KR20210043440A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20210043440A
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마사노리 사토
요시히로 사토
마사키 구보타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 용기 내에 있어서 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며, 무단상의 본체부와, 상기 본체부의 내측으로 돌출되는 무단상의 차양부를 갖는 보호 프레임과, 기판을 적재하는 적재면과, 상기 적재면의 주위에 있어서 상기 적재면으로부터 떨어져 들어간 무단상의 단차부를 갖고, 상기 단차부에 상기 본체부가 수용 가능한 기판 적재대와, 상기 본체부를 지지하여 상기 기판 적재대에 대하여 상기 보호 프레임을 승강하는 승강 기구를 갖고, 상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 적재면에 적재되어 있는 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단이 위치 결정된다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 웨이퍼가 적재되는 적재대의 상면에 있어서의 웨이퍼의 외주측에 박판 링상의 링 부재를 승강 가능하게 마련하고, 링 부재를 적재대의 주변부로의 박막 형성을 방지하는 막 부착 방지용 커버링으로 하여, 기판에 가스를 공급하여 성막하는, 성막 장치가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2010-59542호 공보
본 개시는, 기판의 대형화에 수반하여 마찬가지로 대형화되는, 기판의 테두리부를 보호하는 보호 프레임의 강성을 확보하면서, 면내 균일한 성막을 실현할 수 있는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 기판 처리 장치는,
처리 용기 내에 있어서 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며,
무단상의 본체부와, 상기 본체부의 내측으로 돌출되는 무단상의 차양부를 갖는 보호 프레임과,
기판을 적재하는 적재면과, 상기 적재면의 주위에 있어서 상기 적재면으로부터 떨어져 들어간 무단상의 단차부를 갖고, 상기 단차부에 상기 본체부가 수용 가능한 기판 적재대와,
상기 본체부를 지지하여 상기 기판 적재대에 대하여 상기 보호 프레임을 승강하는 승강 기구를 갖고,
상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 적재면에 적재되어 있는 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단이 위치 결정된다.
본 개시에 의하면, 기판의 대형화에 수반하여 마찬가지로 대형화되는, 기판의 테두리부를 보호하는 보호 프레임의 강성을 확보하면서, 면내 균일한 성막을 실현할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도.
도 2a는 보호 프레임의 일례의 평면도.
도 2b는 도 2a의 B-B 화살 표시도이며, 보호 프레임의 일례의 긴 변 방향에 직교하는 단면도.
도 3은 기판 적재대의 단차부에 보호 프레임의 본체부가 적재되고, 기판의 테두리부의 상방에 차양부의 선단이 위치 결정되어 있는 상태를 도시하는 단면도.
도 4a는 보호 프레임의 형상 의존성에 관한 실험에 있어서 적용한, 비교예의 보호 프레임의 일례를 도시하는 단면도.
도 4b는 보호 프레임의 형상 의존성에 관한 실험에 있어서 적용한, 실시예의 보호 프레임의 일례를 도시하는 단면도.
도 5는 기판 적재대의 적재면으로부터 보호 프레임의 상면까지의 높이 의존성과, 보호 프레임의 재질 의존성에 관한 실험에서 사용한 기판 적재대와 보호 프레임을 모의한 단면도.
도 6은 높이 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 도면.
도 7은 보호 프레임의 재질 의존성에 관한 실험 결과 그 1을 도시하는 도면.
도 8은 보호 프레임의 재질 의존성에 관한 실험 결과 그 2를 도시하는 도면.
도 9는 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 예를 도시하는 단면도.
이하, 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 대하여, 첨부의 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
[실시 형태]
<기판 처리 장치>
처음에, 도 1을 참조하여, 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례에 대하여 설명한다. 여기서, 도 1은 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 기판 처리 장치(100)는, FPD용의 평면으로 보아 직사각형의 기판(이하, 간단히 「기판」이라 함) G에 대하여, 각종 기판 처리 방법을 실행하는 유도 결합형 플라스마(Inductive Coupled Plasma: ICP) 처리 장치이다. 기판 G의 재료로서는, 주로 유리가 사용되고, 용도에 따라서는 투명한 합성 수지 등이 사용되는 경우도 있다. 여기서, 기판 처리에는, 에칭 처리나, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 성막 처리 등이 포함된다. FPD로서는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)나 일렉트로 루미네센스(Electro Luminescence: EL), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이 예시된다. 기판 G는, 그 표면에 회로가 패터닝되는 형태 외에, 지지 기판도 포함된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되고 있고, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판 G의 평면 치수는, 예를 들어 제6세대의 1500㎜×1800㎜ 정도의 치수로부터, 제10.5세대의 3000㎜×3400㎜ 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판 G의 두께는 0.2㎜ 내지 수㎜ 정도이다.
도 1에 도시한 기판 처리 장치(100)는, 직육면체상의 상자형의 처리 용기(20)와, 처리 용기(20) 내에 배치되어 기판 G가 적재되는 평면으로 보아 직사각형의 외형의 기판 적재대(70)와, 제어부(90)를 갖는다. 또한, 처리 용기는, 원통상의 상자형이나 타원 통상의 상자형 등의 형상이어도 되고, 이 형태에서는, 기판 적재대도 원형 혹은 타원형이 되고, 기판 적재대에 적재되는 기판도 원형 등으로 된다.
처리 용기(20)는 유전체판(51)에 의해 상하 2개의 공간으로 구획되어 있고, 상방 공간인 안테나실 A는 상부 챔버(13)에 의해 형성되고, 하방 공간인 처리 영역 S는 하부 챔버(17)에 의해 형성된다. 여기서, 처리 용기(20)의 내부의 처리 영역 S에 대하여, 처리 용기(20)의 외부를 외부 영역 E라 한다.
처리 용기(20)에 있어서, 하부 챔버(17)와 상부 챔버(13)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 환상의 지지 프레임(14)이 처리 용기(20)의 내측으로 돌출 마련되도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 유전체판(51)이 적재되어 있다.
안테나실 A를 형성하는 상부 챔버(13)는, 측벽(11)과 천장판(12)에 의해 형성되고, 전체로서 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다.
처리 영역 S를 내부에 갖는 하부 챔버(17)는, 측벽(15)(벽부의 일례)과 저판(16)(벽부의 일례)에 의해 형성되고, 전체로서 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다. 또한, 측벽(15)은 접지선(21)에 의해 접지되어 있다.
지지 프레임(14)은, 도전성의 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 금속 프레임이라 칭할 수도 있다. 또한, 유전체판(51)은, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스나 석영에 의해 형성되어 있다.
하부 챔버(17)의 측벽(15)의 상단에는, 직사각형 환상(무단상)의 시일 홈(22)이 형성되어 있다. 시일 홈(22)에 O링 등의 시일 부재(23)가 끼워 넣어지고, 시일 부재(23)를 지지 프레임(14)의 맞닿음면이 보유 지지함으로써, 하부 챔버(17)와 지지 프레임(14)의 시일 구조가 형성된다.
하부 챔버(17)의 측벽(15)에는, 하부 챔버(17)에 대하여 기판 G를 반출입하기 위한 반출입구(18)가 개설되어 있고, 반출입구(18)는 게이트 밸브(24)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 하부 챔버(17)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접해 있어, 게이트 밸브(24)를 개폐 제어하고, 반송 기구로 반출입구(18)를 통해 기판 G의 반출입이 행해진다.
유전체판(51)의 하면에는, 유전체판(51)을 지지하기 위한 지지 빔이 마련되어 있고, 지지 빔은 샤워 헤드(57)를 겸하고 있다. 샤워 헤드(57)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 양극 산화에 의한 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 샤워 헤드(57) 내에는, 수평 방향으로 연장 마련되는 가스 유로(58)가 형성되어 있고, 가스 유로(58)에는, 하방으로 연장 마련되어 샤워 헤드(57)의 하방에 있는 처리 영역 S에 면하는 가스 토출 구멍(59)이 연통되어 있다.
유전체판(51)의 상면에는 가스 유로(58)에 연통하는 가스 도입관(65)이 접속되어 있고, 가스 도입관(65)은 상부 챔버(13)의 천장판(12)에 개설되어 있는 공급구(12a)를 기밀하게 관통하고, 가스 도입관(65)과 기밀하게 결합된 가스 공급관(61)을 개재하여 처리 가스 공급원(64)에 접속되어 있다. 가스 공급관(61)의 도중 위치에는 개폐 밸브(62)와 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(63)가 개재되어 있다. 가스 도입관(65), 가스 공급관(61), 개폐 밸브(62), 유량 제어기(63) 및 처리 가스 공급원(64)에 의해, 처리 가스 공급부(60)가 형성된다. 또한, 가스 공급관(61)은 도중에 분기되어 있고, 각 분기관에는 개폐 밸브와 유량 제어기, 및 처리 가스종에 따른 처리 가스 공급원이 연통되어 있다(도시하지 않음). 플라스마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급부(60)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(61) 및 가스 도입관(65)을 통해 샤워 헤드(57)에 공급되고, 가스 토출 구멍(59)을 통해 처리 영역 S로 토출된다.
안테나실 A를 형성하는 상부 챔버(13) 내에는, 고주파 안테나(52)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(52)는, 구리 등의 양도전성의 금속으로 형성되는 안테나선을, 환상 혹은 와권상으로 권취 장착함으로써 형성된다. 예를 들어, 환상의 안테나선을 다중으로 배치해도 된다.
안테나선의 단자에는 상부 챔버(13)의 상방으로 연장 마련되는 급전 부재(53)가 접속되어 있고, 급전 부재(53)의 상단에는 급전선(54)이 접속되고, 급전선(54)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(55)를 개재하여 고주파 전원(56)에 접속되어 있다. 고주파 안테나(52)에 대하여 고주파 전원(56)으로부터 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 하부 챔버(17) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 헤드(57)로부터 처리 영역 S에 공급된 처리 가스가 플라스마화되어 유도 결합형 플라스마가 생성되고, 플라스마 중의 성막 전구체가 기판 G에 제공된다.
또한, 하부 챔버(17)가 갖는 저판(16)에는 복수의 배기구(19)가 개설되어 있고, 각 배기구(19)에는 가스 배기관(25)이 접속되고, 가스 배기관(25)은 개폐 밸브(26)를 개재하여 배기 장치(27)에 접속되어 있다.
가스 배기관(25), 개폐 밸브(26) 및 배기 장치(27)에 의해, 가스 배기부(28)가 형성된다. 배기 장치(27)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고, 프로세스 중에 하부 챔버(17) 내를 미리 설정된 진공도까지 진공화 가능하게 구성되어 있다. 또한, 하부 챔버(17)의 적소에는 압력계(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 압력계에 의한 모니터 정보가 제어부(90)에 송신되도록 되어 있다.
기판 적재대(91)는, 스테이지 히터(92)와, 스테이지 지지체(94)와, 리프트 핀(95)과, 리프트 핀 승강 기구(96)를 갖는다. 반송 기구(도시하지 않음)에 의해 반출입구(18)를 통해 하부 챔버(17)에 반입된 기판 G는, 리프트 핀 승강 기구(96)에 의해 상승된 리프트 핀(95)에 전달되고, 리프트 핀 승강 기구(96)를 하강시킴으로써 기판 적재대(91) 상에 적재된다. 기판 적재대(91)에 적재된 기판 G는, 스테이지 히터(92)에 의해, 예를 들어 350℃로 가열되어, 성막 처리가 행해진다.
스테이지 히터(92)의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 기판 적재대(91)의 적재면(98)에 적재되는 기판 G와 동일 정도의 평면 치수를 갖는다. 예를 들어, 스테이지 히터(92)의 치수는, 긴 변의 길이를 1800㎜ 내지 3400㎜ 정도로 설정할 수 있고, 짧은 변의 길이를 1500㎜ 내지 3000㎜ 정도로 설정할 수 있다.
스테이지 히터(92)는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 그 내부에 히터선(93)이 마련되어 있고, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 형성된다.
하부 챔버(17)의 저판(16) 상에는, 절연 재료에 의해 형성된 스테이지 지지체(94)가 고정되어 있고, 스테이지 지지체(94) 상에 기판 적재대(91)가 적재된다.
기판 적재대(91)를 구성하는 스테이지 히터(92)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 히터선(93)이 마련되어 있다. 히터선(93)은, 히터 컨트롤러(97)에 의해 제어되고 있다. 히터 컨트롤러(97)는, 기판 G에 성막 처리를 행할 때는, 히터선(93)을 예를 들어 350℃ 정도로 유지할 수 있도록 제어한다.
또한, 히터 대신에, 사행한 온도 조절 매체 유로를 스테이지 히터(92)의 내부에 마련하여, 고온의 온도 조절 매체를 유통시킴으로써 가열을 수반하는 온도 조절을 행해도 된다. 여기서, 저항체인 히터는, 텅스텐, 몰리브덴, 니켈이나 크롬, 혹은 이들 금속 중 어느 1종과 알루미나나 티타늄 등의 화합물로 형성된다.
스테이지 히터(92)에는 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 히터 컨트롤러(97) 및 제어부(90)에 수시로 송신된다. 그리고, 송신된 모니터 정보에 기초하여, 스테이지 히터(92) 및 기판 G의 온도 조절 제어가 히터 컨트롤러(97) 혹은 제어부(90)에 의해 실행된다. 보다 구체적으로는, 예를 들어 히터 컨트롤러(97)에 의해, 히터선(93)을 형성하는 저항체에 공급하는 전류가 조정된다.
기판 적재대(91)를 구성하는 스테이지 히터(92)의 외주의 테두리부에는, 무단상(직사각형 프레임상)의 단차부(99)가 형성되고, 이 단차부(99)에 보호 프레임(30)의 본체부(31)가 적재되도록 되어 있다.
기판 적재대(91)의 주위에는, 무단상의 보호 프레임(30)이 기판 적재대(91)에 대하여 승강 가능하게 배치되어 있다. 여기서, 도 2a는 보호 프레임의 일례의 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 B-B 화살 표시도이며, 보호 프레임의 일례의 긴 변 방향에 직교하는 단면도이다. 또한, 도 3은 기판 적재대의 단차부에 보호 프레임의 본체부가 적재되고, 기판의 테두리부의 상방에 차양부의 선단이 위치 결정되어 있는 상태를 도시하는 단면도이다.
보호 프레임(30)은, 평면으로 보아 직사각형이며 프레임상(무단상)의 본체부(31)와, 본체부(31)의 내측으로 돌출되어 마찬가지로 프레임상(무단상)의 차양부(35)를 갖는다. 여기서, 본체부(31)와 차양부(35)는 일체로 형성되어 있다. 또한, 보호 프레임의 선형은, 보호 프레임이 보호하는 기판 G의 외형에 따라서 설정되기 때문에, 기판 G의 외형에 따라서, 정사각형, 원형 등, 도시예의 직사각형(장방형) 이외의 무단상의 선형이 적용될 수 있다.
보호 프레임(30)은, 알루미늄이나 그 합금, 알루미나 등의 세라믹스, 유리 등에 의해 형성되지만, 가급적으로 경량이며, 탄성(가요성)과 강성의 양쪽을 구비한 알루미늄 혹은 그 합금에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 보호 프레임(30)이 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 형성되는 경우, 부식 대책이나 플라스마 내성의 향상을 위해, 보호 프레임(30)의 표면에 알루마이트 처리를 실시해도 되고, 또한, 이트리아 등을 용사하여 용사막을 형성해도 된다.
보호 프레임(30)은, 기판 G의 테두리부 G1의 상방에 차양부(35)의 선단이 위치 결정되도록 하여 배치되고, 하부 챔버(17)에 도입된 처리 가스가 플라스마화됨으로써 발생하는 성막 전구체가 기판 G의 외주의 테두리부 G1에 공급되거나, 기판 G의 이면으로 돌아들어가는 것을 방지하는 부재이다. 성막 전구체가 기판 G의 이면으로 돌아들어가, 기판 G의 테두리부 G1이나 이면에 막이 부착되면, 후공정에 있어서 막 박리의 원인이 될 수 있다. 기판 G의 외주의 테두리부 G1을 보호 프레임(30)으로 보호함으로써, 이들 과제가 해소된다. 또한, 이 보호 프레임(30)은 셰도우 링이라고도 칭해진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 보호 프레임(30)은, 승강 기구(40)에 의해 상하 방향인 X 방향으로 승강하는 지주(42)의 상단에 지지되어 있고, 승강 기구(40)를 구동함으로써, 기판 적재대(91)에 대하여 보호 프레임(30)이 상대 이동하도록 구성되어 있다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 지주(42)에 대하여 보호 프레임(30)의 본체부(31)는 볼트(43)를 통해 고정되어 있다.
하부 챔버(17)의 저판(16)에 개구(16a)가 개설되어 있고, 개구(16a)를 포위하도록 하여 저판(16)의 하면에 통상 부재(41)가 고정되고, 통상 부재(41)의 내부를 지주(42)가 관통하고, 통상 부재(41)의 하단에 승강 기구(40)가 설치되어 있다. 통상 부재(41)를 관통하여 하부 챔버(17)의 상방으로 돌출된 지주(42)는, 기판 적재대(91)의 상방까지 연장되고, 처리 영역 S에 있어서, 지주(42)의 상단에 무단상의 보호 프레임(30)이 지지되어 있다.
여기서, 승강 기구(40)는, 실린더 기구, 모터와 랙에 의한 기구 등, 다양한 형태가 있다. 승강 기구(40)가 실린더 기구에 의해 형성되는 경우에는, 유압 실린더나 에어 실린더에 의해 로드인 지주(42)가 슬라이드한다. 한편, 승강 기구(40)가 모터와 랙에 의한 기구인 경우에는, 모터의 구동에 의해, 모터의 구동축에 있는 피니언 기어가 회전하고, 피니언 기어에 걸림 결합하는 랙으로 이루어지는 지주(42)가 슬라이드한다.
이와 같이, 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 기판 적재대(91)가 하부 챔버(17)에 고정되고, 보호 프레임(30)이 승강 기구(40)의 구동에 의해 기판 적재대(91)에 대하여 상대 이동한다.
그런데, 도시예와 달라, 예를 들어 보호 프레임이 기판 적재대의 상방에 보유 지지되고, 기판 적재대가 승강하는 형태의 장치도 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 예를 들어 제6세대 이후의 기판 G(1500㎜×1800㎜ 정도 이상의 치수를 갖는 기판)에 성막 처리를 행하는 경우에는, 기판 G의 대형화에 수반하여, 기판 적재대도 대형화되게 된다. 그리고, 이와 같이 대형의 기판 적재대를 구동하는 구동 기구는 복잡화되기 쉽고, 기판 처리 장치의 제작 비용 증가의 요인이 될 수 있다. 그래서, 대형의 기판 G를 처리하기 위해, 대형의 기판 적재대(91)를 구비한 기판 처리 장치(100)에 있어서는, 기판 적재대(91)가 하부 챔버(17)에 대하여 고정되고, 보호 프레임(30)이 기판 적재대(91)에 대하여 상대 이동하는 도시예의 형태가 바람직하다.
한편, 기판 G의 대형화에 따라서 보호 프레임(30)의 치수도 마찬가지로 대형화되게 되지만, 보호 프레임(30)이 슬라이드하는 형태에 있어서는, 보호 프레임(30)에 충분한 강성(단면 강성)이 필요해진다.
그래서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 보호 프레임(30)을, 프레임의 외측에 위치하며 두꺼운 본체부(31)와, 본체부(31)의 내측에 있는 차양부(35)에 의해 구성하고, 본체부(31)로 보호 프레임(30)의 강성을 담보하는 것으로 하였다. 여기서, 대형의 보호 프레임(30)을 대상으로 한 경우, 본체부(31)의 두께 t1은 20㎜ 이상으로 설정되는 것이 좋다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 보호 프레임(30)에 있어서, 본체부(31)와 차양부(35)의 양쪽의 상면(32)은 연속한 평탄한 면이며, 차양부(35)의 선단(36)은, 평탄한 상면(32)으로부터 하방으로 경사져 첨예하게 형성되어 있다. 또한, 도시예의 차양부(35)의 선단(36)은, 평탄한 상면(32)으로부터 만곡하여 점차 첨예해지는 형상을 갖고 있지만, 그 밖에, 평탄한 상면(32)으로부터 테이퍼상으로 첨예해지는 형상이어도 된다. 차양부(35)의 두께가 얇은 경우에는, 반드시 경사 형상이 되는 것을 요하지는 않는다. 또한, 보호 프레임(30)의 상면(32)의 평탄한 면은, 실질적으로 평탄한 경우를 포함한다. 즉, 상면(32)에, 기판의 처리 결과에 실용적인 영향을 미치지 않을 정도의 미소한 요철을 갖는 경우도, 평탄한 것으로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기판 적재대(91)의 적재면(98)에 적재되어 있는 기판 G의 테두리부 G1을 보호 프레임(30)이 보호할 때는, 적재면(98)으로부터 떨어져 들어간 직사각형 프레임상(무단상)의 단차부(99)에 대하여, 본체부(31)가 수용되도록 되어 있다. 그리고, 단차부(99)에 본체부(31)가 수용된 상태에 있어서, 차양부(35)는, 기판 G와 비접촉으로 양쪽 사이에 간극 C(간극 높이 t4)를 갖는다. 또한, 차양부(35)의 선단(36)은 기판 G의 테두리부 G1에 평면적으로 랩(랩 길이 t3)하여, 직사각형 프레임상의 차양부(35)가 기판 G의 모든 외주의 테두리부 G1 상에 위치 결정된다.
여기서, 랩 길이 t3은 예를 들어 5㎜ 정도이고, 간극 높이 t4는 예를 들어 1㎜ 정도로 설정할 수 있다. 이와 같이, 차양부(35)가 기판 G와 비접촉의 상태로 위치 결정됨으로써, 차양부가 기판에 접촉하여 기판 내에 내부 응력이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 차양부(35)가 기판 G에 대하여 1㎜ 정도의 약간의 간극 C를 구비하고, 또한, 평면적으로는 5㎜ 정도 랩한 상태에서 위치 결정됨으로써, 차양부(35)가 기판 G에 접촉하지 않으면서도, 처리 공간 S에 공급된 처리 가스가 기판 G의 테두리부 G1에 공급되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 랩 길이 t3은, 열팽창을 고려하여, 기판 처리 시의 온도 환경에 있어서, 예를 들어 5㎜ 정도가 되도록 설계되어 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 단차부(99)에 본체부(31)가 수용된 상태에 있어서, 기판 적재대(91)의 적재면(98)으로부터 보호 프레임(30)의 평탄한 상면(32)까지의 높이 t2는 3㎜ 이하로 설정되어 있다.
단차부(99)에 본체부(31)가 수용됨으로써, 보호 프레임(30)이 상대적으로 두께가 두꺼운 본체부(31)를 가지면서도, 도시예와 같이 본체부(31)와 차양부(35)의 양쪽의 상면(32)을 연속한 평탄한 면으로 할 수 있다. 이것에 더하여, 상기한 바와 같이, 적재면(98)으로부터 보호 프레임(30)의 평탄한 상면(32)까지의 높이 t2가 3㎜ 이하로 설정되어 있음으로써, 기판 G에 대한 성막 시의 막 두께의 면내 균일성을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 도시예의 보호 프레임(30)은, 본체부(31)와 차양부(35)가 일체로 직사각형 프레임으로 형성된 것이지만, 예를 들어 본체부(31)의 일부와 차양부(35)의 일부를 포함하는 복수의 분할 부재가 조립됨으로써 보호 프레임(30)이 형성되어도 된다. 예를 들어, 직사각형 프레임을 구성하는 4개(긴 변 2개, 짧은 변 2개)의 분할 부재가 조립됨으로써, 보호 프레임(30)을 형성해도 된다. 또한, 직사각형 프레임의 짧은 변의 중앙까지의 길이와 긴 변의 중앙까지의 길이를 갖는, 4개의 L형의 분할 부재가 조립됨으로써, 보호 프레임(30)을 형성해도 된다. 상기한 바와 같이 보호 프레임(30)의 치수가 큰 경우에는, 이와 같이 복수의 분할 부재에 의해 보호 프레임(30)을 형성함으로써, 보호 프레임(30)의 제작 시에 과대한 스페이스가 불필요해져, 제작 효율이 높아진다.
제어부(90)는, 기판 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들어 히터 컨트롤러(97)나, 고주파 전원(56), 처리 가스 공급부(60), 가스 배기부(28), 승강 기구(40) 등의 동작을 제어한다. 가스 배기부(28)의 동작의 제어는, 압력계로부터 제어부(90)에 송신되는 모니터 정보에 기초하여 행해져도 된다. 제어부(90)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖는다. CPU는, RAM이나 ROM의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스 레시피)에 따라, 미리 설정된 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 기판 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예를 들어 가스 유량이나 처리 용기(20) 내의 압력, 처리 용기(20) 내의 온도나 스테이지 히터(92)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다.
레시피 및 제어부(90)가 적용하는 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크나 콤팩트 디스크, 광자기 디스크 등에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD, 메모리 카드 등의 가반성의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 제어부(90)에 세트되어, 판독되는 형태여도 된다. 제어부(90)는 그 밖에, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 기판 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치, 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 사용자 인터페이스를 갖고 있다.
<기판 처리 방법>
다음에, 실시 형태에 관한 기판 처리 방법의 일례에 대하여 설명한다. 이 기판 처리 방법은, 처리 용기(20)의 내부에 있어서 기판 G를 처리하는 방법이다.
먼저, 처리 용기(20)의 내부에 있는 기판 적재대(91)의 적재면(98)에, 기판 G를 적재한다. 여기서, 이미 설명한 바와 같이, 기판 적재대(91)의 적재면(98)의 주위에는, 적재면(98)으로부터 떨어져 들어간 무단상의 단차부(99)가 형성되어 있다(이상, 적재면에 기판을 적재하는 공정). 여기서, 처리 대상의 기판 G는, 예를 들어 제6세대 이후의 1500㎜×1800㎜ 정도 이상의 대치수의 기판이다.
적재면(98)에 대한 기판 G의 적재 시에, 무단상의 본체부(31)와 차양부(35)를 갖는 보호 프레임(30)은 지주(42)에 의해 지지되어, 적재면(98)보다도 상방의 처리 영역 S 내에 위치 결정되어 있다.
다음에, 승강 기구(40)를 구동하여, 보호 프레임(30)을 기판 적재대(91)에 대하여 강하시킨다. 그리고, 단차부(99)에 본체부(31)를 수용하고, 적재면(98)에 적재되어 있는 기판 G의 테두리부 G1의 상방에 차양부(35)의 선단(36)을 위치 결정한다(차양부의 선단을 위치 결정하는 공정).
단차부(99)에 본체부(31)가 수용된 상태에 있어서, 차양부(35)는 기판 G와 비접촉으로 양쪽 사이에 간극 C를 두고, 차양부(35)의 선단(36)이 기판 G의 테두리부 G1에 평면적으로 랩하여, 직사각형 프레임상의 차양부(35)가 기판 G의 모든 외주의 테두리부 G1 상에 위치 결정된다.
다음에, 처리 용기(20)의 내부를 미리 설정된 진공 분위기로 하고, 처리 영역 S에 처리 가스를 공급하여 플라스마화함으로써, 플라스마 중의 성막 전구체를 기판 G에 제공하면서 성막 처리를 행한다(기판을 처리하는 공정).
이 성막 처리에는, CVD법을 사용한 성막 처리나 에칭 처리 등이 포함되고, 다양한 실리콘 함유 가스 등의 처리 가스가 적용된다.
실시 형태에 관한 기판 처리 방법에 의하면, 대형의 기판 G의 테두리부 G1을 보호 프레임(30)으로 보호하면서 성막 처리를 행함으로써, 기판 처리 장치(100)의 제작 비용을 증가시키지 않고, 기판 G의 테두리부 G1이나 이면으로의 성막 전구체의 공급이 억제된 성막을 실현할 수 있다.
[보호 프레임의 형상 의존성에 관한 실험]
다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명자들에 의해 실시된, 보호 프레임의 형상 의존성에 관한 실험과 그 결과에 대하여 설명한다. 여기서, 도 4a와 도 4b는 각각, 보호 프레임의 형상 의존성에 관한 실험에 있어서 적용한, 비교예의 보호 프레임의 일례와 실시예의 보호 프레임의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 4a에 도시한 바와 같이, 보호 프레임 SR1은, 그 강성을 확보하기 위해, 일정한 두께(30㎜)를 갖는 단면 형상을 구비하고 있다. 보다 구체적으로는, 기판 G측에 있는 사다리꼴 단면과, 그 외측에 있는 직사각형 단면을 합한 합성 단면을 구비하고 있다. 기판 적재대 SU1의 적재면 SU11은 단부까지 평탄하고, 따라서, 보호 프레임 SR1이 적재면 SU11에 적재된 상태에 있어서, 보호 프레임 SR1의 상면 US1은, 기판 적재대 SU1의 상방으로 30㎜ 정도나 돌출된다.
한편, 도 4b에 도시한 바와 같이, 보호 프레임 SR2는, 강성을 확보하기 위해, 두께 20㎜의 본체부 B를 구비하면서, 기판 적재대 SU2의 적재면 SU21의 단부에 적재면 SU21로부터 떨어져 들어간 단차부 D가 마련되고, 이 단차부 D에 본체부 B가 수용된다. 이 구성에 의해, 본체부 B와 차양부 N의 연속한 평탄한 상면 US2는, 적재면 SU21로부터 3㎜ 정도로 약간 돌출되는 것만으로 된다.
도 4a 및 도 4b로부터 명백해지는 바와 같이, 보호 프레임 SR2와 단차부 D를 구비한 기판 적재대 SU2에 의해, 보호 프레임 SR2가 두꺼운 본체부 B를 구비하면서도, 적재면 SU21로부터의 보호 프레임 SR2의 돌출 길이를 원하는 낮음으로 조정할 수 있다. 또한, 보호 프레임 SR1에서는, 단면 형상이 큰 테이퍼부를 갖는 사다리꼴인 것에 비해, 보호 프레임 SR2에서는, 본체부 B의 단면 형상이 직사각형이기 때문에, 보호 프레임 SR1보다도 두께가 얇아도 강성을 유지할 수 있다.
본 실험에서는, 비교예와 실시예의 각 보호 프레임이 적용된 기판 처리 장치를 사용하여, 기판 상에 실리콘 질화막(SiN2막)을 성막하고, SiN2막의 막 두께를 측정하여, 막 두께의 면내 균일성을 검증하였다. 여기서, 막 두께 균일성은, 면내에 있어서의 최대 막 두께 Max와 최소 막 두께 Min의 합에 대한 최대 막 두께 Max와 최소 막 두께 Min의 차의 비이며, 식: 막 두께 균일성(％)={(Max-Min)/(Max+Min)}×100에 의해 표시된다. 또한, 본 실험에서는, 보호 프레임이 없는 기판 처리 장치를 사용하여 SiN2막을 성막하고, 이것을 참고예로 한다.
실험의 결과, 참고예의 막 두께 면내 균일성은 ±10.2％였다.
한편, 비교예의 막 두께 면내 균일성은 ±19.9％이며, 참고예로부터 크게 악화되는 결과가 되고, 참고예에 비해 기판 외주부의 막 두께가 크게 떨어졌다. 이것은, 보호 프레임 SR1이 기판 G로부터 점차 높아져, 기판의 적재면으로부터의 돌출 높이가 30㎜인 것이 영향을 미치고 있는 것으로 추정된다.
이에 반해, 실시예의 막 두께 면내 균일성은 ±9.6％이며, 보호 프레임을 구비하고 있지 않은 참고예와 동일 정도의 막 두께 면내 균일성임을 알 수 있었다. 이것은, 보호 프레임 SR2의 높이가 적재면으로부터 3㎜로 매우 낮은 것, 및, 보호 프레임 SR2의 차양부 N으로부터 본체부 B에 걸치는 상면 US2가 연속한 평탄한 면인 것이 영향을 미치고 있는 것으로 추정된다.
[보호 프레임의 높이 의존성에 관한 실험]
다음에, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명자들에 의해 실시된, 보호 프레임의 높이 의존성에 관한 실험과 그 결과에 대하여 설명한다. 여기서, 도 5는 보호 프레임의 높이 의존성에 관한 실험에서 사용한 기판 적재대와 보호 프레임을 모의한 단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 본 실험에서는, 기판 적재대 S의 적재면 Sa(치수가 2000㎜×1700㎜)에, 두께가 1㎜ 정도이고 치수가 1800㎜×1500㎜인 기판 G를 적재하고, 기판 G의 단부변으로부터 0.5㎜ 이격된 위치에, 두께 t의 프레임 부재 H(보호 프레임을 모의한 부재)를 적재하였다. 프레임 부재 H의 두께 t(적재면 Sa로부터 보호 프레임 H의 상면까지의 높이)를 변화시켜, 각 프레임 부재를 구비한 기판 처리 장치에 있어서 기판 상에 실리콘 질화막(SiN)의 성막을 행하고, 기판단부로부터 기판 중심을 향하여 수직 방향으로 막 두께를 측정하여, 막 두께의 변화율을 구하였다. 여기서, 막 두께의 변화율은, 보호 프레임이 없는 경우의 막 두께에 대한 보호 프레임이 있는 경우의 막 두께, 즉, (보호 프레임유_막 두께)/(보호 프레임무_막 두께)로 정의된다. 변화율의 값은, 1에 가까울수록 변화가 작고, 1로부터 이격될수록 변화가 큰 것을 의미한다. 또한, 기판 G의 단변으로부터 내측으로 15㎜의 위치를 기준 위치로 설정하고, 이 기준 위치에 있어서의 막 두께의 변화율의 대소를 중심으로 검증하였다. 도 6에, 실험 결과를 나타낸다.
도 6에 도시한 실험 결과는, 프레임 부재 H의 재질을 알루미늄으로 하고, 두께 t가 1㎜, 3㎜, 5㎜, 10㎜인 프레임 부재 H가 적용된 기판 처리 장치를 사용하여 성막 처리를 행하여, 막 두께의 변화율을 구한 실험 결과이다.
도 6에 도시한 실험 결과로부터, 두께 t가 1㎜, 3㎜, 5㎜인 프레임 부재 H가 적용된 기판 처리 장치에 의한 막 두께의 변화율의 1로부터의 괴리는 약간이었다. 한편, 두께 t가 10㎜인 프레임 부재 H가 적용된 기판 처리 장치에 의한 막 두께의 변화율은, 기준 위치인 기판단으로부터 15㎜의 위치에 있어서 0.94 정도로 1로부터의 괴리가 약간 커져 있다.
이상, 도 6에 도시한 실험 결과로부터, 기판 적재대의 적재면으로부터의 보호 프레임의 높이로서는, 5㎜ 이하, 보다 바람직하게는 3㎜ 이하로 설정되는 것이 바람직한 것으로 실증되었다.
[보호 프레임의 재질 의존성에 관한 실험]
다음에, 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명자들에 의해 실시된, 보호 프레임의 재질 의존성에 관한 실험과 그 결과에 대하여 설명한다. 본 실험에 있어서도, 도 5에 도시한 기판 적재대와 보호 프레임을 구비한 기판 처리 장치를 사용하여 성막을 행하여, 막 두께의 변화율을 측정하였다.
도 7에 도시한 실험 결과는, 평면으로 보아 직사각형의 기판 중, 긴 변의 우각 단부(각)로부터 200㎜의 위치에 있어서, 기판단으로부터의 막 두께의 변화율을 측정한 것이다. 한편, 도 8에 도시한 실험 결과는, 평면으로 보아 직사각형의 기판 중, 프레임 부재 H의 우각 단부(각)로부터 기판의 대각선 방향에 걸쳐 막 두께의 변화율을 측정한 것이다.
본 실험에서는, 보호 프레임 H의 두께 t를 모두 3㎜로 한 후에, 도 5에 도시한 프레임 부재 H를 재질이 알루미나, 유리 및 알루미늄에 의해 각각 형성한 경우의 기판 처리 장치를 사용하여 성막 처리를 행하여, 막 두께의 변화율을 구하였다.
도 7에 도시한 실험 결과로부터, 모든 재질의 보호 프레임에 있어서, 기준 위치인 기판단으로부터 15㎜의 위치에 있어서 변화율은 0.98 이상으로 양호하였지만, 그 중에서도, 재질이 알루미늄인 보호 프레임에 있어서는, 변화율은 1.0으로 매우 높은 막 두께 면내 균일성이 발휘됨을 알 수 있었다. 도 6을 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 두께 t가 1㎜, 3㎜, 5㎜인 프레임 부재 H가 적용된 기판 처리 장치에 의한 막 두께의 변화율의 1로부터의 괴리는, 약간이었다. 한편, 두께 t가 10㎜인 프레임 부재 H가 적용된 기판 처리 장치에 의한 막 두께의 변화율은, 기준 위치인 기판단으로부터 15㎜의 위치에 있어서 0.94 정도로 1로부터의 괴리가 약간 커져 있다.
한편, 도 8에 있어서는, 기판각으로부터 21㎜의 위치가, 변부에 있어서의 기판단으로부터 15㎜의 기준 위치에 상당하기 때문에, 이 21㎜의 위치를 기준 위치로 하였다.
도 8에 도시한 실험 결과로부터, 모든 재질의 보호 프레임에 있어서, 기준 위치인 기판단으로부터 21㎜의 위치에 있어서 변화율은 0.97 이상으로 양호하였지만, 그 중에서도, 재질이 알루미늄인 보호 프레임에 있어서는, 변화율은 0.99로 매우 높은 막 두께 면내 균일성이 발휘됨을 알 수 있었다.
이상, 도 7 및 도 8에 도시한 실험 결과로부터, 보호 프레임의 재질은 알루미늄, 혹은 그 합금이 바람직한 것으로 실증되었다.
<기판 처리 장치의 다른 예>
다음에, 도 9를 참조하여, 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 예에 대하여 설명한다. 여기서, 도 9는 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 다른 예를 도시하는 단면도이다.
도 1에 도시한 기판 처리 장치에서는, 기판 G를 고온으로 가열하여 성막을 행하는 경우에 대하여 설명하였지만, 기판 상에 유기막을 갖는 경우 등 고온에서 성막할 수 없는 재료에 대해서는 저온에서 성막을 행할 필요가 있다. 저온에서 성막을 행하는 경우에 적용되는 기판 처리 장치에 대하여, 도 9를 참조하여 설명한다. 또한, 도 1에 도시한 기판 처리 장치와 중복되는 설명에 대해서는 생략한다.
기판 처리 장치(100A)를 구성하는 기판 적재대(70)는, 기재(73)와, 기재(73)의 상면(73a)에 형성되어 있는 정전 척(76)과, 받침대(78)와 리프터 핀 및 리프터 핀 승강 기구(모두 도시하지 않음)를 갖는다.
기재(73)는, 상방 기재(71)와 하방 기재(72)의 적층체에 의해 형성된다. 상방 기재(71)의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 기판 적재대(70)의 적재면(77)에 적재되는 기판 G와 동일 정도의 평면 치수를 갖는다. 예를 들어, 상방 기재(71)의 치수는, 긴 변의 길이를 1800㎜ 내지 3400㎜ 정도로 설정할 수 있고, 짧은 변의 길이를 1500㎜ 내지 3000㎜ 정도로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대하여, 상방 기재(71)와 하방 기재(72)의 두께의 총계는, 예를 들어 50㎜ 내지 100㎜ 정도가 될 수 있다.
하방 기재(72)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행한 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있고, 하방 기재(72)는, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 한편, 상방 기재(71)도, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등에 의해 형성된다. 또한, 온도 조절 매체 유로(72a)는, 예를 들어 상방 기재(71)나 정전 척(76)에 마련되어도 된다. 또한, 기재(73)가, 도시예와 같이 2부재의 적층체가 아니라, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등에 의한 1부재로 형성되어도 된다.
하부 챔버(17)의 저판(16) 상에는, 절연 재료에 의해 형성되며 내측에 단차부를 갖는 상자형의 받침대(78)가 고정되어 있고, 받침대(78)의 단차부 상에 기판 적재대(70)가 적재된다.
상방 기재(71)의 상면에는, 기판 G가 직접 적재되는 정전 척(76)이 형성되어 있다. 정전 척(76)은 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막인 세라믹스층(74)과, 세라믹스층(74)의 내부에 매설되어 정전 흡착 기능을 갖는 도전층(75)을 갖는다.
도전층(75)은, 급전선(84)을 개재하여 직류 전원(85)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해, 급전선(84)에 개재하는 스위치(도시하지 않음)가 온되면, 직류 전원(85)으로부터 도전층(75)에 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력이 발생한다. 이 쿨롱력에 의해, 기판 G가 정전 척(76)의 상면에 정전 흡착되어, 상방 기재(71)의 상면에 적재된 상태에서 보유 지지된다.
기판 적재대(70)를 구성하는 하방 기재(72)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행한 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있다. 온도 조절 매체 유로(72a)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(72a)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(72b)과, 온도 조절 매체 유로(72a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(72c)이 연통되어 있다.
도 9에 도시한 바와 같이, 이송 배관(72b)과 복귀 배관(72c)에는 각각, 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)가 연통되어 있고, 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)는 칠러(86)에 연통되어 있다. 칠러(86)는, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음). 칠러(86)와, 이송 유로(87) 및 복귀 유로(88)에 의해, 온도 조절원(89)이 형성된다. 또한, 온도 조절 매체로서는 냉매가 적용되고, 이 냉매에는, 갈덴(등록 상표)이나 플루오리너트(등록 상표) 등이 적용된다. 도시예의 온도 조절 형태는, 하방 기재(72)에 온도 조절 매체를 유통시키는 형태이지만, 온도가 너무 낮은 경우에는, 하방 기재(72)가 히터 등을 내장하고, 히터에 의해 온도 조절하는 형태여도 되고, 적당한 온도로 제어하기 위해 온도 조절 매체와 히터의 양쪽에 의해 온도 조절하는 형태여도 된다. 또한, 도시예는, 하방 기재(72)에 온도 조절 매체 유로(72a)가 형성되어 있지만, 예를 들어 상방 기재(71)나 정전 척(76)이 온도 조절 매체 유로를 갖고 있어도 된다.
상방 기재(71)에는 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 제어부(90)에 수시로 송신된다. 그리고, 송신된 모니터 정보에 기초하여, 상방 기재(71) 및 기판 G의 온도 조절 제어가 제어부(90)에 의해 실행된다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(86)로부터 이송 유로(87)에 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(72a)에 순환됨으로써, 기판 적재대(70)의 온도 조절 제어가 실행된다. 또한, 열전대 등의 온도 센서는, 예를 들어 하방 기재(72)나 정전 척(76)에 배치되어도 된다.
기판 적재대(70)를 구성하는 받침대(78)의 외주의 테두리부에는, 무단상(직사각형 프레임상)의 단차부(79)가 형성되고, 이 단차부(79)에 보호 프레임(30)의 본체부(31)가 적재되도록 되어 있다. 또한, 도시를 생략하지만, 받침대(78)의 상단에 직사각형 프레임상의 포커스 링이 적재되는 경우에는, 포커스 링의 상면에 있어서 직사각형 프레임상의 단차부가 형성된다.
하방 기재(72)의 하면에는, 급전 부재(80)가 접속되고, 기판 적재대(70)가 기판 처리 장치(100A)에 있어서의 하부 전극을 형성한다. 급전 부재(80)의 하단에는 급전선(81)이 접속되어 있고, 급전선(81)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(82)를 개재하여 바이어스 전원인 고주파 전원(83)에 접속되어 있다. 기판 적재대(70)에 대하여 고주파 전원(83)으로부터 예를 들어 3.2㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, RF 바이어스를 발생시켜, 플라스마 발생용의 소스원인 고주파 전원(56)에서 생성된 이온을 기판 G로 끌어당길 수 있다. 따라서, 성막 처리에 있어서는 이온의 충격 에너지에 의해 성막 전구체에 의한 성막 반응을 촉진하고, 플라스마 에칭 처리에 있어서는, 에칭 레이트와 에칭 선택비를 모두 높이는 것이 가능해진다. 또한, 하방 기재(72)에 관통 구멍(도시하지 않음)이 개설되고, 급전 부재(80)가 관통 구멍을 관통하여 상방 기재(71)의 하면에 접속되어 있어도 된다. 이와 같이, 기판 적재대(70)는, 기판 G를 적재하고 RF 바이어스를 발생시키는 바이어스 전극을 형성하고, 이 바이어스 전극은 하부 전극이 된다. 이때, 챔버 내부의 접지 전위가 되는 부위가 바이어스 전극의 대향 전극으로서 기능하고, 고주파 전력의 리턴 회로를 구성한다. 또한, 성막 처리에 있어서, 성막 반응에 이온의 충격 에너지를 필요로 하지 않는 경우에는 기판 적재대(70)에 고주파 전력을 공급할 필요가 없어, 고주파 전원(83) 및 정합기(82) 등으로 구성되는 고주파 전력 공급 회로는 불필요해진다.
제어부(90)는, 기판 처리 장치(100A)의 각 구성부, 예를 들어 칠러(86)나, 고주파 전원(56, 83), 처리 가스 공급부(60), 가스 배기부(28), 승강 기구(40) 등의 동작을 제어한다.
상기 실시 형태에 든 구성 등에 대해, 그 밖의 구성 요소가 조합되거나 한 다른 실시 형태여도 되고, 또한, 본 개시는 여기에서 나타낸 구성에 전혀 한정되지 않는다. 이 점에 관해서는, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하는 것이 가능하고, 그 응용 형태에 따라서 적절하게 정할 수 있다.
예를 들어, 도시예의 기판 처리 장치(100, 100A)는 유전체창을 사용한 유도 결합형 플라스마 처리 장치로서 설명하였지만, 유전체창 대신에 금속창을 사용한 유도 결합형 플라스마 처리 장치로 해도 되고, 또한, 다른 형태의 플라스마 처리 장치여도 된다. 구체적으로는, 전자 사이클로트론 공명 플라스마(Electron Cyclotron resonance Plasma; ECP)나 헬리콘파 여기 플라스마(Helicon Wave Plasma; HWP), 평행 평판 플라스마(Capacitively coupled Plasma; CCP)를 들 수 있다. 또한, 마이크로파 여기 표면파 플라스마(Surface Wave Plasma; SWP)를 들 수 있다. 이들 플라스마 처리 장치는, ICP를 포함하여, 모두 이온 플럭스와 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있어, 에칭 형상이나 선택성을 자유롭게 제어할 수 있음과 함께, 1011 내지 1013㎝-3 정도로 높은 전자 밀도가 얻어진다.

Claims (12)

  1. 처리 용기 내에 있어서 기판을 처리하는 기판 처리 장치이며,
    무단상의 본체부와, 상기 본체부의 내측으로 돌출되는 무단상의 차양부를 갖는 보호 프레임과,
    기판을 적재하는 적재면과, 상기 적재면의 주위에 있어서 상기 적재면으로부터 떨어져 들어간 무단상의 단차부를 갖고, 상기 단차부에 상기 본체부가 수용 가능한 기판 적재대와,
    상기 본체부를 지지하여 상기 기판 적재대에 대하여 상기 보호 프레임을 승강하는 승강 기구를 갖고,
    상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 적재면에 적재되어 있는 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단이 위치 결정되는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 프레임의 상면이 평탄한, 기판 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 적재면으로부터 상기 보호 프레임의 상면까지의 높이가 3㎜ 이하인, 기판 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 본체부의 두께가 20㎜ 이상인, 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 차양부는, 선단을 향하여 하방으로 경사져 첨예하게 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단이 비접촉의 상태로 위치 결정되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 프레임이 알루미늄 혹은 알루미나에 의해 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 프레임의 평면으로 본 형상은 직사각형 프레임상이고,
    상기 기판의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 상기 기판의 평면 치수는 1500㎜×1800㎜ 이상이고,
    상기 보호 프레임의 상기 차양부가 상기 기판의 모든 외주의 테두리부 상에 위치 결정되는, 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보호 프레임이, 상기 본체부의 일부와 상기 차양부의 일부를 포함하는 복수의 분할 부재에 의해 형성되어 있는, 기판 처리 장치.
  10. 처리 용기 내에 있어서 기판을 처리하는 기판 처리 방법이며,
    상기 처리 용기 내에 있는 기판 적재대이며, 상기 기판을 적재하는 적재면과, 상기 적재면의 주위에 있어서 상기 적재면으로부터 떨어져 들어간 무단상의 단차부를 갖는 상기 기판 적재대의 상기 적재면에 상기 기판을 적재하는 공정과,
    무단상의 본체부와, 상기 본체부의 내측으로 돌출되는 무단상의 차양부를 갖는 보호 프레임을, 상기 기판 적재대에 대하여 강하시켜, 상기 단차부에 상기 본체부를 수용하여, 상기 적재면에 적재되어 있는 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단을 위치 결정하는 공정과,
    상기 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하여 플라스마화하여, 상기 기판을 처리하는 공정을 갖는, 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단차부에 상기 본체부가 수용되었을 때, 상기 기판의 테두리부의 상방에 상기 차양부의 선단을 비접촉의 상태로 위치 결정하는, 기판 처리 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 보호 프레임의 평면으로 본 형상은 직사각형 프레임상이고,
    상기 기판의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 상기 기판의 평면 치수는 1500㎜×1800㎜ 이상이고,
    상기 보호 프레임의 상기 차양부를 상기 기판의 모든 외주의 테두리부 상에 위치 결정하는, 기판 처리 방법.
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