KR20140108267A

KR20140108267A - 기판 홀더 장치 및 진공 처리 장치

Info

Publication number: KR20140108267A
Application number: KR20147019225A
Authority: KR
Inventors: 야스시 미우라; 에이지 후지야마; 마사아키 이시다
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2014-09-05
Also published as: JPWO2013088598A1; TW201339346A; US20140261161A1; TWI513841B; WO2013088598A1

Abstract

기판 홀더 장치는, 챔버 내의 감압된 처리 공간에 있어서 기판을 보유 지지하는 것이 가능한 기판 홀더와, 기판 홀더에 연결된 지주와, 지주를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지부와, 제1 회전 지지부가 지주를 지지하는 위치로부터 지주의 축 방향으로 이격한 위치에서 지주를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지부와, 제1 및 제2 회전 지지부를 지지하는 하우징과, 지주와 하우징을 전기적으로 접속하는 도전성 부재를 구비한다.

Description

기판 홀더 장치 및 진공 처리 장치{SUBSTRATE HOLDER DEVICE AND VACUUM PROCESSING DEVICE}

본 발명은 기판 홀더 장치 및 진공 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 전력 도입 기구를 사용해서 기판 홀더의 정전 척에 전력을 공급하는 구성이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 특허문헌 1에 있어서의 기판 홀더는 지주에 의해 지지되어 있고, 지주는 구동부에 의해 회전 가능하다. 구동부의 구성으로서, 회전 시일, 베어링, 모터, 전력 도입 회전 기구 등이 지주의 회전축 방향을 따라서 순서대로 배치되기 때문에, 지주의 축방향의 치수는 길어진다. 지주가 길게 된 경우, 조립 시나 가공 시의 공차의 영향에 의해, 지주의 회전 위치 정밀도가 저하되거나, 지주의 회전 흔들림에 의한 베어링에 대한 부하가 커져서, 베어링의 수명이 저하될 우려가 있다.

그로 인해, 기판 홀더를 지지하는 지주의 축방향의 2군데에서 베어링에 의해 지주를 지지하여, 회전 위치 정밀도의 향상과 베어링 수명의 향상을 도모하고 있다.

일본 특허 공개 제2008-156746호 공보

2군데의 베어링에 의해 지주를 지지하는 구조에서는, 한쪽 베어링에서 지주의 위치 결정을 하고, 다른 쪽 베어링은 지주의 외주부와 베어링의 내주부 사이에 간극을 두고 베어링에 과대한 부하가 걸리는 것을 방지하고 있다. 그로 인해, 조립 시나 가공 시의 공차에 의해 발생하는 회전 각도의 변화에 따라, 지주와의 사이에 간극을 두고 배치된 베어링과 지주와의 접촉 상태가 변동하는 일이 발생할 수 있다.

한편, 기판 홀더를 통해서 기판에 ESC용 전극으로 인가하는 전력에다가 바이어스 전력을 겹쳐서 기판으로 인가하는 구성이 알려져 있다. 이러한 바이어스 전력을 인가하는 기판 홀더에 있어서는, 베어링의 접촉 상태의 변동이, 기판으로 인가되는 바이어스 전력에 영향을 미칠 가능성이 있다. 구체적으로는, 기판으로 인가된 바이어스 전력의 귀환측 경로의 저항값이 베어링의 접촉 상태에 따라 변화함으로써, 플라즈마에의 입사파에 대한 반사파가 발생하여, 플라즈마의 방전 상태에 영향을 미칠 것이 우려되고 있다. 따라서, 베어링의 접촉 상태의 변화의 영향을 받지 않고, 인가되는 바이어스 전력을 보다 안정화할 수 있는 기판 홀더 장치가 요망되고 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여, 베어링의 접촉 상태의 변화의 영향을 받지 않고, 인가되는 바이어스 전력을 보다 안정화할 수 있는 기술의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하는 본 발명의 일 측면에 따른 기판 홀더 장치는, 챔버 내의 감압된 처리 공간에 있어서 기판을 보유 지지하는 것이 가능한 기판 홀더와,

상기 기판 홀더에 연결된 지주와,

상기 지주를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지 수단과,

상기 제1 회전 지지 수단이 상기 지주를 지지하는 위치로부터 상기 지주의 축 방향으로 이격한 위치에서 상기 지주를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지 수단과,

상기 제1 및 제2 회전 지지 수단을 지지하는 하우징과,

상기 지주와 상기 하우징을 전기적으로 접속하는 도전성 부재

를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또는, 본 발명의 다른 측면에 따른 진공 처리 장치는, 기판을 처리하기 위한 진공 처리실과,

진공 처리실의 내부에 설치된 상기 기판 홀더 장치와,

상기 기판 홀더 장치에 의해 보유 지지 가능한 기판을 처리하는 처리 수단

을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 베어링의 접촉 상태의 변화의 영향을 받지 않고, 인가되는 바이어스 전력을 보다 안정화할 수 있다.

바이어스 전력의 안정화에 의해, 플라즈마의 방전 상태의 안정화가 가능해진다.

본 발명의 그 밖의 특징 및 이점은, 첨부 도면을 참조로 한 이하의 설명에 의해 밝혀질 것이다. 또한, 첨부 도면에 있어서는, 동일하거나 혹은 마찬가지의 구성에는, 동일한 참조 번호를 붙인다.

첨부 도면은 명세서에 포함되고, 그 일부를 구성하며, 본 발명의 실시 형태를 나타내고, 그 기술과 함께 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 사용된다.
도 1은 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 기판 홀더 장치의 구성예를 도시하는 도면.
도 3은 제2 실시 형태에 따른 기판 홀더 장치의 구성예를 도시하는 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 단, 실시 형태에 기재되어 있는 구성 요소는 어디까지나 예시이며, 본 발명의 범위를 그들에만 한정하는 취지의 것은 아니다.

(기판 처리 장치의 구성)

본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(100)(진공 처리 장치)의 구성에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 스퍼터 장치를 예로 들어 기판 처리 장치(100)의 구성을 설명한다.

기판 처리 장치(100)는 챔버(1), 스테이지(13), 전원(14), 스퍼터 전극(15), 스퍼터 전원(17), 가스 공급 장치(18), 배기 장치(19), 배기 밸브(20), 지주(30), 전력 도입 유닛(61), 구동부(79) 및 하우징(50)을 구비한다.

챔버(1)의 내부(진공 처리실 S)는 배기 밸브(20)를 통해서 배기 장치(19)와 접속되어 있다. 배기 밸브(20)는 챔버(1)의 내부 압력을 제어하는 것이 가능하고, 배기 장치(19)는 챔버(1)의 내부를 기판 처리에 적합한 소요의 감압 상태로 한다. 또한, 챔버(1)의 내부(진공 처리실 S)는 가스 공급 장치(18)와 접속되어 있다. 가스 공급 장치(18)는 플라즈마 발생에 사용되는 가스를 챔버(1)의 진공 처리실 S에 도입한다.

기판을 처리하는 구성으로서 기능하는 스퍼터 전원(17)은 스퍼터 전극(15)을 통해서 타깃(16)에 전력을 공급한다. 스퍼터 전원(17)으로부터 전력이 공급되면, 스퍼터 방전에 의해 타깃(16)이 스퍼터되고, 타깃(16)으로부터 스퍼터된 재료가 기판(10) 위에 성막된다. 타깃(16)은 기판(10)에 성막하는 물질에 따른 재료가 사용된다.

배기 장치(19)에서 챔버(1) 내의 배기를 행하여, 가스 공급 장치(18)에서 스퍼터용 가스를 챔버(1)에 도입한다. 배기 밸브(20)로 압력을 컨트롤한 후, 스퍼터 전원(17)으로부터 전력을 스퍼터 전극(15)에 공급해서 타깃(16)을 스퍼터함으로써 스테이지(13)에 보유 지지된 기판(10)에 막 부착을 행한다.

스테이지(13)(기판 홀더)는 챔버(1) 내의 감압된 처리 공간 S에 있어서 기판(10)을 보유 지지하는 것이 가능한 기판 적재면과, 적재된 기판(10)을 정전 흡착력으로 기판 적재면에 고정하기 위한 정전 척을 구비한다. 정전 척의 내부에는 전극(53)이 설치되어 있다. 전극(53)에는, 스테이지(13) 및 중공 구조를 갖는 지주(30)의 내부에 설치된 전력 도입 라인(54)을 통해서 소요 전력이 인가된다. 전력 도입 라인(54)은 지주(30)의 내부에 있어서 절연 부재(55)로 피복되어 있다.

스테이지(13)(기판 홀더)는 지주의 상단부에 연결되어 있다. 지주(30)의 하단부에는, 정전 척의 전극(53)에 전력을 공급하기 위한 전력 도입 유닛(61)이 설치되어 있다. 전력 도입 유닛(61)에는, 전원(14)이 접속되어 있다. 전력 도입 유닛(61)은, 전력 도입 라인(54)을 통해서, 정전 척을 동작시키기 위한 전력과, 막의 성질이나 스퍼터 커버리지를 컨트롤하기 위한 바이어스 전력을 공급한다.

기판면 위의 성막 분포의 균일성을 높이기 위해서, 구동부(79)는 지주(30)를 통해서 스테이지(13)에 보유 지지되어 있는 기판(10)을 회전시킨다.

구동부(79)는 지주(30)의 외주부에 배치된 가동자부(77)와, 하우징(50)의 내주면에 고정된 고정자부(58)를 갖는다. 구동부(79)는 가동자부(77)와, 가동자부(77) 주위에 배치된 고정자부(58)의 상호 작용에 의해 지주(30)를 회전시키는 모터로서 기능한다. 여기서, 하우징(50)은 챔버(1)와 접속하고 있고, 챔버(1)를 통해서 접지되어 있는 것으로 한다.

구동부(79)에 의한 지주(30)의 회전은, 베어링(57)(메인 베어링) 및 베어링(59)(서브 베어링)에 의해 지지되고 있다.

베어링(57) 및 베어링(59)의 외주부는 하우징(50)의 내주면에 고정되어 있다. 지주(30)과 하우징(50) 사이에는, 진공 회전 시일(56)이 설치되어 있으며, 챔버(1) 내의 진공 분위기가 유지된다.

기판 처리 장치(100)(진공 처리 장치)의 구성 중, 스테이지(13), 지주(30), 베어링(57), 베어링(59) 및 하우징(50)은, 기판을 보유 지지 가능한 기판 홀더 장치를 구성한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 홀더 장치의 구성을 이하, 구체적으로 설명한다.

(제1 실시 형태)

도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 기판 홀더 장치(200)의 구성예를 도시하는 도면이다. 도 1에 도시한 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

메인 베어링(157)(제1 회전 지지부)은, 지주(130)를 위치 결정하고, 또한 지주(130)를 회전 가능하게 지지한다. 서브 베어링(159)(제2 회전 지지부)은 지주(130)를 회전 가능하게 지지한다. 메인 베어링(157) 및 서브 베어링(159)의 외주부는 하우징(150)에 의해 보유 지지되어 있다. 또한, 메인 베어링(157)은 복수의 베어링으로 구성되어 있지만, 1개의 베어링으로 구성되어 있어도 상관없다.

서브 베어링(159)의 내주부와 지주(130)의 외주부 사이에는 약간의 간극이 두어져 있다. 이 간극에 의해, 기판 홀더 장치(200)의 조립 시나 지주(130)의 가공 시의 공차의 영향에 의해, 지주의 회전 위치 정밀도가 저하되거나, 지주의 회전 흔들림에 의한 서브 베어링(159)에 대한 부하를 저감할 수 있다.

지주(130)와 하우징(150) 사이에는, 지주(130)와 하우징(150)을 전기적으로 접속하는 도전성 부재(182)가 설치되어 있다. 도전성 부재(182)는, 구성 요소로서, 하우징(150)에 설치된 도전성의 탄성 부재(181)와, 탄성 부재(181)의 탄성력으로 지주(130)의 외주와 접촉하는 도전성의 통전 부재(180)를 갖는다. 통전 부재(180)는, 탄성 부재(181)의 탄성력에 의해, 지주(130)의 외주에 대하여 가압되어, 지주(130)의 외주와 접촉한다. 통전 부재(180)를 통해서 지주(130)와 하우징(150)이 전기적으로 접속됨으로써, 지주(130)와 하우징(150)은 동일 전위로 된다.

서브 베어링(159)과 지주(130)의 접촉 상태가 변화한 경우에도, 탄성 부재(181)로부터의 탄성력에 의해 지주(130)의 외주와 통전 부재(180)가 접촉한 상태는 유지된다. 이로 인해, 지주(130)의 회전에 의해 서브 베어링(159)과 지주(130)의 접촉 상태가 변화한 경우에도, 도전성 부재(182)를 통해서 지주(130)와 하우징(150)은 안정되게 전기적으로 접속되어, 기판 홀더 장치(200)의 도전 상태에 변화는 생기지 않는다.

본 실시 형태에 따르면, 서브 베어링(159)의 접촉 상태의 변화의 영향을 받지 않고, 인가되는 바이어스 전력을 보다 안정화할 수 있어, 바이어스 전력의 안정화에 의해, 플라즈마의 방전 상태의 안정화가 가능해진다.

또한, 도 2의 구성 중에서는, 메인 베어링(157)을 스테이지(13)측(상측)에 배치하고, 서브 베어링(159)을 메인 베어링(157)에 대하여 하측에 배치한 구성예를 나타내고 있다. 본 발명의 취지는 이 예에 한정되지 않고, 서브 베어링(159)을 스테이지(13)측(상측), 메인 베어링(157)을 서브 베어링(159)에 대하여 하측에 배치한 구성에도 적용 가능하다. 즉, 지주(130)의 회전축 방향을 따라, 2개의 베어링(메인 베어링(157), 서브 베어링(159))이 이격해서 배치되는 구성에 적용 가능하다.

(제2 실시 형태)

도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 기판 홀더 장치(300)의 구성예를 도시하는 도면이다. 메인 베어링(257)(제1 회전 지지부)은, 지주(230)를 위치 결정하고, 또한, 지주(230)를 회전 가능하게 지지한다. 도전성의 서브 베어링(259)(제2 회전 지지부)은 지주(230)를 회전 가능하게 지지한다. 메인 베어링(257)의 외주부는 하우징(250)에 의해 보유 지지되어 있다. 도전성의 서브 베어링(259)의 외주부와 하우징(250) 사이에는, 도전성의 탄성 부재(285)가 설치되어 있다. 도전성의 서브 베어링(259)은 탄성 부재(285)를 통해서 하우징(250)에 의해 보유 지지된다.탄성 부재(285)의 탄성력에 의해, 서브 베어링(259)은 지주(230)의 외주에 대하여 가압된다. 서브 베어링(259)은 도전성이기 때문에, 도전성의 탄성 부재(285)(도전성 부재)를 통해서, 지주(230)와 하우징(250)이 전기적으로 접속됨으로써, 지주(230)와 하우징(250)은 동일 전위로 된다.

서브 베어링(259)의 내주부와 지주(230)의 외주부 사이에는 약간의 간극이 두어져 있다. 이 간극에 의해, 기판 홀더 장치(300)의 조립 시나 지주(230)의 가공 시의 공차의 영향에 의해, 지주의 회전 위치 정밀도가 저하되거나, 지주의 회전 흔들림에 의한 서브 베어링(259)에 대한 부하를 저감할 수 있다.

지주(230)와 서브 베어링(259)의 접촉 상태가 변화한 경우에도, 도전성의 서브 베어링(259)과 접속하는 탄성 부재(285)(도전성 부재)를 설치함으로써, 지주(230)와 하우징(250)은 안정되게 전기적으로 접속된다. 이로 인해, 지주(230)와 서브 베어링(259)의 접촉 상태가 변화한 경우에도, 기판 홀더 장치(300)의 도전 상태에 변화는 생기지 않는다.

도 3의 구성에서는, 탄성 부재(285)(도전성 부재)가 서브 베어링(259)의 외주부와 하우징(250) 사이에 설치되어 있는 예를 나타내고 있다. 본 발명의 취지는 이 예에 한정되는 것은 아니며, 탄성 부재(285)(도전성 부재)가 지주(230)와 서브 베어링(259)의 내주부 사이에 설치되어도 된다. 이 경우에도, 도전성의 서브 베어링(259)과 접속하는 탄성 부재(285)(도전성 부재)를 설치함으로써, 지주(230)와 하우징(250)은 안정되게 전기적으로 접속된다. 이로 인해, 지주(230)와 서브 베어링(259)의 접촉 상태가 변화한 경우에도, 기판 홀더 장치(300)의 도전 상태에 변화는 생기지 않는다.

본 실시 형태에 따르면, 서브 베어링(259)의 접촉 상태의 변화의 영향을 받지 않고, 인가되는 바이어스 전력을 보다 안정화할 수 있으며, 바이어스 전력의 안정화에 의해, 플라즈마의 방전 상태의 안정화가 가능해진다.

도 3의 구성 중에는, 메인 베어링(257)을 스테이지(13)측(상측)에 배치하고, 서브 베어링(259)을 메인 베어링(257)에 대하여 하측에 배치한 구성예를 나타내고 있다. 본 발명의 취지는 이 예에 한정되지 않고, 서브 베어링(259)을 스테이지(13)측(상측), 메인 베어링(257)을 서브 베어링(259)에 대하여 하측에 배치한 구성에도 적용 가능하다. 즉, 지주(230)의 회전축 방향을 따라, 2개의 베어링(메인 베어링(257), 서브 베어링(259))이 이격해서 배치되는 구성에 적용 가능하다.

본 발명은 상기 실시 형태에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈하지 않고, 여러 변형 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위를 공개하기 위해서, 이하의 청구항을 첨부한다.

본원은 2011년 12월 15일에 제출된 일본 특허 출원 제2011-275075호를 기초로 해서 우선권을 주장하는 것이며, 그 기재 내용 모두를, 여기에 원용한다.

Claims

챔버 내의 감압된 처리 공간에 있어서 기판을 보유 지지하는 것이 가능한 기판 홀더와,
상기 기판 홀더에 연결된 지주와,
상기 지주를 회전 가능하게 지지하는 제1 회전 지지 수단과,
상기 제1 회전 지지 수단이 상기 지주를 지지하는 위치로부터 상기 지주의 축 방향으로 이격한 위치에서 상기 지주를 회전 가능하게 지지하는 제2 회전 지지 수단과,
상기 제1 및 제2 회전 지지 수단을 지지하는 하우징과,
상기 지주와 상기 하우징을 전기적으로 접속하는 도전성 부재
를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 장치.
제1항에 있어서,
상기 도전성 부재는, 상기 하우징에 설치되고, 상기 지주의 외주에 접촉하는 통전 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 장치.
제1항에 있어서,
상기 도전성 부재는, 상기 지주와 상기 제2 회전 지지 수단 사이에 설치된 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 기판 홀더 장치.
제1항에 있어서,
상기 도전성 부재는, 상기 제2 회전 지지 수단과 상기 하우징 사이에 설치된 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 기판 홀더 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
전원으로부터의 전력을, 상기 지주의 내부에 설치된 전력 도입 라인을 통해서, 상기 기판 홀더가 구비하는 전극에 공급하는 전력 도입 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더 장치.
기판을 처리하기 위한 진공 처리실과,
상기 진공 처리실의 내부에 설치된 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 기판 홀더 장치와,
상기 기판 홀더 장치에 의해 보유 지지 가능한 기판을 처리하는 처리 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 처리 장치.