KR20200075750A - 기판 처리 장치용 구조물 및 기판 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
프로세스의 변동을 억제하는 기판 처리 장치용 구조물 및 기판 처리 장치를 제공한다. 기판을 지지하는 지지체와 대향하는 측에 마련되는 기판 처리 장치용 구조물로서, 챔버의 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 1 거칠기로 조정된 전극판과, 상기 전극판의 외측에서, 상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 2 거칠기로 조정된 환상 부재를 가지고, 상기 제 1 거칠기와 상기 제 2 거칠기가 상이한, 기판 처리 장치용 구조물.
Description
본 개시는 기판 처리 장치용 구조물 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
챔버 내에 처리 가스가 도입되고, 챔버 내의 전극에 고주파 전력을 인가함으로써, 기판에 에칭 처리 등의 원하는 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 알려져 있다.
특허 문헌 1에는, 처리 공간에 노출되는 면을 가지는 원판 형상의 천장 전극판을 가지는 기판 처리 장치가 개시되어 있다.
하나의 측면에서는, 본 개시는, 프로세스의 변동을 억제하는 기판 처리 장치용 구조물 및 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 하나의 태양에 따르면, 기판을 지지하는 지지체와 대향하는 측에 마련되는 기판 처리 장치용 구조물로서, 챔버의 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 1 거칠기로 조정된 전극판과, 상기 전극판의 외측에서, 상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 2 거칠기로 조정된 환상 부재를 가지고, 상기 제 1 거칠기와 상기 제 2 거칠기가 상이한, 기판 처리 장치용 구조물이 제공된다.
하나의 측면에 따르면, 프로세스의 변동을 억제하는 기판 처리 장치용 구조물 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 천판의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 천장 전극판의 표면의 상태와 소비되는 처리 가스와의 관계를 설명하는 모식도이다.
도 4는 기판 처리 장치의 고주파 전력 인가 시간과 기판의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동과, 참고예에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동을 대비하는 그래프이다.
도 2는 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 천판의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
도 3은 천장 전극판의 표면의 상태와 소비되는 처리 가스와의 관계를 설명하는 모식도이다.
도 4는 기판 처리 장치의 고주파 전력 인가 시간과 기판의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다.
도 5는 일실시 형태에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동과, 참고예에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동을 대비하는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다. 각 도면에서 동일 구성 부분에는 동일 부호를 부여하여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
<기판 처리 장치>
일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 대하여, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
기판 처리 장치(1)는 챔버(10)를 구비하다. 챔버(10)는 그 중에 내부 공간(10s)을 제공한다. 챔버(10)는 챔버 본체(12)를 포함한다. 챔버 본체(12)는 대략 원통 형상을 가진다. 챔버 본체(12)는 예를 들면 알루미늄으로 형성된다. 챔버 본체(12)의 내벽면 상에는 내부식성을 가지는 막이 마련되어 있다. 당해 막은 산화 알루미늄, 산화이트륨 등의 세라믹이어도 된다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은 통로(12p)를 통과하여 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부와의 사이에서 반송된다. 통로(12p)는 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐된다.
챔버 본체(12)의 저부 상에는 지지부(13)가 마련되어 있다. 지지부(13)는 절연 재료로 형성된다. 지지부(13)는 대략 원통 형상을 가진다. 지지부(13)는 내부 공간(10s) 내에서, 챔버 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(13)는 상부에 지지대(14)를 가진다. 지지대(14)는 내부 공간(10s) 내에 있어서, 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다.
지지대(14)는 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 가진다. 지지대(14)는 전극 플레이트(16)을 더 가질 수 있다. 전극 플레이트(16)는 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 가진다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(16) 상에 마련되어 있다. 하부 전극(18)은 알루미늄 등의 도체로 형성되고, 대략 원반 형상을 가진다. 하부 전극(18)은 전극 플레이트(16)에 전기적으로 접속되어 있다.
정전 척(20)은 하부 전극(18) 상에 마련되어 있다. 정전 척(20)의 상면에 기판(W)이 배치된다. 정전 척(20)은 본체 및 전극을 가진다. 정전 척(20)의 본체는 대략 원반 형상을 가지고, 유전체로 형성된다. 정전 척(20)의 전극은 막 형상의 전극이며, 정전 척(20)의 본체 내에 마련되어 있다. 정전 척(20)의 전극은 스위치(20s)를 개재하여 직류 전원(20p)에 접속되어 있다. 정전 척(20)의 전극에 직류 전원(20p)으로부터의 전압이 인가되면, 정전 척(20)과 기판(W)과의 사이에 정전 인력이 발생한다. 그 정전 인력에 의해, 기판(W)이 정전 척(20)에 유지된다.
하부 전극(18)의 주연부 상에는, 기판(W)의 엣지를 둘러싸도록, 엣지 링(25)이 배치된다. 엣지 링(25)은 기판(W)에 대한 플라즈마 처리의 면내 균일성을 향상시킨다. 엣지 링(25)은 실리콘, 탄화 실리콘 또는 석영 등으로 형성될 수 있다.
하부 전극(18)의 내부에는 유로(18f)가 마련되어 있다. 유로(18f)에는 챔버(10)의 외부에 마련되어 있는 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(22a)을 거쳐 열 교환 매체(예를 들면 냉매)가 공급된다. 유로(18f)에 공급된 열 교환 매체는, 배관(22b)을 거쳐 칠러 유닛으로 되돌려진다. 기판 처리 장치(1)에서는, 정전 척(20) 상에 배치된 기판(W)의 온도가, 열 교환 매체와 하부 전극(18)과의 열 교환에 의해 조정된다.
기판 처리 장치(1)에는 가스 공급 라인(24)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(24)은 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스(예를 들면 He 가스)를, 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면과의 사이로 공급한다.
기판 처리 장치(1)는 상부 전극(30)을 더 구비하다. 상부 전극(30)은 지지대(14)의 상방에 마련되어 있다. 상부 전극(30)은 부재(32)를 개재하여, 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다. 부재(32)는 절연성을 가지는 재료로 형성된다. 상부 전극(30)과 부재(32)는 챔버 본체(12)의 상부 개구를 닫고 있다.
상부 전극(30)은 천판(34) 및 지지체(36)를 포함할 수 있다. 천판(34)의 하면은 내부 공간(10s)측의 하면이며, 내부 공간(10s)을 구획 형성한다. 천판(34)은 발생하는 줄열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 형성될 수 있다. 천판(34)은 천판(34)을 그 판 두께 방향으로 관통하는 복수의 가스 토출홀(34a)을 가진다.
지지체(36)는 천판(34)을 착탈 가능하게 지지한다. 지지체(36)는 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성된다. 지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 지지체(36)는 가스 확산실(36a)로부터 하방으로 연장되는 복수의 가스홀(36b)을 가진다. 복수의 가스홀(36b)은 복수의 가스 토출홀(34a)에 각각 연통하고 있다. 지지체(36)에는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입구(36c)는 가스 확산실(36a)에 접속하고 있다. 가스 도입구(36c)에는 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는 밸브군(42), 유량 제어기군(44) 및 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40), 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)은 가스 공급부를 구성하고 있다. 가스 소스군(40)은 복수의 가스 소스를 포함한다. 밸브군(42)은 복수의 개폐 밸브를 포함한다. 유량 제어기군(44)은 복수의 유량 제어기를 포함한다. 유량 제어기군(44)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스의 각각은, 밸브군(42)의 대응하는 개폐 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응하는 유량 제어기를 개재하여, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
기판 처리 장치(1)에서는, 챔버 본체(12)의 내벽면 및 지지부(13)의 외주를 따라, 실드(46)가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 실드(46)는 챔버 본체(12)에 반응 부생물이 부착되는 것을 방지한다. 실드(46)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 가지는 막을 형성함으로써 구성된다. 내부식성을 가지는 막은 산화이트륨 등의 세라믹으로 형성될 수 있다.
지지부(13)와 챔버 본체(12)의 측벽과의 사이에는 배플 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성된 모재의 표면에 내부식성을 가지는 막(산화이트륨 등의 막)을 형성함으로써 구성된다. 배플 플레이트(48)에는 복수의 관통홀이 형성되어 있다. 배플 플레이트(48)의 하방, 또한 챔버 본체(12)의 저부에는 배기구(12e)가 마련되어 있다. 배기구(12e)에는 배기관(52)을 개재하여 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는 압력 조정 밸브 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 포함한다.
기판 처리 장치(1)는 제 1 고주파 전원(62) 및 제 2 고주파 전원(64)을 구비하고 있다. 제 1 고주파 전원(62)은 제 1 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 1 고주파 전력은 플라즈마의 생성에 적합한 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 27 MHz ~ 100 MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 1 고주파 전원(62)은 정합기(66) 및 전극 플레이트(16)를 개재하여 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합기(66)는 제 1 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(18)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다. 또한, 제 1 고주파 전원(62)은 정합기(66)를 개재하여 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다. 제 1 고주파 전원(62)은 일례의 플라즈마 생성부를 구성하고 있다.
제 2 고주파 전원(64)은 제 2 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 2 고주파 전력은 제 1 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수를 가진다. 제 1 고주파 전력과 함께 제 2 고주파 전력이 이용되는 경우에는, 제 2 고주파 전력은 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용의 고주파 전력으로서 이용된다. 제 2 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 400 kHz ~ 13.56 MHz의 범위 내의 주파수이다. 제 2 고주파 전원(64)은 정합기(68) 및 전극 플레이트(16)를 개재하여 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합기(68)는 제 2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(18)측)의 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가진다.
또한, 제 1 고주파 전력을 이용하지 않고, 제 2 고주파 전력을 이용하여, 즉 단일의 고주파 전력만을 이용하여 플라즈마를 생성해도 된다. 이 경우에는, 제 2 고주파 전력의 주파수는 13.56 MHz보다 큰 주파수, 예를 들면 40 MHz여도 된다. 기판 처리 장치(1)는 제 1 고주파 전원(62) 및 정합기(66)를 구비하지 않아도 된다. 제 2 고주파 전원(64)은 일례의 플라즈마 생성부를 구성한다.
기판 처리 장치(1)에 있어서 가스가, 가스 공급부로부터 내부 공간(10s)으로 공급되어, 플라즈마를 생성한다. 또한, 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력 중 적어도 하나가 공급됨으로써, 상부 전극(30)과 하부 전극(18) 사이에서 고주파 전계가 생성된다. 생성된 고주파 전계가 플라즈마를 생성한다.
기판 처리 장치(1)는 전원(70)을 구비하고 있다. 전원(70)은 상부 전극(30)에 접속되어 있다. 전원(70)은 내부 공간(10s) 내에 존재하는 양이온을 천판(34)에 인입하기 위한 전압을 상부 전극(30)에 인가한다.
기판 처리 장치(1)는 제어부(80)를 더 구비할 수 있다. 제어부(80)는 프로세서, 메모리 등의 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비하는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(80)는 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(80)에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(1)를 관리하기 위하여 커멘드의 입력 조작 등을 행할 수 있다. 또한 제어부(80)에서는, 표시 장치에 의해, 기판 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한 기억부에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 제어 프로그램은 기판 처리 장치(1)에서 각종 처리를 실행하기 위하여, 프로세서에 의해 실행된다. 프로세서가, 제어 프로그램을 실행하고, 레시피 데이터에 따라 기판 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다.
<기판 처리 장치용 구조물>
이어서, 천판(34)의 구조에 대하여, 도 2를 이용하여 설명한다. 도 2는 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)의 천판(34)의 일례를 나타내는 단면 모식도이다.
천판(34)은 천장 전극판(100)과, 프로텍션 링(200)과, 냉각판(300)을 가지고, 기판(W)을 지지하는 지지대(14)와 대향하는 측에 마련되어 있다. 또한, 석영 등의 규소 함유 화합물에 의해 형성되고, 내부 공간(10s)에 노출되는 이너 셀(110), 아우터 셀(120) 및 제 1 프로텍션 링(210)을 기판 처리 장치용 구조물이라고도 칭한다.
천장 전극판(100)은 이너 셀(110)과 아우터 셀(120)을 가지고 있다. 이너 셀(110)은 석영 등의 규소 함유 화합물에 의해 형성되는 원판 형상의 부재이며, 지지대(14)(도 1 참조) 상방에 배치된다. 이너 셀(110)은 전원(70)(도 1 참조)에 의해 전압이 인가되어, 제 1 상부 전극부로서 기능한다. 이너 셀(110)은 내부 공간(10s)에 노출되는 플랫면(110f)을 가진다. 아우터 셀(120)은 석영 등의 규소 함유 화합물에 의해 형성되는 링 형상의 부재이며, 이너 셀(110)의 외주측에 배치된다. 아우터 셀(120)은 전원(70)(도 1 참조)에 의해 전압이 인가되어, 제 2 상부 전극부로서 기능한다. 아우터 셀(120)은 내부 공간(10s)에 노출되는 플랫면(120f) 및 테이퍼면(120t)을 가진다. 또한, 전원(70)(도 1 참조)은 이너 셀(110) 및 아우터 셀(120)에 개별로 전압을 인가할 수 있도록 되어 있다. 이에 의해, 천장 전극판(100)(천판(34))의 전압 분포를 조정할 수 있다. 또한, 천장 전극판(100)은 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면(플랫면(110f, 120f), 테이퍼면(120t))이 정해진 제 1 거칠기로 조정되어 있다.
프로텍션 링(200)은 석영 등의 규소 함유 화합물에 의해 형성되는 링 형상의 부재이며, 아우터 셀(120)의 외주측에 배치된다. 환언하면, 프로텍션 링(200)은 절연성의 재료로 이루어지는 부재(32)를 지지대(14)로부터 멀리하도록 마련되어 있다. 이에 의해, 부재(32)로부터 발생한 파티클이 지지대(14)에 배치된 기판(W)의 프로세스에 영향을 주는 것을 방지한다. 프로텍션 링(200)은 제 1 프로텍션 링(210)과, 제 2 프로텍션 링(220)을 가지고 있다. 제 1 프로텍션 링(210)은 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 부품이며, 예를 들면 메인터넌스 시에 교환되는 부품이다. 제 2 프로텍션 링(220)은 내부 공간(10s)에 노출되어 있지 않은 부품이며, 예를 들면 제 1 프로텍션 링(210)보다 두껍게 형성되어, 메인터넌스 시에 재이용되는 부품이다. 제 1 프로텍션 링(210)은 내부 공간(10s)에 노출되는 플랫면(210f) 및 테이퍼면(210t)을 가진다. 또한, 프로텍션 링(200)은 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면(플랫면(210f), 테이퍼면(210t))이 정해진 제 2 거칠기로 조정되어 있다.
냉각판(300)은 지지체(36)(도 1 참조)와 천장 전극판(100)(이너 셀(110), 아우터 셀(120)) 사이에 개재하고, 플라즈마 처리 중에 있어서 천장 전극판(100)을 정해진 온도로 냉각한다.
냉각판(300)은 이너 셀(110)과 접하는 제 1 부재(310)와, 아우터 셀(120)과 접하는 제 2 부재(320)와, 제 1 부재(310)와 제 2 부재(320)를 격리하는 제 3 부재(330)를 가지고 있다.
여기서, 천장 전극판(100)의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 상태와 기판(W)의 에칭 레이트와의 관계에 대하여, 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은 천장 전극판(100)의 표면의 상태와 소비되는 처리 가스와의 관계를 설명하는 모식도이다. 또한 도 3의 (a)에서는, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기가 작은 상태(예를 들면, 산술 평균 거칠기(Ra) = 0.02)를 나타낸다. 도 3의 (b)에서는, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기가 큰 상태(예를 들면, 산술 평균 거칠기(Ra) = 7.0)를 나타낸다. 또한, 처리 가스로서 CF계 가스(도 3에서는, CxFy로서 표기함)를 이용하여 기판(W)을 에칭하는 경우를 예로 설명한다.
도 3의 (a)에 나타내는 상태에 있어서, 천장 전극판(100)의 표면적은, 후술하는 도 3의 (b)의 상태보다 작아진다. 이 때문에, 천장 전극판(100)의 표면에서 소비되는 처리 가스는, 후술하는 도 3의 (b)의 상태보다 적어진다. 그 결과, 기판(W)에서 소비되는 처리 가스가 후술하는 도 3의 (b)의 상태보다 많아진다. 따라서, 기판(W)의 에칭 레이트는, 후술하는 도 3의 (b)의 상태보다 높아진다.
한편 도 3의 (b)에 나타내는 상태에 있어서, 천장 전극판(100)의 표면적은, 도 3의 (a)의 상태보다 커진다. 이 때문에, 천장 전극판(100)의 표면에서 소비되는 처리 가스는, 도 3의 (a)의 상태보다 많아진다. 결과, 기판(W)에서 소비되는 처리 가스가 도 3의 (a)의 상태보다 적어진다. 따라서, 기판(W)의 에칭 레이트는, 도 3의 (a)의 상태보다 낮아진다.
도 4는 기판 처리 장치(1)의 제 1 고주파 전력의 인가 시간(RF 인가 시간)과 기판(W)의 에칭 레이트와의 관계의 일례를 나타내는 그래프이다. 여기서는, 표면의 거칠기가 작은(예를 들면, 산술 평균 거칠기(Ra) = 0.02) 천장 전극판을 이용하여, 기판 처리 장치(1)에 의한 기판(W)의 에칭을 행하다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 천장 전극판의 표면의 거칠기가 작은 상태에서는, 기판(W)의 에칭 레이트는 높아진다. 또한, 기판 처리 장치(1)의 RF 인가 시간이 경과됨에 따라, 천장 전극판(100)의 표면이 처리 가스에 의해 에칭되어, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기가 변화한다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 기판 처리 장치(1)의 RF 인가 시간이 시간(T1) 미만의 영역에서는, 에칭 레이트가 크게 변동한다. 한편, 기판 처리 장치(1)의 RF 인가 시간이 시간(T1) 이상의 영역에서는, 처리 가스에 의해 천장 전극판(100)의 표면이 에칭되어 가지만, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기의 변동이 작아져, 에칭 레이트가 안정된다.
실험 결과를 도 5에 나타낸다. 도 5는 일실시 형태에 따른 천장 전극판(100)을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동과, 참고예에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트의 변동을 대비하는 그래프이다. 또한, 도 5의 그래프에서 횡축은 RF 인가 시간을 나타내고, 종축은 에칭 레이트를 나타낸다. 또한, 종축의 수치는 초기 상태의 에칭 레이트를 1로서 정규화했다. 또한 실선은, 일실시 형태에 따른 천장 전극판(100)을 이용했을 시의 에칭 레이트를 나타내고, 파선은, 참고예에 따른 천장 전극판을 이용했을 시의 에칭 레이트를 나타낸다. 또한, 도 5의 (a)는 기판(W)의 산화 실리콘막을 에칭한 경우이며, 도 5의 (b)는 기판(W)의 질화 실리콘막을 에칭한 경우이다.
참고예에서는, 표면의 거칠기가 작은(Ra = 0.02) 천장 전극판(100)을 이용했다. 이에 대하여, 일실시 형태에서는, 표면의 거칠기가 미리 규정한 거칠기의 범위 내(Ra = 4.5 ~ 8.0)가 되도록 거칠게 한 천장 전극판(100)을 이용했다.
도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 산화 실리콘막의 에칭에 있어서, 참고예에서는 에칭 레이트가 4.5% 변동했다. 이에 대하여, 일실시 형태에서는 에칭 레이트가 1.1% 변동했다.
도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 질화 실리콘막의 에칭에 있어서, 참고예에서는 에칭 레이트가 3.5% 변동했다. 이에 대하여, 일실시 형태에서는 에칭 레이트가 0.7% 변동했다.
이와 같이, 일실시 형태에 따른 천장 전극판(100)에서는, 참고예에 따른 천장 전극판과 비교하여, 산화 실리콘막의 에칭 및 질화 실리콘막의 에칭 모두에서 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
이상, 일실시 형태에 따른 기판 처리 장치(1)에 이용되는 기판 처리 장치용 구조물은, 천장 전극판(100)(이너 셀(110), 아우터 셀(120))에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기와, 제 1 프로텍션 링(210)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기가 상이하다.
또한, 천장 전극판(100)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기를, 제 1 프로텍션 링(210)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기를 크게 함으로써, 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다. 또한, 제 1 프로텍션 링(210)의 표면의 거칠기를 작게 함으로써, 제 1 프로텍션 링(210)에서 소비되는 처리 가스를 저감하여, 기판(W)의 에칭 레이트의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 천장 전극판(100)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면에 있어서, 산술 평균 거칠기(Ra)는 4.5 이상 8.0 이하로 하는 것이 바람직하다. 또는, 최대 높이(Rz)는 25.0 이상 50.0 이하로 하는 것이 바람직하다. 산술 평균 거칠기(Ra)가 4.5 미만, 또는 최대 높이(Rz)가 25.0 미만인 경우, 천장 전극판(100)이 에칭되었을 시, 천장 전극판(100)의 표면의 거칠기가 변화되어, 에칭 레이트가 변동한다. 또한, 산술 평균 거칠기(Ra)가 8.0보다 크고, 또는 최대 높이(Rz)가 50.0보다 큰 경우, 천장 전극판(100)의 표면적이 증가하기 때문에, 기판(W)에서 소비되는 처리 가스가 감소하여, 기판(W)의 에칭 레이트가 저하된다. 따라서, 천장 전극판(100)의 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 4.5 이상 8.0 이하, 또는, 최대 높이(Rz)가 25.0 이상 50.0 이하로 함으로써, 기판(W)의 에칭 레이트를 확보하면서, 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다. 또한, 천장 전극판(100)은 연마재에 의한 표면 가공(예를 들면, 샌드 블라스트 가공)에 의해 원하는 거칠기로 할 수 있다.
마찬가지로, 제 1 프로텍션 링(210)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면에 있어서, 산술 평균 거칠기(Ra)는 1.0 이상 2.5 이하로 하는 것이 바람직하다. 또는, 최대 높이(Rz)는 10.0 이상 15.0 이하로 하는 것이 바람직하다. 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.0 미만, 또는 최대 높이(Rz)가 10.0 미만인 경우, 가공 코스트가 상승한다. 또한, 산술 평균 거칠기(Ra)가 2.5보다 크고, 또는, 최대 높이(Rz)가 15.0보다 큰 경우, 제 1 프로텍션 링(210)의 표면적이 증가하기 때문에, 기판(W)에서 소비되는 처리 가스가 감소되어, 기판(W)의 에칭 레이트가 저하된다. 따라서, 제 1 프로텍션 링(210)의 표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.0 이상 2.5 이하, 또는 최대 높이(Rz)가 10.0 이상 15.0 이하로 함으로써, 기판(W)의 에칭 레이트를 확보할 수 있다. 또한, 제 1 프로텍션 링(210)은 연마 입자에 의한 표면 가공(예를 들면, 모래 가공)에 의해, 원하는 거칠기로 할 수 있다.
또한, 천장 전극판(100)의 테이퍼면(120t)의 거칠기를, 천장 전극판(100)의 플랫면(110f, 120f)의 거칠기보다 크게 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 천장 전극판(100)의 가공 코스트를 저감할 수 있다.
이상, 기판 처리 장치(1)의 실시 형태 등에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되는 것이 아니며, 특허 청구의 범위에 기재된 본 개시의 요지의 범위 내에서 각종 변형, 개량이 가능하다.
천장 전극판(100)은 이너 셀(110) 및 아우터 셀(120)의 2 부재로 구성되는 경우를 예로 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 천장 전극판(100)은 1 부재여도 되고, 3 부재 이상이어도 된다. 또한, 이너 셀(110)과 아우터 셀(120)에서 표면의 거칠기가 상이해도 된다. 예를 들면, 이너 셀(110)과 아우터 셀(120)에서 표면의 거칠기를 상이하게 함으로써, 기판(W)의 직경 방향에 있어서의 에칭 레이트를 조정할 수 있다.
처리 가스는 CF계 가스에 한정되는 것이 아니며, 그 외의 처리 가스를 이용해도 된다.
또한, 처리 가스는 아르곤, 헬륨, 크립톤, 크세논 등의 희가스가 포함되어 있어도 된다. 내부 공간(10s)에 공급된 희가스는, 주로 제 1 고주파 전력에 의해 해리 및 전리하여 플라즈마가 된다. 플라즈마 중에는 희가스 이온이 포함된다. 희가스 이온은 전원(70)의 인가 전압에 의해, 천장 전극판(100)을 향해 이동하고, 천장 전극판(100)에 충돌함으로써, 천장 전극판(100)의 실리콘이 스퍼터된다. 이와 같이, 천장 전극판(100)의 표면은 에칭 및 스퍼터에 의해 거칠기가 변화하고, 제 1 프로텍션 링(210)의 표면은 에칭에 의해 거칠기가 변화한다. 이 때문에, 천장 전극판(100)의 표면을 에칭 및 스퍼터에 의한 거칠기의 변동에 따라 미리 제 1 거칠기로 거칠게 하고, 제 1 프로텍션 링(210)의 표면을 에칭에 의한 거칠기의 변동에 따라 미리 제 1 거칠기와는 상이한 제 2 거칠기로 거칠게 함으로써, 기판(W)의 에칭 레이트의 변동을 억제할 수 있다.
또한, 천장 전극판(100)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기를, 제 1 프로텍션 링(210)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기보다 크게 하는 것으로서 설명했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 천장 전극판(100)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기를, 제 1 프로텍션 링(210)에 있어서의 내부 공간(10s)에 노출되어 있는 표면의 거칠기보다 작게 해도 된다. 제 1 프로텍션 링(210)의 표면의 거칠기를 변경함으로써, 기판(W)의 외주부의 에칭 레이트를 변경할 수 있다.
Claims (11)
- 기판을 지지하는 지지체와 대향하는 측에 마련되는 기판 처리 장치용 구조물로서,
챔버의 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 1 거칠기로 조정된 전극판과,
상기 전극판의 외측에서, 상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 제 2 거칠기로 조정된 환상 부재를 가지고,
상기 제 1 거칠기와 상기 제 2 거칠기가 상이한,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 거칠기는 상기 제 2 거칠기보다 큰,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전극판에 있어서의 상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면은 플랫면 및 테이퍼면을 가지고,
상기 제 1 거칠기 중, 상기 테이퍼면의 거칠기는 상기 플랫면의 거칠기보다 큰,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 3 항에 있어서,
상기 전극판은,
상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 상기 플랫면을 가지는 제 1 전극판과,
상기 제 1 전극판의 외측에서, 상기 내부 공간에 노출되어 있는 표면이 상기 테이퍼면을 가지는 제 2 전극판으로 분할되어 있는,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 거칠기는, 산술 평균 거칠기(Ra)가 4.5 이상 8.0 이하인,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 거칠기는, 최대 높이(Rz)가 25.0 이상 50.0 이하인,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 거칠기는, 산술 평균 거칠기(Ra)가 1.0 이상 2.5 이하인,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 거칠기는, 최대 높이(Rz)가 10.0 이상 15.0 이하인,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극판 및 상기 환상 부재는 규소 함유 화합물에 의해 형성되는,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 9 항에 있어서,
상기 전극판 및 상기 환상 부재는 석영에 의해 형성되는,
기판 처리 장치용 구조물. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 처리 장치용 구조물을 구비하는 기판 처리 장치.
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