KR20210102075A - 거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법 - Google Patents

거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 개시 내용에 의하면, 접착제의 소모를 방지하면서 이상 방전을 방지할 수 있도록, 플라즈마 공간에 배치되어 기판을 거치하는 거치부와, 상기 거치부와 베이스 테이블을 접착하는 접착층과, 상기 거치부, 상기 베이스 테이블 및 상기 접착층을 관통하여 전열 가스를 공급하는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍과 상기 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 가는 구멍이 구비된 면을 가지며, 상기 관통 구멍의 내부에서 상기 면이 상기 접착층보다 상방에 위치하도록 배치되는 슬리브 부재를 포함하는 거치대가 제공된다.

Description

거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법{STAGE, PLASMA PROCESSING APPARATUS, AND CLEANING METHOD}
본 개시 내용은 거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1은 정전 척, 베이스, 통 형상의 슬리브를 구비한 거치대를 개시하고 있다. 정전 척에는 제1 관통 구멍이 형성되어 있다. 베이스는, 제1 접착층에 의해 정전 척의 뒷면에 접착되며, 제1 관통 구멍에 연통된 제2 관통 구멍이 형성되어 있다.
일본국 공개특허공보 특개2016-028448호
본 개시 내용은, 접착제의 소모를 방지하면서 이상 방전을 방지할 수 있는 거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법을 제공한다.
본 개시 내용의 일 양태에 의하면, 플라즈마 공간에 배치되어 기판을 거치하는 거치부와, 상기 거치부와 베이스 테이블을 접착하는 접착층과, 상기 거치부, 상기 베이스 테이블 및 상기 접착층을 관통하여 전열(傳熱) 가스를 공급하는 관통 구멍과, 상기 관통 구멍과 상기 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 가는 구멍이 구비된 면을 가지며, 상기 관통 구멍의 내부에서 상기 면이 상기 접착층보다 상방에 위치하도록 배치되는 슬리브 부재를 포함하는 거치대가 제공된다.
일 측면에 의하면, 접착제의 소모를 방지하면서 이상 방전을 방지할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 거치대를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 비교예에 따른 거치대의 관통 구멍으로 플라즈마가 침입하는 것을 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 실시형태에 따른 거치대의 관통 구멍에 구비된 슬리브 부재를 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 실시형태에 따른 거치대의 관통 구멍에 구비된 슬리브 부재의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 실시형태에 따른 클리닝 처리 방법을 나타내는 플로우 챠트이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 개시 내용을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어, 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이며 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.
[거치대]
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 거치대(ST)를 나타내는 개략 단면도이다. 거치대(ST)는 기밀(氣密)하게 구성된 챔버 내에 형성되며 웨이퍼를 일 예로 하는 기판을 거치한다. 거치대(ST)는 정전 척(5), 제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)를 갖는다.
제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)는 도전성 부재, 예를 들어, 알루미늄으로 구성된다. 정전 척(5)은 실리콘 카바이드(SiC) 등과 같은 세라믹으로 구성된다. 제2 플레이트(6) 및 제1 플레이트(4)는 정전 척(5)을 지지하는 베이스 테이블이며, 정전 척(5) 상에 기판이 거치된다. 정전 척(5)은 챔버 내 플라즈마 공간에 배치되며 기판을 거치하는 거치부의 일 예이다. 제1 플레이트(4) 및/또는 제2 플레이트(6)는 거치부를 지지하는 베이스 테이블의 일 예이다. 본 실시형태에서는, 제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)가 별체로 되어 있으나, 일체로 되어 있을 수도 있다.
정전 척(5), 제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)는 중심축(O)을 중심으로 한 대략 원기둥 형상으로 형성되어 있다. 제1 플레이트(4)와 제2 플레이트(6)의 직경은 동일하다. 정전 척(5)의 직경은 제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)의 직경보다 작다. 정전 척(5)의 상면은 기판을 거치하는 기판 거치면(5a)으로 되어 있다. 정전 척(5) 외주 쪽의 제1 플레이트(4) 상면은 에지 링을 거치하는 에지 링 거치면(4a)으로 되어 있다. 정전 척(5)의 하면과 제1 플레이트(4)의 상면 사이에는, 정전 척(5)과 제1 플레이트(4)를 접착하는 접착층(21)이 구비되어 있다.
거치대(ST)의 내부에는, 전열 가스를 공급하기 위한 관통 구멍(16)과 공통 가스 공급로(17)가 형성되어 있다. 공통 가스 공급로(17)는 제1 플레이트(4)의 하면과 제2 플레이트(6)의 상면 사이의 공간이다. 공통 가스 공급로(17)는 제1 플레이트(4) 하면과 제2 플레이트(6) 상면의 사이 공간의 단부 근방에 구비된 O링(40)에 의해 획정된다.
관통 구멍(16)은, 정전 척(5), 접착층(21) 및 제1 플레이트(4)를 관통하여 공통 가스 공급로(17)에 연통되며, 또한 그 아래의 제2 플레이트(6)를 관통함으로써, 전열 가스의 일 예인 헬륨(He) 가스를 공급한다. 관통 구멍(16) 중, 정전 척(5)을 상하 방향으로 관통하는 부분을 관통 구멍(16a)이라 하고, 제1 플레이트(4)를 상하 방향으로 관통하는 부분을 관통 구멍(16b)이라 하며, 제2 플레이트(6)를 상하 방향으로 관통하는 부분을 관통 구멍(16c)이라고 한다.
관통 구멍(16b)은, 관통 구멍(16a)의 하부에 위치하며, 관통 구멍(16a)에 수직하게 연통되어 있다. 관통 구멍(16a)은 정전 척(5)의 기판 거치면(5a)으로 개구되어 있다. 관통 구멍(16b)은 공통 가스 공급로(17)를 통해 관통 구멍(16c)에 연통되어 있다. 본 실시형태에서는, 관통 구멍(16b)과 관통 구멍(16c)의 위치가 어긋나서 수직으로 연통되어 있지는 않다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 관통 구멍(16c)을 관통 구멍(16b)의 하부에 배치시키되 관통 구멍(16c)과 관통 구멍(16b)이 수직으로 연통되도록 구성할 수도 있다. 관통 구멍(16a,16b,16c)의 각 직경은 서로 같다. 그러나, 이에 한정되지는 않으며, 이들 관통 구멍(16a,16b,16c) 각각의 직경은 같을 수도 있고 서로 다를 수도 있다.
헬륨 가스는, 관통 구멍(16c)과 공통 가스 공급로(17)를 통과하여 관통 구멍(16b)을 통해 관통 구멍(16a)으로부터, 정전 척(5)의 기판 거치면(5a) 상의 플라즈마 공간(처리 공간)으로 도입된다. 이 때, 헬륨 가스가 플라즈마 공간쪽으로 새지 않도록 O링(40)에 의해 구성되어 있다. 또한, O링(40)은, 진공 공간인 처리 공간과, 대기 공간을 구획하는 기능을 가진다.
챔버 안에서 기판이 처리될 때에 기판마다의 챔버 내 컨디션을 유지할 목적으로 정기적 또는 부정기적으로 클리닝 처리 방법이 실행된다. 클리닝 처리로는, 기판 거치면(5a)에 기판을 거치하지 않은 채, 클리닝 가스 플라즈마를 생성하여 정전 척(5)의 외주나 다른 부분에 부착된 반응 생성물 등을 제거하는 웨이퍼리스 드라이 클리닝(이하, "WLDC"라고도 함)이 알려져 있다.
도 2는 비교예에 따른 거치대에 구비된 전열 가스 공급용 관통 구멍(16)으로 플라즈마가 침입하는 것을 나타내는 도면이다. WLDC시에는, 기판 거치면(5a)에 기판이 거치되어 있지 않으므로, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 공간의 플라즈마(P)가 관통 구멍(16) 안으로 침입한다. 그 결과, 관통 구멍(16) 내에서, 특히 정전 척(5)을 제1 플레이트(4)에 고정하고 있는 접착층(21)의 접착제가 손상을 입는다. 접착제가 플라즈마에 계속 노출되면, 도 2에서 A에 나타내는 바와 같이, 접착제가 침식된다. 접착제가 침식된 부분에서는, 정전 척(5)과 제1 플레이트(4) 사이에 공간이 발생하여 열 전달을 저해한다. 그 결과, 기판의 온도 제어성을 나쁘게 한다.
그리하여, 본 실시형태에 따른 거치대(ST)에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수 개의 미세 구멍(20a)을 갖는 슬리브 부재(20)를 관통 구멍(16a)에 압입 또는 결합시킴으로써, 관통 구멍(16a)으로부터 기판 거치면(5a) 상의 플라즈마 공간으로 헬륨 가스가 흐르도록 한다. 이로써, 관통 구멍(16) 안으로 플라즈마가 침입하는 것을 막아 접착제의 침식을 방지할 수 있으며, 미세 구멍(20a)의 직경을 100㎛ 이하로 가공함으로써 플라즈마에 의한 이상 방전을 방지할 수도 있다. 또한, 미세 구멍(20a)에 의해, 플라즈마 공간으로 헬륨 가스가 분출될 때의 컨덕턴스(conductance)를 확보할 수 있다.
[슬리브 부재]
이어서, 도 1의 B를 확대하여 나타낸 도 3을 참조하여, 슬리브 부재(20)의 구성에 대해 설명한다. 도 3a 및 도 3b는 실시형태에 따른 거치대(ST)의 관통 구멍(16)에 구비된 슬리브 부재(20)를 나타내는 도면이다. 도 3a는 실시형태에 따른 거치대(ST)의 관통 구멍(16)에 배치된 슬리브 부재(20) 및 그 주변에 대한 종단면도이다. 도 3b는 실시형태에 따른 슬리브 부재(20)의 사시도이다.
슬리브 부재(20)는 관통 구멍(16)의 개구를 막도록 관통 구멍의 내부에 구비된다. 관통 구멍(16)과 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 미세 구멍(20a)이 슬리브 부재(20) 상면(20a1)에서 개구되어 있다. 상면(20a1)은 관통 구멍(16a) 내부에서 접착층(21)보다 상방에 위치한다. 도 3b에 나타내는 바와 같이, 슬리브 부재(20)는 내부에 공간(20e)과 복수 개의 미세 구멍(20a)을 갖는 캡 형상의 부재이다. 슬리브 부재(20)는 중앙이 돌출된 구조를 가지며, 위에서부터 원반형의 제1 부분(20b), 환형의 제2 부분(20c), 환형의 제3 부분(20d)을 구비한다. 제1 부분(20b) 내의 공간(20e)은, 제1 부분(20b)의 내부에서, 슬리브 부재(20) 상면(20a1)을 관통하는 복수 개의 미세 구멍(20a)에 연통된다.
슬리브 부재(20)는 실리콘 카바이드 또는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 특히, 미세 구멍(20a)을 형성하는 제1 부분(20b)의 상면(20a1)은 플라즈마에 직접 노출되는 바, 플라즈마 내성을 갖는 실리콘 카바이드 등과 같은 도전성 재료를 사용하면 바람직하다.
미세 구멍(20a)의 직경은, 예를 들어 50㎛~100㎛의 범위일 수 있다. 미세 구멍(20a)은, 파셴의 법칙(Paschen's law)에 의해, 직경이 100㎛ 이하이면 플라즈마가 관통 구멍(16a)의 내부로 침입하는 것을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서, 복수 개의 미세 구멍(20a)은 관통 구멍(16a)이 형성되는 방향과 같은 수직 방향으로 형성되어 있다. 이로써, 헬륨 가스를 플라즈마 공간으로 도입할 때의 컨덕턴스를 확보하면서 플라즈마가 관통 구멍(16a)으로 침입하는 것을 막아 관통 구멍(16a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지한다. 또한, 이로써, 플라즈마에 의해 접착층(21)의 접착제가 침식되는 것을 방지하며, 이상 방전에 의해 슬리브 부재(20) 및 그 주변 구조물이 손상을 입는 것을 방지한다. 이로써, 슬리브 부재(20)과, 정전 척(5) 등과 같은 주변 구조물의 성능을 유지하며 수명을 연장시킬 수 있다.
특히, 거치대(ST)에는, 고주파 전원으로부터 고주파 전류가 인가된다. 고주파 전류는, 도전성 부재인 제1 플레이트(4)로부터 플라즈마(P)를 통해 접지 전위인 챔버를 향해 흐른다. 이 때 헬륨 가스를 흐르게 하는 관통 구멍(16)에 슬리브 부재(20)를 구비함으로써, 슬리브 부재(20)의 복수 개의 미세 구멍(20a)에 의해 공간 거리를 길게 할 수 있다.
또한, 복수 개의 미세 구멍(20a)으로부터 헬륨 가스를 도입시키는 플라즈마 공간은 진공 공간이다. 즉, 헬륨 가스는 진공 영역으로 도입된다. 헬륨 가스를 압력이 높은 공간에서 압력이 낮은 공간으로 흐르게 하면, 압력이 높은 공간에서 이상 방전이 발생하기 쉽다. 본 실시형태에 따른 거치대(ST)에서는, 이상 방전이 발생하기 쉬운 헬륨 가스의 도입 부분에 슬리브 부재(20)의 미세 구멍(20a)을 배치하고, 그 미세 구멍(20a)을 헬륨 가스가 흐르는 유로로 하였다. 이렇게 하여 헬륨 가스가 흐르는 공간 거리를 길게 함으로써, 전계(電界)에 의한 가속력이 감소하여, 이상 방전의 발생을 억제할 수가 있다.
또한, 헬륨 가스를 복수 개의 미세 구멍(20a)으로부터 플라즈마 공간으로 흐르게 함으로써, 미세 구멍(20a)의 내부를 플라즈마 공간보다 압력이 높은 상태로 할 수 있다. 이로써, 플라즈마가 미세 구멍(20a)으로부터 관통 구멍(16a) 내부로 침입하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있으며, 그 결과, 접착층(21)의 접착제 침식을 보다 효과적으로 방지할 수가 있다.
제2 부분(20c)의 직경은 제1 부분(20b), 제3 부분(20d) 및 관통 구멍(16b)의 직경보다 크다. 관통 구멍(16a)의 내부에는, 제1 부분(20b)과 제2 부분(20c)의 직경이 서로 다름에 따라 단차가 형성되어 있다. 이로써, 슬리브 부재(20)를 관통 구멍(16a) 내부로 압입 또는 결합시켰을 때에, 제2 부분(20c)을 관통 구멍(16b) 상면에서 고정시킴으로써, 슬리브 부재(20)의 위치를 결정할 수 있다.
제3 부분(20d)의 직경은 관통 구멍(16b)의 직경보다 도 3a에 나타내는 제2 공간(G)만큼 작다. 이로써, 정전 척(5)과 제1 플레이트(4)의 재질 차이에 따른 선팽창 계수 차에 의해, 플라즈마 입열에 따라 슬리브 부재(20)와 제1 플레이트(4)가 열팽창했을 때의 열팽창 차에 의해, 양자가 닿아 마찰이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제3 부분(20d)을 관통 구멍(16b) 내에 배치함으로써, 플라즈마 공간쪽에서 접착층(21)이 보이지 않도록 구성한다. 이로써, 접착층(21)의 접착제 침식을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
한편, 정전 척(5)의 기판 거치면(5a)에는 도트 형상 요철이 형성될 수 있다. 슬리브 부재(20)의 상면(20a1)은 도트 형상 요철의 오목부 저부에서 볼록부 선단 사이의 어느 높이에 위치하는 것이 바람직하다. 다만, 기판 거치면(5a)은 도트 형상 요철이 형성되지 않고 평면일 수도 있다. 이 경우, 슬리브 부재(20)의 상면(20a1)은 기판 거치면(5a)과 대략 같은 높이에 위치하는 것이 바람직하다. 이로써, 플라즈마의 전계 집중을 보다 효과적으로 억제하여 이상 방전의 발생을 보다 효과적으로 방지할 수가 있다.
[변형예]
이어서, 변형예에 따른 슬리브 부재(20)에 대해, 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다. 도 4a 및 도 4b는 관통 구멍(16)에 구비된 슬리브 부재(20)의 변형예를 나타내는 도면이다. 도 4a는 변형예에 따른 슬리브 부재(20) 및 그 주변에 대한 종단면도이다. 도 4b는 변형예에 따른 슬리브 부재(20)의 사시도이다.
변형예에 따른 슬리브 부재(20)는, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 실시형태에 따른 슬리브 부재(20)와 거의 같은 구성이다. 다른 점은, 변형예에서는, 슬리브 부재(20)의 미세 구멍(20a)이 수평 방향으로 형성되어 있다는 점이다. 그러므로, 이상에서는, 슬리브 부재(20)의 미세 구멍(20a)에 대해 설명하며, 그 밖의 슬리브 부재(20)의 구성에 대한 설명은 생략한다.
실시형태에 따른 복수 개의 미세 구멍(20a)은 슬리브 부재(20)의 상면에 수직 방향으로 형성되어 있으나, 변형예에 따른 복수 개의 미세 구멍(20a)은, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 제1 부분(20b)을 수평 방향으로 관통하여 제1 부분(20b)의 측면(20b1)으로 개구되어 있다. 변형예에서도, 슬리브 부재(20)는 관통 구멍(16a) 내부에서 측면(20b1)이 접착층보다 상방에 위치하도록 배치된다. 그리고, 복수 개의 미세 구멍(20a)이 개구되는 슬리브 부재 측면(20b1)과 정전 척(5) 대향면 사이에 플라즈마 공간에 연통되는 제1 공간을 구비한다.
변형예에 따른 거치대(ST)에서는, 이상 방전이 발생하기 쉬운 관통 구멍(16a)의 개구 부분에 슬리브 부재(20)를 배치한다. 또한, 변형예에 따른 거치대(ST)에서는, 복수 개의 미세 구멍(20a)이 수평 방향으로 구비됨으로써, 전위차가 있는 공간 거리를 길게 함에 더해, 관통 구멍(16a,16b)의 내부를 수직 방향으로 흐르고 있던 헬륨 가스의 유로가 복수 개의 미세 구멍(20a)을 통과할 때에 수평 방향으로 굽어진다. 이로써, 헬륨 가스 유로 내 전자의 직진 거리가 짧아짐으로써, 전자가 가속되기 위한 공간이 부족하므로, 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 미세 구멍(20a)의 개구가 플라즈마 공간으로부터 안 보이는 위치에 있게 된다. 이로써, 플라즈마에 의한 전계 집중을 더욱 회피하여 이상 방전을 더 억제할 수 있다.
다만, 복수 개의 미세 구멍(20a)은 수평 방향으로 형성되는 것에 한정되지 않으며, 복수 개의 미세 구멍(20a)은 제1 부분(20b)에 비스듬한 방향으로 형성될 수도 있다. 이에 의해서도, 헬륨 가스 유로 내 전자의 직진 거리를 짧게 함으로써, 이상 방전을 더 억제할 수 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b에 나타내는 실시형태에 따른 슬리브 부재(20)와 마찬가지로, 복수 개의 미세 구멍(20a)을 구비함으로써, 헬륨 가스를 플라즈마 공간으로 공급할 때의 컨덕턴스를 확보하면서, 플라즈마의 침입을 막아 이상 방전을 방지할 수 있다. 이로써, 플라즈마에 의해 접착층(21)의 접착제가 침식되는 것을 방지하고, 이상 방전에 의해 슬리브 부재(20) 및 그 주변 구조물이 손상되는 것을 막아, 슬리브 부재(20) 등의 성능을 유지하여 수명을 연장시킬 수 있다.
[플라즈마 처리 장치]
이어서, 실시형태에 따른 거치대(ST) 또는 변형예에 따른 거치대(ST)를 탑재한 플라즈마 처리 장치(100)의 일 예에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)를 나타내는 개략 단면도이다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 기밀(氣密)하게 구성되며. 전기적으로 접지 전위인 챔버(1)를 구비한다. 챔버(1)는, 원통 형상이며, 예를 들어 알루미늄으로 구성된다. 챔버(1) 안에는, 기판(W)을 거치하는 거치대(ST)가 구비되어 있다. 거치대(ST)는, 도 3a 및 도 3b의 실시형태에 따른 거치대(ST)일 수도 있으며, 도 4a 및 도 4b의 변형예에 따른 거치대(ST)일 수도 있다.
기판(W)의 주위에는, 예를 들어 실리콘으로 형성된 에지 링(7)이 구비되어 있다. 에지 링(7)은 포커스 링이라고도 한다. 에지 링(7), 제1 플레이트(4) 및 제2 플레이트(6)의 주위에는, 예를 들어 석영으로 된 원통 형상의 내벽 부재(9a)가 구비되어 있다. 거치대(ST)는, 내벽 부재(9a)와, 내벽 부재(9a)의 하단부에서 연결되는, 예를 들어 석영으로 형성된 지지 부재(9)를 통해, 챔버(1)의 저부에 배치된다.
정전 척(5) 내의 전극(5c)은 유도체(5b) 사이에 끼워지며 전원(12)에 접속된다. 전원(12)으로부터 전극(5c)으로 전압이 인가되면, 쿨롱 힘에 의해 기판(W)이 정전 척(5)에 정전 흡착된다.
제1 플레이트(4)는 내부에 유로(2d)를 가진다. 칠러 유닛으로부터 공급되는 열교환 매체, 예를 들어, 물은 입구 배관(2b), 유로(2d), 출구 배관(2c)을 순환한다. 거치대(ST) 내부에는 관통 구멍(16) 및 공통 가스 공급로(17)가 형성되어 있다. 전열 가스 공급원(19)은, 전열 가스를 관통 구멍(16) 및 공통 가스 공급로(17)에 공급하여, 기판(W) 하면과 정전 척(5)의 기판 거치면(5a) 사이의 공간으로 전열 가스를 도입한다. 한편, 실시형태 및 변형예에서는, 헬륨 가스를 도입하는 예를 설명하였으나, 도입되는 전열 가스는 헬륨 가스에 한정되지 않으며, 아르곤(Ar) 가스 등과 같은 불활성 가스일 수도 있다. 한편, 전열 가스뿐 아니라 프로세스에 사용되는 가스도 적용할 수가 있다. 프로세스에 사용되는 가스의 일 예로는, 산소(O2) 가스, 질소(N2) 가스 등을 들 수 있다.
한편, 거치대(ST)에는, 복수 개, 예를 들어 3개의 리프터 핀(lifter pin)이 관통하고 있다. 거치대(ST)에는 핀 삽입 통과로가 구비되며, 핀 삽입 통과로를 삽입 통과하는 리프터 핀이 승강 기구에 의해 상하로 이동한다.
제2 플레이트(6)에는, 제1 정합기(11a)를 사이에 두고 제1 고주파 전원(10a)이 접속되며, 제2 정합기(11b)를 사이에 두고 제2 고주파 전원(10b)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(10a)은 제1 주파수의 플라즈마 생성용 고주파 전력을 제2 플레이트(6)에 인가한다. 제2 고주파 전원(10b)은 제1 주파수와는 다른 제2 주파수로서 이온을 끌어당기기 위한 바이어스 전압용 고주파 전력을 제2 플레이트(6)에 인가한다. 다만, 제2 고주파 전원(10b)으로부터 공급된 고주파 전력이 플라즈마 생성용으로 사용되는 경우도 있다. 거치대(ST) 상방에는, 거치대(ST)에 대향하는 상부 전극(3)이 구비되어 있다. 상부 전극(3)은 가스 샤워 헤드로서도 기능한다.
상부 전극(3)은 전극판(3b)과 천정판(3a)을 구비한다. 상부 전극(3)의 주위에는 상부 전극(3)을 지지하는 절연성의 환형 부재(95)가 구비되며, 상부 전극(3)과 환형 부재(95)에 의해 챔버(1)의 상부 개구가 폐색된다. 천정판(3a)은, 도전성 재료, 예를 들어, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지며, 그 하부에서 전극판(3b)을 탈착 가능하게 지지한다.
천정판(3a)에는, 가스 확산실(3c)과, 처리 가스를 가스 확산실(3c)로 도입하기 위한 가스 도입구(3g)가 형성되어 있다. 가스 도입구(3g)에는 가스 공급 배관(15a)이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(15a)에는 가스 공급부(15), 매스 플로우 컨트롤러(MFC,15b), 개페 밸브(V2)의 순서로 접속되며, 가스 공급 배관(15a)을 통해 가스 공급부(15)로부터 상부 전극(3)으로 처리 가스가 공급된다. 개폐 밸브(V2) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC,15b)는 가스의 ON/OFF 및 유량을 제어한다.
가스 확산실(3c)의 하부에는, 챔버(1) 안쪽을 향해 다수의 가스 통류 구멍(3d)이 형성되며, 전극판(3b)의 가스 도입 구멍(3e)에 연통된다. 처리 가스는 가스 확산실(3c), 가스 통류 구멍(3d)을 거쳐 가스 도입 구멍(3e)으로부터 챔버(1) 안으로 샤워 형상으로 공급된다.
상부 전극(3)에는 로우 패스 필터(LPF,71)를 사이에 두고 가변 직류 전원(72)이 접속되는데, 스위치(73)에 의해, 가변 직류 전원(72)으로부터 출력되는 직류 전압의 급전이 ON/OFF된다. 가변 직류 전원(72)으로부터의 직류 전압 및 스위치(73)의 ON/OFF는 제어부(90)에 의해 제어된다. 제1 고주파 전원(10a), 제2 고주파 전원(10b)으로부터 고주파 전력이 거치대(ST)로 인가되어 처리 가스가 플라즈마화할 때에는, 필요에 따라 제어부(90)에 의해 스위치(73)가 ON되어 상부 전극(3)에 원하는 직류 전압이 인가된다.
챔버(1)의 측벽으로부터 상부 전극(3)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록, 원통 형상의 접지 도체(1a)가 구비되어 있다. 원통 형상의 접지 도체(1a)는 그 상부에 천정벽을 구비하고 있다.
챔버(1)의 저부에는 배기구(81)가 형성되며, 배기구(81)에는 배기관(82)을 통해 배기 장치(83)가 접속되어 있다. 배기 장치(83)는 진공 펌프를 구비하며, 진공 펌프를 작동시킴으로써 챔버(1) 안을 소정의 진공도까지 감압시킨다. 챔버(1) 안의 측벽에는 기판(W)의 반출입구(84)가 구비되며, 반출입구(84)는 게이트 밸브(85)에 의해 개폐 가능하도록 되어 있다.
챔버(1)의 측부 안쪽에는 내벽면을 따라 데포 실드(86)가 구비되어 있다. 또한, 내벽 부재(9a)를 따라 데포 실드(87)가 탈착 가능하게 구비되어 있다. 데포 실드(86,87)는 챔버(1)의 내벽 및 내벽 부재(9a)에 에칭 부생성물(데포)이 부착되는 것을 방지한다. 데포 실드(86)에 있어 기판(W)과 대략 같은 높이 위치에는, 접지에 대한 전위를 제어할 수 있도록 접속된 도전성 부재(GND 블록,89)이 구비되며, 이로써 이상 방전이 방지된다.
플라즈마 처리 장치(100)는 제어부(90)에 의해 총괄적으로 제어된다. 제어부(90)에는, 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(91), 유저 인터페이스(92), 기억부(93)가 구비되어 있다.
유저 인터페이스(92)는, 공정 관리자가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위해 명령의 입력 조작을 행하는 키보드, 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 구비한다.
기억부(93)에는, 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(91)로 하여금 실행시키는 제어 프로그램(소프트웨어), 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스(92)로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피를 기억부(93)로부터 꺼내어 프로세스 컨트롤러(91)로 하여금 실행시킴으로써, 프로세스 컨트롤러(91)의 제어 하에 플라즈마 처리 장치(100)에 의해 원하는 처리가 이루어진다. 또한, 제어 프로그램, 처리 조건 데이터 등과 같은 레시피는, 컴퓨터로 읽어들일 수 있는 컴퓨터 기억 매체 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 또는 다른 장치로부터 예를 들어 전용 회선을 통해 수시로 전송시켜 온라인으로 사용하는 것도 가능하다. 기억 매체로는, 예를 들어, 하드디스크, CD, 플렉시블디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다.
[클리닝 처리 방법]
끝으로, 실시형태에 따른 거치대(ST) 또는 변형예에 따른 거치대(ST)를 갖는 플라즈마 처리 장치(100)에 의해 실행되는 클리닝 처리 방법에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 실시형태에 따른 클리닝 처리 방법을 나타내는 플로우 챠트이다. 실시형태에 따른 클리닝 처리 방법은, 제어부(90)에 의해 제어되며, 플라즈마 처리 장치(100)에 의해 실행된다.
도 6의 본 처리가 시작되면, 헬륨 가스를 전열 가스 공급원(19)으로부터 관통 구멍(16)으로 공급하여, 헬륨 가스를 복수 개의 미세 구멍(20a)으로부터 플라즈마 공간으로 도입한다(단계 S1). 이어서, 챔버(1) 내에 클리닝 가스를 공급하고, 제1 주파수 및/또는 제2 주파수의 고주파 전력에 의해 클리닝 가스 플라즈마를 생성한다(단계 S2). 이어서, 생성된 클리닝 가스 플라즈마에 의해 클리닝 처리를 실행하여(단계 S3) 챔버(1) 내에 부착된 반응 생성물을 제거하고서 본 처리를 종료한다.
이상에서 설명한 실시형태에 따른 클리닝 처리 방법에 의하면, 기판을 기판 거치면(5a)에 거치하지 않는 WLDC가 실행된다. 이 경우, 기판 거치면(5a)이 플라즈마에 노출되지만, 슬리브 부재(20)의 복수 개의 미세 구멍(20a)으로부터 헬륨 가스를 불어냄으로써, 클리닝 가스 플라즈마가 관통 구멍(16) 안으로 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 접착층(21)의 접착제 소모를 방지하면서 또한 이상 방전을 방지할 수가 있다.
이상에서 거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법을 상기 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명에 따른 거치대, 플라즈마 처리 장치 및 클리닝 처리 방법은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다. 또한, 상기 실시형태 및 변형예에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 서로 조합될 수도 있다. 예를 들어, 상기 실시형태의 슬리브 부재(20)에서는, 복수 개의 미세 구멍(20a)이 슬리브 부재(20)의 상면에 형성되며, 상기 변형예의 슬리브 부재(20)에서는, 복수 개의 미세 구멍(20a)이 슬리브 부재(20)의 측면에 형성되어 있다. 그러나, 복수 개의 미세 구멍은 슬리브 부재의 상면과 측면 양쪽에 형성될 수도 있다.
예를 들어, 상기 실시형태 및 변형예에 따른 거치대는 정전 척을 구비하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 정전 척을 갖지 않는 거치대일 수도 있다. 이 경우, 거치대의 거치부는 정전 척의 기능을 갖지 않으며 거치부의 상면에 기판을 거치한다.
본 발명에 따른 플라즈마 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 적용 가능하다. 본 개시 내용의 클리닝 처리 방법은, 플라즈마 공간을 갖는 챔버, 플라즈마 공간 내에 배치된 거치대, 플라즈마 공간으로 공급된 가스로부터 플라즈마를 형성하도록 구성된 플라즈마 생성부를 구비한 상기 플라즈마 처리 장치에 의해 실행할 수 있다.
본원은 일본 특허청에 2020년 2월 10일에 출원된 특허출원 2020-020840호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.

Claims (8)

  1. 플라즈마 공간에 배치되어 기판을 거치하는 거치부와,
    상기 거치부와 베이스 테이블을 접착하는 접착층과,
    상기 거치부, 상기 베이스 테이블 및 상기 접착층을 관통하여 전열 가스를 공급하는 관통 구멍과,
    상기 관통 구멍과 상기 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 가는 구멍이 구비된 면을 가지며, 상기 관통 구멍의 내부에서 상기 면이 상기 접착층보다 상방에 위치하도록 배치되는 슬리브 부재를 포함하는 거치대.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면이 상기 슬리브 부재의 상면과 측면 중 적어도 어느 한쪽인 거치대.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬리브 부재의 상면은 상기 거치부의 상면과 같은 높이 또는 상기 거치부의 상면에 구비된 도트 형상 요철의 저부에서 선단 사이의 어느 높이에 위치하는 것인 거치대.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 면이 상기 슬리브 부재의 측면이거나 또는 상기 슬리브 부재의 측면과 상면 양쪽이며, 상기 복수 개의 가는 구멍이 구비된 상기 슬리브 부재의 측면과 상기 거치부의 대향면 사이에 제1 공간을 갖는 것인 거치대.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브 부재의 측면과 상기 베이스 테이블의 상기 관통 구멍의 벽면과의 사이에 제2 공간을 갖는 것인 거치대.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 슬리브 부재는 SiC 또는 세라믹으로 이루어지는 것인 거치대.
  7. 챔버와, 상기 챔버 내부의 플라즈마 공간에 배치되는 거치대를 포함하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 거치대는,
    기판을 거치하는 거치부와,
    상기 거치부와 베이스 테이블을 접착하는 접착층과,
    상기 거치부, 상기 베이스 테이블 및 상기 접착층을 관통하여 전열 가스를 공급하는 관통 구멍과,
    상기 관통 구멍과 상기 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 가는 구멍이 구비된 면을 가지며, 상기 관통 구멍의 내부에서 상기 면이 상기 접착층보다 상방에 위치하도록 배치되는 슬리브 부재를 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  8. 플라즈마 공간에 배치되어 기판을 거치하는 거치부와,
    상기 거치부와 베이스 테이블을 접착하는 접착층과,
    상기 거치부, 상기 베이스 테이블 및 상기 접착층을 관통하여 전열 가스를 공급하는 관통 구멍과,
    상기 관통 구멍과 상기 플라즈마 공간을 연통시키는 복수 개의 가는 구멍이 구비된 면을 가지며, 상기 관통 구멍의 내부에서 상기 면이 상기 접착층보다 상방에 위치하도록 배치되는 슬리브 부재를 포함하는 거치대가, 챔버 내에 배치된 플라즈마 처리 장치의 클리닝 처리 방법으로서,
    상기 관통 구멍으로부터 전열 가스를 공급하는 공정과,
    상기 챔버 안으로 클리닝 가스를 공급하는 공정과,
    상기 클리닝 가스의 플라즈마에 의해 상기 챔버 안을 클리닝하는 공정을 포함하는 클리닝 처리 방법.
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