KR20110039495A - 기판 처리 장치 및 기판 배치대 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 배치대 Download PDF

Info

Publication number
KR20110039495A
KR20110039495A KR1020117005464A KR20117005464A KR20110039495A KR 20110039495 A KR20110039495 A KR 20110039495A KR 1020117005464 A KR1020117005464 A KR 1020117005464A KR 20117005464 A KR20117005464 A KR 20117005464A KR 20110039495 A KR20110039495 A KR 20110039495A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
cover
wafer
lifting
mounting table
Prior art date
Application number
KR1020117005464A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101227743B1 (ko
Inventor
준 야마시타
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2008236949A external-priority patent/JP5090299B2/ja
Priority claimed from JP2008236951A external-priority patent/JP5155790B2/ja
Priority claimed from JP2008236950A external-priority patent/JP5249689B2/ja
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20110039495A publication Critical patent/KR20110039495A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101227743B1 publication Critical patent/KR101227743B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67126—Apparatus for sealing, encapsulating, glassing, decapsulating or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

진공으로 유지된 처리 용기 내에서 기판(W)에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치는, 처리 용기 내에서 기판(W)을 배치하는 기판 배치대(5)를 포함하고 있다. 기판 배치대(5)는, AlN으로 이루어진 배치대 본체(51)와, 배치대 본체(51) 내에 설치된 기판 가열용 발열체(56)와, 배치대 본체(51)의 표면을 덮는 석영제의 제1 커버(54)와, 기판(W)을 승강시키는 복수의 승강 핀(52)과, 배치대 본체(51) 내에서 승강 핀(52)이 삽입 관통되는 복수의 삽입 관통 구멍(53)과, 제1 커버(54)에 있어서 삽입 관통 구멍(53)에 대응하는 위치에 형성된 복수의 개구(54a)와, 개구(54a)의 내면의 적어도 일부와 삽입 관통 구멍(53) 내주면의 적어도 일부를 덮는 제1 커버(54)와는 별개의 부재로서 설치된 석영제의 제2 커버(55)를 갖는다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 배치대{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PLACING TABLE}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 플라즈마 처리 등의 소정의 처리를 실시하기 위한 기판 처리 장치, 및 기판 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에서는, 처리 대상 기판인 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라고 기재함)를 처리 용기 내에서 웨이퍼 배치대에 배치하고, 웨이퍼를 배치대 본체 내에 설치된 히터로 가열하면서, 처리 용기 내에 플라즈마를 생성하여, 웨이퍼에 대하여 산화 처리, 질화 처리, 성막, 에칭 등을 행하는 플라즈마 처리가 행해진다.
전술한 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치로는, 종래부터 평행 평판형인 것이 많이 사용되어 왔다. 최근, 보다 저전자 온도에서 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있는 플라즈마 처리 장치로서, 다수의 슬롯을 갖는 평면 안테나를 통해 처리 용기 내에 마이크로파를 도입함으로써 플라즈마를 생성하는 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다(예를 들어 일본 특허 공개 제2000-294550호 공보를 참조).
플라즈마 처리에서는, 웨이퍼 배치대가 플라즈마에 노출되면 그 안의 금속 원자가 오염물이 되어 기판인 반도체 웨이퍼를 오염시킬 우려가 있다.
이러한 오염물을 방지하는 기술로서, 일본 특허 공개 제2007-266595호 공보에는, 웨이퍼 배치대의 본체를 석영제의 커버로 덮는 것이 개시되어 있다.
열전도성이 양호한 절연성 세라믹스인 AlN을 배치대 본체로서 이용하고, 그 속에 히터를 매립한 웨이퍼 배치대가 많이 사용되고 있다. 이러한 웨이퍼 배치대에서는, AlN 중의 Al에 의한 반도체 웨이퍼의 오염이 염려된다는 점에서, 특히 상기 석영제의 커버가 유효하다.
웨이퍼 배치대에는 반도체 웨이퍼를 승강시키기 위한 승강 핀을 삽입 관통시키기 위한 삽입 관통 구멍이 형성되어 있기 때문에, 배치대 본체를 석영제의 커버로 덮어도, 삽입 관통 구멍의 주위 및 삽입 관통 구멍 내에서 AlN이 노출된다. 이러한 소면적의 AlN 부분으로부터의 Al에 의한 오염조차도 문제가 되는 경우가 있다. 최근, 반도체 웨이퍼의 대형화 및 디바이스의 미세화가 더욱 더 요구되어, 플라즈마 처리의 효율화나 처리의 균일성 등의 관점에서, 웨이퍼 배치대에 바이어스용 고주파 전력을 인가하여 플라즈마 처리를 행하는 방법이 시도되고 있다. 이러한 방법을 채용한 경우에는, AlN 노출 부분의 면적이 작다 하더라도, 이온 인입 효과에 의해 오염 레벨이 허용 범위를 초과할 우려가 커진다.
오염을 방지하는 방법으로는, 일본 특허 공개 제2007-235116호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 승강 핀의 선단에 직경을 증대시킨 헤드를 마련하고, 그 헤드에 의해 삽입 관통 구멍의 AlN 노출부를 막도록 하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 방법에서는, 노출 부분은 좁아지지만, 위치 맞춤 마진의 관계상, 노출 부분을 완전하게는 없앨 수 없다. 또한, 균열성 등의 관점에서 삽입 관통 구멍 사이즈를 크게 할 수 없고, 게다가 정밀도상 헤드의 크기가 제한되기 때문에, 실제로는 승강 핀으로서 플로팅 핀(하기 참조)을 이용해야 한다. 이 경우, 승강 핀 자체의 위치 정밀도가 충분하지 않기 때문에, 승강 핀과 배치대 본체가 마찰하여 파티클이 생긴다.
또한, 석영제의 커버를, 삽입 관통 구멍 내를 커버하는 통형상 부분을 일체적으로 갖는 것으로 형성하여, AlN의 노출 부분을 완전하게 없애는 것도 고려할 수 있지만, 이러한 방법에서는, AlN과 석영의 열팽창차에 의해 통형상 부분이 파괴될 우려가 있다.
또한, 웨이퍼 배치대에서는, 복수의(전형적으로는 3개의) 승강 핀이, 승강 핀의 아래쪽에 설치된 승강 아암에 의해 승강된다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-225763호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 승강 핀은 승강 아암에 나사 고정된다. 다른 예에서는, 승강 아암에 형성된 구멍에 승강 핀을 끼워 넣고, 그 구멍의 옆에서 고정 나사로 승강 핀을 고정한다.
또 다른 예에서는, 예를 들어 일본 특허 공개 제2004-343032호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 승강 핀을 삽입 관통 구멍에서 빠지지 않도록 승강 가능하게 설치하고, 승강 핀을 승강 아암에 고정하지 않아, 승강 핀을 상승시킬 때에는 승강 아암으로 승강 핀을 밀어 올리고, 승강 핀을 하강시킬 때에는 승강 아암을 하강시켜 승강 핀의 자체 중량으로 하강하도록 하였다. 이와 같은 승강 핀은, 플로팅 핀이라고 불린다.
일본 특허 공개 제2006-225763호 공보에 개시된 구성에서는, 승강 핀이 승강 아암에 완전하게 고정되어 있기 때문에, 웨이퍼 배치대의 삽입 관통 구멍과 승강 핀 사이의 위치 조정은 각 승강 아암을 움직여서 행해야 하여, 승강 핀마다 최적의 위치 조정을 행할 수 없다. 또한, 옆에서 고정 나사로 승강 핀을 고정하는 기술의 경우도 마찬가지로, 승강 핀마다 최적의 위치 조정을 행할 수 없고, 게다가 고정 나사로 고정할 때 승강 핀이 기울어져 삽입 관통 구멍의 내면에 닿아, 파티클이 발생할 우려가 있다.
한편, 일본 특허 공개 제2004-343032호 공보에 나타낸 바와 같은 플로팅 핀을 이용한 경우에는, 승강 핀의 위치 조정은 불필요하다. 그러나, 삽입 관통 구멍의 내면과 승강 핀 사이에 마찰이 생겨, 파티클이 발생할 우려가 있다.
또한, 전술한 일본 특허 공개 제2007-266595호 공보에 개시된 바와 같은 석영제의 커버를 설치한 경우, 가열을 수반하는 처리를 행하면, 웨이퍼의 외주부의 온도가 낮아지는 경향이 있다. 예를 들어, 웨이퍼를 400℃ 정도로 가열하면서 행하는 실리콘의 산화 처리에서는, 웨이퍼의 외주부에서 온도가 낮아지는 경향이 있다. 이 경우, 저온 부분의 산화율이 낮아져, 산화 처리의 균일성이 나빠진다.
본 발명은, 커버의 파괴 등의 트러블이 생기지 않고, 배치된 기판에 대한 오염을 적게 할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명은, 복수의 삽입 관통 구멍과 복수의 승강 핀의 위치 맞춤을 정확하게 행할 수 있어, 승강 핀과 삽입 관통 구멍 내면의 마찰 등에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명은, 피처리체의 외주부의 온도가 저하하는 것을 방지하여 균일한 처리를 행할 수 있는 기술을 제공한다.
본 발명은, 진공으로 유지된 처리 용기 내에서 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대로서, AlN으로 이루어진 배치대 본체와, 상기 배치대 본체 내에 설치되어, 배치된 기판을 가열하기 위한 발열체와, 상기 배치대 본체의 표면을 덮는 석영제의 제1 커버와, 상기 기판 배치대의 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 설치되어, 기판을 승강시키는 복수의 승강 핀과, 상기 배치대 본체에 형성되어, 상기 승강 핀이 삽입 관통되는 복수의 삽입 관통 구멍과, 상기 제1 커버에 있어서 상기 복수의 삽입 관통 구멍에 각각 대응하는 위치에 형성된 복수의 개구와, 상기 제1 커버와 별개의 부재로서 상기 삽입 관통 구멍에 각각 설치된 복수의 석영제의 제2 커버를 포함하며, 상기 각 제2 커버는, 대응하는 삽입 관통 구멍의 상단 근방에 있어서 상기 배치대 본체의 AlN으로 이루어진 표면이 상기 처리 용기 내에 생성된 플라즈마에 노출되지 않도록, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 일부와, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 개구의 내면의 적어도 일부를 덮고 있는 것인 기판 배치대를 제공한다.
바람직한 일 실시형태에서, 상기 각 제2 커버는, 상기 각 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 상부를 덮는 통형상부와, 상기 통형상부의 상단부로부터 외측으로 넓어지는 플랜지부를 갖고, 상기 플랜지부는 상기 개구 내에 배치되어 있다. 이 경우, 바람직하게는, 상기 각 삽입 관통 구멍은, 그 상부에 보다 큰 직경의 대직경 구멍부를 갖고, 상기 통형상부는 상기 대직경 구멍부에 끼워 넣어져 있다. 상기 통형상부는, 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 전부를 덮도록 구성될 수도 있다.
또한, 상기 바람직한 일 실시형태에서, 바람직하게는, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 소직경부와 하측의 대직경부를 가지며, 상기 제1 커버에 상기 개구의 대직경부의 위쪽으로 돌출하는 차양부가 마련되고, 상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 차양부의 아래쪽에서 상기 개구의 대직경부 내에 들어가 있다.
또는, 상기 바람직한 일 실시형태에서, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 대직경부와 하측의 소직경부를 갖고 있으며, 상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 개구의 대직경부 내에 삽입되어 있는 구성을 채용할 수도 있다.
다른 바람직한 일 실시형태에서, 상기 기판 배치대는, 상기 승강 핀을 지지하는 승강 아암과, 상기 승강 아암을 통하여 승강 핀을 승강시키는 액추에이터와, 상기 승강 핀을 상기 승강 아암에 부착하는 승강 핀 부착부를 더 갖고 있고, 상기 승강 핀 부착부는, 상기 승강 아암의 상면에 있어서 상기 승강 핀에 대응하는 위치에 형성된 오목부와, 상기 승강 핀이 나사 고정되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재를 클램프함으로써 상기 베이스 부재를 상기 승강 아암에 고정하는 클램프 부재를 갖고 있으며, 상기 베이스 부재는, 상기 베이스 부재의 바닥면으로부터 아래쪽으로 돌출되고 상기 오목부에 헐겁게 끼워지는 돌출부를 갖고 있다.
또 다른 바람직한 일 실시형태에서, 상기 제1 커버는 기판을 배치하기 위한 배치 영역을 갖고 있고, 상기 배치대 본체 및 상기 제1 커버는, (i) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 두께가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 두께보다 크다는 것과, (ⅱ) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리보다 크다는 것, 중의 적어도 하나의 치수 관계가 성립되도록 구성되어 있다.
본 발명은 또한, 상기 다양한 양태의 기판 배치대를 포함하는 기판 처리 장치를 제공한다. 이 기판 처리 장치는, 진공으로 유지 가능하며 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 상기 기판 배치대와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 포함하고 있다.
상기 기판 처리 장치의 바람직한 일 실시형태에서, 상기 플라즈마 생성 기구는, 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나와, 상기 평면 안테나를 통해 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 유도하는 마이크로파 도입 수단을 구비하며, 도입된 마이크로파에 의해 처리 가스를 플라즈마화하는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기 기판 배치대에 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 고주파 바이어스를 인가하는 고주파 바이어스 인가 유닛을 더 설치할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 처리 용기 내에서 기판에 대하여 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치에 있어서 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대로서, 배치대 본체와, 상기 배치대 본체에 대하여 기판을 승강시키는 기판 승강 기구를 포함하며, 상기 기판 승강 기구는, 상기 배치대 본체에 형성된 복수의 삽입 관통 구멍에 각각 삽입 관통되어, 그 선단에서 기판을 지지하여 기판을 승강시키는 복수의 승강 핀과, 상기 승강 핀을 지지하는 승강 아암과, 승강 아암을 통하여 승강 핀을 승강시키는 승강 기구와, 상기 승강 핀을 상기 승강 아암에 부착하는 승강 핀 부착부를 가지며, 상기 승강 핀 부착부는, 상기 승강 아암의 상면에 있어서 상기 승강 핀에 대응하는 위치에 형성된 오목부와, 상기 승강 핀이 나사 고정되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재를 클램프함으로써 상기 베이스 부재를 상기 승강 아암에 고정하는 클램프 부재를 갖고 있고, 상기 베이스 부재는, 상기 베이스 부재의 바닥면으로부터 아래쪽으로 돌출되고 상기 오목부에 헐겁게 끼워지는 돌출부를 갖고 있는 것인 기판 배치대를 제공한다. 또한, 본 발명은, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 상기 기판 배치대와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구를 포함하며, 임의적으로 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 더 구비한 기판 처리 장치도 제공한다.
상기 다른 양태에 따른 발명에서, 상기 승강 핀의 하단면과, 상기 베이스 부재에 형성된 나사 구멍의 바닥면을 접촉시키는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 상기 돌출부는 상기 베이스 부재의 바닥면 중앙부에 형성되고, 그 단면형상이 원형을 이루며, 상기 오목부는 상기 돌출부보다 직경이 큰 원형을 이루어, 상기 오목부의 내주면과 상기 돌출부 사이에 간극이 형성되어 있고, 이 간극의 범위에서 상기 베이스 부재를 임의의 방향으로 움직여 상기 승강 핀을 위치 결정할 수 있도록 되어 있다.
상기 클램프 부재는, 상기 베이스 부재를 위쪽으로부터 압박하는 압박부와, 상기 승강 아암에 나사에 의해 체결되는 부착부를 가지며, 상기 부착부를 나사에 의해 상기 승강 아암에 체결했을 때, 상기 압박부로부터 상기 베이스 부재에 압박하는 힘이 작용하여 상기 베이스 부재가 고정되는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 클램프 부재는, 상기 압박부와 상기 부착부 사이에 연결부를 가지며, 상기 압박부와 상기 부착부가 평행하게, 상기 연결부가 이들에 대하여 수직으로 설치된 측면에서 봤을 때 크랭크형인 것으로 할 수 있다. 크랭크 구조의 상기 클램프 부재는, 상기 압박부의 하면을 상기 베이스 부재의 상면에 밀착시켰을 때, 상기 부착부의 하면과 상기 승강 아암의 상면 사이에 간극이 형성되도록 구성할 수 있다. 이에 따라, 상기 부착부를 상기 승강 아암에 나사에 의해 체결했을 때, 상기 압박부가 기울어진 상태로 상기 베이스 부재를 압박한다. 이 때, 상기 압박부가 기울어진 상태로, 상기 베이스 부재의 중앙부를 압박하도록, 상기 압박부의 압박면이 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 양태에 의하면, 진공으로 유지된 처리 용기 내에서 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치에 있어서 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대로서, 기판보다 직경이 큰 배치대 본체와, 상기 배치대 본체 내에 설치되어, 배치된 기판을 가열하기 위한 발열체와, 상기 배치대 본체의 표면을 덮고, 피처리체를 배치하는 기판 배치 영역을 갖는 커버를 구비하며, 상기 배치대 본체 및 상기 커버는, (i) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 커버의 두께가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 커버의 두께보다 크다는 것과, (ⅱ) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리보다 크다는 것, 중의 적어도 하나의 치수 관계가 성립되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대가 제공된다. 또한, 본 발명은, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 상기 기판 배치대와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구를 포함하며, 임의적으로 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 더 포함한 기판 처리 장치도 제공한다.
상기 (ⅱ)의 경우, 상기 커버의 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역과 상기 배치대 본체 사이에 간극이 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다. 이 때, 상기 커버의 상기 기판 배치 영역과 상기 배치대 본체 사이에 간극은 형성하지 않아도 좋다.
본 발명에 의하면, 커버의 파괴 등의 문제를 초래하지 않으면서, 배치된 기판에 대한 오염을 적게 할 수 있고, 승강 핀과 삽입 관통 구멍 내면의 마찰 등에 의한 파티클의 발생을 억제할 수 있으며, 피처리체의 외주부의 온도가 저하하는 것을 방지하여 균일한 처리를 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치의 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 2는 도 1의 장치의 챔버벽부를 확대하여 나타내는 단면도.
도 3은 도 1의 플라즈마 장치에 이용되는 평면 안테나 부재의 구조를 나타내는 도면.
도 4는 도 1의 장치의 제어부의 개략적인 구성을 나타내는 블록도.
도 5는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 웨이퍼 배치대를 나타내는 확대도.
도 6은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 웨이퍼 배치대의 주요부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 7은 웨이퍼 배치대의 다른 예의 주요부를 나타내는 부분 확대 단면도.
도 8은 웨이퍼 배치대의 또 다른 예의 주요부를 나타내는 부분 확대 단면도.
도 9는 본 발명의 기판 처리 장치의 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 10은 도 9의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 웨이퍼 배치대를 확대하여 나타내는 단면도.
도 11은 웨이퍼 배치대의 웨이퍼 승강 기구를 나타내는 사시도.
도 12는 도 11의 웨이퍼 승강 기구의 승강 핀 부착부를 확대하여 나타내는 사시도.
도 13은 도 10의 A-A선을 따라 취한 단면도.
도 14는 도 13의 B-B선을 따라 취한 단면도.
도 15는 승강 핀 부착부에서의 바람직한 클램프 부재의 형태를 나타내는 도면.
도 16은 도 15의 클램프 부재를 이용하여 베이스 부재를 클램프한 상태를 나타내는 도면.
도 17은 본 발명의 기판 처리 장치의 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 18은 도 17의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 웨이퍼 배치대를 확대하여 나타내는 단면도.
도 19는 웨이퍼 배치대의 변형예를 나타내는 확대 단면도.
도 20은 웨이퍼 배치대의 다른 변형예를 나타내는 확대 단면도.
도 21은 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.1의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 22는 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.2의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 23은 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.3의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 24는 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.4의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 25는 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.5의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 26은 웨이퍼 온도를 시뮬레이션한 No.6의 웨이퍼 배치대를 나타내는 개략도.
도 27은 플라즈마 처리로서의 실리콘질화막의 성막을 실제로 행한 본 발명의 실시형태에 따른 웨이퍼 배치대를 나타내는 모식도.
도 28은 플라즈마 처리로서의 실리콘질화막의 성막을 실제로 행한 비교예에 따른 웨이퍼 배치대를 나타내는 모식도.
도 29는 도 27 및 도 28의 웨이퍼 배치대를 이용하여 실리콘질화막을 성막했을 때의 웨이퍼 상의 위치와 성막율의 관계를 나타내는 그래프.
도 30은 제3 실시형태의 변형예에 따른 웨이퍼 배치대를 확대하여 나타내는 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다. 우선, 도 1∼도 8을 참조하여 제1 실시형태에 관해 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도이다. 이 플라즈마 처리 장치(100)는, 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나인 레이디얼 라인 슬롯 안테나(RLSA : Radial Line Slot Antenna)에 의해 처리실 내에 마이크로파 등의 마이크로파를 도입하여 플라즈마를 발생시킴으로써, 고밀도 및 저전자 온도의 마이크로파 플라즈마를 발생시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 플라즈마 밀도가 1×1010∼5×1012/㎤이며 0.7∼2 eV의 저전자 온도를 갖는 플라즈마에 의한 처리가 가능하다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 기밀하게 구성되며, 기판인 반도체 웨이퍼(이하 간단히 웨이퍼라고 기재함; W)가 반입되는 접지된 대략 원통형의 챔버(처리 용기; 1)를 갖고 있다. 이 챔버(1)는, 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 이루어지고, 그 하부를 구성하는 하우징부(2)와, 그 위에 배치된 통벽부(3)로 구성되어 있다. 단, 챔버(1)는 일체 구성이어도 좋다. 챔버(1)의 상부에는, 처리 공간에 마이크로파를 도입하기 위한 마이크로파 도입부(26)가 개폐 가능하게 설치되어 있다. 처리시에는, 통벽부(3)의 상단부에는 마이크로파 도입부(26)가 기밀하게 밀봉된 상태로 결합하고, 통벽부(3)의 하단은 하우징부(2)의 상단과 기밀하게 밀봉된 상태로 결합한다. 통벽부(3)에는, 통벽부(3)를 냉각시키기 위한 냉각수 유로(3a)가 형성되어 있어, 플라즈마의 열에 의한 열팽창이 결합 부위의 위치 어긋남 등을 일으켜 밀봉성 저하 및 파티클 발생을 초래하는 것을 방지하도록 되어 있다.
하우징부(2)의 바닥벽(2a)의 중앙부에는 원형의 개구(10)가 형성되어 있다. 바닥벽(2a)에는, 개구(10)를 덮고 아래쪽을 향해 돌출된 배기실(배기 챔버; 11)이 접속되어 있어, 챔버(1) 내의 기체를 배기실(11)을 통해 균일하게 배기시킬 수 있다.
하우징부(2) 내에는 처리해야 할 기판인 웨이퍼(W)를 수평으로 배치하기 위한 웨이퍼 배치대(기판 배치대; 5)가 설치되어 있다. 배치대(5)는, 그 하단이 배기실(11)의 바닥부의 중앙부에 지지되어 상기 바닥부로부터 위쪽으로 연장되는 원통형의 지지 부재(4)의 상단에 지지되어 있다. 웨이퍼 배치대(5)는, AlN으로 이루어진 배치대 본체(51)를 갖고 있다. 배치대 본체(51)는 제1 커버(54) 및 제2 커버(55)로 덮여 있다. 또한, 배치대 본체(51) 내에는 웨이퍼(W)를 승강시키기 위한 3개(2개만 도시)의 승강 핀(52)이 삽입 관통되어 있다. 또한, 배치대 본체(51)에는, 저항 가열형의 히터(56)가 매립되어 있고, 배치대 본체(51)의 표면측[히터(56)의 위쪽]에는 전극(57)이 매설되어 있다. 웨이퍼 배치대(5)의 상세한 구성은 후술한다.
히터(56)에는, 지지 부재(4) 내를 통과하는 급전선(6a)을 통해 히터 전원(6)이 접속되어 있다. 히터 전원(6)으로부터 히터(56)에 급전됨으로써, 히터(56)가 발열하여 웨이퍼 배치대(5)에 배치되어 있는 웨이퍼(W)가 가열된다. 급전선(6a)에는, 히터 전원(6)을 향하여 흐르는 고주파 노이즈를 차단하는 노이즈 필터 회로가 설치되어 있고, 이 노이즈 필터 회로는 필터 박스(45) 내에 수용되어 있다. 웨이퍼 배치대(5)의 온도는, 웨이퍼 배치대(5)에 삽입된 열전대(도시하지 않음)에 의해 측정되고, 열전대로부터의 온도 신호에 기초하여 히터 전원(6)의 출력이 제어되며, 이에 따라 예를 들어 실온부터 900℃까지의 범위의 원하는 온도로 웨이퍼 배치대(5)의 온도를 제어할 수 있게 되어 있다.
전극(57)의 재료로는, 예를 들어 몰리브덴, 텅스텐 등의 고융점 금속 재료를 바람직하게 이용할 수 있다. 전극(57)은, 평면에서 봤을 때, 예를 들어 메쉬형, 격자형, 소용돌이형의 형상으로 형성할 수 있다. 전극(57)에는, 지지 부재(4) 내를 통과하는 급전선(42)을 통해 바이어스 인가용 고주파 전원(44)이 접속되어 있다. 고주파 전원(44)으로부터 전극(57)에 고주파 전력을 공급함으로써, 배치대 본체(51)에 고주파 바이어스를 인가하고, 또한 배치대 본체(51)를 통해 그 위의 웨이퍼(W)에도 고주파 바이어스를 인가하여, 웨이퍼(W)에 플라즈마 중의 이온종을 인입할 수 있다. 급전선(42)에는 고주파 전원(44)과 플라즈마 임피던스를 정합하기 위한 매칭 회로를 갖는 매칭 박스(43)가 설치되어 있다.
상기 필터 박스(45)와 매칭 박스(43)는, 실드 박스(46)에 의해 연결되어 일체화되고, 배기실(11)의 바닥벽의 아래쪽에 부착되어 있다. 실드 박스(46)는, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 도전성 재료로 형성되어 있고, 마이크로파의 누설을 차단하는 기능을 갖고 있다.
통벽부(3)의 상하의 결합부에는, 예를 들어 O링 등의 밀봉 부재(9a, 9b, 9c)가 설치되어 있고, 이에 따라 결합부의 기밀 상태가 유지된다. 이들 밀봉 부재(9a, 9b, 9c)는, 예를 들어 불소계 고무 재료로 이루어진다.
도 2의 확대도에 나타낸 바와 같이, 하우징부(2) 내의 임의의 개소(예를 들어 하우징부(2)를 원주 방향으로 균등하게 4개로 분할한 위치)에는, 수직 방향으로 연장되는 복수의 가스 공급로(12)가 형성되어 있다. 가스 공급로(12)에는 가스 공급 배관(16a)을 통해 가스 공급 장치(16)가 접속되어 있고(도 1 참조), 이 가스 공급 장치(16)로부터 후술하는 바와 같이 하여 챔버(1) 내에 소정의 처리 가스가 공급된다.
가스 공급로(12)는, 하우징부(2)의 상부와 통벽부(3)의 하부의 접면부에 형성된 처리 가스의 공급 연통로인 환상 통로(13)에 접속되어 있다. 또한, 통벽부(3)의 내부에는, 이 환상 통로(13)에 접속하는 복수의 가스 통로(14)가 형성되어 있다. 또한, 통벽부(3)의 상단부의 내주면에는, 복수(예를 들어 32개)의 가스 도입구(15a)가 원주 방향으로 균등하게 간격을 두고 형성되어 있고, 이들 가스 도입구(15a)로부터 가스 도입로(15b)가 통벽부(3) 내에 수평으로 연장되어 있다. 이 가스 도입로(15b)는, 통벽부(3) 내에 수직 방향으로 연장되는 가스 통로(14)와 연통하고 있다.
환상 통로(13)는, 하우징부(2)의 상부와 통벽부(3)의 하부의 접면부에서, 후술하는 단차부(18)와 단차부(19) 사이의 간극으로 구성된다. 이 환상 통로(13)는, 웨이퍼(W) 위쪽의 처리 공간을 둘러싸도록 수평면내에 환상으로 연장되어 있다.
환상 통로(13)는, 가스 공급로(12)를 통해 가스 공급 장치(16)와 접속되어 있다. 환상 통로(13)는, 각 가스 통로(14)에 가스를 균등하게 배분하는 가스 분배 수단으로서의 기능을 갖고 있어, 처리 가스가 특정한 가스 도입구(15a)에 치우쳐 공급되는 것을 방지한다.
전술한 바와 같이, 가스 공급 장치(16)로부터의 가스를, 각 가스 공급로(12), 환상 통로(13), 각 가스 통로(14)를 통해 32개의 가스 도입구(15a)로부터 챔버(1) 내에 균일하게 공급할 수 있기 때문에, 챔버(1) 내의 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
통벽부(3)의 내주면의 하단부에는, 아래쪽으로 치마형(스커트형)으로 늘어뜨려진 돌출부(17)가 환상으로 형성되어 있다. 이 돌출부(17)는, 통벽부(3)와 하우징부(2)의 경계(접면부)를 덮도록 형성되어 있고, 플라즈마에 노출되면 열화하기 쉬운 재료로 이루어진 밀봉 부재(9b)에 플라즈마가 직접 작용하는 것을 방지하는 역할을 담당하고 있다.
단차부(18)는 하우징부(2)의 상단에 형성되고, 또한 단차부(19)는 통벽부(3)의 하단에 형성되고, 환상 통로(13)는 이들 단차부(18, 19)가 조합하여 형성된다. 단차부(19)의 높이(단차)는 단차부(18)의 높이(단차)보다 크다. 이 때문에, 통벽부(3)의 하단과 하우징부(2)의 상단을 결합시킨 상태에서는, 밀봉 부재(9b)가 설치되어 있는 쪽에서는, 단차부(19)의 돌출면과 단차부(18)의 비돌출면이 접촉하는 한편, 밀봉 부재(9a)가 설치되어 있는 쪽에서는, 단차부(19)의 비돌출면과 단차부(18)의 돌출면이 접촉하지 않으며 양자간에 간극이 있다. 이에 따라, 단차부(19)의 돌출면과 단차부(18)의 비돌출면을 확실하게 접촉한 상태로 할 수 있어, 밀봉 부재(9b)에 의해 확실하게 이들 사이를 밀봉할 수 있다. 즉, 밀봉 부재(9b)가 주 밀봉부로서 기능한다. 밀봉 부재(9a)는, 비접촉 상태인 단차부(19)의 비돌출면과 단차부(18)의 돌출면 사이에 개재됨으로써, 챔버(1)의 외부로 가스가 새지 않을 정도의 기밀성을 유지하는 보조 밀봉부로서의 기능을 갖는다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 챔버(1)의 내주에는, 석영으로 이루어진 원통형의 라이너(49)가 설치되어 있다. 라이너(49)는, 주로 통벽부(3)의 내면을 덮는 상부 라이너(49a)와, 상부 라이너(49a)에 이어져 주로 하우징부(2)의 내면을 덮는 하부 라이너(49b)를 구비한다. 상부 라이너(49a) 및 하부 라이너(49b)는, 챔버(1)의 구성 재료에 의한 금속 오염을 방지하고, 웨이퍼 배치대(5)와 챔버(1)의 측벽 사이에 고주파 전력에 의한 이상(異常) 방전이 생기는 것을 방지하는 기능을 갖는다. 이상 방전을 확실하게 방지하는 관점에서, 웨이퍼 배치대(5)에 보다 가까운 하부 라이너(49b)의 두께를 상부 라이너(49a)보다 두껍게 하고 있고, 웨이퍼 배치대(5)보다 낮은 높이 위치, 구체적으로는 배기실(배기 챔버; 11)의 도중의 높이 위치까지의 범위가 하부 라이너(49b)에 의해 덮이도록 하고 있다. 또한, 웨이퍼 배치대(5)의 주위에는, 챔버(1) 내를 균일 배기하기 위해, 다수의 배기 구멍(30a)을 갖는 석영제의 환상의 배플판(30)이 설치되어 있다. 상부 라이너(49a)와 하부 라이너(49b)는 일체 구성이어도 좋다.
배기실(11)의 측면에는 배기관(23)이 접속되어 있고, 이 배기관(23)에는 고속 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 이 배기 장치(24)를 작동시킴으로써, 챔버(1) 내의 가스가 배기실(11) 내의 공간(11a) 안으로 균일하게 배출되어, 배기관(23)을 통해 배출된다. 이에 따라, 챔버(1) 내를 소정의 진공도, 예를 들어 0.133 Pa까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다.
하우징부(2)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입 반출을 행하기 위한 반입 반출구와, 이 반입 반출구를 개폐하는 게이트 밸브가 설치되어 있다(모두 도시 생략).
챔버(1)의 상부는 개구되어 있고, 이 개구를 기밀하게 막도록 마이크로파 도입부(26)가 설치되어 있다. 이 마이크로파 도입부(26)는, 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 움직일 수 있고, 이에 따라 챔버(1)의 상부의 개구를 개폐할 수 있다.
마이크로파 도입부(26)는, 웨이퍼 배치대(5)측으로부터 순서대로, 덮개 프레임(27), 투과판(28), 평면 안테나(31), 지파재(遲波材)(33)를 갖고 있다. 투과판(28), 평면 안테나(31) 및 지파재(33)는, 스테인리스강, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 도전성 재료로 이루어진 커버 부재(34)에 의해 덮여 있다. 단면이 L자형인 환상의 압박 링(35)에 의해 커버 부재(34)가 아래쪽으로 압박되고, 환상의 지지 부재(36)에 의해 투과판(28)이 덮개 프레임(27)에 압박되며, 이에 따라 마이크로파 도입부(26)의 각 구성 부재가 일체화되어 있다. 투과판(28)은 덮개 프레임(27)과의 사이에 O링(29)이 마련되어 있다. 마이크로파 도입부(26)가 챔버(1)에 장착되었을 때에는, 챔버(1)의 상단과 덮개 프레임(27)이 밀봉 부재(9c)에 의해 밀봉된 상태가 된다. 덮개 프레임(27)의 외주측 부분에는 냉각수 유로(27b)가 형성되어 있고, 이에 따라, 플라즈마의 열에 의한 덮개 프레임(27)의 열팽창이 억제된다. 이것에 의해, 열팽창에 의한 접합 부위의 위치 어긋남의 발생, 및 이것에 기인하여 생길 수 있는 접합 부위의 밀봉성의 저하 및 플라즈마의 접촉으로 인한 파티클 발생이 방지되고 있다.
투과판(28)은, 유전체(誘電體), 예를 들어 석영이나 Al2O3, AlN, 사파이어, SiN 등의 세라믹스로 이루어지고, 마이크로파를 투과시켜 챔버(1) 내의 처리 공간에 도입하는 마이크로파 도입창으로서 기능한다. 투과판(28)의 하면[웨이퍼 배치대(5)측의 면]은 평탄면으로 할 수 있지만, 이것에 한정되지 않고, 투과판(28)의 하면에 마이크로파를 균일화하여 플라즈마를 안정화시키기 위한 오목부 또는 홈을 형성해도 된다. 환상의 덮개 프레임(27)의 내주면에는 챔버(1) 내의 공간을 향해 돌출된 돌기부(27a)가 형성되어 있고, 이 돌기부(27a)의 상면에 의해 투과판(28)의 외주부가 지지되어 있다. 돌기부(27a)의 상면과 투과판(28)의 외주부 하면 사이에는, 양면의 사이를 기밀하게 밀봉하는 밀봉 부재(29)가 설치되어 있다. 따라서, 마이크로파 도입부(26)가 챔버(1)에 장착되면, 챔버(1) 내를 기밀하게 유지하는 것이 가능해진다.
평면 안테나(31)는 원판형이다. 평면 안테나(31)는, 투과판(28) 상에 위치하고, 커버 부재(34)의 외주부 하면에 고정되어 있다. 평면 안테나(31)는, 예를 들어 표면이 금 또는 은도금된 동판, 알루미늄판, 니켈판 또는 황동판으로 이루어진다. 평면 안테나(31)에는, 마이크로파 등의 전자파를 방사하기 위한 다수의 마이크로파 방사 구멍(슬롯; 32)이 소정의 패턴으로 형성되고, 각 슬롯(32)은 평면 안테나(31)를 관통하고 있다.
예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이, 가늘고 긴 2개의 슬롯(32)이 쌍을 이루도록 슬롯(32)을 배치할 수 있다. 전형적으로는, 쌍을 이루는 슬롯(32)끼리 「T」자형으로 배치되고, 이들 슬롯 쌍이 복수의 동심원 상에 배치되어 있다. 슬롯(32)의 길이 및 배열 간격은, 마이크로파의 파장(λg)에 따라서 결정할 수 있고, 예를 들어, 반경 방향으로 인접하는 슬롯 쌍끼리의 간격(도 3의 Δr)을, λg/4∼λg로 할 수 있다. 또한, 슬롯(32)은, 도시된 가늘고 긴 직선형의 형상에 한정되지 않고, 다른 형상, 예를 들어 원호 형상이어도 좋다. 또한, 슬롯(32)의 배치 형태는 도시예에 한정되지 않고, 동심원형 외에, 예를 들어, 나선형, 방사형으로 배치할 수도 있다.
지파재(33)는, 평면 안테나(31) 상에 설치되어 있다. 이 지파재(33)는, 진공보다 큰 유전율을 갖는 재료, 예를 들어, 석영, 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지로 구성할 수 있다. 진공 속에서는 마이크로파의 파장이 길어진다. 따라서, 적당한 재료 및 형상 치수의 지파재(33)를 설치함으로써, 지파재(33)의 영역을 진행하는 마이크로파의 파장을 짧게 하여, 발생하는 플라즈마를 조정할 수 있다. 평면 안테나(31) 및 투과판(28)의 대향면끼리는 밀착시켜도 좋고 이격(양자간에 간극을 형성)시켜도 좋지만, 밀착시키는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 지파재(33) 및 평면 안테나(31)의 대향면끼리는 밀착시켜도 좋고 이격시켜도 좋지만, 밀착시키는 것이 바람직하다.
커버 부재(34)의 내부에는 냉각수 유로(34a)가 형성되어 있고, 거기에 냉각수를 통과시킴으로써, 커버 부재(34) 및 커버 부재(34)에 직접적 또는 간접적으로 접하는 지파재(33), 평면 안테나(31), 투과판(28) 및 덮개 프레임(27)을 냉각시킬 수 있다. 이에 따라, 이들 부재의 변형 및 파손을 방지하여, 안정된 플라즈마를 생성하는 것이 가능하다. 커버 부재(34)는 접지되어 있다.
커버 부재(34)의 상벽의 중앙에는 개구부(34b)가 형성되어 있고, 이 개구부(34b)에는 도파관(37)이 접속되어 있다. 이 도파관(37)의 단부에는, 매칭 회로(38)를 통해 마이크로파 발생 장치(39)가 접속되어 있다. 이에 따라, 마이크로파 발생 장치(39)에서 발생한, 예를 들어 주파수 2.45 GHz의 마이크로파가, 도파관(37)을 통해 평면 안테나(31)에 전파되도록 되어 있다. 마이크로파의 주파수는, 8.35 GHz, 1.98 GHz 등의 다른 주파수이어도 좋다.
도파관(37)은, 상기 커버 부재(34)의 개구부(34b)로부터 위쪽으로 연장되는 단면이 원형인 동축(同軸) 도파관(37a)과, 이 동축 도파관(37a)의 상단부에 모드 변환기(40)를 통해 접속된 수평 방향으로 연장되는 직사각형 도파관(37b)을 구비하고 있다. 직사각형 도파관(37b)과 동축 도파관(37a) 사이의 모드 변환기(40)는, 직사각형 도파관(37b) 내에서 TE 모드로 전파되는 마이크로파를 TEM 모드로 변환하는 기능을 갖고 있다. 동축 도파관(37a)의 중심에는 내도체(內導體)(41)가 연장되어 있고, 내도체(41)는, 그 하단부에서 평면 안테나(31)의 중심에 접속 고정되어 있다. 이에 따라, 마이크로파는, 동축 도파관(37a)의 내도체(41)를 통해 평면 안테나(31)에 방사형으로 효율적으로 균일하게 전파된다.
알루미늄제의 덮개 프레임(27)의 돌기부(27a)는, 웨이퍼 배치대(5)[웨이퍼 배치대(5) 내의 전극(57)]에 대하여 대향 전극으로서 기능한다. 돌기부(27a)의 표면은, 챔버(1) 내의 플라즈마 생성 영역에 면하고 있어, 강한 플라즈마에 노출되면 스퍼터링되어 소모되고 오염물을 발생시킨다. 이것을 방지하기 위해, 챔버(1) 내의 플라즈마 생성 영역에 면하는 돌기부(27a)의 표면에는, 보호막으로서의 실리콘막(48)이 코팅되어 있다. 실리콘막(48)은, 덮개 프레임(27), 특히 돌기부(27a)의 표면을 플라즈마에 의한 산화 작용이나 스퍼터링 작용으로부터 보호하여, 덮개 프레임(27)의 재료에 포함되는 알루미늄 등에서 유래되는 오염물의 발생을 방지한다. 실리콘막(48)은, 결정질이어도 좋고 비정질이어도 좋다. 또한, 실리콘막(48)은 도전성이므로, 웨이퍼 배치대(5)로부터 플라즈마 처리 공간을 사이에 두고 대향 전극인 덮개 프레임(27)으로 흐르는 고주파 전류 경로를 효율적으로 형성하여, 다른 부위에서의 단락 또는 이상 방전을 억제하는 기능도 갖는다.
실리콘막(48)은, PVD법(물리 증착법) 및 CVD법(화학 증착법) 등의 박막 형성기술이나 플라즈마 용사법 등으로 형성할 수 있지만, 그 중에서도 비교적 간단하고 저렴하게 두꺼운 막을 형성할 수 있다는 점에서 플라즈마 용사법이 바람직하다.
마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)를 구성하는 각 기능 부품은, 제어부(70)에 접속되어 제어되도록 되어 있다. 제어부(70)는 컴퓨터로 구성되어 있고, 도 4에 나타낸 바와 같이, 마이크로 프로세서를 구비한 프로세스 컨트롤러(71)와, 이 프로세스 컨트롤러에 접속된 사용자 인터페이스(72)와, 기억부(73)를 포함하고 있다.
프로세스 컨트롤러(71)는, 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서, 온도, 압력, 가스 유량, 마이크로파 출력, 바이어스 인가용 고주파 전력 등의 프로세스 조건이 원하는 것이 되도록, 각 기능 부품, 예를 들어 히터 전원(6), 가스 공급 장치(16), 배기 장치(24), 마이크로파 발생 장치(39), 고주파 전원(44) 등을 제어한다.
사용자 인터페이스(72)는, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드와, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이를 갖고 있다. 또한, 기억부(73)는, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리의 처리 조건을 정의하는 처리 레시피와, 처리 레시피에 의해 정의된 처리 조건에 기초하여 프로세스 컨트롤러(71)의 제어하에 플라즈마 처리 장치(100)의 각 기능 부품에 소정의 동작을 행하게 하는 제어 프로그램이 저장되어 있다.
제어 프로그램 및 처리 레시피는 기억부(73) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는, 하드디스크, 반도체 메모리 등의 고정적인 것이어도 좋고, CDROM, DVD, 플래시 메모리 등의 휴대형인 것이어도 좋다. 또한, 제어 프로그램 및 처리 레시피를 기억 매체에 기억해 두는 대신, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 플라즈마 처리 장치(100)에 전송해도 좋다.
필요에 따라, 사용자 인터페이스(72)로부터의 지시에 기초하여 임의의 처리 레시피를 기억부(73)로부터 호출하여 프로세스 컨트롤러(71)에 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(71)의 제어하에, 플라즈마 처리 장치(100)에서 원하는 처리가 행해진다.
다음으로, 웨이퍼 배치대(5)에 관해 상세하게 설명한다. 도 5는 웨이퍼 배치대(5)를 확대하여 나타내는 단면도이고, 도 6은 그 주요부를 확대하여 나타내는 사시도이다. 웨이퍼 배치대(5)는, 전술한 바와 같이, 하우징부(2)의 내부에서, 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 위쪽으로 연장되는 원통형의 지지 부재(4)에 의해 지지되어 있다. 웨이퍼 배치대(5)의 배치대 본체(51)는, 열전도성이 양호한 세라믹스 재료인 AlN으로 이루어진다. 배치대 본체(51)에는, 승강 핀(52)이 삽입 관통되는 3개(2개만 도시)의 삽입 관통 구멍(53)이 수직으로 관통하고 있다. 삽입 관통 구멍(53)의 상부는, 보다 큰 직경의 대직경 구멍부(53a)로 되어 있다. 제1 커버(54)는 고순도의 석영으로 형성되어 있다. 제1 커버(54)는, 배치대 본체(51)의 상면과 측면을 덮고 있다. 제1 커버(54)에 있어서 삽입 관통 구멍(53)에 대응하는 위치에는, 삽입 관통 구멍(53)보다 직경이 큰 개구(54a)가 형성되어 있다. 제1 커버(54)의 개구(54a)의 내주면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 개구(54a)는 상측의 소직경부(54b)와 하측의 대직경부(54c)를 갖고 있다.
제2 커버(55)도 고순도의 석영으로 형성되어 있다. 제2 커버(55)는 제1 커버(54)와는 별개의 부재로서 형성되어 있다. 제2 커버(55)는, 삽입 관통 구멍(53)의 내주면의 적어도 일부[바람직하게는 삽입 관통 구멍(53)의 상부]와, 개구(54a)의 내면의 적어도 일부를 덮고 있고, 이에 따라 삽입 관통 구멍(53)의 상단 근방에 있어서 배치대 본체(51)의 AlN으로 이루어진 표면이 챔버(1) 내에 생성된 플라즈마에 노출되는 것을 방지하고 있다. 구체적으로는, 제2 커버(55)는, 통형상부(55a)와, 통형상부(55a)의 상단으로부터 외측으로 연장되는 플랜지부(55b)를 갖고 있다. 통형상부(55a)는, 삽입 관통 구멍(53) 상부의 대직경 구멍부(53a)에 삽입되어 대직경 구멍부(53a)의 내주면을 덮고 있다. 플랜지부(55b)는, 개구(54a)의 대직경부(54c) 내에 들어가, 대직경부(54c)의 위쪽으로 뻗어 나온 제1 커버(54)의 차양부(54d)의 아래쪽에 위치하고 있다. 따라서, 플랜지부(55b)는, 개구(54a)의 대직경부(54c)의 내면과, 제1 커버(54)에 개구(54a)[대직경부(54c)]를 형성한 결과로서 노출되는 배치대 본체(51)의 상면을 덮고 있다. 상기 구성에 의해, 배치대 본체(51)의 상면의 모든 영역과 삽입 관통 구멍(53)의 내주면의 상부 영역이 제1 커버(54) 및 제2 커버(55)에 의해 덮이게 되어, 이들 영역에서는 AlN의 노출은 없다.
배치대 본체(51)의 상면에는 오목부(51a)가 형성되어 있다. 또한, 제1 커버(54)의 상면에는, 오목부(51a)에 대응하는 오목부(54e)가 형성되어 있다. 오목부(54e)는 웨이퍼(W)의 배치부(배치 영역)가 된다.
삽입 관통 구멍(53)에 삽입 관통되는 승강 핀(52)은, 핀 지지 부재(58)에 고정되어 있다. 즉, 승강 핀(52)은 고정 핀으로서 구성되어 있다. 핀 지지 부재(58)에는 수직 방향으로 연장되는 승강 로드(59)가 접속되어 있고, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강 로드(59)를 승강시킴으로써, 핀 지지 부재(58)를 통하여 승강 핀(52)이 승강되도록 되어 있다. 59a는 챔버(1) 내의 기밀성을 확보하면서 승강 로드(59)의 승강을 허용하도록 설치된 벨로우즈이다.
다음으로, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)의 동작에 관해 설명한다. 우선, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 기구의 웨이퍼 아암(도시 생략)에 배치하여 챔버(1) 내에 반입한다. 그리고, 승강 핀(52)을 상승시켜 웨이퍼 아암으로부터 승강 핀(52)에 웨이퍼(W)를 전달하고, 승강 핀(52)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 서셉터, 즉 기판 배치대(5) 상에 배치한다. 그리고, 가스 공급 장치(16)로부터, 원하는 처리에 요구되는 처리 가스(산화 처리에서는 예를 들어 O2, N2O, NO, NO2, CO2 등의 산화 가스, 질화 처리에서는 예를 들어 N2, NH3 등의 질화 가스, 성막 처리에서는 Si2H6과 N2 또는 NH3 등의 성막 가스, 필요에 따라 상기 가스에 더하여 Ar, Kr, He 등의 희가스)를 소정의 유량으로 가스 도입구(15a)를 통해 챔버(1) 내에 도입한다.
다음으로, 마이크로파 발생 장치(39)로부터의 마이크로파를 매칭 회로(38)를 거쳐 도파관(37)으로 유도하고, 직사각형 도파관(37b), 모드 변환기(40) 및 동축 도파관(37a)을 순차적으로 통과시켜 내도체(41)를 통해 평면 안테나 부재(31)에 공급하며, 평면 안테나 부재(31)의 슬롯 구멍(32)으로부터 투과판(28)을 통해 챔버(1) 내에 방사시킨다.
마이크로파는, 직사각형 도파관(37b) 내에서는 TE 모드로 전파되고, 이 TE 모드의 마이크로파는 모드 변환기(40)에서 TEM 모드로 변환되어, 동축 도파관(37a) 내에서 평면 안테나 부재(31)를 향해 전파되어 간다. 평면 안테나 부재(31)로부터 투과판(28)을 거쳐 챔버(1)에 방사된 마이크로파에 의해 챔버(1) 내에 전자계가 형성되어, 처리 가스가 플라즈마화한다.
이 플라즈마는, 마이크로파가 평면 안테나 부재(31)의 다수의 슬롯 구멍(32)으로부터 방사됨으로써, 대략 1×1010∼5×1012/㎤의 고밀도이며 웨이퍼(W) 근방에서의 전자 온도가 대략 1.5 eV 이하인 저전자 온도 플라즈마가 된다. 이러한 플라즈마를 이용함으로써, 플라즈마 손상을 억제한 웨이퍼(W)의 처리가 가능해진다.
또한, 본 실시형태에서는, 이러한 플라즈마 처리시에, 고주파 전원(44)으로부터 소정의 주파수의 고주파 전력을 배치대 본체(51)의 전극(57)에 공급하여, 배치대 본체(51)에 고주파 바이어스를 인가하고, 또한 배치대 본체(51)를 통해 그 위의 웨이퍼(W)에도 고주파 바이어스를 인가하고 있다. 이에 따라, 플라즈마의 낮은 전자 온도를 유지하면서, 플라즈마 중의 이온종을 웨이퍼(W)에 인입하는 작용이 발휘되어, 플라즈마 처리의 처리율을 높이고 플라즈마 처리의 면내 균일성을 높일 수 있다. 고주파 바이어스를 인가하기 위한 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어 100 kHz∼60 MHz의 범위가 바람직하고, 400 kHz∼13.56 MHz의 범위가 보다 바람직하다. 고주파 전력의 파워는, 웨이퍼(W)의 단위면적당 파워 밀도로서, 예를 들어 0.2∼2.3 W/㎠의 범위가 바람직하다. 또한, 고주파 파워 자체로서 200∼2000 W의 범위가 바람직하다.
이와 같이 하여 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는, 배치대 본체(51)가 AlN으로 형성되어 있기 때문에, 배치대 본체(51)가 플라즈마에 노출되면, Al을 포함하는 파티클이 생성되고, 이것이 웨이퍼(W)에 부착되어 오염물이 된다. 특히, 본 실시형태와 같이 웨이퍼 배치대(5)에 고주파 바이어스를 인가하는 경우에는, 이온 인입 효과 등에 의해 오염물 레벨이 보다 높아질 우려가 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 전술한 양태로 제1 커버(54) 및 제2 커버(55)를 설치했다. 이 때문에, 플라즈마에 노출되는 AlN 부분을 거의 없앨 수 있어, Al 오염의 레벨을 매우 낮게 할 수 있다. 또한, 제2 커버(55)는 제1 커버(54)와 별개의 부재이므로, 배치대 본체(51)를 구성하는 AlN과 제1 및 제2 커버(54, 55)를 구성하는 석영과의 열팽창차에 기인하여, 커버(54, 55)[특히, 제2 커버(55)]의 파손도 초래하는 과대한 응력이 발생할 우려가 없다.
또한, 오염물을 적게 하는 관점에서는 삽입 관통 구멍(53)의 내면 전체면이 석영으로 커버되어 있는 것이 바람직하지만, 그 경우에는, 승강 핀(52)과 제2 커버(55)의 내주면 사이의 클리어런스가 매우 작아진다. 승강 핀(52)의 위치 및 수직도의 정밀도에는 한계가 있기 때문에, 클리어런스가 작으면, 승강 핀(52)과 제2 커버(55)의 내주면이 서로 마찰하거나, 승강 핀(52)이 제2 커버(55), 나아가서는 제1 커버(54)를 밀어 올리거나, 또는 승강 핀(52)이 꺾이는 등의 문제점이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 제2 커버(55)의 통형상부(55a)를 삽입 관통 구멍(53) 상부의 대직경 구멍부(53a)에 끼워 넣는 한편, 삽입 관통 구멍(53)의 하부에는 제2 커버(55)가 존재하지 않도록 하여, 상기 문제점을 방지했다. 삽입 관통 구멍(53)의 하부에서 AlN이 노출되었다 하더라도, 삽입 관통 구멍(53)의 내부까지 들어가는 플라즈마 플럭스는 약간이기 때문에 큰 영향은 없다. 또한, 제1 커버(54)의 차양부(54d)와 제2 커버(55)의 플랜지부(55b) 사이에 파티클이 빠져나갈 수 있는 루트가 있지만, 상기 루트의 길이를 길게 함으로써, 예를 들어 차양부(54d)와 플랜지부(55b)의 오버랩 길이를 크게 함으로써, 파티클이 빠져나가는 것을 최소한으로 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 승강 핀(52)이 핀 지지 부재(58)에 고정된 고정 핀이기 때문에, 처음에 적정하게 위치가 맞춰져 있으면, 승강 핀(52)과 제2 커버(55)의 내주면 또는 삽입 관통 구멍(53)의 내면이 접촉할 가능성은, 플로팅 핀을 이용한 경우와 비교하여 대폭 낮다.
또한, 제2 커버(55)의 플랜지부(55b)가 개구(54a)의 하측의 대직경부(54c) 내에 들어가 제1 커버(54)의 차양부(54d)의 아래에 위치하고 있기 때문에, 제2 커버(55)가 웨이퍼(W)에 부착되어 떨어질 우려가 없다. 즉, 제2 커버(55)가 제1 커버(54) 상에 단순히 배치만 되어 있는 경우에는, 처리가 종료되어 웨이퍼(W)를 상승시킬 때 제2 커버(55)가 웨이퍼(W)에 흡착되어 떨어질 가능성이 있다. 특히, 웨이퍼를 정전 흡착하는 경우에는, 전압을 오프로 하더라도 정전 흡착력이 잔존하는 경우가 있어, 제2 커버(55)가 웨이퍼(W)에 흡착되어 떨어질 우려가 크지만, 본 실시형태에서는 이러한 흡착력이 작용하더라도, 제2 커버(55)의 플랜지부(55b)를 제1 커버(54)의 차양부(54d)의 아래에 위치시키고 있기 때문에, 제2 커버(55)가 웨이퍼(W)에 흡착되어 떨어지는 경우가 없다.
실제로 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치로 처리를 한 결과, 삽입 관통 구멍 주위에 AlN 노출 부분이 존재하는 종래 장치의 Al 오염 레벨인 1.0×1010 atoms/㎠를 5.0×109 atoms/㎠까지 저감할 수 있었다.
다음으로, 웨이퍼 배치대(5)의 변형예에 관해 설명한다. 도 7은 웨이퍼 배치대(5)의 다른 예의 주요부를 나타내는 부분 확대 단면도이다. 이 예에서는, 상기 통형상부(55a) 대신 삽입 관통 구멍(53)의 하단까지 도달하는 통형상부(55a')를 갖는 제2 커버(55')를 이용하고 있는 점만이 앞서 설명한 실시형태와 상이하다.
앞서 설명한 웨이퍼 배치대(5)에서는, 승강 핀(52)과 제2 커버(55)의 내주면의 마찰을 방지하는 것을 중시하여, 통형상부(55a)의 길이를 짧게 하여 삽입 관통 구멍(53) 상부의 대직경 구멍부(53a)의 내주면만을 덮도록 했다. 그러나, 마찰에 의해 생기는 파티클보다 오히려, 삽입 관통 구멍(53)의 내주면이 플라즈마에 노출됨으로써 생기는 오염물을 더 방지하고자 한다면, 도 7에 나타낸 구조가 적합하다.
다음으로, 웨이퍼 배치대(5)의 또 다른 변형예에 관해, 도 8을 참조하여 설명한다. 이 예에서는, 제1 커버(54")에서 삽입 관통 구멍(53)에 대응하는 개구(54a')의 주위에 오목부(54f)가 형성되어 있고, 제2 커버(55")가 오목부(54f)에 삽입되는 플랜지부(55b") 및 삽입 관통 구멍(53)의 하단까지 도달하는 통형상부(55a")를 갖고 있다. 이 예에서는, 승강 핀(52)과 통형상부(55a") 간의 마찰이 발생할 가능성이 높아지고, 또한 제2 커버(55")가 웨이퍼(W)에 흡착되어 버릴 가능성이 있다. 그러나, 제1 커버(54")와 제2 커버(55") 사이에 파티클이 빠져나갈 루트가 없고, 삽입 관통 구멍(53) 내에도 AlN의 노출 부분이 전혀 없기 때문에, 파티클 억제에 관해서는 매우 유리하고, 또 구조도 비교적 단순하다. 도 8에 나타낸 구성은, 개구가 상측의 대직경부[오목부(54f)]와 하측의 소직경부를 가지며, 플랜지부(55b")가 개구의 대직경부[오목부(54f)] 내에 삽입되어 있는 것으로 간주할 수 있다.
이어서, 본 발명의 기판 처리 장치의 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100A)에 관해 설명한다. 이 제2 실시형태는, 주로 웨이퍼 배치대의 웨이퍼 승강 기구의 승강 핀의 부착 구조가 제1 실시형태와 상이하고, 다른 부분은 제1 실시형태와 대략 동일하다. 제2 실시형태를 나타낸 도 9∼도 16에서, 제1 실시형태와 동일한 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명은 생략한다. 또한, 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100A)는, 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)의 도 2∼도 4에 기재된 구성을 동일하게 갖고 있어, 이에 관한 중복 설명도 생략한다. 또한, 제2 실시형태에서의 히터(156)의 구성, 전극(157)의 구성 및 전극(157)에 대한 급전은, 제1 실시형태에서의 히터(56)의 구성, 전극(57)의 구성 및 전극(57)에 대한 급전과 각각 동일하며, 이들에 관한 중복 설명도 생략한다.
제2 실시형태에 따른 웨이퍼 배치대(5A)에 관해 상세하게 설명한다. 도 10은 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치(100A)의 웨이퍼 배치대(기판 배치대; 5A)를 확대하여 나타내는 단면도이고, 도 11은 웨이퍼 배치대(5A)의 웨이퍼 승강 기구(기판 승강 기구)를 나타내는 사시도이며, 도 12는 웨이퍼 승강 기구의 승강 핀 부착부(60)를 확대하여 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 5의 A-A선을 따라 취한 단면도이며, 도 14는 도 13의 B-B선을 따라 취한 단면도이다.
웨이퍼 배치대(5A)는, 전술한 바와 같이, 하우징부(2) 내에서, 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 위쪽으로 연장되는 원통형의 지지 부재(4)에 의해 지지된 상태로 설치되어 있다. 웨이퍼 배치대(기판 배치대; 5A)의 배치대 본체(151)는, 예를 들어 열전도성이 양호한 세라믹스 재료인 AlN으로 이루어진다. 배치대 본체(151)의 내부를, 승강 핀(152)이 삽입 관통되는 3개(도 10에서는 2개만 도시)의 삽입 관통 구멍(153)이 수직으로 관통하고 있다. 삽입 관통 구멍(153)의 상부는, 보다 직경이 큰 대직경 구멍부(153a)로 되어 있다. 제1 커버(154)는 고순도 석영으로 이루어지며, 배치대 본체(151)의 상면과 측면을 덮고 있다. 제1 커버(154)에 있어서 삽입 관통 구멍(153)에 대응하는 위치에는, 삽입 관통 구멍(153)보다 직경이 큰 개구(154a)가 형성되어 있다. 제1 커버(154)의 개구(154a)와 삽입 관통 구멍(153) 상부의 대직경 구멍부(153a)의 내면을 덮는 고순도 석영제의 제2 커버(155)가 설치되어 있다. 제2 커버(155)의 중앙에 승강 핀(152)이 삽입 관통하는 구멍이 형성되어 있다. 제2 커버(155)는, 삽입 관통 구멍(153) 상부의 대직경 구멍부(153a)에 끼워 넣어지며, 승강 핀(152)의 삽입 관통 구멍이 되는 통형상부(155a)와, 통형상부(155a)의 상단으로부터 외측으로 넓어지며, 개구의 내면의 일부 및 삽입 관통 구멍(153)의 상단 주위의 배치대 본체(151)의 상면을 덮는 플랜지부(155b)를 갖고 있다.
배치대 본체(151)의 상면에는 웨이퍼(W)의 배치부에 대응하는 위치에 오목부(151a)가 형성되어 있다. 그리고, 제1 커버(154)의 중앙부에는, 오목부(151a)에 끼워 맞추도록 하측으로 돌출된 볼록부(154c)가 형성되어 있다. 제1 커버(154)의 볼록부(154c)의 반대측 상면에는 오목부(154b)가 형성되어 있고, 이 오목부(154b)의 바닥부가 웨이퍼(W)를 배치하는 웨이퍼 배치부로 되어 있다. 이와 같이 제1 커버(154)의 볼록부(154c)가 오목부(151a)에 끼워 맞춰짐으로써, 제1 커버(154)가 배치대 본체(151)로부터 어긋나지 않도록 되어 있다.
상기 구성은 제1 실시형태에서 설명한 것과 동일하며, 따라서 제1 실시형태와 동일한 이점을 갖고 있다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 승강 기구(기판 승강 기구; 158)는, 삽입 관통 구멍(153)에 삽입 관통되는 3개의 승강 핀(152)과, 승강 핀(152)을 지지하여 승강시키는 승강 아암(159)과, 각 승강 핀(152)을 승강 아암에 부착하는 승강 핀 부착부(60)와, 승강 아암(159)을 유지하는 승강 아암 유지 부재(61)와, 승강 아암 유지 부재(61)로부터 하향 연장되어, 챔버(1) 밖에 설치된 도시하지 않은 에어 실린더 등의 액추에이터에 접속된 승강 샤프트(62)를 갖고 있다. 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강 샤프트(62)를 승강시킴으로써, 승강 아암(159)을 통하여 승강 핀(152)이 승강한다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 챔버(1)의 아래쪽에는, 챔버(1) 내의 기밀성을 확보하면서 승강 샤프트(62)의 승강을 허용하는 벨로우즈(62a)가 설치되어 있다. 이 벨로우즈(62a)는 그 위에 설치된 벨로우즈 부착용 플랜지(62b)에 부착된다.
승강 핀 부착부(60)는, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 승강 아암(159)의 상면에 있어서 승강 핀(152)에 대응하는 위치에 형성된 오목부(159a)와, 오목부(159a)에 헐겁게 끼워지는 돌출부(63a)를 갖는 대략 원반형의 베이스 부재(63)와, 승강 아암(159)에 나사(65)에 의해 나사 고정되며, 베이스 부재(63)의 상면을 압박하여 베이스 부재(63)를 클램프하는 클램프 부재(64)를 갖는다. 베이스 부재(63)의 돌출부(63a)는, 승강 아암(159)의 상면과 면접촉하는 베이스 부재(63)의 바닥면의 중앙부로부터 아래쪽으로 돌출된 부분이다. 베이스 부재(63)는 원반형에 한정되지 않고, 클램프 부재(64)에 의해 클램프될 수 있는 범위에서 임의의 형상을 취할 수 있다. 예를 들어, 평면에서 봤을 때, 사각형, 삼각형 등의 다각형이어도 좋다.
도 13에 나타낸 바와 같이, 베이스 부재(63)에는, 베이스 부재(63)의 상면의 중앙부로부터 이 상면에 대하여 수직으로 베이스 부재(63)의 내부에서 하향 연장되는 암나사부(63b)를 갖고 있다. 승강 핀(152)의 기단부는 수나사부(152b)가 형성되어 있다. 수나사부(152b)를 암나사부(63b)에 나사 결합시킴으로써, 승강 핀(152)이 베이스 부재(63)에 수직으로 부착된다.
베이스 부재(63)의 암나사부(63b)의 바닥면 및 승강 핀(152)의 바닥면은, 이들 면이 간극없이 면접촉하도록, 그리고 이들 면이 승강 핀(152)의 축선에 대하여 높은 수직도를 갖도록, 정밀하게 가공되어 있다. 베이스 부재(63)의 암나사부(63b)의 바닥면 및 승강 핀(152)의 바닥면을 밀착시키는 것은, 수나사부(152b)와 암나사부(63b)의 나사 결합부에 불가피하게 존재하는 미소한 유극에 상관없이, 승강 핀(152)의 암나사부(63b)의 바닥면에 대한 수직도를 확보할 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 베이스 부재(63)의 바닥면 및 승강 아암(159)의 상면도, 이들 면이 간극없이 면접촉하도록 정밀하게 가공되어 있다. 또한, 베이스 부재(63)의 암나사부(63b)의 바닥면과 베이스 부재(63)의 바닥면은 높은 평행도를 갖고 있다. 따라서, 도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이 조립되면, 승강 핀(152)의 축선의 승강 아암(159)의 상면에 대한 높은 수직도가 확보되고, 승강 핀(152)은 흔들림없이 승강 아암(159)에 고정된다.
또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 오목부(159a) 및 돌출부(63a)는 모두 평면에서 볼 때 원형이며, 또한 오목부(159a)의 내주면과 돌출부(63a)의 외주면 사이에는 간극이 형성되어 있다. 이 때문에, 승강 아암(159)에 대하여 베이스 부재(63)를 임의의 방향으로 이동시킬 수 있고, 따라서, 승강 핀(152)을 원하는 위치에 위치 결정할 수 있다.
클램프 부재(64)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 베이스 부재(63)의 상면을 압박하는 압박부(64a)와, 나사(65)에 의해 승강 아암(159)의 상면에 부착되는 부착부(64b)와, 압박부(64a)와 부착부(64b)를 연결하는 연결부(64c)를 갖고 있다. 압박부(64a)와 부착부(64b)는 평행하고, 연결부(64c)가 이들에 대하여 수직이며, 즉 클램프 부재(64)는 측면에서 봤을 때 크랭크형상을 갖고 있다. 압박부(64a)에는, 승강 핀(152)과 간섭하지 않도록, 노치(64d)가 형성되어 있다. 또한, 베이스 부재(63) 상면 중, 베이스 부재(63)의 중앙으로부터 나사(65)보다 먼 쪽의 부분만을 압박부(64a)가 압박하는 것이 보증되도록, 압박부(64a)의 기단측[나사(65)에 가까운 쪽]의 하면이 절결되고, 이에 따라 압박부(64a)의 하면의 선단측에 압박면(64e)이 형성되어 있다.
승강 핀(152)의 위치를 조정한 후, 압박부(64a)를 베이스 부재(63) 상의 소정의 위치에 두고, 나사(65)를 체결하여 부착부(64b)를 승강 아암(159)의 상면에 압박함으로써, 압박부(64a)가 베이스 부재(63)를 압박한다. 이에 따라, 베이스 부재(63)가 승강 아암(159)에 고정되고, 승강 핀(152)이 위치 결정된다.
여기서, 클램프 부재(64)는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 압박부(64a)의 하면을 베이스 부재(63)의 상면에 밀착시켰을 때, 부착부(64b)의 하면과 승강 아암(159)의 상면 사이에 0.2 mm 정도의 간극이 형성되도록 치수가 결정된다. 이에 따라, 나사(65)를 체결했을 때, 압박부(64a)가 기울어진 상태로 베이스 부재(63)를 압박하게 되어, 높은 압박력으로 베이스 부재(63)를 압박할 수 있다. 이 때, 압박부(64a)의 압박면(64e)이 베이스 부재(63)의 외주부[나사(65)로부터 먼 쪽의 외주부]로부터 중앙부까지의 범위에 있기 때문에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 압박부(64a)가 기울어진 상태로 베이스 부재(63)를 압박했을 때, 압박면(64e)의 엣지부(64f)가 베이스 부재(63)의 중앙부를 압박한다. 따라서, 압박력에 의해 베이스 부재(63)가 기울어지는 것이 회피된다. 압박부(64a)에 의한 압박의 방법은 이러한 것에 한정되지 않고, 면으로 압박하도록 해도 좋고, 압박부(64a)의 하면 전체면이 압박면으로 되어 있어도 좋다.
다음으로, 이와 같이 구성된 웨이퍼 배치대(5A)를 포함한 플라즈마 처리 장치(100A)의 동작에 관해 설명한다. 우선, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 기구의 웨이퍼 아암(도시하지 않음)에 배치한 상태로 챔버(1) 내에 반입한다. 그리고, 웨이퍼 승강 기구(기판 승강 기구; 158)의 승강 핀(152)을 상승시킨 상태로 하여, 웨이퍼 아암으로부터 승강 핀(152) 상에 웨이퍼(W)를 전달하고, 승강 핀(152)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 서셉터, 즉 웨이퍼 배치대(5A) 상에 배치한다. 그리고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 가스 공급 장치(16)로부터, 필요한 처리 가스를 가스 도입구(15a)를 통해 챔버(1) 내에 도입한다.
다음으로, 제1 실시형태와 동일하게 하여 챔버(1) 내에 마이크로파를 도입하여 처리 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 처리를 실시한다. 이 때, 웨이퍼 배치대(5A)에는 고주파 바이어스가 인가된다.
이와 같이 하여 플라즈마 처리를 행한 후, 웨이퍼 승강 기구(158)의 승강 핀(152)을 상승시켜, 기판인 웨이퍼(W)를 들어 올린다. 그 상태로, 웨이퍼 반송 기구의 웨이퍼 아암(도시하지 않음)을 웨이퍼(W)의 아래에 삽입하여 웨이퍼(W)를 웨이퍼 아암에 전달하고, 웨이퍼(W)를 챔버(1)로부터 반출한다.
상기 플라즈마 처리시에는, 배치대 본체(151)가 AlN으로 이루어진 경우에는, 배치대 본체(151)가 플라즈마에 노출되면 Al을 포함하는 파티클이 생성되고, 이것이 웨이퍼(W)에 부착되어 오염물이 된다. 특히, 본 실시형태와 같이 웨이퍼 배치대(5A)에 고주파 바이어스를 인가하는 경우에는, 이온 인입 효과에 의해 오염물 레벨이 보다 높아질 우려가 있기 때문에, 석영제의 제1 커버(154)에 의해 배치대 본체(151)의 상면과 측면을 덮고, 석영제의 제2 커버(155)에 의해 개구(154a)와 삽입 관통 구멍(153)의 대직경 구멍부(153a)를 덮도록 하여, 파티클의 발생을 억제하고 있다.
배경기술의 항에서 설명한 바와 같이, 승강 핀(152)을 승강 아암(159)에 직접 나사 결합하는 경우에는, 승강 핀(152)을 개별적으로 위치 조절할 수 없고, 또 승강 핀(152)이 기울어지기 쉽다는 결점이 있다. 승강 핀(152)과 삽입 관통 구멍(153) 간의 적정한 위치 관계 및 승강 핀(152)의 축선과 삽입 관통 구멍(153)의 축선 간의 충분한 평행도를 얻을 수 없으면, 승강 핀(152)과 삽입 관통 구멍 내면의 마찰에 의해 파티클이 발생할 가능성이 있다. 또한, 승강 핀(152)이 제1 커버(154) 또는 제2 커버(155)를 들어 올릴 가능성도 있다. 승강 핀(152)의 개별적인 위치 조절이 불필요한 플로팅 핀을 이용한 경우에는, 구조상, 승강 핀과 삽입 관통 구멍 내면의 마찰이 불가피하게 생겨, 역시 파티클 발생의 문제가 있다.
이에 비해, 본 실시형태에서는, 전술한 바와 같이, 베이스 부재(63)의 바닥면에 대한 승강 핀(152)의 축선의 높은 수직도를 확보할 수 있도록 승강 핀(152)을 베이스 부재(63)에 나사 고정하고, 그 베이스 부재(63)의 하면을 승강 아암(159)의 상면에 면접촉시켰기 때문에, 승강 핀(152)의 수직도를 유지할 수 있다. 또한, 승강 아암(159)의 상면에 형성된 오목부(159a)에 베이스 부재(63)의 돌출부(63a)를 헐겁게 끼웠기 때문에, 오목부(159a)의 내면과 돌출부(63a)의 외주 사이의 간극의 치수의 범위내에서 베이스 부재(63)를 임의의 방향으로 움직여, 승강 핀(152)의 위치를 조절할 수 있다. 각 승강 핀(152)의 위치를 개별적으로 조절할 수 있고, 그와 같이 위치 조절한 상태로 클램프 부재(64)의 압박부(64a)에 의해 베이스 부재(63)를 위에서 압박함으로써, 승강 핀을 원하는 위치에 고정할 수 있다. 이 때, 각 승강 핀(152)의 높은 수직도가 확보된다. 따라서, 삽입 관통 구멍(153)과 승강 핀(152)의 위치 맞춤을 정확하게 행할 수 있고, 또 승강 핀(152)이 기울어지지도 않는다. 이 때문에, 승강 핀(152)과 삽입 관통 구멍(153) 내면 사이의 마찰에 의한 파티클의 발생이나, 승강 핀(152)에 의한 제1 커버(154), 제2 커버(155)의 들어 올림 등의 문제점이 생길 우려를 매우 작게 할 수 있다.
또한, 승강 핀(152)의 수나사부(152b)를 베이스 부재(63)의 암나사부(63b)에 나사 결합했을 때, 베이스 부재(63)의 암나사부(63b)의 바닥면과 승강 핀(152)의 바닥면이 밀착하도록 되어 있기 때문에, 수나사부(152b)와 암나사부(63b)의 나사 결합부에 불가피하게 존재하는 미소한 유극에 상관없이, 승강 핀(152)의 암나사부(63b)의 바닥면에 대한 수직도를 확보할 수 있다. 또한, 베이스 부재(63)의 바닥면 및 승강 아암(159)의 상면이 서로 밀착하도록 이들 면이 높은 평탄도를 갖고 있기 때문에, 승강 핀(152)이 기울어지지 않는다.
또한, 클램프 부재(64)는, 압박부(64a)의 하면을 베이스 부재(63)의 상면에 밀착시켰을 때, 부착부(64b)의 하면과 승강 아암(159)의 상면 사이에 0.2 mm 정도의 간극이 형성되도록 치수가 결정되어 있기 때문에, 나사(65)를 체결했을 때, 압박부(64a)가 기울어진 상태로 베이스 부재(63)를 압박하고, 높은 압박력으로 베이스 부재(63)를 압박할 수 있어, 확실하게 승강 핀을 고정할 수 있다. 또한, 압박부(64a)가 기울어진 상태로 베이스 부재(63)를 압박했을 때, 압박면(64e)의 엣지부(64f)가 베이스 부재(63)의 중앙부를 압박하도록 되어 있기 때문에, 승강 핀(152)을 고정할 때 편중된 압박력에 의해 베이스 부재(63)가 기울어지는 것을 회피할 수 있다.
전술한 제2 실시형태에 따른 승강 핀(152)의 승강 아암(159)에 대한 부착 구조는, 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 여러가지 다른 종류의 기판 처리 장치에 널리 적용할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 기판 처리 장치의 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100B)에 관해 설명한다. 이 제3 실시형태는, 주로 웨이퍼 배치대의 배치대 본체 상에 설치된 커버의 형태가 제1 실시형태와 상이하고, 다른 부분은 제1 실시형태와 대략 동일하다. 제3 실시형태를 나타낸 도 17∼도 30에서, 제1 실시형태와 동일한 부분에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명은 생략한다. 제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치도, 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 도 2∼도 4에 기재된 구성을 동일하게 갖고 있어, 이에 관한 중복 설명도 생략한다. 또한, 제3 실시형태에서의 히터(256)의 구성, 전극(257)의 구성 및 전극(257)에 대한 급전은, 제1 실시형태에서의 히터(56)의 구성, 전극(57)의 구성 및 전극(57)에 대한 급전과 각각 동일하며, 이들에 관한 중복 설명도 생략한다.
제3 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100B)의 웨이퍼 배치대(5B)에 관해 상세하게 설명한다. 도 18은 웨이퍼 배치대(5B)를 확대하여 나타내는 단면도이다. 웨이퍼 배치대(5B)는, 전술한 바와 같이, 하우징부(2) 내에 배기실(11)의 바닥부 중앙으로부터 위쪽으로 연장되는 원통형의 지지 부재(4)에 의해 지지된 상태로 설치되어 있다. 웨이퍼 배치대(5B)의 배치대 본체(251)는, 열전도성이 양호한 세라믹스 재료인 AlN으로 이루어진다. 배치대 본체(251) 내부를, 승강 핀(252)이 삽입 관통되는 3개(2개만 도시)의 삽입 관통 구멍(253)이 수직으로 관통하고 있다. 커버(254)는 고순도의 석영으로 이루어지며, 배치대 본체(251)의 상면과 측면을 덮고 있다.
배치대 본체(251)의 상면 중앙부에는, 웨이퍼(W)의 배치 영역에 대응하는 영역에 커버(254)가 끼워 맞춰지는 오목부(251a)가 형성되어 있다. 그리고, 커버(254)의 중앙부에는, 오목부(251a)에 끼워 맞추도록 하측으로 돌출된 볼록부(254c)가 형성되어 있다. 커버(254)의 볼록부(254c)의 반대측의 상면에는 오목부(254b)가 형성되어 있고, 이 오목부(254b)의 바닥부가 웨이퍼(W)를 배치하는 웨이퍼 배치 영역(기판 배치 영역; 254a)이 되어 있다. 이와 같이 커버(254)의 볼록부(254c)가 오목부(251a)에 끼워 맞춰짐으로써, 커버(254)가 배치대 본체(251)로부터 어긋나지 않도록 되어 있다.
커버(254)는, 중앙의 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1)가 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측인 외측 영역(254d)의 두께(d2)보다 두껍게 되도록 구성되어 있다. 이에 따라, 배치대 본체(251)로부터 웨이퍼 배치 영역(254a)에 공급되는 단위면적당 열량보다, 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측인 외측 영역(254d)에 공급되는 단위면적당 열량이 많게 되도록 구성되어 있다. 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1)와 외측 영역(254d)의 두께(d2)를 조정함으로써 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
커버(254)는, 배치대 본체(251)의 측면을 덮는 측면 부분(251e)을 갖고 있고, 이에 따라 배치대 본체(251)의 측면으로부터의, 예를 들어 스퍼터링에 의한 오염물 발생을 방지한다.
삽입 관통 구멍(253)에 삽입 관통되는 승강 핀(252)은, 핀 지지 부재(258)에 고정되어 있다. 즉, 승강 핀(252)은 고정 핀으로서 구성되어 있다. 핀 지지 부재(258)에는 수직 방향으로 연장되는 승강 로드(259)가 접속되어 있고, 도시하지 않은 액추에이터에 의해 승강 로드(259)를 승강시킴으로써, 핀 지지 부재(258)를 통하여 승강 핀(252)이 승강되도록 되어 있다. 259a는 기밀 상태로 승강 로드(259)를 승강시킬 수 있도록 설치된 벨로우즈이다.
웨이퍼 배치대(5B)는, 전술한 커버(254)의 중앙부의 웨이퍼 배치 영역(254a)에 단순히 웨이퍼(W)가 배치되도록 구성되어 있어도 좋다.
다음으로, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100B)의 동작에 관해 설명한다. 우선, 웨이퍼(W)를 웨이퍼 반송 기구의 웨이퍼 아암(도시하지 않음)에 배치한 상태로 챔버(1) 내에 반입한다. 그리고, 승강 핀(252)을 상승시킨 상태로 하여, 웨이퍼 아암으로부터 승강 핀(252) 상에 웨이퍼(W)를 전달하고, 승강 핀(252)을 하강시켜 웨이퍼(W)를 서셉터(5B) 상에 배치한다. 그리고, 제1 실시형태와 마찬가지로, 가스 공급 장치(16)로부터, 필요한 처리 가스를 가스 도입구(15a)를 통해 챔버(1) 내에 도입한다.
다음으로, 제1 실시형태와 동일하게 하여 챔버(1) 내에 마이크로파를 도입하여 처리 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마에 의해, 히터(256)에 의해 가열된 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마 처리를 실시한다.
이러한 플라즈마 처리시에는, 히터(256)에 의해 가열된 배치대 본체(251)로부터의 열(복사열)이 커버(254)를 통해 웨이퍼(W)에 공급되지만, 종래에는, 웨이퍼(W)의 외주부의 온도가 낮아지는 경향이 있었다. 이에 비해, 본 실시형태에서는, 커버(254)의 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1)를 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측인 외측 영역(254d)의 두께(d2)보다 두껍게 되도록 했기 때문에, 배치대 본체(251)로부터 배치 영역(254a)에 공급되는 단위면적당 열량보다, 배치 영역(254a)보다 외측 영역(254d)에 공급되는 단위면적당 열량이 많게 되도록 하여, 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하를 억제할 수 있다.
종래에는, 커버(254)의 두께가 균일하여, 히터(256)가 존재하는 영역에서는, 커버(254)의 표면에 부여되는 단위면적당 열량은 거의 균일하다고 고려되었다. 그럼에도 불구하고, 웨이퍼(W)의 외주부의 온도가 저하되는 경향이 있었다. 이것은, 동일한 열량을 부여하더라도, 커버(254)의 외주부가 처리 공간에 노출되어 있기 때문에, 외주부쪽이 방열이 많게 되기 때문이라고 추측된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측 영역(254d)에 보다 많은 열량을 공급하도록 함으로써, 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하를 억제한다. 즉, 커버(254)가 얇을수록 아래쪽의 배치대 본체(251)로부터 커버(254)의 상면에 전달되는 열량이 많아지기 때문에, 상대적으로 두꺼운 두께(d1)의 웨이퍼 배치 영역(254a)의 상면에 공급되는 단위면적당 열량보다, 상대적으로 얇은 두께(d2)의 외측 영역(254d)의 상면에 공급되는 단위면적당 열량이 많게 되고, 웨이퍼(W) 외주부에 공급되는 열량이 증가하여, 결과적으로 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하가 억제되는 것이다. 그리고, 이에 따라 웨이퍼(W) 외주부의 플라즈마 처리율을 상승시킬 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 실현할 수 있다. 이 경우에, 두께(d1)와 두께(d2)의 차이를 크게 함으로써, 웨이퍼(W) 외주부의 온도를 상대적으로 높게 할 수 있다. 또한, 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1) 및 외측 영역(254d)의 두께(d2) 자체를 적절하게 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 온도 자체를 최적으로 제어할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
즉, 석영제의 커버(254)에 대한 열선의 투과율을 이용하여, 커버(254)의 외측 영역(254d)의 두께를 상대적으로 얇게 하여 외측 영역(254d)에 대한 열량을 증가시키고 웨이퍼(W)의 외주부의 온도 저하를 억제하여, 균일한 플라즈마 처리를 실현하며, 커버(254)의 두께 자체를 변화시켜 웨이퍼(W)에 도달하는 열선의 양 자체를 조정함으로써, 웨이퍼(W)의 온도 자체를 최적으로 제어하여 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
상기 예에서는, 웨이퍼(W)의 위치 맞춤을 위해 배치대 본체(251)에 오목부(251a)를 형성함으로써 커버(254)에 오목부(254b)를 형성하여, 거기에 배치 영역(254a)을 형성했지만, 도 19에 나타낸 바와 같이, 배치대 본체(251)의 상면을 플랫으로 하거나, 도 20에 나타낸 바와 같이 커버(254)의 상면을 플랫으로 해도 좋다. 이 경우의 웨이퍼(W)의 위치 결정은, 웨이퍼(W)의 외측에 외벽을 설치하거나, 또는 복수의 가이드 핀을 설치함으로써(모두 도시하지 않음) 행할 수 있다.
다음으로, 본 실시형태의 구성에 이르게 된 시뮬레이션 결과에 관해 설명한다. 여기서는, 여러가지 커버 형상을 이용한 경우의 웨이퍼의 중심과 엣지부의 온도를, 단순화를 위해, 열전도만을 고려하고 열복사는 고려하지 않으면서, 범용의 정상 열전도 해석 소프트웨어인 3GA(Palsso Tech사 제품)을 이용한 시뮬레이션에 의해 구했다.
참조예인 No.1에서는, 도 21에 나타낸 바와 같이, 커버(254)의 두께를 1.5 mm로 균일하게 했다. 또한, No.2에서는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 커버(254)의 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측인 외측 영역(254d)의 열용량을 크게 하기 위해, 그 부분의 두께를 4 mm로 두껍게 했다. 또한, No.3에서는, 도 23에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측에서 열용량을 크게 하기 위해, 외측 영역(254d)에 연속하는 측면 부분(254e)의 두께를 10 mm 증가(총 11.5 mm)시켰다. 이것은, 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측에 열용량이 큰 부분을 형성하고, 그 부분에 축열시킴으로써 웨이퍼(W)의 외측 부분의 온도를 상승시키기 위한 것이다.
그 결과, 참조예인 No.1에서는 웨이퍼 배치 영역(254a)에 배치된 웨이퍼(W)의 중심 온도(TC)가 402.8℃이고, 웨이퍼(W)의 엣지 온도(TE)가 381.8℃이며, 이들의 차(Δt)가 21℃이었던 데 비해, No.2에서는, TC=398.1℃, TE=374.5℃, Δt=23.6℃, No.3에서는, TC=393℃, TE=368℃, Δt=25℃이 되어, 오히려 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하가 심해지는 결과가 되었다. 이것은, 외측 영역(254d) 및 측면 부분(254e)을 두껍게 함으로써, 이들이 히트 싱크로서 기능하여, 웨이퍼 배치 영역(254a)보다 외측 영역(254d)에 대한 열공급이 오히려 적어졌기 때문이라고 고려된다.
따라서, 반대로 커버(254)의 웨이퍼 배치 영역(254a)이 두껍게 되도록 한 No.4, 5에 관해 시뮬레이션을 행했다. No.4는, 도 24에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1)를 3.5 mm로 두껍게 하고, 외측 영역(254d)의 두께(d2)를 1.5 mm 그대로 한 것이고, No.5는, 도 25에 나타낸 바와 같이, d1을 2.5 mm으로 하고, d2를 1.5 mm 그대로 한 것이다. 그 결과, No.4에서는 TC=346.6℃, TE=334.3℃, Δt=12.3℃이 되고, No.5에서는 TC=372.16℃, TE=357.7℃, Δt=14.4℃이 되어, Δt의 저하에 성공했다. 단, No.4에서는 TC가 346.6℃로 낮고, No.5에서는 d1을 2.5 mm까지 되돌렸지만 TC가 372.16℃로 아직 낮은 결과가 되었다. 따라서, No.6으로서, 도 26에 나타낸 바와 같이, d1을 2 mm, d2를 1 mm으로 한 것에 관해 시뮬레이션을 행한 결과, TC=386.7℃, TE=373.7℃, Δt=13℃가 되어 TC를 허용 범위로 할 수 있었다. 또한, 커버(254)의 두께 조정을 행함으로써, 보다 엄밀하게 온도 제어를 행할 수 있다. 단, 가공의 문제 등으로 자연히 한계가 있다고 고려된다.
이와 같이, 커버(254)의 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께(d1)보다, 외측 영역(254d)의 두께(d2)를 소정의 양만큼 얇게 함으로써, 웨이퍼 엣지부의 온도 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 웨이퍼 배치 영역(254a)의 두께와 외측 영역(254d)의 두께를 적절하게 조정함으로써, 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하를 억제하면서 웨이퍼(W)의 온도를 적절히 제어하여 보다 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있는 것이 확인되었다.
다음으로, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 배치대를 이용하여 실제로 플라즈마 처리를 행한 결과를 비교예와 비교하면서 설명한다. 여기서는, 도 17의 플라즈마 처리 장치에서, 도 27에 나타내는 본 실시형태에 따른 웨이퍼 배치대와, 도 28에 나타내는 비교예에 따른 웨이퍼 배치대를 이용하여 실리콘질화막의 성막을 행했다. 그 때의 조건은, 챔버 내의 압력을 6.7 Pa, 고주파 바이어스의 전력을 3 kW로 하고, N2 가스를 600 mL/min(sccm), Ar 가스를 100 mL/min(sccm), Si2H6 가스를 4 mL/min(sccm)의 유량으로 공급하며, 배치대 본체의 온도를 500℃로 설정하여 성막 처리를 행했다. 그 때의 웨이퍼 상의 위치와 성막율의 관계를 도 29에 나타낸다. 이 도면에 나타낸 바와 같이, 비교예의 경우에는, 웨이퍼의 엣지에서 성막율이 저하하는 데 비해, 본 실시형태에 따른 웨이퍼 배치대를 이용한 경우에는, 웨이퍼 엣지의 성막율의 저하가 억제되고 있는 것이 확인되었다. 또한, 이 때의 성막율의 균일성(1σ)은, 비교예의 경우가 5.5%이었던 데 비해, 본 실시형태의 경우에는 3.3%가 되어, 본 실시형태의 성막율(플라즈마 처리)의 균일성이 높은 것이 확인되었다.
다음으로, 제3 실시형태의 변형예에 관해 설명한다. 도 30은, 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치에 이용되는 웨이퍼 배치대(5')를 확대하여 나타내는 단면도이다. 이 웨이퍼 배치대(5')의 기본 구조는 도 18에 나타내는 웨이퍼 배치대(5B)와 동일하기 때문에 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 본 실시형태의 웨이퍼 배치대(5')는, 상면이 평면형을 이루는 AlN으로 이루어진 배치대 본체(251')와, 그 표면을 덮도록 설치된 고순도의 석영제 커버(254')를 갖고 있다.
커버(254')는 그 상면의 중앙부에 웨이퍼 배치 영역(254a')을 갖고 있다. 또한, 커버(254')의 상면은 평면형으로 되어 있고, 거기에 웨이퍼(W)를 웨이퍼 배치 영역(254a')에서 위치 결정하는 복수의 가이드 핀(80)이 설치되어 있다.
커버(254')의 하면에 있어서 웨이퍼 배치 영역(254a')과 그 외측의 외측 영역(254d') 사이에는 단차가 형성되어 있고, 이 단차에 의해, 커버(254')의 웨이퍼 배치 영역(254a')의 하면과 배치대 본체(251')의 상면 사이에 간극(81)이 형성되어 있다. 한편, 커버(254')의 외측 영역(254d')의 하면과 배치대 본체(251')의 상면은 접해 있고, 양자간에는 간극이 형성되어 있지 않다. 즉, 외측 영역(254d')의 하면과 배치대 본체(251')의 상면 사이의 거리는 0이고, 웨이퍼 배치 영역(254a')의 하면과 배치대 본체(251')의 상면 사이의 거리보다 작다. 따라서, 간극이 존재하지 않아 배치대 본체(251')로부터 외측 영역(254d')으로는 직접 열이 전달되지만, 배치대 본체(251')로부터 웨이퍼 배치 영역(254a')으로는 간극(81)을 통한 열전달이 이루어지기 때문에, 필연적으로 전달되는 열량이 적어진다. 따라서, 배치대 본체(251')로부터 웨이퍼 배치 영역(254a')으로 공급되는 단위면적당 열량보다, 외측 영역(254d')에 공급되는 단위면적당 열량이 많게 된다. 이 때문에, 이 변형 실시형태에서도, 웨이퍼(W) 외주부에 공급되는 열량이 증가하고, 결과적으로 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하를 억제할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 이 경우에, 간극(81)의 거리(G)를 적절하게 조절함으로써 웨이퍼(W)의 온도 자체를 제어할 수 있고, 웨이퍼(W) 외주부의 온도 저하의 억제뿐만 아니라 웨이퍼(W)의 온도 자체의 제어도 행할 수 있어, 플라즈마 처리율을 제어할 수 있다.
단, 간극(81)의 거리(G)가 지나치게 크면 웨이퍼(W)의 온도를 원하는 온도로 할 수 없을 우려가 있다. 이 때문에, 간극(81)의 거리(G)를 허용 범위까지 크게 하더라도 충분히 웨이퍼(W)의 온도 제어를 행할 수 없는 경우에는, 웨이퍼 배치 영역(254a')과 배치대 본체(251') 사이에 간극(81)을 형성한 다음, 또한 앞서 설명한 실시형태와 같이 웨이퍼 배치 영역(254a')의 두께(d1)보다 외측 영역(254d')의 두께(d2)를 얇게 하는 등, 두께(d1 및 d2) 자체를 조정하여 열선 투과율을 제어할 수 있다. 이에 따라, 온도 조정 마진을 보다 크게 할 수 있어, 균일한 플라즈마 처리가 행해지도록, 또한 이에 더하여 원하는 플라즈마 처리율이 실현되도록, 온도 제어를 행할 수 있다. 외측 영역(254d')과 배치대 본체(251') 사이에도 간극을 형성하고, 이 간극과 상기 간극(81)을 조정하는 것에 의해서도 온도 조정 마진을 보다 크게 할 수 있다. 즉, 커버(254')의 웨이퍼 배치 영역(254a') 및 외측 영역(254d')의 하면과 배치대 본체(251')의 상면 사이의 거리를 조정함으로써 온도 조정을 행해도 좋다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 여러가지 변형이 가능하다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 웨이퍼 배치대에 고주파 바이어스를 인가하는 장치를 예시했지만, 고주파 바이어스를 인가하지 않는 장치이어도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치로서 RLSA 방식의 플라즈마 처리 장치를 예시했지만, 예를 들어 리모트 플라즈마 방식, ICP 방식, ECR 방식, 표면 반사파 방식, 마그네트론 방식 등의 다른 방식의 플라즈마 처리 장치이어도 좋다. 플라즈마 처리의 내용도 특별히 한정되지 않고, 플라즈마 산화 처리, 플라즈마 질화 처리, 플라즈마 산질화 처리, 플라즈마 성막 처리, 플라즈마 에칭 등의 여러가지 플라즈마 처리를 대상으로 할 수 있다. 또한, 기판은, 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, FPD용 유리 기판 등의 다른 기판이어도 좋다.
상기 제1∼제3 실시형태에 나타낸 여러가지 특징적 구성은, 임의로 조합할 수 있다. 예를 들어, 제2 실시형태에 나타낸 기판 승강 기구는, 제1 실시형태에 나타낸 여러가지 형태의 제1 커버 및 제2 커버와 조합하여 이용할 수 있다.
또한 예를 들어, 제3 실시형태에 나타낸 기판 배치 영역과 외측 영역의 온도관계를 조정하는 수단(구체적으로는, 커버의 두께를 기판 배치 영역과 외측 영역에서 상이하게 한 점 또는 기판 배치 영역에서 커버와 배치대 본체 사이에 간극을 형성하는 점 등)은, 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 나타낸 구성과 조합할 수 있다. 이 경우, 적어도 제1 커버와 배치대 본체 사이에, (i) 기판 배치 영역에서의 제1 커버의 두께가, 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 제1 커버의 두께보다 크다는 것과, (ⅱ) 기판 배치 영역에서의 제1 커버의 하면과 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리가, 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 제1 커버의 하면과 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리보다 크다는 것, 중의 적어도 하나의 치수 관계가 성립되도록 구성되어 있으면 충분하다.

Claims (18)

  1. 진공으로 유지 가능하며 기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
    를 포함하며, 상기 기판 배치대는,
    AlN으로 이루어진 배치대 본체와,
    상기 배치대 본체 내에 설치되어, 배치된 기판을 가열하기 위한 발열체와,
    상기 배치대 본체의 표면을 덮는 석영제의 제1 커버와,
    상기 기판 배치대의 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 설치되어, 기판을 승강시키는 복수의 승강 핀과,
    상기 배치대 본체에 형성되어, 상기 승강 핀이 삽입 관통되는 복수의 삽입 관통 구멍과,
    상기 제1 커버에 있어서 상기 복수의 삽입 관통 구멍에 각각 대응하는 위치에 형성된 복수의 개구와,
    상기 제1 커버와 별개의 부재로서 상기 삽입 관통 구멍에 각각 설치된 복수의 석영제의 제2 커버를 갖고 있고,
    상기 각 제2 커버는, 대응하는 삽입 관통 구멍의 상단 근방에서 상기 배치대 본체의 AlN으로 이루어진 표면이 상기 처리 용기 내에 생성된 플라즈마에 노출되지 않도록, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 일부와, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 개구의 내면의 적어도 일부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 각 제2 커버는, 상기 각 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 상부를 덮는 통형상부와, 상기 통형상부의 상단부로부터 외측으로 넓어지는 플랜지부를 갖고 있고,
    상기 플랜지부는, 상기 개구 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 삽입 관통 구멍은, 그 상부에 보다 큰 직경의 대직경 구멍부를 가지며, 상기 통형상부는 상기 대직경 구멍부에 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 통형상부는, 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 전부를 덮는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 소직경부와 하측의 대직경부를 가지며, 상기 제1 커버에 상기 개구의 대직경부의 위쪽으로 돌출하는 차양부가 마련되고,
    상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 차양부의 아래쪽에서 상기 개구의 대직경부 내에 들어가 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 대직경부와 하측의 소직경부를 갖고 있고,
    상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 개구의 대직경부 내에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 플라즈마 생성 기구는, 복수의 슬롯을 갖는 평면 안테나와, 상기 평면 안테나를 통해 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 유도하는 마이크로파 도입 수단을 가지며, 도입된 마이크로파에 의해 처리 가스를 플라즈마화하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판 배치대에 플라즈마 중의 이온을 인입하기 위한 고주파 바이어스를 인가하는 고주파 바이어스 인가 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 기판 배치대는,
    상기 승강 핀을 지지하는 승강 아암과,
    승강 아암을 통하여 승강 핀을 승강시키는 액추에이터와,
    상기 승강 핀을 상기 승강 아암에 부착하는 승강 핀 부착부
    를 구비하며, 상기 승강 핀 부착부는,
    상기 승강 아암의 상면에 있어서 상기 승강 핀에 대응하는 위치에 형성된 오목부와, 상기 승강 핀이 나사 고정되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재를 클램프함으로써 상기 베이스 부재를 상기 승강 아암에 고정하는 클램프 부재를 갖고 있고,
    상기 베이스 부재는, 상기 베이스 부재의 바닥면으로부터 아래쪽으로 돌출되고 상기 오목부에 헐겁게 끼워지는 돌출부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 커버는, 기판을 배치하기 위한 기판 배치 영역을 갖고 있고,
    상기 배치대 본체 및 상기 제1 커버는,
    (i) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 두께가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 두께보다 크다는 것과,
    (ⅱ) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리보다 크다는 것,
    중의 적어도 하나의 치수 관계가 성립하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 진공으로 유지된 처리 용기 내에서 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 기판 처리 장치에 있어서, 상기 처리 용기 내에서 기판을 배치하는 기판 배치대로서,
    AlN으로 이루어진 배치대 본체와,
    상기 배치대 본체 내에 설치되어, 배치된 기판을 가열하기 위한 발열체와,
    상기 배치대 본체의 표면을 덮는 석영제의 제1 커버와,
    상기 기판 배치대의 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 설치되어, 기판을 승강시키는 복수의 승강 핀과,
    상기 배치대 본체에 형성되어, 상기 승강 핀이 삽입 관통되는 복수의 삽입 관통 구멍과,
    상기 제1 커버에 있어서 상기 복수의 삽입 관통 구멍에 각각 대응하는 위치에 형성된 복수의 개구와,
    상기 제1 커버와 별개의 부재로서 상기 삽입 관통 구멍에 각각 설치된 복수의 석영제의 제2 커버
    를 포함하며, 상기 각 제2 커버는, 대응하는 삽입 관통 구멍의 상단 근방에 있어서 상기 배치대 본체의 AlN으로 이루어진 표면이 상기 처리 용기 내에 생성된 플라즈마에 노출되지 않도록, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 일부와, 상기 제2 커버에 대응하는 상기 개구의 내면의 적어도 일부를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  12. 제11항에 있어서, 상기 각 제2 커버는, 상기 각 삽입 관통 구멍의 내주면의 적어도 상부를 덮는 통형상부와, 상기 통형상부의 상단부로부터 외측으로 넓어지는 플랜지부를 갖고 있고,
    상기 플랜지부는, 상기 개구 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  13. 제12항에 있어서, 상기 각 삽입 관통 구멍은, 그 상부에 보다 큰 직경의 대직경 구멍부를 가지며, 상기 통형상부는 상기 대직경 구멍부에 끼워 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  14. 제12항에 있어서, 상기 통형상부는, 상기 삽입 관통 구멍의 내주면의 전부를 덮는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  15. 제12항에 있어서, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있고, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 소직경부와 하측의 대직경부를 가지며, 상기 제1 커버에 상기 개구의 대직경부의 위쪽으로 돌출하는 차양부가 마련되고,
    상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 차양부의 아래쪽에서 상기 개구의 대직경부 내에 들어가 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  16. 제12항에 있어서, 상기 각 개구의 내면에는 단차가 형성되어 있으며, 이에 따라, 상기 개구는 상측의 대직경부와 하측의 소직경부를 갖고 있고,
    상기 제2 커버의 플랜지부는, 상기 개구의 대직경부 내에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  17. 제11항에 있어서, 상기 승강 핀을 지지하는 승강 아암과,
    승강 아암을 통하여 승강 핀을 승강시키는 액추에이터와,
    상기 승강 핀을 상기 승강 아암에 부착하는 승강 핀 부착부
    를 구비하며, 상기 승강 핀 부착부는,
    상기 승강 아암의 상면에 있어서 상기 승강 핀에 대응하는 위치에 형성된 오목부와, 상기 승강 핀이 나사 고정되는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재를 클램프함으로써 상기 베이스 부재를 상기 승강 아암에 고정하는 클램프 부재를 갖고,
    상기 베이스 부재는, 이 베이스 부재의 바닥면으로부터 아래쪽으로 돌출되고 상기 오목부에 헐겁게 끼워지는 돌출부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
  18. 제11항에 있어서, 상기 제1 커버는 기판을 배치하기 위한 기판 배치 영역을 갖고 있고,
    상기 배치대 본체 및 상기 제1 커버는,
    (i) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 두께가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 두께보다 크다는 것과,
    (ⅱ) 상기 기판 배치 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리가, 상기 기판 배치 영역보다 외측인 외측 영역에서의 상기 제1 커버의 하면과 상기 기판 배치대 본체의 상면 사이의 거리보다 크다는 것,
    중의 적어도 하나의 치수 관계가 성립하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 배치대.
KR1020117005464A 2008-09-16 2009-09-16 기판 처리 장치 및 기판 배치대 KR101227743B1 (ko)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2008-236951 2008-09-16
JPJP-P-2008-236950 2008-09-16
JP2008236949A JP5090299B2 (ja) 2008-09-16 2008-09-16 プラズマ処理装置および基板載置台
JP2008236951A JP5155790B2 (ja) 2008-09-16 2008-09-16 基板載置台およびそれを用いた基板処理装置
JP2008236950A JP5249689B2 (ja) 2008-09-16 2008-09-16 プラズマ処理装置および基板載置台
JPJP-P-2008-236949 2008-09-16
PCT/JP2009/066160 WO2010032750A1 (ja) 2008-09-16 2009-09-16 基板処理装置および基板載置台

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110039495A true KR20110039495A (ko) 2011-04-18
KR101227743B1 KR101227743B1 (ko) 2013-01-29

Family

ID=42039574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117005464A KR101227743B1 (ko) 2008-09-16 2009-09-16 기판 처리 장치 및 기판 배치대

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20110222038A1 (ko)
KR (1) KR101227743B1 (ko)
CN (1) CN102160166B (ko)
WO (1) WO2010032750A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170043299A (ko) * 2015-10-13 2017-04-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20180056859A (ko) * 2016-11-21 2018-05-30 주식회사 비앤비 마이크로파에 의해 가열되는 급속 하이브리드 발열체
KR102116619B1 (ko) * 2018-12-03 2020-05-28 허경호 반도체 제조용 더미 기판
KR20210034491A (ko) * 2019-09-20 2021-03-30 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 장치

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130107964A (ko) * 2012-03-23 2013-10-02 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 증착 장치
US10131994B2 (en) 2012-07-20 2018-11-20 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source with top coil over a ceiling and an independent side coil and independent air flow
CN103681182B (zh) * 2012-09-05 2016-08-31 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置及等离子体加工设备
JP5996340B2 (ja) * 2012-09-07 2016-09-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置
KR102137617B1 (ko) * 2012-10-19 2020-07-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라즈마 처리 장치
US10593521B2 (en) * 2013-03-12 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Substrate support for plasma etch operations
US10163606B2 (en) 2013-03-15 2018-12-25 Applied Materials, Inc. Plasma reactor with highly symmetrical four-fold gas injection
KR20160002543A (ko) * 2014-06-30 2016-01-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치
JP6403100B2 (ja) * 2016-01-25 2018-10-10 信越半導体株式会社 エピタキシャル成長装置及び保持部材
US20170353994A1 (en) * 2016-06-06 2017-12-07 Applied Materials, Inc. Self-centering pedestal heater
US10998219B2 (en) * 2016-06-13 2021-05-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer support device and method for removing lift pin therefrom
US10490431B2 (en) * 2017-03-10 2019-11-26 Yield Engineering Systems, Inc. Combination vacuum and over-pressure process chamber and methods related thereto
CN109427635B (zh) * 2017-08-29 2020-09-11 创意电子股份有限公司 半导体元件的测试设备及其搬运装置
JP2019052914A (ja) * 2017-09-14 2019-04-04 日本電産サンキョー株式会社 検査装置
TW202013581A (zh) * 2018-05-23 2020-04-01 日商東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP7149739B2 (ja) * 2018-06-19 2022-10-07 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置
CN111441037B (zh) * 2019-03-08 2024-05-14 上海征世科技股份有限公司 一种用于微波等离子体沉积金刚石膜装置中的刀具托盘
CN109976476B (zh) * 2019-05-15 2024-04-26 苏州浪潮智能科技有限公司 一种安装M.2硬盘的锁紧结构及riser卡
JP2021012952A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 東京エレクトロン株式会社 載置台、基板処理装置及び載置台の組立方法
KR20210076345A (ko) 2019-12-16 2021-06-24 삼성전자주식회사 리프트 핀 모듈
CN115461856A (zh) * 2020-04-29 2022-12-09 应用材料公司 用于均匀性改善的加热器盖板
TWI800072B (zh) * 2020-12-31 2023-04-21 大陸商拓荊科技股份有限公司 晶圓支撐銷升降裝置
CN113774360B (zh) * 2021-11-11 2022-02-11 陛通半导体设备(苏州)有限公司 一种往复旋转升降的化学气相沉积设备

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW334609B (en) * 1996-09-19 1998-06-21 Hitachi Ltd Electrostatic chuck, method and device for processing sanyle use the same
US7515264B2 (en) * 1999-06-15 2009-04-07 Tokyo Electron Limited Particle-measuring system and particle-measuring method
KR100502268B1 (ko) * 2000-03-01 2005-07-22 가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼 플라즈마처리장치 및 방법
JP2001326269A (ja) * 2000-05-15 2001-11-22 Hitachi Ltd 半導体製造装置
KR100666764B1 (ko) * 2001-10-16 2007-01-09 동경 엘렉트론 주식회사 피처리체 승강기구 및 이를 사용한 처리장치
JP4374854B2 (ja) * 2001-12-25 2009-12-02 東京エレクトロン株式会社 処理装置及びそのクリーニング方法
US20030159778A1 (en) * 2002-02-27 2003-08-28 Kunihiko Koroyasu Plasma processing apparatus, protecting layer therefor and installation of protecting layer
WO2004084298A1 (ja) * 2003-03-19 2004-09-30 Tokyo Electron Limited 静電チャックを用いた基板保持機構およびその製造方法
JP4354243B2 (ja) 2003-04-21 2009-10-28 東京エレクトロン株式会社 被処理体の昇降機構及び処理装置
KR100505035B1 (ko) * 2003-11-17 2005-07-29 삼성전자주식회사 기판을 지지하기 위한 정전척
US7638003B2 (en) * 2006-01-12 2009-12-29 Asm Japan K.K. Semiconductor processing apparatus with lift pin structure
JP2007266595A (ja) 2006-02-28 2007-10-11 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びそれに用いる基板加熱機構
WO2007099957A1 (ja) * 2006-02-28 2007-09-07 Tokyo Electron Limited プラズマ処理装置およびそれに用いる基板加熱機構
US20070212200A1 (en) * 2006-03-09 2007-09-13 Tokyo Electron Limited Lifter and target object processing apparatus provided with lifter
JP5160112B2 (ja) * 2007-03-19 2013-03-13 東京エレクトロン株式会社 処理装置内構造体、プラズマ処理装置内構造体及びプラズマ処理装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170043299A (ko) * 2015-10-13 2017-04-21 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20180056859A (ko) * 2016-11-21 2018-05-30 주식회사 비앤비 마이크로파에 의해 가열되는 급속 하이브리드 발열체
KR102116619B1 (ko) * 2018-12-03 2020-05-28 허경호 반도체 제조용 더미 기판
KR20210034491A (ko) * 2019-09-20 2021-03-30 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US20110222038A1 (en) 2011-09-15
CN102160166B (zh) 2013-05-22
CN102160166A (zh) 2011-08-17
KR101227743B1 (ko) 2013-01-29
WO2010032750A1 (ja) 2010-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101227743B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 배치대
KR100927913B1 (ko) 기판 탑재 기구 및 기판 처리 장치
JP5357486B2 (ja) プラズマ処理装置
KR101317018B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US7837828B2 (en) Substrate supporting structure for semiconductor processing, and plasma processing device
US20110253311A1 (en) Substrate processing apparatus for performing plasma process
US8377254B2 (en) Plasma processing apparatus
US7897009B2 (en) Plasma processing apparatus
KR20120112253A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 마이크로파 도입 장치
JP2006244891A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
KR100886030B1 (ko) 처리 장치 및 덮개의 개폐 기구
JP5155790B2 (ja) 基板載置台およびそれを用いた基板処理装置
US20100051613A1 (en) Mounting table structure and processing apparatus using the same
WO2007148690A1 (ja) マイクロ波導入装置及びプラズマ処理装置
JP2009099807A (ja) プラズマ処理装置
JP5090299B2 (ja) プラズマ処理装置および基板載置台
US20120180953A1 (en) Plasma processing apparatus and wave retardation plate used therein
CN113614892B (zh) 基板处理装置、处理容器、反射体和半导体装置的制造方法
TWI761913B (zh) 基板處理裝置、基板承載盤蓋、半導體裝置之製造方法及基板處理方法
JP2006253312A (ja) プラズマ処理装置
JP4747404B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5249689B2 (ja) プラズマ処理装置および基板載置台
JP5728565B2 (ja) プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板
JP2006128529A (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151217

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161221

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180104

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190117

Year of fee payment: 7