CN110246741A - 基板载置构造体和等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供基板载置构造体和等离子体处理装置。使附着于基板的背面与载置台之间的沉积物减少。基板载置构造体(130)具备载置台(150)、聚焦环(131)以及支承构件(132)。聚焦环(131)包围供基板(W)载置的载置台(150)的载置面(152a)且配置于比载置面低的位置。支承构件(132)配置于聚焦环(131)的下侧并支承聚焦环。另外，聚焦环(131)具有上部环构件(131a)和下部环构件(131b)。下部环构件(131b)构成聚焦环(131)的下部并覆盖支承构件(132)。上部环构件(131a)构成聚焦环(131)的上部，其载置台(150)侧的侧面(1310)的至少一部分与载置台的侧面之间的距离比下部环构件(131b)的载置台(150)侧的侧面(1311)与载置台的侧面之间的距离长。

Description

基板载置构造体和等离子体处理装置
技术领域
本公开的各种方面和实施方式涉及一种基板载置构造体和等离子体处理装置。
背景技术
在半导体晶圆、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)用的玻璃基板的制造工序中，存在对基板实施使用了等离子体的蚀刻处理、成膜处理等的工序。在进行这些工序的等离子体处理装置中，将基板载置于真空腔室内的载置台，在该载置台的上方的空间中使处理气体等离子体化，而对基板进行等离子体处理。另外，在供基板载置的载置台的载置面的周围配置有被称为聚焦环的构件，以便使基板的边缘附近的等离子体的均匀性提高。
另外，在等离子体处理中，基板被载置台冷却，由于因等离子体进行的加热与因载置台进行的冷却之间的平衡，使其确保在处理条件所规定的温度。因此，在等离子体处理中，载置台的温度比聚焦环等腔室内的构件的温度相对较低。因此，存在如下情况：因等离子体而产生的反应副生成物(以下称为沉积物)的成分从聚焦环与基板之间的间隙向基板的背面与载置台之间进入，并被载置台冷却，附着于基板的背面与载置台之间而形成沉积物。由此，在对多个基板进行进行处理的过程中，存在如下情况：由于沉积物，基板从载置台浮起，向基板的背面与载置台之间供给的冷却气体泄漏。
为了防止该情况，公知有如下技术：在载置台的凸缘部分隔着传热构件配置聚焦环，隔着传热构件对聚焦环进行冷却(参照例如下述的专利文献1)。通过聚焦环被冷却，沉积物的成分也附着于聚焦环。由此，能够使向基板的背面与载置台之间进入的沉积物的成分的量减少。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-209359号公报
发明内容
发明要解决的问题
不过，只要是具有凸缘的载置台，能够在凸缘部分隔着传热构件配置聚焦环，但在不具有凸缘的载置台中，难以冷却聚焦环。因此，难以使向基板的背面与载置台之间进入的沉积物的成分的量减少。
用于解决问题的方案
本公开的一方面是基板载置构造体，其具备载置台、环构件以及支承构件。载置台在上部的载置面载置基板。环构件包围载置面，且配置于比载置面低的位置。支承构件配置于环构件的下侧，并支承环构件。另外，环构件具有上部环构件和下部环构件。下部环构件构成环构件的下部，并覆盖支承构件。上部环构件构成环构件的上部，其载置台侧的侧面的至少一部分与载置台的侧面之间的距离比下部环构件的载置台侧的侧面与载置台的侧面之间的距离长。
发明的效果
根据本公开的各种方面和实施方式，能够使附着于基板的背面与载置台之间的沉积物减少。
附图说明
图1是表示本公开的一实施方式的等离子体处理装置的一个例子的概略剖视图。
图2是表示基板载置构造体的一个例子的放大剖视图。
图3是表示基板、载置台、聚焦环之间的位置关系的一个例子的俯视图。
图4是表示比较例中的基板、载置台、聚焦环之间的位置关系的放大剖视图。
图5是表示实验所使用的基板载置构造体的一个例子的放大剖视图。
图6是表示在载置台的侧面沉积物附着的范围的一个例子的放大剖视图。
附图标记说明
G、闸阀；W、基板；1、等离子体处理装置；10、主体；20、控制装置；101、腔室；102、电介质壁；103、天线室；103a、侧壁；104、处理室；104a、侧壁；105、支承架；106、开口；107、挡板；111、喷淋壳体；112、气体喷出孔；113、天线；113a、天线用线；114、匹配器；115、高频电源；116、供电构件；117、衬垫；118、端子；119、供电线；120、气体供给部；121、气体供给源；122、流量控制器；123、阀；124、气体供给管；130、基板载置构造体；131、聚焦环；131a、上部环构件；131b、下部环构件；131c、上部环构件；1310、侧面；1311、侧面；1312、侧面；132、支承构件；133、保护构件；140、高频电源；141、匹配器；150、载置台；151、基座；151a、流路；152、静电卡盘；152a、载置面；153、电极；154、供给孔；155、直流电源；156、绝缘构件；157、配管；160、排气口；161、排气装置；30、间隙；31、成分；32、沉积物。
具体实施方式
以下，基于附图详细地说明所公开的基板载置构造体和等离子体处理装置的实施方式。此外，所公开的基板载置构造体和等离子体处理装置并不被以下的实施方式限定。
[等离子体处理装置1的结构]
图1是表示本公开的一实施方式的等离子体处理装置1的一个例子的概略剖视图。等离子体处理装置1具有主体10和控制装置20。等离子体处理装置1是利用等离子体对在处理对象的基板W上形成的金属氧化膜等进行蚀刻的装置。在本实施方式中，基板W是例如FPD面板用的矩形形状的玻璃基板，经由由等离子体处理装置1进行的蚀刻处理而在基板W上形成多个TFT(Thin Film Transistor：薄膜晶体管)元件。
主体10具有由例如内壁面被阳极氧化处理后的铝等形成的方筒形状的气密的腔室101。腔室101接地。腔室101利用电介质壁102上下划分开，电介质壁102的上表面侧成为供天线收容的天线室103，电介质壁102的下表面侧成为供等离子体生成的处理室104。电介质壁102由Al2O3等陶瓷或石英等形成，构成处理室104的顶壁。
在处理室104的侧壁104a设置有用于相对于处理室104输入和输出基板W的开口106，开口106能够由闸阀G开闭。通过将闸阀G控制成开状态，能够经由开口106进行基板W的输入和输出。
在腔室101的位于天线室103的侧壁103a与处理室104的侧壁104a之间的部分设置有向内侧突出的支承架105。电介质壁102由支承架105支承。
在电介质壁102的下侧部分嵌入有用于向处理室104内供给处理气体的喷淋壳体111。喷淋壳体111成为被例如多个吊杆(未图示)悬吊于腔室101的顶部的状态。
喷淋壳体111由例如表面被阳极氧化处理后的铝等导电性材料形成。在喷淋壳体111的内部形成有沿着水平方向扩展的气体扩散室，气体扩散室与朝向下方延伸的多个气体喷出孔112连通。
在电介质壁102的上表面大致中央设置有与喷淋壳体111内的气体扩散室连通的气体供给管124。气体供给管124从天线室103的顶部向腔室101的外部贯穿，并与气体供给部120连接。
气体供给部120具有气体供给源121、流量控制器122以及阀123。流量控制器122是例如MFC(Mass Flow Controller：质量流量控制器)。流量控制器122与供给例如含氟的处理气体的气体供给源121连接，对从气体供给源121向处理室104内供给的处理气体的流量进行控制。阀123控制流量被流量控制器122进行了控制的处理气体向气体供给管124的供给和供给停止。
从气体供给部120供给来的处理气体经由气体供给管124向喷淋壳体111内供给，在喷淋壳体111的气体扩散室内扩散。并且，在气体扩散室内扩散了的处理气体从喷淋壳体111的下表面的气体喷出孔112向处理室104内的空间喷出。
在天线室103内配设有天线113。天线113具有由铜、铝等导电性较高的金属形成的天线用线113a。天线用线113a形成为环状、涡旋状等任意的形状。天线113隔着由绝缘构件构成的衬垫117支承于电介质壁102。
在天线用线113a的端子118连接有向天线室103的上方延伸的供电构件116的一端。在供电构件116的另一端连接有供电线119的一端，在供电线119的另一端经由匹配器114连接有高频电源115。高频电源115经由匹配器114、供电线119、供电构件116以及端子118向天线113供给能够生成等离子体的频率的高频电力。由此，在位于天线113的下方的处理室104内形成有感应电场，供给到处理室104内的处理气体被该感应电场等离子体化，在处理室104内生成感应耦合等离子体。喷淋壳体111和天线113是等离子体生成部的一个例子。
在处理室104内设置有供基板W载置的基板载置构造体130。基板载置构造体130具有聚焦环131、支承构件132、以及载置台150。在载置台150的上部的载置面152a载置基板W。聚焦环131以包围载置面152a且其上表面处于比载置面152a低的位置的方式配置。聚焦环131由石英或陶瓷等绝缘材料形成为环状。此外，聚焦环131也可以将多个构件配置成环状而构成。聚焦环131是环构件的一个例子。支承构件132配置于聚焦环131的下侧，并支承聚焦环131。支承构件132由例如聚四氟乙烯等形成，并包围载置台150的侧面。支承构件132的侧面被由例如陶瓷等形成的保护构件133包围。
载置台150具有基座151和静电卡盘152。基座151由例如铝等导电性材料形成，具有作为下部电极的功能。基座151隔着陶瓷等绝缘构件156支承于腔室101的底部。另外，在基座151的内部设置有用于使温度控制用的热介质循环的流路151a。通过使控制成预定温度的热介质向流路151a内循环，利用冷却或加热，使基座151控制成预定温度，使基座151的热向静电卡盘152传递。
另外，在基座151经由匹配器141连接有高频电源140。高频电源140是比由高频电源115生成的高频电力的频率低的频率，将能够形成自偏压的频率的高频电力经由匹配器141向基座151供给。通过从高频电源140向基座151供给高频电力，向载置到载置面152a的基板W吸引离子。
静电卡盘152通过喷镀形成，在陶瓷喷镀层的内部具有电极153。电极153与直流电源155连接。静电卡盘152的上表面是供基板W载置的载置面152a。静电卡盘152利用由从直流电源155施加到电极153的直流电压产生的库仑力将基板W吸附保持于载置面152a上。
另外，经由配管157向静电卡盘152的下部的基座151的内部供给氦等传热气体。供给到基座151的传热气体自贯穿静电卡盘152并在载置面152a形成的多个供给孔154向载置面152a与基板W的下表面之间供给。通过对传热气体的压力进行控制，能够对从静电卡盘152向基板W传递的热的传递量进行控制。
另外，在保护构件133的外侧设置有以包围载置台150的方式配置的挡板107。挡板107由多个构件构成，在构件与构件之间形成有开口。另外，在腔室101的底部形成有排气口160，在排气口160连接有真空泵等排气装置161。利用排气装置161使处理室104内真空排气。
控制装置20具有存储器和处理器。控制装置20内的处理器通过将储存到控制装置20内的存储器的程序、制程读出而执行，来对主体10的各部进行控制。
[基板载置构造体130的详细]
图2是表示基板载置构造体130的一个例子的放大剖视图。图3是表示基板W、载置台150、聚焦环131之间的位置关系的一个例子的俯视图。此外，在图2中，基座151和静电卡盘152描绘为载置台150。在本实施方式中，基板W的面积比载置面152a的面积宽。因此，基板W的端部向载置面152a的区域之外超出。从载置面152a的区域向外超出的基板W的端部的长度d1是例如3mm。
聚焦环131配置于比载置面152a低的位置。聚焦环131的上表面与载置面152a之间的距离d2是例如0.1mm～0.3mm。聚焦环131的厚度d3是例如10mm。聚焦环131具有构成聚焦环131的上部的上部环构件131a和构成聚焦环131的下部的下部环构件131b。上部环构件131a的厚度d4是例如5mm。例如，如图2所示，上部环构件131a和下部环构件131b的载置台150侧的部分形成了1个台阶。由此，在上部环构件131a的载置台150侧的侧面1310与载置台150的侧面之间形成有间隙30。下部环构件131b覆盖支承构件132的上部。此外，上部环构件131a和下部环构件131b的载置台150侧的部分也可以形成2级以上的台阶。另外，上部环构件131a和下部环构件131b既可以构成为一体物，也可以接合或者层叠单独的构件而构成。
在本实施方式中，上部环构件131a的侧面1310的至少一部分与载置台150的侧面之间的距离比下部环构件131b的侧面1311与载置台150的侧面之间的距离长。另外，在本实施方式中，上部环构件131a的侧面1310与载置台150的侧面平行地形成。上部环构件131a的侧面1310与载置台150的侧面之间的距离d5是例如0.75mm。
在此，例如，如图4所示，考虑到，使用了在载置台150侧的侧面未设置台阶的平面的聚焦环131’的比较例。图4是表示比较例中的基板W、载置台150、聚焦环131’之间的位置关系的放大剖视图。若实施等离子体处理，则由于处理气体的等离子体，在处理室104内产生沉积物的成分31。所产生的沉积物的成分31的大半部分经由挡板107和排气口160被排气，但一部分沉积物的成分31在处理室104内漂浮，经由基板W的下表面与聚焦环131’的上表面之间的间隙到达载置台150与基板W之间的间隙。
另外，在构件的表面的温度较高的情况下，即使沉积物的成分31与表面接触，也难以在表面形成沉积物。不过，在构件的表面的温度较低的情况下，若沉积物的成分31与表面接触，则易于在表面形成沉积物。聚焦环131’等构件未被温度控制，因此，由于来自等离子体的热量输入，温度上升。另一方面，基板W和载置台150利用在基座151内流通的热介质控制成预定温度。因此，基板W和载置台150成为比聚焦环131’等构件相对较低的低温。
因此，进入到基板W的下表面与聚焦环131’的上表面之间的间隙的沉积物的成分31附着于载置台150的侧面以及基板W与载置台150之间而形成沉积物32。由此，在多个基板W被处理的过程中，载置台150与基板W之间的沉积物的厚度增加，由于由聚焦环131’与载置台150之间的热膨胀差导致的磨擦，沉积物剥离而飞到载置台150的上表面。并且，例如，如图4所示，存在基板W从载置台150浮起的情况。若基板W从载置台150浮起，则基板W的背面与载置面152a之间的气密性降低，向基板W的背面与载置面152a之间供给着的传热气体泄漏。在传热气体的泄漏产生的情况下，难以精度良好地控制基板W的温度，因此，使工艺停止而执行载置台150的清洁。由此，工艺的生产率降低。
相对于此，在本实施方式的基板载置构造体130中，在上部环构件131a的载置台150侧的侧面1310与载置台150的侧面之间形成有间隙30。因此，进入到基板W的下表面与上部环构件131a的上表面之间的间隙的沉积物的成分31在间隙30内扩散。由此，沉积物的成分31虽然附着于载置台150的侧面以及基板W与载置台150之间而形成沉积物，但与比较例相比，沉积物的横向的成长速度降低。另外，由于存在间隙30，载置台150与聚焦环131不会磨擦，所附着的沉积物不会剥离而飞到载置台150上。因此，传热气体的泄漏产生的周期变长，执行载置台150的清洁的周期变长。因而，能够使工艺的生产率提高。
[间隙30的宽度]
接着，对沉积物附着于载置台150的侧面的范围进行了实验。在实验中，例如使用了图5所示的基板载置构造体130’。图5是表示实验所使用的基板载置构造体130’的一个例子的放大剖视图。在图5所示的基板载置构造体130中，标注有与图2相同的附图标记的构件除了以下说明的点之外，与在图2中进行了说明的构件同样，因此，省略说明。
基板载置构造体130’的聚焦环131具有上部环构件131c和下部环构件131b。在基板载置构造体130’中，上部环构件131c的侧面1312以随着远离下部环构件131b而使侧面1312与载置台150的侧面之间的距离变长的方式倾斜。另外，在基板载置构造体130’中，上部环构件131c的侧面1312的最上端与载置台150的侧面之间的距离d6是例如1.5mm。
使用基板载置构造体130’而进行了工艺，结果，例如，如图6所示，在从载置面152a到深度d7的范围内发现了沉积物32的附着。图6是表示在载置台150的侧面沉积物32附着的范围的一个例子的放大剖视图。附着有沉积物32的范围的下端与上部环构件131c的侧面1312之间的水平方向的距离d8是0.6mm。在从载置面152a到深度d7以上的范围内未发现沉积物32的附着。
根据图6的结果认为：只要载置台150的侧面与上部环构件131c的侧面1312之间的水平方向的距离是0.6mm以上，沉积物的成分31就会进入并扩散。因而，在图2所示的本实施方式的基板载置构造体130中，只要上部环构件131a的侧面1310与载置台150的侧面之间的距离是0.6mm以上，沉积物的成分31就会在间隙30内扩散。由此，认为附着于基板W的背面和载置台150之间的沉积物的横向的成长速度减小。
另外，认为：间隙30的容积越大，沉积物的成分31越会在间隙30内更广地扩散，使附着于基板W的背面与载置台150之间的沉积物的成长速度减小。不过，若载置台150的侧面与上部环构件131a的侧面1310之间的距离d5过长，则基板W的下表面与上部环构件131a的上表面之间的间隙的水平方向上的宽度变短。由此，基板W的下表面与上部环构件131a的上表面之间的间隙的导率变大，在处理室104内产生的沉积物的成分31经由该间隙易于到达载置台150的侧面。因此，若载置台150的侧面与上部环构件131a的侧面1310之间的距离过长，则附着于载置台150的侧面的沉积物的成长速度增加。
例如，期望的是载置台150的侧面与上部环构件131a的侧面1310之间的距离d5是所载置的基板W的端部的长度d1的一半以下、例如1.5mm以下作为目标。因而，优选载置台150的侧面与上部环构件131a的侧面1310之间的距离d5是0.6mm以上且1.5mm以下。此外，在图2中，下部环构件131b也担负相对于等离子体保护下方的支承构件132的作用。期望的是下部环构件131b的侧面1311与载置台150的侧面之间的距离理想地为0mm，但需要考虑组装上的容许尺寸、制作上的公差。因此，优选下部环构件131b的侧面1311与载置台150的侧面之间的距离是至少0.1mm以下的尽量小的数值。
另外，在图2中，上部环构件131a的载置台150侧的侧面1310与载置台150的侧面之间的间隙30的深度越深，间隙30的容积越大。不过，若间隙30过深，则下部环构件131b变薄，聚焦环131的强度降低。因而，在聚焦环131的厚度d3是例如10mm的情况下，优选间隙30的深度、即、上部环构件131a的厚度d4处于比例如0mm大且8mm以下的范围内。另外，更优选上部环构件131a的厚度d4处于比例如5mm大且8mm以下的范围内。若以聚焦环131的厚度d3为基准，则优选上部环构件131a的厚度d4是比例如d3的0倍大且0.8倍以下。
以上，对等离子体处理装置1的实施方式进行了说明。根据本实施方式的等离子体处理装置1，能够使附着于基板W的背面与载置台150之间的沉积物减少。
[其他]
此外，本申请所公开的技术并不限定于上述的实施方式，能够在其主旨的范围内进行各种各样的变形。
例如，在上述的实施方式中，上部环构件131a的侧面1310与载置台150的侧面平行地形成，但公开的技术并不限于此。例如，也可以是，如图5所示的基板载置构造体130’那样上部环构件131c的侧面1312以随着远离下部环构件131b而使侧面1312与载置台150的侧面之间的距离变长的方式倾斜。另外，在图5所示的基板载置构造体130’中，优选上部环构件131c的侧面1312的最上端与载置台150的侧面之间的距离d6是0.6mm以上且1.5mm以下。此外，在图5中，上部环构件131c的侧面1312在截面观察中呈直线状倾斜，但上部环构件131c的侧面1312在截面观察中也可以呈曲线状倾斜。
另外，在上述的实施方式中，以利用等离子体对FPD面板等基板W进行处理的装置为例进行了说明，但公开的技术并不限于此，也可以将公开的技术适用于利用等离子体对硅晶圆等半导体基板进行处理的装置。
另外，在上述的实施方式中，以使用感应耦合等离子体作为等离子体源来进行蚀刻的装置为例进行了说明，但公开的技术并不限于此。只要是使用等离子体而进行蚀刻的装置，等离子体源并不限于感应耦合等离子体，能够使用例如电容耦合等离子体、微波等离子体、磁控等离子体等任意的等离子体源。

Claims (9)

1.一种基板载置构造体，其特征在于，
该基板载置构造体具备：
载置台，其在上部的载置面载置基板；
环构件，其包围所述载置面，且配置于比所述载置面低的位置；以及
支承构件，其配置于所述环构件的下侧，并支承所述环构件，
所述环构件具有：
下部环构件，其构成所述环构件的下部，并覆盖所述支承构件；以及
上部环构件，其构成所述环构件的上部，该上部环构件的所述载置台侧的侧面的至少一部分与所述载置台的侧面之间的距离比所述下部环构件的所述载置台侧的侧面与所述载置台的侧面之间的距离长。
2.根据权利要求1所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件和所述下部环构件的所述载置台侧的部分形成有至少1个台阶。
3.根据权利要求2所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件的所述载置台侧的侧面与所述载置台的侧面平行地形成。
4.根据权利要求2或3所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件的所述载置台侧的侧面与所述载置台的侧面之间的距离是0.6mm以上且1.5mm以下。
5.根据权利要求1所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件的所述载置台侧的侧面以随着远离所述下部环构件而使所述上部环构件的所述载置台侧的侧面与所述载置台的侧面之间的距离变长的方式倾斜。
6.根据权利要求5所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件的所述载置台侧的侧面的最上端与所述载置台的侧面之间的距离是0.6mm以上且1.5mm以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述上部环构件的厚度比0mm大且是8mm以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的基板载置构造体，其特征在于，
所述载置台具有：
电极，其设置于所述载置台的内部，该电极用于利用静电力吸附保持载置于所述载置面的所述基板；以及
供给孔，其用于向所述载置面供给冷却气体。
9.一种等离子体处理装置，其特征在于，
该等离子体处理装置具备：
腔室；
基板载置构造体，其配置于所述腔室内，该基板载置构造体供基板载置；
气体供给部，其向所述腔室内供给处理气体；以及
等离子体生成部，其生成所述处理气体的等离子体，
所述基板载置构造体具有：
载置台，其在上部的载置面载置所述基板；
环构件，其包围所述载置面，且配置于比所述载置面低的位置；以及
支承构件，其配置于所述环构件的下侧，并支承所述环构件，
所述环构件具有：
下部环构件，其构成所述环构件的下部，并覆盖所述支承构件；以及
上部环构件，其构成所述环构件的上部，该上部环构件的所述载置台侧的侧面的至少一部分与所述载置台的侧面之间的距离比所述下部环构件的所述载置台侧的侧面与所述载置台的侧面之间的距离长。
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