KR101432375B1 - Substrate loading system, substrate treatment apparatus, electrostatic chuck and substrate cooling method - Google Patents
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Abstract
대형의 글래스 기판 등의 체적 고유 저항값이 큰 기판이여도, 충분한 냉각 효과를 갖고, 또한 비용에 걸맞는 기판의 냉각 효과를 얻을 수 있는 기판 적재 시스템을 제공한다. 기판 처리 장치(10)의 기판 냉각 시스템에 있어서, 서셉터(12)는 기판(G)을 적재하고, 정전 척(14)은 서셉터(12)의 상부에 설치되어 기판(G)을 정전 흡착하고, 가스 유로(18) 및 온도 조정 가스 공급 장치(19)는 정전 흡착된 기판(G) 및 정전 척(14) 사이의 전열 공간(T)에 온도 조정 가스를 공급하고, 전열 공간(T)의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 가스 유로(18) 및 온도 조정 가스 공급 장치(19)는 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 3Torr(400Pa) 이하로 전열 공간(T)에 공급한다.Provided is a substrate loading system that has a sufficient cooling effect even for a substrate having a large volume resistivity value such as a large glass substrate and can obtain a cooling effect of a substrate that is cost-effective. In the substrate cooling system of the substrate processing apparatus 10, the susceptor 12 carries the substrate G, and the electrostatic chuck 14 is provided on the susceptor 12 to electrostatically adsorb the substrate G The gas flow path 18 and the temperature regulating gas supply device 19 supply the temperature regulating gas to the heat transfer space T between the electrostatically attracted substrate G and the electrostatic chuck 14, And the gas flow path 18 and the temperature regulating gas supply device 19 supply nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulating gas to the heat transfer space T at 3 Torr (400 Pa) or less.
Description
본 발명은 기판 적재대에 적재되는 비교적 대형의 기판을 냉각하는 기판 적재 시스템, 기판 처리 장치, 정전 척 및 기판 냉각 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate stacking system, substrate processing apparatus, electrostatic chuck and substrate cooling method for cooling relatively large substrates mounted on a substrate stacking table.
액정 표시 장치(LCD)를 비롯한 비교적 대형의 FPD(Flat Panel Display), 예를 들어 제7 세대 이후의 FPD의 제조 공정에 있어서, FPD용의 기판에 대하여 소정의 처리, 예를 들어 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치가 알려져 있다.A predetermined process such as a plasma process is performed on a substrate for FPD in the process of manufacturing a relatively large flat panel display (FPD) including a liquid crystal display (LCD), for example, a FPD after the seventh generation Is known.
이 기판 처리 장치는 처리실(이하, "챔버"라고 한다.) 내에서 기판을 적재하는 기판 적재대와, 상기 기판 적재대와 처리 공간을 이격해서 대향하도록 배치된 상부 전극을 갖는다. 기판 적재대에는 플라즈마 생성용의 고주파 전력(RF)이 공급되어 상기 기판 적재대가 하부 전극으로서 기능하고, 챔버내의 처리 공간에 도입된 처리 가스로부터 고주파 전력에 의해 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마는 기판 적재대에 적재되는 기판에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 실시한다. 또한, 기판 적재대의 상부에는 정전 척이 설치되고, 기판에 소정의 플라즈마 처리가 실시되는 동안, 정전 척은 기판에 정전 흡착력을 작용시켜서 흡착한다.This substrate processing apparatus has a substrate stacking table for stacking substrates in a processing chamber (hereinafter referred to as a " chamber "), and an upper electrode arranged so as to face the substrate stacking table and spaced apart from the processing space. The substrate mounting table is supplied with a high frequency power (RF) for plasma generation, the substrate loading table functions as a lower electrode, and a plasma is generated by the high frequency power from the processing gas introduced into the processing space in the chamber. The generated plasma is subjected to a predetermined plasma treatment with respect to the substrate to be mounted on the substrate mounting table. An electrostatic chuck is provided on an upper part of the substrate stacking table. While the substrate is subjected to a predetermined plasma treatment, the electrostatic chuck attracts the substrate by applying an electrostatic attraction force to the substrate.
소정의 플라즈마 처리가 실시된 기판은, 플라즈마 중의 양이온의 충돌 등에 의해 수열(受熱)되어 온도가 상승하기 때문에, 기판과 기판 적재대 사이에 온도 조정 가스를 흐르게 하고, 상기 온도 조정 가스에 의해 기판의 열을 기판 적재대로 절달함으로써, 기판의 온도를 소정의 온도로 유지한다.The substrate subjected to the predetermined plasma treatment is subjected to heat reception due to the collision of cations in the plasma or the like and the temperature rises. Therefore, a temperature adjustment gas is caused to flow between the substrate and the substrate mounting table, The temperature of the substrate is maintained at a predetermined temperature by feeding heat to the substrate.
이와 같은 온도 조정 가스를 기판의 이면 냉각(Back Cooling) 가스(이하, 단순히 "BC 가스"라함)라고 하지만, 통상 BC 가스로서는 불활성 가스이며 열전도율이 높은 헬륨(He) 가스가 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).Such a temperature control gas is called a back cooling gas (hereinafter simply referred to as "BC gas") of a substrate, but helium (He) gas, which is an inert gas and has a high thermal conductivity, is generally used as the BC gas , See Patent Document 1).
그러나, FPD용의 기판은 글래스로 이루어지고, 체적 고유 저항값이 크기 때문에, 당해 기판에 작용하는 정전 흡착력은 존슨 라벡력이 아니라 쿨롱력이 된다. 통상, 쿨롱력은 존슨 라벡력보다도 약하기 때문에, 기판을 기판 적재대(정전 척)를 향해 강하게 흡착할 수 없어, 기판과 기판 적재대 사이의 He 가스의 압력을 높일 수 없다. 따라서, FPD용의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서는, 기판과 기판 적재대 사이의 He 가스의 압력이 약 3Torr(400Pa) 이하로 설정된다.However, since the substrate for FPD is made of glass and has a large volume resistivity value, the electrostatic attraction force acting on the substrate becomes the Coulomb force rather than the Johnson-backed force. Normally, since the Coulomb force is weaker than the Johnson-Bebeck force, the substrate can not be strongly attracted toward the substrate mounting table (electrostatic chuck), and the pressure of the He gas between the substrate and the substrate mounting table can not be increased. Therefore, in the substrate processing apparatus for performing the plasma processing on the substrate for FPD, the pressure of the He gas between the substrate and the substrate mounting table is set to about 3 Torr (400 Pa) or less.
He 가스의 압력이 약 3Torr 이하로 설정되면, He 가스의 흐름 상태가 점성류 영역으로부터 분자류 영역으로 이행해서 He 가스의 열유속이 대폭 저하된다. 또한, 일반적으로 He 가스는 고가이기 때문에, FPD용의 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서 온도 조정 가스로서 He 가스를 사용하면, 비용에 걸맞는 기판의 냉각 효과를 얻을 수 없다.When the pressure of the He gas is set to about 3 Torr or less, the flow state of the He gas shifts from the viscous flow region to the molecular flow region, and the heat flux of the He gas is greatly lowered. Further, since the He gas is generally expensive, if a He gas is used as the temperature adjustment gas in a substrate processing apparatus for performing plasma processing on a substrate for FPD, a cooling effect of the substrate that is costly can not be obtained.
본 발명의 목적은, 대형의 글래스 기판 등의 체적 고유 저항값이 큰 기판이라도, 충분한 냉각 효과를 갖고, 또한 비용에 걸맞는 기판의 냉각 효과를 얻을 수 있는 기판 적재 시스템, 기판 처리 장치, 정전 척 및 기판 냉각 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a substrate mounting system, a substrate processing apparatus, an electrostatic chuck, an electrostatic chuck, and an electrostatic chuck, which have a sufficient cooling effect even for a substrate having a large volume resistivity value, And a substrate cooling method.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 기판 냉각 시스템은, 기판을 적재하는 기판 적재대와, 상기 기판 적재대에 있어서의 상기 기판이 적재되는 면에 설치되어서 상기 기판을 정전 흡착하는 정전 척과, 상기 정전 흡착된 기판 및 상기 정전 척 사이의 전열 공간에 온도 조정 가스를 공급하는 가스 공급계를 구비하는 기판 냉각 시스템에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 상기 가스 공급계는 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 공급하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a substrate cooling system according to claim 1 includes a substrate mounting table for mounting a substrate thereon, an electrostatic chuck for mounting the substrate on the surface of the substrate mounting table on which the substrate is mounted, And a gas supply system for supplying a temperature adjustment gas to the electro-thermal chuck between the electrostatically chucked substrate and the electrostatic chuck, wherein a thickness of the heat transfer space is set to 50 μm or less, And nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulation gas is supplied to the heat transfer space at 3 Torr or less.
청구항 2에 기재된 기판 냉각 시스템은, 청구항 1에 기재된 기판 냉각 시스템에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.The substrate cooling system according to claim 2 is characterized in that, in the substrate cooling system according to claim 1, the thickness of the heat transfer space is set to 10 μm or less.
청구항 3에 기재된 기판 냉각 시스템은, 청구항 1 또는 2에 기재된 기판 냉각 시스템에 있어서, 상기 정전 척에 있어서의 상기 기판의 흡착면에는 복수의 볼록부가 설치되는 것을 특징으로 한다.The substrate cooling system according to claim 3 is characterized in that, in the substrate cooling system according to claim 1 or 2, a plurality of convex portions are provided on a suction surface of the substrate in the electrostatic chuck.
청구항 4에 기재된 기판 냉각 시스템은, 청구항 1 또는 2에 기재된 기판 냉각 시스템에 있어서, 상기 정전 척에 있어서의 상기 기판의 흡착면은 평활하게 형성되는 것을 특징으로 한다.In the substrate cooling system according to claim 4, in the substrate cooling system according to claim 1 or 2, the attraction surface of the substrate in the electrostatic chuck is formed to be smooth.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 적재하는 기판 적재대를 구비하고, 상기 기판 적재대는, 상기 기판 적재대에 있어서의 상기 기판이 적재되는 면에 설치되어서 상기 기판을 정전 흡착하는 정전 척과, 상기 정전 흡착된 기판 및 상기 정전 척 사이의 전열 공간에 온도 조정 가스를 공급하는 가스 공급계를 갖는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 상기 가스 공급계는 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 공급하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes: a receiving chamber for receiving a substrate; and a substrate stacking table disposed in the accommodating chamber for stacking the substrate, And a gas supply system for supplying a temperature adjusting gas to the heat transfer space between the electrostatically chucked substrate and the electrostatic chuck, the substrate processing apparatus comprising: Wherein the thickness of the heat transfer space is set to 50 mu m or less and the gas supply system supplies nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulation gas to the heat transfer space at 3 Torr or less.
청구항 6에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 5에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.The substrate processing apparatus according to claim 6 is characterized in that, in the substrate processing apparatus according to claim 5, the thickness of the heat transfer space is set to 10 μm or less.
청구항 7에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 5 또는 6 에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 정전 척에 있어서의 상기 기판의 흡착면에는 복수의 볼록부가 설치되는 것을 특징으로 한다.According to a seventh aspect of the present invention, in the substrate processing apparatus according to the fifth or sixth aspect, a plurality of convex portions are provided on the attracting surface of the substrate in the electrostatic chuck.
청구항 8에 기재된 기판 처리 장치는, 청구항 5 또는 6에 기재된 기판 처리 장치에 있어서, 상기 정전 척에 있어서의 상기 기판의 흡착면은 평활하게 형성되는 것을 특징으로 한다.The substrate processing apparatus according to claim 8 is characterized in that, in the substrate processing apparatus according to claim 5 or 6, the attraction surface of the substrate in the electrostatic chuck is formed smoothly.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 9에 기재된 정전 척은, 기판을 적재하는 기판 적재대에 있어서의 상기 기판이 적재되는 면에 설치되어서 상기 기판을 정전 흡착하는 정전 척에 있어서, 상기 정전 흡착된 기판과의 사이에 전열 공간을 형성하고, 상기 전열 공간의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 질소 가스 또는 산소 가스가 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 온도 조정 가스로서 공급되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an electrostatic chuck according to a ninth aspect of the present invention is an electrostatic chuck provided on a surface of a substrate mounting table for mounting a substrate on which the substrate is mounted and electrostatically attracting the substrate, And a thickness of the heat transfer space is set to 50 mu m or less, and nitrogen gas or oxygen gas is supplied as the temperature regulation gas to the heat transfer space at 3 Torr or less.
청구항 10에 기재된 정전 척은, 청구항 9에 기재된 정전 척에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.The electrostatic chuck according to
청구항 11에 기재된 정전 척은, 청구항 9 또는 10에 기재된 정전 척에 있어서, 상기 기판의 흡착면에는 복수의 볼록부가 설치되는 것을 특징으로 한다.The electrostatic chuck according to
청구항 12에 기재된 정전 척은, 청구항 9 또는 10에 기재된 정전 척에 있어서, 상기 기판의 흡착면은 평활하게 형성되는 것을 특징으로 한다.The electrostatic chuck according to
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 13에 기재된 기판 냉각 방법은, 기판 적재대에 적재된 기판을 냉각하는 기판 냉각 방법이며, 상기 기판 적재대에 있어서의 상기 기판이 적재되는 면에 설치된 정전 척이 상기 기판을 정전 흡착하는 기판 흡착 스텝과, 상기 정전 흡착 스텝이 실행되는 동안, 상기 정전 흡착된 기판 및 상기 정전 척 사이의 전열 공간에 온도 조정 가스를 공급하는 가스 공급 스텝을 갖고, 상기 전열 공간의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 상기 가스 공급 스텝에서는, 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스가 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 공급되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a substrate cooling method according to a thirteenth aspect of the present invention is a substrate cooling method for cooling a substrate mounted on a substrate mounting table, wherein an electrostatic chuck provided on a surface of the substrate mounting table, And a gas supplying step of supplying a temperature adjusting gas to the heat transfer space between the electrostatically chucked substrate and the electrostatic chuck while the electrostatic adsorption step is being performed, And the nitrogen gas or the oxygen gas is supplied to the heat transfer space at a temperature of not more than 3 Torr as the temperature regulation gas in the gas supply step.
청구항 14 기재의 기판 냉각 방법은, 청구항 13 기재의 기판 냉각 방법에 있어서, 상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되는 것을 특징으로 한다.The substrate cooling method according to
본 발명에 따르면, 정전 흡착된 기판 및 정전 척 사이의 전열 공간의 두께가 50㎛ 이하로 설정되고, 온도 조정 가스가 3Torr 이하로 전열 공간에 공급되어서 온도 조정 가스의 상태는 분자류 영역으로 이행하지만, 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스가 공급된다. 질소 가스 및 산소 가스의 분자류 영역에 있어서의 열유속은 헬륨 가스의 분자류 영역에 있어서의 열유속보다도 크다. 따라서, 질소 가스 및 산소 가스는 정전 흡착된 기판의 열을 헬륨 가스보다도 정전 척(나아가서는 기판 적재대)에 효율적으로 전달하는 것이 가능하다. 또한, 질소 가스 및 산소 가스는 헬륨 가스보다도 저렴하다. 그 결과, 대형의 글래스 기판 등의 체적 고유 저항값이 큰 기판이라도, 충분한 냉각 효과를 갖고, 또한 비용에 걸맞는 기판의 냉각 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the thickness of the heat transfer space between the electrostatically adsorbed substrate and the electrostatic chuck is set to 50 m or less, the temperature regulating gas is supplied to the heat transfer space at 3 Torr or less, and the state of the temperature regulating gas shifts to the molecular flow region , And nitrogen gas or oxygen gas is supplied as the temperature adjusting gas. The heat flux in the molecular flow region of the nitrogen gas and the oxygen gas is larger than the heat flux in the molecular flow region of the helium gas. Therefore, the nitrogen gas and the oxygen gas can efficiently transmit the heat of the electrostatically adsorbed substrate to the electrostatic chuck (and further to the substrate stack) more than the helium gas. Further, the nitrogen gas and the oxygen gas are less expensive than the helium gas. As a result, even a substrate having a large volume resistivity value such as a large glass substrate can have a sufficient cooling effect, and a cooling effect of a substrate that suits the cost can be obtained.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 기판 적재 시스템이 적용되는 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 도 1에 있어서의 정전 척의 흡착면에 있어서 개방하는 가스 유로 근방의 구성을 도시하는 확대 단면도.
도 3은 도 1에 있어서의 정전 척의 흡착면의 변형예를 도시하는 확대 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus to which a substrate loading system according to an embodiment of the present invention is applied;
Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of a gas flow path opening on the adsorption face of the electrostatic chuck in Fig. 1; Fig.
3 is an enlarged cross-sectional view showing a modified example of an adsorption surface of the electrostatic chuck shown in Fig.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 기판 적재 시스템이 적용되는 기판 처리 장치의 구성을 개략적으로 도시하는 단면도이다. 이 기판 처리 장치는, 예를 들어 액정 표시 장치(LCD) 제조용의 글래스 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시한다.1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a substrate processing apparatus to which a substrate loading system according to an embodiment of the present invention is applied. This substrate processing apparatus performs a predetermined plasma process on a glass substrate for producing, for example, a liquid crystal display (LCD).
도 1에 있어서, 기판 처리 장치(10)는, 예를 들어 1변이 수 m인 직사각형의 글래스 기판(이하, 단순히 "기판"이라고 한다.)(G)을 수용하는 처리실(챔버)(11)을 갖는다. 챔버(11)의 내부의 도면 중 하방에는 기판(G)을 적재하는 기판 적재대(서셉터)(12)가 배치되어 있다. 서셉터(12)는, 예를 들어 표면이 알루마이트 처리된 알루미늄이나 스테인리스 등으로 이루어지는 단면 볼록형의 기재(13)와, 상기 기재(13)의 상부에 배치된 정전 척(14)을 갖는다. 정전 척(14)은 기재(13)의 상부를 세라믹스 용사로 피복함으로써 형성되어 있고, 상기 세라믹스 용사로 형성된 유전체층의 내부에 있어서 상부 유전체층과 하부 유전체층 사이에 끼움 지지된 정전 전극판(15)을 갖는다.1, the
정전 척(14)의 내부의 정전 전극판(15)에는 직류 전원(17)이 접속되어 있고, 정전 전극판(15)에 정의 직류 전압이 인가되면, 정전 전극판(15)에 의해 발생된 전계에 기인해서 정전 척(14)에 적재된 기판(G)이 분극할 때에 상기 기판(G)에 발생하는 전하를 중화하기 때문에, 기판(G)의 표면에 부전위가 발생하고, 다른 극성의 전위의 사이[기판(G)의 이면 및 정전 전극판(15) 사이]에 발생하는 쿨롱력에 의해, 기판(G)이 정전 척(14)에 정전 흡착된다. 이하, 본 실시형태에서는, 정전 척(14)에 있어서의 정전 흡착된 기판(G)이 대향하는 면을 흡착면(14a)이라 한다.A direct current power supply 17 is connected to the
기재(13)의 하부에는, 기재(13) 및 정전 척(14)에 적재된 기판(G)의 온도를 조절하기 위한 냉매 유로(도시하지 않음)가 내부에 설치되어 있는 냉각판(36)이 배치된다. 이 냉매 유로에는, 예를 들어 냉각수나 갈덴(등록 상표) 등의 냉매가 순환 공급되고, 상기 냉매에 의해 서셉터(12)가 냉각된다.A
또한, 기재(13)의 내부에는 온도 조정 가스가 흐르는 가스 유로(18)가 설치되고, 상기 가스 유로(18)는 챔버(11)의 외부에 설치되어 있는 온도 조정 가스 공급 장치(19)에 접속되는 한편, 정전 척(14)을 관통해서 흡착면(14a)의 복수 개소에서 개구된다. 온도 조정 가스 공급 장치(19)가 공급하는 온도 조정 가스는 가스 유로(18)(가스 공급계)를 통해서 정전 흡착된 기판(G) 및 정전 척(14) 사이의 전열 공간(T)(하기 도 2 참조)으로 공급된다. 전열 공간(T)에 공급된 온도 조정 가스는 소정의 플라즈마 처리가 실시되어 온도가 상승하고 있는 기판(G)의 열을 냉각되어 있는 서셉터(12)에 전달함으로써, 기판(G)의 온도를 소정의 온도로 유지한다.A
도 2는 도 1에 있어서의 흡착면에 있어서 개구되는 가스 유로 근방의 구성을 도시하는 확대 단면도이다.Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of a gas flow path opened on the adsorption face in Fig. 1;
도 2에 있어서, 정전 척(14)의 흡착면(14a)에는 복수의 볼록부가 설치된다. 구체적으로는, 흡착면(14a)에 복수의 원기둥 형상의 돌기부(14b)가 설치되고, 기판(G)이 정전 흡착될 때, 각 돌기부(14b)는 기판(G)의 이면과 접촉한다. 각 가스 유로(18)는 각 돌기부(14b) 사이에 존재하는 비돌기면(14d)에 있어서 개구된다. 본 실시형태에서는, 기판(G)의 이면 및 비돌기면(14d) 사이의 공간을 전열 공간(T)이라 한다. 가스 유로(18)의 개구부(18a)로부터 흘러 나온 온도 조정 가스는 전열 공간(T)을 타고 확산하고, 이윽고 기판(G)의 이면 전체와 접촉한다. 전열 공간(T)의 도면 중 상하 방향에 관한 두께(t)는, 후술하는 이유에 의해, 50㎛ 이하, 바람직하게는 10㎛ 이하로 설정된다.In Fig. 2, a plurality of convex portions are provided on the attracting
도 1로 돌아가서, 기재(13)에는, 정전 척(14)의 주위를 둘러싸도록 링 형상 실드 부재로서의 실드 링(16)이 설치되어 있고, 실드 링(16)은, 예를 들어 알루미나 등의 절연성 세라믹스로 구성된 복수의 장척체를 조합해서 구성된다.1, the
기재(13)의 측면에는, 상기 측면을 덮도록 사이드 링 형상 실드 부재로서의 절연 링(34)이 배치되어 있다. 절연 링(34)은 절연성의 세라믹스, 예를 들어 알루미나로 구성되어 있다. 또한, 기재(13)의 하방에서는, 절연체(35)가 냉각판(36)과 챔버(11)의 저면 사이에 개재되도록 배치되어 있다.On the side surface of the
서셉터(12)의 기재(13)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 고주파 전원(20)이 정합기(21)를 통해서 접속되어 있다. 고주파 전원(20)으로부터는 고주파 전력이 기재(13)에 공급되어 서셉터(12)는 하부 전극으로서 기능한다. 정합기(21)는, 서셉터(12)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감해서 고주파 전력의 서셉터(12)로의 공급 효율을 최대로 한다.A high
기판 처리 장치(10)에서는, 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해 측방 배기로(22)가 형성된다. 이 측방 배기로(22)는 배기관(23)을 통해서 배기 장치(24)에 접속되어 있다. 배기 장치(24)로서의 TMP(Turbo Molecular Pump), DP(Dry Pump)나 MBP(Mechanical Booster Pump)는 챔버(11) 내를 진공화해서 감압한다. 구체적으로는, DP 또는 MBP는 챔버(11) 내를 대기압으로부터 중진공 상태[예를 들어, 1.3×10Pa(0.1Torr) 이하]까지 감압하고, TMP는 DP 또는 MBP와 협동해서 챔버(11) 내를 중진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태[예를 들어, 1.3×10-3Pa(1.0×10-5Torr) 이하]까지 감압한다. 또한, 챔버(11) 내의 압력은 APC 밸브(도시하지 않음)에 의해 제어된다.In the
챔버(11)의 천장 부분에는, 서셉터(12)와 대향하도록 샤워 헤드(25)가 배치되어 있다. 샤워 헤드(25)는 내부 공간(26)을 갖는 동시에, 서셉터(12)와의 사이의 처리 공간(S)에 처리 가스를 토출하는 복수의 가스 구멍(27)을 갖는다. 샤워 헤드(25)는 접지되어 있고, 하부 전극으로서 기능하는 서셉터(12)와 함께 한쌍의 평행 평판 전극을 구성한다.In the ceiling portion of the
또한, 샤워 헤드(25)는 가스 공급관(28)을 통해서 처리 가스 공급 장치(29)에 접속되어 있다. 가스 공급관(28)에는, 개폐 밸브(30) 및 매스 플로우 컨트롤러(31)가 설치되어 있다. 또한, 챔버(11)의 측벽에는 기판 반출입구(32)가 설치되어 있고, 이 기판 반출입구(32)는 게이트 밸브(33)에 의해 개폐 가능하게 구성되고, 상기 게이트 밸브(33)를 통해서 기판(G)이 반출입된다.The
기판 처리 장치(10)에서는, 처리 가스 공급 장치(29)로부터 가스 공급관(28)을 통해 처리 가스가 공급된다. 공급된 처리 가스는, 샤워 헤드(25)의 내부 공간(26) 및 가스 구멍(27)을 통해 챔버(11)의 처리 공간(S)에 도입되고, 상기 도입된 처리 가스는 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 통해 처리 공간(S)에 공급되는 플라즈마 생성용의 고주파 전력에 의해 여기되어 플라즈마가 된다. 플라즈마 중의 양이온은 기판(G)을 향해서 인입되고, 기판(G)에 대하여 소정의 플라즈마 처리를 실시한다.In the
기판 처리 장치(10)의 각 구성 부품의 동작은, 기판 처리 장치(10)가 구비하는 제어부(도시하지 않음)의 CPU가 소정의 플라즈마 처리에 대응하는 프로그램에 따라서 제어한다.The operation of each component of the
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 서셉터(12), 정전 척(14) 및 가스 유로(18)가 기판 처리 시스템을 구성한다.In the
그런데, 기판(G)인 글래스 기판은 체적 고유 저항값이 크기 때문에, 기판(G)에 작용하는 정전 흡착력은 존슨 라벡력이 아니라 쿨롱력이 된다. 통상, 쿨롱력은 존슨 라벡력보다도 약하기 때문에, 기판(G)을 강하게 정전 흡착할 수 없다. 그 결과, 기판(G)의 정전 척(14)으로부터의 부상을 방지하기 위해, 도 1의 기판 처리 장치(10)에서는, 전열 공간(T)에 공급되는 온도 조정 가스의 압력이 비교적 낮게, 구체적으로는, 약 3Torr 이하로 설정된다.Since the glass substrate, which is the substrate G, has a large volume resistivity value, the electrostatic attraction force acting on the substrate G is a Coulomb force rather than a Johnson-Bebe effect. Normally, since the Coulomb force is weaker than the Johnson-Bebeck force, the substrate G can not be strongly electrostatically attracted. As a result, in order to prevent the substrate G from floating from the
예를 들어, 온도 조정 가스로서 He 가스를 사용하고, 상기 He 가스의 공급 압력을 3Torr로 했을 경우, 압력에 의해 변화되는 평균 자유 행정(λ)은 헬륨 분자에 있어서 6.08×10-5m로 되고, 전열 공간(T)의 두께(t)를 50㎛로 하면, He 가스의 흐름 상태의 지표인 하기 수학식 1로 나타내는 크누센수(K)는 1.216이 된다. 또한, 하기 수학식 1의 d는 전열 공간(T)의 두께(t)이다.For example, when He gas is used as the temperature regulating gas and the supply pressure of the He gas is 3 Torr, the mean free path (?) Changed by the pressure becomes 6.08 × 10 -5 m in the helium molecule And the thickness t of the heat transfer space T is 50 占 퐉, the Knudsen number K represented by the following equation (1), which is an index of the He gas flow state, becomes 1.216. Further, d in the following equation (1) is the thickness (t) of the heat transfer space (T).
일반적으로, 크누센수(K)가 0.01보다도 작으면, 가스의 흐름 상태는 점성류 영역에 있고, 크누센수(K)가 0.3보다도 크면, 가스의 흐름 상태는 분자류 영역, 크누센수(K)가 0.01 내지 0.3인 영역에서는, 가스의 흐름 상태가 중간류 영역에 있다고 생각할 수 있다. 따라서, 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛이며, 공급 압력이 3Torr인 경우, He 가스의 흐름 상태는 분자류 영역에 있다고 생각할 수 있다. 또한, 상기 크누센수의 경계값을 경계로 명확하게 가스의 흐름 상태가 나누어지는 것은 아니고, 가스의 흐름 상태는 상기 경계값의 근방에서 점성류 영역, 중간류 영역, 분자류 영역으로 연속적으로 변화되어 간다. 따라서, 가스의 흐름 상태는 크누센수가 0.3을 초과하면 모든 가스 분자가 균일하게 같은 분자류 영역에 있는 것은 아니라, 크누센수가 커짐에 따라, 보다 분자류 영역으로서의 성질이 강해져 간다고 하는 것이다.In general, when the kneader count K is less than 0.01, the flow state of the gas is in the viscous flow region, and when the kneader count K is larger than 0.3, the gas flow state is the molecular flow region, In the range of 0.01 to 0.3, it can be considered that the gas flow state is in the intermediate flow region. Therefore, when the thickness t of the heat transfer space T is 50 mu m and the supply pressure is 3 Torr, the flow state of the He gas can be considered to be in the molecular flow region. Further, the flow state of the gas is not clearly divided by the boundary value of the Knudsen's number, but the flow state of the gas is continuously changed in the vicinity of the boundary value into the viscous flow region, the intermediate flow region and the molecular flow region Goes. Therefore, the flow state of the gas is such that all the gas molecules are not uniformly present in the same molecular flow region when the Knudsen number exceeds 0.3, but the nature as a molecular flow region becomes stronger as the Knudsen number increases.
또한, He 가스 이외의 불활성 가스, 예를 들어, 산소(O2) 가스, 질소(N2) 가스, 크세논(Xe) 가스 및 크립톤(Kr) 가스의 공급 압력이 3Torr인 경우에 있어서의 각 가스 분자의 평균 자유 행정은 하기 표 1에 나타내는 바와 같다.When the supply pressure of the inert gas other than He gas such as oxygen (O 2 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, xenon (Xe) gas and krypton (Kr) gas is 3 Torr, The mean free path of the molecules is shown in Table 1 below.
상기 수학식 1에 의거해서 구해지는 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛인 경우에 있어서의 각 가스의 크누센수(K)는 하기 표 2에 나타내는 바와 같으며, 0.3보다도 크거나, 대략 0.3 근방이다. 따라서, 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛이며, 공급 압력이 3Torr인 경우, O2 가스, N2 가스, Xe 가스 및 Kr 가스 모두, 흐름 상태는 분자류 영역의 성질이 강한 상태에 있는 것으로 생가할 수 있다.The knotsune number K of each gas in the case where the thickness t of the heat transfer space T obtained based on the above-mentioned formula (1) is 50 탆 is as shown in the following Table 2, Is about 0.3. Therefore, in the case where the thickness t of the heat transfer space T is 50 mu m and the supply pressure is 3 Torr, both the O 2 gas, the N 2 gas, the Xe gas, and the Kr gas have a flow state, It can be said that it is in.
가스의 흐름 상태가 점성류 영역으로부터 분자류 영역으로 이행함에 따라 기판(G)으로부터 정전 척(14)으로의 당해 가스에 의해 전달되는 열의 이동량인 열유속이 저하하지만, 분자류 영역에 있어서는 가스의 열유속(q)은 하기 수학식 2로 나타낸다.As the flow state of the gas shifts from the viscous flow region to the molecular flow region, the heat flux which is the amount of heat transferred from the substrate G to the
여기서, α는 열적 적응 계수, Λ는 자유 분자열 전달률, p는 가스의 공급 압력, T는 표면 온도[본 실시형태에서는 흡착면(14a)의 온도이다], To는 가스 분자 온도[본 실시형태에서는 기판(G)에 의해 가열된 온도 조정 가스의 온도이다]를 나타내고, 특히 자유 분자열 전달률(Λ)은 하기 수학식 3으로 나타낸다.Where T is the temperature of the
여기서, γ은 비열비, k는 기체 상수, m은 분자량, T'=(T+To)/2이다.Here,? Is a specific heat ratio, k is a gas constant, m is a molecular weight, and T '= (T + To) / 2.
열적 적응 계수(α)는 각 가스의 열교환 효율의 지표이며, 가스 분자 및 상기 가스 분자가 충돌하는 물체 표면[본 실시형태에서는 흡착면(14a)이다]의 상태에 따라 상이하고, 실험을 통해서 얻을 수 있지만, 구체적으로는 하기 표 3에 나타내는 바와 같다[쇼유가보우, 물리학선서(11) "진공의 물리와 응용", 쿠마카이 히로오, 토미나가 고로, 쯔지 유타카, 호리코시 겐이찌 공저에서 발췌했다].The thermal adaptation coefficient alpha is an index of the heat exchange efficiency of each gas and is different depending on the state of the gas molecules and the surface of the object on which the gas molecules collide (the
또한, 표면 온도(T)는 20℃, 가스 분자 온도(To)는 60℃, 가스의 공급 압력(p)은 3Torr로 하면, 각 가스의 비열비(γ), 분자량(m)은 하기 표 4에 나타내는 바와 같다. 또한, 기체 상수(k)는 가스 종류에 의존하지 않고 일정값이고, 그 값은 8.31[J/k·mol]이다.The specific heat ratio γ and the molecular weight (m) of the respective gases are shown in Table 4 below, when the surface temperature T is 20 ° C., the gas molecule temperature To is 60 ° C., and the gas supply pressure p is 3 Torr As shown in Fig. In addition, the gas constant k is constant regardless of the kind of gas, and its value is 8.31 [J / k · mol].
이상과 같이, 상기 수학식 2 및 수학식 3에 의거해서 구해지는 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛이며, 공급 압력이 3Torr인 경우의 각 가스의 열유속 W/m2는 하기 표 5에 나타내는 바와 같다.As described above, the heat flux W / m 2 of each gas in the case where the thickness t of the heat transfer space T determined based on the above-mentioned expressions (2) and (3) is 50 μm and the supply pressure is 3 Torr, 5.
또한, 전열 공간(T)의 두께(t)가 10㎛이며, 공급 압력이 3Torr인 경우에 있어서의 각 가스의 크누센수(K)는 하기 표 6에 나타내는 바와 같으며, 모든 가스의 흐름 상태가 분자류 영역에 있다고 생각할 수 있지만, 상기 수학식 2 및 수학식 3에 나타낸 바와 같이, 가스의 열유속(q)이나 가스의 자유 분자열 전달률(Λ)을 구할 때에, 전열 공간(T)의 두께(t)가 변수로서 사용되지 않기 때문에, 공급 압력이 3Torr이며, 각 가스의 흐름 상태가 분자류 영역에 있으면, 각 가스의 열유속은 상기 표 5에 나타낸 열유속과 동일하다.The knotsune number K of each gas when the thickness t of the heat transfer space T is 10 mu m and the supply pressure is 3 Torr is shown in Table 6 below, (2) and (3), the heat flux q of the gas or the free heat transfer coefficient Λ of the gas can be obtained by dividing the thickness of the heat transfer space T t is not used as a variable, if the supply pressure is 3 Torr and the flow state of each gas is in the molecular flow region, the heat flux of each gas is equal to the heat flux shown in Table 5 above.
상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 분자류 영역에 있어서의 N2 가스 및 O2 가스의 열유속은 분자류 영역에 있어서의 He 가스, Xe 가스 및 Kr 가스의 열유속보다도 크다. 공급 압력이 보다 작아지면, 일반적으로 가스 분자의 평균 자유 행정(λ)은 크게 되어서, 크누센수(K)도 커지므로, 가스의 흐름 상태는 분자류 영역으로 이행하기 쉬워진다. 또한, 전열 공간(T)의 두께(t)가 작아지면, 크누센수(K)가 커지므로, 가스의 흐름 상태는 분자류 영역으로 이행하기 쉬워진다.As shown in Table 5, the heat fluxes of the N 2 gas and the O 2 gas in the molecular flow region are larger than the heat fluxes of the He gas, Xe gas and Kr gas in the molecular flow region. When the supply pressure becomes smaller, the average free path (?) Of the gas molecules generally becomes larger, and the knoechene water (K) also becomes larger, so that the flow state of the gas becomes easier to shift to the molecular flow region. Further, as the thickness t of the heat transfer space T becomes smaller, the flow rate of the gas becomes easier to shift to the molecular flow region because the knoechene water K becomes larger.
따라서, 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛ 이하이며, 공급 압력이 3Torr 이하이면, N2 가스 및 O2 가스의 열유속은 He 가스, Xe 가스 및 Kr 가스의 열유속보다도 크다고 말할 수 있다. 본 발명은 상기 발견에 의거한 것이다.Therefore, it can be said that the heat flux of the N 2 gas and the O 2 gas is higher than the heat fluxes of the He gas, the Xe gas and the Kr gas when the thickness t of the heat transfer space T is 50 μm or less and the supply pressure is 3 Torr or less . The present invention is based on the above findings.
도 1의 기판 처리 장치(10)에 있어서, 기판(G)에 소정의 플라즈마 처리, 예를 들어, 플라즈마 에칭 처리를 기판(G)에 실시할 경우, 우선 챔버(11) 내를 고진공 상태까지 감압하고, 기판(G)을 서셉터(12)의 정전 척(14)에 적재하는 동시에, 샤워 헤드(25)로부터 챔버(11)의 처리 공간(S)에 처리 가스를 공급하고, APC 밸브에서 처리 공간(S)의 압력을 소정의 압력으로 제어하고, 또한 정전 흡착시킨다(기판 흡착 스텝). 이때, 전열 공간(T)에 가스 유로(18)로부터 온도 조정 가스로서 N2 가스 또는 O2 가스를 3Torr 이하로 공급한다(가스 공급 스텝). 전열 공간(T)의 두께(t)는 각 돌기부(14b)에 의해 50㎛ 이하로 설정된다.1, when the substrate G is subjected to a predetermined plasma process, for example, a plasma etching process on the substrate G, the pressure in the
계속해서, 고주파 전원(20)으로부터 서셉터(12)를 통해서 처리 공간(S)에 고주파 전력을 공급한다. 이에 의해, 처리 가스로부터 플라즈마가 생성되고, 상기 플라즈마 중의 양이온이나 라디칼에 의해 기판(G)에 원하는 플라즈마 에칭 처리가 실시된다. 플라즈마 에칭 처리가 실시되는 동안, 전열 공간(T)에 공급된 N2 가스 또는 O2 가스에 의해 기판(G)의 열이 서셉터(12)에 전달되고, 이에 의해 기판(G)의 온도가 소정의 온도 이하로 유지된다.Subsequently, high-frequency power is supplied from the high-
계속해서, 플라즈마 에칭 처리가 종료한 후, 전열 공간(T)으로의 N2 가스 또는 O2 가스의 공급을 정지하고, 또한 정전 척(14)에 의한 기판(G)의 정전 흡착을 정지해서 본 처리를 종료한다.Subsequently, after the plasma etching process is finished, the supply of N 2 gas or O 2 gas to the heat transfer space T is stopped, and electrostatic attraction of the substrate G by the
본 실시형태에 관한 기판 처리 장치에 따르면, 정전 흡착된 기판(G) 및 정전 척(14) 사이의 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛ 이하로 설정되고, 온도 조정 가스가 3Torr 이하로 전열 공간(T)에 공급되어서 온도 조정 가스의 상태는 분자류 영역으로 이행하지만, 온도 조정 가스로서 N2 가스 또는 O2 가스가 공급된다. 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛ 이하이며, 공급 압력이 3Torr 이하이면, N2 가스 또는 O2 가스의 열유속은 He 가스의 열유속보다도 크다. 따라서, N2 가스 또는 O2 가스는 정전 흡착된 기판(G)의 열을 정전 척(14)[나아가서는 서셉터(12)]에 He 가스보다도 효율적으로 전달할 수 있다. 또한, N2 가스 및 O2 가스는 He 가스보다도 저렴하다. 그 결과, 대형의 글래스 기판 등의 체적 고유 저항값이 큰 기판이어도, 충분한 냉각 효과를 갖고, 또한 비용에 걸맞는 기판(G)의 냉각 효과를 얻을 수 있다.According to the substrate processing apparatus of the present embodiment, the thickness t of the heat transfer space T between the electrostatically attracted substrate G and the
또한, 기판 처리 장치(10)에서는, 정전 척(14)에 있어서의 흡착면(14a)에는 복수의 돌기부(14b)가 설치되므로, N2 가스 또는 O2 가스가 각 돌기부(14b) 사이에 존재하는 전열 공간(T)을 통해 흡착면(14a)의 전체면에 용이하게 확산한다. 그 결과, 기판(G)의 전체면을 확실하고 균일하게 냉각할 수 있다.In the
상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛ 이하로 설정되지만, 바람직하게는 두께(t)가 10㎛ 이하로 설정되는 것이 좋다. 전열 공간(T)의 두께(t)가 10㎛인 경우의 기판(G)에 작용하는 쿨롱력은 전열 공간(T)의 두께(t)가 50㎛인 경우의 쿨롱력의 약 1.5배로 되기 때문에, 정전 척(14)에 의한 기판(G)의 흡착력을 향상시킬 수 있고, 또한 전열 공간(T)에 공급되는 N2 가스 또는 O2 가스의 압력에 의해 기판(G)이 부분적으로 부상되어 휘는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 전열 공간(T)의 두께를 기판(G)의 전체면에 걸쳐 균일하게 유지할 수 있다. 전열 공간(T)에 공급하는 가스가 He 가스인 경우이여도 두께(t)를 10㎛ 이하로 하면 동일한 흡착력을 얻을 수는 있지만, 표 2와 표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 두께(t)가 10㎛에 있어서의 He 가스의 크누센수는 다른 가스의 크누센수보다도 커져서 He 가스에서는 분자류 영역의 성질이 보다 현저하게 강해지기 때문에, 전열 효과가 나빠지는 성질도 보다 현저하게 나타나는 것이 예상된다. 따라서, He 가스의 경우에는, 예를 들어 정전 척(14)에 의한 기판(G)의 흡착력이 향상했다고 해도, 기판(G)의 온도 조정이라고 하는 관점으로부터는 바람직하다고는 말할 수 없다.In the above-described
또한, 전열 공간(T)의 두께(t)는, 본 발명의 본질에 감안했을 경우, 0보다도 큰 수치면 좋지만, 현실적인 장치의 가공 기술상의 제약이 존재하기 때문에, 소정의 수치 이상으로 될 수 밖에 없다.The thickness t of the heat transfer space T may be larger than 0 in view of the essence of the present invention. However, since there are limitations in practical processing techniques of the apparatus, the thickness t must be at least a predetermined value none.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10)에서는, 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 사용할 경우에 대해서 설명했지만, 미량이라도 누설된 온도 조정 가스가 기판(G)의 처리에 영향을 줄 우려가 있을 경우에는, 기판(G)의 처리에 대하여 보다 영향이 낮은 질소 가스를 온도 조정 가스로서 사용하는 것이 바람직하다.In the above-described
이상, 본 발명에 대해서, 상기 실시형태를 사용해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.The present invention has been described using the above embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments.
상술한 기판 처리 장치(10)에 있어서의 정전 척(14)의 흡착면(14a)에는 복수의 볼록부가 설치되었지만, 도 3에 도시한 바와 같이, 정전 척(14)의 흡착면(14a)을 평활하게 형성해도 좋다. 이 경우, 흡착면(14a) 및 기판(G)의 이면의 사이의 일부에 스페이서(예를 들어, 두께가 50㎛ 이하의 스페이서) 등을 개재시켜서 흡착면(14a) 및 기판(G)의 이면의 사이에 두께(t)의 전열 공간(T)을 형성할 필요가 있지만, 정전 척(14)의 형성을 용이하게 행할 수 있어 정전 척(14)의 제조 비용을 억제할 수 있다.A plurality of convex portions are provided on the attracting
또한, 상술한 기판 처리 장치(10)는 기판(G)에 소정의 플라즈마 처리를 실시하지만, 본 발명을 적용 가능한 장치는 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 예를 들어 기판(G)에 열처리 등의 다른 처리를 실시하는 장치이여도, 기판(G)을 정전 흡착해 또한 냉각하는 장치이면, 본 발명을 적용할 수 있다.Although the above-described
실시예Example
다음에, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.Next, an embodiment of the present invention will be described.
우선, 실시예 1로서, 흡착면(14a)에 복수의 돌기부(14b)를 갖는 기판 처리 장치(10)에 있어서 온도 조정 가스로서 N2 가스를 사용하고, 전열 공간(T)의 두께(t)를 50㎛, 전열 공간(T)으로의 N2 가스의 공급 압력을 2Torr(267Pa)로 설정하고, 처리 가스로서 O2 가스를 처리 공간(S)에 도입하고, 처리 공간(S)의 압력을 50mTorr(6.7Pa)로 조정하고, 고주파 전원(20)으로부터 4500W의 고주파 전력을 처리 공간(S)에 120초에 걸쳐 공급해서 기판(G)에 플라즈마 에칭 처리를 실시했을 경우에 있어서의 기판(G)의 중심부, 주연부의 온도를 계측하고, 하기 표 7에 나타냈다.First, as Embodiment 1, N 2 gas is used as the temperature regulation gas in the
또한, 실시예 2로서, 전열 공간(T)으로의 N2 가스의 공급 압력을 3Torr로 설정한 이외는, 실시예 1과 동일 조건에서 기판(G)에 플라즈마 에칭 처리를 실시했을 경우에 있어서의 기판(G)의 중심부, 주연부의 온도를 계측하고, 또한 전열 공간(T)으로부터 처리 공간(S)으로의 N2 가스의 누설량도 계측해서 하기 표 7에 나타냈다.In Example 2, the plasma etching treatment was performed on the substrate G under the same conditions as in Example 1, except that the supply pressure of the N 2 gas to the heat transfer space T was set to 3 Torr. The temperature of the central portion and peripheral portion of the substrate G was measured and the leakage amount of N 2 gas from the heat transfer space T to the processing space S was also measured.
또한, 비교예 1로서, 온도 조정 가스로서 He 가스를 사용한 이외는, 실시예 1과 동일 조건에서 기판(G)에 플라즈마 에칭 처리를 실시했을 경우에 있어서의 기판(G)의 중심부, 주연부의 온도를 계측하고, 하기 표 7에 나타냈다.The substrate G was subjected to the plasma etching treatment under the same conditions as in Example 1 except that He gas was used as the temperature adjusting gas as Comparative Example 1. The temperature of the central portion and the periphery of the substrate G And the results are shown in Table 7 below.
또한, 비교예 2로서, 온도 조정 가스로서 He 가스를 사용하고, 또한 전열 공간(T)에의 He 가스의 공급 압력을 3Torr로 설정한 이외는, 실시예 1과 동일 조건에서 기판(G)에 플라즈마 에칭 처리를 실시했을 경우에 있어서의 기판(G)의 중심부, 주연부의 온도를 계측하고, 또한 전열 공간(T)으로부터 처리 공간(S)으로의 N2 가스의 누설량도 계측해서 하기 표 7에 나타냈다.In Comparative Example 2, the substrate G was irradiated with plasma (plasma) under the same conditions as in Example 1, except that He gas was used as the temperature adjusting gas and the He gas supply pressure to the heat transfer space T was set to 3 Torr The temperature of the central portion and the peripheral portion of the substrate G in the case where the etching process was performed and the leakage amount of the N 2 gas from the heat transfer space T to the process space S were measured and shown in Table 7 .
표 7에 나타낸 바와 같이, 온도 조정 가스로서 N2 가스를 사용했을 경우(실시예 1, 2)와, He 가스를 사용했을 경우(비교예 1, 2)에 있어서, 공급 압력이 동일하면, 기판(G)의 온도는 거의 동일하지만, 오히려 N2 가스를 사용했을 경우 쪽이 낮은 것을 알았다. 특히, 더욱 분자류 영역의 성질이 강하게 되는, 압력이 낮은 경우(2Torr로 실시된 실시예 1과 비교예 1)의 비교에 있어서는 N2 가스 쪽이 현저하게 냉각 효과가 높은 것을 알았다. 이에 의해, 온도 조정 가스로서 N2 가스를 사용하면, 비용에 걸맞는 기판(G)의 냉각 효과를 얻을 수 있는 것을 알았다.As shown in Table 7, when the supply pressures were the same in the case of using N 2 gas as the temperature adjusting gas (Examples 1 and 2) and the case of using He gas (Comparative Examples 1 and 2) (G) was almost the same, but it was found that the use of N 2 gas was lower. Particularly, in the comparison between the case where the property of the molecular flow region is stronger and the case where the pressure is low (Example 1 performed with 2 Torr and Comparative Example 1), the N 2 gas has a remarkably higher cooling effect. As a result, it has been found that the use of N 2 gas as the temperature adjustment gas can provide a cooling effect for the substrate G that is cost-effective.
또한, 누설량은 He 가스보다도 N2 가스 쪽이 적다. 누설량이 적으면, 전열 공간(T)에 있어서의 온도 조정 가스의 압력 분포가 안정되고, 기판(G)을 전체면에 걸쳐 균일하게 냉각할 수 있다. N2 가스의 누설량이 적은 것은, N2 분자의 분자 직경이 He 분자의 분자 직경보다도 크고, 전열 공간(T)의 주위에 존재하는 미소 간극으로부터 N2 분자가 흘러 나오기 어렵기 때문으로 추측되었다. 이 점으로부터도, 온도 조정 가스로서 He 가스보다 N2 가스를 사용하는 것이 바람직한 것을 알았다.Further, the leakage amount is smaller in the N 2 gas than in the He gas. When the leakage amount is small, the pressure distribution of the temperature adjusting gas in the heat transfer space T is stabilized, and the substrate G can be uniformly cooled over the entire surface. It is presumed that the leakage amount of the N 2 gas is small because the molecular diameter of the N 2 molecule is larger than the molecular diameter of the He molecule and the N 2 molecule is difficult to flow out from the minute gap existing around the heat transfer space T. From this point also, it has been found that it is preferable to use N 2 gas rather than He gas as the temperature regulating gas.
G : 기판
T : 전열 공간
10 : 기판 처리 장치
11 : 챔버
12 : 서셉터
14 : 정전 척
14a : 흡착면
14b : 돌기부
18 : 가스 유로G: substrate
T: Heat transfer space
10: substrate processing apparatus
11: chamber
12: susceptor
14: electrostatic chuck
14a: adsorption face
14b:
18: gas channel
Claims (14)
상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되고,
상기 가스 공급계는 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 3Torr(400Pa) 이하로 상기 전열 공간에 공급하는 것을 특징으로 하는, 기판 냉각 시스템.An electrostatic chuck installed on a surface of the substrate stacking table on which the substrate is to be placed and electrostatically adsorbing the substrate; a temperature adjustment unit for adjusting a temperature in the heat transfer space between the electrostatically chucked substrate and the electrostatic chuck; A substrate cooling system comprising a gas supply system for supplying a gas,
The thickness of the heat transfer space is set to 10 mu m or less,
Wherein the gas supply system supplies nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulation gas to the heat transfer space at 3 Torr (400 Pa) or less.
상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되고,
상기 가스 공급계는 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스를 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 공급하는 것을 특징으로 하는, 기판 처리 장치.And a substrate stacking table disposed on the surface of the substrate stacking table on which the substrate is stacked to stack the substrate, A substrate processing apparatus comprising: an electrostatic chuck to be adsorbed; and a gas supply system for supplying a temperature adjusting gas to a heat transfer space between the electrostatically chucked substrate and the electrostatic chuck,
The thickness of the heat transfer space is set to 10 mu m or less,
Wherein the gas supply system supplies nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulation gas to the heat transfer space at 3 Torr or less.
상기 정전 흡착된 기판과의 사이에 전열 공간을 형성하고,
상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되고,
질소 가스 또는 산소 가스가 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 온도 조정 가스로서 공급되는 것을 특징으로 하는, 정전 척.An electrostatic chuck provided on a surface of a substrate mounting table for mounting a substrate on which the substrate is mounted to electrostatically adsorb the substrate,
A heat transfer space is formed between the substrate and the electrostatically adsorbed substrate,
The thickness of the heat transfer space is set to 10 mu m or less,
Characterized in that nitrogen gas or oxygen gas is supplied to the heat transfer space as a temperature regulating gas at 3 Torr or less.
상기 기판 적재대에 있어서의 상기 기판이 적재되는 면에 설치된 정전 척이 상기 기판을 정전 흡착하는 기판 흡착 스텝과,
상기 정전 흡착 스텝이 실행되는 동안, 상기 정전 흡착된 기판 및 상기 정전 척 사이의 전열 공간에 온도 조정 가스를 공급하는 가스 공급 스텝을 갖고,
상기 전열 공간의 두께가 10㎛ 이하로 설정되고,
상기 가스 공급 스텝에서는, 상기 온도 조정 가스로서 질소 가스 또는 산소 가스가 3Torr 이하로 상기 전열 공간에 공급되는 것을 특징으로 하는, 기판 냉각 방법.A substrate cooling method for cooling a substrate mounted on a substrate mounting table,
An electrostatic chuck provided on a surface on which the substrate is mounted on the substrate table, electrostatically attracting the substrate;
And a gas supplying step of supplying a temperature adjusting gas to the heat transfer space between the electrostatically attracted substrate and the electrostatic chuck while the electrostatic adsorption step is executed,
The thickness of the heat transfer space is set to 10 mu m or less,
Wherein the gas supply step supplies nitrogen gas or oxygen gas as the temperature regulation gas to the heat transfer space at 3 Torr or less.
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JP6554387B2 (en) * | 2015-10-26 | 2019-07-31 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate cooling method in load lock apparatus, substrate transfer method, and load lock apparatus |
WO2018082792A1 (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-11 | Applied Materials, Inc. | Carrier for holding a substrate, use of the carrier in a processing system, processing system employing the carrier, and method for controlling a temperature of a substrate |
JP6814227B2 (en) * | 2017-01-17 | 2021-01-13 | 富士フイルム株式会社 | Methods for manufacturing fluid cells, tertiary fluid cells and tertiary fluid cells |
JP6615153B2 (en) * | 2017-06-16 | 2019-12-04 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate processing apparatus, substrate mounting mechanism, and substrate processing method |
JP7210896B2 (en) * | 2018-04-23 | 2023-01-24 | 東京エレクトロン株式会社 | SUBSTRATE PLACEMENT DEVICE AND SUBSTRATE PLACEMENT METHOD |
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KR102370471B1 (en) * | 2019-02-08 | 2022-03-03 | 주식회사 히타치하이테크 | plasma processing unit |
KR102188261B1 (en) * | 2019-08-02 | 2020-12-09 | 세미기어, 인코포레이션 | Apparatus and method for cooling substrate |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010087293A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-15 | 엔도 마코토 | Substrate Processing Apparatus and Semiconductor Manufacturing Method |
JP2006245563A (en) | 2006-02-06 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | Vacuum processing device |
KR20080028303A (en) * | 2006-09-26 | 2008-03-31 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Mechanism and method for supplying thermal conduction gas, and substrate processing apparatus and method, and computer readable storage medium |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0755423B2 (en) * | 1991-03-29 | 1995-06-14 | 日本碍子株式会社 | Wafer holder manufacturing method |
JPH09172055A (en) * | 1995-12-19 | 1997-06-30 | Fujitsu Ltd | Electrostatic chuck and method for attracting wafer |
JPH09219442A (en) * | 1996-02-09 | 1997-08-19 | Kobe Steel Ltd | Electrostatic chuck and manufacture thereof |
WO1998029704A1 (en) * | 1997-01-02 | 1998-07-09 | Cvc Products, Inc. | Thermally conductive chuck for vacuum processor |
JP3819538B2 (en) * | 1997-06-16 | 2006-09-13 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | Electrostatic chuck device and mounting table |
JP3805134B2 (en) * | 1999-05-25 | 2006-08-02 | 東陶機器株式会社 | Electrostatic chuck for insulating substrate adsorption |
JP3264438B2 (en) * | 1999-09-13 | 2002-03-11 | 株式会社日立製作所 | Vacuum processing device and vacuum processing method |
JP2001110883A (en) * | 1999-09-29 | 2001-04-20 | Applied Materials Inc | Substrate supporting device and its heat-transfer method |
TW473792B (en) * | 2000-01-20 | 2002-01-21 | Ngk Insulators Ltd | Electrostatic chuck |
JP4317329B2 (en) * | 2000-01-20 | 2009-08-19 | 日本碍子株式会社 | Electrostatic chuck |
JP4061131B2 (en) * | 2002-06-18 | 2008-03-12 | キヤノンアネルバ株式会社 | Electrostatic adsorption device |
JP4367685B2 (en) * | 2002-11-18 | 2009-11-18 | キヤノンアネルバ株式会社 | Electrostatic chuck device |
JP2005019700A (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | Method of manufacturing attracting and fixing apparatus |
KR100666039B1 (en) * | 2003-12-05 | 2007-01-10 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Electrostatic chuck |
CN100382275C (en) * | 2004-10-29 | 2008-04-16 | 东京毅力科创株式会社 | Substrate mounting table, substrate processing apparatus and substrate temperature control method |
JP2006253703A (en) * | 2006-04-07 | 2006-09-21 | Toto Ltd | Electrostatic chuck and insulating substrate electrostatic attraction treatment method |
TWI424524B (en) * | 2006-10-04 | 2014-01-21 | Applied Materials Inc | Apparatus and method for substrate clamping in a plasma chamber |
JP5222442B2 (en) * | 2008-02-06 | 2013-06-26 | 東京エレクトロン株式会社 | Substrate mounting table, substrate processing apparatus, and temperature control method for substrate to be processed |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20010087293A (en) * | 2000-03-02 | 2001-09-15 | 엔도 마코토 | Substrate Processing Apparatus and Semiconductor Manufacturing Method |
JP2006245563A (en) | 2006-02-06 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | Vacuum processing device |
KR20080028303A (en) * | 2006-09-26 | 2008-03-31 | 동경 엘렉트론 주식회사 | Mechanism and method for supplying thermal conduction gas, and substrate processing apparatus and method, and computer readable storage medium |
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