KR102508315B1 - 급전 부재 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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겐 타마무시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송하는 것이 가능한 급전 부재를 제공하는 것이다. 일실시 형태의 급전 부재는, 전력을 공급하기 위하여 이용되는 급전 부재로서, 제 1 도전 부재와, 제 2 도전 부재와, 적어도 일부가 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가진다.

Description

급전 부재 및 기판 처리 장치 {POWER FEED MEMBER AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 급전 부재 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 처리 용기 내에 마련되고 또한 기판의 배치대로서 기능하는 하부 전극과, 하부 전극과 대향하여 마련되는 상부 전극을 구비하는 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
평행 평판형의 플라즈마 처리 장치에서는, 고주파 전원에서 생성한 고주파 전력을 정합기 및 도전성 재료로 형성된 급전 막대 등의 급전 부재를 통하여 하부 전극에 인가하고, 처리 용기 내의 프로세스 가스를 플라즈마화함으로써, 기판에 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시한다.
일본특허공개공보 2003-282544호
그러나, 상기의 플라즈마 처리 장치에서는, 급전 부재가 높은 열전도성을 가지기 때문에, 하부 전극을 고온 또는 저온으로 조절하여 기판에 처리를 행하는 경우, 하부 전극의 온도가 급전 부재를 통하여 정합기 등의 주변 기기에 전도되어, 주변 기기의 온도가 사용 온도 범위로부터 벗어날 우려가 있다. 이 때문에 단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송하는 것이 가능한 급전 부재가 요구되고 있다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송하는 것이 가능한 급전 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 급전 부재는, 전력을 공급하기 위하여 이용되는 급전 부재로서, 제 1 도전 부재와, 제 2 도전 부재와, 적어도 일부가 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가진다.
개시된 급전 부재에 의하면, 단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 에칭 장치의 개략도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 급전 부재의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은 도 2의 급전 부재의 중심축을 통과하는 종단면도이다.
도 4는 도 2의 급전 부재의 접속 부재의 단면 형상의 설명도이다.
도 5는 다공질 금속 시트의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은 표피 효과의 설명도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 급전 부재의 접속 부재의 다른 예의 단면 형상의 설명도이다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 급전 부재의 접속 부재의 다른 예의 단면 형상의 설명도이다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 급전 부재의 접속 부재의 다른 예의 단면 형상의 설명도이다.
도 10은 단열성 평가를 위한 평가계의 설명도이다.
도 11은 단열성의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 12는 에칭 특성의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 13은 에칭 특성의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 14는 에칭 특성의 평가 결과를 나타내는 도이다.
도 15는 에칭 특성의 평가 결과를 나타내는 도이다.
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.
본 실시 형태에 따른 급전 부재는, 전력을 공급하기 위하여 이용되는 급전 부재로서, 제 1 도전 부재와, 제 2 도전 부재와, 적어도 일부가 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가진다. 이와 같이, 접속 부재가 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어 있으므로, 표면적의 확대에 의해 방열 효과가 향상되고, 단면적의 축소에 의해 단열 효과가 향상된다. 또한, 급전 부재는, 제 1 도전 부재, 제 2 도전 부재 및 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어 있으므로, 전기 전도성을 확보할 수 있다. 그 결과, 단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송할 수 있다.
(기판 처리 장치)
먼저, 본 실시 형태에 따른 급전 부재가 적용 가능한 기판 처리 장치에 대하여, 에칭 장치를 예로 들어 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 에칭 장치의 개략도이다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 에칭 장치(1)는, 처리 용기인 챔버(10) 내에 배치대(20)와 가스 샤워 헤드(25)를 대향 배치한 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치(용량 결합형 플라즈마 처리 장치)이다. 배치대(20)는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판 (이하, 간단히 '웨이퍼(W)'라고 한다.)을 유지하는 기능을 가짐과 함께 하부 전극으로서 기능한다. 가스 샤워 헤드(25)는, 가스를 챔버(10) 내에 샤워 형상으로 공급하는 기능을 가짐과 함께 상부 전극으로서 기능한다.
챔버(10)는, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지고, 원통형이다. 챔버(10)는 전기적으로 접지되어 있다. 배치대(20)는, 챔버(10)의 바닥부에 설치되고, 웨이퍼(W)를 배치한다.
배치대(20)는, 예를 들면 알루미늄(Al), 티탄(Ti), 탄화 규소(SiC) 등으로 형성되어 있는 지지체(104)와, 배치대(20)의 상면을 형성하고, 웨이퍼를 정전 흡착하기 위한 정전 척(106)이 마련된 구성을 하고 있다. 정전 척(106)은, 예를 들면 알루미나(Al2O3) 등의 유전체로 이루어지는 절연체(106b)의 사이에 척 전극(106a)을 개재한 구조로 되어 있다.
척 전극(106a)에는 직류 전압원(112)이 접속되어, 직류 전압원(112)으로부터 척 전극(106a)으로 직류 전력이 공급된다. 이에 따라, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(106)의 표면에 흡착된다.
지지체(104)의 내부에는 냉매 유로(104a)가 형성되어 있다. 냉매 유로(104a)에는, 냉매 입구 배관(104b) 및 냉매 출구 배관(104c)이 접속되어 있다. 칠러(107)로부터 출력된 예를 들면 냉각수 또는 브라인 등의 냉각 매체는, 냉매 입구 배관(104b), 냉매 유로(104a) 및 냉매 출구 배관(104c)을 순환한다. 이에 따라, 배치대(20) 및 정전 척(106)은 냉각된다.
전열 가스 공급원(85)은, 헬륨 가스(He) 또는 아르곤 가스(Ar) 등의 전열 가스를 가스 공급 라인(130)에 통과시켜 정전 척(106) 상의 웨이퍼(W)의 이면에 공급한다. 이러한 구성에 의해, 정전 척(106)은, 냉매 유로(104a)에 순환시키는 냉각 매체와, 웨이퍼(W)의 이면에 공급하는 전열 가스에 의해 온도 제어된다. 이 결과, 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 제어할 수 있다. 또한, 가열원을 사용함으로써 웨이퍼(W)를 가열하는 구성으로 해도 된다.
배치대(20)에는, 2 주파 중첩 전력을 공급하는 전력 공급 장치(30)가 접속되어 있다. 전력 공급 장치(30)는, 제 1 고주파 전원(32)과, 제 2 고주파 전원(34)을 가진다.
제 1 고주파 전원(32)은, 제 1 정합기(33) 및 급전 부재(70)를 개재하여 배치대(20)에 전기적으로 접속된다. 제 1 고주파 전원(32)은, 제 1 주파수(예를 들면 100 MHz)의 플라즈마 생성용의 고주파 전력(HF(High Frequency))을 배치대(20)에 인가한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 고주파 전력(HF)은 배치대(20)에 인가되지만, 가스 샤워 헤드(25)에 인가해도 된다.
제 2 고주파 전원(34)은, 제 2 정합기(35) 및 급전 부재(71)를 개재하여 배치대(20)에 전기적으로 접속된다. 제 2 고주파 전원(34)은, 제 1 주파수보다 낮은 제 2 주파수(예를 들면 13.56 MHz)의 바이어스용의 고주파 전력(LF(Low Frequency))을 배치대(20)에 인가한다.
제 1 정합기(33)는, 제 1 고주파 전원(32)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다. 제 1 정합기(33)는, 챔버(10) 내에 플라즈마가 생성되어 있을 때에 제 1 고주파 전원(32)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다.
제 2 정합기(35)는, 제 2 고주파 전원(34)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다. 제 2 정합기(35)는, 챔버(10) 내에 플라즈마가 생성되어 있을 때에 제 2 고주파 전원(34)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다.
급전 부재(70)는, 제 1 고주파 전원(32)에 의해 생성되는 고주파 전력(HF)을 배치대(20)에 전송한다. 급전 부재(70)의 구성에 대해서는 후술한다. 급전 부재(71)는, 제 2 고주파 전원(34)에 의해 생성되는 고주파 전력(LF)을 배치대(20)에 전송한다. 도 1에서는, 급전 부재(71)를 간략화하여 나타내고 있지만, 급전 부재(71)는, 급전 부재(70)와 동일한 형태이면 된다.
가스 샤워 헤드(25)는, 그 주연부를 절연하는 절연 부재(40)를 개재하여 챔버(10)의 천장부의 개구를 폐색하도록 장착되어 있다. 가스 샤워 헤드(25)는, 도 1에 나타나 있는 바와 같이 전기적으로 접지해도 된다. 또한, 가변 직류 전원을 접속하여 가스 샤워 헤드(25)에 정해진 직류(DC) 전압이 인가되도록 해도 된다.
가스 샤워 헤드(25)에는, 가스를 도입하는 가스 도입구(45)가 형성되어 있다. 가스 샤워 헤드(25)의 내부에는 가스 도입구(45)로부터 분기된 센터측의 확산실(50a) 및 에지측의 확산실(50b)이 마련되어 있다. 가스 공급원(15)으로부터 출력된 가스는, 가스 도입구(45)를 통하여 확산실(50a, 50b)에 공급되고, 각각의 확산실(50a, 50b)을 통하여 확산되어 다수의 가스 공급 홀(55)로부터 배치대(20)를 향해 도입된다.
챔버(10)의 바닥면에는 배기구(60)가 형성되어 있으며, 배기구(60)에 배기관을 개재하여 접속된 배기 장치(65)에 의해 챔버(10) 내가 배기된다. 이에 따라, 챔버(10) 내를 정해진 진공도로 유지할 수 있다. 챔버(10)의 측벽에는 게이트 밸브(G)가 마련되어 있다. 게이트 밸브(G)의 개폐에 의해 챔버(10)로부터 웨이퍼(W)의 반입 및 반출이 행해진다.
에칭 장치(1)에는, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는, CPU(Central Processing Unit)(105), ROM(Read Only Memory)(110) 및 RAM(Random Access Memory)(115)을 가지고 있다. CPU(105)는, 이들 기억 영역에 저장된 각종 레시피에 따라, 후술되는 에칭 등의 원하는 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스의 배기), 고주파 전력 또는 전압, 각종 가스 유량, 챔버 내 온도(상부 전극 온도, 챔버의 측벽 온도, 정전 척 온도 등), 칠러(107)의 온도 등이 기재되어 있다. 또한, 이들 프로그램 또는 처리 조건을 나타내는 레시피는, 하드 디스크 또는 반도체 메모리에 기억되어도 된다. 또한, 레시피는, CD-ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억매체에 수용된 상태로 기억 영역의 정해진 위치에 세팅하도록 해도 된다.
에칭 처리 시, 게이트 밸브(G)의 개폐가 제어되고, 웨이퍼(W)가 챔버(10)에 반입되어, 배치대(20)에 배치된다. 직류 전압원(112)으로부터 척 전극(106a)에 직류 전류가 공급됨으로써, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(106)에 흡착되어, 유지된다.
이어서, 에칭 가스, 플라즈마 여기용의 고주파 전력(HF) 및 바이어스용의 고주파 전력(LF)이 챔버(10) 내에 공급되어, 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리가 실시된다.
에칭 처리의 후, 직류 전압원(112)으로부터 척 전극(106a)으로 웨이퍼(W)의 흡착시와는 양음이 반대인 직류 전압(HV)을 인가하여 웨이퍼(W)의 전하를 제전(除電)하여, 웨이퍼(W)를 정전 척(106)으로부터 박리한다. 게이트 밸브(G)의 개폐가 제어되어, 웨이퍼(W)가 챔버(10)로부터 반출된다.
그런데, 급전 부재(70)로서는, 저손실로 고주파 전력을 전송하는 것이 요구된다. 이 때문에, 전기 저항이 낮은 벌크 금속(예를 들면 Al, Cu)을 이용해 왔지만, 그들은 열전도성이 높은 경우가 많다.
이 때문에, 배치대(20)를 고온 또는 저온으로 조절하여 웨이퍼(W)에 처리를 행하는 경우, 배치대(20)의 온도가 급전 부재(70)를 통하여 제 1 정합기(33) 등의 주변 기기에 전해져, 주변 기기의 온도가 사용 온도 범위로부터 벗어날 우려가 있다.
따라서, 본 발명자들은, 종래 기술에 대한 문제점을 예의 검토한 결과, 제 1 도전 부재와, 제 2 도전 부재와, 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 제 1 도전 부재와 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가지는 급전 부재에 의해, 단열성이 우수하며, 저손실로 전력의 전송이 가능한 것을 발견했다. 이하, 단열성이 우수하며, 저손실로 전력을 전송하는 것이 가능한 본 실시 형태에 따른 급전 부재에 대하여 설명한다.
(급전 부재)
본 실시 형태에 따른 급전 부재(70)에 대하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 급전 부재(70)의 일례를 나타내는 도이다. 도 3은 도 2의 급전 부재(70)의 중심축을 통과하는 종단면도이다. 도 4는 도 2의 급전 부재(70)의 접속 부재의 단면 형상의 설명도이다.
본 실시 형태에 따른 급전 부재(70)는 배치대(20)와 제 1 정합기(33)를 착탈 가능하게 전기적으로 접속하고, 제 1 고주파 전원(32)에 의해 생성되는 고주파 전력(HF)을 배치대(20)에 공급하기 위하여 이용된다.
도 2 및 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 급전 부재(70)는, 제 1 도전 부재(710)와, 제 2 도전 부재(720)와, 접속 부재(730)와, 지지 부재(740)를 가진다.
제 1 도전 부재(710)는 원판 형상으로 형성되어 있다. 제 1 도전 부재(710)는, 예를 들면 Al, Cu 등의 벌크 금속에 의해 형성되어 있다. 제 1 도전 부재(710)의 상면은 배치대(20)와 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있다.
제 2 도전 부재(720)는 제 1 도전 부재(710)와 정해진 간격을 두고 대향 배치되어 있다. 제 2 도전 부재(720)는, 제 1 도전 부재(710)와 마찬가지로, 원판 형상으로 형성되어 있다. 제 2 도전 부재(720)는, 예를 들면 Al, Cu 등의 벌크 금속에 의해 형성되어 있다. 제 2 도전 부재(720)의 하면은 제 1 정합기(33)와 전기적으로 접속 가능하게 구성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 제 1 도전 부재(710)와 제 2 도전 부재(720)는 대향 배치되어 있지만, 대향 배치되어 있지 않은 경우에도 전기적으로 접속 가능하다.
접속 부재(730)는 제 1 도전 부재(710)와 제 2 도전 부재(720)를 전기적으로 접속한다. 접속 부재(730)는, 내부가 중공인 원통부(732)와, 원통부(732)의 상단에 있어서 원통부(732)로부터 직경 방향 외방으로 연장되는 상측 플랜지부(734)와, 원통부(732)의 하단에 있어서 원통부(732)로부터 직경 방향 외방으로 연장되는 하측 플랜지부(736)를 포함한다.
상측 플랜지부(734)는, 원통부(732)의 직경보다 큰 내경을 가지는 원환 형상으로 형성된 누름 부재(750) 및 볼트 등의 체결 부재(752)에 의해, 제 1 도전 부재(710)에 고정된다. 이에 따라, 상측 플랜지부(734)는 제 1 도전 부재(710)와 전기적으로 접속된다.
하측 플랜지부(736)는, 원통부(732)의 직경보다 큰 내경을 가지는 원환 형상으로 형성된 누름 부재(754) 및 볼트 등의 체결 부재(756)에 의해, 제 2 도전 부재(720)에 고정된다. 이에 따라, 하측 플랜지부(736)는 제 2 도전 부재(720)와 전기적으로 접속된다.
이러한 구성에 의해, 제 1 고주파 전원(32)에 의해 생성되는 고주파 전력(HF)은, 제 2 도전 부재(720), 접속 부재(730) 및 제 1 도전 부재(710)를 통하여 배치대(20)에 공급된다.
본 실시 형태에서는, 접속 부재(730)는, 시트 형상으로 가공된 다공질 금속 (이하 '다공질 금속 시트'라고 한다.)에 의해 형성되어 있다. 다공질 금속 시트로서는, 금속 섬유의 부직포, 금속 섬유의 소결체 등의 금속 섬유가 무배향으로 분산되어 배치된 시트를 이용할 수 있다. 금속 섬유의 재료는, 예를 들면 스테인리스강(SUS), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag) 등이어도 된다. 금속 섬유의 섬유 직경은, 전기 전도성의 관점에서, 배치대(20)에 인가되는 고주파 전력(HF)의 주파수에 따라 결정되는 표피 깊이(d)보다 큰 것이 바람직하다. 또한, d는 후술하는 수식 (1)에 의해 정의된다. 또한, 다공질 금속 시트로서는, 발포 금속 등의 연통된 다수의 기공(氣孔)을 가지는 금속 재료의 시트를 이용할 수도 있다. 또한, 복수의 다공질 금속 시트를 적층해도 된다.
지지 부재(740)는, 단열성을 가지는 절연 부재에 의해 형성되어 있다. 지지 부재(740)는, 원주부(圓柱部)(742)와, 원주부(742)의 일단(상단)에 있어서 원주부(742)로부터 직경 방향 외방으로 연장되는 상측 플랜지부(744)와, 원주부(742)의 타단(하단)에 있어서 원주부(742)로부터 직경 방향 외방으로 연장되는 하측 플랜지부(746)를 포함한다.
원주부(742)의 내부에는, 드라이 에어 등의 전열 가스를 통류시켜 접속 부재(730)의 원통부(732)의 내부 공간을 향해 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급로(도시하지 않음)가 형성되어 있어도 된다. 전열 가스 공급부를 마련함으로써, 접속 부재(730)의 원통부(732)를 전열 가스에 의해 냉각할 수 있다. 그 결과, 방열성이 향상된다. 상측 플랜지부(744)는, 볼트 등의 체결 부재(도시하지 않음)에 의해, 제 1 도전 부재(710)에 고정된다. 하측 플랜지부(746)는, 볼트 등의 체결 부재(760)에 의해, 제 2 도전 부재(720)에 고정된다. 지지 부재(740)에 의해, 급전 부재(70)의 상방 또는 하방으로부터 외력이 가해진 경우에, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재(730)의 변형을 방지할 수 있다.
(효과)
본 실시 형태에 따른 급전 부재(70)의 효과에 대하여 설명한다.
먼저, 급전 부재(70)의 접속 부재(730)를 형성하는 다공질 금속 시트의 단열성에 대하여 설명한다. 도 5는 다공질 금속 시트의 일례를 나타내는 개략도이다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 다공질 금속 시트는, 섬유 직경이 10 μm ∼ 20 μm의 금속 섬유에 의해 형성되어 있다. 이에 따라, 미세한 금속 섬유 사이에 수많은 간극이 형성됨으로써, 전열 가스와 금속 섬유간의 접촉 면적이 확대되어, 방열 특성이 향상된다. 또한, 금속 섬유의 단면적이 작음으로써, 단열 특성도 향상된다.
이어서, 급전 부재(70)의 접속 부재(730)를 형성하는 다공질 금속 시트의 전기 전도성에 대하여 설명한다. 교류 전류가 도체를 흐르는 경우, 전류 밀도가 도체의 표면에서 높고, 표면으로부터 멀어지면 낮아지는 표피 효과가 발생한다. 표피 효과는, 교류 전류의 주파수가 높아질수록 전류가 표면에 집중되므로, 도체의 교류 저항이 높아진다. 보다 구체적으로는, 전류가 도체의 표면을 흐르는 전류의 1 / e가 되는 깊이인 표피 깊이(d)는, 하기의 수식 (1)에 의해 산출된다.
[수학식 1]
Figure 112018061017446-pat00001
d : 표피 깊이
σ : 도체의 도전율
μ : 도체의 투자율
ω : 전류의 각주파수
예를 들면, 구리에 의해 형성된 도체에 100 MHz의 고주파 전력을 전송시키는 경우, 상기의 수학식 (1)을 이용하면, 표피 깊이(d)는 6.5 μm로 산출된다.
도 6은 표피 효과의 설명도이다. 도 6의 (a)는 벌크 금속의 일례인 구리 벌크의 단면을 나타내고, 도 6의 (b)는 금속 섬유의 일례인 구리 섬유의 단면을 나타낸다.
도 6의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 단면의 직경이 70 mm의 구리 벌크에 100 MHz의 고주파 전력을 전송시키는 경우, 교류 전류는 구리 벌크의 표면에 집중되기 때문에(d = 6.5 μm), 교류 저항이 높아진다.
이에 반하여, 도 6의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 섬유 직경이 20 μm 정도의 구리 섬유에 100 MHz의 고주파 전력을 전송시키는 경우, 구리 섬유의 대부분에 교류 전류가 흐른다(d = 6.5 μm). 이에 따라, 금속 섬유 1 개 주변의 고주파 전력 전송에 기여하는 면적의 사용률이 향상된다. 따라서, 많은 금속 섬유로 구성된 금속 시트는 동일한 정도의 사이즈의 벌크 금속에 대하여 교류 저항이 낮아진다. 그 결과, 저손실로 전력을 전송할 수 있다.
(변형예)
이어서, 본 실시 형태에 따른 급전 부재(70)의 접속 부재(730)의 변형예에 대하여 설명한다. 도 7 ~ 도 9는, 본 실시 형태에 따른 급전 부재의 접속 부재의 다른 예의 단면 형상의 설명도이다.
도 2 ~도 4에서는, 급전 부재(70)의 접속 부재(730)의 형상이 원통(단면 형상이 원환)인 경우를 예로 들어 설명했지만, 접속 부재(730)의 형상은 이에 한정되지 않는다.
접속 부재(730)는, 다공질 금속 시트를 다양한 형상으로 변형시킨 것이어도 된다. 예를 들면 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 접속 부재(730)는, 다공질 금속 시트를 롤 형상으로 변형시킨 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 방열 면적이 보다 넓게 취해지므로, 방열 특성이 향상된다.
또한, 접속 부재(730)는, 판 형상으로 가공된 다공질 금속(이하 '다공질 금속판'이라고 한다.)을 복수 배치한 것이어도 된다. 예를 들면, 도 8에 나타나 있는 바와 같이, 접속 부재(730)는, 복수(예를 들면 8 개)의 다공질 금속판을 방사 형상으로 배치한 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 방열 면적이 보다 넓게 취해지므로, 방열 특성이 향상된다. 또한, 복수의 다공질 금속판은, 구조적인 치우침이 없도록 대칭성을 가지는 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 다공질 금속판의 일부 또는 전부를, 판 형상으로 가공된 벌크 금속으로 치환해도 된다.
또한, 접속 부재(730)는, 막대 형상으로 가공된 다공질 금속(이하 '다공질 금속막대'라고 한다.)을 복수 배치한 것이어도 된다. 예를 들면 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 복수(예를 들면 9 개)의 다공질 금속 막대를 격자 형상으로 배치한 구성이어도 된다. 이 구성에 의해, 방열 면적이 보다 넓게 취해지므로 방열 특성이 향상된다. 또한, 복수의 다공질 금속 막대는, 구조적인 치우침이 없도록 대칭성을 가지는 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 복수의 다공질 금속 막대의 일부 또는 전부를, 막대 형상으로 가공된 벌크 금속으로 치환해도 된다.
또한, 접속 부재(730)는, 이들을 조합한 복합 구조여도 된다. 또한, 접속 부재(730)의 일부가 상술한 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어 있어도 된다.
(실험예)
이어서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재의 단열성 및 전기 전도성에 대하여, 구체적으로 설명한다.
먼저, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재의 단열성에 대하여 설명한다. 도 10은, 단열성 평가를 위한 평가계의 설명도이다. 도 10의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 핫플레이트(500) 상에, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재(730)를 가지는 급전 부재(70)를 배치하고, 핫플레이트(500)의 표면 온도가 150℃가 되도록 가열했다(실험예 1). 이 때, 제 1 도전 부재(710)가 하측, 제 2 도전 부재(720)가 상측이 되도록 핫플레이트(500) 상에 접속 부재(730)를 배치했다. 또한, 비교를 위하여, 도 10의 (b)에 나타나 있는 바와 같이, 핫플레이트(500) 상에, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재(730R)를 가지는 급전 부재(70R)를 배치하고, 핫플레이트(500)의 표면 온도가 150℃가 되도록 가열했다(비교예 1). 이 때, 제 1 도전 부재(710)가 하측, 제 2 도전 부재(720)가 상측이 되도록 핫플레이트(500) 상에 접속 부재(730R)를 배치했다. 또한, 급전 부재(70, 70R)를 가열한 상태에서, 제 1 도전 부재(710)의 온도(도면 중의 p1로 나타내는 위치의 온도) 및 제 2 도전 부재(720)의 온도(도면 중의 p2로 나타내는 위치의 온도)를 측정했다. 본 실험예에서는, 위치(p1)와 위치(p2)와의 사이의 거리는 120 mm이다.
도 11은, 단열성의 평가 결과를 나타내는 도이다. 도 11의 (a)는 실험예 1의 평가 결과이며, 도 11의 (b)는 비교예 1의 평가 결과이다. 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)에 있어서, 가로축은 시간(분)을 나타내고, 세로축은 온도(℃를 나타낸다. 또한, 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)에 있어서, Tp1은 도 10의 위치(p1)에서의 온도를 나타내고, Tp2는 도 10의 위치(p2)에서의 온도를 나타내며, Δ는 위치(p1)와 위치(p2)와의 사이의 온도차(Tp1 - Tp2)를 나타낸다.
도 11의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 실험예 1에서는, 위치(p1)와 위치(p2)와의 사이의 온도차가 100℃ 정도인 것을 확인할 수 있다. 이에 반하여, 비교예 1에서는, 위치(p1)와 위치(p2)와의 사이의 온도차가 20℃ 이하이다. 이러한 점에서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재(730)를 가지는 급전 부재(70)는, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재(730R)를 가지는 급전 부재(70R)보다 높은 단열성을 가진다고 할 수 있다.
이어서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)로서 이용하여, 제 1 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(실험예 2). 또한, 비교를 위해, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)에 이용하여, 제 1 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(비교예 2). 제 1 조건은 이하와 같다.
<제 1 조건>
압력 : 50 mTorr(6.7 Pa)
고주파 전력(HF) : 2400 W
고주파 전력(LF) : 0 W
에칭 가스 : CF4(150 sccm)
에칭 시간 : 1 분
웨이퍼(W) : SiO2 / Si(
Figure 112018061017446-pat00002
300 mm)
도 12는, 실험예 2 및 비교예 2에 있어서의 에칭 레이트의 측정 결과이며, 웨이퍼(W)의 위치(mm)와 에칭 레이트(arb.units)와의 관계를 나타낸다.
도 12에 나타나 있는 바와 같이, 실험예 2에 있어서의 에칭 레이트는, 비교예 2에 있어서의 에칭 레이트와 동등한 것을 확인할 수 있다. 즉, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재는, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재와 동등한 전기 전도성을 가진다고 할 수 있다.
이어서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)로서 이용하여, 제 2 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(실험예 3). 또한, 비교를 위해, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)에 이용하여, 제 2 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(비교예 3). 제 2 조건은 이하와 같다.
<제 2 조건>
압력 : 20 mTorr(2.7 Pa)
고주파 전력(HF) : 0 W
고주파 전력(LF) : 2000 W
에칭 가스 : O2(150 sccm)
에칭 시간 : 1 분
웨이퍼(W) : SiO2 / Si(
Figure 112018061017446-pat00003
300 mm)
도 13은, 실험예 3 및 비교예 3에 있어서의 에칭 레이트의 측정 결과이며, 웨이퍼(W)의 위치(mm)와 에칭 레이트(arb.units)와의 관계를 나타낸다.
도 13에 나타나 있는 바와 같이, 실험예 3에 있어서의 에칭 레이트는, 비교예 3에 있어서의 에칭 레이트와 동등한 것을 확인할 수 있다. 즉, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재는, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재와 동등한 전기 전도성을 가진다고 할 수 있다.
이어서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)로서 이용하여, 제 3 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(실험예 4). 또한, 비교를 위해, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)에 이용하여, 제 3 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(비교예 4). 제 3 조건은 이하와 같다.
<제 3 조건>
압력 : 20 mTorr(2.7 Pa)
고주파 전력(HF) : 2400 W
고주파 전력(LF) : 500 W
에칭 가스 : O2(150 sccm)
에칭 시간 : 1 분
웨이퍼(W) : SiO2 / Si(
Figure 112018061017446-pat00004
300 mm)
도 14는, 실험예 4 및 비교예 4에 있어서의 에칭 레이트의 측정 결과이며, 웨이퍼(W)의 위치(mm)와 에칭 레이트(arb.units)와의 관계를 나타낸다.
도 14에 나타나 있는 바와 같이, 실험예 4에 있어서의 에칭 레이트는, 비교예 4에 있어서의 에칭 레이트와 동등한 것을 확인할 수 있다. 즉, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재는, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재와 동등한 전기 전도성을 가진다고 할 수 있다.
이어서, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)로서 이용하여, 제 4 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(실험예 5). 또한, 비교를 위해, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재를, 도 1에 나타나는 급전 부재(70, 71)에 이용하여, 제 4 조건으로, 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 행했을 때의 에칭 특성을 평가했다(비교예 5). 제 4 조건은 이하와 같다.
<제 4 조건>
압력 : 20 mTorr(2.7 Pa)
고주파 전력(HF) : 600 W
고주파 전력(LF) : 4500 W
에칭 가스 : O2(150 sccm)
에칭 시간 : 1 분
웨이퍼(W) : SiO2 / Si(
Figure 112018061017446-pat00005
300 mm)
도 15는, 실험예 5 및 비교예 5에 있어서의 에칭 레이트의 측정 결과이며, 웨이퍼(W)의 위치(mm)와 에칭 레이트(arb.units)와의 관계를 나타낸다.
도 15에 나타나 있는 바와 같이, 실험예 5에 있어서의 에칭 레이트는, 비교예 5에 있어서의 에칭 레이트와 동등한 것을 확인할 수 있다. 즉, 다공질 금속 시트에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재는, 벌크 금속에 의해 형성된 접속 부재를 가지는 급전 부재와 동등한 전기 전도성을 가진다고 할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명했지만, 상기 내용은, 발명의 내용을 한정하는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다.
상기의 실시 형태에서는, 급전 부재(70)를, 제 1 고주파 전원(32) 및 제 2 고주파 전원(34) 중 적어도 하나에 의해 생성되는 고주파 전력을 전송하기 위하여 이용하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 급전 부재(70)는, 예를 들면, 정전 척용의 직류 전압원(112)에 의해 생성되는 직류 전류를 전송하기 위하여 이용해도 된다. 이 경우, 급전 부재(70)는, 직류 전압원(112)과 척 전극(106a)과의 사이에 마련된다.
본 발명의 에칭 장치(1)는, 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐만 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로서는, 예를 들면 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 장치, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치를 들 수 있다.
또한, 본 발명의 에칭 장치(1)에 의해 처리되는 기판은, 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면 플랫 패널 디스플레이용의 대형 기판, EL 소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 된다.
10 : 챔버
20 : 배치대
32 : 제 1 고주파 전원
34 : 제 2 고주파 전원
70 : 급전 부재
710 : 제 1 도전 부재
720 : 제 2 도전 부재
730 : 접속 부재
740 : 지지 부재
106a : 척 전극
112 : 직류 전압원

Claims (15)

  1. 전력을 공급하기 위하여 이용되는 급전 부재로서,
    하부 전극과 구별되며, 상기 하부 전극에 연결되는 제 1 도전 부재와,
    정합기와 구별되며, 상기 정합기에 연결되고, 금속으로 형성된 제 2 도전 부재와,
    적어도 일부가 다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가지고,
    상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재는 원판 형상이며,
    상기 접속 부재는 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재보다 작은 직경을 갖는 원통부를 포함하고,
    상기 다공질 금속은 다공질 금속 시트이며,
    상기 다공질 금속 시트는 원통 형상 또는 롤 형상으로 형성되고,
    상기 원통부의 내부 공간에 마련되어, 일단이 상기 제 1 도전 부재와 접속되고, 타단이 상기 제 2 도전 부재와 접속되며, 단열성을 가지는 절연 부재에 의해 형성된 지지 부재를 가지는 급전 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 부재는 다공질 금속에 의해 형성되어 있는 급전 부재.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 내부에는, 전열 가스를 통류시켜 상기 원통부의 내부 공간을 향해 상기 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급로가 형성되어 있는 급전 부재.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 부재는 복수의 다공질 금속판 또는 복수의 다공질 금속 막대에 의해 형성되어 있는 급전 부재.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 다공질 금속판 또는 상기 복수의 다공질 금속 막대는, 대칭성을 가지는 위치에 배치되는 급전 부재.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 접속 부재는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어 있는 급전 부재.
  11. 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 벌크 금속의 각각은, 막대 형상 또는 판 형상으로 형성되어 있는 급전 부재.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 급전 부재는 플라즈마 생성용의 고주파 전원과, 기판에 대하여 정해진 플라즈마 처리를 실시하는 처리 용기 내에 마련된 플라즈마 생성용 전극과의 사이에 마련되어 있으며,
    상기 제 1 도전 부재는 상기 플라즈마 생성용 전극과 접속되고,
    상기 제 2 도전 부재는 상기 고주파 전원에 접속되는 급전 부재.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 급전 부재는, 정전 척용의 직류 전압원과, 처리 용기 내에 마련된 정전 척용의 척 전극과의 사이에 마련되어 있으며,
    상기 제 1 도전 부재는 상기 척 전극에 접속되고,
    상기 제 2 도전 부재는 상기 직류 전압원에 접속되는 급전 부재.
  14. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련된 플라즈마 생성용 전극과,
    상기 플라즈마 생성용 전극에 인가되는 고주파 전력을 생성하는 고주파 전원과,
    상기 고주파 전원에 의해 생성되는 상기 고주파 전력을 전송하여 상기 플라즈마 생성용 전극에 공급하는 급전 부재를 구비하고,
    상기 급전 부재는,
    상기 플라즈마 생성용 전극과 구별되며, 상기 플라즈마 생성용 전극에 접속되는 제 1 도전 부재와,
    정합기와 구별되며, 상기 정합기에 연결되고, 금속으로 형성되며, 상기 고주파 전원에 접속되는 제 2 도전 부재와,
    다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가지고,
    상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재는 원판 형상이며,
    상기 접속 부재는 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재보다 작은 직경을 갖는 원통부를 포함하고,
    상기 다공질 금속은 다공질 금속 시트이며,
    상기 다공질 금속 시트는 원통 형상 또는 롤 형상으로 형성되고,
    상기 원통부의 내부 공간에 마련되어, 일단이 상기 제 1 도전 부재와 접속되고, 타단이 상기 제 2 도전 부재와 접속되며, 단열성을 가지는 절연 부재에 의해 형성된 지지 부재를 가지는 기판 처리 장치.
  15. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련된 정전 척용의 척 전극과,
    상기 척 전극에 인가되는 직류 전력을 생성하는 직류 전압원과,
    상기 직류 전압원에 의해 생성되는 상기 직류 전력을 전송하여 상기 척 전극에 공급하는 급전 부재를 구비하고,
    상기 급전 부재는,
    상기 척 전극에 접속되는 제 1 도전 부재와,
    정합기와 구별되며, 상기 정합기에 연결되고, 금속으로 형성되며, 상기 직류 전압원에 접속되는 제 2 도전 부재와,
    다공질 금속 또는 복수의 벌크 금속에 의해 형성되어, 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재를 전기적으로 접속하는 접속 부재를 가지고,
    상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재는 원판 형상이며,
    상기 접속 부재는 상기 제 1 도전 부재와 상기 제 2 도전 부재보다 작은 직경을 갖는 원통부를 포함하고,
    상기 다공질 금속은 다공질 금속 시트이며,
    상기 다공질 금속 시트는 원통 형상 또는 롤 형상으로 형성되고,
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