KR20220107941A - 기판 배치대 및 기판 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는기판의 면내에서 균일성 높은 처리를 행할 수 있도록 상기 기판을 배치대에 배치하는 것이다.
본 발명에 따르면, 기판을 배치하는 배치면을 구비하는 배치대 본체와, 상기 배치면에 개구되도록 상기 배치대 본체에 종방향으로 형성된 복수의 구멍과, 상기 복수의 구멍에 각각 설치되고, 상기 기판을 지지하여 상기 배치면과 상기 배치면의 상측의 위치와의 사이에서 이동시키기 위한 복수의 지지체와, 상기 배치대 본체 및 상기 지지체의 온도를 조정하는 온도 조정부와, 상기 각 지지체를 승강시키는 승강 기구와, 상기 승강 기구에 의한 승강을 정지한 상기 각 지지체에 의해 상기 기판이 상기 배치면에 배치되면서 상기 기판이 상측으로 가압된 상태로 하기 위해, 변형하는 것에 의해 상기 각 지지체의 종방향의 길이가 변화하도록 상기 각 지지체에 설치되는 탄성 부재를 구비하도록 기판 배치대를 구성한다.

Description

기판 배치대 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PLACING TABLE AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 개시는 기판 배치대 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.

플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display : FPD)의 제조 공정에서는, 진공 분위기가 형성된 처리 용기 내의 기판에 대하여, 에칭 등의 각종 처리가 행해진다. 이와 같은 기판에 대한 처리는, 상기 기판의 온도를 조정 가능하게 구성된 배치대에 기판이 배치된 상태로 행해진다. 상기 배치대는, 반송 기구와의 사이에서 기판을 전달하기 위해 기판을 지지한 상태로 승강 가능한 복수의 리프트 핀을 구비한 구성이 된다. 예컨대 특허문헌 1에서는 플라즈마의 전자계의 균일성을 높이기 위해, 기판에 플라즈마 처리를 행할 때에, 리프트 핀(승강 핀)의 선단이 배치대 상의 기판의 이면에 대하여 70~130 ㎛ 하측에 위치한 상태가 되도록 제어되는 처리 장치에 관해 기재되어 있다.

특허문헌 1 : 일본특허공개 2007-273685호 공보

본 개시는, 기판의 면내에서 균일성 높은 처리를 행할 수 있도록 상기 기판을 배치대에 배치할 수 있는 기술을 제공한다.

본 개시의 기판 배치대는, 기판을 배치하는 배치면을 구비하는 배치대 본체와,

상기 배치면에 개구되도록 상기 배치대 본체에 종방향으로 형성된 복수의 구멍과,

상기 복수의 구멍에 각각 설치되고, 상기 기판을 지지하여 상기 배치면과 상기 배치면의 상측의 위치와의 사이에서 이동시키기 위한 복수의 지지체와,

상기 배치대 본체 및 상기 지지체의 온도를 조정하는 온도 조정부와,

상기 각 지지체를 승강시키는 승강 기구와,

상기 승강 기구에 의한 승강을 정지한 상기 각 지지체에 의해 상기 기판이 상기 배치면에 배치되면서 상기 기판이 상측으로 가압된 상태로 하기 위해, 변형하는 것에 의해 상기 각 지지체의 종방향의 길이가 변화하도록 상기 각 지지체에 설치되는 탄성 부재를 구비한다.

본 개시에 의하면, 기판의 면내에서 균일성 높은 처리를 행할 수 있도록 상기 기판을 배치대에 배치할 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시형태인 기판의 배치대를 포함하는 에칭 장치의 종단측면도이다.
도 2는 상기 배치대의 표층부의 종단측면도이다.
도 3은 상기 배치대에 설치되는 리프트 핀의 상단부의 사시도이다.
도 4는 비교예에서의 기판의 배치대의 표층부의 종단측면도이다.
도 5는 상기 에칭 장치에 있어서 처리가 행해지는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 6은 상기 에칭 장치에 있어서 처리가 행해지는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 7은 상기 에칭 장치에 있어서 처리가 행해지는 순서를 나타내는 설명도이다.
도 8은 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프도이다.

본 개시의 기판 배치대의 일 실시형태인 배치대(3)가 설치된 기판 처리 장치(1)에 관해, 도 1의 종단측면도를 참조하면서 설명한다. 기판 처리 장치(1)는, FPD 제조용의 직사각형의 유리제 기판(G)에 대하여 플라즈마 에칭 처리를 행한다. 상기 기판 처리 장치(1)는, 금속제이며 접지된 처리 용기(11)를 구비하고 있고, 처리 용기(11)의 측벽에는, 게이트 밸브(12)에 의해 개폐되는 기판(G)의 반송구(13)가 형성되어 있다. 처리 용기(11)의 하측에는 배기구(14)가 개구되어 있어, 상기 배기구(14)는 배기관을 통해 진공 펌프 등에 의해 구성되는 진공 배기부(15)에 접속되어 있다. 진공 배기부(15)에 의해, 배기구(14)를 통해 처리 용기(11) 내가 배기되어, 원하는 압력의 진공 분위기가 된다.

처리 용기(11)의 바닥부에 상기 배치대(3)가 설치되어 있다. 배치대(3)는 기판(G)에 처리를 행할 때에, 상기 기판(G)의 면내의 각 부의 온도를 일치시켜 균일성 높은 처리가 행해지도록 구성되어 있고, 그 자세한 구성에 관해서는 후술한다. 처리 용기(11)의 상측에는, 배치대(3)와 대향하도록, 후술하는 샤워 헤드(24)를 겸한 금속으로 이루어진 창부재를 통해, 소용돌이형의 유도 결합 안테나(21)가 설치되어 있다. 유도 결합 안테나(21)에는, 플라즈마 생성용의 소스 전원(22)이 정합기(23)를 통해 접속되어 있다. 소스 전원(22)으로부터 유도 결합 안테나(21)에 고주파 전력이 공급되면, 처리 용기(11) 내에 플라즈마 형성용의 전계가 발생하고, 처리 용기(11) 내에 공급되는 처리 가스가 플라즈마화된다. 또, 창부재는 유전체로 형성되어도 좋고, 그 경우는 샤워 헤드는 창부재와는 별도로 설치된다.

유도 결합 안테나(21)의 하측에는, 금속으로 이루어진 창부재를 겸한 샤워 헤드(24)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(24)는, 절연부(25)를 통해 처리 용기(11)의 상부를 밀폐하고, 배치대(3)를 향해 개구된 다수의 가스 토출 구멍(26)을 구비하고 있다. 샤워 헤드(24)는, 배관을 통해 처리 가스의 공급원(27)에 접속되어 있다. 샤워 헤드(24)는, 처리 용기(11)의 상부에 설치되어 유도 결합 안테나(21)를 수용하는 도시하지 않은 안테나실의 천장부로부터, 도시하지 않은 행거 부재에 의해 매달려 지지되어 있다.

계속해서 배치대(3)에 관해, 그 표층부를 확대하여 나타내는 도 2도 참조하여 설명한다. 배치대(3)는, 정전 척(31), 서셉터(32), 유로 형성부(33), 절연층(34), 커버(35), 승강 기구(5) 및 리프트 핀(6)에 의해 구성되어 있다. 이들 구성 부재 중, 정전 척(31), 서셉터(32), 유로 형성부(33) 및 커버(35)에 관해서는, 각기둥형으로 형성된 배치대 본체(30)를 이룬다. 유로 형성부(33), 서셉터(32), 정전 척(31)에 관해서는, 이 순으로 상측을 향해 중첩됨으로써 적층체를 이루고, 이 적층체의 측둘레를 절연 부재인 커버(35)가 둘러쌈으로써, 상기 배치대 본체(30)가 구성되어 있다. 정전 척(31)의 상면은, 기판(G)의 배치면(36)으로서 구성되어 있다.

서셉터(32) 및 유로 형성부(33)에 관해서는 금속제이며, 정합기(28)를 통해 바이어스 전원(29)에 접속되는 전극을 이룬다. 바이어스 전원(29)으로부터 서셉터(32) 및 유로 형성부(33)로의 전력 공급에 의해 플라즈마와 배치면(36) 사이에 전위차가 발생하고, 처리 용기(11) 내에 생긴 플라즈마를 구성하는 이온이, 배치면(36)에 배치된 기판(G)에 인입된다. 유로 형성부(33) 및 커버(35)의 하측에 절연층(34)이 형성되어 있고, 상기 유로 형성부(33)와 처리 용기(11)의 바닥부가 절연된다.

정전 척(31) 및 서셉터(32)에 관해서는 종방향, 보다 구체적으로는 연직 방향으로, 이들 부재를 관통하는 관통 구멍(37)이 형성되어 있다. 따라서, 관통 구멍(37)의 상단은 정전 척(31)의 배치면(36)에 개구되어 있다. 이 관통 구멍(37)은 다수, 횡방향으로 서로 떨어져 형성되어 있다. 또한, 유로 형성부(33)에도, 상기 유로 형성부(33)를 연직 방향으로 관통하는 관통 구멍(16)이 다수, 횡방향으로 서로 떨어져 형성되어 있고, 상기 각 관통 구멍(16)에는 가이드 부재(38)가 설치되어 있다. 가이드 부재(38)는, 기립한 원통을 이루도록 구성되어 있다. 도면 중 41은 O링이며, 가이드 부재(38)의 하부측의 외주면과, 상기 유로 형성부(33)의 관통 구멍(16)을 형성하는 둘레면 사이의 간극을 시일한다.

원통인 가이드 부재(38)의 관통 구멍(17)과 상기 관통 구멍(37)은 서로 중첩되어 있고, 상기 가이드 부재(38)의 관통 구멍(17) 및 관통 구멍(37)에 삽입 관통되어 리프트 핀(6)이 설치된다. 따라서, 리프트 핀(6)은, 관통 구멍(37) 및 가이드 부재(38)의 수에 대응하여 배치대(3)에 다수 형성되어 있다. 리프트 핀(6)의 형상을 개략적으로 설명하면, 연직 방향으로 신장된 가늘고 긴 원기둥이며, 그 하부측은 처리 용기(11)의 바닥부를 관통하여, 처리 용기(11)의 외부에 설치되는 승강 기구(5)에 접속되어 있다. 승강 기구(5)에 의해 각 리프트 핀(6)은, 기판(G)을 수평으로 지지한 상태로 연직으로 승강 가능하다. 또, 리프트 핀(6)의 상단부는, 도시하지 않은 반송 기구와 배치대(3)의 사이에서 기판(G)을 전달할 때를 제외하고, 관통 구멍(37)에 수용되는 상태[배치대(3)에 격납된 상태]가 된다. 또, 도면 중에서 승강 기구(5)는 모든 리프트 핀(6)을 동시에 승강하는 구조로서 그려져 있지만, 각각의 리프트 핀(6)을 개별로 승강하는 구조이어도 좋다.

도면 중 39는 가이드 부재(38)의 내주면에 설치되는 O링이며, 상기 내주면과 리프트 핀(6)의 측둘레면 사이의 간극을 시일한다. 이 O링(39) 및 상기 O링(41)에 의해, 후술하는 전열 가스의 통류하는 영역이 구획되고, 처리 용기(11) 밖으로 누설되는 것이 방지된다. 또한, 리프트 핀(6)의 하부측은 벨로우즈(42)에 둘러싸여 있다. 벨로우즈(42)는, 처리 용기(11)의 개구부와, 리프트 핀(6)의 하부측에 설치되는 플랜지(43)를 접속하여, 처리 용기(11)의 기밀성을 담보한다. 기판(G)의 지지체인 리프트 핀(6)에 관해서는, 이하에 더 자세하게 구성을 설명한다.

배치대 본체(30)에 관해 더 설명하면, 서셉터(32)의 하부로부터 상측으로 신장되는 가스 유로(40)가 복수 형성되어 있고, 가스 유로(40)의 상단은 정전 척(31)의 배치면(36)에 개구된다. 또한 가스 유로(40)의 하부측은 유로 형성부(33)를 횡방향으로 신장함으로써, 가이드 부재(38)의 상부측과 서셉터(32) 및 유로 형성부(33)와의 사이에 형성되는 간극을 통해 관통 구멍(37)에 접속되어 있다. 가스 유로(40)에는 예컨대 헬륨 가스인 전열 가스의 공급원(51)이 접속되어 있고, 상기 공급원(51)으로부터 온도 조정된 전열 가스가 공급된다. 전술한 바와 같이 가스 유로(40)는 관통 구멍(37)에 접속되어 있기 때문에, 전열 가스는 가스 유로(40)를 통해 정전 척(31)의 배치면(36) 상에 공급되는 것 외에, 리프트 핀(6)과 관통 구멍(37)의 둘레면 사이의 간극에도 공급되고, 상기 간극으로부터 배치면(36) 상에 공급된다. 또, 이와 같이 각 부에 공급되는 전열 가스의 온도는, 처리 용기(11)에 형성되는 플라즈마의 온도보다 낮고, 상기 전열 가스는 기판(G)을 냉각시키는 작용을 갖는다.

유로 형성부(33)의 내부에는 유체의 유로(44)가 형성되어 있다. 상기 유로(44)에는, 유체의 온도를 조정하기 위한 칠러 유닛(45)이 접속되어 있고, 유로(44) 및 칠러 유닛(45)에 의해 유체의 순환로가 형성되어 있다. 칠러 유닛(45)에서 원하는 온도가 되도록 온도 조정된 유체가 유로(44)의 상류측에 공급되고, 열교환에 의해 배치대 본체(30)의 온도가 조정된다. 그리고, 상기 유체는 유로(44)의 하류측으로부터 칠러 유닛(45)에 공급되고, 다시 온도 조정된 후에 유로(44)에 공급된다. 이와 같이 순환하는 유체는, 플라즈마에 의해 가열된 기판(G)을 냉각시키는 냉매로서 작용한다. 유로(44), 칠러 유닛(45), 가스 유로(40), 전열 가스의 공급원(51)은 온도 조정부를 이루고, 가스 유로(40) 및 전열 가스의 공급원(51)은 가스 공급부를 이룬다.

정전 척(31)에 관해서는, 전술한 배치면(36)을 구비하는 절연층(47)과, 절연층(47)에 매설되어 설치되는 전극(48)을 포함하고, 전극(48)은 직류 전원(49)에 접속되어 있다. 플라즈마의 형성시에 있어서 전극(48)에 직류 전원(49)으로부터 직류 전압이 인가됨으로써, 절연층(47)을 통해 전극(48)과 기판(G) 사이에 정전 인력이 발생하고, 기판(G)은 배치면(36)에 흡착된다. 도 2에 모식적으로 도시한 바와 같이, 상기 배치면(36)에는 미소한 요철이 형성되어 있다. 따라서, 상기 요철을 구성하는 볼록부에 기판(G)의 이면이 접하여 흡착된다. 또, 상기 요철은 정전 척(31)의 제조 공정에서 불가피하게 형성되는 것이 아니라, 설계상 형성되어 있는 것이며, 도 2 중에 나타내는 볼록부의 높이 H1은 예컨대 1 ㎛~100 ㎛이다. 상기 가스 유로(40)로부터 배치면(36)에 공급된 전열 가스는, 기판(G)의 이면과, 상기 요철을 형성하는 오목부가 이루는 간극을 통류하여, 기판(G)의 면내 전체에 걸쳐 공급된다.

상기 리프트 핀(6)에 관해, 상단부의 사시도인 도 3도 참조하여 더 설명한다. 리프트 핀(6)은 탄성 부재인 스프링(61)을 구비하고 있고, 그 스프링(61)의 신축(변형)에 의해 상기 리프트 핀(6)의 연직 방향의 길이가 변화하도록 구성되어 있다. 그리고, 정전 척(31)에 기판(G)이 흡착되어 플라즈마 처리가 행해질 때에, 리프트 핀(6)의 상단은 기판(G)의 이면에 접하고, 또한 압축된 스프링(61)의 복원력에 의해, 기판(G)을 상측으로 가압한 상태가 된다. 이하에 자세히 설명하는 바와 같이, 이와 같은 상태가 됨으로써, 기판(G)의 면내의 온도 분포의 균일성이 높아진다. 또, 이 상태에서 승강 기구(5)에 의한 리프트 핀(6)의 승강은 정지해 있다.

리프트 핀(6)은, 핀 본체부(62)와, 핀 본체부(62)의 상측에 설치되는 핀 헤드(71)에 의해 구성되어 있다. 핀 본체부(62)는 몸통부(63)와, 헤드 가이드부(64)와, 스프링 가이드부(65)를 구비하고 있다. 몸통부(63)는 가늘고 긴 원막대이며, 그 몸통부(63)의 상단부면의 중심부가 연직 상측으로 돌출됨으로써, 헤드 가이드부(64)가 형성되어 있다. 이 헤드 가이드부(64)는, 기립한 원기둥형이며 세로로 길다. 그리고, 헤드 가이드부(64)의 상단부면의 중심부가 연직 상측으로 돌출됨으로써, 기립한 원기둥형의 스프링 가이드부(65)가 형성되어 있다. 또한, 헤드 가이드부(64)를 수평 방향으로 관통하는 막대형 부재인 핀(66)이 설치되고, 핀(66)의 양쪽 단부는 헤드 가이드부(64)로부터 돌출되어 있다.

리프트 핀(6)의 선단부를 이루는 핀 헤드(71)는, 상면에 수평한 원형부를 갖는 원기둥부(72)와, 원기둥부(72)의 둘레 가장자리가 연직 하측으로 신장됨으로써 형성되는 원통형의 둘레벽(73)을 구비하고 있다. 즉, 핀 헤드(71)는, 상측이 막혀 있는 덮개가 있는 원통체로서 구성되어 있다[원기둥부(72)가 덮개에 상당한다]. 원기둥부(72)의 상면의 수평한 원형부는, 기판(G)에 대향하는 수평한 평탄면(74)으로서 형성되어 있고, 전술한 바와 같이 상기 기판(G)에 접한다. 그리고, 둘레벽(73)의 하부는 상기 헤드 가이드부(64)의 상부를 둘러싸도록 몸통부(63)의 상측에 위치하고 있다. 따라서, 상기 헤드 가이드부(64) 및 스프링 가이드부(65)는, 통체인 둘레벽(73) 내에 위치하는 진입부를 이룬다. 헤드 가이드부(64)의 외주면은, 둘레벽(73)의 내주면을 따라 형성되어 있고, 후술하는 바와 같이 핀 헤드(71)가 연직 방향[즉, 리프트 핀(6)의 길이 방향]으로 이동할 때의 가이드의 역할을 갖는다. 또, 원기둥부(72)와 둘레벽(73)은 일체의 부재로서 핀 헤드(71)를 구성해도 좋고, 또한 별도의 부재를 접합하여 핀 헤드(71)를 구성해도 좋다.

둘레벽(73)의 하부에서의 서로 대향하는 위치에 관통 구멍이 형성되어 있다. 즉, 둘레벽(73)에는 2개의 관통 구멍이 형성되어 있고, 이들 관통 구멍은 종방향으로 신장된 긴 구멍(75)으로서 구성되어 있다. 상기 핀(66)의 양단부는 긴 구멍(75)에 진입하고 있다. 상기 핀(66)에 의해, 후술하는 바와 같이 배치되는 스프링(61)의 탄성에 의해 핀 헤드(71)가 핀 본체부(62)로부터 이탈해 버리는 것이 방지되어 있다.

긴 구멍(75)보다 상측의 위치에, 핀 헤드(71) 및 헤드 가이드부(64)에 둘러싸임으로써, 리프트 핀(6)의 외부에 대하여 구획된 공간(70)이 형성되어 있고, 상기 스프링 가이드부(65)는 상기 공간(70)에 설치되어 있다. 스프링(61)은 코일 스프링이며, 스프링 가이드부(65)에 권회됨으로써, 그 축심이 연직 방향을 따르도록 상기 공간(70)에 설치되어 있다. 그리고 스프링(61)은 원기둥부(72), 헤드 가이드부(64)에 각각 접속되어 있고, 이들 원기둥부(72), 헤드 가이드부(64)가 서로 이격되도록 가압하고 있다. 핀 헤드(71)에 대하여 상대적으로 하측으로 향하는 힘이 가해지면, 스프링(61)이 줄어듦으로써 핀 헤드(71)가 연직 하측으로 이동하고, 상기 핀 헤드(71)는 핀 본체부(62)의 몸통부(63)에 대하여 근접한다. 이 핀 헤드(71)의 이동에 의해, 리프트 핀(6)의 길이가 작아진다.

이상에 설명한 리프트 핀(6)을 구비하는 배치대(3)의 작용 효과를 설명하기 위해, 도 4의 비교예의 배치대(3A)에 관해 설명한다. 이 배치대(3A)에 관해서는, 리프트 핀(6) 대신에 리프트 핀(6A)이 설치되는 것을 제외하고, 배치대(3)와 동일한 구성이다. 리프트 핀(6A)에는 스프링(61)이 설치되지 않고, 따라서, 리프트 핀(6A)에 관해서는 신축되지 않는다. 그리고, 이 배치대(3A)에서는 기판(G)의 처리시에 리프트 핀(6A)의 상단은 기판(G)으로부터 떨어진 상태가 되는 것으로 한다. 배치대(3)에 격납된 상태가 되었을 때에 기판(G)이 배치면(36)으로부터 들뜨는 것을 방지하고, 상기 배치면(36)에 배치되어 후술하는 바와 같이 온도 조정되도록 하기 위해, 승강 기구(5)의 동작 정밀도를 고려하여 그와 같은 리프트 핀(6A)의 배치가 된다.

도 4 중의 각 화살표는, 기판(G)의 처리시의 전열을 모식적으로 나타내고 있다. 상기 기판의 처리시에는 플라즈마의 열이 기판(G)에 전달된다. 해칭한 화살표는, 이 플라즈마로부터의 전열을 나타내고 있다. 한편, 전술한 바와 같이 유로 형성부(33)의 유로(44)에 온도 조정된 유체(냉매)가 공급됨으로써, 배치면(36)을 비롯한 배치대 본체(30)의 각 부에서 열교환이 이루어진다. 이 열교환에 관해, 검은 색으로 칠해진 화살표로 나타내고 있다. 또한, 리프트 핀(6A)과 배치대 본체(30)의 사이, 및 리프트 핀(6A)의 상하에 있어서 각각 전열한다. 상기 전열을 흰색으로 칠해진 화살표로 나타내고 있다. 보다 구체적으로 설명하면, O링(39, 41) 및 가이드 부재(38)를 통함으로써 리프트 핀(6A)의 상단부와 배치대 본체(30)의 사이에서 전열이 이루어지고, 또한 리프트 핀(6A)의 각 부에서도 전열한다. 따라서, 이 흰색의 화살표는, 고체 사이에서의 전열을 나타내게 된다. 이와 같이, 배치대 본체(30)를 통해 유로(44)의 냉매와 리프트 핀(6A)의 사이에서도 열교환이 행해지고, 상기 냉매는 배치대 본체(30), 리프트 핀(6A)의 각각을 온도 조정한다.

그리고 도면 중, 전열 가스를 통한 전열에 관해 도트가 있는 화살표로 나타내고 있다. 배치면(36)에 나타낸 이 도트 화살표에 관해서는, 전열량이 큰 개소일수록 굵게 나타내고 있다. 상기와 같이 유로(44)의 냉매의 작용에 의해 배치면(36)은 온도 조정되고 있다. 기판(G)은 배치면(36)의 볼록부에 접함으로써, 이 볼록부와의 사이에서 열교환이 이루어진다. 그리고, 기판(G)에 있어서, 배치면(36)에 대향하지만 접하지 않는 개소[즉 배치면(36)의 오목부에 대향하는 개소]에 관해서도 전열 가스를 통하는 것에 의해, 상기 배치면(36)과의 사이에서 열교환이 이루어진다. 마이크로적으로 보면 이러한 전열 가스를 통하는지 아닌지의 차이는 있지만, 배치면(36)의 요철은 비교적 촘촘하게 형성되기 때문에, 기판(G)에 있어서 상기 배치면(36)에 대향하고 있는 각 부위에 관해서는 배치면(36)에 대한 전열량이 균일하게 냉각됨으로써, 동일한 온도 내지는 대략 동일한 온도가 된다. 또한, 유로(44)의 냉매에 의해 온도 조정된 배치면(36)의 작용뿐만 아니라, 상기와 같이 전열 가스 그 자체도 기판(G)을 냉각시키는 것에 기여한다. 또, 관통 구멍(37) 내의 리프트 핀(6A)의 상단부에 관해서는, 상기 고체 사이에서의 전열(흰색 화살표로 나타낸 전열)에 더해, 관통 구멍(37)에 공급되는 전열 가스를 통한 배치대 본체(30)와의 사이의 전열도 행해짐으로써 온도 조정된 상태로 되어 있다.

그러나 이 비교예의 배치대(3A)에 있어서, 기판(G)의 관통 구멍(37)에 대향하는 부위에 관해서는, 다른 부위와 달리 배치면(36)과의 접촉이 없다. 즉, 기판(G)의 관통 구멍(37)에 대향하는 부위에 관해서는, 배치면(36)에 대향하는 부위와 달리, 온도 조정된 부재의 접촉에 의한 전열이 이루어지지 않고, 전열 가스에 의한 냉각만이 이루어진다. 따라서, 기판(G)에 있어서 관통 구멍(37)에 대향하는 부위와 배치면(36)에 대향하는 부위 사이에 온도차가 생긴다. 보다 구체적으로는, 관통 구멍(37)에 대향하는 부위의 온도가, 배치면(36)에 대향하는 부위의 온도에 비하여 온도가 높아진다. 그리고, 이러한 온도차에 기인하여, 기판(G)의 면내에서의 에칭 처리에 변동이 생겨 버릴 우려가 있다.

또한, 기판(G)의 처리중에 있어서, 예컨대 리프트 핀(6A) 및 승강 기구(5)의 열팽창량과, 배치대 본체(30)의 열팽창량이 상이한 것에 기인하여, 리프트 핀(6A)의 상단에 대하여 배치면(36)이 보다 높은 위치로 이동하도록, 서로의 위치 관계가 변화하는 경우가 있다. 그렇게 되면 기판(G)의 관통 구멍(37)에 대향하는 부위와, 전술한 바와 같이 온도 조정되어 있는 리프트 핀(6A)의 상단과의 사이의 전열 가스를 통한 전열량이 적어져, 상기 기판(G)의 면내의 온도차가 커져 버릴 우려가 있다.

도 2로 되돌아가, 배치대(3)에서의 전열의 모습을 설명한다. 도 2의 각 화살표는, 도 4의 각 화살표와 마찬가지로 전열을 나타내고 있다. 배치대(3)에서는 전술한 바와 같이 기판(G)의 처리시에 있어서, 리프트 핀(6)의 상단의 평탄면(74)이 상기 기판(G)에 접한다. 리프트 핀(6A)과 동일하게, 리프트 핀(6)의 상단부는 유로(44)의 유체 및 전열 가스의 작용에 의해 온도 조정된다. 따라서, 평탄면(74)은, 배치면(36)과 동일 내지는 대략 동일한 온도가 된 상태에서 기판(G)에 접하고 있고, 이에 의해 기판(G)에 있어서 관통 구멍(37)에 대향하는 부위와 배치면(36)에 대향하는 부위의 온도차가 해소된다. 이와 같이 배치대(3)에 배치되는 기판(G)에 관해서는, 관통 구멍(37)에 대향하는 부위에 관해서도 배치면(36)에 대향하는 부위와 마찬가지로, 전열 가스가 공급되는 것에 더하여 온도 조정된 부재가 접촉하고, 이 접촉에 의한 전열이 이루어짐으로써 면내에서의 에칭 처리의 균일성이 높아진다.

그리고 전술한 바와 같이 스프링(61)의 복원력에 의해, 리프트 핀(6)은 가압된 상태로 되어 있다. 기판(G)의 처리의 진행에 따라, 배치대 본체(30)의 각 부가 열팽창하고, 배치면(36)의 높이가 상승한다. 그렇게 되면 스프링(61)이 신장하는(변형하는) 것에 의해, 배치면(36)과 리프트 핀(6)의 핀 본체부(62)의 거리의 변화가 길어지는 것에 따라서, 핀 본체부(62)에서의 몸통부(63)와 핀 헤드(71)의 거리도 길어진다. 즉, 배치면(36)의 높이의 변화에 추종하도록 리프트 핀(6)의 평탄면(74)의 높이가 상승하여, 상기 평탄면(74)이 기판(G)에 접하는 상태가 유지된다.

그런데 기판 처리 장치(1)는 제어부(10)를 구비하고 있고(도 1 참조), 제어부(10)는, 프로그램, 메모리, CPU를 포함한다. 프로그램에는, 기판 처리 장치(1)의 각 부에 제어 신호를 송신함으로써, 후술하는 순서로 기판(G)의 처리를 실행하도록 명령(스텝군)이 삽입되어 있다. 구체적으로 각 전원의 온오프, 처리 가스 및 전열 가스의 공급, 승강 기구(5)에 의한 리프트 핀(6)의 승강 등의 각 동작이 상기 제어 신호의 송신에 의해 제어된다. 상기 프로그램은, 예컨대 컴팩트디스크, 하드디스크, DVD 등의 기억 매체에 저장되어, 제어부(10)에 인스톨된다.

기판 처리 장치(1)의 동작에 관해, 도 5~도 7을 참조하여 순서대로 설명한다. 도 5~도 7에서는, 도면의 번잡화를 방지하기 위해 기판 처리 장치(1)의 일부의 구성요소에 관해서는 표시를 생략하고, 리프트 핀(6)에 관해서는 2개만 표시하고 있다. 우선, 배치대(3)의 유로(44)에 온도 조정된 유체가 통류하는 상태로, 외부로부터 처리 용기(11) 내에 반송 기구가 진입하면, 배치대(3)에 격납된 상태로 되어 있던 리프트 핀(6)이 승강 기구(5)에 의해 상승하고, 상기 리프트 핀(6)의 상단부가 배치면(36) 상에 돌출된다. 그리고, 리프트 핀(6)의 평탄면(74)에 기판(G)이 지지되고, 기판(G)의 무게만큼 스프링(61)이 줄어들어 핀 헤드(71)가 하강하고, 리프트 핀(6)이 짧아진다. 반송 기구는 처리 용기(11)의 외부로 후퇴하고, 게이트 밸브(12)가 폐쇄된다(도 5).

승강 기구(5)에 의해 리프트 핀(6)이 하강하고, 배치대(3)의 배치면(36) 상에 기판(G)이 배치되면, 승강 기구(5)의 동작이 정지함으로써 리프트 핀(6)의 하강이 정지한다. 리프트 핀(6)의 평탄면(74)은, 기판(G)의 이면에 접한 채인 상태로 되어 있다. 그리고, 배치대 본체(30)의 가스 유로(40)에 전열 가스가 공급되고, 샤워 헤드(24)를 통해 처리 용기(11) 내에 처리 가스가 공급된다. 한편, 처리 용기(11) 내는 원하는 압력의 진공 분위기가 되도록 배기된다.

그리고 소스 전원(22) 및 바이어스 전원(29)이 온이 되어, 처리 가스로부터 플라즈마(P)가 생성되고, 플라즈마(P)를 구성하는 이온이 배치대(3)에 인입된다. 또한, 이 플라즈마(P)의 형성과 함께 직류 전원(49)이 온이 됨으로써, 기판(G)은 정전 척(31)에 밀착한 상태가 된다. 이 상태일 때, 도 2에서 설명한 바와 같이 승강 기구(5)에 의한 리프트 핀(6)의 승강은 정지하고, 상기 리프트 핀(6)의 평탄면(74)은 기판(G)의 이면에 접하여 상기 이면을 상측으로 가압하고 있다. 즉, 리프트 핀(6)의 스프링(61)에 의한 압박력에 대항하여, 정전 척(31)에 의한 기판(G)의 흡착이 행해진 상태로 되어 있다(도 6).

상기 플라즈마(P) 중의 활성종 및 배치대(3)에 인입되는 이온의 작용에 의해 기판(G)의 표면이 에칭된다. 도 2에서 설명한 바와 같이, 유로(44)에 공급되는 유체와 전열 가스의 작용에 의해, 리프트 핀(6)의 평탄면(74), 배치면(36)의 각각의 온도가 조정되고, 이들 부재에 접하는 기판(G)의 면내 각 부가 균일성 높은 온도가 된 상태에서, 에칭이 진행된다. 그리고 이 에칭의 진행 중에, 예컨대 배치대(3)의 서셉터(32) 및 유로 형성부(33)가 비교적 크게 열팽창함으로써, 처리 용기(11) 내에서의 정전 척(31)의 배치면(36)의 높이가 상승하고, 기판(G)의 이면의 높이도 상승한다. 그 기판(G)의 높이의 상승에 따라, 스프링(61)의 탄성에 의해 리프트 핀(6)의 평탄면(74)이 기판(G)의 이면에 접한 채로 상승한다(도 7). 따라서 기판(G)에 관해서는, 면내 각 부의 온도의 균일성이 높은 상태로 계속해서 에칭되고, 면내 각 부의 에칭량이 균일해진다.

플라즈마(P)의 형성으로부터 소정 시간이 경과하면, 소스 전원(22), 바이어스 전원(29), 직류 전원(49)이 각각 오프가 되어, 플라즈마(P)의 형성, 이온의 인입, 기판(G)의 배치대(3)에 대한 흡착이 각각 정지한다. 또한, 처리 용기(11) 내로의 처리 가스의 공급이 정지한다. 리프트 핀(6)의 상단이 배치면(36) 상으로 돌출되어 기판(G)이 배치면(36)으로부터 떨어지고, 도시하지 않은 반송 기구에 의해 기판(G)이 전달되면, 리프트 핀(6)은 하강하여 배치대(3)에 격납된 상태로 되돌아간다.

이와 같이 배치대(3)를 구비한 기판 처리 장치(1)에 의하면, 정전 척(31)에 의해 흡착된 기판(G)의 면내의 각 부에서의 온도가 균일성 높게 조정된다. 그 결과로서, 기판(G)의 면내의 각 부에 있어서 에칭량의 균일성을 높게 할 수 있다. 또한, 리프트 핀(6)에 관해, 기판(G)에 접하는 상단부면을 평탄면(74)으로서 구성하고 있기 때문에, 기판(G)과 리프트 핀(6)의 접촉 면적이 비교적 커진다. 이에 의해, 보다 확실하게 기판(G)의 면내 각 부에서의 온도의 균일성을 높게 할 수 있다.

그런데 도 4에서 나타낸 비교예의 배치대(3A)에 관해, 상기와 같이 리프트 핀(6A)의 상단을 배치대(3A)에 수납할 때에, 상기 리프트 핀(6A)의 상단이 기판(G)을 배치면(36)으로부터 밀어 올리지 않는 높이로 할 필요가 있다. 또한, 전술한 바와 같이 각 부의 열팽창량에 기인하여 리프트 핀(6A)의 상단과 기판(G)의 거리가 확대되지만, 이 거리가 지나치게 커지면, 리프트 핀(6A)과 기판(G) 사이의 전열에 영향을 미친다. 이러한 사정 때문에, 리프트 핀(6A)에 관해서는 높이의 허용 범위가 비교적 좁고, 기판(G)의 처리 온도에 따라서 리프트 핀(6A)의 상단의 높이를 정밀하게 조정할 필요가 있다. 즉, 조정에 드는 수고가 비교적 크다. 그러나 배치대(3)의 리프트 핀(6)에 관해서는, 스프링(61)의 탄성에 의해 신축하는 구성이며, 배치면(36)에 배치된 기판(G)에 접촉하는 상태가 담보되면 되기 때문에, 리프트 핀(6A)에 비교하면 높이에 관한 허용 범위가 크고, 높이의 조정에 드는 수고가 완화된다고 하는 이점이 있다.

그런데, 배치대(3)에 있어서 가령 정전 척(31)이 아닌 부재에 의해 기판(G)의 배치면이 형성되고, 상기 배치면은 정전 척(31)의 배치면(36)과 동일하게 온도 조정되는 것으로 한다. 그 경우에도, 리프트 핀(6)이 기판(G)을 상측으로 가압했을 때에, 예컨대 기판(G)이 자체 중량에 의해 배치면에 밀착함으로써 온도 조정이 이루어지면 된다. 따라서, 본 기술의 배치대에 있어서는, 정전 척(31)을 구비하는 것에 한정되지 않는다. 다만, 기판(G)을 보다 확실하게 배치면에 밀착시켜 온도 조정하기 위해, 전술한 바와 같이 정전 척(31)을 설치하고, 상기 정전 척(31)에 의해 배치면(36)을 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 배치대(3)를 에칭 장치인 기판 처리 장치(1)에 적용하는 예를 나타냈지만, 성막 처리 등의 다른 처리를 행하는 장치에도 적용하여, 기판(G)의 면내의 온도의 균일성을 높게 하여, 처리의 균일성을 높게 할 수 있다. 또, 배치대(3)에 관해서는 플라즈마 처리를 행하는 장치에 적용하는 것에도 한정되지 않는다. 또한 FPD 제조용의 기판(G)의 처리에 적용하는 것에도 한정되지 않고, 반도체 웨이퍼 등의 다른 종류의 기판의 처리에도 적용할 수 있다.

그런데 유로(44)에 공급되는 유체에 관해, 전술한 예에서는 기판(G)을 냉각시키는 냉매이지만, 기판(G)의 처리 온도를 비교적 높게 유지할 필요가 있는 처리이며 처리 환경이 비교적 낮은 온도가 되기 쉬운 경우에는, 상기 기판(G)을 가열하는 열매체로서 작용하는 것이어도 좋다. 전열 가스에 관해서도, 기판(G)의 처리 환경보다 높고, 기판(G)을 가열하는 작용을 갖도록 온도 조정되어 배치대(3)에 공급되어도 좋다. 또한, 배치대(3)에 있어서, 유로(44) 대신에 예컨대 히터가 설치되고, 상기 히터의 열이 배치대 본체(30)와 리프트 핀(6)에 전달되어, 배치면(36)과 리프트 핀(6)의 평탄면(74)이 각각 온도 조정되는 것이어도 좋다. 즉, 배치대(3)에 설치되는 온도 조정 기구로는 리프트 핀(6)과 배치대 본체(30)를 각각 온도 조정할 수 있는 것이면 되며, 칠러 유닛(45) 및 유로(44)에 의해 구성되는 것에는 한정되지 않는다.

또한 리프트 핀의 구성으로는 전술한 리프트 핀(6)의 구성으로 하는 것에 한정되지 않는다. 예컨대 전술한 핀 본체부(62)의 상단에 탄성 부재인 수지의 성형체가 설치되고, 상기 수지의 성형체가 기판(G)의 이면에 접하며, 그 변형에 의해 생기는 탄성에 의해 상측으로 가압하는 구성이어도 좋다. 다만 리프트 핀(6)에서는, 상기와 같이 핀 본체부(62)는, 핀 헤드(71)가 이동할 때의 가이드가 되도록 상기 핀 헤드(71) 내에 진입한 구성이 되고, 핀 본체부(62)와 핀 헤드(71)에 둘러싸인 공간(70)에 스프링(61)이 설치되어 있다. 즉, 리프트 핀(6)에서는 외부로부터 구획된 공간에 스프링(61)이 설치된 구성으로 되어 있다. 그 때문에 처리 가스나 처리중에 발생하는 생성물이 스프링(61)에 접촉하기 어렵기 때문에, 스프링(61)의 변질이나 이물질의 부착에 의해 상기 스프링(61)의 탄성이 저하되어 버리는 것이 억제된다고 하는 이점이 있다. 또 리프트 핀(6)에 있어서, 스프링(61) 대신에 탄성 부재로서 수지가 공간(70)에 설치되는 구성이어도 좋다. 이와 같이 탄성 부재로는, 스프링인 것에는 한정되지 않는다. 또, 탄성 부재로서 스프링을 이용하는 경우는, 코일 스프링 이외에도, 예컨대 접시 스프링 등을 이용할 수 있다.

이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 고려되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부한 특허청구범위 및 그 취지를 일탈하지 않고 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.

[평가 시험]

계속해서, 본 기술과 관련하여 행해진 평가 시험에 관해 설명한다. 이 평가 시험에서는, 기판 처리 장치(1)의 배치대(3)에, 그 상면에 서모라벨(등록상표)이 접착된 기판(G)을 배치하여 전술한 바와 같이 플라즈마를 형성했다. 그리고, 그 플라즈마 형성시의 서모라벨이 접착된 위치에서의 기판(G)의 온도를 측정했다. 서모라벨을 접착한 위치에 관해 자세히 설명하면, 하나는 관통 구멍(37)의 바로 위의 위치이며, 다른 하나는 전열 가스가 토출되는 개구에 중첩되지 않고 기판(G)이 평탄하게 유지되는 위치이다. 즉, 이 평탄하게 유지되는 위치란, 가스 유로(40)에 관한 배치면(36)에서의 개구 및 관통 구멍(37)의 각각에 중첩되지 않는 위치이며, 이후는 평면부로 한다.

또한, 비교예의 배치대(3A)를 구비한 기판 처리 장치(1)에 관해서도 동일하게 시험하여, 플라즈마 형성시의 평면부 및 관통 구멍(37)의 바로 위에서의 기판(G)의 온도를 측정했다. 또 플라즈마 형성시에 있어서는, 전술한 실시형태와 동일하게 전열 가스의 공급, 바이어스 전원(29)으로부터의 전력 공급, 유로(44)에서의 유체의 통류가 행해지고 있는 것으로 한다. 이 평가 시험에서의 조건을 나타내면, 소스 전원(22)으로부터의 공급 전력은 9000 W, 바이어스 전원(29)으로부터의 공급 전력은 6000 W, 플라즈마의 형성 시간은 60초, 처리 용기(11) 내의 압력은 10 mTorr(1.33 Pa), 공급되는 전열 가스의 압력은 3 Torr(400 Pa), 유로(44)에 공급하는 유체의 온도는 100℃이다.

도 8에 평가 시험의 결과를 나타내는 그래프를 나타내고 있다. 배치대(3, 3A) 모두 기판(G)의 평면부에서의 온도는 130℃였다. 배치대(3A)에 관해, 관통 구멍(37)의 바로 위에서의 기판(G)의 온도는 140℃이다. 그에 비해 배치대(3)에 관해, 관통 구멍(37)의 바로 위에서의 기판(G)의 온도는 130℃이다. 이와 같이 배치대(3)의 기판(G)에 관해서는, 평면부와 관통 구멍(37)의 바로 위에서 온도가 동일해져, 실시형태에서 설명한 효과가 나타나는 것이 확인되었다.

Claims (9)

1. 기판을 배치하는 배치면을 구비하는 배치대 본체와,
   상기 배치면에 개구되도록 상기 배치대 본체에 종방향으로 형성된 복수의 구멍과,
   상기 복수의 구멍에 각각 설치되고, 상기 기판을 지지하여 상기 배치면과 상기 배치면의 상측의 위치와의 사이에서 이동시키기 위한 복수의 지지체와,
   상기 배치대 본체 및 상기 지지체의 온도를 조정하는 온도 조정부와,
   상기 각 지지체를 승강시키는 승강 기구와,
   상기 승강 기구에 의한 승강을 정지한 상기 각 지지체에 의해 상기 기판이 상기 배치면에 배치되면서 상기 기판이 상측으로 가압된 상태로 하기 위해, 변형하는 것에 의해 상기 각 지지체의 종방향의 길이가 변화하도록 상기 각 지지체에 설치되는 탄성 부재
   를 구비하는 기판 배치대.
2. 제1항에 있어서, 상기 지지체는 종방향으로 신장되는 핀이며, 상기 기판에 접하는 선단부와, 상기 선단부의 하측에 설치되는 본체부를 구비하고,
   상기 선단부와 상기 본체부의 사이에 상기 탄성 부재가 개재하는 것인 베이스의 기판 배치대.
3. 제2항에 있어서, 상기 선단부는 상측이 덮개에 의해 막혀 있는 통체이며,
   상기 본체부의 상단측에는 상기 통체 내에 위치하는 진입부가 마련되고,
   상기 진입부는 상기 통체의 내주면을 따르는 외주면을 구비하고,
   상기 선단부를 이루는 상기 덮개와 상기 진입부의 사이에 상기 탄성 부재가 설치되는 것인 기판 배치대.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 선단부는, 상기 기판에 대향하여 접하는 평탄면을 구비하는 것인 기판 배치대.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치대 본체는 정전 척을 구비하고, 상기 배치면은 상기 정전 척에 의해 구성되는 것인 기판 배치대.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배치면에는 요철이 형성되고,
   상기 온도 조정부에는, 상기 배치면과 상기 기판의 사이에 형성되는 간극, 및 상기 구멍과 상기 지지체의 사이에 형성되는 간극에 가스를 공급하기 위한 가스 공급부가 포함되는 것인 기판 배치대.
7. 배치면을 구비하는 배치대 본체에 기판을 배치하여 처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
   상기 배치면에 개구되도록 상기 배치대 본체에 종방향으로 형성되는 복수의 구멍에 각각 설치되는 지지체를 상기 배치면에 대하여 돌출시켜, 상기 배치면의 상측의 위치에서 상기 기판을 지지하는 공정과,
   승강 기구에 의해 복수의 상기 지지체를 하강시키는 공정과,
   변형하는 것에 의해 상기 각 지지체의 종방향의 길이가 변화하도록 상기 각 지지체에 설치되는 탄성 부재에 의해, 상기 기판이 상기 배치면에 배치되면서, 상기 승강 기구에 의한 승강을 정지한 상기 각 지지체에 의해 상기 기판이 상측으로 가압된 상태로 하는 공정과,
   온도 조정부에 의해 상기 배치대 본체 및 상기 지지체의 온도를 조정하여, 상기 배치면에 배치된 상기 기판에 처리를 행하는 처리 공정
   을 포함하는 기판 처리 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 배치면에는 요철이 형성되고,
   상기 처리 공정은, 상기 기판의 면내의 온도를 조정하기 위해 상기 배치면과 상기 기판의 사이에 형성되는 간극, 및 상기 관통 구멍과 상기 지지체의 사이에 형성되는 간극에 가스를 공급하는 공정을 포함하는 것인 기판 처리 방법.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 지지체는 종방향으로 신장되는 핀이며, 상기 기판에 접하는 선단부와, 상기 선단부의 하측에 설치되는 본체부를 구비하고, 상기 선단부와 상기 본체부의 사이에 상기 탄성 부재가 개재하고,
   상기 배치부 본체 및 상기 지지체가 각각 열팽창하여 상기 배치면과 상기 본체부의 거리가 변화할 때에, 상기 탄성 부재의 변형에 의해 상기 거리의 변화에 따라서 상기 본체부와 상기 선단부의 거리를 변화시키는 공정을 포함하는 기판 처리 방법.

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