KR20210012920A - 셔터 기구 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210012920A
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processing apparatus
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수구루 모테기
노부타카 사사키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

개구부를 확대할 수 있는 동시에, 밸브체를 균일한 힘으로 가압할 수 있는 셔터 기구 및 기판 처리 장치를 제공한다.
셔터 기구는, 기판 처리 장치의 원통형상의 챔버의 개구부를 개폐하는 셔터 기구에 있어서, 밸브체와, 승강 기구를 갖는다. 밸브체는, 챔버의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는다. 승강 기구는, 밸브체의 하부에 접속되며, 밸브체를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구이다.

Description

셔터 기구 및 기판 처리 장치{SHUTTER MECHANISM AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 셔터 기구 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스용의 피처리 기판인 웨이퍼에 소망의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치는, 예를 들면 웨이퍼를 수용하는 챔버를 구비하고, 챔버 내에는, 웨이퍼를 탑재하며 하부 전극으로서 기능하는 탑재대와, 탑재대에 대향하는 상부 전극이 배치되어 있다. 또한, 탑재대 및 상부 전극 중 적어도 하나에는 고주파 전원이 접속되며, 탑재대 및 상부 전극은 처리 실내 공간에 고주파 전력을 인가한다. 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 실내 공간에 공급된 처리 가스를 고주파 전력에 의해 플라즈마로 하고 이온 등을 발생시키며, 발생시킨 이온 등을 웨이퍼로 인도하고, 웨이퍼에 소망의 플라즈마 처리, 예를 들면 에칭 처리를 실시한다.
일본 특허 공개 제 2015-126197 호 공보
본 개시는 개구부를 확대할 수 있는 동시에, 밸브체를 균일한 힘으로 가압할 수 있는 셔터 기구 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 개시된 일 태양에 의한 셔터 기구는, 기판 처리 장치의 원통형상의 챔버의 개구부를 개폐하는 셔터 기구에 있어서, 밸브체와, 승강 기구를 갖는다. 밸브체는 챔버의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는다. 승강 기구는, 밸브체의 하부에 접속되며, 밸브체를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구이다.
본 개시에 의하면, 개구부를 확대할 수 있는 동시에, 밸브체를 균일한 힘으로 가압할 수 있다.
도 1은 본 개시된 일 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 실시형태에 있어서의 셔터 기구의 단면의 일 예를 도시하는 부분 확대도이다.
도 3은 본 실시형태에 있어서의 셔터 기구의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 있어서의 챔버의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 있어서의 챔버의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 있어서의 챔버의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다.
이하에, 개시하는 셔터 기구 및 기판 처리 장치의 실시형태에 대해서, 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 실시형태에 의해 개시 기술이 한정되는 것은 아니다.
플라즈마 처리 장치에서는, 챔버의 측벽에, 반도체 웨이퍼의 반입·반출용의 개구부가 마련되며, 개구부를 개폐하는 게이트 밸브가 배치된다. 게이트 밸브의 개폐에 의해 반도체 웨이퍼의 반입 및 반출이 실행된다. 챔버 내에는, 에칭 부생물(데포)이 부착되는 것을 방지하는 데포 실드가 챔버의 내벽을 따라서 마련되며, 챔버의 개구부의 위치에 맞추어, 데포 실드에도 개구부가 마련된다.
게이트 밸브는, 챔버의 외측(반송실측)에 배치되어 있으므로, 개구부가 반송실측으로 개구된 공간이 측벽에 형성된다. 챔버 내에서 생성된 플라즈마가 개구부의 공간까지 확산되면, 플라즈마의 균일성이 악화되거나, 그 플라즈마에 의해 게이트 밸브의 시일 부재가 열화된다. 그 때문에, 챔버 및 데포 실드의 개구부는, 셔터에 의해 차단되도록 구성된다. 또한, 셔터는, 예를 들면 셔터의 구동부가 개구부의 하방에 배치되며, 구동부에 의해 개폐 구동된다.
그런데, 최근 챔버의 개구부로부터 웨이퍼의 외경을 초과하는 챔버 내 파트 등을 반송하는 것이 요구되며, 개구부의 확대 및 셔터의 밸브체의 대형화가 요구되고 있다. 그렇지만, 셔터의 밸브체를 대형화하면, 밸브체가 가압되는 데포 실드와의 접촉 면적이 증가하여, 밸브체와 데포 실드 사이의 도통을 충분히 확보할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 개구부를 확대할 수 있는 동시에, 밸브체를 균일한 힘으로 가압하는 것이 기대되고 있다.
[기판 처리 장치의 구성]
도 1은 본 개시된 일 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치의 일 예를 도시하는 도면이다. 또한, 이하에서는 기판 처리 장치가 플라즈마 처리 장치인 경우를 예로 설명하지만, 이것으로 한정되는 것이 아니며, 셔터 부재를 갖는 임의의 기판 처리 장치라도 좋다.
도 1에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있으며, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통형의 챔버(처리실)(10)를 구비한다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다. 단, 이에 한정되는 것이 아니라, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않으며, 유도 결합 플라즈마 ICP(Inductively Coupled Plasma), 마이크로파 플라즈마, 마그네트론 플라즈마 등 임의의 형식의 플라즈마 처리 장치면 좋다.
챔버(10)의 바닥부에는, 세라믹 등의 절연판(11)을 거쳐서 원기둥 형상의 서셉터 지지대(12)가 배치되며, 이 서셉터 지지대(12) 상에 도전성의, 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어지는 서셉터(13)가 배치되어 있다. 서셉터(13)는 하부 전극으로서 기능하는 구성을 가지며, 에칭 처리가 실시되는 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼인 웨이퍼(W)를 탑재한다.
서셉터(13)의 상면에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전 척(ESC)(14)이 배치되어 있다. 정전 척(14)은 도전막으로 이루어지는 전극판(15)과, 전극판(15)을 협지하는 한쌍의 절연층, 예를 들면 Y2O3, Al2O3, AlN 등의 유전체로 이루어지며, 전극판(15)에는 직류 전원(16)이 접속 단자를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(14)은, 직류 전원(16)에 의해 인가된 직류 전압에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡(Johnsen-Rahbek)력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착 보지한다.
또한, 정전 척(14)의 상면에 있어서 웨이퍼(W)가 흡착 보지되는 부분에는, 정전 척(14)의 상면으로부터 돌출 가능한 리프트 핀으로서의 복수의 푸셔 핀(예를 들면 3개)이 배치되어 있다. 이들 푸셔 핀은 모터(도시하지 않음)에 볼 나사(도시하지 않음)를 거쳐서 접속되며, 볼 나사에 의해 직선 운동으로 변환된 모터의 회전 운동에 기인하여 정전 척(14)의 상면으로부터 자유 자재로 돌출된다. 이에 의해, 푸셔 핀은 정전 척(14) 및 서셉터(13)를 관통하고, 내측 공간에 있어서 돌몰(突沒) 상하동한다. 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시하는 경우에 있어서 정전 척(14)이 웨이퍼(W)를 흡착 보지할 때에는, 푸셔 핀은 정전 척(14)에 수용된다. 에칭 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 플라즈마 생성 공간(S)으로부터 반출할 때에는, 푸셔 핀은 정전 척(14)으로부터 돌출하여 웨이퍼(W)를 정전 척(14)으로부터 이격시켜 상방으로 들어올린다.
서셉터(13)의 주위 상면에는, 에칭의 균일성을 향상시키기 위한 예를 들면, 실리콘(Si)으로 이루어지는 에지 링(17)이 배치되며, 에지 링(17)의 주위에는 에지 링(17)의 측부를 보호하는 커버 링(54)이 배치되어 있다. 또한, 서셉터(13) 및 서셉터 지지대(12)의 측면은, 예를 들면 석영(SiO2)으로 이루어지는 원통형상의 부재(18)로 덮여 있다.
서셉터 지지대(12)의 내부에는, 예를 들면 원주방향으로 연장되는 냉매실(19)이 배치되어 있다. 냉매실(19)에는, 외부의 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(20a, 20b)을 거쳐서 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매실(19)은 냉매의 온도에 의해 서셉터(13) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어한다.
또한, 전열 가스 공급 기구(도시하지 않음)로부터 전열 가스, 예를 들면 헬륨(He) 가스를 가스 공급 라인(21)을 거쳐서 정전 척(14)의 상면 및 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급하는 것에 의해, 웨이퍼(W)와 서셉터(13)의 열 이동이 효율적으로 균일하게 제어된다.
서셉터(13)의 상방에는, 서셉터(13)와 평행하며 또한 대향하도록 상부 전극(22)이 배치되어 있다. 여기에서, 서셉터(13) 및 상부 전극(22) 사이에 형성되는 공간은 플라즈마 생성 공간(S)(처리실내 공간)으로서 기능한다. 상부 전극(22)은 서셉터(13)와 소정의 간격을 두고 대향 배치되어 있는 환상 또는 도넛 형상의 외측 상부 전극(23)과, 외측 상부 전극(23)의 반경방향 내측에 외측 상부 전극(23)과 절연되어 배치되어 있는 원판형상의 내측 상부 전극(24)으로 구성된다. 또한, 플라즈마 생성에 관하여, 외측 상부 전극(23)이 주(主)로, 내측 상부 전극(24)이 보조(補助)로 되는 관계를 갖고 있다.
외측 상부 전극(23)과 내측 상부 전극(24) 사이에는, 예를 들면 0.25㎜ 내지 2.0㎜의 환상 갭(간극)이 형성되며, 갭에, 예를 들면 석영으로 이루어지는 유전체(25)가 배치된다. 또한, 이 갭에는 석영으로 이루어지는 유전체(25) 대신에 세라믹체를 배치하여도 좋다. 외측 상부 전극(23)과 내측 상부 전극(24)이 유전체(25)를 사이에 두는 것에 의해 콘덴서가 형성된다. 콘덴서의 캐패시턴스(C1)는, 갭의 크기와 유전체(25)의 유전율에 따라서 소망의 값으로 선정 또는 조정된다. 또한, 외측 상부 전극(23)과 챔버(10)의 측벽 사이에는, 예를 들면 알루미나(Al2O3) 혹은 이트리아(Y2O3)로 이루어지는 환상의 절연성 차폐 부재(26)가 기밀하게 배치되어 있다.
외측 상부 전극(23)은 주울열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체, 예를 들면 실리콘으로 구성되는 것이 바람직하다. 외측 상부 전극(23)에는, 상부 정합기(27), 상부 급전봉(28), 커넥터(29) 및 급전통(30)을 거쳐서 상부 고주파 전원(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 상부 정합기(27)는, 상부 고주파 전원(31)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키고, 챔버(10) 내에 플라즈마가 생성되고 있을 때에, 상부 고주파 전원(31)의 출력 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다. 또한, 상부 정합기(27)의 출력 단자는 상부 급전봉(28)의 상단에 접속되어 있다.
급전통(30)은 대략 원통형상 또는 원추형상의 도전판, 예를 들면 알루미늄판 또는 구리판으로 이루어지며, 하단이 주회방향이며 연속적으로 외측 상부 전극(23)에 접속되며, 상단이 커넥터(29)를 거쳐서 상부 급전봉(28)의 하단부에 전기적으로 접속되어 있다. 급전통(30)의 외측에서는, 챔버(10)의 측벽이 상부 전극(22)의 높이 위치보다 상방으로 연장되며 원통형상의 접지 도체(10a)를 구성하고 있다. 원통형상의 접지 도체(10a)의 상단부는 통형상의 절연 부재(69)에 의해 상부 급전봉(28)으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 본 구성에서는, 커넥터(29)로부터 본 부하 회로에 있어서, 급전통(30), 외측 상부 전극(23) 및 접지 도체(10a)에 의해 급전통(30) 및 외측 상부 전극(23)을 도파관으로 하는 동축 선로가 형성된다.
내측 상부 전극(24)은 상부 전극판(32)과, 전극 지지체(33)를 갖는다. 상부 전극판(32)은 예를 들면 실리콘이나 탄화규소(SiC) 등의 반도체 재료로 구성되며, 도시하지 않은 다수의 전극판 가스 통기 구멍(제 1 가스 통기 구멍)을 갖는다. 전극 지지체(33)는 상부 전극판(32)을 착탈 가능하게 지지하는 도전 재료이며, 예를 들면 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 구성된다. 상부 전극판(32)은 볼트(도시하지 않음)에 의해 전극 지지체(33)에 체결된다. 볼트의 헤드부는 상부 전극판(32)의 하부에 배치된 환상의 실드 링(53)에 의해 보호된다.
상부 전극판(32)에 있어서 각 전극판 가스 통기 구멍은 상부 전극판(32)을 관통한다. 전극 지지체(33)의 내부에는, 후술하는 처리 가스가 도입되는 버퍼실이 형성된다. 버퍼실은, 예를 들면 O링으로 이루어지는 환상 격벽 부재(43)로 분할된 2개의 버퍼실, 즉 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)로 이루어지며, 하부가 개방되어 있다. 전극 지지체(33)의 하방에는, 버퍼실의 하부를 폐색하는 쿨링 플레이트(이하, "C/P"라 함)(34)(중간 부재)가 배치되어 있다. C/P(34)는, 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 이루어지며, 도시하지 않은 다수의 C/P 가스 통기 구멍(제 2 가스 통기 구멍)을 갖는다. C/P(34)에 있어서 각 C/P 가스 통기 구멍은 C/P(34)를 관통한다.
또한, 상부 전극판(32) 및 C/P(34)의 사이에는, 실리콘이나 탄화규소 등의 반도체 재료로 이루어지는 스페이서(37)가 개재된다. 스페이서(37)는 원판형상 부재이며, C/P(34)에 대향하는 표면(이하, 간략히 "상면"이라 함)에 있어서 원판과 동심으로 형성된 다수의 상면 환상 홈과, 스페이서(37)를 관통하며 또한 각 상면 환상 홈의 바닥부에 있어서 개구되는 다수의 스페이서 가스 통기 구멍(제 3 가스 통기 구멍)을 갖는다.
내측 상부 전극(24)은, 후술하는 처리 가스 공급원(38)으로부터 버퍼실에 도입된 처리 가스를, C/P(34)의 C/P 가스 통기 구멍, 스페이서(37)의 스페이서 가스 유로 및 상부 전극판(32)의 전극판 가스 통기 구멍을 거쳐서, 플라즈마 생성 공간(S)에 공급한다. 여기에서, 중심 버퍼실(35)과, 그 하방에 존재하는 복수의 C/P 가스 통기 구멍, 스페이서 가스 유로 및 전극판 가스 통기 구멍은 중심 샤워 헤드(처리 가스 공급 경로)를 구성한다. 또한, 주변 버퍼실(36)과, 그 하방에 존재하는 복수의 C/P 가스 통기 구멍, 스페이서 가스 유로 및 전극판 가스 통기 구멍은 주변 샤워 헤드(처리 가스 공급 경로)를 구성한다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 챔버(10)의 외부에는 처리 가스 공급원(38)이 배치되어 있다. 처리 가스 공급원(38)은, 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)에 처리 가스를 소망의 유량비로 공급한다. 구체적으로는, 처리 가스 공급원(38)으로부터의 가스 공급관(39)이 도중에 2개의 분기관(39a, 39b)으로 분기되어 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)에 각각 접속된다. 분기관(39a, 39b)은 각각 유량 제어 밸브(40a, 40b)(유량 제어 장치)를 갖는다. 처리 가스 공급원(38)으로부터 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)까지의 유로의 컨덕턴스는 동일해지도록 설정되어 있다. 이 때문에, 유량 제어 밸브(40a, 40b)의 조정에 의해, 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)에 공급하는 처리 가스의 유량비를 임의로 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가스 공급관(39)에는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(41) 및 개폐 밸브(42)가 배치되어 있다.
이상의 구성에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)는, 중심 버퍼실(35)과 주변 버퍼실(36)에 도입하는 처리 가스의 유량비를 조정하는 것에 의해, 중심 샤워 헤드로부터 분출되는 가스 유량(FC)과 주변 샤워 헤드로부터 분출되는 가스 유량(FE)의 비율(FC/FE)을 임의로 조정한다. 또한, 중심 샤워 헤드 및 주변 샤워 헤드로부터 각각 분출시키는 처리 가스의 단위 면적당의 유량을 개별적으로 조정하는 것도 가능하다. 또한, 분기관(39a, 39b)의 각각에 대응하는 2개의 처리 가스 공급원을 배치하는 것에 의해 중심 샤워 헤드 및 주변 샤워 헤드로부터 각각 분출시키는 처리 가스의 가스종 또는 가스 혼합비를 독립 또는 별개로 설정하는 것도 가능하다. 단, 이것으로 한정되는 것이 아니며, 플라즈마 처리 장치(1)는, 중심 샤워 헤드로부터 분출되는 가스 유량(FC)과 주변 샤워 헤드로부터 분출되는 가스 유량(FE)의 비율을 조정할 수 없는 것이어도 좋다.
또한, 내측 상부 전극(24)의 전극 지지체(33)에는 상부 정합기(27), 상부 급전봉(28), 커넥터(29) 및 상부 급전통(44)을 거쳐서 상부 고주파 전원(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 상부 급전통(44)의 도중에는, 캐패시턴스를 가변 조정할 수 있는 가변 콘덴서(45)가 배치되어 있다. 또한, 외측 상부 전극(23) 및 내측 상부 전극(24)에도 냉매실 또는 냉각 쟈켓(도시하지 않음)을 마련하여, 외부의 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 공급되는 냉매에 의해 전극의 온도를 제어하여도 좋다.
챔버(10)의 바닥부에는 배기구(46)가 마련되어 있다. 이 배기구(46)에는, 배기 매니폴드(47)를 거쳐서 가변식 버터플라이 밸브인 자동 압력 제어 밸브(Automatic Pressure Control Valve)(이하, "APC 밸브"라 함)(48) 및 터보 분자 펌프(Turbo Molecular Pump)(이하, "TMP"라 함)(49)가 접속되어 있다. APC 밸브(48) 및 TMP(49)는 협동하여, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)을 소망의 진공도까지 감압한다. 또한, 배기구(46) 및 플라즈마 생성 공간(S)의 사이에는, 복수의 통기 구멍을 갖는 환상의 배플판(50)이 서셉터(13)를 둘러싸도록 배치되며, 배플판(50)은 플라즈마 생성 공간(S)으로부터 배기구(46)로의 플라즈마의 누설을 방지한다.
또한, 챔버(10)의 외측의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입·반출용의 개구부(51)가 마련되며, 개구부(51)를 개폐하는 게이트 밸브(52)가 배치된다. 챔버(10) 내에는, 챔버(10)의 내벽을 따라서 제 1 데포 실드(71)와, 제 2 데포 실드(72)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 제 1 데포 실드(71)는, 데포 실드의 상부 부재이며, 챔버(10)의 개구부(51)보다 상부에 마련되어 있다. 제 2 데포 실드(72)는, 데포 실드의 하부 부재이며, 배플판(50)의 하부에 마련되어 있다. 제 1 데포 실드(71)의 하부는, 후술하는 셔터 기구(80)의 밸브체(81)의 상부와 접촉하는 것에 의해 개구부(51)를 폐쇄한다. 제 1 데포 실드(71) 및 제 2 데포 실드(72)는, 예를 들면 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹스를 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다. 또한, 제 1 데포 실드(71)의 하부는, 접촉하는 밸브체(81)와 도통 가능하도록 도전성의 재질, 예를 들면 스테인리스 스틸이나 니켈 합금 등으로 피복되어 있다.
웨이퍼(W)는 게이트 밸브(52)를 개폐시켜 반입·반출된다. 단, 게이트 밸브(52)는 챔버(10)의 외측(반송실측)에 배치되어 있기 때문에, 개구부(51)가 반송실측으로 개구된 공간이 측벽에 형성된다. 그 때문에, 챔버(10) 내에서 생성한 플라즈마가 그 공간까지 확산되어, 플라즈마의 균일성의 악화나 게이트 밸브(52)의 시일 부재의 열화가 일어난다. 그 때문에, 밸브체(81)에 의해 제 1 데포 실드(71)와, 제 2 데포 실드(72) 사이를 차단하는 것에 의해, 챔버(10)의 개구부(51)와 플라즈마 생성 공간(S)을 차단한다. 또한, 밸브체(81)를 구동하는 승강 기구(82)가, 예를 들면 제 2 데포 실드(72)의 하방에 배치된다. 밸브체(81)는, 승강 기구(82)에 의해 상하로 구동되며, 제 1 데포 실드(71)와, 제 2 데포 실드(72) 사이, 즉 개구부(51)를 개폐한다. 또한, 밸브체(81) 및 승강 기구(82)를 통합하여 셔터 기구(80)라 칭하여도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 하부 전극으로서의 서셉터(13)에 하부 정합기(58)를 거쳐서 하부 고주파 전원(제 1 고주파 전원)(59)이 전기적으로 접속되어 있다. 하부 정합기(58)는, 하부 고주파 전원(59)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키기 위한 것으로, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)에 플라즈마가 생성되고 있을 때에 하부 고주파 전원(59)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다. 또한, 하부 전극에는, 다른 제 2 하부 고주파 전원(제 2 고주파 전원)을 접속하여도 좋다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 내측 상부 전극(24)에 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력을 그라운드를 통하게 하지 않고, 하부 고주파 전원(59)으로부터의 고주파 전력을 그라운드로 통하게 하는 로우 패스 필터(LPF)(61)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 LPF(61)는 바람직하게는, LR 필터 또는 LC 필터로 구성되는 것이 바람직하다. 단, 1개의 도선이라도 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력에 대하여 충분히 큰 리액턴스를 부여하는 것이 가능해지므로, LR 필터 또는 LC 필터 대신 1개의 도선을 내측 상부 전극(24)에 전기적으로 접속하기만 하여도 좋다. 한편, 서셉터(13)에는, 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력을 그라운드를 통하기 위한 하이 패스 필터(HPF)(62)가 전기적으로 접속되어 있다.
다음에, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 에칭을 실행하는 경우에는, 우선 게이트 밸브(52) 및 밸브체(81)를 개방한 상태로 하여 가공 대상의 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내에 반입하고, 서셉터(13) 상에 탑재한다. 그리고, 처리 가스 공급원(38)으로부터 처리 가스, 예를 들면 C4F8 가스 및 아르곤(Ar) 가스의 혼합 가스를 소정의 유량 및 유량비로 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)에 도입한다. 또한, APC 밸브(48) 및 TMP(49)에 의해 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)의 압력을 에칭에 적절한 값, 예를 들면 수 m Torr 내지 1 Torr의 범위 내 중 어느 하나의 값으로 설정한다.
또한, 상부 고주파 전원(31)에 의해 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 소정의 파워로 상부 전극(22)(외측 상부 전극(23), 내측 상부 전극(24))에 인가하는 동시에, 하부 고주파 전원(59)으로부터 바이어스용의 고주파 전력을 소정의 파워로 서셉터(13)의 하부 전극에 인가한다. 또한, 직류 전원(16)으로부터 직류 전압을 정전 척(14)의 전극판(15)에 인가하여, 웨이퍼(W)를 서셉터(13)에 정전 흡착한다.
그리고, 샤워 헤드로부터 분출된 처리 가스에 의해 플라즈마 생성 공간(S)에 플라즈마가 생성되며, 이 때 생성되는 라디칼이나 이온에 의해 웨이퍼(W)의 피처리면이 물리적 또는 화학적으로 에칭된다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 상부 전극(22)에 대해서 높은 주파수 영역(이온을 움직일 수 없는 주파수 영역)의 고주파를 인가하는 것에 의해, 플라즈마가 바람직한 해리 상태로 고밀도화된다. 또한, 보다 저압의 조건하에서도 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있다.
한편, 상부 전극(22)에 있어서는, 플라즈마 생성을 위한 고주파 전극으로서 외측 상부 전극(23)을 주(主), 내측 상부 전극(24)을 부(副)로 하여, 상부 고주파 전원(31) 및 하부 고주파 전원(59)에 의해 상부 전극(22) 바로 아래의 전자에 부여하는 전계 강도의 비율을 조정 가능하게 하고 있다. 따라서, 이온 밀도의 공간 분포를 직경방향으로 제어하여, 반응성 이온 에칭의 공간적인 특성을 임의로 또한 세밀하게 제어할 수 있다.
[셔터 기구(80)의 상세]
도 2는 본 실시형태에 있어서의 셔터 기구의 단면의 일 예를 도시하는 부분 확대도이다. 도 3은 본 실시형태에 있어서의 셔터 기구의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 셔터 기구(80)는, 챔버(10)의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는 밸브체(81)와, 밸브체(81)를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구(82)를 갖는다. 밸브체(81)는 예를 들면 도 3에 도시하는 바와 같이, 챔버(10)의 내주를 따르는 원환상의 밸브체를 이용할 수 있다. 밸브체(81)는 개구부(51)를 폐쇄했을 때에 제 1 데포 실드(71)와 접촉하는 도전성 부재(83)와, 제 2 데포 실드(72)와 접촉하는 도전성 부재(84)를 갖는다.
밸브체(81)는, 예를 들면 알루미늄재 등에 의해 단면이 대략 L자형상으로 형성된다. 밸브체(81)의 표면은, 예를 들면 Y2O3 등으로 코팅되어 있다. 밸브체(81)의 상단부에는, 도전성 부재(83)가 배치되어 있다. 또한, 밸브체(81)의 단차부에는, 도전성 부재(84)가 배치되어 있다. 도전성 부재(83, 84)는, 컨덕턴스 밴드나 스파이럴이라고도 하며, 도전성의 탄성 부재이다. 또한, 도전성 부재(83, 84)는 예를 들면 스테인리스 스틸이나 니켈 합금 등을 이용할 수 있다. 도전성 부재(83, 84)는 예를 들면 띠형상의 부재를 나선형상으로 감아서 형성된다. 또한, 도전성 부재(83, 84)는 예를 들면 U자형상의 쟈켓을 갖는 경사 권회 코일 스프링을 이용하여도 좋다. 즉, 도전성 부재(83, 84)는 밸브체(81)가 제 1 데포 실드(71) 및 제 2 데포 실드(72)와 접촉했을 때에, 눌리는 상태가 된다.
승강 기구(82)는 로드를 가지며, 로드는, 밸브체(81)의 하부에 나사 등에 의해 고정되어서 접속된다. 승강 기구(82)는, 예를 들면, 에어 실린더나 모터 등에 의해 로드를 상하로 승강시킨다. 승강 기구(82)는 에어 실린더를 이용하는 경우, 각 승강 기구(82)에 공급되는 드라이 에어의 유량이 동등하게 되도록 제어된다. 도 3의 예에서는, 3개의 승강 기구(82)가 120도마다 등간격으로 배치되어 있다. 각 승강 기구(82)는, 동일한 타이밍 및 속도로 승강하는 것에 의해, 밸브체(81)가 휘거나 기울어지는 일이 없이, 밸브체(81)를 승강시킬 수 있다. 또한, 예를 들면 밸브체(81)가 챔버(10)의 내주를 따르는 반원형상인 경우, 양 단부에 승강 기구(82)를 마련하는 것에 의해, 마찬가지로 승강시킬 수 있다.
셔터 기구(80)에서는, 밸브체(81)가 승강 기구(82)에 의해 상방으로 밀어올려지는 것에 의해 개구부(51)를 폐쇄하고, 승강 기구(82)에 의해 하방으로 끌어내리는 것에 의해 개구부(51)를 개방한다. 밸브체(81)가 개구부(51)를 폐쇄한 상태에서, 밸브체(81)의 상부 및 하부에 배치된 도전성 부재(83, 84)가 각각 제 1 데포 실드(71)와 제 2 데포 실드(72)에 접촉하는 것에 의해, 밸브체(81)가 도전성 부재(83, 84)를 거쳐서 제 1 데포 실드(71) 및 제 2 데포 실드(72)와 전기적으로 접속된다. 제 1 데포 실드(71) 및 제 2 데포 실드(72)는 접지되어 있는 챔버(10)에 접촉하고 있다. 이 때문에, 밸브체(81)는 개구부(51)를 폐쇄한 상태에서, 제 1 데포 실드(71) 및 제 2 데포 실드(72)를 거쳐서 접지된다.
또한, 셔터 기구(80)에서는, 밸브체(81)가 종래의 데포 실드의 일부에 대응하기 때문에, 종래의 데포 실드를 복수로 분할한 상태의 일부에 상당한다. 종래의 데포 실드는, 무겁기 때문에 유지 보수시의 작업이 힘들었지만, 본 실시형태에서는, 제 1 데포 실드(71)와 제 2 데포 실드(72)와 밸브체(81)로 분할되어 있기 때문에, 유지 보수시에 작업하기 쉬워진다.
[챔버(10)의 외관]
도 4 내지 도 6은 본 실시형태에 있어서의 챔버의 외관의 일 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 4 내지 도 6에서는 설명을 위해서, 서셉터(13), 상부 전극(22), 급전통(30) 및 밸브체(81) 등을 제외한 상태를 도시하고 있다. 도 4 내지 도 6에 도시하는 바와 같이, 챔버(10)에는, 예를 들면 120도마다 등간격으로 승강 기구(82)가 3개 마련되어 있다. 개구부(51)는 웨이퍼(W) 뿐만이 아니라, 예를 들면 에지 링(17)이나 커버 링(54)이 반송 가능한 폭을 갖는다. 개구부(51)의 외부측에는, 게이트 밸브(52)가 접속 가능하게 되어 있다. 개구부(51)는 원환상의 밸브체(81)가 상방향으로 이동하는 것에 의해 폐쇄된다.
이상, 본 실시형태에 의하면, 셔터 기구(80)는 기판 처리 장치(플라즈마 처리 장치(1))의 원통형상의 챔버(10)의 개구부(51)를 개폐하는 셔터 기구에 있어서, 밸브체(81)와, 승강 기구(82)를 갖는다. 밸브체(81)는 챔버(10)의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는다. 승강 기구(82)는, 밸브체(81)의 하부에 접속되며, 밸브체(81)를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구이다. 그 결과, 개구부(51)를 확대할 수 있는 동시에, 밸브체(81)를 제 1 데포 실드(71)에 균일한 힘으로 가압할 수 있다. 또한, 밸브체(81)와 제 1 데포 실드(71)의 도통의 편향을 해소할 수 있다. 또한, 1개당의 승강 기구(82)의 부하를 작게 할 수 있다. 즉, 승강 기구(82)를 소형화할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 밸브체(81)는 원환상이다. 그 결과, 밸브체(81)가 경사지는 일이 없이, 밸브체(81)를 제 1 데포 실드(71)에 균일한 힘으로 가압할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 승강 기구(82)는 3개 이상이다. 그 결과, 밸브체(81)가 경사지는 일이 없이, 밸브체(81)를 제 1 데포 실드(71)에 균일한 힘으로 가압할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 승강 기구(82)는 등간격으로 배치된다. 그 결과, 밸브체(81)가 경사지는 일이 없이, 밸브체(81)를 제 1 데포 실드(71)에 균일한 힘으로 가압할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면 밸브체(81)는, 챔버(10) 상부의 내벽을 따라서 마련된 상부 부재(제 1 데포 실드(71))와 접촉하는 도통면에, 도전성 부재(83)를 갖는다. 그 결과, 밸브체(81)와 제 1 데포 실드(71)의 도통의 편향을 해소할 수 있다.
금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 상기의 각 실시형태는, 첨부된 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하는 일이 없이, 여러 가지 형체로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 기판 처리 장치의 일 예로서, 플라즈마 처리 장치(1)를 들었지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 플라즈마를 이용하지 않고, 원자층 퇴적(ALD: Atomic Layer Deposition) 법과 같은 복수의 처리 가스를 교대로 반복하여 처리를 실행하는 기판 처리 장치에도 적용할 수 있다.
1: 플라즈마 처리 장치 10: 챔버
13: 서셉터 14: 정전 척
17: 에지 링 22: 상부 전극
51: 개구부 52: 게이트 밸브
54: 커버 링 71: 제 1 데포 실드
72: 제 2 데포 실드 80: 셔터 기구
81: 밸브체 82: 승강 기구
83, 84: 도전성 부재 W: 웨이퍼

Claims (6)

  1. 기판 처리 장치의 원통형상의 챔버의 개구부를 개폐하는 셔터 기구에 있어서,
    상기 챔버의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는 밸브체와,
    상기 밸브체의 하부에 접속되며, 상기 밸브체를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구를 갖는
    셔터 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브체는 원환상인
    셔터 기구.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 3개 이상인
    셔터 기구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 승강 기구는 등간격으로 배치되는
    셔터 기구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 상기 챔버 상부의 내벽을 따라서 마련된 상부 부재와 접촉하는 도통면에, 도전성 부재를 갖는
    셔터 기구.
  6. 피처리 기판을 반입하기 위한 개구부를 갖는 원통형상의 챔버와,
    상기 개구부를 개폐하는 셔터 기구를 가지며,
    상기 셔터 기구는,
    상기 챔버의 내주 중, 반분 이상의 길이를 갖는 밸브체와,
    상기 밸브체의 하부에 접속되며, 상기 밸브체를 승강시키는 2개 이상의 승강 기구를 갖는
    기판 처리 장치.
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