KR20190089824A - 기판 탑재대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 탑재대 및 기판 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20190089824A
KR20190089824A KR1020190089868A KR20190089868A KR20190089824A KR 20190089824 A KR20190089824 A KR 20190089824A KR 1020190089868 A KR1020190089868 A KR 1020190089868A KR 20190089868 A KR20190089868 A KR 20190089868A KR 20190089824 A KR20190089824 A KR 20190089824A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
dielectric layer
temperature
sio
electrostatic chuck
Prior art date
Application number
KR1020190089868A
Other languages
English (en)
Inventor
요시히코 사사키
마사토 미나미
가즈오 사사키
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20190089824A publication Critical patent/KR20190089824A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
    • H01L21/4803—Insulating or insulated parts, e.g. mountings, containers, diamond heatsinks
    • H01L21/4807—Ceramic parts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

120℃를 초과하는 온도에서도, 정전 척의 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층에 크랙이나 박리가 생기기 어려운, 정전 척을 갖는 기판 탑재대를 제공한다. 처리 용기(4) 내에서 피처리 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하며, 120℃를 초과하는 온도에서 사용되는 기판 탑재대(30)는, 금속제의 기재(31)와, 기재(31) 상에 마련되며, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층(45)과, 유전체층(45)의 내부에 마련된 흡착 전극(46)을 갖고, 피처리 기판을 흡착하는 정전 척(32)을 구비하고, 기재(31)의 적어도 유전체층(45)과 접촉하는 부분이 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되어 있다.

Description

기판 탑재대 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE MOUNTING TABLE AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판을 탑재하는 기판 탑재대 및 그것을 이용한 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플랫 패널 디스플레이(FPD)의 제조 과정에서는, 피처리 기판에 대하여, 에칭, 스패터링, CVD(화학 기상 성장) 등의 처리가 실행된다.
이러한 처리를 실시하는 기판 처리 장치로서는, 챔버(처리 용기) 내에 배치된 기판 탑재대에 피처리 기판을 탑재하고, 처리 용기 내를 진공으로 보지한 상태에서, 챔버 내에 플라스마를 생성하고 피처리 기판에 대해 플라스마 처리를 실시하는 것이 알려져 있다.
이러한 기판 처리 장치의 기판 탑재대로서는, 기재와, 그 위에 마련된 정전 척을 갖는 것이 이용되고 있다. 정전 척은, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층과, 그 안에 마련된 흡착 전극을 갖고, 흡착 전극에 직류 전압을 인가하는 것에 의해, 정전 흡착력, 예컨대 쿨롱력이나 존슨·라벡력에 의해 피처리 기판을 흡착 고정하는 것이다.
종래, 기재로서 알루미늄이 다용되며, 유전체층으로서 알루미나가 다용되고 있었지만, 알루미늄의 선팽창계수가 23.8×10－6/℃인 것에 반하여, 알루미나의 선팽창계수는 6.4×10－6/℃이며, 플라스마 등의 열에 의해 기판 탑재대의 온도가 상승하면, 유전체층에 큰 스트레스가 가해져, 유전체층에 크랙이나 박리가 발생하는 것이 염려되고 있었다. 특히, 대형의 FPD 기판용의 탑재대에서 이러한 문제가 현저해지고 있었다.
그래서, 유전체층을, 기재의 선팽창계수와의 차이의 절대값이 14×10－6/℃ 이하인 선팽창계수를 갖는 세라믹스 용사막에 의해 형성하고, 이러한 유전체층의 크랙을 방지하는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 1).
일본 특허 제 4994121 호 공보
그런데, FPD 기판에 대한 처리로서, 성막 처리 등의 고온 처리가 존재하지만, 정전 척을 갖는 기판 탑재대에서는, 그 온도가 120℃를 초과하면, 특허문헌 1의 기술에 근거하여 정전 척의 유전체층과 기재와의 열팽창 차이를 조정한 것만으로는, 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막이 기재의 성장에 추종하지 못하여, 유전체층의 크랙이나 박리를 유효하게 방지하는 것이 곤란하다.
한편, 고온 처리로서 화학 증착(CVD)을 실행하는 성막 장치에서는, 정전 척을 이용하지 않는 구조의 기판 탑재대를 이용하는 경우도 있지만, 기판을 흡착하는 구조가 없기 때문에, 기판과 탑재대 표면 사이에 갭이 생겨 버려, 기판을 고정밀도로 온도 컨트롤하는 것은 곤란하다. 또한, 기판을 기계적으로 클램프하는 기구를 이용하는 경우도 있지만, 기판의 외주부만의 클램프이기 때문에, 기판의 중앙부에는 갭이 남아, 역시 기판의 온도 컨트롤을 실행하는 것은 곤란하다.
따라서, 120℃를 초과하는 온도에서도, 정전 척의 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층에 크랙이나 박리가 생기기 어려운, 정전 척을 갖는 기판 탑재대, 및 그것을 이용한 기판 처리 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 관점은, 처리 용기 내에서 피처리 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하고, 120℃를 초과하는 온도에서 사용되는 기판 탑재대로서, 금속제의 기재와, 상기 기재 위에 마련되며, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층과, 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖고, 피처리 기판을 흡착하는 정전 척을 구비하고, 상기 기재의 적어도 상기 유전체층과 접촉하는 부분이 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
상기 제 1 관점에 있어서, 상기 기재 및 상기 정전 척을 거쳐서 상기 정전 척 상의 피처리 기판을 소정 온도로 온도 조절하는 온도 조절 기구를 추가로 구비하고, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 기판 탑재대가 120℃를 초과하는 온도가 되도록 구성할 수 있다. 이 경우에, 상기 기재는, 상기 정전 척의 상기 유전체층과 접하는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트 아래에 마련되며, 상기 온도 조절 기구에 의해 온도 조절되는 하부 플레이트를 갖고, 적어도 상기 상부 플레이트가 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강으로 구성되어 있는 구조로 할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점은, 처리 용기 내에서 피처리 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하고, 120℃를 초과하는 온도에서 사용되는 기판 탑재대로서, 금속제의 기재와, 상기 기재 상에 마련되며, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층과, 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖고, 피처리 기판을 흡착하는 정전 척을 구비하고, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막의 영률을 E로 하고, 상기 기재의 적어도 상기 유전체층과 접촉하는 부분과, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막과의 선팽창계수차를 Δα로 한 경우에, E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]을 만족하는 것을 특징으로 하는 기판 탑재대를 제공한다.
상기 제 2 관점에 있어서, 상기 기재 및 상기 정전 척을 거쳐서 상기 정전 척 상의 피처리 기판을 소정 온도로 온도 조절하는 온도 조절 기구를 추가로 구비하고, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 기판 탑재대가 120℃를 초과하는 온도가 되도록 구성할 수 있다. 이 경우에, 상기 기재는, 상기 정전 척의 상기 유전체층과 접하는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트 아래에 마련되며, 상기 온도 조절 기구에 의해 온도 조절되는 하부 플레이트를 갖고, 상기 상부 플레이트와, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막과의 선팽창계수차를 Δα로 한 경우에, E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]을 만족하도록 할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 관점에 있어서, 상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 적어도 1종을 이용할 수 있다. 또한, 상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 것이 바람직하다. 또한, 상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은, 용사할 분말의 배합을 임의로 변경한 혼합체인 Y2O3·Al2O3·SiO2 및 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종으로 구성된 것이어도 좋다. 나아가, 상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은, Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 적어도 1종과, 용사할 분말의 배합을 임의로 변경한 혼합체인 Y2O3·Al2O3·SiO2 및 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종으로 구성된 것이어도 좋다.
본 발명의 제 3 관점은, 피처리 기판에 대해 처리를 실시하기 위한 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는 상기 제 1 관점 또는 제 2 관점에 기재된 기판 탑재대와, 상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와, 상기 처리 가스 공급 기구로부터 공급된 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 도입하는 처리 가스 도입부와, 상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 기재로서 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강을 이용하는 것, 또는 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 영률을 E로 하고, 기재의 적어도 유전체층과 접촉하는 부분과, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막과의 선팽창계수차를 Δα로 한 경우에, E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]를 만족하는 것에 의해, 120℃를 초과하는 온도에서도, 정전 척의 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층에 크랙이나 박리가 생기기 어렵게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 탑재대를 이용한 기판 처리 장치인 플라스마 처리 장치를 도시하는 단면도,
도 2는 알루미늄 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 A), 오스테나이트계 스테인리스강 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 B), 마텐자이트계 스테인리스강 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 C)에 대하여, 선팽창계수차(Δα)와 내열 온도의 관계, 및 Δα와 E×Δα의 관계를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 기판 탑재대를 도시하는 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 또한, 전체 도면에 걸쳐서, 공통 부분에는 공통의 참조 부호를 부여한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 탑재대를 이용한 기판 처리 장치인 플라스마 처리 장치를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 이 플라스마 처리 장치는, FPD용의 직사각형 유리 기판(이하, 간략히 「기판」으로 기재함)(G)에 대해 에칭을 실행하는 유도 결합형 플라스마 에칭 장치로서 구성되어 있다. FPD로서는, 액정 디스플레이(LCD), 일렉트로루미네선스(Electro Luminescence: EL) 디스플레이, 플라스마 디스플레이 패널(PDP) 등이 예시된다.
이 플라스마 처리 장치(100)는, 도전성 재료, 예컨대, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상의 기밀한 본체 용기(1)를 갖는다. 이 본체 용기(1)는 분해 가능하게 조립되어 있으며, 접지선(1a)에 의해 접지되어 있다. 본체 용기(1)는 유전체벽(2)에 의해 상하로 구획되어 있고, 상측이 안테나실을 구획 형성하는 안테나 용기(3)로 되어 있으며, 하측이 처리실을 구획 형성하는 챔버(처리 용기)(4)로 되어 있다. 유전체벽(2)은 챔버(4)의 천정벽을 구성하고 있다. 유전체벽(2)은 Al2O3 등의 세라믹스, 석영 등으로 구성되어 있다.
본체 용기(1)에 있어서의 안테나 용기(3)의 측벽(3a)과 챔버(4)의 측벽(4a) 사이에는 내측으로 돌출하는 지지 선반(5)이 마련되어 있으며, 이 지지 선반(5) 상에 유전체벽(2)이 탑재된다.
유전체벽(2)의 하측 부분에는 처리 가스 공급용의 샤워 하우징(11)이 끼워져 있다. 샤워 하우징(11)은 십자 형상으로 마련되어 있으며, 유전체벽(2)을 아래로부터 지지하는 구조, 예컨대 비임 구조로 되어 있다. 또한, 상기 유전체벽(2)을 지지하는 샤워 하우징(11)은 복수 개의 서스펜더(도시 생략)에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다. 금속 지지 선반(5) 및 샤워 하우징(11)은 유전체 부재로 피복되어 있어도 좋다.
이 샤워 하우징(11)은 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예컨대 오염물이 발생하지 않도록 그 내면 또는 외면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 샤워 하우징(11)에는 수평으로 연장되는 가스 유로(12)가 형성되어 있으며, 이 가스 유로(12)에는, 하방을 향해 연장되는 복수의 가스 토출 구멍(12a)이 연통되어 있다. 한편, 유전체벽(2)의 상면 중앙에는, 이 가스 유로(12)에 연통하도록 가스 공급관(20a)이 마련되어 있다. 가스 공급관(20a)은, 본체 용기(1)의 천정으로부터 그 외측으로 관통하며, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 따라서, 플라스마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급계(20)로부터 공급된 처리 가스가 가스 공급관(20a)을 거쳐서 샤워 하우징(11) 내에 공급되며, 그 하면의 가스 토출 구멍(12a)으로부터 챔버(4) 내로 토출된다.
안테나 용기(3) 내에는 고주파(RF) 안테나(13)가 배설되어 있다. 고주파 안테나(13)는, 구리나 알루미늄 등의 양도전성(良導電性)의 금속으로 이루어지는 안테나선(13a)을 환상이나 소용돌이 형상 등의 종래 이용되는 임의의 형상으로 배치하여 구성한다. 복수의 안테나부를 갖는 다중 안테나라도 좋다.
안테나선(13a)의 단자(22)에는 안테나 용기(3)의 상방으로 연장되는 급전 부재(16)가 접속되어 있다. 급전 부재(16)의 상단에는, 급전선(19)으로 고주파 전원(15)이 접속되어 있다. 또한, 급전선(19)에는 정합기(14)가 개장되어 있다. 나아가, 고주파 안테나(13)는 절연 부재로 이루어지는 스페이서(17)에 의해 유전체벽(2)으로부터 이격되어 있다. 그리고, 고주파 안테나(13)에, 고주파 전원(15)으로부터 예컨대 주파수가 13.56㎒의 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 챔버(4) 내에 유도 전계가 형성되고, 이 유도 전계에 의해 샤워 하우징(11)으로부터 공급된 처리 가스가 플라스마화 되어, 유도 결합 플라스마가 생성된다.
챔버(4) 내의 바닥벽에는, 알루미나 등의 절연성 세라믹스로 이루어지는 절연 부재(26)를 거쳐서, 기판(G)을 탑재하는 기판 탑재대(30)가 마련되어 있다. 기판 탑재대(30)의 상세한 구조는 후술한다.
챔버(4)의 바닥부(4b)에는 복수의 배기구(50)가 마련되어 있으며, 각 배기구(50)에는 배기관(51)이 접속되어 있다. 이 배기관(51)에는 배기 장치(52)가 접속되는 동시에, 미도시의 압력 조정 밸브가 마련되어 있다. 배기 장치(52)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있으며, 이에 의해 챔버(4) 내를 배기하여 소정의 진공도까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다.
또한, 챔버의 측벽(4a)에는, 기판(G)을 챔버(4)에 대해 반입출하기 위한 반입·반출구(55)가 마련되어 있으며, 반입·반출구(55)는 게이트 밸브(56)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 챔버(4)에 인접하여 미도시의 반송실이 마련되어 있으며, 게이트 밸브(56)를 개방하는 것에 의해, 반송실 내에 마련된 반송 기구(도시 생략)에 의해 반입·반출구(55)를 거쳐서 기판(G)의 반입출이 가능해진다.
또한, 플라스마 처리 장치(100)는 플라스마 처리 장치(100)의 각 구성부를 제어하기 위한 마이크로프로세서(컴퓨터)를 갖는 제어부(60)를 구비하고 있다.
다음에, 기판 탑재대(30)의 상세한 구조에 대해 설명한다.
기판 탑재대(30)는, 상술한 절연 부재(26) 상에 마련된 기재(31)와, 기재 상에 마련된 정전 척(32)과, 기재(31) 및 정전 척(32)의 측벽을 덮는 측벽 절연 부재(33)를 갖고 있다. 기재(31) 및 정전 척(32)은 기판(G)의 형상에 대응한 직사각형을 이루며, 기판 탑재대(30)의 전체가 사각 판 형상 또는 기둥 형상으로 형성되어 있다. 측벽 절연 부재(33)는 알루미나 등의 절연성 세라믹스로 구성되어 있다.
기재(31)는, 상면에 정전 척(32)이 형성되는 상부 플레이트(35)와, 상부 플레이트(35)를 지지하는 하부 플레이트(36)를 갖는다.
하부 플레이트(36)의 내부에는 온도 조절 매체 유로(37) 및 히터(38)가 마련되어 있다. 온도 조절 매체 유로(37)에는 온도 조절 매체 통류관(39)이 접속되어 있으며, 온도 조절 매체 통류관(39)은 온도 조절 매체 공급부(40)에 접속되어 있다. 그리고, 온도 조절 매체 공급부(40)로부터 온도 조절 매체 통류관(39)을 거쳐서 온도 조절 매체 유로(37)에 소정 온도의 온도 조절 매체가 공급된다. 또한, 히터(38)에는 히터 전원(41)이 접속되어 있으며, 히터(38)는 히터 전원(41)으로부터 급전되는 것에 의해 발열된다. 온도 조절 매체 유로(37), 히터(38), 온도 조절 매체 통류관(39), 온도 조절 매체 공급부(40), 히터 전원(41)은 기판 탑재대(30)의 온도 조절 기구를 구성한다. 이러한 온도 조절 기구에 의해, 하부 플레이트(36)가 소정 온도로 온도 조절되고, 하부 플레이트(36)로부터 상부 플레이트(35) 및 정전 척(32)을 거쳐서 기판(G)이 온도 조절되게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 온도 조절 기구에 의한 온도 조절 온도가 120℃를 초과하는 경우에 바람직하다.
온도 조절 매체와 히터(38)는 온도 조절 온도에 의해 구분하여 사용할 수 있다. 예컨대, 온도 조절 온도가 200℃ 정도까지는 온도 조절 매체를 이용하며, 그것을 초과하면 히터(38)를 이용한다. 온도 조절 범위가 한정되어 있을 때는, 기판 탑재대(30)의 온도 조절 기구로서 온도 조절 매체 유로(37) 및 히터(38) 중 어느 한쪽만을 이용해도 좋다.
정전 척(32)은 상부 플레이트(35)의 표면, 즉 기재(31)의 표면에 형성된 세라믹스 용사막으로 이루어지는 유전체층(45)과, 유전체층(45)의 내부에 수평으로 마련된 흡착 전극(46)을 갖는다. 흡착 전극(46)은 판 형상, 막 형상, 격자 형상, 망 형상 등 여러 가지의 형태를 취할 수 있다. 흡착 전극(46)에는, 급전선(47)을 거쳐서 직류 전원(48)이 접속되어 있으며, 흡착 전극(46)에 직류 전압이 인가되도록 되어 있다. 흡착 전극(46)으로의 급전은 스위치(도시 생략)로 온 오프 되도록 되어 있다. 흡착 전극(46)에 직류 전압을 인가하는 것에 의해, 쿨롱력이나 존슨·라벡력 등의 정전 흡착력이 발생하여 기판(G)이 흡착된다.
기판 탑재대(30)에는, 기판(G)의 수수를 실행하기 위한 복수의 리프터 핀(도시 생략)이 기판 탑재대(30)의 상면(즉, 정전 척(32)의 상면)에 대해 돌몰 가능하게 마련되어 있으며, 기판(G)의 수수는 기판 탑재대(30)의 상면으로부터 상방으로 돌출된 상태의 리프터 핀에 대해 실행된다. 또한, 기판 탑재대(30)에 기판(G)이 탑재된 상태에서, 기판(G)과 기판 탑재대(30) 사이에 열전달을 위한 전열 가스가 공급되게 되어 있다. 전열 가스로서는 열전달성이 높은 He 가스를 바람직하게 이용할 수 있다.
기재(31) 중 적어도 정전 척(32)과 바로 접하는 부분을 구성하는 상부 플레이트(35)는 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 이들 중에서는 마텐자이트계 스테인리스강이 보다 바람직하다.
마텐자이트계 스테인리스강은 금속 조직이 주로 마텐자이트상이며, JIS 규격으로 SUS403, SUS410, SUS420J1, SUS420J2가 바람직하다. 그 이외의 마텐자이트계 스테인리스강으로서는, SUS410S, SUS440A, SUS410F2, SUS416, SUS420F2, SUS431 등을 예로 들 수 있다.
페라이트계 스테인리스강은 금속 조직이 주로 페라이트상이며, JIS 규격으로 SUS430이 바람직하다. 그 이외의 페라이트계 스테인리스강으로서는, SUS405, SUS430LX, SUS430F, SUS443J1, SUS434, SUS444 등을 예로 들 수 있다.
마텐자이트계 스테인리스강 및 페라이트계 스테인리스강은 종래 기재로서 이용되고 있는 알루미늄이나 오스테나이트 스테인리스강에 비하여 선팽창계수가 작ㅇ아서, 120℃를 초과하는 고온에서의 사용에서도, 그 위에 형성되는 정전 척(32)의 세라믹스 용사 피막으로서 구성되는 유전체층(45)에 미치는 열 스트레스를 줄일 수 있다.
예컨대, 알루미늄의 선팽창계수는 23.8×10－6/℃이며, 오스테나이트계 스테인리스강의 선팽창계수는 SUS303 및 SUS304에서 17.3×10－6/℃, SUS316에서 16×10－6/℃인 것에 반하여, 마텐자이트계 스테인리스강의 선팽창계수는 SUS403 및 SUS420J1이 10.4×10－6/℃, SUS410 및 SUS440C가 10.1×10－6/℃이며, 페라이트계 스테인리스강의 선팽창계수는 SUS430에서 11×10－6/℃이다.
또한, 마텐자이트계 스테인리스강 및 페라이트계 스테인리스강의 열전도율은 알루미늄보다 낮지만 오스테나이트계 스테인리스강보다 높아서, 온도 조절 효과는 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 경우보다 양호해진다.
예컨대, 알루미늄의 열전도율은 138W/m·K이며, 오스테나이트계 스테인리스강의 열전도율은 SUS303 및 SUS316에서 15W/m·K, SUS304에서 16.3W/m·K인 것에 반하여, 마텐자이트계 스테인리스강의 열전도율은 SUS403에서 25.1W/m·K, SUS410에서 24.9W/m·K, SUS420J1에서 30W/m·K, SUS440C에서 24.3W/m·K이며, 페라이트계 스테인리스강의 열전도율은 SUS430에서 26.4W/m·K이다.
또한, 선팽창계수가 충분히 작고, 기재(31)로서 적절한 열전도율을 갖는 재료로서, 그 밖에 Ti나 AlN이 있지만, 모두 고가의 재료이고, 게다가 Ti는 난가공성이며, AlN은 대형품의 제작이 곤란하므로, 기판 탑재대의 기재로서는 부적합하다.
하부 플레이트(36)는 정전 척(32)과 직접 접촉하지 않아서, 유전체층(45)에 대한 열팽창의 영향이 작으므로, 하부 플레이트(36)를 마텐자이트계 스테인리스강 및 페라이트계 스테인리스강 이외의 금속 재료, 예컨대 알루미늄이나 오스테나이트계 스테인리스강으로 구성할 수 있다. 특히, 열전도율이 높고 온도를 제어하기 쉬운 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다. 다만, 하부 플레이트(36)를, 상부 플레이트(35)와 마찬가지로, 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강으로 구성해도 좋다. 이 경우에, 상부 플레이트(35)와 동일한 조성의 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강으로 구성되는 것이 바람직하다.
정전 척(32)의 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 유전체 세라믹스를 용사하는 것에 의해 얻어진다. 용사 방법으로서는 플라스마 용사가 바람직하다. 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스로서는, 쿨롱력이나 존슨·라벡력으로 기판을 흡착할 수 있는 저항률을 갖는 유전체가 이용되며, 예컨대, Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, Y2O3(이트리아)가 바람직하다. 또한, 이들의 혼합체를 이용할 수도 있다. 용사의 경우는, 용사할 분말의 배합을 변경함으로써 임의의 비율의 혼합체로 할 수 있다. 또한, 이와 같은 혼합체인, Y2O3·Al2O3·SiO2나 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종을, 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 피막으로서 이용할 수도 있다. 이 경우에, Y2O3·Al2O3·SiO2나 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종만으로 유전체층(45)을 구성해도 좋지만, 이들을 Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, Y2O3(이트리아), 또는 이들의 혼합체와 함께, 예컨대 적층막(혼합막)으로서 이용하는 것이 바람직하다.
한편, 기판 탑재대(30)의 온도가 상승하는 것에 의해, 세라믹스 용사막(유전체층(45))에는 응력이 발생한다. 그 때의 막 응력 σ은 이하의 식 (1)로 나타낼 수 있다.
σ=E×Δε=E×ΔT×Δα … (1)
다만, E는 세라믹스 용사 피막의 영률, Δε은 기재(상부 플레이트)와 세라믹스 용사 피막과의 변형의 차, ΔT는 온도차, Δα는 기재(상부 플레이트)와 세라믹스 용사 피막의 선팽창계수차이다.
막 응력 σ이 커지면, 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 크랙이나 막 박리가 생길 우려가 있기 때문에, σ를 극히 작게 할 필요가 있지만, 상기 식 (1)로 나타내는 바와 같이, 막 응력 σ은, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 간단히 기재와 세라믹스 용사 피막의 선팽창계수차(Δα)를 작게 할 뿐만 아니라, 피막 자체의 영률(E)과 선팽창계수차(Δα)를 작게 함으로써 작아지는 것이며, 영률(E)과 선팽창계수차(Δα)의 곱의 값을 작게 하는 것이 중요하다.
그리고, 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값이 2×106[(N/㎡)/℃] 이하이면, 기판 탑재대(30)를 120℃보다 높은 온도로 가열해도, 정전 척의 유전체층(세라믹스 용사 피막)에 크랙이나 박리를 유효하게 방지할 수 있다. 즉, E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]인 것이 바람직하다. 여기서, 선팽창계수차(Δα)를 산출하는 기준이 되는 것은 기재(31)의 유전체층(45)과 접하고 있는 부분이며, 본 실시형태에서는 상부 플레이트(35)이다.
종래부터 이용되고 있는 알루미늄 기재와 Al2O3(알루미나) 용사 피막과의 조합에서는, 알루미늄의 선열팽창계수가 23.8×10－6/℃이며, Al2O3의 선팽창계수가 6.4×10－6/℃이므로, Δα가 17.4×10－6/℃이며, Al2O3의 영률(E)이 370×109N/㎡이므로, E×Δα의 값은 6.44×106[(N/㎡)/℃]으로 큰 값이 된다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강 기재와 Al2O3의 조합에서도 Δα가 10.9×10－6/℃이며, E×Δα의 값은 4.03×106[(N/㎡)/℃]으로 큰 값이 된다.
이에 반하여, 기재로서 상술한 마텐자이트계 스테인리스강을 이용한 경우에는, Al2O3(알루미나) 용사 피막과의 조합에서도 Δα가 3.7×10－6∼4×10－6/℃이며, E×Δα의 값은 1.37×106∼1.48×106[(N/㎡)/℃]으로 작은 값이 된다.
다른 세라믹스 용사 피막 재료인 MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, Y2O3(이트리아)의 선팽창계수는 각각 7.7×10－6/℃, 12.5×10－6/℃, 13×10－6/℃, 8.2×10－6/℃가 된다. 또한, 이들의 영률은 각각 120×109N/㎡, 150×109N/㎡, 41×109N/㎡, 160×109N/㎡가 된다. 이와 같이, MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석) YF3, Y2O3(이트리아)는 모두 Al2O3(알루미나)보다 선팽창계수가 크고 영률이 낮기 때문에, 세라믹 용사 피막으로서 이들을 이용함으로써, Al2O3(알루미나)를 이용한 경우보다 E×Δα의 값이 작아져, 보다 유리하다.
기재(31)로서 마텐자이트계 스테인리스강 및 페라이트계 스테인리스강을 이용하고, 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막 재료로서 Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, Y2O3(이트리아) 등을 이용하는 것이 바람직하지만, 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값이 2×106[(N/㎡)/℃] 이하이면, 다른 조합이어도 좋다.
다음에, 이상과 같이 구성된 플라스마 처리 장치(100)에 있어서의 처리 동작에 대해 설명한다. 이하의 처리 동작은 제어부(60)의 제어 하에서 실행된다.
우선, 배기 장치(52)에 의해 챔버(4) 내를 배기하여 소정의 압력으로 하고, 게이트 밸브(56)를 개방하여 반입·반출구(55)로부터 미도시의 반송 수단에 의해서 기판(G)을 반입하고, 미도시의 리프터 핀을 상승시킨 상태에서 그 위에 기판(G)을 수취하고, 리프터 핀을 하강시킴으로써 기판 탑재대(30) 상에 기판(G)을 탑재시킨다. 반송 수단을 챔버(4)로부터 퇴피시킨 후, 게이트 밸브(56)를 폐쇄한다.
이 상태에서, 압력 조정 밸브(도시 생략)에 의해 챔버(4) 내의 압력을 소정의 진공도로 조정하는 동시에, 처리 가스 공급계(20)로부터, 가스 공급관(20a) 및 샤워 하우징(11)을 거쳐서 처리 가스를 챔버(4) 내에 공급한다.
이때, 기판 탑재대(30)를, 기재(31)의 하부 플레이트(36) 내의 온도 조절 매체 유로(37)에 온도 조절 매체를 통류시키거나 또는 히터(38)에 급전하는 것에 의해 소정 온도로 온도 조절하고, 기판(G)의 이면측에는 He 가스와 같은 열전달용 가스를 공급한다. 이때, 플라스마 처리가 성막 처리 등의 고온 처리인 경우는, 예컨대 기판 탑재대(30)를 120℃를 초과하는 온도로 온도 조절한다.
이어서, 고주파 전원(15)으로부터 예컨대 13.56㎒의 고주파를 고주파 안테나(13)에 인가하고, 이에 의해 유전체벽(2)을 거쳐서 챔버(4) 내에 균일한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 유도 전계에 의해, 챔버(4) 내에서 처리 가스가 플라스마화하여, 고밀도의 유도 결합 플라스마가 생성된다. 이 플라스마에 의해, 기판(G)에 대해 소정의 플라스마 처리, 예컨대 성막 처리나 에칭 처리가 실행된다.
이때, 기판 탑재대(30)의 온도를 120℃보다 높은 온도로 가열할 필요가 있는 경우는, 종래와 같이, 기재로서 알루미늄이나 오스테나이트계 스테인리스강을 이용할 때에는, 특허문헌 1과 같이, 정전 척(32)의 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 재료를 선택해도, 세라믹스 용사 피막이 기재의 신장에 추종하지 못하여, 유전체층의 균열을 유효하게 방지하는 것이 곤란했다.
이에 반하여, 기재(31)의 적어도 정전 척(32)과 접하는 부분, 본 실시형태의 경우는 적어도 상부 플레이트(35)를 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강으로 하는 것에 의해, 기판 탑재대(30)의 온도를 120℃보다 높은 온도로 가열해도, 정전 척(32)의 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막이 기재(31)의 신장에 추종할 수 있어서, 세라믹스 용사 피막의 크랙이나 박리를 방지할 수 있다.
이때, 기판 탑재대(30)의 온도가 상승하는 것에 의해 세라믹스 용사막(유전체층(45))에 발생하는 응력은, 상기 식 (1)과 같이 나타낼 수 있어서, 막 응력 σ은, 특허문헌 1에 나타내는 바와 같이 간단히 기재와 세라믹스 용사 피막의 선팽창계수차(Δα)를 작게 할 뿐만 아니라, 피막 자체의 영률(E)과 선팽창계수차(Δα)를 작게 하는 것에 의해 작아지는 것이어서, 영률(E)과 선팽창계수차(Δα)의 곱의 값을 작게 하는 것이 중요한 것, 및 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값이 2×106[(N/㎡)/℃] 이하이면, 기판 탑재대(30)를 120℃보다 높은 온도로 가열해도, 정전 척의 용사 피막(세라믹스 용사막)의 크랙이나 박리를 유효하게 방지할 수 있는 것을 발견했다.
그리고, 기재(31)의 재료를 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강으로 함으로써, 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막으로서, 상기 바람직한 재료 중에서 가장 열팽창계수가 작으며 또한 영률이 큰 Al2O3(알루미나)를 이용한 경우에도, 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값을 2×106[(N/㎡)/℃ ] 이하로 할 수 있다.
또한, 이와 같이 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값을 2×106[(N/㎡)/℃] 이하로 하는 것에 의해, 기판 탑재대(30)의 내열성을 200℃ 이상, 나아가서는 250℃ 이상으로 하는 것도 가능해진다.
나아가, 기재(31)로서 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강을 이용하고, 유전체층(45)을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 재료로서, Al2O3(알루미나)보다 선팽창계수가 크고 영률이 낮은 MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, Y2O3(이트리아)를 이용하면, 피막의 영률(E)×선열팽창계수차(Δα)의 값을 1×106[(N/㎡)/℃] 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 보다 높은 내열성을 얻을 수 있어서, 기판 탑재대(30)의 내열성을 보다 용이하게 250℃ 이상으로 할 수 있다.
다음에, 실제로, 알루미늄 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 A), 오스테나이트계 스테인리스강 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 B), 마텐자이트계 스테인리스강 기재와 Al2O3 용사막을 조합한 구조의 기판 탑재대(구조 C)를 제작하고, 이들에 대해 내열 온도를 평가했다. 내열 온도는 각 구조의 기판 탑재대를 가열했을 때에 세라믹스 용사 피막에 손상이 생기지 않는 것이 보증되는 온도이다.
표 1에, 이들 구조의 재료의 조합, 선팽창계수차(Δα), 피막의 영률(E)×Δα의 절대값, 및 내열 온도를 집계한 것을 나타낸다. 또한, 도 2에 이들 구조에 대하여, 선팽창계수차(Δα)와 내열 온도의 관계, 및 Δα와 E×Δα의 관계를 나타낸다.

 기재
용사 피막
Δα
[×106/℃]		 E×Δα(절대값)
[×106(N/㎡)/℃]		 내열 온도
[℃]
구조 A 알루미늄 Al2O3 17.4 6.44 40
구조 B 오스테나이트계 스테인리스 Al2O3 10.9 4.03 120
구조 C 마텐자이트계 스테인리스 Al2O3 3.7 1.37 250
표 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 종래의 구조 A 및 구조 B는, Δα가 10×10－6/℃ 이상으로 크고, E×Δα의 값(절대값)이 6.44×106[(N/㎡)/℃] 및 4.03×106[(N/㎡)/℃]과 2×106[(N/㎡)/℃]을 대폭 초과한 값이 되어, 각각 내열 온도가 40℃, 120℃로 낮은 결과가 되었다. 이에 반하여, 기재로서 마텐자이트계 스테인리스강을 이용한 구조 C는, Δα가 3.7×10－6/℃로 작고, E×Δα의 값(절대값)이 1.37×106[(N/㎡)/℃]과 2×106[(N/㎡)/℃]보다 작기 때문에, 내열 온도가 250℃로 종래보다 극히 높은 내열성을 나타냈다.
다음에, 기재로서 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강을 이용하고, 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 재료로서 Al2O3 이외의 MgO·SiO2, 2MgO·SiO2, YF3, Y2O3를 이용한 구조 D∼K에 대해 검토했다. 표 2에는 구조 D∼K의 기재의 재료, 세라믹스 용사 피막의 재료, 선팽창계수차(Δα), 피막의 영률(E)×Δα의 값을 나타낸다.

 기재
용사 피막
Δα
[×106/℃]		 E×Δα(절대값)
[×106(N/㎡)/℃]
구조 D 마텐자이트계 스테인리스 MgO·SiO2 2.4 0.29
구조 E 마텐자이트계 스테인리스 2MgO·SiO2 -2.4 0.36
구조 F 마텐자이트계 스테인리스 YF3 -2.9 0.12
구조 G 마텐자이트계 스테인리스 Y2O3 1.9 0.30
구조 H 페라이트계 스테인리스 MgO·SiO2 3.3 0.40
구조 I 페라이트계 스테인리스 2MgO·SiO2 -1.5 0.23
구조 J 페라이트계 스테인리스 YF3 -2 0.08
구조 K 페라이트계 스테인리스 Y2O3 2.8 0.45
표 2에 나타내는 바와 같이, 기재로서 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강을 이용하고, 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막의 재료로서, Al2O3보다 선팽창계수가 크고 영률이 낮은 MgO·SiO2, 2MgO·SiO2, YF3, Y2O3를 이용하는 것에 의해, E×Δα의 값을 구조 C보다 더욱 낮은 1×106[(N/㎡)/℃] 이하로 할 수 있는 것이 확인되었다. 이 결과로부터, 이들 구조 D∼K는 구조 C의 250℃보다 더욱 높은 내열 온도, 예컨대 300℃ 이상의 내열 온도를 기대할 수 있다.
다음에, 본 발명의 다른 실시형태에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 기판 탑재대를 도시하는 단면도이다. 이 기판 탑재대(30')는, 기본 구조는 상기 기판 탑재대(30)와 동일하지만, 기재(31)(하부 플레이트(36))에 급전선(71)을 거쳐서 접속된 고주파 전원(73)이 부가되어 있다. 또한, 급전선(71)에는 정합기(72)가 개장되어 있다. 이 고주파 전원(73)은, 기판 탑재대(30') 상에 탑재되어 있는 기판(G)에 고주파 바이어스를 가하여 기판(G)에 이온을 인입하는 작용을 갖고, 플라스마 처리가 예컨대 에칭 처리인 경우에 유효하게 기능한다. 또한, 이와 같이 고주파 전원(73)을 접속하는 것에 의해, 도 1의 안테나(13), 고주파 전원(15) 등으로 이루어지는 유도 결합 플라스마 생성 기구 대신에, 접지한 상부 전극을 마련하는 것에 의해, 평행 평판형의 용량 결합 플라스마 생성 기구를 구성할 수 있다.
이때, 고주파 전력이 공급되는 기재(31)를 구성하는 재료는 비투자율이 낮은 것이 바람직하다. 기재(31)로서 바람직한 재료인 마텐자이트계 스테인리스강 및 페라이트계 스테인리스강은, 비투자율이 각각 750∼950 및 1000∼1800이며, 모두 고주파 전력을 공급하는 것이 가능하지만, 비투자율이 보다 낮은 마텐자이트계 스테인리스강이 바람직하다.
<다른 적용>
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 일 없이 본 발명의 사상의 범위내에서 여러 가지 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 본 발명의 기판 탑재대를 유도 결합형의 플라스마 처리 장치에 적용한 예에 대해 설명했지만, 이에 한정되지 않으며 다른 플라스마 처리 장치의 기판 탑재대에 적용해도 좋다. 다른 플라스마 처리 장치로서는, 상술한 바와 같은 용량 결합형 플라스마 처리 장치를 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 플라스마 처리 장치에 한정되지 않으며, 기판을 기판 탑재대에 탑재하고 처리하는 기판 처리 장치 전반에 적용 가능하다. 또한, 본 발명은, 기판 탑재대가 120℃ 이상의 고온에서 사용되는 용도에 적용할 수 있으면, 상기 성막 처리나 에칭 처리에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기재로서, 상부 플레이트와 하부 플레이트로 분할한 타입의 것을 예시했지만, 기재가 일체 구조라도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기재의 하부 플레이트를 온도 조절하도록 했지만, 온도 조절 기구는 기재 외부에 마련해도 좋다. 또한, 본 발명은, 기판 탑재대가 120℃를 초과하는 온도가 되는 처리에 적용되는 것이면 좋으며, 온도 조절 기구가 필수는 아니다.
또한, 본 발명은 FPD용의 유리 기판 이외의 기판을 탑재하는 기판 탑재대 전반에 이용할 수 있다. 다만, 직사각형 기판인 FPD용의 유리 기판을 탑재하는 기판 탑재대, 특히, 한 변의 길이가 700㎜ 이상의 직사각형 기판을 탑재하는 기판 탑재대는, 온도가 120℃를 초과하면 정전 척의 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막에 크랙이나 박리가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, 본 발명은 이러한 크기의 직사각형 기판을 탑재하는 기판 탑재대에 특히 유효하다.
1: 본체 용기 2: 유전체벽
3: 안테나 용기 4: 챔버
5: 금속 지지 선반 11: 샤워 하우징
13: 고주파 안테나 14: 정합기
15: 고주파 전원 16: 급전 부재
17: 스페이서 19: 급전선
20: 처리 가스 공급계 22: 단자
30: 기판 탑재대 31: 기재
32: 정전 척 33: 측벽 절연 부재
35: 상부 플레이트 36: 하부 플레이트
37: 온도 조절 매체 유로 38: 히터
39: 온도 조절 매체 통류관 40: 온도 조절 매체 공급부
41: 히터 전원 45: 유전체층(세라믹스 용사 피막)
46: 흡착 전극 47: 급전선
48: 직류 전원 52: 배기 장치
60: 제어부 73: 고주파 전원
100: 플라스마 처리 장치 G: 기판

Claims (11)

  1. 처리 용기 내에서 피처리 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하고, 120℃를 초과하는 온도에서 사용되는 기판 탑재대에 있어서,
    금속제의 기재와,
    상기 기재 위에 마련되며, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층과, 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖고, 피처리 기판을 흡착하는 정전 척을 구비하고,
    상기 기재 중 적어도 상기 유전체층과 접촉하는 부분이 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기재 및 상기 정전 척을 거쳐서 상기 정전 척 상의 피처리 기판을 소정 온도로 온도 조절하는 온도 조절 기구를 추가로 구비하고, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 기판 탑재대가 120℃를 초과하는 온도가 되는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 기재는, 상기 정전 척의 상기 유전체층과 접하는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트 아래에 마련되며, 상기 온도 조절 기구에 의해 온도 조절되는 하부 플레이트를 갖고, 적어도 상기 상부 플레이트가 마텐자이트계 스테인리스강 또는 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  4. 처리 용기 내에서 피처리 기판에 처리를 실시하는 기판 처리 장치에서 기판을 탑재하고, 120℃를 초과하는 온도에서 사용되는 기판 탑재대에 있어서,
    금속제의 기재와,
    상기 기재 상에 마련되며, 세라믹스 용사 피막으로 이루어지는 유전체층과, 상기 유전체층의 내부에 마련된 흡착 전극을 갖고, 피처리 기판을 흡착하는 정전 척을 구비하고,
    상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막의 영률을 E로 하고, 상기 기재의 적어도 상기 유전체층과 접촉하는 부분과, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막과의 선팽창계수차를 Δα로 한 경우에,
    E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]을 만족하는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기재 및 상기 정전 척을 거쳐서 상기 정전 척 상의 피처리 기판을 소정 온도로 온도 조절하는 온도 조절 기구를 추가로 구비하고, 상기 온도 조절 기구에 의해 상기 기판 탑재대가 120℃를 초과하는 온도가 되는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기재는, 상기 정전 척의 상기 유전체층과 접하는 상부 플레이트와, 상기 상부 플레이트 아래에 마련되며, 상기 온도 조절 기구에 의해 온도 조절되는 하부 플레이트를 갖고, 상기 상부 플레이트와, 상기 유전체층을 구성하는 상기 세라믹스 용사 피막과의 선팽창계수차를 Δα로 한 경우에,
    E×Δα≤2×106[(N/㎡)/℃]을 만족하는 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 것인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은, 용사할 분말의 배합을 임의로 변경한 혼합체인 Y2O3·Al2O3·SiO2 및 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체층을 구성하는 세라믹스 용사 피막은 Al2O3(알루미나), MgO·SiO2(스테아타이트), 2MgO·SiO2(고토감람석), YF3, 및 Y2O3(이트리아)로부터 선택된 적어도 1종과, 용사할 분말의 배합을 임의로 변경한 혼합체인 Y2O3·Al2O3·SiO2 및 Y2O3·Al2O3·SiO2·Si3N4 중 적어도 1종으로 구성된 것인 것을 특징으로 하는
    기판 탑재대.
  11. 피처리 기판에 대해 처리를 실시하기 위한 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 기판을 탑재하는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 기판 탑재대와,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 기구와,
    상기 처리 가스 공급 기구로부터 공급된 상기 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 도입하는 처리 가스 도입부와,
    상기 처리 용기 내를 배기하는 배기 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.
KR1020190089868A 2016-02-15 2019-07-24 기판 탑재대 및 기판 처리 장치 KR20190089824A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-026168 2016-02-15
JP2016026168A JP2017147278A (ja) 2016-02-15 2016-02-15 基板載置台および基板処理装置

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170019386A Division KR20170096091A (ko) 2016-02-15 2017-02-13 기판 탑재대 및 기판 처리 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190089824A true KR20190089824A (ko) 2019-07-31

Family

ID=59614909

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170019386A KR20170096091A (ko) 2016-02-15 2017-02-13 기판 탑재대 및 기판 처리 장치
KR1020190089868A KR20190089824A (ko) 2016-02-15 2019-07-24 기판 탑재대 및 기판 처리 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170019386A KR20170096091A (ko) 2016-02-15 2017-02-13 기판 탑재대 및 기판 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2017147278A (ko)
KR (2) KR20170096091A (ko)
CN (1) CN107086200A (ko)
TW (1) TW201742184A (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6967944B2 (ja) * 2017-11-17 2021-11-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP7133992B2 (ja) * 2018-06-07 2022-09-09 東京エレクトロン株式会社 基板載置台及び基板処理装置
JP7020311B2 (ja) * 2018-06-14 2022-02-16 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP7403215B2 (ja) * 2018-09-14 2023-12-22 東京エレクトロン株式会社 基板支持体及び基板処理装置
JP7199200B2 (ja) * 2018-11-01 2023-01-05 東京エレクトロン株式会社 基板載置台、基板処理装置及び基板処理方法
CN113795610A (zh) * 2019-04-26 2021-12-14 朗姆研究公司 在处理室中衬底的高温加热
JP7402070B2 (ja) * 2019-06-20 2023-12-20 新光電気工業株式会社 静電チャック、基板固定装置
JP2022154714A (ja) * 2021-03-30 2022-10-13 東京エレクトロン株式会社 基板載置台の研磨方法及び基板処理装置
CN113104587A (zh) * 2021-04-02 2021-07-13 曲面超精密光电(深圳)有限公司 一种超薄玻璃搬运方法
JP2024054628A (ja) * 2022-10-05 2024-04-17 日本発條株式会社 積層構造体および積層構造体の製造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4994121A (ko) 1973-01-11 1974-09-06

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11157953A (ja) * 1997-12-02 1999-06-15 Nhk Spring Co Ltd セラミックスと金属との構造体及びそれを用いた静電チャック装置
JP2000183145A (ja) * 1998-12-18 2000-06-30 Sony Corp ウエハステージ及び真空熱処理装置
WO2004095531A2 (en) * 2003-03-28 2004-11-04 Tokyo Electron Ltd Method and system for temperature control of a substrate
JP4994121B2 (ja) * 2006-08-10 2012-08-08 東京エレクトロン株式会社 静電吸着電極、基板処理装置および静電吸着電極の製造方法
KR20130071441A (ko) * 2010-05-28 2013-06-28 액셀리스 테크놀러지스, 인크. 정전 척을 위한 열 팽창 계수 정합
JP2016018155A (ja) * 2014-07-10 2016-02-01 東京エレクトロン株式会社 成膜方法および成膜装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4994121A (ko) 1973-01-11 1974-09-06

Also Published As

Publication number Publication date
TW201742184A (zh) 2017-12-01
JP2017147278A (ja) 2017-08-24
KR20170096091A (ko) 2017-08-23
CN107086200A (zh) 2017-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20190089824A (ko) 기판 탑재대 및 기판 처리 장치
US11130142B2 (en) Showerhead having a detachable gas distribution plate
KR101263109B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 그 유전체창 구조
KR102309968B1 (ko) 유도 결합 플라스마 처리 장치
CN102884610A (zh) 局限工艺空间的pecvd腔室
CN113166942B (zh) 用于等离子体增强化学气相沉积的膜应力控制
JP2019519931A (ja) 真空処理チャンバ及び真空処理された板状基板の製造方法
KR101547483B1 (ko) 플립 엣지 쉐도우 프레임
US10074552B2 (en) Method of manufacturing electrostatic chuck having dot structure on surface thereof
CN101106070B (zh) 处理气体导入机构和等离子体处理装置
JP2006344998A (ja) 誘導結合プラズマ処理装置
CN114787415B (zh) 高密度等离子体增强化学气相沉积腔室
US20090101069A1 (en) Rf return plates for backing plate support
TW202006819A (zh) 噴氣頭及電漿處理裝置
KR102479923B1 (ko) 고밀도 플라즈마 강화 화학 기상 증착 챔버
KR20180131631A (ko) 논-섀도우 프레임 플라즈마 프로세싱 챔버
KR101695380B1 (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
JP4481921B2 (ja) プラズマプロセス方法およびプラズマプロセス装置
US12080516B2 (en) High density plasma enhanced process chamber
KR102260238B1 (ko) 기판 적재대 및 기판 처리 장치
CN113299531B (zh) 电感耦合天线和等离子体处理装置
JP6689965B2 (ja) 成膜用マスク及び成膜装置
JP2022091561A (ja) シャワーヘッドの製造方法およびシャワーヘッド、ならびにプラズマ処理装置
JP2001240973A (ja) 真空処理装置
KR20110099567A (ko) 정전척

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent