KR20140108141A - 탑재대 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제한다. 탑재대는, 냉매용의 유로가 내부에 형성된 베이스부와, 베이스부 상에 마련되며, 피처리체를 탑재하는 탑재면을 갖고, 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 구비한다. 베이스부는, 정전 척을 탑재하는 제 1 상면, 해당 제 1 상면보다도 외측의 해당 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 포커스 링을 탑재하는 환상의 제 2 상면, 및 제 1 상면과 제 2 상면과의 사이에서 연직 방향으로 연장되는 측면을 구비한다. 유로는 중앙 유로 및 주연 유로를 구비한다. 중앙 유로는 제 1 상면의 하방에서 연장된다. 주연 유로는, 제 2 상면의 하방에서 연장되며, 또한 제 1 상면의 하방에 있어서 측면을 따라서 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 포함한다. 탑재면에는, 피처리체의 이면과 접촉하는 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며, 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기는 탑재면의 에지 영역이 탑재면의 중앙부 영역보다도 크다.

Description

탑재대 및 플라즈마 처리 장치{MOUNTING TABLE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 다양한 측면 및 실시형태는 탑재대 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
피처리체(웨이퍼) 및 포커스 링을 탑재하기 위한 탑재대로서, 그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 베이스부와, 해당 베이스부 상에 마련되어 있으며, 피처리체의 이면과 접촉하는 접촉면을 갖고, 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 구비한 탑재대가 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 특허문헌 1에 기재된 탑재대에서는, 베이스부가, 그 상부에 피처리체를 정전 흡착하기 위한 정전 척이 마련된 제 1 상면과, 해당 제 1 상면보다도 외측에 있어서 해당 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 그 상방에 포커스 링이 마련된 환상의 제 2 상면과, 제 1 상면과 제 2 상면과의 사이에 있어서 연직 방향으로 연장되는 측면을 갖고 있다. 이 탑재대에서는, 냉매용의 유로로서, 제 1 상면의 하측에 위치하는 제 1 유로와, 제 2 상면의 하측에 위치하는 제 2 유로가 마련되어 있다.
또한, 피처리체의 이면과 접촉하는 정전 척의 상면에는, 피처리체 이면에 전열 가스를 균일하게 분산시키기 위한 가스 홈이 마련되어 있다. 이 가스 홈에 의해, 정전 척의 상면에는, 볼록부가 형성되어 있다.
일본 특허 공개 제 2011-9351 호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 탑재대에 있어서는, 포커스 링으로부터의 열이 제 2 유로의 상방에 존재하는 부재를 거쳐서 탑재대(예를 들면 탑재대 내부의 측면측)에 전달되기 때문에, 피처리체의 에지 영역의 온도에 영향을 미칠 우려가 있다. 이 때문에, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에서 온도가 불균일하게 되며, 그 결과 피처리체의 품질을 악화시킬 경우가 있다.
본 기술 분야에서는, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제하는 것이 요청되어 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 탑재대는, 피처리체 및 포커스 링을 탑재하는 탑재대에 관한 것이다. 이 탑재대는, 그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 베이스부와, 베이스부 상에 마련되어 있으며, 피처리체를 탑재하는 탑재면을 갖고, 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 구비한다. 베이스부는, 그 위에 정전 척이 마련된 제 1 상면, 해당 제 1 상면보다도 외측에 있어서 해당 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 그 상방에 포커스 링이 마련된 환상의 제 2 상면, 및 제 1 상면과 제 2 상면과의 사이에 있어서 연직 방향으로 연장되는 측면을 구비한다. 유로는 중앙 유로 및 주연 유로를 갖는다. 중앙 유로는 제 1 상면의 하방에서 연장된다. 주연 유로는 제 2 상면의 하방에서 연장되며, 또한 제 1 상면의 하방에 있어서 측면을 따라서 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 구비한다. 탑재면은 중앙부 영역 및 해당 중앙부 영역을 둘러싸는 에지 영역을 구비한다. 탑재면에는, 피처리체의 이면과 접촉하는 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며, 복수의 볼록부는, 에지 영역의 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 중앙부 영역의 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
이러한 탑재대에서는, 그 내부에 형성된 주연 유로가, 탑재대의 측면을 따라서 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 갖고 있다. 이것에 의해, 탑재대 내부의 측면측으로의 입열(入熱)에 대한 유로의 발열(拔熱) 능력이 향상되어 있다. 이 때문에, 포커스 링으로부터의 열을 피처리체에 전달시키기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 피처리체의 단부의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 그리고, 이러한 탑재대에서는, 정전 척의 탑재면에 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며, 해당 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 에지 영역의 쪽이 중앙부 영역보다도 크게 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 탑재면의 중앙부 영역에 있어서의 피처리체의 냉각성을 저감하여, 피처리체의 중앙부 영역의 온도를, 피처리체의 에지 영역의 온도에 맞도록 상승시킬 수 있다. 이상으로부터, 피처리체의 온도의 조정이, 유로를 흐르는 냉매 및 복수의 볼록부에 의해 실행되는 것이 되며, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에 있어서는, 복수의 볼록부의 각각은 동일 형상 또한 동일한 크기를 나타내며, 에지 영역의 복수의 볼록부의 단위 면적당의 수가 중앙부 영역의 복수의 볼록부의 단위 면적당의 수보다도 많아도 좋다. 이러한 형태에 의하면, 탑재면의 중앙부 영역에 있어서의 피처리체의 냉각성을 저감하여, 피처리체의 중앙부 영역의 온도를 피처리체의 에지 영역의 온도에 맞도록 상승시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서는, 주연 유로의 상단에는, 측면을 따라서 해당 주연 유로의 상단으로부터 하단을 향하여 연장되는 핀부가 형성되어 있어도 좋다. 이러한 형태에 의하면, 주연 유로의 일부에 핀부가 형성되어 있으므로, 해당 주연 유로의 표면적이 종래의 주연 유로의 표면적보다도 크게 되어 있다. 그 결과, 피처리체의 에지 영역으로부터의 유로의 발열 능력을 향상시킬 수 있고, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 한층 억제하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에 있어서는, 주연 유로의 상단과 제 1 상면과의 사이의 거리가, 중앙 유로의 상단과 제 1 상면과의 사이의 거리보다도 작아도 좋다. 이러한 형태에 의하면, 주연 유로는 중앙 유로보다도 베이스부의 제 1 상면의 가까이 마련되게 된다. 그 결과, 주연 유로의 발열 능력을 중앙 유로의 발열 능력보다도 높일 수 있어서, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에 있어서는, 탑재면에는, 피처리체를 지지하기 위한 리프터 핀을 통과시키는 리프터 핀용 구멍이 형성되며, 복수의 볼록부가 형성되는 간격이 리프터 핀용 구멍의 구경보다도 넓어도 좋다. 이러한 형태에 의하면, 리프터 핀용 구멍이 형성되는 위치에 의존하지 않고 복수의 볼록부를 형성할 수 있다. 그 결과, 리프터 핀용 구멍의 위치에 의존하는 일이 없이, 피처리체의 온도 조정을 실행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 플라즈마 처리 장치는, 피처리체 및 포커스 링을 탑재하는 탑재대를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. 이러한 플라즈마 처리 장치가 구비하는 탑재대는, 그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 베이스부와, 베이스부 상에 마련되어 있으며, 피처리체를 탑재하는 탑재면을 포함하며, 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 구비한다. 베이스부는, 그 위에 정전 척이 마련된 제 1 상면, 해당 제 1 상면보다도 외측에 있어서 해당 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 그 상방에 포커스 링이 마련된 환상의 제 2 상면, 및 제 1 상면과 제 2 상면과의 사이에 있어서 연직 방향으로 연장되는 측면을 포함한다. 유로는 중앙 유로 및 주연 유로를 포함한다. 중앙 유로는 제 1 상면의 하방에서 연장된다. 주연 유로는 제 2 상면의 하방에서 연장되며, 또한 측면을 따라서 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 포함한다. 탑재면은 중앙부 영역 및 해당 중앙부 영역을 둘러싸는 에지 영역을 포함한다. 탑재면에는, 피처리체의 이면과 접촉하는 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며, 복수의 볼록부는, 에지 영역의 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 중앙부 영역의 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 탑재대를 구비하며, 해당 탑재대의 내부에 형성된 주연 유로가 탑재대의 측면을 따라서 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 포함하고 있다. 이것에 의해, 측면으로부터의 입열에 관한 유로의 발열 능력이 향상되어 있다. 이 때문에, 포커스 링으로부터의 열을 피처리체에 전달시키기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 피처리체의 단부의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 그리고, 이러한 플라즈마 처리 장치가 구비하는 탑재대에서는, 정전 척의 탑재면에 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며, 해당 복수의 볼록부와 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가 에지 영역이 중앙부 영역보다도 크게 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 탑재면의 중앙부 영역에 있어서의 피처리체의 냉각성을 저감하여, 피처리체의 중앙부 영역의 온도를 피처리체의 에지 영역의 온도에 맞도록 상승시킬 수 있다. 이상으로부터, 이러한 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 처리에서는, 피처리체의 온도의 조정이 유로를 흐르는 냉매 및 복수의 볼록부에 의해 실행되는 것이 되어, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다양한 측면 및 실시형태에 의하면, 피처리체의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도,
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 탑재대를 도시하는 개략 단면도,
도 3은 종래의 탑재대를 도시하는 개략 단면도,
도 4는 도 2의 탑재대에 있어서의 정전 척의 탑재면을 도시하는 평면도,
도 5는 종래의 탑재대에 있어서 플라즈마 처리를 실행했을 경우의 웨이퍼의 중심으로부터의 거리와 온도와의 관계를 설명하는 그래프,
도 6의 (a) 내지 (c)는 종래의 탑재대를 이용했을 경우의 웨이퍼의 에지 영역에 있어서의 온도 분포를 포커스 링측으로부터의 입열의 유무에 의해 비교하는 그래프,
도 7의 (a) 내지 (c)는 종래의 탑재대에 있어서의 주연 유로와, 일 실시형태의 탑재대에 있어서의 주연 유로를 도시하는 도면,
도 8은 일 실시형태의 탑재대에 있어서의 단열 위치를 도시하는 도면,
도 9는 도 10의 단열 위치(18y)의 두께에 관한 웨이퍼의 단부의 온도 상승값을 나타내는 그래프,
도 10은 도 7의 (a) 내지 (c)에서 도시하는 주연 유로를 갖는 탑재대의 각각에 대하여, 웨이퍼에 입열하지 않고 포커스 링측으로부터만 입열되었을 경우에 있어서의 웨이퍼의 온도 분포를 나타내는 그래프,
도 11은 도 10의 종축값을 규격화하고, 종축을 대수축으로 나타낸 그래프,
도 12의 (a) 내지 (c)는 종래의 주연 유로의 경우와 일 실시형태에 따른 주연 유로의 경우에 있어서의, 웨이퍼의 에지 영역에 있어서의 온도 분포를 비교하는 그래프,
도 13은 도 10의 (a)의 종축값을 규격화한 그래프,
도 14는 도 7의 (a) 내지 (c)에서 도시하는 주연 유로를 갖는 탑재대의 각각에 대하여, 포커스 링으로부터의 입열 및 웨이퍼의 입열을 모두 실행했을 경우에 있어서의 웨이퍼의 온도 분포를 나타내는 그래프,
도 15는 웨이퍼의 단부가 탑재대의 탑재면에 접촉하고 있을 경우의 웨이퍼의 온도와, 웨이퍼의 단부가 탑재대의 탑재면에 접촉하지 않고 있을 경우의 웨이퍼의 온도를 비교하는 그래프,
도 16은 도 7의 (b)에 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로를 이용한 탑재대에 있어서, 경계 위치를 변화시켰을 경우의 웨이퍼의 온도 분포를 나타내는 그래프,
도 17은 탑재면에 있어서의 중앙부 영역과 에지 영역과의 경계 위치에 따른 온도 분포의 변화 폭(ΔT)의 저감률을 나타내는 표,
도 18은 온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 효과적으로 저감하는 것이 가능한 접촉 면적률의 최대 영역을 도시하는 도면,
도 19는 일 실시형태에 따른 탑재대의 변형예에 따른 탑재대의 주연 유로의 형상을 도시하는 도면,
도 20은 처리 조건 1에서 플라즈마 처리되었을 경우에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터의 거리와 웨이퍼의 온도와의 관계를 나타내는 그래프,
도 21은 처리 조건 2에서 플라즈마 처리되었을 경우에 있어서의 탑재면의 접촉 면적률과 웨이퍼의 온도와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프,
도 22의 (a) 내지 (c)는 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서 측정된 웨이퍼의 중심으로부터의 거리와 온도와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프,
도 23은 비교예 2에서 측정된 웨이퍼의 방위와 에칭 레이트와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프,
도 24는 실시예 3에서 측정된 웨이퍼의 방위와 에칭 레이트와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프,
도 25는 실시예 4에서 측정된 웨이퍼의 방위와 에칭 레이트와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프,
도 26은 실시예 5에서 측정된 웨이퍼의 방위와 에칭 레이트와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시하는 개략 단면도이다. 도 1에 도시하는 플라즈마 처리 장치(10)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치이며, 대략 원통형상의 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)의 내벽면은 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이러한 처리 용기(12)는 보안 접지되어 있다.
처리 용기(12)의 저부 상에는, 절연 재료로 구성된 대략 원통형상의 지지부(14)가 배치되어 있다. 지지부(14)는, 처리 용기(12) 내에 있어서, 처리 용기(12)의 저부로부터 연직 방향으로 연장되어 있다. 지지부(14)는 처리 용기(12) 내에 마련된 탑재대(18)를 지지하고 있다. 구체적으로는, 도 1에 도시하는 바와 같이 지지부(14)는 해당 지지부(14)의 내벽면에 있어서 탑재대(18)를 지지할 수 있다.
탑재대(18)는 베이스부(18a) 및 정전 척(18b)을 구비하고 있다. 베이스부(18a)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있으며, 대략 원반형상을 이루고 있다. 베이스부(18a)는 하부 전극으로서 구성되어 있다. 정전 척(18b)은 베이스부(18a) 상에 마련되어 있다. 정전 척(18b)은, 보다 상세하게는 후술하지만, 도전막인 전극을 한쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 갖고 있다. 정전 척(18b)의 전극에는, 직류 전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다. 이러한 정전 척(18b)은, 직류 전원(22)으로부터의 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력 등의 정전력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착 보지할 수 있다. 정전 흡착된 상태에서는, 웨이퍼(W)의 이면은 정전 척(18b)의 상면인 탑재면(19)과 접촉하게 된다.
탑재대(18)의 베이스부(18a)의 주연부 상에는, 절연체로 이루어지는 스페이서부(16)가 마련되어 있다. 스페이서부(16) 상에는, 웨이퍼(W)의 주연 및 정전 척(18b)을 둘러싸도록 포커스 링(FR)이 배치되어 있다. 포커스 링(FR)은 에칭의 균일성을 향상시키기 위해서 마련되어 있다. 포커스 링(FR)은 에칭 대상의 막의 재료에 의해 적절히 선택되는 재료로 구성되어 있으며, 예를 들면, 석영으로 구성될 수 있다.
베이스부(18a)의 내부에는, 냉매용의 유로(24)가 마련되어 있다. 유로(24)에는, 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a, 26b)을 거쳐서 소정 온도의 냉매가 순환 공급된다. 냉매는 절연성의 용액이며, 예를 들면, 갈덴(등록상표) 용액일 수 있다. 이와 같이 순환되는 냉매의 온도를 제어하는 것에 의해, 탑재대(18) 상에 지지된 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스를 정전 척(18b)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 공급한다.
또한, 탑재대(18)에는, 복수, 예를 들면 3개의 리프터 핀용 구멍(200)이 마련되어 있으며(도면에는 1개만 도시함), 이들 리프터 핀용 구멍(200)의 내부에는, 각각 리프터 핀(61)이 배치되어 있다. 리프터 핀(61)은 구동 장치(62)에 접속되어 있으며, 구동 장치(62)에 의해 상하 이동된다.
또한, 처리 용기(12) 내에는, 상부 전극(30)이 마련되어 있다. 이 상부 전극(30)은, 탑재대(18)의 상방에 있어서, 해당 탑재대(18)와 대향 배치되어 있다. 상부 전극(30)과 베이스부(18a)는 서로 대략 평행으로 마련되어 있다. 이들 상부 전극(30)과 베이스부(18a)와의 사이에는, 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 실행하기 위한 처리 공간(S)이 형성되어 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 거쳐서, 처리 용기(12)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은 처리 공간(S)에 면하고 있으며, 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 형성하고 있다. 이 전극판(34)은 주울열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.
전극 지지체(36)는, 전극판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예를 들면 알루미늄과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 이러한 전극 지지체(36)는 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 이 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 인도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있으며, 이러한 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다. 가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 거쳐서, 가스 소스군(40)이 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는 접지 도체(12a)를 추가로 구비할 수 있다. 접지 도체(12a)는 대략 원통형상을 이루고 있으며, 처리 용기(12)의 측벽으로부터 상부 전극(30)의 높이 위치보다도 상방에 연장하도록 마련되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 용기(12)의 내벽을 따라서 데포 실드(deposition shield)(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 데포 실드(46)는 지지부(14)의 외주에도 마련되어 있다. 데포 실드(46)는 처리 용기(12)에 에칭 부생물(데포)이 부착되는 것을 방지하는 것이며, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다.
처리 용기(12)의 저부측에 있어서는, 지지부(14)와 처리 용기(12)의 내벽과의 사이에 배기 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배기 플레이트(48)는, 예를 들면, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다. 이러한 배기 플레이트(48)의 하방에 있어서 처리 용기(12)에는, 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 거쳐서 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있으며, 처리 용기(12) 내를 소망의 진공도까지 감압할 수 있다. 또한, 처리 용기(12)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입 출구(12g)가 마련되어 있으며, 이러한 반입 출구(12g)는 게이트 밸브(54)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
처리 용기(12)의 내벽에는, 도전성 부재(GND 블럭)(56)가 마련되어 있다. 도전성 부재(56)는, 높이 방향에 있어서 웨이퍼(W)와 거의 동일한 높이에 위치하도록, 처리 용기(12)의 내벽에 장착되어 있다. 이러한 도전성 부재(56)는 그라운드에 DC적으로 접속되어 있으며, 이상 방전 방지 효과를 발휘한다. 또한, 도전성 부재(56)는 플라즈마 생성 영역에 마련되어 있으면 좋으며, 그 설치 위치는 도 1에 도시하는 위치에 한정되는 것은 아니다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 베이스부(18a)에 고주파 전력을 공급하기 위한 급전봉(58)을 추가로 구비하고 있다. 급전봉(58)은 동축 이중관 구조를 갖고 있으며, 봉형상 도전 부재(58a) 및 통형상 도전 부재(58b)를 포함하고 있다. 봉형상 도전 부재(58a)는 처리 용기(12) 외부로부터 처리 용기(12)의 저부를 통하여 처리 용기(12) 내까지 대략 연직 방향으로 연장되어 있으며, 해당 봉형상 도전 부재(58a)의 상단은 베이스부(18a)에 접속되어 있다. 또한, 통형상 도전 부재(58b)는, 봉형상 도전 부재(58a)의 주위를 둘러싸도록 해당 봉형상 도전 부재(58a)와 동축으로 마련되어 있으며, 처리 용기(12)의 저부에 지지되어 있다. 이들 봉형상 도전 부재(58a) 및 통형상 도전 부재(58b)의 사이에는, 대략 환상의 2매의 절연 부재(58c)가 개재되며, 봉형상 도전 부재(58a)와 통형상 도전 부재(58b)를 전기적으로 절연하고 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 정합기(MU)를 추가로 구비할 수 있다. 정합기(MU)에는, 봉형상 도전 부재(58a) 및 통형상 도전 부재(58b)의 하단이 접속되어 있다. 이 정합기(MU)에는, 전원 시스템(PS)이 접속되어 있다. 또한, 전원 시스템(PS)에는, 상부 전극(30)도 접속되어 있다. 전원 시스템(PS)은 베이스부(18a)에 2개의 다른 고주파 전력을 공급하며, 상부 전극(30)에 직류 전압을 인가할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(Cnt)를 추가로 구비할 수 있다. 이러한 제어부(Cnt)는 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부(部), 예를 들면 전원계나 가스 공급계, 구동계, 및 전원 시스템(PS) 등을 제어한다. 이러한 제어부(Cnt)에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작 등을 실행할 수 있으며, 또한, 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)의 기억부에는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라서 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 저장된다.
이어서, 플라즈마 처리 장치(10)의 탑재대(18)에 대하여, 종래의 탑재대와 대비하면서, 상세하게 설명한다. 도 2는 도 1에 도시하는 플라즈마 처리 장치의 일 실시형태의 탑재대를 도시하는 개략 단면도이며, 도 3은 종래의 탑재대를 도시하는 개략 단면도이다. 도 4는 도 2의 탑재대에 있어서의 정전 척의 탑재면을 도시하는 평면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이 탑재대(18)의 베이스부(18a)는 하면(18d) 및 상면(18u)을 갖고 있다. 하면(18d)은 대략 평탄한 면이며, 상면(18u)은 제 1 상면(18u1) 및 제 2 상면(18u2)을 포함하고 있다. 제 1 상면(18u1)은 원형의 면이며, 제 2 상면(18u2)의 내측에 위치하고 있다. 제 2 상면(18u2)은 제 1 상면의 외측에서 환상으로 연장되어 있다. 이러한 제 2 상면(18u2)은 제 1 상면(18u1)보다도 낮은 위치에 마련되어 있다. 즉, 제 2 상면(18u2)과 하면(18d)과의 사이의 거리는 제 1 상면(18u1)과 하면(18d)과의 사이보다도 작게 되어 있다. 이러한 구성의 베이스부(18a)는 제 1 상면(18u1)과 제 2 상면(18u2)과의 사이를 접속하도록 거의 연직 방향으로 연장되는 환상의 측면(18s)을 추가로 포함한다.
베이스부(18a)는 중앙부(18c) 및 주연부(18e)를 갖고 있다. 제 1 상면(18u1)을 중심 영역과 주연 영역으로 나누었을 경우, 중앙부(18c)의 상면은 제 1 상면(18u1)의 중심 영역이 된다. 한편, 주연부(18e)의 상면은 제 1 상면(18u1)의 주연 영역 및 제 2 상면(18u2)이 된다. 주연부(18e) 및 중앙부(18c)의 내부에는, 냉매용의 유로(24)가 형성되어 있다. 예를 들면, 유로(24)는, 베이스부(18a)의 주연부(18e)로부터 나선 형상으로 연장되어 베이스부(18a)의 중앙부(18c)의 중심 부근에 도달하며, 또한, 베이스부(18a)의 중앙부(18c)의 중심 부근으로부터 나선 형상으로 연장되어 베이스부(18a)의 주연부(18e)에 도달하도록 형성되어 있다.
탑재대(18)의 제 1 상면(18u1) 상에는 정전 척(18b)이 마련되어 있다. 정전 척(18b)은 한쌍의 절연막(21a, 21b), 및, 절연막(21a)과 절연막(21b)과의 사이에 마련된 전극(20)을 갖고 있다. 정전 척(18b)은 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재면(19)을 갖고 있다. 탑재면(19)에는, 복수의 볼록부(19d)가 도트 형상으로 마련되어 있다. 일 실시형태에 있어서는, 복수의 볼록부(19d)는 각각 동일 형상 또한 동일한 크기를 나타내고 있다. 웨이퍼(W)가 정전 흡착된 상태에서는, 복수의 볼록부(19d)의 상면이 각각 웨이퍼(W)의 이면과 접촉하게 된다. 또한, 제 1 상면(18u1)보다도 낮은 위치에 마련된 제 2 상면(18u2) 상에는 스페이서부(16)를 거쳐서 포커스 링(FR)이 마련되어 있다. 이것에 의해, 포커스 링(FR)은 정전 척(18b) 상에 탑재된 웨이퍼(W)를 둘러싼다.
이상 설명한 탑재대(18)의 구성은, 도 3에 도시하는 종래의 탑재대(180)에 있어서도 동일하지만, 탑재대(18)와 탑재대(180)에서는 냉매용의 유로(24) 및 탑재면(19)의 구성이 상이하다.
우선, 냉매용의 유로(24)의 구성에 대하여 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이 종래의 탑재대(180)의 유로(24)는 중앙 유로(24c) 및 주연 유로(24p)를 포함하고 있다. 주연 유로(24p)는 웨이퍼(W)의 에지 영역의 하방에 마련되어 있다. 이 주연 유로(24p)는 제 1 상면(18u1)의 주연 영역 및 제 2 상면(18u2)의 하방에서 연장되어 있다.
주연 유로(24p)의 상방에는 상술한 바와 같이 제 2 상면(18u2)이 위치하고 있기 때문에, 주연 유로(24p)의 상측 내벽면(상단)은 중앙 유로(24c)의 상측 내벽면(상단)보다도 하방에 위치하고 있다. 따라서, 주연 유로(24p)와 제 1 상면(18u1)과의 사이의 최단 거리(D2)는 중앙 유로(24c)와 제 1 상면(18u1)과의 사이의 최단 거리(D1)보다도 크게 되어 있다. 그 결과, 종래의 탑재대(180)에서는, 주연 유로(24p)의 발열 능력, 즉 웨이퍼(W)로부터의 열을 흡열하는 능력은 중앙 유로(24c)의 발열 능력보다도 낮아져 있다. 또한, 탑재대(180)에서는, 탑재대(180) 내부의 측면(18s)측으로 플라즈마로부터의 열이 전달되지만, 해당 측면(18s)의 측방에 주연 유로(24p)가 존재하고 있지 않기 때문에, 웨이퍼(W)의 에지 영역에서의 발열이 불충분하게 될 수 있다. 따라서, 종래의 탑재대(180)를 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 플라즈마 처리에서는, 웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서, 에지를 향함에 따라서 온도가 상승하는 온도 분포가 발생한다.
한편, 일 실시형태의 탑재대(18)의 유로(24)는, 도 2에 도시하는 바와 같이 종래의 탑재대(180)의 주연 유로(24p)와는 상이한 주연 유로(24e)를 포함하고 있다. 이러한 주연 유로(24e)는 제 1 상면(18u1)의 주연 영역 및 제 2 상면(18u2)의 하방에서 연장되어 있다. 주연 유로(24e)의 단면은 대략 L자 형상으로 형성되어 있다. 즉, 주연 유로(24e)는, 측면(18s)을 따라서, 제 1 상면(18u1)을 향하여 연장되어 있다. 이것에 의해, 탑재대(18) 내부의 측면(18s)측에 전달되는 열에 대한 유로(24)의 발열 능력이 향상되어 있다. 주연 유로(24e)의 상단에는, 측면(18s)을 따라서 주연 유로(24e)의 상단으로부터 하단을 향하여 연장되는 핀부(25)가 형성되어 있다. 주연 유로(24e)가 이러한 형상을 가지므로, 해당 주연 유로(24e)의 표면적은 종래의 주연 유로(24p)의 표면적보다도 크게 되어 있으며, 그 결과, 웨이퍼(W)의 에지 영역에서의 유로(24)의 발열 능력이 향상되어 있다. 또한, 주연 유로(24e)는, 제 2 상면(18u2)의 전면의 하방에 위치하도록, 탑재대(18)의 직경 방향 외측으로 넓어지고 있어도 좋다.
이어서, 탑재면의 구성에 대해서 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 종래의 탑재대(180)의 탑재면(19)에는, 복수의 볼록부(19d)가 탑재면(19) 상에 있어서 균일하게 마련되어 있다. 환언하면, 볼록부(19d)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 탑재면(19)의 영역에 상관없이 일정하게 되도록 볼록부(19d)가 형성되어 있다.
한편, 일 실시형태의 탑재대(18)의 탑재면(19)은, 도 2 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 탑재면(19)의 영역에 따라서 볼록부(19d)의 밀도가 변화하고 있다. 탑재면(19)은, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역과 접촉하는 중앙부 영역(19c) 및 웨이퍼(W)의 에지 영역과 접촉하는 주연 영역(19e)을 포함하고 있다. 주연 영역(19e)은 중앙부 영역(19c)을 둘러싸도록 위치하고 있다. 복수의 볼록부(19d)의 단위 면적당의 개수는 주연 영역(19e)이 중앙부 영역(19c)보다도 많아지도록 형성되어 있다. 환언하면, 복수의 볼록부(19d)는, 주연 영역(19e)의 복수의 볼록부(19d)와 웨이퍼(W)의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기(이하, "접촉 면적률"이라 함)가, 중앙부 영역(19c)의 복수의 볼록부(19d)와 웨이퍼(W)의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기보다도 크게 되도록 형성되어 있다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이 중앙부 영역(19c)에는, 복수(본 실시형태에서는 3개)의 리프터 핀용 구멍(200) 및 복수(본 실시형태에서는 6개)의 가스 구멍(29)이 형성되어 있다. 가스 구멍(29)은 가스 공급 라인(28)을 거쳐서 He 가스를 탑재면(19)과 웨이퍼(W)의 이면과의 사이에 공급하기 위한 것이다. 일 실시형태에 있어서는, 복수의 볼록부(19d)가 각각 형성되어 있는 간격(D4)이 리프터 핀용 구멍(200)의 구경(D3)보다도 넓어져 있다.
도 5는 종래의 탑재대에 있어서 플라즈마 처리를 실행했을 경우의 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리와 온도와의 관계를 설명하는 그래프이다. 그 횡축은 웨이퍼(W)의 중심으로부터의 거리이며, 종축은 온도이다. 웨이퍼(W)의 열은 복수의 볼록부(19d), 탑재대(18) 및 유로(24)와 순차적으로 전달되는 것에 의해 발열된다. 웨이퍼(W)의 에지 영역에서는, 탑재대(18)로부터 비어져 나온 부분이 있어서, 충분한 냉각을 할 수가 없기 때문에, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역과 비교하여 온도가 높아져 있다. 일 실시형태의 탑재대(18)에 의하면, 중앙부 영역(19c)에 있어서의 탑재면(19)과 웨이퍼(W)가 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가 주연 영역(19e)에서의 것보다도 작아져 있다. 따라서, 중앙부 영역(19c)이 주연 영역(19e)보다도 열 저항이 커져 있다. 그 결과, 중앙부 영역(19c)이 주연 영역(19e)보다도 열이 전달되기 어려워지게 되어 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역의 온도를 웨이퍼(W)의 에지 영역의 온도에 맞도록 도 5의 화살표의 방향으로 상승시킬 수 있다.
다음에, 종래의 탑재대(180)를 이용했을 경우에 있어서의 웨이퍼(W)의 에지 영역의 온도 상승의 요인, 및 해당 요인에 관한 일 실시형태에 따른 탑재대(18) 및 플라즈마 처리 장치(10)의 작용 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 웨이퍼(W)의 반경은 150 ㎜로 하고 있다.
(웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서의 온도 상승의 요인)
상술과 같이, 종래의 탑재대(180)에 있어서, 웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서의 온도 상승이 발생하는 요인은 주로 2가지가 있다. 제 1 요인은, 포커스 링(FR)측으로부터의 입열(제 2 상면(18u2)으로의 입열)이 탑재대(180)의 내부 또는 측면을 거쳐서 제 1 상면(18u1)측으로 전도하는 것이다. 제 2 요인은, 웨이퍼(W)의 에지 영역의 일부가 탑재대(18)로부터 비어져 나오는 것에 의해, 해당 부분이 탑재대(180)의 탑재면(19)과 비접촉이 되어, 충분히 냉각되지 않는 일이 있다.
(제 1 요인)
우선, 제 1 요인에 의해 발생하는 온도 분포에 대하여 시뮬레이션한 결과를 설명한다. 도 6은, 종래의 탑재대(180)를 이용했을 경우의 웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서의 온도 분포를, 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의해 비교한 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 여기에서는, 웨이퍼(W)는 입열된 상태인 것으로 하여, 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 온도 분포의 차이를 확인했다.
도 6의 (a)는 웨이퍼(W) 표면의 온도 분포를, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있을 경우와 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없을 경우에서 비교하기 위한 그래프이다. 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리이며, 종축은 웨이퍼(W) 표면의 온도를 나타내고 있다. 도 6의 (a)에 있어서, 실선은 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있을 경우의 그래프이며, 이점 쇄선은 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없을 경우의 그래프이다. 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 상관없이, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 멀어짐에 따라서, 웨이퍼(W)의 온도는 중심의 온도와 비교하여 커졌다. 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없을 경우에는, 중심으로부터 130 ㎜ 정도 멀어진 위치로부터 온도가 크게 상승하기 시작했다. 즉, 130 ㎜ 내지 150 ㎜의 범위의 영역에 있어서, 중심에 있어서의 온도와의 온도 차이가 큰 것이 확인되었다. 한편, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있을 경우에는, 중심으로부터 70 ㎜ 내지 80 ㎜ 정도 멀어진 위치로부터 온도가 완만하게 상승하기 시작하여, 중심으로부터 130 ㎜ 정도 멀어진 위치로부터 온도가 크게 상승하기 시작했다. 즉, 70 ㎜ 내지 150 ㎜의 범위의 영역에 있어서, 중심에 있어서의 온도와의 온도 차이가 큰 것이 확인되었다. 이렇게, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있을 경우가, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없을 경우보다도, 중심의 온도와의 차이가 발생하기 시작하는 위치가 보다 중심측으로 이동하고 있는 것이 확인되었다. 즉, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있는 경우가, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우보다도, 웨이퍼(W) 표면의 온도가 넓은 범위에서 상승하는 결과가 되었다.
도 6의 (b)는 종래의 탑재대(180)의 제 1 상면(18u1)에 있어서의 온도 분포를, 제 2 상면(18u2)에의 입열이 있는 경우와 제 2 상면(18u2)에의 입열이 없는 경우에서 비교하기 위한 그래프이다. 횡축은 탑재대(180)의 제 1 상면(18u1)의 중심(원점)으로부터의 거리이며, 종축은 탑재대(180)의 제 1 상면(18u1)의 온도를 나타내고 있다. 도 6의 (b)에 있어서, 실선은 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있는 경우의 그래프이며, 이점 쇄선은 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우의 그래프이다. 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우에는, 중심의 온도와 다른 위치의 온도와는 대략 동일했었다. 한편, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있는 경우에는, 중심으로부터 50 ㎜ 정도 멀어진 위치로부터 온도가 완만하게 상승하기 시작하며, 중심으로부터 130 ㎜ 정도 멀어진 위치로부터 온도가 크게 상승하기 시작했다. 이와 같이, 웨이퍼(W)뿐만 아니라 탑재대(180)에 있어서도, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있는 경우가, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우보다도, 중심의 온도와의 차이가 현저하게 발생하는 것이 확인되었다.
제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있는 경우가, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우보다도, 웨이퍼(W) 표면의 온도가 넓은 범위에서 상승하는 원인은, 제 2 상면(18u2)으로의 입열에 의해서 탑재대(180)의 온도가 상승한 것에 기인하고 있다고 고려할 수 있다. 도 6의 (c)는 종래의 탑재대(180)를 이용했을 경우의 웨이퍼(W) 및 제 1 상면(18u1)의 각각의 온도 분포에 대하여, 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 있을 경우의 온도와 제 2 상면(18u2)으로의 입열이 없는 경우의 온도와의 차분(이하, "제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 온도 차이"라 함)을 나타내는 그래프이다. 도 6의 (c)에 있어서, 실선은 웨이퍼(W)의 결과를 나타내는 그래프이며, 파선은 제 1 상면(18u1)의 결과를 나타내는 그래프이다. 즉, 도 6의 (c)의 실선의 그래프는, 도 6의 (a)에 나타낸 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 2개의 그래프의 차분이며, 웨이퍼(W)에 있어서의, 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 온도 차이를 나타낸다. 마찬가지로, 도 6의 (c)의 파선의 그래프는, 도 6의 (b)에 나타낸 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 2개의 그래프의 차분이며, 탑재대(180)의 제 1 상면(18u1)에 있어서의 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 온도 차이를 나타낸다. 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)와 제 1 상면(18u1)에서, 제 2 상면(18u2)으로의 입열의 유무에 의한 온도 차이는 거의 일치하고 있다. 즉, 제 2 상면(18u2)으로의 입열에 의해서 탑재대(180)의 제 1 상면(18u1)의 에지 영역에서 온도가 상승하는 것에 대응하여, 웨이퍼(W) 표면의 온도가 넓은 범위에서 상승하는 것이 표시되었다.
이상, 종래의 탑재대(180)에 있어서는, 제 2 상면(18u2)에의 입열이, 웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서의 온도 상승의 요인인 것이 확인되었다(제 1 요인).
(일 실시형태에 따른 탑재대(18)의 작용 및 효과)
이어서, 일 실시형태에 따른 탑재대(18) 및 플라즈마 처리 장치(10)의 작용 및 효과에 대하여, 시뮬레이션 결과를 이용하여 설명한다.
우선, 시뮬레이션에 이용한 구성을 설명한다. 도 7은 종래의 탑재대(180)에 있어서의 주연 유로(24p)와, 일 실시형태의 탑재대(18)에 있어서의 주연 유로(24e)를 도시하는 도면이다. 도 7의 (a)는 종래의 탑재대(180)에 있어서의 주연 유로(24p)를 도시하며, 도 7의 (b) 및 (c)는 일 실시형태에 따른 대략 L자 형상의 주연 유로(24e)를 도시하고 있다. 여기에서, 도 7의 (c)에서 도시하는 주연 유로(24e)는, 도 7의 (b)에서 도시하는 주연 유로(24e)보다도, 탑재대(18)의 제 1 상면(18u1), 제 2 상면(18u2), 및 측면(18s)에 가까운 위치에 배치되어 있다. 여기에서는 일 예로서, 도 7의 (c)에서 도시하는 주연 유로(24e)는, 도 7의 (b)에서 도시하는 주연 유로(24e)보다도, 탑재대(18)의 제 1 상면(18u1), 제 2 상면(18u2), 및 측면(18s)에 대하여 각각 2 ㎜ 정도 가까운 위치에 배치되어 있다. 도 7의 (b)와 도 7의 (c)와의 차이는, 단열 위치에 있어서의 두께의 차이가 된다. 단열 위치란, 포커스 링(FR)측으로부터의 입열을 단열하는 위치이다. 도 8은 일 실시형태의 탑재대(18)에 있어서의 단열 위치를 도시하는 도면이다. 도 8에 도시하는 바와 같이 단열 위치(18x)는, 탑재대(18)의 제 1 상면(18u1)과 주연 유로(24e)와의 사이, 단열 위치(18y)는 탑재대(18)의 측면(18s)과 주연 유로(24e)와의 사이, 단열 위치(18z)는 탑재대(18)의 제 2 상면(18u2)과 주연 유로(24e)와의 사이이다. 도 7의 (b)에서 도시하는 탑재대(18)에 있어서의 각 단열 위치(18x, 18y, 18z)의 두께는, 후술하는 바와 같이 5 ㎜ 이하이면 좋으며, 여기에서는 약 3 ㎜로 하고 있다.
도 9는 도 8의 단열 위치(18y)의 두께에 대한 웨이퍼(W)의 단부(웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리가 150 ㎜의 위치)의 온도 상승값을 나타내는 그래프이다. 도 9에 있어서, 횡축은 단열 위치(18y)의 두께, 종축은 웨이퍼(W)의 단부의 온도 상승값을 나타내고 있다. 일점 파선은, 종래의 탑재대(180)에 있어서의 웨이퍼(W)의 단부의 온도 상승값인 약 6.6 ℃의 값을 나타내고 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이 단열 위치(18y)의 두께가 5 ㎜ 이하일 경우에는, 웨이퍼(W)의 단부의 온도 상승값이 종래의 탑재대(180)에 있어서의 경우에 비하여 낮아진다. 따라서, 단열 위치(18y)의 두께가 5 ㎜ 이하이면, 웨이퍼(W)의 온도의 상승값을 억제할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W)의 단부의 온도 상승값은 종래의 탑재대(180)에서의 경우에 비하여, 단열 위치(18y)의 두께가 3 ㎜의 경우에서는 약 25 %, 단열 위치(18y)의 두께가 1 ㎜의 경우에서는 약 50 % 저감하는 것이 확인되었다. 또한, 도시는 생략하지만, 단열 위치(18x)의 두께에 관한 웨이퍼(W)의 온도 상승값 및 단열 위치(18z)의 두께에 관한 웨이퍼(W)의 단부의 온도 상승값도, 도 9와 마찬가지이다. 따라서, 도 8에 도시하는 각 단열 위치의 두께는 5 ㎜ 이하로 할 수 있다. 또한, 도 7의 (b) 및 (c)에 있어서는, 일 실시형태에 있어서의 주연 유로(24e)의 핀부(25)를 생략하고 있다. 이하, 도 7에 도시하는 바와 같은 종래의 주연 유로(24p) 및 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대를 이용하여, 제 2 상면(18u2)으로만 입열되었을 경우, 웨이퍼(W)로만 입열되었을 경우, 및, 제 2 상면(18u2) 및 웨이퍼(W)에 입열되었을 경우의 시뮬레이션 결과에 대하여 각각 설명한다.
처음에, 제 2 상면(18u2)에만 입열되었을 경우의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 10은 도 7의 (a) 내지 (c)에서 도시하는 주연 유로를 갖는 탑재대의 각각에 대하여, 웨이퍼(W)에 입열하지 않고 제 2 상면(18u2)으로만 입열되었을 경우에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 10에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼(W)의 온도 상승값을 나타내고 있다. 여기에서, 웨이퍼(W)의 온도 상승값이란, 웨이퍼(W)의 표면의 온도와, 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심(원점)의 온도와의 차분이다. 도 10에 있어서, 그래프(300a)는, 도 7의 (a)에서 도시하는 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우의 온도 상승값, 그래프(300b)는 도 7의 (b)에서 도시하는 대략 L자 형상의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승값, 그래프(300c)는 도 7의 (c)에서 도시하는 대략 L자 형상의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승값을 도시하고 있다.
도 10에 도시하는 바와 같이 도 7의 (a)의 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우라면 웨이퍼(W)의 단부(웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리가 150 ㎜의 위치)에 있어서의 온도 상승값이 6.6 ℃였다. 이것에 반하여, 도 7의 (b)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에서는 웨이퍼(W)의 단부에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 5.2 ℃였다. 즉, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우는, 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우와 비교하여 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 1.4 ℃ 저감되었다. 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우를 기준으로 하면 21 %의 온도 저감 효과가 확인되었다. 또한, 도 7의 (c)의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에서는, 웨이퍼(W)의 단부에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 3.3 ℃였다. 즉, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우는, 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우와 비교하여 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 3.3 ℃ 저감되었다. 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우를 기준으로 하면 50 %의 온도 상승값의 저감 효과가 확인되었다.
도 11은 도 10의 종축값을 규격화하고, 종축을 대수축으로 나타낸 그래프이다. 도 11은 도 10의 종축값을, 도 7의 (a) 내지 (c)에서 도시하는 주연 유로를 갖는 탑재대를 이용했을 경우의 웨이퍼(W)의 온도 차이에서 규격화한 값(이하, "온도 상승률"이라 함)으로 하여 나타내는 그래프이다. 도 11에 있어서, 그래프(300a)는, 도 7의 (a)에서 도시하는 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우의 온도 상승률을 나타내고 있다. 그래프(300b)는, 도 7의 (b)에서 도시하는 대략 L자 형상의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률을 나타내고 있다. 그래프(300c)는, 도 7의 (c)에서 도시하는 대략 L자 형상의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률을 나타내고 있다. 도 11에 도시하는 바와 같이 도 7의 (a)의 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역(도면 중의 종축 0.1보다도 큰 온도 상승률이 되는 영역)이, 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심으로 약 71 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 즉, 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리가 79 ㎜ 내지 150 ㎜의 범위의 영역이었다. 이것에 반하여, 도 7의 (b)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이, 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심으로 약 62 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 즉, 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리가 88 ㎜ 내지 150 ㎜의 범위의 영역이었다. 상기 결과로부터, 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 중심(원점)의 온도에 대하여 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우와 비교하여 약 13 % 좁아졌다. 또한, 도 7의 (c)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심에 약 60 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 즉, 도 7의 (c)에서 도시하는 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 비하여 약 14 % 좁아졌다. 또한, 도 11에 있어서의 61 ㎜란, 도 7의 (b) 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역과, 도 7의 (c)의 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역과의 평균값을 도시하고 있다.
이상, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 제 2 상면(18u2)에의 입열 즉 포커스 링(FR)측으로부터의 입열에 의한 온도 상승값을 저감할 수 있는 효과, 및, 온도 상승하는 웨이퍼(W)의 영역을 좁게 할 수 있는 효과가 확인되었다.
이어서, 웨이퍼(W)로만 입열되었을 경우의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 도 12는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)의 경우와 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)의 경우에서, 웨이퍼(W)의 에지 영역에 있어서의 온도 분포를 비교하는 그래프이다. 즉, 제 2 상면(18u2)으로의 입열은 실행되지 않고, 웨이퍼(W)만 입열된 상태로 했다. 도 12의 (a)는 웨이퍼(W) 표면의 온도 분포를, 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)의 경우와 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)의 경우에서 비교하는 그래프이다. 도 12에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 웨이퍼(W)의 온도 상승값(웨이퍼(W) 표면의 온도를, 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심(원점)의 온도에서 차분한 값)을 나타내고 있다. 또한, 실선은 도 7의 (a)에서 도시하는 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우의 그래프이며, 파선은 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 그래프이다. 도 12의 (b)는 도 12의 (a)에 있어서의, 실선으로 나타내는 값으로부터 파선으로 나타내는 값을 차분한 값을 나타내는 그래프이다. 도 12의 (b)에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리를 나타내고, 종축은 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 있어서의 웨이퍼(W) 표면의 온도와 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에 있어서의 웨이퍼(W) 표면의 온도와의 차분을 나타내고 있다. 도 12에 도시하는 바와 같이 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우는, 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 비하여 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 2.1 ℃ 저감되었다.
도 13은 도 12의 (a)의 종축값을 규격화한 그래프이다. 즉, 도 13은 도 12의 (a)의 종축값을, 온도 상승률로 하여 나타내는 그래프이다. 도 13에 있어서, 실선은 도 7의 (a)에서 도시하는 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우의 그래프이며, 파선은 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 그래프이다. 도 13에 도시하는 바와 같이 도 7의 (a)의 종래의 주연 유로(24p)의 경우에는, 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역(도면 중의 종축 0.1보다도 큰 온도 상승률이 되는 영역)이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심에 약 18 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 이것에 반하여, 도 7의 (b)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심으로 약 10 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 즉, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 중심(원점)의 온도에 대하여 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 종래의 주연 유로(24p)의 경우에 비하여 약 45 % 좁아졌다.
이상, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)에의 입열에 의한 온도 상승값을 저감할 수 있는 효과, 및, 온도 상승하는 웨이퍼(W)의 영역을 좁게 할 수 있는 효과가 확인되었다.
이어서, 제 2 상면(18u2) 및 웨이퍼(W)에 입열되었을 경우에 대하여 설명한다. 도 14는 도 7의 (a) 내지 (c)에서 도시하는 주연 유로를 갖는 탑재대의 각각에 대하여, 제 2 상면(18u2) 및 웨이퍼(W)로의 입열을 모두 실행했을 경우에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 14에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼(W)의 온도 상승값(웨이퍼(W) 표면의 온도를, 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)에 있어서의 웨이퍼(W)의 중심(원점)의 온도에서 차분한 값)을 나타내고 있다. 또한, 그래프(300a)는 도 7의 (a)에서 도시하는 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우의 온도 상승값, 그래프(300b)는 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승값, 그래프(300c)는 도 7의 (c)에서 도시하는 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승값을 나타내고 있다.
도 14에 도시하는 바와 같이 도 7의 (a)의 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에는 웨이퍼(W)의 단부에 있어서의 온도 상승값이 약 18.6 ℃인 것에 반하여, 도 7의 (b)의 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는 웨이퍼(W)의 단부에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 약 15.2 ℃이며, 종래의 주연 유로(24p)에 비하여 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 약 3.4 ℃(약 18 %) 저감되었다. 또한, 도 7의 (c)의 일 실시형태에 따른 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는 웨이퍼(W)의 단부에 있어서의 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 약 13.4 ℃이며, 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 비하여 웨이퍼(W)의 온도 상승값이 약 5.2 ℃(28 %) 저감되었다.
또한, 도 14에 도시하는 바와 같이 도 7의 (a)의 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심으로 약 56 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 이것에 대하여, 도 7의 (b)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심에 약 30 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위이었다. 즉, 도 7의 (b)에서 도시하는 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 종래의 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 비하여 약 46 % 좁아졌다. 또한, 도 7의 (c)의 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 웨이퍼(W)의 단부로부터 중심으로 약 28 ㎜의 위치에 도달하기까지의 범위였다. 즉, 도 7의 (c)에서 도시하는 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역이 주연 유로(24p)를 갖는 탑재대(180)를 이용했을 경우에 비하여 약 50 % 좁아졌다. 또한, 도 14에 있어서의 29 ㎜란, 도 7의 (b)의 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역과, 도 7의 (c)의 탑재대(18)를 이용했을 경우의 온도 상승률이 10 %를 초과하는 영역과의 평균값을 나타내고 있다.
이상, 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 웨이퍼(W)에의 입열을 고려했을 경우라도, 포커스 링(FR)측으로부터의 입열에 의한 온도 상승값을 저감할 수 있는 효과, 및, 온도 상승하는 웨이퍼(W)의 영역을 좁게 할 수 있는 효과가 확인되었다. 포커스 링(FR)측으로부터의 입열에 의한 웨이퍼(W)의 온도 불균일성을 개선하는 수법으로서, 포커스 링(FR)측의 탑재대 부분을 탑재대 본체와는 별체의 구조로 함으로써, 포커스 링(FR)측으로부터의 입열을 전열시키지 않는 수법도 고려할 수 있다. 그러나, 별체 구조로 했을 경우에는, 포커스 링(FR)측의 탑재대 부분을 냉각하는 기구가 필요하게 된다. 또한, 포커스 링(FR)과 제 2 상면(18u2)과의 사이에 단열층을 개재시키는 수법도 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 수법으로는, 온도를 제어할 수는 없다. 또한, 포커스 링(FR)의 바로 아래에 유로를 형성하는 수법도 고려할 수 있다. 그러나, 이러한 수법으로는, 포커스 링(FR)의 바로 아래에 포커스 링(FR) 특유의 구성을 마련하는 것이 곤란하게 될 경우가 있다. 일 실시형태의 주연 유로(24e)를 갖는 탑재대(18)를 이용했을 경우에는, 상술한 과제를 해결할 수 있다.
(제 2 요인)
다음에, 제 2 요인에 의해 발생하는 온도 분포에 대하여 시뮬레이션한 결과를 설명한다. 도 15는 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)에 접촉하고 있을 경우의 웨이퍼(W)의 온도와, 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)에 접촉하지 않고 있을 경우의 웨이퍼(W)의 온도를 비교하는 그래프이다. 도 15에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼(W)의 온도를 나타내고 있다. 또한, 실선은 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)과 접촉하고 있을 경우의 온도 분포를 나타내는 그래프이며, 일점 쇄선은 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)과 접촉하지 않고 있을 경우의 온도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 15에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)과 접촉하고 있을 경우에는 웨이퍼(W)의 단부의 온도가 상승하지 않지만, 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)과 접촉하지 않고 있을 경우에는 웨이퍼(W)의 단부의 온도가 상승했다. 즉, 종래의 탑재대(180)에 있어서는, 웨이퍼(W)의 단부가 탑재대(180)의 탑재면(19)에 접하고 있지 않는 것에 기인하여, 웨이퍼(W)의 단부의 온도가 상승하는 것이 확인되었다. 상기 결과는, 웨이퍼(W)와 탑재대와의 접촉 면적이 온도 제어에 크게 기여하는 것을 시사하고 있다.
(일 실시형태에 따른 탑재대(18)의 작용 및 효과)
이어서, 일 실시형태에 따른 탑재대(18) 및 플라즈마 처리 장치(10)의 작용 및 효과에 대하여, 시뮬레이션 결과를 이용하여 설명한다.
탑재면(19)의 중앙부 영역(19c)의 접촉 면적률이 3 %, 주연 영역(19e)의 접촉 면적률이 15 %인 탑재대(18)를 이용했을 경우를 예를 들어 시뮬레이션했다. 여기에서는, 탑재면(19)에 있어서의 중앙부 영역(19c)과 주연 영역(19e)과의 경계 위치가 다른 복수의 탑재대(18)를 이용했을 경우에 있어서의, 웨이퍼(W)의 온도 분포를 시뮬레이션했다. 결과를 도 16에 나타낸다. 도 16에 있어서, 횡축은 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼(W)의 온도 상승값을 나타내고 있다. 도 16에 나타내는 웨이퍼(W)의 온도 상승값은, 탑재면(19)에 있어서의 중앙부 영역(19c)과 주연 영역(19e)과의 경계 위치(이하, "경계 위치rC /E"라 함)가, 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터 100 ㎜ 내지 145 ㎜의 범위에 위치했을 경우를 시뮬레이션한 결과이다. 도 17은 탑재면(19)에 있어서의 중앙부 영역(19c)과 주연 영역(19e)과의 경계 위치에 따른 온도 분포의 변화 폭(ΔT)의 저감률을 나타내는 표이다. 여기에서, 온도 분포의 변화 폭(ΔT)이란, 각각의 경계 위치 rC /E에 있어서의, 웨이퍼(W)의 온도 상승값의 최소값과 최대값과의 차분이다. 또한, 접촉 면적률이 균일이란, 탑재면(19) 전체면에서 접촉 면적률이 동일할 경우를 의미한다. 여기에서는, 탑재면(19) 전체면의 접촉 면적률이 15 %로 했다.
도 16 및 도 17에 도시하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터의 거리가 110 ㎜보다도 큰 경계 위치 rC /E의 경우에는, 접촉 면적률을 균일하게 했을 경우를 기준으로 하면, 온도 분포의 변화 폭(ΔT)이 15 % 이상 저감되었다. 따라서, 웨이퍼(W)의 단부보다도 내측에 40 ㎜ 이상 내측의 위치에서 접촉 면적률을 작게 하면, 접촉 면적률을 균일하게 했을 경우에 비하여 온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 15 % 이상 저감하는 것이 확인되었다. 또한, 120 ㎜ 내지 145 ㎜의 범위에서는, 20 % 이상의 저감이 확인되며, 135 ㎜ 내지 140 ㎜의 범위에서는, 40 % 이상의 저감이 확인되었다.
온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 효과적으로 저감하기 위한, 중앙부 영역(19c)의 접촉 면적률(이하, "접촉 면적률(SC)"이라 함) 및 주연 영역(19e)의 접촉 면적률(이하, "접촉 면적률(SE)"이라 함)의 수치 범위는 He압에 의해 상이하다. 웨이퍼(W)와 탑재면(19)과의 사이의 열 저항은, He 가스에 의한 열 전달과, 탑재면(19)으로의 고체 접촉에 의한 열 전달로 결정된다. 상정되는 He압의 사용 영역(10 내지 50 Torr : 1.33×103 내지 6.66×103 Pa)에 있어서, 고 He압(50 Torr(6.66×103 Pa))의 경우에는, 저 He압(10 Torr(1.33×103 Pa))의 경우에 비하여, 접촉 면적률(SC)과 접촉 면적률(SE)에 큰 차이를 부여하지 않으면, 중앙부 영역(19c)의 열 저항과 주연 영역(19e)의 열 저항과의 사이에 적절한 차이를 부여할 수 없다. 즉, 고 He압의 조건에 있어서, 중앙부 영역(19c)의 열 저항과 주연 영역(19e)의 열 저항과의 사이에 적절한 차이를 부여하는 것이 가능한 접촉 면적률(SC)과 접촉 면적률(SE)과의 차이의 최대값을 결정할 수 있다. 이것에 대하여, 저 He압의 경우에는, 중앙부 영역(19c)의 접촉 면적률(SC)과 주연 영역(19e)의 접촉 면적률(SE)과의 차이가 작아도 중앙부 영역(19c)의 열 저항과 주연 영역(19e)의 열 저항과의 사이에 적절한 차이를 부여할 수 있다. 즉, 저 He압의 조건에 있어서, 중앙부 영역(19c)의 열 저항과 주연 영역(19e)의 열 저항과의 사이에 적절한 차이를 부여하는 것이 가능한 접촉 면적률(SC)과 접촉 면적률(SE)과의 차이의 최소값을 결정할 수 있다. 또한, 접촉 면적률(SC)과 접촉 면적률(SE)과의 차이가 0인 경우란, 탑재면(19) 전체면에 있어서 균일한 접촉 면적률로 되어 있을 경우이다.
상기 지견에 근거하여, 고 He압의 경우 및 저 He압의 경우의 각각에 대하여, 접촉 면적률(SC, SE)을 균일하게 했을 경우보다도 온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 개선할 수 있는 접촉 면적률에 대하여 시뮬레이션했다. 결과를 도 18에 나타낸다. 도 18은 온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 효과적으로 저감하는 것이 가능한 접촉 면적률(SC, SE)의 최대 영역을 나타내는 도면이다. 도 18에 도시하는 바와 같이 하한을 나타내는 선(320a), 상한을 나타내는 선(320b), 및, 좌표축에서 규정되는 영역(A)에 있어서는, He압을 조정하는 것에 의해, 접촉 면적률(SC, SE)을 균일하게 했을 경우에 비하여 온도 분포의 변화 폭(ΔT)을 15 % 이상 저감하는 것이 확인되었다. 여기에서, 하한인 선(320a)은, He압이 저 He압, 탑재면(19)과 비접촉이 되는 웨이퍼(W) 단부의 길이가 1.8 ㎜, 경계 위치(rC /E)가 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터 110 ㎜의 위치가 되는 조건에서 구해지며, 이하의 식 1로 표시된다.
[수식 1]
SE=3.0×SC 0 .82
한편, 상한인 선(b)은, He압이 고 He압, 탑재면(19)과 비접촉이 되는 웨이퍼(W) 단부의 길이가 2.8 ㎜, 경계 위치(rC /E)가 웨이퍼(W)의 중심(원점)으로부터 144.2 ㎜의 위치가 되는 조건에서 산출되었다.
이상, 일 실시형태에 따른 탑재대(18) 및 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 그 내부에 형성된 주연 유로(24e)가, 탑재대(18)의 측면(18s)을 따라서 제 1 상면(18u1)을 향하여 연장되는 부분을 갖고 있다. 이것에 의해, 탑재대(18) 내부의 측면(18s)측으로의 입열에 관한 유로(24)의 발열 능력이 향상되어 있다. 이 때문에, 포커스 링(FR)으로부터의 열을 웨이퍼(W)에 전달시키기 어렵게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(W)의 단부의 온도의 상승을 억제할 수 있다. 그리고, 이러한 탑재대(18)에서는, 정전 척(18b)의 탑재면(19)에 복수의 볼록부(19d)가 도트 형상으로 마련되며, 해당 복수의 볼록부(19d)와 웨이퍼(W)의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가 주연 영역(19e)이 중앙부 영역(19c)보다도 크게 되도록 형성되어 있다. 따라서, 중앙부 영역(19c)이 주연 영역(19e)보다도 열 저항이 크게 되어 있다. 그 결과, 중앙부 영역(19c)이 주연 영역(19e)보다도 열이 전달되기 어려워져 있다. 웨이퍼(W)의 열은 복수의 볼록부(19d), 탑재대(18) 및 유로(24)와 순서대로 전달되는 것에 의해 발열된다. 이 때문에, 중앙부 영역(19c)의 쪽이, 주연 영역(19e)보다도 웨이퍼(W)로부터의 열을 발열하는 능력(웨이퍼(W)의 냉각성)이 낮아져 있다. 즉, 탑재면(19)의 중앙부 영역(19c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 냉각성을 저감하여, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역의 온도를 웨이퍼(W)의 에지 영역의 온도에 맞도록 상승시킬 수 있다. 이상으로부터, 웨이퍼(W)의 온도의 조정이, 유로(24)를 흐르는 냉매 및 복수의 볼록부(19d)에 의해 실행되는 것이 되며, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 일 실시형태에 따른 탑재대(18)에서는, 복수의 볼록부(19d)의 각각이 동일 형상 또한 동일한 크기를 나타내고, 주연 영역(19e)의 복수의 볼록부(19d)의 단위 면적당의 수가 중앙부 영역(19c)의 복수의 볼록부(19d)의 단위 면적당의 수보다도 많아지고 있다. 이 때문에, 탑재면(19)의 중앙부 영역(19c)에 있어서의 웨이퍼(W)의 냉각성을 저감하고, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역의 온도를 웨이퍼(W)의 에지 영역의 온도에 맞도록 상승시킬 수 있다.
또한, 일 실시형태에 따른 탑재대(18)에서는, 주연 유로(24e)의 상단에는, 측면(18s)을 따라서 해당 주연 유로(24e)의 상단으로부터 하단을 향하여 연장되는 핀부(25)가 형성되어 있다. 이러한 형태에 의하면, 주연 유로(24e)의 일부에 핀부(25)가 형성되어 있으므로, 해당 주연 유로(24e)의 표면적이 종래의 주연 유로(24p)의 표면적보다도 크게 되어 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 에지 영역에서의 유로(24)의 발열 능력을 향상시킬 수 있어서, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 더욱 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 일 실시형태에 따른 탑재대(18)에서는, 주연 유로(24e)의 상단과 제 1 상면(18u1)과의 사이의 최단 거리(D2)가, 중앙 유로(24c)의 상단과 제 1 상면(18u1)과의 사이의 최단 거리(D1)보다도 작아져 있다. 이러한 형태에 의하면, 주연 유로(24e)는 중앙 유로(24c)보다도 베이스부(18a)의 제 1 상면(18u1)의 가까이 마련되게 된다. 그 결과, 주연 유로(24e)의 발열 능력을 중앙 유로(24c)의 발열 능력보다도 높일 수 있어서, 웨이퍼(W)의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 한층 억제하는 것이 가능해진다.
또한, 일 실시형태에 따른 탑재대(18)에서는, 탑재면(19)에는, 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 리프터 핀(61)을 통과시키는 리프터 핀용 구멍(200)이 형성되며, 복수의 볼록부(19d)가 형성되는 간격(D4)이 리프터 핀용 구멍(200)의 구경(D3)보다도 넓어져 있다. 이러한 형태에 의하면, 리프터 핀용 구멍(200)이 형성되는 위치에 의존하지 않고 복수의 볼록부(19d)를 형성할 수 있다. 그 결과, 리프터 핀용 구멍(200)의 위치에 의존하는 일이 없이, 웨이퍼(W)의 온도 조정을 실행하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 각 청구항에 기재한 요지를 변경하지 않는 범위에서 변형하며, 또는 다른 것에 적용한 것이어도 좋다.
예를 들면, 주연 유로(24e)의 상단에는, 핀부(25)가 형성되어 있지 않아도 좋으며, 핀부(25)를 대신하여 다양한 형상을 마련하여도 좋다. 도 19는 일 실시형태에 따른 탑재대(18)의 변형예에 따른 탑재대의 주연 유로(24e)의 형상을 도시하는 도면이다. 도 19에 도시하는 바와 같이 주연 유로(24e)의 표면의 전체 또는 외주 측면부에, 전열 촉진을 위한 요철을 갖는 형상을 마련하여도 좋다.
또한, 최외주의 주연 유로(24e)는 중앙 유로(24c)와는 별개의 칠러 유닛을 이용하여 냉매를 순환 공급하여도 좋다. 이러한 경우, 주연 유로(24e)에 있어서의 냉매의 온도를 중앙 유로(24c)에 있어서의 냉매의 온도와는 독립하여 제어할 수 있다.
또한, 복수의 볼록부(19d)는 동일 형상이 아니어도 좋고, 동일한 크기가 아니어도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치는 마이크로파를 이용하여 플라즈마를 생성하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 이용하여도 좋다.
[실시예]
이하, 상기 효과를 설명하기 위하여 본 발명자가 실시한 실시예 및 비교예에 대하여 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(핀부가 형성된 유로의 냉각 효과의 확인)
플라즈마 처리 장치의 탑재대에 있어서, 주연 유로의 상단에, 핀부가 형성된 유로를 갖는 탑재대와, 핀부가 형성되어 있지 않은 유로를 갖는 탑재대를 이용하여, 플라즈마 처리를 실행하여, 웨이퍼의 온도를 계측했다. 처리 조건은 이하에 나타낸다.
(처리 조건 1)
처리 공간(S)의 압력 : 20 ｍTorr(2.67 Pa)
플라즈마 생성용 전력 : 8300 W
처리 가스의 유량 : 500 sccm(처리 가스의 주 성분은 Ar)
처리 시간 : 120 초
He압 : 40 Torr(5.33×103 Pa)
상기의 처리 조건 1에서 플라즈마 처리된 웨이퍼의 온도를 측정한 결과를 도 20에 나타낸다. 도 20은 처리 조건 1에서 플라즈마 처리되었을 경우에 있어서의 웨이퍼의 중심으로부터의 거리와 웨이퍼의 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 횡축은 웨이퍼의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼의 온도를 나타내고 있다. 도 20의 (a)는 핀부가 형성되어 있지 않은 유로를 갖는 탑재대를 이용한 결과이다. 도 20의 (b)는 핀부가 형성된 유로를 갖는 탑재대를 이용한 결과이다. 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이 핀부가 형성되어 있지 않은 유로를 갖는 탑재대에서는, 웨이퍼의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 110 ㎜)의 평균 온도와 비교하여, 웨이퍼의 단부(147 ㎜)에서 상승한 온도는 15.2 ℃였다. 한편, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이 핀부가 형성되어 있는 유로를 갖는 탑재대에서는, 웨이퍼의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 110 ㎜)의 평균 온도와 비교하여, 웨이퍼의 단부(147 ㎜)에 있어서 상승한 온도는 9.3 ℃였다. 이와 같이, 핀부가 형성되어 있는 유로를 갖는 탑재대는, 핀부가 형성되어 있지 않은 유로를 갖는 탑재대에 비하여, 웨이퍼의 에지 영역의 온도 상승을 억제하는 것이 확인되었다.
(접촉 면적률과 온도와의 관계성의 확인)
플라즈마 처리 장치의 탑재대에 있어서, 정전 척의 탑재면에 마련된 복수의 볼록부가 웨이퍼의 이면과 접촉하고 있는 면적과 접촉하고 있지 않은 면적과의 비(이후, 접촉 면적률이라 함)를 변화시켜서, 플라즈마 처리를 실행하여, 웨이퍼의 온도를 측정했다. He압은 40 Torr, 20 Torr 및 10 Torr(5.33×103 Pa, 2.67×103 Pa 및 1.33×103 Pa)로 했다. 그 이외의 처리 조건은 이하에 나타낸다.
(처리 조건 2)
처리 공간(S)의 압력 : 20 ｍTorr(2.67 Pa)
플라즈마 생성용 전력 : 8300 W
처리 가스의 유량 : 500 sccm(처리 가스의 주 성분은 Ar)
처리 시간 : 120 초
상기의 처리 조건 2에 의해 플라즈마 처리된 웨이퍼의 온도를 측정한 결과를 도 21에 나타낸다. 도 21은 탑재면의 접촉 면적률과 웨이퍼의 온도와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프이다. 그 횡축은 탑재면의 접촉 면적률이며, 종축은 웨이퍼의 온도이다. 도 21에 도시하는 바와 같이 접촉 면적률이 커질수록 웨이퍼의 온도는 하강하며, 접촉 면적률이 작아질수록 웨이퍼의 온도가 상승했다. 따라서, 탑재면의 접촉 면적률을 저감시키면, 웨이퍼에 대한 냉각성을 저감할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, He압이 작아질수록, 접촉 면적률이 가장 작은 부분에 있어서의 웨이퍼의 온도의 상승이 커졌다. 따라서, He압이 작아질수록, 접촉 면적률의 저감이 웨이퍼의 온도 조정에 부여하는 영향이 커지는 것이 확인되었다.
(핀부를 갖는 유로 및 접촉 면적률의 변화의 조합에 의한 온도 균일 효과의 확인)
실시예 1 내지 3에서는, 핀부가 형성된 유로를 갖고, 또한 탑재면의 접촉 면적률을 저감시킨 탑재대를 이용하고, 플라즈마 처리를 실행하여, 웨이퍼의 온도를 측정했다. 비교예 1에서는, 핀부가 형성되어 있지 않은 유로를 갖고, 또한 탑재면의 접촉 면적률을 종래의 것으로 하는 탑재대를 이용하고, 플라즈마 처리를 실행하여, 웨이퍼의 온도를 측정했다. 실시예 1 내지 3에 대해서는, He압은 40 Torr, 30 Torr, 20 Torr 및 10 Torr(5.33×103 Pa, 4.00×103 Pa, 2.67×103 Pa 및 1.33×103 Pa)로 했다. 비교예 1에 대해서는, He압은 40 Torr, 20 Torr 및 10 Torr(5.33×103 Pa, 2.67×103 Pa 및 1.33×103 Pa)로 했다. 그 이외의 처리 조건은 이하에 나타낸다. 이후, 접촉 면적률은 100㎟를 기준 면적(단위 면적)으로 하여 설명한다.
(처리 조건 3)
처리 공간(S)의 압력 : 20 mTorr(2.67 Pa)
플라즈마 생성용 전력 : 8300 W
처리 가스의 유량 : 500 sccm(처리 가스의 주 성분은 Ar)
처리 시간 : 120 초
상기의 처리 조건 3에 의해 플라즈마 처리를 실행하고, 웨이퍼의 온도를 측정한 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 실험 결과를 도 22에 나타낸다. 도 22는 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에서 측정된 웨이퍼의 중심으로부터의 거리와 온도와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프이다. 횡축은 웨이퍼의 중심(원점)으로부터의 거리, 종축은 웨이퍼의 온도이다. 도 22의 (a)는 비교예 1에서 측정된 것이며, 핀부가 형성되어 않지 있은 유로를 갖고, 또한 단위 면적당의 접촉 면적률이 17 %의 탑재대를 이용한 결과이다. 도 22의 (b) 및 (c)는 실시예 1 및 2에서 측정된 것이며, 핀부가 형성되어 있는 유로를 갖고, 또한 접촉 면적률을 비교예 1보다 작게 한 탑재대를 이용한 결과이다. 보다 구체적으로는, 도 22의 (b)는 실시예 1에서 측정된 것이며, 탑재면의 전체 영역에 있어서 단위 면적당의 접촉 면적률을 3 %로 한 탑재대를 이용한 결과이다. 도 22의 (c)는 실시예 2에서 측정된 것이며, 탑재면의 중앙부 영역, 즉 탑재면의 중심을 원점으로 하여, 탑재면의 중심으로부터 외주단으로부터 10 ㎜ 중심측의 위치까지의 길이를 반경으로 하는 원의 영역(예를 들면, 탑재면의 직경이 300 ㎜인 경우, 0 내지 140 ㎜)만 단위 면적당의 접촉 면적률을 3 %로 하고, 에지 영역, 즉 탑재면의 중심을 원점으로 하여, 탑재면의 중심으로부터 외주단까지의 길이를 반경으로 하는 원의 영역에서 중앙부 영역을 차분한 영역(예를 들면 탑재면의 직경이 300 ㎜의 경우, 140 내지 146 ㎜)에 있어서는 단위 면적당의 접촉 면적률을 17 %로 한 탑재대를 이용한 결과이다.
도 22의 (a)에서 도시하는 바와 같이, 비교예 1에 있어서는, He압이 10 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가 33.6 ℃였다. 마찬가지로, 비교예 1에 있어서는, He압이 20 Torr 및 40 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가, 각각 26.0 ℃ 및 23.9 ℃였다. 또한, 웨이퍼의 평균 온도는 He압이 작아질수록 커졌지만, 그 차이에 큰 차이는 없으며, 그래프는 거의 중첩되었다.
도 22의 (b)에서 도시하는 바와 같이, 실시예 1에 있어서는, He압이 10 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가 12.6 ℃였다. 마찬가지로, 실시예 1에 있어서는, He압이 20 Torr, 30 Torr 및 40 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가 각각 9.2 ℃, 8.3 ℃, 및 7.2 ℃였다. 또한, 웨이퍼의 평균 온도는 He압이 작아질수록 커지고, He압이 10 Torr의 경우에는 평균 96.6 ℃였던 것에 비하여, He압이 40 Torr의 경우에는 81.9 ℃였다. 따라서, 비교예 1과는 달리 그래프가 중첩되지 않았다.
도 22의 (c)에서 도시하는 바와 같이, 실시예 2에 있어서는, He압이 10 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가 9.3 ℃였다. 마찬가지로, 실시예 2에 있어서는, He압이 20 Torr, 30 Torr 및 40 Torr의 경우, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이가 각각 7.4 ℃, 8.7 ℃, 및 8.2 ℃였다. 또한, 웨이퍼의 평균 온도는 He압이 작아질수록 커지며, 실시예 1과 마찬가지로 그래프는 중첩되지 않았다.
이상에 설명한 바와 같이, 웨이퍼의 중심으로부터의 거리가 0 ㎜ 내지 147 ㎜의 사이에 있어서의 웨이퍼의 온도 차이는, 어느 He압에 있어서도, 실시예 1 및 2가 비교예 1보다도 작아지는 것이 확인되었다. 이와 같이, 탑재면의 접촉 면적률을 실시예 1 및 2와 같이 저감시킴으로써, 웨이퍼의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제할 수 있는 것이 확인되었다. 즉, 핀부가 형성된 유로를 갖고, 또한 탑재면의 접촉 면적률을 상기 실시예 1 및 2와 같이 저감시킨 탑재대에 의해, 웨이퍼의 단부에 있어서의 온도 상승을 억제하고, 또한 웨이퍼의 중앙부에 있어서의 냉각성을 저감시킬 수 있어서, 결과로서 웨이퍼의 중앙부 영역과 에지 영역에 있어서의 온도의 불균일을 억제할 수 있다고 하는 효과가 시사되었다. 또한, 실시예 1 및 2에서는, 비교예 1과는 달리, He압마다 웨이퍼의 평균 온도가 상이한 것이 확인되었다. 이것에 의해, 실시예 1 및 2의 탑재대에 의하면, He에 의한 웨이퍼의 온도에 관한 제어성을 확대할 수 있는 것이 시사되었다.
(접촉 면적률 저감에 의한 온도 특이점에 대한 효과)
실시예 3 내지 5에서는, 리프터 핀용 구멍과 헬륨 구멍을 갖는 탑재대에 있어서, 탑재면의 중앙부 영역에 있어서의 접촉 면적률을 종래보다도 저감시킨 탑재대를 이용하여, 플라즈마 처리를 실행했다. 비교예 2에서는, 해당 접촉 면적률을 종래 그대로 한 탑재대를 이용하여 플라즈마 처리를 실행했다. 그리고, 웨이퍼의 방위에 대응하는 에칭 레이트를 측정했다. 피에칭재는 폴리실리콘으로 했다. He압은 40 Torr, 20 Torr 및 10 Torr(5.33×103 Pa, 2.67×103 Pa 및 1.33×103 Pa)로 했다. 그 이외의 처리 조건은 이하에 나타낸다.
(처리 조건 4)
처리 공간(S)의 압력 : 20 ｍTorr(2.67 Pa)
플라즈마 생성용 전력 : 8300 W
처리 가스의 유량 : 500 sccm(처리 가스의 주 성분은 Ar)
처리 시간 : 300 초
상기의 처리 조건 4에 의해 플라즈마 처리를 실행하여, 에칭 레이트를 측정한 비교예 2 및 실시예 3 내지 5의 실험 결과를 도 23 내지 도 26에 나타낸다. 도 23 내지 도 26은 각각 비교예 2 및 실시예 3 내지 5에서 측정된 웨이퍼의 방위와 에칭 레이트와의 관계를 He압마다 나타내는 그래프이다. 그 횡축은 웨이퍼의 방위, 종축은 에칭 레이트이다. 도 23은 비교예 2에서 측정된 것이며, 탑재면의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 130 ㎜)에 있어서의 단위 면적당의 접촉 면적률이 17 %의 탑재대를 이용한 결과이다. 도 24는 실시예 3에서 측정된 것이며, 탑재면의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 130 ㎜)에 있어서의 단위 면적당의 접촉 면적률을 3 %로 한 탑재대를 이용한 결과이다. 도 25는 실시예 4에서 측정된 것이며, 탑재면의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 140 ㎜)에 있어서의 단위 면적당의 접촉 면적률을 0.52 %로 한 것이다. 도 26은 실시예 5에서 측정된 것이며, 탑재면의 중앙부 영역(0 ㎜ 내지 130 ㎜)에 있어서의 단위 면적당의 접촉 면적률을 0.2 %로 한 탑재대를 이용한 결과이다.
도 23에서 도시하는 바와 같이, 비교예 2에 있어서는, 에칭 레이트가 안정되어 있지 않으며, 도면 중의 화살표로 나타내는 6개의 특이점이 측정되었다. 이들 6개의 특이점은 탑재면에 있어서 리프터 핀용 구멍이 위치하는 방위와 정확히 중첩되었다. 이것은, 접촉 면적률이 높을 경우, 리프터 핀용 구멍의 구경보다도 볼록부끼리의 간격이 작아지기 때문에, 리프터 핀용 구멍의 위치와 볼록부가 마련되어야 할 위치가 중첩되어 버려, 접촉할 수 없는 부분이 특이점으로서 나타나는 것을 나타내고 있다. 한편, 도 24 내지 26에서 도시하는 바와 같이, 탑재면의 중앙부 영역에 있어서의 단위 면적당의 접촉 면적률이 비교예 2의 12.3 %보다도 작을 경우에는, 특이점이 눈에 띄지 않게 되어, 에칭 레이트가 안정되는 것이 확인되었다.
또한, 도 23에서 도시하는 바와 같이, 비교예 2에 있어서는, He압에 의존하지 않고, 에칭 레이트는 동일한 경향을 나타내며, 그래프는 거의 중첩되었다. 한편, 도 24 내지 도 26에서 도시하는 바와 같이, 실시예 3 내지 5에 있어서는, 에칭 레이트는 He압이 작아질수록 커지며, 그래프는 중첩되지 않았다. 따라서, 실시예 3 내지 5에서는, 비교예 2와는 달리, He압마다 에칭 레이트가 상이한 것이 확인되었다. 이것에 의해, 실시예 3 내지 5의 탑재대에 의하면, 에칭 레이트에 대한 제어성을 확대할 수 있는 것이 시사되었다.
10 : 플라즈마 처리 장치
18 : 탑재대
18a : 베이스부
18b : 정전 척
18u1 : 제 1 상면
18u2 : 제 2 상면
18s : 측면
19 : 탑재면
19c : 중앙부 영역
19e : 에지 영역
19d : 볼록부
24 : 냉매용의 유로
24c : 중앙 유로
24e : 주연 유로
25 : 핀부
61 : 리프터 핀
200 : 리프터 핀용 구멍
W : 웨이퍼(피처리체)
FR : 포커스 링
D1 : 중앙 유로의 상단과 제 1 상면과의 사이의 거리
D2 : 주연 유로의 상단과 제 1 상면과의 사이의 거리
D3 : 리프터 핀용 구멍의 구경
D4 : 복수의 볼록부가 형성되는 간격

Claims (6)

  1. 피처리체 및 포커스 링을 탑재하는 탑재대에 있어서,
    그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 베이스부와,
    상기 베이스부 상에 마련되어 있으며, 상기 피처리체를 탑재하는 탑재면을 갖고, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 포함하며,
    상기 베이스부는, 그 위에 상기 정전 척이 마련된 제 1 상면, 상기 제 1 상면보다도 외측에 있어서 해당 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 그 상방에 상기 포커스 링이 마련된 환상의 제 2 상면, 및 상기 제 1 상면과 상기 제 2 상면과의 사이에 있어서 연직 방향으로 연장되는 측면을 구비하며,
    상기 유로는, 상기 제 1 상면의 하방에 있어서 연장되는 중앙 유로, 및 상기 제 2 상면의 하방에서 연장되며, 또한 상기 제 1 상면의 하방에 있어서 상기 측면을 따라서 상기 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 포함하는 주연 유로를 구비하며,
    상기 탑재면은, 중앙부 영역 및 해당 중앙부 영역을 둘러싸는 에지 영역을 구비하며,
    상기 탑재면에는, 상기 피처리체의 이면과 접촉하는 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며,
    상기 복수의 볼록부는, 상기 에지 영역의 상기 복수의 볼록부와 상기 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 상기 중앙부 영역의 상기 복수의 볼록부와 상기 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기보다도 크게 되도록 형성되어 있는,
    탑재대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 볼록부의 각각은 동일 형상 또한 동일한 크기를 나타내며,
    상기 에지 영역의 상기 복수의 볼록부의 단위 면적당의 수가 상기 중앙부 영역의 상기 복수의 볼록부의 단위 면적당의 수보다도 많은,
    탑재대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 주연 유로의 상단에는, 상기 측면을 따라서 상기 주연 유로의 상단으로부터 하단을 향하여 연장되는 핀부가 형성되어 있는,
    탑재대.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주연 유로의 상단과 상기 제 1 상면과의 사이의 거리는 상기 중앙 유로의 상단과 상기 제 1 상면과의 사이의 거리보다도 작은,
    탑재대.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑재면에는, 상기 피처리체를 지지하기 위한 리프터 핀을 통과시키는 리프터 핀용 구멍이 형성되며,
    상기 복수의 볼록부가 형성되는 간격이 상기 리프터 핀용 구멍의 구경보다도 넓은,
    탑재대.
  6. 피처리체 및 포커스 링을 탑재하는 탑재대를 구비하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 탑재대는,
    그 내부에 냉매용의 유로가 형성된 베이스부와,
    상기 베이스부 상에 마련되어 있으며, 상기 피처리체를 탑재하는 탑재면을 포함하며, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척을 구비하며,
    상기 베이스부는, 그 위에 상기 정전 척이 마련된 제 1 상면, 상기 제 1 상면보다도 외측에 있어서 상기 제 1 상면보다도 낮은 위치에 마련되며, 그 상방에 상기 포커스 링이 마련된 환상의 제 2 상면, 및 상기 제 1 상면과 상기 제 2 상면과의 사이에 있어서 연직 방향으로 연장되는 측면을 포함하며,
    상기 유로는, 상기 제 1 상면의 하방에 있어서 연장되는 중앙 유로, 및 상기 제 2 상면의 하방에서 연장되며, 또한 상기 제 1 상면의 하방에 있어서 상기 측면을 따라서 상기 제 1 상면을 향하여 연장되는 부분을 포함하는 주연 유로를 포함하며,
    상기 탑재면은, 중앙부 영역 및 상기 중앙부 영역을 둘러싸는 에지 영역을 포함하며,
    상기 탑재면에는, 상기 피처리체의 이면과 접촉하는 복수의 볼록부가 도트 형상으로 마련되며,
    상기 복수의 볼록부는, 상기 에지 영역의 상기 복수의 볼록부와 상기 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기가, 상기 중앙부 영역의 상기 복수의 볼록부와 상기 피처리체의 이면이 접촉하는 면적의 단위 면적당의 크기보다도 크게 되도록 형성되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
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