CN109755154B - 基板处理装置以及成膜装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板处理装置以及成膜装置，在使用了反溅射原理的基板表面处理中，能够对被处理面整个区域进行均匀的处理。该基板处理装置(14)具备：配置有基板(2)并且被导入放电气体的腔室(41)；在腔室内保持基板的基板保持架(42)；在腔室内支承基板保持架的基板保持架支承部(43)；以及将基板保持架作为阴极，且至少将腔室以及基板保持架支承部作为阳极，对基板施加电压的电压施加部件(44)，通过向基板的表面照射离子或电子，进行基板的表面处理，所述离子或电子通过由电压施加部件的电压施加产生的放电而在腔室内产生，其中，基板保持架和基板保持架支承部经由相对于基板保持架以及基板保持架支承部电绝缘的浮动部(50)连结。

Description

基板处理装置以及成膜装置
技术领域
本发明涉及基板处理装置以及成膜装置。
背景技术
在半导体器件的成膜处理中，在溅射之前，进行使用了反溅射原理的基板表面处理，来作为用于对基板表面进行清洁的前处理、蚀刻处理(专利文献1)。通过向配置有基板的腔室内导入Ar气体等放电气体，并将腔室内维持在规定的真空压力的同时，对基板施加规定的高频电压，从而进行基于反溅射的表面处理。利用通过施加电压而在基板的被处理面产生的放电产生等离子体，等离子体中的离子与基板的被处理面碰撞，从而去除形成在被处理面上的氧化膜等。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－132053号公报
发明内容
发明要解决的课题
在反溅射处理中的向基板施加电压的过程中，将基板保持架的基板载置部作为阴极，腔室等基板保持架以外的装置结构成为阳极。为了对基板的被处理面整个区域进行均匀的处理，等离子体区域需要被形成在比被处理面大的范围。可是，根据装置结构的不同，在成为阴极的基板保持架的基板载置部与阳极接近的区域，有时会妨碍电子的带电，且妨碍等离子体的扩散。其结果，有时对基板的被处理面的处理分布产生影响。
本发明的目的在于，提供一种能够在使用了反溅射原理的基板表面处理中对被处理面整个区域进行均匀的处理的技术。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的基板处理装置具备：
腔室，配置有基板并且被导入放电气体；
基板保持架，在所述腔室内保持所述基板；
基板保持架支承部，在所述腔室内支承所述基板保持架；以及
电压施加部件，将所述基板保持架作为阴极，且至少将所述腔室以及所述基板保持架支承部作为阳极，对所述基板施加电压，
通过向所述基板的表面照射离子或电子，进行所述基板的表面处理，所述离子或电子通过由所述电压施加部件的电压施加产生的放电而在所述腔室内产生，
其特征在于，
所述基板保持架与所述基板保持架支承部经由相对于所述基板保持架以及所述基板保持架支承部电绝缘的浮动部连结。
为了实现上述目的，本发明的成膜装置具备：
上述基板处理装置；以及
成膜处理部，对由所述基板处理装置实施了表面处理的基板的表面进行成膜处理。
发明的效果
根据本发明，能够在使用了反溅射原理的基板表面处理中对被处理面整个区域进行均匀的处理。
附图说明
图1是本发明的实施例的基板处理装置的概略图。
图2是本发明的实施例与比较例的比较说明图。
图3是比较例中的等离子体区域的说明图。
图4是本发明的实施例的成膜装置的概略图。
图5是成膜处理的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的较佳的实施方式以及实施例。其中，以下的实施方式以及实施例仅仅是例示地表示本发明的优选的结构，本发明的范围并不限定于这些结构。此外，以下的说明中的、装置的硬件结构以及软件结构、处理流程、制造条件、尺寸、材质、形状等，只要没有特别特定的记载，本发明的范围就不限定于这些记载。
(实施例1)
[成膜装置的整体结构]
图4是概略地表示本发明的实施例的成膜装置1的整体结构的示意图。成膜装置1具备：储料室11，收容要被成膜处理的基板2；加热室12，进行基板2的加热处理；以及成膜室13，对基板2的被处理面进行成膜处理。在成膜室13中具备：基板处理装置14，用于先于成膜处理进行基板2的被处理面的清洗等前处理、蚀刻处理；以及作为成膜处理部的溅射装置15，对基板2的被处理面进行成膜处理。在本实施例的成膜装置1中，将基板2在纵置的状态(被处理面成为竖直的姿势)下在各室间进行搬送(参照图1)。
图5是成膜处理的流程图。基板2从储料室11向加热室12(S101)、从加热室12向成膜室13的基板处理装置14(S103)、从基板处理装置14向溅射装置15(S105)被依次搬送，并被实施成膜处理。基板2在加热室12中被加热器121加热处理后(S102)，首先，由成膜室13的基板处理装置14实施表面处理(S104)。实施了表面处理的基板2接着由溅射装置15使用由各种不同的材料构成的靶151、152、153实施溅射处理(S106)，成膜处理结束。
本实施例的成膜装置1能够应用于例如伴随着前处理的各种电极形成。作为具体例，例如列举出面向FC－BGA(Flip－Chip Ball Grid Array)安装基板的电镀籽晶膜、面向SAW(Surface Acoustic Wave)器件的金属层叠膜的成膜。此外，也列举出LED的结合部中的导电性硬质膜、MLCC(Multi－Layered Ceramic Capacitor)的端子部膜的成膜等。除此之外，还能够应用于电子零件封装体中的电磁屏蔽膜、芯片电阻器的端子部膜的成膜。处理基板2的尺寸能够例示50mm×50mm～600mm×600mm程度的范围。作为基板2的材质，列举出玻璃、氧化铝、陶瓷、LTCC(Low Temperature Co－Fired Ceramics：低温共烧陶瓷)等。
[基板处理装置]
图1是概略地表示本实施例的基板处理装置14的整体结构的示意图。图1(a)是包括在基板2的搬送方向上观察基板处理装置14的结构的结构图在内的概略图，图1(b)是在与基板2的被处理面21相向的方向上观察基板保持架以及基板保持架支承部的结构的示意图。基板处理装置14具备构成成膜室13的腔室41、基板保持架42、基板保持架支承部43、作为电压施加部件的匹配器44以及高频电源45、压力调整部件46和气体供给部件47。
如上述那样，基板2在竖直立起的状态下在成膜装置1的各室间被搬送，在腔室41内，以被处理面21成为竖直的(被处理面21朝向水平方向的)姿势被设置。如图1所示，基板2通过被处理面21的周缘部被按压框体421按压，与被处理面21相反侧的面被压靠于基板保持架42，在按压框体421与基板保持架42之间被夹持的状态下被保持。按压框体421为了维持在与基板保持架42之间挟持基板2的状态，利用螺钉等紧固件423相对于基板保持架42固定。如上所述，保持基板2的基板保持架42由基板保持架支承部43支承。基板保持架支承部43被构成为，在下方具备作为搬送部件的轮子431，在支承着基板保持架42的状态下能够在腔室41内搭乘于敷设在腔室41的底面上的轨道432地移动。
基板保持架42和基板保持架支承部43经由相对于两者电绝缘的浮动部50作为连结构件而被连结。浮动部50是SUS(不锈钢)等金属制的板状构件，在基板2的大致正下方的位置，以与基板2平行且比基板2的下端边在前后方向上长、沿着基板2的延伸的方向(基板2的搬送方向)的姿势设置。作为浮动部50的材质，除了SUS以外还能够使用铝等一般使用于成膜装置的腔室的金属。
浮动部50经由第1绝缘构件501作为绝缘机构相对于基板保持架42连结，经由第2绝缘构件502作为绝缘机构相对于基板保持架支承部43连结。绝缘构件501、502由PEEK(Poly Ether Ether Ketone：聚醚醚酮树脂)构成，但是也可以使用陶瓷、特氟隆(注册商标)等绝缘性的树脂。
腔室41的内壁中的侧壁面以及上表面与基板保持架支承部43的外表面由附着防止板481(SUS、铝等金属板)覆盖。此外，在基板保持架42的与基板载置面侧相反侧也设有附着防止板482。附着防止板481、482防止成膜时飞散的材料附着于腔室41的内壁以及基板保持架支承部43和基板保持架42的外表面。通过配置附着防止板481、482且能够拆卸，能够容易地进行清洗、更换等维护。附着防止板481连接于腔室41或基板保持架支承部43，它们成为GND电位(阳极)。此外，附着防止板482与基板保持架42同样地被施加电势，成为阴极的一部分。
[使用了反溅射原理的基板表面处理]
在腔室41内设置有基板2的状态下，利用气体供给部件47向腔室41内供给放电气体，并且利用具备真空泵461等的压力调整部件46，将腔室41内的压力维持在规定的压力(例如0.3～1.2Pa)。作为放电气体，例如列举出O2、N2、Ar、CF3、NF3以及它们的混合气体、大气等。基板保持架42经由供电部46连接于匹配器44以及高频电源45，被施加由匹配器44阻抗匹配了的规定的高频电压(例如50～400W/210mm×320mm(托盘(日文：トレイ)面积)＝0.07～0.60W/cm2(驱动功率))。
通过上述电压施加，在基板2的被处理面21以及基板保持架42附近形成等离子体P。并且，等离子体P中的离子或电子照射、碰撞于基板2的被处理面21，其表面被蚀刻。由此，例如作为在后的成膜处理(溅射)的前处理，能够去除被形成在被处理面21上的自然氧化膜、有机物等的污垢等，获得清洁效果、基板表面活性效果。
[本实施例的优点]
参照图1～图3，说明本实施例的优点。图2是用于将本实施例的基板处理装置14的特征与比较例比较地进行说明的示意图。图2(a)是表示本实施例的基板处理装置14的基板保持架42和基板保持架支承部43的连结部分的结构的示意图(图1(a)的浮动部50周边的放大图)。图2(b)是示意性地表示本实施例的基板处理装置14的电路结构的电路图。图2(c)是表示比较例中的基板保持架42和基板保持架支承部43的连结部分的结构的示意图。图2(d)是示意性地表示比较例中的基板处理装置14的电路结构的电路图。图3是表示在比较例中形成的等离子体区域的示意图(用于与本实施例的图1(b)比较的图)。
如图1所示，基板保持架支承部43经由腔室41连接于GND电位，在由电压施加部件向基板2施加电压的过程中，基板保持架42成为阴极，基板保持架支承部43、腔室41成为阳极。在此，如图2(a)、(b)所示，在本实施例中，在成为阴极的基板保持架42与成为阳极的基板保持架支承部43之间，设有电绝缘的浮动部50。
在此，为了遍及基板2的被处理面21的整个区域地均匀地获得蚀刻效果，等离子体P需要以比被处理面21大的范围形成。即，如图1(b)所示，通过形成大范围地扩展到比基板2的被处理面21的上端边靠上方的区域A1、比被处理面的左右的侧端边靠左右外侧的区域A2、A3、比被处理面21的下端边靠下方的区域A4中的每一个区域的等离子体P，能够直到被处理面21的周缘获得充分的蚀刻效果。
在比较例中，如图2(c)、(d)所示，连结基板保持架42和基板保持架支承部43的连结部49经由绝缘构件491相对于基板保持架42连结，相对于此，经由金属构件492相对于基板保持架支承部43连结而不绝缘。因此，连结部49与基板保持架支承部43成为同电位。因而，在比较例中，如图2(c)、图3所示，阳极区域成为延伸成遮住作为阴极的基板保持架42与要形成等离子体P的区域A4之间的结构。因此，在区域A4电子在GND电位落下，等离子体P不从基板2的下端缘22扩展到下方的区域A4，在基板2的被处理面21的下端边周边的区域(与区域A4接近的区域)，等离子体的密度变低。其结果，有时在被处理面21的下端边周边的区域蚀刻分布变差。
相对于此，在本实施例中，夹设于作为阴极的基板保持架42与作为阳极的基板保持架支承部43之间的作为连结部的浮动部50相对于阴极以及阳极电绝缘，不会妨碍区域A4中的电子的带电。其结果，如图1(b)、图2(a)所示，等离子体P扩散到区域A4，能够在基板2的被处理面21的下端边周边的区域(与区域A4接近的区域)获得充分的蚀刻效果。
[其它]
在本实施例中所示的、相对于阴极以及阳极电绝缘的浮动部的设置部位仅仅是一例，浮动部的较佳的设置部位根据装置结构不同而不同。即，在本实施例中，成为纵置基板地进行搬送的装置结构，需要在基板下端部周边设置浮动部，该基板下端部周边是成为阳极的基板保持架支承构成部的附近区域。例如也可以在平置基板地进行反溅射处理的装置结构中以围绕基板的周缘的方式设置浮动部。或者也可以形成为如下的结构：仅在沿着基板外周的区域中的必要的区域设置浮动部，即，将连结于阳极的构成部中的仅接近于基板周缘的一部分变更为浮动部。
另外，在本实施例中，以腔室41内壁中的基板保持架支承部43的设置面是水平面作为前提规定了上下左右的方向而进行了说明，当然如果该设置面的方向改变，则上下左右方向的规定也与其相应地变化。
附图标记的说明
1…成膜装置、2…基板、21…被处理面、14…基板处理装置、41…腔室、42…基板保持架、43…基板保持架支承部、44…匹配器、45…高频电源、46…压力调整部件、47…气体供给部件、48…附着防止板、50…浮动部、501、502…绝缘构件、P…等离子体。

Claims (10)

1.一种基板处理装置，该基板处理装置具备：
腔室，配置有基板并且被导入放电气体；
基板保持架，在所述腔室内保持所述基板；
基板保持架支承部，在所述腔室内支承所述基板保持架；以及
电压施加部件，将所述基板保持架作为阴极，且至少将所述腔室以及所述基板保持架支承部作为阳极，对所述基板施加电压，
通过向所述基板的表面照射离子或电子，进行所述基板的表面处理，所述离子或电子通过由所述电压施加部件的电压施加产生的放电而在所述腔室内产生，
其特征在于，
所述基板保持架与所述基板保持架支承部经由相对于所述基板保持架以及所述基板保持架支承部电绝缘的作为电势上浮动的构件的金属制的浮动部连结。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述浮动部被配置在沿着基板的外周的区域的至少一部分。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述浮动部被配置在所述基板保持架支承部与所述基板的周缘中的同所述基板保持架支承部接近的部分之间。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板保持架将所述基板保持成被处理面成为竖直，
所述浮动部被配置在所述基板的下端部的下方。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其特征在于，
所述浮动部具有相对于所述基板的下端部遍及其整个区域接近的部分。
6.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述浮动部经由绝缘构件相对于所述基板保持架以及所述基板保持架支承部连结。
7.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述浮动部是金属制的板状构件，与基板的被处理面平行地配置。
8.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
该基板处理装置还具备被配置在所述腔室内的附着防止板，
所述附着防止板包含于所述阳极。
9.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述基板保持架支承部被构成为能够在所述腔室内移动。
10.一种成膜装置，其特征在于，
该成膜装置具备：
权利要求1或2所述的基板处理装置；以及
成膜处理部，对由所述基板处理装置实施了表面处理的基板的表面进行成膜处理。
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