KR102524230B1 - 배치대 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배치대의 굽힘 강성을 향상시키며, 배치대의 지지 부재에 대한 착탈 용이성을 향상시키는 기술을 제공하는 것을 과제로 한다.
기판을 배치하는 배치대로서, 기판의 배치면을 갖는 정전척과, 상기 정전척을 배치하는 정전척 배치판을 가지고, 상기 정전척과 상기 정전척 배치판은, 상기 정전척 배치판측으로부터 복수의 제1 체결구에 의해 체결되고, 상기 배치대는, 상기 배치면의 직경 방향 외측에서, 상기 정전척측으로부터 복수의 제2 체결구에 의해, 상기 정전척 배치판의 상기 정전척과 반대측에 마련된 지지 부재에 체결된다.

Description

배치대 및 플라즈마 처리 장치{STAGE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 배치대 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 처리 장치의 내부에서, 서셉터, 히터 고정대 및 서셉터 지지대를 구비한 배치대가 개시되어 있다. 서셉터, 히터 고정대 및 서셉터 지지대는, 상방으로부터 이 순서로 적층되어 있다. 서셉터의 상면 중앙부에는 정전척이 마련되고, 이 정전척에 의해 반도체 웨이퍼가 유지된다. 서셉터는 그 둘레 가장자리부에서 볼트에 의해 서셉터 지지대에 착탈 가능하게 부착된다. 또한 히터 고정대는 온도 조정용 히터를 수용한다. 히터 고정대는 그 둘레 가장자리부에서 볼트에 의해 서셉터 지지대에 착탈 가능하게 부착된다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성6-53174호 공보
본 개시는 배치대의 굽힘 강성을 향상시키며, 배치대의 지지 부재에 대한 착탈 용이성을 향상시키는 기술을 제공한다.
본 개시의 일양태는, 기판을 배치하는 배치대로서, 기판을 배치하는 배치면을 갖는 정전척과, 상기 정전척을 배치하는 정전척 배치판을 가지고, 상기 정전척과 상기 정전척 배치판은, 상기 정전척 배치판측으로부터 복수의 제1 체결구에 의해 체결되고, 상기 정전척은, 상기 배치면의 직경 방향 외측에서, 상기 정전척측으로부터 복수의 제2 체결구에 의해, 상기 정전척 배치판의 상기 정전척과 반대측에 마련된 지지 부재에 체결되며, 상기 정전척과 상기 정전척 배치판 사이에 기판에 냉열 전달용 가스를 공급하기 위한 가스 유로를 포함한다.
본 개시에 따르면, 배치대의 굽힘 강성을 향상시키며, 배치대의 지지 부재에 대한 착탈 용이성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 배치대의 설명도이다.
도 2는 종래의 배치대의 설명도이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 4는 제1 실시형태에 따른 배치대의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 배치대의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 배치대의 조립 방법을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 7은 제2 실시형태에 따른 배치대의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 8은 제2 실시형태에 따른 배치대의 조립 방법을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
먼저, 종래의 플라즈마 처리 장치 및 배치대에 대해서, 특허문헌 1에 기재되어 있는 구성을 기초로 설명한다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 가스를 여기시킴으로써 플라즈마를 생성하고, 그 플라즈마에 의해 반도체 기판(이하, 「기판」이라고 함)을 처리한다. 이러한 플라즈마 처리 장치에는, 기판의 배치면을 구비한 배치대가 마련되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 배치대와 같이, 기판을 배치하는 정전척을 구비하는 경우, 그 정전척에서의 기판의 배치면에는 나사 구멍을 마련할 수 없다. 이 때문에, 정전척을 구비한 서셉터는, 기판의 배치면보다 직경 방향 외측의 외주부에서, 볼트에 의해 서셉터 지지대에 체결될 필요가 있다.
여기서, 도 1에 나타내는 바와 같이 특허문헌 1에 기재된 종래의 배치대(200)는, 서셉터(201), 히터 고정대(202), 서셉터 지지대(203)가 상방으로부터 이 순서대로 적층된 구성을 가지고 있다. 히터 고정대(202)의 상면에는, 복수, 예컨대 2개의 히터(204)가 마련되어 있다. 히터(204)에는, 그 히터(204)에 급전하는 급전부(205)가 접속되어 있다. 급전부(205)는, 서셉터 지지대(203)를 관통하고, 더욱 히터 고정대(202)를 통과하여 히터(204)에 접속된다. 그리고, 히터(204)가 설치되는 공간은 급전부(205)와 연통하며, 대기 공간(T1)으로 되어 있다. 즉, 서셉터(201)와 히터 고정대(202) 사이에는, 대기 압력(P)이 가해진다. 한편, 서셉터(201)의 상방의 처리 공간(T2)은, 처리 중에 진공 분위기가 된다. 더구나, 서셉터(201)는, 히터 고정대(202)와는 체결되어 있지 않고, 외주부에서 서셉터 지지대(203)에 고정되어 있을 뿐이다. 그렇게 되면, 대기 공간(T1)[대기 압력(P)]과 처리 공간(T2)(진공 분위기)의 압력차에 의해, 서셉터(201)는 상방 볼록 형상으로 휘어지는 경우가 있다(도 1 중의 점선).
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이 종래의 배치대(200)에서, 서셉터(201)와 히터 고정대(202)의 재질이 상이한 경우, 히터(204)에 통전하여 서셉터(201)와 히터 고정대(202)를 승온시킴으로써, 선팽창의 차에 기인하여 서셉터(201)에 선팽창 응력(Q)이 발생한다. 이때, 서셉터(201)의 외주부가 고정되어 있기 때문에, 상기 선팽창 응력(Q)을 발산할 수 없다. 그렇게 되면, 전술한 대기 공간(T1)[대기 압력(P)]과 처리 공간(T2)(진공 분위기)의 압력차도 상승(相乘)되어, 역시 서셉터(201)는 상방 볼록 형상으로 휘어지는 경우가 있다(도 2 중의 점선).
이와 같이 서셉터(201)가 상방 볼록 형상으로 변형되면, 그 서셉터(201)(정전척) 위에 배치된 기판이, 서셉터(201)의 변형을 따라 볼록 형상으로 휜다. 이러한 경우, 기판과 배치대(200) 사이에서 열 전도가 변화하지만, 최근 요구되는 온도 정밀도를 고려하면, 기판의 휘어짐을 억제할 필요가 있다.
그래서, 본 개시에 따른 기술은, 정전척과 정전척 배치판을 구비한 배치대에서, 그 배치대의 변형을 억제한다. 구체적으로는, 정전척과 정전척 배치판을 상방으로부터 이 순서로 적층하고, 이들 정전척과 정전척 배치판을 하방으로부터 제1 체결구에 의해 체결한다. 이에 의해, 배치대의 강성을 향상시켜, 전술한 변형을 억제한다. 또한, 이와 같이 구성된 배치대를 하방의 지지 부재에 고정하기 위해, 상방으로부터 제2 체결구에 의해 상기 배치대를 지지 부재에 체결한다. 이러한 구성에 의해, 착탈 용이한 배치대를 실현할 수 있다.
이하, 본 실시형태에 따른 배치대 및 그 배치대을 구비한 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
도 3은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또한, 본 실시형태에서는 플라즈마 처리 장치(1)로서, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 예로 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는, 대략 원통형의 처리 용기(10)를 가지고 있다. 처리 용기(10)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있고, 표면에는 양극 산화 처리가 실시되어 있다. 처리 용기(10)는, 플라즈마가 생성되는 처리 공간(S)을 구획한다.
처리 용기(10) 내에는, 기판(W)을 배치하는 배치대(11)가 수용되어 있다. 배치대(11)는, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)을 가지고 있다. 정전척(12)은, 배치부(12a)와 기체부(12b)를 갖는다. 정전척 배치판(13)은, 정전척(12)의 기체부(12b)의 하방에 마련되어 있다. 또한 정전척 배치판(13)은, 도전성의 금속, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있으며, 하부 전극으로서의 기능을 가지고 있다.
배치부(12a)와 기체부(12b)는 각각, 예컨대 절연체에 의해 구성되어 있다. 배치부(12a)에는, 상기 절연체 사이에 전극(14a)이 마련되어 있다. 전극(14a)에는, 스위치(20)를 통해 직류 전원(21)이 접속되어 있다. 그리고 전극(14a)에 직류 전원(21)으로부터 직류 전압이 인가됨으로써 발생하는 쿨롱력에 의해 기판(W)이 배치부(12a)의 배치면에 흡착된다.
또한, 전극(14a)의 하방에는, 가열 소자인 히터(14b)가, 배치대(11)의 중심을 둘러싸도록 환형으로 연장되어 마련되어 있다. 히터(14b)는, 히터 전원(22)에 접속되고, 그 히터 전원(22)에 의해 전압을 인가함으로써, 배치대(11) 및 배치대(11)에 배치된 기판(W)을 미리 정해진 온도로 승온시킬 수 있다.
또한, 히터(14b)는, 예컨대 중앙 영역을 가열하는 히터와, 중앙 영역의 외측을 둘러싸도록 환형으로 연장되는 별도의 히터를 포함하여도 좋다. 이 경우, 배치면에 배치된 기판(W)의 온도를, 그 기판(W)의 중심에 대하여 방사 방향에 위치하는 복수의 영역마다 제어할 수 있다.
또한, 기체부(12b)의 내부에는, 냉매 유로(14c)가 형성되어 있다. 냉매 유로(14c)에는, 처리 용기(10)의 외부에 마련된 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매 입구 배관(14d)을 통해 냉매가 공급된다. 냉매 유로(14c)에 공급된 냉매는, 냉매 출구 배관(14e)을 통해 칠러 유닛으로 되돌아가도록 되어 있다. 이와 같이, 냉매 유로(14c)의 안에 냉매, 예컨대 냉각수 등을 순환시킴으로써, 배치대(11) 및 배치대(11)에 배치된 기판(W)을 미리 정해진 온도로 냉각할 수 있다.
또한, 배치대(11)에는, 기판(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 유로(14f)가 마련되어 있다. 또한, 도 3의 예에서는, 가스 유로(14f)의 일부, 즉 기체부(12b)에서의 가스 유로(14f)만을 도시하고 있다. 가스 유로(14f)는, 가스 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이러한 냉열 전달용 가스에 의해, 배치대(11)의 배치면에 정전척(12)에 의해 흡착 유지된 기판(W)을, 미리 정해진 온도로 제어할 수 있다.
정전척 배치판(13)에는, 제1 RF 전원(23a), 제2 RF 전원(23b)이, 각각 제1 정합기(24a), 제2 정합기(24b)를 통해 접속되어, 배치대(11)에 전압 인가 가능하게 구성되어 있다.
제1 RF 전원(23a)은, 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 발생하는 전원이다. 제1 RF 전원(23a)으로부터는 27 ㎒∼100 ㎒의 주파수, 일례에서는 40 ㎒의 고주파 전력이 배치대(11)의 정전척 배치판(13)에 공급된다. 제1 정합기(24a)는, 제1 RF 전원(23a)의 출력 임피던스와 부하측[정전척 배치판(13)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
제2 RF 전원(23b)은, 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시켜, 그 고주파 바이어스 전력을 정전척 배치판(13)에 공급한다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는, 400 ㎑∼13.56 ㎒의 범위 내의 주파수이고, 일례에서는 3 ㎒이다. 제2 정합기(24b)는, 제2 RF 전원(23b)의 출력 임피던스와 부하측[정전척 배치판(13)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
이상과 같이 구성된 배치대(11)는, 처리 용기(10)의 바닥부에 마련된 대략 원통 형상의 지지 부재(15)에 체결된다. 지지 부재(15)는, 예컨대 세라믹스 등의 절연체에 의해 구성된다.
정전척(12)의 기체부(12b)의 상방에는, 평면에서 보아 배치부(12a)를 둘러싸도록 하여, 원환형으로 형성된 포커스 링(16)이 마련되어 있다. 포커스 링(16)은, 정전척(12)과 동축이 되도록 스페이서 부재(17)를 통해 마련되어 있다. 또한 포커스 링(16)은, 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위해 마련된다. 또한, 포커스 링(16)은, 실행해야 하는 플라즈마 처리에 따라 적절하게 선택되는 재료로 구성되어 있고, 예컨대 실리콘, 또는 석영으로 구성될 수 있다.
포커스 링(16)의 내측 측면에는, 직경 방향 내측으로 돌출한 돌출부(16a)가 형성되어 있다. 즉, 포커스 링(16)은, 내측 측면의 위치에 따라 내직경이 상이하다. 예컨대, 돌출부(16a)가 형성되어 있지 않은 부분의 내직경은, 기판(W)의 외직경보다 크게 형성된다. 한편, 돌출부(16a)가 형성된 부분의 내직경은, 기판(W)의 외직경보다 작게 형성된다.
배치대(11)의 상방에는, 배치대(11)와 대향하도록, 샤워 헤드(30)가 마려되어 있다. 샤워 헤드(30)는, 상부 전극으로서의 기능을 가지며, 처리 공간(S)에 면하여 배치되는 전극판(31) 및 전극판(31)의 상측에 마련되는 전극 지지체(32)를 가지고 있다. 전극판(31)은, 정전척 배치판(13)과 한쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다. 또한, 샤워 헤드(30)는, 절연성 차폐 부재(33)를 통해, 처리 용기(10)의 상부에 지지되어 있다.
전극판(31)에는, 후술하는 가스 확산실(32a)로부터 보내오는 처리 가스를 처리 공간(S)에 공급하기 위한 복수의 가스 분출구(31a)가 형성되어 있다. 전극판(31)은, 예컨대, 발생하는 주울열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성된다.
전극 지지체(32)는, 전극판(31)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등의 도전성 재료로 구성된다. 전극 지지체(32)의 내부에는, 가스 확산실(32a)이 형성되어 있다. 상기 가스 확산실(32a)로부터는, 가스 분출구(31a)에 연통하는 복수의 가스 유통 구멍(32b)이 형성되어 있다. 또한, 전극 지지체(32)에는, 가스 확산실(32a)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급원군(40)이, 유량 제어 기기군(41), 밸브군(42), 가스 공급관(43), 가스 도입 구멍(32c)을 통해 접속되어 있다.
가스 공급원군(40)은, 플라즈마 처리에 필요한 복수종의 가스 공급원을 가지고 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 가스 공급원군(40)에서 선택된 하나 이상의 가스 공급원으로부터의 처리 가스가, 유량 제어 기기군(41), 밸브군(42), 가스 공급관(43), 가스 도입 구멍(32c)을 통해 가스 확산실(32a)에 공급된다. 그리고, 가스 확산실(32a)에 공급된 처리 가스는, 가스 유통 구멍(32b), 가스 분출구(31a)를 통해, 처리 공간(S) 내에 샤워형으로 분산되어 공급된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)에는, 처리 용기(10)의 측벽으로부터 샤워 헤드(30)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 원통 형상의 접지 도체(10a)가 마련되어 있다. 원통 형상의 접지 도체(10a)는, 그 상부에 천장판(10b)을 가지고 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)에는, 처리 용기(10)의 내벽을 따라 디포지션 실드(50)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 디포지션 실드(50)는, 처리 용기(10)의 내벽에 에칭 부생물(디포지션)이 부착하는 것을 방지하는 것이며, 예컨대 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성된다. 또한 마찬가지로, 디포지션 실드(50)에 대향하는 면으로서, 지지 부재(15)의 외주면에는, 디포지션 실드(51)가, 착탈 가능하게 마련되어 있다.
처리 용기(10)의 바닥부로서, 처리 용기(10)의 내벽과 지지 부재(15) 사이에는, 배기 플레이트(52)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(52)는, 예컨대 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복함으로써 구성된다. 처리 공간(S)은 상기 배기 플레이트(52)를 통해 배기구(53)에 연통되어 있다. 배기구(53)에는 예컨대 진공 펌프 등의 배기 장치(54)가 접속되고, 그 배기 장치(54)에 의해 처리 공간(S) 내를 감압 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 용기(10)의 측벽에는 기판(W)의 반입출구(55)가 형성되며, 그 반입출구(55)는 게이트 밸브(55a)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
이상의 플라즈마 처리 장치(1)에는, 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는, 예컨대 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 가지고 있다. 프로그램 저장부에는, 플라즈마 처리 장치(1)에서의 기판(W)의 처리를 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 프로그램 저장부에는, 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(1)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장되어 있다. 또한, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제어부(100)에 인스톨된 것이어도 좋다.
다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 제1 실시형태에 따른 배치대(11)의 상세에 대해서 설명한다. 도 4 및 도 5는 각각, 본 실시형태에 따른 배치대(11)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도 및 평면도이다.
전술한 바와 같이, 배치대(11)는 정전척(12) 및 정전척 배치판(13)을 가지고 있다. 또한, 정전척(12)은, 기판(W)을 정전 흡착하여 배치하기 위한 배치면을 상면에 갖는 배치부(12a)와, 배치부(12a)를 하방으로부터 지지하는 기체부(12b)를 가지고 있다. 배치부(12a)와 기체부(12b)는, 예컨대 접착제를 통해 고정되어 있다. 또한 배치부(12a)와 기체부(12b)는, 각각 대략 원판 형상을 가지고 있다. 배치부(12a)는, 예컨대 세라믹스 등에 의해 구성된다. 배치부(12a)의 직경은 기판(W)의 직경과 대략 동일하거나, 또는, 기판(W)의 직경보다 작게 형성되어 있다. 기체부(12b)의 직경은, 배치부(12a)의 직경보다 크게 형성되어 있다. 또한, 기체부(12b)의 상면으로서, 배치부(12a)의 외주보다 외측에는, 배치부(12a)와 기체부(12b)의 외직경의 차에 의해 생기는 외주 영역(12c)이 형성되어 있다. 외주 영역(12c)은 배치부(12a)를 둘러싸는 영역이며, 대략 환형으로 연장되고, 본 실시형태에서는 외주 영역(12c)의 상면은, 배치부(12a)의 기판(W)의 배치면보다 낮은 위치에 형성되어 있다.
정전척(12)의 내부로서, 외주 영역(12c)보다 내주측, 즉 배치부(12a)의 내부에는, 기판(W)의 정전 흡착용의 전극(14a)이 마련되어 있다. 또한, 배치부(12a)의 내부로서 전극(14a)의 하방에는, 하나 이상의 히터(14b)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 계 4개의 히터(14b)가 배치부(12a)의 중앙의 원형 영역(A1) 및 그 원형 영역(A1)을 둘러싸는 동심형의 복수의 환형 영역(A2, A3, A4)에 각각 마련되어 있다. 복수의 히터(14b)는, 히터 전원(22)으로부터 개별로 조정된 전력이 공급된다. 이에 의해, 각 히터(14b)가 발하는 열이 개별로 제어되어, 각 영역(A1∼A4)의 온도를 각각 개별로 조정할 수 있다.
정전척(12)의 기체부(12b) 내부에 형성되는 냉매 유로(14c)는, 기체부(12b)의 내부로서, 외주 영역(12c)보다 직경 방향 내측, 즉 히터(14b)의 하방에 배치된다. 냉매 유로(14c)는, 기판(W)의 하방에 위치하여 기판(W)의 열을 흡수하도록 기능한다.
정전척 배치판(13)은, 기체부(12b)와 대략 동일한 직경의 대략 원판 형상을 가지고 있다. 정전척(12)과 정전척 배치판(13)은, 제1 체결구(60)에 의해 체결됨으로써, 배치대(11)를 구성한다. 제1 체결구(60)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 정전척 배치판(13)측으로부터 정전척(12)측을 향하여, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)을 체결한다. 제1 체결구(60)는, 정전척 배치판(13)에 형성된 관통 구멍(13a)을 통해, 기체부(12b)에 형성된 체결 구멍(12d)에 체결된다. 또한, 제1 체결구(60)로서는 예컨대 나사가 이용되며, 나사홈이 형성된 체결 구멍(12d)에 나사 결합된다.
또한, 본 실시형태에서 제1 체결구(60)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 후술하는 제2 체결구(61)보다 직경 방향 내측으로서, 배치대(11)와의 동심원을 따라 복수(예컨대, 3개) 균등 배열되어 있다. 즉, 제1 체결구(60)는, 배치대(11)를 구성하는 정전척(12) 및 정전척 배치판(13)을, 후술하는 제2 체결구(61)보다 직경 방향 내측, 즉 배치대(11)의 중앙 근방에서 체결할 수 있다.
또한, 본 실시형태는 일례이며, 전술한 바와 같이 제1 체결구(60)의 개수는 3개에 한정되는 것이 아니지만, 배치대(11)를 구성하는 부재끼리의 가로 어긋남을 방지하기 위해, 적어도 3개 이상의 제1 체결구(60)를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 체결구(60)는, 정전척(12) 및 정전척 배치판(13)의 가로 어긋남을 방지하여, 굽힘 강성을 향상시킬 수 있는 것 같은 배치이면 동심원을 따라 고정되지 않아도 좋다. 또한 예컨대 제1 체결구(60)는, 상이한 직경을 갖는 동심원을 따라 직경 방향으로 배열되어 배치되어도 좋고, 즉 2중 이상으로 복수의 제1 체결구(60)를 마련하여도 좋다.
이와 같이 구성된 배치대(11)는, 그 배치대(11)의 하방에 마련되는 지지 부재(15) 상에, 제2 체결구(61)에 의해 정전척(12)측으로부터 체결된다. 도 6에 나타내는 바와 같이 정전척(12)에서, 히터(14b) 및 냉매 유로(14c)가 마련되어 있지 않은 외주 영역(12c)에는, 관통 구멍(12e)이 형성되어 있다. 또한, 정전척 배치판(13)의 외주부에는, 관통 구멍(12e)에 대응하는 위치에, 관통 구멍(13b)이 형성되어 있다. 제2 체결구(61)는, 이들 관통 구멍(12e, 13b)을 삽입 관통하여, 지지 부재(15)에 형성된 체결 구멍(15a)에 체결된다. 또한, 제2 체결구(61)로서는 예컨대 나사가 이용되며, 나사홈이 형성된 체결 구멍(15a)에 나사 결합된다.
또한, 본 실시형태에서 제2 체결구(61)는, 도 5에 나타내는 바와 같이 정전척(12)의 외주 영역(12c), 정전척 배치판(13) 및 지지 부재(15)의 외주부를 따라 12개 균등 배열되어 있다.
여기서, 제2 체결구(61)는, 도 4 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 정전척(12) 및 정전척 배치판(13)을 관통하여 마련되기 때문에, 제1 체결구(60)보다 긴 것이 이용된다. 이와 같이, 체결구로서 예컨대 긴 볼트가 이용되면, 체결을 위해 삽입 관통되는 관통 구멍의 도중, 본 실시형태에서는, 예컨대 관통 구멍(13b) 내에서, 제2 체결구(61)가 변형되어 버리는 경우가 있다. 즉, 관통 구멍(13b)으로부터 정전척 배치판(13)의 직경 방향 외측을 향하여 휘어져 버리는 경우가 있다.
이러한 제2 체결구(61)의 휘어짐에 대응하기 위해, 예컨대 관통 구멍(13b)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 체결구(61)와 관통 구멍(13b)의 내벽면 사이에 공극이 형성되도록, 제2 체결구(61)의 직경보다 크게 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 가짐으로써, 제2 체결구(61)의 휘어짐을 공극에 의해 흡수할 수 있어, 결과적으로 배치대(11)의 휘어짐을 억제할 수 있다.
이상과 같이 배치대(11)는, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)을, 제1 체결구(60)를 정전척 배치판(13)측으로부터 체결함으로써 형성된다. 또한, 이와 같이 형성된 배치대(11)는, 제2 체결구(61)에 의해 정전척(12)측으로부터 지지 부재(15)에 체결된다. 이러한 구성을 가짐으로써, 배치대(11)를 정전척(12)측으로부터의 액세스에 의해서만, 지지 부재(15)에 대하여 용이하게 착탈할 수 있다.
또한, 이상의 구성에 따르면, 제1 체결구(60)에 의한 배치대(11)의 체결은, 그 배치대(11)의 정전척 배치판(13)측으로부터, 중앙 근방에서 행할 수 있다. 이러한 경우, 종래와 같이 배치대의 외주부에서만 체결되는 경우와 비교하여, 대기 압력이나 선팽창 응력에 기인하는 배치대(11)의 볼록 형상의 변형의 발생을 억제할 수 있다. 또한, 정전척 배치판(13)측으로부터의 체결이기 때문에, 배치부(12a)에 관통 구멍이나 체결 구멍을 마련할 필요가 없다. 이 때문에, 히터(14b)나 냉매 유로(14c)에 의한 기판(W)의 온도 조절을, 기판 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
이상, 본 실시형태에 따르면, 기판(W)을 배치하는 배치대(11)는, 기판(W)의 배치면을 갖는 정전척(12)과, 정전척(12)을 배치하는 정전척 배치판(13)을 가지고, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)은, 정전척 배치판(13)측으로부터 복수의 제1 체결구(60)에 의해 체결되고, 배치대(11)는, 기판(W)의 배치면의 직경 방향 외측인 외주 영역(12c)에서, 정전척(12)측으로부터 복수의 제2 체결구(61)에 의해 지지 부재(15)에 체결된다. 이에 의해, 제1 체결구(60)에 의해 정전척 배치판(13)측으로부터 정전척(12)과 정전척 배치판(13)을 체결할 수 있기 때문에, 배치대(11)의 굽힘 강성을 향상시켜, 그 배치대(11)에 배치된 기판(W)의 휘어짐을 억제할 수 있다.
또한, 배치대(11)는 지지 부재(15)에 대하여 정전척(12)측으로부터, 그 배치대(11)의 외주 영역(12c)이 제2 체결구(61)에 의해 고정된다. 이 때문에, 배치대(11)를 정전척(12)측으로부터의 액세스에 의해서만 용이하게 착탈할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 정전척(12)의 하방에 정전척 배치판(13)을 배치하며, 또한 배치대(11)의 하방에 지지 부재(15)를 배치한 경우에 대해서 설명하고, 복수의 제1 체결구(60)를 하방으로부터 마련하며, 복수의 제2 체결구(61)를 상방으로부터 마련하였다. 단, 정전척(12), 정전척 배치판(13), 지지 부재(15)의 배치는 이에 한정되지 않는다. 어떠한 배치라도, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)이 정전척 배치판(13)측으로부터 제1 체결구(60)에 의해 체결되고, 배치대(11)가 정전척(12)측으로부터 제2 체결구(61)에 의해 지지 부재(15)에 체결되면, 전술한 효과를 향수할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 복수의 제1 체결구(60) 및 복수의 제2 체결구(61)는 각각, 정전척 배치판(13)의 동심원을 따라 배치되고, 복수의 제2 체결구(61)에 의해, 배치대(11)의 외주부가 지지 부재(15)에 체결되고, 복수의 제1 체결구(60)에 의해, 복수의 제2 체결구(61)보다 직경 방향 내측에서 정전척(12)과 정전척 배치판(13)이 체결된다. 이러한 경우, 배치대(11)의 중앙 근방을 제1 체결구(60)에 의해 체결할 수 있기 때문에, 배치대(11)의 굽힘 강성을 더욱 향상시킬 수 있어, 그 배치대(11)에 배치된 기판(W)의 휘어짐을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 제1 체결구(60)는, 상이한 직경을 갖는 복수의 동심원을 따라 배치된다. 이러한 구성을 가짐으로써, 배치대(11)의 굽힘 강성을 더욱 향상시킬 수 있어, 그 배치대(11)에 배치된 기판(W)의 휘어짐을 보다 적절하게 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)은 각각, 복수의 제2 체결구(61)를 삽입 관통시켜 지지 부재(15)에 체결된다. 배치대(11)는, 이러한 구성에 의해 지지 부재(15)에 체결되고, 이에 의해, 지지 부재(15)에 대하여 더욱 용이하게 착탈을 행할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 정전척 배치판(13)에는, 제2 체결구(61)를 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍(13b)이 형성되고, 그 관통 구멍(13b)은, 제2 체결구(61)의 직경보다 큰 직경을 갖는다. 이에 의해, 제2 체결구(61)에 휘어짐이 발생한 경우라도, 이 휘어짐을 관통 구멍(13b)의 내벽과 제2 체결구(61) 사이에 형성되는 공극에 의해 흡수할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 정전척(12), 정전척 배치판(13) 및 지지 부재(15)는 각각 대략 동일한 외직경으로 구성되고, 이러한 외직경은 예컨대 340 ㎜∼360 ㎜로 구성된다. 이러한 경우, 본 실시형태를, 기존의 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다. 예컨대 지지 부재(15)를 기존과 마찬가지로 이용하여 배치대를 교환하는 경우라도, 본 실시형태의 배치대(11)를 이용하면, 다른 부재를 설계 변경하는 일없이 그대로 이용할 수 있다. 더구나, 교환 후의 배치대(11)는, 전술한 바와 같이 굽힘 강성이 향상되어 있기 때문에, 종래의 배치대의 변형을 억제할 수 있다.
또한 이와 같이 기존의 플라즈마 처리 장치를 이용하는 경우, 지지 부재(15)에 형성된 체결 구멍(15a)을 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 배치대(11)에서, 기체부(12b)의 관통 구멍(12e)과 정전척 배치판(13)의 관통 구멍(13b)을, 상기 체결 구멍(15a)에 대응하는 위치에 형성하면 좋다. 바꾸어 말하면, 기존의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 배치대(11)를 교환하는 경우에, 정전척 배치판(13)과 지지 부재(15)를 고정하기 위한, 특별한 고정구가 필요 없다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 정전척(12), 정전척 배치판(13) 및 지지 부재(15)는 각각, 대략 동일한 외직경의 대략 원통 형상으로 구성되어 있다. 이와 같이 배치대는 실린드리컬의 형상을 갖기 때문에, 전자기적인 설계를 간이하게 행할 수 있다. 또한, 정전척(12), 정전척 배치판(13) 및 지지 부재(15)의 주위에 마련되는 부품, 예컨대 포커스 링(16)이나 스페이서 부재(17), 인슐레이터 링(도시하지 않음) 등의 형상도 단순화할 수 있다. 또한, 부품수가 증가하는 일도 없다.
또한, 별도의 관점에 따른 본 실시형태에 따르면, 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치(1)로서, 플라즈마가 생성되는 처리 공간(S)을 구획하는 처리 용기(10)와, 처리 용기(10)의 내부에서 기판(W)을 배치하는 배치대(11)와, 처리 용기(10)의 내부에 마련되어, 배치대(11)를 지지하는 지지 부재(15)를 가지고, 배치대(11)는, 배치부(12a)를 갖는 정전척(12)과, 정전척(12)의 지지 부재(15)측에 마련되고, 상기 정전척(12)을 배치하는 정전척 배치판(13)을 구비하고, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)은, 정전척 배치판(13)측으로부터 복수의 제1 체결구(60)에 의해 체결되고, 배치대(11)는, 배치부(12a)의 직경 방향 외측인 외주 영역(12c)에서, 정전척(12)으로부터 복수의 제2 체결구(61)에 의해 지지 부재(15)에 체결된다.
또한, 정전척(12)과 정전척 배치판(13)은 각각, 제2 체결구(61)를 관통시켜 지지 부재(15)에 체결되고, 플라즈마 처리 장치(1)는, 평면에서 보아 배치대(11)의 배치면을 둘러싸도록 배치되는 포커스 링(16)을 갖는다. 또한, 본 실시형태에서는, 정전척(12), 정전척 배치판(13) 및 지지 부재(15)는 각각 대략 동일한 외직경을 가지고 있고, 포커스 링(16)의 온도 조절 기구는 마련되지 않는다.
다음에, 도 7을 참조하여, 제2 실시형태에 따른 배치대(110)의 구성에 대해서 설명한다. 도 7은 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또한, 전술한 제1 실시형태에 따른 배치대(11)와 실질적으로 동일의 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 붙임으로써 그 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이 제2 실시형태에 따른 배치대(110)는, 제1 실시형태의 정전척(12)에 더하여, 정전척 배치판(130)을 갖는다. 정전척 배치판(130)은, 정전척(12)의 기체부(12b)보다 큰 외직경, 예컨대 420 ㎜ 정도의 외직경을 가지며, 그 정전척 배치판(130)과 대략 동일한 외직경을 갖는 지지 부재(150)에 고정된다. 정전척 배치판(130)의 상면으로서, 기체부(12b)의 외주보다 외측에는, 정전척 배치판(130)과 기체부(12b)의 외직경의 차에 의해 생기는 외주 영역(130a)이 대략 환형으로 형성되어 있다.
정전척(12)과 정전척 배치판(130)은, 제1 체결구(60)에 의해 체결됨으로써, 배치대(110)를 구성한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제1 체결구(60)는, 정전척 배치판(130)측으로부터 정전척(12)측을 향하여, 정전척 배치판(130)에 형성된 관통 구멍(130b)을 통해, 기체부(12b)의 중앙 영역에 형성된 체결 구멍(12d)에 체결된다.
또한, 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이 제1 체결구(60)는, 배치대(110)와의 동심원을 따라 직경 방향으로 2중으로 겹쳐 배치되어 있다. 즉, 내측의 제1 체결구(60a)와 외측 제1 체결구(60b)는 각각, 상이한 직경을 갖는 동심원을 따라 마련되어 있다.
이와 같이 구성된 배치대(110)는, 그 배치대(110)의 하방에 마련되는 지지 부재(150) 상에, 제2 체결구(610)에 의해 체결된다. 도 8에 나타내는 바와 같이 정전척 배치판(130)의 외주부에는, 정전척(12)의 히터(14b) 및 냉매 유로(14c)의 외측에서, 관통 구멍(130c)이 형성되어 있다. 제2 체결구(610)는, 정전척(12)의 외주 영역(12c)을 관통하지 않고, 관통 구멍(130c)을 삽입 관통하여, 지지 부재(150)에 형성된 체결 구멍(150a)에 체결된다. 또한, 제2 체결구(610)로서는 예컨대 나사가 이용되며, 나사홈이 형성된 체결 구멍(150a)에 나사 결합된다.
또한, 본 실시형태에서 제2 체결구(610)는, 정전척 배치판(130) 및 지지 부재(150)의 외주부를 따라 12개 균등 배열되어 있다.
또한, 정전척 배치판(130)의 외주 영역(130a)의 상방으로서, 평면에서 보아 정전척(12)의 직경 방향 외측에는, 상기 배치부(12a)를 둘러싸도록 하여, 원환형으로 형성된 포커스 링(160)이 마련되어 있다. 포커스 링(160)은, 정전척(12)과 동축이 되도록 스페이서 부재(170)를 통해 마련되어 있다. 이러한 포커스 링(160) 및 스페이서 부재(170)는, 예컨대 정전척 배치판(130)의 외직경과 대략 동일한 외직경을 가지며, 정전척(12)보다 큰 외직경을 가지고 형성되어 있다. 또한, 포커스 링(160)의 내주면에는, 직경 방향 내측으로 돌출한 돌출부(160a)가 형성되어 있다.
또한, 이러한 제2 실시형태에 따르면, 포커스 링(160)의 온도 조절을 행하기 위한 온도 조절 기구(140a, 140b)가, 더 마련되어 있어도 좋다. 온도 조절 기구(140a)에는, 예컨대 히터가 이용된다. 온도 조절 기구(140b)는 예컨대 냉매 유로이며, 내부를 냉매가 순환한다. 이에 의해, 포커스 링(160)의 온도 조절을 행하여 플라즈마 처리를 적절하게 행할 수 있다. 또한, 온도 조절 기구(140a, 140b)의 설치 위치는 임의로 선택할 수 있다.
이상, 본 실시형태에 따르면, 제1 체결구(60)에 의해 상방에 정전척(12)이 체결된 정전척 배치판(130)은, 정전척(12)보다 직경 방향 외측에서, 복수의 제2 체결구(610)를 삽입 관통시켜 지지 부재(150)에 체결된다. 이에 의해, 제2 체결구(610)를 짧게 할 수 있어, 배치대(110) 내에서 제2 체결구(610)의 휘어짐에 의해 생기는 굽힘 응력을 억제할 수 있다. 그 결과, 배치대(110)의 굽힘 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 예컨대 기존의 플라즈마 처리 장치의 배치대와 비교하여 배치대(110)는 직경 방향으로 커지지만, 정전척(12)의 치수는 변하지 않는다. 이 때문에, 정전척(12)의 직경 방향 외측에 마련되는 부재, 예컨대 인슐레이션 파트(도시하지 않음)는, 종래와 같은 것을 이용할 수 있다.
또한, 별도의 관점에 따른 본 실시형태에 따르면, 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치(1)로서, 정전척 배치판(130)은, 정전척(12)보다 직경 방향 외측에서, 제2 체결구(610)를 삽입 관통시켜 지지 부재(150)에 체결되고, 플라즈마 처리 장치(1)는, 평면에서 보아 배치대(110)의 배치면을 둘러싸도록 배치되는 포커스 링(160)을 갖는다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)는, 포커스 링(160)의 온도 조절을 행하기 위한 온도 조절 기구(140a, 140b)를 갖는다. 이러한 경우, 포커스 링(160)의 온도 조절을 행하여 플라즈마 처리를 적절하게 행할 수 있다.
이번에 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부된 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일없이, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예컨대, 전술한 플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치를 예로 설명을 행하였지만, 배치대(11) 및 배치대(110)는 임의의 플라즈마 처리 장치에 채용될 수 있다. 예컨대 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 마이크로파라고 하는 표면파에 의해 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치와 같이, 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치여도 좋다.
또한, 전술한 플라즈마 처리 장치(1)의 정전척 배치판(13, 130)은 도전성의 금속으로 구성되어 있지만, 예컨대 절연성이나 고저항을 갖는 재료로 구성되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 정전척(12) 내에 마련된 전극(14a) 등에 통전하기 위한 급전봉(도시하지 않음)이, 정전척 배치판(13, 130)을 관통하도록 마련된다. 상기 급전봉은, 예컨대 정합기를 통해 고주파 전원에 접속된다.

Claims (13)

  1. 기판을 배치하는 배치대로서,
    기판을 배치하는 배치면을 갖고, 내부에 냉매 유로를 갖는 정전척과,
    상기 정전척을 배치하는 정전척 배치판을 포함하고,
    상기 정전척과 상기 정전척 배치판은, 상기 정전척 배치판측으로부터 복수의 제1 체결구에 의해 체결되고,
    상기 정전척은, 상기 배치면의 직경 방향 외측에서, 상기 정전척측으로부터 복수의 제2 체결구에 의해, 상기 정전척 배치판의 상기 정전척과 반대측에 마련된 지지 부재에 체결되며,
    상기 정전척과 상기 정전척 배치판 사이에 기판에 냉열 전달용 가스를 공급하기 위한 가스 유로를 포함하는 것인, 배치대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 체결구 및 상기 복수의 제2 체결구는 각각, 상기 정전척 배치판의 동심원을 따라 배치되고,
    상기 복수의 제2 체결구에 의해, 상기 배치대의 외주부가 상기 지지 부재에 체결되며,
    상기 복수의 제1 체결구에 의해, 상기 복수의 제2 체결구보다 직경 방향 내측에서 상기 정전척과 상기 정전척 배치판이 체결되는 것인, 배치대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 체결구는, 상이한 직경을 갖는 복수의 상기 동심원을 따라 배치되는 것인, 배치대.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전척과 상기 정전척 배치판은 각각, 상기 복수의 제2 체결구를 삽입 관통시켜 상기 지지 부재에 체결되는 것인, 배치대.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 정전척 배치판에는, 상기 제2 체결구를 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍이 형성되고, 상기 관통 구멍은, 상기 제2 체결구의 직경보다 큰 직경을 갖는 것인, 배치대.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전척은,
    냉매 유로가 형성된 기체(基體)와,
    상기 기체 상에 접착제에 의해 고정되고, 기판의 배치면을 갖는 배치부
    를 포함하는 것인, 배치대.
  7. 기판을 배치하는 배치대로서,
    기판을 배치하는 배치면을 갖는 정전척과,
    상기 정전척을 배치하는 정전척 배치판을 포함하고,
    상기 정전척과 상기 정전척 배치판은, 상기 정전척 배치판측으로부터 복수의 제1 체결구에 의해 체결되며,
    상기 정전척 배치판은, 상기 정전척보다 직경 방향 외측에서, 상기 정전척측으로부터 복수의 제2 체결구를 삽입 관통시키고, 상기 정전척 배치판의 상기 정전척과 반대측에 마련된 지지 부재에 체결되는 것인, 배치대.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 제1 체결구 및 상기 복수의 제2 체결구는 각각, 상기 정전척 배치판의 동심원을 따라 배치되고,
    상기 복수의 제2 체결구에 의해, 상기 배치대의 외주부가 상기 지지 부재에 체결되며,
    상기 복수의 제1 체결구에 의해, 상기 복수의 제2 체결구보다 직경 방향 내측에서 상기 정전척과 상기 정전척 배치판이 체결되는 것인, 배치대.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 제1 체결구는, 상이한 직경을 갖는 복수의 상기 동심원을 따라 배치되는 것인, 배치대.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전척은,
    냉매 유로가 형성된 기체와,
    상기 기체 상에 접착제에 의해 고정되고 기판의 배치면을 갖는 배치부
    를 포함하는 것인, 배치대.
  11. 기판에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치로서,
    플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에 있는 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 배치대와,
    상기 처리 용기의 내부에 마련되고, 상기 배치대를 지지하는 지지 부재를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  12. 기판에 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치로서,
    플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 내부에 있는 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 배치대와,
    상기 처리 용기의 내부에 마련되고, 상기 배치대를 지지하는 지지 부재를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치는, 평면에서 보아 기판의 상기 배치면을 둘러싸도록 배치되는 포커스 링과,
    상기 포커스 링의 온도 조절을 행하기 위한 온도 조절 기구를 포함하는 것인, 플라즈마 처리 장치.
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