KR20190103403A - 기판 지지 유닛 및 기판 지지 유닛을 가지는 성막장치 - Google Patents

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KR20190103403A
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Abstract

기판 지지 유닛이 제공된다. 기판 지지 유닛은, 샤프트, 제1 히터 및 스테이지를 가진다. 제1 히터는 샤프트 내에 위치하고, 샤프트의 상부를 가열하도록 구성된다. 스테이지는 샤프트 상에 위치하고 있고, 제1 플레이트와, 제1 플레이트 상의 제2 플레이트와, 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 제2 히터를 가진다.

Description

기판 지지 유닛 및 기판 지지 유닛을 가지는 성막장치
본 발명은 기판 지지 유닛 혹은 기판 지지 유닛을 가지는 막 가공장치, 성막장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스는 거의 모든 전자기기에 탑재되고 있고, 전자기기의 기능에 대해 중요한 역할을 담당하고 있다. 반도체 디바이스는 실리콘 등이 가지는 반도체 특성을 이용한 디바이스이며, 반도체뿐만 아니라, 절연체나 도전체 등을 포함하는 다수의 박막에 의해 구성된다. 이러한 박막의 형성과 가공은, 포토리소그래피 프로세스에 의해 수행된다. 포토리소그래피 프로세스는, 일반적으로, 증착, 스퍼터링법, 화학 기상 성장(CVD) 법 혹은 기판의 화학반응 등을 이용한 박막의 형성, 박막 상으로의 레지스터막의 형성, 노광, 현상에 의한 레지스터 마스크의 성형, 에칭에 의한 박막의 부분적 제거, 레지스터막의 제거를 포함한다.
포토리소그래피 프로세스의 각 단계에서는, 많은 반응 조건이 박막의 특성을 결정하고 있고, 그 중의 하나가 기판의 온도이다. 많은 경우, 기판의 온도는 기판을 설치하는 재치대(이하, 스테이지라고 기재함)의 온도를 조절하는 것에 의해 제어된다. 특허 문헌 1 내지 3에는, 기판의 온도를 제어하기 위한 히터가 탑재된 스테이지 및 스테이지를 지지하는 샤프트를 가지는 기판 지지 유닛이 개시되고 있다.
[선행 기술 문헌]
[특허 문헌]
특허 문헌 1: 특허 제5712054호 공보
특허 문헌 2: 특개 2005-166368호 공보
특허 문헌 3: 특허 제4311922호 공보
본 발명의 실시 형태의 하나는, 기판 지지 유닛이다. 기판 지지 유닛은 샤프트, 제1 히터 및 스테이지를 가진다. 제1 히터는 샤프트 내에 위치하고, 샤프트의 상부를 가열하도록 구성된다. 스테이지는 샤프트 상에 위치하고 있고, 제1 플레이트와, 제1 플레이트 상의 제2 플레이트와, 제1 플레이트와 제2 플레이트 사이의 제2 히터를 가진다.
[도 1] 본 발명의 일 실시 형태의 막 가공장치의 구성을 나타내는 도면.
[도 2a] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 모식적 사시도.
[도 2b] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 단면의 사시도.
[도 2c] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 단면도.
[도 3a] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 모식적 상면도.
[도 3b] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 모식적 상면도.
[도 4a] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 단면의 사시도.
[도 4b] 본 발명의 일 실시 형태의 기판 지지 유닛의 단면의 사시도.
[도 5] 본 발명의 일 실시 형태의 성막장치의 구성을 나타내는 도면.
[도 6] 본 발명의 일 실시 형태의 성막장치의 구성을 나타내는 도면.
[도 7] 본 발명의 일 실시 형태의 성막장치의 구성을 나타내는 도면.
[도 8a] 실시예와 비교예의 기판 지지 유닛의 온도 분포를 나타내는 도면.
[도 8b] 실시예와 비교예의 기판 지지 유닛의 온도 분포를 나타내는 도면.
본 발명의 실시 형태의 과제의 하나는, 기판의 온도를 정밀하게 제어하기 위한 기판 지지 유닛 및 기판 지지 유닛을 가지는 성막장치, 혹은 막 가공장치를 제공하는 것이다.
이하, 본 출원에서 개시되는 발명의 각 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 단, 본 발명은, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 형태로 실시할 수 있고, 이하에서 예시하는 실시 형태의 기재 내용으로 한정하여 해석되는 것은 아니다.
또한, 도면은, 설명을 보다 명확하게 하기 위해, 실제의 형태와 비교해, 각부의 폭, 두께, 형상 등에 대해서 모식적으로 나타내는 경우가 있지만, 어디까지나 일례이고, 본 발명의 해석을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서와 각 도면에서, 먼저 언급된 도면에 관해 설명한 것과 같은 기능을 갖춘 요소에는 동일의 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략하는 경우가 있다.
(제1 실시 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태의 하나인 기판 지지 유닛 및 그것을 구비하는 막 가공장치에 관해, 도 1 내지 도 4b를 이용하여 설명한다.
[1. 막 가공장치]
도 1에는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 막 가공장치의 일례로서, 여러 가지 막에 대해 드라이 에칭을 실시하기 위한 에칭장치 100이 나타나고 있다. 에칭장치 100은 챔버 102를 가지고 있다. 챔버 102는 예를 들면, 실리콘 기판이나 유리 기판 상에 형성된 도전체, 절연체, 반도체 등의 막에 대해 에칭을 실시하는 공간을 제공한다.
챔버 102에는 배기장치 104가 접속되고, 이것에 의해, 챔버 102 내를 감압 분위기로 설정할 수 있다. 챔버 102에는 반응 가스를 더 도입하기 위한 도입관 106이 마련되어, 밸브 108을 통해 챔버 내에 에칭용 반응 가스가 도입된다. 반응 가스로서는, 예를 들면, 사플루오르화탄소(CF4), 옥타플루오르사이클로부탄(c-C4F8), 십플루오르사이클로펜탄(c-C5F10), 헥사플루오르부타디엔(C4F6) 등의 함불소 유기 화합물을 들 수 있다.
챔버 102 상부에는 도파관 110을 통해 마이크로 파원 112를 마련할 수 있다. 마이크로 파원 112는 마이크로파를 공급하기 위한 안테나 등을 가지고 있고, 예를 들면, 2.45GHz의 마이크로파나, 13.56MHz의 라디오파(RF)와 같은 고주파수의 마이크로파를 출력한다. 마이크로 파원 112에서 발생한 마이크로파는 도파관 110에 의해 챔버 102의 상부에 전파하고, 석영이나 세라믹 등을 포함하는 창 114를 통해 챔버 102 내부에 도입된다. 마이크로파에 의해 반응 가스가 플라스마화되고, 플라스마에 포함되는 전자나 이온, 라디칼에 의해 막의 에칭이 진행된다.
챔버 102 하부에는 기판을 재치하고, 기판의 온도를 제어하기 위한 기판 지지 유닛 130이 마련된다. 기판 지지 유닛 130은 샤프트 134와 샤프트 134 상에 설치되는 스테이지 132를 가진다. 기판은 스테이지 132 상에 설치된다. 스테이지 132에는 전원 122가 접속되어, 고주파 전력이 스테이지 132에 가해지고, 마이크로파에 의한 전계가 스테이지 132 표면, 기판 표면에 대해 수직인 방향으로 형성된다. 챔버 102의 상부나 측면에는 자석 116, 118, 120을 더 마련할 수 있다. 자석 116, 118, 120으로서는 영구자석이 될 수도 있고, 전자 코일을 가지는 전자석이 될 수도 있다. 자석 116, 118, 120에 의해 스테이지 132 및 기판 표면에 평행한 자계 성분이 만들어 지고, 마이크로파에 의한 전계와의 연계에 의해, 플라스마 내의 전자는 로렌츠력을 받아 공명하여 스테이지 132 및 기판 표면에 속박된다. 그 결과, 높은 밀도의 플라스마를 기판 표면에서 발생시킬 수 있다.
스테이지 132에는, 스테이지 132나 샤프트 134에 마련되는 히터(후술하는 제1 히터, 제2 히터)를 제어하는 히터 전원 126이 접속된다. 스테이지 132에는 또한, 기판을 스테이지 132에 고정하기 위한 정전척용 전원 124가 접속될 수 있다. 에칭장치 100에는 또한, 임의의 구성으로서, 스테이지 132를 회전시키기 위한 회전 제어장치 128이 마련되어 있을 수 있다.
[2. 기판 지지 유닛]
도 2a에서 기판 지지 유닛 130의 모식적 사시도를 나타낸다. 도 2a에서 나타낸 것처럼, 기판 지지 유닛 130은 샤프트 134와 샤프트 134 상에 설치되는 스테이지 132를 가진다.
<1. 스테이지>
스테이지 132는 2개의 플레이트를 가질 수 있고, 여기에서는 하부 플레이트 132b와, 하부 플레이트 132b 상에 위치하는 상부 플레이트 132a가 마련되는 예가 나타나고 있다. 상부 플레이트 132a와 하부 플레이트 132b는 서로 나사로 접속되고 있을 수 있고 또는 용접, 납땜에 의해 고정되어 있을 수 있다. 상부 플레이트 132a나 하부 플레이트 132b의 주된 재료는 금속이며, 재료로서는 예를 들면, 티탄이나 알루미늄, 스테인리스 등을 들 수 있다. 도시하고 있지는 않지만, 하부 플레이트 132b의 저면에 온도 센서를 설치하기 위한 개구를 마련할 수 있다. 온도 센서로는 열전대 등을 이용할 수 있다. 도 2a에는 원형의 스테이지 132가 도시되고 있지만, 스테이지 132의 형상에 제한은 없고, 타원 혹은 사각형 등의 다각형의 형상을 가지고 있을 수 있다.
도 2b에서는 기판 지지 유닛 130의 단면의 사시도를, 도 2c에서는 도 2b의 중심 부분의 확대도를 나타낸다. 도 2b에서 나타낸 것처럼, 스테이지 132는 하부 플레이트 132b와 상부 플레이트 132a 사이에 제2 히터 140을 가지고 있다. 제2 히터 140은 스테이지 132를 가열하기 위해서 마련되고, 하부 플레이트 132b와 상부 플레이트 132a에 형성된 도랑을 따라 배치된다. 단, 도랑은 하부 플레이트 132b와 상부 플레이트 132a의 일방에서만 마련할 수도 있다.
도 3a에서는, 스테이지 132의 상면 모식도를 나타낸다. 도 3a는 스테이지 132로부터 상부 플레이트 132a를 생략한 상태를 나타낸다. 도 3a에서 나타낸 것처럼, 제2 히터 140은 스테이지 132의 전체에서 둘러져 있고, 이것에 의해 스테이지 132의 전체가 가열된다.
제2 히터 140의 대표적인 예로서 시스 히터를 들 수 있다. 시스 히터는 금속 시스를 가지고, 통전하는 것으로 발열하는 금속을 포함하는 발열체 및 발열체를 둘러싸는 절연물이 금속 시스 내에 마련되어 있다. 발열체는 텅스텐이나 니켈, 크롬, 코발트 및 몰리브덴으로부터 선택되는 금속을 포함할 수 있다. 금속은 이러한 금속을 포함한 합금일 수 있고, 예를 들면, 니켈과 크롬의 합금, 니켈, 크롬 및 코발트를 포함한 합금일 수 있다. 절연물로서는, 예를 들면, 산화 알루미늄, 산화물 티탄, 산화 크로늄, 산화 지르코늄, 산화 마그네슘, 산화 이트륨 혹은 이들의 복합 산화물 등을 들 수 있다.
도 2b에서 나타낸 것처럼, 제2 히터 140은 배선 142와 접속되고, 배선 142는 스테이지 132의 중심으로부터 샤프트 134의 내부를 연신하고, 도 1에서 나타내는 히터 전원 126과 접속된다. 히터 전원 126에 의해 제2 히터 140에 흐르는 전류가 제어되며, 이것에 의해, 스테이지 132의 온도가 제어된다.
<2. 샤프트>
샤프트 134는 스테이지 132를 지지하는 것이며, 메인 샤프트 136 및 임의의 구성으로서 커넥터 138을 가지고 있다(도 2b, 도 2c). 커넥터 138을 마련하는 경우, 커넥터는 하부 플레이트 132b와 메인 샤프트 136의 적어도 일방과 접하도록 설치할 수 있다. 샤프트 134와 스테이지 132는 용접 혹은 납땜에 의해 접속할 수 있다.
메인 샤프트 136은 관 모양의 형상을 가질 수 있고, 스테이지 132가 원형인 경우, 스테이지 132의 중심을 통과하는 법선이 메인 샤프트 136의 단면 혹은 단면의 중심을 통과하도록, 스테이지 132와 메인 샤프트 136을 구성할 수 있다. 스테이지 132의 면적은 메인 샤프트 136의 단면적보다 크다. 메인 샤프트 136의 내부에는 공동 혹은 공간이 형성되고, 그 안에 배선 142가 배치된다. 메인 샤프트 136의 상단에는, 도 2c에서 나타낸 것처럼 플랜지 144(도면 중, 점선의 타원으로 나타낸 부분)가 형성되어 있을 수 있다. 플랜지 144를 형성하는 경우, 플랜지 144는 링 모양의 형상을 가지고, 메인 샤프트 136의 단부를 형성한다. 커넥터 138을 마련하는 경우, 커넥터 138은 링 모양의 형상을 가지고, 플랜지 144를 덮도록 마련할 수 있다.
메인 샤프트 136이나 커넥터 138은, 상부 플레이트 132a와 하부 플레이트 132b에서 사용 가능한 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 메인 샤프트 136과 상부 플레이트 132a, 하부 플레이트 132b는, 동일한 재료를 포함할 수 있다. 이것에 의해, 샤프트 134와 스테이지 132 사이에서 열팽창 계수의 차이가 없어지기 때문에, 샤프트 134와 스테이지 132 사이의 접속에 높은 신뢰성을 부여할 수 있다. 샤프트 134나 스테이지 132, 커넥터 138로 다른 재료를 이용하는 경우, 재료 사이의 열팽창률의 차이는 0.2×10-6/K 이상 2.0×10-6/K 이하, 혹은 0.5×10-6/K 이상 1.0×10-6/K 이하 혹은 0.7×10-6/K 이상 0.9×10-6/K 이하로 할 수 있다. 또한 샤프트로부터의 열전달(熱引け) 방지 효과를 높이기 위해서, 커넥터 138에는 고열 전도 재료를, 메인 샤프트 136에는 저열전도 재료를 이용할 수 있다. 이 경우에, 고열 전도 재료와 저열전도 재료의 적어도 일방은 상부 플레이트 132a나 하부 플레이트 132b에 포함되는 재료와는 다른 것으로도 가능할 수 있다.
샤프트 134에는 또한, 메인 샤프트 136의 상부를 가열하는 제1 히터 150이 내장된다. 예를 들면, 제1 히터 150은, 메인 샤프트 136과 하부 플레이트 132b 사이에 마련할 수 있고, 또는 도 2b, 도 2c에서 나타낸 것처럼 메인 샤프트 136과 커넥터 138 사이에서 마련할 수도 있다. 도시하고 있지는 않지만, 제1 히터 150은 커넥터 138과 하부 플레이트 132b 사이에서 마련될 수도 있다.
제1 히터 150은, 샤프트 134를 둘러싸도록 혹은 메인 샤프트 136의 공동을 둘러싸도록 배치된다. 또한, 스테이지 132의 중심을 통과하는 스테이지 132의 법선을 둘러싸도록 배치된다. 플랜지 144를 마련하는 경우, 도 2c에서 나타낸 것처럼, 플랜지 144 및 커넥터 138에 형성되는 도랑을 따라 제1 히터 150을 설치할 수 있다. 단 도랑은 플랜지 144 및 커넥터 138의 적어도 일방에 형성되어 있을 수 있다. 도 3b에서는 샤프트 134의 상면도를 나타낸다. 여기에서는, 제2 히터 140이나 하부 플레이트 132b의 일부가 점선으로 나타나고 있다. 도 2c 및 도 3b에서 나타낸 것처럼, 제1 히터 150은 플랜지 144가 형성하는 평면 내에서, 제1 히터 150의 일부가 복수의 동심원과 겹치도록 형성될 수 있다.
제2 히터 140과 같이, 제1 히터 150으로서 시스 히터를 이용할 수 있다. 제1 히터 150의 단자는 배선 152와 접속되고(도 2b, 도 2c), 배선 152는 메인 샤프트 136의 공동을 연신하여, 도 1에서 나타내는 히터 전원 126과 접속된다. 히터 전원 126에 의해 제1 히터 150에 흐르는 전류가 제어되고, 이것에 의해, 메인 샤프트 136의 상부의 온도가 제어된다.
제1 히터 150의 단면적은, 제2 히터 140의 단면적보다 작아지도록, 제1 히터 150과 제2 히터 140을 구성할 수 있다. 즉, 제1 히터 150에 내장되는 발열체의 단면적이 제2 히터 140에 내장되는 그것과 비교해 작아지도록, 제1 히터 150과 제2 히터 140을 구성할 수 있다. 이 때문에, 스테이지 132와 비교하여 작은 면적을 가지는 메인 샤프트 136이나 플랜지 144에 보다 높은 밀도로 제1 히터 150을 설치할 수 있다.
반도체 프로세스에서의 기판의 온도의 설정 폭은 넓고, 예를 들면, 500℃ 이상으로 가열되는 경우도 많다. 이러한 고온으로의 기판 가열을 수행하기 위해서는, 스테이지 132에 마련되는 제2 히터 140에 큰 전력을 줄 필요가 있고, 따라서, 큰 단면적을 가지는 발열체가 제2 히터 140으로 사용되고, 이것에 따라, 큰 단면적을 가지는 시스 히터가 제2 히터 140으로서 사용된다. 큰 단면적을 가지는 시스 히터를 도 1에 도시된 바와 같이 변형하여 사용하는 경우, 휨 부분의 곡률 반경에 한계가 있다. 즉, 제2 히터 140을 완만하게 굽히는 것은 용이하지만, 큰 곡률 반경으로 굽히는 것은 곤란하고, 이 때문에, 스테이지 132의 중심 부근과 주변 영역에서는 히터의 설치 밀도를 균일하게 하는 것이 어렵다. 보다 구체적으로는, 스테이지 132의 주변 영역에서는 높은 밀도로 제2 히터 140을 배치할 수 있지만, 중심 부근에 있어서는 높은 밀도로 제2 히터 140을 마련하는 것이 곤란하다. 또한, 스테이지 132의 중심 부근에는 샤프트 134가 마련되기 때문에, 샤프트 134를 통해 스테이지 132의 열이 빼앗기기가 쉽다. 그 결과, 스테이지 132의 중심과 그 근방의 온도는, 주변 영역보다 낮아지기 쉽다. 이러한 이유에 기인하여, 스테이지 132 전체를 균일한 온도로 유지하는 것은 반드시 용이한 것이 아니다.
한편 상술한 것처럼, 본 실시 형태에서 나타낸 기판 지지 유닛에는, 스테이지 132의 가열을 실시하기 위한 제2 히터 140과 함께, 샤프트 134의 단부, 즉, 샤프트 134의 스테이지 132의 근방을 가열하기 위한 제1 히터 150이 마련된다. 또한, 제1 히터 150의 단면적은, 제2 히터 140의 그것보다 작기 때문에, 플랜지 144나 커넥터 138 등의 작은 면적을 가지는 부재에 고밀도로 배치할 수 있다. 이 때문에, 제1 히터 150을 이용하여 샤프트 134의 단부를 가열하는 것으로, 스테이지 132의 중심과 그 부근에서의 온도 저하를 방지할 수 있다. 그 결과, 스테이지 132 전체의 온도를 균일하게 보관 유지하는 것이 용이하게 되고, 정밀한 기판 온도 제어를 달성하는 것이 가능하게 된다.
<3. 그 외의 구성>
스테이지 132에는 또한, 기판을 스테이지 132 상에 고정하기 위한 기구로서 정전척 160을 가질 수 있다(도 4a). 정전척 160은, 예를 들면, 정전척 전극 162를 절연성의 막 164로 덮은 구조를 가질 수 있다. 정전척 전극 162에 전원 124(도 1 참조)로부터 고전압(수백 V에서 수천 V)을 인가하는 것으로, 정전척 전극 162에 전하가 발생한다. 동시에, 정전척 전극 162에 발생하는 전하와는 반대인 극성의 전하가 기판 이면에 발생한다. 극성이 다른 전하끼리의 쿨롱력에 의해, 기판을 고정할 수 있다. 절연체로서는 산화 알루미늄이나 질화 알루미늄, 질화 붕소 등의 세라믹을 이용할 수 있다. 또한, 절연성의 막 164는 완전히 절연성일 필요는 없고, 어느 정도의 전도성(예를 들면, 109Ω·cm 내지 1012Ω·cm 차수의 저항율)을 가질 수 있다. 이 경우에, 막 164에는 상술한 세라믹에 산화 티탄이나, 산화 지르코늄, 산화 하프늄 등의 금속 산화물이 도핑된다. 정전척 160 주변에는, 기판의 위치를 결정하기 위한 리브 166이 마련되어 있을 수 있다.
또한 임의의 구성으로서, 스테이지 132는, 관통공 168을 하나 혹은 복수개 가질 수 있다. 관통공 168에 헬륨 등의 열전도율이 높은 가스를 흘리도록, 챔버 102에는 헬륨 도입관을 마련할 수 있다. 이것에 의해, 가스가 스테이지 132와 기판의 간극을 흘러, 스테이지 132의 열에너지를 효율적으로 기판에 전달할 수 있다.
기판을 고정하기 위한 정전척 160을 스테이지 132 상에 마련하지 않고, 진공척의 기능을 스테이지 132에 부여할 수도 있다. 예를 들면, 도 4b에서 나타낸 것처럼, 상부 플레이트 132a에 복수의 흡인 구멍 170을 마련하고, 도시하지 않는 흡인장치를 이용하여 흡인 구멍 170으로부터 기체를 흡인하여, 상부 플레이트 132a 상에 기판을 흡착하는 것으로 기판을 고정할 수 있다.
도시하고 있지는 않지만, 스테이지 132의 내부에, 기판의 온도를 제어하기 위한 매체를 환류하기 위한 도랑(유로)을 마련할 수 있다. 매체로서는, 물, 이소프로판올이나 에틸렌글리콜 등의 알코올, 실리콘 오일 등의 액체의 매체를 이용할 수 있다. 이 경우에, 상부 플레이트 132a와 하부 플레이트 132b의 일방 혹은 양방에 도랑이 형성되고, 그 후 상부 플레이트 132a와 하부 플레이트 132b가 납땜 등에 의해 접합된다. 매체는 스테이지 132를 냉각하는 경우, 가열하는 경우 중 어느 경우에도 이용할 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에서 언급한 기판 지지 유닛 130을 가지는 여러 가지 성막장치에 관해, 도 5 내지 도 7을 이용하여 설명한다. 제1 실시 형태와 동일한 구성에 관해서는 기술을 생략하는 경우가 있다.
[1. CVD 장치]
도 5는, 성막장치의 하나인 CVD 장치 200의 모식도이다. CVD 장치 200은 챔버 202를 가지고, 반응 가스를 화학적으로 반응시키는 장소를 제공한다.
챔버 202에는 배기장치 204가 접속되어, 챔버 202 내의 압력을 저감할 수 있다. 챔버 202에는 더 반응 가스를 도입하기 위한 도입관 206이 마련되고, 밸브 208을 통해 챔버 내에 성막용 반응 가스가 도입된다. 반응 가스로서는, 작성하는 막에 의존하여 여러 가지 가스를 이용할 수 있다. 가스는, 상온에서 액체일 수 있다. 예를 들면, 실란이나 디클로로실란, 테트라에톡시실란 등을 이용하는 것으로 실리콘, 산화 규소, 질화 규소 등의 박막을 형성할 수 있다. 혹은 플루오르화 텅스텐이나 트리메틸 알루미늄 등을 이용하는 것으로, 텅스텐이나 알루미늄 등의 금속 박막을 형성할 수 있다.
에칭장치 100과 같이, 챔버 202 상부에는 도파관 210을 통해 마이크로 파원 212를 마련할 수 있다. 마이크로 파원 212에서 발생한 마이크로파는 도파관 210에 의해 챔버 202 내부에 도입된다. 마이크로파에 의해 반응 가스가 플라스마화하고, 플라스마에 포함되는 여러 가지 활성종에 의해 가스의 화학반응이 촉진되고, 화학반응에 의해 얻어지는 생성물이 기판 상에 퇴적하여, 박막이 형성된다. 임의의 구성으로서, 플라스마의 밀도를 증대시키기 위한 자석 244를 챔버 202 내에 마련할 수 있다. 챔버 202 하부에는, 제1 실시 형태에서 언급한 기판 지지 유닛 130이 마련되어, 기판이 스테이지 132 상에 설치된 상태로 박막의 퇴적을 실시할 수 있다. 에칭장치 100과 같이, 챔버 202의 측면에는 자석 216, 218을 더 마련할 수 있다.
CVD 장치 200에는 또한, 스테이지 132나 샤프트 134에 마련되는 제1 히터 150, 제2 히터 140을 제어하는 히터 전원 224가 마련된다. CVD 장치 200은 고주파 전력을 스테이지 132에 공급하기 위한 전원 226, 정전척용 전원 228, 스테이지 132 내부에 환류되는 매체의 온도 제어를 수행하는 온도 콘트롤러 230 등을 더 가지고 있을 수 있다. CVD 장치 200에는 또한, 임의의 구성으로서, 스테이지 132를 회전시키기 위한 회전 제어장치(미도시)가 마련되어 있을 수 있다.
[2. 스퍼터 장치]
도 6은, 성막장치의 하나인 스퍼터 장치 300의 모식도이다. 스퍼터 장치 300은 챔버 302를 가지고, 고속의 이온과 타겟의 충돌 및 그때 발생하는 타겟 원자의 퇴적을 위한 장소를 제공한다.
챔버 302에는 챔버 302 내를 감압으로 하기 위한 배기장치 304가 접속된다. 챔버 302에는 아르곤 등의 스퍼터 가스를 챔버 302에 도입하기 위한 도입관 306 및 밸브 308이 마련된다.
챔버 302 하부에는, 성막하는 재료를 포함하는 타겟을 보관 유지하고, 또한 음극으로서 기능하는 타겟 스테이지 310이 마련되고, 그 위에 타겟 312가 설치된다. 타겟 스테이지 310에는 고주파 전원 314가 접속되고, 고주파 전원 314에 의해 챔버 302 내에 플라스마를 발생할 수 있다.
챔버 302 상부에는, 제1 실시 형태에서 언급한 기판 지지 유닛 130을 마련할 수 있다. 이 경우에, 기판이 스테이지 132 아래에 설치된 상태로 박막의 형성이 진행된다. 에칭장치 100이나 CVD 장치 200과 같이, 스퍼터 장치 300은, 스테이지 132나 샤프트 134에 마련되는 제1 히터 150, 제2 히터 140을 제어하는 히터 전원 324가 마련된다. 기판 지지 유닛 130에는 또한, 고주파 전력을 스테이지 132에 공급하기 위한 전원 326, 정전척용 전원 328, 온도 콘트롤러 330 등이 접속되어 있을 수 있다. 스퍼터 장치 300에는 또한, 임의의 구성으로서, 스테이지 132를 회전시키기 위한 회전 제어장치(미도시)가 마련되어 있을 수 있다.
챔버 302 내에서 발생한 플라스마에 의해 가속된 아르곤 이온은, 타겟 312에 충돌하고, 타겟 312의 원자가 튀어나온다. 튀어나온 원자는, 셔터 316이 개방되고 있는 사이, 스테이지 132 아래에 설치되는 기판으로 비상하여 퇴적한다.
본 실시 형태에서는, 기판 지지 유닛 130이 챔버 302의 상부에, 타겟 스테이지 310이 챔버 302의 하부에 설치되는 구성이 예시되지만, 본 실시 형태는 이러한 구성으로 한정되지 않고, 타겟이 기판 지지 유닛 130 위에 위치하도록 스퍼터 장치 300을 구성할 수 있다. 혹은, 기판의 주면(主面)이 수평면에 대해 수직으로 배치되도록 기판 지지 유닛 130을 설치하고, 거기에 대향하도록 타겟 스테이지 310을 마련할 수도 있다.
[3. 증착장치]
도 7은, 성막장치의 하나인 증착장치 400의 모식도이다. 증착장치 400은 챔버 402를 가지고, 증착원 410에서의 재료의 증발 및 증발한 재료의 기판 상으로의 퇴적을 위한 공간이 제공된다.
챔버 402에는 챔버 402 내를 고진공으로 하기 위한 배기장치 404가 접속된다. 챔버 402에는 챔버 402를 대기압에 되돌리기 위한 도입관 406이 마련되고, 밸브 408을 통해 질소나 아르곤 등의 불활성 가스가 챔버 402 내에 도입된다.
챔버 402 상부에는, 제1 실시 형태에서 언급한 기판 지지 유닛 130을 마련할 수 있다. 기판이 스테이지 132 아래에서 설치된 상태에서 재료의 퇴적이 진행한다. 에칭장치 100, CVD 장치 200, 스퍼터 장치 300과 같이, 증착장치 400에는 또한, 스테이지 132나 샤프트 134에 마련되는 제1 히터 150, 제2 히터 140을 제어하는 히터 전원 424가 마련된다. 기판 지지 유닛 130에는, 정전척용 전원 426, 온도 콘트롤러 428, 스테이지 132를 회전시키기 위한 회전 제어장치 430 등이 마련될 수 있다. 기판 지지 유닛 130은 또한, 기판과 증착원 410 사이에서 메탈 마스크를 고정하기 위한 마스크 홀더 416을 가질 수 있다. 이것에 의해, 재료를 퇴적하는 영역에 메탈 마스크의 개구부가 겹치도록, 기판 근방에 메탈 마스크를 배치할 수 있다.
증착원 410이 챔버의 아래 쪽에 설치되어, 증착하는 재료가 증착원 410에 충전된다. 증착원 410에는 재료를 가열하기 위한 히터가 마련되어 있고, 히터는 제어장치 412에 의해 제어된다. 배기장치 404를 이용하여 챔버 402 내를 고진공으로 하고, 증착원 410을 가열하여 재료를 기화시키는 것으로 증착이 개시된다. 증착의 속도가 일정하게 되었을 때 셔터 414를 개방하는 것으로, 기판 상에서 재료의 퇴적이 개시된다.
상술한 것처럼, 본 실시 형태의 CVD 장치 200, 스퍼터 장치 300, 증착장치 400 등의 성막장치에는, 실시 형태 1에서 설명한 기판 지지 유닛 130을 가질 수 있다. 따라서, 기판 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있고, 형성되는 박막의 물성의 격차를 대폭 저감할 수 있다.
실시예
제1 실시 형태에서 언급한 기판 지지 유닛 130을 이용하는 것으로, 스테이지 132의 전체를 균일하게 가열할 수 있는 것을 이하에서 언급하는 실시예에서 설명한다.
도 2a에서 도 3b에 나타내는 구조를 가지는 기판 지지 유닛 130을 실시예로서 이용하여, 가열 온도의 시뮬레이션을 실시했다. 시뮬레이션의 설정 조건은 이하와 같다. 또한, 비교예로서, 제1 히터 150을 구비하지 않는 기판 지지 유닛을 이용했다.
(1) 상부 플레이트 132a 및 하부 플레이트 132b
직경: 350mm, 두께: 30mm, 열 도전율: 170W/m·K
(2) 제1 히터 150
단면적: 2.54mm2, 길이: 1300mm, 발생하는 열량: 400W
(3) 제2 히터
단면적: 85mm2, 길이: 1500mm, 발생하는 열량: 600W
(4) 메인 샤프트 136
외경: 60mm, 내경: 50mm, 길이: 90mm, 열 도전율: 170W/m·K
(5) 커넥터 138:
외경: 90mm, 내경: 50mm, 두께: 5mm, 열 도전율: 170W/m·K
(6) 플랜지 144
외경: 90mm, 내경: 50mm, 두께: 10mm, 열 도전율: 170W/m·K
(7) 외부 환경
분위기: 진공, 온도: 30℃, 방사율: 0.3
상기 설정 조건 하에서 평형에 이르렀을 때의 실시예, 비교예의 기판 지지 유닛 130의 온도 분포를 각각 도 8a, 도 8b에서 나타낸다. 각 도면에서, 좌측은 기판 지지 유닛의 상면도이며, 우측은 화살표 방향에서 본 단면도이다. 도 8b에서 나타낸 것처럼, 비교예의 기판 지지 유닛에서는 상부 플레이트 132a에서 큰 온도 분포가 관측되고, 주변 영역에서 중심으로 향함에 따라 온도가 저하했다. 구체적으로는, 최대 온도를 나타내는 위치는 상부 플레이트 132a의 주변 영역이며, 그 온도는 370.9℃였다. 한편, 최소 온도를 나타낸 장소는 상부 플레이트 132a의 중앙부이며, 그 온도는 350.5℃가 되었고, 최대 온도와 최소 온도의 차이는 20.4℃였다.
한편 도 8a에서 나타낸 것처럼, 실시예의 기판 지지 유닛 130에서는, 최대 온도와 최소 온도를 나타내는 위치는 비교예와 같지만, 전자는 368.5℃, 후자는 360.4℃가 되었고, 그 차이는 불과 8.1℃였다.
상술한 시뮬레이션 결과가 나타내는 것처럼, 본 발명의 실시 형태에 관련된 기판 지지 유닛 130은, 샤프트 134의 상단부, 즉, 샤프트 134의 스테이지 132 부근에 제1 히터 150이 내장되어 있고, 이러한 제1 히터 150을 이용하는 것으로 스테이지 132의 중심부에서 샤프트 134로의 열전도에 의한 열 손실을 보충할 수 있으며, 그 결과, 스테이지 132의 가열을 균일하게 실시할 수 있는 것을 알았다. 따라서, 이 기판 지지 유닛 130을 갖춘 성막장치나 막 가공장치를 이용하는 것으로, 기판 상에서 균일한 특성을 가지는 여러 가지 박막을 형성하거나 혹은 박막에 대해 기판 상에서 균일한 성형을 실시할 수 있기 때문에, 보다 정밀하게 반도체 프로세스를 제어하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시 형태로서 상술한 각 실시 형태는, 서로 모순되지 않는 한, 적절하게 조합하여 실시할 수 있다. 또한, 각 실시 형태를 기초로 하여, 당업자가 적절하게 구성요소의 추가, 삭제 혹은 설계 변경을 실시하는 것도, 본 발명의 요지를 갖추고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 상술한 각 실시 형태로 인해 야기되는 작용 효과와는 상이한 다른 작용 효과라도, 본 명세서의 기재로부터 분명한 것 또는, 당업자에 있어서 용이하게 예측할 수 있는 것에 대해서는, 당연히 본 발명으로 인해 야기되는 것으로 이해된다.
100: 에칭장치, 102: 챔버, 104: 배기장치, 106: 도입관, 108: 밸브, 110: 도파관, 112: 마이크로 파원, 114: 창, 116: 자석, 118: 자석, 120: 자석, 122: 전원, 124: 전원, 126: 히터 전원, 128: 회전 제어장치, 130: 기판 지지 유닛, 132: 스테이지, 132a: 상부 플레이트, 132b: 하부 플레이트, 134: 샤프트, 136: 메인 샤프트, 138: 커넥터, 140: 제2 히터, 142: 배선, 144: 플랜지, 150: 제1 히터, 152: 배선, 160: 정전척, 162: 정전척 전극, 164: 절연성의 막, 166: 리브, 168: 관통공, 170: 흡인 구멍, 200: CVD 장치, 202: 챔버, 204: 배기장치, 206: 도입관, 208: 밸브, 210: 도파관, 212: 마이크로 파원, 216: 자석, 218: 자석, 224: 히터 전원, 226: 전원, 228: 전원, 230: 온도 콘트롤러, 244: 자석, 300: 스퍼터 장치, 302: 챔버, 304: 배기장치, 306: 도입관, 308: 밸브, 310: 타겟 스테이지, 312: 타겟, 314: 고주파 전원, 316: 셔터, 324: 히터 전원, 326: 전원, 328: 전원, 330: 온도 콘트롤러, 400: 증착장치, 402: 챔버, 404: 배기장치, 406: 도입관, 408: 밸브, 410: 증착원, 412: 제어장치, 414: 셔터, 416: 마스크 홀더, 424: 히터 전원, 426: 전원, 428: 온도 콘트롤러, 430: 회전 제어장치

Claims (11)

  1. 샤프트와,
    상기 샤프트 내에 위치하고, 상기 샤프트의 상부를 가열하도록 구성되는 제1 히터와,
    상기 샤프트 상에 위치하고, 제1 플레이트와, 상기 제1 플레이트 상의 제2 플레이트와, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이의 제2 히터를 가지는 스테이지를 가지는 기판 지지 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는, 메인 샤프트를 가지고,
    상기 제1 히터는 상기 메인 샤프트와 상기 제1 플레이트 사이에 협지되는, 기판 지지 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 메인 샤프트와 상기 제1 플레이트 사이에 커넥터를 더 가지고,
    상기 커넥터는, 상기 메인 샤프트와 상기 제1 플레이트의 적어도 일방에서 접하고,
    상기 제1 히터는 상기 메인 샤프트와 상기 커넥터 사이에 협지되는, 기판 지지 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메인 샤프트는 관 모양의 형상을 가지고, 상단부에 링 형상의 플랜지를 가지고,
    상기 커넥터는 링 형상을 가지고, 상기 플랜지를 덮는, 기판 지지 유닛.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는 관 모양의 형상을 가지고, 내부에 공동을 가지고,
    상기 제1 히터와 접속되는 배선 및 상기 제2 히터와 접속되는 배선이 상기 공동 내에 배치되고,
    상기 제1 히터는 상기 공동을 둘러싸도록 배치되는, 기판 지지 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 히터의 단면적은, 상기 제2 히터의 단면적보다 작은, 기판 지지 유닛.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트의 단면적은, 상기 제1 플레이트의 표면의 면적보다 작고,
    상기 샤프트는 상기 제1 플레이트의 중심과 겹쳐지고,
    상기 제1 히터는, 상기 중심을 통과하는 상기 제1 플레이트의 법선을 둘러싸도록 배치되는, 기판 지지 유닛.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 샤프트는, 상기 제1 플레이트에 납땜되거나 혹은 용접되는, 기판 지지 유닛.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 커넥터는, 상기 제1 플레이트에 납땜되거나 혹은 용접되는, 기판 지지 유닛.
  10. 제1항의 기재의 기판 지지 유닛을 가지는 성막장치.
  11. 제1항의 기재의 기판 지지 유닛을 가지는 막 가공장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220050748A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 적재대
KR20220050765A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 적재대

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3866565B1 (en) * 2018-10-11 2024-04-17 NHK Spring Co., Ltd. Stage, film forming device, and film processing device
JP2020064841A (ja) * 2018-10-11 2020-04-23 日本発條株式会社 ステージ、成膜装置、および膜加工装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319474A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Ibiden Co Ltd ホットプレートユニット
JP2004006242A (ja) * 2002-03-28 2004-01-08 Ngk Insulators Ltd セラミックヒーター
JP4953572B2 (ja) * 2002-09-19 2012-06-13 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド マルチゾーン抵抗ヒータ
JP2014099313A (ja) * 2012-11-14 2014-05-29 Bridgestone Corp ヒータユニット
JP2016536803A (ja) * 2013-09-16 2016-11-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 温度プロファイル制御装置を有する加熱基板支持体

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110814A (en) 1979-02-21 1980-08-26 Yoshihiro Ichikawa Incinerator preventing smoke pollution
JP2000054141A (ja) * 1998-08-07 2000-02-22 Ebara Corp 気相成長装置の基板載置台及び気相成長装置
JP4637316B2 (ja) * 2000-02-24 2011-02-23 京セラ株式会社 筒状体を有するセラミックヒーター及びこれを用いた加熱装置
JP4805466B2 (ja) 2001-03-14 2011-11-02 古河スカイ株式会社 シースヒーターを配設したヒータープレートの製造方法
JP4311922B2 (ja) 2002-10-03 2009-08-12 住友電気工業株式会社 セラミックス接合体、ウエハ保持体及び半導体製造装置
JP4098112B2 (ja) 2003-02-14 2008-06-11 日本発条株式会社 ヒータユニット
JP2005166368A (ja) 2003-12-01 2005-06-23 Ngk Insulators Ltd 加熱装置
US7126092B2 (en) * 2005-01-13 2006-10-24 Watlow Electric Manufacturing Company Heater for wafer processing and methods of operating and manufacturing the same
KR100934403B1 (ko) 2007-11-30 2009-12-29 (주)위지트 냉각 수단을 구비한 서셉터
KR20100137795A (ko) 2009-06-23 2010-12-31 (주)티티에스 서셉터 및 이의 제조 방법 및 이를 갖는 기판 처리 장치
JP5666167B2 (ja) * 2010-05-07 2015-02-12 日本発條株式会社 ステージヒータ及びシャフトの製造方法
JP5712054B2 (ja) 2011-05-31 2015-05-07 日本発條株式会社 シャフト付きヒータユニットおよびシャフト付きヒータユニットの製造方法
JPWO2013162000A1 (ja) * 2012-04-27 2015-12-24 日本発條株式会社 基板支持装置及び基板支持装置に熱電対を配設する方法
KR101522561B1 (ko) * 2013-08-23 2015-05-26 (주)위지트 온도 균일성이 향상된 서셉터
US10009961B2 (en) * 2014-07-18 2018-06-26 Asm Ip Holding B.V. Local temperature control of susceptor heater for increase of temperature uniformity

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002319474A (ja) * 2001-04-20 2002-10-31 Ibiden Co Ltd ホットプレートユニット
JP2004006242A (ja) * 2002-03-28 2004-01-08 Ngk Insulators Ltd セラミックヒーター
JP4953572B2 (ja) * 2002-09-19 2012-06-13 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド マルチゾーン抵抗ヒータ
JP2014099313A (ja) * 2012-11-14 2014-05-29 Bridgestone Corp ヒータユニット
JP2016536803A (ja) * 2013-09-16 2016-11-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ 温度プロファイル制御装置を有する加熱基板支持体

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220050748A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 적재대
KR20220050765A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 엔지케이 인슐레이터 엘티디 웨이퍼 적재대

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