KR20090023273A - 기판 탑재대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 승강 핀에 의해 탑재대 본체로의 손상이 발생하기 어려운 기판 탑재대를 제공한다. 기판 탑재대는 탑재대 본체와, 탑재대 본체에 대해 수직으로 삽입관통되고, 탑재대 본체의 표면에 대해 돌몰하도록 승강 가능하게 구성되며, 그 선단에서 기판을 지지해서 승강시키는 승강 핀(30)을 구비하며, 승강 핀(30)은 상측 부재(30b)와 하측 부재(30a)를 갖고, 이들의 경계부(38)의 주위에 보조 부재(39)가 마련되어 구성된 절곡부(35)를 가지며, 승강 핀(30)이 지지 위치에 있을 때에 절곡부(35)가 탑재대 본체(4a)의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 존재하며, 절곡부(35)는 승강판(30)에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 승강 핀(30)이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있다.

Description

기판 탑재대 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE MOUNTING TABLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 액정 표시 장치(LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조용의 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 드라이 에칭 등의 처리를 실시하는 기판 처리 장치에 있어서 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대 및 그 기판 탑재대를 적용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들면, FPD나 반도체의 제조 프로세스에 있어서는, 피처리 기판인 유리 기판이나 반도체 웨이퍼에 대해서, 드라이 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학 기상 성장) 등의 각종 처리가 실행된다.
이와 같은 처리는, 예를 들면 챔버 내에 마련된 기판 탑재대에 기판을 탑재한 상태에서 실행되고, 기판 탑재대에 대한 기판의 로딩 및 언로딩은 기판 탑재대가 구비하고 있는 복수의 승강 핀을 승강시킴으로써 실행된다. 즉, 기판을 로딩할 때에는, 승강 핀을 탑재대 본체의 표면으로부터 돌출한 상태로 해서, 반송 아암에 실린 기판을 핀 상으로 이동시키고 승강 핀을 하강시킨다. 또, 기판을 언로딩할 때에는, 기판이 탑재대 본체에 탑재되어 있는 상태로부터 승강 핀을 상승시켜서 기판을 탑재대 본체 표면으로부터 승강시키고, 그 상태에서 기판을 반송 아암으로 이동시킨다. 이와 같은 기술은 관용 기술이며, 예컨대 특허문헌 1에 개시되어 있다.
그런데, LCD로 대표되는 FPD용 유리 기판은 대형화가 지향되고 있고, 한 변이 2m를 넘는 것과 같은 거대한 것도 요구되어, 기판 탑재대도 매우 대형화하고 있다. 또한, 대형 기판을 지지하기 위해서, 승강 핀의 수도 다수 필요하게 되고 있다. 이 때문에, 기판 탑재대 자체가 매우 고가인 것이 되고 있다. 특히, FPD용의 유리 기판에 대하여 플라즈마 에칭을 실행하는 에칭 장치의 경우, 챔버 내에 한쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치하고, 기판 탑재대가 하부 전극으로서 기능하기 위해서, 냉각 기구나 급전 기구 등이 설치되기 때문에 더욱 고가인 것이 되고 있다.
이와 같은 기판 탑재대는, 다수 설치된 승강 핀이 탑재대 본체 내를 승강하기 때문에, 승강 핀이 탑재대 본체로부터 돌출한 상태에서 반송 아암이 승강 핀에 접촉하는 등의 트러블이 발생하면 기판 탑재대 자체를 손상시킬 우려가 있다.
특히, 기판의 대형화에 수반하여, 승강 핀에 강도가 필요하다는 것, 및 기판 탑재대가 하부 전극으로서 기능할 경우에는 기판면 내에 있어서 균일한 프로세스를 실현하기 위해서 승강 핀을 도전성 재료로 하는 경우가 있는 것 등에 의해, 승강 핀으로서 스테인리스강(SUS)과 같은 금속제의 승강 핀을 이용한 경우에는, 반송 아암의 접촉 등의 횡방향의 힘에 의해 승강 핀 자체가 구부러져 일련의 반송 동작에 있어서 승강 핀이 구부러진 채로 승강 동작해 버려서, 고가인 기판 탑재대를 손상시킬 가능성이 높다. 이와 같이 탑재대 본체에 손상이 생기면 고가인 기판 탑재대를 교환할 필요가 있어, 장치 비용 상승의 요인이 되어 버린다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제 1999-340208 호 공보
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 승강 핀에 의한 탑재대 본체로의 손상이 발생하기 어려운 기판 탑재대 및 그러한 기판 탑재대를 구비한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에서는, 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대에 있어서, 탑재대 본체와, 상기 탑재대 본체에 대해서 수직으로 삽입관통되고, 상기 탑재대 본체의 표면에 대하여 돌몰하도록 승강 가능하게 마련되며, 그 선단에서 기판을 지지해서 승강시키는 승강 핀을 구비하며, 상기 승강 핀은 상측 부재와 하측 부재를 갖고, 이들의 경계부의 주위에 보조 부재가 마련되어 구성된 절곡부를 가지며, 또한 상기 탑재대 본체 내에 가라앉은 퇴피 위치와, 상기 탑재대 본체로부터 돌출해서 기판을 지지하는 지지 위치를 취하는 것이 가능하며, 상기 승강 핀이 상기 지지 위치에 있을 때에 상기 절곡부는 상기 탑재대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 존재하며, 상기 절곡부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 상측 부재와 상기 하측 부재는 상기 경계부에서 접착되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보조 부재는 상기 경계부의 주 위를 덮는 링 형상을 하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보조 부재는 상기 상측 부재 및 상기 하측 부재와 접착되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 보조 부재는 상기 상측 부재와 상기 하측 부재의 경계부에 대응하는 위치에 목부가 형성된 네크부를 갖는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
상기 상측 부재와 상기 하측 부재와 상기 보조 부재는 금속제인 것이 바람직하며, 특히 스테인리스강제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 상측 부재는 금속제의 코어재와 그 주위 및 상부를 덮는 수지 부재를 갖는 구성을 취할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대에 있어서, 탑재대 본체와, 상기 탑재대 본체에 대하여 수직으로 삽입관통되고, 상기 탑재대 본체의 표면에 대하여 돌몰하도록 승강 가능하게 마련되며, 그 선단에서 기판을 지지해서 승강시키는 승강 핀을 구비하며, 상기 승강 핀은 상기 탑재대 본체 내에 가라앉은 퇴피 위치와, 상기 탑재대 본체로부터 돌출해서 기판을 지지하는 지지 위치를 취하는 것이 가능하며, 상기 지지 위치에 있을 때에 상기 기판 탑재대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 목부가 형성된 네크부를 가지며, 상기 네크부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 승강 핀은 금속제인 것이 바람직하고, 특히 스테인리스강제인 것이 바람직하다. 또한, 상기 승강 핀은 상기 네크부의 상방에 금속제의 코어재와 그 주위 및 상부를 덮는 수지 부재를 갖는 구성을 취할 수 있 다. 또한, 상기 승강 핀은 상기 네크부의 상하에서 다른 부재로 구성될 수 있다.
상기 제 1 관점 및 제 2 관점에 있어서, 상기 처리 장치는 플라즈마 처리를 실행하는 것이며, 상기 탑재대 본체는 하부 전극으로서 기능하는 구성으로 할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에서는, 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되고, 기판이 탑재되는 기판 탑재대와, 상기 처리실 내에서 기판에 대해 소정의 처리를 실시하는 처리 기구를 구비하며, 상기 기판 탑재대는 상기 제 1 관점 또는 제 2 관점의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
상기 제 3 관점에 있어서, 상기 처리 기구는 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 갖는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 생성 기구는 하부 전극으로서 기능하는 상기 기판 탑재대와, 기판 탑재대에 대향해서 마련된 상부 전극과, 기판 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원을 갖는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 승강 핀은 상측 부재와 하측 부재를 갖고, 이들의 경계부의 주위에 보조 부재가 마련되어 구성된 절곡부를 가지며, 상기 탑재대 본체 내에 가라앉은 퇴피 위치와, 상기 탑재대 본체로부터 돌출해서 기판을 지지하는 지지 위치를 취하는 것이 가능하며, 상기 지지 위치에 있을 때에 상기 절곡부가 상기 탑재 대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 존재하며, 상기 절곡부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있으므로, 승강 핀이 기판을 지지해서 승강할 때에는 보조 부재에 의해 충분한 강도를 유지하는 것이 가능하며, 횡방향의 힘이 가해졌을 때에는 승강 핀이 변형하기 전에 절곡부에서 절곡되기 때문에, 승강 핀이 변형해서 직접적으로 탑재대 본체로 손상을 발생시키거나, 승강 핀이 변형한 상태인 채로 승강 동작되어서 탑재대 본체로 손상을 발생시키는 것을 방지할 수 있다. 특히, 보조 부재의 상측 부재와 하측 부재의 경계부에 대응하는 위치에 네크부를 형성함으로써, 보조 링은 확실하게 네크부부터 파단하고, 소정 이상의 크기의 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 승강 핀을 확실하게 절곡부에서 절곡되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 승강 핀은 지지 위치에 있을 때에 상기 탑재대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 목부가 형성된 네크부를 가지며, 상기 네크부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 적은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있으므로, 승강 핀이 기판을 지지해서 승강할 때에는 충분한 강도를 유지하는 것이 가능하고, 횡방향의 힘이 가해졌을 때에는 승강 핀이 변형하기 전에 네크부에서 절곡되기 때문에, 승강 핀이 변형해서 직접적으로 탑재대 본체로 손상을 발생시키거나, 승강 핀이 변형한 상태인 채로 승강 동작되어서 탑재대 본체로 손상을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 탑재대로서의 서셉터가 마련된 처리 장치의 일례인 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 단면도이다. 이러한 플라즈마 에칭 장치(1)는 FPD용 유리 기판(G)의 소정의 처리를 실행하는 장치의 단면도이고, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence; EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
이 플라즈마 에칭 장치(1)는, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어진 각기둥 형상으로 성형된 챔버(2)를 구비하고 있다.
이 챔버(2) 내의 바닥부에는 피처리 장치인 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 기판 탑재대인 서셉터(4)가 마련되어 있다. 이러한 서셉터(4)는 서셉터 본체(4a)와, 서셉터 본체(4a)로의 유리 기판(G)의 로딩 및 언로딩을 실행하기 위한 승강 핀(30)을 구비하고 있다.
서셉터 본체(4a)에는 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있고, 그 급전선(23)에는 정합기(24) 및 고주파 전원(25)이 접속되어 있다. 고주파 전원(25)으로부터는, 예컨대 13.56MHz의 고주파 전력이 서셉터(4)에 공급된다.
상기 서셉터(4)의 상방에는 상기 서셉터(4)와 평행으로 대향하여 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(11)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(11)는 챔버(2)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 내부 공간(12)을 갖는 동시에, 서셉터(4)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(13)이 형성되어 있다. 이러한 샤워 헤드(11)는 접지되어 있고, 서셉터(4)와 함께 한쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있 다.
샤워 헤드(11)의 상면에는 가스 도입구(14)가 마련되고, 이 가스 도입구(14)에는 처리 가스 공급관(15)이 접속되어 있으며, 이 처리 가스 공급관(15)에는 밸브(16) 및 매스플로우 컨트롤러(17)를 거쳐서 처리 가스 공급원(18)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(18)으로부터는 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는 할로겐계의 가스, O2 가스, Ar 가스 등 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.
상기 챔버(2)의 바닥부에는 배기관(19)이 형성되어 있고, 이 배기관(19)에는 배기 장치(20)가 접속되어 있다. 배기 장치(20)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이것에 의해 챔버(2) 내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 챔버(2)의 측벽에는 기판 반입·반출구(21)와, 이 기판 반입·반출구(21)를 개폐하는 게이트 밸브(22)가 마련되어 있으며, 이 게이트 밸브(22)를 개방한 상태에서 기판(G)이 인접한 로드록실(도시하지 않음)과의 사이에서 반송되도록 되어 있다.
다음에, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 탑재대인 서셉터(4)에 대해서 도 2에 도시하는 확대도를 참조하여 상세하게 설명한다.
상기 서셉터(4)는 상술한 바와 같이, 서셉터 본체(4a)와 승강 핀(30)을 구비하고 있으며, 서셉터 본체(4a)는 금속제의 기재(5)와 기재(5)의 주연에 마련된 절연 부재(6)를 구비하고 있다.
챔버(2)의 바닥벽(2a)에는 서셉터 본체(4a)의 주연부에 대응하도록 절연체로 이루어진 스페이서 부재(7)가 마련되어 있으며, 그 위에 서셉터 본체가 재치되어 있다. 스페이서 부재(7)와 바닥벽(2a)의 사이, 스페이서 부재(7)와 서셉터 본체(4a)의 사이는 기밀하게 밀봉되어 있고, 서셉터 본체(4a)와 바닥벽(2a)의 사이에 대기 분위기의 공간(31)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 공간(31)에 의해 대기 절연이 도모되어 있다. 바닥벽(2a)에는 서셉터 본체(4a)를 지지하는 세라믹스 등의 절연체로 이루어진 복수의 절연 부재(32)가 매설되어 있고, 이들 절연 부재(32)의 중심에 수직으로 마련된 관통 구멍에 삽입된 볼트(33)에 의해 바닥벽(2a)과 서셉터 본체(4a)가 고정되도록 되어 있다.
서셉터 본체(4a)의 상면, 즉 기재(5)의 표면에는 유전체 재료로 이루어진 복수의 볼록부(5a)가 돌기 형상으로 형성되어 있고, 이들 볼록부(5a)가 절연 부재(6)에 주위를 둘러싼 상태로 되어 있다. 절연 부재(6a)의 상면과 볼록부(5a)의 상면은 같은 높이로 되어 있고, 유리 기판(G)을 서셉터 본체(4a)에 탑재할 경우에는 절연 부재(6)의 상면 및 볼록부(5a)의 상면에 접촉한 상태로 된다.
승강 핀(30)은 서셉터(2)의 바닥벽에 마련된 구멍(2b) 및 서셉터 본체(4a)의 기재(5)에 마련된 구멍(5b)에 삽입관통되어 있고, 도 3에 도시하는 바와 같이 유리 기판(G)의 주연부에 상당하는 위치에 10개, 중앙부에 3개, 합계 13개가 마련되어 있다. 승강 핀(30)은 도시하지 않은 구동 기구로 승강되도록 되어 있고, 처리중 등의 유리 기판(G)의 반송을 실행하고 있지 않을 때에는 서셉터 본체(4a) 내에 가라앉은 퇴피 위치에 위치하고, 유리 기판(G)의 로딩 및 언로딩 시에는 도 2에 도시 하는 바와 같이 서셉터 본체(4a)의 표면으로부터 상방으로 돌출한 상태에서 유리 기판(G)을 지지하는 지지 위치에 위치하도록 되어 있다. 또한 승강 핀(30)의 하단에는 도전성의 스토퍼(60)가 나사 고정되어 있다. 스토퍼(60)와 서셉터 본체(4a)의 사이에는 진공 분위기와 대기 분위기를 차단하기 위한 도전성 벨로우즈(62)가 마련되어 있다. 따라서, 승강 핀(30)이 도전성일 경우에는 승강 핀(30)은 벨로우즈(62) 및 스토퍼(60)를 거쳐서 서셉터 본체(4a)와 전기적으로 연결되어, 동일 전위로 보지된다. 스토퍼(60)의 밑에는 절연 부재(61)가 마련되어 있다.
승강 핀(30)은 하측 부재(30a)와 상측 부재(30b)를 구비하고 있고, 이들 경계 부분은 횡방향의 힘이 가해진 때에 절곡되는 절곡부(35)가 되어 있다. 이 절곡부(35)는 승강 핀(30)이 지지 위치(도 2 상태)에 있을 때에, 서셉터 본체(4a)의 표면 위치 또는 그 약간 위의 위치에 있도록 마련되어 있다. 그리고, 승강 핀(30)이 지지 위치에 있을 때에, 승강 핀(30)이 변형하는 힘보다도 작은 소정의 크기의 횡방향의 힘이 승강 핀(30)의 돌출한 부분에 가해졌을 때에 절곡부(35)부터 절곡되도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 절곡부(35)에 있어서는 하측 부재(30a)의 상단부 중앙에 마련된 볼록부(36d)와, 상측 부재(30b)의 하단부 중앙에 마련된 볼록부(37)의 사이에 경계부(38)가 형성되고, 이 경계부(38)에 있어서 양자가 접착제에 의해 접착되어 있다. 그리고, 경계부(38)를 포함한 볼록부(36)와 볼록부(37)의 주위에 링 형상을 한 보조 부재(39)가 마련되어 있다. 보조 부재(39)와 볼록부(36, 37) 사이는 접착제에 의해 접착되어 있다. 또한, 보조 부재(39)의 외주의 경계부(38)에 대응하는 부분에는 네크부(40)가 형성되어 있다.
보조 부재(39)의 길이[즉 볼록부(36, 37)의 길이]나 보조 부재(39)의 두께, 네크부(40)의 깊이 등을 조절하는 것에 의해, 또는 경계부(38)에 간극을 마련하는 것에 의해, 절곡부(35)부터 절곡될 때의 힘의 최소값을 조정하는 것이 가능하며, 유리 기판(G)의 승강 동작 시에는 절곡부(35)는 변형하지 않고 통상대로의 동작이 가능하지만, 승강 핀(30)에 옆으로부터 반송 아암이 충돌하는 등에 의해 소정값 이상의 힘이 가해졌을 때에 승강 핀(30)이 변형하기 전에 보조 부재(39)가 네크부(40)에서 용이하게 파단하고, 승강 핀(30)이 절곡부(35)의 경계부(38)에서 절곡되도록 되어 있다.
절곡부(35)의 바로 아래 위치에는, 승강 핀(30)의 설치, 분해 등의 유지 보수 시에 스패너 등의 공구를 당접하는 유지 보수부(41)가 마련되어 있다. 종래 이러한 종류의 유지 보수는 유리 기판(G)을 지지하는 지지 위치에서 실행되고 있으며, 따라서 유지 보수부(41)는 유리 기판(G)이 지지 위치에 있을 때에 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 서셉터 본체(4a)의 표면보다 위로 나와 있을 필요가 있다. 이와 같은 상태를 본 실시형태에 적용하면 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 절곡되는 절곡부(35)가 서셉터 본체(4a)의 표면보다도 꽤 상방 위치가 된다. 그러나, 승강 핀의 절곡 위치는 이상적으로는 서셉터 본체(4a)의 표면에 가까울수록 바람직하다. 그러므로, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 지지 위치에 있어서는 절곡부(35)의 높이 위치를 서셉터 본체(4a)의 표면 높이 또는 그보다도 약간 위가 되도록 해서 바람직한 위치를 확보하는 동시에, 승강 핀(30)의 새로운 정지 위치로서 이 지지 위치보다도 더욱 상승시킨 유지 보수 위치를 새롭게 마련하고, 도 5의 (c)에 도시하는 바와 같이, 이 유지 보수 위치에 승강 핀(30)을 위치시킴으로써 유지 보수부(41)를 서셉터 본체(4a)의 표면보다도 위에 위치시켜서 승강 핀(30)의 유지 보수를 가능하게 했다. 물론, 종래와 같이 퇴피 위치와 지지 위치의 2개의 위치만으로 하여 지지 위치에서 승강 핀의 설치, 분해를 실행하도록 해도 좋다.
승강 핀(30)은 챔버(2)의 하방의 도시하지 않은 설치부에 확실하게 설치되고, 또한 유리 기판(G)의 승강 동작 시에 필요한 강도를 갖는 것이 바람직하며, 그와 같은 관점으로부터 하측 부재(30a), 상측 부재(30b), 보조 부재(39)와 함께 스테인리스강(SUS) 등의 금속으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 기판면 내의 균일한 에칭 처리를 실행하는 관점으로부터는, 승강 핀(30)의 하측 부재(30a) 및 상측 부재(30b)가 도전성을 갖는 것으로 하고, 네크부(35)를 거쳐서 상측 부재(30b)의 선단으로부터 하측 부재(30a)의 하단까지 전기적으로 도통하도록 하고, 서셉터 본체(4a)와 동일 전위로 하는 것이 바람직하며, 그러한 관점으로부터도 승강 핀(30)을 스테인리스강(SUS) 등의 금속으로 구성하는 것이 바람직하다. 확실히 도통을 취하는 관점으로부터는 접착제로서 도전성 접착제를 이용하는 것이 바람직하다. 이렇게 승강 핀(30)을 도전성으로 함으로써, 상술한 바와 같이, 승강 핀(30)이 도전성의 벨로우즈(62) 및 스토퍼(60)를 거쳐서 서셉터 본체(4a)와 전기적으로 연결되어, 서셉터 본체(4a)와 동일 전위가 된다.
그러나, 상측 부재(30b)가 금속일 경우에는, 구멍(5b)에 있어서의 서셉터 본체(4a)와의 마찰이나 유리 기판(G)에 손상을 입히는 등에 의한 트러블을 발생시킬 우려가 있고, 또한 플라즈마를 생성했을 때에 이상 방전을 발생시킬 우려가 있다. 그와 같은 마찰이나 유리 기판(G)의 손상 및 이상 방전을 방지하는 관점으로부터는 상측 부재(30b)가 수지 부재인 것이 바람직하다. 한편, 상측 부재(30b)를 도전성 수지로 구성하는 것에 의해, 이상 방전은 방지할 수 없지만, 서셉터 본체(4a)와의 마찰·손상에 의한 트러블 방지 및 에칭의 균일성을 양립시킬 수 있다. 단, 상측 부재(30b)를 단순히 수지제로 할 경우에는 강도가 불충분하게 될 우려가 있다.
강도를 확보하면서 상기 마찰이나 유리 기판(G)의 손상 및 이상 방전을 방지하기 위해서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상측 부재(30b)를 스테인리스강(SUS)으로 이루어진 코어재(42)의 주위를 수지재(43)로 덮는 구조로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 이와 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(1)에 있어서의 처리 동작에 대해서 설명한다.
먼저, 피처리 장치인 유리 기판(G)을 도시하지 않은 로드록실로부터 도시하지 않은 반송 아암에 의해 기판 반입·반출구(21)를 거쳐서 챔버(2) 내로 반입하고, 서셉터 본체(4a)의 위, 즉 서셉터 본체(4a)의 표면에 형성된 유전체 재료로 이루어진 볼록부(5a) 및 절연 부재(6) 상에 탑재한다. 이 경우에, 승강 핀(30)은 상방으로 돌출해서 지지 위치에 위치해 있고, 반송 아암 위의 유리 기판(G)을 승강 핀(30) 상에 주고 받는다. 그 후, 승강 핀(30)을 하강시켜서 유리 기판(G)을 서셉터 본체(4a) 상에 탑재한다.
그 후, 게이트 밸브(22)를 닫고, 배기 장치(20)에 의해 챔버(2) 내를 소정의 진공도까지 진공 흡인한다. 그리고, 밸브(16)를 개방해서, 처리 가스 공급원(18)으로부터 처리 가스를 매스플로우 컨트롤러(17)에 의해 그 유량을 조정하면서, 처리 가스 공급관(15), 가스 도입구(14)를 통해서 샤워 헤드(11)의 내부 공간(12)으로 도입하고, 또한 토출 구멍(13)을 통해서 기판(G)에 대해서 균일하게 토출하고, 배기량을 조절하면서 챔버(2) 내를 소정 압력으로 제어한다.
그 상태에서, 고주파 전원(25)으로부터 정합기(24)를 거쳐서 고주파 전력을 서셉터 본체(4a)에 인가하고, 하부 전극으로서의 서셉터(4)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(11)의 사이에 고주파 전계를 발생시켜서, 처리 가스의 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마에 의해 유리 기판(G)에 에칭 처리를 실시한다.
이와 같이 하여 에칭 처리를 실시한 후, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지하고, 처리 가스 도입을 정지한 후, 챔버(2) 내의 압력을 소정의 압력으로 조정하고, 승강 핀(30)에 의해 유리 기판(G)을 지지 위치까지 상승시킨다. 이 상태에서 게이트 밸브(22)를 개방해서 도시하지 않은 반송 아암을 챔버(2) 내에 삽입하고, 승강 핀(30) 상에 있는 유리 기판(G)을 반송 아암에 주고 받는다. 그리고, 유리 기판(G)을 기판 반입·반출구(21)를 거쳐서 챔버(2) 내로부터 도시하지 않은 로드록실로 반출한다.
이상의 처리에 있어서, 유리 기판(G)의 반입 및 반출 시에는 승강 핀(30)이 서셉터 본체(4a)의 표면으로부터 돌출한 지지 위치에 위치되지만, 그러한 경우에 반송 아암 등이 승강 핀에 충돌하는 사고가 생겨서 횡방향의 힘이 미치는 일이 있다. 그리고, 그 때의 힘이 승강 핀에 변형을 끼치는 크기일 경우, 종래에서는 그 때의 힘에 의해 승강 핀(30)이 변형해서 서셉터 본체(4a)에 직접 손상을 주든지, 또는 승강 핀(30)이 변형한 채로 사용을 계속하는 것에 의해 서셉터 본체(4a)에 손상을 주는 사태가 생기고 있었다.
이것에 대해서, 본 실시형태의 경우에는, 반송 아암이 충돌하는 등의 횡방향의 힘이 승강 핀(30)에 작용한 경우에, 그 힘이 소정값 이상이 되면 승강 핀(30)이 변형하기 전에 보조 부재(39)의 네크부(40)가 파단하고, 승강 핀(30)이 절곡부(35)의 경계부(38)에서 절곡된다. 이 때문에, 서셉터 본체(4a)가 손상하는 일을 방지할 수 있다.
한편, 승강 핀(30)은 유리 기판(G)을 지지하고 있을 때에는 절곡되거나 휘어지지 않도록 어느 정도의 강도를 갖고 있을 필요가 있다. 그러한 관점으로부터, 승강 핀(30)이 유리 기판(G)을 지지하고 있을 때에 경계부(38)부터 절곡되지 않도록, 경계부(38)에 있어서 하측 부재(30a)와 상측 부재(30b)를 접착제로 접착하고, 또한 보조 부재(39)를 보강재로서 기능시키고 있다. 즉, 보조 부재(39)는 통상의 사용시에는 보강재로서 기능하고, 횡방향의 힘이 가해졌을 때에는 네크부(40)부터 파단하도록 파단 유도 부재로서 기능한다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 승강 핀(30)을 보강하는 관점으로부터, 경계부(38)에 있어서의 하측 부재(30a)와 상측 부재(30b)를 접착제로 접착하고 있지만, 보조 부재(39)의 보강 기능이 충분하면 반드시 접착제로 접착하지 않아도 좋다. 또한, 보조 부재(39)와 하측 부재(30a) 및 상측 부재(30b)의 사이도 반드시 접착제로 접착할 필요는 없다.
또한, 보조 부재(39)의 네크부의 형상은, 도 4와 같은 형상으로 한정되지 않고 보강재로서의 기능 및 파단 유도 부재로서의 기능을 함께 사용하는 여러 가지 형상을 채용할 수 있으며, 예를 들면 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같은 형상의 네크부(40')나 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같은 형상의 네크부(40")를 채용하는 것이 가능하다.
또한, 보조 부재(39)의 네크부(40)는 필수가 아니다. 즉, 반송 아암이 승강 핀(30)에 충돌했을 때에 보조 부재(39)가 확실히 파단하고 경계부(38)부터 절곡되도록 구성되어 있으면, 도 8에 도시하는 바와 같이 네크부(40)는 마련하지 않아도 좋다.
또한, 이렇게 경계부(38)의 주위를 완전히 덮는 링 형상의 보조 부재(39)에 한정되지 않고, 상기 보강제로서 기능 및 파단 유도 부재로서의 기능을 갖고 있으면, 예를 들어 도 9의 횡단면도에 도시하는 바와 같이, 경계부(38)의 주위의 일부를 덮는 보조 부재(39')여도 좋다.
또한, 승강 핀(30)은 이러한 보조 부재(39)를 마련하지 않은 것이어도 좋다. 예를 들어 도 10에 도시하는 바와 같이, 하측 부재(30a)와 상측 부재(30b)를 일체적으로 마련하고, 이들 사이에 네크부(50)를 형성해 절곡부(35)로 해도 좋다. 이 경우에는, 네크부(50)는 유리 기판(G)을 승강할 시에는 변형하지 않도록 충분한 강도를 확보하고, 승강 핀(30)이 지지 위치에 있을 때에 횡방향의 힘을 받는 경우에는 승강 핀(30)이 변형하기 전에 파단하여 절곡되도록 형성되는 것이 필요하게 된다. 따라서, 승강 핀(30)을 구성하는 재료의 강도를 고려해서 네크부의 잘록한 크 기나 형상 등을 조정하는 일이 필요하게 된다. 이러한 관점으로부터, 네크부의 형상은 도 10의 네크부(50)에 한정되지 않고 여러 가지 형상을 채용하는 것이 가능하며, 예를 들어 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같은 형상의 네크부(50')나 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같은 형상의 네크부(50")를 채용하는 것이 가능하다.
또, 승강 핀(30)이 유리 기판(G)을 지지하고 있을 때 강도를 확보해서 절곡되는 것을 방지하면서 서셉터 본체(4a)와의 마찰, 유리 기판(G)의 손상, 이상 방전을 방지하는 것을 중시할 경우에는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 절곡부(35)를 마련하지 않고 승강 핀(30)의 상부를 스테인리스강제의 코어재(61)의 주위를 수지재(62)로 덮는 구조로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이 여러 가지 변형이 가능하다.
예를 들면, 본 실시형태에서는, 하부 전극에 고주파 전력을 인가하는 RIE 타입의 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 하부 전극으로서의 서셉터에 본 발명의 기판 탑재대를 적용한 예에 대하여 도시했지만, 이것에 한정되지 않고, 에싱, CVD 성막 등의 다른 플라즈마 처리 장치에 적용하는 것이 가능하며, 상부 전극에 고주파 전력을 공급하는 타입이어도 또한 용량 결합형에 한정되지 않고 유도 결합형이라도 좋다. 또한, 플라즈마 처리에 한정되지 않고 다른 처리 장치에 적용하는 것도 가능하다.
또한, 피처리 기판은 FPD용 유리 기판(G)에 한정되지 않고 반도체 웨이퍼 등의 다른 기판이어도 좋다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 탑재대로서의 서셉터가 마련된 처리 장치의 일예인 플라즈마 에칭 장치를 도시하는 단면도,
도 2는 도 1의 처리 장치에 있어서의 서셉터를 확대해서 도시하는 단면도,
도 3은 서셉터 본체에 있어서의 승강 핀의 배치를 설명하기 위한 평면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 탑재대로서의 서셉터에 이용된 승강 핀의 구조의 일예를 도시하는 도면,
도 5는 본 실시형태의 서셉터에 있어서의 승강 핀의 유지 보수 수법을 설명하기 위한 개략도,
도 6은 도 4의 승강 핀의 상측 부재를 스테인리스강제의 코어재를 수지재로 피복한 구조로 한 예를 도시하는 도면,
도 7은 본 실시형태의 서셉터에 있어서의 승강 핀의 보조 부재에 형성된 네크부의 다른 예를 도시하는 단면도,
도 8은 승강 핀의 변형예를 도시하는 도면,
도 9는 승강 핀에 마련된 보조 부재의 다른 예를 도시하는 수평면 도면,
도 10은 승강 핀의 다른 변형예를 도시하는 도면,
도 11은 도 10의 승강 핀에 형성된 네크부의 다른 예를 도시하는 측면도,
도 12는 승강 핀의 구조의 다른 예를 도시하는 도면.
부호의 설명
1 : 처리 장치(플라즈마 에칭 장치) 2 : 챔버(처리 장치)
3 : 절연판 4 : 서셉터
4a : 서셉터 본체(탑재대 본체) 5 : 기판
5a : 볼록부 6 : 절연 부재
7 : 스페이서 부재 11 : 샤워 헤드(가스 공급 수단)
20 : 배기 장치
25 : 고주파 전원(플라즈마 생성 수단)
30 : 승강 핀 30a : 하측 부재
30b : 상측 부재 35 : 절곡부
36, 37 : 볼록부 38 : 경계부
39 : 보조 부재 40, 40', 40" : 네크부
41 : 유지 보수부 42 : 코어재
43 : 수지재 50, 50', 50" : 네크부
G : 유리 기판

Claims (17)

  1. 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대에 있어서,
    탑재대 본체와,
    상기 탑재대 본체에 대하여 수직으로 삽입관통되고, 상기 탑재대 본체의 표면에 대하여 돌몰하도록 승강 가능하게 마련되며, 그 선단에서 기판을 지지하여 승강시키는 승강 핀을 구비하며,
    상기 승강 핀은 상측 부재와 하측 부재를 갖고, 이들의 경계부의 주위에 보조 부재가 마련되어 구성된 절곡부를 가지며, 또한 상기 탑재대 본체 내에 가라앉은 퇴피 위치와 상기 탑재대 본체로부터 돌출해서 기판을 지지하는 지지 위치를 취하는 것이 가능하며,
    상기 승강 핀이 상기 지지 위치에 있을 때에 상기 절곡부가 상기 탑재대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 존재하며, 상기 절곡부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상측 부재와 상기 하측 부재는 상기 경계부에서 접착되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 부재는 상기 경계부의 주위를 덮는 링 형상을 하고 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 부재는 상기 상측 부재 및 상기 하측 부재와 접촉되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 보조 부재는 상기 상측 부재와 상기 하측 부재의 경계부에 대응하는 위치에 목부가 형성된 네크부를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 부재, 상기 하측 부재 및 상기 보조 부재는 금속제인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 상측 부재, 상기 하측 부재 및 상기 보조 부재는 스테인리스강제인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 부재는 금속제의 코어재와 그 주위 및 상부를 덮는 수지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  9. 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대에 있어서,
    탑재대 본체와,
    상기 탑재대 본체에 대하여 수직으로 삽입관통되고, 상기 탑재대 본체의 표면에 대하여 돌몰하도록 승강 가능하게 마련되고, 그 선단에서 기판을 지지하여 승강시키는 승강 핀을 구비하며,
    상기 승강 핀은 상기 탑재대 본체 내에 가라앉은 퇴피 위치와, 상기 탑재대 본체로부터 돌출하여 기판을 지지하는 지지 위치를 취하는 것이 가능하며, 상기 지지 위치에 있을 때에 상기 탑재대 본체의 표면 위치 또는 그보다 상방 위치에 목부 가 형성된 네크부를 가지며, 상기 네크부는 상기 승강 핀에 횡방향의 힘이 가해졌을 때에 상기 승강 핀이 변형하는 힘보다도 작은 힘으로 절곡되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강 핀은 금속제인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 승강 핀은 스테인리스강제인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강 핀은, 상기 네크부의 상방 부분이 금속제의 코어재와 그 주위 및 상부를 덮는 수지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 승강 핀은 상기 네크부의 상하에서 다른 부재로 구성되어 있는 것을 특 징으로 하는
    기판 탑재대.
  14. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 처리 장치는 플라즈마 처리를 실행하는 것이며, 상기 탑재대 본체는 하부 전극으로서 기능하는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  15. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판을 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련되고 기판이 탑재되는 기판 탑재대와,
    상기 처리실 내에서 기판에 대하여 소정의 처리를 실시하는 처리 기구를 구비하며,
    상기 기판 탑재대는 제 1 항 또는 제 9 항의 구성을 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 처리 장치는 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성 기구는 하부 전극으로서 기능하는 상기 기판 탑재대와, 기판 탑재대에 대향하여 마련된 상부 전극과, 기판 탑재대에 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원을 갖는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
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