KR20210046689A - 기판 지지체 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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아키라 나가야마
야스하루 사사키
다케토시 도미오카
신 야마구치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

베이스 테이블과, 기판이 거치되는 정전 척과, 상기 정전 척에 구비되는 전극과, 상기 전극의 접점부와, 상기 베이스 테이블 상에서 상기 정전 척과 상기 베이스 테이블을 접착시키며, 상기 접점부를 덮지 않는 접착층과, 상기 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉하는 급전 단자를 포함하는 기판 지지체가 제공된다.

Description

기판 지지체 및 기판 처리 장치
본 개시 내용은 기판 지지체 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1은, 피처리체를 거치하는 거치 테이블에 있어 피처리체를 정전 흡착하기 위한 전극으로의 급전 단자를 구비한다.
일본국 공개특허공보 특개2016-027601호
본 개시 내용은 안정적으로 전극에 급전하는 구조를 제공한다.
본 개시 내용의 일 양태에 따르면, 베이스 테이블과, 기판이 거치되는 정전 척과, 상기 정전 척에 구비되는 전극과, 상기 전극의 접점부와, 상기 베이스 테이블 상에서 상기 정전 척과 상기 베이스 테이블을 접착시키며, 상기 접점부를 덮지 않는 접착층과, 상기 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉하는 급전 단자를 포함하는 기판 지지체가 제공된다.
일 측면에 의하면, 안정적으로 전극에 급전하는 구조를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시형태와 비교예에 따른 기판 처리체에서의 급전 단자 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 급전 단자 이탈 방지 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 급전 단자의 접점부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 급전 단자의 스프링 구조 또는 컨택트 부재의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 기판 지지체를 관통하는 소켓의 일 예를 나타내는 도면이다.
이하에서는, 본 개시 내용을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 한편, 본 명세서 및 도면에 있어 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복되는 설명을 생략한다.
[기판 처리 장치의 구성]
우선, 본 개시 내용의 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치(10)의 구성의 일 예에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 기판 처리 장치(10)의 일 예로서, 평행 평판의 용량 결합형 플라즈마 처리 장치를 예로 들었다. 다만, 기판 처리 장치(10)는, 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않으며, 플라즈마를 사용하지 않는, 열을 이용하는 처리 장치, 광을 이용하는 처리 장치 등일 수도 있다.
기판 처리 장치(10)는 기밀(氣密)하게 구성되며, 전기적으로 접지 전위로 되어 있는 처리 용기(1)를 구비한다. 처리 용기(1)는 원통 형상이며, 예를 들어 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 처리 용기(1)는 플라즈마가 생성되는 처리 공간을 경계 짓는다. 처리 용기(1) 내에는, 기판(work-piece)의 일 예인 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 지지하는 기판 지지체(2)가 수용되어 있다. 일 실시형태의 기판 지지체(2)는 베이스 테이블(3), 웨이퍼(W)가 거치되는 정전 척(6), 지지부(7)를 갖는다. 베이스 테이블(3)은 대략 원기둥 형상이며, 도전성 금속, 예를 들어, 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 베이스 테이블(3)은 하부 전극으로서 기능한다. 베이스 테이블(3)은 절연체인 지지 테이블(4)에 의해 지지되어 있으며, 지지 테이블(4)은 처리 용기(1) 바닥부에 설치되어 있다. 베이스 테이블(3)은, 예를 들어 나사를 통해 뒷면쪽에서 지지 테이블(4)에 체결되어 있다. 정전 척(6)은 평면시(平面視)로 보았을 때에 기판 지지체(2) 중앙에 구비되어 있으며, 웨이퍼(W)를 정전 흡착시키기 위한 기능을 가진다.
정전 척(6)은 척 전극(6a)과 절연체(6b)를 구비한다. 척(chuck) 전극(6a)은 절연체(6b) 내부에 구비되어 있으며, 척 전극(6a)에는 직류 전원(12)이 접속되어 있다. 척 전극(6a)은 후술하는 급전 단자를 통해 직류 전원(12)에 접속된다.
정전 척(6)은, 직류 전원(12)으로부터 척 전극(6a)에 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼(W)를 정전 흡착한다. 정전 척(6)에는, 가열 소자인 하나 이상의 히터 전극(6c)(정전 척(6)쪽 히터 전극)이 구비되어 있다. 히터 전극(6c)은 히터 전원(14)에 접속되어 있다. 히터 전극(6c)은, 예를 들어, 기판 지지체(2)의 중심을 둘러싸도록 환형(環形)으로 배치되어 있다. 히터 전극(6c)은, 예를 들어, 중심 영역을 가열하는 히터와, 중심 영역 바깥쪽을 둘러싸도록 환형으로 배치되는 히터를 포함할 수도 있다. 이 경우, 웨이퍼(W)의 온도를, 당해 웨이퍼(W) 중심에 대해 방사(放射) 방향으로 위치하는 복수 개의 영역마다 제어할 수 있다.
또한, 정전 척(6)의 바깥쪽에는 환형의 에지 링(5, "포커스 링"이라고도 함)이 구비되어 있다. 에지 링(5)은, 예를 들어 단결정 실리콘으로 형성되어 있으며, 지지부(7)를 사이에 두고 베이스 테이블(3)에 의해 지지되어 있다. 지지부(7)의 내부에는, 가열 소자인 히터 전극(22)(에지 링(5)쪽 히터 전극)이 구비되어 있다. 히터 전극(22)은 에지 링(5)의 온도를 제어한다. 히터 전극(22)은 히터 전원(14)에 접속될 수도 있으며 다른 히터 전원에 접속될 수도 있다. 히터 전원(14)은 온 오프 스위칭에 의해 히터 전극(6c,22)으로의 급전이 온 오프될 수 있도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 웨이퍼(W)의 온도와 에지 링(5)의 온도는 서로 다른 히터에 의해 독립적으로 제어된다.
베이스 테이블(3)에는 급전 로드(50)가 접속되어 있다. 급전 로드(50)에는, 제1 정합기(11a)를 사이에 두고 제1 RF 전원(10a)이 접속되며, 또한, 제2 정합기(11b)를 사이에 두고 제2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제1 RF 전원(10a)은 플라즈마 발생용 전원이며, 제1 RF 전원(10a)으로부터 소정 주파수의 고주파 전력이 기판 지지체(2)의 베이스 테이블(3)로 공급된다. 또한, 제2 RF 전원(10b)은 이온 끌어당김용(바이어스용) 전원이며, 제2 RF 전원(10b)으로부터 제1 RF 전원(10a)보다 낮은 주파수의 고주파 전력이 기판 지지체(2)의 베이스 테이블(3)로 공급된다.
베이스 테이블(3)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) 안에, 예를 들어 냉각수 등의 냉매 또는 열 매체를 순환시킴으로써, 기판 지지체(2)를 소정 온도로 제어한다. 한편, 웨이퍼(W) 뒷면으로 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 가스 공급관이 기판 지지체(2) 등을 관통하도록 구비될 수도 있다. 가스 공급관은 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들 구성에 의해 기판 지지체(2)의 정전 척(6)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼(W)를 소정 온도로 제어한다.
기판 지지체(2)의 상방에는, 상부 전극으로서의 기능을 갖는 샤워 헤드(16)가 기판 지지체(2)에 평행하게 대면하도록 구비되어 있다. 샤워 헤드(16)와 기판 지지체(2)는 한 쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다.
샤워 헤드(16)는 처리 용기(1)의 천정벽 부분에 구비되어 있다. 샤워 헤드(16)는, 본체부(16a)와, 전극판을 이루는 상부 천정판(16b)을 구비하며, 절연성 부재(95)를 사이에 두고 처리 용기(1) 상부에 의해 지지된다. 본체부(16a)는 도전성 재료, 예를 들어 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지며, 그 하부에서 상부 천정판(16b)을 탈착 가능하게 지지한다.
본체부(16a)의 내부에는, 가스 확산실(16c)이 구비되고, 본체부(16a)의 저부에는, 가스 확산실(16c) 하부에 위치하며 가스 확산실(16c)에 연통하는 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 천정판(16b)에는, 당해 상부 천정판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이 상기 가스 통류 구멍(16d)과 겹쳐지게 구비되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)로 공급된 처리 가스는 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
본체부(16a)에는 가스 확산실(16c)로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(16g)에는 가스 공급 배관(15a)이 접속되어 있으며, 가스 공급 배관(15a)의 타단에는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)이 접속된다. 가스 공급 배관(15a)에는 상류쪽에서부터 매스 플로우 컨트롤러(MFC, 15b), 개폐 밸브(V2)의 순서로 구비되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 가스 공급 배관(15a)을 통해 가스 확산실(16c)로 공급되며, 가스 확산실(16c)로부터 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해 처리 용기(1) 내에 샤워 형상으로 분산되어 공급된다.
전술한 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에는, 로우 패스 필터(LPF, 71)를 사이에 두고 가변 직류 전원(72)이 전기적으로 접속되어 있다. 가변 직류 전원(72)은 온 오프 스위치(73)에 의해 급전이 온 오프될 수 있도록 구성되어 있다. 가변 직류 전원(72)의 전류·전압 및 온 오프 스위치(73)의 온 오프는 후술하는 제어부(90)에 의해 제어된다. 한편, 제1 RF 전원(10a), 제2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 기판 지지체(2)로 인가되어 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라 제어부(90)에 의해 온 오프 스위치(73)가 온으로 된다. 그리하여, 상부 전극으로서의 샤워 헤드(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
또한, 처리 용기(1)의 측벽으로부터 샤워 헤드(16)의 높이 위치보다 윗쪽으로 연장되도록 원통 형상의 접지 도체(1a)가 구비되어 있다. 원통 형상의 접지 도체(1a)는 상부에 천정벽을 구비하고 있다.
처리 용기(1)의 바닥부에는 배기구(81)가 형성되어 있으며, 배기구(81)에는 배기관(82)을 통해 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는 진공 펌프를 구비하며, 이 진공 펌프를 작동시킴으로써 처리 용기(1) 안을 소정의 진공도까지 감압시킬 수 있다. 처리 용기(1) 내 측벽에는 웨이퍼(W)의 반출입구(84)가 구비되어 있으며, 반출입구(84)에는 당해 반출입구(84)를 개폐하는 게이트 밸브(85)가 구비되어 있다.
처리 용기(1)의 측부 안쪽에는 내벽면을 따라 데포 실드(86)가 구비되어 있다. 데포 실드(86)는 처리 용기(1)에 에칭 부생성물(데포)이 부착되는 것을 방지한다. 데포 실드(86)의 웨이퍼(W)와 대략 같은 높이 위치에는, 접지에 대한 전위를 제어할 수 있도록 접속된 도전성 부재(89, GND 블록)가 구비되며, 이에 의해 이상 방전이 방지된다. 또한, 기판 지지체(2)의 외측부를 따라 연장되는 데포 실드(87)가 구비되어 있다. 데포 실드(86,87)는 탈착 가능하도록 구성되어 있다. 양 데포 실드(86,87)의 사이로 이루어지며 평면시로 보았을 때에 환형인 배기로에는, 배플 플레이트(48)가 구비되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예를 들어, 알루미늄재에 Y2O3 등의 세라믹을 피복함으로써 구성될 수 있다. 배플 플레이트(48) 아랫쪽에는 배기구(81)가 구비되어 있다.
상기 구성의 기판 처리 장치는 제어부(90)에 의해 그 동작이 총괄적으로 제어된다. 제어부(90)에는, CPU를 구비하여 기판 처리 장치 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(91)와, 유저 인터페이스(92)와, 메모리(93)가 구비되어 있다.
유저 인터페이스(92)는, 공정 관리자가 기판 처리 장치를 관리하기 위해 명령 입력을 조작하는 키보드, 기판 처리 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
메모리(93)에는, 기판 처리 장치에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(91)의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어), 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라 유저 인터페이스(92)로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피를 메모리(93)로부터 불러들여 프로세스 컨트롤러(91)로 하여금 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(91)의 제어 하에 기판 처리 장치에서의 원하는 처리가 행해진다. 또한, 제어 프로그램, 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 읽어들일 수 있는 컴퓨터 기억 매체(예를 들어, 하드디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용할 수 있다. 또는, 다른 장치로부터, 예를 들어 전용 회선을 통해 수시로 전송시켜 온라인에서 사용할 수도 있다.
[기판 지지체의 요부 구성]
이어서, 도 2를 참조하여, 일 실시형태에 따른 기판 지지체(2)의 요부 구성에 대해, 비교예에 따른 기판 지지체와 비교하며 설명한다. 도 2의 왼쪽 부분은 <비교예>에 따른 기판 지지체(192)의 척 전극(6a)의 급전 부분을 나타내는 개략 단면도이다. 도 2의 오른쪽 부분은 <본 실시형태>에 따른 기판 지지체(2)의 척 전극(6a)의 급전 부분을 나타내는 개략 단면도이다. 도 2에서는 설명의 편의상 히터 전극(6c)이 생략되어 있다.
기판 지지체(192,2)는 베이스 테이블(3), 정전 척(6), 베이스 테이블(3) 상에서 정전 척(6)과 기판 테이블(3)을 접착시키는 절연 접착층(23), 정전 척(6)에 구비되는 척 전극(6a)을 구비한다.
비교예의 기판 지지체(192)에서는, 애자(碍子, 26)가 수지 등의 절연체로 형성되어, 그 내부에 충전되는 도통성 부재(25)와 베이스 테이블(3) 사이를 절연시킨다. 도통성 부재(25)의 말단부는 컨택트 프로브(27)에 접촉한다. 또한, 도통성 부재(25)의 선단부는 도전 접착제(24)를 통해 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 접촉하며, 이에 의해 컨택트 프로브(27)를 통해 직류 전압이 공급된다.
비교예의 기판 지지체(192)에서는, 도통성 부재(25)와 척 전극(6a)이 도전 접착제(24) 또는 납땜재 등과 같은 방법에 의해 접합되어 있다. 이러한 구성에 의해, 기판 지지체(192)가 비교예의 윗쪽 부분에 나타내는 상온(常溫)보다 아랫쪽 부분에 나타내는 바와 같이 고온으로 되면, 절연체인 정전 척(6)과 알루미늄인 베이스 테이블(3) 간의 선팽창 계수 차로 인해 베이스 테이블(3)이 정전 척(6)보다 외주 쪽으로 늘어나 게 된다. 그 결과, 도전 접착제(24)가 정전 척(6)의 중심보다 외측에서 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 접촉하는 경우, 접점부(6a1)와 도통성 부재(25)가 어긋남으로써 도전 접착제(24)가 변형을 일으켜 도전 접착제(24)에 내부 응력이 발생한다.
처리 용기(1) 내에서 웨이퍼(W)에 대해 플라즈마 처리를 반복함으로써, 고온과 상온(저온)의 온도 사이클을 반복하면, 도전 고무 등으로 형성되어 있는 도전 접착제(24)가 열화하여 척 전극(6a)으로 안정되게 급전하는 것이 어려워진다. 특히, 근래의 프로세스에서는, 고온과 저온의 온도 변화 폭이 확대되고 또한 척 전극(6a)으로 인가되는 직류 전압 및 베이스 테이블(3)로 인가되는 고주파 전력이 커지고 있다. 이에 따라 정전 척(6)과 베이스 테이블(3) 간의 선팽창 계수 차로 인해 도전 접착제(24)에 반복적으로 발생하는 내부 응력이 더욱 커져서, 척 전극(6a)의 접점부(6a1)와 접합하는 도전 접착제(24)의 열화가 더욱 큰 과제로 되어 있다.
그리하여, 도 2의 오른쪽 부분의 본 실시형태에 따른 기판 지지체(2)에서는, 도전 접착제(24)를 배제하고, 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 대한 가동 접점으로 치환하였다. 이로써, 정전 척(6)과 베이스 테이블(3) 간 선팽창 계수 차로 인해 반복적으로 응력이 발생하더라도 척 전극(6a)으로 안정적으로 급전되는 구조를 제공할 수가 있다.
구체적으로, 본 실시형태에 따른 기판 지지체(2)는 도전 접착제(24)를 구비하지 않는다. 즉, 도전 접착제(24)가 매립되었던 부분이 뚫려 있어 척 전극(6a) 하면의 접점부(6a1)가 노출되어 있다.
이러한 구성에서 본 실시형태에 따른 기판 지지체(2)는, 베이스 테이블(3), 정전 척(6), 절연 접착층(23), 척 전극(6a), 급전 단자(30)를 구비하며, 급전 단자(30)는 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 고정되지 않으면서(가동) 접촉한다.
급전 단자(30)는 애자(26)의 내부에 구비되어 있다. 애자(26)는 중공(中空) 부재로서 베이스 테이블(3)을 관통하는 관통 구멍을 형성한다. 척 전극(6a)과 베이스 테이블(3) 사이에는 전위차가 발생하므로, 애자(26)는 그 전위차에 견딜 수 있는 알루미나, 수지 등과 같은 절연성 부재로 형성된다.
이로써, 베이스 테이블(3)과 절연 접착층(23)을 관통하는 관통 구멍이 베이스 테이블(3) 내에 형성되며, 관통 구멍의 내부에 급전 단자(30)가 수용된다. 또한, 애자(26)는 급전 단자(30)와 베이스 테이블(3) 사이를 절연시킨다. 급전 단자(30)의 말단부(30b)는 컨택트 프로브(27)에 접촉하며, 이로써 급전 단자(30)와 컨택트 프로브(27)가 전기적으로 접속된다. 이로써, 직류 전원(12)으로부터 공급된 직류 전압은 컨택트 프로브(27)를 통해 급전 단자(30)로부터 척 전극(6a)으로 인가된다.
급전 단자(30)는 선단부(30a)가 구(球) 형상인 봉(棒) 형상 부재이며, 말단부(30b)가 직경 방향으로 넓어져 있다. 이로써, 척 전극(6a)과 베이스 테이블(3)간 선팽창 계수 차에 의해 급전 단자(30)가 경사지거나 컨택트 프로브(27)가 어긋나는 등의 경우에도, 급전 단자(30) 말단부(30b)와 컨택트 프로브(27)의 접촉을 유지할 수가 있다.
또한, 정전 척(6)과 베이스 테이블(3) 간 선팽창 계수 차로 인해, 기판 지지체가 본 실시형태의 윗쪽 부분에 나타내는 상온보다 고온으로 되면, 아랫쪽 부분에 나타내는 바와 같이, 베이스 테이블(3)이 정전 척(6)보다 외주쪽으로 늘어난다. 이 경우에도 본 실시형태에 따른 급전 단자(30)는 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 고정되어 있지 않은 상태에서 선단부(30a)가 점 접촉하고 있으므로, 급전 단자(30)과 척 전극(6a) 간에 내부 응력이 발생하지 않는다. 이로써 척 전극(6a)으로 안정되게 급전할 수가 있다.
애자(26)의 내주에는 단차부(26a,26b)가 형성되어 있다. 이로써 단차부(26a)와 단차부(26b) 사이의 애자(26)의 내측 직경이 단차부(26a,26b)의 외측 직경보다 작은 오목부가 형성된다.
급전 단자(30)는 C형 링 형상 부재(31)에 삽입되며, 단차부(26a)로부터 약간 급전 단자(30) 선단부(30a)에 가까운 위치에 C형 링 형상 부재(31)의 하면이 위치하도록, C형 링 형상 부재(31)이 끼워진다. C형 링 형상 부재(31)의 외경은 오목부의 내경보다 크다. 이로써 C형 힝 형상 부재(31)가 급전 단자(30)의 이탈을 막게 되어, 베이스 테이블(3)로부터 낙하하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 오목부의 내경은 급전 단자(30)의 외경(말단부(30b) 제외)보다 크다. 이로써 급전 단자(30)가 애자(26)에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 급전 단자(30)는 C형 링 형상 부재(31) 대신에 O형 링 형상 부재를 구비할 수도 있다. C형 링 형상 부재(31) 및 O형 링 형상 부재는, 급전 단자(30)의 장착 개소에 홈을 형성하고 그 홈에 링 형상 부재를 끼운다.
다만, C형 링 형상 부재(31)는, 도 3 왼쪽 부분의 <C-Ring>에 나타내는 바와 같이 뚫린 부분(31a)을 가지는 바, O형 링 형상 부재보다 잘 변형된다. 그러므로, 급전 단자(30)를 애자(26)의 오목부에 삽입할 때에는, 테이퍼 형상의 단차부(26b)를 따라 C형 링 형상 부재(31)가 변형되어 급전 단자(30)가 오목부를 통과하면, 단차부(26a) 상부의 공간에서 C형 링 형상 부재(31)의 형상이 복원된다. 이로써 탄성 변형되는 수지제의 C형 링 형상 부재(31)를 사용하면, 급전 단자(30)의 이탈 방지 구조를 형성하기 쉽다는 장점이 있다.
본 실시형태의 이탈 방지 구조는, 도 3의 왼쪽 부분에 나타내는 C형 링 형상 부재(31)에 의한 것에 한정되지 않으며, 도 3의 오른쪽 부분에 나타내는 <나사 구조>를 구비할 수도 있다. 나사 구조의 경우, 애자(26) 내 오목부에 암나사(26c)를 형성하며, 단차부(26a)보다 윗쪽 공간의 직경을 암나사(26c)가 형성된 공간의 직경보다 큰 공간으로 한다. 그리고, 급전 단자(30)의 선단부(30a) 근처에 암나사(26c)에 대응하는 직경의 수나사(30c)를 구비한다.
급전 단자(30)를 애자(26)의 오목부에 삽입하면서 수나사(30c)를 암나사(26c)로 조여가면, 수나사(30c)가 오목부 끝의 공간으로 빠지며, 이로써 수나사(30c)가 이탈 방지 상태로 된다. 이로써 급전 단자(30)가 베이스 테이블(3)로부터 낙하하는 것을 방지할 수가 있다.
본 실시형태에서는, 급전 단자(30)의 선단부(30a)가 구(球) 형상으로 되어 있다. 이로써, 급전 단자(30)는 척 전극(6a)의 접점부(6a1)에 점 접촉하게 된다. 그 결과, 다른 급전 단자(30)와의 접촉 면적 불균일을 줄일 수 있다. 급전 단자(30)의 선단부(30a)는 척 전극(6a)의 접점부(6a1)과 점 접촉하는 형상이 바람직하지만, 이에 한정되지는 않으며, 테이퍼 형상, 평탄 형상 등 어떤 형상도 가능하다.
또한, 본 실시형태에서는, 급전 단자(30)의 선단부(30a)의 재료로서 척 전극(6a)보다 부드러운 재료를 사용한다. 즉, 급전 단자(30)의 선단부(30a)의 경도는 정전 척(6)의 척 전극(6a)의 경도보다 낮다. 그리하여, 마찰에 의한 손상을 입은 경우에도 용이하게 교환할 수 있는 급전 단자(30) 쪽을 마모시킴으로써, 교환이 어려운 정전 척(6)(척 전극(6a))쪽을 우선적으로 보호할 수가 있다. 예를 들어, 급전 단자(30)의 선단부(30a)의 경도는 HV(Vickers Hardness) 10~2500 정도이고, 정전 척(6)의 척 전극(6a)의 경도는 HV 2000~2500 정도일 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 바와 같이, 정전 척(6)의 척 전극(6a) 표면에 접점판(33)을 구비하여 접점판(33)이 척 전극(6a)의 접점부로서 기능하도록 할 수 있다. 이 경우, 급전 단자(30)의 선단부(30a)는 접점판(33)에 점 접촉한다. 이러한 구성에서는, 급전 단자(30)가 직접 척 전극(6a)에 접촉하지 않으므로, 척 전극(6a)이 손상을 입는 것을 더욱 방지할 수가 있다.
도 5의 왼쪽 부분의 <급전 단자 내에 반력이 있는 구조>에 나타내는 바와 같이, 급전 단자(30)는 내부에 반력을 갖도록 하는 스프링 구조를 구비할 수도 있다. 예를 들어, 급전 단자(30)에 상하 방향으로 신축 가능한 스프링 부재(30d)을 구비시킬 수도 있다. 이로써, 스프링 부재(30d)이 반력에 의해 급전 단자(30)를 상하 방향으로 신축시킴으로써, 선단부(30a)와 접점판(33)(또는 접점부(6a1))와의 접촉을 확실하게 할 수 있어서, 척 전극(6a)에 보다 안정적으로 직류 전압을 급전할 수 있다.
한편, 도 5의 왼쪽 부분의 구조에는 이탈 방지 구조가 구비되어 있지 않으나, 스프링 구조에 더해 도 3에 나타낸 이탈 방지 구조를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 급전 단자(30)가 팽창하여 애자(26)에 간섭하면, 급전 단자(30)의 자유로운 움직임이 제한된다. 그렇게 되면, 척 전극(6a)과의 도통(導通)을 취할 수 없게 되는 경우가 있다. 따라서, 급전 단자(30)와 애자(26) 사이에는 틈새를 두는 것이 바람직하다.
도 5의 오른쪽 부분의 <급전 단자 내에 반력이 없는 구조>에 나타내는 바와 같이, 급전 단자(30) 내에 반력을 갖지 않도록 하는 구조일 수도 있다. 이 경우, 베이스 테이블(3)을 지지하는 지지 테이블(4)을 관통하며, 베이스 테이블(3)에 구비된 애자(26) 내 공간과 연통하는 애자(28) 내에 삽입된 컨택트 프로브(27)에, 상하 방향으로 신축가능한 스프링 부재(27d)를 구비시킬 수도 있다. 이 경우, 스프링 부재(27d)의 반력에 의해 컨택트 프로브(27)를 상하 방향으로 신축시킨다. 이로써, 급전 단자(30)를 컨택트 프로브(27) 쪽에서 밀어올려 급전 단자(30) 선단부(30a)와 접점판(33)(또는 접점부(6a1))의 접촉을 확실하게 취할 수 있으므로, 척 전극(6a)에 보다 안정적으로 직류 전압을 급전할 수 있다.
마지막으로, 각 부재가 취할 수 있는 재질의 일 예에 대해, 이하에 기재한다. 다만, 금속, 수지, 세라믹 재질에 있어 구체적인 명칭에 대해서는, 일 예이며, 이에 한정되는 것이 아니다.
· 급전 단자(30)
금속(알루미늄, 티탄, 스테인레스, 구리 등)
· 접점판(33)
금속(알루미늄, 티탄, 스테인레스, 구리 등)
· 애자(26)
세라믹(알루미나, 지르코니아 등)
수지(베스펠, PEEK(폴리에테르에테르케톤), PCTFE(네오프론), PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)
· C형 링 형상 부재(31)
수지(베스펠, PEEK, PCTFE, PTFE)
금속(알루미늄, 티탄, 스테인레스, 구리 등)
특히, 도 6의 왼쪽 부분의 <금속 소켓>에 나타내는 바와 같이, 애자(26)의 내주쪽이 금속 부재(26f)로 형성되어 있으면, 금속인 급전 단자(30)와 애자(26)의 금속 부재(26f)와의 사이에서 방전이 발생하는 경우가 있다. 한편, 도 6의 오른쪽 부분의 <절연 소켓>에 나타내는 바와 같이, 애자(26)가 세라믹, 수지 등과 같은 절연체로 형성되어 있으면, 금속인 급전 단자(30)와 절연체인 애자(26) 사이에서 방전이 발생하지 않는다. 이상으로부터 애자(26)는 금속이 아니라 절연체로 형성하는 것이 바람직함을 알 수 있다.
[변형예]
이상에서는, 급전 단자(30)를 정전 척(6)의 척 전극(6a)에 접촉시키도록 구비시켜 직류 전압을 급전하는 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 급전 단자(30)를 기판 지지체(2)에 구비된 정전 척(6)쪽 히터 전극(6c)에 접촉시킴으로써, 히터 전원(14)으로부터의 교류 전압을 히터 전극(6c)에 급전할 때에도 사용할 수가 있다. 따라서, 정전 척(6)에 구비되는 전극은 척 전극(6a)과 히터 전극(6c)을 포함하며, 급전 단자(30)를 척 전극(6a)과 히터 전극(6c) 중 한쪽 또는 양쪽의 급전에 사용할 수가 있다.
또한, 급전 단자(30)는, 에지 링(5)에 구비되는 에지 링(5)쪽 히터 전극(22)과, 에지 링(5)을 베이스 테이블(3)에 정전 흡착시키기 위한 에지 링(5)쪽 전극(미도시) 중 적어도 어느 한쪽의 급전에 급전 단자(30)를 사용할 수도 있다.
또한, 급전 단자(30)는 하부 전극으로서 기능하는 기판 지지체(2)와 급전 로드(50)와의 접점부에 구비될 수도 있다.
변형예의 어느 경우이든, 급전 단자(30)는 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉한다. 이로써, 고온과 저온의 온도 사이클에 따른 급전 단자(30) 인근 부재의 선팽창 계수 차에 의해, 급전 단자(30) 인근 부재 간에 어긋남이 발생하더라도, 급전 단자(30)의 선단부(30a)는 그 어긋남에 따른 위치로 이동하면서 전극의 접점부에 접촉하게 된다. 이로써, 전극에 안정적으로 급전하는 구조를 제공할 수가 있다.
이번에 개시된 일 실시형태에 따른 기판 지지체 및 기판 처리 장치는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 보아야 한다. 상기 실시형태는 첨부의 청구범위 및 그 요지를 일탈하지 않으면서 여러 가지 형태로 변형 및 개량 가능하다. 상기 복수 개의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있으며, 또한 모순되지 않는 범위에서 서로 조합될 수도 있다.
본 개시 내용의 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) 중 어느 타입에도 적용할 수 있다.
본 명세서에서는, 기판의 일 예로서 웨이퍼(W)를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 기판은 이에 한정되지 않으며, FPD(Flat Panel Display)에 사용되는 각종 기판, 프린트 기판 등일 수도 있다.
본 국제출원은 2018년 9월 14일에 출원된 일본국 특허출원 2018-172696호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 본 국제출원에 원용한다.
1 처리 용기
2 기판 지지체
3 베이스 테이블
4 지지 테이블
5 에지 링
6 정전 척
6a 척 전극
6a1 접점부
6c 히터 전극
10 기판 처리 장치
12 직류 전원
14 히터 전원
15 처리 가스 공급원
16 샤워 헤드
22 히터 전극
26 애자
27 컨택트 프로브
27d 스프링 부재
30 급전 단자
30d 스프링 부재
31 링 형상 부재
33 접점판

Claims (10)

  1. 베이스 테이블과,
    기판이 거치되는 정전 척과,
    상기 정전 척에 구비되는 전극과,
    상기 전극의 접점부와,
    상기 베이스 테이블 상에서 상기 정전 척과 상기 베이스 테이블을 접착시키며, 상기 접점부를 덮지 않는 접착층과,
    상기 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉하는 급전 단자를 포함하는 기판 지지체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 테이블과 상기 접착층을 관통하는 관통 구멍 내에 당해 급전 단자를 유지하는 이탈 방지 구조를 가지는 기판 지지체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 관통 구멍은 상기 베이스 테이블 내에 구비된 절연성 애자에 의해 형성되는 것인 기판 지지체.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이탈 방지 구조는 상기 급전 단자의 외주에 장착된 링 형상 부재를 포함하며,
    상기 링 형상 부재의 외경은 상기 관통 구멍의 직경 중 일부보다 큰 것인 기판 지지체.
  5. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 이탈 방지 구조는 나사 구조이며,
    상기 급전 단자에 형성된 수나사가 상기 관통 구멍에 형성된 암나사에 나사 결합되는 것인 기판 지지체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 단자의 선단부는 상기 전극의 표면 또는 당해 표면에 구비된 접점판을 상기 전극의 접점부로 해서 점 접촉하는 것인 기판 지지체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 단자는 상하 방향으로 신축 가능한 스프링 구조를 갖는 것인 기판 지지체.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 급전 단자의 말단부는 상하 방향으로 신축 가능한 컨택트 부재에 접속되는 것인 기판 지지체.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정전 척에 구비되는 전극은 척 전극과 히터 전극을 포함하며,
    상기 급전 단자는, 상기 베이스 테이블 상의 기판 외주부의 에지 링에 구비되는 전극과, 상기 척 전극과, 상기 히터 전극과, 하부 전극으로서의 상기 기판 지지체 중 적어도 어느 하나의 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉하는 것인 기판 지지체.
  10. 처리 용기와 기판 지지체를 포함하는 기판 처리 장치로서,
    상기 기판 지지체는,
    베이스 테이블과,
    기판이 거치되는 정전 척과,
    상기 정전 척에 구비되는 전극과,
    상기 전극의 접점부와,
    상기 베이스 테이블 상에서 상기 정전 척과 상기 베이스 테이블을 접착시키며, 상기 접점부를 덮지 않는 접착층과,
    상기 전극의 접점부에 고정되지 않으면서 접촉하는 급전 단자를 포함하는 것인 기판 처리 장치.
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