CN101465284A - 基板处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够在短时间内更换在处理容器内配置的能够更换的处理容器内部件的基板处理装置。基板处理装置(1)包括收容基板(G)的腔室(2)、在配置在腔室(2)内的载置台(3)的基材(3a)上面设置的能够更换的载置板(3b)、用于在腔室(2)内对基板(G)实施等离子体处理的高频电源(17)、以及向腔室(2)内导入处理气体的喷淋头(20)，其中，载置板(3b)利用静电吸附被安装在基材(3a)上。

Description

基板处理装置

技术领域

本发明涉及对用于制造液晶显示装置(LCD)的平板显示器(FPD)的玻璃基板、半导体晶片等基板实施干蚀刻等处理的基板处理装置。

背景技术

例如，在半导体制造工艺和FPD的制造工艺中，对作为被处理基板的玻璃基板实施蚀刻、溅射、CVD(化学汽相沉积)等各种处理。

其中，在实施蚀刻处理的等离子体蚀刻装置中，在设在作为处理容器的腔室内的基板载置台上载置基板，向腔室内导入处理气体，使处理气体等离子体化然后进行等离子体蚀刻处理。因该等离子体蚀刻处理，腔室内存在的部件的表面被处理气体的等离子体污染，所以使该被污染的部分能够拆下，在清洗维护时定期将它们拆下、更换(专利文献1等)。

上述更换作业必须使装置停止后才能进行，于是装置的生产性下降，因此，要求更换作业在尽可能短的时间内完成，以使装置更快地恢复能够生产的状态。

但是，在FPD的制造工艺中，因作为处理对象的玻璃基板趋于大型化，有时也需要一边超过2m的大型基板，故装置本身也随之变成大型化的装置，而且各个部件也大型化，因此，用于设置固定更换部件的螺丝数量也增加，在维修时安装、拆卸这些更换部件所需的时间变得很长。因此，导致维修时间增加，生产性下降。

另一方面，作为等离子体蚀刻装置多使用平行平板型的装置，该装置在腔室内与载置台相对设置用于向腔室内导入处理气体的喷淋头，载置台和喷淋头分别用作下部电极和上部电极，通过向两者中的至少一个施加高频电力而生成等离子体。在这种等离子体蚀刻装置中，用作上部电极的喷淋头具备具有多个气体喷出孔的喷淋板(showerplate)，该喷淋板是与处理气体和等离子体直接接触的部分，其表面容易劣化、消耗，因此，作为上述的更换部件要定期更换，并且实施表面的再处理等。此外，有时会因异常放电而受到损伤，在难以修复的情况下，更换新的部件。

如上所述，随着FPD用玻璃基板的大型化，装置也变成大型装置，那么，具有用作上部电极功能的喷淋板也变得大型化，气体喷出孔的数量也会增加，因此，喷淋板本身的价格增加。此外，随着装置的大型化，使用的高频电力也会增加，因此，电极表面的劣化、消耗速度也加快，发生异常放电的几率也增高，最终导致更换部件的频率增加，更换成本变得极高。

【专利文献】日本特开平5-121360号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种能在短时间内更换配置在处理容器内的可更换的处理容器内部件的基板处理装置。

本发明的另一个目的在于，提供一种能够降低喷淋板更换成本的基板处理装置。

为了解决上述课题，本发明的第一观点提供一种基板处理装置，其特征在于，包括：收容基板的处理容器；在处理容器内配置的能够更换的处理容器内部件；和在上述处理室内对基板实施规定处理的处理机构，其中，上述处理容器内部件的至少一个利用静电吸附被安装。

在上述第一观点中，作为利用上述静电吸附安装的上述能够更换的处理容器内部件可以应用构成载置基板的载置台的上面的载置部。此外，也可以应用喷淋板的一部分或者全部，该喷淋板具有多个气体喷出孔，且构成以喷淋状向上述处理容器喷出用于处理基板的处理气体的喷淋板的下面。而且也可以应用设在上述处理容器内表面的衬垫部件。此外，在上述处理容器内还可具备生成上述处理气体的等离子体的等离子体生成机构。

本发明的第二观点提供一种基板处理装置，其特征在于，包括：收容基板的处理容器；在上述处理容器内载置基板的载置台；与上述载置台相对设置的喷出处理气体的喷淋头；和在处理容器内生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其中，上述载置台在其上面具有作为能够更换部件的载置部，上述喷淋头在其下面具有形成气体喷出孔的喷淋板，喷淋板的一部分或者全部是能够更换部件，在上述处理容器的侧壁安装作为能够更换部件的衬垫，上述能够更换部件的至少一个利用静电吸附被安装。

在上述第二观点中，上述喷淋板具有本体和在上述本体下面一侧设置的薄板部件，上述薄板部件可以用作能够更换部件。优选在上述喷淋板上形成的气体喷出孔在上述本体中形成大径部，在上述薄板部件中形成小径部。

本发明的第三观点提供一种基板处理装置，其特征在于，包括：收容基板的处理容器；在上述处理容器内载置基板的载置台；与上述载置台相对设置的喷出处理气体的喷淋头；和在处理容器内生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，上述喷淋头具备具有多个气体喷出孔的喷淋板，上述喷淋板具有本体和在上述本体下面一侧设置的可更换的薄板部件。

在上述第三观点中，优选在上述喷淋板上形成的气体喷出孔在上述本体中形成大径部，在上述薄板部件中形成小径部。

根据本发明，由于在处理容器内配置的可更换的处理容器内部件的至少一个采用静电吸附的方式安装，因此，仅利用静电吸附的开关就能装卸处理容器内部件，与使用多个螺丝装卸的情况相比，能够以更短的时间进行更换。

此外，由于喷淋板采用具有本体和设在上述本体的下面一侧的可更换的薄板部件的构造，因此，不仅气体喷出孔的加工变得容易，而且更换的部件本身也变得更小，因此，能够极大地降低更换成本。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。

图2是表示向多个电极垫的供电方式的其它例子的模式图。

图3是表示用于打开关闭静电吸附用的直流电压的开关的其它例子的图。

图4是表示本发明的第二实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。

图5是放大表示图2的等离子体蚀刻装置的喷淋头的截面图。

图6是表示本发明的第三实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。

符号说明

1、1’、1”等离子体蚀刻装置(基板处理装置)

2 腔室(处理容器)

3 载置台

3a 基材

3b 载置板

4 支撑部件

5 密封环

6、51、61 电极垫

7、52、62 绝缘部件

9、54、64 供电线

10、55、65 开关

11、56、66 直流电源

17 高频电源

20 喷淋头

20a 本体

20b、20b’喷淋板

22 气体喷出孔

22a 大径部

22b 小径部

32 排气装置

40、50、60 静电吸附固定部

100 控制部

201 支撑部

202 表面部

G 玻璃基板

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的第一实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。该等离子体蚀刻装置1是进行FPD用玻璃基板G的规定处理的装置，它构成电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置。此处，作为FPD列举液晶显示器(LCD)、电致发光(Electro Luminescence：EL)显示器、等离子体显示面板(PDP)等。

该等离子体蚀刻装置1具有例如表面被阳极化处理(阳极氧化处理)的铝制成的方筒形状的腔室2。

在该处理腔室2内的底部设有用于载置作为被处理基板的玻璃基板G的矩形载置台3。载置台3通过由绝缘材料构成的支撑部件4被支撑在处理腔室2的底部。支撑部件4的截面形成L字状，并且沿着载置台的整个周围设置成框架状，支撑部件4与载置台3之间被密封部件(图中未示)气密地密封。腔室2底部中的支撑部件4的内侧部分形成开口部2a。载置台3是金属制，具有被支撑在支撑部件4上的基材3a、以及设置在基材3a上的具有用于载置玻璃基板G的载置面的载置板3b。在载置板3b的周围设置由绝缘材料构成的框架状密封环5。

在基材3a上设置有静电吸附固定部40。静电吸附固定部40具有：以与基材3a的上面附近大致相同高度设置在整个面的多个电极垫6(在图中仅表示4个)、以及在电极垫周围部分设置的绝缘部件7。另外，在基材3a的电极垫6的正下方部分形成有与外部连通的通路8，绝缘部件7也形成于通路8的周围。供电线9通过通路8从外部与电极垫6连接。在供电线9中设置开关10，该开关10与直流电源11以及包括电阻12a的接地电路12两者中的一个连接。而且，将开关10与直流电源11连接，于是，直流电压被施加在电极垫6上，载置板3b利用静电力(库仑力)被吸附固定在基材3a上。另外，将开关10与接地电路12连接，于是，电压关闭，并且供电线9通过接地电路12被接地，由此，电极垫6上的电压被除去，吸附被解除。

另外，如上所述，除了各电极垫6能够单独与直流电源11连接之外，也可以如图2所示，多个供电线9与公共供电线109连接，在该供电线109上设置开关110，将该开关110与直流电源111以及包括电阻112a的接地电路112两者中的一个连接。

此外，在载置台3上设置有用于向载置面装载及卸载玻璃基板G的升降销13，它能够自由突出、退回。载置台3的基材3a与用于供给高频电力的供电线15连接，该供电线15与匹配器16以及高频电源17连接。例如13.56MHz的高频电力从高频电源17被供给载置台3。

在载置台3的上方设置有与载置台3平行相对并且具有作为上部电极功能的喷淋头20。喷淋头20被支撑在处理腔室2的上部，具有本体20a、以及在设置其下部的形成有用于喷出处理气体的多个气体喷出孔22的喷淋板20b。喷淋板20b被螺丝固定在本体20a上。在本体20a与喷淋板20b之间形成有处理气体扩散空间21。该喷淋板20被接地，并且与基座4一起构成一对平行平板电极。

在喷淋头20的上面设置有气体导入口25，该气体导入口25与处理气体供给管26连接，该处理气体供给管26通过阀27以及质量流量控制器28与处理气体供给源29连接。用于蚀刻的处理气体从处理气体供给源29被供给。作为处理气体可以使用卤素类气体、O₂气体、Ar气体等在该领域中常用的气体。

在上述腔室2的底部形成有排气口30，该排气口30与排气管31连接，排气管31与排气装置32连接。排气装置32配备涡轮分子泵等真空泵，这样就能将腔室2内抽真空至规定的减压气氛。另外，在腔室2的侧壁设置有基板搬入搬出口33以及开闭该基板搬入搬出口33的闸阀34，在打开该闸阀34的状态下，基板G在与相邻的负载锁定室(图中未示)之间被搬送。另外，在腔室2的侧壁内侧用螺丝安装有用于保护腔室2的衬垫(liner)35。

该等离子体蚀刻装置1的各构成部被控制部100所控制。该控制部100具有：存储用于实施规定控制的控制程序等的程序存储部、根据控制程序实际控制各构成部的控制器、以及由键盘和显示器等构成的用户界面。

具体来讲，该控制部100控制从高频电源施加高频电力的时刻、控制它们的功率、控制气体的供给以及排气、控制闸阀、升降销等的驱动、控制向静电吸附固定部供给电压等。

下面，对采用上述方式构成的等离子体蚀刻装置1中的处理动作进行说明。

首先，利用搬送臂(图中未示)通过基板搬入搬出口33将作为被处理基板的玻璃基板G从与腔室2相邻而设的搬送室(图中未示)搬入腔室2内，载置在载置台3上，即载置在载置板3b的表面上。在载置该玻璃基板G时，升降销13首先向上方突出而位于支撑位置，将搬送臂上的玻璃基板G交接到升降销13上。然后，使升降销13下降，将玻璃基板G载置在载置板3b的上面。

然后关闭闸阀33，利用排气装置32将腔室2内抽真空至规定的真空度。接着，打开阀27，对于从处理气体供给源29供给的处理气体，利用质量流量控制器28调整其流量，并且通过处理气体供给管26、气体导入口25将其导入喷淋头20的内部空间21，进而通过喷淋板20b的喷出孔22均匀地向基板G喷出，一边调节排气量一边将腔室2内控制在规定的压力。

在该状态下，从高频电源17通过匹配器16向载置台3施加高频电力，使在作为下部电极的载置台3与作为上部电极的喷淋头20之间产生高频电场，生成处理气体的等离子体，利用该等离子体对玻璃基板G实施蚀刻处理。

在实施上述蚀刻处理后，停止从高频电源17施加高频电力，停止导入处理气体后，将腔室2内的压力调整至规定的压力，利用升降销13使玻璃基板G上升至支撑位置。在该状态下，打开闸阀22，将搬送臂(图中未示)插入腔室2内，将位于升降销13上的玻璃基板G交给搬送臂。接着，通过基板搬入搬出口33将玻璃基板G从腔室2内向相邻而设的搬送室(图中未示)搬出。对多个玻璃基板G重复实施以上处理。

在以上的处理中，如果重复蚀刻处理，则腔室内部件就会发生因反应生成物等的附着和等离子体引起的损耗，因此，为了清洗维护，需要定期拆卸、更换腔室内部件。载置板3b就是这种能够更换的腔室内部件的一个典型例子。

过去，该载置板3b被多个螺丝固定在基材3a上，当进行更换时，必须安装拆卸多个螺丝。但是，随着装置的大型化，载置板3b也趋于大型化，因此，螺丝数量变得极多，载置板3b的拆卸以及安装所需时间变得极长。

与此相反，在本实施方式中，将开关10与直流电源11连接，于是，通过静电固定部40，利用库仑力能够将载置板3b吸附固定在基材3a上，当取下载置板3b时，将开关10切换至接地电路12，关闭电压，这样就能容易地取下载置板3b，不需要过去所使用的多个螺丝，即使需要螺丝，也是作为辅助性部件，与过去相比，能够用极短的时间进行载置板3b的更换作业，几乎不会使生产性能降低。

另外，在实际应用时，当因断电等无法保持吸附状态时，为了防止载置板3b出现移动等故障，优选预先采取用最少数量的螺丝将载置板3b固定在基材3a上等的防护措施。

此外，当拆下解除了静电吸附后的载置板3b时，由于载置板3b仍然带电，因此为了将其接地(通过接地解除电压)，也可以采用使接地用夹具与其接触等辅助性方法。

再者，也可以使用图3所示的三工位(position)开关10’来取代上述开关10。该开关10’是除了直流电源11侧的工位10a、接地电路12侧的工位10b之外还具有浮动工位10c的三工位开关，在因停电等原因断电时，采用手动或者自动的方式，将开关10切换成浮动工位10c，使其处于浮动状态，这样就能保持吸附状态。但是，在这种情况下，基于安全性的考虑，优选用最少数量的螺丝将其固定。

下面，对本发明的第二实施方式进行说明。

图4是表示本发明的第二实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。本实施方式的等离子体蚀刻装置1’的特征在于喷淋头20。除了未在载置台3上设置静电固定部40之外，其它的构造均与第一实施方式中的等离子体蚀刻装置相同，因此，对相同的部件标注相同的符号，并省略其说明。

在本实施方式中，喷淋头20具有双层构造的喷淋板20b’。即，此处，如图5所示，喷淋板20b’具有支撑部201和表面部202。表面部202被设置在下面一侧，构成厚度为5mm以下的超薄板。气体喷出孔22在支撑部201中变成大径部22a，在表面部202中变成小径部22b。

过去，喷淋板一直采用一体形成的构造，但是，在考虑更换部件的情况下，因加工费以及异常放电，更换成本极高。

为了防止发生这种情况，在本实施方式中，如上所述，设置支撑部201和表面部202的双层构造的喷淋板20b’。为了抑制等离子体进入内部，与大径部22a相比，气体喷出孔22的小径部22b为1mm以下。过去，气体喷出孔22必须采用钻孔加工形成，但是，由于将其分割，并且表面部202制成薄板，因此，可以采用冲孔加工形成，能够减少加工成本。此外，当损伤时，可以仅更换表面部202。另外，由于更换的部件本身可以制成轻的部件，因此，能够极大地缩短更换时间。

下面，对本发明的第三实施方式进行说明。

图6是本发明的第三实施方式涉及的等离子体蚀刻装置的截面图。本实施方式的等离子体蚀刻装置1”的特征在于，作为可更换的腔室内部件，除了第一实施方式的载置板3b之外，采用静电吸附固定的方式安装衬垫35及第二实施方式的喷淋板20b’。其它的构造与第一实施方式中的等离子体蚀刻装置1基本相同，因此，对相同的部件标注相同的符号并省略其说明。

在本实施方式中，与第二实施方式同样，喷淋头20具备图5所示的具有支撑部201和表面部202的喷淋板20b’。表面部202设在下面一侧，构成厚度为5mm以下的超薄板。气体喷出孔22在支撑部201中为大径部22a，在表面部202中为小径部22b。

在支撑部201上设置有静电吸附固定部50。静电吸附固定部50具有：以与支撑部201的下面附近大致相同高度设置在整个面的多个电极垫51(在图中仅表示4个)、以及在电极垫周围部分设置的绝缘部件52。在支撑部201的电极垫51的正上方部分形成有与外部相通的通路53，绝缘部件52也形成于通路53的周围。电极垫51通过通路53从外部与供电线54连接。在供电线54间设置开关55，该开关55与直流电源56以及包括电阻57a的接地电路57中的一个连接。将开关55与直流电源56侧连接，于是直流电压被施加在电极垫51上，利用静电力(库仑力)，表面部202被吸附固定在支撑部201上。另外，将开关55与接地电路57侧连接，于是电压关闭，并且供电线54通过接地电路57被接地，于是电极垫51上的电压被解除，吸附被解除。

此外，在腔室2的侧壁设置有静电吸附固定部60。静电吸附固定部60具有：沿着腔室2侧壁的圆周方向在表面附近设置的多个电极垫61(在图中仅表示2个)、以及在电极垫周围部分设置的绝缘部件62。在腔室2侧壁的电极垫61的外侧部分形成有与外部相通的通路63，绝缘部件62也形成于通路63的周围。电极垫61通过通路63从外部与供电线64连接。在供电线64间设置开关65，该开关65与直流电源66以及包括电阻67a的接地电路67中的一个连接。将开关65与直流电源66侧连接，于是直流电压被施加在电极垫61上，利用静电力(库仑力)，衬垫35被吸附固定在腔室2侧壁上。另外，将开关65与接地电路67侧连接，于是电压关闭，并且供电线64通过接地电路67被接地，于是电极垫61上的电压被解除，吸附被解除。

在本实施方式中，除了第一实施方式的载置板3b之外，将喷淋板20b’的表面部202、衬垫35作为静电吸附固定的可更换的腔室内部件，因此，无需利用螺丝来拆下及安装它们，必要时可作为辅助零件，因此，能够进一步缩短腔室内部件的更换作业。

在本实施方式中也与第一实施方式同样，如图2所示，能够从一个直流电源向静电吸附固定部40的多个电极垫6供电，此外，对于静电吸附固定部50也完全相同，可以从一个直流电源向多个电极垫56供电，而且对于静电吸附固定部60也同样，可以从一个直流电源向多个电极垫66供电。

在实际应用时，与第一实施方式同样，用最少个数的螺丝将载置板3b固定在基材3a上，此外，为了防止喷淋头20的表面部202和衬垫35落下，优选事先做好保护措施，用最少个数的螺丝将它们分别固定在支撑部201和腔室2侧壁上。

此外，对于喷淋头20等在背面使用O形环的位置，如上所述，在用螺丝固定以防止落下的情况下，螺丝仅用于防止落下，也可以利用静电吸附来确保O形环的密封性。

再者，与第一实施方式同样，在静电吸附固定部40中，当然也可使用图3所示的三工位开关10’而取代开关10，对于静电吸附固定部50的开关55和静电吸附固定部60的开关65，也可以置换为同样构造的三工位开关。

此外，喷淋板本身重量大，用静电吸附将其充分地固定需要极大的静电吸附力，因此，有时难以用静电吸附固定，但是，如上所述，将喷淋板2b’分为两层，利用静电吸附固定部50吸附构成极薄板的表面部202，因此，能够通过静电吸附将其牢固地吸附固定。

再者，本发明并非局限于上述实施方式，也可以有各种各样的变形。

例如，在上述实施方式中，作为静电吸附固定的腔室内部件(处理容器内部件)，以载置台表面的载置板、构成喷淋板表面的表面部、以及设在腔室侧壁上的衬垫为例进行了说明，但是，并非局限于此，也可在其它的腔室内部件中应用静电吸附，并且腔室内部件的至少一种被静电吸附固定即可。另外，在上述实施方式中，列举了对在向下部电极施加高频电力的RIE型电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置中应用本发明的例子，但是，并非局限于此，也可在灰化、CVD成膜等其它等离子体处理装置中应用，而且，既可以是向上部电极供给高频电力的类型，还不局限于电容耦合型，也可以是感应耦合型。再者，并非局限于等离子体处理，也可以应用于其它的处理装置。

在上述实施方式中，对应用FPD用玻璃基板G作为被处理基板的情况进行了阐述，但是，并非局限于此，也可以是半导体晶片等其它基板。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

收容基板的处理容器；

配置在处理容器内的能够更换的处理容器内部件；和

在所述处理室内对基板实施规定处理的处理机构，其中，

所述处理容器内部件的至少一个利用静电吸附被安装。

2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：

利用所述静电吸附被安装的所述能够更换的处理容器内部件是构成载置基板的载置台的上面的载置部。

3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：

利用所述静电吸附安装的所述能够更换的处理容器内部件是喷淋板的一部分或者全部，该喷淋板具有多个气体喷出孔，且构成以喷淋状向所述处理容器喷出用于处理基板的处理气体的喷淋头的下面。

4.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：

利用所述静电吸附安装的所述能够更换的处理容器内部件是设在所述处理容器内表面的衬垫部件。

5.如权利要求1～4中任一项的基板处理装置，其特征在于：

在所述处理容器内还具备生成所述处理气体的等离子体的等离子体生成机构。

6.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

收容基板的处理容器；

在所述处理容器内载置基板的载置台；

与所述载置台相对设置的喷出处理气体的喷淋头；和

在处理容器内生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其中，

所述载置台在其上面具有作为能够更换部件的载置部，

所述喷淋头在其下面具有形成有气体喷出孔的喷淋板，喷淋板的一部分或者全部是能够更换部件，

在所述处理容器的侧壁安装有作为能够更换部件的衬垫，

所述能够更换部件的至少一个利用静电吸附被安装。

7.如权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：

所述喷淋板具有本体和在所述本体下面一侧设置的薄板部件，所述薄板部件是能够更换部件。

8.如权利要求7所述的基板处理装置，其特征在于：

在所述喷淋板上形成的气体喷出孔在所述本体中形成大径部，在所述薄板部件中形成小径部。

9.一种基板处理装置，其特征在于，包括：

收容基板的处理容器；

在所述处理容器内载置基板的载置台；

与所述载置台相对设置的喷出处理气体的喷淋头；和

在处理容器内生成处理气体的等离子体的等离子体生成机构，其中，

所述喷淋头具备具有多个气体喷出孔的喷淋板，所述喷淋板具有本体和在所述本体下面一侧设置的能够更换的薄板部件。

10.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于：

在所述喷淋板上形成的气体喷出孔在所述本体中形成大径部，在所述薄板部件中形成小径部。

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