KR20140144647A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

전열 가스를 사용해서 기판의 온도 제어를 행하는 프로세스에 있어서, 기판면 내에서의 처리의 균일성을 유지하는 것을 과제로 한다.
기판 처리 방법은, 처리 용기 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절하는 단계와, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 처리 용기(1) 내에 압력 조절 가스를 도입하여, 처리 용기(1) 내를 압력 P0보다 높은 압력 P1으로 조절하는 단계와, 리프터 핀(85)을 하강시켜서 탑재대(5)에 기판을 탑재하는 단계와, 처리 용기(1) 내에서 압력 조절 가스를 배기하는 단계와, 전열 공간의 압력을 P2을 유지하면서, 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하고, 기판(S)을 처리하는 단계를 포함한다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING DEVICE}
본 발명은 기판에 대해 소정의 처리를 행하는 기판 처리 방법 및 이에 이용하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 공정에서는 피처리체인 기판에 대해 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 것이 행해진다. 플라즈마 에칭 처리는 예컨대, 한 쌍의 평행 평판 전극(상부 및 하부 전극)을 배치한 처리 용기 내에서, 하부 전극으로서 기능하는 탑재대에 기판을 탑재하고, 전극 중 적어도 한쪽에 고주파 전력을 인가하여 전극간에 고주파 전계를 형성한다. 이 고주파 전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성하고, 이 플라즈마에 의해서 기판 상의 재료막을 에칭 처리한다.
플라즈마 에칭 처리 동안에는 탑재대에 탑재된 기판의 이면측을 향해서, 예컨대 He 가스 등의 전열 가스를 공급하여, 기판 온도를 컨트롤하는 것이 행해지고 있다(예컨대, 특허문헌 1, 2). 전열 가스는 기판을 탑재하는 탑재대에 마련된 복수의 가스 구멍으로부터 공급된다.
최근에는, FPD용 유리 기판이 대형화되고 있어, 그 한 변의 길이가 2m를 넘는 것도 있다. 한편, 기판 상에 형성되는 디바이스는 매년 미세화가 진행되고 있다. 이와 같이, 기판의 대형화와 디바이스의 미세화의 진행에 의해서, 이하와 같은 문제가 발생하고 있다.
우선, 기판이 대면적화되고 있는 것에 따라서, 이전에 비해서, 전열 가스에 의한 온도 제어가 어렵게 되었으며, 기판면 내에서의 온도의 불균일이 발생하기 쉽게 되었다. 기판면 내에서의 온도가 불균일한 상태에서 에칭을 행하면, 기판면 내에서의 균일한 에칭 처리가 곤란하게 된다. 기판면 내에서 온도를 균일화하기 위해서는 탑재대의 가스 구멍을 증가시켜서, 기판의 이면측으로의 전열 가스의 공급 효율을 높이는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 가스 구멍에 근접한 부위의 기판 표면에서는 에칭 얼룩이 발생하는 경우가 있다. 그 원인은 가스 구멍으로부터 분사된 전열 가스가 직접 닿는 영역과, 그 이외의 영역에서, 기판 표면 측의 에칭율이나 에칭 정밀도에 차이가 생기기 때문이다. 따라서, 가스 구멍의 수를 과도하게 증가시키면, 오히려 기판면 내에서의 처리의 균일화를 도모하기 어렵게 될 우려가 있다. 더욱이, 에칭 얼룩이 제품의 수율에 미치는 영향은 디바이스가 미세할수록 더 커진다. 이러한 이유에서, 전열 가스용 가스 구멍의 수를 증가시킴으로써 기판면 내에서의 온도 제어 효율을 개선한다고 하는 방법에는 한계가 있다.
상기와 같이, 디바이스에 대한 영향을 고려하면, 전열 가스용 가스 구멍의 수는 적은 편이 바람직하다. 그러나, 기판이 대형으로 되면, 전열 가스를 기판의 이면측에 균등하게 충전(充塡)할 때까지 시간이 걸리기 때문에, 현재의 상황보다 백 쿨링용 가스 구멍의 수를 삭감한 경우에는 에칭 프로세스의 스루풋을 크게 저하시켜 버릴 염려가 있다. 따라서, 가스 구멍의 수를 삭감하면, 대형화가 진행되는 기판면 내에서의 균일한 온도 제어는 점점 곤란하게 된다.
국제 공개 제 WO2002/065532호(도 1 등)
본 발명은 상기 실정을 감안해서 이루어진 것으로, 그 제 1 목적은 전열 가스를 사용해서 기판의 온도 제어를 행하는 프로세스에 있어서, 기판면 내에서의 처리의 균일성을 유지하는 것이다. 또한, 본 발명의 제 2 목적은 전열 가스를 사용해서 기판의 온도 제어를 행하는 기판 처리 장치에 있어서, 백 쿨링용 가스 구멍의 수를 극력 삭감하는 것이다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 기판의 이면측에 전열 가스를 공급하면서 처리를 행하는 기판 처리 방법이다. 이 처리 방법은, 피처리체를 수용함과 아울러 내부를 진공으로 유지하는 것이 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서, 상기 기판을 탑재함과 아울러 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 복수의 가스 구멍을 가진 탑재대와, 상기 탑재대의 상면에 대해 승강 변위 가능하게 마련되어서, 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 위치에 지지하는 지지 부재와, 상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로와, 상기 가스 구멍에 연통하는 제 2 가스 공급로와, 상기 제 1 가스 공급로에 마련되어서, 상기 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와, 상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 처리 용기에 접속된 배기로와, 상기 배기로의 컨덕턴스를 가변으로 조절하는 밸브와, 상기 배기로에 접속된 배기 장치를 구비한 처리 장치를 이용해서 행해진다.
그리고, 본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 처리 용기 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절하는 단계와, 상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 압력 조절 가스를 도입하여, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0보다 높은 압력 P1으로 조절하는 단계와, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P1으로 유지한 상태에서, 상기 지지 부재를 하강시켜서 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재하는 단계와, 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재한 상태에서, 상기 처리 용기 내로의 압력 조절 가스의 도입을 정지하고, 상기 제 2 가스 공급로 및 상기 가스 구멍을 통해서 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 공급하여, 상기 기판과 상기 탑재대 사이의 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계와, 상기 전열 공간의 상기 압력 P2를 유지하면서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하여, 상기 전열 공간을 제외한 상기 처리 용기 내를 압력 P3로 조절하고, 상기 기판을 처리하는 단계를 포함한다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계에 있어서, 상기 처리 용기 내로부터 상기 압력 조절 가스를 배기해도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 압력 P0, P1, P2의 관계가, P1≥P2>P0이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 압력 조절 가스로서, 상기 전열 가스와 같은 종류의 가스를 사용해도 된다. 이 경우, 상기 압력 조절 가스 및 상기 전열 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 압력 조절 가스로서, 상기 전열 가스와 다른 종류의 가스를 이용해도 된다. 이 경우, 상기 압력 조절 가스는 질소 가스 또는 헬륨 가스이고, 상기 전열 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 압력 조절 가스를 배기하는 단계에서는 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0까지 저하시켜도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 가스 구멍으로부터, 상기 기판의 이면의 외주부를 향해서 상기 전열 가스를 분사해도 된다. 이 경우, 상기 가스 구멍은 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내의 이면을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 것이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 상기 기판을 플라즈마 처리하는 것이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 기판의 이면측에 전열 가스를 공급하면서 처리를 행하는 것이다. 이 기판 처리 장치는, 피처리체를 수용함과 아울러 내부를 진공으로 유지하는 것이 가능한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 상기 기판을 탑재함과 아울러 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 복수의 가스 구멍을 가진 탑재대와, 상기 탑재대의 상면에 대해 승강 변위 가능하게 마련되어서, 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 위치에 지지하는 지지 부재와, 상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로와, 상기 가스 구멍에 연통하는 제 2 가스 공급로와, 상기 제 1 가스 공급로에 마련되어서, 상기 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와, 상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와, 상기 처리 용기에 접속된 배기로와, 상기 배기로의 컨덕턴스를 가변으로 조절하는 밸브와, 상기 배기로에 접속된 배기 장치와, 상기 기판 처리 장치의 각 구성부를 제어해서 상기 기판을 처리하는 제어부를 구비하고 있다.
본 발명의 기판 처리 장치에 있어서, 상기 제어부는 상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 처리 용기 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절하는 단계와, 상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 압력 조절 가스를 도입하여, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0보다 높은 압력 P1으로 조절하는 단계와, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P1으로 유지한 상태에서, 상기 지지 부재를 하강시켜서 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재하는 단계와, 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재한 상태에서, 상기 처리 용기 내로의 압력 조절 가스의 도입을 정지하고, 상기 제 2 가스 공급로 및 상기 가스 구멍을 통해서 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 공급하여, 상기 기판과 상기 탑재대 사이의 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계와, 상기 전열 공간의 상기 압력 P2를 유지하면서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하여, 상기 전열 공간을 제외한 상기 처리 용기 내를 압력 P3으로 조절하고, 상기 기판을 처리하는 단계가 행해지도록 제어한다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 상기 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계에 있어서, 상기 처리 용기 내로부터 상기 압력 조절 가스를 배기해도 된다.
본 발명의 기판 처리 장치에 있어서, 상기 압력 P0, P1, P2의 관계가, P1≥P2>P0이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 상기 가스 구멍이, 상기 기판의 이면의 외주부에 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있어도 된다. 이 경우, 상기 가스 구멍은 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내의 이면에 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있어도 된다.
본 발명의 기판 처리 장치는, 상기 처리 용기 내에서 플라즈마를 생성시키기 위한 고주파 전원을 더 구비한 플라즈마 처리 장치이어도 된다.
본 발명의 기판 처리 방법은, 지지 부재에 의해서 기판을 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 처리 용기 내에 압력 조절 가스를 도입해서 압력을 조절하는 단계를 행한 후, 탑재대에 기판을 탑재시킴으로써, 기판의 이면측의 전열 공간에 전열 가스를 용이하게 충만시킬 수 있다. 따라서, 전열 가스에 의한 전열 효율을 높여, 기판면 내에서의 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 처리 장치에서는, 기판의 이면측의 공간에 전열 가스를 용이하게 충만시키는 것이 가능하다는 점에서, 전열 가스용 가스 구멍의 수를 대폭 삭감하는 것이 가능하다. 따라서, 가스 구멍에 의한 에칭 얼룩의 발생을 저감하는 것이 가능하고, 기판면 내에서의 처리의 균일성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도,
도 2a는 탑재대의 상면의 주요부를 확대해서 나타내는 평면도,
도 2b는, 도 2a에서의 IIB-IIB 화살표 방향에서 본 단면도,
도 3은, 도 1에 있어서의 제어부의 하드웨어 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 공정 순서를 나타내는 타이밍 차트,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 주요 공정에서의 처리 용기 내의 상태를 설명하는 공정도,
도 6은, 도 5에 이어지는 공정을 설명하는 도면,
도 7은, 도 6에 이어지는 공정을 설명하는 도면,
도 8은, 도 7에 이어지는 공정을 설명하는 도면,
도 9는, 도 8에 이어지는 공정을 설명하는 도면,
도 10은, 도 9에 이어지는 공정을 설명하는 도면,
도 11은 비교예로, 종래 기술의 기판 처리 방법의 주요 공정에서의 처리 용기 내의 상태를 설명하는 공정도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 우선, 도 1을 참조하면서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치에 대해서 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치(100)는 FPD용의 직사각형의 기판(S)에 대해 에칭을 행하는 용량 결합형의 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있다. 한편, FPD에서는 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence;EL) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다. 특히, 플라즈마 에칭 장치(100)는 대형 기판(S), 예컨대 긴 변의 길이가 1m 이상인 유리 기판을 처리하는 목적에 적합한 것이다.
<처리 용기>
이 플라즈마 에칭 장치(100)는 표면이 양극 산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 각기둥 형상으로 성형된 처리 용기(1)를 갖고 있다. 처리 용기(1)는 바닥벽(1a), 4개의 측벽(1b)(측벽 1b1, 1b2의 2개만 도시)에 의해 구성되어 있다. 또한, 처리 용기(1)의 상부에는 덮개체(1c)가 접합되어 있다.
덮개체(1c)는 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 덮개체(1c)를 닫은 상태에서 덮개체(1c)와 각 측벽(1b)의 접합 부분은 O링 등의 밀봉 부재(3)에 의해서 밀봉되어, 처리 용기(1) 내의 기밀성이 유지되고 있다.
<탑재대>
처리 용기(1) 내에는 기판(S)을 탑재하는 탑재대(5)가 마련되어 있다. 처리 용기(1) 내의 바닥부에는 절연 부재(6)와, 이 절연 부재(6) 상에 마련된 하부 기재(7)가 배치되어 있다. 이 하부 기재(7) 위에, 기판(S)을 탑재 가능한 탑재대(5)가 마련되어 있다. 하부 전극이기도 한 탑재대(5)는 알루미늄이나 스테인레스강(SUS) 등의 도전성 재료로 이루어지는 기재(5a)를 갖고 있다. 기재(5a), 하부 기재(7) 및 절연 부재(6)의 측부는 절연 부재(8)에 의해 둘러싸여 있다. 절연 부재(8)에 의해 탑재대(5)의 측면의 절연성이 확보되어, 플라즈마 처리시의 이상 방전이 방지되고 있다.
탑재대(5)는 기재(5a)의 상면에, 아래부터 차례로, 제 1 절연층(67), 전극(69) 및 제 2 절연층(71)이 적층된 정전 흡착 기구를 갖고 있다. 제 1 절연층(67)과 제 2 절연층(71) 사이의 전극(69)에, 직류 전원(73)으로부터 급전선(75)을 통해서 직류 전압을 인가함으로써 예컨대, 쿨롱력에 의해서 기판(S)을 정전 흡착할 수 있다. 기판(S)을 탑재한 상태에서, 제 2 절연층(71)의 상면과 기판(S)의 이면 사이에는 기판(S)을 흡착 유지한 상태에서, 후술하는 전열 가스를 충전하기 위한 간극인 전열 공간(50)이 형성되어 있다. 한편, 전열 공간(50)은 그 높이가 얼마 안되기 때문에, 도 1에서는 그 위치만을 나타내고 있다.
또한, 탑재대(5)는, 그 상면에 대해 승강 변위 가능하게 마련되어서, 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 위치에 지지하는 지지 부재로서의 복수의 리프터 핀을 구비하고 있다(도 1에서는 도시 생략).
<가스 공급 기구>
탑재대(5) 상방에는, 이 탑재대(5)와 평행하고, 또한 대향해서 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(15)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(15)는 처리 용기(1) 상부의 덮개체(1c)로 지지되고 있다. 샤워 헤드(15)는 중공 형상을 이루고 있으며, 그 내부에는 가스 확산 공간(15a)이 마련되어 있다. 또한, 샤워 헤드(15)의 하면(탑재대(5)와의 대향면)에는 처리 가스로서의 에칭 가스를 토출하는 복수의 가스 토출 구멍(15b)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(15)는 접지되어 있고, 탑재대(5)와 함께 한 쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.
샤워 헤드(15)의 상부 중앙 부근에는 가스 도입구(17)가 마련되어 있다. 이 가스 도입구(17)에는 제 1 가스 공급로로서의 가스 공급관(19)이 접속되어 있다. 이 가스 공급관(19)에는 2개의 밸브(21A, 21A) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(23A)가 마련되어 있다. 그리고, 가스 공급관(19)의 타단측에는, 예컨대 처리 가스로서의 에칭 가스, 압력 조절 가스, 전열 가스 등을 공급하는 가스 공급원(25)이 접속되어 있다. 한편, 에칭 가스로서는 예컨대, 할로겐계 가스나 O2 가스 이외에, Ar 가스 등의 희가스 등을 이용할 수 있다.
<배기 기구>
상기 처리 용기(1) 내의 4 모서리에 가까운 위치에는, 바닥벽(1a)에, 관통 개구부로서의 배기용 개구(27)가 4개소에 형성되어 있다(2개만 도시). 각 배기용 개구(27)에는 배기관(29)이 접속되어 있다. 배기관(29)은 그 단부에 플랜지부(29a)를 갖고 있고, 이 플랜지부(29a)와 바닥벽(1a) 사이에 O링(도시 생략)을 배치한 상태로 고정되어 있다. 배기관(29)은 배기 장치(31)에 접속되어 있다. 배기 장치(31)는 예컨대 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이것에 의해 처리 용기(1) 내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, 배기관(29)에는 배기로의 컨덕턴스를 가변으로 조절하는 APC 밸브(32)가 마련되어 있다.
<기판 반입반출구>
처리 용기(1)의 측벽(1b1)에는 기판 반송용 개구(33)가 마련되어 있다. 이 기판 반송용 개구(33)는 게이트 벨브(35)에 의해 개폐되어, 기판(S)을 인접하는 반송실(도시 생략)과의 사이에서 반송할 수 있게 되어 있다. 게이트 벨브(35)는 측벽(1b1)과의 사이에 제 1 밀봉 부재인 O링(37)를 배치한 상태에서, 나사 등의 고정 수단을 이용해서 측벽(1b1)에 고정되어 있다.
<고주파 전원>
하부 기재(7)에는 급전선(39)이 접속되어 있다. 이 급전선(39)에는 매칭 박스(M.B.)(41)를 통해서 고주파 전원(43)이 접속되어 있다. 이로써, 고주파 전원(43)으로부터 예컨대 13.56MHz의 고주파 전력이, 하부 기재(7)를 통해서 하부 전극으로서의 탑재대(5)에 공급된다. 한편, 급전선(39)은 바닥벽(1a)에 형성된 관통 개구부로서의 급전용 개구(45)를 통해서 처리 용기(1) 내로 도입되어 있다.
<백 쿨링 기구>
바닥벽(1a), 절연 부재(6) 및 하부 기재(7)에는 이들을 관통하는 가스 통로(77)가 형성되어 있다. 이 가스 통로(77)는 전열 가스 공급관(78)을 통해서, 가스 공급원(25)에 접속되어 있다. 이 전열 가스 공급관(78)에는 2개의 밸브(21B, 21B), 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(23B) 및 PCV(Pressure Control Valve)(24)가 마련되어 있다. 그리고, 가스 통로(77)를 통해서 전열 가스, 예컨대 He 가스 등을 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 공급할 수 있다. 즉, 탑재대(5)는 기판(S)의 이면에 전열 가스를 공급해서 냉각하는 백 쿨링 기구를 구비하고 있다. 가스 통로(77)에 공급된 전열 가스는, 하부 기재(7)와 기재(5a)의 경계에 형성된 가스 저장부(79)를 통해서 일단 수평 방향으로 확산된 후, 기재(5a), 제 1 절연막(67) 및 제 2 절연막(71)을 관통해서 형성된 복수의 가스 구멍(81)으로부터 기판(S)의 이면측으로 분출된다. 이렇게 해서, 탑재대(5)의 냉열이 기판(S)에 전달되어, 기판(S)이 소정의 온도로 유지된다. 따라서, 탑재대(5)로부터 기판(S)으로의 열 전달을 기판(S)의 면 내에서 균일하게 하는 것이 가능해져서, 에칭 얼룩의 발생을 방지할 수 있다.
도 2a는 탑재대(5)의 상면의 주요부를 확대해서 나타내는 평면도이다. 또한, 도 2b는, 도 2a에서의 IIB-IIB 화살표 방향에서 본 단면도이다. 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는 후술하는 처리 순서를 실행함으로써, 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 전열 가스를 용이하게 충만시키는 것이 가능하다는 점에서, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 복수의 가스 구멍(81)은 기판(S)의 이면의 외주부에 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있다. 보다 구체적으로는, 가스 구멍(81)은 탑재대(5)에 있어서, 기판(S)의 단부로부터의 거리 L이 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내에, 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있다. 기판(S)의 단부로부터의 거리 L이 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내는, 디바이스가 형성되는 영역 밖이기 때문에, 이 부위에 에칭 얼룩이 발생해도, 수율에 영향을 미치지 않는다. 이와 같이, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는 기판(S)의 디바이스 형성 영역에 대향하는 탑재대(5)의 영역에서, 전열 가스용 가스 구멍(81)의 수를 대폭 삭감하는 것이 가능하고, 바람직하게는 상기 영역에서의 가스 구멍(81)을 없애는 것이 가능하기 때문에, 가스 구멍(81)에 의한 에칭 얼룩의 발생을 저감하는 것이 가능하다.
하부 기재(7)의 내부에는 전열 매체실(83)이 마련되어 있다. 이 전열 매체실(83)에는 예컨대, 불소계 액체 등의 전열 매체가 전열 매체 도입관(83a)을 통해서 도입되고, 또한 전열 매체 배출관(83b)을 통해서 배출되어, 순환되도록 구성되어 있다. 이 전열 매체의 열(예컨대, 냉열)은 하부 기재(7), 탑재대(5) 및 전열 가스를 통해서, 기판(S)에 대해 전달되어서, 기판(S)의 온도 조절이 행해진다.
<압력 검출 장치>
플라즈마 에칭 장치(100)에는, 처리 용기(1) 내의 압력을 계측하는 압력계(88)가 마련되어 있다. 압력계(88)는 후술하는 제어부(90)와 접속되어 있고, 처리 용기(1) 내의 압력의 계측 결과를 실시간으로 제어부(90)에 제공한다.
<제어부>
플라즈마 에칭 장치(100)의 각 구성부는 제어부(90)에 접속되어, 제어부(90)에 의해서 통괄해서 제어되는 구성으로 되어 있다. 제어부(90)는 플라즈마 에칭 장치(100)의 각 구성부를 제어하는 모듈 컨트롤러(Module Controller)이다. 제어부(90)는 도시하지 않은 I/O 모듈에 접속되어 있다. 이 I/O 모듈은 복수의 I/O부를 갖고 있고, 플라즈마 에칭 장치(100)의 각 엔드 디바이스에 접속되어 있다. I/O부에는 디지털 신호, 아날로그 신호 및 시리얼 신호의 입출력을 제어하기 위한 I/O 보드가 마련되어 있다. 각 엔드 디바이스에 대한 제어 신호는 각각 I/O부로부터 출력된다. 또한, 각 엔드 디바이스로부터의 출력 신호는 각각 I/O부에 입력된다. 플라즈마 에칭 장치(100)에 있어서, I/O부에 접속된 엔드 디바이스로서는, 예컨대, 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(23A, 23B), APC 밸브(32), 배기 장치(31), 고주파 전원(43) 등을 들 수 있다.
다음으로 도 3을 참조해서, 제어부(90)의 하드웨어 구성의 일례에 대해서 설명한다. 제어부(90)는 주 제어부(101)와, 키보드, 마우스 등의 입력 장치(102)와, 프린터 등의 출력 장치(103)와, 표시 장치(104)와, 기억 장치(105)와, 외부 인터페이스(106)와, 이들을 서로 접속하는 버스(107)를 구비하고 있다. 주 제어부(101)는 CPU(중앙 처리 장치)(111), RAM(랜덤 액세스 메모리)(112) 및 ROM(리드 온리 메모리)(113)를 갖고 있다. 기억 장치(105)는 정보를 기억할 수 있는 것이라면, 그 형태는 관계없지만, 예컨대 하드디스크 장치 또는 광 디스크 장치이다. 또한, 기억 장치(105)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체(115)에 대해 정보를 기록하고, 또한 기록 매체(115)로부터 정보를 판독하게 되어 있다. 기록 매체(115)는 정보를 기록할 수 있는 것라면, 그 형태는 관계없지만, 예컨대 하드디스크, 광 디스크, 플래시 메모리 등이다. 기록 매체(115)는 본 실시예에 따른 기판 처리 방법의 레시피를 기록한 기록 매체이어도 된다.
제어부(90)에서는 CPU(111)가 RAM(112)을 작업 영역으로서 이용해서 ROM(113) 또는 기억 장치(105)에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에 있어서 기판(S)에 대한 플라즈마 에칭 처리를 실행할 수 있게 되어 있다.
<처리 순서>
다음으로 이상과 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(100)에서의 처리 동작에 대해서 설명한다. 도 4는 플라즈마 에칭 장치(100)에서 행해지는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 처리 순서를 나타내는 타이밍 차트이다. 또한, 도 5~10은 이 처리 순서의 주요 공정에서의 처리 용기(1) 내의 상태를 설명하는 공정도이다. 본 실시예에 있어서의 바람직한 처리 순서는 도 4에 나타낸 바와 같이, 공정 1~공정 5을 포함할 수 있다.
(준비 공정)
우선, 이전 단계의 처리로서, 게이트 벨브(35)를 개방한 상태에서, 기판(S)을, 도시하지 않은 반송 장치의 포크에 의해서, 기판 반송용 개구(33)를 통해서 처리 용기(1) 내로 반입해서 리프터 핀(85)으로 건넨다.
(공정 1)
공정 1에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 처리 용기(1) 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절한다. 즉, 기판 반입 후, 게이트 벨브(35)를 닫고, 배기 장치(31)를 작동시켜서, 처리 용기(1) 내를 압력 P0(완전 흡인 상태)가 될 때까지 진공 흡인한다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 공정 1의 단계에서는 압력 조절 가스(G1), 전열 가스(G2), 에칭 가스(G3) 중 어느 것도 공급하지 않는다.
(공정 2)
공정 2에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 제 1 가스 공급로로서의 가스 공급관(19)을 통해서 처리 용기(1) 내에 압력 조절 가스(G1)를 도입하여, 처리 용기(1) 내를 압력 P0보다 큰 압력 P1으로 조절한다. 즉, 기판(S)을 리프터 핀(85)에 의해서 유지한 상태에서, 배기 장치(31)를 작동시키면서, 밸브(21A, 21A)를 개방하여, 가스 공급원(25)으로부터 압력 조절 가스(G1)를 가스 공급관(19), 가스 도입구(17)를 거쳐서 샤워 헤드(15)의 가스 확산 공간(15a)에 도입한다. 이 때, 매스 플로우 컨트롤러(23A)에 의해서 압력 조절 가스(G1)의 유량 제어가 행해진다. 또한, APC 밸브(32)에 의해서 배기로의 컨덕턴스를 조절한다. 가스 확산 공간(15a)에 도입된 압력 조절 가스(G1)는 또한 복수의 토출 구멍(15b)을 통해서 처리 용기(1) 내에 균일하게 토출되어, 처리 용기(1) 내가 압력 P1으로 유지된다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 공정 2의 단계에서는 전열 가스(G2) 및 에칭 가스(G3)는 공급하지 않는다. 또한, 공정 2에서는 배기 장치(31)의 배기 강도는 공정 1보다 약한 조절 압력으로 설정한다.
(공정 3)
공정 3에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(1) 내를 압력 P1으로 유지한 상태에서, 리프터 핀(85)을 하강시켜서 탑재대(5)에 기판(S)을 탑재한다. 이로써, 기판(S)은 탑재대(5) 상에 세팅된다. 기판(S)의 이면과 탑재대(5)의 상면 사이에는 전열 공간(50)이 형성된다. 또한, 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에는 압력 조절 가스(G1)가 봉입된 상태가 되기 때문에, 기판(S)과 탑재대(5) 사이의 전열 공간(50) 내의 압력은 압력 P1과 거의 동등하게 된다. 한편, 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 공정 3의 단계에서는 전열 가스(G2) 및 에칭 가스(G3)는 공급하지 않는다. 또한, 공정 3에서는 배기 장치(31)의 배기 강도는 공정 1보다 약한 조절 압력으로 설정한다.
(공정 4)
공정 4에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(1) 내로의 압력 조절 가스(G1)의 도입을 정지함과 아울러, 기판(S)을 정전 흡착시킨 후, 전열 가스(G2)의 공급을 개시한다. 기판(S)의 정전 흡착은 제 1 절연층(67)과 제 2 절연층(71) 사이의 전극(69)에, 직류 전원(73)으로부터 급전선(75)을 통해서 직류 전압을 인가함으로써 행한다. 그리고, 밸브(21B, 21B)를 개방하여, 가스 공급원(25)의 전열 가스(G2)를 제 2 가스 공급로로서의 전열 가스 공급관(78), 가스 통로(77), 가스 저장부(79)를 거쳐서, 복수의 가스 구멍(81)으로부터 기판(S)의 이면측으로 분사하여, 기판(S)과 탑재대(5) 사이의 전열 공간(50)을 압력 P2로 조절한다. 이 때, 매스 플로우 컨트롤러(23B) 및 PCV(24)에 의해서 전열 가스(G2)의 유량 제어가 행해져서, 전열 공간(50)의 압력이 P2로 조절된다. 여기서, 이전 단계인 공정 3에 있어서, 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 압력 조절 가스(G1)가 봉입되어 있고, 전열 공간(50) 내의 압력은 거의 압력 P1에 가까운 상태에 있기 때문에, 압력 P2에 대한 조절을 단시간에 빠르게 행할 수 있게 된다. 또한, 압력 조절 가스(G1)와 전열 가스(G2)가 다른 종류의 가스인 경우에도, 용이하게 전열 가스(G2)로 치환된다. 한편, 이 공정 4에서는 압력 조절 가스(G1)로서, 플라즈마 에칭 처리에 영향을 미칠 가능성이 있는 종류의 가스를 이용하는 경우에는 도 4 및 도 8에 나타낸 바와 같이, 배기 장치(31)에 의해서 처리 용기(1) 내의 압력 조절 가스(G1)를 배기하여, 처리 용기(1) 내의 전열 공간(50) 이외의 공간을 압력 P0까지 저하시키는 것이 바람직하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 이 공정 4의 단계에서는 아직 에칭 가스(G3)는 공급하지 않는다. 또한, 공정 4에서는 배기 장치(31)의 배기 강도는 공정 1과 동등한 완전 흡인으로 설정한다.
(공정 5)
공정 5에서는 공정 4의 이후에, 전열 가스(G2)의 공급을 계속하여, 전열 공간(50)의 압력 P2를 유지하면서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(1) 내에 에칭 가스(G3)를 도입하여, 전열 공간(50)을 제외한 처리 용기(1) 내를 압력 P3로 조절하고, 기판(S)을 플라즈마 에칭 처리한다. 이 공정 5에서는 밸브(21A, 21A)를 개방하여, 가스 공급원(25)으로부터 에칭 가스(G3)를 가스 공급관(19), 가스 도입구(17)를 거쳐서 샤워 헤드(15)의 가스 확산 공간(15a)에 도입한다. 이 때, 매스 플로우 컨트롤러(23A)에 의해서 에칭 가스(G3)의 유량 제어가 행해진다. 가스 확산 공간(15a)에 도입된 에칭 가스(G3)는 또한 복수의 가스 토출 구멍(15b)을 통해서 탑재대(5) 상에 탑재된 기판(S)에 대해 균일하게 토출된다. 이 때, 처리 용기(1) 내의 전열 공간(50) 이외의 공간의 압력 P3은, 목적으로 하는 에칭 처리의 내용에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 이 상태에서 고주파 전원(43)으로부터 고주파 전력이 탑재대(5)에 인가된다. 이로써, 하부 전극으로서의 탑재대(5)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(15) 사이에 고주파 전계가 발생하여, 에칭 가스(G3)가 해리하여 플라즈마화된다. 이 플라즈마에 의해, 기판(S)에 대해 에칭 처리가 실시된다. 한편, 공정 5에서는 배기 장치(31)의 배기 강도는 공정 1보다 약한 조절 압력으로 설정한다.
(종료 공정)
기판(S)에 대해 소정 시간의 에칭 처리를 실시한 후, 고주파 전원(43)으로부터의 고주파 전력의 인가를 정지한다. 또한, 밸브(21A, 21A)를 닫아서 에칭 가스(G3)의 도입을 정지한 후, 도 10에 나타낸 바와 같이, 처리 용기(1) 내를 소정의 압력까지 감압함과 아울러, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 반송 위치까지 상승시킨다. 한편, 본 공정에서는 처리 용기(1) 내를 압력 P0까지 저하시키는 것이 바람직하다. 다음으로, 게이트 벨브(35)를 개방하고, 탑재대(5)로부터 도시하지 않은 반송 장치의 포크로 기판(S)을 건네서, 처리 용기(1)의 기판 반송용 개구(33)로부터 기판(S)을 반출한다. 이상의 조작에 의해, 기판(S)에 대한 플라즈마 에칭 처리가 종료된다.
이상과 같은 처리 순서를 반복해서 행함으로써, 복수의 기판(S)에 대해 플라즈마 에칭 처리를 행할 수 있게 된다.
한편, 압력 조절 가스(G1)로서, 플라즈마 에칭 처리에 영향을 미치지 않는 종류의 가스를 이용하는 경우에는, 공정 4에서 압력 조절 가스(G1)의 배기는 행하지 않아도 된다.
이상의 처리 순서에 있어서, 처리 용기(1) 내의 압력 P0, P1과, 전열 공간(50)의 P2의 관계는 P1≥P2>P0으로 하는 것이 바람직하고, P1=P2로 하는 것이 보다 바람직하다. 예컨대, 압력 P0으로서는 0~0.67Pa의 범위 내, 바람직하게는 0.13Pa정도, 압력 P1으로서는 100~300Pa의 범위 내, 바람직하게는 200Pa 정도, 압력 P2로서는 100~300Pa의 범위 내, 바람직하게는 200Pa 정도로 할 수 있다. 이와 같이, 공정 2 및 공정 3에 있어서, 미리 처리 용기(1) 내의 압력 P1을, 공정 5로 설정되는 전열 공간(50)의 압력 P2 이상으로 설정해 둠으로써, 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 압력 조절 가스(G1)가 봉입된 상태가 된다. 여기서, 압력 조절 가스(G1)로서, 전열 가스(G2)와 같은 종류의 가스를 이용하는 경우에는 전열 공간(50)에 봉입된 압력 조절 가스(G1)를 그대로 전열 가스(G2)로서 이용할 수 있기 때문에, 기판(S)의 온도 조절을 빠르고, 또한 효율 좋게 행할 수 있다. 한편, 압력 조절 가스(G1)로서, 전열 가스(G2)와 다른 종류의 가스를 이용하는 경우에는 전열 공간(50)에 봉입된 상태의 압력 조절 가스(G1)는, 공정 4 이후에 전열 가스(G2)로 용이하게 치환됨으로써, 기판(S)의 온도 조절을 빠르고, 또한 효율 좋게 행할 수 있다. 이렇게 해서, 탑재대(5)로부터 기판(S)으로의 열전도 효율을 높여서, 기판(S)의 면 내에서의 온도의 불균일을 억제할 수 있다. 그 결과, 예컨대 에칭 얼룩 등의 처리의 불균일을 막을 수 있다.
이상의 처리 순서에서 이용하는 압력 조절 가스(G1)로서는 전열 가스(G2)와 같은 종류의 가스를 이용할 수 있다. 이 경우, 압력 조절 가스(G1) 및 전열 가스(G2)로서, 예컨대 헬륨 가스, 질소 가스 등을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 압력 조절 가스(G1)로서, 전열 가스(G2)와 다른 종류의 가스를 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 압력 조절 가스(G1)가 질소 가스일 때는 전열 가스(G2)로서 헬륨 가스를, 압력 조절 가스(G1)가 헬륨 가스일 때는 전열 가스(G2)로서 질소 가스를 이용할 수 있다.
다음으로 종래 기술과의 대비에 있어서, 본 발명의 작용 효과를 설명한다. 도 11은 비교예로, 종래 기술의 기판 처리 방법의 주요 공정에서의 처리 용기 내의 상태를 설명하는 공정도이다. 도 11(a)는 상기 실시예의 공정 1에 대응하는 공정(도 5 참조)을 나타내고 있다. 즉, 기판 반입후, 게이트 벨브(35)를 닫고, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 배기 장치(31)를 작동시켜서, 처리 용기(1) 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절한다.
다음으로 도 11(b)는 상기 실시예의 공정 3에 대응하는 공정(도 7 참조)을 나타내고 있다. 단, 공정 3과 달리 처리 용기(1) 내를 압력 P0(완전 흡인 상태)로 유지한 채로, 리프터 핀(85)을 하강시켜서 탑재대(5)에 기판(S)을 탑재한다. 이로써, 기판(S)은 탑재대(5) 상에 세팅된다. 기판(S)의 이면과 탑재대(5)의 상면 사이에는 전열 공간(50)이 형성된다.
다음으로 도 11(c)에서는 탑재대(5)에 기판(S)을 탑재한 상태에서, 전극(69)에, 직류 전원(73)으로부터 급전선(75)을 통해서 직류 전압을 인가함으로써 기판(S)을 정전 흡착시킨다. 그리고, 제 2 가스 공급로로서의 전열 가스 공급관(78), 가스 통로(77), 가스 저장부(79)를 통해서, 복수의 가스 구멍(81)으로부터 기판(S)의 이면측을 향해서 전열 가스(G2)를 공급하여, 기판(S)과 탑재대(5) 사이의 전열 공간(50)을 압력 P2로 유지함과 아울러, 가스 공급관(19)을 통해서 처리 용기(1) 내에 에칭 가스(G3)를 도입하여, 전열 공간(50)을 제외한 처리 용기(1) 내를 압력 P3로 조절하고, 기판(S)을 처리한다.
도 11(a)~(c)에 나타낸 바와 같이, 종래 기술의 기판 처리 방법은 도 4의 타이밍 차트에 있어서, 공정 2 및 공정 4에 상당하는 공정을 마련하지 않았다. 즉, 처리 용기(1) 내를 압력 P0으로 한 상태로부터[도 11(a)], 바로 탑재대(5)에 기판(S)을 탑재하고[도 11(b)], 에칭 가스(G3) 및 전열 가스(G2)의 도입을 개시하고 있었다[도 11(c)]. 이 때문에, 기판(S)이 대형으로 되면, 전열 가스를 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 균등하게 충전할 때까지 시간이 걸려서, 스루풋의 저하를 초래함과 아울러, 전열 가스에 의한 온도 제어가 어려워서, 기판(S)의 면 내에서의 온도의 불균일이 발생하기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 전열 가스용 가스 구멍(81)을 탑재대(5)의 전체 면에 걸쳐서 다수 마련할 필요가 있었다.
이에 반해서, 본 실시예의 기판 처리 방법은, 공정 2에 있어서, 리프터 핀(85)에 의해서 기판(S)을 탑재대(5)의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 처리 용기(1) 내에 압력 조절 가스(G1)를 도입하여, 처리 용기(1) 내를 압력 P0보다 큰 압력 P1으로 조절하는 단계를 행한 후에, 공정 3에서 탑재대(5)에 기판(S)을 탑재시킨다. 이로써, 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 전열 가스(G2)를 용이하게 충만시킬 수 있다. 따라서, 전열 가스(G2)에 의한 전열 효율을 높여서, 기판(S)의 면 내에서의 처리의 균일성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는 기판(S)의 이면측의 전열 공간(50)에 전열 가스(G2)를 용이하게 충만시키는 것이 가능하다는 점에서, 전열 가스(G2)용 가스 구멍(81)의 수를 종래 기술에 비해서 대폭 삭감하는 것이 가능해진다. 구체적으로는 복수의 가스 구멍(81)을, 기판(S)의 이면의 외주부에 대향하는 영역에 편재해서 마련할 수 있다. 예컨대, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는, 도 2a 및 도 2b에 나타낸 바와 같이, 가스 구멍(81)은 탑재대(5)에 있어서, 기판(S)의 단부로부터의 거리 L이 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내에서 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있다. 기판(S)의 단부로부터의 거리 L이 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내는 디바이스가 형성되는 영역밖이기 때문에, 이 부위에 에칭 얼룩이 생겨도, 제품의 수율에 영향을 미치지 않는다. 이와 같이, 본 실시예의 플라즈마 에칭 장치(100)에서는, 기판(S)의 디바이스가 형성되는 영역에 대향하는 탑재대(5) 상의 영역에서, 전열 가스용 가스 구멍(81)의 수를 대폭 삭감하는 것이 가능하고, 가스 구멍(81)에 의한 에칭 얼룩의 발생을 저감하는 것이 가능하다. 따라서, 기판(S)의 면 내에서의 처리의 균일성을 높일 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 예시의 목적으로 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예로 제약되는 것이 아니며, 여러가지 변형이 가능하다. 예컨대, 본 발명은 FPD용 기판을 처리 대상으로 하는 플라즈마 처리 장치로 한정되지 않고, 예컨대 반도체 웨이퍼를 처리 대상으로 하는 플라즈마 처리 용기에도 적용할 수 있다. 또한, 플라즈마 에칭 장치로 한정되지 않고, 예컨대 플라즈마 애싱 처리를 행하는 애싱 장치, 플라즈마 CVD 처리나 플라즈마 확산 처리를 행하는 플라즈마 성막 장치, 그 밖의 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 전열 가스(G2)를, 에칭 가스나 압력 조절 가스와 공통의 가스 공급원(25)으로부터 공급하는 구성으로 했지만, 별도의 전열 가스 전용 공급원을 마련하고, 이로부터 전열 가스(G2)를 전열 공간(50)에 공급할 수도 있다.
1 : 처리 용기 1a : 바닥벽
1b, 1b1, 1b2 : 측벽 1c : 덮개체
3 : 밀봉 부재 5 : 탑재대
5a : 기재 7 : 하부 기재
8 : 절연 부재 15 : 샤워 헤드
15a : 가스 확산 공간 15b : 가스 토출 구멍
17 : 가스 도입구 19 : 가스 공급관
21A, 21B : 밸브 23A, 23B : 매스 플로우 컨트롤러
25 : 가스 공급원 27 : 배기용 개구
29 : 배기관 31 : 배기 장치
33 : 기판 반송용 개구 35 : 게이트 벨브
37 : O링 39 : 급전선
41 : 매칭 박스(M.B.) 43 : 고주파 전원
45 : 급전용 개구 50 : 전열 공간
67 : 제 1 절연층 69 : 전극
71 : 제 2 절연층 100 : 플라즈마 에칭 장치
S : 기판

Claims (17)

  1. 기판의 이면측에 전열 가스를 공급하면서 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
    피처리체를 수용함과 아울러 내부를 진공으로 유지하는 것이 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서, 상기 기판을 탑재함과 아울러 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 복수의 가스 구멍을 가진 탑재대와,
    상기 탑재대의 상면에 대해 승강 변위 가능하게 마련되어서, 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 위치에 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로와,
    상기 가스 구멍에 연통하는 제 2 가스 공급로와,
    상기 제 1 가스 공급로에 마련되어서, 상기 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 처리 용기에 접속된 배기로와,
    상기 배기로의 컨덕턴스를 가변으로 조절하는 밸브와,
    상기 배기로에 접속된 배기 장치
    를 구비한 처리 장치를 이용해서,
    상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 처리 용기 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절하는 단계와,
    상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 압력 조절 가스를 도입하여, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0보다 높은 압력 P1으로 조절하는 단계와,
    상기 처리 용기 내를 상기 압력 P1으로 유지한 상태에서, 상기 지지 부재를 하강시켜서 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재하는 단계와,
    상기 탑재대에 상기 기판을 탑재한 상태에서, 상기 처리 용기 내로의 압력 조절 가스의 도입을 정지하고, 상기 제 2 가스 공급로 및 상기 가스 구멍을 통해서 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 공급하여, 상기 기판과 상기 탑재대 사이의 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계와,
    상기 전열 공간의 상기 압력 P2를 유지하면서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하여, 상기 전열 공간을 제외한 상기 처리 용기 내를 압력 P3으로 조절하고, 상기 기판을 처리하는 단계
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계에 있어서, 상기 처리 용기 내로부터 상기 압력 조절 가스를 배기하는 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 P0, P1, P2의 관계는 P1≥P2>P0인 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스로서, 상기 전열 가스와 같은 종류의 가스를 이용하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스 및 상기 전열 가스는 헬륨 가스인 기판 처리 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스로서, 상기 전열 가스와 다른 종류의 가스를 이용하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스는 질소 가스 또는 헬륨 가스이고, 상기 전열 가스는 헬륨 가스 또는 질소 가스인 기판 처리 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압력 조절 가스를 배기하는 단계에서는 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0까지 저하시키는 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 구멍으로부터 상기 기판의 이면의 외주부를 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스 구멍은 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내의 이면을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 기판 처리 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판을 플라즈마 처리하는 것인 기판 처리 방법.
  12. 기판의 이면측에 전열 가스를 공급하면서 처리를 행하는 기판 처리 장치로서,
    피처리체를 수용함과 아울러 내부를 진공으로 유지하는 것이 가능한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서, 상기 기판을 탑재함과 아울러 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 분사하는 복수의 가스 구멍을 가진 탑재대와,
    상기 탑재대의 상면에 대해 승강 변위 가능하게 마련되어서, 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 위치에 지지하는 지지 부재와,
    상기 처리 용기 내에 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로와,
    상기 가스 구멍에 연통하는 제 2 가스 공급로와,
    상기 제 1 가스 공급로에 마련되어서, 상기 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 장치와,
    상기 처리 용기 내의 압력을 검출하는 압력 검출 장치와,
    상기 처리 용기에 접속된 배기로와,
    상기 배기로의 컨덕턴스를 가변으로 조절하는 밸브와,
    상기 배기로에 접속된 배기 장치와,
    상기 기판 처리 장치의 각 구성부를 제어하여 상기 기판을 처리하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 처리 용기 내를 진공 상태인 압력 P0으로 조절하는 단계와,
    상기 지지 부재에 의해서 상기 기판을 상기 탑재대의 상면으로부터 이격시킨 상태에서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 압력 조절 가스를 도입하여, 상기 처리 용기 내를 상기 압력 P0보다 높은 압력 P1으로 조절하는 단계와,
    상기 처리 용기 내를 상기 압력 P1으로 유지한 상태에서, 상기 지지 부재를 하강시켜서 상기 탑재대에 상기 기판을 탑재하는 단계와,
    상기 탑재대에 상기 기판을 탑재한 상태에서, 상기 처리 용기 내로의 압력 조절 가스의 도입을 정지하고, 상기 제 2 가스 공급로 및 상기 가스 구멍을 통해서 상기 기판의 이면측을 향해서 상기 전열 가스를 공급하여, 상기 기판과 상기 탑재대 사이의 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계와,
    상기 전열 공간의 상기 압력 P2를 유지하면서, 상기 제 1 가스 공급로를 통해서 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 도입하여, 상기 전열 공간을 제외한 상기 처리 용기 내를 압력 P3로 조절하고, 상기 기판을 처리하는 단계
    가 행해지도록 제어하는
    것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전열 공간을 압력 P2로 유지하는 단계에 있어서, 상기 처리 용기 내로부터 상기 압력 조절 가스를 배기하는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력 P0, P1, P2의 관계는 P1≥P2>P0인 기판 처리 장치.
  15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 구멍은 상기 기판의 이면의 외주부에 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있는 기판 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 가스 구멍은 상기 기판의 단부로부터 5mm 이상 20mm 이하의 범위 내의 이면에 대향하는 영역에 편재해서 마련되어 있는 기판 처리 장치.
  17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 처리 장치는, 상기 처리 용기 내에서 플라즈마를 생성시키기 위한 고주파 전원을 더 구비한 플라즈마 처리 장치인 기판 처리 장치.
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