KR102488217B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR102488217B1
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슈이치 다카하시
다카하루 미야다테
다카노리 반세
조지 다카요시
루미코 모리야
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 면내 전체에 대한 처리의 특성을 유지하면서, 기판의 에지부의 처리의 특성을 제어하는 것을 목적으로 한다.
처리실 내의 스테이지에 배치된 기판 근방에 설치되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링의 외측에 설치되고, 이동 기구에 의해 상하로 이동이 가능한 중앙 포커스 링과, 상기 중앙 포커스 링의 외측에 설치되는 외측 포커스 링을 포함하는 포커스 링을 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 에칭 장치에는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)의 외주를 따라, 포커스 링이 설치되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 포커스 링은, 웨이퍼의 외주 근방에서의 플라즈마를 제어하여, 웨이퍼의 면내의 에칭률의 균일성을 향상시키는 기능을 갖는다.
웨이퍼의 에지부의 에칭률은, 포커스 링의 높이에 의존하여 변화한다. 이 때문에, 포커스 링의 소모에 의해 그 높이가 변동하면, 웨이퍼의 에지부의 에칭률이 웨이퍼의 센터부나 미들부보다 높아지는 등, 웨이퍼의 에지부의 에칭 특성을 제어하는 것이 곤란해진다. 그래서, 특허문헌 1에서는, 포커스 링을 상하로 구동하는 구동부를 설치하고, 포커스 링의 상면의 위치를 제어하여, 웨이퍼의 에지부의 제어성을 높이는 것이 행해지고 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2008-244274호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 2분할된 포커스 링의, 내측의 포커스 링은 고정시킨 채, 외측의 포커스 링만을 상하로 이동시키도록 되어 있다. 이러한 기구에서는, 외측의 포커스 링을 상하로 이동시키면, 웨이퍼 전체의 에칭률이 시프트해 버린다. 이 때문에, 웨이퍼 전체의 에칭 특성이 변화하여, 웨이퍼의 에지부만의 에칭 특성을 제어하는 것은 곤란하였다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은 기판의 면내 전체에 대한 처리의 특성을 유지하면서, 기판의 에지부의 처리의 특성을 제어하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 하나의 양태에 의하면, 처리실 내의 스테이지에 배치된 기판 근방에 설치되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링의 외측에 설치되고, 이동 기구에 의해 상하로 이동이 가능한 중앙 포커스 링과, 상기 중앙 포커스 링의 외측에 설치되는 외측 포커스 링을 포함하는 포커스 링을 갖는 기판 처리 장치가 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 기판의 면내 전체에 대한 처리의 특성을 유지하면서, 기판의 에지부의 처리의 특성을 제어할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 포커스 링, 이동 기구 및 구동부의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 3분할된 포커스 링의 사시도, 평면도 및 단면도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 포커스 링의 상하의 이동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 포커스 링의 직경을 설명하는 도면이다.
도 6은 일 실시형태 및 비교예에 따른 포커스 링의 에칭률의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 일 실시형태 및 비교예에 따른 포커스 링에 의한 플라즈마 생성을 설명하는 도면이다.
도 8은 변형예에 따른 포커스 링, 이동 기구 및 구동부의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
[기판 처리 장치]
먼저, 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(5)의 구성의 일례에 대해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치(5)의 구성의 일례를 도시한다. 본 실시형태에서는, 기판 처리 장치(5)로서 용량 결합형의 평행 평판 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명한다.
기판 처리 장치(5)는, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 진공 용기인 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는, 처리 용기의 일례이며, 내부는 플라즈마 처리를 행하는 처리실로 되어 있다. 챔버(10)는, 접지되어 있다.
챔버(10) 내의 하부 중앙에는, 피처리체로서 예컨대 웨이퍼(W)를 배치하는 원판형의 스테이지(12)가 하부 전극을 겸하는 기판 유지대로서 배치되어 있다. 스테이지(12)는, 예컨대 알루미늄으로 이루어지고, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성 통형 지지부(16) 및 그 내부에 인접하여 설치된 하우징(100)에 의해 지지되어 있다.
도전성 통형 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽 사이에는, 환형의 배기로(18)가 형성되어 있다. 배기로(18)의 상부 또는 입구에는 환형의 배플판(20)이 부착되고, 바닥부에 배기 포트(22)가 형성되어 있다. 챔버(10) 내의 가스의 흐름을 스테이지(12) 상의 웨이퍼(W)에 대해 축 대칭으로 균일하게 하기 위해서는, 배기 포트(22)를 원주 방향으로 등간격으로 복수 형성하는 구성이 바람직하다.
각 배기 포트(22)에는 배기관(24)을 통해 배기 장치(26)가 접속되어 있다. 배기 장치(26)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 챔버(10)의 측벽 밖에는, 웨이퍼(W)의 반입 반출구(27)를 개폐하는 게이트 밸브(28)가 부착되어 있다.
스테이지(12)에는, 제2 고주파 전원(30)이 정합기(32) 및 급전봉(34)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(30)은, 웨이퍼(W)에 인입하는 이온의 에너지를 제어하기 위해서 적합한 제1 주파수(예컨대 13.56 ㎒)의 고주파(LF)를 가변의 파워로 출력할 수 있도록 되어 있다. 정합기(32)는, 제2 고주파 전원(30)측의 임피던스와 부하(플라즈마 등)측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다.
스테이지(12)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전 척(36)이 설치되어 있다. 정전 척(36)은 도전막으로 이루어지는 전극(36a)을 한 쌍의 절연막(36b) 사이에 끼워 넣은 것이며, 전극(36a)에는 직류 전원(40)이 스위치(42) 및 피복선(43)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 웨이퍼(W)는, 직류 전원(40)으로부터 공급되는 직류 전류에 의해 정전력으로 정전 척(36) 상에 흡착 유지된다.
스테이지(12)의 내부에는, 예컨대 원주 방향으로 연장되는 환형의 냉매 유로(44)가 형성되어 있다. 냉매 유로(44)에는, 칠러 유닛으로부터 배관(46, 48)을 통해 미리 정해진 온도의 냉매 예컨대 냉각수(cw)가 순환하여 공급되고, 냉매의 온도에 의해 정전 척(36) 상의 웨이퍼(W)의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부로부터의 전열 가스 예컨대 He 가스가, 가스 공급관(50)을 통해 정전 척(36)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다. 또한, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 위해서 스테이지(12)를 수직 방향으로 관통하여 상하로 이동 가능한 푸셔 핀 및 그 승강 기구 등이 설치되어 있다.
챔버(10)의 천장의 개구에 설치된 가스 샤워 헤드(51)는, 그 외연부(外緣部)를 피복하는 실드 링(54)을 통해 챔버(10)의 천장부의 개구를 폐색하도록 부착되어 있다. 가스 샤워 헤드(51)는, 실리콘에 의해 형성되어 있다. 가스 샤워 헤드(51)는, 스테이지(12)(하부 전극)에 대향하는 대향 전극(상부 전극)으로서도 기능한다.
가스 샤워 헤드(51)에는, 가스를 도입하는 가스 도입구(56)가 형성되어 있다. 가스 샤워 헤드(51)의 내부에는 가스 도입구(56)로부터 분기된 확산실(58)이 설치되어 있다. 가스 공급원(66)으로부터 출력된 가스는, 가스 도입구(56)를 통해 확산실(58)에 공급되고, 확산되어 다수의 가스 공급 구멍(52)으로부터 플라즈마 생성 공간(S)에 도입된다.
가스 샤워 헤드(51)에는, 정합기(59) 및 급전선(60)을 통해 제1 고주파 전원(57)이 전기적으로 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(57)은, 고주파 방전에 의한 플라즈마의 생성에 적합한 주파수이며, 제1 주파수보다 높은 제2 주파수(예컨대 40 ㎒)의 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 가변의 파워로 출력할 수 있도록 되어 있다. 정합기(59)는, 제1 고주파 전원(57)측의 임피던스와 부하(플라즈마 등)측의 임피던스 사이에서 정합을 취하기 위한 리액턴스 가변의 정합 회로를 수용하고 있다.
제어부(74)는, 예컨대 마이크로 컴퓨터를 포함하고, 기판 처리 장치(5) 내의 각부의 동작 및 장치 전체의 동작을 제어한다. 기판 처리 장치(5) 내의 각부로서는, 배기 장치(26), 제1 고주파 전원(57), 제2 고주파 전원(30), 정합기(32), 정합기(59), 정전 척용의 스위치(42), 가스 공급원(66), 칠러 유닛, 전열 가스 공급부 등을 들 수 있다.
기판 처리 장치(5)에 있어서, 에칭 등의 각종의 처리를 행하기 위해서는, 먼저 게이트 밸브(28)를 개방 상태로 하여 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내에 반입하고, 정전 척(36) 위에 배치한다. 그리고, 게이트 밸브(28)를 폐쇄하고 나서, 가스 공급원(66)으로부터 미리 정해진 가스를 미리 정해진 유량 및 유량비로 챔버(10) 내에 도입하고, 배기 장치(26)에 의해 챔버(10) 내의 압력을 미리 정해진 설정값까지 감압한다. 또한, 제1 고주파 전원(57)을 온으로 하여 플라즈마 생성용의 고주파(HF)를 미리 정해진 파워로 출력시키고, 정합기(59), 급전선(60)을 통해 가스 샤워 헤드(51)에 공급한다.
한편, 이온 인입 제어용의 고주파(LF)를 인가하는 경우에는, 제2 고주파 전원(30)을 온으로 하여 고주파(LF)를 미리 정해진 파워로 출력시키고, 정합기(32) 및 급전봉(34)을 통해 스테이지(12)에 인가한다. 또한, 전열 가스 공급부로부터 정전 척(36)과 웨이퍼(W) 사이의 접촉면에 전열 가스를 공급하고, 스위치(42)를 온으로 하여 직류 전원(40)으로부터의 직류 전압을, 정전 척(36)의 전극(36a)에 인가하며, 정전 흡착력에 의해 전열 가스를 상기 접촉면에 가둔다.
[3분할 포커스 링]
스테이지(12)의 외주측에는, 웨이퍼(W)의 외연을 환형으로 둘러싸는 포커스 링(FR)이 설치되어 있다. 포커스 링(FR)은, 웨이퍼(W)의 외주측에서의 플라즈마를 제어하여, 웨이퍼(W)의 면내의 에칭률 등의 처리의 균일성을 향상시키도록 기능한다.
웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률은, 포커스 링(FR)의 높이에 의존하여 변화한다. 이 때문에, 포커스 링(FR)의 소모에 의해 그 높이가 변동하면, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률이 변동하여, 에지부의 제어가 곤란해진다.
그래서, 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)은 3분할되어, 내측 포커스 링(38i)과 중앙 포커스 링(38m)과 외측 포커스 링(38o)을 갖고, 이동 기구(200)에 의해 중앙 포커스 링(38m)을 상하로 이동시킬 수 있다. 이동 기구(200)는, 푸셔 핀(102)을 갖는다. 푸셔 핀(102)은, 피에조 액추에이터(101)에 의한 동력에 의해 부재(104a) 및 베어링부(105)를 통해 상하로 이동한다. 이에 의해, 연결부(103)가 상하로 이동하고, 이에 따라 연결부(103)에 연결되어 있는 중앙 포커스 링(38m)이 상하로 이동한다. 한편, 본 실시형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 에지부는, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 반경 방향으로 140 ㎜∼150 ㎜의 링형의 부분을 말한다.
(포커스 링의 구성)
다음으로, 포커스 링(FR) 및 그 주변의 구성에 대해, 도 2 및 도 3을 참조하면서 상세히 서술한다. 또한, 중앙 포커스 링(38m)의 상하의 이동에 대해, 도 4를 참조하면서 설명한다.
도 2는 포커스 링(FR) 및 그 주변을 확대한 종단면의 일례를 도시한 도면이다. 도 2에는, 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR), 이동 기구(200) 및 피에조 액추에이터(101)가 도시되어 있다.
도 3의 (a)는 3분할된 포커스 링(FR)의 각부의 사시도, 도 3의 (b)는 3분할된 포커스 링(FR)의 각부 평면도, 도 3의 (c)는 도 3의 (b)의 A-A 단면도, 도 3의 (d)는 도 3의 (b)의 B-B 단면도를 도시한다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 내측 포커스 링(38i)은, 웨이퍼(W)의 최외주 근방에서 웨이퍼(W)를 아래로부터 둘러싸도록 설치되는 부재이며, 포커스 링(FR)의 가장 내측의 부재이다. 중앙 포커스 링(38m)은, 내측 포커스 링(38i)의 외측에서 내측 포커스 링(38i)을 둘러싸도록 설치되는 부재이다. 외측 포커스 링(38o)은, 중앙 포커스 링(38m)의 외측에 설치되는 부재이며, 포커스 링(FR)의 가장 외측의 부재이다. 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)은, 정전 척(36)의 상면에 고정되어 있다. 중앙 포커스 링(38m)은, 이동 기구(200)에 의해 상하로 이동이 가능하다.
중앙 포커스 링(38m)은, 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(W)의 주연부를 둘러싸는 환형부(38m1)와, 3개의 클로부(38m2)를 갖는다. 클로부(38m2)는, 환형부(38m1)의 외주측에 등간격으로 배치되고, 환형부(38m1)의 외주측으로부터 돌출된 직사각형 형상의 부재이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 환형부(38m1)의 종단면은 L자형이다. 환형부(38m1)의 L자형의 단차부는, 종단면이 L자형인 내측 포커스 링(38i)의 단차부에 접촉한 상태로부터, 중앙 포커스 링(38m)이 위로 들어 올려지면, 떨어진 상태가 된다.
(이동 기구 및 구동부)
중앙 포커스 링(38m)의 클로부(38m2)는, 환형의 연결부(103)에 접속되어 있다. 연결부(103)는, 도전성 통형 지지부(16)에 형성된 공간(16a)의 내부를 상하로 이동한다.
이동 기구(200)는, 중앙 포커스 링(38m)을 상하로 이동시키기 위한 기구이다. 이동 기구(200)는, 푸셔 핀(102)과 베어링부(105)를 포함한다. 이동 기구(200)는, 스테이지(12) 주위에 배치된 하우징(100)에 부착되고, 하우징(100)에 부착된 피에조 액추에이터(101)의 동력에 의해 상하로 이동하도록 되어 있다. 푸셔 핀(102)은, 사파이어로 형성되어도 좋다.
하우징(100)은, 알루미나 등의 절연물로 형성되어 있다. 하우징(100)은, 도전성 통형 지지부(16)의 내부에서 측부 및 바닥부가 도전성 통형 지지부(16)에 인접하여 설치되어 있다. 하우징(100)의 내부 하측에는 오목부(100a)가 형성되어 있다. 하우징(100)의 내부에는, 이동 기구(200)가 설치되어 있다. 푸셔 핀(102)은, 하우징(100) 및 스테이지(12)를 관통하여, 도전성 통형 지지부(16)에 형성된 공간(16a)에서 연결부(103)의 하면에 접촉하고 있다. 베어링부(105)는, 하우징(100)의 내부에 설치된 부재(104a)에 감합(嵌合)되어 있다. 푸셔 핀(102)의 핀 구멍에는, 진공 공간과 대기 공간을 가르기 위한 O링(111)이 설치되어 있다.
베어링부(105)의 선단의 오목부(105a)에는, 푸셔 핀(102)의 하단이 위로부터 끼워 넣어져 있다. 피에조 액추에이터(101)에 의한 위치 결정에 의해 부재(104a)를 통해 베어링부(105)가 상하로 이동하면, 푸셔 핀(102)이 상하로 이동하여, 연결부(103)의 하면을 밀어 올리거나, 밀어 내리거나 한다. 이에 의해, 연결부(103)를 통해 중앙 포커스 링(38m)이 상하로 이동한다.
피에조 액추에이터(101)의 상단은, 나사(104c)에 의해 부재(104a)에 나사 고정되고, 피에조 액추에이터(101)의 하단은, 나사(104d)에 의해 부재(104b)에 나사 고정되어 있다. 이에 의해, 피에조 액추에이터(101)는, 부재(104a, 104b) 사이에서 하우징(100)에 고정되어 있다.
피에조 액추에이터(101)는, 피에조 압전 효과를 응용한 위치 결정 소자이며, 0.006 ㎜(6 ㎛)의 분해능으로 위치 결정을 행할 수 있다. 피에조 액추에이터(101)의 상하 방향의 변위량에 따라 푸셔 핀(102)이 상하로 이동한다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)이, 0.006 ㎜를 최소 단위로 하여 미리 정해진 높이만큼 이동한다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 푸셔 핀(102)은, 중앙 포커스 링(38m)의 원주 방향으로 등간격으로 3개소 설치된 클로부(38m2)에 대응하여 설치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 푸셔 핀(102)은, 환형의 연결부(103)를 통해 3개소로부터 중앙 포커스 링(38m)을 밀어 올려, 미리 정해진 높이로 들어 올리도록 되어 있다.
외측 포커스 링(38o)의 하면에는, 중앙 포커스 링(38m)의 클로부(38m2)의 상부에, 클로부(38m2)보다 넓은 폭의 오목부(138)가 형성되어 있다. 푸셔 핀(102)의 밀어 올림에 의해, 중앙 포커스 링(38m)이 최상위까지 이동하면, 클로부(38m2)가, 오목부(138)의 내부에 들어간다. 이에 의해, 외측 포커스 링(38o)을 고정시킨 채, 중앙 포커스 링(38m)을 위로 들어 올릴 수 있다.
도 3의 (b)의 B-B 단면을 도시한 도 3의 (d)에는, 오목부(138)의 공간 및 푸셔 핀(102)은 존재하지 않고, 푸셔 핀(102)이 위로 이동함으로써, 도전성 통형 지지부(16)의 공간(16a) 내에서 환형의 연결부(103)가 위로 밀어 올려진 상태가 도시되어 있다.
도 2로 되돌아가서, 피에조 액추에이터(101)는, 푸셔 핀(102)의 하방에 위치하는 하우징(100)의 내부 공간에, 푸셔 핀(102)과 1 대 1로 설치되어 있다. 즉, 3개소에 존재하는 푸셔 핀(102)에, 1 대 1로 대응하여 3개의 이동 기구(200) 및 피에조 액추에이터(101)가 하우징(100)의 내부에 설치되어 있다. 부재(104a, 104b)는 환형 부재이며, 3개의 피에조 액추에이터(101)는, 상하로 나사 고정된 부재(104a, 104b)에 의해 상호 접속된다. 한편, 본 실시형태에 따른 피에조 액추에이터(101)는, 구동부의 일례이다.
이상으로 설명한 바와 같이, 이러한 구성에서는, 하우징(100)에 스테이지(12) 및 정전 척(36)이 지지되고, 하우징(100)에 이동 기구(200) 및 구동부가 부착된다. 이에 의해, 정전 척(36)의 설계 변경을 필요로 하지 않고, 기존의 정전 척(36)을 사용하여 중앙 포커스 링(38m)만을 상하로 이동시킬 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에서는, 정전 척(36)의 상면과 중앙 포커스 링(38m)의 하면 사이에는 미리 정해진 공간이 형성되고, 중앙 포커스 링(38m)을 상방향뿐만이 아니라, 하방향으로도 이동 가능한 구조로 되어 있다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)은, 상방향뿐만이 아니라, 미리 정해진 공간 내를 하방향으로 미리 정해진 높이만큼 이동할 수 있다. 중앙 포커스 링(38m)을 상방향뿐만이 아니라 하방향으로도 이동시킴으로써, 시스의 제어 범위를 넓힐 수 있다.
단, 구동부는, 피에조 액추에이터(101)에 한정되지 않고, 0.006 ㎜의 분해능으로 위치 결정의 제어가 가능한 모터를 사용해도 좋다. 또한, 구동부는, 하나 또는 복수일 수 있다. 또한, 구동부는, 웨이퍼(W)를 들어 올리는 푸셔 핀을 상하로 이동시키는 모터를 공용해도 좋다. 이 경우, 기어 및 동력 전환부를 이용하여 모터의 동력을, 웨이퍼(W)용의 푸셔 핀과 중앙 포커스 링(38m)용의 푸셔 핀(102)으로 전환하여 전달하는 기구와, 0.006 ㎜의 분해능으로 푸셔 핀(102)의 상하 이동을 제어하는 기구가 필요해진다. 단, 300 ㎜의 웨이퍼(W)의 외주에 배치되는 중앙 포커스 링(38m)의 직경은 310 ㎜ 정도로 크기 때문에, 본 실시형태와 같이 푸셔 핀(102)마다 각각의 구동부를 설치하는 것이 바람직하다.
제어부(74)는, 피에조 액추에이터(101)의 상하 방향의 변위량이, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 따른 양이 되도록, 피에조 액추에이터(101)의 위치 결정을 제어한다.
웨이퍼(W)와 포커스 링(FR)의 상면의 높이가 동일하면, 에칭 처리 중의 웨이퍼(W) 상의 시스(Sheath)와 포커스 링(FR) 상의 시스의 높이를 동일하게 할 수 있다. 그리고, 시스의 높이를 동일하게 함으로써 웨이퍼(W)의 면내 전체의 에칭률의 균일성을 향상시킬 수 있다.
포커스 링(FR)이 신품인 경우, 에칭 처리 중의 웨이퍼(W) 상의 시스와 포커스 링(FR) 상의 시스의 높이는 동일(플랫)하게 되기 때문에, 웨이퍼(W)의 면내 전체의 에칭률은 균일해진다. 이때, 도 4의 (a-1)에 도시된 바와 같이, 중앙 포커스 링(38m)은, 푸셔 핀(102)에 의해 들어 올려져 있지 않다(0 ㎜). 한편, 도 4의 (a-1)은 도 3의 (b)의 A-A 단면의 상태를 도시하고, 도 4의 (b-1)은 대응하는 도 3의 (b)의 B-B 단면의 상태를 도시한다.
그러나, 에칭 등의 플라즈마 처리에 의해 포커스 링(FR)이 소모되면, 웨이퍼(W)의 시스의 높이보다 포커스 링(FR)의 시스의 높이가 낮아진다. 그러면, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률이 급등하거나, 에칭 형상의 틸팅(tilting)이 발생하거나 한다. 에칭 형상의 틸팅이란, 포커스 링의 소모에 의해 시스가 웨이퍼(W)의 에지부에 있어서 기울어짐으로써, 이온이 비스듬한 방향으로부터 웨이퍼(W)에 인입되고, 이에 의해 에칭 형상이 수직이 되지 않고 기울어지는 것을 말한다.
그래서, 본 실시형태에서는, 포커스 링(FR)이 소모된 분만큼, 중앙 포커스 링(38m)을 들어 올림으로써, 웨이퍼(W)와 포커스 링(FR) 위의 시스의 높이를 같게 한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률이 급등하거나, 에칭 형상의 틸팅(tilting)이 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있다.
포커스 링(FR)의 소모량에 따른 양(거리)만큼, 피에조 액추에이터(101)의 상하 방향의 변위량을 제어할 때의, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 따른 거리는, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 대해 1배∼1.5배의 범위이면 된다. 예컨대, 웨이퍼(W)를 처리 중인 중앙 포커스 링(38m)의 높이는, 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)의 높이와 동일하거나 그보다 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 대해 1.5배를 한도로 높아도 좋다. 이동 기구(200)는, 0.006 ㎜의 분해능으로 중앙 포커스 링(38m)을 미리 정해진 양만큼 들어 올린다.
예컨대, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 대해 1배로 제어하는 경우에는, 포커스 링(FR)의 소모량이 1.0 ㎜이면, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 따른 높이는, 1.0 ㎜가 된다. 따라서, 이 경우, 제어부(74)는, 중앙 포커스 링(38m)이 1.0 ㎜만큼 위로 이동하도록 피에조 액추에이터(101)를 위치 결정한다. 이 결과, 도 4의 (a-2) 및 도 4의 (b-2)에 도시된 바와 같이, 중앙 포커스 링(38m)은 1.0 ㎜만큼 위로 이동한다.
본 실시형태에서는, 포커스 링(FR)이 신품인 경우, 포커스 링(FR)의 각각의 파트의 두께는, 도 5에 도시된 바와 같고, 내측 포커스 링(38i)의 내주측의 두께는 2.9 ㎜, 외주측의 두께는 1.4 ㎜이다.
중앙 포커스 링(38m)의 중앙부의 가장 두꺼운 부분의 두께는 3.9 ㎜, 내주측의 두께는 2.5 ㎜, 외주측의 두께는 1.6 ㎜이다. 외측 포커스 링(38o)의 두께는 2.9 ㎜(=1.3 ㎜+1.6 ㎜)이고, 오목부(138)가 있는 부분에서의 두께는 1.3 ㎜이다.
중앙 포커스 링(38m)이 이동하는 거리의 상한값은, 이동 기구(200)의 스트로크에 의해 결정된다. 본 실시형태에서는, 이동 기구(200)의 스트로크는 0.9 ㎜이다. 따라서, 포커스 링(FR)은 0.9 ㎜까지 소모되어도, 이동 기구(200)를 상한값까지 이동시킴으로써, 포커스 링(FR)이 신품인 경우와 동일한 에칭 특성을 얻을 수 있다.
중앙 포커스 링(38m)이 이동하는 거리의 하한값은, 피에조 액추에이터(101)의 분해능인 0.006 ㎜가 된다. 즉, 본 실시형태에 따른 제어부(74)는, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량이 0.006 ㎜ 이상이 되면, 0.006 ㎜ 단위로 소모량에 따른 거리만큼 중앙 포커스 링(38m)을 위로 이동시킨다. 제어부(74)는, 중앙 포커스 링(38m)의 이동 거리가 0.9 ㎜ 이상이 되면, 포커스 링(FR)을 교환하도록 제어한다. 단, 중앙 포커스 링(38m)의 이동 거리의 상한값은, 0.9 ㎜에 한하지 않고, 0.9 ㎜보다 작은 값으로 설정하는 것이 가능하다.
(사이즈 및 재료)
웨이퍼(W)의 사이즈는, 300 ㎜이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 따른 내측 포커스 링(38i)의 외부 직경은 309 ㎜이다. 본 실시형태에 따른 중앙 포커스 링(38m)의 환형부(38m1)의 내부 직경은 302 ㎜이고, 외부 직경은 316 ㎜이다. 본 실시형태에 따른 외측 포커스 링(38o)의 외부 직경은 360 ㎜이다.
단, 내측 포커스 링(38i), 중앙 포커스 링(38m) 및 외측 포커스 링(38o)의 각각의 외부 직경은, 상기 사이즈에 한정되지 않는다. 예컨대, 내측 포커스 링(38i)의 외부 직경은, 웨이퍼(W)의 외부 직경에 대해 2.5%∼3.5% 크면 된다. 또한, 중앙 포커스 링(38m)의 외부 직경은, 웨이퍼(W)의 외부 직경에 대해 4.5%∼5.5% 크면 된다. 또한, 외측 포커스 링(38o)의 외부 직경은, 웨이퍼(W)의 외부 직경에 대해 19.5%∼20.5% 크면 된다.
내측 포커스 링(38i), 중앙 포커스 링(38m) 및 외측 포커스 링(38o)의 각각의 재료는, Si, SiO2, SiC 중 어느 하나로 형성된다. 내측 포커스 링(38i), 중앙 포커스 링(38m) 및 외측 포커스 링(38o)의 각각의 재료는, 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.
단, 중앙 포커스 링(38m)의 재료는, 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)의 재료보다 단단한 것이 바람직하다. 예컨대, 중앙 포커스 링(38m)의 재료에, Si보다 소모되기 어려운 SiO2 또는 SiC의 재료를 사용함으로써, 처리 중에 중앙 포커스 링(38m)이 깎이기 어려우면, 에칭률은 변화하기 어렵고, 또한, 포커스 링(FR)의 수명을 길게 할 수 있다.
예컨대, 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)의 각각의 재료가 Si이고, 중앙 포커스 링(38m)의 재료가 SiO2 또는 SiC인 것이 바람직하다.
[3분할 포커스 링에 의한 에칭률 결과]
다음으로, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 실시형태에 따른 3분할된 포커스 링(FR)을 이용한 경우의 에칭률의 일례에 대해, 비교예와 비교하면서 설명한다. 도 6은 도 6의 (c)에 도시된 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)의 에칭률의 일례와, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시된 비교예에 따른 포커스 링(FR1, FR2)의 에칭률의 일례를 도시한다. 도 7은 도 7의 (c)에 도시된 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)과, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 도시된 비교예에 따른 포커스 링(FR1, FR2)의 플라즈마 생성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6의 (a)의 비교예에 따른 포커스 링(FR1)(Standard FR1)은, 하드웨어 구성(HW) 및 Condition에 도시된 바와 같이 분할되어 있지 않은 일체형의 포커스 링이다. (b)의 비교예에 따른 포커스 링(FR2)(2pieces FR2)은, 2분할된 포커스 링이다. (c)의 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)(3pieces FR)은, 3분할된 포커스 링이다.
Condition에 도시된 바와 같이, 도 6의 (a)의 비교예에 따른 포커스 링(FR1)과 정전 척(36) 사이에는, 절연물인 폴리머 시트(136)가 끼워 넣어져, 포커스 링(FR1)과 정전 척(36) 사이의 열전도를 촉진하도록 되어 있다.
도 6의 (b)의 비교예에 따른 포커스 링(FR2) 및 도 6의 (c)의 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)과 정전 척(36) 사이에는, 폴리머 시트가 존재하지 않는다. 단, 도 6의 (c)의 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)의 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)과 정전 척(36) 사이에 폴리머 시트를 끼워 넣으면, 포커스 링(FR)과 정전 척(36) 사이의 열전도를 촉진할 수 있기 때문에, 보다 바람직하다.
ER(에칭률)에 도시된 바와 같이, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (c)의 어느 경우에도, 포커스 링이 신품일 때[즉, 도 6의 (a)의 POR, 도 6의 (b) 및 도 6의 (c)의 0 ㎜ Up일 때]의 에칭률은 웨이퍼(W)의 면내 전체에 걸쳐 균일하다.
이에 대해, 도 6의 (a)의 비교예에 따른 포커스 링(FR1)을 이용한 경우, 1 ㎜ Consumption(포커스 링이 1 ㎜ 소모되었을 때)의 웨이퍼(W)의 직경 방향의 에칭률은, 웨이퍼(W)의 에지부에서 급등하고 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 에지부에 있어서 에칭률을 제어할 수 없는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6의 (b)의 비교예에 따른 포커스 링(FR2)에서는, 내측 포커스 링을 고정하고, 외측 포커스 링만을 상하로 이동시킨다. 이 경우, 에지부에서의 에칭률의 급등은 억제되어, 도 6의 (a)의 비교예의 포커스 링(FR1)보다 웨이퍼(W)의 에지부를 제어할 수 있다. 그러나, 외측 포커스 링의 높이를 0 ㎜로부터 1 ㎜, 2 ㎜로 올릴수록, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서 전체의 에칭률의 시프트량이 커지고 있다.
이에 대해, 도 6의 (c)의 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)에서는, 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)을 고정하고, 중앙 포커스 링(38m)만을 상하로 이동시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에지부는 제어되어, 에지부에서의 에칭률의 급등은 더욱 억제된다. 또한, 중앙 포커스 링(38m)의 높이를 0 ㎜로부터 1 ㎜, 2 ㎜로 올려도, 웨이퍼(W)의 면내에 있어서 전체의 에칭률은 변하고 있지 않다.
비교예 및 본 실시형태에서의 도 6의 중앙의 그래프에 대해, 웨이퍼(W)의 Center(중심)에서의 에칭률을 일치시킨 도 6의 가장 아래의 그래프를 참조한다. 가장 아래의 그래프의 ER은, ER(x)/ER(Center)×100에 의해 산출된다. x는, 웨이퍼(W)의 직경을 나타낸다. 도 6의 가장 아래의 그래프 중, 도 6의 (a)의 비교예의 포커스 링(FR1)을 이용한 경우, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 없다. 도 6의 (b)의 비교예의 포커스 링(FR2)을 이용한 경우, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 있다. 마찬가지로, 도 6의 (c)의 본 실시형태의 포커스 링(FR)을 이용한 경우, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 있다. 그러나, 도 6의 (b)의 2분할된 포커스 링(FR2)에서는, 웨이퍼(W)의 중앙측에 있어서도 에칭률이 높아지고 있기 때문에, 전체의 에칭 특성이 변해 버린다. 이에 대해, 도 6의 (c)의 본 실시형태에 따른 3분할된 포커스 링(FR)에서는, 전체의 에칭 특성은 바꾸지 않고, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 있다.
결론으로서는, 도 6의 (c)의 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)에 의하면, 중앙 포커스 링(38m)의 이동 거리를 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 따라 높게 한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 면내 전체의 에칭 특성을 유지하면서, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 에지부에서의 에칭 형상의 틸팅을 억제할 수 있다.
이러한 포커스 링(FR)에 의하면, 중앙 포커스 링(38m)의 소모량에 따라 중앙 포커스 링(38m)을 상하로 이동시킴으로써 포커스 링(FR)의 소모의 보완이 가능해져, 포커스 링(FR)의 수명을 길게 할 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)의 동작과 플라즈마 생성에 대해 설명한다. 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)의 열은, 비교예에 따른 포커스 링(FR1, FR2)을 이용한 경우의 플라즈마 생성의 메커니즘을 모식적으로 도시한다.
도 7의 「RF Path」는, 정전 척(36)과 각 포커스 링(FR, FR1, FR2)에서의 고주파(RF)의 전력의 흐름을 도시한다. 비교예에 따른 포커스 링(FR1)을 이용한 경우, 시스가 플랫할 때, 제1 고주파 전원(57)으로부터 출력되는 플라즈마 생성용의 고주파(HF)의 전력에 의해, 중앙의 정전 척(36)측 및 외측의 포커스 링(FR1)측에 있어서 거의 동일한 정도의 전류가 흐르고, 플라즈마 생성 공간(S)에 있어서, 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마에 의한 에칭 특성으로서는, 포커스 링(FR1)의 소모와 함께 웨이퍼(W)의 에지부에 있어서 에칭률의 급등이 발생한다.
비교예에 따른 포커스 링(FR2)을 이용한 경우, 도 7의 (b)의 열에 도시된 바와 같이, 시스가 플랫할 때, 고주파(RF)의 전력에 의해 정전 척(36)측에 흐르는 전류는, 포커스 링(FR2)측에 흐르는 전류보다 많아진다. 그 이유에 대해 이하에 설명한다.
들어 올린 외측 포커스 링의 하측에는 공간(U1)이 생긴다. 고주파(RF)의 전력의 인가에 의해 공간(U1)에는 정전 용량이 발생한다. 공간(U1)에 발생한 정전 용량은, 포커스 링측의 전류의 흐름을 억제한다. 이 때문에, 전류는, 포커스 링측보다 정전 척(36)측에서 흐르기 쉬워진다. 이 때문에, 도 7의 (a)에 도시된 포커스 링(FR1)의 경우보다 많은 전류가 정전 척(36)측에 흐르고, 플라즈마 생성 공간(S)에 있어서 생성되는 플라즈마는, 중앙에서 플라즈마 밀도가 높아진다. 이에 의해, 포커스 링(FR2)에서는, 외측 포커스 링을 높게 할수록, 웨이퍼(W)의 면내 전체에 있어서 에칭률이 높아진다.
이에 대해, 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)에서는, 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 포커스 링(FR)과 정전 척(36)의 시스의 높이가 동일할 때, 고주파(RF)의 전력에 의해 정전 척(36)과 포커스 링(FR)에 흐르는 전류는 거의 동일해진다.
이것은, 본 실시형태에 따른 포커스 링(FR)에서는, 웨이퍼(W)의 에지부 근방에서, 중앙 포커스 링(38m)을 들어 올렸을 때에 최소한의 공간(U2)이 형성되도록 포커스 링(FR)을 3분할하고, 중앙 포커스 링(38m)만을 상하 이동하도록 했기 때문이다. 이에 의해, 공간(U2)에 발생하는 정전 용량을 최소한으로 하여, 정전 척(36)측과 포커스 링(FR)측에 흐르는 전류를 동일한 정도로 할 수 있다. 이에 의해, 본 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 면내에서의 전체의 에칭률을 시프트시키지 않고, 중앙 포커스 링(38m)을 들어 올림으로써 포커스 링(FR)과 정전 척(36)의 시스의 높이를 같게 할 수 있다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률을 제어할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 3분할된 포커스 링(FR)에 의하면, 중앙 포커스 링(38m)만이 상하 이동한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 면내 전체의 플라즈마 처리에 의한 에칭 특성을 변화시키지 않고, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭 특성을 제어할 수 있다. 이에 의해, 예컨대, 웨이퍼(W)의 에지부의 에칭률의 급등이나, 에칭 형상의 틸팅을 억제할 수 있다.
(변형예에 따른 포커스 링(FR))
다음으로, 변형예에 따른 포커스 링(FR), 이동 기구(200), 구동부에 대해, 도 8을 참조하면서 설명한다. 본 변형예에 있어서도, 구동부의 일례로서 피에조 액추에이터(101)가 사용되지만, 이것에 한하지 않는다.
도 2에 도시된 실시형태에 따른 이동 기구(200)와 비교해서, 도 8의 본 변형예에 따른 이동 기구(200)는 단순화되고, 또한, 중앙 포커스 링(38m)의 직경 방향의 길이가 짧아지고 있다.
스테이지(12)는, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성 통형 지지부(16) 및 그 내부에 인접하여 설치된 하우징(100)에 의해 지지되어 있다. 본 변형예에서는, 이동 기구(200)는, 정전 척(36)의 하측에 설치되고, 정전 척(36)의 외주측에는 설치되어 있지 않다. 구체적으로는, 정전 척(36) 및 스테이지(12)에는, 관통 구멍(36c) 및 관통 구멍(12a)이 연통되도록 형성되어 있다. 푸셔 핀(102)의 핀 구멍에는, 진공 공간과 대기 공간을 가르기 위한 O링(110)이 설치되어 있다.
푸셔 핀(102)은, 관통 구멍(12a) 및 관통 구멍(36c)을 관통하고, 그 선단부가 중앙 포커스 링(38m)의 하면에 접촉하여 중앙 포커스 링(38m)에 연결된다. 푸셔 핀(102)의 기단부는 부재(104a)에 감합되어 있다.
피에조 액추에이터(101)의 상단은, 나사(104c)에 의해 부재(104a)에 나사 고정되고, 피에조 액추에이터(101)의 하단은, 나사(104d)에 의해 부재(104b)에 나사 고정되어 있다. 이에 의해, 피에조 액추에이터(101)는, 부재(104a)를 통해 푸셔 핀(102) 및 중앙 포커스 링(38m)에 접촉하고 있다.
이러한 구성에 의해, 피에조 액추에이터(101)의 상하 방향의 변위량에 따라 푸셔 핀(102)이 상하로 이동한다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)이, 0.006 ㎜를 최소 단위로 하여 미리 정해진 높이만큼 이동한다.
본 변형예에서는, 정전 척(36)의 상면과 중앙 포커스 링(38m)의 하면 사이에는 미리 정해진 공간이 형성되어 있다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)은, 상방향뿐만이 아니라, 미리 정해진 공간 내를 하방향으로 미리 정해진 높이만큼 이동할 수 있다.
본 변형예에서는, 이동 기구(200)가 정전 척(36) 및 스테이지(12)의 외주 단부보다 내측에 배치되고, 푸셔 핀(102)이, 스테이지(12) 및 정전 척(36)의 내부를 관통한다. 이에 의해, 푸셔 핀(102)이, 중앙 포커스 링(38m)을 바로 아래로부터 리프트하여, 상하 이동시킬 수 있다.
또한, 이러한 구성에 의하면, 본 변형예에 따른 중앙 포커스 링(38m)은, 도 2의 실시형태에 따른 중앙 포커스 링(38m)보다 직경 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 마찬가지로, 푸셔 핀(102)을 정전 척(36) 및 스테이지(12)의 외주 단부보다 내측에 배치함으로써, 부재(104a)의 직경 방향의 길이를 짧게 할 수 있다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)의 휘어짐 및 부재(104a)의 휘어짐을 최소한으로 억제할 수 있고, 중앙 포커스 링(38m)의 높이 방향의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있다. 이 결과, 웨이퍼(W) 상의 시스와 포커스 링(FR) 상의 시스의 높이를 보다 정확하게 맞출 수 있고, 웨이퍼(W)의 면내 전체의 에칭률의 균일성을 향상시켜, 틸팅의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 본 변형예에 따른 이동 기구(200)에서는, 도 2의 실시형태에 따른 이동 기구(200)에 포함되는 하우징(100), 베어링부(105), 연결부(103) 등을 불필요하게 하여, 구조가 단순화되기 때문에, 메인터넌스가 용이해지고, 제조 비용을 낮출 수 있다.
또한, 본 변형예에 따른 포커스 링(FR)에 의하면, 중앙 포커스 링(38m)의 하측에 미리 정해진 공간을 형성함으로써, 중앙 포커스 링(38m)을 상방향뿐만이 아니라, 하방향으로도 이동 가능한 구조로 되어 있다.
따라서, 중앙 포커스 링(38m)의 이동 거리의 하한값은, 도 2의 실시형태와 마찬가지로 피에조 액추에이터(101)의 분해능이다. 한편, 중앙 포커스 링(38m)의 이동 거리의 상한값은, 정전 척(36)의 상면과 중앙 포커스 링(38m)의 하면 사이에 형성된 미리 정해진 공간의 높이와, 중앙 포커스 링(38m)의 두께를 가산한 값보다 작은 값이 된다. 이에 의해, 중앙 포커스 링(38m)을 상방향뿐만이 아니라 하방향으로도 이동시킬 수 있어, 시스의 제어 범위를 넓힐 수 있다.
또한, 본 변형예에 따른 포커스 링(FR)에 의하면, 도 2의 실시형태에 따른 포커스 링(FR)과 비교해서 직경 방향의 길이가 짧아짐으로써, 클로부(38m2)의 길이가 짧아진다. 이에 의해, 클로부(38m2)의 볼록 구조에 의해 발생하는 정전 용량의 특이점이 작아지고, 에칭 특성에의 악영향이 없어지거나 또는 작아짐으로써, 보다 에칭률의 균일성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 실시형태 및 변형예에 있어서, 처리 중인 중앙 포커스 링(38m)의 상면의 피크의 높이는, 내측 포커스 링(38i) 및 외측 포커스 링(38o)의 상면의 피크의 높이와 동일하거나 또는 그보다 높아도 좋다.
이상, 기판 처리 장치를 상기 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 고주파 전력(RF)을 인가하였으나, 이것에 한하지 않고, 직류 전류(DC)를 인가해도 좋다.
또한, 본 발명은 도 1의 평행 평판형 2주파 인가 장치뿐만이 아니라, 그 외의 기판 처리 장치에 적용 가능하다. 기판 처리 장치로서는, 용량 결합형 플라즈마(CCP: Capacitively Coupled Plasma) 장치, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma) 처리 장치, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치, 표면파 플라즈마 처리 장치 등을 이용할 수 있다.
또한, 기판 처리 장치는, 플라즈마를 생성하지 않고 열처리 등에 의해 기판에 미리 정해진 처리를 행하는 장치여도 좋다. 기판 처리 장치는, 정전 척(36)을 갖고 있어도 좋고, 정전 척(36)을 갖고 있지 않아도 좋다.
또한, 본 명세서에서는, 피처리체의 일례로서 반도체 웨이퍼(W)를 들어 설명하였다. 그러나, 피처리체는, 이것에 한하지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
5: 기판 처리 장치 10: 챔버
12: 스테이지 20: 배플판
26: 배기 장치 30: 제2 고주파 전원
36: 정전 척 38i: 내측 포커스 링
38m: 중앙 포커스 링 38m1: 환형부
38m2: 클로부 38o: 외측 포커스 링
40: 직류 전원 44: 냉매 유로
51: 가스 샤워 헤드 57: 제1 고주파 전원
66: 가스 공급원 74: 제어부
100: 하우징 101: 피에조 액추에이터
102: 푸셔 핀 103: 연결부
105: 베어링부 200: 이동 기구
FR: 포커스 링

Claims (21)

  1. 처리실 내의 기판 유지대에 배치된 기판 근방에 설치되는 내측 포커스 링과,
    상기 내측 포커스 링의 외측에 설치되고, 이동 기구에 의해 상하로 이동이 가능한 중앙 포커스 링과,
    상기 중앙 포커스 링의 외측에 설치되는 외측 포커스 링을 포함하는 포커스 링을 갖고,
    상기 중앙 포커스 링은, 환형부와 상기 환형부의 외주측에 설치된 클로부를 갖고,
    상기 외측 포커스 링의 하면에는, 상기 클로부를 수용하는 오목부가 설치되고,
    상기 이동 기구는, 상기 클로부를 상하로 이동시키는 것인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동 기구는, 푸셔 핀을 포함하고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 클로부의 바로 아래에 배치되고,
    상기 푸셔 핀의 선단부가, 상기 클로부의 하면에 접촉됨으로써 상기 클로부를 상승시키는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판 유지대는, 스테이지와, 상기 스테이지의 상면에 배치된 정전 척을 갖고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 정전 척 및 상기 스테이지의 외주 단부보다 내측에 배치되고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 정전 척 및 상기 스테이지의 내부를 관통하는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이동 기구는, 푸셔 핀을 포함하고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 외측 포커스 링의 외주 단부보다 외측에 배치되고,
    상기 푸셔 핀의 선단부가, 상기 클로부와 접속된 연결부의 하면에 접촉됨으로써 상기 클로부를 상승시키는 것인 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기판 유지대는, 스테이지와, 상기 스테이지의 상면에 배치된 정전 척을 갖고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 정전 척의 외주 단부보다 외측 또한 상기 스테이지의 외주 단부보다 내측에 배치되고,
    상기 푸셔 핀은, 상기 스테이지의 내부를 관통하는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 푸셔 핀은, 사파이어로 형성되는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 정전 척의 상면과 상기 중앙 포커스 링의 하면 사이에는 미리 정해진 공간이 형성되는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 기구는, 상기 중앙 포커스 링의 소모량에 따른 높이로 상기 중앙 포커스 링을 이동시키는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판 유지대의 주위에 배치되고, 상기 이동 기구가 설치된 하우징과,
    상기 하우징의 내부에 설치되고, 상기 이동 기구를 상하로 구동하는 구동부를 갖는 것인 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 복수의 상기 구동부는, 부재에 의해 상호 접속되고, 상기 부재를 통해 상기 하우징에 부착되는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 중앙 포커스 링의 이동 거리의 하한값은, 상기 구동부의 분해능이고,
    상기 중앙 포커스 링의 이동 거리의 상한값은, 상기 중앙 포커스 링의 두께보다 작은 값인 것인 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 이동 기구를 상하로 구동하는 복수의 구동부를 갖고,
    복수의 상기 구동부는, 부재에 의해 상호 접속되고, 상기 부재를 통해 상기 이동 기구에 연결되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 중앙 포커스 링의 이동 거리의 하한값은, 상기 구동부의 분해능이고,
    상기 중앙 포커스 링의 이동 거리의 상한값은, 상기 기판 유지대의 상면과 상기 중앙 포커스 링의 하면 사이에 형성된 미리 정해진 공간의 높이와 상기 중앙 포커스 링의 두께를 가산한 값보다 작은 값인 것인 기판 처리 장치.
  14. 제9항에 있어서, 상기 구동부는, 피에조 액추에이터인 것인 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리실에서 처리 중인 상기 중앙 포커스 링의 상면의 피크의 높이는, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 상면의 피크보다 높은 것인 기판 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 포커스 링, 상기 중앙 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 각각은, 동일한 재료 또는 상이한 재료로 형성되는 것인 기판 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 포커스 링, 상기 중앙 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 각각의 재료는, Si, SiO2, SiC 중 어느 하나인 것인 기판 처리 장치.
  18. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 포커스 링은, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 재료보다 단단한 재료로 형성되는 것인 기판 처리 장치.
  19. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내측 포커스 링의 외부 직경은, 기판의 외부 직경에 대해 2.5%∼3.5% 큰 것인 기판 처리 장치.
  20. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙 포커스 링의 외부 직경은, 기판의 외부 직경에 대해 4.5%∼5.5% 큰 것인 기판 처리 장치.
  21. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외측 포커스 링의 외부 직경은, 기판의 외부 직경에 대해 19.5%∼20.5% 큰 것인 기판 처리 장치.
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