KR20210093762A - 기판을 처리하는 장치, 및 기판을 처리하는 방법 - Google Patents

기판을 처리하는 장치, 및 기판을 처리하는 방법 Download PDF

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스미 다나카
다미히로 고바야시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 기판 처리 장치에 있어서, 처리 챔버의 비가열 상태와 가열 상태에 있어서의, 스테이지와, 스테이지 주변 부재의 위치 어긋남을 줄이는 것을 목적으로 한다.
스테이지 주변 부재를 처리 챔버에 설치하는 데 있어서, 기준 위치와 가까운 위치에 배치된 제1 위치 결정핀으로 처리 챔버에 대하여 스테이지 주변 부재를 고정하고 있다. 한편, 기준 위치에서 보아 제1 위치 결정핀보다 떨어진 위치에 있는 제2 위치 결정핀은, 상기 제2 위치 결정핀이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 제2 구멍부에 삽입되어 있다. 이 구성에 의해, 처리 챔버를 비가열 상태에서 가열 상태로 전환했을 때의 스테이지 주변 부재의 위치 어긋남을 제1 위치 결정핀의 이동량 정도로 억제하여, 위치 어긋남 치수를 줄일 수 있다.

Description

기판을 처리하는 장치, 및 기판을 처리하는 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판을 처리하는 장치, 및 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
예컨대 기판에 처리를 행하는 기판 처리 장치는, 처리 챔버 내에 설치된 스테이지에 기판인 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 기재함)를 배치하고, 상기 웨이퍼를 향해 처리 가스를 공급하여, 웨이퍼에 성막이나 에칭 등의 처리를 행한다. 이러한 기판 처리 장치에 있어서는, 처리 챔버 내면으로의 가스의 흡착을 피하기 위해 처리 챔버가 가열되는 경우가 있다. 또한 처리 챔버 내에 설치되고, 처리 대상의 웨이퍼가 배치되는 스테이지 주위에, 스테이지의 위쪽 공간과 아래쪽 공간을 구획하는 세퍼레이션링이나 웨이퍼의 주연을 마스크하는 섀도우링, 스테이지에 대하여 웨이퍼를 고정하는 클램프링 등이 설치되는 경우가 있다. 이하, 이들 스테이지의 둘레 방향을 따라 처리 챔버 내에 설치되는 부재를 스테이지 주변 부재라고 부른다.
특허문헌 1에는, 성막 처리를 행하는 처리 챔버 내에서, 비성막 처리시에는 하강하고, 성막 처리시에는 상승하는 페데스탈을 갖는 CVD 장치가 기재되어 있다. 상기 CVD 장치에는, 기판 지지체 상에 지지된 웨이퍼의 외주 부분의 위쪽을 덮기 위한 스테이지 주변 부재인 섀도우링과, 비성막 처리시에 섀도우링을 처리 챔버 내의 미리 정해진 위치에 배치하는 위치 결정 수단을 구비한 마스크 장치가 설치되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제10-321524호 공보
본 개시는, 기판 처리 장치에 있어서, 처리 챔버의 가열 상태와 비가열 상태에 있어서의, 스테이지와, 스테이지 주변 부재의 위치 어긋남을 줄이는 기술을 제공한다.
본 개시의 장치는, 기판을 처리하는 장치로서,
상기 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비한 처리 챔버와,
상기 처리 챔버를 가열하는 가열부와,
상기 처리 챔버와 열적으로 격리되고, 상기 처리 챔버에 고정되는 베이스와, 상기 처리 챔버에 대하여 상기 베이스가 고정되는 위치를 기준 위치로 했을 때에, 상기 기준 위치로부터 수평 방향으로 떨어진 위치에서, 상기 베이스에 지지된 상태로 상기 처리실을 향해 마련된 개구에 삽입되며, 상기 처리실 내에 상기 기판을 유지하는 스테이지를 구비한 지지부와,
상기 개구에 삽입된 상태의 상기 스테이지의 주변을 따라 상기 처리 챔버 내에 설치된 스테이지 주변 부재와,
상기 스테이지 주변 부재의 위치 결정을 하기 위해 상기 처리 챔버에 고정된 제1 위치 결정핀과, 평면에서 보았을 때, 상기 기준 위치에서 보아, 상기 제1 위치 결정핀보다 먼 위치에 고정된 제2 위치 결정핀을 구비하고,
상기 스테이지 주변 부재는,
상기 처리 챔버에 대하여 상기 스테이지 주변 부재를 고정하기 위해 상기 제1 위치 결정핀이 삽입되는 제1 구멍부와,
상기 제2 위치 결정핀이 삽입되며, 상기 가열부에 의한 가열 상태와 비가열 상태의 전환에 따른 상기 처리 챔버의 팽창 수축에 대응하여, 상기 제2 위치 결정핀이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 제2 구멍부를 구비한다.
본 개시에 따르면, 기판 처리 장치에 있어서, 처리 챔버의 비가열 상태와 가열 상태에 있어서의, 스테이지와, 스테이지 주변 부재의 위치 어긋남을 줄일 수 있다.
도 1은 제1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 구성을 설명한 평면도이다.
도 2는 상기 기판 처리 시스템에 설치되어 있는 기판 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 3은 상기 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 4는 기판 처리 장치에 설치된 비교 형태에 따른 세퍼레이션링의 설명도이다.
도 5는 기판 처리 장치에 설치된 비교 형태에 따른 세퍼레이션링의 설명도이다.
도 6은 본 개시에 따른 세퍼레이션링의 설명도이다.
도 7은 본 개시에 따른 세퍼레이션링의 설명도이다.
도 8은 상기 기판 처리 장치의 작용을 나타낸 설명도이다.
도 9는 세퍼레이션링의 다른 예를 나타낸 평면도이다.
도 10은 스테이지를 지지하는 지지부의 다른 예를 나타낸 평면도이다.
도 11은 상기 다른 예에 따른 지지부의 측면도이다.
도 12는 제2 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 13은 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 종단 측면도이다.
도 14는 제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 종단 측면도이다.
[제1 실시형태]
본 개시의 제1 실시형태에 따른 기판 처리 장치(2)를 적용한 기판 처리 시스템(1)에 대해서 도 1의 평면도를 참조하면서 설명한다. 이 기판 처리 시스템(1)은, 반입/반출 포트(11)와, 반입/반출 모듈(12)과, 진공 반송 모듈(13)과, 기판 처리 장치(2)를 구비하고 있다. 도 1에 있어서, X 방향을 좌우 방향, Y 방향을 전후 방향, 반입/반출 포트(11)를 전후 방향의 앞쪽으로 하여 설명한다. 반입/반출 모듈(12)의 앞쪽에는 반입/반출 포트(11), 반입/반출 모듈(12)의 안쪽에는 진공 반송 모듈(13)이, 각각 서로 전후 방향을 향해 접속되어 있다.
반입/반출 포트(11)는, 처리 대상의 웨이퍼(W)를 수용한 반송 용기인 캐리어(C)가 배치되는 것으로, 예컨대 웨이퍼(W)는, 직경이 300 mm인 원형 기판이다. 반입/반출 모듈(12)은, 캐리어(C)와 진공 반송 모듈(13) 간에 웨이퍼(W)의 반입/반출을 행하기 위한 모듈이다. 반입/반출 모듈(12)은, 반송 기구(120)에 의해, 상압 분위기 중에서 캐리어(C) 간에 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 상압 반송실(121)과, 웨이퍼(W)가 놓여지는 분위기를 상압 분위기와 진공 분위기 사이에서 전환하는 로드록실(122)을 구비하고 있다.
진공 반송 모듈(13)은, 진공 분위기가 형성된 진공 반송실(14)을 구비하고, 이 진공 반송실(14)의 내부에는 기판 반송 기구(15)가 배치되어 있다. 진공 반송실(14)은, 예컨대 평면에서 보아, 전후 방향으로 장변을 갖는 직사각형을 이룬다. 진공 반송실(14)의 4개의 측벽 중, 직사각형의 서로 대향하는 장변에는, 각각, 복수 예컨대 3개의 기판 처리 장치(2)가 접속되고, 앞쪽 단변에는 반입/반출 모듈(12)에 설치된 로드록실(122)이 접속되어 있다. 도면 중의 부호 G는, 반입/반출 모듈(12)과 진공 반송 모듈(13) 사이, 진공 반송 모듈(13)과 기판 처리 장치(2) 사이에 각각 개재하는 게이트 밸브이다. 이 게이트 밸브(G)는, 서로 접속되는 모듈에 각각 마련되는 웨이퍼(W)의 반입/반출구를 개폐한다.
기판 반송 기구(15)는, 진공 분위기 중에서 반입/반출 모듈(12)과 각 기판 처리 장치(2) 간에 웨이퍼(W)의 반송을 행하기 위한 것으로서, 다관절 아암을 포함하고, 웨이퍼(W)를 유지하는 기판 유지부(16)를 구비하고 있다. 기판 유지부(16)는, 제1 기판 유지부(161), 제2 기판 유지부(162) 및 접속부(163)를 구비하고, 제1 기판 유지부(161), 제2 기판 유지부(162)에 각각 2장씩 웨이퍼(W)를 유지한다. 그리고 기판 처리 장치(2)에 일괄적으로 4장의 웨이퍼(W)를 전달하도록, 기판 유지부(16)는 예컨대 4장의 웨이퍼(W)를 유지할 수 있도록 구성되어 있다.
계속해서, 기판 처리 장치(2)에 대해서, 예컨대 웨이퍼(W)에 대하여, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 성막 처리를 행하는 성막 장치로서 구성한 예에 대해서, 도 2, 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 2는 기판 처리 장치(2)의 종단 측면도, 도 3은 기판 처리 장치(2) 내에 배치되는 후술하는 스테이지(22) 및 세퍼레이션링(7)의 배치 상태를 나타낸 평면도이다. 특히 도 2는 도 3 중에 도시된 A-A'의 위치로부터 화살표 방향에서 본 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 2, 도 3에는, 기판 처리 장치(2) 내의 기기의 배치 관계를 설명하기 위한 부좌표(X'-Y'-Z' 좌표)를 병기하고 있다. 부좌표는, 진공 반송 모듈(13)과 접속되는 위치를 앞쪽으로 하여, X' 방향을 전후 방향, Y' 방향을 좌우 방향으로 설명한다.
이 예에 있어서의 기판 처리 장치(2)는, 진공 분위기 중에서 복수 장, 예컨대 4장의 웨이퍼(W)에 대하여 일괄적으로 가스 처리를 행하는 것이다. 6개의 기판 처리 장치(2)는 서로 동일하게 구성되고, 기판 처리 장치(2) 간에 서로 병행하여 웨이퍼(W)의 처리를 행할 수 있다. 기판 처리 장치(2)는, 내부에 배치된 웨이퍼(W)를 처리하기 위한 평면에서 보아 직사각형의 처리 챔버(20)를 구비하고 있다. 처리 챔버(20)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되며, 내부 분위기를 진공 배기할 수 있는 진공 용기로 구성되어 있다.
도 2 중의 부호 201은 처리 챔버(20)의 천장 부재, 부호 202는 용기 본체이다. 용기 본체(202)의 앞쪽 측벽에는, 게이트 밸브(G)를 통해 진공 반송실(14)에 접속되는 2개의 반입/반출구(21)가, 좌우 방향(Y' 방향)으로 늘어서도록 형성되어 있다. 이 반입/반출구(21)는 게이트 밸브(G)에 의해 개폐된다. 또한 천장 부재(201) 및 용기 본체(202)에는, 각각 처리 챔버(20)를 가열하는 가열부인 히터(25)가 매설되어 있고 처리 챔버(20)의 내면을 예컨대 170℃로 가열할 수 있도록 구성하고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(20)의 내부에는, 각 반입/반출구(21)[게이트 밸브(G)측]에서 보아 오른쪽으로 2개의 처리 공간(S1, S2)이 앞쪽에서 안쪽을 향해 일렬로 배치되어 있다. 또한 반입/반출구(21)에서 보아 왼쪽으로도 마찬가지로 2개의 처리 공간(S3, S4)이 일렬로 배치되어 있다. 따라서, 처리 챔버(20) 내에는, 상면측에서 보았을 때, 2×2의 행렬형으로, 합계 4개의 처리 공간(S1∼S4)이 배치되어 있다. 처리 공간(S1∼S4)은, 본 실시형태의 처리실에 상당하고 있다.
도 2도 참조하면서 처리 공간(S1∼S4)을 포함하는 처리 챔버(20)의 내부 구조에 대해서 설명한다. 4개의 처리 공간(S1∼S4)은 서로 동일하게 구성되며, 각각, 웨이퍼(W)가 배치되는 스테이지(22)와, 이 스테이지(22)와 대향하여 배치된 가스 공급부(4) 사이에 형성된다. 도 2는 처리 공간(S3, S4)의 종단 측면을 나타내고 있다. 이하, 처리 공간(S3)을 예를 들어 설명한다.
스테이지(22)는 하부 전극을 겸용하는 것으로, 예컨대 금속 혹은, 금속 메쉬 전극을 매립한 질화알루미늄(AlN)을 포함하는 편평한 원판형으로 형성된다. 스테이지(22)는, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이 지지부(6)에 의해 지지되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이 본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)에서는, 처리 공간(S1, S2)에 설치되는 스테이지(22)를 지지하는 지지부(6)와, 처리 공간(S3, S4)에 설치되는 스테이지(22)를 지지하는 지지부(6) 2대가 설치되어 있다. 2대의 지지부(6)는, X'-Z' 평면에 대하여 서로 경면 대칭으로 구성되어 있고, 여기서는, 도 2의 처리 공간(S3, S4)에 설치되는 스테이지(22)를 지지하는 지지부(6)를 예를 들어 설명한다.
지지부(6)는, 처리 챔버(20)의 하면의 중앙 부근에 고정되는 베이스(60)를 구비하고 있다. 베이스(60)는, 예컨대 체결핀(68)에 의해 처리 챔버(20)에 고정되어 있다. 이 처리 챔버(20)와 지지부(6)가 고정되는 체결핀(68)의 위치가 상기 지지부(6)에 지지되는 2대의 스테이지(22), 및 후술하는 스테이지 주변 부재에 있어서의 기준 위치(P)가 된다. 또한 베이스(60)와 처리 챔버(20)의 접촉 부분에는, 단열성 부재가 배치되어, 처리 챔버(20)측과 지지부(6)측은 열적으로 격리되어 있다.
반입/반출구(21)측[게이트 밸브(G)측]에서 보아 베이스(60)의 우측면에는, 상하 방향으로 연장되는 2개의 가이드 레일(65)이 형성되어 있다. 또한 상기 가이드 레일(65)을 따라, 전후 방향을 향해 수평으로 설치된 아암(62)이 승강하도록 구성되어 있다. 가이드 레일(65) 및 아암(62)은 승강 기구를 구성한다.
아암(62)의 양단 근처의 위치에는, 아암(62)으로부터, 처리 공간(S3, S4)에 설치된 스테이지(22)의 아래쪽까지 연장되는 빔부(62a)가 설치되어 있다. 각 빔부(62a)의 선단에는, 위쪽으로 연장되는 지지 기둥(61)이 설치되어 있다. 지지 기둥(61)은, 처리 챔버(20)의 바닥면을 관통하고, 그 정상부에는, 웨이퍼(W)를 유지하는 스테이지(22)가 각각 설치되어 있다. 각 스테이지(22)는, 처리 공간(S3, S4)의 하면에 형성된 개구(204)에 삽입되어 상기 처리 공간(S3, S4) 내에 웨이퍼(W)를 유지한 상태가 된다(도 2).
이상으로 설명한 지지부(6)의 구성에 따르면, 처리 챔버(20)에 고정된 베이스(60)는, 기준 위치(P)로부터 수평 방향으로 떨어진 위치에서, 스테이지(22)가 처리 공간(S3, S4)의 개구(204)에 삽입되도록, 상기 스테이지(22)를 지지하고 있다(도 3). 또한, 처리 챔버(20)의 아래쪽에는, 처리 챔버(20) 내를 기밀하게 유지하기 위한 벨로우즈(63)가 지지 기둥(61)을 둘러싸도록 설치되어 있다. 이와 같이 구성된 지지부(6)에 의해 아암(62)이 승강함으로써 스테이지(22)가 처리 챔버(20) 내에서 승강한다. 또한, 지지 기둥(61)의 기단부에 회전 구동 기구를 설치하고, 수직축 주위로 스테이지(22)를 회전 가능하게 구성하여도 좋다.
도 2에는, 실선으로 처리 위치에 있는 스테이지(22)를 도시하고, 점선으로 전달 위치에 있는 스테이지(22)를 각각 도시하고 있다. 처리 위치란, 후술하는 기판 처리(성막 처리)를 실행할 때의 위치이며, 각 스테이지(22)는, 처리 공간(S3, S4)의 하면에 형성된 개구(204)에 삽입된 상태가 된다. 전달 위치란, 기술(旣述)한 기판 반송 기구(15)와 스테이지(22) 간에 웨이퍼(W)의 전달을 행하는 위치이다. 즉 지지부(6)의 승강 기구는, 스테이지(22)를 상기 베이스(60)에 대하여 승강시킴으로써, 상기 처리 공간(S3, S4)의 아래쪽 기판의 전달 위치와, 위쪽 기판의 처리 위치 사이에서 상기 스테이지(22)를 승강시킨다. 도 2 중의 부호 24는 스테이지(22)에 각각 매설된 히터이며, 스테이지(22)에 배치된 각 웨이퍼(W)를 50℃∼600℃로 가열한다. 또한 스테이지(22)는 도시하지 않은 정합기를 통해 접지되어 있다.
또한 지지부(6)는, 그 내부에, 도시하지 않은 유로가 형성되어 있고, 예컨대 칠러 등의 냉각 기구(67)로부터 공급되는 냉각수를 유로에 통류시킴으로써 지지부(6)가 냉각되도록 구성되어 있다. 또한, 유로는, 베이스(60), 아암(62), 빔부(62a), 지지 기둥(61)에 각각 형성되며, 각부가 냉각되도록 구성되어 있다.
또한 처리 챔버(20) 내의 바닥면에는, 복수개 예컨대 3개의 도시하지 않은 전달핀이 스테이지(22)에 대응한 위치에 설치되는 한편, 스테이지(22)에는, 이 전달핀의 통과 영역을 형성하기 위한 관통 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다.
또한, 처리 챔버(20)의 천장 부재(201)에 있어서의 스테이지(22)의 위쪽에는, 절연 부재를 포함하는 후술하는 가이드 부재(34)를 통해 상부 전극을 이루는 가스 공급부(4)가 마련되어 있다. 가스 공급부(4)는, 덮개체(42)와, 스테이지(22)의 배치면과 대향하도록 설치된 대향면을 이루는 샤워플레이트(43)와, 덮개체(42)와 샤워플레이트(43) 사이에 형성된 가스의 통류실(44)을 구비하고 있다. 덮개체(42)에는, 가스 분배로(51)가 접속됨과 더불어, 샤워플레이트(43)에는, 두께 방향으로 관통하는 가스 토출 구멍(45)이 예컨대 종횡으로 배열되고, 스테이지(22)를 향해 샤워형으로 가스가 토출된다.
각 처리 공간(S1∼S4)의 가스 공급부(4)에 접속된 가스 분배로(51)의 상류측은, 공통의 가스 공급로(52)에 합류하여, 가스 공급계(53)에 접속되어 있다. 가스 공급계(53)는, 예컨대 반응 가스(처리 가스)의 공급원, 퍼지 가스의 공급원, 처리 챔버(20) 내에 퇴적된 막을 제거하는 클리닝 가스의 공급원이나, 배관, 밸브, 유량 조정부 등을 구비하고 있다.
또한 샤워플레이트(43)에는, 정합기(40)를 통해 고주파 전원(41)이 접속되어 있다. 샤워플레이트(상부 전극)(43)와 스테이지(하부 전극)(22) 사이에 고주파 전력을 인가하면, 용량 결합에 의해, 샤워플레이트(43)로부터 처리 공간(S3)에 공급된 가스(본 예에서는 반응 가스)를 플라즈마화할 수 있다. 고주파 전원(41)에 접속된 샤워플레이트(43), 및 접지된 스테이지(22)는, 본 실시형태의 플라즈마 형성부에 상당한다.
각 처리 공간(S1∼S4) 주위에는, 이들 처리 공간(S1∼S4)의 둘레 방향을 따라 배기구를 형성하는 환형의 가이드 부재(34)가 설치되어 있다. 가이드 부재(34)는, 가스 공급부(4) 주위에 끼워 넣어지고, 처리 공간(S1∼S4)으로부터 배출된 가스를 통류시키는 통류로(35)를 형성한다. 통류로(35)에는, 도시하지 않은 배기구가 형성되고, 상기 배기구에 접속된 도시하지 않은 배기 유로를 통해 기판 처리 장치(2) 내부는 진공 배기된다.
또한 처리 챔버(20)에 있어서의 각 스테이지(22)의 아래쪽에는, 스테이지(22)의 아래쪽으로 반응 가스가 유입되는 것을 막기 위해, 예컨대 아르곤(Ar) 가스 등의 불활성 가스를 스테이지(22)의 아래쪽 공간에 공급하는 가스 공급부(26)가 마련되어 있다. 도 2 중의 부호 27은, Ar 가스 공급원이다.
또한 용기 본체(202)에 있어서의 가이드 부재(34)의 아래쪽에는, 스테이지(22)의 주위를 둘러싸는 평탄한 선반부(203)가 형성되어 있다. 그리고 선반부(203)에는, 처리 위치에 있는 스테이지(22) 주위를 둘러싸는 환형 부재인 세퍼레이션링(7)이 설치되어 있다. 세퍼레이션링(7)은, 스테이지(22)의 주변을 따라 처리 챔버(20) 내에 설치된 스테이지 주변 부재에 상당한다. 세퍼레이션링(7)은, 복수의 처리 공간(S1∼S4)에 배치된 각 스테이지(22)에 대응하여 설치되어 있다.
세퍼레이션링(7)은, 웨이퍼(W)의 처리시에 스테이지(22)의 주위와의 사이에 형성되는 간극의 폭을 좁게 하여, 스테이지(22)의 위쪽 분위기와, 아래쪽 분위기를 구획한다. 또한, 선반부(203)에 배치한 세퍼레이션링(7)의 외주면과 처리 챔버(20)[용기 본체(202)]를 구성하는 부재 사이에는, 충분한 간격이 확보되어 있다. 이 때문에, 후술하는 작용 설명에서 기술한 바와 같이, 처리 챔버(20)의 팽창 수축에 따라 세퍼레이션링(7)과의 사이의 위치 관계가 변화된 경우여도, 세퍼레이션링(7)의 외주면이 다른 부재와 접촉하지 않는 배치 상태로 되어 있다.
전술한 구성을 갖추는 기판 처리 장치(2)에 있어서, 세퍼레이션링(7)과 같이 스테이지(22)의 주변에 설치되는 스테이지 주변 부재를 배치할 때의 종래 수법의 문제점에 대해서, 비교 형태에 따른 세퍼레이션링(700)을 참조하여 설명한다. 도 4, 도 5는 각각 처리 챔버(20)의 비가열 상태, 및 가열 상태에 있어서의 스테이지(22)와, 비교 형태에 따른 세퍼레이션링(700)의 위치 관계를 나타내고 있다. 또한, 도 5, 및 후술하는 본 개시에 따른 세퍼레이션링(7)을 도시한 도 7에서는, 도면이 번잡해지는 것을 피하기 위해, 아암(62)의 기재를 일부 생략하였다. 또한, 도 4∼도 7에 있어서는, 세퍼레이션링(7, 700)의 폭 및 세퍼레이션링(7, 700)과, 스테이지(22)와의 간극의 치수를 과장하여 기재하고 있다.
세퍼레이션링(700)은, 예컨대 알루미나 등에 의해 구성되며, 처리 위치에 있는 스테이지(22)의 주위를 둘러싸는 평평한 원환형으로 구성된다. 비교 형태에 있어서는, 선반부(203) 상에 스테이지(22)의 둘레 방향을 따라, 예컨대 등간격으로 3군데, 세퍼레이션링(700)의 위치 결정을 행하는 위치 결정핀(701a)이 설치되어 있다. 또한 세퍼레이션링(700)에는 각 위치 결정핀(701a)에 대응하는 구멍부(701)가 형성되어 있다. 그리고 각 구멍부(701)에, 대응하는 위치 결정핀(701a)을 삽입함으로써, 세퍼레이션링(700)이, 처리 위치에 있는 스테이지(22)의 주위를 둘러싸도록위치 결정된다. 이것은, 기술한 특허문헌 1에 기재된 어댑터링에 대한 핀을 이용한 섀도우링의 부착 수법과 동일한 수법이다.
각 구멍부(701)는, 세퍼레이션링(700)의 직경 방향으로 연장되도록 긴 구멍으로 구성되어 있고, 3개의 위치 결정핀(701a)의 서로의 간격이 설계 치수에서 벗어나 있어도, 각 구멍부(701)에 각 위치 결정핀(701a)을 확실하게 삽입하고, 처리 챔버(20)에 대하여 세퍼레이션링(700)을 고정할 수 있다.
여기서 본 예의 기판 처리 장치(2)에 있어서는, 장치를 가동하지 않을 때에는, 처리 챔버(20)의 온도는, 대략 실온(23℃)이다. 한편 장치를 가동할 때에는, 처리 챔버(20)의 내면으로의 원료 가스의 흡착을 억제하기 위해, 처리 챔버(20)는 예컨대 170℃로 가열된다. 따라서 기술한 바와 같이 알루미늄으로 구성되는 처리 챔버(20)는, 가열 상태에는, 비가열 상태와 비교하여 열팽창한다.
이것에 대하여 스테이지(22), 및 이것을 지지하는 지지부(6)는, 시일 부재나 모터 등을 열로부터 보호하기 위해, 기술한 바와 같이 처리 챔버(20)에 대하여 열적으로 격리되어 있음과 더불어, 내부에 냉각수가 통류되어 냉각되고 있다. 따라서 처리 챔버(20)가 가열되어 승온했을 때에도 지지부(6)의 온도는 거의 변화되지 않고 열팽창도 거의 하지 않는다.
그 때문에 처리 챔버(20)와, 지지부(6)의 상대적인 위치를 생각했을 때에 기준 위치(P)는, 베이스(60) 부분과, 처리 챔버(20)가 체결핀(68)으로 고정되어 있기 때문에 처리 챔버(20)의 가열 상태, 비가열 상태에서 위치의 변화는 없다. 또한 비가열 상태에서 가열 상태가 되면 처리 챔버(20)는 한결같이 팽창하기 때문에, 기준 위치(P)에서 보면, 기준 위치(P)에서 떨어진 위치에 배치된 부재는, 기준 위치(P)에서 방사상으로 떨어지도록 위치가 어긋난다.
한편 냉각수에 의해 냉각되어, 처리 챔버(20)가 가열 상태가 되었을 때에도 온도가 거의 변화하지 않는 지지부(6)나 스테이지(22)는, 기준 위치(P)에서 보아, 어느 쪽의 위치에 있어서도 위치가 변화하지 않는다.
따라서 세퍼레이션링(700)을 포함하는 처리 챔버(20)측의 부재와, 스테이지(22)의 위치 관계에 주목하면, 스테이지(22)에서 보아, 처리 챔버(20)측의 부재는, 처리 챔버(20)의 가열시에, 기준 위치(P)에서 방사 방향으로 떨어지도록 이동한다.
전술한 바와 같이 처리 챔버(20)를 비가열 상태에서 가열 상태로 전환함으로써, 세퍼레이션링(700)과 스테이지(22)의 위치 관계가 변화되어 버리는 경우에는, 더한 문제가 생긴다.
기술한 바와 같이, 스테이지(22)의 위쪽 분위기와 아래쪽 분위기를 구획하기 위해, 처리 위치에 있어서, 스테이지(22)는, 세퍼레이션링(700)의 개구 부분(70)의 내측에 배치된다. 한편, 처리 챔버(20)가 비가열 상태, 가열 상태 중 어느 한쪽 상태여도, 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700)은 서로 접촉하지 않도록 구성할 필요가 있다.
스테이지(22)의 상하의 분위기를 구획한다는 관점에서는, 처리 위치의 스테이지(22) 외주면과 세퍼레이션링(700)의 내주면과의 간극의 치수는 전체 둘레에 걸쳐 균등해지는 것이 바람직하다. 한편, 기술한 바와 같이, 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700)의 위치 관계는, 비가열 상태와 가열 상태에서 변화된다. 웨이퍼(W)의 처리는 처리 챔버(20)가 가열 상태에서 행해지는 바, 이 조건 하에서, 세퍼레이션링(700)의 개구 부분(70)의 중심(Cr)이, 스테이지(22)의 중심(Cs)으로 갖추어진 상태가 되는 것이 바람직하다(도 5).
처리 챔버(20)가 가열 상태가 되었을 때에, 세퍼레이션링(700)의 개구 부분(70)의 중심(Cr)과, 스테이지(22)의 중심(Cs)을 가지런히 하는 수법으로서, 비가열 상태에 있어서의 스테이지(22)의 중심(Cs) 또는 개구 부분(70)의 중심(Cr) 중 어느 하나를 편심시켜 배치하는 수법을 생각할 수 있다. 본 예에서는, 세퍼레이션링(700)의 본체의 중심에 대하여, 개구 부분(70)의 중심(Cr)을 편심시켜 형성하고 있다.
예컨대 도 5에 도시된 바와 같이, 처리 챔버(20)의 비가열 상태와 가열 상태와의 사이의 세퍼레이션링(700)의 위치 어긋남의 크기 「위치 어긋남 치수(D)」로 한다. 이 위치 어긋남 치수(D)를 미리 파악하고, 처리 챔버(20)의 비가열 상태에 있어서, 스테이지(22)의 중심(Cs)에 대하여, 개구 부분(70)은, 그 중심(Cr)이 기준 위치(P)측을 향해 위치 어긋남 치수(D)만큼 어긋난 위치에 형성되어 있다. 이 배치에 의해, 처리 챔버(20)가 가열 상태가 되면, 세퍼레이션링(700)은, 그 중심(Cr)이 스테이지(22)의 중심(Cs)측을 향해 이동하고, 이윽고 이들 중심(Cs, Cr)이 갖추어진 상태가 된다.
한편, 전술한 바와 같이 세퍼레이션링(700)의 개구 부분(70)을 편심시켜 형성하는 경우에는, 비가열 상태에 있어서도 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700)이, 접촉하지 않도록 개구 부분(70)의 내경을 조절할 필요가 있다. 이론상, 개구 부분(70)의 내경(Rr)이 「Rr>D+Rs(Rs=스테이지(22)의 반경)」의 조건을 만족하도록 하면, 이들 부재의 접촉은 피할 수 있지만, 설계상은 각 부재의 가공 공차 등에 대응하기 위한 마진(m)도 고려할 필요가 있다(Rr>D+Rs+m).
전술한 바와 같이, 이 위치 어긋남 치수(D)를 미리 파악하고, 세퍼레이션링(700)에 대하여 개구 부분(70)을 편심시켜 형성하면, 웨이퍼(W)의 처리를 행하는 가열 상태에 있어서, 상기 개구 부분(70)의 중심(Cr)과, 스테이지(22)의 중심(Cs)을 가지런히 하여, 스테이지(22)의 전체 둘레에 걸쳐 균등한 간극을 형성할 수 있다.
한편, 비가열 상태와 가열 상태 사이에서의 세퍼레이션링(700)의 이동에 기인한 위치 어긋남 치수(D)가 크면, 상기 간극의 폭이 넓어져 버려, 스테이지(22)의 상하의 분위기를 구획하는 효과가 작아진다.
이 점에 관해, 비교 형태의 세퍼레이션링(700)은, 기술한 바와 같이 등간격으로 3군데 설치된 위치 결정핀(701a)을 이용하여 위치 결정이 행해지고 있다. 그러나, 이 수법으로 세퍼레이션링(700)의 부착을 행하면, 기준 위치(P)에서 보아, 가장 떨어진 위치에 배치된 위치 결정핀(701a)이 처리 챔버(20)의 팽창에 따라 이동할 때의 영향이 커진다. 이 결과, 후술하는 바와 같이 위치 어긋남 치수(D)가 커져 버린다(후술하는 비교예에서는 1 ㎜). 이 경우에, 마진을 0.5 ㎜로 하면, 스테이지(22)를 처리 위치에 위치시켰을 때에, 스테이지(22)와, 세퍼레이션링(700) 사이에는, 폭이 1.5 ㎜에나 이르는 간극이 형성되어 버린다.
이러한 문제에 대하여, 본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)에 있어서의 세퍼레이션링(7)은, 마진을 포함한 상기 간극의 폭을 예컨대 1 ㎜ 이하로 하는 것을 목표로 한다. 이 목표를 실현하기 위해서는, 비가열 상태-가열 상태의 상태 변화에 대응하는 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)를 예컨대 0.5 ㎜ 이하로 줄일 필요가 있다.
도 6, 도 7은 각각 처리 챔버(20)의 비가열 상태, 및 가열 상태에 있어서의 스테이지(22)와, 본 개시에 따른 세퍼레이션링(7)의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 6, 도 7에 도시된 바와 같이 기판 처리 장치(2)는, 세퍼레이션링(7)의 위치 결정을 행하기 위해 각각 처리 챔버(20)에 고정된 횡단면 원형의 제1 위치 결정핀(71a)과, 제2 위치 결정핀(72a)을 구비하고 있다.
평면에서 보았을 때, 제1 위치 결정핀(71a)은, 원환형으로 형성된 세퍼레이션링(7)의 상기 기준 위치(P)와 가능한 한 가까운 위치에 설치되어 있다. 이것에 대하여 제2 위치 결정핀은, 기준 위치(P)에서 보아 제1 위치 결정핀(71a)보다 먼 위치, 예컨대 개구 부분(70)을 통해 제1 위치 결정핀(71a)과 대향하는 위치에 설치되어 있다. 본 개시에 있어서 기준 위치(P)에서 제1 위치 결정핀(71a)까지의 이격 거리는, 평면에서 보아(X'-Y' 평면) 60 ㎜이다.
또한 본 개시의 세퍼레이션링(7)은, 각 핀(71a, 72a)을 삽입하는 구멍부(71, 72)의 형상에 특징이 있다. 즉, 제1 위치 결정핀(71a)을 삽입하는 제1 구멍부(71)는, 상기 제1 위치 결정핀(71a)의 횡단면 형상에 대응한 둥근 구멍으로 되어 있다. 한편, 제2 위치 결정핀(72a)을 삽입하는 제2 구멍부(72)는, 제2 위치 결정핀(72a)이 이동 가능한 긴 구멍으로 되어 있다.
제1 구멍부(71)의 내경은, 예컨대 제1 위치 결정핀(71a)의 횡단면의 외경에 맞추도록 설정되어 있다. 이와 같이 제1 위치 결정핀(71a)이 제1 구멍부(71) 내를 이동하지 않는 구성으로 함으로써, 처리 챔버(20)에 대한 세퍼레이션링(7)의 위치를 고정할 수 있다. 즉 제1 구멍부(71)는, 상기 제1 위치 결정핀(71a)이 삽입되어, 상기 처리 챔버(20)의 비가열 상태와 가열 상태를 전환하여 처리 챔버(20)가 팽창 수축했을 때에, 상기 세퍼레이션링(7)이 상기 처리 챔버(20)에 대하여, 수평 방향으로 크게 위치 어긋나지 않도록 억제한다.
또한 제2 구멍부(72)에는, 상기 제2 위치 결정핀(72a)이 삽입되고, 상기 처리 챔버(20)의 비가열 상태와 가열 상태를 전환하여 처리 챔버(20)가 팽창 수축했을 때에, 상기 제2 위치 결정핀(72a)이 이동하는 방향을 따른 긴 구멍 형상으로 형성되어 있다. 본 예에서는 처리 챔버(20)가 비가열일 때에, 제2 구멍부(72)에 있어서의 가장 기준 위치(P)측의 단부에 제2 위치 결정핀(72a)을 위치시킨다.
이상으로 설명한 구성을 갖춤으로써, 본 개시에 따른 세퍼레이션링(7)은 2개의 구멍부(71, 72) 중, 기준 위치(P)에 가까운 제1 위치 결정핀(71a)에 의해서만 위치가 어긋나게 된다. 제1 위치 결정핀(71a)은, 기준 위치(P)로부터의 위치 어긋남의 치수가 비교적 작기 때문에, 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)는 작게 억제된다.
한편, 처리 챔버(20)의 팽창에 따른 어긋남량이 큰 제2 위치 결정핀(72a)은, 상기 제2 위치 결정핀(72a)의 이동 방향을 따라 형성된 긴 구멍 형상의 제2 구멍부(72) 내에 배치되어 있다. 이 때문에, 처리 챔버(20)가 가열 상태가 될 때에 제2 위치 결정핀(72a)이 이동하여도, 세퍼레이션링(7)을 이동시키는 힘은 작동하지 않고, 세퍼레이션링(7)의 회전 방향의 어긋남만을 억제한다.
이상으로 설명한 구성을 갖춘 기판 처리 시스템(1)에 있어서의 웨이퍼(W)의 처리에 대해서 간단히 설명한다.
처리 대상의 웨이퍼(W)를 수용한 캐리어(C)가 반입/반출 포트(11)에 배치되면, 웨이퍼(W)는 반입/반출 모듈(12)에 있어서의 반송 기구(120)에 의해 상압 분위기 하에서 수취되고, 로드록실(122) 내에 반송된다. 계속해서, 로드록실(122) 내를 상압 분위기에서 진공 분위기로 전환한 후, 로드록실(122) 내의 웨이퍼(W)를 진공 반송 모듈(13)의 기판 반송 기구(15)가 수취하고, 진공 반송실(14)을 통해, 미리 정해진 기판 처리 장치(2)로 반송된다. 또한 처리 챔버(20)는, 예컨대 170℃로 가열되고 있다.
계속해서, 제1, 제2 기판 유지부(161, 162)를 기판 처리 장치(2)로부터 후퇴시켜, 게이트 밸브(G)를 폐쇄한다. 계속해서 각 스테이지(22)를 처리 위치로 상승시킴과 더불어, 스테이지(22)의 아래쪽 공간에 Ar 가스를 공급한다.
또한 처리 챔버(20) 내의 압력 조절, 히터(24)에 의한 웨이퍼(W)의 가열을 실시한다. 그 후, 각 처리 공간(S1∼S4)에 있어서 각 가스 공급부(4)로부터 성막용 반응 가스를 공급하고, 각 고주파 전원(41)을 온으로 하여 반응 가스를 플라즈마화함으로써 성막 처리를 실행한다.
이때, 반응 가스는 샤워플레이트(43)를 통해 각 처리 공간(S1∼S4)의 스테이지(22) 상에 배치된 웨이퍼(W)에 대하여 샤워형으로 토출된다. 그 후, 반응 가스는, 웨이퍼(W)의 표면에서 직경 방향을 향해 흐른 후, 처리 공간(S1∼S4)의 측둘레부에 개구되는 통류로(35)에 유입되어, 배기된다.
기술한 바와 같이 본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)에서는, 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)를 작게 할 수 있기 때문에, 개구 부분(70)의 내경도 작게 할 수 있어, 스테이지(22)의 주연과, 세퍼레이션링(7) 사이의 간극이 비교 형태의 세퍼레이션링(700)에 비해 좁게 되어 있다.
그 때문에 도 8에 도시된 바와 같이 처리 공간(S1∼S4)측에 공급되는 반응 가스가 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 간극으로 침입하기 어려워, 반응 가스가 스테이지(22)의 아래쪽으로 돌아 들어가기 어렵다[도 8에는 처리 공간(S3)을 예시하고 있다]. 또한 반응 가스가 스테이지(22)의 아래쪽으로 돌아 들어가기 어려워짐으로써, 스테이지(22)의 아래쪽으로 공급되는 Ar 가스의 유량도 억제할 수 있다. 따라서 스테이지(22)의 위쪽으로 Ar 가스가 돌아 들어가기 어려워져, 처리 가스가 Ar 가스에 의해 희석되는 것을 억제할 수 있다.
또한 플라즈마를 형성시키기 위해 고주파 전원(41)을 온으로 했을 때에도 플라즈마가 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 간극을 통해 스테이지(22)의 아래쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있어, 스테이지(22)의 아래쪽에 있어서의 방전을 억제할 수 있다. 플라즈마가 돌아 들어가는 것을 확실하게 억제하기 위한 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 간극 치수는, 0.5 ㎜라고 알려져 있다. 후술하는 바와 같이 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)는 0.2 ㎜까지 억제할 수 있는 것을 파악하고 있다. 이것으로부터 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 접촉을 확실하개 피하기 위한 마진(m)을 0.3 ㎜ 이하로 설정함으로써, 웨이퍼(W)의 처리시의 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 간극 치수를 0.5 ㎜ 이하로 할 수 있다.
그리고, 미리 정해진 시간이 경과하여, 성막이 완료되면, 반응 가스, 고주파 전력의 공급을 정지하고, 처리 챔버(20) 내의 압력 조절을 행한 후, 반입시와는 반대의 절차에 의해 성막 처리 후의 웨이퍼(W)를 처리 챔버(20)로부터 동시에 반출한다.
이와 같이 본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)에 있어서는, 스테이지 주변 부재[세퍼레이션링(7)]를 처리 챔버(20)에 설치하는 데 있어서, 기준 위치(P)와 가까운 위치에 배치된 제1 위치 결정핀(71a)에 의해 처리 챔버(20)에 대하여 스테이지 주변 부재를 고정하고 있다. 한편, 기준 위치(P)에서 보아 제1 위치 결정핀(71a)보다 떨어진 위치에 있는 제2 위치 결정핀(72a)은, 상기 제2 위치 결정핀(72a)이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 제2 구멍부(72)에 삽입되어 있다. 이 구성에 의해, 처리 챔버(20)를 비가열 상태에서 가열 상태로 전환했을 때의 스테이지 주변 부재의 위치 어긋남을 제1 위치 결정핀(71a)의 이동량 정도로 억제하여, 위치 어긋남 치수(D)를 줄일 수 있다.
또한 스테이지 주변 부재가 세퍼레이션링(7)인 경우, 처리 챔버(20)의 비가열 상태와, 가열 상태를 전환했을 때의 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)가 작아짐으로써, 세퍼레이션링(7)의 개구 부분(70)의 내경을 줄일 수 있다. 이것에 의해 웨이퍼(W)의 처리시에 있어서의 스테이지(22)와, 세퍼레이션링(7)과의 간극을 좁힐 수 있어, 스테이지(22)의 위쪽 공간과 아래쪽 공간을 보다 확실하게 구획할 수 있다.
여기서 본 개시에 따른 기술은, 복수의 웨이퍼(W)를 동시에 처리하는 기판 처리 장치(2)에 적용하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 처리 챔버(20) 내에 설치된 1대의 스테이지(22)에, 1장의 웨이퍼(W)를 배치하여 처리를 행하는 구성의 것이어도 좋다. 이러한 기판 처리 장치(2)에 있어서도, 스테이지(22)가 지지부(6)와 처리 챔버(20)가 고정되는 기준 위치(P)로부터 수평 방향으로 떨어진 위치에서 지지되는 구조이면 적용할 수 있다.
또한 제2 위치 결정핀(72a)과 제2 구멍부(72)의 바리에이션으로서, 도 9에 도시된 바와 같이 제2 구멍부(72)와 제2 위치 결정핀(72a)과의 조(組)를 복수 설치하여도 좋다. 또한 스테이지 주변 부재는 환형의 부재가 아니어도 좋다. 예컨대, 2개의 반원형의 스테이지 주변 부재를 2개 조합하여, 스테이지(22)를 둘러싸는 구성으로 하여도 좋다. 지지부(6)에 지지되는 스테이지(22)가 승강하지 않는 구성이어도 좋다. 스테이지 주변 부재에 의해 둘러싸이는 높이 위치에 스테이지(22)를 고정 배치하여 처리 공간(S1∼S4)을 구성하고, 상기 처리 공간(S1∼S4)에 반입/반출구를 마련하여 웨이퍼(W)를 직접 반입/반출하여도 좋다.
또한 제1 구멍부(71)와 제1 위치 결정핀(71a)은, 제1 구멍부(71)의 중심과, 제1 구멍부(71)에 삽입한 제1 위치 결정핀(71a)의 중심이 어긋나지 않는 구성이면 좋다. 그 때문에 제1 구멍부(71)와, 제1 위치 결정핀(71a)의 횡단면이 둥근 형태로는 한정되지 않고 예컨대 횡단면이 각진 형태여도 좋다.
또한 도 10, 도 11에 도시된 바와 같이, 본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)는, 베이스(60)를 처리 챔버(20)에 고정하는 데 있어서, 기준 위치(P)의 고정 이외에, 베이스(60)와 처리 챔버(20)를 더 고정하는 경우도 있다. 처리 챔버(20)와 지지부(6)를 복수 군데에서 고정한 경우, 처리 챔버(20)의 비가열 상태와, 가열 상태를 전환했을 때에, 지지부(6)측에 응력이 가해져 왜곡이 생길 우려도 있다.
예컨대 도 10, 도 11에 도시된 예에서는 베이스(60)는, 상기 기준 위치(P)에서 상기 처리 챔버(20)에 고정되어 있다. 또한 상기 베이스(60)의 기준 위치(P)로부터 떨어진 위치에 형성된 구멍부(69)에, 처리 챔버(20)에 고정된 체결핀(69a)을 삽입하여 베이스(60)를 처리 챔버(20)에 부착하고 있다. 이때, 체결핀(69a)이 삽입되는 베이스(60)측의 구멍부(체결 구멍부)(69)는 긴 구멍으로 되어 있다. 이 구멍부(69)는, 상기 처리 챔버(20)의 비가열 상태와 가열 상태를 전환했을 때의 처리 챔버(20)의 팽창 수축에 의해 상기 체결핀(69a)이 이동하는 방향을 따라 형성된다. 이와 같이 구성함으로써 처리 챔버(20)가 팽창했을 때에, 기준 위치(P)에서 벗어난위치의 체결핀(69a)으로부터 베이스(60)에 부하가 가해지지 않아, 지지부(6)의 왜곡을 억제할 수 있다.
[제2 실시형태]
본 개시에 따른 기판 처리 장치의 제2 실시형태에 대해서 설명한다. 제2 실시형태에서는, 웨이퍼(W)의 처리 위치에 위치한 스테이지(22) 주위의 간극이 미로 구조가 되도록 구성된다.
예컨대 도 12에 도시된 바와 같이 스테이지(22)의 하면에, 스테이지(22)의 주연을 따른 환형으로 구성되고, 스테이지(22)의 외주 방향으로 수평으로 연장되며, 주연이 위쪽으로 굴곡된 굴곡 부재(22a)를 설치한다. 그리고 선반부(203)의 상면에 세퍼레이션링(7) 대신에, 굴곡 부재(22a)의 위쪽에 조합되고, 스테이지(22)의 측면의 형상에 대응하도록 형성된 환형의 미로 부재(73)를 설치한다. 미로 부재(73)는, 굴곡 부재(22a) 사이에, 미로 구조의 간극을 형성한다. 이러한 미로 부재(73)를 처리 챔버(20)에 설치하는 데 있어서, 도 6, 도 7에 도시된 세퍼레이션링(7)과 마찬가지로 수법을 이용한다[도 12 중, 제1 위치 결정핀(71a)과 제1 구멍부(71), 제2 위치 결정핀(72a)과 제2 구멍부(72)의 기재는 생략되어 있음]. 이 구성에 의해, 처리 챔버(20)의 비가열 상태와, 가열 상태에 있어서의 스테이지(22)에 대한 미로 부재(73)의 상대적인 위치 어긋남을 줄일 수 있다.
그리고, 처리 챔버(20)의 가열에 의해 미로 부재(73)의 위치가 크게 어긋나지 않기 때문에, 미로 부재(73)와 굴곡 부재 사이에 형성되는 미로의 간극을 좁힐 수 있다. 미로 부재(73)는 본 실시형태의 스테이지 주변 부재에 상당한다.
[제3 실시형태]
제3 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 이 기판 처리 장치는, 웨이퍼(W)의 주연부를 덮어 웨이퍼(W)의 주연부의 막 박락(剝落)을 억제하는 섀도우링(74)을 구비하고 있다.
도 13에 도시된 바와 같이 섀도우링(74)은, 그 내주연이 웨이퍼(W)의 주연에 걸리는 크기의 환형의 부재이며, 스테이지(22)가 하강하고 있을 때에는, 제1 실시형태에 나타낸 스테이지 주변 부재인 세퍼레이션링(7) 위에 배치되어 있다. 그리고 스테이지(22)가 상승했을 때에 도 14에 도시된 바와 같이 섀도우링(74)의 내주측 영역이 웨이퍼(W) 주연부의 상면을 덮도록 배치되어 스테이지(22)로 들어 올려진다.
이러한 섀도우링(74)을 구비한 기판 처리 장치(2)에 있어서도, 섀도우링(74)이 세퍼레이션링(7)에 배치되어 있기 때문에, 처리 챔버(20)를 가열하여, 처리 챔버(20)가 열팽창되면, 스테이지(22)에 대한 섀도우링(74)의 상대적 위치가 세퍼레이션링(7)과 함께 어긋난다.
본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)에 있어서는, 처리 챔버(20)의 비가열 상태와, 가열 상태에서 세퍼레이션링(7)의 어긋남량을 작게 억제할 수 있다. 그 때문에 웨이퍼(W)의 처리 온도에 의한 섀도우링(74)의 위치 어긋남 오차를 억제할 수 있다. 또한, 도 13 중, 제1 위치 결정핀(71a)과 제1 구멍부(71), 제2 위치 결정핀(72a)과 제2 구멍부(72)의 기재는 생략되어 있다. 또한, 기술한 위치 결정핀(71a, 72a)에 의해, 처리 챔버(20)에 대하여 고정되어 있지 않은 섀도우링(74)은, 본 예의 스테이지 주변 부재에는 해당하지 않는다.
또한, 섀도우링(74)을 본 개시에 따른 스테이지 주변 부재와 마찬가지로 처리 챔버(20)에 고정하고, 클램프링(클램프 부재)으로서의 역할도 수행하는 구성으로 하여도 좋다. 이와 같이 구성함으로써 섀도우링(74)의 위치 어긋남을 줄여, 스테이지(22)에 배치된 웨이퍼(W)와의 위치 오차를 줄일 수 있다. 또한, 이 경우에는, 섀도우링(74)도 본 예의 스테이지 주변 부재에는 해당하게 된다. 또한, 세퍼레이션링(7)을 사용하지 않고, 섀도우링(74)을 직접 설치하는 구성이어도 좋다.
또한 본 개시에 따른 스테이지 주변 부재는, 스테이지(22)에 배치된 웨이퍼(W)에 플라즈마를 균일하게 공급하기 위한 포커스링이어도 좋다.
또한, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시형태는, 첨부한 청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다. 예컨대, 세퍼레이션링(7)에 위치 결정핀(71a, 72a)을 설치하고, 처리 챔버(20)[선반부(203)]에 구멍부(71, 72)를 형성한 구성이어도 좋다. 또한, 베이스(60)측에 체결핀(69a)을 형성하고, 처리 챔버(20)측에 체결 구멍부(69)가 형성되는 관계여도 좋다. 이러한 핀과 핀에 대응한 구멍부와의 배치 관계를 실시형태에 나타낸 예와 반대의 배치 관계로 한 구성도 본 권리 범위에 포함되어야 한다.
[실시예]
본 개시에 따른 기판 처리 장치(2)의 효과를 검증하기 위해, 실시예로서, 제1 실시형태에서 설명한 세퍼레이션링(7)을 이용하여, 처리 챔버(20)를 웨이퍼(W)의 처리시의 온도로 가열하고, 스테이지(22)를 처리 위치로 이동시켜 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7) 사이의 치수를 측정하였다.
또한 비교예로서 도 4, 도 5에 도시된 비교 형태에 따른 세퍼레이션링(700)을 이용한 것을 제외하고 실시예와 동일하게 처리를 행하여 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700) 사이의 치수를 측정하였다.
또한 처리 챔버(20)의 비가열 상태에 있어서 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700)의 접촉을 피하기 위한 스테이지(22)의 주연과 세퍼레이션링(700)의 내연 사이의 마진(m)은, 실시예 및 비교예 모두 등거리(0.5 ㎜)로 설정하였다.
비교예의 세퍼레이션링(700)에서는, 세퍼레이션링(700)의 위치 어긋남 치수(D)가 1 ㎜에 이르고 있었다. 그리고 웨이퍼(W)의 처리시의 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700) 사이의 간극이 전체 둘레에 걸쳐 1.5 ㎜에 이르고 있었다.
실시예에 따른 세퍼레이션링(7)에서는, 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남 치수(D)는, 0.2 ㎜로 억제할 수 있었다. 그리고 웨이퍼(W)의 처리시의 스테이지(22)와 세퍼레이션링(700) 사이의 간극을 0.7 ㎜로 억제할 수 있었다.
이상의 검증 결과로부터, 본 개시에 따른 세퍼레이션링(7)을 이용함으로써, 처리 챔버(20)의 가열 상태와 비가열 상태에 있어서의 세퍼레이션링(7)의 위치 어긋남을 줄여, 웨이퍼(W)의 처리시에 있어서의, 스테이지(22)와 세퍼레이션링(7)과의 간극을 좁힐 수 있다고 할 수 있다.

Claims (11)

  1. 기판을 처리하는 장치로서,
    상기 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비한 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버를 가열하는 가열부와,
    상기 처리 챔버와 열적으로 격리되고, 상기 처리 챔버에 고정되는 베이스와, 상기 처리 챔버에 대하여 상기 베이스가 고정되는 위치를 기준 위치로 했을 때에, 상기 기준 위치로부터 수평 방향으로 떨어진 위치에서, 상기 베이스에 지지된 상태로 상기 처리실을 향해 마련된 개구에 삽입되며, 상기 처리실 내에 상기 기판을 유지하는 스테이지를 구비한 지지부와,
    상기 개구에 삽입된 상태의 상기 스테이지의 주변을 따라 상기 처리 챔버 내에 설치된 스테이지 주변 부재와,
    상기 스테이지 주변 부재의 위치 결정을 하기 위해 상기 처리 챔버에 고정된 제1 위치 결정핀과, 평면에서 보았을 때, 상기 기준 위치에서 보아, 상기 제1 위치 결정핀보다 먼 위치에 고정된 제2 위치 결정핀을 구비하고,
    상기 스테이지 주변 부재는,
    상기 처리 챔버에 대하여 상기 스테이지 주변 부재를 고정하기 위해 상기 제1 위치 결정핀이 삽입되는 제1 구멍부와,
    상기 제2 위치 결정핀이 삽입되며, 상기 가열부에 의한 가열 상태와 비가열 상태의 전환에 따른 상기 처리 챔버의 팽창 수축에 대응하여, 상기 제2 위치 결정핀이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 제2 구멍부를 구비하는 것인, 기판을 처리하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 구멍부 및 상기 제2 구멍부에 삽입되는 상기 제2 위치 결정핀의 조(組)가 복수 조 설치된 것인, 기판을 처리하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이지 주변 부재는, 환형 부재에 의해 구성되고, 상기 환형 부재의 개구는, 상기 처리 챔버가 상기 가열 상태가 되어 팽창했을 때, 상기 기준 위치에 고정된 상기 베이스를 통해 지지된 상기 스테이지가, 상기 환형 부재의 중앙에 위치한 상태가 되는 위치에 설치되어 있는 것인, 기판을 처리하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 처리 챔버는, 각각 상기 스테이지가 배치되고, 이들 스테이지에 대응하는 상기 스테이지 주변 부재가 배치되는 복수의 상기 처리실을 구비하고,
    상기 지지부는, 복수의 상기 스테이지를 지지하는 공통의 상기 베이스를 구비한 것인, 기판을 처리하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지 주변 부재는, 상기 스테이지 위쪽의 상기 처리실의 분위기와 상기 스테이지 아래쪽의 상기 처리실의 분위기를 구획하는 세퍼레이션링인 것인, 기판을 처리하는 장치.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지 주변 부재는, 상기 스테이지의 측면의 형상에 대응하도록 형성되고, 상기 스테이지의 주연(周緣)과, 상기 처리 챔버 사이에 미로 구조를 형성하는 미로 부재인 것인, 기판을 처리하는 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지 주변 부재는, 상기 스테이지에 유지된 상기 기판의 주연부의 상면을 덮는 클램프 부재인 것인, 기판을 처리하는 장치.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판을 처리하기 위해 상기 처리실에 공급되는 처리 가스를 플라즈마화하는 플라즈마 형성부를 구비하고,
    상기 스테이지 주변 부재는, 상기 스테이지에 배치된 상기 기판에 대하여 상기 플라즈마 형성부에 의해 형성된 플라즈마를 균일하게 공급하기 위한 포커스링인 것인, 기판을 처리하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부는, 상기 개구의 아래쪽에 설정된 상기 기판의 전달 위치와, 상기 기판을 처리하기 위한 처리 위치 사이에서 상기 스테이지를 승강시키기 위해, 상기 베이스에 대하여 상기 스테이지를 승강시키는 승강 기구를 구비한 것인, 기판을 처리하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스는, 상기 기준 위치에 설치된 제1 체결핀과, 상기 기준 위치로부터 떨어진 위치에 설치된 제2 체결핀에 의해 상기 처리 챔버에 체결되고, 상기 제2 체결핀은, 상기 베이스를 구성하며, 상기 처리 챔버와 체결되는 부재에 형성되고, 상기 처리 챔버의 상기 팽창 수축에 대응하여 상기 제2 체결핀이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 체결 구멍부를 관통하여 상기 처리 챔버에 고정된 것인, 기판을 처리하는 장치.
  11. 기판을 처리하는 방법으로서,
    기판을 처리하기 위한 처리실을 구비한 처리 챔버와,
    상기 처리 챔버를 가열하는 가열부와,
    상기 처리 챔버와 열적으로 격리되고, 상기 처리 챔버에 고정되는 베이스와, 상기 처리 챔버에 대하여 상기 베이스가 고정되는 위치를 기준 위치로 했을 때에, 상기 기준 위치로부터 수평 방향으로 떨어진 위치에서, 상기 베이스에 지지된 상태로 상기 처리실을 향해 마련된 개구에 삽입되며, 상기 처리실 내에 상기 기판을 유지하는 스테이지를 구비한 지지부와,
    상기 개구에 삽입된 상태의 상기 스테이지의 주변을 따라 상기 처리 챔버 내에 설치된 스테이지 주변 부재와, 상기 스테이지 주변 부재의 위치 결정을 하기 위해 상기 처리 챔버에 고정된 제1 위치 결정핀과, 평면에서 보았을 때, 상기 기준 위치에서 보아, 상기 제1 위치 결정핀보다 먼 위치에 고정된 제2 위치 결정핀을 구비하고,
    상기 스테이지 주변 부재는, 상기 처리 챔버에 대하여 상기 스테이지 주변 부재를 고정하기 위해 상기 제1 위치 결정핀이 삽입되는 제1 구멍부와, 상기 제2 위치 결정핀이 삽입되고, 상기 가열부에 의한 가열 상태와 비가열 상태의 전환에 따른 상기 처리 챔버의 팽창 수축에 대응하여, 상기 제2 위치 결정핀이 이동하는 방향을 따라 긴 구멍 형상으로 형성된 제2 구멍부를 구비하는 상기 기판을 처리하는 장치를 이용하여,
    상기 처리 챔버를 상기 비가열 상태에서 상기 가열 상태로 전환하는 공정과,
    상기 가열 상태로의 전환에 따른 상기 처리 챔버의 팽창에 대응하여 상기 제2 위치 결정핀을 상기 제2 구멍부를 따라 이동시키고, 상기 기준 위치에 고정된 상기 베이스를 통해 지지된 상기 스테이지를, 상기 스테이지 주변 부재의 중앙 위치에 위치시키는 공정과,
    상기 스테이지를 상기 중앙 위치에 위치시킨 상태에서 상기 처리실을 향해 상기 기판을 유지하고, 상기 기판의 처리를 행하는 공정을 포함하는, 기판을 처리하는 방법.
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