KR102540156B1 - 배치대 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 처리 장치용의 배치대를 제공한다. 일실시 형태의 배치대는 냉각대, 급전체, 정전 척, 제 1 탄성 부재 및 체결 부재를 구비하고 있다. 급전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이며, 고주파 전원으로부터의 고주파를 전송하기 위하여, 냉각대에 접속되어 있다. 정전 척의 기대는 도전성을 가지고 있다. 흡착부는 세라믹스제이며, 흡착용 전극 및 히터를 내장하고 있다. 흡착부는 금속 접합에 의해 기대에 결합되어 있다. 제 1 탄성 부재는 냉각대와 기대와의 사이에 마련되어 있고, 정전 척을 냉각대로부터 이간시키고 있다. 제 1 탄성 부재는 냉각대와 기대와의 사이로 전열 가스가 공급되는 전열 공간을, 냉각대 및 기대와 함께 구획 형성한다. 체결 부재는 금속제이며, 냉각대 및 기대에 접촉하고, 기대 및 제 1 탄성 부재를 냉각대와 체결 부재의 사이에 협지한다.
Description
본 발명의 실시 형태는 배치대 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스와 같은 전자 디바이스의 제조에 있어서는 기판 처리 장치가 이용된다. 기판 처리 장치는, 일반적으로 처리 용기, 배치대 및 가스 공급부를 구비하고 있다. 배치대는 처리 용기 내에 마련되어 있다. 배치대는 그 위에 기판이 배치되는 본체부 및 그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 냉각대를 가지고 있다. 본체부는 냉각대 상에 마련되어 있다. 또한, 본체부는 히터를 내장하고 있다. 가스 공급부는 처리 용기 내로 기판 처리용의 가스를 공급한다.
이러한 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리에서는, 기판의 온도가, 예를 들면 200℃를 초과하는 고온으로 설정되는 경우가 있다. 이 때문에, 냉각대와 본체부 사이의 단열성을 높인 구조를 가지는 배치대가 하기의 특허 문헌 1에서 제안되고 있다.
특허 문헌 1에 기재된 배치대는 냉각대 및 본체부와 함께, 복수의 단열재 및 엣지 링을 구비하고 있다. 복수의 단열재는 냉각대와 본체부의 사이 및 냉각대와 엣지 링의 사이에 마련되어 있다. 엣지 링은 대략 통 형상의 부재이며, 냉각대의 주연부에 단열재를 개재하여 고정되고, 당해 엣지 링과 냉각대의 사이에 본체부를 협지하고 있다.
그런데, 기판 처리 장치의 일종으로서 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치의 배치대는 정전 척을 가지고 있다. 또한 플라즈마 처리 장치에서는 플라즈마 생성 및 이온 인입 중 적어도 하나를 위하여, 정전 척의 도전성의 기대에 고주파가 공급되도록 되어 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 고온에서의 기판에 대한 처리가 요구되는 경우가 있다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치에 있어서도, 정전 척을 냉각대로부터 이간시키는 구조를 채용하는 것이 고려된다. 이 구조를 채용한 배치대에 있어서도, 정전 척의 기대에 고주파를 공급하는 급전 루트를 마련할 필요가 있다. 또한, 이 급전 루트에 있어서의 고주파의 손실을 억제할 필요가 있다.
일태양에 있어서는, 배치대가 제공된다. 배치대는 냉각대, 급전체, 정전 척, 제 1 탄성 부재 및 체결 부재를 구비하고 있다. 냉각대는 금속제이며, 그 내부에는 냉매용의 유로가 형성되어 있다. 급전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이며, 고주파 전원으로부터의 고주파를 전송하는 급전 루트의 일부를 구성하고 있고, 냉각대에 접속되어 있다. 정전 척은 기대 및 흡착부를 가지고 있다. 기대는 도전성을 가지고 있으며, 냉각대 상에 마련되어 있다. 또한, 흡착부는 세라믹스제이며, 흡착용 전극 및 히터를 내장하고 있다. 흡착부는 기대 상에 마련되어 있고, 금속 접합에 의해 기대에 결합되어 있다. 제 1 탄성 부재는 냉각대와 기대의 사이에 마련되어 있고, 정전 척을 냉각대로부터 이간시키고 있다. 제 1 탄성 부재는, 냉각대와 기대의 사이에 전열 가스가 공급되는 전열 공간을, 냉각대 및 기대와 함께 구획 형성한다. 체결 부재는 금속제이며, 냉각대 및 기대에 접촉한다. 체결 부재는, 기대 및 제 1 탄성 부재를 냉각대와 체결 부재의 사이에 협지한다.
일태양에 따른 배치대에서는, 제 1 탄성 부재에 의해 냉각대와 기대가 서로 이간되어 있다. 또한 이 배치대에서는, 기대와 흡착부의 접합에 접착제가 이용되어 있지 않다. 따라서, 정전 척의 온도를 200℃를 초과하는 고온으로 설정하는 것이 가능하다. 또한, 전열 공간으로 공급되는 전열 가스를 개재하여 정전 척과 냉각대 간의 열 교환이 이루어질 수 있으므로, 정전 척의 온도를 저온으로 설정하는 것도 가능하다. 또한 이 배치대에서는, 급전체, 냉각대 및 체결 부재에 의해, 정전 척의 기대에 대한 고주파의 급전 루트가 확보되어 있다. 또한, 급전체가 정전 척의 기대에 직접 접속되는 것이 아니라 냉각대에 접속되므로, 상기 급전체의 구성 재료로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 채용할 수 있다. 따라서, 13.56 MHz 이상의 높은 주파수의 고주파가 이용되는 경우라도, 급전체에 있어서의 고주파의 손실이 억제된다.
일실시 형태에서는, 냉각대는 제 1 중앙부 및 제 1 주연부를 가지고 있다. 제 1 주연부는 제 1 중앙부에 연속하고, 제 1 중앙부에 대하여 직경 방향 외측에서 둘레 방향을 따라 연장되어 있다. 정전 척의 기대는 냉각대의 제 1 중앙부 상에 마련되어 있다. 기대는 제 2 중앙부 및 제 2 주연부를 가진다. 제 2 주연부는 제 2 중앙부에 연속하고, 제 2 중앙부에 대하여 직경 방향 외측에서 둘레 방향을 따라 연장되어 있다. 체결 부재는 통상부(筒狀部) 및 환상부(環狀部)를 가진다. 통상부는 제 1 하면을 포함하고 있다. 환상부는 제 2 하면을 포함하고 있고, 통상부의 상측 부분으로부터 직경 방향 내측으로 연장되어 있다. 체결 부재는 제 1 하면이 냉각대의 제 1 주연부의 상면에 접하고, 제 2 하면이 기대의 제 2 주연부의 상면에 접하도록 냉각대의 제 1 주연부에 고정되어 있다.
일실시 형태에 있어서, 배치대는 제 2 탄성 부재를 더 구비하고 있어도 된다. 제 2 탄성 부재는 절연성의 O링이며, 체결 부재의 환상부의 내연부와 기대의 제 2 주연부의 상면과의 사이에 마련되어 있다. 기대의 제 2 주연부의 상면과 체결 부재의 제 2 하면은 서로 접하고 있으므로, 그들 접촉 개소에서 마찰이 발생하여, 파티클(예를 들면 금속 가루)이 발생하는 경우가 있다. 제 2 탄성 부재는, 이러한 파티클이 발생해도, 흡착부 및 상기 흡착부 상에 배치되는 기판에, 파티클이 부착하는 것을 억제할 수 있다.
일실시 형태에 있어서, 제 1 탄성 부재는, 상기 제 1 탄성 부재가 발생시키는 반력이 제 2 탄성 부재가 발생시키는 반력보다 커지도록 구성된다. 이에 의해, 정전 척을 냉각대로부터 확실히 이간시킬 수 있다.
일실시 형태에서는, 제 1 탄성 부재는, 전열 공간으로 He 가스가 공급되어 있을 때의 상기 전열 공간의 열저항보다 높은 열저항을 가지도록 구성된다. 이 실시 형태에 의하면, 정전 척과 냉각대의 사이에서는, 제 1 탄성 부재를 개재한 열전도보다 전열 공간을 개재한 열전도가 우위가 된다. 따라서, 정전 척의 온도 분포가 균일화될 수 있다. 일실시 형태에서는, 제 1 탄성 부재는 퍼플루오르 엘라스토머로 형성된 O링이어도 된다. 이러한 제 1 탄성 부재는 높은 내열성을 가지며, 또한 낮은 열전도율을 가진다.
일실시 형태에서는, 흡착부에는, 상기 흡착부와 상기 흡착부 상에 배치되는 기판과의 사이에 전열 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 라인이 형성되어 있고, 냉각대에는, 제 1 가스 라인에 공급되는 전열 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 라인이 형성되어 있고, 배치대는 제 1 가스 라인과 제 2 가스 라인을 접속하는 슬리브를 더 가지고 있다. 슬리브는 적어도 그 표면에 있어서 절연성을 가지고, 상기 슬리브의 상기 표면은 세라믹스로 형성되어 있다. 기대 및 냉각대는 슬리브가 배치되는 수용 공간을 제공하고 있다. 기대는 수용 공간을 구획 형성하는 면을 가지고, 상기 면에는 절연성 세라믹스제의 피막이 형성되어 있다. 배치대는, 상기 피막과 냉각대의 사이에 있어서 수용 공간을 밀봉하는 절연성의 O링인 제 3 탄성 부재를 더 가진다. 이 실시 형태에 의하면, 기판과 흡착부의 사이로 공급되는 전열 가스용의 가스 라인이 접착제를 이용하지 않고 형성된다. 또한, 슬리브의 수용 공간을 구획 형성하는 기대의 면이 세라믹스제의 절연성 세라믹스의 피막으로 덮여 있고, 또한 상기 수용 공간을 밀봉하도록 상기 피막과 냉각대의 사이에서 절연성의 제 3 탄성 부재가 마련되어 있으므로, 플라즈마가 기대와 냉각대와의 사이로 침입하는 것, 및 그에 수반하는 기대의 절연 파괴가 억제된다.
일실시 형태에서는, 배치대는 제 4 탄성 부재를 더 구비하고 있어도 된다. 제 4 탄성 부재는 절연성의 O링이며, 제 3 탄성 부재의 외측 또한 냉각대와 기대의 사이에 마련되어 있으며, 제 1 탄성 부재와 함께 상기 전열 공간을 형성한다. 일실시 형태에서는, 제 4 탄성 부재는 퍼플루오르 엘라스토머로 형성되어 있어도 된다.
일실시 형태에서는, 체결 부재는 티탄으로 형성되어 있어도 된다. 티탄은 낮은 열전도율을 가지므로, 냉각대와 기대 사이의 체결 부재를 개재한 열전도가 억제된다.
일실시 형태에서는, 흡착부를 구성하는 세라믹스는 산화 알루미늄이어도 된다. 산화 알루미늄은 고온 환경 하에서 높은 체적 저항률을 가지므로, 산화 알루미늄으로 형성된 흡착부에 의하면, 200℃를 초과하는 고온에 있어서도 충분한 흡착력이 발휘된다.
다른 태양에 있어서는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 플라즈마 처리 장치는 처리 용기, 배치대 및 고주파 전원을 구비한다. 배치대는 처리 용기 내에서 기판을 지지하는 것이며, 상술한 일태양 및 각종 실시 형태의 배치대 중 어느 하나이다. 고주파 전원은 배치대의 급전체에 전기적으로 접속되어 있다.
일실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치는, 배치대의 전열 공간에, 전열 가스 또는 냉매를 선택적으로 공급하도록 구성된 전열 매체 공급계를 더 가지고 있어도 된다. 이 실시 형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 정전 척의 온도를 고온으로 설정하는 경우에는, 전열 공간으로 전열 가스(예를 들면 He 가스)를 공급할 수 있다. 또한, 정전 척의 온도를 저하시킬 때에는, 전열 공간으로 냉매를 공급할 수 있다. 냉매가 전열 공간으로 공급되고 있는 경우의 정전 척의 강온 속도는, 전열 공간으로 전열 가스(예를 들면 He 가스)가 공급되는 경우의 정전 척의 강온 속도보다 높다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치는 정전 척의 온도를 급속히 냉각하는 용도에 적합하다.
일실시 형태에서는, 냉매는 액상 냉매이다. 전열 매체 공급계는 공급부, 제 1 탱크, 제 1 드라이 펌프, 제 1 ~ 제 7 배관, 제 1 ~ 제 6 밸브, 칠러 유닛, 제 2 탱크, 제 2 드라이 펌프, 제 1 ~ 제 6 냉매 배관 및 제 1 ~ 제 4 냉매 밸브를 가진다. 공급부는 전열 공간에 전열 가스를 공급하기 위한 요소이다. 제 1 배관은 공급부에 접속된 일단, 및, 타단을 가진다. 제 1 밸브는 제 1 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 2 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단 및 전열 공간에 접속된 타단을 가진다. 제 2 밸브는 제 2 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 3 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 타단을 가진다. 제 3 밸브는 제 3 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 4 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단 및 제 3 배관의 타단에 접속된 타단을 가진다. 제 4 밸브는 제 4 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 5 배관은 제 2 밸브와 전열 공간의 사이에서 제 2 배관에 접속된 일단, 및, 제 1 탱크에 접속된 타단을 가진다. 제 5 밸브는 제 5 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 6 배관은 제 1 탱크에 접속된 일단, 및, 제 1 드라이 펌프에 접속된 타단을 가진다. 제 6 밸브는 제 6 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 7 배관은 제 3 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 제 6 밸브와 제 1 드라이 펌프의 사이에서 제 6 배관에 접속된 타단을 가진다. 칠러 유닛은 냉매를 공급하는 요소이다. 제 1 냉매 배관은 냉각대의 유로에 냉매를 공급하기 위한 배관이며, 냉각대의 유로와 칠러 유닛을 접속하고 있다. 제 2 냉매 배관은 냉각대의 유로로부터 냉매를 회수하기 위한 배관이며, 냉각대의 유로와 칠러 유닛을 접속하고 있다. 제 3 냉매 배관은 전열 공간에 접속된 일단, 및, 타단을 가진다. 제 4 냉매 배관은 전열 공간에 접속된 일단 및 제 3 냉매 배관의 타단에 접속된 타단을 가진다. 제 1 냉매 밸브는 제 1 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 칠러 유닛을 냉각대의 유로 또는 제 3 냉매 배관에 선택적으로 접속한다. 제 2 냉매 밸브는 제 2 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 칠러 유닛을 냉각대의 유로 또는 제 4 냉매 배관에 선택적으로 접속한다. 제 5 냉매 배관은 제 3 냉매 배관의 타단에 접속된 일단 및 제 2 탱크에 접속된 타단을 가진다. 제 3 냉매 밸브는 제 5 냉매 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 6 냉매 배관은 제 2 탱크와 제 2 드라이 펌프를 접속한다. 제 4 냉매 밸브는 제 6 냉매 배관의 도중에 마련되어 있다.
일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는 히터를 위한 히터 전원과, 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하는 제어부를 더 구비한다. 제어부는,
(i) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브 및 제 4 밸브가 열리고, 제 3 밸브, 제 5 밸브 및 제 6 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속시키고, 제 3 냉매 밸브 및 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성하고,
(ii) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 4 밸브, 제 5 밸브 및 제 6 밸브가 닫히고, 제 2 밸브 및 제 3 밸브가 열리고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속시키고, 제 3 냉매 밸브 및 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(iii) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브, 제 5 밸브 및 제 6 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 전열 공간을 접속시키고, 제 3 냉매 밸브 및 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(iv) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브, 제 5 밸브 및 제 6 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속시키고, 제 3 냉매 밸브 및 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(v) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 4 밸브가 닫히고, 제 5 밸브 및 제 6 밸브가 열리고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속시키고, 제 3 냉매 밸브 및 제 4 냉매 밸브가 열리고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성한다.
일실시 형태에서는, 냉매는 하이드로 플루오르카본계의 냉매이다. 전열 매체 공급계는 공급부, 제 1 드라이 펌프, 제 1 ~ 제 6 배관, 제 1 ~ 제 5 밸브, 칠러 유닛, 제 1 ~ 제 4 냉매 배관 및 제 1 ~ 제 2 냉매 밸브를 가진다. 공급부는 전열 공간에 전열 가스를 공급하기 위한 요소이다. 제 1 배관은 공급부에 접속된 일단, 및, 타단을 가진다. 제 1 밸브는 제 1 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 2 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 전열 공간에 접속된 타단을 가진다. 제 2 밸브는 제 2 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 3 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 타단을 가진다. 제 3 밸브는 제 3 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 4 배관은 제 1 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 제 3 배관의 타단에 접속된 타단을 가진다. 제 4 밸브는 제 4 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 5 배관은 제 2 밸브와 전열 공간과의 사이에서 제 2 배관에 접속된 일단, 및, 제 1 드라이 펌프에 접속된 타단을 가진다. 제 5 밸브는 제 5 배관의 도중에 마련되어 있다. 제 6 배관은 제 3 배관의 타단에 접속된 일단, 및, 제 5 밸브와 제 1 드라이 펌프와의 사이에서 제 5 배관에 접속된 타단을 가진다. 칠러 유닛은 냉매를 공급하는 요소이다. 제 1 냉매 배관은 냉각대의 유로에 냉매를 공급하기 위한 배관이며, 냉각대의 유로와 칠러 유닛을 접속한다. 제 2 냉매 배관은 냉각대의 유로로부터 냉매를 회수하기 위한 배관이며, 냉각대의 유로와 칠러 유닛을 접속한다. 제 3 냉매 배관은 전열 공간에 접속된 일단을 가진다. 제 4 냉매 배관은 전열 공간에 접속된 일단을 가진다. 제 1 냉매 밸브는 제 1 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 칠러 유닛을 냉각대의 유로 또는 제 3 냉매 배관에 선택적으로 접속한다. 제 2 냉매 밸브는 제 2 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 칠러 유닛을 냉각대의 유로 또는 제 4 냉매 배관에 선택적으로 접속한다.
일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는 히터를 위한 히터 전원과, 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하는 제어부를 더 구비한다. 제어부는,
(i) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브 및 제 4 밸브가 열리고, 제 3 밸브 및 제 5 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속하고, 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성하고,
(ii) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 4 밸브 및 제 5 밸브가 닫히고, 제 2 밸브 및 제 3 밸브가 열리고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속하고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(iii) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브 및 제 5 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 전열 공간을 접속하고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(iv) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브, 제 4 밸브 및 제 5 밸브가 닫히고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속하고, 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
(v) 전열 매체 공급계 및 히터 전원을 제어하여, 제 1 밸브, 제 2 밸브, 제 3 밸브 및 제 4 밸브가 닫히고, 제 5 밸브가 열리고, 제 1 냉매 밸브 및 제 2 냉매 밸브가 칠러 유닛과 냉각대의 유로를 접속하고, 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성한다.
이상 설명한 바와 같이, 정전 척을 냉각대로부터 이간시키는 구조를 가지는 배치대에 있어서, 정전 척의 기대에 고주파를 공급하는 급전 루트가 형성된다. 또한, 이 급전 루트에 있어서의 고주파의 손실이 억제된다.
도 1은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 다른 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 다른 실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 12는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 13은 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 14는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 15는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 다른 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 7은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 8은 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 9는 도 4에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 10은 다른 실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 12는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 13은 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 14는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
도 15는 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계의 동작을 설명하기 위한 도이다.
이하, 도면을 참조하여 각종 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치로, 처리 용기(12) 및 배치대(14)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는 대략 원통 형상을 가지고 있으며, 플라즈마 처리를 위한 내부 공간을 제공하고 있다. 처리 용기(12)는 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있다. 처리 용기(12)의 내부 공간측의 표면에는 알루마이트막 및 산화 이트륨 중 적어도 하나와 같은 내플라즈마성을 가지는 세라믹스제의 피막이 형성되어 있다. 이 처리 용기(12)는 접지되어 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는, 기판(이하, '웨이퍼(W)'라고 함)을 처리 용기(12) 내로 반입하고, 또한 처리 용기(12)의 내부로부터 반출하기 위한 개구(12p)가 형성되어 있다. 이 개구(12p)는 게이트 밸브(GV)에 의해 개폐하는 것이 가능하게 되어 있다.
배치대(14)는 웨이퍼(W)를 처리 용기(12) 내의 내부 공간에서 지지하도록 구성되어 있다. 배치대(14)는 웨이퍼(W)를 흡착하는 기능, 웨이퍼(W)의 온도를 조정하는 기능 및 정전 척의 기대에 고주파를 전송하는 구조를 가지고 있다. 이 배치대(14)의 상세에 대해서는 후술한다.
플라즈마 처리 장치(10)는 상부 전극(16)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(16)은 처리 용기(12)의 상부 개구 내에 배치되어 있고, 후술하는 배치대(14)의 하부 전극과 대략 평행하게 배치되어 있다. 상부 전극(16)과 처리 용기(12)의 사이에는 절연성의 지지 부재(18)가 개재되어 있다.
상부 전극(16)은 천판(20) 및 지지체(22)를 가지고 있다. 천판(20)은 대략 원반 형상을 가지고 있다. 천판(20)은 도전성을 가질 수 있다. 천판(20)은 예를 들면 실리콘으로 형성되어 있다. 혹은, 천판(20)은 알루미늄으로 형성되어 있고, 그 표면에는 내플라즈마성의 세라믹스 피막이 형성되어 있다. 이 천판(20)에는 다수의 가스 토출홀(20a)이 형성되어 있다. 가스 토출홀(20a)은 대략 연직 방향으로 연장되어 있다.
지지체(22)는 천판(20)을 착탈 가능하게 지지하고 있다. 지지체(22)는 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있다. 지지체(22)에는 가스 확산실(22b)이 형성되어 있다. 이 가스 확산실(22b)로부터는, 가스 토출홀(20a)에 각각 연통하는 다수의 연통홀(22a)이 연장되어 있다. 또한, 가스 확산실(22b)에는 포트(22c)를 개재하여 배관(24)이 접속하고 있다. 이 배관(24)에는 가스 공급원(26)이 접속되어 있다. 또한, 배관(24)의 도중에는 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(28) 및 밸브(30)가 마련되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 배기 장치(32)를 더 구비하고 있다. 배기 장치(32)는 터보 분자 펌프, 드라이 펌프와 같은 하나 이상의 펌프 및 압력 조정 밸브를 포함하고 있다. 이 배기 장치(32)는 처리 용기(12)에 형성된 배기구에 접속되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(MCU)를 더 구비하고 있다. 제어부(MCU)는 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 제어부(MCU)는 프로세서 및 메모리와 같은 기억 장치를 구비하는 컴퓨터 장치일 수 있다. 제어부(MCU)는 기억 장치에 기억된 프로그램 및 레시피에 따라 동작함으로써, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어할 수 있다.
이 플라즈마 처리 장치(10)의 사용 시에는, 웨이퍼(W)가 배치대(14) 상에 배치되어, 당해 배치대(14)에 의해 유지된다. 또한, 가스 공급원(26)으로부터의 처리 가스가 처리 용기(12) 내로 공급되고, 배기 장치(32)가 작동되어 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 감압된다. 또한, 상부 전극(16)과 배치대(14)의 하부 전극의 사이에 고주파 전계가 형성된다. 이에 의해, 처리 가스가 해리되어, 처리 가스 중의 분자 및 원자의 활성종 중 적어도 하나에 의해 웨이퍼(W)가 처리된다. 이러한 처리에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부는 제어부(MCU)에 의해 제어된다.
이하, 도 1과 함께 도 2 및 도 3을 참조하여, 배치대(14) 및 당해 배치대(14)에 부수하는 플라즈마 처리 장치(10)의 구성 요소에 대하여 상세하게 설명한다. 도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다. 도 3은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 배치대의 다른 일부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
배치대(14)는 냉각대(34) 및 정전 척(36)을 가지고 있다. 냉각대(34)는 처리 용기(12)의 저부로부터 연장되는 지지 부재(38)에 의해 지지되어 있다. 이 지지 부재(38)는 절연성의 부재이며, 예를 들면 산화 알루미늄(알루미나)으로 형성되어 있다. 또한, 지지 부재(38)는 대략 원통 형상을 가지고 있다.
냉각대(34)는 도전성을 가지는 금속, 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있다. 냉각대(34)는 대략 원반 형상을 가지고 있다. 냉각대(34)는 중앙부(34a), 즉 제 1 중앙부 및 주연부(34b), 즉 제 1 주연부를 가지고 있다. 중앙부(34a)는 대략 원반 형상을 가지고 있다. 중앙부(34a)는 냉각대(34)의 제 1 상면(34c)을 제공하고 있다. 제 1 상면(34c)은 대략 원형의 면이다.
주연부(34b)는 중앙부(34a)에 연속하고 있고, 직경 방향(연직 방향으로 연장되는 축선(Z)에 대하여 방사 방향)에 있어서 중앙부(34a)의 외측에서, 둘레 방향(축선(Z)에 대하여 둘레 방향)으로 연장되어 있다. 일실시 형태에서는, 주연부(34b)는 중앙부(34a)와 함께, 냉각대(34)의 하면(34d)을 제공하고 있다. 또한, 주연부(34b)는 제 2 상면(34e)을 제공하고 있다. 제 2 상면(34e)은 띠 형상의 면이며, 직경 방향에 있어서 제 1 상면(34c)의 외측에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제 2 상면(34e)은 연직 방향에 있어서, 제 1 상면(34c)보다 하면(34d)의 가까이에 있다.
냉각대(34)에는 급전체(40)가 접속되어 있다. 일실시 형태에서는, 급전체(40)는 급전봉이며, 냉각대(34)의 하면(34d)에 접속되어 있다. 급전체(40)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되어 있다.
급전체(40)는 처리 용기(12)의 외부에 마련된 고주파 전원(42) 및 고주파 전원(44)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(42)은 플라즈마 생성용의 제 1 고주파를 발생시키는 전원이다. 제 1 고주파의 주파수는 예를 들면 40 MHz이다. 고주파 전원(44)은 이온 인입용의 제 2 고주파를 발생시키는 전원이다. 제 2 고주파의 주파수는 예를 들면 13.56 MHz이다.
고주파 전원(42)은 정합기(46)를 개재하여 급전체(40)에 접속되어 있다. 정합기(46)는 고주파 전원(42)의 부하측의 임피던스를 고주파 전원(42)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 정합 회로를 가지고 있다. 고주파 전원(44)은 정합기(48)를 개재하여 급전체(40)에 접속되어 있다. 정합기(48)는 고주파 전원(44)의 부하측의 임피던스를 고주파 전원(44)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 정합 회로를 가지고 있다.
냉각대(34)에는 냉매용의 유로(34f)가 형성되어 있다. 유로(34f)는 냉각대(34) 내에 있어서, 예를 들면 나선 형상으로 연장되어 있다. 이 유로(34f)에는 칠러 유닛(TU)에 의해 냉매가 공급된다. 유로(34f)로 공급되는 냉매는 플라즈마 처리 장치(10)의 사용 온도 범위, 예를 들면 20℃ 이상 250℃ 이하의 온도 대역에 있어서 액체인 액상 냉매이다. 혹은, 냉매는 그 기화에 의해 흡열하여 냉각을 행하는 냉매여도 되며, 예를 들면 하이드로 플루오르카본계의 냉매여도 된다.
정전 척(36)은 냉각대(34) 상에 마련되어 있다. 구체적으로, 정전 척(36)은 냉각대(34)의 제 1 상면(34c) 상에 마련되어 있다. 정전 척(36)은 기대(50) 및 흡착부(52)를 가지고 있다. 기대(50)는 하부 전극을 구성하고 있고, 냉각대(34) 상에 마련되어 있다. 기대(50)는 도전성을 가지고 있다. 기대(50)는 예를 들면 질화 알루미늄 또는 탄화 규소에 도전성을 부여한 세라믹스제여도 되고, 혹은 금속(예를 들면 티탄)제여도 된다.
기대(50)는 대략 원반 형상을 이루고 있고, 중앙부(50a) 즉 제 2 중앙부, 및, 주연부(50b) 즉 제 2 주연부를 가지고 있다. 중앙부(50a)는 대략 원반 형상을 가지고 있다. 중앙부(50a)는 기대(50)의 제 1 상면(50c)을 제공하고 있다. 제 1 상면(50c)은 대략 원형의 면이다.
주연부(50b)는 중앙부(50a)에 연속하고 있고, 직경 방향에 있어서 중앙부(50a)의 외측에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 일실시 형태에서는, 주연부(50b)는 중앙부(50a)와 함께, 기대(50)의 하면(50d)를 제공하고 있다. 또한, 주연부(50b)는 제 2 상면(50e)을 제공하고 있다. 이 제 2 상면(50e)은 띠 형상의 면이며, 직경 방향에 있어서 제 1 상면(50c)의 외측에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 또한, 제 2 상면(50e)은 연직 방향에 있어서, 제 1 상면(50c)보다 하면(50d)의 가까이에 있다.
흡착부(52)는 기대(50) 상에 마련되어 있고, 당해 흡착부(52)와 기대(50)의 사이에 개재시킨 금속을 이용한 금속 접합에 의해, 기대(50)에 결합되어 있다. 흡착부(52)는 대략 원반 형상을 가지고 있고, 세라믹스로 형성되어 있다. 흡착부(52)를 구성하는 세라믹스는, 실온(예를 들면 20 도) 이상 400℃ 이하의 온도 범위에 있어서 1 × 1015 Ω·cm 이상의 체적 저항률을 가지는 세라믹스일 수 있다. 이러한 세라믹스로서, 예를 들면 산화 알루미늄(알루미나)이 이용될 수 있다. 이러한 체적 저항률을 가지는 세라믹스제의 흡착부(52)에 의하면, 200℃를 초과하는 고온에 있어서도 충분한 흡착력이 발휘된다.
흡착부(52)는 흡착용 전극(54), 히터(56) 및 히터(58)를 내장하고 있다. 흡착용 전극(54)은 전극막이며, 당해 흡착용 전극(54)에는 직류 전원(60)이 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(60)으로부터의 직류 전압이 흡착용 전극(54)에 부여되면, 흡착부(52)는 쿨롱력과 같은 정전력을 발생시키고, 당해 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 유지한다.
히터(56)는 히터(58)보다 흡착부(52)의 중앙측에 마련되어 있다. 환언하면, 히터(58)는 흡착부(52)의 주연 영역 내에 마련되어 있고, 히터(56)는 히터(58)의 내측에 마련되어 있다. 히터(56) 및 히터(58)는 히터 전원(62)에 전기적으로 접속되어 있다. 이 히터 전원(62)은 3 계통의 히터 전원이다. 히터(56)와 히터 전원(62)의 사이에는, 히터 전원(62)에 대한 고주파의 침입을 방지하기 위하여 필터(64)가 마련되어 있다. 또한, 히터(58)와 히터 전원(62)의 사이에는, 히터 전원(62)에 대한 고주파의 침입을 방지하기 위하여 필터(66)가 마련되어 있다.
기대(50)와 냉각대(34)의 사이에는 탄성 부재(68), 즉 제 1 탄성 부재가 마련되어 있다. 탄성 부재(68)는 정전 척(36)을 냉각대(34)로부터 상방으로 이간시키고 있다. 이 탄성 부재(68)는 O링이다. 탄성 부재(68)는 냉각대(34)의 제 1 상면(34c)에 의해 제공되는 홈 내에 부분적으로 배치되어 있고, 제 1 상면(34c)과 기대(50)의 하면(50d)에 접하고 있다. 또한, 탄성 부재(68)는 냉각대(34)와 기대(50)와 함께, 냉각대(34)의 제 1 상면(34c)과 기대(50)의 하면(50d)의 사이에 전열 공간(DS)을 구획 형성하고 있다. 또한, 탄성 부재(68)는 냉각대(34)와 기대(50)의 사이에 있어서 전열 공간(DS)을 밀봉하고 있다. 이 전열 공간(DS)에는 공급부(GP)로부터 전열 가스, 예를 들면 He 가스가 공급되도록 되어 있다.
전열 공간(DS)의 연직 방향에 있어서의 길이는, 플라즈마 처리 장치(10)의 사용 시에 있어서의 정전 척(36)의 설정 온도 범위에 의존하는데, 예를 들면 0.1 mm 이상 2.0 mm 이하의 길이로 설정된다. 일례로서, 정전 척(36)의 설정 온도 범위가 80℃ 이상 250℃ 이하인 경우에는, 전열 공간(DS)의 연직 방향에 있어서의 길이는 0.5 mm로 설정된다. 또한, 정전 척(36)의 설정 온도 범위의 하한치가 80℃보다 낮은 온도인 경우에는, 전열 공간(DS)의 연직 방향에 있어서의 길이는 0.5 mm보다 짧은 길이로 설정된다.
일실시 형태에서는, 탄성 부재(68)는 전열 공간(DS)으로 He 가스가 공급되고 있을 때의 당해 전열 공간(DS)의 열저항보다 높은 열저항을 가지도록 구성된다. 전열 공간(DS)의 열저항은 전열 가스의 열전도율, 전열 공간(DS)의 연직 방향의 길이, 및 전열 공간(DS)의 면적에 의존한다. 또한 탄성 부재(68)의 열저항은 탄성 부재(68)의 열전도율, 탄성 부재(68)의 연직 방향에 있어서의 두께 및 탄성 부재(68)의 면적에 의존한다. 따라서, 탄성 부재(68)의 재료, 두께 및 면적은 전열 공간(DS)의 열저항에 따라 결정된다. 또한 탄성 부재(68)에는, 낮은 열전도율 및 높은 내열성이 요구된다. 이러한 탄성 부재(68)는 예를 들면 퍼플루오르 엘라스토머로 형성될 수 있다.
배치대(14)는 체결 부재(70)를 더 구비하고 있다. 체결 부재(70)는 금속으로 형성되어 있고, 기대(50) 및 탄성 부재(68)를 당해 체결 부재(70)와 냉각대(34)의 사이에 협지하도록 구성되어 있다. 일실시 형태에서는, 체결 부재(70)는 기대(50)와 냉각대(34)와의 사이의 당해 체결 부재(70)로부터의 열전도를 억제하기 위하여, 낮은 열전도율을 가지는 재료, 예를 들면 티탄으로 형성된다.
일실시 형태에 있어서, 체결 부재(70)는 통상부(70a) 및 환상부(70b)를 가지고 있다. 통상부(70a)는 대략 원통 형상을 가지고 있고, 그 하단에 있어서 제 1 하면(70c)을 제공하고 있다. 제 1 하면(70c)은 둘레 방향으로 연장되는 띠 형상의 면이다.
환상부(70b)는 대략 환상 판 형상을 가지고 있고, 통상부(70a)의 상측 부분의 내연에 연속하여, 당해 통상부(70a)로부터 직경 방향 내측으로 연장되어 있다. 이 환상부(70b)는 제 2 하면(70d)을 제공하고 있다. 제 2 하면(70d)은 둘레 방향으로 연장되는 띠 형상의 면이다.
체결 부재(70)는 제 1 하면(70c)이 냉각대(34)의 제 2 상면(34e)에 접하고, 제 2 하면(70d)이 기대(50)의 제 2 상면(50e)에 접하도록 배치된다. 또한, 체결 부재(70)는 냉각대(34)의 주연부(34b)에 대하여 나사(72)에 의해 고정된다. 이 나사(72)의 체결 부재(70)에 대한 나사 조임을 조정함으로써, 탄성 부재(68)의 누름 양이 조정된다. 이에 의해, 전열 공간(DS)의 연직 방향에 있어서의 길이가 조정된다.
일실시 형태에서는, 체결 부재(70)의 환상부(70b)의 내연부 하면과 기대(50)의 제 2 상면(50e)과의 사이에는 탄성 부재(74), 즉 제 2 탄성 부재가 마련되어 있다. 이 탄성 부재(74)는 O링이며, 체결 부재(70)의 제 2 하면(70d)과 기대(50)의 제 2 상면(50e)과의 마찰에 의해 발생할 수 있는 파티클(예를 들면 금속 가루)이, 흡착부(52)측으로 이동하는 것을 억제한다.
또한, 탄성 부재(74)는 탄성 부재(68)가 발생시키는 반력보다 작은 반력을 발생시킨다. 환언하면, 탄성 부재(68)는 당해 탄성 부재(68)가 발생시키는 반력이 탄성 부재(74)가 발생시키는 반력보다 커지도록 구성된다. 또한 이 탄성 부재(74)는 높은 내열성을 가지고, 또한 낮은 열전도율을 가지는 재료로서, 퍼플루오르 엘라스토머로 형성될 수 있다.
체결 부재(70) 상에는 히터(76)가 마련되어 있다. 이 히터(76)는 둘레 방향으로 연장되어 있고, 필터(78)를 개재하여 히터 전원(62)에 접속되어 있다. 필터(78)는 고주파가 히터 전원(62)에 침입하는 것을 방지하기 위하여 마련되어 있다.
히터(76)는 제 1 막(80)과 제 2 막(82)의 사이에 마련되어 있다. 제 1 막(80)은 제 2 막(82)에 대하여 체결 부재(70)측에 마련되어 있다. 제 1 막(80)은 제 2 막(82)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 가지고 있다. 예를 들면, 제 1 막(80)은 지르코니아제의 용사막이며, 제 2 막(82)은 산화 이트륨(이트리아)제의 용사막일 수 있다. 또한, 히터(76)는 텅스텐의 용사막일 수 있다.
제 2 막(82) 상에는 포커스 링(84)이 마련되어 있다. 이 포커스 링(84)은 히터(76)로부터의 열에 의해 가열된다. 또한, 히터(76)로부터의 열 유속의 대부분은 제 1 막(80)보다 제 2 막(82)을 향하고, 당해 제 2 막(82)을 개재하여 포커스 링(84)을 향한다. 따라서, 포커스 링(84)이 효율적으로 가열된다.
또한, 배치대(14)의 냉각대(34), 체결 부재(70) 등은 그 외주측에 있어서 하나 이상의 절연성 부재(86)에 의해 덮여 있다. 하나 이상의 절연성 부재(86)는, 예를 들면 산화 알루미늄 또는 석영으로 형성되어 있다.
또한 도 3에 나타내는 바와 같이, 배치대(14)의 냉각대(34) 및 정전 척(36)에는, 웨이퍼(W)와 흡착부(52)와의 사이로 전열 가스(예를 들면 He 가스)를 공급하기 위한 가스 라인(90)이 제공되어 있다. 이 가스 라인(90)은 전열 가스의 공급부(91)에 접속되어 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 가스 라인(90)은 가스 라인(90a)(제 1 가스 라인), 가스 라인(90b) 및 가스 라인(90c)(제 2 가스 라인)을 포함하고 있다. 가스 라인(90a)은 흡착부(52)에 형성되어 있다. 또한, 가스 라인(90c)은 냉각대(34)에 형성되어 있다. 가스 라인(90a)과 가스 라인(90c)은 가스 라인(90b)을 개재하여 접속되어 있다. 이 가스 라인(90b)은 슬리브(92)에 의해 제공되고 있다. 이 슬리브(92)는 대략 통 형상의 부재이며, 적어도 그 표면에 있어서 절연성을 가지고 있고, 당해 표면은 세라믹스로 형성되어 있다. 일례에 있어서 슬리브(92)는 절연성의 세라믹스로 형성되어 있다. 예를 들면, 슬리브(92)는 산화 알루미늄(알루미나)으로 형성되어 있다. 다른 예에 있어서, 슬리브(92)는 표면에 절연 처리를 실시한 금속제의 부재여도 된다. 예를 들면, 슬리브(92)는 알루미늄제의 본체와 당해 본체의 표면에 마련된 알루마이트 피막을 가지고 있어도 된다.
기대(50)와 냉각대(34)는 슬리브(92)를 수용하기 위한 수용 공간을 제공하고 있다. 이 수용 공간을 구획 형성하는 기대(50)의 면(50f)에는 절연성 세라믹스의 피막(94)이 형성되어 있다. 피막(94)은 예를 들면 산화 알루미늄(알루미나)의 용사막일 수 있다.
피막(94)과 냉각대와의 사이에는, 슬리브(92)의 수용 공간을 밀봉하는 탄성 부재(96), 즉 제 3 탄성 부재가 마련되어 있다. 이 탄성 부재(96)는 O링이며, 절연성을 가진다. 탄성 부재(96)는, 예를 들면 퍼플루오르 엘라스토머로 형성되어 있다. 또한, 탄성 부재(96)의 외측에는 탄성 부재(98), 즉 제 4 탄성 부재가 마련되어 있다. 이 탄성 부재(98)는 O링이며, 냉각대(34)의 제 1 상면(34c)과 기대(50)의 하면(50d)에 접하고 있고, 전열 공간(DS)을 밀봉하고 있다. 탄성 부재(98)는 예를 들면 퍼플루오르 엘라스토머로 형성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 배치대(14)에서는, 탄성 부재(68)에 의해 냉각대(34)와 기대(50)가 서로 이간되어 있다. 또한 이 배치대(14)에서는, 기대(50)와 흡착부(52)와의 접합에 접착제가 이용되어 있지 않다. 따라서, 정전 척(36)의 온도를 250℃와 같은 200℃를 초과하는 고온으로 설정하는 것이 가능하다. 또한, 전열 공간(DS)으로 공급되는 전열 가스를 개재하여 정전 척(36)과 냉각대(34) 간의 열 교환이 이루어질 수 있으므로, 정전 척(36)의 온도를 저온(예를 들면 80℃)으로 설정하는 것도 가능하다. 또한 이 배치대(14)에서는, 급전체(40), 냉각대(34) 및 체결 부재(70)에 의해, 정전 척(36)의 기대(50)에 대한 고주파의 급전 루트가 확보되어 있다. 또한 급전체(40)가 정전 척(36)의 기대(50)에 직접 접속되는 것이 아니라, 냉각대(34)에 접속되므로, 당해 급전체(40)의 구성 재료로서 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 채용할 수 있다. 따라서, 13.56 MHz 이상의 높은 주파수의 고주파가 이용되는 경우라도, 급전체(40)에 있어서의 고주파의 손실이 억제된다.
또한 상술한 바와 같이, 일실시 형태에서는, 체결 부재(70)의 환상부(70b)의 내연부 하면과 기대(50)의 제 2 상면(50e)과의 사이에는 탄성 부재(74)가 마련되어 있다. 기대(50)의 주연부(50b)의 제 2 상면(50e)과 체결 부재(70)의 제 2 하면(70d)은 서로 접하고 있으므로, 그들의 접촉 개소에 있어서 마찰이 발생하여 파티클(예를 들면 금속 가루)이 발생하는 경우가 있다. 탄성 부재(74)는 이러한 파티클이 발생해도, 흡착부(52) 및 당해 흡착부(52) 상에 배치되는 웨이퍼(W)에 파티클이 부착하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 탄성 부재(68)는 당해 탄성 부재(68)가 발생시키는 반력이 탄성 부재(74)가 발생시키는 반력보다 커지도록 구성된다. 이에 의해, 정전 척(36)을 냉각대(34)로부터 확실히 이간시킬 수 있다.
또한 일실시 형태에서는, 탄성 부재(68)는 전열 공간(DS)으로 He 가스가 공급되고 있을 때의 당해 전열 공간(DS)의 열저항보다 높은 열저항을 가지도록 구성된다. 또한 탄성 부재(68)는, 예를 들면 퍼플루오르 엘라스토머로 형성된다. 이러한 탄성 부재(68)에 의하면, 정전 척(36)과 냉각대(34)와의 사이에서는, 탄성 부재(68)를 개재한 열전도보다 전열 공간(DS)을 개재한 열전도가 우위가 된다. 따라서, 정전 척(36)의 온도 분포가 균일화될 수 있다.
또한 일실시 형태에서는, 웨이퍼(W)와 흡착부(52)와의 사이로 공급되는 전열 가스용의 가스 라인(90)이 접착제를 이용하지 않고 형성되어 있다. 또한, 이 가스 라인(90)을 부분적으로 구성하는 슬리브(92)가 배치되는 수용 공간을 구획 형성하는 기대(50)의 면(50f)이 피막(94)으로 덮여 있고, 또한 당해 수용 공간을 밀봉하도록 피막(94)과 냉각대(34)와의 사이에 있어서 절연성의 탄성 부재(96)가 마련되어 있다. 이에 의해, 플라즈마가 기대(50)와 냉각대(34)와의 사이로 침입하는 것 및 그에 수반하는 기대(50)의 절연 파괴가 억제된다.
또한, 상술한 배치대(14)를 가지는 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 80℃ 이하와 같은 낮은 온도부터, 250℃와 같은 200℃를 초과하는 높은 온도까지의 온도대에 있어서, 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)에 채용될 수 있는 전열 매체 공급계에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 전열 매체 공급계는 전열 공간(DS)으로 전열 가스 또는 냉매를 선택적으로 공급하는 기구이다. 도 4는 일실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 4에 나타내는 전열 매체 공급계(100)는 상술한 공급부(GP) 및 칠러 유닛(TU)을 구비하고 있다. 공급부(GP)는 전열 가스(예를 들면 He 가스)의 공급원(102) 및 압력 조정기(104)를 가지고 있다. 공급원(102)으로부터의 전열 가스는 압력 조정기(104)를 개재하여 출력된다. 이 압력 조정기(104)에 있어서, 전열 가스의 압력이 조정된다. 전열 매체 공급계(100)에 있어서, 칠러 유닛(TU)은 액상 냉매를 이용하는 칠러 유닛이며, 당해 액상 냉매는 예를 들면 불소계의 액상 냉매이다. 이와 같이 액상 냉매를 이용하는 칠러 유닛(TU)을 구비하는 전열 매체 공급계(100)는, 배관(L11)(제 1 배관), 배관(L12), 배관(L13), 배관(L14), 배관(L15), 배관(L16), 배관(L17), 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13), 밸브(V14), 밸브(V15), 밸브(V16), 배관(L21), 배관(L22), 배관(L23), 배관(L24), 배관(L25), 배관(L26), 밸브(V21), 밸브(V22), 밸브(V25), 밸브(V26), 탱크(T1), 탱크(T2), 드라이 펌프(P1) 및 드라이 펌프(P2)를 더 구비하고 있다.
압력 조정기(104)에는 배관(L11)의 일단이 접속하고 있다. 배관(L11)의 도중에는 밸브(V11)가 마련되어 있다. 배관(L11)의 타단에는 배관(L12)의 일단, 배관(L13)의 일단 및 배관(L14)의 일단이 접속하고 있다. 배관(L12)의 도중에는 밸브(V12)가 마련되어 있고, 배관(L13)의 도중에는 밸브(V13)가 마련되어 있고, 배관(L14)의 도중에는 밸브(V14)가 마련되어 있다.
배관(L12)의 타단은 전열 공간(DS)에 접속하고 있다. 전열 공간(DS)과 밸브(V12)와의 사이에 있어서, 배관(L12)에는 배관(L15)의 일단이 접속하고 있다. 배관(L15)의 도중에는 밸브(V15)가 마련되어 있다. 이 밸브(V15)의 하류측에 있어서, 배관(L15)은 탱크(T1)에 접속하고 있다. 즉, 배관(L15)의 타단은 탱크(T1)에 접속하고 있다. 이 탱크(T1)에는 배관(L16)의 일단이 접속하고 있다. 배관(L16)의 도중에는 밸브(V16)가 마련되어 있다. 또한, 배관(L16)의 하류에는 드라이 펌프(P1)가 마련되어 있다. 즉, 배관(L16)의 타단은 드라이 펌프(P1)에 접속하고 있다.
배관(L13) 및 배관(L14)은 그들의 타단에 있어서 합류하고 있다. 배관(L13)의 타단 및 배관(L14)의 타단에는 배관(L17)의 일단이 접속하고 있다. 배관(L17)의 타단은 밸브(V16)와 드라이 펌프(P1)와의 사이에 있어서 배관(L16)에 접속하고 있다.
칠러 유닛(TU)은 배관(L21)을 개재하여 유로(34f)에 접속하고 있다. 즉, 배관(L21)의 일단은 칠러 유닛(TU)에 접속하고 있고, 배관(L21)의 타단은 유로(34f)에 접속하고 있다. 이 배관(L21)은 유로(34f)로 냉매를 공급하기 위한 배관이다. 또한, 칠러 유닛(TU)은 배관(L22)을 개재하여 유로(34f)에 접속하고 있다. 즉, 배관(L22)의 일단은 칠러 유닛(TU)에 접속하고 있고, 배관(L22)의 타단은 유로(34f)에 접속하고 있다. 이 배관(L22)은 유로(34f)로부터 냉매를 회수하기 위한 배관이다. 배관(L21)의 도중에는 밸브(V21)가 마련되어 있다. 또한, 배관(L22)의 도중에는 밸브(V22)가 마련되어 있다. 밸브(V21)에는 배관(L23)이 접속되어 있고, 또한 밸브(V22)에는 배관(L24)이 접속되어 있다. 배관(L23)의 일단 및 배관(L24)의 일단은 전열 공간(DS)에 접속되어 있다. 밸브(V21)는 칠러 유닛(TU)을 유로(34f) 또는 배관(L23)에 선택적으로 접속하도록 구성되어 있다. 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)을 유로(34f) 또는 배관(L24)에 선택적으로 접속하도록 구성되어 있다. 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 예를 들면 삼방 밸브이다. 또한, 배관(L23)의 타단 및 배관(L24)의 타단은 서로 합류하고 있고, 배관(L23)의 타단 및 배관(L24)의 타단에는 배관(L25)의 일단이 접속하고 있다. 이 배관(L25)의 도중에는 밸브(V25)가 마련되어 있다. 또한, 이 밸브(V25)의 하류측에 있어서, 배관(L25)은 탱크(T2)에 접속하고 있다. 즉, 배관(L25)의 타단은 탱크(T2)에 접속하고 있다. 이 탱크(T2)에는 배관(L26)의 일단이 접속하고 있다. 이 배관(L26)의 도중에는 밸브(V26)가 마련되어 있다. 또한, 배관(L26)의 하류에는 드라이 펌프(P2)가 마련되어 있다. 즉, 배관(L26)의 타단은 드라이 펌프(P2)에 접속하고 있다.
이하, 도 5 ~ 도 9를 참조하여, 정전 척(36)의 강온 시의 전열 매체 공급계(100)의 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 동작에 있어서, 전열 매체 공급계(100) 및 히터 전원(62)은 제어부(MCU)에 의해 제어된다. 또한 도 5 ~ 도 9에 있어서, 검은 도형으로 나타내는 히터(56) 및 히터(58)는 이들 히터가 ON으로 되어 있는 상태, 즉 이들 히터에 전류가 공급되고 있는 상태에 있다. 흰 도형으로 나타내는 히터(56) 및 히터(58)는 이들 히터가 OFF로 되어 있는 상태에 있다. 또한, 흰 도형으로 나타내는 밸브는 열린 상태에 있으며, 검은 도형으로 나타내는 밸브는 닫힌 상태에 있다.
먼저 도 5에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 ON으로 되어 있는 상태, 즉 정전 척(36)이 가열되어 있는 상태에서는, 밸브(V11), 밸브(V12) 및 밸브(V14)는 열린 상태로 설정되고, 밸브(V13), 밸브(V15) 및 밸브(V16)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V25) 및 밸브(V26)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 공급부(GP)로부터의 전열 가스가 전열 공간(DS)으로 공급된다. 또한, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 순환된다.
도 5에 나타내는 상태로부터, 정전 척(36)을 강온시키기 위하여, 도 6에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V12) 및 밸브(V13)는 열린 상태로 설정되고, 밸브(V11), 밸브(V14), 밸브(V15) 및 밸브(V16)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V25) 및 밸브(V26)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 전열 가스는 전열 공간(DS)으로부터 드라이 펌프(P1)로 배출된다. 또한, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 순환된다.
이어서 도 7에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13), 밸브(V14), 밸브(V15) 및 밸브(V16)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V25) 및 밸브(V26)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 유로(34f)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 칠러 유닛(TU)과 배관(L23)에 대해서는 열린 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V22)는 유로(34f)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 칠러 유닛(TU)과 배관(L24)에 대해서는 열린 상태로 설정된다. 즉, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 전열 공간(DS)을 접속하도록 설정된다. 이에 의해, 냉매가 칠러 유닛(TU)과 전열 공간(DS)과의 사이에서 순환된다. 또한 냉매는, 유로(34f)와 전열 공간(DS)의 쌍방으로 공급되어도 된다.
정전 척(36)의 온도가 목표 온도가 되면, 이어서 도 8에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13), 밸브(V14), 밸브(V15) 및 밸브(V16)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V25) 및 밸브(V26)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 다시 순환된다.
이어서 도 9에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13) 및 밸브(V14)는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V15) 및 밸브(V16)는 열린 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V25) 및 밸브(V26)는 열린 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에 있어서 냉매가 순환되는 상태가 유지된다. 또한, 전열 공간(DS) 내의 냉매(액상 냉매)가 탱크(T1) 및 탱크(T2)로 배출된다.
이 후, 도 5에 나타내는 바와 같이, 다시, 공급부(GP)로부터의 전열 가스를 전열 공간(DS)으로 공급하고, 히터(56) 및 히터(58)를 ON으로 설정할 수 있다.
이러한 전열 매체 공급계(100)를 가지는 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 정전 척(36)의 강온 시에, 전열 공간(DS)으로 액상 냉매를 공급할 수 있다. 액상 냉매가 전열 공간(DS)으로 공급되고 있는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도는 전열 가스(예를 들면 He 가스)가 전열 공간(DS)으로 공급되는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도보다 빠르다. 예를 들면, 전열 공간(DS)으로 액상 냉매로서 불소계의 액상 냉매가 공급되고 있는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도는 전열 공간(DS)으로 He 가스가 공급되는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도에 대하여 약 2 배의 강온 속도가 된다. 이와 같이, 전열 매체 공급계(100)를 가지는 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 정전 척(36)의 온도를 고속으로 저하시키는 것이 가능하다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)에 채용될 수 있는 다른 전열 매체 공급계에 대하여 설명한다. 도 10은 다른 실시 형태에 따른 전열 매체 공급계의 구성을 나타내는 도이다. 도 10에 나타내는 전열 매체 공급계(100A)에서는, 칠러 유닛(TU)은 그 기화에 의해 흡열하고, 냉각을 행하는 냉매를 이용한다. 이러한 냉매는, 하이드로 플루오르카본계의 냉매이다. 이러한 냉매를 이용하는 칠러 유닛(TU)을 구비하는 전열 매체 공급계(100A)는, 전열 매체 공급계(100)와 비교하면, 탱크(T1), 배관(L16), 밸브(V16), 배관(L25), 밸브(V25), 탱크(T2), 배관(L26), 밸브(V26) 및 드라이 펌프(P2)를 구비하고 있지 않다. 따라서, 전열 매체 공급계(100A)는 전열 매체 공급계(100)에 비해 적은 부품으로 구성될 수 있다. 이는, 전열 매체 공급계(100)에서는 액상의 냉매를 전열 공간(DS)으로부터 배출하는 것이 필요한데 반해, 전열 매체 공급계(100A)에서는, 전열 공간(DS)으로 공급된 냉매를 기화시킨 상태로 배기할 수 있기 때문이다.
전열 매체 공급계(100A)에서는, 배관(L15)의 타단은 드라이 펌프(P1)에 접속되어 있다. 배관(L17)의 타단은 밸브(V15)와 드라이 펌프(P1)와의 사이에 있어서 배관(L15)에 접속되어 있다. 또한, 배관(L23)의 타단은 밸브(V21)에 접속되어 있고, 배관(L24)의 타단은 밸브(V22)에 접속되어 있다.
이하, 도 11 ~ 도 15를 참조하여, 정전 척(36)의 강온 시의 전열 매체 공급계(100A)의 동작에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 동작에 있어서, 전열 매체 공급계(100A) 및 히터 전원(62)은 제어부(MCU)에 의해 제어된다. 또한 도 11 ~ 도 15에 있어서, 검은 도형으로 나타내는 히터(56) 및 히터(58)는 이들 히터가 ON으로 되어 있는 상태, 즉 이들 히터에 전류가 공급되고 있는 상태에 있다. 흰 도형으로 나타내는 히터(56) 및 히터(58)는 이들 히터가 OFF로 되어 있는 상태에 있다. 또한, 흰 도형으로 나타내는 밸브는 열린 상태에 있고, 검은 도형으로 나타내는 밸브는 닫힌 상태에 있다.
먼저 도 11에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 ON으로 되어 있는 상태, 즉, 정전 척(36)이 가열되어 있는 상태에서는, 밸브(V11), 밸브(V12) 및 밸브(V14)는 열린 상태로 설정되고, 밸브(V13) 및 밸브(V15)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 공급부(GP)로부터의 전열 가스가 전열 공간(DS)으로 공급된다. 또한, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 순환된다.
도 11에 나타내는 상태로부터, 정전 척(36)을 강온시키기 위하여, 도 12에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V12) 및 밸브(V13)는 열린 상태로 설정되고, 밸브(V11), 밸브(V14) 및 밸브(V15)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 전열 가스는 전열 공간(DS)으로부터 드라이 펌프(P1)로 배출된다. 또한, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 순환된다.
이어서 도 13에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13), 밸브(V14) 및 밸브(V15)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 유로(34f)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 칠러 유닛(TU)과 배관(L23)에 대해서는 열린 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V22)는 유로(34f)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 칠러 유닛(TU)과 배관(L24)에 대해서는 열린 상태로 설정된다. 즉, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 전열 공간(DS)을 접속하도록 설정된다. 이에 의해, 냉매가 칠러 유닛(TU)과 전열 공간(DS)과의 사이에서 순환된다. 또한 냉매는, 유로(34f)와 전열 공간(DS)의 쌍방으로 공급되어도 된다.
정전 척(36)의 온도가 목표 온도가 되면, 이어서 도 14에 나타내는 바와 같이 히터(56) 및 히터(58)가 OFF로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13), 밸브(V14) 및 밸브(V15)는 닫힌 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에서는 냉매가 다시 순환된다.
이어서, 전열 공간(DS) 내의 냉매를 확실히 기화시켜, 기화한 냉매를 배기하기 위하여, 도 15에 나타내는 바와 같이, 히터(56) 및 히터(58)가 ON으로 설정된다. 또한, 밸브(V11), 밸브(V12), 밸브(V13) 및 밸브(V14)는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V15)는 열린 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21) 및 밸브(V22)는 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)를 연통시키는 상태로 설정된다. 또한, 밸브(V21)는 배관(L23)에 대해서는 닫힌 상태로 설정되고, 밸브(V22)는 배관(L24)에 대해서는 닫힌 상태로 설정된다. 이에 의해, 칠러 유닛(TU)과 유로(34f)와의 사이에 있어서 냉매가 순환되는 상태가 유지된다. 또한, 전열 공간(DS) 내의 냉매가 기화하고, 기화한 냉매가 드라이 펌프(P1)에 의해 배기된다.
이 후, 다시 도 11에 나타내는 바와 같이, 공급부(GP)로부터의 전열 가스를 전열 공간(DS)으로 공급하고, 히터(56) 및 히터(58)를 ON으로 설정할 수 있다.
이러한 전열 매체 공급계(100A)를 가지는 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 전열 공간(DS)으로 냉매가 공급되고 있는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도는 전열 공간(DS)으로 He 가스가 공급되는 경우의 정전 척(36)의 강온 속도에 대하여 약 3 배의 강온 속도가 된다. 이와 같이, 전열 매체 공급계(100A)를 가지는 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 정전 척(36)의 온도를 보다 고속으로 저하시키는 것이 가능하다.
이상, 각종 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 각종 변형 태양을 구성 가능하다. 예를 들면, 고주파 전원(42)은 정합기(46)를 개재하여 상부 전극(16)에 접속되어 있어도 된다. 또한, 상술한 배치대(14)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치 이외의 임의의 플라즈마 처리 장치, 예를 들면 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 마이크로파와 같은 표면파를 플라즈마의 생성에 이용하는 플라즈마 처리 장치에도 채용될 수 있다.
10 : 플라즈마 처리 장치
12 : 처리 용기
14 : 배치대
16 : 상부 전극
32 : 배기 장치
34 : 냉각대
36 : 정전 척
40 : 급전체
42 : 고주파 전원
44 : 고주파 전원
50 : 기대
52 : 흡착부
54 : 흡착용 전극
56, 58 : 히터
68 : 탄성 부재(제 1 탄성 부재)
70 : 체결 부재
74 : 탄성 부재(제 2 탄성 부재)
92 : 슬리브
94 : 피막
96 : 탄성 부재(제 3 탄성 부재)
98 : 탄성 부재(제 4 탄성 부재)
100 : 전열 매체 공급계
12 : 처리 용기
14 : 배치대
16 : 상부 전극
32 : 배기 장치
34 : 냉각대
36 : 정전 척
40 : 급전체
42 : 고주파 전원
44 : 고주파 전원
50 : 기대
52 : 흡착부
54 : 흡착용 전극
56, 58 : 히터
68 : 탄성 부재(제 1 탄성 부재)
70 : 체결 부재
74 : 탄성 부재(제 2 탄성 부재)
92 : 슬리브
94 : 피막
96 : 탄성 부재(제 3 탄성 부재)
98 : 탄성 부재(제 4 탄성 부재)
100 : 전열 매체 공급계
Claims (16)
- 냉매용의 유로가 형성된 금속제의 냉각대와,
고주파 전원으로부터의 고주파를 전송하는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 급전체이며, 상기 냉각대에 접속된, 상기 급전체와,
상기 냉각대 상에 마련된 도전성의 기대 및 흡착용 전극 및 히터를 내장하고, 상기 기대 상에 마련되어 있고, 금속 접합에 의해 상기 기대에 결합된 세라믹스제의 흡착부를 가지는 정전 척과,
상기 냉각대와 상기 기대와의 사이에 마련된 절연성의 제 1 탄성 부재이며, 상기 정전 척을 상기 냉각대로부터 이간시키고, 또한 상기 냉각대와 상기 기대와의 사이로 전열 가스가 공급되는 전열 공간을, 상기 냉각대 및 상기 기대와 함께 구획 형성하는, 상기 제 1 탄성 부재와,
상기 냉각대 및 상기 기대에 접촉하는 금속제의 체결 부재이며, 상기 기대 및 상기 제 1 탄성 부재를, 상기 냉각대와 상기 체결 부재의 사이에 협지하는 상기 체결 부재
를 구비하는 배치대. - 제 1 항에 있어서,
상기 냉각대는, 제 1 중앙부, 및, 상기 제 1 중앙부에 연속하고, 상기 제 1 중앙부에 대하여 직경 방향 외측에서 둘레 방향을 따라 연장되는 제 1 주연부를 가지고,
상기 기대는, 상기 제 1 중앙부 상에 마련되어 있고, 제 2 중앙부, 및, 상기 제 2 중앙부에 연속하고, 상기 제 2 중앙부에 대하여 직경 방향 외측에서 둘레 방향을 따라 연장되는 제 2 주연부를 가지고,
상기 체결 부재는, 제 1 하면을 포함하는 통상부 및 제 2 하면을 포함하고, 상기 통상부의 상측 부분으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 환상부를 가지고, 상기 제 1 하면이 상기 제 1 주연부의 상면에 접하고 상기 제 2 하면이 상기 제 2 주연부의 상면에 접하도록 상기 제 1 주연부에 고정되어 있는 배치대. - 제 2 항에 있어서,
상기 환상부의 내연부와 상기 제 2 주연부의 상기 상면과의 사이에 마련된 절연성의 O링인 제 2 탄성 부재를 더 구비하는 배치대. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 탄성 부재가 발생시키는 반력은 상기 제 2 탄성 부재가 발생시키는 반력보다 큰 배치대. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 탄성 부재는 퍼플루오르 엘라스토머로 형성된 O링인 배치대. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡착부에는, 상기 흡착부와 상기 흡착부 상에 배치되는 기판과의 사이로 전열 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 라인이 형성되어 있고,
상기 냉각대에는, 상기 제 1 가스 라인으로 공급되는 전열 가스를 공급하기 위한 제 2 가스 라인이 형성되어 있고,
상기 배치대는, 상기 제 1 가스 라인과 상기 제 2 가스 라인을 접속하는 슬리브를 더 가지고,
상기 슬리브는 적어도 그 표면에 있어서 절연성을 가지고, 상기 슬리브의 상기 표면은 세라믹스로 형성되어 있고,
상기 기대 및 상기 냉각대는, 상기 슬리브가 배치되는 수용 공간을 제공하고 있고,
상기 기대는 상기 수용 공간을 구획 형성하는 면을 가지고, 상기 면에는 절연성 세라믹스제의 피막이 형성되어 있고,
상기 배치대는, 상기 피막과 상기 냉각대와의 사이에 있어서 상기 수용 공간을 밀봉하는 절연성의 O링인 제 3 탄성 부재를 더 가지는 배치대. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 3 탄성 부재의 외측 또한 상기 냉각대와 상기 기대와의 사이에 마련되어 있고, 상기 제 1 탄성 부재와 함께 상기 전열 공간을 형성하는 절연성의 O링인 제 4 탄성 부재를 더 구비하는 배치대. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 4 탄성 부재는 퍼플루오르 엘라스토머로 형성되어 있는 배치대. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 체결 부재는 티탄으로 형성되어 있는 배치대. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 흡착부를 구성하는 세라믹스는 산화 알루미늄인 배치대. - 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 있어서 기판을 지지하기 위한 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 배치대와,
상기 배치대의 상기 급전체에 전기적으로 접속된 고주파 전원을 구비하는 플라즈마 처리 장치. - 제 11 항에 있어서,
상기 전열 공간으로 전열 가스 또는 냉매를 선택적으로 공급하는 전열 매체 공급계를 더 구비하는 플라즈마 처리 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 냉매는 액상 냉매이며,
상기 전열 매체 공급계는,
상기 전열 공간으로 상기 전열 가스를 공급하기 위한 공급부와,
제 1 탱크와,
제 1 드라이 펌프와,
상기 공급부에 접속된 일단 및 타단을 가지는 제 1 배관과,
상기 제 1 배관의 도중에 마련된 제 1 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 전열 공간에 접속된 타단을 가지는 제 2 배관과,
상기 제 2 배관의 도중에 마련된 제 2 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 타단을 가지는 제 3 배관과,
상기 제 3 배관의 도중에 마련된 제 3 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 제 3 배관의 상기 타단에 접속된 타단을 가지는 제 4 배관과,
상기 제 4 배관의 도중에 마련된 제 4 밸브와,
상기 제 2 밸브와 상기 전열 공간과의 사이에서 상기 제 2 배관에 접속된 일단 및 상기 제 1 탱크에 접속된 타단을 가지는 제 5 배관과,
상기 제 5 배관의 도중에 마련된 제 5 밸브와,
상기 제 1 탱크에 접속된 일단 및 상기 제 1 드라이 펌프에 접속된 타단을 가지는 제 6 배관과,
상기 제 6 배관의 도중에 마련된 제 6 밸브와,
상기 제 3 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 제 6 밸브와 상기 제 1 드라이 펌프와의 사이에서 상기 제 6 배관에 접속된 타단을 가지는 제 7 배관과,
상기 냉매를 공급하는 칠러 유닛과,
제 2 탱크와,
제 2 드라이 펌프와,
상기 냉각대의 상기 유로로 상기 냉매를 공급하기 위한 제 1 냉매 배관이며, 상기 냉각대의 상기 유로와 상기 칠러 유닛을 접속하는 상기 제 1 냉매 배관과,
상기 냉각대의 상기 유로로부터 상기 냉매를 회수하기 위한 제 2 냉매 배관이며, 상기 냉각대의 상기 유로와 상기 칠러 유닛을 접속하는 상기 제 2 냉매 배관과,
상기 전열 공간에 접속된 일단 및 타단을 가지는 제 3 냉매 배관과,
상기 전열 공간에 접속된 일단 및 상기 제 3 냉매 배관의 상기 타단에 접속된 타단을 가지는 제 4 냉매 배관과,
상기 제 1 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 상기 칠러 유닛을 상기 냉각대의 상기 유로 또는 상기 제 3 냉매 배관에 선택적으로 접속하는 제 1 냉매 밸브와,
상기 제 2 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 상기 칠러 유닛을 상기 냉각대의 상기 유로 또는 상기 제 4 냉매 배관에 선택적으로 접속하는 제 2 냉매 밸브와,
상기 제 3 냉매 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 제 2 탱크에 접속된 타단을 가지는 제 5 냉매 배관과,
상기 제 5 냉매 배관의 도중에 마련된 제 3 냉매 밸브와,
상기 제 2 탱크와 상기 제 2 드라이 펌프를 접속하는 제 6 냉매 배관과,
상기 제 6 냉매 배관의 도중에 마련된 제 4 냉매 밸브
를 가지는 플라즈마 처리 장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 히터를 위한 히터 전원과,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하는 제어부
를 더 구비하고,
상기 제어부는,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 4 밸브가 열리고, 상기 제 3 밸브, 상기 제 5 밸브, 및, 상기 제 6 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속시키고, 상기 제 3 냉매 밸브 및 상기 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 상기 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 4 밸브, 상기 제 5 밸브 및 상기 제 6 밸브가 닫히고, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브가 열리고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속시키고, 상기 제 3 냉매 밸브 및 상기 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브, 상기 제 5 밸브 및 상기 제 6 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 전열 공간을 접속시키고, 상기 제 3 냉매 밸브 및 상기 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브, 상기 제 5 밸브 및 상기 제 6 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속시키고, 상기 제 3 냉매 밸브 및 상기 제 4 냉매 밸브가 닫히고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 4 밸브가 닫히고, 상기 제 5 밸브 및 상기 제 6 밸브가 열리고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속시키고, 상기 제 3 냉매 밸브 및 상기 제 4 냉매 밸브가 열리고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하는
플라즈마 처리 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 냉매는 하이드로 플루오르카본계의 냉매이며,
상기 전열 매체 공급계는,
상기 전열 공간으로 상기 전열 가스를 공급하기 위한 공급부와,
제 1 드라이 펌프와,
상기 공급부에 접속된 일단 및 타단을 가지는 제 1 배관과,
상기 제 1 배관의 도중에 마련된 제 1 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 전열 공간에 접속된 타단을 가지는 제 2 배관과,
상기 제 2 배관의 도중에 마련된 제 2 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 타단을 가지는 제 3 배관과,
상기 제 3 배관의 도중에 마련된 제 3 밸브와,
상기 제 1 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 제 3 배관의 상기 타단에 접속된 타단을 가지는 제 4 배관과,
상기 제 4 배관의 도중에 마련된 제 4 밸브와,
상기 제 2 밸브와 상기 전열 공간과의 사이에서 상기 제 2 배관에 접속된 일단 및 상기 제 1 드라이 펌프에 접속된 타단을 가지는 제 5 배관과,
상기 제 5 배관의 도중에 마련된 제 5 밸브와,
상기 제 3 배관의 상기 타단에 접속된 일단 및 상기 제 5 밸브와 상기 제 1 드라이 펌프와의 사이에서 상기 제 5 배관에 접속된 타단을 가지는 제 6 배관과,
상기 냉매를 공급하는 칠러 유닛과,
상기 냉각대의 상기 유로로 상기 냉매를 공급하기 위한 제 1 냉매 배관이며, 상기 냉각대의 상기 유로와 상기 칠러 유닛을 접속하는, 상기 제 1 냉매 배관과,
상기 냉각대의 상기 유로로부터 상기 냉매를 회수하기 위한 제 2 냉매 배관이며, 상기 냉각대의 상기 유로와 상기 칠러 유닛을 접속하는, 상기 제 2 냉매 배관과,
상기 전열 공간에 접속된 일단을 가지는 제 3 냉매 배관과,
상기 전열 공간에 접속된 일단을 가지는 제 4 냉매 배관과,
상기 제 1 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 상기 칠러 유닛을 상기 냉각대의 상기 유로 또는 상기 제 3 냉매 배관에 선택적으로 접속하는 제 1 냉매 밸브와,
상기 제 2 냉매 배관의 도중에 마련되어 있고, 상기 칠러 유닛을 상기 냉각대의 상기 유로 또는 상기 제 4 냉매 배관에 선택적으로 접속하는 제 2 냉매 밸브
를 가지는,
플라즈마 처리 장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 히터를 위한 히터 전원과,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하는 제어부
를 더 구비하고,
상기 제어부는,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 4 밸브가 열리고, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 5 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속하고, 상기 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브가 닫히고, 상기 제 2 밸브 및 상기 제 3 밸브가 열리고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속하고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 전열 공간을 접속하고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브, 상기 제 4 밸브 및 상기 제 5 밸브가 닫히고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속하고, 상기 히터가 OFF로 설정된 상태를 형성하고,
상기 전열 매체 공급계 및 상기 히터 전원을 제어하여, 상기 제 1 밸브, 상기 제 2 밸브, 상기 제 3 밸브 및 상기 제 4 밸브가 닫히고, 상기 제 5 밸브가 열리고, 상기 제 1 냉매 밸브 및 상기 제 2 냉매 밸브가 상기 칠러 유닛과 상기 냉각대의 상기 유로를 접속하고, 상기 히터가 ON으로 설정된 상태를 형성하는
플라즈마 처리 장치.
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