KR20210019397A - 적재대, 기판 처리 장치 및 에지 링 - Google Patents

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KR20210019397A
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야스하루 사사키
교 츠보이
도모야 가토
쇼이치로 마츠야마
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

플라스마 처리가 실시되는 기판을 적재하는 적재대이며, 상기 기판의 주변에 배치되는 에지 링과 해당 기판을 흡착하는 정전 척과, 상기 정전 척과 상기 에지 링의 사이에 열매체를 공급하는 공급 구멍을 갖고, 상기 에지 링 및 상기 적재대의 적어도 어느 것에는 홈이 마련되고, 상기 홈은, 상기 공급 구멍과 연통하지 않는 적재대가 제공된다.

Description

적재대, 기판 처리 장치 및 에지 링
본 개시는, 적재대, 기판 처리 장치 및 에지 링에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1은, 웨이퍼를 적재하는 정전 척과, 웨이퍼의 주변에서 정전 척 상에 배치되는 에지 링과, 에지 링의 열교환을 행하기 위한 열매체가 충전되는 전열 가스 도입 홈을 갖는 기판 처리 장치를 제안한다. 해당 기판 처리 장치는, 에지 링을 정전 척에 정전 흡착하기 위해서 정전 척에 마련된 전극판에 인가하는 척 전압을 제어하는 제어부를 구비한다.
일본 특허 공개 제2010-183074호 공보
본 개시는, 에지 링의 열교환을 행하기 위한 열매체를 공급하는 공급 구멍에서의 방전을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 플라스마 처리가 실시되는 기판을 적재하는 적재대이며, 상기 기판의 주변에 배치되는 에지 링과 해당 기판을 흡착하는 정전 척과, 상기 정전 척과 상기 에지 링의 사이에 열매체를 공급하는 공급 구멍을 갖고, 상기 에지 링 및 상기 적재대의 적어도 어느 것에는 홈이 마련되고, 상기 홈은, 상기 공급 구멍과 연통하지 않는, 적재대가 제공된다.
일 측면에 의하면, 에지 링의 열교환을 행하기 위한 열매체를 공급하는 공급 구멍에서의 방전을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 적재대를 포함하는 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 도면이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 전극판의 설치 양태의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 파셴의 법칙에 의한 방전 개시 전압의 곡선을 도시하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태 및 비교예 1, 2의 공급 구멍으로부터의 전열 가스의 유량의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5는 일 실시 형태에 관한 홈의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 형태에 관한 홈의 변형예를 도시하는 도면이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략한다.
[기판 처리 장치의 전체 구성]
먼저, 도 1을 참조하면서 기판 처리 장치(1)의 전체 구성의 일례에 대해서 설명한다. 도 1은, 일 실시 형태에 관한 기판 처리 장치(1)의 개략 구성을 도시하는 단면도이다. 또한, 본 실시 형태에서는, 기판 처리 장치(1)가 RIE(Reactive Ion Etching)형 기판 처리 장치인 예에 대해서 설명한다. 단, 기판 처리 장치(1)는, 플라스마 에칭 장치나 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치 등이어도 된다.
도 1에서, 기판 처리 장치(1)는, 금속제, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강제의 접지된 원통형의 처리 용기(10)를 갖고, 해당 처리 용기(10) 내에, 웨이퍼(W)를 적재하는 원판 형상의 적재대(11)가 배치되어 있다. 적재대(11)는, 하부 전극으로서도 기능한다. 적재대(11)는, 예를 들어 알루미늄을 포함하고, 절연성의 통형 보유 지지 부재(12)를 개재해서 처리 용기(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 통형 지지부(13)에 지지되어 있다.
처리 용기(10)의 측벽과 통형 지지부(13)의 사이에는 배기로(14)가 형성되고, 배기로(14)의 입구 또는 도중에 환형의 배플판(15)이 배치됨과 함께, 저부에 배기구(16)가 마련되고, 해당 배기구(16)에 배기관(17)을 통해서 배기 장치(18)가 접속되어 있다. 여기서, 배기 장치(18)는, 드라이 펌프 및 진공 펌프를 갖고, 처리 용기(10) 내의 처리 공간을 소정의 진공도까지 감압한다. 또한, 배기관(17)은 가변식 버터플라이 밸브인 자동 압력 제어 밸브(automatic pressure control valve)(이하, 「APC」라고 함)를 갖고, 해당 APC는 자동적으로 처리 용기(10) 내의 압력 제어를 행한다. 또한, 처리 용기(10)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입출구(19)를 개폐하는 게이트 밸브(20)가 설치되어 있다.
적재대(11)에는, 제1 정합기(22a)를 거쳐서 제1 고주파 전원(21a)이 접속되어 있다. 또한, 적재대(11)에는, 제2 정합기(22b)를 거쳐서 제2 고주파 전원(21b)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(21a)은, 소정 주파수(예를 들어 100MHz)의 플라스마 발생용 고주파 전력을 적재대(11)에 공급한다. 제2 고주파 전원(21b)은, 제1 고주파 전원(21a)보다도 낮은 소정 주파수(예를 들어, 13MHz)의 이온 인입용 고주파 전력을 적재대(11)에 공급한다.
처리 용기(10)의 천장부에는, 상부 전극으로서도 기능하는 샤워 헤드(24)가 배치되어 있다. 이에 의해, 적재대(11)와 샤워 헤드(24)의 사이에, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터의 2개의 주파수의 고주파 전압이 인가된다.
적재대(11)의 상면에는 정전 흡착력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착하는 정전 척(25)이 마련되어 있다. 정전 척(25)은, 웨이퍼(W)가 적재되는 원판 형상의 중심부(25a)와, 중심부(25a)를 둘러싸도록 형성된 환형의 외주부(25b)를 갖는다. 중심부(25a)는, 외주부(25b)에 대하여 도면 중 상방으로 돌출되어 있다. 외주부(25b)의 상면에는, 중심부(25a)를 환형으로 둘러싸는 에지 링(30)이 적재되어 있다. 에지 링(30)은, 포커스 링이라고도 한다. 또한, 중심부(25a)는, 도전막으로 이루어지는 전극판(26)을 한 쌍의 유전 막의 사이에 끼워 넣음으로써 구성된다.
외주부(25b)는, 도전막으로 이루어지는 전극판(29)을 한 쌍의 유전 막의 사이에 끼워 넣음으로써 구성된다. 본 실시 형태에서는, 환형의 축방향으로 2개의 전극판(29)을 배열해서 배치하고 있다. 전극판(26)에는, 직류 전원(27)이 전기적으로 접속되어 있다. 2개의 전극판(29)에는, 직류 전원(28)이 각각 개별로 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(27) 및 직류 전원(28)은, 공급하는 직류 전압의 레벨 및 극성의 변경이 가능하게 되어 있다. 직류 전원(27)은, 후술하는 제어부(43)로부터의 제어에 의해, 전극판(26)에 직류 전압을 인가한다. 직류 전원(28)은, 제어부(43)로부터의 제어에 의해, 2개의 전극판(29)에 각각 개별로 직류 전압을 인가한다. 정전 척(25)은, 직류 전원(27)으로부터 전극판(26)에 인가된 전압에 의해 쿨롱력 등의 정전력을 발생시켜, 정전력에 의해 정전 척(25)에 웨이퍼(W)를 흡착 보유 지지한다. 또한, 정전 척(25)은, 직류 전원(28)으로부터 전극판(29)에 인가된 전압에 의해 쿨롱력 등의 정전력을 발생시켜, 정전력에 의해 정전 척(25)에 에지 링(30)을 흡착 보유 지지한다.
또한, 직류 전원(27)은, 적재대(11)에 적재된 웨이퍼(W)를 흡착하는 제1 전극에 전압을 인가하는 방법의 일례이다. 직류 전원(28)은, 적재대(11)에 적재된 에지 링(30)을 흡착하는 제2 전극에 전압을 인가하는 방법의 일례이다.
적재대(11)의 내부에는, 예를 들어 원주 방향으로 연장되는 환형의 냉매실(31)이 마련되어 있다. 냉매실(31)에는, 칠러 유닛(32)으로부터 배관(33, 34)을 통해서 소정 온도의 냉매, 예를 들어 냉각수가 순환 공급되어, 당해 냉매의 온도에 의해 정전 척(25) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어한다. 또한, 냉매는, 배관(33, 34)에 순환 공급되는 온도 조정용 매체의 일례이며, 온도 조정용 매체는, 적재대(11) 및 웨이퍼(W)를 냉각할 뿐만 아니라, 가열하는 경우도 있을 수 있다.
또한, 정전 척(25)에는, 가스 공급 라인(36)을 통해서 전열 가스 공급부(35)가 접속되어 있다. 가스 공급 라인(36)은, 정전 척(25)의 중심부(25a)에 이르는 웨이퍼측 라인(36a)과, 정전 척(25)의 외주부(25b)에 이르는 에지 링측 라인(36b)으로 분기되어 있다.
전열 가스 공급부(35)는, 웨이퍼측 라인(36a)을 사용하여, 정전 척(25)의 중심부(25a)와 웨이퍼(W)의 사이에 있는 공간에 전열 가스를 공급한다. 또한, 전열 가스 공급부(35)는, 에지 링측 라인(36b)을 사용하여, 정전 척(25)의 외주부(25b)와 에지 링(30)의 사이에 있는 공간에 전열 가스를 공급한다. 전열 가스로서는, 열전도성을 갖는 가스, 예를 들어 He 가스 등이 적합하게 사용된다. 전열 가스는, 열매체의 일례이며, 전열 가스 공급부(35)는, 열매체를 공급하는 공급부의 일례이다.
천장부의 샤워 헤드(24)는, 다수의 가스 통기 구멍(37a)을 갖는 하면의 전극판(37)과, 해당 전극판(37)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(38)를 갖는다. 전극 지지체(38)의 내부에는 버퍼실(39)이 마련되고, 버퍼실(39)과 연통하는 가스 도입구(38a)에는, 가스 공급 배관(41)을 통해서 처리 가스 공급부(40)가 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(10)의 주위에는, 환형 또는 동심형으로 연장되는 자석(42)이 배치되어 있다.
기판 처리 장치(1)의 각 구성 요소는, 제어부(43)에 접속되어 있다. 예를 들어, 배기 장치(18), 제1 고주파 전원(21a), 제2 고주파 전원(21b), 직류 전원(27), 직류 전원(28), 칠러 유닛(32), 전열 가스 공급부(35) 및 처리 가스 공급부(40)는, 제어부(43)에 접속되어 있다. 제어부(43)는, 기판 처리 장치(1)의 각 구성 요소를 제어한다.
제어부(43)는, 도시하지 않은 중앙 처리 장치(CPU) 및 메모리와 같은 기억 장치를 구비하고, 기억 장치에 기억된 프로그램 및 처리 레시피를 판독해서 실행함으로써, 기판 처리 장치(1)에서 원하는 처리를 실행한다. 예를 들어, 제어부(43)는, 에지 링(30)을 정전 흡착하기 위한 정전 흡착 처리를 행한다.
기판 처리 장치(1)의 처리 용기(10) 내에서는, 자석(42)에 의해 일 방향을 향하는 수평 자계가 형성됨과 함께, 적재대(11)와 샤워 헤드(24)의 사이에 인가된 고주파 전압에 의해 연직 방향의 RF 전계가 형성된다. 이에 의해, 처리 용기(10) 내에서 처리 가스를 통한 마그네트론 방전이 행하여져, 적재대(11)의 표면 근방에서 처리 가스로부터 플라스마가 생성된다.
기판 처리 장치(1)에서는, 건식 에칭 처리 시, 우선 게이트 밸브(20)를 개방 상태로 해서 가공 대상의 웨이퍼(W)를 처리 용기(10) 내에 반입하여, 정전 척(25) 상에 적재한다. 그리고, 기판 처리 장치(1)에서는, 처리 가스 공급부(40)로부터 처리 가스(예를 들어, C4F8 가스, O2 가스 및 Ar 가스를 포함하는 혼합 가스)를 소정의 유량 및 유량비로 처리 용기(10) 내에 도입하여, 배기 장치(18) 등에 의해 처리 용기(10) 내의 압력을 소정값으로 한다.
또한, 기판 처리 장치(1)에서는, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터 각각 주파수가 상이한 고주파 전력을 적재대(11)에 공급한다. 또한, 기판 처리 장치(1)에서는, 직류 전원(27)으로부터 직류 전압을 정전 척(25)의 전극판(26)에 인가하여, 웨이퍼(W)를 정전 척(25)에 흡착한다. 또한, 기판 처리 장치(1)에서는, 직류 전원(28)으로부터 직류 전압을 정전 척(25)의 전극판(29)에 인가하여, 에지 링(30)을 정전 척(25)에 흡착한다. 샤워 헤드(24)로부터 토출된 처리 가스는 플라스마화되어, 플라스마 중의 라디칼이나 이온에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 실시된다.
[홈의 구조]
이어서, 도 1에 도시한 전극판(29)의 설치 양태의 일례에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 전극판의 설치 양태의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 2개의 전극판(29)은, 정전 척(25)의 외주부(25b)의 내부의, 에지 링(30)에 대응하는 영역에 마련되어 있다. 이하에서는, 2개의 전극판(29) 중, 내측의 전극판(29)을 내주측 전극판(29-1)이라 하고, 외측의 전극판(29)을 외주측 전극판(29-2)이라 한다.
내주측 전극판(29-1)은, 에지 링(30)의 내주측에 환형으로 배치되어 있다. 외주측 전극판(29-2)은, 에지 링(30)의 외주측에 환형으로 배치되어 있다. 내주측 전극판(29-1) 및 외주측 전극판(29-2)은, 직류 전원(28)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 1개의 직류 전원(28)으로부터 내주측 전극판(29-1) 및 외주측 전극판(29-2)에 전압을 공급하는 경우를 설명하지만, 내주측 전극판(29-1) 및 외주측 전극판(29-2)에 대응해서 직류 전원(28)을 2개 마련하여, 개별로 전압을 공급해도 된다.
정전 척(25)의 외주부(25b)에 이르는 에지 링측 라인(36b)은, 내주측 전극판(29-1)과 외주측 전극판(29-2)의 사이에 마련되어, 전열 가스를 공급한다. 전열 가스는, 에지 링측 라인(36b)을 지나서, 공급 구멍(136)으로부터 정전 척(25)과 에지 링(30)의 사이에 공급된다.
에지 링(30)의 이면에는 홈(50)(도 4의 (c) 참조)이 마련되어 있다. 홈(50)은, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터의 고주파 전력(RF 전력)에 대한 임피던스를 바꾸어, 웨이퍼(W)측에 흐르는 고주파 전류와 에지 링(30)측에 흐르는 고주파 전류의 밸런스를 조정한다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상의 플라스마의 상태와 에지 링(30) 상의 플라스마의 상태를 동일하게 함으로써, 플라스마 에칭에서의 웨이퍼(W)의 에지부에 발생하는 틸팅의 개선을 도모할 수 있다.
예를 들어, 웨이퍼(W)측보다도 에지 링(30)측의 임피던스가 낮으면, 웨이퍼(W)측에 흐르는 고주파 전류에 대한 에지 링(30)측에 흐르는 고주파 전류의 비율이 높아져, 에지 링(30)측의 플라스마 밀도가 높아진다. 이 때문에, 웨이퍼(W)의 에지부에 입사되는 이온의 입사각이 기울어, 틸팅이 발생한다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 에지 링(30)측의 임피던스를 조정하기 위해서 에지 링(30)에 홈(50)을 형성하여, 웨이퍼(W)측에 흐르는 고주파 전류와 에지 링(30)측에 흐르는 고주파 전류의 밸런스를 조정한다.
단, 전열 가스의 공급 구멍(136)의 상부에 홈(50)을 형성하면, 에지 링측 라인(36b) 내를 지나서 공급 구멍(136)으로부터 나오는 전자의 직진 거리가 신장되기 때문에, 이상 방전이 발생하기 쉬워진다.
도 3의 파셴 법칙에 의한 방전 개시 전압의 곡선에 의하면, 극소값(P1)이 가장 방전하기 쉬운 압력(P)×전극간 거리(T)이다. 따라서, 극소값(P1)을 피함으로써 방전 개시 전압이 높아져서 방전하기 어렵게 할 수 있다.
예를 들어, 극소값(P1)보다도 좌측의 곡선에서는, 압력을 일정하게 했을 때, 전극간 거리(T)가 짧을수록 방전 개시 전압이 높아져서 방전하기 어려워진다. 에지 링(30)의 공급 구멍(136)의 상부에 홈(50)을 마련하면, 홈(50)의 공간(길이)만큼 전극간 거리가 길어져, 압력×전극간 거리의 값이 극소값(P1)에 가까워져서, 방전하기 쉬워진다.
이상 방전이 발생하면, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이에서 전자의 이동이 발생하여 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이가 순간적으로 쇼트되어, 에지 링(30)의 정전 흡착력이 저하된다. 정전 흡착력이 저하됨으로써, 에지 링(30)의 이면의 전열 가스의 유량이 점차 증대한다. 그렇게 하면, 에지 링(30)의 이면을 흐르는 전열 가스의 압력이 일정해지지 않기 때문에, 에지 링(30)의 처리 온도가 균일하게 되지 않아, 에칭의 균일성이 나빠진다.
이상으로부터, 본 실시 형태에 관한 적재대(11)에서는, 홈(50)은, 공급 구멍(136)의 상부에는 마련하지 않는다. 이에 의해, 공급 구멍(136)으로부터 도출되는 전자의 직진 거리가, 홈(50)의 공간만큼 신장되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 에지 링(30)의 이면에서의 이상 방전을 억제할 수 있어, 에지 링(30)의 정전 흡착력의 저하를 방지할 수 있다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면을 흐르는 전열 가스의 압력을 일정하게 하여, 에지 링(30)의 처리 온도를 균일하게 제어한다. 이에 의해, 에칭의 균일성을 도모하여, 안정된 프로세스를 실현할 수 있다.
[실험 결과]
도 4는, 홈의 형태가 상이한 비교예 1, 2와 본 실시 형태에 마련된 공급 구멍(136)으로부터의 전열 가스(여기서는 He 가스)의 유량의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4의 (a)의 비교예 1의 「에지 링 단면도」는, 최하단의 「에지 링 이면도」의 A-A 단면을 나타낸다. 도 4의 (b)의 비교예 2의 「에지 링 단면도」는, 최하단의 「에지 링 이면도」의 B-B 단면을 나타낸다. 도 4의 (c)의 본 실시 형태의 「에지 링 단면도」는, 최하단의 「에지 링 이면도」의 C-C 단면을 나타낸다.
도 4의 (a) 내지 (c)에 도시하는 바와 같이, 에지 링 단면도에 나타내는 정전 척(25)의 외주부(25b)에 마련된 에지 링측 라인(36b)의 공급 구멍(136)은, 정전 척 표면도에 나타내는 바와 같이, 정전 척(25)의 외주부(25b)의 표면에서 원주 상으로 등간격으로 6개 개구되어 있다.
도 4의 (a)의 비교예 1에서는, 에지 링 이면도에 나타내는 바와 같이, 에지 링(30)의 이면에는 홈이 마련되어 있지 않다.
도 4의 (b)의 비교예 2에서는, 에지 링 이면도에 나타내는 바와 같이, 공급 구멍(136)이 배치되는 원주 상에 대응하여, 에지 링(30)의 이면에 환형의 홈(49)이 마련되어 있다. 홈(49)은, 정전 척 표면도에 나타내는 공급 구멍(136)과 연통한다.
도 4의 (c)의 본 실시 형태에서는, 에지 링 이면도에 나타내는 바와 같이, 에지 링(30)의 이면에는, 공급 구멍(136)이 배치되는 원주 상에 부채형으로 홈(50)이 마련되어 있다. 단, 본 실시 형태에서는, 에지 링(30)의 이면의 홈(50)은, 공급 구멍(136)의 상부에는 마련되어 있지 않다. 즉, 홈(50)과 공급 구멍(136)은 연통하지 않는 구조로 되어 있다.
도 4의 (a) 내지 (c)의 Slot1, Slot2, Slot3에 실험 결과를 나타낸다. 이 실험에서는, 비교예 1, 2 및 본 실시 형태의 어느 경우에든, 정전 척(25)의 내주측 전극판(29-1) 및 외주측 전극판(29-2)에 인가하는 직류 전압은, 각각 3.25kV로 설정했다. 또한, 비교예 1, 2 및 본 실시 형태에 대해서, 임의의 로트의 3매의 웨이퍼를 Slot1, Slot2, Slot3으로 나타내고, 각각의 슬롯에서의 에지 링측 라인(36b)으로부터 공급되는 He 가스의 유량의 평균값을 측정했다.
그 결과, 비교예 1에서는, Slot1 내지 Slot3으로부터 공급되는 He 가스의 유량은, 1.4(sccm), 1.5(sccm), 1.6(sccm)이었다. 또한, 비교예 2에서는, Slot1 내지 Slot3으로부터 공급되는 He 가스의 유량은, 3.6(sccm), 4.7(sccm), 5.0(sccm)이었다. 이에 반해, 본 실시 형태에서는, Slot1 내지 Slot3으로부터 공급되는 He 가스의 유량은, 모두 0.9(sccm)였다.
즉, 비교예 1, 2의 실험 결과로부터, 비교예 2의 경우, 에지 링(30)의 이면에 홈(49)을 마련했기 때문에, 에지 링(30)의 이면에 홈이 없는 비교예 1과 비교하여, He 가스의 유량이 증가했다.
비교예 1에서는, 에지 링(30)의 이면에 홈이 없기 때문에, 전자의 직진 거리는 비교예 2처럼 길어지지 않는다. 따라서, 이상 방전은 발생하기 어렵다. 단, 비교예 1에서는, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터의 고주파 전력의 인가 시의 임피던스를 바꿀 수 없다. 따라서, 웨이퍼(W)측에 흐르는 고주파 전류와 에지 링(30)측에 흐르는 고주파 전류의 밸런스를 조정할 수 없다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상과 에지 링(30) 상의 플라스마가 상이한 상태로 되어, 플라스마 에칭에서의 웨이퍼(W)의 에지부에 발생하는 틸팅을 억제할 수 없다.
비교예 2에서는, 공급 구멍(136)이 홈(49)과 연통하기 때문에, 공급 구멍(136)으로부터 나오는 전자의 직진 거리가 비교예 1의 경우의 전자의 직진 거리보다도 신장되어, 이상 방전이 발생하기 쉬워진다. 이상 방전이 발생하면, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이에서 전자의 이동이 발생하여 순간적으로 쇼트되어, 에지 링(30)의 정전 흡착력이 저하된다. 정전 흡착력이 저하됨으로써, 에지 링(30)의 이면의 He 가스의 유량이 증가한다.
이에 반해, 본 실시 형태에 나타내는 바와 같이 부채형으로 홈(50)을 형성하고, 홈(50)이 공급 구멍(136)의 상부에는 마련되어 있지 않은 구조로 함으로써, 이상 방전이 발생하기 어려워져, 에지 링(30)의 정전 흡착력의 저하를 회피하고, 각 슬롯으로부터의 He 가스의 유량을 균일하게 할 수 있었다.
즉, 에지 링측 라인(36b) 내의 전자는, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터의 고주파 전류에 의해 가속된다. 비교예 2와 같이 공급 구멍(136)이 홈(49)과 연통하여, 전자의 비행 거리가 긴 경우에는, 전자가 가속되는 거리가 길므로, 가속된 전자는 He 가스를 전리시킨다. 전리되는 He 가스의 수가 많아지면, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이에서 전자의 이동이 발생하여 순간적으로 쇼트되어, 에지 링(30)의 정전 흡착력이 저하된다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이를 흐르는 He 가스의 유량 제어가 증대하여, 에지 링(30)의 처리 온도가 균일하게 되지 않아, 에칭의 균일성이 나빠진다.
한편, 본 실시 형태와 같이 공급 구멍(136)이 홈(50)과 연통하지 않아, 비교예 2에 비해서 전자의 비행 거리가 짧은 경우, 전자가 가속되는 거리가 짧으므로, He 가스를 전리시킬 정도로 전자가 가속되기 전에 전자는 벽 등에 부딪쳐서 흡수되어, 방전 현상은 발생하지 않는다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이의 전자의 이동이 발생하지 않아, 에지 링(30)의 정전 흡착력이 유지된다.
본 실시 형태에 나타내는 에지 링(30)에서는, 홈(50)간의 간격은, He 가스의 공급 구멍(136)의 직경보다도 크고, 공급 구멍(136)의 상부에는 홈(50)이 마련되어 있지 않다. 이 때문에, 비교예 2와 같이 전자의 직진 거리가 신장되지 않는다. 이 때문에, 에지 링(30)의 이면에 있어서, 에지 링의 열교환을 행하기 위한 He 가스를 공급하는 공급 구멍(136)에서의 방전을 억제할 수 있다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 외주부(25b)의 표면의 사이를 흐르는 He 가스의 압력을 일정하게 하여, 에지 링(30)의 처리 온도를 균일하게 제어한다. 이에 의해, 에칭의 균일성을 도모하여, 안정된 프로세스를 실현할 수 있다.
또한, 홈(50)이 공급 구멍(136)의 상부에 마련되지 않는다는 조건을 충족하면 홈(50)은 어떤 형상이든 상관없다. 홈(50)은, 에지 링(30)의 이면에 마련된 제1 홈의 일례이다.
[변형예]
본 실시 형태에 나타내는 에지 링(30)에서는, 홈(50)이 에지 링(30)의 이면에 형성된다. 이에 의해, 제1 고주파 전원(21a) 및 제2 고주파 전원(21b)으로부터 인가되는 고주파 전력에 대한 임피던스를 바꿀 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼(W)측에 흐르는 고주파 전류와 에지 링(30)측에 흐르는 고주파 전류의 밸런스를 조정할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W) 상과 에지 링(30) 상의 플라스마의 상태를 동일하게 제어할 수 있어, 플라스마 에칭에서의 웨이퍼(W)의 에지부에 발생하는 틸팅을 개선할 수 있다.
단, 홈은, 에지 링(30)의 이면에 형성되는 것에 한하지 않는다. 예를 들어, 일 실시 형태에 관한 홈의 변형예에 대해서, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 도 5 및 도 6은, 일 실시 형태에 관한 홈의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 5의 좌측의 에지 링 단면도는, 도 5의 우측의 D-D 단면을 나타낸다. 에지 링 단면도에 나타내는 바와 같이, 부채형의 홈(51)을 정전 척(25)의 외주부(25b)의 에지 링(30)이 배치되는 면에 마련해도 된다. 홈(51)은, 정전 척(25)의 표면에서 공급 구멍(136)이 배치되는 원주 상에 부채형으로 형성되어 있다. 정전 척 표면도에 나타내는 바와 같이, 홈(51)의 사이에 공급 구멍(136)이 마련되고, 홈(51)과 공급 구멍(136)은 연통하지 않는다. 이 경우, 에지 링(30)의 이면에는, 홈(50)은 없어도 된다.
또한, 홈(51)이 공급 구멍(136)과 연통하지 않는다는 조건을 충족하면, 홈(51)은 어떤 형상이든 상관없다. 홈(51)은, 적재대(11)의 에지 링(30)이 배치되는 면에 마련된 제2 홈의 일례이다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 에지 링(30)의 이면에 홈(50)을 마련하고, 또한, 적재대(11)의 에지 링(30)이 배치되는 면에 홈(51)을 마련해도 된다. 이 경우에도, 홈(50)은 공급 구멍(136)의 상부에는 마련되어 있지 않고, 홈(50)과 공급 구멍(136)은 연통하지 않는다. 마찬가지로, 홈(51)과 공급 구멍(136)은 연통하지 않는다.
이 때문에, 전자가 가속되는 거리가 홈(50, 51)에 의해 길어지지 않아, He 가스를 전리시킬 정도로 전자가 가속되기 전에 전자는 벽 등에 부딪쳐서 흡수되어, 방전 현상은 발생하지 않는다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 표면의 사이의 전자의 이동이 발생하지 않아, 에지 링(30)의 정전 흡착력이 유지된다. 이에 의해, 에지 링(30)의 이면과 정전 척(25)의 외주부(25b)의 사이를 흐르는 전열 가스의 압력을 일정하게 하여, 에지 링(30)의 처리 온도를 균일하게 제어한다. 이에 의해, 에칭의 균일성을 도모하여, 안정된 프로세스를 실현할 수 있다.
또한, 에지 링(30)은, 내측, 중앙 및 외측으로 환형으로 3분할된 에지 링이나 내측 및 외측으로 환형으로 2분할된 에지 링이어도 된다. 이 경우에도, 홈은, He 가스의 공급 구멍(136)의 상부에는 마련되지 않고, 홈과 공급 구멍(136)은 연통하지 않는다. 이에 의해, 에지 링의 열교환을 행하기 위한 He 가스를 공급하는 공급 구멍(136)에서의 방전을 억제할 수 있다.
금회 개시된 일 실시 형태에 관한 적재대, 기판 처리 장치 및 에지 링은, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 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 개시의 기판 처리 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입이라도 적용 가능하다.
본 명세서에서는, 기판의 일례로서 웨이퍼(W)를 들어 설명했다. 그러나, 기판은, 이에 한하지 않고, FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 각종 기판, 프린트 기판 등이어도 된다.
본 국제 출원은, 2018년 6월 12일에 출원된 일본 특허 출원 2018-112276호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 본 국제 출원에 원용한다.
1: 기판 처리 장치
10: 처리 용기
11: 적재대
21a: 제1 고주파 전원
21b: 제2 고주파 전원
25: 정전 척
25a: 중심부
25b: 외주부
26: 전극판
27: 직류 전원
28: 직류 전원
29: 전극판
29-1: 내주측 전극판
29-2: 외주측 전극판
30: 에지 링
36a: 웨이퍼측 라인
36b: 에지 링측 라인
43: 제어부
50: 홈
51: 홈
136: 공급 구멍
W: 웨이퍼

Claims (6)

  1. 플라스마 처리가 실시되는 기판을 적재하는 적재대이며,
    상기 기판의 주변에 배치되는 에지 링과 해당 기판을 흡착하는 정전 척과,
    상기 정전 척과 상기 에지 링의 사이에 열매체를 공급하는 공급 구멍을 갖고,
    상기 에지 링 및 상기 적재대의 적어도 어느 것에는 홈이 마련되고,
    상기 홈은, 상기 공급 구멍과 연통하지 않는,
    적재대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈은, 상기 에지 링의 이면에 마련된 제1 홈을 포함하는, 적재대.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 홈은, 상기 적재대의 상기 에지 링이 배치되는 면에 마련된 제2 홈을 포함하는, 적재대.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정전 척은, 상기 적재대에 적재된 기판을 흡착하는 제1 전극과, 상기 에지 링을 흡착하는 제2 전극을 포함하는, 적재대.
  5. 기판을 적재하는 적재대와,
    기판의 주변에 배치되는 에지 링과,
    상기 에지 링과 상기 기판을 흡착하는 정전 척과,
    상기 정전 척과 상기 에지 링의 사이에 열매체를 공급하는 공급 구멍을 갖고,
    상기 에지 링 및 상기 적재대의 적어도 어느 것에는 홈이 마련되고,
    상기 홈은, 상기 공급 구멍과 연통하지 않는,
    기판 처리 장치.
  6. 플라스마 처리가 실시되는 기판의 주변에 배치되는 에지 링이며,
    상기 에지 링에는 홈이 마련되고,
    상기 홈은, 상기 에지 링을 흡착하는 정전 척과 상기 에지 링의 사이에 열매체를 공급하는 공급 구멍과 연통하지 않는,
    에지 링.
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