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KR100929449B1 - 기판 처리 장치 및 포커스 링 - Google Patents

기판 처리 장치 및 포커스 링 Download PDF

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KR100929449B1
KR100929449B1 KR1020080006172A KR20080006172A KR100929449B1 KR 100929449 B1 KR100929449 B1 KR 100929449B1 KR 1020080006172 A KR1020080006172 A KR 1020080006172A KR 20080006172 A KR20080006172 A KR 20080006172A KR 100929449 B1 KR100929449 B1 KR 100929449B1
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heat transfer
focus ring
transfer film
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processing apparatus
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마사아키 미야가와
에이이치 니시무라
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 포커스 링 및 탑재대간의 열 전달 효율을 충분히 개선할 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
기판 처리 장치(10)는, 웨이퍼 W를 수용하는 챔버(11)와, 해당 챔버(11) 내에 배치되는 서셉터(12)와, 서셉터(12)의 상부에 배치되고 또한 웨이퍼 W를 탑재하는 정전 척(22)과, 탑재된 웨이퍼 W의 주연부를 둘러싸도록 정전 척(22)에 탑재되는 포커스 링(24)을 구비하며, 포커스 링(24)에 있어서의 정전 척(22)과의 접촉면(24a)에, 인쇄 처리에 의해서 수지로 이루어지는 열 전달막(39)이 형성되어 있다.

Description

기판 처리 장치 및 포커스 링{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND FOCUS RING}
본 발명은, 기판 처리 장치 및 포커스 링에 관한 것으로, 특히, 탑재대 및 포커스 링의 열 전달 효율을 개선하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판으로서의 웨이퍼에 플라즈마 처리, 예컨대 에칭 처리를 실시하는 경우, 에칭에 의해서 웨이퍼 표면에 형성되는 홈의 폭이나 깊이는 웨이퍼의 온도의 영향을 받기 때문에, 에칭 처리 중에 있어 웨이퍼의 전체 표면의 온도를 균일하게 유지하는 것이 요구되고 있다.
웨이퍼에 에칭 처리를 실시하는 기판 처리 장치는, 웨이퍼를 수용하는 감압 가능한 챔버와, 에칭 처리 중에 웨이퍼를 탑재하는 탑재대(이하, 「서셉터」라 함)를 구비하며, 감압된 챔버 내에는 플라즈마가 발생하여 해당 플라즈마가 웨이퍼를 에칭하고, 서셉터는 온도 조절 기구를 갖고 또한 웨이퍼의 온도를 제어한다. 웨이퍼에 에칭 처리가 실시될 때, 웨이퍼는 플라즈마로부터 열을 받아 온도가 상승하기 때문에, 서셉터의 온도 조절 기구는 웨이퍼를 냉각하여 그 온도를 일정하게 유지한 다.
또한, 서셉터에는, 웨이퍼의 주연부를 둘러싸도록, 예컨대, 실리콘으로 이루어지는 고리 형상의 포커스 링이 탑재된다. 해당 포커스 링은 챔버 내의 플라즈마를 웨이퍼 상에 수속(收束)시킨다. 포커스 링도 에칭 처리 시에 플라즈마로부터 열을 받아 온도가, 예컨대, 300℃∼400℃까지 상승한다.
에칭 처리 시, 웨이퍼의 대부분은 서셉터의 온도 조절 기구에 의해서 냉각되지만, 웨이퍼의 주연부는 포커스 링의 방사열의 영향을 받기 때문에, 웨이퍼의 전표면의 온도를 균일하게 유지하기 어렵다.
또한, 종래, 포커스 링은 서셉터에 탑재될 뿐이기 때문에, 포커스 링 및 서셉터가 밀착되지 않아, 포커스 링 및 서셉터의 열 전달 효율은 낮다. 그 결과, 포커스 링에 열이 축적되어, 포커스 링의 온도가 일정하게 되지 않기 때문에, 동일 로트 내의 복수의 웨이퍼에 균일한 에칭 처리를 실시하기 어렵다.
이상으로부터, 포커스 링의 온도를 적극적으로 제어해야 한다. 그래서, 포커스 링 및 서셉터의 열 전달 효율을 개선하여, 서셉터의 온도 조절 기구에 의해서 포커스 링을 적극적으로 온도 조절하는 수법이 개발되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1 참조). 이 수법에서는, 포커스 링 및 서셉터간에 전열 시트를 배치하여 열 전달 효율을 개선한다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 제2002-16126호 공보
그러나, 포커스 링 및 서셉터 사이에 전열 시트를 배치하는 경우, 포커스 링 및 전열 시트 사이, 및 전열 시트 및 서셉터 사이에 각각 계면이 생긴다. 각 계면에서의 밀착도는, 포커스 링 및 서셉터가 직접 접촉하는 경우에 비해서 향상하지만, 여전히 각 계면에는 몇 개의 미소한 간격이 남는다. 포커스 링, 전열 시트 및 서셉터는 감압 환경 하에 놓여 있기 때문에, 미소한 간극이 진공 단열층을 형성하고, 각 계면은 열 전달을 저해한다. 따라서, 여전히 포커스 링 및 서셉터 간의 열 전달 효율은 충분히 개선되고 있지 않다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 포커스 링 및 탑재대 간의 열 전달 효율을 충분히 개선할 수 있는 기판 처리 장치 및 포커스 링을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 따른 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실 내에 배치되고 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재된 기판의 주연부를 둘러싸도록 상기 탑재대에 탑재되는 고리 형상의 포커스 링을 구비하며, 상기 수용실 내는 감압되는 기판 처리 장치에서, 상기 포커스 링에 있어서의 상기 탑재대와의 접촉면에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 관점에 따른 기판 처리 장치는, 제 1 관점에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 인쇄 처리는 스크린 인쇄 처리, 도포 처리 및 스프레이 인쇄 처리 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 관점에 따른 기판 처리 장치는, 제 1 관점 또는 제 2 관점에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 열 전달막은 탄성 부재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 관점에 따른 기판 처리 장치는, 제 3 관점에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 탄성 부재는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 관점에 따른 기판 처리 장치는, 제 1 관점 내지 제 4 관점 중 어느 한 관점에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 열 전달막의 두께는 0.2㎜∼1.0㎜인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 6 관점에 따른 기판 처리 장치는, 제 1 관점 내지 제 5 관점 중 어느 한 관점에 따른 기판 처리 장치에 있어서, 상기 탑재대는, 상기 열 전달막과 접촉하는 부분에서, 상기 열 전달막을 수용하는 홈을 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 7 관점에 따른 포커스 링은, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실 내에 배치되고 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하며, 상기 수용실 내는 감압되는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 탑재된 기판의 주연부를 둘러싸도록 상기 탑재대에 배치되는 고리 형상의 포커스 링으로서, 상기 탑재대와의 접촉면에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 따른 기판 처리 장치 및 제 7 관점에 따른 포커스 링에 의하면, 포커스 링에서의 탑재대와의 접촉면에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막이 형성되어 있기 때문에, 포커스 링 및 열 전달막이 충분히 밀착되고, 포커스 링 및 열 전달막 사이에 계면이 발생하는 것을 방지 할 수 있다. 그 결과, 포커스 링을 탑재대에 탑재한 경우, 계면은 열 전달막 및 탑재대 사이밖에 발생하지 않기 때문에, 포커스 링 및 탑재대 간의 열 전달 효율을 충분히 개선할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에 의하면, 인쇄 처리는, 스크린 인쇄 처리, 도포 처리 및 스프레이 인쇄 처리 중 어느 하나이기 때문에, 포커스 링 및 열 전달막 사이에 미소한 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 아울러, 열 전달막을 간편하게 형성할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 열 전달막은 탄성 부재로 이루어지기 때문에, 탑재대와의 밀착도가 향상되어, 그로 인해, 포커스 링 및 탑재대 간의 열 전달 효율을 더욱 개선할 수 있다.
본 발명의 제 4 관점에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 탄성 부재는 수지로 이루어지기 때문에 용이하게 인쇄할 수 있다.
본 발명의 제 5 관점에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 열 전달막의 두께는 0.2㎜∼1.0㎜이기 때문에, 열 전달막의 정전 용량을 작게 할 수 있어, 그로 인해, 열 전달막의 형성에 의해서 탑재대 전체의 임피던스가 변화하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 플라즈마를 이용한 기판 처리의 결과에 영향을 부여하는 것을 방지 할 수 있다.
본 발명의 제 6 관점에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 탑재대는, 열 전달막과 열 전달막과 접촉하는 부분에서, 열 전달막을 수용하는 홈을 갖기 때문에, 열 전달막이 노출되는 면적을 줄일 수 있어, 그로 인해, 플라즈마를 이용하는 기판 처리 동안, 플라즈마가 열 전달막에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 열 전달막이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이 기판 처리 장치는 기판으로서의 반도체 웨이퍼 상에 에칭 처리를 실시하도록 구성되어 있다.
도 1에 있어서, 기판 처리 장치(10)는, 예컨대, 직경이 300㎜의 반도체 웨이퍼(이하, 간단히 「웨이퍼」라고 함) W를 수용하는 챔버(11)(수용실)를 갖고, 해당 챔버(11) 내에는 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재대로서의 원주 형상의 서셉터(12)(탑재대)가 배치되어 있다. 기판 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해서, 서셉터(12) 위쪽의 가스를 챔버(11)의 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 측방(側方) 배기로(18)가 형성된다. 이 측방 배기로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다. 챔버(11)의 내벽면은 석영이나 산화이트 륨(Y2O3)으로 덮어진다.
배기 플레이트(14)는 다수의 구멍을 갖는 판 형상 부재이며, 챔버(11)를 상부와 하부로 나누는 구획판으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해서 구획된 챔버(11)의 상부(이하, 「반응실」이라고 함)(17)에는, 후술하는 플라즈마가 발생한다. 또한, 챔버(11)의 하부(이하, 「배기실(매니폴드)」이라고 함)(18)에는 챔버(11) 내의 가스를 배출하는 러핑 배기관(15) 및 주된 배기관(16)이 개구된다. 러핑 배기관(15)에는 DP(Dry Pump)(도시하지 않음)가 접속되고, 주된 배기관(16)에는 TMP(Turbo Molecular Pump)(도시하지 않음)가 접속된다. 또한, 배기 플레이트(14)는 반응실(17)에 있어서의 후술하는 처리 공간 S에서 발생하는 이온이나 래디컬을 포착 또는 반사하여 이것들의 매니폴드(18)로의 누설을 방지한다.
러핑 배기관(15) 및 주된 배기관(16)은 반응실(17)의 가스를 매니폴드(18)를 거쳐서 챔버(11)의 외부로 배출한다. 구체적으로는, 러핑 배기관(15)은 챔버(11) 내를 대기압으로부터 저진공 상태까지 감압하고, 주된 배기관(16)은 러핑 배기관(15)과 협동하여 챔버(11) 내를 저진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태(예컨대, 133Pa(1Torr) 이하)까지 감압한다.
서셉터(12)에는 하부 고주파 전원(19)이 정합기(Matcher)(20)를 거쳐서 접속되어 있으며, 해당 하부 고주파 전원(19)은 소정의 고주파 전력을 서셉터(12)에 인가한다. 이것에 의해, 서셉터(12)는 하부 전극으로서 기능한다. 또한, 하부 정합기(20)는 서셉터(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 서셉 터(12)로의 공급 효율을 최대로 한다.
서셉터(12)의 상부에는, 정전 전극판(21)을 내부에 갖는 정전 척(22)이 배치되어 있다. 정전 척(22)은 소정 직경을 갖는 하부 원판 형상 부재 위에, 해당 하부 원판 형상 부재보다 직경이 작은 상부 원판 형상 부재를 중첩한 형상을 보인다. 또, 정전 척(22)은 알루미늄으로 이루어지고, 상부 원판 형상 부재의 상면(上面)에는 세라믹 등이 용사(溶射)되어 있다. 서셉터(12)에 웨이퍼 W를 탑재할 때, 해당 웨이퍼 W는 정전 척(22)에서의 상부 원판 형상 부재 위에 배치된다.
또한, 정전 척(22)에서는, 정전 전극판(21)에 직류 전원(23)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전 전극판(21)에 정(正)의 높은 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼 W에서의 정전 척(22)측의 면(이하, 「이면(裏面)」이라고 함)에는 부(負)전위가 발생하여 정전 전극판(21) 및 웨이퍼 W의 이면 사이에 전위차가 발생하여, 해당 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡력에 의해, 웨이퍼 W는 정전 척(22)에서의 상부 원판 형상 부재 위에서 흡착 유지된다.
또한, 정전 척(22)에 있어서의 하부 원판 형상 부재의 상면에서의 상부 원판 형상 부재가 겹쳐 있지 않은 부분(이하, 「포커스 링 탑재면」이라 함)(22a)에는 원환(圓環) 형상의 포커스 링(24)이 배치된다. 즉, 정전 척(22)이 포커스 링(24)을 직접적으로 탑재한다. 따라서, 정전 척(22)은 탑재대의 일부를 구성한다.
포커스 링(24)은, 도전성 부재, 예컨대, 실리콘으로 이루어지고, 정전 척(22)에 있어서의 상부 원판 형상 부재 위에 흡착 유지된 웨이퍼 W이 주위를 둘러싼다. 또, 포커스 링(24)은, 처리 공간 S에서 플라즈마를 웨이퍼 W의 이면으로 향 해 수속하여, 에칭 처리의 효율을 향상시킨다.
또한, 서셉터(12)의 내부에는, 예컨대, 원주 방향으로 연장되는 고리 형상의 냉매실(25)이 마련된다. 이 냉매실(25)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매용 배관(26)을 거쳐서 저온의 냉매, 예컨대, 냉각수나 갈덴(등록 상표)이 순환 공급된다. 해당 저온의 냉매에 의해서 냉각된 서셉터(12)는 정전 척(22)을 거쳐서 웨이퍼 W 및 포커스 링(24)을 냉각한다. 또, 웨이퍼 W 및 포커스 링(24)의 온도는 주로 냉매실(25)에 순환 공급되는 냉매의 온도, 유량에 의해서 제어된다.
정전 척(22)에 있어서의 상부 원판 형상 부재 위의 웨이퍼 W가 흡착 유지되는 부분(이하, 「흡착면」이라 함)에는, 복수의 전열 가스 공급관(27)이 개구되어 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급관(27)은, 전열 가스 공급 라인(28)을 거쳐서 전열 가스 공급부(도시하지 않음)에 접속되고, 해당 전열 가스 공급부는 전열 가스로서의 헬륨(He) 가스를, 전열 가스 공급 구멍(27)을 거쳐서 흡착면 및 웨이퍼 W의 이면의 간격에 공급한다. 흡착면 및 웨이퍼 W의 이면의 간격에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼 W의 열을 정전 척(22)에 효과적으로 전열한다.
챔버(11)의 천장부에는, 서셉터(12)와 대향하도록 가스 도입 샤워 헤드(22)가 배치되어 있다. 가스 도입 샤워 헤드(29)에는 상부 정합기(30)를 거쳐서 상부 고주파 전원(31)이 접속되어 있고, 상부 고주파 전원(31)은 소정의 고주파 전력을 가스 도입 샤워 헤드(29)에 인가하기 때문에, 가스 도입 샤워 헤드(29)는 상부 전극으로서 기능한다. 또, 상부 정합기(30)의 기능은 상술한 하부 정합기(20)의 기능과 동일하다.
가스 도입 샤워 헤드(29)는, 다수의 가스 구멍(32)을 갖는 천장 전극판(33)과, 해당 천장 전극판(33)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(34)를 갖는다. 또, 해당 전극 지지체(34)의 내부에는 버퍼실(35)이 마련되고, 이 버퍼실(35)에는 처리 가스 도입관(36)이 접속되어 있다. 가스 도입 샤워 헤드(29)는, 처리 가스 도입관(36)으로부터 버퍼실(35)로 공급된 처리 가스를, 가스 구멍(32)을 거쳐서 반응실(17) 내로 공급한다.
또한, 챔버(11)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반응실(17) 내로의 반출입 시에 이용되는 반출입구(37)가 마련되고, 반출입구(37)에는, 해당 반출입구(37)를 개폐하는 게이트 밸브(38)가 부착되어 있다.
이 기판 처리 장치(10)의 반응실(17) 내에서는, 서셉터(12) 및 가스 도입 샤워 헤드(29)에 고주파 전력을 인가하여, 서셉터(12) 및 가스 도입 샤워 헤드(29) 사이의 처리 공간 S에 고주파 전력을 인가하는 것에 의해, 해당 처리 공간 S에서 가스 도입 샤워 헤드(29)로부터 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마로 하여 이온이나 래디컬을 발생시켜, 해당 이온 등에 의해서 웨이퍼 W에 에칭 처리를 실시한다.
또, 상술한 기판 처리 장치(10)의 각 구성 부품의 동작은, 기판 처리 장치(10)가 구비하는 제어부(도시하지 않음)의 CPU가 에칭 처리에 대응하는 프로그램에 따라 제어한다.
상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 포커스 링(24)에 있어서의 정전 척(22)과의 접촉면(이하, 간단히 「접촉면」이라고 함)(24a)에 탄성 부재로서의 수지로 이 루어지는 열 전달막(39)이 형성되어 있다. 여기서, 정전 척(22)은 서셉터(12)에 의해 냉각되기 때문에, 에칭 처리 동안, 포커스 링(24)보다 저온으로 유지된다. 이 때, 열 전달막(39)은 포커스 링(24)의 열을 정전 척(22)에 전달한다. 또, 포커스 링(24)은 정전 척(22)에 의해서 냉각되더라도 200℃ 가까이까지 온도가 상승하기 때문에, 열 전달막(39)을 구성하는 수지는 내열성을 가질 필요가 있어, 고온에서 형상을 유지할 필요가 있다. 따라서, 열 전달막(39)을 구성하는 수지로서는, 예컨대, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 불소 고무, 페놀 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리이미드, 올레핀 수지, 스틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, PVC(폴리염화비닐 수지) 중 어느 하나가 바람직하다.
이 열 전달막(39)은 포커스 링(24)의 접촉면(24a)에 인쇄 처리에 의해서 형성된다. 구체적으로는, 열 전달막(39)을 구성하는 수지가, 솔(刷毛) 등에 의해서 직접 접촉면(24a)에 도포되거나(도포 처리), 스프레이 분사에 의해서 접촉면(24a)에 분사 부착되거나(스프레이 인쇄 처리), 또는 스크린 인쇄에 의해서 접촉면(24a)에 도포된다(스크린 인쇄 처리). 이 때, 포커스 링(24)의 접촉면(24a) 및 수지는 밀착되기 때문에, 포커스 링(24) 및 열 전달막(39)은 충분히 밀착된다. 따라서, 포커스 링(24) 및 열 전달막(39) 사이에 계면은 발생하지 않는다. 그 결과, 포커스 링(24)을 정전 척(22)에 탑재한 경우, 계면은 열 전달막(39) 및 정전 척(22) 사이밖에 발생하지 않는다.
도 2는 도 1에 있어서의 포커스 링 근방의 확대 단면도이다.
도 2에 있어서, 포커스 링 탑재면(22a)에는, 포커스 링(24)의 접촉면(24a)에 형성된 열 전달막(39)을 부분적으로 수용하는 수용 홈(22b)이 형성되어 있다. 포커스 링(24)이 정전 척(22)에 탑재되고, 열 전달막(39)이 수용 홈(22b)에 부분적으로 수용되었을 때, 포커스 링(24)의 접촉면(24a) 및 포커스 링 탑재면(22a)의 간격 t를 작게 설정할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예에 있어서 간격 t는 약 0.1㎜로 설정된다. 따라서, 반응실(17)에서의 플라즈마의 수용 홈(22b)으로의 진입이 방지된다.
또, 본 실시예에서는, 정전 척(22)측에 열 전달막(39)의 수용 홈(22b)이 형성되었지만, 동일한 기능을 갖는 수용 홈을 포커스 링(24)의 접촉면(24a)에 형성하고, 해당 수용 홈 내에 열 전달막(39)을 형성하여도 좋다. 이 때도, 포커스 링(24)의 접촉면(24a) 및 포커스 링 탑재면(22a)의 간격 t를 작게 설정할 수 있다.
그런데, 열 전달막(39)은 수지로 이루어지기 때문에 절연성 부재이며, 포커스 링(24) 및 정전 척(22)은 도전성 부재이기 때문에, 포커스 링(24), 열 전달막(39) 및 정전 척(22)은 콘덴서를 구성한다. 이 콘덴서의 정전 용량이 커지면, 서셉터(12)의 임피던스가 변화된다. 이 현상을 이용한 기술로서, 예컨대 일본 특표 제2003-519907호 공보에는 포커스 링의 이면에 임퍼던스 조절층을 배치하여 임피던스를 적극적으로 변화시키는 기술이 개시되어 있다. 서셉터(12)의 임피던스의 변화는, 처리 공간 S에서의 플라즈마의 분포에 영향을 미쳐, 더우기, 웨이퍼 W에서의 에칭 처리의 면내 균일성에 영향을 미치게 한다. 여기서, 상술한 콘덴서의 정전 용량은 열 전달막(39)이 얇으면 작아지기 때문에, 열 전달막(39)의 두께는 작은 쪽이 바람직하다.
그래서, 본 발명자는, 열 전달막(39)의 서셉터(12)의 임피던스로의 영향대를 확인해야 하는, 열 전달막(39)을 해당 열 전달막(39)과 거의 동일한 비(比)유전체를 갖는 열 전도 겔로 이루어지는 열 전도 시트(41)로 대용해서, 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 절연성 부재를 배치한 경우 및 절연성 부재를 배치하지 않은 경우에 있어서의 서셉터(12)의 임피던스를 측정하였다.
도 3은 도 1에 있어서의 서셉터의 임피던스를 측정하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 3의 임피던스 측정 장치(40)는 기판 처리 장치(10)와 기본적으로 동일한 구성을 갖기 때문에, 이하, 상위점에 대해서만 설명한다.
도 3에 있어서, 임피던스 측정 장치(40)는, 서셉터(12)에 50Ω의 저항(42)을 거쳐서 접속된 임피던스 분석기(impedance analyzer)(43)를 갖는다. 또한, 임피던스 분석기(43)는 PC(Personal Computer)(44)에 접속되어 있다.
임피던스 분석기(43)는 서셉터(12)로 향해 소정의 주파수, 예컨대 13㎒ 및 40㎒의 입사파를 발진하여, 각 주파수에 있어서의 반사파를 관측한다. PC(44)는 관측된 반사파에 근거하여 각 주파수에 있어서의 임피던스를 산출한다.
본 발명자는, 임피던스 측정 장치(40)를 이용하여, 두께가 1㎜인 열 전도 시트(41)를 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우 각각에 대해 서셉터(12)의 임피던스를 측정하고, 각각의 결과를 도 4의 그래프로 나타내었다.
도 4는 대용되는 열 전도 시트를 포커스 링 및 정전 척 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우의 각 주파수에 있어서의 서셉터의 임피던스를 나타내는 그래프이다.
도 4에는, 두께가 1㎜인 열 전도 시트(41)를 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우 각각에 있어서의 서셉터(12)의 임피던스의 그래프가 나타내어져 있지만, 해당 그래프가 도시하는 바와 같이, 열 전도 시트(41)를 배치한 경우 및 배치하지 않는 경우에 있어서의 임피던스의 차는 관측되지 않았다. 따라서, 두께가 1㎜인 열 전도 시트(41)를 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 배치하더라도, 서셉터(12)의 임피던스에 영향을 부여하지 않는 것이 확인되었다. 또한, 열 전도 시트(41)는 열 전달막(39)과 거의 동일한 비(比)유전률을 갖기 때문에, 두께가 1㎜인 열 전달막(39)을 포커스 링(24)의 접촉면(24a)에 형성하더라도, 서셉터(12)의 임피던스에 영향을 부여하지 않는다는 것이 유추되었다.
또한, 본 발명자는, 열 전도 시트(41)의 에칭 처리로의 영향대를 확인해야 하는, 도 1의 기판 처리 장치(10)를 이용하여, 열 전달막(39) 대신에 두께 1㎜의 열 전도 시트(41)를 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우 각각에 있어서, 웨이퍼 W에 에칭 처리를 실시하였다. 그리고, 에칭 처리가 실시된 웨이퍼 W의 에칭 레이트를 산출하여, 웨이퍼 W의 직경 방향(소정 방향인 X 방향, 및 해당 X 방향과 직각을 이루는 Y 방향)에 따르는 에칭 레이트의 분포를 도 5에 나타내었다.
도 5는 열 전도 시트를 포커스 링 및 정전 척 사이에 배치한 경우 및 배치하 지 않은 경우의 웨이퍼의 직경 방향에 따르는 에칭 레이트의 분포를 나타내는 그래프이며, 도 5(a)는 열 전도 시트를 배치한 경우이고, 도 5(b)는 열 전도 시트를 배치하지 않는 경우이다.
도 5(a) 및 도 5(b)의 그래프가 나타내는 바와 같이, 열 전도 시트(41)를 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우에 있어서의 에칭 레이트의 분포의 차는 관측되지 않았다. 따라서, 두께가 1㎜인 열 전도 시트(41)를 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이에 배치하여도, 에칭 처리에 영향을 부여하지 않는다는 것이 확인되었다.
이상의 임피던스의 측정 결과, 에칭 레이트의 분포의 측정 결과 및 열 전달막(39)의 두께는 작은 쪽이 바람직하다고 하는 사실에 근거하여, 본 실시예에 있어서의 열 전달막(39)의 두께의 최대값은 1.0㎜로 설정된다.
또한, 열 전달막(39)은 점착성을 갖기 때문에, 유지 보수를 위해 포커스 링(24)을 정전 척(22)으로부터 분리할 때, 열 전달막(39)이 찢어져 그 일부가 정전 척(22)에 밀착하여 남는 일이 있다. 그래서, 열 전달막(39)이 찢어지는 것을 방지하는 관점에서, 열 전달막(39)의 두께는 소정값 이상인 쪽이 바람직하며, 본 실시예에서의 열 전달막(39)의 두께의 최소값은 0.5㎜로 설정된다.
본 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 포커스 링(24)의 접촉면(24a)에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막(39)이 형성되어 있기 때문에, 포커스 링(24) 및 열 전달막(39)이 충분히 밀착하여, 포커스 링(24) 및 열 전달막(39) 사이에 계면이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 포커스 링(24)을 정전 척(22)에 탑재한 경우, 계면은 열 전달막(39) 및 정전 척(22) 사이밖에 발생하지 않기 때문에, 포커 스 링(24) 및 정전 척(22) 사이의 열 전달 효율을 충분히 개선할 수 있다.
또한, 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이의 열 전달 효율을 충분히 개선할 수 있으므로, 종래와 같은 전열 시트에 비해서, 열 전달막(39)에 요구되는 경도나 열 전달률의 범위를 확대할 수 있다. 그 결과, 열 전달막(39)으로서 사용 가능한 재료의 종류를 늘릴 수 있다.
상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 열 전달막(39)이, 솔 등에 의해서 직접 접촉면(24a)에 수지를 도포하거나, 스프레이 분사에 의해서 접촉면(24a)에 수지를 분사 부착하거나, 혹은 스크린 인쇄에 의해서 접촉면(24a)에 수지를 도포하는 것에 의해 형성되어 있기 때문에, 포커스 링(24) 및 열 전달막(39) 사이에 미소한 간극이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있음과 아울러, 열 전달막(39)을 간편하게 형성할 수 있다. 또한, 열 전달막(39)은 수지로 이루어지기 때문에 용이하게 인쇄할 수 있다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 열 전달막(39)은 탄성 부재로서의 수지로 이루어지기 때문에, 수용 홈(22b)의 바닥부와의 밀착도가 향상하여, 그로 인해, 포커스 링(24) 및 정전 척(22) 사이의 열 전달 효율을 더욱 개선할 수 있다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 열 전달막(39)의 두께는 0.2㎜∼1.0㎜이기 때문에, 열 전달막(39)의 정전 용량을 작게 할 수 있고, 그로 인해, 열 전달막(39)의 형성에 의해서 정전 척(22) 전체의 임피던스가 변화되는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 에칭 레이트의 분포에 변화가 발생하는 것을 방지할 수 있어, 에칭 처리에 영향을 부여하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 정전 척(22)은, 포커스 링 탑재면(22a)에서, 열 전달막(39)을 부분적으로 수용하는 수용 홈(22b)을 갖기 때문에, 열 전달막(39)이 반응실(17)에 노출되는 면적을 줄일 수 있음과 아울러, 접촉면(24a) 및 포커스 링 탑재면(22a)의 간격 t를 작게 설정할 수 있어, 반응실(17)에 있어서의 플라즈마의 수용 홈(22b)으로의 진입을 방지할 수 있다. 그 결과, 에칭 처리 동안, 플라즈마가 열 전달막(39)에 접촉하는 것을 방지할 수 있어, 열 전달막(39)이 소모되는 것을 방지할 수 있다.
또, 상술한 본 실시예에서는, 기판이 반도체 웨이퍼 W이지만, 기판은 이것에 한정되지 않고, 예컨대, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display) 등의 유리 기판이더라도 좋다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 있어서의 포커스 링 근방의 확대 단면도,
도 3은 도 1에 있어서의 서셉터의 임피던스를 측정하는 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 4는 대용되는 열 전도 시트를 포커스 링 및 정전 척 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우의 각 주파수에서의 서셉터의 임피던스를 나타내는 그래프,
도 5는 열 전도 시트를 포커스 링 및 정전 척 사이에 배치한 경우 및 배치하지 않은 경우의 웨이퍼의 직경 방향에 따르는 에칭 레이트의 분포를 나타내는 그래프이며, 도 5(a)는 열 전도 시트를 배치한 경우이고, 도 5(b)는 열 전도 시트를 배치하지 않는 경우인 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W : 웨이퍼
S : 처리 공간
10 : 기판 처리 장치
11 : 챔버
12 : 서셉터
22 : 정전 척
22a : 포커스 링 탑재면
22b : 수용 홈
24 : 포커스 링
24a : 접촉면
39 : 열 전달막
40 : 임피던스 측정 장치

Claims (7)

  1. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실 내에 배치되고 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 탑재된 기판의 주연부를 둘러싸도록 상기 탑재대에 배치되는 고리 형상의 포커스 링을 구비하며, 상기 수용실 내는 감압되는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 포커스 링에 있어서의 상기 탑재대와의 접촉면에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막이 형성되어 있고,
    또한 상기 열전달막은 탄성 부재로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인쇄 처리는 스크린 인쇄 처리, 도포 처리 및 스프레이 인쇄 처리 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 열 전달막의 두께는 0.2㎜∼1.0㎜인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 탑재대는, 상기 열 전달막과 접촉하는 부분에서, 상기 열 전달막을 수용하는 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실 내에 배치되고 상기 기판을 탑재하는 탑재대를 구비하며, 상기 수용실 내는 감압되는 기판 처리 장치에서, 상기 탑재된 기판의 주연부를 둘러싸도록 상기 탑재대에 탑재되는 고리 형상의 포커스 링으로서,
    상기 탑재대와의 접촉면에, 인쇄 처리에 의해서 열 전달막이 형성되어 있고,
    또한 상기 열전달막은 탄성 부재로 이루어지는 것
    을 특징으로 하는 포커스 링.
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