KR20200131745A - 기판 지지체 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20200131745A
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다케히로 우에다
준 히로세
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 플라즈마를 이용하여 피처리체가 처리될 때에 발생하는 이상 방전을 억제하는 기술을 제공한다. 기판 지지체는 플라즈마를 이용하여 처리되는 피처리체가 탑재되는 기판 지지체 본체와, 기판 지지체 본체에 형성되는 핀용 관통 구멍에 삽입되는 리프터 핀과, 리프터 핀을 기판 지지체 본체에 대해서 승강시키는 것에 의해 피처리체를 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있다. 리프터 핀 중 핀용 관통 구멍의 내벽에 대향하는 부분에는, 수나사가 형성되어 있다. 내벽에는, 수나사에 끼워맞춰지는 암나사가 형성되어 있다.

Description

기판 지지체 및 플라즈마 처리 장치{SUBSTRATE SUPPORT AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 지지체 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 피처리체에 에칭 처리 등을 실행하는 기판 처리 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1을 참조). 이와 같은 기판 처리 장치는, 예를 들면 진공 공간을 구성 가능한 처리 챔버 내에 전극을 겸한 피처리체를 보지하는 기판 지지체를 갖는다. 기판 처리 장치는 기판 지지체에 소정의 고주파 전력을 인가하는 것에 의해, 기판 지지체에 배치된 피처리체에 대해서, 플라즈마 처리를 실행한다. 기판 지지체에는, 리프터 핀이 수용된 관통 구멍이 형성되어 있다. 기판 처리 장치에서는, 피처리체를 반송하는 경우, 관통 구멍으로부터 리프터 핀을 상승시켜, 리프터 핀으로 피처리체를 이면으로부터 지지하고 기판 지지체로부터 이탈시킨다.
일본 특허 공개 제 2017-174946 호 공보
기판 처리 장치는 에칭 처리를 실행하기 위해 기판 지지체에 인가되는 고주파 전력이 고전압화되어 있다. 기판 지지체에 인가되는 고주파 전력이 고전압화된 경우, 리프터 핀이 수용된 관통 구멍에서 이상 방전이 발생하는 일이 있다. 이상 방전은 피처리체의 품질을 악화시켜, 플라즈마 처리의 제품 수율을 악화시킬 우려가 있다.
본 개시는 플라즈마를 이용하여 피처리체가 처리될 때에 발생하는 이상 방전을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시된 일 태양에 의한 기판 지지체는, 플라즈마를 이용하여 처리되는 피처리체가 탑재되는 기판 지지체 본체와, 기판 지지체 본체에 형성되는 핀용 관통 구멍에 삽입되는 리프터 핀과, 리프터 핀을 기판 지지체 본체에 대해서 승강시키는 것에 의해 피처리체를 승강시키는 승강 기구를 구비하고, 리프터 핀 중 핀용 관통 구멍의 내벽에 대향하는 부분에는 수나사가 형성된다.
본 개시된 일 측면에 의하면, 플라즈마를 이용하여 피처리체가 처리될 때에 발생하는 이상 방전을 억제할 수 있다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 구성의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지체 본체의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 리프터 핀이 주고받음 위치에 배치되었을 때의 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 기판 지지체 본체의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 4는 비교예의 기판 처리 장치의 기판 지지체 본체를 도시하는 개략 단면도이다.
도 5는 파셴의 법칙(Paschen's law)에 의한 최소 방전 전압을 나타내는 도면이다.
도 6은 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 도면 부호를 부여하는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.
[제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 구성]
제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 마련되어 있다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 구성의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다. 기판 처리 장치(100)는 기밀하게 구성되며, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 챔버(1)를 갖고 있다. 처리 챔버(1)는 원통형상이며, 예를 들면 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 챔버(1)는 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 구획형성한다. 처리 챔버(1) 내에는, 피처리체(work-piece)의 일 예인 웨이퍼(W)를 지지하는 기판 지지체 본체(2)가 마련되어 있다. 기판 지지체 본체(2)는 기대(2a) 및 정전 척(ESC: Electrostatic chuck)(6)을 갖는다. 기대(2a)는 도전성의 금속, 예를 들면 알루미늄 등으로 구성되어 있으며, 하부 전극으로서의 기능을 갖는다. 정전 척(6)은 세라믹스, 예를 들면 알루미나 등으로 구성되어 있으며, 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 기능을 갖는다. 기판 지지체 본체(2)는 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는 도체로 형성되어 있다. 지지대(4)는, 예를 들면 석영 등으로 이루어지는 지지 부재(3)로 지지되어 있다. 기판 지지체 본체(2)의 상방의 외주에는, 예를 들면 실리콘으로 형성된 엣지 링(5)이 마련되어 있다. 처리 챔버(1) 내에는, 기판 지지체 본체(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예를 들면 석영 등으로 이루어지는 원통형상의 내벽 부재(3a)가 마련되어 있다.
기대(2a)에는, 제 1 정합기(11a)를 거쳐서 제 1 RF 전원(10a)이 접속되며, 제 2 정합기(11b)를 거쳐서 제 2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(10a)은 소정의 주파수의 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 기대(2a)에 공급한다. 또한, 제 2 RF 전원(10b)은 제 1 RF 전원(10a)의 주파수보다 낮은 소정의 주파수의 이온 인입용(바이어스용)의 고주파 전력을 기대(2a)에 공급한다. 제 1 RF 전원(10a)은 플라즈마 발생기의 적어도 일부로서 기능할 수도 있다.
기판 지지체 본체(2)의 상방에는, 기판 지지체 본체(2)와 평행하게 대향하며, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워헤드(16)가 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 샤워헤드(16)와 기대(2a)는 한쌍의 전극으로서 기능한다.
정전 척(6)은 평탄한 원반형상으로 형성되어 있다. 정전 척(6)은 절연체(6b) 사이에 전극(6a)을 개재하며 구성되어 있으며, 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 전극(6a)에 직류 전원(12)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 콜롱력에 의해 웨이퍼(W)가 흡착된다.
기대(2a)의 내부에는, 냉매 유로(2d)가 형성되어 있으며, 냉매 유로(2d)에는, 냉매 입구 배관(2b), 냉매 출구 배관(2c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(2d) 내에 적절한 냉매, 예를 들면 냉각수 등을 순환시키는 것에 의해, 기판 지지체 본체(2)를 소정의 온도로 제어한다.
또한, 기판 지지체 본체(2) 등을 관통하도록, 웨이퍼(W)의 이면에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(이하, "전열 가스"라고도 함)를 공급하기 위한 가스 공급관(17)이 마련되어 있으며, 가스 공급관(17)은 전열 가스 공급부(18)에 접속되어 있다. 가스 공급관(17)은 기판 지지체 본체(2)를 관통하며, 이에 의해 기판 지지체 본체(2)의 내부에 관통 구멍이 형성된다. 이들 구성에 의해, 기판 지지체 본체(2) 상의 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 제어된다.
기판 지지체 본체(2)에는, 복수(예를 들면 3개)의 핀용 관통 구멍(200)이 마련되어 있으며(도 1에는 1개만 도시함), 복수의 핀용 관통 구멍(200)의 내부에는 각각 리프터 핀(61)이 배설되어 있다. 리프터 핀(61)은 승강 기구(62)에 접속되어 있으며, 승강 기구(62)에 의해 순회전 또는 역회전되고, 승강 기구(62)에 의해 상하동된다.
샤워헤드(16)는 처리 챔버(1)의 천장벽 부분에 마련되어 있다. 샤워헤드(16)는 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 천장판(16b)을 구비하고 있으며, 절연성 부재(95)를 거쳐서 처리 챔버(1)의 상부에 지지된다. 본체부(16a)는 도전성 재료, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지며, 그 하부의 상부 천장판(16b)을 착탈 가능하게 지지한다.
본체부(16a)에는, 내부에 가스 확산실(16c)이 마련되어 있다. 본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록 저부에 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 상부 천장판(16b)에는, 두께방향으로 가스 도입 구멍(16e)이 관통되며, 가스 도입 구멍(16e)은 상기한 가스 통류 구멍(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 순차적으로 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(15c)가 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 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서 처리 챔버(1) 내에 샤워형상으로 분산되어 공급된다.
샤워헤드(16)에는, 로 패스 필터(LPF)(71)를 거쳐서 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 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. 또한, 제 1 RF 전원(10a), 제 2 RF 전원(10b)으로부터 고주파(RF)가 기판 지지체 본체(2)에 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라서 제어부(90)에 의해 온·오프 스위치(73)가 온이 되고, 샤워헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 챔버(1)의 측벽으로부터 샤워헤드(16)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 원통형상의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 접지 도체(1a)는 그 상부에 천장벽을 갖고 있다.
처리 챔버(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 있으며, 이 진공 펌프를 작동시키는 것에 의해 처리 챔버(1) 내를 소정의 진공도까지 감압한다. 처리 챔버(1) 내의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입·반출구(84)가 마련되어 있으며, 반입·반출구(84)에는, 상기 반입·반출구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 마련되어 있다.
처리 챔버(1)의 측부 내측에는, 내벽면을 따라서 데포 실드(86)가 마련되어 있다. 데포 실드(86)는 처리 챔버(1)에 에칭 부생성물(데포)이 부착되는 것을 방지한다. 데포 실드(86)의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이 위치에는 그라운드에 대한 전위가 제어 가능하게 접속된 도전성 부재(GND 블록)(89)가 마련되어 있으며, 이에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 데포 실드(86)의 하단부에는, 내벽 부재(3a)를 따라서 연장되는 데포 실드(87)가 마련되어 있다. 데포 실드(86, 87)는 착탈 가능하게 되어 있다.
기판 처리 장치(100)는 제어부(90)를 추가로 갖는다. 제어부(90)에는, 기판 처리 장치(100)의 각 부(部)를 제어하는 CPU(Central Processing Unit)(91)와, 인터페이스(92)와, 메모리(93)를 갖는다.
인터페이스(92)는 공정 관리자가 기판 처리 장치(100)를 관리하기 위해서 커멘드의 입력 조작을 실행하는 키보드나, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
메모리(93)에는, 기판 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 CPU(91)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 격납되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 인터페이스(92)로부터의 입력 조작에 따른 지시 등으로 임의의 레시피를 메모리(93)로부터 호출하고 CPU(91)에 실행시키는 것에 의해, 기판 처리 장치(100)에서 소정의 처리가 실행된다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체(예를 들면, 하드 디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 격납된 상태의 것을 이용할 수 있다. 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는 다른 장치로부터, 예를 들면 전용 회선을 거쳐서 수시 전송시켜 온라인에서 사용하는 것도 가능하다.
[기판 지지체 본체(2)의 구성]
다음에, 도 2를 참조하여, 기판 지지체 본체(2)의 구성의 일 예에 대해 설명한다. 도 2는 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 지지체 본체(2)의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다. 기판 지지체 본체(2)에는, 탑재면(21)이 형성되어 있다. 탑재면(21)은 정전 척(6)의 상면으로부터 형성되며, 도트형상으로 형성되어 있다. 복수의 핀용 관통 구멍(200) 중 하나의 핀용 관통 구멍(22)은 탑재면(21)을 따르는 평면에 수직인 회전축(23)을 둘러싸도록, 회전축(23)을 따라서 형성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서 탑재면(21)은 도트형상으로 형성되어 있지만, 평탄하게 형성되어 있어도 좋다.
기대(2a)는 기대 본체(24)와 세라믹 슬리브(25)를 구비하고 있다. 기대 본체(24)는 알루미늄으로 예시되는 도전성의 금속으로 형성되며, 상술의 냉매 유로(2d)가 형성되어 있다. 세라믹 슬리브(25)는 세라믹스로 예시되는 절연체로 형성되며, 대략 관형상으로 형성되며, 내벽(27)이 형성되어 있다. 세라믹 슬리브(25)는 내벽(27)이 핀용 관통 구멍(22)을 둘러싸도록 배치되며, 기대 본체(24)에 고정되어 있다. 내벽(27)에는 암나사(26)가 형성되어 있다.
복수의 리프터 핀(61) 중 핀용 관통 구멍(22)의 내부에 삽입되는 1개의 리프터 핀(63)은 절연체로 형성되며, 대략 봉형상으로 형성되어 있다. 리프터 핀(63)은 회전축(23)을 따르도록 배치되며, 회전축(23)을 중심으로 회전 가능하게 기판 지지체 본체(2)에 지지되어 있다. 리프터 핀(63)은, 또한 리프터 핀(63)이 수용 위치(하부 위치) 또는 주고받음 위치(상부 위치)에 배치되도록 회전축(23)에 평행하게 병진(竝進) 가능하게 기판 지지체 본체(2)에 지지되어 있다.
리프터 핀(63)은 기단 부분(65)과 중간 부분(66)과 선단 부분(67)을 구비하고 있다. 기단 부분(65)은 원기둥형상으로 형성되며, 이 원기둥의 직경은 암나사(26)의 암나사 내경보다 작다. 기단 부분(65)은 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 핀용 관통 구멍(22) 중 지지대(4)에 둘러싸인 영역에 배치되며, 상술의 승강 기구(62)에 지지되어 있다.
중간 부분(66)은 기단 부분(65)에 고정되며, 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 핀용 관통 구멍(22) 중 기대(2a)에 둘러싸인 영역에 배치되어 있다. 중간 부분(66)에는 수나사(68)가 형성되어 있다. 수나사(68)의 수나사 골 직경은 암나사(26)의 암나사 내경보다 작다. 수나사(68)의 수나사 외경은 암나사(26)의 암나사 골 직경보다 작으며, 또한 암나사(26)의 내경보다 크다. 이 때문에, 수나사(68)는 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때, 암나사(26)에 끼워맞춰져 있다.
선단 부분(67)은 중간 부분(66)에 고정되며, 기단 부분(65)과 선단 부분(67) 사이에 중간 부분(66)이 배치되도록, 리프터 핀(63) 중 샤워헤드(16)에 가까운 측의 상단(69)을 형성하고 있다. 선단 부분(67)은 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 핀용 관통 구멍(22) 중 정전 척(6)에 둘러싸인 영역에 배치되어 있다. 선단 부분(67)은, 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 또한 탑재면(21)을 따르는 평면보다 아래에 배치되며, 기판 지지체 본체(2)에 탑재되는 웨이퍼(W)에 접촉하고 있지 않다. 선단 부분(67)의 상단(69)은, 또한 탄화규소(SiC)로 형성되는 피복막에 의해 피복되어 있다.
리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에 기판 지지체 본체(2)에 탑재되는 웨이퍼(W)는, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에 노출되는 웨이퍼 노출 부분(31)을 포함하고 있다. 지지대(4)는 핀용 관통 구멍(22)의 내부에 노출되는 지지대 노출 부분(32)을 포함하고 있다. 이 때, 웨이퍼 노출 부분(31) 중 임의의 점(33)과, 지지대 노출 부분(32) 중 임의의 점(34)을 연결하는 임의의 선분(35)은 수나사(68)를 포함하는 리프터 핀(63), 또는 암나사(26)를 포함하는 세라믹 슬리브(25)에 필연적으로 교차한다. 또한, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에는, 암나사(26)와 수나사(68) 사이의 간극을 통과하는 경로(36)가 형성되며, 경로(36)를 따라가는 것에 의해, 웨이퍼 노출 부분(31) 중 임의의 점(33)과, 지지대 노출 부분(32) 중 임의의 점(34)을 연결할 수 있다. 경로(36)는 나사 구조로 되어 있으며, 경로(36)의 길이는 선분(35)의 길이보다 길다. 또한, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에는, 리프터 핀(63)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 기판 지지체 본체(2) 또는 리프터 핀(63)에 교차하지 않는 곧은 복수의 경로가 형성된다. 이 복수의 경로는 예를 들어, 경로(37)를 포함하고 있다. 경로(37)는 암나사(26)의 골의 일부를 따르도록, 암나사(26)와 수나사(68) 사이의 간극에 배치된다. 이 때, 경로(37)의 길이는 선분(35)의 길이보다 짧다. 즉, 경로(36)를 분단하는 복수의 곧은 경로의 존재로 인해 전자의 가속 거리를 짧게 하여 전자사태(electron avalanche)를 방지하고, 그에 의해 이상 방전을 방지한다.
도 3은 리프터 핀(63)이 주고받음 위치에 배치되었을 때의 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 기판 지지체 본체(2)의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다. 리프터 핀(63)이 주고받음 위치에 배치되었을 때에, 핀용 관통 구멍(22) 중 세라믹 슬리브(25)에 둘러싸인 영역에는, 기단 부분(65)의 일부가 배치되어 있다. 중간 부분(66)은, 리프터 핀(63)이 주고받음 위치에 배치되어 있을 때, 핀용 관통 구멍(22) 중 세라믹 슬리브(25)에 둘러싸인 영역보다 위에 배치되어 있다. 이 때, 수나사(68)는 암나사(26)로부터 해제되어 있다. 선단 부분(67)은 리프터 핀(63)이 주고받음 위치에 배치되었을 때에, 탑재면(21)을 따르는 평면보다 위에 배치되어 있다.
복수의 핀용 관통 구멍(200) 중 핀용 관통 구멍(22)과 상이한 다른 핀용 관통 구멍은 핀용 관통 구멍(22)과 마찬가지로, 암나사가 형성되어 있다. 복수의 리프터 핀(61) 중 리프터 핀(63)과 상이한 다른 리프터 핀은 리프터 핀(63)과 마찬가지로, 수나사가 형성되어 있다. 승강 기구(62)는 탑재면(21)을 따르는 평면에 대략 평행인 다른 평면에 복수의 리프터 핀(61)의 상단(69)이 상시 중첩되도록, 복수의 리프터 핀(61)을 동기하여 승강시킨다. 즉, 웨이퍼(W)는 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치에 배치될 때에, 웨이퍼(W)가 복수의 리프터 핀(61)의 상단(69)에 접촉하지 않도록, 또한 웨이퍼(W)가 탑재면(21)에 접촉하도록 기판 지지체 본체(2)에 탑재될 수 있다. 웨이퍼(W)는 복수의 리프터 핀(61)이 주고받음 위치에 배치될 때에, 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)의 탑재면(21)에 접촉하지 않도록, 복수의 리프터 핀(61)에 탑재될 수 있다. 이 때, 복수의 리프터 핀(61)의 상단(69)은 반입·반출구(84)를 거쳐서 처리 챔버(1)의 처리 공간에 반입된 웨이퍼(W)가 복수의 리프터 핀(61)에 적절히 탑재될 수 있도록 탑재면(21)으로부터 충분히 이격되어 있다. 또한, 주고받음 위치에 배치되는 복수의 리프터 핀(61)에 탑재된 웨이퍼(W)는 반입·반출구(84)를 거쳐서 처리 챔버(1)의 처리 공간으로부터 웨이퍼(W)가 적절히 반출될 수 있도록, 탑재면(21)으로부터 충분히 이격되어 있다.
[기판 처리 장치(100)의 동작]
제어부(90)는, 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)에 탑재되어 있지 않은 경우에, 복수의 리프터 핀(61)이 주고받음 위치에 배치되어 있지 않을 때에, 승강 기구(62)를 제어하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)을 주고받음 위치에 배치한다. 즉, 제어부(90)는 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치에 배치되어 있을 때, 승강 기구(62)를 제어하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)을 소정의 회전 속도로 순회전시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 소정의 순회전 속도로 순회전하는 것에 의해, 암나사(26)를 미끄러지게 하여, 복수의 리프터 핀(61)을 소정의 저속도로 상승시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치로부터 소정의 높이 이상으로 상승하는 것에 의해, 암나사(26)로부터 해제된다. 제어부(90)는 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제된 후에, 복수의 리프터 핀(61)을 회전시키는 일이 없이, 고속도로 복수의 리프터 핀(61)을 상승시켜, 복수의 리프터 핀(61)을 주고받음 위치에 배치한다.
제어부(90)는 게이트 밸브(85)를 제어하는 것에 의해, 반입·반출구(84)를 개방한다. 웨이퍼(W)는 반입·반출구(84)가 개방되어 있을 때에, 반입·반출구(84)를 거쳐서 처리 챔버(1)의 처리 공간에 반입되고, 주고받음 위치에 배치된 복수의 리프터 핀(61)에 탑재된다. 제어부(90)는 웨이퍼(W)가 복수의 리프터 핀(61)에 탑재된 후에, 승강 기구(62)를 제어하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)을 회전시키는 일이 없이, 복수의 리프터 핀(61)을 소정의 고속도로 하강시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 주고받음 위치로부터 하강하는 것에 의해, 암나사(26)에 부딪친다. 제어부(90)는 수나사(68)가 암나사(26)에 부딪친 후에, 복수의 리프터 핀(61)을 소정의 역회전 속도로 역회전시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 소정의 역회전 속도로 역회전하는 것에 의해, 암나사(26)에 끼워맞춰지며, 저속도로 복수의 리프터 핀(61)을 하강시킨다. 제어부(90)는 승강 기구(62)를 제어하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치에 배치되었을 때에 복수의 리프터 핀(61)의 역회전을 정지하여, 복수의 리프터 핀(61)을 수용 위치에 배치한다. 웨이퍼(W)는 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치에 배치되는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)의 상단(69)으로부터 이격되어 탑재면(21)에 접촉하고, 기판 지지체 본체(2)에 탑재된다.
제어부(90)는 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)에 적절히 탑재된 후에, 직류 전원(12)을 제어하는 것에 의해, 정전 척(6)의 전극(6a)에 직류 전압을 인가하고, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 기판 지지체 본체(2)에 고정한다. 제어부(90)는 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)에 고정된 후에, 게이트 밸브(85)를 제어하는 것에 의해, 반입·반출구(84)를 폐쇄한다.
제어부(90)는 반입·반출구(84)가 폐쇄된 후에, 배기 장치(83)를 제어하는 것에 의해, 처리 공간의 분위기가 소정의 진공도가 되도록 진공 흡인한다. 제어부(90)는, 또한 개폐 밸브(15c)를 제어하는 것에 의해, 소정량의 처리 가스를 가스 공급부(15)로부터 가스 도입구(16g)에 공급한다. 가스 공급부(15)로부터 가스 도입구(16g)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(16c)에 공급된 후에, 복수의 가스 통류 구멍(16d)과 복수의 가스 도입 구멍(16e)을 거쳐서 처리 챔버(1)의 처리 공간에 샤워형상으로 공급된다.
제어부(90)는, 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)에 보지되어 있을 때에, 전열 가스 공급부(18)를 제어하는 것에 의해, 냉열 전달용 가스를 가스 공급관(17)에 공급하고, 냉열 전달용 가스를 기판 지지체 본체(2)와 웨이퍼(W) 사이에 공급한다. 기판 지지체 본체(2)와 웨이퍼(W) 사이에 공급된 냉열 전달용 가스는 복수의 핀용 관통 구멍(200)의 내부에도 공급되어, 복수의 핀용 관통 구멍(200)의 내부에 충전된다. 제어부(90)는, 또한 도시되어 있지 않은 칠러 유닛을 제어하는 것에 의해, 소정의 온도로 온도 조절된 냉매를 냉매 유로(2d)로 순환시켜, 기판 지지체 본체(2)를 온도 조절하여, 기판 지지체 본체(2)에 보지되는 웨이퍼(W)를 온도 조절한다.
제어부(90)는, 웨이퍼(W)의 온도가 소정의 온도로 온도 조절되어 있을 때에, 제 1 RF 전원(10a)과 제 2 RF 전원(10b)을 제어하는 것에 의해, 기판 지지체 본체(2)의 기대(2a)에 고주파 전력을 공급한다. 처리 공간 중 기판 지지체 본체(2)와 샤워헤드(16) 사이의 영역에는, 기판 지지체 본체(2)의 기대(2a)에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 플라즈마가 발생한다. 제어부(90)는 가변 직류 전원(72)과 온·오프 스위치(73)를 제어하는 것에 의해, 가변 직류 전원(72)으로부터 소정의 크기의 직류 전압을 샤워헤드(16)에 인가한다. 이 때, 웨이퍼(W) 중 샤워헤드(16)에 대향하는 면의 소정 부분은 처리 공간에 발생한 플라즈마에 의해 에칭된다.
제어부(90)는 웨이퍼(W)가 적절히 에칭된 후에, 제 1 RF 전원(10a)과 제 2 RF 전원(10b)을 제어하는 것에 의해, 기판 지지체 본체(2)의 기대(2a)에 고주파 전력이 공급되는 것을 정지한다. 제어부(90)는, 또한 가변 직류 전원(72)과 온·오프 스위치(73)를 제어하는 것에 의해, 직류 전압이 샤워헤드(16)에 인가되지 않도록 한다. 제어부(90)는, 또한 직류 전원(12)을 제어하는 것에 의해, 정전 척(6)의 전극(6a)에 직류 전압이 인가되는 것을 정지하고, 웨이퍼(W)를 기판 지지체 본체(2)로부터 해방시킨다.
제어부(90)는 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)로부터 해방된 후에, 승강 기구(62)를 제어하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)을 소정의 순회전 속도로 순회전시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 소정의 순회전 속도로 순회전하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)을 저속도로 상승시킨다. 수나사(68)는 복수의 리프터 핀(61)이 수용 위치로부터 소정의 높이 이상으로 상승하는 것에 의해, 암나사(26)로부터 해제된다. 제어부(90)는 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제된 후에, 복수의 리프터 핀(61)을 회전시키는 일이 없이, 고속도로 복수의 리프터 핀(61)을 상승시켜, 복수의 리프터 핀(61)을 주고받음 위치에 배치한다. 웨이퍼(W)는 복수의 리프터 핀(61)이 상승하는 것에 의해, 복수의 리프터 핀(61)의 상단(69)에 접촉하며, 복수의 리프터 핀(61)에 지지되고, 기판 지지체 본체(2)로부터 이격된다. 웨이퍼(W)는 복수의 리프터 핀(61)이 주고받음 위치에 배치되는 것에 의해, 기판 지지체 본체(2)로부터 충분히 이격된 위치에 배치된다.
제어부(90)는, 또한 게이트 밸브(85)를 제어하는 것에 의해, 반입·반출구(84)를 개방한다. 웨이퍼(W)는 웨이퍼(W)가 기판 지지체 본체(2)로부터 충분히 이격된 위치에 배치되어 있는 경우에, 반입·반출구(84)가 개방되어 있을 때에, 반입·반출구(84)를 거쳐서 처리 챔버(1)의 처리 공간으로부터 반출된다.
도 4는 비교예의 기판 처리 장치의 기판 지지체 본체를 도시하는 개략 단면도이다. 비교예의 기판 처리 장치는 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)의 세라믹 슬리브(25)가 다른 세라믹 슬리브(301)로 치환되고, 리프터 핀(63)이 다른 리프터 핀(302)으로 치환되어 있다. 세라믹 슬리브(301)는 대략 관형상으로 형성되며, 핀용 관통 구멍(22)에 대향하는 면에 암나사가 형성되어 있지 않으며, 관의 내벽이 원기둥의 측면을 따르도록 형성되어 있다. 리프터 핀(302)은 봉형상으로 형성되며, 외측을 향하여 돌출되는 수나사가 형성되어 있지 않으며, 세라믹 슬리브(301)에 대향하는 면이 원기둥의 측면을 따르도록 형성되어 있다.
비교예의 기판 처리 장치는 에칭이 실행되었을 때에, 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이에서 전위차가 발생하고, 그 전위차에 의해 복수의 핀용 관통 구멍(200)의 내부에서 이상 방전이 발생하는 일이 있다.
비교예의 기판 처리 장치에서는, 리프터 핀(302)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 리프터 핀(302)과 세라믹 슬리브(301)에 교차하지 않는 경로(303)를 거쳐서, 웨이퍼 노출 부분(31)의 점(304)과 지지대 노출 부분(32)의 점(305)을 연결할 수 있다. 경로(303)는 핀용 관통 구멍(22)을 따르는 직선에 대략 평행인 선분으로 형성되어 있다. 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이의 전극간 거리는 경로(303)의 길이와 동일하다. 경로(303)의 길이는 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 경로(36)의 길이보다 짧다. 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이의 전극간 거리, 즉, 경로(36)의 길이는 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이의 경로(303)보다 길다.
도 5는 파셴의 법칙에 의한 최소 방전 전압을 나타내는 도면이다. 평행한 2개의 평면을 각각 따르는 2개의 전극에, 최소 방전 전압(V)보다 큰 전압이 인가되었을 때에, 2개의 전극 사이에 방전이 발생하는 것이 알려져 있다. 도 5의 파셴 커브(41)는 최소 방전 전압(V)이 곱(pd)의 함수인 것을 나타내고 있다. 여기에서, 곱(pd)은 전극간 거리(d)와 가스압(p)을 곱셈한 값을 나타내고 있다. 전극간 거리(d)는 2개의 전극 사이의 간격을 나타내고 있다. 가스압(p)은 2개의 전극 사이에 형성되는 분위기에 충전되는 냉열 전달용 가스(헬륨 He)의 압력을 나타내고 있다.
파셴 커브(41)는 곱(pd)이 값(pd0)을 나타낼 때에 최소 방전 전압(V)이 최소값(V0)과 동일한 것을 나타내고 있다. 파셴 커브(41)는 곱(pd)이 값(pd0)보다 클 때에, 최소 방전 전압(V)이 곱(pd)에 관하여 단조롭게 증가하는 것을 나타내며, 곱(pd)이 클수록 최소 방전 전압(V)이 커지는 것을 나타내고 있다. 파셴 커브(41)는 곱(pd)이 값(pd0)보다 큰 경우에, 가스압(p)이 일정할 때에, 전극간 거리(d)가 클수록 최소 방전 전압(V)이 커지는 것을 나타내고 있다.
비교예의 기판 처리 장치에 의해 웨이퍼(W)가 에칭될 때에 핀용 관통 구멍(22)에 충전되는 냉열 전달용 가스의 가스압(p)은 50Torr와 대략 동일하다. 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이의 전극간 거리(d)는 선분(35)의 길이와 동일하며, 3㎝와 대략 동일하다. 이 때문에, 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 곱(pd)의 값(pd1)은 다음 식에 나타내는 바와 같이 약 150Torr·㎝를 나타내고 있다.
pd1=50×3=150
비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 최소 방전 전압(V)은 파셴 커브(41)에 있어서 값(pd1)에 대응하는 값(V1)과 동일하며, 약 2000V를 나타내고 있다.
제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 의해 웨이퍼(W)가 에칭될 때에 핀용 관통 구멍(22)에 충전되는 냉열 전달용 가스의 가스압(p)은 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 가스압(p)과 동일하며, 약 50Torr를 나타내고 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 탑재면(21)에 접촉하는 웨이퍼(W)와 지지대(4) 사이의 전극간 거리(d)는 경로(36)의 길이와 동일하며, 선분(35)의 길이의 3배 길이의 나사 구조가 세라믹 슬리브(25)에 이용되었을 때에, 9(=3㎝×3배)㎝와 대략 동일하다. 이 때문에, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 곱(pd)의 값(pd2)은 다음 식에 나타내는 바와 같이 약 450Torr·㎝를 나타내고 있다.
pd2=50×9=450
제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 최소 방전 전압(V)은 파셴 커브(41)에 있어서 값(pd2)에 대응하는 값(V2)과 동일하며, 약 5000V를 나타내고 있다. 파셴 커브(41)는, 또한 값(V2)이 값(V1)보다 큰 것을 나타내고 있다.
값(V2)이 값(V1)보다 큰 것은, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)가 비교예의 기판 처리 장치와 비교하여, 웨이퍼(W)가 에칭될 때에 핀용 관통 구멍(22)에서 이상 방전이 발생하기 어려워지는 것을 나타내고 있다.
또한, 파셴 커브(41)는 곱(pd)이 값(pd0)보다 작을 때에, 최소 방전 전압(V)이 곱(pd)에 관하여 단조롭게 감소하는 것을 나타내며, 곱(pd)이 작을수록 최소 방전 전압(V)이 커지는 것을 나타내고 있다. 파셴 커브(41)는 곱(pd)이 값(pd0)보다 작은 경우에, 가스압(p)이 일정할 때에, 전극간 거리(d)가 작을수록 최소 방전 전압(V)이 커지는 것을 나타내며, 전극간 거리(d)가 작을수록 방전이 발생하기 어려워지는 것을 나타내고 있다. 이것은, 2개의 전극 사이의 공간 중 전압에 의해 가속되는 전자가 따라가는 곧은 경로의 길이가 짧을 때에, 2개의 전극 사이에 전자사태가 발생할 정도까지 전자가 가속되지 않는 것을 나타내며, 2개의 전극 사이에 방전이 발생하기 어려운 것을 나타내고 있다.
제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부에 배치되며 기판 지지체 본체(2) 또는 리프터 핀(63)에 교차하지 않는 곧은 복수의 경로의 길이의 최대값은 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 복수의 경로의 길이의 최대값보다 짧다. 이 때문에, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부는 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부와 비교하여, 전자사태가 발생할 정도까지 전자가 가속되기 어려워, 이상 방전이 발생하기 어렵다.
제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 핀용 관통 구멍(22) 중 소정의 길이보다 긴 경로가 배치되는 영역은 암나사(26)와 수나사(68)가 마련되어 있는 것에 의해, 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 그 영역보다 작다. 이 때문에, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부 중, 전자사태가 발생할 정도로 충분히 가속되는 전자는, 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)에서 전자사태가 발생할 정도로 충분히 가속되는 전자보다 적다. 그 결과, 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부는 비교예의 기판 처리 장치에 있어서의 핀용 관통 구멍(22)의 내부와 비교하여, 이상 방전이 발생하기 어렵다.
핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 발생하는 이상 방전은 웨이퍼(W)에 데미지를 주는 경우가 있어, 에칭 처리의 제품 수율을 저감시키는 일이 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치는, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 방전이 발생하기 어려운 것에 의해, 비교예의 기판 처리 장치와 비교하여, 웨이퍼(W)에 주는 데미지를 저감하여, 에칭 처리의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 기판 지지체 본체(2)와 리프터 핀(63)과 승강 기구(62)를 구비하고 있다. 기판 지지체 본체(2)에는 플라즈마를 이용하여 처리되는 웨이퍼(W)가 탑재된다. 리프터 핀(63)은 기판 지지체 본체(2)에 형성되는 핀용 관통 구멍(22)에 삽입된다. 승강 기구(62)는 리프터 핀(63)을 기판 지지체 본체(2)에 대해서 승강시키는 것에 의해 웨이퍼(W)를 승강시킨다. 리프터 핀(63) 중 핀용 관통 구멍(22)의 내벽(27)에 대향하는 부분에는 수나사(68)가 형성되어 있다. 핀용 관통 구멍(22)의 내벽(27)에는 수나사(68)에 끼워맞춰지는 암나사(26)가 형성되어 있다.
기판 지지체 본체(2)에 탑재되는 웨이퍼(W)가 플라즈마를 이용하여 처리될 때에, 핀용 관통 구멍(22) 중 웨이퍼(W)로부터 먼 측의 단부에 배치되는 지지대(4)와 웨이퍼(W) 사이에 전위차가 인가된다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰져 있는 것에 의해, 비교예의 기판 처리 장치의 기판 지지체와 비교하여, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 고전위에 의해 가속되는 전자가 따라가는 경로의 길이를 짧게 할 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 고전위에 의해 가속되는 전자가 따라가는 경로의 길이가 짧은 것에 의해, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자가 충분히 가속되는 것을 억제할 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자가 충분히 가속되는 것이 방지되는 것에 의해, 핀용 관통 구멍(22)에 충전되는 기체가 전리(電離)되는 것을 방지할 수 있어서, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자사태가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자사태가 발생하는 것이 방지되는 것에 의해, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 리프터 핀(63)은, 웨이퍼(W)가 리프터 핀(63)에 의해 기판 지지체 본체(2)로부터 들어 올려져 있을 때에, 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제되도록 형성되어 있다. 승강 기구(62)는 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제될 때에, 리프터 핀(63)을 회전시키지 않고 리프터 핀(63)을 승강시키는 것에 의해, 리프터 핀(63)을 회전시키지 않고 웨이퍼(W)를 승강시킬 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 리프터 핀(63)을 회전시키지 않고 웨이퍼(W)를 승강시키는 것에 의해, 리프터 핀(63)의 회전에 의한 리프터 핀(63)의 마모와 웨이퍼(W)의 마모를 저감할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 승강 기구(62)는 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰져 있을 때에, 리프터 핀(63)을 회전시키는 것에 의해, 리프터 핀(63)을 제 1 속도로 승강시킨다. 승강 기구(62)는 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제될 때에, 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 리프터 핀(63)을 승강시킨다. 예를 들어, 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제될 때에 리프터 핀(63)이 회전하지 않고 상승하는 고속 상승 속도는, 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰져 있을 때에 리프터 핀(63)이 소정의 순회전 속도로 순회전하면서 상승하는 저속 상승 속도보다 빠르다. 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제될 때에 리프터 핀(63)이 회전하지 않고 하강하는 고속 하강 속도는, 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰져 있을 때에 리프터 핀(63)이 소정의 역회전 속도로 역회전하면서 하강하는 저속 하강 속도보다 빠르다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 수나사(68)가 암나사(26)로부터 해제될 때에 저속 상승 속도 또는 저속 하강 속도로 웨이퍼(W)를 승강시키는 다른 기판 지지체와 비교하여, 리프터 핀(63)을 고속으로 승강시킬 수 있어서, 웨이퍼(W)를 고속으로 승강시킬 수 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체가 마련된 기판 처리 장치(100)는 웨이퍼(W)를 고속으로 승강시키는 것에 의해, 단위 시간당 웨이퍼(W)를 처리하는 처리량을 향상시킬 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 리프터 핀(63) 중 웨이퍼(W)에 접촉하는 상단(69)은 웨이퍼(W)를 형성하는 반도체보다 마모되기 어려운 탄화규소(SiC)에 의해 피복되어 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는, 회전하는 리프터 핀(63)이 웨이퍼(W)에 접촉하여 웨이퍼(W)가 승강하는 경우에서도, 리프터 핀(63)의 마모를 저감할 수 있어서, 리프터 핀(63)을 교환하는 사이클을 길게 할 수 있다. 그런데, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 리프터 핀(63)의 상단(69)은, 웨이퍼(W)를 형성하는 반도체보다 마모되기 어려운 재료에 의해 피복되어 있지만, 웨이퍼(W)를 형성하는 반도체보다 마모되기 쉬운 재료에 의해 피복되어도 좋다. 그 재료로서는, 수지가 예시된다. 이 때, 리프터 핀(63)은 웨이퍼(W)의 마모를 저감할 수 있다.
또한, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 기판 지지체 본체(2)는 핀용 관통 구멍(22)이 형성되는 기대(2a)와, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 기대(2a)에 고정하는 정전 척(6)을 갖고 있다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 기판 지지체 본체(2)에 탑재되는 웨이퍼(W)를 적절히 고정할 수 있어서, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 적절히 처리할 수 있다. 또한, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 정전 척(6)이 생략되어도 좋다. 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체는 정전 척(6)이 생략된 경우라도, 이상 방전을 억제할 수 있다.
제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)는 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와, 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)를 처리하는 처리부를 구비하고 있다. 처리부로서는, 처리 챔버(1)와 제 1 RF 전원(10a)과 제 2 RF 전원(10b)과 직류 전원(12)이 예시된다. 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(100)는 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체에 의해 이상 방전이 억제되는 것에 의해, 웨이퍼(W)에 주는 데미지를 저감하여, 플라즈마를 이용해 웨이퍼(W)를 처리하는 공정의 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
[제 2 실시형태에 따른 기판 지지체의 구성]
그런데, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 리프터 핀(63)은 기단 부분(65)과 선단 부분(67)에 수나사(68)가 형성되어 있지 않지만, 기단 부분(65)과 선단 부분(67)에 수나사가 형성되어 있어도 좋다. 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체는 도 6에 도시하는 바와 같이, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 리프터 핀(63)이 다른 리프터 핀(401)으로 치환되며, 다른 부분은 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 동일하다. 도 6은 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
리프터 핀(401)은 절연체로 형성되며, 봉형상으로 형성되어 있다. 리프터 핀(401)은 회전축(23)을 따르도록 배치되며, 회전축(23)을 중심으로 회전 가능하게 기판 지지체 본체(2)에 지지되어 있다. 리프터 핀(401)은, 또한 리프터 핀(401)이 수용 위치 또는 주고받음 위치에 배치되도록, 회전축(23)에 평행하게 승강 가능하게 기판 지지체 본체(2)에 지지되어 있다. 리프터 핀(401) 중 샤워헤드(16)에 가까운 측의 상단(402)은 리프터 핀(401)이 수용 위치에 배치되어 있을 때에, 탑재면(21)을 따르는 평면보다 아래에 배치되며, 기판 지지체 본체(2)에 탑재되는 웨이퍼(W)에 접촉하지 않는다. 리프터 핀(401)의 상단(402)은 또한, 탄화규소(SiC)로 형성되는 피복막에 의해 피복되어 있다.
리프터 핀(401)에는 수나사(403)가 형성되어 있다. 수나사(403)의 수나사 골 직경은 암나사(26)의 암나사 내경보다 작다. 수나사(403)의 수나사 외경은 암나사(26)의 암나사 골 직경보다 작으며, 또한 암나사(26)의 내경보다 크다. 이 때문에, 수나사(403)는 리프터 핀(401)이 핀용 관통 구멍(22)에 삽입되어 있을 때에, 암나사(26)에 끼워맞춰져 있다. 이 때, 승강 기구(62)는 회전축(23)을 중심으로 리프터 핀(401)을 순회전시키는 것에 의해 리프터 핀(401)을 상승시켜, 리프터 핀(401)을 주고받음 위치에 배치한다. 승강 기구(62)는 회전축(23)을 중심으로 리프터 핀(401)을 역회전시키는 것에 의해 리프터 핀(401)을 하강시켜, 리프터 핀(401)을 수용 위치에 배치한다.
제 2 실시형태에 따른 기판 지지체는, 리프터 핀(401)의 수나사(403)가 핀용 관통 구멍(22)의 내부의 암나사(26)에 끼워맞춰져 있는 것에 의해, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 마찬가지로, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자가 충분히 가속되는 것을 억제할 수 있다. 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체는 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 전자가 충분히 가속되는 것이 억제되는 것에 의해, 핀용 관통 구멍(22)의 내부에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체에 있어서의 승강 기구(62)는 리프터 핀(401)을 회전시키지 않고 회전축(23)에 평행하게 리프터 핀(401)을 승강시키는 일이 없어, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체에 있어서의 승강 기구(62)와 비교하여, 간단한 구조로 구성될 수 있다. 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체는 승강 기구(62)가 간단한 구조로 구성되는 것에 의해, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 비교하여, 간단한 구조로 구성될 수 있어서, 제조 비용을 저감할 수 있다.
그런데, 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체의 승강 기구(62)는 리프터 핀(63)을 회전시키는 기능을 갖고 있지만, 수나사(68)의 리드각과, 암나사(26)의 리드각이 충분히 클 때에, 리프터 핀(63)을 회전시키는 기구가 생략되어도 좋다. 예를 들어, 리프터 핀(63)은 리프터 핀(63)이 승강할 때에, 리드각이 충분히 큰 것에 의해, 수나사(68)가 암나사(26)를 미끄러져, 회전한다. 이 때문에, 승강 기구(62)는 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰져 있는 경우라도, 리프터 핀(63)을 회전시키는 기능을 이용하지 않고, 리프터 핀(63)을 적절히 승강시킬 수 있다. 리프터 핀(63)을 회전시키는 기구가 생략된 기판 지지체도, 수나사(68)가 암나사(26)에 끼워맞춰지는 것에 의해, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 마찬가지로, 핀용 관통 구멍(22)의 내부의 전자의 가속을 억제하여, 핀용 관통 구멍(22)의 내부의 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 리프터 핀(63)을 회전시키는 기구가 생략된 기판 지지체는 승강 기구(62)가 간단한 구조로 구성되는 것에 의해, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 비교하여, 간단한 구조로 구성될 수 있어서, 제조 비용을 저감할 수 있다.
그런데, 제 2 실시형태에 따른 기판 지지체의 기판 지지체 본체(2)는 정전 척(6)을 구비하고 있지만, 정전 척(6)이 생략되어도 좋다. 정전 척(6)이 생략된 기판 지지체도 수나사(403)가 암나사(26)에 끼워맞춰지는 것에 의해, 상술의 제 1 실시형태에 따른 기판 지지체와 마찬가지로, 핀용 관통 구멍(22)의 내부의 전자의 가속을 억제하여, 핀용 관통 구멍(22)의 내부의 이상 방전을 억제할 수 있다.
본 개시된 기판 처리 장치는 용량성 결합 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma: CCP), 유도 결합형 플라즈마(Inductively Coupled Plasma: ICP), 래디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Antenna: RLSA), 전자 공명 플라즈마(Electron Cyclotron Resonance Plasma: ECR), 헬리콘파 플라즈마(Helicon Wave Plasma: HWP) 중 어느 타입에도 적용 가능하다.
본 명세서에서는, 피처리체의 일 예로서 웨이퍼(W)를 예로 들어 설명했다. 그러나, 기판은 이에 한정되지 않으며, 평판 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)에 이용되는 각종 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
100: 기판 처리 장치 1: 처리 챔버
2: 기판 지지체 본체 2a: 기대
6: 정전 척 10a: 제 1 RF 전원
10b: 제 2 RF 전원 12: 직류 전원
21: 탑재면 22: 핀용 관통 구멍
26: 암나사 27: 내벽
62: 승강 기구 63: 리프터 핀
68: 수나사 69: 상단
401: 리프터 핀 402: 상단
403: 수나사

Claims (14)

  1. 플라즈마 처리 챔버에서 사용하기 위한 기판 지지체에 있어서,
    암나사형 내벽을 갖는 핀용 관통 구멍을 구비하는 본체와,
    기단 부분, 중간 부분 및 선단 부분을 구비하는 리프터 핀으로서, 상기 리프터 핀은 상기 핀용 관통 구멍에 삽입되고, 상기 중간 부분은 수나사형으로 되고, 수나사형 중간 부분은 상기 암나사형 내벽에 나사 결합될 수 있는, 상기 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 상기 본체에 대해서 승강시키는 승강 기구를 포함하는
    기판 지지체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 리프터 핀은 상부 위치와 하부 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 리프터 핀의 수나사형 중간 부분은 상기 리프터 핀이 상부 위치에 있는 동안에, 상기 암나사형 내벽으로부터 해제되는
    기판 지지체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 상기 수나사형 중간 부분이 상기 암나사형 내벽에 끼워맞춰지는 동안에, 상기 리프터 핀을 회전시켜서 상기 리프터 핀을 제 1 속도로 승강시키거나,
    상기 승강 기구는 상기 수나사형 중간 부분이 상기 암나사형 내벽으로부터 해제되는 동안에, 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 상기 리프터 핀을 승강시키는
    기판 지지체.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 선단 부분의 상부면은 기판의 재료보다 높은 내마모성을 갖는 재료를 포함하는
    기판 지지체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    정전 척을 더 포함하는
    기판 지지체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 선단 부분의 상부면은 기판의 재료보다 높은 내마모성을 갖는 재료를 포함하는
    기판 지지체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    정전 척을 더 포함하는
    기판 지지체.
  8. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    플라즈마 처리 공간을 구비하는 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 공간에서 적어도 하나의 가스로부터 플라즈마를 형성하는 플라즈마 발생기와,
    상기 플라즈마 처리 공간에 배치된 기판 지지체를 포함하고,
    상기 기판 지지체는,
    암나사형 내벽을 갖는 핀용 관통 구멍을 구비하는 본체와,
    기단 부분, 중간 부분 및 선단 부분을 구비하는 리프터 핀으로서, 상기 리프터 핀은 상기 핀용 관통 구멍에 삽입되고, 상기 중간 부분은 수나사형으로 되고, 수나사형 중간 부분은 상기 암나사형 내벽에 나사 결합될 수 있는, 상기 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 상기 본체에 대해서 승강시키는 승강 기구를 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 리프터 핀은 상부 위치와 하부 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 리프터 핀의 수나사형 중간 부분은 상기 리프터 핀이 상부 위치에 있는 동안에, 상기 암나사형 내벽으로부터 해제되는
    플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 상기 수나사형 중간 부분이 상기 암나사형 내벽에 끼워맞춰지는 동안에, 상기 리프터 핀을 회전시켜서 상기 리프터 핀을 제 1 속도로 승강시키거나,
    상기 승강 기구는 상기 수나사형 중간 부분이 상기 암나사형 내벽으로부터 해제되는 동안에, 상기 제 1 속도와 상이한 제 2 속도로 상기 리프터 핀을 승강시키는
    플라즈마 처리 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 선단 부분의 상부면은 기판의 재료보다 높은 내마모성을 갖는 재료를 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    정전 척을 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 선단 부분의 상부면은 기판의 재료보다 높은 내마모성을 갖는 재료를 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    정전 척을 더 포함하는
    플라즈마 처리 장치.
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