CN107546171B - 基板升降机构、基板载置台和基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供即使在基板载置台的主体产生了变形时也能将升降销的高度位置控制在所期望的位置的基板升降机构、基板载置台和基板处理装置。在等离子体处理装置的处理容器内，设置在基板载置台(3)的载置台主体(5)的多个使基板升降的基板升降机构(8)包括：插通在基板载置台主体(5)的插通孔(5a)中、以相对于基板载置面突出和没入的方式可升降地设置、用其顶端支承基板的升降销(51)；在其内部可升降地支承升降销(51)且对升降销(51)进行引导的升降‑引导部(52)；和对升降销(51)进行升降驱动的驱动部(54)，升降‑引导部(52)和驱动部(54)由载置台主体(5)支承，且不由处理容器(底壁2a)支承。

Description

基板升降机构、基板载置台和基板处理装置
技术领域
本发明涉及使基板相对于基板处理装置的基板载置台升降的基板升降机构、基板载置台和基板处理装置。
背景技术
在平板显示器(FPD)的制造过程中，对被处理基板进行蚀刻、溅射、CVD(化学气相沉积)等的等离子体处理。
在进行这样的等离子体处理的等离子体处理装置中，以在设置于能够真空排气的腔室内的基板载置台上载置有基板的状态进行处理。基板在基板载置台的装载和卸载通过利用基板升降机构使基板升降来进行。基板升降机构具有贯通基板载置台并进行升降的升降销，在与基板对应的多处设置。而且，在装载基板时，使升降销形成为从载置台主体的表面突出的状态，将装载于搬送臂的基板转移至销之上，使升降销下降。另外，在将基板卸载时，从基板载置于载置台主体的状态使升降销上升而使基板从载置台主体表面上升，在该状态下将基板转移至搬送臂。这样的技术是惯用技术，例如在专利文献1中公开。
在等离子体处理时，对基板载置台施加等离子体生成用的高频电力或者偏置施加用的高频电力，在专利文献2中记载了在对FPD用的玻璃基板那样的绝缘性基板进行等离子体处理的情况下，作为升降销使用导电性的部件，使得等离子体在升降销的位置不会变得不均匀，在使其与基板载置台同电位并且升降销处于退避位置时，严格地调整该顶端的高度位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-340208号公报
专利文献2：日本特开2007-273685号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，如上述专利文献2所记载的方式，当前，用于使升降销升降的机构部安装在腔室主体，升降销自身也设置在其机构部。
因此，在基板载置台的主体因热的因素等而产生了变形的情况下，担心升降销自身有可能无法追随其变形，有时无法将升降销的高度位置控制在所期望的位置。
所以，本发明的课题在于提供即使在基板载置台的主体产生了变形的情况下，也能够将升降销的高度位置控制在所期望的位置的基板升降机构、具有这样的基板升降机构的基板载置台和基板处理装置。
用于解决课题的方法
为了解决上述技术问题，本发明的第1观点在于提供一种基板升降机构，其在对基板进行等离子体处理的等离子体处理装置的处理容器内，在载置基板的基板载置台的载置台主体设置多个，使基板升降，上述基板升降机构的特征在于，包括：升降销，其插通在上述基板载置台主体的插通孔中，以相对于基板载置面突出和没入的方式可升降地设置，用其顶端支承基板；升降-引导部，在其内部可升降地支承上述升降销，且对升降销进行引导；和驱动部，对上述升降销进行升降驱动，上述升降-引导部和上述驱动部由上述载置台主体支承，且不由上述处理容器支承。
在上述第1观点中，可以还包括设置在上述载置台主体的内部、将上述升降-引导部气密地安装的安装部。
上述升降-引导部包括：引导部件，气密地安装于上述安装部，在内部具有与上述载置台主体的上述插通孔连通、供上述升降销插通的第1空间，对上述升降销进行引导；波纹管，具有与上述引导部件的上述第1空间连通的第2空间，能够安装上述升降销的下端部，随上述升降销的升降而伸缩；升降部件，由上述驱动部升降，经由上述波纹管的下端部使上述升降销升降；和形成上述升降部件的升降路径的支柱部，上述第1空间和上述第2空间经由上述插通孔与上述处理容器内的真空气氛连通。
上述驱动部为电动缸(motor cylinder)，其包括：安装于上述支柱部的下端部的基座；安装于上述基座的电动机；从上述电动机贯通上述基座并延伸到上方的连杆；和安装于上述连杆的顶端、使上述升降部件升降的升降头。另外，上述驱动部还包括内置于上述基座、对上述连杆进行引导的连杆引导部。
上述载置台主体被施加高频电力，上述基板升降机构还包括以至少覆盖上述升降-引导部的方式设置的、屏蔽高频的盖部件。在该情况下，上述盖部件的上端固定在上述处理容器的底部，下端隔着弹簧件与上述基座的下表面接触，以屏蔽高频。另外，上述支柱部具有沿上述升降部件的升降路径上下延伸的多个轴，上述轴的中间部和上述升降部件由绝缘性材料形成，上述轴的中间部和上述升降部件遮断来自上述载置台主体的高频电力。
上述升降-引导部能够在维护时与上述载置台主体一起被吊起。
本发明的第2观点提供一种基板载置台，在对基板进行等离子体处理的等离子体处理装置的处理容器内载置基板，上述基板载置台的特征在于，包括：载置台主体；和设置在上述载置台主体的多个使基板升降的基板升降机构，上述基板升降机构具有上述第1观点的结构。
本发明的第3观点提供一种基板载置装置，其是对基板实施等离子体处理的等离子体处理装置，上述基板载置装置的特征在于，包括：收纳基板的处理容器；设置在上述处理容器内、载置基板的基板载置台；向上述处理容器内供给处理气体的处理气体供给机构；对上述处理容器内进行排气的排气机构；和在上述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，上述基板载置台包括：载置台主体；和设置在上述载置台主体的多个使基板升降的基板升降机构，上述基板升降机构具有上述第1观点的结构。
发明的效果
根据本发明，在其内部可升降地支承升降销且对升降销进行引导的升降-引导部和对升降销进行升降驱动的驱动部由载置台主体支承且不由处理容器支承，因此，在因等离子体的热等的紊乱而载置台主体产生了变形的情况下，升降销也能够追随载置台主体的变形，能够将升降销的顶端的高度位置控制在所期望的位置。因此，能够抑制升降销的位置中的处理不均。
另外，如上所述，能够严格控制升降销的顶端的高度位置，能够抑制处理不均，所以，在以往因发生处理不均的危险性而无法配置基板升降机构(升降销)的基板的产品部分也能够配置基板升降机构。因此，能够相对于基板自由地配置基板升降机构，能够以少于以往的基板升降机构的数量稳定地升降基板。另外，由此，有助于装置成本的降低。
附图说明
图1是表示应用本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的截面图。
图2是表示本发明的一个实施方式所涉及的基板升降机构的截面图。
图3是将图2的基板升降机构的盖部件的主要部分放大表示的截面图。
图4是表示现有的基板升降机构的构造的截面图。
图5是用于说明基板升降机构的维护时的状态的截面图。
附图标记说明
1：等离子体蚀刻装置(等离子体处理装置)
2：腔室(处理容器)
3：基板载置台
5：基材
8：基板升降机构
10：喷淋头
15：处理气体供给管
18：处理气体供给源
24a、24b：匹配器
25a、25b：高频电源
30：排气部
40：控制部
51：升降销
52：升降-引导部
53：安装部
54：驱动部
55：盖部件
61：引导部件
62：支柱部
63：升降部件
64：波纹管
73：轴
73b：中间轴部
81：基座
82：电动机
84：连杆
85：升降头
86：连杆引导部
91：屏蔽片(shieldfinger，屏蔽弹簧夹)
G：基板。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。
图1是表示应用本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的截面图。
如图1所示，该等离子体蚀刻装置1为对呈矩形状的FPD用的玻璃基板(以下简称为“基板”)G进行等离子体处理、例如等离子体蚀刻处理的电容耦合型等离子体处理装置。作为FPD，可以例示有液晶显示器(LCD)、电致发光(Electro Luminescence：EL)显示器、等离子体显示器面板(PDP)等。
该等离子体蚀刻装置1具有例如由表面被耐酸铝处理(阳极氧化处理)过的铝形成为角筒形状的腔室2。
在腔室2内的底部隔着呈框缘状的由绝缘体形成的间隔部件4设置有用于载置基板G的基板载置台3。基板载置台3作为下部电极发挥作用。基板载置台3由金属例如铝形成，包括：构成载置台主体的基材5；设置在基材5的上部的周围的绝缘性的屏蔽环6；设置在基材5的侧面的周围的绝缘环7；和用于使基板G升降的多个基板升降机构8。基板升降机构8如后文所述，具有升降销51，升降销51插通在设置于基材5的插通孔5a中。间隔部件4与基材5之间和间隔部件4与腔室2的底壁2a之间被气密地密封，在基材5与底壁2a之间形成有大气气氛的空间9，通过该空间9实现基材5与底壁2a之间的大气绝缘。
基材5与用于供给高频电力的供电线23连接。该供电线23从途中分支为供电线23a和23b，供电线23a与匹配器24a和等离子体生成用的高频电源25a连接，供电线23b与匹配器24b和偏置生成用的高频电源25b连接。等离子体生成用的高频电源25a的频率在10～100MHz的范围，例如为13.56MHz。偏置生成用的高频电源25b用于将离子引入基材5，使用50kHz～10MHz的范围的频率，例如为3.2MHz。
此外，在基板载置台3的基材5的表面设置有对基板G进行静电吸附的静电吸盘(未图示)。另外，在基材5内设置有用于控制基板G的温度的温度调节机构和温度传感器(均未图示)。并且，在基板载置台3的基材5与腔室2的底壁2a之间，为了确保上述部件之间的绝缘并防止因腔室2内的真空排气而使基板载置台3翘曲，利用多个紧固件(未图示)进行紧固。并且，设置有传热气体供给机构(未图示)，在基板载置台3上载置有基板G的状态下，供给用于基板G与基板载置台3之间热传递的传热气体，例如He气体。
在腔室2的上部，以与基板载置台3相对的方式设置有向腔室2内供给处理气体并作为上部电极发挥作用的喷淋头10。喷淋头10在内部形成有使处理气体扩散的气体扩散空间11，并且在与基板载置台3的相对面形成有排出处理气体的多个排出孔12。
在喷淋头10的上表面设置有气体导入口14，该气体导入口14与处理气体供给管15连接，该处理气体供给管15与处理气体供给源18连接。另外，在处理气体供给管15设置有开闭阀16和质量流量控制器17。实际上，处理气体供给源18根据处理气体的数量设置多个，从各处理气体供给源18各自延伸出处理气体供给管15。从处理气体供给源18供给用于等离子体蚀刻的处理气体。作为处理气体，能够使用卤素系的气体、O2气体、Ar气体等通常在该领域中使用的气体。
在腔室2的底壁的缘部或者角落部形成有多个排气口29(仅图示2个)，在各排气口29设置有排气部30。排气部30包括：与排气口29连接的排气配管31；通过调整排气配管31的开度来调整腔室2内的压力的自动压力控制阀(APC)32；和用于经由排气配管31对腔室2内进行排气的真空泵33。而且，通过真空泵33将腔室2内排气，在等离子体蚀刻处理中，通过调整自动压力控制阀(APC)32的开度将腔室2内设定、维持在规定的真空气氛。
在腔室2的一个侧壁设置有用于搬入搬出基板G的搬入搬出口35和对该搬入搬出口进行开闭的闸阀36。
另外，等离子体蚀刻装置1具备具有用于控制其各结构部的微处理器(计算机)的控制部40。
接着，说明基板升降机构8。
图2是表示基板升降机构8的截面图。基板升降机构8设置在基板G的周缘部和中央部的多处。基板升降机构8的配置和个数根据基板G的大小和形状适当设定，以使得能够以弯曲少的状态使基板G升降。
基板升降机构8包括：贯通基材5、相对于基材5的基板载置面突出和没入地升降的导电性的升降销51；在其内部可升降地支承升降销51且对升降销51进行引导的升降-引导部52；将升降-引导部52安装在基板载置台3的安装部53；对升降销51进行升降驱动的驱动部54；和覆盖比升降-引导部52的腔室2的底壁2a更靠下方的部分的盖部件55。
升降-引导部52包括：设置在最接近上部的基材5的位置、呈筒状并且对升降销进行引导的引导部件61；安装于引导部件61的下端的支柱部62；在形成于支柱部62的升降路径上升降从而使升降销51升降、由树脂等的绝缘性材料形成的升降部件63；设置于支柱部62的上端部与升降部件63之间、随升降销51的升降而进行伸缩的波纹管64。升降销51的基端部经由波纹管64的下端部安装于升降部件63。
支柱部62包括上端环71、下端环72和将它们连接的多个轴73。上端环71安装于引导部件61，下端环72安装于驱动部54。轴73在金属制的上部轴部73a与下部轴部73c之间具有由树脂等的绝缘性材料形成的中间轴部73b。升降部件63沿轴73升降。
安装部53设置在基板载置台3的内部，升降-引导部52的引导部件61被螺钉固定在安装部53，被气密地密封。
而且，升降销51通过波纹管64的内部、引导部件61的内部，插通在设置于基材5的插通孔5a中。引导部件61和波纹管64的内部的空间经由插通孔5a与腔室2的内部连通，上述空间在等离子体处理中被保持为真空气氛。另一方面，上述空间的外部成为大气气氛。
驱动部54为电动缸，包括：安装有支柱部62的下端环72的基座81；设置在基座81的下方、经由多个引导轴83安装于基座81的电动机82；从电动机82贯通基座81并延伸到上方的连杆84；和安装于连杆84的顶端、使升降部件63升降的升降头85。在基座81内置有将连杆84笔直地引导的连杆引导部86，能够利用连杆引导部86，经由升降部件63使升降销51稳定地升降。
而且，利用电动机82，经由被基座81内的连杆引导部86引导的连杆84使升降头85上升，由此，升降部件63从基准位置沿支柱部62的轴73上升，到达上升位置，伴随于此，升降销51上升，升降销51的顶端突出到比基板载置台3的基板载置面更靠上方的位置。另外，利用电动机82，经由被基座81内的连杆引导部86引导的连杆84使升降头85下降，由此，升降部件63从上升位置下降至基准位置，升降销51的顶端位于比基板载置台3的载置面更靠下方的位置。
此时，在升降销51下降时，其顶端的高度位置被严格地调整。即，升降销51的顶端的高度位置距基板载置台3的基板载置面比0.1mm低时，在该位置等离子体变得不均匀从而产生蚀刻的不均，因此，被调整为升降销51的高度位置距基板载置面在0.1mm以内。
如上所述，在其内部可升降地支承升降销51且对升降销进行引导的升降-引导部52和驱动升降销51的驱动部54由作为基板载置台3的载置台主体的基材5支承且不由腔室2的底壁2a支承，升降-引导部52和驱动部54成为被悬挂在基材5的状态。
盖部件55呈箱状，其上端安装于腔室2的底壁2a，其下端支承驱动部54的基座81，如图3所示，在盖部件55的下端的上表面设置有由弹簧件形成的环状的屏蔽片91，屏蔽片91与基座81的下表面的周缘接触。由此，盖部件55覆盖受到高频电力的影响的部分，所以，能够屏蔽RF噪声。
接着，说明如上述方式构成的等离子体蚀刻装置1的处理动作。
首先，为了在等离子体蚀刻处理时在升降销51的升降位置不会产生等离子体的不均匀，预先将升降销51的顶端的高度位置调整为距基板载置台3的基板载置面0.1mm以内。
在如上所述进行了升降销51的位置调整的状态下，打开闸阀36，从未图示的真空搬送室由未图示的搬送臂经由搬入出口35将基板G搬入腔室2内，并且，利用基板升降机构8的驱动部54，使升降销51从基准位置上升至上升位置，成为使升降销51从基板载置台3的基板载置面突出的状态，在基板升降机构8的升降销51上载置基板G。在使搬送臂向真空搬送室退避后，利用驱动部54使升降部件63下降到基准位置。由此，升降销51的顶端收纳在基板载置台3内，基板G载置在基板载置台3的基板载置面。
之后，关闭闸阀36，利用温度调节机构对基板载置台3的基材5进行温度调节来进行基板G的温度控制，并且，利用真空泵33对腔室2内进行排气，并且利用自动压力控制阀(APC)32将腔室2内的压力调整为规定的真空度，从处理气体供给源18，由质量流量控制器17进行流量调节，经由处理气体供给管15和喷淋头10将处理气体导入腔室2内。
在该状态下，从高频电源25a经由匹配器24a对基板载置台3的基材5施加等离子体生成用的高频电力，在作为下部电极的基板载置台3与作为上部电极的喷淋头10之间产生高频电场，生成处理气体的等离子体，利用该等离子体对基板G实施蚀刻处理。另外，从高频电源25b经由匹配器24b对基材5施加偏置生成用的高频电力，将等离子体中的离子引入基板G来提高蚀刻的各向异性。
但是，在如上所述进行等离子体蚀刻的情况下，腔室2和腔室2内的部件受到等离子体的热等的影响。在该情况下，如图4所示的现有的基板升降机构8′中，例如，用于使升降销51升降、进行引导的升降-引导部52由绝缘性的支承部件57支承于腔室2的底壁2a，且用于对升降部件进行引导的引导轴58安装于腔室2的底壁2a。因此，在因等离子体的热等产生的变形在基板载置台3的基材5和腔室2不同的情况下，升降销51自身无法追随基板载置台3的基材5的变形，导致升降销51的高度位置发生变动。因此，在处理中难以将升降销51的顶端的高度位置维持在距基板载置台3的基板载置面0.1mm以内，有可能产生蚀刻不均等的处理不均。
对此，在本实施方式中，作为基板升降机构8，使用如下结构：在其内部可升降地支承升降销51且对升降销51进行引导的升降-引导部52和驱动升降销51的驱动部54由基材5支承且不由腔室2的底壁2a支承，升降-引导部52和驱动部54悬挂于基材5。
因此，在因等离子体的热等的紊乱而使基材5产生了变形的情况下，升降销51也能够追随基材5的变形，在等离子体蚀刻中，能够将升降销51的顶端的高度位置控制在所期望的位置。具体来说，能够在距基板载置台3的基板载置面0.1mm以内。因此，能够抑制升降销的位置中的基板G的蚀刻不均等的处理不均。
如上所述，能够严格地控制升降销51的顶端的高度位置，能够抑制蚀刻不均等的处理不均，所以，在以往因发生处理不均的危险性而无法配置基板升降机构8(升降销51)的基板G的制品部分也能够配置基板升降机构8。因此，能够相对于基板G自由地配置基板升降机构8(升降销51)，能够以少于以往的基板升降机构8的数量稳定地升降基板G。另外，由此，有助于装置成本的降低。
另外，基板升降机构8的盖部件55安装于腔室2的底壁，盖部件55中，仅设置在其下端的上表面的屏蔽片91与驱动部54的基座81接触，在因等离子体的热等的紊乱而在基板载置台3产生了变形的情况下，不会妨碍升降销51追随基板载置台3的变形。另外，屏蔽片91由弹簧件构成，能够维持对基座81的下表面的接触，因此，不会降低屏蔽RF的效果。
并且，在升降-引导部52中，轴73的中间轴部73b和升降部件63由绝缘性材料形成，所以，由此，能够遮断施加到基板载置台3的基材5的高频电力。
并且，在维护时，如图5所示，能够将基板升降机构8的升降-引导部52一并与基材5等的基板载置台的其它部分一起吊起。此时，对于比较重的驱动部54，能够与升降-引导部52分离，以由安装于腔室2的底壁2a的盖部件55支承的状态残留。因此，维护性高。
以上，说明了本发明的一个实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，能够在本发明的思想的范围内进行各种变形。例如，在上述实施方式中，例示在等离子体蚀刻装置中应用本发明的情况，但是不限于此，当然也能够应用于等离子体CVD等的其它的等离子体处理装置。
另外，在上述实施方式中，说明了将本发明应用于电容耦合等离子体处理装置的情况，但是不限于此，也能够应用于电感耦合型的等离子体处理装置、微波等离子体处理装置等的其它的等离子体处理装置。
并且，在上述实施方式中，说明了作为基板使用玻璃基板的例子，但也可以为陶瓷基板等的其它的绝缘性基板。另外，也可以为半导体基板等。

Claims (9)

1.一种基板升降机构，其在对基板进行等离子体处理的等离子体处理装置的处理容器内，在载置基板的基板载置台的载置台主体设置多个，使基板升降，所述载置台主体配置在所述处理容器的底壁上，所述基板升降机构的特征在于，包括：
升降销，其插通在所述基板载置台主体的插通孔中，以相对于基板载置面突出和没入的方式可升降地设置，用其顶端支承基板；
升降-引导部，在其内部可升降地支承所述升降销，且对升降销进行引导；
驱动部，其对所述升降销进行升降驱动；和
盖部件，其固定于所述底壁，且以至少覆盖所述升降-引导部的突出到所述底壁下方的部分的方式设置，
所述升降-引导部和所述驱动部由所述载置台主体支承，且不由所述底壁支承，
所述载置台主体被施加高频电力，所述盖部件与所述升降-引导部隔着弹簧件接触，以屏蔽高频。
2.如权利要求1所述的基板升降机构，其特征在于：
还包括安装部，其设置在所述载置台主体的内部，将所述升降-引导部气密地安装。
3.如权利要求2所述的基板升降机构，其特征在于：
所述升降-引导部包括：
引导部件，气密地安装于所述安装部，在内部具有与所述载置台主体的所述插通孔连通、供所述升降销插通的第1空间，对所述升降销进行引导；
波纹管，具有与所述引导部件的所述第1空间连通的第2空间，能够安装所述升降销的下端部，随所述升降销的升降而伸缩；
升降部件，由所述驱动部升降，经由所述波纹管的下端部使所述升降销升降；和
支柱部，形成所述升降部件的升降路径，
所述第1空间和所述第2空间经由所述插通孔与所述处理容器内的真空气氛连通。
4.如权利要求3所述的基板升降机构，其特征在于：
所述驱动部为电动缸，其包括：安装于所述支柱部的下端部的基座；安装于所述基座的电动机；从所述电动机贯通所述基座并延伸到上方的连杆；和安装于所述连杆的顶端、使所述升降部件升降的升降头。
5.如权利要求4所述的基板升降机构，其特征在于：
所述驱动部还包括内置于所述基座、对所述连杆进行引导的连杆引导部。
6.如权利要求3所述的基板升降机构，其特征在于：
所述支柱部具有沿所述升降部件的升降路径上下延伸的多个轴，
所述轴的中间部和所述升降部件由绝缘性材料形成，所述轴的中间部和所述升降部件遮断来自所述载置台主体的高频电力。
7.如权利要求1至6中任一项所述的基板升降机构，其特征在于：
所述升降-引导部能够在维护时与所述载置台主体一起被吊起。
8.一种基板载置台，其在对基板进行等离子体处理的等离子体处理装置的处理容器内载置基板，所述基板载置台的特征在于，包括：
载置台主体；和
设置在所述载置台主体的多个使基板升降的基板升降机构，
所述基板升降机构是权利要求1至权利要求7中任一项所述的基板升降机构。
9.一种基板处理装置，其是对基板实施等离子体处理的等离子体处理装置，其特征在于，包括：
收纳基板的处理容器；
设置在所述处理容器内的用于载置基板的基板载置台；
向所述处理容器内供给处理气体的处理气体供给机构；
对所述处理容器内进行排气的排气机构；和
在所述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，
所述基板载置台包括：
载置台主体；和
设置在所述载置台主体的多个使基板升降的基板升降机构，
所述基板升降机构是权利要求1至权利要求7中任一项所述的基板升降机构。
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