KR20180001495A

KR20180001495A - 기판 승강 기구, 기판 탑재대 및 기판 처리 장치

Info

Publication number: KR20180001495A
Application number: KR1020170080365A
Authority: KR
Inventors: 다케시 이토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2016-06-27
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2018-01-04
Also published as: JP6650841B2; KR102002216B1; CN107546171A; JP2018006374A; CN107546171B

Abstract

기판 탑재대의 본체에 변형이 생긴 경우에도, 승강 핀의 높이 위치를 소망하는 위치로 제어할 수 있는 기판 승강 기구, 및 그러한 기판 승강 기구를 가지는 기판 탑재대, 및 기판 처리 장치를 제공한다.
기판 G에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대(3)의 탑재대 본체(5)에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구(8)는 탑재대 본체(5)의 삽입 구멍(5a)에 삽입되고, 기판 탑재면에 대해 출몰하도록 승강 자유롭게 마련되고, 그 선단으로 기판을 지지하는 승강 핀(51)과, 승강 핀(51)을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀(51)을 가이드하는 승강·가이드부(52)와, 승강 핀(51)을 승강 구동하는 구동부(54)를 갖고, 승강·가이드부(52) 및 구동부(54)는 탑재대 본체(5)에 지지되고, 또한 처리 용기(바닥벽(2a))에는 지지되고 있지 않다.

Description

기판 승강 기구, 기판 탑재대 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE LIFTING MECHANISM, SUBSTRATE MOUNTING TABLE, AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 기판 처리 장치의 기판 탑재대에 대해 기판을 승강하는 기판 승강 기구, 기판 탑재대 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 과정에서는, 피처리 기판에 대해 에칭, 스퍼터링, CVD(화학 기상 성장) 등의 플라즈마 처리가 행해진다.

이러한 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에서는, 진공 배기 가능한 챔버 내에 마련된 기판 탑재대 상에 기판을 탑재한 상태에서 처리가 행해진다. 기판 탑재대에 대한 기판의 로딩 및 언로딩은, 기판 승강 기구에 의해 기판을 승강시킴으로써 행해진다. 기판 승강 기구는 기판 탑재대를 관통하여 승강하는 승강 핀을 가지고 있고, 기판에 대응하는 복수 개소에 마련되어 있다. 그리고, 기판을 로딩할 때에는, 승강 핀을 탑재대 본체의 표면으로부터 돌출한 상태로 해서, 반송 암에 실린 기판을 핀의 위로 옮기고 승강 핀을 하강시킨다. 또한, 기판을 언로딩할 때에는, 기판이 탑재대 본체에 탑재되어 있는 상태로부터 승강 핀을 상승시켜 기판을 탑재대 본체 표면으로부터 상승시키고, 그 상태에서 기판을 반송 암으로 옮긴다. 이러한 기술은 관용 기술이며, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있다.

플라즈마 처리시에는, 기판 탑재대에는 플라즈마 생성용의 고주파 전력, 또는 바이어스 인가용의 고주파 전력이 인가되지만, 특허문헌 2에는, FPD용의 유리 기판과 같은 절연성 기판을 플라즈마 처리하는 경우에, 플라즈마가 승강 핀의 위치에서 불균일하게 되지 않도록, 승강 핀으로서 도전성의 것을 이용하여, 기판 탑재대와 동일 전위로 함과 아울러, 승강 핀이 퇴피 위치에 있을 때에, 그 선단(先端)의 높이 위치를 엄격하게 조정하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평11-340208호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-273685호 공보

그런데, 상기 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 종래 승강 핀을 승강하기 위한 기구부는 챔버 본체에 장착되고, 승강 핀 자체도 그 기구부에 설치된다.

이 때문에, 기판 탑재대의 본체에 열적 요인 등으로 변형이 생긴 경우, 승강 핀 자체가 그 변형에 추종할 수 없을 가능성이 있어, 승강 핀의 높이 위치를 소망하는 위치로 제어할 수 없을 우려가 있다.

따라서, 본 발명은 기판 탑재대의 본체에 변형이 생긴 경우에도, 승강 핀의 높이 위치를 소망하는 위치로 제어할 수 있는 기판 승강 기구, 및 그러한 기판 승강 기구를 가지는 기판 탑재대, 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점은 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대의 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구로서, 상기 탑재대 본체의 삽입 구멍에 삽입되고, 기판 탑재면에 대해 출몰하도록 승강 자유롭게 마련되고, 그 선단으로 기판을 지지하는 승강 핀과, 상기 승강 핀을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀을 가이드하는 승강·가이드부와, 상기 승강 핀을 승강 구동하는 구동부를 가지며, 상기 승강·가이드부 및 상기 구동부는 상기 탑재대 본체에 지지되고, 또한 상기 처리 용기에는 지지되어 있지 않은 것을 특징으로 하는 기판 승강 기구를 제공한다.

상기 제 1 관점에 있어, 상기 탑재대 본체의 내부에 마련되고, 상기 승강·가이드부가 기밀하게 부착되는 부착부를 더 가지고 있어도 좋다.

상기 승강·가이드부는 상기 부착부에 기밀하게 부착되고, 내부에 상기 탑재대 본체의 상기 삽입 구멍에 연통하고, 상기 승강 핀이 삽입되는 제 1 공간을 갖고, 상기 승강 핀을 가이드하는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재의 상기 제 1 공간에 연통하는 제 2 공간을 갖고, 상기 승강 핀의 하단부가 부착되고, 상기 승강 핀이 승강과 함께 신축하는 벨로우즈와, 상기 구동부에 의해 승강되고, 상기 벨로우즈의 하단부를 거쳐서 상기 승강 핀을 승강시키는 승강 부재와, 상기 승강 부재의 승강로를 형성하는 지주부를 갖고, 상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간은 상기 삽입 구멍을 통해 상기 처리 용기 내의 진공 분위기에 연통하고 있는 구성을 취할 수 있다.

상기 구동부는 상기 지주부의 하단부에 부착된 베이스판과, 상기 베이스판에 부착된 모터와, 상기 모터로부터 상기 베이스판을 관통하여 위쪽으로 연장되는 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되고, 상기 승강 부재를 승강시키는 승강 헤드를 가지는 모터 실린더로서 구성될 수 있다. 또한, 상기 구동부는 상기 베이스판에 내장된, 상기 로드를 가이드하는 로드 가이드부를 더 가지는 구성으로 할 수 있다.

상기 탑재대 본체에는 고주파 전력이 인가되고, 상기 기판 승강 기구는 적어도 상기 승강·가이드부를 덮도록 마련된, 고주파를 차폐하는 커버 부재를 더 가지는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 커버 부재는 고주파를 차폐하도록, 상단이 상기 처리 용기의 바닥부에 고정되고, 하단이 상기 베이스판의 하면에 용수철재를 거쳐서 접촉되어 있는 구성을 취할 수 있다. 또한, 상기 지주부는 상기 승강 부재의 승강로를 따라 상하로 연장되는 복수의 샤프트를 갖고, 상기 샤프트의 중간부 및 상기 승강 부재는 절연성 재료로 이루어지고, 이들이 상기 탑재대 본체로부터의 고주파 전력을 차단하는 구성을 취할 수도 있다.

상기 승강·가이드부는 메인터넌스시에 상기 탑재대 본체와 함께 매달리는 것이 가능한 구성으로 할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점은 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서, 탑재대 본체와, 상기 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구를 가지며, 상기 기판 승강 기구는 상기 제 1 관점의 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.

본 발명의 제 3 관점은 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 마련되고, 기판이 탑재되는 기판 탑재대와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 구비하고, 기판에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 기판 탑재대는 탑재대 본체와, 상기 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구를 가지며, 상기 기판 승강 기구는 상기 제 1 관점의 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치이다.

본 발명에 의하면, 승강 핀을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀을 가이드하는 승강·가이드부, 및 승강 핀을 승강 구동하는 구동부는 탑재대 본체에 지지되고, 또한 처리 용기에는 지지되어 있지 않기 때문에, 플라즈마의 열 등의 외란에 의해 탑재대 본체에 변형이 생긴 경우에도, 승강 핀이 탑재대 본체의 변형에 추종할 수 있어, 승강 핀의 선단의 높이 위치를 소망하는 위치로 제어할 수 있다. 이 때문에, 승강 핀의 위치에서의 처리 비균일을 억제할 수 있다.

또한, 이와 같이, 승강 핀의 선단의 높이 위치를 엄격하게 제어할 수 있고, 처리 비균일을 억제할 수 있으므로, 종래 처리 비균일이 생길 위험성때문에 기판 승강 기구(승강 핀)를 배치할 수 없었던 기판의 제품 부분에도 기판 승강 기구를 배치할 수 있다. 이 때문에, 기판에 대해 자유롭게 기판 승강 기구를 배치할 수 있어, 종래보다 적은 기판 승강 기구의 수로 안정하게 기판을 승강할 수 있다. 또한, 이것에 의해, 장치 비용의 저하로도 이어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태가 적용되는 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 승강 기구를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 승강 기구의 커버 부재의 주요부를 확대하여 나타내는 단면도이다.
도 4는 종래의 기판 승강 기구의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 5는 기판 승강 기구의 메인터넌스시의 상태를 설명하기 위한 단면도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태가 적용되는 플라즈마 에칭 장치를 나타내는 단면도이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 이 플라즈마 에칭 장치(1)는 직사각형 모양을 이루는 FPD용의 유리 기판(이하, 간단히 「기판」이라 기재함) G에 대해 플라즈마 처리, 예를 들면 플라즈마 에칭 처리를 행하는 용량 결합형 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있다. FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로루미네센스(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 이루어지는 각기둥 형상으로 성형된 챔버(2)를 가지고 있다.

챔버(2) 내의 바닥부에는, 액자 모양을 이루는 절연체로 이루어지는 스페이서 부재(4)를 거쳐서 기판 G를 탑재하기 위한 기판 탑재대(3)가 마련되어 있다. 기판 탑재대(3)는 하부 전극으로서 기능한다. 기판 탑재대(3)는 금속, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 탑재대 본체를 구성하는 기재(5)와, 기재(5)의 상부의 주위에 마련된 절연성의 실드 링(6)과, 기재(5)의 측면의 주위에 마련된 절연 링(7)과, 기판 G를 승강하기 위한 복수의 기판 승강 기구(8)를 구비하고 있다. 기판 승강 기구(8)는 후술하는 바와 같이, 승강 핀(51)을 갖고, 승강 핀(51)은 기재(5)에 마련된 삽입 구멍(5a)에 삽입된다. 스페이서 부재(4)와 기재(5)의 사이, 및 스페이서 부재(4)와 챔버(2)의 바닥벽(2a)의 사이는 기밀하게 밀봉되어 있고, 기재(5)와 바닥벽(2a)의 사이에 대기 분위기의 공간(9)이 형성되고, 이 공간(9)에 의해 기재(5)와 바닥벽(2a)의 사이의 대기 절연이 도모되어 있다.

기재(5)에는, 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(23)이 접속되어 있다. 이 급전선(23)은 도중에 급전선(23a, 23b)으로 분기되어 있고, 급전선(23a)에는 정합기(24a) 및 플라즈마 생성용의 고주파 전원(25a)이 접속되고, 급전선(23b)에는 정합기(24b) 및 바이어스 생성용의 고주파 전원(25b)이 접속되어 있다. 플라즈마 생성용의 고주파 전원(25a)의 주파수는 10~100㎒의 범위이고, 예를 들면 13.56㎒이다. 바이어스 생성용의 고주파 전원(25b)은 기재(5)에 이온을 끌어들이기 위한 것이고, 50㎑~10㎒의 범위의 주파수가 이용되고, 예를 들면 3.2㎒이다.

또, 기판 탑재대(3)의 기재(5)의 표면에는 기판 G를 정전 흡착하는 정전 척(도시하지 않음)이 마련되어 있다. 또한, 기재(5) 내에는, 기판 G의 온도를 제어하기 위한 온도 조절 기구 및 온도 센서(모두 도시하지 않음)가 마련되어 있다. 또, 기판 탑재대(3)의 기재(5)와 챔버(2)의 바닥벽(2a)의 사이는 이들간의 절연을 확보하면서 챔버(2) 내의 진공 배기에 의해 기판 탑재대(3)가 휘는 것을 방지하기 위해, 복수의 체결구(도시하지 않음)에 의해 체결되어 있다. 또한, 기판 탑재대(3)에 기판 G가 탑재된 상태에서, 기판 G와 기판 탑재대(3)의 사이에 열전달을 위한 전열 가스, 예를 들면 He 가스를 공급하는 전열 가스 공급 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있다.

챔버(2)의 상부에는, 챔버(2) 내에 처리 가스를 공급함과 아울러 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(10)가 기판 탑재대(3)와 대향하도록 마련되어 있다. 샤워 헤드(10)는 내부에 처리 가스를 확산시키는 가스 확산 공간(11)이 형성되어 있음과 아울러, 기판 탑재대(3)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(12)이 형성되어 있다.

샤워 헤드(10)의 상면에는 가스 도입구(14)가 마련되고, 이 가스 도입구(14)에는 처리 가스 공급관(15)이 접속되어 있고, 이 처리 가스 공급관(15)은 처리 가스 공급원(18)에 접속되어 있다. 또한, 처리 가스 공급관(15)에는, 개폐 밸브(16) 및 매스플로우 콘트롤러(17)가 개재되어 있다. 실제로는 처리 가스 공급원(18)은 처리 가스의 수에 따라 복수 마련되어 있고, 각 처리 가스 공급원(18)으로부터 각각 처리 가스 공급관(15)이 연장되어 있다. 처리 가스 공급원(18)으로부터는 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가 공급된다. 처리 가스로서는, 할로겐계의 가스, O₂ 가스, Ar 가스 등, 통상 이 분야에서 이용되는 가스를 이용할 수 있다.

챔버(2)의 바닥벽의 가장자리부 또는 모서리부에는 복수의 배기구(29)(2개만 도시)가 형성되어 있고, 각 배기구(29)에는 배기부(30)가 마련되어 있다. 배기부(30)는 배기구(29)에 접속된 배기 배관(31)과, 배기 배관(31)의 개방도를 조정하는 것에 의해 챔버(2) 내의 압력을 제어하는 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)와, 챔버(2) 내를 배기 배관(31)을 거쳐서 배기하기 위한 진공 펌프(33)를 가지고 있다. 그리고, 진공 펌프(33)에 의해 챔버(2) 내가 배기되고, 플라즈마 에칭 처리 중, 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)의 개방도를 조정하는 것에 의해 챔버(2) 내를 소정의 진공 분위기로 설정, 유지한다.

챔버(2)의 하나의 측벽에는, 기판 G를 반입출하기 위한 반입출구(35) 및 그것을 개폐하는 게이트 밸브(36)가 마련되어 있다.

또한, 플라즈마 에칭 장치(1)는 그 각 구성부를 제어하기 위한 마이크로프로세서(컴퓨터)를 가지는 제어부(40)를 구비하고 있다.

다음에, 기판 승강 기구(8)에 대해 설명한다.

도 2는 기판 승강 기구(8)를 나타내는 단면도이다. 기판 승강 기구(8)는 기판 G의 주연부와, 중앙부의 복수 개소에 마련되어 있다. 기판 승강 기구(8)의 배치 및 개수는 기판 G의 크기나 형상에 따라, 휨이 적은 상태에서 기판 G를 승강할 수 있도록 적절히 설정된다.

기판 승강 기구(8)는 기재(5)를 관통하고, 기재(5)의 기판 탑재면에 대해 출몰하도록 승강하는 도전성의 승강 핀(51)과, 승강 핀(51)을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀(51)을 가이드하는 승강·가이드부(52)와, 승강·가이드부(52)를 기판 탑재대(3)에 부착하는 부착부(53)와, 승강 핀(51)을 승강 구동하는 구동부(54)와, 승강·가이드부(52)의 챔버(2)의 바닥벽(2a)보다 아래의 부분을 덮는 커버 부재(55)를 가진다.

승강·가이드부(52)는 가장 상부의 기재(5)에 가까운 위치에 마련되고, 통 모양을 이룸과 아울러, 승강 핀을 가이드하는 가이드 부재(61)와, 가이드 부재(61)의 하단에 부착된 지주부(62)와, 지주부(62)에 형성된 승강로를 승강하여 승강 핀(51)을 승강시키는 수지 등의 절연성 재료로 이루어지는 승강 부재(63)와, 지주부(62)의 상단부와 승강 부재(63)의 사이에 마련된, 승강 핀(51)의 승강에 의해 신축하는 벨로우즈(64)를 가진다. 승강 핀(51)의 기단부는 벨로우즈(64)의 하단부를 거쳐서 승강 부재(63)에 부착되어 있다.

지주부(62)는 상단 링(71)과, 하단 링(72)과, 이들을 연결하는 복수의 샤프트(73)를 가진다. 상단 링(71)이 가이드 부재(61)에 부착되고, 하단 링(72)이 구동부(54)에 부착되어 있다. 샤프트(73)는 금속제의 상부 샤프트부(73a)와 하부 샤프트부(73c)의 사이에 수지 등의 절연성 재료로 이루어지는 중간 샤프트부(73b)를 가지고 있다. 승강 부재(63)는 샤프트(73)를 따라 승강한다.

부착부(53)는 기판 탑재대(3)의 내부에 마련되어 있고, 승강·가이드부(52)의 가이드 부재(61)는 부착부(53)에 나사로 고정되고. 기밀하게 밀봉되어 있다.

그리고, 승강 핀(51)은 벨로우즈(64)의 내부, 가이드 부재(61)의 내부를 통해, 기재(5)에 마련된 삽입 구멍(5a)에 삽입되도록 되어 있다. 가이드 부재(61) 및 벨로우즈(64)의 내부의 공간은 삽입 구멍(5a)을 거쳐서 챔버(2)의 내부에 연통하고 있고, 이들 공간은 플라즈마 처리 중에는 진공 분위기로 유지된다. 한편, 이들 공간의 외부는 대기 분위기로 된다.

구동부(54)는 모터 실린더로서 구성되어 있고, 지주부(62)의 하단 링(72)이 부착되는 베이스판(81)과, 베이스판(81)의 아래쪽에 마련되고, 복수의 가이드 샤프트(83)를 거쳐서 베이스판(81)에 부착된 모터(82)와, 모터(82)로부터 베이스판(81)을 관통하여 위쪽으로 연장되는 로드(84)와, 로드(84)의 선단에 부착되고, 승강 부재(63)를 승강시키는 승강 헤드(85)를 가지고 있다. 베이스판(81)에는, 로드(84)를 직접적으로 가이드하는 로드 가이드부(86)가 내장되어 있고, 로드 가이드부(86)에 의해, 승강 부재(63)를 거쳐서 승강 핀(51)을 안정하게 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다.

그리고, 모터(82)에 의해, 베이스판(81) 내의 로드 가이드부(86)로 가이드된 로드(84)를 거쳐서 승강 헤드(85)가 상승되는 것에 의해, 승강 부재(63)가 기준 위치로부터 지주부(62)의 샤프트(73)를 따라 상승하여 상승 위치에 도달하고, 이에 따라 승강 핀(51)이 상승하여, 승강 핀(51)의 선단이 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면보다 위쪽으로 돌출한다. 또한, 모터(82)에 의해, 베이스판(81) 내의 로드 가이드부(86)로 가이드된 로드(84)를 거쳐서 승강 헤드(85)가 하강하는 것에 의해, 승강 부재(63)가 상승 위치로부터 기준 위치까지 하강하여, 승강 핀(51)의 선단이 기판 탑재대(3)의 탑재면보다 아래쪽에 위치된다.

이 때, 승강 핀(51)이 하강했을 때에, 그 선단의 높이 위치가 엄격하게 조정된다. 즉, 승강 핀(51)의 선단의 높이 위치가 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면으로부터 0.1㎜보다 낮아지면, 그 위치에서 플라즈마가 불균일하게 되어 에칭의 비균일이 생기기 때문에, 승강 핀(51)의 높이 위치가 기판 탑재면으로부터 0.1㎜ 이내가 되도록 조정된다.

이와 같이, 승강 핀(51)을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀을 가이드하는 승강·가이드부(52), 및 승강 핀(51)을 구동하는 구동부(54)는 기판 탑재대(3)의 탑재대 본체인 기재(5)에 지지되고, 또한 챔버(2)의 바닥벽(2a)에는 지지되어 있지 않고, 승강·가이드부(52) 및 구동부(54)가 기재(5)에 매달린 상태로 되어 있다.

커버 부재(55)는 박스 형상을 이루고, 그 상단이 챔버(2)의 바닥벽(2a)에 부착되고, 그 하단이 구동부(54)의 베이스판(81)을 지지하도록 되어 있고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 커버 부재(55)의 하단의 상면에는 용수철재로 이루어지는 고리 형상의 실드 핑거(91)가 마련되어 있고, 실드 핑거(91)가 베이스판(81)의 하면의 둘레에 접촉하도록 되어 있다. 이것에 의해, 커버 부재(55)가 고주파 전력의 영향을 받는 부분을 덮게 되므로, RF 노이즈가 차폐된다.

다음에, 이와 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(1)의 처리 동작에 대해 설명한다.

우선, 플라즈마 에칭 처리시에, 승강 핀(51)의 승강 위치에서 플라즈마의 불균일이 생기지 않도록 하기 위해, 미리, 승강 핀(51)의 선단의 높이 위치를 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면으로부터 0.1㎜ 이내로 조정한다.

이와 같이 승강 핀(51)의 위치 조정을 행한 상태에서, 게이트 밸브(36)를 열고, 도시하지 않은 진공 반송실로부터 도시하지 않은 반송 암에 의해 반입출구(35)를 거쳐서 기판 G를 챔버(2) 내에 반입하고, 또 기판 승강 기구(8)의 구동부(54)에 의해, 승강 핀(51)을 기준 위치로부터 상승 위치로 상승시켜 승강 핀(51)을 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면으로부터 돌출시킨 상태로 하고, 기판 승강 기구(8)의 승강 핀(51) 상에 기판 G를 싣는다. 반송 암을 진공 반송실로 퇴피시킨 후, 구동부(54)에 의해 승강 부재(63)를 기준 위치로 하강시킨다. 이것에 의해, 승강 핀(51)의 선단이 기판 탑재대(3) 내에 수납되고, 기판 G가 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면에 탑재된다.

그 후, 게이트 밸브(36)를 닫고, 기판 탑재대(3)의 기재(5)를 온도 조절 기구에 의해 온도 조절하여 기판 G의 온도 제어를 행하고, 또 진공 펌프(33)로 챔버(2) 내를 배기하면서, 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)에 의해 챔버(2) 내의 압력을 소정의 진공도로 조정하고, 처리 가스 공급원(18)으로부터, 매스플로우 콘트롤러(17)에 의해 유량 조절하여 처리 가스 공급관(15) 및 샤워 헤드(10)를 거쳐서 처리 가스를 챔버(2) 내에 도입한다.

이 상태에서 고주파 전원(25a)으로부터 정합기(24a)를 거쳐서 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 기판 탑재대(3)의 기재(5)에 인가하고, 하부 전극으로서의 기판 탑재대(3)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(10)의 사이에 고주파 전계를 일으키게 하여, 처리 가스의 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마에 의해 기판 G에 에칭 처리를 실시한다. 또한, 고주파 전원(25b)으로부터는 정합기(24b)를 거쳐서 바이어스 생성용의 고주파 전력을 기재(5)에 인가하고, 플라즈마중의 이온을 기판 G로 끌여들여 에칭의 이방성을 높인다.

그런데, 이와 같이 플라즈마 에칭을 행하는 경우에는, 챔버(2) 및 챔버(2) 내의 부재가 플라즈마의 열 등의 영향을 받는다. 이 경우에, 도 4에 나타내는 바와 같은 종래의 기판 승강 기구(8')에서는, 예를 들면 승강 핀(51)을 승강하고, 가이드하기 위한 승강·가이드부(52)가 절연성의 지지 부재(57)에 의해 챔버(2)의 바닥벽(2a)에 지지되고, 또한 승강 부재를 가이드하기 위한 가이드 샤프트(58)가 챔버(2)의 바닥벽(2a)에 부착되어 있다. 이 때문에, 플라즈마의 열 등에 의한 변형이 기판 탑재대(3)의 기재(5)와 챔버(2)에서 상이한 경우에는, 승강 핀(51) 자체가 기판 탑재대(3)의 기재(5)의 변형에 추종할 수 없어, 승강 핀(51)의 높이 위치가 변동해 버린다. 이 때문에, 처리 중에 승강 핀(51)의 선단의 높이 위치를 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면으로부터 0.1㎜ 이내로 유지하는 것이 곤란해져, 에칭 비균일 등의 처리 비균일이 발생해 버릴 가능성이 있다.

이에 반해, 본 실시 형태에서는, 기판 승강 기구(8)로서, 승강 핀(51)을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀(51)을 가이드하는 승강·가이드부(52), 및 승강 핀(51)을 구동하는 구동부(54)가, 기재(5)에 지지되고, 또한 챔버(2)의 바닥벽(2a)에는 지지되지 않고, 승강·가이드부(52) 및 구동부(54)가 기재(5)에 매달린 구조의 것을 이용하였다.

이 때문에, 플라즈마의 열 등의 외란에 의해 기재(5)에 변형이 생긴 경우에도, 승강 핀(51)이 기재(5)의 변형에 추종할 수 있어, 플라즈마 에칭 중에, 승강 핀(51)의 선단의 높이 위치를 소망하는 위치로 제어할 수 있다. 구체적으로는, 기판 탑재대(3)의 기판 탑재면으로부터 0.1㎜ 이내로 할 수 있다. 이 때문에, 승강 핀의 위치에서의 기판 G의 에칭 비균일 등의 처리 비균일을 억제할 수 있다.

이와 같이, 승강 핀(51)의 선단의 높이 위치를 엄격하게 제어할 수 있어, 에칭 비균일 등의 처리 비균일을 억제할 수 있으므로, 종래 처리 비균일이 생길 위험성때문에 기판 승강 기구(8)(승강 핀(51))를 배치할 수 없었던 기판 G의 제품 부분에도 기판 승강 기구(8)를 배치할 수 있다. 이 때문에, 기판 G에 대해 자유롭게 기판 승강 기구(8)(승강 핀(51))를 배치할 수 있어, 종래보다 적은 기판 승강 기구(8)의 수로 안정하게 기판 G를 승강할 수 있다. 또한, 이것에 의해, 장치 비용의 저하로도 이어진다.

또한, 기판 승강 기구(8)의 커버 부재(55)는 챔버(2)의 바닥벽에 부착되어 있지만, 커버 부재(55)는 그 하단의 상면에 마련된 실드 핑거(91)가 구동부(54)의 베이스판(81)에 접촉하고 있을 뿐이며, 플라즈마의 열 등의 외란에 의해 기판 탑재대(3)에 변형이 생긴 경우에, 승강 핀(51)이 기판 탑재대(3)의 변형에 추종하는 것을 방해하지 않는다. 또한, 실드 핑거(91)는 용수철재로 이루어지고, 베이스판(81)의 하면에 대한 접촉이 유지되기 때문에, RF를 실드하는 효과가 저하되는 일은 없다.

또, 승강·가이드부(52)에서, 샤프트(73)의 중간 샤프트부(73b) 및 승강 부재(63)가 절연성 재료로 이루어져 있으므로, 이들에 의해 기판 탑재대(3)의 기재(5)에 인가된 고주파 전력을 차단할 수 있다.

또한, 메인터넌스시에는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판 승강 기구(8)의 승강·가이드부(52)를 일괄하여 기재(5) 등의 기판 탑재대의 다른 부분과 함께 매달 수 있다. 그 때, 비교적 무거운 구동부(54)에 대해서는, 승강·가이드부(52)와 분리하고, 챔버(2)의 바닥벽(2a)에 부착된 커버 부재(55)에 지지된 상태로 남도록 할 수 있다. 이 때문에, 메인터넌스성이 높다.

이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 일없이 본 발명의 사상의 범위 내에서 여러 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 플라즈마 에칭 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대해 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD 등의 다른 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 용량 결합 플라즈마 처리 장치에 본 발명을 적용한 경우에 대해 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치나, 마이크로파 플라즈마 처리 장치 등의 다른 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.

또, 상기 실시 형태에서는, 기판으로서 유리 기판을 이용한 예를 설명했지만, 세라믹 기판 등의 다른 절연성 기판이어도 좋다. 또한, 반도체 기판 등이어도 좋다.

1: 플라즈마 에칭 장치(플라즈마 처리 장치)
2: 챔버(처리 용기)
3: 기판 탑재대
5: 기재
8: 기판 승강 기구
10: 샤워 헤드
15： 처리 가스 공급관
18： 처리 가스 공급원
24a, 24b: 정합기
25a, 25b: 고주파 전원
30: 배기부
40: 제어부
51: 승강 핀
52: 승강·가이드부
53: 부착부
54: 구동부
55: 커버 부재
61: 가이드 부재
62: 지주부
63: 승강 부재
64: 벨로우즈
73: 샤프트
73b: 중간 샤프트부
81: 베이스판
82: 모터
84: 로드
85: 승강 헤드
86: 로드 가이드부
91: 실드 핑거
G: 기판

Claims

기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대의 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구로서,
상기 탑재대 본체의 삽입 구멍에 삽입되고, 기판 탑재면에 대해 출몰하도록 승강 자유롭게 마련되고, 그 선단으로 기판을 지지하는 승강 핀과,
상기 승강 핀을 그 내부에서 승강 가능하게 지지하고, 또한 승강 핀을 가이드하는 승강·가이드부와,
상기 승강 핀을 승강 구동하는 구동부
를 가지며,
상기 승강·가이드부 및 상기 구동부는 상기 탑재대 본체에 지지되고, 또한 상기 처리 용기에는 지지되어 있지 않은 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 1 항에 있어서,
상기 탑재대 본체의 내부에 마련되고, 상기 승강·가이드부가 기밀하게 부착되는 부착부를 더 가지는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 2 항에 있어서,
상기 승강·가이드부는,
상기 부착부에 기밀하게 부착되고, 내부에 상기 탑재대 본체의 상기 삽입 구멍에 연통하고, 상기 승강 핀이 삽입되는 제 1 공간을 갖고, 상기 승강 핀을 가이드하는 가이드 부재와,
상기 가이드 부재의 상기 제 1 공간에 연통하는 제 2 공간을 갖고, 상기 승강 핀의 하단부가 부착되고, 상기 승강 핀이 승강과 함께 신축하는 벨로우즈와,
상기 구동부에 의해 승강되고, 상기 벨로우즈의 하단부를 거쳐서 상기 승강 핀을 승강시키는 승강 부재와,
상기 승강 부재의 승강로를 형성하는 지주부를 갖고,
상기 제 1 공간 및 상기 제 2 공간은 상기 삽입 구멍을 거쳐서 상기 처리 용기 내의 진공 분위기에 연통하고 있는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 3 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 지주부의 하단부에 부착된 베이스판과, 상기 베이스판에 부착된 모터와, 상기 모터로부터 상기 베이스판을 관통하여 위쪽으로 연장되는 로드와, 상기 로드의 선단에 부착되고, 상기 승강 부재를 승강시키는 승강 헤드를 가지는 모터 실린더로서 구성되는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 4 항에 있어서,
상기 구동부는 상기 베이스판에 내장된, 상기 로드를 가이드하는 로드 가이드부를 더 가지는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 탑재대 본체에는 고주파 전력이 인가되고, 상기 기판 승강 기구는 적어도 상기 승강·가이드부를 덮도록 마련된, 고주파를 차폐하는 커버 부재를 더 가지는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 6 항에 있어서,
상기 커버 부재는 고주파를 차폐하도록, 상단이 상기 처리 용기의 바닥부에 고정되고, 하단이 상기 베이스판의 하면에 용수철재를 거쳐서 접촉되어 있는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 6 항에 있어서,
상기 지주부는 상기 승강 부재의 승강로를 따라 상하로 연장되는 복수의 샤프트를 갖고, 상기 샤프트의 중간부 및 상기 승강 부재는 절연성 재료로 이루어지고, 이들이 상기 탑재대 본체로부터의 고주파 전력을 차단하는 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 승강·가이드부는 메인터넌스시에 상기 탑재대 본체와 함께 매달려지는 것이 가능한 것
을 특징으로 하는 기판 승강 기구.
기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 기판 탑재대로서,
탑재대 본체와,
상기 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구
를 가지며,
상기 기판 승강 기구는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 구성을 가지는 것
을 특징으로 하는 기판 탑재대.
기판을 수용하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 마련되고, 기판이 탑재되는 기판 탑재대와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구와,
상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
를 구비하고,
기판에 대해 플라즈마 처리를 가하는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 기판 탑재대는,
탑재대 본체와,
상기 탑재대 본체에 복수 마련되고, 기판을 승강하는 기판 승강 기구를 갖고,
상기 기판 승강 기구는 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 구성을 가지는 것
을 특징으로 하는 기판 처리 장치.