KR20190103025A - 플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법 - Google Patents

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KR20190103025A
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야스하루 사사키
료 치바
아키라 나가야마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 전열 가스의 통공에 있어서 이상 방전을 방지하는 매립 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 피처리체가 탑재되는 탑재면 및 상기 탑재면에 대한 이면을 갖고, 상기 탑재면과 상기 이면을 관통하는 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재와, 상기 판 형상 부재를 지지하는 지지면을 갖고, 상기 제 1 통공에 연통하는 제 2 통공이 형성된 기대를 갖는 탑재대와, 상기 제 1 통공 및 상기 제 2 통공의 내부에 배치된 매립 부재를 구비하고, 상기 매립 부재는, 상기 제 1 통공에 배치된 제 1 매립 부재와, 상기 제 2 통공에 배치된 제 2 매립 부재를 갖고, 상기 제 1 매립 부재 및 상기 제 2 매립 부재는, 서로 고정되어 있지 않고, 상기 제 1 매립 부재는, 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND MOUNTING TABLE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법에 관한 것이다.
종래로부터, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 피처리체에 에칭 처리 등을 행하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조). 이러한 플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 진공 공간을 구성 가능한 처리 용기 내에, 전극을 겸한 피처리체를 유지하는 탑재대를 갖는다. 탑재대에는, 탑재대에 놓인 피처리체의 이면과 탑재대의 상면의 사이에 전열 가스를 공급하기 위한 통공(관통공)이 형성되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2000-195935호 공보
그런데, 최근, 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리를 행하기 위해 탑재대에 인가되는 고주파 전력이 고전압화되어 있다. 탑재대에 인가되는 고주파 전력이 고전압화된 경우, 전열 가스를 공급하는 통공에 고주파 전력의 에너지가 집중되어 이상 방전이 발생하는 경우가 있다. 전열 가스를 공급하는 통공에서 이상 방전이 발생하면, 플라즈마 처리 장치에서 처리되는 피처리체의 품질을 악화시켜, 수율을 저하시키는 요인이 될 우려가 있다.
상기 과제에 대하여, 일 측면에서는, 본 발명은, 전열 가스의 통공에 있어서 이상 방전을 방지하는 매립 부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 일 태양에 의하면, 피처리체가 탑재되는 탑재면 및 상기 탑재면에 대한 이면을 갖고, 상기 탑재면과 상기 이면을 관통하는 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재와, 상기 판 형상 부재를 지지하는 지지면을 갖고, 상기 제 1 통공에 연통하는 제 2 통공이 형성된 기대(基臺)를 갖는 탑재대와, 상기 제 1 통공 및 상기 제 2 통공의 내부에 배치된 매립 부재를 구비하고, 상기 매립 부재는, 상기 제 1 통공에 배치된 제 1 매립 부재와, 상기 제 2 통공에 배치된 제 2 매립 부재를 갖고, 상기 제 1 매립 부재 및 상기 제 2 매립 부재는, 서로 고정되어 있지 않고, 상기 제 1 매립 부재는, 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
일 측면에 의하면, 전열 가스의 통공에 있어서 이상 방전을 방지하는 매립 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치의 구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 일 실시 형태와 관련되는 탑재대를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 비교예의 매립 부재의 파손의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 형태와 관련되는 매립 부재의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 형태와 관련되는 탑재대의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 형태와 관련되는 제 1 매립 부재의 변형예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복되는 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치의 구성]
도 1은 본 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치(100)의 구성의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 기밀로 구성되고, 전기적으로 접지 전위가 된 처리 용기(1)를 갖고 있다. 이 처리 용기(1)는, 원통 형상으로 되어 있고, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)는, 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획한다. 처리 용기(1) 내에는, 피처리체(work-piece)인 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 "웨이퍼"라고 한다) W를 수평으로 지지하는 탑재대(2)가 마련되어 있다. 탑재대(2)는, 기대(2a) 및 정전 척(ESC : Electrostatic chuck)(6)을 갖는다. 기대(2a)는, 도전성의 금속, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 정전 척(6)은, 세라믹스, 예컨대 알루미나 등으로 구성되어 있고, 웨이퍼 W를 정전 흡착하기 위한 기능을 갖는다. 탑재대(2)는, 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는, 예컨대 석영 등으로 이루어지는 지지 부재(3)에 지지되어 있다. 또한, 탑재대(2)의 위쪽의 외주에는, 예컨대 실리콘으로 형성된 포커스 링(5)이 마련되어 있다. 또한, 처리 용기(1) 내에는, 탑재대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 석영 등으로 이루어지는 원통 형상의 내벽 부재(3a)가 마련되어 있다.
기대(2a)에는, 정합기(11a)를 거쳐서 제 1 RF 전원(10a)이 접속되고, 정합기(11b)를 거쳐서 제 2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(10a)은, 소정의 주파수의 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 탑재대(2)의 기대(2a)에 공급한다. 또한, 제 2 RF 전원(10b)은, 제 1 RF 전원(10a)의 주파수보다 낮은 소정의 주파수의 이온 입인용(바이어스용)의 고주파 전력을 탑재대(2)의 기대(2a)에 공급한다.
탑재대(2)의 위쪽에는, 탑재대(2)와 평행하게 대향하고, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)와 탑재대(2)는, 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
정전 척(6)은, 절연체(6b)의 사이에 전극(6a)을 개재시켜 구성되어 있고, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 그리고 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 쿨롱력에 의해 웨이퍼 W가 흡착된다.
탑재대(2)의 내부에는, 냉매 유로(2d)가 형성되어 있고, 냉매 유로(2d)에는, 냉매 입구 배관(2b), 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(2d) 내에 적당한 냉매, 예컨대 냉각수 등을 순환시키는 것에 의해, 탑재대(2)를 소정의 온도로 제어한다. 또한, 탑재대(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼 W의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(이하, "전열 가스"라고도 한다)를 공급하기 위한 가스 공급관(210)이 마련되어 있고, 가스 공급관(210)은, 전열 가스 공급부(31)에 접속되어 있다. 이들 구성에 의해, 탑재대(2) 상의 웨이퍼 W가, 소정의 온도로 제어된다. 또, 가스 공급관(210)의 내부 구조에 대해서는, 후술한다.
탑재대(2)에는, 복수, 예컨대 3개의 핀용 관통공(200)이 마련되어 있고(도 1에는 1개만 나타낸다), 이들 핀용 관통공(200)의 내부에는, 각각 리프터 핀(61)이 배치되어 있다. 리프터 핀(61)은, 구동 기구(62)에 접속되어 있고, 구동 기구(62)에 의해 상하로 이동된다.
상기한 샤워 헤드(16)는, 처리 용기(1)의 천벽 부분에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(95)를 통해서 처리 용기(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고, 그 하부의 상부 천판(16b)을 탈착이 자유롭게 지지한다.
본체부(16a)에는, 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 저부에, 다수의 가스 통류공(16d)이 형성되어 있다. 상부 천판(16b)에는, 두께 방향으로 가스 도입공(16e)이 관통하고, 가스 도입공(16e)은, 상기한 가스 통류공(16d)과 연통하도록 마련되어 있다.
본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는, 가스 공급 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(15a)의 타단에는, 처리 가스를 공급하는 가스 공급부(15)가 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는, 상류측으로부터 차례로 매스 플로 컨트롤러(MFC)(15b), 및 개폐 밸브 V2가 마련되어 있다. 가스 확산실(16c)에는, 가스 공급 배관(15a)을 거쳐서, 가스 공급부(15)로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류공(16d) 및 가스 도입공(16e)을 거쳐서 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
상기한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 로우 패스 필터(LPF)(71)를 거쳐서 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(72)은, 온/오프 스위치(73)에 의해 급전의 온/오프가 가능하게 되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류/전압 및 온/오프 스위치(73)의 온/오프는, 제어부(90)에 의해 제어된다. 또, 제 1 RF 전원(10a), 제 2 RF 전원(10b)으로부터 고주파(RF)가 탑재대(2)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라서 제어부(90)에 의해 온/오프 스위치(73)가 온으로 되어, 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다 위쪽으로 연장되도록 원통 형상의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 이 원통 형상의 접지 도체(1a)는, 그 상부에 천벽을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 저부에는, 배기구(81)가 형성되어 있다. 배기구(81)에는, 배기관(82)을 거쳐서 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는, 진공 펌프를 갖고 있고, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 진공도까지 감압한다. 처리 용기(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반입출구(84)가 마련되어 있고, 반입출구(84)에는, 해당 반입출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라 퇴적물 실드(86)가 마련되어 있다. 퇴적물 실드(86)는, 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(퇴적물)이 부착되는 것을 방지한다. 이 퇴적물 실드(86)의 웨이퍼 W와 대략 동일한 높이 위치에는, 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있고, 이것에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 퇴적물 실드(86)의 하단부에는, 내벽 부재(3a)를 따라 연장되는 퇴적물 실드(87)가 마련되어 있다. 퇴적물 실드(86, 87)는, 탈착이 자유롭게 되어 있다.
상기 구성의 플라즈마 처리 장치(100)는, 제어부(90)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 이 제어부(90)에는, 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 CPU(91)와, 인터페이스(92)와, 메모리(93)가 마련되어 있다.
인터페이스(92)는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작을 행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
메모리(93)에는, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 CPU(91)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 인터페이스(92)로부터의 입력 조작에 따른 지시 등으로 임의의 레시피를 메모리(93)로부터 호출하여 CPU(91)에 실행시킴으로써, CPU(91)의 제어 하에서, 플라즈마 처리 장치(100)에서의 소망하는 처리가 행하여진다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체(예컨대, 하드 디스크, CD, 플렉서블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 또는, 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 거쳐서 수시로 전송시켜 온라인으로 사용하거나 하는 것이 가능하다.
[탑재대의 구성]
다음으로, 도 2를 참조하여, 탑재대(2)의 구성의 일례에 대하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태와 관련되는 탑재대(2)를 나타내는 개략 단면도이다. 상술한 바와 같이, 탑재대(2)는, 기대(2a)와, 정전 척(6)을 갖는다. 정전 척(6)은, 원판 형상이고, 동일하게 원판 형상인 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 탑재면(21)과, 해당 탑재면(21)에 대향하는 이면(22)을 갖고 있다. 기대(2a)는, 정전 척(6)의 이면(22)에 접합되어 있다.
탑재면(21)에는, 가스 공급관(210)의 단부(가스 구멍)가 형성되어 있다. 가스 공급관(210)은, 관통공(210a) 및 관통공(210b)을 형성하고, 헬륨 가스 등의 전열 가스를 웨이퍼 W의 이면에 공급한다. 관통공(210a)은, 정전 척(6)의 이면(22)으로부터 탑재면(21)까지를 관통하도록 마련되어 있다. 즉, 관통공(210a)의 내벽은, 정전 척(6)에 의해 형성되어 있다. 한편, 관통공(210b)은, 기대(2a)의 이면으로부터 정전 척(6)과의 접합면까지를 관통하도록 마련되어 있다. 즉, 관통공(210b)의 내벽은, 기대(2a)에 의해 형성되어 있다.
또, 관통공(210a)은, 웨이퍼 W가 탑재되는 탑재면(21) 및 탑재면(21)에 대한 이면(22)을 관통하는 제 1 통공의 일례이고, 관통공(210b)은, 기대(2a)에 형성된, 제 1 통공에 연통하는 제 2 통공의 일례이다. 또한, 정전 척(6)은, 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재의 일례이다. 단, 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재는, 정전 척(6)의 기능을 갖지 않더라도 좋다.
관통공(210a)은 단차부를 갖고, 단차부보다 위의 구멍 지름은 단차부보다 아래의 구멍 지름보다 작게 되어 있다. 또한, 관통공(210b)의 구멍 지름은, 관통공(210a)의 단차부보다 아래의 구멍 지름과 동일하다. 그리고, 관통공(210a) 및 관통공(210b)은, 예컨대, 상온에 있어서 위치가 일치하도록 형성된다. 가스 공급관(210)에는, 알루미나로 형성된 가스용 슬리브(203)가 배치되어 있다. 가스 공급관(210)의 내벽에는, 스페이서가 마련되더라도 좋다.
[매립 부재]
가스 공급관(210)의 내부에는, 매립 부재(219)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 관통공(210a) 및 관통공(210b)의 내부에는, 각각에 대응하여 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)가 배치되어 있다.
제 1 매립 부재(221)의 두께는, 정전 척(6)의 두께와 동일하다. 단, 제 1 매립 부재(221)의 두께는, 정전 척(6)의 두께보다 얇더라도 좋다. 제 1 매립 부재(221)에는 단차부(221a)가 형성되어 있다. 제 1 매립 부재(221)의 단차부(221a)보다 위의 지름은 단차부(221a)보다 아래의 지름보다 작고, 제 1 매립 부재(221)의 종단면은 볼록한 형상으로 되어 있다.
제 1 매립 부재(221)는, 플라즈마 내성이 있는 세라믹스 등의 재질에 의해 형성되어 있다. 예컨대, 제 1 매립 부재(221)는, 석영, 실리콘카바이드, 실리콘나이트라이드, 산화알루미늄, 질화알루미늄, 이트리아, 산화타이타늄, 텅스텐카바이드 중 어느 것에 의해 형성되더라도 좋다. 또한, 제 1 매립 부재(221)는, 플라즈마 내성이 낮은 재질에 의해 형성되더라도 좋다. 예컨대, 플라즈마 내성이 낮은 재질은, 실리콘(silicon), 텅스텐, 타이타늄, 실리콘(silicone), 테프론(등록상표), 엘라스토머, 불소 수지 중 어느 것에 의해 형성되더라도 좋다.
제 2 매립 부재(220)는, 제 1 매립 부재(221)의 아래에 배치된다. 제 2 매립 부재(220)는, 예컨대, 알루미나로 형성되어 있다. 제 2 매립 부재(220)의 상단부의 주연에는, 노치(220a)가 마련되어 있다. 노치(220a)는, 제 2 매립 부재(220)의 상단부의 주연부에 형성되는 오목부의 일례이다.
제 1 매립 부재(221)의 지름은, 관통공(210a)의 구멍 지름보다 작다. 제 2 매립 부재(220)의 지름은, 관통공(210b)의 구멍 지름보다 작다. 이것에 의해, 제 1 매립 부재(221) 및 제 2 매립 부재(220)는, 가스 공급관(210)의 내벽과 소정의 간격을 마련하여 배치되고, 관통공(210a) 및 관통공(210b)의 내부에 전열 가스 경로가 마련된다.
또한, 제 2 매립 부재(220)의 상단부의 노치(220a)에 의해, 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)가 횡 방향으로 어긋난 경우에도, 충분히 전열 가스가 흐르도록 전열 가스 경로를 확보할 수 있다. 단, 노치(220a)의 폭을 불필요하게 크게 하면 이상 방전이 발생할 우려가 있기 때문에, 노치(220a)의 폭은, 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)가 횡 방향으로 어긋난 경우에도 전열 가스 경로를 확보할 수 있는 정도의 폭이면 된다. 또한, 노치(220a)는 전체 둘레에 걸쳐서 형성되더라도 좋고, 반달 형상 또는 부채 형상으로 형성되더라도 좋다.
그런데, 플라즈마 처리 장치(100)는, 탑재대(2)에 인가되는 고주파 전력이 고전압화되어 있다. 탑재대(2)에 인가되는 고주파 전력이 고전압화된 경우, 관통공(210a) 부근에서 이상 방전이 발생하는 경우가 있다.
다시 말해, 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 탑재대(2)에 고주파 전력이 인가되면, 정전 척(6)의 정전 용량에 기인하여, 웨이퍼 W와 정전 척(6)의 이면(22)의 사이에서 전위차가 발생한다. 이것에 의해, 관통공(210a) 내에 발생하는 RF 전위의 전위차가, 방전이 발생하는 한계치를 넘으면, 이상 방전이 발생한다.
한편, 관통공(210a)의 내부에 있어서의 전열 가스의 하전 입자의 직진 가능 거리를 짧게 함으로써 이상 방전의 발생이 방지되는 것이 경험적으로 알려져 있다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 가스 공급관(210)의 내부에 매립 부재(219)를 배치하고, 이상 방전이 생기는 것을 방지한다. 이하에서는, 비교예와 관련되는 매립 부재(300)의 구조 상의 과제에 대하여 설명한 후, 본 실시 형태와 관련되는 매립 부재(219)의 구조에 대하여 설명한다.
[비교예의 매립 부재의 파손]
도 3을 참조하여, 비교예의 매립 부재(300)의 파손의 일례를 설명한다. 비교예와 관련되는 매립 부재(300)는, 가스 공급관(210)의 내벽과 소정의 간격을 마련하여 배치되어 있다.
관통공(210a)에서의 이상 방전은, 매립 부재(300)와 관통공(210a)의 간격을 작게 함으로써 방지할 수 있다. 또한, 관통공(210a)에서의 이상 방전은, 전열 가스 경로의 직선 부분을 짧게 하는 것에 의해서도 방지할 수 있다. 이것에 의해, 전열 가스 중의 전자는 에너지가 저하될 수 있기 때문이다. 그래서, 도 3의 위쪽의 도면에 나타내는 바와 같이, 관통공(210b)의 지름을 관통공(210a)의 지름보다 크게 형성하고, 또한, 매립 부재(300)의 관통공(210b)에 대응하는 부분을, 관통공(210a)에 대응하는 부분보다 굵게 형성하는 것을 생각할 수 있다.
그러나, 이 경우, 매립 부재(300)가 파손되는 경우가 있다. 예컨대, 탑재대(2)의 온도는, 플라즈마 처리가 행하여진 경우, 예컨대 100℃ 내지 200℃로 고온이 된다. 정전 척(6)은 세라믹스로 형성되고, 기대(2a)는 금속으로 형성되어 있어, 선열팽창계수가 상이하다. 이 때문에, 정전 척(6) 및 기대(2a)의 온도가 고온이 되면, 정전 척(6)과 기대(2a)의 열팽창 차이에 의해, 도 3의 아래쪽의 도면에 일례를 나타내는 바와 같이, 관통공(210a)과 관통공(210b)에 위치 어긋남이 발생한다. 이 경우, 매립 부재(300)에 기대(2a)로부터의 전단응력이 가하여진다. 이 결과, 매립 부재(300)의 관통공(210a)에 대응하는 부분이 정전 척(6)과 접촉하고, 매립 부재(300)가 파손되는 경우가 있다.
[본 실시 형태의 매립 부재]
(매립 부재의 파손 방지)
그래서, 도 4의 위쪽의 도면에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 매립 부재(219)는, 열팽창에 의한 파손의 위험성이 없도록, 제 2 매립 부재(220)의 위에 배치되는 제 1 매립 부재(221)는, 제 2 매립 부재(220)에 고정되어 있지 않은 구성으로 되어 있다. 이러한 구성에 의해, 도 4의 아래쪽의 도면에 일례를 나타내는 바와 같이, 열팽창에 의한 관통공(210a)과 관통공(210b)의 위치의 어긋남이 생긴 경우, 매립 부재(219)에 기대(2a)로부터의 전단응력이 가하여진다. 이 경우, 본 실시 형태에서는, 제 2 매립 부재(220)가 제 1 매립 부재(221)로부터 어긋남으로써, 매립 부재(219)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 제 2 매립 부재(220)의 노치(220a)에 의해, 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)가 어긋난 상태에 있어서도, 가스 공급관(210) 내의 전열 가스 경로가 확보된다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 이면에 전열 가스를 충분히 공급할 수 있다.
(매립 부재의 비산 방지)
도 1에 나타낸 배기 장치(83)에 의해 처리 용기(1)의 내부가 진공 흡인될 때, 매립 부재(219)가 배치되어 있는 가스 공급관(210)의 내부도 처리 공간 측으로 진공 흡인된다. 그때, 웨이퍼 W가 정전 척(6)에 탑재되어 있지 않으면, 제 1 매립 부재(221)는, 제 2 매립 부재(220)에 고정되어 있지 않기 때문에, 관통공(210a)으로부터 정전 척(6) 위쪽의 처리 공간으로 튀어나올 우려가 있다.
그래서, 본 실시 형태와 관련되는 제 1 매립 부재(221)는, 단차부(221a)를 갖고, 단차부(221a)의 위의 지름보다 단차부(221a)의 아래의 지름이 큰 형상으로 되어 있다. 이것에 의해, 처리 용기(1) 내를 진공 흡인하는 경우나 웨이퍼 W의 이면에 전열 가스를 공급할 때에, 제 1 매립 부재(221)가 처리 공간에 비산하는 것을 방지할 수 있다.
또, 제 1 매립 부재(221)는, 볼록한 형상에 한하지 않고, 상술한 바와 같이, 제 1 매립 부재(221)의 상단부의 폭보다 아래쪽으로 폭이 넓은 부분을 갖는 형상이면 된다. 이러한 형상에 의해, 제 1 매립 부재(221)가, 가스 공급관(210)으로부터 튀어나오지 않도록 할 수 있다.
[탑재대의 제조 방법]
다음으로, 본 실시 형태와 관련되는 탑재대(2)의 제조 방법의 일례에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 5는 본 실시 형태와 관련되는 탑재대(2)의 제조 방법의 일례를 나타내는 도면이다. 본 제조 방법에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이, 우선, 정전 척(6)을 관통하는 관통공(210a)과 기대(2a)를 관통하는 관통공(210b)의 위치를 맞추어 탑재대(2)를 관통하는 가스 공급관(210)을 형성하여 둔다. 가스 공급관(210)은, 탑재대(2)의 소정 위치에 12~18개 정도 형성된다. 또, 관통공(210b)은, 알루미나로 형성된 가스용 슬리브(203)를 배치하는 것에 의해 형성된다.
본 실시 형태에서는, 제 1 매립 부재(221)의 하단부에 아래쪽으로 돌출하는 막대 형상의 볼록부(221b)가 형성되어 있다. 그 볼록부(221b)를, 제 2 매립 부재(220)의 상단부에 형성된 오목부에 끼워 넣은 매립 부재(219)를 준비한다. 본 실시 형태와 관련되는 제 1 매립 부재(221)는, 제 2 매립 부재(220)와 별체로 되어 있다. 따라서, 본 제조 방법에서는, 제 1 매립 부재(221)의 하단부에 형성된 볼록부(221b)를 이용하여, 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)의 중심선 O가 합치하도록 위치 결정한 매립 부재(219)를 준비할 수 있다.
다음으로, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 관통공(210a) 및 관통공(210b)에 매립 부재(219)를 삽입한다. 매립 부재(219)는, 관통공(210a) 및 관통공(210b)의 사이에 전열 가스 경로가 되는 소정의 극간을 갖도록, 가스 공급관(210)의 내부에 배치된다. 이것에 의해, 제 1 매립 부재(221)는, 관통공(210a)에 배치되고, 제 2 매립 부재(220)는, 관통공(210b)에 배치된다.
상술한 바와 같이, 플라즈마 처리 시, 탑재대(2)의 온도는, 예컨대 100℃ 내지 200℃로 고온이 된다. 탑재대(2)의 온도가 고온이 되면, 정전 척(6) 및 기대(2a)의 열팽창 차이에 의해 관통공(210a)과 관통공(210b)에는 위치의 어긋남이 발생한다.
이 경우, 매립 부재(219)에 기대(2a)로부터의 전단응력이 가하여지면, 제 2 매립 부재(220)가 제 1 매립 부재(221)로부터 어긋나, 볼록부(221b)가 제 1 매립 부재(221)로부터 분단된다. 이 결과, 도 5(c)에 나타내는 바와 같이, 제 1 매립 부재(221) 및 제 2 매립 부재(220)는, 서로 고정되어 있지 않은 상태가 된다. 이러한 구성에 의해, 본 실시 형태와 관련되는 탑재대(2)의 제조 방법에 의하면, 열팽창에 의한 관통공(210a)과 관통공(210b)의 위치의 어긋남에 의해서도 매립 부재(219)가 파손되지 않도록 탑재대(2)를 제조할 수 있다.
단, 이 제조 방법에서는, 볼록부(221b)가 제 1 매립 부재(221)로부터 분단되는 예를 들어 설명했지만, 이것에 한하지 않고, 예컨대, 볼록부(221b)는 제 1 매립 부재(221)로부터 분단되지 않더라도 좋다. 또한, 볼록부(221b)는 수지 등의 변형 가능한 부드러운 부재로 형성되어, 열팽창에 의한 관통공(210a)과 관통공(210b)의 위치의 어긋남에 따라 변형하도록 하더라도 좋다. 이것에 의해서도, 매립 부재(219)가 파손되지 않도록 탑재대(2)를 제조할 수 있다.
또한, 볼록부(221b)는, 제 1 매립 부재(221)와 제 2 매립 부재(220)의 위치 결정과 제조 시의 가고정을 할 수 있으면 되고, 제 1 매립 부재(221)의 하면의 어느 위치에 1개 또는 복수 마련되더라도 좋다. 또한, 볼록부(221b)는, 막대 형상에 한하지 않고, 나사 형상 등이더라도 좋다.
[변형예]
마지막으로, 본 실시 형태와 관련되는 제 1 매립 부재(221)의 변형예에 대하여, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 실시 형태와 관련되는 제 1 매립 부재(221)의 변형예를 나타내는 도면이다. 제 1 매립 부재(221)는, 볼록 형상, 하단부에 가까워질수록 폭이 넓어지는 형상, 상단부와 하단부의 사이에 가장 폭이 넓은 부분을 갖는 형상, 상단부와 하단부의 사이에 가장 폭이 좁은 부분을 갖는 형상(예컨대, 상단부와 하단부가 플랫인 표주박 형상) 중 어느 것이더라도 좋다.
도 6(a)에 나타내는 제 1 매립 부재(221)는, 하단부에 가까워질수록 폭이 넓어지는 형상의 일례이고, 제 1 매립 부재(221)의 종단면이 대략 삼각형(상단부가 플랫)인 원뿔 형상이다.
도 6(b)에 나타내는 제 1 매립 부재(221)는, 상단부와 하단부의 사이에 가장 폭이 넓은 부분을 갖는 형상의 일례이고, 제 1 매립 부재(221)의 종단면이 대략 마름모(상하 단부가 플랫)인 형상이다.
도 6(c)에 나타내는 제 1 매립 부재(221)는, 상단부와 하단부의 사이에 우묵한 곳이 있고, 제 1 매립 부재(221)의 종단면이 상단부와 하단부가 플랫인 표주박 형상이다.
도 6(a)~도 6(c)에 나타내는 제 1 매립 부재(221)는, 모두, 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는 제 1 매립 부재(221)의 일례이고, 제 1 매립 부재(221)는, 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는 형상이면, 이것에 한하지 않는다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 도 5에 나타낸 제조 방법에 의해 제조한 탑재대(2)를 갖는 플라즈마 처리 장치이더라도 좋다. 본 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치(100) 및 탑재대(2)의 제조 방법에 의하면, 제 1 매립 부재(221)가 비산하지 않고, 또한, 매립 부재(219)의 파손을 방지할 수 있다.
또한, 가스 공급관(210)에 매립 부재(219)를 배치함으로써, 충분히 전열 가스를 웨이퍼 W의 이면에 공급하면서, 기대(2a)에 인가된 고주파의 전력에 의해, 관통공(210a)에 있어서 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법을 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명과 관련되는 플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 발명과 관련되는 플라즈마 처리 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입에서도 적용 가능하다.
또한, 본 명세서에서는, 플라즈마 처리 장치에서 처리되는 피처리체의 일례로서 웨이퍼 W를 들어 설명했다. 그러나, 피처리체는, 이것에 한하지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판, CD 기판, 프린트 기판 등이더라도 좋다.
W : 웨이퍼
2 : 탑재대
2a : 기대
6 : 정전 척
6c : 도전막
6d : 통 형상 부재
15 : 가스 공급부
16 : 샤워 헤드
21 : 탑재면
22 : 이면
31 : 전열 가스 공급부
100 : 플라즈마 처리 장치
210 : 가스 공급관
210a : 관통공
210b : 관통공
219 : 매립 부재
221 : 제 1 매립 부재
221a : 단차부
221b : 볼록부
220 : 제 2 매립 부재
220a : 노치

Claims (7)

  1. 피처리체가 탑재되는 탑재면 및 상기 탑재면에 대한 이면을 갖고, 상기 탑재면과 상기 이면을 관통하는 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재와, 상기 판 형상 부재를 지지하는 지지면을 갖고, 상기 제 1 통공에 연통하는 제 2 통공이 형성된 기대(基臺)를 갖는 탑재대와,
    상기 제 1 통공 및 상기 제 2 통공의 내부에 배치된 매립 부재
    를 구비하고,
    상기 매립 부재는, 상기 제 1 통공에 배치된 제 1 매립 부재와, 상기 제 2 통공에 배치된 제 2 매립 부재를 갖고,
    상기 제 1 매립 부재 및 상기 제 2 매립 부재는, 서로 고정되어 있지 않고,
    상기 제 1 매립 부재는, 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 매립 부재 및 상기 제 2 매립 부재는, 상기 제 1 통공 및 상기 제 2 통공의 내부에 전열 가스 경로를 통과시키도록 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 매립 부재의 상단부의 주연(周緣)에 오목부가 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 매립 부재의 두께는, 상기 판 형상 부재의 두께 이하인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 매립 부재는, 볼록 형상, 하단부에 가까워질수록 폭이 넓어지는 형상, 상단부와 하단부의 사이에 가장 폭이 넓은 부분을 갖는 형상, 상단부와 하단부의 사이에 가장 폭이 좁은 부분을 갖는 형상 중 어느 하나인 플라즈마 처리 장치.
  6. 상단부의 폭보다 아래쪽에 폭이 넓은 부분을 갖는 제 1 매립 부재의 하단부에 형성된 볼록부를 제 2 매립 부재의 상단부에 형성된 오목부에 끼워 넣은 매립 부재를 준비하고,
    피처리체가 탑재되는 탑재면 및 상기 탑재면에 대한 이면을 갖고, 상기 탑재면과 상기 이면을 관통하는 제 1 통공이 형성된 판 형상 부재와, 상기 판 형상 부재를 지지하는 지지면을 갖고, 상기 제 1 통공에 연통하는 제 2 통공이 형성된 기대를 갖는 탑재대에 상기 매립 부재를 삽입하고,
    상기 매립 부재를, 상기 제 1 통공 및 상기 제 2 통공의 내부에 전열 가스 경로를 마련하도록 배치하고,
    상기 매립 부재를 배치 후에 상기 탑재대로부터의 응력에 의해 상기 볼록부를 상기 제 1 매립 부재로부터 분단시켜 상기 제 1 매립 부재 및 상기 제 2 매립 부재를 서로 고정되어 있지 않은 상태로 하는
    탑재대의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 기재된 탑재대의 제조 방법에 의해 제조된 상기 탑재대를 갖는 플라즈마 처리 장치.
KR1020190021677A 2018-02-26 2019-02-25 플라즈마 처리 장치 및 탑재대의 제조 방법 KR20190103025A (ko)

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