TWI791773B - 基板載置構造體及電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

[課題] 減少附著於基板的裏面與載置台之間的堆積物。 [解決手段] 基板載置構造體(130)具備：載置台(150)、聚焦環(131)、支持構件(132)。聚焦環(131)包圍載置基板(W)的載置台(150)的載置面(152a)，且配置於比載置面(152a)還低的位置；支持構件(132)配置於聚焦環(131)的下側，支持聚焦環(131)。又，聚焦環(131)具有：上部環構件(131a)、下部環構件(131b)。下部環構件(131b)構成聚焦環(131)的下部，覆蓋支持構件(132)。上部環構件(131a)構成聚焦環(131)的上部，載置台(150)側的側面(1310)的至少一部分與載置台(150)的側面之間的距離，比下部環構件(131b)的載置台(150)側的側面(1311)與載置台(150)的側面之間的距離還長。

Description

基板載置構造體及電漿處理裝置
本發明的各種側面及實施形態係有關於基板載置構造體及電漿處理裝置。
在半導體晶圓及FPD(Flat Panel Display)用的玻璃基板的製造工程中，有對基板施以使用電漿的蝕刻處理及成膜處理等的工程。在進行該等工程的電漿處理裝置中，在真空腔室內的載置台載置基板，在該載置台上方的空間將處理氣體電漿化，對基板進行電漿處理。又，在基板載置台的載置面的周圍，為了使基板的邊緣附近的電漿均勻性提升，配置有稱為聚焦環的構件。
又，在電漿處理中，基板被載置台冷卻，因電漿所致的加熱、與載置台所致的冷卻之間的平衡，被保持在處理條件中規定的溫度。因此，在電漿處理中，載置台的溫度比起聚焦環等的腔室內的構件的溫度相對地低。因此，因電漿產生的反應副生成物(以下，稱為堆積物)的成分，會從聚焦環與基板之間的間隙進入基板的裏面與載置台之間，有因載置台而冷卻，在基板的裏面與載置台之間附著形成堆積物的情形。藉此，在處理複數基板的過程中，因堆積物而基板從載置台浮上，會有供應至基板的裏面與載置台之間的冷卻氣體洩漏的情形。
為了防止之，已知有在載置台的凸緣部分隔介著傳熱構件配置聚焦環，通過傳熱構件將聚焦環冷卻的技術(參照例如下記專利文獻1)。因聚焦環被冷卻，堆積物的成分也附著於聚焦環。藉此，能減少侵入基板的裏面與載置台之間的堆積物的成分之量。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] 特開2012-209359號公報
[發明所欲解決的問題]
另外，若是具有凸緣的載置台，雖能在凸緣部分隔介著傳熱構件配置聚焦環，但在沒有凸緣的載置台冷卻聚焦環是困難的。因此，難以減少侵入基板的裏面與載置台之間的堆積物的成分之量。 [解決問題的手段]
本揭示的一側面的基板載置構造體具備：載置台、環構件、支持構件。載置台在上部載置面載置基板。環構件包圍載置面，且配置於比載置面還低的位置。支持構件配置於環構件的下側，支持環構件。又，環構件具有：上部環構件、下部環構件。下部環構件構成環構件的下部，覆蓋支持構件。上部環構件構成環構件的上部，載置台側的側面的至少一部分與載置台的側面之間的距離，比下部環構件的載置台側的側面與載置台的側面之間的距離還長。 [發明的效果]
根據本揭示的各種側面及實施形態，能夠減少附著於基板的裏面與載置台之間的堆積物。
以下，基於圖式詳細說明關於揭示的基板載置構造體及電漿處理裝置的實施形態。此外，以下的實施形態並非用來限定揭示的基板載置構造體及電漿處理裝置。
[電漿處理裝置1的構成] 圖1為表示本揭示的一實施形態的電漿處理裝置1的一例的概略剖面圖。電漿處理裝置1具有本體10及控制裝置20。電漿處理裝置1為將形成於處理對象的基板W上的金屬氧化膜等藉由電漿蝕刻的裝置。在本實施形態中，基板W例如為FPD面板用的矩形狀的玻璃基板，經由電漿處理裝置1的蝕刻處理，在基板W上形成複數TFT(Thin Film Transistor)元件。
本體10，例如，具有藉由內壁面經陽極氧化處理的鋁等形成的角筒形狀的氣密腔室101。腔室101接地。腔室101由介電體壁102畫分成上下，介電體壁102的上面側成為收容天線的天線室103，介電體壁102的下面側成為生成電漿的處理室104。介電體壁102由Al2 O3 等陶瓷或石英等構成，構成處理室104的頂壁。
在處理室104的側壁104a，設置用來將基板W向處理室104搬入及搬出的開口106，開口106能藉由閘閥G開關。藉由將閘閥G控制成開狀態，通過開口106能將基板W搬入及搬出。
在腔室101中的天線室103的側壁103a與處理室104的側壁104a之間設有向內側突出的支持棚105。介電體壁102藉由支持棚105支持。
在介電體壁102的下側部分嵌入用以將處理氣體供應至處理室104內的噴淋框體111。噴淋框體111，例如，藉由複數吊桿(圖未示)呈吊於腔室101的頂部的狀態。
噴淋框體111，例如，以表面經陽極氧化處理的鋁等導電性材料構成。噴淋框體111的內部形成在水平方向擴展的氣體擴散室，氣體擴散室連通至向下方延伸的複數氣體吐出孔112。
在介電體壁102的上面略中央，設有連通至噴淋框體111內的氣體擴散室的氣體供應管124。氣體供應管124從天線室103的頂部向腔室101的外部貫通，連接至氣體供應部120。
氣體供應部120具有：氣體供應源121、流量控制器122、及閥門123。流量控制器122例如為MFC(Mass Flow Controller)。流量控制器122連接至供應包含例如氟的處理氣體的氣體供應源121，控制從氣體供應源121向處理室104內供應的處理氣體的流量。閥門123控制藉由流量控制器122控制流量的處理氣體的向氣體供應管124的供應及供應停止。
從氣體供應部120供應的處理氣體，通過氣體供應管124供應至噴淋框體111內，在噴淋框體111的氣體擴散室內擴散。接著，在氣體擴散室內擴散的處理氣體，從噴淋框體111下面的氣體吐出孔112向處理室104內的空間吐出。
天線室103內配設天線113。天線113具有藉由銅及鋁等導電性高的金屬形成的天線線113a。天線線113a形成環狀及渦卷狀等任意的形狀。天線113通過以絕緣構件構成的間隙物117支持於介電體壁102。
在天線線113a的端子118連接至向天線室103的上方延伸的供電構件116的一端。供電構件116的另一端連接供電線119的一端，在供電線119的另一端通過整合器114連接高頻電源115。高頻電源115通過整合器114、供電線119、供電構件116、及端子118，向天線113供應能生成電漿的頻率的高頻電力。藉此，在位於天線113的下方的處理室104內形成感應電場，藉由該感應電場，將供應至處理室104內的處理氣體電漿化，在處理室104內生成感應耦合電漿。噴淋框體111及天線113為電漿生成部的一例。
處理室104內設置載置基板W的基板載置構造體130。基板載置構造體130具備：聚焦環131、支持構件132、及載置台150。在載置台150的上部的載置面152a載置基板W。聚焦環131包圍載置面152a，且配置成其上面位於比載置面152a還低的位置。聚焦環131藉由石英或陶瓷等絕緣材料形成環狀。此外，聚焦環131也可以將複數構件配置成環狀而構成。聚焦環131為環構件的一例。支持構件132配置於聚焦環131的下側，支持聚焦環131。支持構件132例如藉由聚四氟乙烯等構成，包圍載置台150的側面。支持構件132的側面被例如以陶瓷等構成的保護構件133包圍。
載置台150具有基台151及靜電夾盤152。基台151藉由例如鋁等導電性材料構成，有作為下部電極的機能。基台151隔介著陶瓷等絕緣構件156支持於腔室101的底部。又，在基台151的內部，設置用來使溫度控制的熱媒介循環的流路151a。藉由在流路151a內使被控制成預定溫度的熱媒介循環，藉由冷卻或加熱將基台151控制成預定溫度，基台151的熱傳達至靜電夾盤152。
又，在基台151中，通過整合器141連接至高頻電源140。高頻電源140為比藉由高頻電源115生成的高頻電力的頻率還低的頻率，將能夠形成自偏壓的頻率的高頻電力，通過整合器141供應至基台151。藉由從高頻電源140對基台151供應高頻電力，離子被吸入至載置於載置面152a的基板W。
靜電夾盤152藉由溶射形成，在陶瓷溶射層的內部具有電極153。電極153連接至直流電源155。靜電夾盤152的上面為載置基板W的載置面152a。靜電夾盤152因從直流電源155施加至電極153的直流電壓而產生的庫倫力，在載置面152a將基板W吸附保持。
又，在靜電夾盤152的下部的基台151內部，通過配管157供應氦等傳熱氣體。供應至基台151的傳熱氣體，貫通靜電夾盤152，從形成於載置面152a的複數供應孔154，供應至載置面152a與基板W的下面之間。藉由控制傳熱氣體的壓力，能夠控制從靜電夾盤152向基板W傳達的熱的傳達量。
又，在保護構件133的外側，設置以包圍載置台150的方式配置的隔板107。隔板107以複數構件構成，在構件與構件之間形成開口。又，在腔室101的底部，形成排氣口160，在排氣口160連接有真空泵等排氣裝置161。藉由排氣裝置161將處理室104內真空排氣。
控制裝置20具有記憶體及處理器。控制裝置20內的處理器藉由將儲存於控制裝置20內的記憶體的程式及配方讀出並執行，控制本體10的各部。
[基板載置構造體130的詳細] 圖2為表示基板載置構造體130的一例的擴大剖面圖。圖3為表示基板W與載置台150與聚焦環131間的位置關係的一例的平面圖。此外，在圖2中，基台151及靜電夾盤152作為載置台150描繪。在本實施形態中，基板W的面積比載置面152a的面積還大。因此，基板W的端部露出至載置面152a的區域之外。從載置面152a的區域向外露出的基板W端部的長度d1例如為3mm。
聚焦環131配置於比載置面152a還低的位置。聚焦環131的上面與載置面152a的距離d2例如為0.1～0.3mm。聚焦環131的厚度d3例如為10mm。聚焦環131具有：構成聚焦環131的上部的上部環構件131a、構成聚焦環131的下部的下部環構件131b。上部環構件131a的厚度d4例如為5mm。上部環構件131a及下部環構件131b的載置台150側的部分，例如圖2所示，形成1個段差。藉此，在上部環構件131a的載置台150側的側面1310與載置台150的側面之間，形成間隙30。下部環構件131b覆蓋支持構件132的上部。此外，上部環構件131a及下部環構件131b的載置台150側的部分，形成2段以上的段差也可以。此外，上部環構件131a及下部環構件131b也可以作為一體物構成、將個別的構件接合或積載而構成也可以。
在本實施形態中，上部環構件131a的側面1310的至少一部分與載置台150的側面之間的距離，比下部環構件131b的側面1311與載置台150的側面之間的距離還長。又，在本實施形態中，上部環構件131a的側面1310與載置台150的側面平行形成。上部環構件131a的側面1310、與載置台150的側面之間的距離d5例如為0.75mm。
其中，例如如圖4所示，考慮使用在載置台150側的側面未設有段差的平坦聚焦環131’的比較例。圖4為表示比較例的基板W與載置台150與聚焦環131’間的位置關係的擴大剖面圖。實施電漿處理後，因處理氣體的電漿而在處理室104內產生堆積物的成分31。產生的堆積物的成分31，雖大半通過隔板107及排氣口160排氣，但一部分的堆積物的成分31在處理室104內漂流，通過基板W的下面與聚焦環131’的上面之間的間隙到達載置台150與基板W的間隙。
又，構件表面的溫度高時，即使在表面接觸堆積物的成分31，也難以在表面形成堆積物。但是，構件表面的溫度低時，在表面接觸堆積物的成分31後，容易在表面形成堆積物。聚焦環131’等的構件因為未被控制溫度，因來自電漿的入熱而溫度上升。另一方面，基板W及載置台150因在基台151內流通的熱媒介被控制在預定溫度。因此，基板W及載置台150比起聚焦環131’等構件相對低溫。
因此，侵入基板W的下面與聚焦環131’的上面之間的間隙的堆積物的成分31，會附著於載置台150的側面及基板W與載置台150之間形成堆積物32。藉此，在處理複數基板W的過程中，載置台150與基板W之間的堆積物厚度增加，因為聚焦環131’與載置台150間的熱膨脹差造成的摩擦，堆積物會剝離而乘載於載置台150的上面。接著，例如如圖4所示，基板W有從載置台150浮起的情形。基板W若從載置台150浮起，基板W的裏面與載置面152a之間的氣密性降低，供應至基板W的裏面與載置面152a之間的傳熱氣體會洩漏。傳熱氣體產生洩漏時，因為難以高精度地控制基板W的溫度，要停止製程，執行載置台150的清理。因此，製程的產率會降低。
相對於此，在本實施形態的基板載置構造體130中，在上部環構件131a的載置台150側的側面1310與載置台150的側面之間形成間隙30。因此，侵入基板W的下面與上部環構件131a的上面之間的間隙的堆積物的成分31會在間隙30內擴散。因此，雖在載置台150的側面及基板W與載置台150之間附著堆積物的成分31而形成堆積物，但與比較例相比，堆積物的向橫方向的成長速度降低。又，因間隙30的存在，而不會有載置台150與聚焦環131摩擦，附著的堆積物剝落並乘載於載置台150上的情形。因此，傳熱氣體的洩漏產生的週期變長，執行載置台150的清理的週期變長。因此，能夠提升製程的產率。
[間隙30的寬度] 接著，就在載置台150的側面附著堆積物的範圍進行實驗。在實驗，使用例如如圖5所示的基板載置構造體130’。圖5為表示用於實驗的基板載置構造體130’的一例的擴大剖面圖。在圖5所示的基板載置構造體130中，與圖2附加相同符號的構件，除了以下說明的點以外，因為與在圖2中說明的構件一樣，故省略說明。
基板載置構造體130’的聚焦環131具有上部環構件131c及下部環構件131b。在基板載置構造體130’中，上部環構件131c的側面1312，以隨著從下部環構件131b遠離，側面1312與載置台150的側面之間的距離變長的方式傾斜。又，在基板載置構造體130’中，上部環構件131c的側面1312的最上端、與載置台150的側面之間的距離d6例如為1.5mm。
使用基板載置構造體130’進行製程後，例如如圖6所示，在從載置面152a到深度d7為止的範圍看到堆積物32的附著。圖6為表示在載置台150的側面堆積物32附著的範圍的一例的擴大剖面圖。堆積物32附著的範圍的下端與上部環構件131c的側面1312的水平方向的距離d8為0.6mm。從載置面152a到深度d7以上的範圍中，看不到堆積物32的附著。
從圖6的結果，推測若載置台150的側面與上部環構件131c的側面1312的水平方向的距離若為0.6mm以上，堆積物的成分31會侵入並擴散。因此，在圖2所示的本實施形態的基板載置構造體130中，上部環構件131a的側面1310與載置台150的側面的距離若為0.6mm以上，在間隙30內堆積物的成分31會擴散。藉此，推測在基板W的裏面與載置台150之間附著的堆積物的向橫方向的成長速度會減少。
又，間隙30的容積越大，在間隙30內堆積物的成分31會更廣泛地擴散，在基板W的裏面與載置台150之間附著的堆積物的成長速度應會減少。不過，載置台150的側面與上部環構件131a的側面1310的距離d5若過長，基板W的下面與上部環構件131a的上面之間的間隙的水平方向的寬度會變短。藉此，基板W的下面與上部環構件131a的上面之間的間隙的傳導會變大，在處理室104內產生的堆積物的成分31，會通過該間隙，更容易到達載置台150的側面。因此，載置台150的側面與上部環構件131a的側面1310的距離若過長，附著於載置台150的側面的堆積物的成長速度會增加。
例如，載置台150的側面與上部環構件131a的側面1310的距離d5，作為目標，較佳為載置的基板W端部的長度d1的一半以下，例如1.5mm以下。因此，載置台150的側面與上部環構件131a的側面1310的距離d5為0.6mm以上且1.5mm以下較佳。此外，在圖2中，下部環構件131b也擔當從電漿保護下方的支持構件132的角色。下部環構件131b的側面1311與載置台150的側面的距離，理想為0mm較佳，但需要考慮組裝上的容許尺寸及製作上的公差。因此，下部環構件131b的側面1311與載置台150的側面的距離，至少為0.1mm以下的極小的數值較佳。
又，在圖2中，上部環構件131a的載置台150側的側面1310與載置台150的側面之間的間隙30的深度，若越深則間隙30的容積越大。不過，若使間隙30過深，下部環構件131b會變薄，聚焦環131的強度降低。因此，聚焦環131的厚度d3例如為10mm時，間隙30的深度(即上部環構件131a的厚度d4)，例如為比0大且8mm以下的範圍較佳。又，上部環構件131a的厚度d4，例如比5mm還大且8mm以下的範圍更佳。若將聚焦環131的厚度d3作為基準，上部環構件131a的厚度d4，例如為比d3的0倍還大且0.8倍以下較佳。
以上，說明關於電漿處理裝置1的實施形態。根據本實施形態的電漿處理裝置1，能夠減少附著於基板W的裏面與載置台150之間的堆積物。
[其他] 此外，本案揭示的技術，並不限定於上述實施形態，在其要旨的範圍內可以有各種可能的變形。
例如，在上述實施形態中，上部環構件131a的側面1310雖與載置台150的側面平行形成，但揭示的技術不限於此。例如，如圖5所示的基板載置構造體130’，上部環構件131c的側面1312，以隨著從下部環構件131b遠離，側面1312與載置台150的側面之間的距離變長的方式傾斜也可以。又，在圖5所示的基板載置構造體130’中，上部環構件131c的側面1312的最上端、與載置台150的側面之間的距離d6為0.6mm以上且1.5mm以下較佳。此外，在圖5中，上部環構件131c的側面1312在剖面視中傾斜成直線狀，但上部環構件131c的側面1312在剖面視中傾斜成曲線狀也可以。
又，在上述實施形態中，雖以將FPD面板等的基板W藉由電漿進行處理的裝置為例說明，但揭示的技術不限於此，對將矽晶圓等半導體基板藉由電漿進行處理的裝置也可以適用揭示的技術。
此外，在上記實施形態中，以作為電漿源利用感應耦合電漿進行蝕刻的裝置為例子進行說明，但揭示的技術不限於此。若是利用電漿來進行蝕刻的裝置，電漿源並不限於感應耦合電漿，例如，可以使用電容耦合電漿、微波電漿、磁控電漿等等任意的電漿源。
G‧‧‧閘閥 W‧‧‧基板 1‧‧‧電漿處理裝置 10‧‧‧本體 20‧‧‧控制裝置 101‧‧‧腔室 102‧‧‧介電體壁 103‧‧‧天線室 103a‧‧‧側壁 104‧‧‧處理室 104a‧‧‧側壁 105‧‧‧支持棚 106‧‧‧開口 107‧‧‧隔板 111‧‧‧噴淋框體 112‧‧‧氣體吐出孔 113‧‧‧天線 113a‧‧‧天線線 114‧‧‧整合器 115‧‧‧高頻電源 116‧‧‧供電構件 117‧‧‧間隙物 118‧‧‧端子 119‧‧‧供電線 120‧‧‧氣體供應部 121‧‧‧氣體供應源 122‧‧‧流量控制器 123‧‧‧閥門 124‧‧‧氣體供應管 130‧‧‧基板載置構造體 131‧‧‧聚焦環 131a‧‧‧上部環構件 131b‧‧‧下部環構件 131c‧‧‧上部環構件 1310‧‧‧側面 1311‧‧‧側面 1312‧‧‧側面 132‧‧‧支持構件 133‧‧‧保護構件 140‧‧‧高頻電源 141‧‧‧整合器 150‧‧‧載置台 151‧‧‧基台 151a‧‧‧流路 152‧‧‧靜電夾盤 152a‧‧‧載置面 153‧‧‧電極 154‧‧‧供應孔 155‧‧‧直流電源 156‧‧‧絕緣構件 157‧‧‧配管 160‧‧‧排氣口 161‧‧‧排氣裝置 30‧‧‧間隙 31‧‧‧成分 32‧‧‧堆積物
[圖1] 圖1為表示本揭示的一實施形態的電漿處理裝置的一例的概略剖面圖。 [圖2] 圖2為表示基板載置構造體的一例的擴大剖面圖。 [圖3] 圖3為表示基板與載置台與聚焦環間的位置關係的一例的平面圖。 [圖4] 圖4為表示比較例的基板與載置台與聚焦環間的位置關係的擴大剖面圖。 [圖5] 圖5為表示用於實驗的基板載置構造體的一例的擴大剖面圖。 [圖6] 圖6為表示在載置台的側面堆積物附著的範圍的一例的擴大剖面圖。
30‧‧‧間隙
130‧‧‧基板載置構造體
131‧‧‧聚焦環
131a‧‧‧上部環構件
131b‧‧‧下部環構件
132‧‧‧支持構件
133‧‧‧保護構件
150‧‧‧載置台
152a‧‧‧載置面
1310‧‧‧側面
1311‧‧‧側面
W‧‧‧基板

Claims (9)

  1. 一種基板載置構造體，具備：在上部載置面，將基板以端部突出前述載置面的區域之外的方式載置的載置台；以包圍前述載置面的方式配置的環構件，前述環構件以前述環構件的上面成為比前述載置面還低的位置的方式配置；配置於前述環構件的下側，支持前述環構件的支持構件；前述環構件，具有：構成前述環構件的下部，覆蓋前述支持構件的下部環構件；構成前述環構件的上部，並形成前述載置台側的側面的至少一部分與前述載置台的側面之間的距離，比前述下部環構件的前述載置台側的側面與前述載置台的側面之間的距離還長的間隙的上部環構件；前述基板載置於前述載置面時，藉由前述基板的前述端部覆蓋前述間隙；前述上部環構件及前述下部環構件，以絕緣性的材料構成。
  2. 如請求項1記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件及前述下部環構件的前述載置台側的部分，形成至少1個段差。
  3. 如請求項2記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件的前述載置台側的側面，與前述載置台的側面平行形成。
  4. 如請求項2或3記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件的前述載置台側的側面與前述載置台的側面之間的距離為0.6mm以上1.5mm以下。
  5. 如請求項1記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件的前述載置台側的側面，以隨著從前述下部環構件遠離，前述上部環構件的前述載置台側的側面與前述載置台的側面之間的距離變長的方式傾斜。
  6. 如請求項5記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件的前述載置台側的側面的最上端與前述載置台的側面之間的距離為0.6mm以上1.5mm以下。
  7. 如請求項1至3中任一項記載的基板載置構造體，其中，前述上部環構件的厚度比0mm大且為8mm以下。
  8. 如請求項1至3中任一項記載的基板載置構造體，其中，前述載置台，具有： 設於前述載置台的內部，用來藉由靜電力將載置於前述載置面的前述基板吸附保持的電極；用來對前述載置面供應冷卻氣體的供應孔。
  9. 一種電漿處理裝置，具備：腔室；配置於前述腔室內，載置基板的基板載置構造體；對前述腔室內供應處理氣體的氣體供應部；生成前述處理氣體的電漿的電漿生成部；前述基板載置構造體，具有：在上部的載置面，將前述基板以端部突出前述載置面的區域之外的方式載置的載置台；以包圍前述載置面的方式配置的環構件，前述環構件以前述環構件的上面成為比前述載置面還低的位置的方式配置；配置於前述環構件的下側，支持前述環構件的支持構件；前述環構件，具有：構成前述環構件的下部，覆蓋前述支持構件的下部環構件；構成前述環構件的上部，並形成前述載置台側的側面的至少一部分與前述載置台的側面之間的距離，比前述下部環構件的前述載置台側的側面與前述載置台的側面之間的距離還長的間隙的上部環構件；前述基板載置於前述載置面時，藉由前述基板的前述 端部覆蓋前述間隙；前述上部環構件及前述下部環構件，以絕緣性的材料構成。
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