하나를 세그먼트 단위로 연결하는 배선 구조
를 가지는 히터 급전 기구가 제공된다.
하나의 태양에 따르면, 스테이지의 온도를 존마다 제어할 시의 존 구성을 가변으로 제어할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 2a는 일실시 형태에 따른 히터 급전 기구의 일례를 나타내는 도이다.
도 2b는 일실시 형태에 따른 히터 급전 기구의 일례를 나타내는 도이다.
도 3a는 일실시 형태에 따른 히터용 단자 및 급전부 커버 구조의 일례를 나타내는 도이다.
도 3b는 일실시 형태에 따른 히터용 단자 및 급전부 커버 구조의 일례를 나타내는 도이다.
도 4a는 일실시 형태에 따른 히터 급전 기구의 배선 구조의 상세를 나타낸다.
도 4b는 일실시 형태에 따른 히터 급전 기구의 배선 구조의 상세를 나타낸다.
도 5a는 일실시 형태에 따른 존 구성의 일례를 나타내는 도(CCP의 경우)이다.
도 5b는 일실시 형태에 따른 존 구성의 일례를 나타내는 도(레이디얼 라인 슬롯 안테나의 경우)이다.
도 6은 일실시 형태에 따른 스테이지의 온도 제어 방법의 일례를 나타내는 순서도이다.
도 7은 일실시 형태에 따른 장치마다의 존 구성의 일례를 나타낸 테이블이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치의 전체 구성]
*먼저, 본 발명의 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 전체 구성에 대하여, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 종단면을 나타낸다. 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치(1)의 일례로서 용량 결합형 플라즈마 에칭 장치를 든다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통 형상의 챔버(처리 용기)(10)를 가지고 있다. 챔버(10)는 접지되고, 내부의 처리실에서는 웨이퍼(W)에 에칭 등의 플라즈마 처리가 행해진다.
챔버(10)의 내부에는 웨이퍼(W)를 배치하는 스테이지(12)가 마련되어 있다. 스테이지(12)는 정전 척(40)과 정전 척(40)을 유지하는 유지 플레이트(13)를 가진다. 유지 플레이트(13)는 수지 등의 절연성 부재로 구성되어 있다. 유지 플레이트(13)의 하면에는 히터 배선 등의 배선 구조(93)가 마련되어 있다. 유지 플레이트(13)는 절연성의 유지부(14)를 개재하여 지지부(15)에 지지되어 있다. 이에 의해, 스테이지가 챔버(10)의 내부에 고정된다.
스테이지(12)의 상면에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전 척(40)이 마련되어 있다. 정전 척(40)은 도전막으로 이루어지는 전극(40a)을 한 쌍의 절연층(40b)(또는 절연 시트)의 사이에 개재한 것이며, 전극(40a)에는 직류 전압원(42)이 스위치(43)를 개재하여 접속되어 있다. 정전 척(40)은, 직류 전압원(42)으로부터의 전압에 의해, 쿨롱력으로 웨이퍼(W)를 정전 척 상에 흡착 유지한다. 정전 척(40)의 주연부에는, 에칭의 면내 균일성을 높이기 위하여, 예를 들면 실리콘 또는 석영으로 구성된 포커스 링(18)이 배치되어 있다.
스테이지(12)에는 플라즈마를 여기하기 위한 제 1 고주파 전원(31)이 정합기(33)를 개재하여 접속되고, 이온을 웨이퍼(W)측으로 인입하기 위한 제 2 고주파 전원(32)이 정합기(34)를 개재하여 접속되어 있다. 예를 들면, 제 1 고주파 전원(31)은 챔버(10) 내에서 플라즈마를 생성하기 위하여 적합한 주파수, 예를 들면 60 MHz의 고주파 전력을 스테이지(12)에 인가한다. 제 2 고주파 전원(32)은 스테이지(12) 상의 웨이퍼(W)에 플라즈마 중의 이온을 인입하는데 적합한 낮은 주파수, 예를 들면 0.8 MHz의 고주파 전력을 스테이지(12)에 인가한다. 이와 같이 하여 스테이지(12)는 웨이퍼(W)를 배치하고, 또한 하부 전극으로서의 기능을 가진다.
정전 척(40)에는 히터(75a, 75b, 75c, 75d, 75e)(이하, 총칭하여 '히터(75)'라고도 함)가 매립되어 있다. 히터(75)는 정전 척(40) 내에 매립하는 대신에 정전 척(40)의 이면에 부착해도 된다. 히터(75)의 개수는 복수이면 몇 개여도 상관없다.
히터(75)는 배선 구조(93)에 의한 배선을 개재하여 급전부 커버 구조(76)와 접속된다. 급전부 커버 구조(76)는 히터 필터(77a, 77b, 77c, 77d, 77e, 77f)(이하, 총칭하여 '히터 필터(77)'라고도 함)에 접속된다. 히터 필터(77)는, 예를 들면 코일에 의해 형성되고, 제 1 고주파 전원(31) 및 제 2 고주파 전원(32)으로부터 인가되는 고주파 전력을 제거함으로써, 교류 전원(44)을 보호한다.
또한, 급전부 커버 구조(76) 및 히터 필터(77)는 설명의 편의상, 도 1에 나타난 위치에 배치했지만, 이에 한정되지 않고, 동심원 형상으로 히터 필터(77)를 배치해도 된다. 이러한 구성에 의해, 히터(75)는 급전부 커버 구조(76) 및 히터 필터(77)를 개재하여 교류 전원(44)에 접속된다. 이에 의해, 히터(75)에는 교류 전원(44)으로부터 전류가 공급된다. 이와 같이 하여 히터(75)에 급전하는 히터 급전 기구(100)의 상세에 대해서는 후술한다. 이러한 구성에 의하면, 스테이지(12)를 복수의 히터(75)를 이용하여 존화하고, 스테이지(12)의 존마다의 온도 제어가 가능해진다. 복수의 히터(75)를 이용하여 존마다 온도 제어함으로써, 스테이지(12) 상의 웨이퍼 온도의 면내 균일성을 높일 수 있다. 또한, 스테이지(12)의 온도 제어는 제어부(48)로부터의 지령에 기초하여 행해진다. 제어부(48)는 도시하지 않은 CPU, ROM, RAM을 가지고, RAM 등에 기억된 레시피에 설정된 순서 또는 테이블에 기억된 데이터에 따라, 에칭 처리 또는 온도 제어 처리를 제어한다. 또한 제어부(48)의 기능은 소프트웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 되고, 하드웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 된다.
챔버(10)의 천장부에는 샤워 헤드(38)가 접지 전위의 상부 전극으로서 마련되어 있다. 이에 의해, 제 1 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력이 스테이지(12)와 샤워 헤드(38)와의 사이에 용량적으로 인가된다.
천장부의 샤워 헤드(38)는 다수의 가스 통기홀(56a)을 가지는 전극판(56)과, 전극판(56)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(58)를 가진다. 가스 공급원(62)은, 가스 공급 배관(64)을 거쳐 가스 도입구(60a)로부터 샤워 헤드(38) 내로 가스를 공급한다. 가스는 다수의 가스 통기홀(56a)로부터 챔버(10) 내로 도입된다. 챔버(10)의 주위에는, 환 형상 또는 동심원 형상으로 연장되는 자석(66)이 배치되고, 자력에 의해 상부 전극 및 하부 전극 간의 플라즈마 생성 공간에 생성되는 플라즈마를 제어한다.
챔버(10)의 측벽과 지지부(15)와의 사이에는 배기로(20)가 형성되어 있다. 배기로(20)에는 환 형상의 배플판(22)이 장착되어 있다. 배기로(20)의 저부에는 배기구(24)를 형성하는 배기관(26)이 마련되고, 배기관(26)은 배기 장치(28)에 접속되어 있다. 배기 장치(28)는 터보 분자 펌프 또는 드라이 펌프 등의 진공 펌프로 구성되고, 챔버(10) 내의 처리 공간을 원하는 진공도까지 감압한다. 챔버(10)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입반출구를 개폐하는 반송용의 게이트 밸브(30)가 장착되어 있다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 에칭 등의 처리를 행할 시에는, 먼저 웨이퍼(W)가 도시하지 않은 반송 암 상에 유지된 상태에서, 개구된 게이트 밸브(30)로부터 챔버(10) 내로 반입된다. 웨이퍼(W)는 정전 척(40)의 상방에서 도시하지 않은 푸셔 핀에 의해 유지되고, 푸셔 핀이 강하함으로써 정전 척(40) 상에 배치된다. 게이트 밸브(30)는 웨이퍼(W)를 반입 후에 닫힌다. 챔버(10) 내의 압력은 배기 장치(28)에 의해 설정값으로 감압된다. 가스가 샤워 헤드(38)로부터 샤워 형상으로 챔버(10) 내로 도입된다. 정해진 파워의 고주파 전력이 스테이지(12)에 인가된다. 또한, 정전 척(40)의 전극(40a)에 직류 전압원(42)으로부터의 전압을 인가함으로써, 웨이퍼(W)는 정전 척(40) 상에 정전 흡착된다. 도입된 가스를 고주파 전력에 의해 전리 또는 해리시킴으로써 플라즈마가 생성되고, 플라즈마의 작용에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 등의 처리가 행해진다.
플라즈마 에칭 종료 후, 웨이퍼(W)는 반송 암 상에 유지되고, 챔버(10)의 외부로 반출된다. 이 처리를 반복함으로써 연속하여 웨이퍼(W)가 플라즈마 처리된다. 이상, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 전체 구성에 대하여 설명했다.
[히터 급전 기구]
이어서, 본 실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)의 구성에 대하여, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 일실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)의 일례를 나타낸다. 도 2a는 히터 급전 기구(100)를 상면측에서 본 사시도이며, 도 2b는 히터 급전 기구(100)를 하면측에서 본 사시도이다.
히터 급전 기구(100)는 복수 조의 히터용 단자(S1 ~ S8)(이하, 총칭하여 '히터용 단자(S)'라고도 함)와, 복수의 히터 배선(L)과, C 형상 부재(93a)를 가지는 배선 구조(93)를 가진다. 복수 조의 히터용 단자(S1 ~ S8)는 도전성 부재로 구성되고, C 형상 부재(93a)의 상부에 이격하여 배치되어 있다. 히터 배선(L)은 히터용 단자(S) 간 중 적어도 어느 하나를 접속한다. C 형상 부재(93a)는 수지에 의해 형성되고, 유지 플레이트(13)의 하면에 마련되어 있다.
도 2a에 나타내는 바와 같이, C 형상 부재(93a)의 상면에는, 2 개의 단자를 1 조로서 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8)가 배치되어 있다. C 형상 부재(93a)의 상면은, 배선 구조(93)의 제 1 층으로 되어 있고, 상면에 형성된 2 개의 홈에 히터 배선(L)을 깔아, 원하는 히터용 단자(S) 간을 연결한다. 이에 의해, C 형상 부재(93a)의 상면에서 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8) 중 2 조 이상의 히터용 단자(S)가 세그먼트 단위로 병렬 접속된다. 도 2a에서는, 히터용 단자(S1 ~ S4)가 히터 배선(L)에 의해 접속되어 있다.
여기서, '세그먼트'란, 하나의 히터(75)에 전류를 공급하기 위하여 필요한 히터용 단자의 최소 단위를 말한다. 또한, '존'이란, 스테이지(12)를 복수의 히터(75)를 이용하여 온도 제어할 시 동일한 온도대로 제어하는 영역을 말한다.
예를 들면, 히터용 단자(S1, S2) 간을 세그먼트 단위로 접속한다는 것은, 1 조(2 개)의 히터용 단자(S1)의 일방과 1 조(2 개)의 히터용 단자(S2)의 일방을 접속하고, 1 조의 히터용 단자(S1)의 타방과 1 조의 히터용 단자(S2)의 타방을 접속하는 것을 말한다. 이에 의해, 1 조의 히터용 단자(S1)에 접속되어 있는 히터(75)와, 1 조의 히터용 단자(S2)에 접속되어 있는 히터(75)는, 동일 존으로서 동일한 온도대로 제어된다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에서는, 배선 구조(93)에 의해 존 구성(동일 존으로서 동일한 온도대로 제어되는 영역)을 가변으로 제어할 수 있다.
본 실시 형태에 따른 히터용 단자(S1 ~ S8)는, 2 개의 히터용 단자를 1 세그먼트로서 8 조 마련되어 있는데, 히터용 단자(S)의 조 수는 이에 한정되지 않고, 2 조 이상이면 몇 개 설치되어도 상관없다.
도 3a는 도 2a의 A-A 단면이며, 1 세그먼트의 히터용 단자(S3) 및 그 근방의 단면을 나타낸다. 2 개의 히터용 단자(S3)는 잭 단자(103)와 감합하고, 절연성 부재의 고정 케이스(102)에 감합되어 있다. 고정 케이스(102)는 나사(104)에 의해 C 형상 부재(93a)에 고정되어 있다. 2 개의 히터용 단자(S3)의 상부는, 고정 케이스(102)를 관통하여 고정 케이스(102)의 상부에 노출되고, 유지 플레이트(13)를 개재하여 정전 척(ESC : Electrostatic Chuck)(40)에 매설된 히터(75)에 접속된다.
도 2b에 나타내는 바와 같이, C 형상 부재(93a)의 하면에는 1 조의 급전부 커버(91)가 이격하여 복수 조 마련되어 있다. C 형상 부재(93a)의 하면은 배선 구조(93)의 제 2 층으로 되어 있고, 하면의 2 개의 홈에 히터 배선(L)을 깔아, 상면에 배치되어 C 형상 부재(93a)를 관통한 히터용 단자(S) 중 어느 한 단부와 하면에 배치된 급전부 커버(91) 중 어느 하나를 세그먼트 단위로 연결한다. 이에 의해, 배선 구조의 제 1 층과 제 2 층에 깔린 히터 배선(L)에 의해 히터용 단자(S1 ~ S4)가 급전부 커버(91)에 접속된다.
도 2a에서는, 히터용 단자(S1 ~ S4)가 히터 배선(L)에 의해 접속되었지만, 히터 배선(L)에 의한 히터용 단자(S) 간의 접속은 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8) 간 중 적어도 어느 하나가 접속되어 있으면 된다. 이에 의해, C 형상 부재(93a)의 상면에서 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8) 중 2 조 이상의 히터용 단자(S)가 세그먼트 단위로 병렬 접속된다.
본 실시 형태에 따른 배선 구조(93)에서는, 1 조의 히터용 단자(S)가, 하나의 히터(75) 또는 복수의 히터(75)에 접속된다. 따라서, 복수 조의 히터용 단자(S)가 히터 배선(L)에 의해 접속되면, 그 복수 조의 히터용 단자(S)를 개재하여 접속되는 모든 히터(75)는 동일한 온도대로 제어되는 동일 존을 구성하게 된다. 즉, 히터 배선(L)이 히터용 단자 간을 세그먼트 단위로 접속하는지 여부에 따라 병렬로 접속되는 히터(75)가 변경되고, 동일한 온도대로 제어되는 동일 존의 구성이 변경된다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 배선 구조(93)에 의하면, 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8) 간을 세그먼트 단위로 히터 배선(L)으로 연결함으로써, 스테이지(12)의 존 구성을 가변으로 제어할 수 있다.
도 3b는 도 2b의 B-B 단면이며, 2 개의 소켓(90) 및 급전부 커버 부재(91)의 단면과, 히터 배선(L)의 일부를 나타낸다. 급전부 커버(91)는 고정 부재(94)에 의해 C 형상 부재(93a)의 하면에 지지되어 있다. 소켓(90)은 도전성 부재에 의해 구성되고, 급전부 커버(91)는 절연성 부재에 의해 구성되어 있다. 급전부 커버(91)는 소켓(90)을 커버한다.
도 4a 및 도 4b는 본 실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)의 배선 구조(93)의 상세를 나타낸다. 도 1의 유지 플레이트(13) 아래의 공간을 이용하여, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 제 1 층에서 히터용 단자(S1 ~ S4) 간이 히터 배선(L)에 의해 접속되고, 제 2 층에서 히터용 단자(S4) 및 히터 필터(77) 간이 히터 배선(L)에 의해 접속된다. 도 3b에는 2 개의 히터용 단자(S3)의 하단부(S3a)와 소켓(90)의 상단부(90a)를 접속하는 히터 배선(L)의 일부가 나타나 있다. 소켓(90)에는, 도 1에서 나타낸 히터 필터(77)의 플러그(76)가 삽입된다.
이에 의해, 히터 배선(L)을 개재하여, 히터용 단자(S)측(제 1 층측)의 히터(75)와 소켓측(제 2 층측)의 히터 필터(77)가 접속되고, 교류 전원(44)으로부터의 전류를 히터(75)에 흘리는 급전 라인이 형성된다.
도 4a 및 도 4b에 나타내는 C 형상 부재(93a)의 평면도에서는 히터 배선(L)이 히터용 단자(S1, S2) 간, 히터용 단자(S2, S3) 간, 히터용 단자(S3, S4) 간을 세그먼트 단위로 접속한다.
도 4b는 도 4a에서 나타내는 C 형상 부재(93a)의 파선으로 둘러싸인 배선 구조(93)의 측면도이다. 배선 구조(93)는 유지 플레이트(13) 아래의 공간에 있어서 히터 배선(L)을 이용한 히터용 단자(S) 간의 접속 구조이다. 배선 구조(93)는 수지의 케이스(99)로 덮여도 된다.
배선 구조(93)는 2 층 구조로 되어 있고, 전술한 바와 같이, 제 1 층에서는, 히터 배선(L)은 복수 조의 히터용 단자(S) 간 중 적어도 어느 하나를 세그먼트 단위로 연결하도록 되어 있다. 도 4b에 나타낸 예에서는, 제 1 층에 있어서, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S1 ~ S4) 간을 세그먼트 단위로 연결한다. 제 2 층에서는, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S)를 히터 필터(77)에 연결한다. 도 4b에 나타낸 예에서는, 제 2 층에 있어서, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S4)와 히터용 단자(S4)의 근방의 히터 필터(77)를 연결한다. 이에 의해, 교류 전원(44)으로부터의 전류는, 히터용 단자(S1, S2, S3, S4)에 각각 접속되는 복수의 히터(75)에 공급된다. 히터 배선(L)에 의해 병렬로 접속된 복수의 히터(75)(도 1 참조)에 의해 온도 제어되는 존은 동일 존을 구성한다. 이러한 구성에 의해, 본 실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)에 의하면, 8 조의 히터용 단자(S1 ~ S8) 간 중 적어도 어느 하나를 히터 배선(L)을 이용하여 세그먼트 단위로 연결함으로써, 스테이지(12)의 동일 온도로 제어하는 존 구성을 가변으로 제어할 수 있다.
또한 상기 실시 형태에서는, 배선 구조(93)는 C 형상 부재(93a)에 이격하여 마련된 8 조의 히터용 단자(S) 간 중 적어도 어느 하나를 히터 배선(L)을 이용하여 연결했다. 그러나, 배선 구조(93)의 히터용 단자(S)가 마련되는 부재는 C 형상 부재(93a)에 한정되지 않고, 예를 들면 환 형상, 환 형상의 일부가 개구된 형상 또는 부채 형상으로 구성되는 부재여도 된다. 그 경우의 환 형상은 타원이어도 되고, 정원(正圓)이어도 된다.
[존 구성의 적정화]
이어서, 본 실시 형태에 따른 존 구성의 적정화에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 일실시 형태에 따른 존 구성의 적정화의 일례를 나타낸다. 도 5a는 플라즈마 처리 장치(1)가 도 1의 용량 결합형 플라즈마(CCP(Capacitively Coupled Plasma)) 장치일 때의 존 구성의 일례를 나타낸다. 도 5b는 플라즈마 처리 장치(1)가 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치일 때의 존 구성의 일례를 나타낸다.
챔버(10) 내에서 생성되는 플라즈마 분포는 플라즈마 처리 장치(1)의 특성 또는 프로세스 조건 등에 의해 달라진다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)에서는, 배선 구조(93)에 있어서의 히터 배선(L)의 연결 변경을 행하여, 생성되는 플라즈마 분포에 맞춘 존 구성에 적정화한다.
예를 들면, CCP 장치의 경우에는 스테이지의 내측에서는 플라즈마 분포에 균일성이 있으며, 외측에서 불균일해지기 쉽다. 이 경우, 내측의 존은 넓고, 외측의 존은 좁게 하도록 존 구성(각 존의 배치)을 제어한다.
구체적으로, 도 5a의 'a-1'에 나타내는 바와 같이, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S5, S6)를 접속한다. 도 5a의 'a-2'의 미들(Middle)의 원으로 나타낸 급전부 커버(91)에는, 도 5a의 'a-3'의 히터 필터(77b)가 접속된다. 이에 의해, 히터용 단자(S5, S6)와 히터 필터(77b)가 접속되고, 히터용 단자(S5, S6)에 접속되는 복수의 히터(75)는 동일한 온도대로 제어된다.
도 5a의 'a-2'의 엣지(Edge)의 원으로 나타낸 급전부 커버에는, 도 5a의 'a-3'의 히터 필터(77c)가 접속된다. 이에 의해, 히터용 단자(S7)와 히터 필터(77c)가 접속된다. 히터용 단자(S8)는 도 5a의 'a-2'의 베리 엣지(V. Edge)의 원으로 나타낸 급전부 커버(91)에는, 도 5a의 'a-3'의 히터 필터(77d)가 접속된다. 이에 의해, 히터용 단자(S8)와 히터 필터(77d)가 접속된다.
이에 의해, 베리 엣지(최외주 존) 및 엣지 존은 미들존보다 좁게 된다.
한편, 도 5a의 'a-1'에 나타내는 바와 같이, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S1 ~ S4)를 접속한다. 도 5a의 'a-2'의 센터(Center)의 원으로 나타낸 급전부 커버에는, 도 5a의 'a-3'의 히터 필터(77a)가 접속된다. 이에 의해, 히터용 단자(S1 ~ S4)에 접속되는 복수의 히터(75)는 동일한 온도대로 제어된다.
이와 같이 하여 도 5a의 CCP 장치의 경우, 내주측의 센터 존은 넓고, 외주측의 엣지, 베리 엣지존은 좁고, 미들존은 엣지 존 및 베리 엣지존보다 넓은 존 구성으로 제어할 수 있다. 이에 의해, 스테이지(12)의 온도의 균일성을 높일 수 있다. 또한 포커스 링(18)에 히터가 배치되어 있는 경우에는, 포커스 링(F/R)(18)의 히터에 히터 필터(77e)가 접속된다.
도 5b의 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD 장치의 경우에는, 스테이지(12)의 외측에서는 플라즈마 분포에 균일성이 있으며, 내측에서 불균일해지기 쉽다. 이 경우, 외측의 존은 넓고, 내측의 존은 좁게 하도록 존 구성을 가변으로 제어하는 것이 바람직하다.
따라서 이 경우에는, 도 5b의 'b-1'에 나타내는 바와 같이, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S7, S8)를 접속한다. 또한, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S5, S6)를 접속한다. 이에 의해, 히터용 단자(S7, S8)에 접속되는 복수의 히터(75)(베리 엣지존에 대응)는 동일한 온도대로 제어되고, 히터용 단자(S5, S6)에 접속되는 복수의 히터(75)(엣지 존에 대응)는 동일한 온도대로 제어된다.
또한, 히터 배선(L)은 히터용 단자(S2 ~ S4)를 접속한다. 이에 의해, 히터용 단자(S2 ~ S4)에 접속되는 복수의 히터(75)(미들존에 대응)는 동일한 온도대로 제어된다. 또한 히터용 단자(S1)에 병렬로 접속되는 히터용 단자는 없으며, 히터용 단자(S1)에 접속되는 히터(75)는 센터 존에 대응한다.
이와 같이 하여 도 5b의 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD 장치의 경우, 내주측의 센터 존은 좁고, 미들 ~ 베리 엣지존은 넓은 존 구성으로 제어할 수 있다. 이에 의해, 스테이지(12)의 온도의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 도 5b의 'b-2' 및 도 5b의 'b-3'에 나타낸 히터 필터(77)에 대한 접속에 대해서는, 도 5a의 'a-2' 및 도 5a의 'a-3'에 나타낸 히터 필터(77)에 대한 접속과 동일하므로 설명을 생략한다.
[스테이지의 온도 제어 방법]
이어서, 본 실시 형태에 따른 스테이지의 온도 제어 방법에 대하여, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 도 6은 일실시 형태에 따른 스테이지의 온도 제어 방법의 일례를 나타내는 순서도이다. 도 7은 일실시 형태에 따른 장치마다의 존 구성의 일례를 나타낸 테이블이다. 예를 들면, 도 5a에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)가 CCP 장치인 경우, 병렬로 접속되는 히터용 단자(S)는 센터 존이 히터용 단자(S1 ~ S4), 미들존이 히터용 단자(S5, S6)인 것이 미리 테이블에 설정되어 있다. 또한, 엣지존의 히터용 단자(S7) 및 베리 엣지존의 히터용 단자(S8)에 병렬로 접속되는 히터용 단자는 없다.
도 7에서는, 3 개의 플라즈마 처리 장치를 일례로 들어 존 구성을 예시하고 있지만, 다른 플라즈마 처리 장치에 있어서도 그 장치의 플라즈마 분포의 특성에 따른 존 구성이 정해져, 테이블에 기억될 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)의 종류(특성)는 웨이퍼가 플라즈마 처리되는 조건의 일례이다. 웨이퍼가 플라즈마 처리되는 조건의 다른 예로서는, 프로세스 조건(가스종, 가스 유량, 온도, 압력, 고주파 전력의 파워 등)을 들 수 있다. 이들의 예로 든 '웨이퍼가 플라즈마 처리되는 조건'에 따라 적정화한 존 구성이 테이블에 미리 기억되고, 그 테이블에 기초하여 도 6의 순서도에 나타내는 바와 같이 존 구성이 가변으로 제어된다. 테이블은 RAM 등의 기억부에 기억되어 있다.
도 6의 처리가 개시되면, 제어부(48)는 플라즈마 처리 장치(1)의 조립 시 또는 메인터넌스 시인지를 판정한다(단계(S10)). 플라즈마 처리 장치(1)의 조립 또는 메인터넌스 시인 경우, 제어부(48)는 RAM 등의 메모리에 기억된 테이블에 기초하여, 장치에 따른 존 구성으로 하기 위한 히터용 단자(S) 간의 접속 개소를 결정한다(단계(S12)). 제어부(48)는 히터 배선(L)을 이용하여 히터용 단자(S) 간을 세그먼트 단위로 연결하도록 제어한다(단계(S14)).
히터 배선(L)을 이용한 히터용 단자(S) 간의 접속은 히터용 단자(S) 간을 연결하는 히터 배선(L)에 스위치 기구를 마련하고 스위치의 온 및 오프에 의해 자동으로 접속되도록 하는 것이 바람직하다.
이상, 본 실시 형태에 따른 히터 급전 기구(100)에 의하면, 배선 구조(93) 내의 히터 배선(L)을 연결 변경함으로써, 동일한 스테이지(12)를 다른 존 구성으로 제어할 수 있다. 예를 들면, 히터용 단자(S) 간에 접속되어 있는 2 개의 히터(75)가 둘레 방향으로 배치되어 있는 경우, 본 실시 형태에 따르면, 히터용 단자(S) 간의 접속을 제어함으로써, 둘레 방향에서 존 폭을 가변으로 제어할 수 있다. 즉, 둘레 방향에서 존 구성을 제어할 수 있다.
한편, 히터용 단자(S) 간에 접속되어 있는 2 개의 히터(75)가 직경 방향으로 배치되어 있는 경우, 본 실시 형태에 따르면, 히터용 단자(S) 간의 접속을 제어함으로써, 직경 방향으로 존 폭을 가변으로 제어할 수 있다. 즉, 직경 방향에서 존 구성을 제어할 수 있다.
이상, 히터 급전 기구 및 스테이지의 온도 제어 방법을 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 범위 내에서 각종 변형 및 개량이 가능하다. 또한, 상기 실시 형태 및 변형예를 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들면, 본 발명에 따른 히터 급전 기구는 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치에 적용 가능하다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma), 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이어도 된다.
또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 기판은, 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)용의 대형 기판, EL소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 된다.
본 국제 출원은, 2014년 5월 12일에 출원된 일본국 특허출원 2014-098569호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 본 국제 출원에 원용한다.
1 : 플라즈마 처리 장치
10 : 챔버
12 : 스테이지
13 : 유지 플레이트
28 : 배기 장치
38 : 샤워 헤드
40 : 정전 척
44 : 교류 전원
75 : 히터
77 : 히터 필터
91 : 급전부 커버
93 : 배선 구조
93a : C 형상 부재
100 : 히터 급전 기구
S1 ~ S8 : 히터용 단자
L : 히터 배선

Claims (14)

  1. 플라즈마 처리 용기와,
    상기 플라즈마 처리 용기 내에 배치되는 기판 스테이지와,
    상기 기판 스테이지의 내부에 설치된 제 1 전극과,
    상기 기판 스테이지의 내부에 설치된 제 2 전극과,
    상기 기판 스테이지의 하부에 배치되는 급전 기구를 구비하고,
    상기 급전 기구는,
    상기 제 1 전극과 전기적으로 접속 가능한 제 1 급전 단자군을 구비하는 제 1 고정 케이스와,
    상기 제 2 전극과 전기적으로 접속 가능한 제 2 급전 단자군을 구비하는 제 2 고정 케이스와,
    상기 제 1 고정 케이스와 상기 제 2 고정 케이스가 동일 원주 상에 이격되어 배치되는 환상 부재
    를 구비하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환상 부재는 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 중 적어도 하나에 접속 가능한 제 1 배선층을 갖는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 환상 부재는 상기 제 1 배선층에 접속 가능한 제 2 배선층을 갖는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 용기는 내부에 적어도 하나의 고주파 필터를 갖고,
    상기 제 2 배선층은 상기 고주파 필터와 접속 가능하게 배치되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 배선층은 상기 제 1 배선층의 하부에 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 배선층은 상기 제 2 배선층의 하부에 배치되는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군은 각각 2 개의 급전 단자로 구성되는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군은 각각 2 개의 급전 단자로 구성되는, 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군은 각각 2 개의 급전 단자로 구성되는, 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군은 각각 2 개의 급전 단자로 구성되는, 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 배선층은,
    상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 제 1 배선과,
    상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 제 2 배선을 갖고,
    상기 제 1 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되고,
    상기 제 2 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되는, 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 배선층은,
    상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 제 1 배선과,
    상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 제 2 배선을 갖고,
    상기 제 1 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되고,
    상기 제 2 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되는, 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 배선층은,
    상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 제 1 배선과,
    상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 제 2 배선을 갖고,
    상기 제 1 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 내주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되고,
    상기 제 2 배선은 상기 제 1 급전 단자군 및 상기 제 2 급전 단자군 각각의 상기 환상 부재의 외주측에 배치되는 급전 단자군과 접속되는, 플라즈마 처리 장치.
  14. 플라즈마 처리 용기와,
    상기 플라즈마 처리 용기 내에 배치되는 기판 스테이지와,
    상기 기판 스테이지의 내부에 설치된 제 1 히터 전극 및 제 2 히터 전극으로, 상기 제 1 히터 전극은 평면에서 보았을 때 상기 제 2 히터 전극과는 다른 위치에 설치된, 상기 제 1 히터 전극 및 상기 제 2 히터 전극과,
    상기 기판 스테이지의 하부에 배치되는 급전 어셈블리로, 상기 급전 어셈블리는:
    절연 기재와,
    상기 절연 기재에 고정되고 복수의 제 1 급전 단자를 포함하는 제 1 절연 케이스로, 상기 제 1 히터 전극이 상기 복수의 제 1 급전 단자 중 어느 하나와 전기적으로 접속 가능한, 상기 제 1 절연 케이스와,
    상기 절연 기재에 고정되고 복수의 제 2 급전 단자를 포함하는 제 2 고정 케이스로, 상기 제 2 히터 전극이 상기 복수의 제 2 급전 단자 중 어느 하나와 전기적으로 접속 가능하고, 상기 복수의 제 1 급전 단자 중 하나의 제 1 급전 단자와 상기 복수의 제 2 급전 단자 중 하나의 제 2 급전 단자를 전기적으로 접속함으로써 제 1 급전 라인이 형성되고, 상기 복수의 제 1 급전 단자 중 다른 제 1 급전 단자와 상기 복수의 제 2 급전 단자 중 다른 제 2 급전 단자를 전기적으로 접속함으로써 제 2 급전 라인이 형성되는, 상기 제 2 고정 케이스를 포함하는, 상기 급전 어셈블리와,
    상기 제 1 급전 라인과 상기 제 2 급전 라인에 전기적으로 접속되는 전원
    을 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
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