KR20200140198A - 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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마사토 다카야마
야스하루 사사키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시 내용은, 부생성물의 부착을 방지하는 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는데, 정전 척은 기판 및 에지 링을 지지하기 위한 정전 척으로서, 제1 상면을 가지며 당해 제1 상면에 거치되는 기판을 유지하도록 구성된 제1 영역과, 제2 상면을 가지며 상기 제1 영역을 둘러싸도록 둘레 방향으로 연장되어 당해 제2 상면에 거치되는 에지 링을 지지하도록 구성된 제2 영역과, 상기 제2 영역에 구비된 전극과, 신축성 있는 부재를 포함하며, 상기 제1 상면과 상기 제2 상면은 단일한 평탄면을 따라 연장되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 그 사이에 상기 제1 상면 및 상기 제2 상면을 서로 분리시키는 공간을 제공하며, 상기 신축성 있는 부재는 상기 공간 내에 수용되어 있는 상기 에지 링 부분과 상기 정전 척 사이에 배치된다.

Description

정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치{ELECTROSTATIC CHUCK, SUPPORT PLATFORM AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시 내용은 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스를 제조할 때에는, 기판에 대해 플라즈마 처리가 적용된다. 플라즈마 처리에는 플라즈마 처리 장치가 사용된다. 플라즈마 처리 장치는 챔버 및 지지대를 구비한다. 지지대는 정전 척을 포함한다. 기판은 챔버 내에서 정전 척 상에 거치되어 정전 척에 의해 유지된다. 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위해, 포커스 링(focus ring)이 기판의 에지를 둘러싸도록 정전 척 상에 탑재된다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에서는, 정전 척이 중심부 및 외주부를 가진다. 기판은 중심부 상에 거치된다. 중심부는 외주부에 대해 상방으로 돌출되어 있다. 중심부의 직경은 기판의 직경보다 작다. 포커스 링은 외주부 상에 탑재된다. 포커스 링은 기판의 에지를 둘러싸도록 외주부 상에 탑재된다. 기판의 에지 영역은 포커스 링의 안쪽 가장자리 부분 상에 배치된다.
특허문헌 2에 기재된 플라즈마 처리 장치에서는, 정전 척이 평탄한 상면을 가진다. 포커스 링은 정전 척 상면에 탑재되어 있다. 기판은 포커스 링에 의해 둘러싸인 영역 내에서 정전 척 상면에 거치된다. 기판의 에지와 포커스 링은 서로 이격되어 있다. 따라서, 기판의 에지와 포커스 링 사이의 간격이 정전 척을 노출시키고 있다.
일본국 공개특허공보 특개2000-323841호 일본국 공개특허공보 특개2018-206935호
플라즈마 처리시에 파티클의 발생을 억제하기 위해서는, 플라즈마 처리시의 부생성물이 정전 척에 부착하는 것을 방지할 필요가 있다.
본 개시 내용은 부생성물의 부착을 방지하는 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 개시 내용의 일 양태에 의하면, 기판 및 에지 링을 지지하기 위한 정전 척으로서, 제1 상면을 가지며 당해 제1 상면에 거치되는 기판을 유지하도록 구성된 제1 영역과, 제2 상면을 가지며 상기 제1 영역을 둘러싸도록 둘레 방향으로 연장되어 당해 제2 상면에 거치되는 에지 링을 지지하도록 구성된 제2 영역과, 상기 제2 영역에 구비된 전극과, 신축성 있는 부재를 포함하며, 상기 제1 상면과 상기 제2 상면은 단일한 평탄면을 따라 연장되며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 그 사이에 상기 제1 상면 및 상기 제2 상면을 서로 분리시키는 공간을 제공하며, 상기 신축성 있는 부재가 상기 공간 내에 수용되어 있는 상기 에지 링 부분과 상기 정전 척 사이에 배치되는 정전 척이 제공된다.
일 측면에 의하면, 부생성물의 부착을 방지하는 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 시트 부재, 정전 척 및 에지 링을 나타낸 단면도이다.
도 3은 과제를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 일 실시형태의 변형예에 따른 시트 부재, 정전 척 및 에지 링을 나타낸 단면도이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 개시 내용을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이며 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[플라즈마 처리 장치]
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 장치이다. 플라즈마 처리 장치(1)는 챔버(10)를 구비한다. 챔버(10)는 그 안에 내부 공간(10s)을 제공하고 있다.
챔버(10)는 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는 대략 원통 형상으로 되어 있다. 내부 공간(10s)이 챔버 본체(12) 내측에 제공되고 있다. 챔버 본체(12)는, 예를 들어, 알루미늄으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면 상에는 내부식성을 갖는 막이 구비되어 있다. 내부식성을 갖는 막은 산화알루미늄, 산화이트륨 등과 같은 세라믹으로 형성된 막일 수 있다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은 내부 공간(10s)과 챔버(10) 외부 사이에서 반송될 때에 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 게이트 밸브(12g)는 챔버 본체(12)의 측벽에 구비되어 있다.
챔버 본체(12)의 저부 상에는 지지부(13)가 구비되어 있다. 지지부(13)는 절연 재료로 형성되어 있다. 지지부(13)는 대략 원통 형상으로 되어 있다. 지지부(13)는 내부 공간(10s) 안에서 챔버 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(13)에는 부재(15)가 구비되어 있다. 부재(15)는 석영 등과 같은 절연체로 형성되어 있다. 부재(15)는 대략 원통 형상일 수 있다. 또는, 부재(15)는 환형(環形) 형상을 갖는 판상체일 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 또한 기판 지지대, 즉, 하나의 예시적 실시형태에서의 지지대(14)를 구비하고 있다. 지지대(14)는 지지부(13)에 의해 지지되어 있다. 지지대(14)는 내부 공간(10s) 안에 구비되어 있다. 지지대(14)는 챔버(10) 안, 즉, 내부 공간(10s) 안에서 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다.
지지대(14)는 하부 전극(18)과, 하나의 예시적 실시형태에서의 정전 척(20)을 구비한다. 지지대(14)는 또한 전극 플레이트(16)를 포함할 수 있다. 전극 플레이트(16)는, 예를 들어, 알루미늄 등과 같은 도체로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상으로 되어 있다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(16) 상에 구비되어 있다. 하부 전극(18)은, 예를 들어, 알루미늄 등과 같은 도체로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상으로 되어 있다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(16)에 전기적으로 연결되어 있다. 하부 전극(18)의 외주면 및 전극 플레이트(16)의 외주면은 지지부(13)에 둘러싸여 있다.
정전 척(20)이 하부 전극(18) 상에 구비되어 있다. 정전 척(20)의 에지 및 하부 전극(18)의 외주면은 부재(15)에 둘러싸여 있다. 정전 척(20)은 기판(W)과, 하나의 예시적 실시형태에서의 에지 링(26)을 지지한다. 에지 링(26)은 포커스 링(focus ring)이라고도 한다. 기판(W)는, 예를 들어 원반 형상으로 되어 있으며, 정전 척(20) 상에 거치된다. 에지 링(26)은, 기판(W)의 에지를 둘러싸도록 정전 척(20) 상에 탑재된다. 에지 링(26)의 바깥쪽 가장자리 부분은 부재(15) 상에서 연장될 수 있다. 정전 척(20) 및 에지 링(26)에 대해 상세하게는 후술하기로 한다.
하부 전극(18)의 내부에는 유로(18f)가 구비되어 있다. 열교환 매체(예를 들어, 냉매)가, 챔버(10) 외부에 구비되어 있는 칠러 유닛(22, chiller unit)으로부터 배관(22a)을 통해 유로(18f)로 공급된다. 유로(18f)로 공급된 열교환 매체는 배관(22b)을 통해 칠러 유닛(22)으로 되돌아간다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 정전 척(20) 상에 거치된 기판(W)의 온도가 열교환 매체와 하부 전극(18)의 열교환에 의해 조정된다.
플라즈마 처리 장치(1)에는 가스 공급 라인(24)이 구비되어 있다. 가스 공급 라인(24)은 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스(예를 들어, He 가스)를 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 뒷면 사이로 공급한다.
플라즈마 처리 장치(1)는 상부 전극(30)을 또한 구비하고 있다. 상부 전극(30)은 지지대(14)의 상방에 구비되어 있다. 상부 전극(30)은 부재(32)를 사이에 두고 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다. 부재(32)는 절연성을 갖는 재료로 형성되어 있다. 상부 전극(30)과 부재(32)에 의해 챔버 본체(12)의 상부 개구가 닫혀 있다.
상부 전극(30)은 천정판(34) 및 지지체(36)를 구비할 수 있다. 천정판(34)의 하면은 내부 공간(10s) 쪽 하면이어서, 내부 공간(10s)을 구획하고 있다. 천정판(34)은 주울 열(Joule's Heat)이 작은 저저항 도전체 또는 반도체로 형성될 수 있다. 천정판(34)에는 복수 개의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 복수 개의 가스 토출 구멍(34a)은 천정판(34)을 그 두께 방향으로 관통하고 있다.
지지체(36)는 천정판(34)을 착탈 가능하게 지지한다. 지지체(36)는 알루미늄 등과 같은 도전성 재료로 형성된다. 지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 구비되어 있다. 지지체(36)에는 복수 개의 가스 구멍(36b)이 형성되어 있다. 복수 개의 가스 구멍(36b)은 가스 확산실(36a)로부터 하방으로 연장되어 있다. 복수 개의 가스 구멍(36b)은 복수 개의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통되어 있다. 또한, 지지체(36)에는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입구(36c)는 가스 확산실(36a)에 접속되어 있다. 가스 도입구(36c)에는 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는 가스 공급부(GS)가 접속되어 있다. 가스 공급부(GS)는 가스 소스군(40), 밸브군(41), 유량 제어기군(42), 밸브군(43)을 포함한다. 가스 소스군(40)은 밸브군(41), 유량 제어기군(42) 및 밸브군(43)을 통해 가스 공급관(38)에 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은 복수 개의 가스 소스를 포함하고 있다. 밸브군(41) 및 밸브군(43) 각각은 복수 개의 개폐 밸브를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)은 복수 개의 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)의 복수 개의 유량 제어기 각각은 매스 플로우 컨트롤러(mass flow controller) 또는 압력 제어식 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수 개의 가스 소스 각각은, 밸브군(41)의 대응 개폐 밸브, 유량 제어기군(42)의 대응 유량 제어기, 그리고 밸브군(43)의 대응 개폐 밸브를 통해 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 챔버 본체(12)의 내벽면을 따라 실드(46)가 착탈 가능하게 구비되어 있다. 또한, 실드(46)는 지지부(13) 외주에도 구비되어 있다. 실드(46)는 에칭 부생성물이 챔버 본체(12)에 부착하는 것을 방지한다. 실드(46)는, 예를 들어, 알루미늄으로 형성된 부재의 표면에 내부식성을 갖는 막을 형성함으로써 구성된다. 내부식성을 갖는 막은 산화이트륨 등과 같은 세라믹으로 형성된 막일 수 있다.
지지부(13)와 챔버 본체(12)의 측벽 사이에는 배플 플레이트(48)가 구비되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예를 들어, 알루미늄으로 형성된 부재의 표면에 내부식성을 갖는 막을 형성함으로써 구성된다. 내부식성을 갖는 막은 산화이트륨 등과 같은 세라믹으로 형성된 막일 수 있다. 배플 플레이트(48)에는 복수 개의 관통 구멍이 형성되어 있다. 배플 플레이트(48)의 하방이면서 챔버 본체(12)의 저부에는 배기구(12e)가 구비되어 있다. 배기구(12e)에는, 배기관(52)을 통해 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 압력 조정 밸브와, 터보 분자 펌프 등과 같은 진공 펌프를 구비하고 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 또한 제1 고주파 전원(61)을 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(61)은, 챔버(10) 안에서 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해, 제1 고주파 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 제1 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어, 27MHz~100MHz 범위 내의 주파수이다.
제1 고주파 전원(61)은 정합기(63)를 사이에 두고 하부 전극(18)에 전기적으로 연결되어 있다. 정합기(63)는 정합 회로를 구비하고 있다. 정합기(63)의 정합 회로는, 제1 고주파 전원(61)의 부하쪽(하부 전극쪽) 임피던스를 제1 고주파 전원(61)의 출력 임피던스에 정합시키도록 구성되어 있다. 다른 실시형태에서는, 제1 고주파 전원(61)은 정합기(63)를 사이에 두고 상부 전극(30)에 전기적으로 연결되어 있을 수도 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 또한 제2 고주파 전원(62)을 구비할 수도 있다. 제2 고주파 전원(62)은 제2 고주파 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 제2 고주파 전력은 주로 이온을 기판(W)으로 끌어당기는데에 적합한 주파수를 갖는다. 제2 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어, 400kHz~13.56MHz 범위 내의 주파수이다.
제2 고주파 전원(62)은 정합기(64)를 사이에 두고 하부 전극(18)에 전기적으로 연결되어 있다. 정합기(64)는 정합 회로를 구비하고 있다. 정합기(64)의 정합 회로는, 제2 고주파 전원(62)의 부하쪽(하부 전극쪽) 임피던스를 제2 고주파 전원(62)의 출력 임피던스에 정합시키도록 구성되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 또한 제어부(80)를 구비할 수 있다. 제어부(80)는 프로세서, 메모리 등과 같은 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비한 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)는 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(80)에서는, 입력 장치를 이용하여, 작업자가 플라즈마 처리 장치(1)를 관리하기 위해 명령의 입력 조작 등을 행할 수 있다. 또한, 제어부(80)에서는, 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화시켜 표시할 수 있다. 또한, 제어부(80)의 기억부에는 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 제어 프로그램은, 플라즈마 처리 장치(1)에서 각종 처리를 실행하기 위해, 제어부(80)의 프로세서에 의해 실행된다. 제어부(80)의 프로세서가 제어 프로그램을 실행하여, 레시피 데이터에 따라 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어함으로써, 여러 프로세스, 예를 들어, 플라즈마 처리 방법이 플라즈마 처리 장치(1)에서 실행된다.
[정전 척 및 에지 링]
이하에서, 정전 척(20)과 에지 링(26)에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 1과 함께 도 2를 참조한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 정전 척 및 에지 링을 나타내는 단면도이다. 도 2에서는, 정전 척(20A) 상에 에지 링(26)이 탑재되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 2에 나타내는 정전 척(20A)은 플라즈마 처리 장치(1)의 정전 척(20)으로서 사용될 수 있다.
정전 척(20A)은 본체를 구비한다. 정전 척(20A)의 본체는 대략 원반 형상으로 되어 있다. 정전 척(20A)의 본체는 유전체 재료로 형성되어 있다. 정전 척(20A)의 본체는 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)을 포함하고 있다.
제1 영역(20a)은 대략 원반 형상으로 되어 있는 영역이다. 제1 영역(20a)은 제1 상면(201)을 갖는다. 제1 영역(20a)은 제1 상면(201)에 거치되는 기판(W)을 유지하도록 구성된다. 제1 영역(20a)의 직경은 기판(W)의 직경보다 작다.
정전 척(20A)은 또한 전극(20d)을 구비한다. 전극(20d)은 막 형상의 전극이다. 전극(20d)은 제1 영역(20a) 내에 구비되어 있다. 전극(20d)은 스위치(20s)를 사이에 두고 직류 전원(20p)에 접속되어 있다(도 1 참조). 직류 전원(20p)으로부터 전극(20d)으로 전압이 인가되면, 제1 영역(20a)과 기판(W) 사이에 정전(靜電) 인력(引力)이 발생한다. 발생된 정전 인력에 의해 기판(W)이 제1 영역(20a)에 붙어 제1 영역(20a)에 의해 유지된다.
제2 영역(20b)은 환형 형상을 갖는 영역이다. 제2 영역(20b)은 제1 영역(20a)과 중심축선(도 2에서는 축선 AX)을 공유하고 있다. 제2 영역(20b)은 제1 영역(20a)을 둘러싸도록 그 중심축선에 대해 둘레 방향으로 연장되어 있다. 제2 영역(20b)은 제2 상면(202)을 갖는다. 제2 영역(20b)은 제2 상면(202)에 탑재되는 에지 링(26)을 지지하도록 구성되어 있다. 제1 영역(20a)의 제1 상면(201)과 제2 영역(20b)의 제2 상면(202)은 단일한 평탄면(단일한 평탄 가상면)을 따라 연장되어 있다.
정전 척(20A)은 또한 전극(20e,20f)을 구비하고 있다. 전극(20e,20f)의 각각은 막 형상의 전극이다. 전극(20e,20f)은 제2 영역(20b) 내에 구비되어 있다. 전극(20e,20f)의 각각은 정전 척(20A)의 중심축선에 대해 둘레 방향으로 연장되어 있다. 전극(20f)은 전극(20e)의 외측에 구비되어 있다. 전극(20e)에는 스위치(20n)를 사이에 두고 직류 전원(20m)이 전기적으로 접속되어 있으며, 전극(20f)에는 스위치(20t)를 사이에 두고 직류 전원(20r)이 전기적으로 접속되어 있다. 전극(20e,20f)의 각각에는, 전극(20e,20f) 간에 전위차가 발행하도록, 직류 전원(20m,20r)으로부터 직류 전압이 인가된다. 예를 들어, 직류 전원(20m)으로부터 전극(20e)으로 인가되는 직류 전압의 극성은, 직류 전원(20r)으로부터 전극(20f)으로 인가되는 직류 전압의 극성과는 반대 극성일 수도 있다. 다만, 전극이 반드시 쌍극인 것은 아니고 단극일 수도 있다. 단극인 경우에도 전극은 제2 영역(20b) 내에 구비된다. 직류 전원(20m,20r)으로부터 전극(20e,20f)으로 전압이 인가되면, 제2 영역(20b)과 에지 링(26) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생된 정전 인력에 의해 에지 링(26)이 제2 영역(20b)에 붙어 제2 영역(20b)에 의해 유지된다.
제3 영역(20c)은 제1 영역(20a)과 제2 영역(20b) 사이에 구비되어 있다. 제3 영역(20c)은, 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)이 일체화되도록, 제1 영역(20a)과 제2 영역(20b)에 연결되어 있다. 즉, 정전 척(20A)의 본체는 일체화되어 있다. 정전 척(20A)의 본체, 즉, 제1 영역(20a), 제2 영역(20b) 및 제3 영역(20c)은 단일한 유전체 재료로 형성될 수 있다. 즉, 제1 영역(20a)을 구성하는 유전체 재료 및 제2 영역(20b)을 구성하는 유전체 재료는 동일할 수 있다. 예를 들어, 정전 척(20A)의 본체는 산화알루미늄, 질화알루미늄 등과 같은 세라믹으로 형성될 수 있다. 이러한 정전 척(20A)에서 제1 영역(20a)의 두께와 제2 영역(20b)의 두께는 서로 같다.
제1 영역(20a)과 제2 영역(20b)의 사이에는 공간(20g)이 제공되고 있다. 제1 상면(201)과 제2 상면(202)은 공간(20g)에 의해 서로 분리되어 있다. 공간(20g)은 제1 영역(20a) 및 제2 영역(20b)의 중심축선(도 2에서는 축선 AX)에 대해 둘레 방향으로 연장되어 있다. 공간(20g)은, 정전 척(20A)에서는 홈이 되며, 제1 영역(20a)과 제2 영역(20b)의 사이이면서 제3 영역(20c) 상에 제공되고 있다. 전술한 바와 같이, 제1 영역(20a)의 직경은 기판(W)의 직경보다 작다. 따라서, 기판(W)이 제1 상면(201) 상에 거치되어 있는 상태에서는, 기판(W)의 에지가 공간(20g) 상에 위치한다.
에지 링(26)은 환형 형상을 갖는 부재이다. 에지 링(26)은 한정되는 것은 아니지만, 실리콘, 탄화실리콘 또는 석영으로 형성될 수 있다. 에지 링(26)은 제1 부분(26a) 및 제2 부분(26b)을 가진다.
제1 부분(26a) 및 제2 부분(26b)은 환형 형상으로 되어 있다. 제2 부분(26b)의 내경(직경)은 기판(W)의 직경보다 크다. 제1 부분(26a)은 제2 부분(26b)과 중심축선(도 2에서는 축선 AX)을 공유하고 있다. 제2 부분(26b)은 제1 부분(26a) 상에서 연장되어 있다. 제1 부분(26a)의 내경은 제2 부분(26b)의 내경보다 작다. 제1 부분(26a)의 외경은, 제2 부분(26b)의 외경보다 작으며, 제2 부분(26b)의 내경보다 크다. 제1 부분(26a)의 내경은 정전 척(20A)의 제1 영역(20a)의 외경(즉, 공간(20g)의 내경)보다 크다. 제1 부분(26a)의 외경은 정전 척(20A)의 제2 영역(20b)의 내경(즉, 공간(20g)의 외경)보다 작다. 제1 부분(26a)의 외경은 정전 척(20A)의 제2 영역(20b)의 내경과 동일할 수도 있다.
에지 링(26)의 제2 부분(26b)은 정전 척(20A)의 제2 영역(20b) 상에 탑재된다. 또한, 에지 링(26)의 제1 부분(26a)은 정전 척(20A)에 의해 제공된 공간(20g) 내에 수용된다. 직류 전원(20m)으로부터 전극(20e)으로 직류 전압이 인가되고, 직류 전원(20r)으로부터 전극(20f)으로 직류 전압이 인가되면, 제2 영역(20b)과 에지 링(26)의 제2 부분(26b) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생된 정전 인력에 의해 에지 링(26)의 제2 부분(26b)이 정전 척(20A)의 제2 영역(20b)에 붙어 제2 영역(20b)에 의해 유지된다.
전술한 바와 같이, 정전 척(20A)의 제1 상면(201)과 제2 상면(202)은 단일한 평탄면(가상면)을 따라 연장되어 있다. 그러므로, 정전 척(20)의 상방에 플라즈마가 생성되어 있는 상태에서, 제1 영역(20a) 상에 거치된 기판(W) 상방의 전계(예를 들어, 전계 강도)와 제2 영역(20b) 상에 탑재된 에지 링(26) 상방의 전계(예를 들어, 전계 강도)의 차가 저감된다.
또한, 에지 링(26)은, 공간(20g) 내에 제1 부분(26a)이 수용되도록, 정전 척(20A) 상에 거치된다. 기판(W)은, 단면이 에지 링(26)의 제2 부분(26b)의 내측 단면에 대면하며, 에지 영역이 에지 링(26)의 제1 부분(26a) 상에 위치하도록, 정전 척(20A) 상에 거치된다. 다만, 기판(W)의 에지는 제1 부분(26a)의 내측 단면보다 안쪽에 위치할 수도 있다.
시트 부재(100)는 정전 척(20A)의 제3 영역(20c) 상면과 에지 링(26)의 제1 부분(26a) 하면 사이에 배치되어 있다. 시트 부재(100)는 환형(環形)으로 형성되며 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐 배치되어 있다. 시트 부재(100)는 제3 영역(20c)과 중심축선(도 2에서는 축선 AX)을 공유하고 있다. 시트 부재(100)는 탄성 있는 소재로서 예를 들어 스폰지 형상의 테프론® 시트 등일 수 있다. 직류 전원(20m,20r)으로부터 직류 전압을 인가했을 때에, 시트 부재(100)에는 제2 영역(20b)과 에지 링(26)의 제2 부분(26b) 사이에 발생한 정전 인력에 의해 외력이 가해진다. 이로써, 시트 부재(100)가 변형되며 제3 영역(20c)과 에지 링(26)의 제1 부분(26a) 사이의 틈새를 없앰으로써, 시트 부재(100)와 제2 영역(20b) 사이, 그리고 시트 부재(100)와 에지 링(26)의 제2 부분(26b) 사이의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
시트 부재(100)는 신축성 있는 부재의 일 예이며, 테프론®에 한정되는 것은 아니고 신축성 있는 소재이면 된다. 예를 들어, 신축성 있는 부재는 수지에 의해 형성될 수도 있다. 또한, 신축성 있는 부재는 시트 형상 또는 필름 형상일 수 있다. 이로써 공간(20g) 내에 수용된 제1 부분(26a)과 정전 척(20A) 사이의 틈새를 없앨 수 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 공간(20g) 내에 수용된 제1 부분(26a)과 정전 척(20A) 사이의 틈새로, 플라즈마 처리에서 생성된 부생성물, 챔버(10) 내에서 생성된 플라즈마로부터의 라디칼 등이 진입하면, 부생성물(A) 등이 부착하여 파티클이 발생하는 원인이 된다. 또한, 공간(20g) 내로 진입한 라디칼에 의해 정전 척(20A)이 침식되는 경우가 있다.
이에 대해 본 실시형태에서는, 시트 부재(100)에 의해 정전 척(20A)과 제1 부분(26a) 사이의 틈새를 없앤다. 이로써 부생성물 및 라디칼이 공간(20g) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 공간(20g) 내에 부생성물이 부착하여 파티클이 발생하거나, 라디칼이 공간(20g) 내로 진입하여 정전 척(20A)이 부식되는 것 등을 회피할 수 있다.
한편, 시트 부재(100)의 소재로는 플라즈마 내성이 있는 것이 바람직하다. 이로써 시트 부재(100)가 플라즈마로부터의 라디칼에 노출되었을 때에 시트 부재(100)의 부식을 억제할 수 있다.
[변형예]
일 실시형태의 변형예에 따른 시트 부재(100)의 구성 및 배치에 대해, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 일 실시형태의 변형예에 따른 시트 부재, 정전 척 및 에지 링을 나타내는 단면도이다.
예를 들어, 도 4a에 나타내는 바와 같이, 시트 부재(100)는 공간(20g) 내의 기판(W) 아랫쪽에서 종방향으로 배치될 수 있다. 또한, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 시트 부재(100)는 종방향 및 횡방향으로 배치될 수도 있다.
구체적으로, 도 4a에서는, 제1 영역(20a)의 외측 단면과 제1 부분(26a)의 내측 단면 사이의 틈새에, 종방향으로 연장되며 단면이 I자형인 시트 부재(100)가 배치되어 있다. 도 4b에서는, 단면이 L자형인 시트 부재(100)가 배치된다. 도 4a 및 도 4b에 나타내는 시트 부재(100) 두 경우 모두, 부생성물 및 라디칼이 공간(20g) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 공간(20g) 내에 부생성물이 부착하여 파티클이 발생하거나, 라디칼이 공간(20g) 내로 진입하여 정전 척(20A)이 부식되는 것 등을 회피할 수 있다.
한편, 시트 부재(100)는 분할된 복수 개의 시트로 구성될 수도 있다. 예를 들어, 도 4b에 나타내는, 단면이 L자형인 시트 부재(100)는, 종방향으로 연장되며 단면이 I자형인 시트 부재와, 횡방향으로 연장되며 단면이 I자형인 시트로 분할되어 있을 수도 있다. 다만, 시트 부재(100)의 각 분할 부분은, 제3 영역(20c)의 상면과 에지 링(26)의 제1 부분(26a)의 하면과의 사이(제1 부분의 하면과 정전 척의 면 중 제1 부분의 하면에 대향하는 부분과의 사이) 및/또는 제1 영역(20a)의 외측 단면과 제1 부분(26a)의 내측 단면 사이가 둘레 방향으로 전체 둘레에 걸쳐 틈새 없이 밀착되도록, 배치할 필요가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 정전 척(20), 지지대(14) 및 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 플라즈마 처리에서 발생하는 부생성물이 공간(20g) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 챔버(10) 내에서 생성된 플라즈마로부터의 라디칼이 공간(20g) 내로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 이로써 파티클의 발생을 억제할 수가 있다.
이번에 개시된 일 실시형태에 따른 정전 척, 지지대 및 플라즈마 처리 장치는, 모든 점에 있어 예시된 것으로서, 제한적인 것은 아니라고 이해되어야 한다. 상기 실시형태는 첨부의 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고서 다양한 형태로 변형 및 개량 가능하다. 상기 복수 개의 실시형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수가 있으며, 또한 모순되지 않는 범위에서 서로 조합시킬 수 있다.
본 개시 내용의 플라즈마 처리 장치는 Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP) 중 어느 타입의 기판 처리 장치에도 적용 가능하다.
본원은 일본 특허청에 2019년 6월 5일에 출원된 기초 출원 2019-105704호의 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.

Claims (8)

  1. 기판 및 에지 링을 지지하기 위한 정전 척으로서,
    제1 상면을 가지며, 당해 제1 상면에 거치되는 기판을 유지하도록 구성된 제1 영역과,
    제2 상면을 가지며, 상기 제1 영역을 둘러싸도록 둘레 방향으로 연장되어, 당해 제2 상면에 거치되는 에지 링을 지지하도록 구성된 제2 영역과,
    상기 제2 영역에 구비된 전극과,
    신축성 있는 부재를 포함하며,
    상기 제1 상면과 상기 제2 상면은 단일한 평탄면을 따라 연장되며,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 그 사이에 상기 제1 상면 및 상기 제2 상면을 서로 분리시키는 공간을 제공하며,
    상기 신축성 있는 부재가 상기 공간 내에 수용되어 있는 상기 에지 링 부분과 상기 정전 척 사이에 배치되는 것인 정전 척.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에지 링은
    환형 형상을 가지는 제1 부분과,
    환형 형상을 가지며, 상기 제1 부분과 중심축선을 공유하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분이 상기 제1 부분 상에서 연장되어 있으며,
    상기 제1 부분의 내경은 상기 제2 부분의 내경보다 작으며,
    상기 제1 부분의 외경은 상기 제2 부분의 외경보다 작으며,
    상기 에지 링의 상기 제2 부분은 상기 정전 척의 상기 제2 영역 상에 탑재되며,
    상기 에지 링의 상기 제1 부분은 상기 정전 척에 의해 제공되는 상기 공간 내에 수용되어 있는 것인 정전 척.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신축성 있는 부재가 상기 제1 영역의 외측 단면과 상기 제1 부분의 내측 단면 사이 및/또는 상기 제1 부분의 하면과 상기 정전 척의 대향면 사이에 배치되는 것인 정전 척.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 사이에 구비된 제3 영역을 더 포함하며,
    상기 제3 영역은, 상기 제1 영역, 상기 제2 영역 및 상기 제3 영역이 일체화되도록, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역에 연결되어 있으며,
    상기 공간은 상기 제3 영역 상에 제공된 홈이며,
    상기 신축성 있는 부재가 상기 제1 영역의 외측 단면과 상기 제1 부분의 내측 단면 사이 및/또는 상기 제1 부분의 하면과 상기 제3 영역의 상면 사이에 배치되는 것인 정전 척.
  5. 전극 플레이트와,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 정전 척으로서 상기 전극 플레이트 상에 탑재된 정전 척을 포함하는 지지대.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 에지 링은,
    환형 형상을 가지는 제1 부분과,
    환형 형상을 가지며, 상기 제1 부분과 중심축선을 공유하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분이 상기 제1 부분 상에서 연장되어 있으며,
    상기 제1 부분의 내경은 상기 제2 부분의 내경보다 작으며,
    상기 제1 부분의 외경은 상기 제2 부분의 외경보다 작으며,
    상기 에지 링의 상기 제2 부분은 상기 정전 척의 상기 제2 영역 상에 탑재되며,
    상기 에지 링의 상기 제1 부분은 상기 정전 척에 의해 제공되는 상기 공간 내에 수용되어 있는 것인 지지대.
  7. 챔버와,
    상기 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성된 지지대를 포함하며,
    상기 지지대가,
    전극 플레이트와,
    제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 정전 척으로서 상기 전극 플레이트 상에 탑재된 정전 척을 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    에지 링을 더 포함하며,
    상기 에지 링은
    환형 형상을 가지는 제1 부분과,
    환형 형상을 가지며, 상기 제1 부분과 중심축선을 공유하는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분이 상기 제1 부분 상에서 연장되어 있으며,
    상기 제1 부분의 내경은 상기 제2 부분의 내경보다 작으며,
    상기 제1 부분의 외경은 상기 제2 부분의 외경보다 작으며,
    상기 에지 링의 상기 제2 부분은 상기 정전 척의 상기 제2 영역 상에 탑재되며,
    상기 에지 링의 상기 제1 부분은 상기 정전 척에 의해 제공되는 상기 공간 내에 수용되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
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