KR20210018145A - 배치대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20210018145A
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카츠유키 코이즈미
마사노리 타카하시
쇼타 에자키
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

기판의 최외주의 온도를 제어한다. 기판의 외측에 위치하는 제 1 면과, 기판을 배치하는 제 2 면을 가지는 배치대로서, 상기 제 1 면에 대응하여 제 1 유로가 형성되는 배치대가 제공된다.

Description

배치대 및 기판 처리 장치 {PLACING TABLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 배치대 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 처리 장치에 있어서, 배치대에 배치된 기판의 온도 조정을 행하기 위하여, 배치대의 내부에 마련된 유로에 정해진 온도로 제어된 냉매를 흘림으로써 기판을 냉각하는 것이 행해지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2006-261541호 일본특허공개공보 2011-151055호 일본특허명세서 제5210706호 일본특허명세서 제5416748호
본 개시는 기판의 최외주의 온도를 제어하는 것이 가능한 배치대 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 하나의 태양에 따르면, 기판의 외측에 위치하는 제 1 면과, 기판을 배치하는 제 2 면을 가지는 배치대로서, 상기 제 1 면에 대응하여 제 1 유로가 형성되는 배치대가 제공된다.
하나의 측면에 따르면, 기판의 최외주의 온도를 제어할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 유로의 일례를 나타내는 도이다.
도 3은 일실시 형태에 따른 유로의 구조와 배치 조건의 일례를 나타내는 도이다.
도 4는 일실시 형태에 따른 기판의 최외주와 열원과의 위치 관계의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 유로의 유무와 기판 배치 영역의 온도의 실험 결과의 일례를 나타내는 도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에서 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[기판 처리 장치]
일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 대하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다. 기판 처리 장치(1)는 챔버(10)를 구비한다. 챔버(10)는 그 안에 내부 공간(10s)을 제공한다. 챔버(10)는 챔버 본체(12)를 포함한다. 챔버 본체(12)는 대략 원통 형상을 가진다. 챔버 본체(12)는 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 챔버 본체(12)의 내벽면 상에는 내부식성을 가지는 막이 마련되어 있다. 당해 막은 산화 알루미늄, 산화 이트륨 등의 세라믹스여도 된다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은 통로(12p)를 통하여 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부와의 사이에서 반송된다. 통로(12p)는 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐된다.
챔버 본체(12)의 저부 상에는 지지부(13)가 마련되어 있다. 지지부(13)는 절연 재료로 형성된다. 지지부(13)는 대략 원통 형상을 가진다. 지지부(13)는 내부 공간(10s) 내에서, 챔버 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(13)는 상부에 배치대(14)를 가진다. 배치대(14)는 내부 공간(10s) 내에 있어서, 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다.
배치대(14)는 기대(18) 및 정전 척(20)을 가진다. 배치대(14)는 전극 플레이트(16)를 더 가질 수 있다. 전극 플레이트(16)는 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 가진다. 기대(18)는 전극 플레이트(16) 상에 마련되어 있다. 기대(18)는 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 가진다. 기대(18)는 전극 플레이트(16)에 전기적으로 접속되어 있다.
기대(18)의 배치면에는 정전 척(20)이 배치되고, 정전 척(20)의 배치면에는 기판(W)이 배치된다. 이하, 기판(W)이 배치되는 정전 척(20)의 배치면을 '제 2 면(20c')이라 한다. 정전 척(20)의 본체는 대략 원반 형상을 가지고, 유전체로 형성된다. 정전 척(20)에는, 제 2 면(20c)에 대하여 평행하게 전극(20a)이 매립되어 있다. 정전 척(20)의 전극(20a)은 막 형상의 전극이다. 정전 척(20)의 전극(20a)은 스위치를 개재하여 직류 전원(20p)에 접속되어 있다. 정전 척(20)의 전극(20a)에 직류 전원(20p)으로부터의 전압이 인가되면, 정전 척(20)과 기판(W) 사이에 정전 인력이 발생한다. 그 정전 인력에 의해, 기판(W)이 정전 척(20)에 유지된다.
정전 척(20)은 기판의 주위에 있어서 단차를 가지고, 단차보다 외측의 면이 엣지 링(25)의 배치면이 된다. 이에 의해, 기판(W)의 주위에서 엣지 링(25)이 배치된다. 엣지 링(25)은 기판(W)에 대한 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시킨다. 엣지 링(25)은 실리콘, 탄화 실리콘 또는 석영 등으로 형성될 수 있다. 엣지 링(25)은 기판의 주위에 위치하는 링 부재의 일례이며, 포커스 링이라고도 한다. 이하, 엣지 링(25)이 배치되는 정전 척(20)의 배치면을 기판의 외측에 위치하는 '제 1 면(20d')이라고 한다.
본 실시 형태에 따른 배치대(14)는 정전 척(20)을 가지지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 배치대(14)는 정전 척(20)을 가지지 않아도 된다. 이 경우, 기대(18)의 배치면에 기판(W)이 배치되고, 기대(18)의 배치면은 기판을 배치하는 제 2 면(20c)을 구성하며, 기대(18)의 기판보다 외주의 배치면은, 기판의 외측에 위치하는 제 1 면(20d)을 구성한다.
이상에 설명한 바와 같이, 제 1 면(20d)에는, 기판(W)의 주위에 위치하는 엣지 링(25)이 배치되고, 제 1 면(20d)은 엣지 링(25)을 흡착하는 정전 척(20)의 외측 상면이다. 또한 제 2 면(20c)에는, 기판(W)이 배치되고, 기판(W)을 흡착하는 정전 척(20)의 내측 상면이다.
이하, 열 교환 매체의 일례로서 냉매를 들어 설명하지만, 열 교환 매체는 이에 한정되지 않고, 온도 조정 매체여도 된다. 제 1 면(20d)의 하방에 위치하는 기대(18) 내의 외주에는, 냉매가 통류하는 제 1 유로(19b)가 형성되어 있다. 제 1 유로(19b)에는, 챔버(10)의 외부에 마련되어 있는 칠러 유닛(22)으로부터 배관(23a)을 거쳐 냉매가 공급된다. 냉매는, 배관(23a)을 흐르고, 냉매의 공급구로부터 제 1 유로(19b)로 공급되어, 배출구까지 통류하고, 배관(23b)을 거쳐 칠러 유닛(22)으로 되돌려진다.
또한, 제 2 면(20c)의 하방에 위치하는 기대(18) 내의 중앙에는, 내부에 냉매가 통류하는 제 2 유로(19a)가 형성되어 있다. 제 2 유로(19a)에는 칠러 유닛(22)으로부터 배관(22a)을 거쳐 냉매가 공급된다. 냉매는 배관(22a)을 흐르고, 냉매의 공급구로부터 제 2 유로(19a)로 공급되어, 배출구까지 통류하고, 배관(22b)을 거쳐 칠러 유닛(22)으로 되돌려진다.
정전 척(20)은 제 1 히터(20e)를 가진다. 제 1 히터(20e)는 제 1 면(20d) 아래로서 정전 척(20)의 단차의 근방에 매설되어 있다. 제 1 히터(20e)는, 제 1 면(20d)과 제 1 유로(19b) 사이에 1 개 마련된다. 제 1 히터(20e)에는 전원(52)이 접속되고, 전원(52)으로부터의 전압이 인가되면, 제 1 히터(20e)가 가열된다. 제 1 히터(20e)는 엣지 링(25)의 온도 제어에 사용된다. 또한, 제 1 히터(20e)는 기판의 최외주(예를 들면, 기판의 단부로부터 2 ~ 3 mm 정도)의 국소적인 영역의 온도 제어에 사용된다.
또한, 정전 척(20)은 기판(W)의 온도를 제어하는 제 2 히터(20b)를 가진다. 제 2 히터(20b)는 정전 척(20) 내의 전극(20a)에 평행하여 매설되어 있다. 제 2 히터(20b)에는 전원(51)이 접속되고, 전원(51)으로부터의 전압이 인가되면, 제 2 히터(20b)가 가열된다. 제 2 히터(20b)는 기판(W)의 온도 제어에 사용된다.
즉, 이러한 구성의 기판 처리 장치(1)에서는, 정전 척(20) 상에 배치된 기판(W)의 온도가, 각 냉매 및 각 히터와 기대(18)와의 열 교환에 의해 조정된다. 또한, 제 1 유로(19b)는 제 1 면(20d)에 대응하여 내부에 열 교환 매체가 통류하는 유로의 일례이다. 제 2 유로(19a)는 제 2 면(20c)에 대응하여 내부에 열 교환 매체가 통류하는 유로의 일례이다. 배치대(14)에는 제 1 유로(19b)가 형성되어 있으면, 제 2 유로(19a)는 없어도 된다.
본 실시 형태에서는, 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)는 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)에 냉매를 흘리는 것이 가능한 칠러 유닛(22)에 병렬로 접속된다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)는 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)에 냉매를 흘리는 것이 가능한 칠러 유닛(22)에 직렬로 접속되어도 된다. 본 실시 형태와 같이, 칠러 유닛(22)을 2 개 배치하고, 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)에서 각각 다른 계통의 냉매를 순환시켜도 되고, 칠러 유닛(22)을 1 개 배치하고, 제 1 유로(19b)와 제 2 유로(19a)에서 공통으로 냉매를 순환시켜도 된다.
기판 처리 장치(1)에는 가스 공급 라인(24)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(24)은 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스(예를 들면 He 가스)를, 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면과의 사이로 공급한다.
기판 처리 장치(1)는 상부 전극(30)을 더 구비한다. 상부 전극(30)은 배치대(14)의 상방에 마련되어 있다. 상부 전극(30)은 부재(32)를 개재하여, 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다. 부재(32)는 절연성을 가지는 재료로 형성된다. 상부 전극(30)과 부재(32)는 챔버 본체(12)의 상부 개구를 닫고 있다.
상부 전극(30)은 천판(34) 및 지지체(36)를 포함할 수 있다. 천판(34)의 하면은 내부 공간(10s)의 옆의 하면이며, 내부 공간(10s)을 획성한다. 천판(34)은 발생하는 줄열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 형성될 수 있다. 천판(34)은 천판(34)을 그 판 두께 방향으로 관통하는 복수의 가스 토출홀(34a)을 가진다.
지지체(36)는 천판(34)을 착탈 가능하게 지지한다. 지지체(36)는 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성된다. 지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 지지체(36)는 가스 확산실(36a)로부터 하방으로 연장되는 복수의 가스홀(36b)을 가진다. 복수의 가스홀(36b)은 복수의 가스 토출홀(34a)에 각각 연통하고 있다. 지지체(36)에는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입구(36c)는 가스 확산실(36a)에 접속하고 있다. 가스 도입구(36c)에는 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는 밸브군(42), 유량 제어기군(44) 및 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40), 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)은 가스 공급부를 구성하고 있다. 가스 소스군(40)은 복수의 가스 소스를 포함한다. 밸브군(42)은 복수의 개폐 밸브를 포함한다. 유량 제어기군(44)은 복수의 유량 제어기를 포함한다. 유량 제어기군(44)의 복수의 유량 제어기의 각각은 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스의 각각은 밸브군(42)의 대응의 개폐 밸브, 및 유량 제어기군(44)의 대응의 유량 제어기를 개재하여 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
기판 처리 장치(1)에서는 챔버 본체(12)의 내벽면 및 지지부(13)의 외주를 따라, 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 실드(46)는 챔버 본체(12)에 반응 부생물이 부착하는 것을 방지한다. 실드(46)는 예를 들면 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 가지는 막을 형성함으로써 구성된다. 내부식성을 가지는 막은 산화 이트륨 등의 세라믹스로 형성될 수 있다.
지지부(13)와 챔버 본체(12)의 측벽 사이에는 배플 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배플 플레이트(48)는 예를 들면 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 가지는 막(산화 이트륨등의 막)을 형성함으로써 구성된다. 배플 플레이트(48)에는 복수의 관통홀이 형성되어 있다. 배플 플레이트(48)의 하방, 또한 챔버 본체(12)의 저부에는 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는 배기관(53)을 개재하여 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 압력 조정 밸브 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 포함한다.
기판 처리 장치(1)는 제 1 고주파 전원(62) 및 제 2 고주파 전원(64)을 구비하고 있다. 제 1 고주파 전원(62)은 제 1 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 1 고주파 전력은 플라즈마의 생성에 적합한 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 27 MHz ~ 100 MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 1 고주파 전원(62)은 정합기(66) 및 전극 플레이트(16)를 개재하여 기대(18)에 접속되어 있다. 정합기(66)는 제 1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(기대(18)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다. 또한, 제 1 고주파 전원(62)은 정합기(66)를 개재하여, 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다. 제 1 고주파 전원(62)은 일례의 플라즈마 생성부를 구성하고 있다.
제 2 고주파 전원(64)은 제 2 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 2 고주파 전력은 제 1 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력과 함께 제 2 고주파 전력이 이용되는 경우에는, 제 2 고주파 전력은 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용의 고주파 전력으로서 이용된다. 제 2 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 400 kHz ~ 13.56 MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 2 고주파 전원(64)은 정합기(68) 및 전극 플레이트(16)를 개재하여 기대(18)에 접속되어 있다. 정합기(68)는 제 2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(기대(18)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다.
또한, 제 1 고주파 전력을 이용하지 않고, 제 2 고주파 전력을 이용하여, 즉, 단일의 고주파 전력만을 이용하여 플라즈마를 생성해도 된다. 이 경우에는, 제 2 고주파 전력의 주파수는 13.56 MHz보다 큰 주파수, 예를 들면 40 MHz여도 된다. 기판 처리 장치(1)는 제 1 고주파 전원(62) 및 정합기(66)를 구비하지 않아도 된다. 제 2 고주파 전원(64)은 일례의 플라즈마 생성부를 구성한다.
기판 처리 장치(1)에 있어서 가스가 가스 공급부로부터 내부 공간(10s)으로 공급되어, 플라즈마를 생성한다. 또한, 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력 중 적어도 하나가 공급됨으로써, 상부 전극(30)과 기대(18) 사이에서 고주파 전계가 생성된다. 생성된 고주파 전계가 플라즈마를 생성한다.
기판 처리 장치(1)는 제어부(80)를 더 구비할 수 있다. 제어부(80)는 프로세서, 메모리 등의 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)는 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(80)에서는 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위하여 커멘드의 입력 조작 등을 행할 수 있다. 또한, 제어부(80)에서는 표시 장치에 의해, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 기억부에는 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 제어 프로그램은 기판 처리 장치(1)에서 각종 처리를 실행하기 위하여, 프로세서에 의해 실행된다. 프로세서가 제어 프로그램을 실행하고, 레시피 데이터에 따라 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다.
[유로]
기대(18)의 내부에 마련된 제 2 유로(19a)에서는, 정해진 온도로 냉각된 냉매를 흘림으로써 기판(W)을 냉각하는데, 직경이 300 mm 이상인 기판의 단부로부터 예를 들면 수 mm 정도의, 기판의 최외주의 국소적인 영역의 온도를 제어하는 것은 어렵다.
따라서 본 실시 형태에 따른 배치대(14)에서는, 기판의 직경보다 외측에 제 1 유로(19b)를 마련하고, 제 2 유로(19a)에 흘리는 냉매에 의한 온도 제어의 영향의 범위가 작아지는 것과 같은 위치에 제 1 유로(19b)를 배치하여, 기판의 최외주를 국소적으로 온도 제어한다. 또한 본 실시 형태에서는, 제 1 유로(19b)의 단면적을, 제 2 유로(19a)의 단면적보다 상대적으로 작게 하여 유속을 높인다. 이에 의해, 기판의 최외주를 보다 국소적으로 온도 제어하는 것을 가능하게 한다.
도 2는 일실시 형태에 따른 유로의 일례를 나타내는 도이다. 도 2의 (a)는 기대(18)의 단면도를 나타낸다. 도 2의 (a)에 나타내는 바와 같이 기대(18) 내에서 소용돌이 형상으로 형성된다. 단, 제 2 유로(19a)의 형상은 이에 한정되지 않고, 환상 등이어도 되고, 다른 형상이어도 된다. 제 1 유로(19b)는 제 2 유로(19a)의 주위에 대략 환상으로 형성된다. 단, 제 1 유로(19b)의 형상은 이에 한정되지 않고, 2회전 이상 환 형상 또는 소용돌이 형상으로 형성되어도 되고, 다른 형상이어도 된다.
도 2의 (a)의 A-A 단면을 도 2의 (b)에 나타낸다. 기판(W)의 단부 또는 정전 척(20)의 단차에 대하여 외주측을 제 1 영역(외주 영역)으로 하고, 내주측을 제 2 영역(기판 배치 영역)으로 한다. 본 실시 형태에서는, 기판(W)의 단부로부터 약 2 ~ 3 mm를 타겟으로 하여, 기판의 최외주의 온도 제어를 행하기 위하여, 기대(18)의 제 1 영역에 형성된 제 1 유로(19b)를 필수의 구성으로 한다. 제 2 영역의 기대(18) 내에 형성된 제 2 유로(19a)는 없어도 된다.
또한, 제 1 영역에는 주로 제 1 면(20d)에 배치되는 엣지 링(25)의 온도를 제어하기 위한 제 1 히터(20e)가 마련되어 있다. 본 실시 형태에서는, 제 1 히터(20e)는 정전 척(20) 내에 마련되어 있지만, 이에 한정되지 않고, 기대(18)에 마련되어도 된다. 제 1 영역의 정전 척(20) 내에 마련된 제 2 히터(20b)는 없어도 된다.
제 1 유로(19b)의 단면적(S)은 제 2 유로(19a)의 단면적(S')보다 작다. 이에 의해, 제 1 유로(19b)를 통류하는 냉매의 유속을, 제 2 유로(19a)를 통류하는 냉매의 유속보다 높일 수 있어, 제 1 영역의 열 제거 효과를 높일 수 있다.
또한, 제 1 유로(19b)와 제 1 히터(20e) 조합에 의해, 기판의 최외주인 기판의 단부로부터 수 mm 정도의 범위의 온도 제어를 보다 정밀도 좋게 행할 수 있다.
[배치 조건]
(조건 1)
제 1 유로(19b)는 제 1 면(20d)에 배치되는 엣지 링(25)의 온도를 제어한다. 또한, 제 1 유로(19b)는 기판의 최외주의 온도를 제어한다. 제 1 유로(19b)의 배치 조건에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 일실시 형태에 따른 제 1 유로(19b) 및 제 2 유로(19a)의 구조와 배치 조건의 일례를 나타내는 도이다. 제 1 면(20d)으로부터 제 1 유로(19b)까지의 수직 거리를 h라 하고, 제 1 면(20d)과 제 2 면(20c)과의 경계면으로부터 제 1 유로(19b)까지의 수평 거리를 d라 했을 때, d > h의 조건 1을 충족하는 영역에 제 1 유로(19b)를 마련한다. 조건 1은 tan-1(h / d) ≤ 45˚와 치환해도 된다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 나타내는 기판의 최외주의 온도 제어 대상 에어리어(Tg)의 온도 제어를 행한다. 온도 제어 대상 에어리어(Tg)는 정전 척(20)의 상면인 제 2 면(20c)의 단부로부터 2 ~ 5 mm 정도의 영역이다. 구조 상, 제 2 면(20c)의 단부와, 제 1 면(20d) 및 제 2 면(20c)의 경계면에 의해 이루는 각 부분은, 기판 처리 시에 발생하는 반응 생성물이 부착하기 쉽고, 또한 플라즈마 입열에 의해 뜨거워지기 쉽다. 따라서, 온도 제어 대상 에어리어(Tg)의 온도 제어는 중요하다. 또한, 기판의 최외주의 영역의 온도 제어성을 높임으로써, 수율을 올려 생산성을 높일 수 있다. 이상의 이유로부터, 본 실시 형태에서는, 제 1 영역의 제 1 유로(19b)의 구조를 상기 조건 1, 및 이하의 조건을 만족하도록 배치함으로써, 온도 제어 대상 에어리어(Tg)의 온도를 제어한다.
또한 본 실시 형태에서는, 배치대(14)의 상면(제 1 면(20d) 및 제 2 면(20c))에 단차가 있지만, 단차는 없어도 된다. 단차가 없는 경우에는, 위치(C)는 위치(B)와 중첩된다. 또한, 제 1 유로(19b)로부터의 열의 전달은, 위치(C)를 경유하여 위치(B)에 전해진다.
따라서, 배치대(14)의 상면에 단차가 있는 경우 및 배치대(14)의 상면에 단차가 없는 경우의 어느 경우라도, 제 1 유로(19b)로부터 열이 이동하는 최단 거리인 위치(C)의 온도를 제어함으로써, 온도 제어 대상 에어리어(Tg)에 있어서의 국소적인 온도 제어가 가능해진다.
(조건 2)
또한, 제 2 영역에 있어서 기대(18) 내에 형성되는 제 2 유로(19a)의 수평 방향의 폭을 w1, 제 1 영역에 있어서 기대(18) 내에 형성되는 제 1 유로(19b)의 수평 방향의 폭을 w2라 했을 때, w1 > w2인 것이 바람직하다. 제 1 유로(19b) 및 제 2 유로(19a)를 흐르는 냉매의 유량이 일정하며 제 1 유로(19b)의 높이 방향의 길이가 제 2 유로(19a)의 높이 방향의 길이 이하인 경우, 제 1 유로(19b)의 폭이 좁아질수록 유속이 빨라진다. 그 결과, 제 1 유로(19b)를 통류하는 냉매의 유속을, 제 2 유로(19a)를 통류하는 냉매의 유속보다 높일 수 있다. 이에 의해, 제 1 영역의 열 제거 제어를 높여, 기판의 최외주의 온도 제어를 보다 정밀도 좋게 행할 수 있다.
(조건 3)
또한, 제 1 유로(19b)로부터 제 2 유로(19a)까지의 수평 거리를 d'라 했을 때, d' > d인 것이 바람직하다. 이에 의해, 또한 제 1 영역의 열 제거 제어를 높여, 기판의 최외주의 온도 제어성을 보다 높일 수 있다.
(조건 4)
또한, 열원으로서 제 1 유로(19b)를 설정했을 때의 각도(θ)의 조건에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 일실시 형태에 따른 기판 단부 주변의 기판의 최외주와 열원과의 위치 관계의 일례를 나타내는 도이다. 열원으로서는, 제 1 유로(19b)를 예로 들어 설명하지만, 열원은 제 1 영역에 마련된 제 1 히터(20e)여도 된다. 또한 도 4에서는, 설명의 편의를 위하여, 열원이 되는 제 1 유로(19b)를 점으로 나타낸다.
각도(θ)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 제 1 유로(19b)의 상면의 연장선과, 상면의 내측의 단부(온도 제어 대상 에어리어(Tg)의 영역에 가까운 측)와 위치(C)를 연결하는 선이 이루는 각이다. 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같이, 각도(θ)가 90˚일 때, ΔT, 즉 '←'로 나타내는 배치대(14)에 있어서의 온도 영향 범위가 도 4의 (a) ~ (d) 중에서 가장 크다. 도 4의 (b) ~ (d)에 나타내는 바와 같이, 각도(θ)가 60˚, 45˚, 30˚로 작아질수록, ΔT, 즉 '←'의 길이가 짧아져, 배치대(14)에 있어서의 온도 영향 범위가 작아진다.
즉, 각도(θ)가 작을수록, 배치대(14)에 있어서의 온도 영향 범위가 작아지기 때문에 온도의 국소 제어를 할 수 있어, 바람직하다. 단, 각도(θ)가 60˚ 이하에서는, 각도(θ)에 대한 온도 영향 범위의 상대적인 효과는 작아진다. 예를 들면, 각도(θ)가 60˚ 이하이면 온도 제어 대상 에어리어(Tg)를 국소적으로 제어할 수 있다고 상정된다.
[실험]
이어서, 제 1 유로(19b)가 있는 경우와, 제 1 유로(19b)가 없는 경우에서 기판의 배치 영역의 온도를 측정한 결과에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 일실시 형태에 따른 제 1 유로(19b)의 유무와 기판의 배치 영역의 온도의 실험 결과의 일례를 나타내는 도이다. 기판의 배치 영역의 온도란, 기판이 제 2 면(20c)에 배치되었을 때의 기판의 이면 또는 기판이 배치된 제 2 면(20c)의 온도이다.
도 5의 (1)은 제 1 유로(19b)가 있는 경우로서, 제 1 유로(19b)가 얇은 경우를 나타낸다. 제 1 유로(19b)가 얇은 경우란, 도 3에 나타내는 제 2 유로(19a)의 수평 방향의 폭(w1) 및 제 1 유로(19b)의 수평 방향의 폭(w2)의 관계가, w1 > w2의 조건을 충족하는 경우이다.
도 5의 (2)는 제 1 유로(19b)가 없는 경우이다. 도 5의 (3)은 기판의 최외주 제어용의 제 1 유로(19b)가 있는 경우로서, 제 1 유로(19b)가 (1)의 경우보다 두꺼운 경우를 나타낸다. 제 1 유로(19b)가 두꺼운 경우란, 제 2 유로(19a)의 수평 방향의 폭(w1) 및 제 1 유로(19b)의 수평 방향의 폭(w2)의 관계가, w1 = w2 또는 w1 < w2의 조건을 충족하는 경우이다.
또한, (1) ~ (3)의 어느 경우도, 제 2 영역에 제 2 유로(19a) 및 제 2 히터(20b)가 있다.
도 5의 횡축은 기판의 직경 방향의 위치를 나타내고, 종축은 기판의 배치 영역의 온도를 나타낸다. 도 5는 300 mm의 기판의 중심으로부터 100 mm를 그래프의 좌단으로 하고, 기판 단부 148 mm까지의 제 2 영역의 온도와, 기판 단부 148 mm로부터 기판 외주의 160 mm까지의 제 1 영역의 온도를 나타낸다.
도 5의 결과에 의하면, 제 1 영역에 있어서, (1)의 제 1 유로(19b)가 얇은 경우에는, (2)의 제 1 유로(19b)가 없는 경우 및 (3)의 제 1 유로(19b)가 두꺼운 경우와 비교하여 냉매에 의한 냉각 효과가 높아져, 기판의 최외주의 온도가 저하되었다. 즉, (1)의 제 1 유로(19b)가 얇은 경우, (2) 및 (3)의 경우와 비교하여 기판의 최외주의 온도 제어성을 높일 수 있었다.
그 결과, 제 1 유로(19b)를 가지는 (1) 및 (3)의 경우, 제 1 유로(19b)를 가지지 않는 (2)의 경우와 비교하여 기판의 배치 영역의 온도차(ΔT)가 커졌다. 그 결과, 기판의 최외주(기판 단부로부터 2 ~ 3 mm 정도)의 온도를 국소적으로 저하시킬 수 있었다. 또한, 제 1 유로(19b)가 얇은 (1)의 경우, 제 1 유로(19b)가 (1)의 경우보다 두꺼운 (3)과 비교하여, 기판의 최외주의 온도를 더 저하시킬 수 있었다.
이상, 본 실시 형태에 따른 배치대(14) 및 기판 처리 장치(1)에 의하면, 기판의 최외주의 온도를 제어할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 기판의 최외주의 온도를 제어하는 구성으로서, 주로 제 1 유로(19b)를 열원으로서 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 기판의 최외주의 온도를 제어하는 구성으로서 제 1 히터(20e)를 이용해도 되고, 제 1 유로(19b)와 제 1 히터(20e)를 조합하여 이용해도 된다. 또한, 열원은 제 1 유로(19b), 제 1 히터(20e) 외에 발열체, 피에조 소자를 이용해도 된다.
또한, 제 1 히터(20e)는 제 1 면(20d)과 제 1 유로(19b) 사이에 1 개 마련되는 예를 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 복수 마련되어도 된다. 복수의 제 1 히터(20e)가 마련되는 경우, 복수의 제 1 히터(20e) 중 적어도 하나는, 제 1 면(20d)과 제 1 유로(19b) 사이에 마련되는 것이 바람직하다.
금회 개시된 일실시 형태에 따른 배치대 및 기판 처리 장치는 모든 점에서 예시로 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는 첨부한 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
본 개시된 기판 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)의 어느 타입의 장치에서도 적용 가능하다.
또한, 기판 처리 장치(1)의 일례로서 플라즈마 처리 장치를 들어 설명했지만, 기판 처리 장치는 플라즈마 처리 장치에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 기판 처리 장치(1)는 플라즈마를 생성하지 않고, 히터 등의 가열 기구에 의해 기판(W)을 열 처리하는 열 처리 장치, 열 ALD 장치, 열 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 등이어도 된다. 또한, 기판 처리 장치(1)는 에칭 장치여도 되고, 성막 장치여도 된다.

Claims (15)

  1. 기판의 외측에 위치하는 제 1 면과, 기판을 배치하는 제 2 면을 가지는 배치대로서,
    상기 제 1 면에 대응하여 제 1 유로가 형성되는,
    배치대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 유로와의 수직 거리를 h, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면과의 경계면으로부터 상기 제 1 유로까지의 수평 거리를 d라 했을 때, d > h인,
    배치대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 면에 대응하여 제 2 유로가 형성되고,
    상기 제 2 유로의 수평 방향의 폭을 w1, 상기 제 1 유로의 수평 방향의 폭을 w2라 했을 때, w1 > w2인,
    배치대.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 유로로부터 상기 제 2 유로까지의 수평 거리를 d'라 했을 때, d' > d인,
    배치대.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로는, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에 열 교환 매체를 흘리는 것이 가능한 칠러 유닛에 병렬로 접속되는,
    배치대.
  6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로는, 상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에 열 교환 매체를 흘리는 것이 가능한 칠러 유닛에 직렬로 접속되는,
    배치대.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 면에는, 기판의 주위에 위치하는 링 부재가 배치되는,
    배치대.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 면은, 상기 링 부재를 흡착하는 정전 척의 외측 상면인,
    배치대.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 면은, 기판을 흡착하는 상기 정전 척의 내측 상면인,
    배치대.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 정전 척은, 상기 제 1 면과 상기 제 1 유로 사이에 상기 링 부재의 온도를 제어하는 제 1 히터를 가지는,
    배치대.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척은, 상기 제 2 면과 평행하게 기판의 온도를 제어하는 제 2 히터를 가지는,
    배치대.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 유로는, 기판의 단부보다 외측에 형성되는,
    배치대.
  13. 플라즈마 처리 또는 열 처리가 행해지는 챔버와, 상기 챔버의 내부에서 정전 척에 기판을 배치하는 배치대를 가지는 기판 처리 장치로서,
    상기 배치대는,
    기판의 외측에 위치하는 제 1 면과 기판을 배치하는 제 2 면을 가지고,
    상기 제 1 면에 대응하여 제 1 유로가 형성되는,
    기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 면과 상기 제 1 유로와의 수직 거리를 h, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면과의 경계면으로부터 상기 제 1 유로까지의 수평 거리를 d라 했을 때, d > h인,
    기판 처리 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 면에 대응하여 제 2 유로가 형성되고,
    상기 제 1 유로와 상기 제 2 유로에 열 교환 매체를 흘리는 것이 가능한 칠러 유닛을 가지는,
    기판 처리 장치.
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