KR20110120349A - 탑재대 구조 및 처리 장치 - Google Patents

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도모히토 고마츠
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 용기 내에서 피처리체(W)에 열처리를 실시하기 위해 피처리체를 탑재하고, 또한 탑재된 피처리체를 가열하는 탑재대 구조(60)가 제공된다. 탑재대 본체(62)의 최외주의 가열 존(96)을 가열하기 위한 최외주 저항 가열 히터(100)의 둘레방향이 다른 복수의 위치에 최외주 급전라인(L1~L4)이 접속되고, 이것에 의해서 최외주 저항 가열 히터(100)가 복수의 히터 구분(100A~100D)으로 구획된다. 히터 제어부(92)는 각 최외주 급전라인의 전기적 상태(예를 들면, 전압 인가 상태, 제로 전위 상태, 플로팅 상태)를 개별적으로 제어할 수 있다. 히터 구분마다의 전력 공급 상태를 간단한 구성에 의해 변화시킬 수 있다.

Description

탑재대 구조 및 처리 장치 {MOUNTING TABLE STRUCTURE AND TREATMENT DEVICE}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대해 플라즈마 처리나 성막 처리 등의 열 처리를 실시하는 처리 장치 및 이것에 이용되는 탑재대 구조에 관한 것이다．
일반적으로, IC(집적 회로) 등의 반도체 장치를 제조하기 위해서는 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 성막 처리, 에칭 처리, 열 처리, 개질 처리 등의 각종 처리를, 플라즈마를 이용하거나 혹은 플라즈마를 이용하지 않고, 반복 실행하여 원하는 회로 장치 등을 제조하도록 되어 있다.
반도체 웨이퍼에 대해 1개마다 열 처리를 실시하는 낱장식의 처리 장치를 예로 들면, 진공배기 가능하게 이루어진 처리용기 내에 저항 가열 히터 등을 내장한 탑재대 구조를 설치하고, 이 탑재대 구조의 상면에 반도체 웨이퍼를 탑재한 상태에서 소정의 처리 가스를 흘리고, 플라즈마를 이용하거나 또는 플라즈마를 이용하지 않고, 소정의 프로세스 조건하에서 웨이퍼에 각종 열 처리가 실시된다(일본 특허공개공보 소화63-278322호, 일본 특허공개공보 평성7-78766호, 일본 특허공개공보 평성6-260430호, 일본 특허공개공보 제2004-356624호, 일본 특허공개공보 평성10-209255호 등을 참조).
이 때, 반도체 웨이퍼는 고온에 노출되고, 또한, 처리용기 내에서는 클리닝 가스나 에칭 가스 등의 부식성 가스 등이 이용된다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼를 탑재하는 탑재대 구조에는 AlN(질화 알루미늄)으로 대표되는 세라믹스가 이용되는 경향이 있다. 탑재대 구조내에 히터나 정전 척 전극을 마련하는 경우에는, 히터나 정전 척 전극은 세라믹스 중에 일체적으로 매립된다.
여기서 종래의 처리 장치 및 탑재대 구조의 일예를 설명한다. 도 9는 종래의 일반적인 플라즈마를 이용한 처리 장치를 나타내는 개략 구성도, 도 10은 탑재대 구조의 저항 가열 히터를 나타내는 평면도이다. 도 9는 처리 장치의 일예로서 플라즈마 처리 장치를 나타내고 있으며, 통체형상의 처리용기(2) 내에는 반도체 웨이퍼(W)를 상면에 탑재하기 위한 탑재대 구조(4)가 마련되어 있다. 처리용기(2)의 천장부에는 가스 도입 수단으로서 샤워헤드(6)가 마련되고, 샤워헤드(6)의 하면의 가스 분사 구멍(6A)으로부터 필요한 가스가 분사된다. 샤워헤드(6)에는 플라즈마 발생용의, 예를 들면, 13.56㎒의 고주파 전원(8)이 접속되어 있고, 상기 샤워헤드(6)를 상부 전극으로서 기능시키도록 되어 있다.
또, 처리용기(2)의 바닥부에는 배기구(10)가 마련되어 있고, 처리용기(2) 내의 분위기를 배기할 수 있도록 되어 있다. 처리용기(2)의 일측의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입 및 반출시에 개폐되는 게이트밸브(12)가 마련되고, 다른 측의 측벽에는 용기 내를 관찰하기 위한, 예를 들면, 석영 유리로 이루어지는 관찰 창(14)이 마련되어 있다. 탑재대 구조(4)는 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대 본체(16)와, 용기 바닥부로부터 기립해서 탑재대 본체(16)를 지지하는 지주(18)로 이루어진다. 탑재대 본체(16)는 내열성 및 내부식성이 있는 AlN 등의 세라믹으로 이루어지고, 그 내부에는 하부 전극 및 정전 척의 척 전극으로 되는 전극(20)이 매립되어 있다. 전극(20)의 아래쪽에 저항 가열 히터(24)로 이루어지는 가열 수단(22)이 매립되어 있고, 웨이퍼(W)를 가열하도록 되어 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 가열 수단(22)을 구성하는 저항 가열 히터(24)는 동심원형상으로 분할된 내주 존(zone) 및 외주 존에 각각 마련된 저항 가열 히터(24A) 및 저항 가열 히터(24B)를 갖고 있다. 각 존의 저항 가열 히터(24A, 24B)는 각각 개별로 제어되며, 웨이퍼(W)의 면내 온도 균일성을 도모하도록 되어 있다.
처리용기(2)의 측벽의 각 부분에는 게이트밸브(12), 관찰 창(14) 및 각종 계측 기구를 부착하기 위한 부착 포트(도시하지 않음) 등이 적절하게 마련되어 있고, 그러한 부분은 다른 측벽 부분과 열적 조건이 다르다. 예를 들면, 게이트밸브(12)의 부착 부분은 게이트밸브(12)가 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 위해 반복 개폐되기 때문에, 온도가 저하하는 경향에 있다. 관찰 창(14)이 마련되어 있는 부분은 이 관찰 창(14)의 구성 재료인 석영 유리가 용기 측벽의 구성 재료인 금속 예를 들면 알루미늄 합금에 비해 비열이 다르기 때문에, 주위의 온도와는 다른 경우가 있다. 이러한 상황 하에 있어서, 웨이퍼(W)의 주변부는 온도가 다른 게이트밸브(12)의 부착 부분이나 관찰 창(14)의 부착 부분 등으로부터 국소적으로 열적 악영향을 받기 쉬워진다.
그러나, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)의 주변부의 온도를 제어하는 외주 존의 저항 가열 히터(24B)는 전체적인 온도 제어밖에 할 수 없다. 이 때문에, 웨이퍼의 주변부가 국부적으로 열적인 영향을 받은 경우에, 이것에 효과적으로 대응할 수 없고, 따라서, 웨이퍼 온도의 면내 균일성이 저하해 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 간단한 구성에 의해 피처리체의 주변부에 있어서의 온도 분포를 제어하는 것이 가능한 탑재대 구조 및 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 처리용기 내에서 피처리체에 대해 열 처리를 실시하기 위해 상기 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대 구조에 있어서, 상면에 상기 피처리체가 탑재되고, 동심형상으로 복수의 가열 존으로 구획된 탑재대 본체와, 상기 탑재대 본체 내에 마련된 복수의 저항 가열 히터로서, 각 가열 히터가 상기 가열 존의 각각에 대응해서 마련되어 있는 복수의 저항 가열 히터와, 상기 복수의 저항 가열 히터에 전력을 공급하는 복수의 급전 라인으로서, 다른 가열 존의 저항 가열 히터가 다른 급전 라인에 접속되도록 마련되어 있는 복수의 급전 라인과, 상기 저항 가열 히터에 공급하는 전력을 가열 존마다 독립해서 제어할 수 있도록 마련된 히터 제어부를 구비하고, 상기 복수의 저항 가열 히터는 상기 복수의 가열 존 중의 최외주의 가열 존에 위치하는 저항 가열 히터인 최외주 저항 가열 히터를 포함하고, 상기 최외주 저항 가열 히터는 상기 최외주의 가열 존의 둘레방향으로 연장되어 있고, 상기 복수의 급전 라인은 상기 최외주 저항 가열 히터에 전력을 공급하기 위한 복수의 최외주 급전 라인을 포함하고, 상기 최외주 급전 라인은 상기 최외주 저항 가열 히터의 둘레방향의 다른 복수의 위치에 각각 접속되고, 이것에 의해서, 상기 최외주 저항 가열 히터가 상기 복수의 위치에 있어서 구획되어 복수의 히터 구분이 구획되고, 상기 히터 제어부는 상기 각 최외주 급전 라인의 전기적 상태를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있는 탑재대 구조를 제공한다.
또한, 상기 최외주 저항 가열 히터는 상기 최외주의 가열 존의 전체둘레에 걸쳐 연속적으로 연장하는 무단(無端) 히터이여도 좋다.
또한, 상기 히터 제어부는 상기 최외주 저항 가열 히터에 대한 복수의 다른 전력 공급 형태를 갖고 있고, 상기 전력 공급 형태는 상기 각 최외주 급전 라인의 전기적 상태의 조합이며, 상기 히터 제어부는 상기 복수의 전력 공급 형태를 시분할 제어에 의해 전환하도록 구성되어 있어도 좋다.
상기 최외주 저항 가열 히터는 짝수개의 히터 구분으로 구획할 수 있다. 상기 히터 제어부는 상기 최외주 저항 가열 히터의 모든 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖도록 구성할 수 있다. 상기 히터 제어부는 선택된 2개의 대향하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖도록 구성할 수 있다. 상기 히터 제어부는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖도록 구성할 수 있다.
상기 최외주 저항 가열 히터는 홀수개의 히터 구분으로 구획할 수 있다. 상기 히터 제어부는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 히터 제어부는 상기 최외주 급전 라인 중의 선택된 급전 라인을 플로팅 상태로 할 수 있도록 구성할 수 있다.
상기 최외주 저항 가열 히터의 구분의 수는 3개 이상으로 할 수 있다.
상기 탑재대 본체는 세라믹재 또는 석영으로 구성할 수 있다.
또한, 본 발명은 피처리체에 대해 열 처리를 실시하기 위한 처리 장치에 있어서, 배기 가능하게 이루어진 처리용기와, 피처리체를 탑재하기 위해 상기 처리용기내에 마련된 상기의 탑재대 구조와, 상기 처리용기내에 가스를 도입하는 가스 도입 수단을 구비한 처리 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 탑재대 구조를 갖는 처리 장치를 나타내는 구성도이다.
도 2는 처리용기 내를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3의 (a) 및 (b)는 가열 수단의 저항 가열 히터의 배치를 나타내는 평면도이다.
도 4는 최외주 존을 4개로 구분했을 때의 최외주 급전 라인의 전기적 상태와 전력 공급 형태의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5의 (a) 및 (b)는 특정의 히터 구분의 부분을 고온으로, 혹은 저온으로 제어할 때의 전력 공급 형태의 흐름의 일예를 나타내는 도면이다.
도 6은 최외주 급전 라인을 플로팅(floating) 상태로 설정하는 것도 포함시켰을 때의 전력 공급 형태의 일예를 나타내는 도면이다.
도 7은 최외주 존의 저항 가열 히터를 3개로 구분했을 때의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 8은 최외주 존을 3개로 구분했을 때의 최외주 급전 라인의 전기적 상태와 전력 공급 형태의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는 종래의 일반적인 플라즈마를 이용한 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10은 탑재대 구조의 저항 가열 히터를 나타내는 평면도이다.
이하에, 본 발명에 따른 탑재대 구조 및 처리 장치의 일실시형태를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 기술한다. 도 1은 본 발명에 따른 탑재대 구조를 갖는 처리 장치를 나타내는 구성도, 도 2는 처리용기 내를 나타내는 개략 단면도, 도 3의 (a) 및 (b)는 가열 수단의 저항 가열 히터의 배치를 나타내는 평면도이다.
여기서는 본 발명에 의한 처리 장치로서 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치를 예로 들어 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치(30)는, 예를 들면, 알루미늄 합금 등에 의해 통체형상으로 성형된 처리용기(32)를 갖고 있다. 처리용기(32)의 바닥부의 중앙부는 또한 아래쪽으로 볼록형상으로 움푹패여 마련된 배기 공간(34)이 바닥을 갖는 원통형상의 구획벽(36)에 의해 구획 형성되어 있고, 구획벽(36)의 바닥부가 용기바닥부의 일부로 되어 있다. 구획벽(36)의 측벽에는 배기구(38)가 마련되어 있고, 배기구(38)에는 도시하지 않은 압력 조정 밸브나 진공 펌프 등이 도중에 개재된 배기관(40)이 접속되어 있고, 처리용기(32)를 원하는 압력으로 진공배기할 수 있도록 되어 있다.
처리용기(32)의 측벽에는 도 2에도 나타내는 바와 같이, 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 반입 및 반출하는 반입출구(42)가 형성되고, 반입출구(42)에는 게이트밸브(44)가 마련되어 있으며, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출시에 게이트밸브(44)가 개폐된다. 게이트밸브(44)와 반대측의 측벽 부분에는 O링 등의 시일(seal) 부재(45)를 거쳐서, 예를 들면, 석영 유리로 이루어지는 관찰 창(47)이 기밀하게 마련되어 있고, 처리용기(32) 내를 필요에 따라 관찰할 수 있도록 되어 있다. 처리용기(32)의 측벽에는 각종 계측 기기를 부착하기 위한 포트 등(도시하지 않음)의 열적인 불균형을 발생시킬 수 있는 부재가 각종 부착되어 있다.
처리용기(32)의 천장은 개구되고, 이 개구부에는 절연 부재(46)를 거쳐서 가스 도입 수단으로서 샤워헤드(48)가 마련된다. 샤워헤드(48)와 절연 부재(46)의 사이에는 용기내의 기밀성을 유지하기 위해, 예를 들면, O링 등의 시일 부재(50)가 개재되어 있다. 샤워헤드(48)의 상부에는 가스 도입구(52)가 마련되는 동시에, 샤워헤드(48)의 하부의 가스 분사면에는 복수의 가스 분사 구멍(54)이 마련되어 있고, 필요한 처리 가스를 처리공간(S)를 향해 분사할 수 있도록 되어 있다. 도시 예에서는 샤워헤드(48) 내에는 1개의 공간밖에 없지만, 내부공간을 복수로 구획하고 각각 다른 가스를 샤워헤드(48) 내에서 혼합시키는 일 없이 따로따로 처리공간(S)에 공급하는 형식의 샤워헤드를 이용해도 좋다.
샤워헤드(48)는 플라즈마 발생용의 상부 전극으로서의 기능을 갖는다. 구체적으로는 샤워헤드(48)에는 매칭 회로(56)를 거쳐서 플라즈마 발생용의 고주파 전원(58)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(58)의 주파수는, 예를 들면, 13.56㎒이지만, 이 주파수에 한정되지 않는다. 처리용기(32) 내에는 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하기 위해 본 발명에 따른 탑재대 구조(60)가 마련되어 있다. 탑재대 구조(60)는 그 상면인 탑재면에 웨이퍼(W)를 직접적으로 탑재하기 위한 원판형상의 탑재대 본체(62)를 갖고 있다. 탑재대 본체(62)는 용기바닥부로부터 기립시켜 마련한 지주(64)에 의해 지지되어 있다.
탑재대 본체(62)의 아래쪽에는 웨이퍼(W)의 반입 및 반출시에, 웨이퍼(W)를 아래로부터 밀어 올려 지지하는 승강 핀(pin) 기구(66)가 마련된다. 승강 핀 기구(66)는 탑재대 본체(62)의 둘레방향을 따라 같은 간격으로 배치된, 예를 들면, 3개(도시 예에서는 2개만 나타냄)의 승강 핀(68)을 갖고 있다. 각 승강 핀(68)의 하단부는, 예를 들면, 원호형상의 핀 베이스판(pin base plate)(70)에 의해 지지되어 있다. 핀 베이스판(70)은 용기 바닥부를 관통하는 승강 로드(rod)(72)에 연결되어 있고, 승강 로드(72)는 이것을 상하 이동시키는 액추에이터(74)에 부착되어 있다. 처리용기 바닥부의 승강 로드(72)가 관통하는 부분에는 처리용기(32) 내의 기밀성을 유지하면서 승강 로드(72)의 상하 이동을 허용하는 신축 가능한 벨로우즈(bellows)(76)가 마련된다.
탑재대 본체(62)에는 각 승강 핀(68)에 대응시켜 핀 삽입통과구멍(78)이 마련되어 있다. 승강 로드(72)를 상하 이동시키는 것에 의해, 핀 삽입통과구멍(78) 내에 삽입 통과된 승강 핀(68)이 탑재대 본체(62)의 탑재면으로부터 출몰하고, 웨이퍼(W)를 승강시킬 수 있도록 되어 있다.
탑재대 본체(62)의 전체 및 지주(64)의 전체는 금속오염을 발생시키지 않고 또한 내열성이 우수한 재료, 예를 들면, 세라믹재나 석영에 의해 형성되어 있다. 지주(64)는 원통형상이며, 지주(64)의 상단은 탑재대 본체(62)의 하면(이면)의 중앙부에, 예를 들면, 열확산 접합되어 있다. 지주(64)의 하단부는 처리용기(32) 내의 기밀성을 유지하기 위해 O링 등의 시일 부재(80)를 거쳐서, 처리용기 바닥부에 형성된 개구(82)의 주변 부분에 도시하지 않은 볼트 등에 의해 연결되어 있다. 세라믹재로서는 질화 알루미늄(AlN), 산화 알루미늄(Al2O3), 탄화규소(SiC) 등을 이용할 수 있다.
탑재대 본체(62)에는 정전 척의 척 전극(84)과, 가열 수단으로서 발열체인 저항 가열 히터군(88)이 각각 매립되어 있다. 척 전극(84)은 탑재면의 바로 아래에 마련되어, 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 정전력을 발생시킨다. 척 전극(84)의 아래쪽에 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 저항 가열 히터군(88)이 마련되어 있다.
본 실시형태에서는 척 전극(84)은 플라즈마 생성용의 하부 전극으로서의 역할도 갖는다. 척 전극(84)에는 도시하지 않은 척용 급전 라인을 거쳐서 웨이퍼 흡착용의 고전압을 발생하는 직류 전원(도시하지 않음)과, 플라즈마 이온 인입을 위한 바이어스 전압을 인가하는 고주파 전원(도시하지 않음)이 접속되어 있다.
저항 가열 히터군(88)에는 급전 라인(L(L1∼L6))이 접속되어 있고, 급전 라인(L)은 원통형상의 지주(64) 내를 통과하여 처리용기(32)의 외부로 인출되어 있다. 각 급전 라인(L)은 히터 전원 및 컴퓨터 등을 갖는 히터 제어부(92)에 접속되어 있고, 저항 가열 히터군(88)에 공급하는 전력을 제어해서 웨이퍼(W)의 온도를 컨트롤하도록 되어 있다. 온도의 컨트롤을 위해, 탑재대 본체(62)의 하부에는 도시하지 않은 열전쌍이 마련되어 있고, 그 출력은 히터 제어부(92)에 입력된다. 지주(64) 내에는 N2 또는 Ar 등의 불활성 가스가 공급되어 있고, 이것에 의해서 급전 라인(L) 등의 부식을 방지하고 있다.
도 3의 (a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 탑재대 본체(62)는 동심의 복수의 가열 존(이하, 「존」(zone)이라고도 함)으로 분할되어 있다. 도시 예에서는 탑재대 본체(62)의 중심부의 원형의 내주 존(94)과, 내주 존(94)을 둘러싸는 링형상의 외주 존(96)의 2개의 동심원(원환)형상의 존으로 분할되어 있다. 도시 예에서는 외주 존(96)이 최외주에 위치하므로 최외주 존으로 된다.
저항 가열 히터군(88)은 내주 존(94)에 마련된 저항 가열 히터(98)와, 외주 존(96)에 마련된 저항 가열 히터(100)를 포함한다. 다른 존에 마련된 저항 가열 히터(98, 100)는 각각 다른 급전 라인(L)에 접속되어 있다. 여기서, 도 3의 (a)는 내외주 존(94, 96)의 전체의 저항 가열 히터(98, 100)의 배치를 나타내고, 도 3의 (b)는 외주 존(96)의 저항 가열 히터(100)의 배치만을 취출해서 나타내고 있다.
내주 존(94)의 저항 가열 히터(98)의 양단은 급전 라인(L5, L6)에 각각 접속되어 있다. 저항 가열 히터(98)는 급전 라인(L5)에 접속된 일단에서 급전 라인(L6)에 접속된 타단에 이르기까지 도중에 끊기는 일없이 연속적으로, 내주 존(94)의 전역에 걸쳐 지그재그(zigzag)로 연장되어 있다.
최외주 존인 외주 존(96)에 배치되는 저항 가열 히터(100), 즉 최외주 저항 가열 히터는 외주 존(96)의 둘레방향을 따라(도시 예에서는 외주 존(96) 내를 사행(蛇行)하면서 원주방향을 따라) 전체 둘레에 걸쳐 연속적으로 연장되어 있고, 전체로서 무단(endless)의 링형상(환상)으로 되어 있다. 또, 각 저항 가열 히터(98, 100)의 배치 패턴은 상기 각 패턴에 특히 한정되는 것은 아니다. 이 최외주 저항 가열 히터인 저항 가열 히터(100)(이하 「최외주 저항 가열 히터」라고도 함)에는 그 둘레방향의 복수의 위치에, 내주 존(94)용의 급전 라인(L5, L6)과는 다른 급전 라인(L1∼L4)이 접속되어 있다. 즉, 최외주 저항 가열 히터(100)는 급전 라인(L1∼L4)의 접속점을 경계로 해서, 복수의 히터 구분으로 구획되어 있다.
도시 예에서는 최외주 저항 가열 히터(100)에는 원주를 4개(짝수개)로 균등 분할한 위치에 4개의 급전 라인(L1, L2, L3, L4)을 각각 접속하여, 최외주 저항 가열 히터(100)를 4개의 히터 구분(100A, 100B, 100C, 100D)으로 구획하고 있다. 급전 라인(L1∼L4)은 최외주 저항 가열 히터(100)에 접속되어 있으므로, 「최외주 급전 라인」이라고도 한다.
최외주 급전 라인(L1∼L4)은 탑재대 본체(62)의 중심부까지 연장하고, 전술한 바와 같이 원통형상의 지주(64) 내를 삽입 통과시켜 히터 제어부(92)에 접속되어 있다. 이들 최외주 급전 라인(L1∼L4)의 전기적 상태를 제어하는 것에 의해, 각 히터 구분(100A∼100D)에 공급되는 전력(각 히터 구분(100A∼100D)을 흐르는 전류)의 각종 조합을 실현할 수 있다.
탑재대 본체(62)의 이면(하면)측에는 전술한 바와 같이 도시하지 않은 열전쌍이 마련되어 있고, 이 열전쌍에 의한 온도 측정값이 히터 제어부(92)에 입력되며, 이 측정값에 의거하여 탑재대 본체(62)의 전체의 온도를 컨트롤하도록 되어 있다. 또, 열전쌍은 각 존마다 마련해도 좋고, 또한, 열전쌍을 각 존에 마련하고, 최외주 존에 대해서는 각 히터 구분(100A∼100D)마다 대응시켜 마련하도록 해도 좋다.
이 플라즈마 처리 장치(30)의 동작의 전체는, 예를 들면, 컴퓨터 등으로 이루어지는 장치 제어부(102)에 의해 제어되도록 되어 있고, 이 동작을 실행하는 컴퓨터의 프로그램은 플렉시블 디스크, CD(Compact Disc), 하드 디스크, 플래시 메모리 혹은 DVD 등의 기억 매체(104)에 기억되어 있다. 구체적으로는 이 장치 제어부(102)로부터의 지령에 의해, 각 가스의 공급의 개시, 정지 및 유량 제어, 마이크로파 또는 고주파의 공급 및 전력 제어, 프로세스 온도 및 프로세스 압력의 제어 등이 실행된다. 또, 히터 제어부(92)는 장치 제어부(102)의 지배하에서 동작하는 것은 물론이다.
다음에, 이상과 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(30)의 동작에 대해 도 4 및 도 5도 참조해서 설명한다. 도 4는 최외주 존을 4개로 구분했을 때의 최외주 급전 라인의 전기적 상태와 전력 공급 형태의 관계를 나타내는 도면, 도 5의 (a) 및 (b)는 특정의 히터 구분의 부분을 고온으로 혹은 저온으로 컨트롤할 때의 전력 공급 형태의 변화의 일예를 나타내는 도면이다.
우선, 미처리의 반도체 웨이퍼(W)는 도시하지 않은 반송 아암(arm)에 유지되어 열림 상태로 된 게이트밸브(44), 반입출구(42)를 거쳐서 처리용기(32) 내에 반입되고, 이 웨이퍼(W)는 상승된 승강 핀(68)에 수수된 후에, 이 승강 핀(68)을 강하시키는 것에 의해, 웨이퍼(W)를 탑재대 구조(60)의 탑재대 본체(62)의 상면에 탑재한다.
다음에, 샤워헤드(48)에 각종 처리 가스로서, 예를 들면, 성막 가스를 각각 유량 제어하면서 공급하고, 이 가스를 가스 분사 구멍(54)으로부터 분사하고, 처리공간(S)에 도입한다. 그리고, 배기관(40)에 마련한 진공 펌프(도시하지 않음)의 구동을 계속하는 것에 의해, 처리용기(32)내나 배기 공간(34) 내의 분위기를 진공배기하고, 그리고, 압력 조정 밸브(도시하지 않음)의 밸브 개방도를 조정해서 처리공간(S)의 분위기를 소정의 프로세스 압력으로 유지한다. 이 때, 웨이퍼(W)의 온도는 소정의 프로세스 온도로 유지되어 있다. 즉, 탑재대 본체(62)의 가열 수단(86)인 저항 가열 히터군(88)에, 히터 전원을 내장하는 히터 제어부(92)로부터 급전 라인(L(L1∼L6))을 거쳐서 전압을 인가하는 것에 의해 저항 가열 히터군(88)을 가열하고, 이에 따라 탑재대 본체(62)의 전체가 가열된다.
그 결과, 탑재대 본체(62)상에 탑재한 웨이퍼(W)가 가열되어 승온된다. 이 때, 탑재대 본체(62)에 마련한 도시하지 않은 열전쌍에 의해 웨이퍼 온도가 측정되고, 이 측정값에 의거하여 히터 제어부(92)에 의해 온도 제어가 실행된다. 이 때의 온도 제어 형태는 후술한다.
또한, 이와 동시에 플라즈마 처리를 실행하기 위해, 고주파 전원(58)을 구동하는 것에 의해, 상부 전극인 샤워헤드(48)와 하부 전극인 탑재대 본체(62)의 사이에 고주파 전압을 인가하고, 처리공간(S)에 플라즈마를 생성하는 동시에, 정전 척을 형성하는 척 전극(84)에 고압의 직류 전압을 인가하고, 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착한다. 이 상태에서 소정의 플라즈마 처리를 실행한다. 또한, 이 때에, 탑재대 본체(62)의 척 전극(84)에 바이어스용의 고주파 전원(도시하지 않음)으로부터 고주파를 인가하는 것에 의해, 플라즈마 이온의 인입을 실행할 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼(W)의 표면에 플라즈마 처리가 실시되며, 예를 들면, 박막이 형성된다.
또, 상술한 바와 같이 웨이퍼(W)에 대해 성막 처리 등의 플라즈마 처리가 실행되어 있는 동안에는 피드백 제어에 의해, 히터 제어부(92)로부터 각 존(94, 96)의 각 저항 가열 히터(98, 100)에 각각 개별적으로 제어된 전력이 공급된다. 본 실시형태에서는 히터 제어부(92)에 사이리스터(thyristor) 등의 스위칭 소자가 포함되어 있고, 이 스위칭 소자를 구동하는 것에 의해, 각 저항 가열 히터(98, 100)에 시분할로 전력을 펄스형상으로 공급하도록 되어 있다. 내주 존(94)의 저항 가열 히터(98)에는 급전 라인(L5, L6)을 거쳐서 전력이 피드백 제어로 공급되어 있고, 이 내주 존(94)의 온도 제어는 전체적으로 실행된다.
이에 대해, 최외주 존(외주 존)(96)의 저항 가열 히터인 최외주 저항 가열 히터(100)는 둘레방향에 4개의 히터 구분(100A∼100D)으로 분할되어 있고, 4개의 최외주 급전 라인(L1∼L4)의 전기적 상태(전위 등)를 개별적으로 변화시키는 것에 의해서, 히터 구분(100A∼100D)으로의 전력 공급 형태를 변경할 수 있도록 되어 있다.
우선, 도 9 및 도 10을 참조해서 설명한 바와 같이, 종래의 탑재대 구조에 있어서는 처리용기(2)의 측벽 등에 마련한 게이트밸브(12)나 관찰 창(14) 등의 열적으로 불평형을 발생시키는 부재의 영향을 받아, 이들 부재에 가까운 웨이퍼 주변부의 영역의 온도가 다른 부분에 비해 국소적으로 높아지거나 또는 낮아지고, 웨이퍼 온도의 면내 균일성을 저하시키는 원인이 되고 있었다.
그러나, 본 발명의 탑재대 구조를 이용한 경우에는 상술한 바와 같이 최외주 존(96)에 있어서의 최외주 저항 가열 히터(100)는 복수, 예를 들면, 4개의 히터 구분(100A∼100D)으로 구획되고, 각 히터 구분의 전력 공급 제어, 즉 온도 제어를 개별적으로 실행할 수 있다. 이 때문에, 상술한 바와 같이 게이트밸브(44)나 관찰 창(47) 등의 열적으로 불평형을 발생시키는 부재가 존재해도, 이 열적 영향을 보정하는 것에 의해서 열적 불평형을 억제할 수 있고, 따라서, 웨이퍼의 면내 온도의 균일성을 높일 수 있다.
상기와 같은 최외주 저항 가열 히터(100)의 각 히터 구분에 대한 전력 공급의 형태를 도 4 및 도 5를 참조해서 구체적으로 설명한다. 도 4는 각 형태에 있어서의 각 최외주 급전 라인(L1∼L4)의 전위(인가 전압)를 나타내고 있고, 펄스가 발생하고 있을 때에는 급전 라인에 전압(예를 들면, 200볼트)이 인가되어 있는 것을 의미하고, 펄스가 발생하지 않을 때에는 급전 라인의 인가 전압이 제로(0) 볼트, 즉 급전 라인이 접지되어 있는 것을 의미한다.
그리고, 여기서는 전력 공급 형태의 일예로서 형태 1∼형태 7까지가 나타나 있고, 이 때의 전류가 흐르는 방향이, 최외주 존(96)의 각 히터 구분의 부분에 화살표로 나타나 있다. 이들 형태 1∼형태 7을 적절히 선택해서 시분할로 전환해서 실행함으로써 최외주 존(96)의 온도 제어를 실행한다.
형태 1에서는 최외주 급전 라인(L1, L3)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L2, L4)를 0볼트로 하는 것에 의해, 모든 히터 구분(100A∼100D)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 경우에는 최외주 존(96)이 균등하게 승온(昇溫)된다. 또, 최외주 급전 라인(L1, L3) 대신에 최외주 급전 라인(L2, L4)에 전압을 인가해도 전류의 방향은 반대가 되지만, 모든 히터 구분(100A∼100D)에 전류를 흘릴 수 있다.
형태 2에서는 최외주 급전 라인(L3, L4)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L1, L2)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100B, 100D)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100A, 100C)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 대향하는 히터 구분(100B, 100D)에 전류를 흘릴 수 있다. 또한, 이 경우, 최외주 급전 라인(L3, L4) 대신에 최외주 급전 라인(L1, L2)에 전압을 인가해도 전류의 방향은 반대가 되지만, 히터 구분(100B, 100D)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 2에서는 히터 구분(100B, 100D)만을 가열할 수 있다.
형태 3에서는 최외주 급전 라인(L1, L4)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L2, L3)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100A, 100C)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100B, 100D)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 대향하는 히터 구분(100A, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 또한, 이 경우, 최외주 급전 라인(L1, L4) 대신에 최외주 급전 라인(L2, L3)에 전압을 인가해도 전류의 방향은 반대가 되지만, 히터 구분(100A, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 3에서는 히터 구분(100A, 100C)만을 가열할 수 있다.
형태 4에서는 최외주 급전 라인(L1, L2, L3)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L4)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100C, 100D)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100A, 100B)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 인접하는 히터 구분(100C, 100D)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 4에서는 히터 구분(100C, 100D)만을 가열할 수 있다.
형태 5에서는 최외주 급전 라인(L1, L3, L4)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L2)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100A, 100B)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100C, 100D)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 인접하는 히터 구분(100A, 100B)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 5에서는 히터 구분(100A, 100B)만을 가열할 수 있다.
형태 6에서는 최외주 급전 라인(L1, L2, L4)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L3)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100B, 100C)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100A, 100D)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 인접하는 히터 구분(100B, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 6에서는 히터 구분(100B, 100C)만을 가열할 수 있다.
형태 7에서는 최외주 급전 라인(L2, L3, L4)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L1)의 전위를 0볼트로 하고 있다. 이에 따라, 히터 구분(100A, 100D)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100B, 100C)에는 전류가 흐르지 않는다. 즉, 이 경우에는 선택된 한 쌍의 인접하는 히터 구분(100A, 100D)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 7에서는 히터 구분(100A, 100D)만을 가열할 수 있다.
또한, 상기한 각 전력 공급 형태를 조합해서, 예를 들면, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 형태 2→형태 7→형태 4(순번은 상관 없음)의 각 3형태를 조합해서 시분할로 제어하는 것에 의해, 예를 들면, 히터 구분(100A∼100C)에 비해 히터 구분(100D)만을 높은 온도로 가열할 수 있다. 또, 도 5의 (a) 중의 화살표는 도 4의 경우와 마찬가지로 전류의 방향을 나타내고 있다. 또, 상기와 동일한 사고방식에 의거하여 전력 공급 형태를 적절히 조합하는 것에 의해, 히터 구분(100A∼100C)의 어느 1개만을 다른 히터 구분보다도 높은 온도로 가열할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 상기한 각 전력 공급형태를 조합해서, 예를 들면, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 형태 5→형태 6→형태 3→형태 1(순번은 상관 없음)의 각 4형태를 조합해서 시분할 제어하는 것에 의해, 예를 들면, 히터 구분(100A∼100C)에 비해 히터 구분(100D)만을 낮은 온도로 가열할 수 있다. 또한, 도 5의 (b) 중의 화살표는 도 4의 경우와 마찬가지로 전류의 방향을 나타내고 있다. 또, 상기와 동일한 사고방식에 의거하여 전력 공급 형태를 적절히 조합하는 것에 의해, 히터 구분(100A∼100C) 중 어느 1개만을 다른 히터 구분보다도 낮은 온도로 가열할 수 있는 것은 물론이다.
또한, 도 4에 나타내는 각 최외주 급전 라인(L1∼L4)에 있어서의 펄스형상의 인가 전력의 펄스폭을 변화시키는 것에 의해, 즉 듀티비(duty ratio)를 변화시키는 것에 의해, 각 히터 구분(100A∼100D)에의 공급 전력을 각각 제어할 수 있다. 실제로는 전력 공급 형태를 변화시키는 것과, 인가 전력의 펄스폭을 변화시키는 듀티비의 제어에 의해, 최외주 존(96)의 온도 제어를 실행하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 처리용기(32)의 측벽에 있어서, 게이트밸브(44)와, 이것에 대향하는 관찰 창(47)을 마련한 부분에 대응하는 웨이퍼 주변부의 온도가 낮아지는 경향에 있는 경우로서, 이 게이트밸브(44)나 관찰 창(47)에 대응하는 히터 구분이, 예를 들면, 각각 히터 구분(100A, 100C)인 경우에는, 이들 히터 구분(100A, 100C)에 투입하는 전력을 다른 히터 구분(100B, 100D)에 투입하는 전력보다도 크게 하기 위해, 예를 들면, 형태 3에 나타내는 바와 같은 패턴으로 전류가 흐르는 시간이 많아지도록 하여, 온도가 낮아지는 경향에 있는 부분의 온도 보상을 실행한다.
이에 따라, 게이트밸브(44)나 관찰 창(47)에 대응하는 웨이퍼 주변부에 투입하는 열량이 증대하므로, 외주 존에 대응하는 웨이퍼 주변부의 둘레 방향에 있어서의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 내주 존을 포함한 웨이퍼(W)의 면내 온도의 균일성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 상기 각 형태 1∼7은 단지 하나의 예를 나타낸 것에 불과하며, 각 최외주 급전 라인(L1∼L4)에의 전압 인가 상태와 0볼트 상태의 조합을 임의로 설정하는 것이 가능하다.
이상과 같이 최외주 저항 가열 히터(100)에의 전력 공급의 제어를 실행하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 주변부가 처리용기(2)의 측벽으로부터 불균일한 열적인 영향을 받아도, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 둘레방향 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있고, 그 결과, 웨이퍼(W)의 면내 온도 균일성을 높일 수 있다. 또한, 최외주 저항 가열 히터(100) 및 최외주 급전 라인(L1∼L4)의 배치를 간략화할 수 있다. 최외주 저항 가열 히터를 분리 독립한 복수(예를 들면, 4개)의 저항 가열 히터에 의해 구성하고, 이들 복수의 저항 가열 히터에의 전력 공급을 개별적으로 제어하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우, 탑재대 본체(62) 내에 상당히 많은 수의 최외주 급전 라인을 마련하지 않으면 안 된다. 예를 들면, 본 발명에 있어서 최외주 저항 가열 히터를 4개의 히터 구분으로 구획한 경우에 필요한 최외주 급전 라인은 4개인 것에 반해, 분리 독립한 4개의 저항 가열 히터를 이용한 경우에 필요한 최외주 급전 라인은 8개이다. 또한, 분리 독립한 복수의 저항 가열 히터를 마련하는 것도 번거롭다. 본 발명에 의하면, 최외주 저항 가열 히터와 최외주 급전 라인을 간단하게 설치할 수 있고, 탑재대 본체의 제조의 시간 및 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또, 분리 독립한 4개의 저항 가열 히터를 이용한 경우와, 본 발명과 같이 최외주 저항 가열 히터를 4개의 히터 구분으로 구획한 경우에 있어서, 히터 제어부(92)의 제어에 대한 부담은 특별한 차이가 없다.
<급전 라인이 플로팅(floating) 상태를 포함하는 경우>
앞의 도 4 및 도 5에서 설명한 각 최외주 급전 라인의 전기적 상태는 소정의 전압이 인가된 상태 또는 전압이 제로 볼트(접지)의 상태의 어느 하나이었다. 이 2개의 상태에 부가해서, 플로팅 상태(최외주 급전 라인에 전압을 인가하지 않고, 또한 접지도 하지 않으며, 전기적으로 들뜨게 한 상태)를 포함시켜도 좋다. 도 6은 최외주 급전 라인을 플로팅 상태로 설정하는 것도 포함시켰을 때의 전력 공급 형태의 일예를 나타내는 도면이고, 도면 중의 「F」는 플로팅 상태가 되어 있는 것을 나타내고 있고, 그 밖은 도 4에서 이미 설명한 것과 동일하다.
형태 11의 경우는 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1)을 플로팅 상태로 하고, 다른 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L4)에 전압을 인가하고, 나머지 다른 최외주 급전 라인(L2, L3)을 제로 볼트로 설정하고 있다.
이 경우에는 히터 구분(100A, 100C, 100D)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100B)에는 전류가 흐르지 않는다. 또한, 여기서는 히터 구분(100A, 100D)은 직렬 접속된 상태로 되어 있으며, 히터 구분(100A, 100D)을 흐르는 전류는 히터 구분(100C)에 흐르는 전류의 1/2로 되어 있다(히터 구분(100A, 100D) 각각의 전력은 히터 구분(100C)의 전력의 1/4).
형태 12의 경우는 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1)을 플로팅 상태로 하고, 다른 어느 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L2, L4)에 전압을 인가하고, 다른 최외주 급전 라인(L3)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 이 경우에는 히터 구분(100B, 100C)에 전류가 흐르고, 히터 구분(100A, 100D)에는 전류가 흐르지 않는다.
형태 13의 경우는 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L3, L4)을 플로팅 상태로 하고, 다른 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1)에 전압을 인가하고, 나머지 다른 최외주 급전 라인(L2)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 이 경우에는 모든 히터 구분(100A∼100D)에 전류가 흐른다. 여기서는 히터 구분(100B, 100C, 100D)은 전류 공급에 관여하는 최외주 급전 라인(L1, L2) 사이에서 직렬 접속된 상태로 되어 있고, 히터 구분(100B, 100C, 100D)을 흐르는 전류는 히터 구분(100A)에 흐르는 전류의 1/3로 되어 있다(히터 구분(100B, 100C, 100D) 각각의 전력은 히터 구분(100A)의 전력의 1/9).
형태 14의 경우는 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1, L2)을 플로팅 상태로 하고, 다른 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L3)에 전압을 인가하고, 다른 최외주 급전 라인(L4)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 이 경우에는 형태 13과 마찬가지로 모든 히터 구분(100A∼100D)에 전류가 흐른다. 그리고, 여기서는 히터 구분(100D, 100A, 100B)은 전류 공급에 관여하는 최외주 급전 라인(L3, L4) 사이에서 직렬 접속된 상태로 되어 있고, 히터 구분(100D, 100A, 100B)을 흐르는 전류는 히터 구분(100C)에 흐르는 전류의 1/3로 되어 있다(히터 구분(100D, 100A, 100B) 각각의 전력은 히터 구분(100C)의 전력의 1/9).
형태 15의 경우는 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1, L3)을 플로팅 상태로 하고, 다른 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L4)에 전압을 인가하고, 나머지 다른 최외주 급전 라인(L2)의 전위를 제로 볼트로 설정하고 있다.
이 경우에는 모든 히터 구분(100A∼100D)에 전류가 흐른다. 그리고, 여기서는 전류 공급에 관여하는 최외주 급전 라인(L4, L2) 사이에서 히터 구분(100A, 100D)이 직렬 접속된 상태로 되고, 또 히터 구분(100B, 100C)이 직렬 접속된 상태로 되어 있다.
이와 같이, 상기 형태 11∼형태 15에 나타내는 각 전력 공급 형태와 도 4에 나타내는 각 전력 공급 형태를 조합해서 시분할 제어하는 것에 의해, 더욱 세밀한 온도 제어를 실행하는 것이 가능해진다. 또, 형태 11∼형태 15는 플로팅 상태로 설정하는 최외주 급전 라인의 일예를 나타낸 것에 불과하며, 이것에 한정되지 않는다.
즉, 여기서는 형태 11∼형태 15까지의 5개의 형태에 대해 대표적으로 나타내고 있다. 히터 구분(100A∼100D) 및 최외주 급전 라인(L1∼L4)은 회전 대칭성을 갖고 있기 때문에, 형태 11∼형태 15에 나타내는 급전 패턴을 90도씩 회전시키면 마찬가지의 급전 패턴이 나타나는 것은 명백하다.
<최외주 존의 3분할>
상기 실시형태에 있어서는 최외주 존의 저항 가열 히터를 짝수인 4개로 구분한 경우를 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 홀수, 예를 들면, 3개로 구분해도 좋다. 도 7 및 도 8은 이러한 경우를 나타내는 도면이고, 도 7은 최외주 존의 저항 가열 히터를 3개로 구분한 경우의 모식도를 나타내고, 도 8은 최외주 존을 3개로 구분했을 때의 최외주 급전 라인의 전기적 상태와 전력 공급 형태의 관계를 나타내는 도면이다. 또, 도 8은 도 4 및 도 6과 동일한 요령으로 기재되어 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 3개의 최외주 급전 라인(L1, L2, L3)을 최외주 저항 가열 히터(100)에 접속하여, 최외주 저항 가열 히터(100)를 그 둘레방향을 따라 3개의 히터 구분(100A, 100B), 100C)으로 구획하고 있다.
이 경우에는 일예로서 도 8에 나타내는 바와 같은 전력 공급 형태를 실현할 수 있다. 형태 21에서는 최외주 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1, L3)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L2)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 즉, 이 경우에는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분(100A, 100B)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 21에서는 히터 구분(100A, 100B)의 부분만을 가열할 수 있다.
형태 22에서는 최외주 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1, L2)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L3)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 즉, 이 경우에는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분(100B, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 22에서는 히터 구분(100B, 100C)의 부분만을 가열할 수 있다.
형태 23에서는 최외주 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 2개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L2, L3)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L1)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 즉, 이 경우에는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분(100A, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 23에서는 히터 구분(100A, 100C)의 부분만을 가열할 수 있다.
형태 24에서는 최외주 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L2, L3)의 전위를 0볼트로 설정하고 있다. 즉, 이 경우에는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분(100A, 100C)에 전류를 흘릴 수 있다. 이 형태 24에서는 히터 구분(100A, 100C)의 부분만을 가열할 수 있다.
형태 24는 가열하는 히터 구분은 형태 23과 동일하지만, 전류의 방향이 반대로 되어 있다. 또, 최외주 급전 라인(L1) 대신에 다른 1개의 최외주 급전 라인에만 전압을 인가하는 것에 의해, 형태 24와 마찬가지의 전력 공급 패턴을 얻을 수 있는 것은 명백하다.
형태 25에서는 플로팅 상태(F)로 설정하는 최외주 급전 라인이 포함되는 경우의 일예를 나타내고 있고, 최외주 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 1개의 최외주 급전 라인, 예를 들면, 최외주 급전 라인(L1)에 전압을 인가하고, 최외주 급전 라인(L3)의 전위를 0볼트로 설정하고 있는 동시에, 최외주 급전 라인(L2)을 플로팅 상태로 하고 있다. 즉, 이 경우에는 모든 히터 구분(100A∼100C)에 전류를 흘려 가열할 수 있다.
단, 여기서는 히터 구분(100A, 100B)이 전류 공급에 관여하는 최외주 급전 라인(L1, L3) 사이에서 직렬 접속된 상태로 되어 있고, 히터 구분(100A, 100B)을 흐르는 전류는 다른 히터 구분(100C)을 흐르는 전류의 1/2로 되어 있다(히터 구분(100A, 100B) 각각의 전력은 히터 구분(100C)의 전력의 1/4). 또, 3개의 급전 라인(L1∼L3) 중 어느 1개의 최외주 급전 라인에 전압을 인가하고, 다른 1개의 최외주 급전 라인을 플로팅 상태로 하는 것에 의해, 형태 25와 마찬가지의 전류 공급 패턴을 얻을 수 있는 것은 명백하다.
또, 상기의 각 실시형태에서는 최외주 저항 가열 히터를 3개로 구분, 혹은 4개로 구분하여 구획하였다. 그러나, 3개 이상의 구분수이면, 홀수, 짝수를 한정하지 않으며, 그 구분수는 특히 한정되지 않는다. 또한, 여기서는 탑재대 본체(62)를 내주 존과 외주 존의 2개의 가열 존으로 동심원형상으로 분할하였다. 그러나, 탑재대 본체(62)를 3개 이상의 가열 존으로 동심원형상으로 분할해도 좋고, 이 경우에도 가장 외측의 가열 존이 최외주 가열 존으로 되고, 이 존에 배치되는 저항 가열 히터가 최외주 저항 가열 히터로 되어, 그 둘레방향을 따라 복수의 히터 구분이 구획된다. 또한, 상기의 각 실시형태에서는 최외주 급전 라인(L1∼L4)은 내주측 존의 저항 가열 히터(98)를 피하도록 해서 탑재대 본체(62)의 중심부까지 연장되어 있었다. 그러나, 내주측 존의 저항 가열 히터(98)와 최외주 저항 가열 히터(100)를, 탑재대 본체(62)의 두께 방향에서 높이가 다른 2개의 면내에 배치하면,최외주 급전 라인(L1∼L4)을 내주측 존의 저항 가열 히터(98)의 패턴을 피해서 통과시킬 필요는 없어지고, 설계의 자유도를 올릴 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는 탑재대 구조가 지주(64)를 갖고 있었지만, 지주(64)가 없는 탑재대 구조라도 좋다. 탑재대 본체(62)의 구성 재료는 세라믹재 및 석영에 한정되지 않고, 예를 들면, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속이어도 좋다.
또한, 여기서는 인가 전압을 펄스 제어(디지털 제어)했지만, 인가 전압의 진폭을 변화시키는 아날로그 제어를 적용 또는 병용할 수도 있다.
또한, 이상의 실시형태에서는 1개의 전극을 정전 척용 전극 및 하부 전극으로서 이용했지만, 정전 척용의 전극과 하부 전극을 따로따로 마련해도 좋다. 또한, 본 발명의 처리 장치는 상기에서 설명한 평행 평판형 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 다른 막종을 성막하기 위한 성막 장치 및 에칭 장치 등의 고주파나 마이크로파를 이용한 임의의 플라즈마 처리에 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 처리 장치는 플라즈마를 이용하지 않은 처리 장치, 예를 들면, 열 CVD성막 장치, 열산화 장치, 어닐 장치, 개질 장치 등에도 적용할 수 있다. 이 경우에는 하부 전극은 불필요하게 되어 마련되지 않는다. 또한, 상기의 설명에서는 피처리체는 반도체 웨이퍼를 예로 들었지만, 이 반도체 웨이퍼에는 실리콘 기판이나 GaAs, SiC, GaN 등의 화합물 반도체 기판도 포함된다. 또한, 피처리체는 액정 표시 장치에 이용하는 유리 기판이나 세라믹재 기판 등의 다른 기판이어도 좋다.

Claims (13)

  1. 처리용기 내에서 피처리체에 대해 열 처리를 실시하기 위해 상기 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대 구조에 있어서,
    상면에 상기 피처리체가 탑재되고, 동심형상으로 복수의 가열 존으로 구획된 탑재대 본체와,
    상기 탑재대 본체 내에 마련된 복수의 저항 가열 히터로서, 각 가열 히터가 상기 가열 존의 각각에 대응해서 마련되어 있는 복수의 저항 가열 히터와,
    상기 복수의 저항 가열 히터에 전력을 공급하는 복수의 급전 라인으로서, 다른 가열 존의 저항 가열 히터가 다른 급전 라인에 접속되도록 마련되어 있는 복수의 급전 라인과,
    상기 저항 가열 히터에 공급하는 전력을 가열 존마다 독립해서 제어할 수 있도록 마련된 히터 제어부를 구비하고,
    상기 복수의 저항 가열 히터는 상기 복수의 가열 존 중의 최외주의 가열 존에 배치된 저항 가열 히터인 최외주 저항 가열 히터를 포함하고, 상기 최외주 저항 가열 히터는 상기 최외주의 가열 존의 둘레방향으로 연장되어 있고,
    상기 복수의 급전 라인은 상기 최외주 저항 가열 히터에 전력을 공급하기 위한 복수의 최외주 급전 라인을 포함하고,
    상기 최외주 급전 라인은 상기 최외주 저항 가열 히터의 둘레방향의 다른 복수의 위치에 각각 접속되고, 이것에 의해서, 상기 최외주 저항 가열 히터가 상기 복수의 위치를 경계로 하는 복수의 히터 구분으로 구획되고,
    상기 히터 제어부는 상기 각 최외주 급전 라인의 전기적 상태를 개별적으로 제어할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외주 저항 가열 히터는 상기 최외주의 가열 존의 전체둘레에 걸쳐 연속적으로 연장하는 무단(無端) 히터인 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 최외주 저항 가열 히터에 대한 복수의 다른 전력 공급 형태를 갖고 있고, 상기 전력 공급 형태는 상기 각 최외주 급전 라인의 전기적 상태의 조합이며, 상기 히터 제어부는 상기 복수의 전력 공급 형태를 시분할 제어에 의해 전환하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외주 저항 가열 히터는 짝수개의 히터 구분으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 최외주 저항 가열 히터의 모든 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 선택된 2개의 대향하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외주 저항 가열 히터는 홀수개의 히터 구분으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 선택된 2개의 인접하는 히터 구분에 전류를 흘리는 전력 공급 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 히터 제어부는 상기 최외주 급전 라인 중의 선택된 급전 라인을 플로팅 상태로 하는 전력 공급 형태를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 최외주 저항 가열 히터는 3개 이상의 히터 구분으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 탑재대 본체는 세라믹재 또는 석영으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탑재대 구조.
  13. 피처리체에 대해 열 처리를 실시하기 위한 처리 장치에 있어서, 배기 가능하게 이루어진 처리용기와, 피처리체를 탑재하기 위해 상기 처리용기 내에 마련된 청구항 1에 기재된 탑재대 구조와, 상기 처리용기 내에 가스를 도입하는 가스 도입 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 처리 장치.
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