KR20120080544A - 포커스 링 및 이 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치 - Google Patents

포커스 링 및 이 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

온도차가 큰 2 개의 부품의 간극에서 저온인 부품에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있는 포커스 링을 제공한다. 포커스 링(25)은, 기판 처리 장치(10)의 챔버(11) 내에 배치된 웨이퍼(W)의 주연부를 둘러싸고, 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)은 포커스 링(25)을 구성하고, 내측 포커스 링(25a)은 웨이퍼(W)에 인접하여 배치되고 또한 냉각되고, 외측 포커스 링(25b)은 내측 포커스 링(25a)을 둘러싸고 또한 냉각되지 않고, 블록 부재(25c)가 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 사이에 배치된다.

Description

포커스 링 및 이 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치 {FOCUS RING AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS HAVING SAME}
본 발명은, 포커스 링 및 이 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스가 제조되는 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 ‘웨이퍼’라고 함)의 대구경화가 진행됨에 따라, 웨이퍼의 주연부, 예를 들면 웨이퍼의 주연으로부터 중심 방향 10 mm 이하의 범위로부터도 반도체 디바이스를 얻는 것이 요구되고 있다. 그런데, 웨이퍼에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 중의 라디칼의 분포는 대상물의 온도 분포에 영향을 받기 때문에, 웨이퍼 전체에 라디칼에 의해 균일한 처리를 실시하기 위해서는, 웨이퍼의 주연부의 온도를 이 웨이퍼의 다른 부분의 온도와 대략 동일하게 되도록 제어할 필요가 있다. 따라서, 종래 포커스 링의 복사열을 감소시키기 때문에, 포커스 링을 온도 조정하여 냉각하는 기술이 개발되어 왔다.
단, 포커스 링을 냉각함에 따라 웨이퍼 전체의 온도가 극단적으로 저하되면, 웨이퍼에 도포된 패턴 마스크로서의 레지스트막이 플라즈마에 의해 쉽게 깎이기 때문에, 웨이퍼 전체의 온도가 극단적으로 저하되는 것을 방지하기 위하여, 냉각되는 포커스 링(이하, ‘내측 포커스 링’이라고 함)의 외측에 또 다른 포커스 링(이하, ‘외측 포커스 링’이라고 함)을 설치하고, 이 다른 포커스 링을 냉각하지 않는 기술, 오히려 적극적으로 가열하는 기술이 출원인에 의해 개발되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
미국특허공개번호 US 2010/0213171 A1호
그러나, 일반적으로 퇴적물은, 온도차가 큰 2 개의 부품의 간극에서 저온인 부품에 부착되기 쉽기 때문에, 상술한 내측 포커스 링과 외측 포커스 링으로 이루어지는 이른바 2 분할 포커스 링을 이용할 경우, 2 개의 포커스 링의 간극에서 내측 포커스 링에 퇴적물이 부착되기 쉽다는 것이 본 발명자에 의해 확인되어 있다.
내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극은 좁고, 플라즈마가 진입하기 어렵기 때문에, 내측 포커스 링에 부착된 퇴적물을 애싱 등에 의해 제거하는 것은 곤란하다. 따라서, 퇴적물을 제거하기 위하여, 챔버를 대기 개방하여 내측 포커스 링을 취출하고, 이 내측 포커스 링으로부터 퇴적물을 제거할 필요가 있다. 그 결과, 기판 처리 장치의 가동률을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
또한 기판 처리 장치에서는, 내측 포커스 링 또는 외측 포커스 링이 재치(載置)되는 서셉터는 냉각되어 내측 포커스 링보다 온도가 더 낮아지기 때문에, 내측 포커스 링 및 서셉터의 온도차는 커지고, 내측 포커스 링과 서셉터와의 간극에서도 퇴적물이 서셉터에 부착된다.
내측 포커스 링과 서셉터와의 간극도 좁기 때문에, 퇴적물을 제거하기 위하여, 챔버를 대기 개방하여 내측 포커스 링을 취출하고, 서셉터를 노출시킨 다음 퇴적물을 제거할 필요가 있다. 그 결과, 역시 기판 처리 장치의 가동률을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 온도차가 큰 2 개의 부품의 간극에서, 저온인 부품에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있는 포커스 링 및 이 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 포커스 링은, 기판 처리 장치의 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링으로서, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치된 석영 부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 포커스 링은, 청구항 1에 기재된 포커스 링에 있어서, 상기 석영 부재는, 상기 처리실 내에서의 플라즈마가 발생하는 처리 공간에 노출되는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 포커스 링은, 청구항 1 또는 2에 기재된 포커스 링에 있어서, 상기 처리실 내에는 적어도 상기 기판 및 상기 내측 포커스 링을 재치하는 재치대가 배치되고, 상기 석영 부재는, 상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 4에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치된 석영 부재를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링과, 상기 기판 및 상기 포커스 링을 재치하는 재치대를 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고, 상기 재치대는, 냉각되어 상기 내측 포커스 링보다 저온이 되고, 상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 간극에는 석영 부재가 배치되는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 석영 부재는, 상기 재치대에서 상기 내측 포커스 링이 재치되는 재치면과, 상기 내측 포커스 링과의 사이에 개재되는 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 6에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 석영 부재는, 연장되어 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치되는 것을 특징으로 한다. 또한 청구항 8에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 6에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 석영 부재가, 추가로 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 8에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링과, 상기 기판 및 상기 포커스 링을 재치하는 재치대와, 상기 포커스 링 및 상기 재치대의 간극으로 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고, 상기 가스 공급 장치는, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극, 그리고 상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 간극 중 적어도 하나로 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 8에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 산소 가스인 것을 특징으로 한다.
청구항 10에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 8에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 8에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 처리 가스인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 12에 기재된 포커스 링은, 기판 처리 장치의 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링으로서, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 구비하고, 상기 내측 포커스 링은, 상기 처리실 내의 처리 공간에 노출되고, 또한 상기 외측 포커스 링의 일부를 덮도록 돌출되는 박판 형상의 돌출부를 가지는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 포커스 링은, 청구항 12에 기재된 포커스 링에 있어서, 상기 내측 포커스 링이 가지는 돌출부의 두께는 1.7 mm 이상 또한 2.0 mm 이하인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 14에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치로서, 상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고, 상기 내측 포커스 링은, 상기 처리실 내의 처리 공간에 노출되고, 또한 상기 외측 포커스 링의 일부를 덮도록 돌출되는 박판 형상의 돌출부를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극에 석영 부재가 배치되므로, 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극에서 석영 부재에 플라즈마가 접촉했을 때에 산소 라디칼이 발생하고, 이 산소 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 제거가 촉진된다. 그 결과, 온도차가 큰 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극에서 저온인 내측 포커스 링에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내측 포커스 링 및 재치대의 간극에 석영 부재가 배치되므로, 내측 포커스 링 및 재치대의 간극에서 석영 부재에 플라즈마가 접촉했을 때에 산소 라디칼이 발생하고, 이 산소 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 제거가 촉진된다. 그 결과, 온도차가 큰 내측 포커스 링 및 재치대의 간극에서 보다 저온인 재치대에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 가스 공급 장치가 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극, 그리고 내측 포커스 링 및 재치대의 간극 중 적어도 하나로 가스를 공급하므로, 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극, 또는 내측 포커스 링 및 재치대의 간극으로 진입한 퇴적물의 근원이 되는 반응 생성물을 공급된 가스가 압출한다. 그 결과, 온도차가 큰 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극에서 저온인 내측 포커스 링에 퇴적물이 부착되는 것을 방지하고, 또한 온도차가 큰 내측 포커스 링 및 재치대의 간극에서 보다 저온인 재치대에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내측 포커스 링은, 처리실 내의 처리 공간에 노출되고, 또한 외측 포커스 링을 덮도록 돌출되는 박판 형상의 돌출부를 가지므로, 이 돌출부는 처리 공간에서의 플라즈마로부터의 복사열을 받아 온도가 상승하고, 이 돌출부 근방에서는 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 온도차가 작아진다. 그 결과, 적어도 돌출부 근방에서는, 내측 포커스 링 및 외측 포커스 링의 간극에서 저온인 내측 포커스 링에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는, 도 1의 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 2의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 2의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시하고, 도 2의 (C)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 2 변형예를 도시하고, 도 2의 (D)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 3 변형예를 도시하고, 도 2의 (E)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 4 변형예를 도시하고, 도 2의 (F)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 5 변형예를 도시한다.
도 3은, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 3의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 3의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시하고, 도 3의 (C)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 2 변형예를 도시하고, 도 3의 (D)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 3 변형예를 도시한다.
도 4는, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 4의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 4의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시한다.
도 5는, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.
도 6은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 6의 (A)는 제 1 예를 도시하고, 도 6의 (B)는 제 2 예를 도시한다.
도 7은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 7의 (A)는 제 3 예를 도시하고, 도 7의 (B)는 제 4 예를 도시한다.
도 8은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 8의 (A)는 제 5 예를 도시하고, 도 8의 (B)는 제 6 예를 도시하고, 도 8의 (C)는 제 7 예를 도시하고, 도 8의 (D)는 제 8 예를 도시한다.
이하에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도이다. 본 기판 처리 장치는, 기판으로서의 반도체 디바이스용의 웨이퍼(이하, 간단히 ‘웨이퍼’라고 함)에 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
도 1에서 기판 처리 장치(10)는, 예를 들면 직경이 300 mm인 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(11)를 가지고, 이 챔버(11) 내에는 웨이퍼(W)를 재치하는 원기둥 형상의 서셉터(12)(재치대)가 배치되어 있다. 기판 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해 측방 배기로(13)가 형성된다. 이 측방 배기로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다.
배기 플레이트(14)는, 다수의 관통홀을 가지는 판상(板狀) 부재이며, 챔버(11) 내부를 상부와 하부로 구획하는 구획판으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해 구획된 챔버(11) 내부의 상부(이하, ‘처리실’이라고 함)(15)의 내부 공간(처리 공간)에는 후술하는 바와 같이 플라즈마가 발생한다. 또한, 챔버(11) 내부의 하부(이하, ‘배기실(매니폴드)’이라고 함)(16)에는 챔버(11) 내의 가스를 배출하는 배기관(17)이 접속된다. 배기 플레이트(14)는, 처리실(15)에 발생하는 플라즈마를 포착 또는 반사하여 매니폴드(16)로의 누설을 방지한다.
배기관(17)에는 TMP(Turbo Molecular Pump) 및 DP(Dry Pump)(모두 도시하지 않음)가 접속되고, 이들 펌프는 챔버(11) 내를 진공 배기하여 감압한다. 구체적으로, DP는, 챔버(11) 내를 대기압으로부터 중진공 상태(예를 들면, 1.3 × 10 Pa(0.1 Torr) 이하)까지 감압하고, TMP는, DP와 협동하여 챔버(11) 내를 중진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태(예를 들면, 1.3 × 10-3 Pa(1.0 × 10－5 Torr) 이하)까지 감압한다. 또한, 챔버(11) 내의 압력은 APC 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어된다.
챔버(11) 내의 서셉터(12)에는, 제 1 고주파 전원(18)이 제 1 정합기(19)를 개재하여 접속되고, 또한 제 2 고주파 전원(20)이 제 2 정합기(21)를 개재하여 접속되어 있고, 제 1 고주파 전원(18)은 비교적 낮은 주파수, 예를 들면 2 MHz의 이온 인입용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가하고, 제 2 고주파 전원(20)은 비교적 높은 주파수, 예를 들면 60 MHz의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가한다. 이에 따라, 서셉터(12)는 전극으로서 기능한다. 또한, 제 1 정합기(19) 및 제 2 정합기(21)는, 서셉터(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 서셉터(12)에의 인가 효율을 최대로 한다.
서셉터(12)의 상부 주연부에는, 이 서셉터(12)의 중앙 부분이 도면 중 상방을 향해 돌출하도록, 단차가 형성된다. 이 서셉터(12)의 중앙 부분의 선단에는, 정전 전극판(22)을 내부에 가지는 세라믹으로 이루어지는 정전 척(23)이 배치되어 있다. 정전 전극판(22)에는 직류 전원(24)이 접속되어 있고, 정전 전극판(22)에 양의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)에서의 정전 척(23)측의 면(이하, ‘이면’이라고 함)에는 음전위가 발생하여, 정전 전극판(22) 및 웨이퍼(W)의 이면 간에 전위차가 발생하고, 이 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨 라벡력에 의해, 웨이퍼(W)는 정전 척(23)에 흡착 보지(保持)된다.
또한 서셉터(12)는, 내부에 냉매 유로로 이루어지는 냉각 기구(도시하지 않음)를 가지고, 이 냉각 기구는, 플라즈마와 접촉하여 온도가 상승하는 웨이퍼(W)의 열을 서셉터(12)를 개재하여 흡수함으로써, 웨이퍼(W)의 온도가 원하는 온도 이상이 되는 것을 방지한다.
서셉터(12)는, 전열 효율 또는 전극 기능을 고려하여 도전체, 예를 들면 알루미늄으로 구성되지만, 도전체를 플라즈마가 발생하는 처리실(15)에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 이 서셉터(12)는 측면을 유전체, 예를 들면 석영(SiO2)으로 이루어지는 측면 보호 부재(26)에 의해 덮인다.
또한 서셉터(12)의 상부에는, 정전 척(23)에 흡착 보지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록, 포커스 링(25)이 서셉터(12)의 단차(재치면) 또는 측면 보호 부재(26)에 재치된다. 포커스 링(25)은, 웨이퍼(W)를 둘러싸는 내측 포커스 링(25a)과 이 내측 포커스 링(25a)을 둘러싸는 외측 포커스 링(25b)으로 이루어지는 2 분할 포커스 링이며, 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)은, 규소(Si) 또는 탄화규소(SiC)로이루어진다. 즉, 포커스 링(25)은, 반도전체로 이루어지므로, 플라즈마의 분포역을 웨이퍼(W) 상뿐만 아니라, 이 포커스 링(25) 상까지 확대하여 웨이퍼(W)의 주연부 상에서의 플라즈마의 밀도를, 이 웨이퍼(W)의 중앙부 상에서의 플라즈마의 밀도와 동일한 정도로 유지한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 전면에 실시되는 플라즈마 에칭 처리의 균일성을 확보한다.
내측 포커스 링(25a)은 주로 서셉터(12)의 단차에 재치되고, 외측 포커스 링(25b)은 주로 측면 보호 부재(26)에 재치되지만, 내측 포커스 링(25a) 및 서셉터(12)의 사이에는, 후술하는 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 전열 특성을 가지는 전열성 실리콘 고무 등으로 이루어지는 전열 시트(34)가 개재된다. 전열 시트(34)는, 플라즈마에 접촉하여 온도가 상승하는 내측 포커스 링(25a)의 열을 서셉터(12)로 전열하고, 이 서셉터(12)의 냉각 기구로 흡수시킨다. 한편, 외측 포커스 링(25b) 및 측면 보호 부재(26)의 사이에는 아무것도 개재되지 않기 때문에, 처리실(15)의 내부 공간이 감압되면, 외측 포커스 링(25b) 및 측면 보호 부재(26)의 사이에는 진공 단열층이 발생하고, 플라즈마에 접촉하여 온도가 상승하는 외측 포커스 링(25b)의 열은 측면 보호 부재(26)로 전열되지 않고, 그 결과, 외측 포커스 링(25b)은 냉각되지 않기 때문에, 외측 포커스 링(25b)의 온도는 높은 상태로 유지된다. 이에 따라, 내측 포커스 링(25a)의 온도를 원하는 저온으로 유지할 수 있고, 또한 외측 포커스 링(25b)의 온도를 고온으로 유지할 수 있다.
챔버(11)의 천장부에는, 서셉터(12)와 대향하도록 샤워 헤드(27)가 배치된다. 샤워 헤드(27)는, 상부 전극판(28)과, 이 상부 전극판(28)을 착탈 가능하게 지지(釣支)하는 쿨링 플레이트(29)와, 이 쿨링 플레이트(29)를 덮는 덮개체(30)를 가진다. 상부 전극판(28)은, 두께 방향으로 관통하는 다수의 가스홀(31)을 가지는 원판 형상 부재로 이루어진다. 쿨링 플레이트(29)의 내부에는 버퍼실(32)이 설치되고, 이 버퍼실(32)에는 처리 가스 도입관(33)이 접속되어 있다.
기판 처리 장치(10)에서는, 처리 가스 도입관(33)으로부터 버퍼실(32)로 공급된 처리 가스가 가스홀(31)을 거쳐 처리실(15)의 내부 공간으로 도입되고, 이 도입된 처리 가스는, 제 2 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 개재하여 처리실(15)의 내부 공간에 인가된 플라즈마 생성용의 고주파 전력에 의해 여기되어 플라즈마가 된다. 이 플라즈마 중의 이온은, 제 1 고주파 전원(18)이 서셉터(12)에 인가하는 이온 인입용의 고주파 전력에 의해 웨이퍼(W)를 향해 인입되고, 이 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 실시한다.
웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리가 실시될 동안, 웨이퍼(W)의 피에칭층과 플라즈마가 반응하여 생성된 반응 생성물이 처리실(15)의 내부 공간을 부유하고, 처리실(15)의 각 부위에 퇴적물로서 부착된다. 특히 퇴적물은, 온도차가 큰 2 개의 부품의 간극에서 저온인 부품에 부착되는 경향이 있기 때문에, 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 간극에서 내측 포커스 링(25a)에 부착된다. 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 간극은 좁고, 또한 라비린스 구조를 나타내기 때문에, 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물을 제거하는 것은 곤란하다.
본 실시예에서는, 이에 대응하여 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 간극에 석영으로 이루어지는 부재를 배치한다.
도 2는, 도 1의 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 2의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 2의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시하고, 도 2의 (C)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 2 변형예를 도시하고, 도 2의 (D)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 3 변형예를 도시하고, 도 2의 (E)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 4 변형예를 도시하고, 도 2의 (F)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 5 변형예를 도시한다.
도 2의 (A)에서, 포커스 링(25)은, 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 간극(이하, ‘제 1 간극’이라고 함)에 배치된 석영으로 이루어지는 블록 부재(25c)(석영 부재)를 가진다.
기판 처리 장치(10)에서 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때, 플라즈마, 특히 라디칼이 제 1 간극으로 진입하여 블록 부재(25c)와 접촉하면, 석영과 화학 반응을 일으켜 산소 라디칼이 블록 부재(25c)로부터 발생한다. 이 산소 라디칼은, 제 1 간극에서 반응 생성물이 퇴적물로서 내측 포커스 링(25a)에 부착되면, 즉시 부착된 퇴적물과 화학 반응하고, 이 퇴적물을 분해하여 제거한다. 그 결과, 온도차가 큰 제 1 간극에서 퇴적물이 내측 포커스 링(25a)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
산소 라디칼이 제 1 간극에서 발생하기만 하면 내측 포커스 링(25a)에의 퇴적물의 부착을 방지할 수 있으므로, 블록 부재(25c)는 제 1 간극에 존재하기만 하면 되고, 블록 부재(25c)의 형상 또는 크기에 제약은 없다. 따라서, 블록 부재(25c)의 단면 형상도, 아래로 볼록한 단면 형상(도 2의 (B)), 위로 볼록한 단면 형상(도 2의 (C)) 또는 직사각형의 단면 형상(도 2의 (D))이어도 좋지만, 블록 부재(25c)의 일부가 처리실(15)의 내부 공간에 노출되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 플라즈마의 블록 부재(25c)에의 접촉을 촉진시킬 수 있고, 이로써, 블록 부재(25c)로부터 확실히 산소 라디칼을 발생시킬 수 있다. 또한, 제 1 간극으로 진입한 플라즈마와 접촉한다면, 블록 부재(25c)는 처리실(15)의 내부 공간에 직접 노출되지 않아도 좋다(도 2의 (E)).
또한 블록 부재(25c)는, 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에도 개재해도 좋다(도 2의 (F)). 이에 의해, 퇴적물의 근원이 되는 반응 생성물이 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 또한 블록 부재(25c)가 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에도 산소 라디칼을 발생시키므로, 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에서, 산소 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 제거를 촉진시킬 수 있다. 또한 이 경우, 서셉터(12)의 단차 및 블록 부재(25c)의 사이, 그리고 블록 부재(25c) 및 내측 포커스 링(25a)의 사이에 각각 전열 시트(34a, 34b)가 배치된다.
블록 부재(25c)는 석영으로 이루어지므로, 플라즈마와 화학 반응할 시, 산소 라디칼뿐만 아니라 규소 라디칼도 발생한다. 규소 라디칼은 규소 단체(單體), 또는 산소 가스와 결합하여 산화 규소로서 처리실(15)의 내부 공간에 배치된 다른 구성 부품에 부착될 우려가 있으므로, 불화 탄소(CF)계의 처리 가스를 처리실(15)의 내부 공간으로 도입하는 것이 바람직하다. 불화 탄소계의 처리 가스로부터 발생하는 플라즈마는 규소 또는 탄화규소를 분해하므로, 규소 또는 탄화규소가 다른 구성 부품에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이어서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 그 구성, 작용이 상술한 제 1 실시예와 기본적으로 동일하므로, 중복된 구성, 작용에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에 상이한 구성, 작용에 대한 설명을 행한다.
도 1의 기판 처리 장치(10)에서는, 서셉터(12)에의 포커스 링(25)의 탈착을 용이하게 하기 위하여, 서셉터(12)의 측면 및 내측 포커스 링(25a)의 내측면의 사이에는 소정의 폭의 간극이 형성되는데, 서셉터(12)는, 내장하는 냉각 기구에 의해 직접적으로 냉각되기 때문에, 서셉터(12)의 온도는 내측 포커스 링(25a)의 온도보다 상당히 낮아진다. 즉, 서셉터(12)의 측면 및 내측 포커스 링(25a)의 내측면의 간극(이하, ‘제 2 간극’이라고 함)에서는 온도차가 커진다. 따라서, 제 2 간극에서 서셉터(12)에 퇴적물이 부착된다.
본 실시예에서는, 이에 대응하여 제 2 간극에 석영으로 이루어지는 부재를 배치한다.
도 3은, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 3의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 3의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시하고, 도 3의 (C)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 2 변형예를 도시하고, 도 3의 (D)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 3 변형예를 도시한다.
도 3의 (A)에서, 포커스 링(25)은, 제 2 간극에 배치된 석영으로 이루어지는 블록 부재(25d)(석영 부재)를 가진다.
기판 처리 장치(10)에서 웨이퍼(W)에 플라즈마 에칭 처리를 실시할 때, 플라즈마, 특히 라디칼이 제 2 간극으로 진입하여 블록 부재(25d)와 접촉하면, 산소 라디칼이 블록 부재(25d)로부터 발생한다. 이 산소 라디칼은, 제 2 간극에서 퇴적물과 화학 반응하고, 이 퇴적물을 분해하여 제거한다. 그 결과, 온도차가 큰 제 2 간극에서 퇴적물이 서셉터(12)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
산소 라디칼이 제 2 간극에서 발생하기만 하면 서셉터(12)에의 퇴적물의 부착을 방지할 수 있으므로, 블록 부재(25d)는 제 2 간극에 존재하기만 하면 되고, 블록 부재(25d)의 형상 또는 크기에 제약은 없다. 또한 블록 부재(25d)는, 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에도 개재해도 좋다(도 3의 (B)). 이에 의해, 퇴적물의 근원이 되는 반응 생성물이 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 또한 블록 부재(25d)가 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에도 산소 라디칼을 발생시키므로, 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이에서, 산소 라디칼에 의한 퇴적물의 분해 제거를 촉진시킬 수 있다. 또한 이 경우, 서셉터(12)의 단차 및 블록 부재(25d)의 하면의 사이, 그리고 블록 부재(25d)의 상면 및 내측 포커스 링(25a)의 사이에 각각 전열 시트(34a, 34b)가 배치된다.
또한, 블록 부재(25d)는 연장되어, 이 연장된 부분이 제 1 간극에 배치되어도 좋다(도 3의 (B)). 이에 의해, 제 1 간극 및 제 2 간극에서 퇴적물이 각 부품에 부착되는 것을 동시에 방지할 수 있다.
또한 포커스 링(25)은, 블록 부재(25d)뿐만 아니라 제 1 실시예에서의 블록 부재(25c)도 가지고 있어도 좋고(도 3의 (C)), 또한 블록 부재(25d)는, 내측 포커스 링(25a)의 하면 및 서셉터(12)의 단차의 사이뿐만 아니라, 외측 포커스 링(25b)의 하면 및 측면 보호 부재(26)의 사이에도 개재해도 좋다(도 3의 (D)).
이어서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 그 구성, 작용이 상술한 제 1 실시예와 기본적으로 동일하므로, 중복된 구성, 작용에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에 상이한 구성, 작용에 대한 설명을 행한다.
도 4는, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 4의 (A)는 본 실시예에 따른 포커스 링을 도시하고, 도 4의 (B)는 본 실시예에 따른 포커스 링의 제 1 변형예를 도시한다.
도 4의 (A)에서, 기판 처리 장치(10)는, 서셉터(12)의 단차에서 개구하고, 또한 내측 포커스 링(25a)의 하면에 대향하는 가스 공급구(35)(가스 공급 장치)를 가진다. 가스 공급구(35)는, 기판 처리 장치(10)에서 플라즈마 에칭 처리 또는 플라즈마를 이용한 클리닝 처리, 예를 들면 WLDC(Wafer Less Dry Cleaning) 처리가 실행될 경우, 내측 포커스 링(25a)의 하면을 향해 소정의 가스, 예를 들면 산소 가스를 공급한다. 공급된 산소 가스(도면 중에서 화살표로 나타냄)는, 서셉터(12)의 단차 및 내측 포커스 링(25a)의 하면의 사이를 흘러 제 1 간극 및 제 2 간극 중 적어도 하나로 공급된다.
제 1 간극 또는 제 2 간극에 흐른 산소 가스는, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입한 플라즈마와 접촉하고, 산소 라디칼을 생성한다. 이 산소 라디칼은, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서 퇴적물과 화학 반응하고, 이 퇴적물을 분해하여 제거한다. 그 결과, 온도차가 큰 제 1 간극 또는 제 2 간극에서, 퇴적물이 서셉터(12) 또는 내측 포커스 링(25a)에 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제 1 간극 또는 제 2 간극에 흐른 산소 가스는, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입한 퇴적물의 근원이 되는 반응 생성물을 처리실(15)의 내부 공간으로 압출하므로, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서의 퇴적물의 부착을 보다 확실히 방지할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 가스 공급구(35)를 서셉터(12)의 단차에 형성했지만, 가스 공급구(35)는, 공급하는 가스가 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 공급되면, 배치 장소는 서셉터(12)의 단차에 한정되지 않는다. 예를 들면, 가스 공급구(35)는 서셉터(12) 및 측면 보호 부재(26)의 사이에 형성되어도 좋고(도 4의 (B)), 측면 보호 부재(26)에 형성되어도 좋다(도시하지 않음).
또한, 가스 공급구(35)로부터 공급되는 가스는 산소 가스에 한정되지 않고, 불활성 가스, 예를 들면 희가스 또는 질소 가스, 또는 처리 가스를 공급해도 좋다. 불활성 가스는, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입한 반응 생성물을 압출하지만, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입한 플라즈마와 반응을 일으켜 새로운 반응 생성물을 생성하지 않으므로, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서의 퇴적물의 부착을 보다 확실히 방지할 수 있다. 또한 처리 가스도, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입한 반응 생성물을 압출하지만, 이 처리 가스가 처리실(15)의 내부 공간으로 누설되어도 플라즈마의 성분에 영향을 주지 않으므로, 원하는 플라즈마 에칭 처리와 상이한 플라즈마 에칭 처리가 웨이퍼(W)에 실시되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 가스 공급구(35)가 산소 가스 또는 처리 가스 등을 공급할 경우, 이들 가스가 처리실(15)의 내부 공간으로 누설되면, 이 내부 공간에서의 플라즈마의 밀도 또는 분포에 영향을 주는 경우가 있다. 기판 처리 장치(10)에서는, 이에 대응하여, 샤워 헤드(27)에서 제 1 간극 또는 제 2 간극에 대향하는 부분으로부터 공급되는 산소 가스 또는 처리 가스의 공급량을 감소시키는 것이 바람직하다.
이어서, 본 발명의 제 4 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
본 실시예는, 그 구성, 작용이 상술한 제 1 실시예와 기본적으로 동일하므로, 중복된 구성, 작용에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에 상이한 구성, 작용에 대한 설명을 행한다.
도 5는, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이다.
도 5에서, 내측 포커스 링(25a)은, 처리실(15)의 내부 공간측에서 이 내부 공간에 노출되고, 또한 외측 포커스 링(25b)을 덮도록 돌출되는 박판 형상의 플랜지부(25e)(돌출부)를 가진다. 이 플랜지부(25e)는, 외측 포커스 링(25b)에서의 대향면과 함께 제 1 간극을 구성한다. 이 플랜지부(25e)의 두께는, 1.7 mm 이상 또한 2.0 mm 이하로 설정된다.
기판 처리 장치(10)에서 플라즈마 에칭 처리 또는 WLDC 처리가 실행될 경우, 플랜지부(25e)는 두께가 얇으므로 열용량이 작고, 플라즈마로부터의 복사열을 받아 온도가 내측 포커스 링(25a)에서의 다른 부위에 비해 상승한다. 그 결과, 제 1 간극에서 내측 포커스 링(25a) 및 외측 포커스 링(25b)의 온도차를 작게 할 수 있고, 이로써, 제 1 간극에서 내측 포커스 링(25a)에 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가령 제 1 간극에서 퇴적물이 부착되었다 하더라도, 고온인 플랜지부(25e) 또는 외측 포커스 링(25b)으로부터의 복사열에 의해 부착된 퇴적물을 분해하여 제거할 수 있다.
본 실시예에서는, 플랜지부(25e)는 외측 포커스 링(25b)을 덮으므로, 제 1 간극은 라비린스 구조를 나타낸다. 그 결과, 제 1 간극의 서셉터(12)측으로는 퇴적물의 근원이 되는 반응 생성물이 진입하기 어렵고, 이에 따라, 제 1 간극에서 퇴적물이 부착되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
또한, 플랜지부(25e)의 두께의 최소치는 1.7 mm이기 때문에, 이 플랜지부(25e)의 강성이 극단적으로 저하되는 것을 방지하고, 내측 포커스 링(25a)의 교환 작업에서 플랜지부(25e)가 절손되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 플랜지부(25e)의 두께의 상한은 2.0 mm이기 때문에, 플랜지부(25e)의 열용량이 커져, 플라즈마의 복사열을 받아도 온도가 상승하지 않게 되는 것을 방지할 수 있다.
이상, 본 발명에 대하여, 상기 각 실시예를 이용하여 설명했지만, 본 발명은 상기 각 실시예로 한정되는 것은 아니다.
또한, 상술한 각 실시예는, 반도체 디바이스용의 웨이퍼(W)를 플라즈마 에칭 처리하는 플라즈마 처리 장치(10)뿐만 아니라, LCD(Liquid Crystal Display)를 포함하는 FPD(Flat Panel Display) 등에 이용하는 각종 기판, 또는 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등을 플라즈마를 이용하여 처리하는 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
이상, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서 퇴적물이 부착되는 것을 방지할 수 있는 본 발명의 실시예에 대하여 설명했지만, 플라즈마 에칭 처리에서 대량의 반응 생성물이 발생하는 경우 등, 상술한 각 실시예에 의해서도 제 1 간극 또는 제 2 간극에서 퇴적물이 부착되는 것을 완전히 방지하지 못하는 경우가 있다.
이하에, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치의 예에 대하여 설명한다. 이하에 설명하는 각 예는, 상술한 본 발명의 각 실시예와 함께 이용할 수 있다.
도 6은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 6의 (A)는 제 1 예를 도시하고, 도 6의 (B)는 제 2 예를 도시한다.
도 6의 (A)에서, 측면 보호 부재(26)는 레이저광을 투과하는 재료, 예를 들면 석영으로 이루어지고, 제 1 간극을 향해 상방으로 돌출되는 돌출부(26a)를 가지고, 이 돌출부(26a)에는, 제 1 간극에서의 내측 포커스 링(25a)에 대향하는 대향면(26b)이 설치되어 있다. 또한, 측면 보호 부재(26)보다 도면 중 하방에는 레이저광 조사 장치(도시하지 않음)가 배치되고, 이 레이저광 조사 장치는 측면 보호 부재(26)를 향해, 예를 들면 파장이 1100 nm 이하인 포커스 링 가열용의 레이저광(36)을 조사한다.
측면 보호 부재(26)에 조사된 레이저광(36)은, 측면 보호 부재(26)의 각 내표면에서 반사를 반복하면서, 측면 보호 부재(26)의 상부로부터 외측 포커스 링(25b)으로 조사된다. 외측 포커스 링(25b)은 규소 또는 탄화규소로 이루어지기 때문에, 파장이 1100 nm 이하의 레이저광(36)을 흡수하고, 이 흡수한 레이저광(36)의 에너지에 의해 외측 포커스 링(25b)은 가열된다. 이 때, 돌출부(26a)의 대향면(26b)은 제 1 간극에서의 내측 포커스 링(25a)에 대향하므로, 레이저광(36)의 일부는 대향면(26b)으로부터 내측 포커스 링(25a)을 향해 조사된다. 이 레이저광(36)의 일부는 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물에 흡수되어 이 퇴적물의 온도를 상승시킨다. 이에 의해, 퇴적물의 분해 제거가 촉진되고, 그 결과, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
또한, 내측 포커스 링(25a)에 조사되는 포커스 링 가열용의 레이저광(36)의 일부의 광량이 적어 퇴적물의 온도가 충분히 상승하지 않을 때는, 포커스 링 가열용의 레이저광(36)과는 다른 레이저광, 예를 들면 퇴적물에 효율적으로 흡수되는 레이저광을 측면 보호 부재(26)에 조사하여, 이 다른 레이저광의 일부를 대향면(26b)으로부터 내측 포커스 링(25a)을 향해 조사해도 좋다. 이에 의해, 퇴적물의 온도를 충분히 또한 효율적으로 상승시킬 수 있다.
또한, 제 1 간극을 향해 레이저광을 직접적으로 조사할 수 없는 경우, 예를 들면, 제 1 간극이 라비린스 구조를 나타낼 경우, 도 6의 (B)에 도시한 바와 같이, 측면 보호 부재(26)와는 별도로 제 1 간극에 대향하도록, 서셉터(12) 및 측면 보호 부재(26)의 사이에, 예를 들면 석영으로 이루어지는 레이저광 가이드 부재(37)(레이저광 투과 부재)가 배치되고, 레이저광 가이드 부재(37)보다 도면 중 하방에는 다른 레이저광 조사 장치(도시하지 않음)가 배치되어, 이 다른 레이저광 조사 장치는 레이저광 가이드 부재(37)를 향해, 예를 들면 파장이 1100 nm보다 큰 레이저광(38)이 조사된다.
레이저광 가이드 부재(37)에 조사된 레이저광(38)은, 레이저광 가이드 부재(37)를 투과할 동안, 이 레이저광 가이드 부재(37)의 각 내표면에서 반사를 반복하면서, 레이저광 가이드 부재(37)의 상부로부터 제 1 간극으로 조사된다. 여기서, 제 1 간극은 라비린스 구조를 나타내기 때문에, 예를 들면 내측 포커스 링(25a)의 일부 또는 외측 포커스 링(25b)의 일부가 레이저광(38)의 광로 상에 존재하는데, 규소 또는 탄화규소는 파장이 1100 nm보다 큰 레이저광을 투과시키므로, 레이저광(38)은, 내측 포커스 링(25a)의 일부 또는 외측 포커스 링(25b)을 투과하여 제 1 간극에 도달하고, 제 1 간극에서의 퇴적물에 흡수되어 이 퇴적물의 온도를 상승시킨다. 이에 의해, 제 1 간극에서의 퇴적물을 제거할 수 있다.
또한, 제 1 간극 및 다른 레이저광 조사 장치의 사이에, 레이저광을 흡수하는 부품 또는 부재가 배치되지 않을 경우, 다른 레이저광 조사 장치는, 레이저광 가이드 부재(37)의 하방뿐만 아니라, 챔버(11)의 측벽 근방 또는 챔버(11)의 상방의 덮개의 근방에 배치되어도 좋다. 이 경우, 다른 레이저광 조사 장치는 제 1 간극을 지향하는 것이 바람직하다.
도 7은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 7의 (A)는 제 3 예를 도시하고, 도 7의 (B)는 제 4 예를 도시한다.
도 7의 (A)에서, 기판 처리 장치(10)는, 서셉터(12)의 단차로부터 돌출 가능한 푸셔 핀(39)을 더 구비한다. 푸셔 핀(39)은, 상방을 향해 돌출될 때, 내측 포커스 링(25a)을 들어올려 외측 포커스 링(25b)으로부터 이간시킨다. 통상적으로, 퇴적물은 플라즈마와 접촉하면, 특히 라디칼과 화학 반응하여 분해되어 제거된다. 여기서, 푸셔 핀(39)에 의해 들어올려진 내측 포커스 링(25a)은 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마에 노출되므로, 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물의 플라즈마에 의한 분해 제거가 촉진된다. 그 결과, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
또한 도 7의 (B)에서, 기판 처리 장치(10)는, 측면 보호 부재(26)의 상면으로부터 돌출 가능한 푸셔 핀(40)을 더 구비한다. 푸셔 핀(40)은 상방을 향해 돌출될 때, 외측 포커스 링(25b)을 들어올려 내측 포커스 링(25a)으로부터 이간시킨다. 본 예에서는, 외측 포커스 링(25b)이 내측 포커스 링(25a)으로부터 이간되므로, 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물은 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마에 노출된다. 이에 의해, 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물의 플라즈마에 의한 분해 제거가 촉진되어, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
상술한 제 3 예 또는 제 4 예에서의 퇴적물 제거는, 기판 처리 장치(10)에서 WLDC 처리가 실행될 경우 실행된다. 또한, 제 3 예 또는 제 4 예에서는, 내측 포커스 링(25a) 또는 외측 포커스 링(25b)을 이동시키는 장치로서 푸셔 핀을 이용하므로, 기판 처리 장치(10)의 구성이 복잡해지는 것을 방지할 수 있다.
도 8은, 부착된 퇴적물을 제거할 수 있는 기판 처리 장치가 가지는 포커스 링 근방의 구성을 개략적으로 도시한 확대 단면도이며, 도 8의 (A)는 제 5 예를 도시하고, 도 8의 (B)는 제 6 예를 도시하고, 도 8의 (C)는 제 7 예를 도시하고, 도 8의 (D)는 제 8 예를 도시한다.
도 8의 (A)에서, 기판 처리 장치(10)는, 측면 보호 부재(26)의 외측으로서 외측 포커스 링(25b)의 하방에 배치된, 반도체 또는 도전체, 예를 들면 규소로 이루어지는 접지 부재(41)를 더 구비한다. 접지 부재(41)의 전위는 접지로 유지된다.
본 예에서는, 외측 포커스 링(25b)의 근방에 접지 부재(41)가 배치되기 때문에, 외측 포커스 링(25b)의 전위도 접지 전위에 가까워진다. 한편, 서셉터(12) 또는 내측 포커스 링(25a)에는 음의 바이어스 전위가 발생하기 때문에, 외측 포커스 링(25b)의 전위가 상대적으로 높아져, 전자를 쉽게 인입할 수 있다. 그 결과, 외측 포커스 링(25b)에 대향하는 시스의 두께를 크게 할 수 있고, 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마를 외측 포커스 링(25b)에 대향하는 위치로부터 내측 포커스 링(25a)에 대향하는 위치로 편항시킬 수 있다. 이에 의해, 제 1 간극 또는 제 2 간극에 대향하는 플라즈마의 밀도를 상승시킬 수 있고, 이로써, 제 1 간극 또는 제 2 간극으로 진입하는 플라즈마를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 제 1 간극 또는 제 2 간극에서의 퇴적물의 플라즈마에 의한 분해를 촉진시킬 수 있어, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물, 그리고 제 2 간극에서 보다 저온인 서셉터(12)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
도 8의 (B)에서, 기판 처리 장치(10)는, 측면 보호 부재(26) 내에서 외측 포커스 링(25b)의 근방에 배치된 접지 전위의 접지 전극(42)을 더 구비한다.
본 예에서는, 외측 포커스 링(25b)의 근방에 접지 전극(42)이 배치되기 때문에, 외측 포커스 링(25b)의 전위도 접지 전위에 가까워진다. 그 결과, 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마를 외측 포커스 링(25b)에 대향하는 위치로부터 내측 포커스 링(25a)에 대향하는 위치로 편향시킬 수 있다. 이에 의해, 제 1 간극 또는 제 2 간극에 대향하는 플라즈마의 밀도를 상승시킬 수 있고, 이로써, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물, 그리고 제 2 간극에서 보다 저온인 서셉터(12)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
도 8의 (C)에서, 기판 처리 장치(10)는, 측면 보호 부재(26) 내에서 외측 포커스 링(25b)의 근방에 배치된, 양의 직류 전압이 인가되는 양전위 전극(43)을 더 구비한다.
본 예에서는, 외측 포커스 링(25b)의 근방에 양전위 전극(43)이 배치되기 때문에, 외측 포커스 링(25b)의 전위도 양전위가 된다. 그 결과, 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마를 외측 포커스 링(25b)에 대향하는 위치로부터 내측 포커스 링(25a)에 대향하는 위치로 보다 평향시킬 수 있다. 이에 의해, 제 1 간극 또는 제 2 간극에 대향하는 플라즈마의 밀도를 상승시킬 수 있고, 이로써, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물, 그리고 제 2 간극에서 보다 저온인 서셉터(12)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
도 8의 (D)에서, 기판 처리 장치(10)는, 포커스 링(25)의 하방에서 제 1 간극의 근방에 배치된 전자석(44)을 더 구비한다.
본 예에서는, 전자석(44)이 제 1 간극을 중심으로 자계를 발생시켜 처리실(15)의 내부 공간에서의 플라즈마를 외측 포커스 링(25b)에 대향하는 위치로부터 내측 포커스 링(25a)에 대향하는 위치로 편항시킨다. 이에 의해, 제 1 간극 또는 제 2 간극에 대향하는 플라즈마의 밀도를 상승시킬 수 있고, 이로써, 제 1 간극에서 저온인 내측 포커스 링(25a)에 부착된 퇴적물, 그리고 제 2 간극에서 보다 저온인 서셉터(12)에 부착된 퇴적물을 제거할 수 있다.
W : 웨이퍼
10 : 기판 처리 장치
12 : 서셉터
25 : 포커스 링
25a : 내측 포커스 링
25b : 외측 포커스 링
25c, 25d : 블록 부재
25e : 플랜지부
35 : 가스 공급구
36, 38 : 레이저광
37 : 레이저광 가이드 부재
39, 40 : 푸셔 핀
41 : 접지 부재
42 : 접지 전극
43 : 양전위 전극
44 : 전자석

Claims (15)

  1. 기판 처리 장치의 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링으로서,
    상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과,
    상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링과,
    상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치된 석영 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 석영 부재는, 상기 처리실 내에서의 플라즈마가 발생하는 처리 공간에 노출되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리실 내에는 적어도 상기 기판 및 상기 내측 포커스 링을 재치(載置)하는 재치대가 배치되고,
    상기 석영 부재는, 상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  4. 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치로서,
    상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링과,
    상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치된 석영 부재를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링과, 상기 기판 및 상기 포커스 링을 재치하는 재치대를 구비하는 기판 처리 장치로서,
    상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고,
    상기 재치대는, 냉각되어 상기 내측 포커스 링보다 저온이 되고,
    상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 간극에는 석영 부재가 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 석영 부재는, 상기 재치대에서 상기 내측 포커스 링이 재치되는 재치면과, 상기 내측 포커스 링과의 사이에 개재되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 석영 부재는, 연장되어 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    석영 부재가, 추가로 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링과, 상기 기판 및 상기 포커스 링을 재치하는 재치대와, 상기 포커스 링 및 상기 재치대의 간극으로 가스를 공급하는 가스 공급 장치를 구비하는 기판 처리 장치로서,
    상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고,
    상기 가스 공급 장치는, 상기 내측 포커스 링 및 상기 외측 포커스 링의 간극, 그리고 상기 내측 포커스 링 및 상기 재치대의 간극 중 적어도 하나로 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 산소 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 불활성 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 공급 장치가 공급하는 가스는 처리 가스인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 기판 처리 장치의 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링으로서,
    상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과,
    상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 구비하고,
    상기 내측 포커스 링은, 상기 처리실 내의 처리 공간에 노출되고, 또한 상기 외측 포커스 링의 일부를 덮도록 돌출되는 박판 형상의 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 내측 포커스 링이 가지는 돌출부의 두께는 1.7 mm 이상 또한 2.0 mm 이하인 것을 특징으로 하는 포커스 링.
  15. 기판을 수용하는 처리실과, 상기 처리실 내에 배치된 기판의 주연부를 둘러싸는 포커스 링을 구비하는 기판 처리 장치로서,
    상기 포커스 링은, 상기 기판에 인접하여 배치되고 또한 냉각되는 내측 포커스 링과, 상기 내측 포커스 링을 둘러싸고 또한 냉각되지 않는 외측 포커스 링을 가지고,
    상기 내측 포커스 링은, 상기 처리실 내의 처리 공간에 노출되고, 또한 상기 외측 포커스 링의 일부를 덮도록 돌출되는 박판 형상의 돌출부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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