KR101133880B1

KR101133880B1 - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR101133880B1
Application number: KR1020090117851A
Authority: KR
Inventors: 마사토 미나미; 요시히코 사사키
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2009-12-01
Publication date: 2012-04-09
Also published as: JP5141520B2; KR20100062956A; JP2010135424A; CN101752172A; CN101752172B; TWI403222B; TW201031285A

Abstract

본 발명은 플라즈마 처리시에 생성되는 부착물의 감아올림을 억제하고, 피처리체의 오염을 저감하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 애노드 전극-캐소드 전극 사이에서 처리 가스를 플라즈마화하고, 피처리체(S)에의 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)은 한 쪽의 전극을 이루는 탑재대(3) 상에 상하로 쌓아 올려지고, 해당 탑재대(3) 상에 탑재된 피처리체(S)의 주연을 둘러싸며, 승강 기구는 하측 정류벽(52) 상의 탑재 위치와 해당 하측 정류벽(52)으로부터 상방측으로 이격된 위치의 사이에서 상측 정류벽(51)을 승강시킨다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESS APPARATUS}

본 발명은, 처리 용기내에 있어서, 예컨대 FPD(플랫 패널 디스플레이)용의 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대해 처리 가스를 공급하고, 이 처리 가스에 의해 상기 피처리체에 대해 소정의 처리를 실행하는 기술에 관한 것이다.

LCD(Liquid Crystal Display : 액정 디스플레이)의 제조 공정에 있어서는, 유리 기판상에 형성된 알루미늄(Al)막에 대해 에칭 처리를 실시하는 공정이 있다. 이 공정을 실행하는 에칭 처리 장치의 일 예를 도 9에 근거하여 간단히 설명하면, 도면에서 도면부호(1)는 진공 챔버이며, 이 진공 챔버(1)의 내부에는, 하부 전극을 이루고, 피처리체인 예컨대 FPD 기판(S)[이하, 기판(S)이라고 약기한다]을 탑재하기 위한 탑재대(11)가 마련되는 동시에, 이 탑재대(11)에 대향하도록 상부 전극을 이루는 처리 가스 공급부(12)가 마련되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급부(12)로부터 진공 챔버(1) 내에 예컨대 염소(Cl₂)계 가스로 이루어지는 에칭 가스를 공급하고, 배기로(13)를 거쳐서 도시하지 않는 진공 펌프에 의해 진공 챔버(1) 내를 진공 흡인하는 한편, 고주파 전원(14)으로부터 상기 탑재대(11)에 고주파 전력을 인가하는 것에 의해 기판(S)의 상방의 공간에 에칭 가스의 플라즈마가 형성되고, 이것에 의해 기판(S)에 대한 에칭 처리가 실행된다.

그런데, Al막의 에칭에서는, 공급 율속, 즉 에칭 가스의 공급량과 에칭량이 비례하고 있기 때문에, 로딩 효과에 의해 기판(S)의 주연부의 에칭 속도가 극단적으로 빨라져서, 에칭량이 많아져 버린다는 현상이 발생한다. 즉, 도 10에 도면부호(15)로 표시되어 있는 기판(S)의 주연부에서는 에천트(etchant)인 Cl 래디컬로부터 보면, 도면부호(16)로 도시되어 있는 동일한 면적의 중앙 영역과 비교하여 에칭 면적이 약 반이고, 이 때문에 중앙 영역(16)에 공급되는 유량과 같은 유량으로 에칭 가스가 공급되면, 주연부(15)에서는 중앙 영역(16)과 비교해서 에칭량이 약 2배가 되어 버린다.

이 때문에 종래, 예컨대 도 9 및 도 11의 (a)에 도시하는 바와 같이 기판(S)을 둘러싸서 높이 10mm 내지 150mm 정도의 정류벽(17)을 탑재대(11) 상에 마련함으로써, 기판(S)의 주연부 부근의 에칭 가스의 흐름을 정류벽(17)에서 차단하고, 기판(S)의 주위에 가스굄을 형성하는 대책이 채용되어 왔다. 이것에 의해 해당 영역에 있어서의 에칭 가스 유속을 저하시키고, 기판면 내에 있어서의 에칭 속도의 균일성을 높일 수 있다.

이 때, 예컨대 진공 챔버(1)의 측벽부에 마련된 반입?반출구(10)로부터 탑재대(11)의 상방측에 도달할 때까지의 기판(S)의 반송 높이보다도 정류벽(17)의 상단의 위치 쪽이 높은 경우에는, 반송중의 기판(S)과 정류벽(17)이 간섭해 버린다. 그래서, 이러한 정류벽(17)을 구비한 에칭 처리 장치에 있어서는, 예컨대 도 9에 도시하는 바와 같이 정류벽(17)을 승강가능하게 하여 정류벽(17)을 기판(S)의 반송로로부터 퇴피 가능하게 한 것이 있다. 본 예에서는, 예컨대 정류벽(17)의 측면에 탑재대(11)의 외방으로 연장 돌출하도록 돌출부(171)를 마련하고, 각각의 돌출부(171)의 하면에 승강용의 지지 막대(181)를 접속해서, 이들 각 지지 막대(181)를 승강기(18)에서 승강시키는 것에 의해 정류벽(17)을 승강시킬 수 있다.

정류벽(17)을 승강가능하게 한 에칭 처리 장치에서는, 예컨대 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같이 기판(S)의 반입시에는 정류벽(17)을 탑재대(11)로부터 상승시킨 상태에서 탑재대(11)와 정류벽(17)의 사이의 간극을 통해 기판(S)을 반입하고, 기판(S)을 탑재대(11) 상에 탑재하고 나서 해당 정류벽(17)을 하강시키는 한편, 반출시에는 정류벽(17)을 탑재대(11)로부터 상승시키고 나서 상기 간극을 통해 기판(S)을 반출하는 동작이 실행된다.

그런데, Al막의 염소계 가스에 의한 에칭 처리에서는, Al의 염화물이 생성되고, 이것이 정류벽(17)이나 탑재대(11)에도 부착된다(이하, 부착물이라고 한다). 특히, 도 12의 (a)에 도시하는 탑재대(11)의 상면과 정류벽(17)의 내벽면에 끼워져서 함몰된 상태가 되어 있는 영역[이하, 함몰부(500)라고 한다]에서는, 평탄한 정류벽(17)의 벽면 등과 비교해서 부착물(D)이 점차 퇴적해가기 쉽다.

그러나, 종래의 에칭 처리 장치에서는, 이러한 부착물(D)이 퇴적하기 쉬운 영역을 형성하고 있는 한 쪽의 부재인 정류벽(17)을 승강시켜서 기판(S)의 반입?반출 동작을 실행하고 있는 것으로부터, 이 승강 동작시에 함몰부(500)에 퇴적된 부착물(D)을 감아올려서, 기판(S)을 오염시킬 우려가 높았다[도 12의 (b)].

여기에서 특허문헌 1에는, 기판에 대한 에칭 처리를 균일하게 하기 위한 정류벽을 구비한 에칭 처리 장치가 기재되어 있지만, 탑재대 상에 기판이나 정류벽을 탑재하는 동작에 관한 기재는 없고, 상술한 함몰부에 있어서의 부착물의 감아올림이라는 문제에 대해서도 착안하고 있지 않다.

또한, 특허문헌 2에는, 반도체 웨이퍼의 드라이 에칭을 실행하기 위한 에칭 처리 장치에 있어서, 탑재대를 겸용하는 하부 전극에 있어서 반도체 웨이퍼의 탑재면으로부터 통 형상의 링을 돌몰시킴으로써, 반도체 웨이퍼의 주위에 정류벽을 배치해서 처리 가스나 반응 생성물의 흐름을 제어하고, 에칭 처리를 균일화하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 에칭 처리 장치에 있어서도 반도체 웨이퍼의 탑재면과 통 형상의 링의 교차하는 영역에 함몰부가 존재하고 있으므로, 링을 탑재면으로부터 돌몰시키는 동작시에 이 함몰부로부터 부착물이 감아올려질 우려가 높다.

또한, 특허문헌 3에는 플라즈마 처리시에 전극간에 형성되는 전계의 분포를 조정하기 위해서, 도 9에 도시한 정류벽(17)과 거의 동일하게 구성되고, 승강 기구에 의해 하부 전극(기판의 탑재대)으로부터 승강가능하게 구성된 정류벽을 구비한 에칭 처리 장치가 기재되어 있지만, 역시 정류벽을 승강시키는 때의 함몰부에 퇴적된 부착물의 감아올림이라는 문제는 착안하고 있지 않다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 공보 제 2003-243364 호; 제 0041 단락 제 1 행 내지 제 1 행, 제 0046 단락 제 1 행 내지 제 4 행, 도 1 및 도 3.

특허문헌 2 : 일본 특허 공개 공보 제 1995-74155 호; 제 0010 단락 제 6 행 내지 제 19 행, 제 0011 단락 제 8 행 내지 제 11 행, 도 1 및 도 3.

특허문헌 3 : 일본 특허 공개 공보 제 2007-42744 호; 제 0032 단락 및 제 0034 단락.

본 발명은 이러한 사정에 비추어 보아서 이루어진 것으로, 그 목적은 플라즈마 처리 시에 생성되는 부착물의 감아올림을 억제하고, 피처리체의 오염을 저감하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 관련된 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기내에 서로 대향해서 마련된 애노드 전극 및 캐소드 전극간에 고주파 전력을 인가해서 처리 가스를 플라즈마화하고, 피처리체에 대해서 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 처리 용기의 내부에 마련되고, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 한쪽을 이루는 동시에, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대와,

이 탑재대 상에 탑재된 피처리체의 주연을 따라, 이 피처리체를 둘러싸도록 해당 탑재대 상에 마련된 하측 정류벽과,

이 하측 정류벽상에 탑재되고, 해당 하측 정류벽과 함께 탑재대 상의 피처리체를 둘러싸는 상측 정류벽을 구비하고,

이 상측 정류벽은, 하측 정류벽상에서 피처리체를 둘러싸는 위치로부터 퇴피가능하게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

그리고 플라즈마 처리 장치는, 상기 상측 정류벽을 승강시키는 승강 기구를 구비하고, 해당 상측 정류벽은 이 승강 기구에 의해 상기 하측 정류벽으로부터 상 방측으로 이격된 위치로 상승하는 것에 의해, 피처리체를 둘러싸는 위치로부터 퇴피 가능하게 하는 것이 좋다. 이 때 피처리체는, 상기 하측 정류벽과, 이 하측 정류벽으로부터 상방측으로 이격된 위치까지 상승시킨 상측 정류벽과의 사이의 간극을 통해, 상기 처리 용기와 그 외부의 사이에서 반송되면 좋다. 또한, 상기 하측 정류벽은, 탑재대 상에 있어서 피처리체의 탑재면으로부터의 높이가 10mm 이상, 50mm 이하인 것이 적합하고, 또한, 상기 하측 정류벽에 있어서 피처리체 측의 벽면과, 상측 정류벽에 있어서의 피처리체 측의 벽면은, 양쪽 정류벽의 접촉부에 걸쳐서 면일(面一)로 되어 있는 것이 바람직하다.

더욱이, 상기 탑재대는, 이 탑재대의 일부를 구성하고, 해당 탑재대 상에 탑재되는 피처리체의 주연부에 위치하도록 마련된 절연체로 이루어지는 포커스 링을 구비하고, 상기 하측 정류벽은 이 포커스 링과 일체로 형성되고, 해당 포커스 링의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있는 구성으로 되어 있어도 좋다.

본 발명에 의하면, 피처리체를 둘러싸는 위치로부터 퇴피가능하게 구성된 상측 정류벽이 탑재대의 상면으로부터 이격된 위치에 배치되어 있으므로, 탑재대 상에 직접 탑재된 정류벽을 움직이는 경우와 비교해서, 부착물이 적은 위치에서 상측 정류벽의 퇴피 동작을 실행하는 것이 가능해져서, 해당 동작에 따르는 부착물의 감아올림을 억제하여, 피처리체의 오염을 저감할 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치인 에칭 처리 장치(2)의 구성에 관하여 설명한다. 도 1의 종단면도에 도시한 에칭 처리 장치(2)는, 피처리체, 예를 들면 사각형의 FPD 기판인 기판(S)의 표면에 형성된 알루미늄(Al)막에 대하여 에칭 처리를 실행하는 장치로서 구성되어 있다.

에칭 처리 장치(2)는, 그 내부에 있어서 기판(S)에 에칭 처리를 실시하기 위한 진공 챔버인 처리 용기(20)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 따른 에칭 처리 장치(2)는, 예컨대 적어도 긴 변이 2m 이상인 대형의 사각형 기판을 처리하는 것이 가능하도록, 처리 용기(20)의 평면 형상에 관해서도 예컨대 사각형으로 되어 있고, 예를 들면 수평 단면의 한변이 35m, 타변이 3.0m 정도의 크기로 형성되어 있다. 처리 용기(20)는 예를 들면 알루미늄 등의 열전도성 및 도전성이 양호한 재질에 의해 구성되어 있는 동시에 해당 처리 용기(20)는 접지되어 있다. 또한, 처리 용기(20)의 하나의 측벽부(21)에는, 처리 용기(20) 내에 기판(S)을 반입하기 위한 반입?반출구(22)가 형성되어 있고, 이 반입?반출구(22)는 게이트 밸브(23)에 의해 개폐가능하게 구성되어 있다.

처리 용기(20)의 내부에는, 그 상면에 기판(S)을 탑재하기 위한 탑재대 본체(3)가 배치되어 있다. 탑재대 본체(3)는, 플라즈마 발생용의 제 1 고주파 전원부(311) 및 플라즈마중의 이온 인입용의 제 2 고주파 전원부(312)와 전기적으로 접속되어 있고, 처리 용기(20) 내에 플라즈마를 발생시키고, 또한 해당 플라즈마중의 이온을 기판(S) 표면에 인입하는 역할을 한다. 탑재대 본체(3)는, 절연 부재(32)를 거쳐서 처리 용기(20)의 바닥면 상에 배치되어 있고, 이로써 하부 전극인 탑재대 본체(3)는 처리 용기(20)로부터 전기적으로 뜬 상태가 되어 있어서, 후술의 상 부 전극(4)과의 사이에서 플라즈마를 발생하는 캐소드 전극의 역할을 한다.

또한, 탑재대 본체(3)의 주연부 및 측면은 탑재대 본체(3) 상방에서 플라즈마를 균일하게 형성하기 위한 예컨대, 세라믹 재료에 의해 구성된 포커스 링(33)에 의해 덮여 있다. 포커스 링(33)은 기판(S)의 주연의 영역의 플라즈마 상태를 조정하는 역할, 예를 들면 기판(S) 상에 플라즈마를 집중시켜서 에칭 속도를 향상시키는 역할을 한다. 본 실시형태에서는, 탑재대 본체(3)와 포커스 링(33)이 일체가 되어서 본 발명의 탑재대를 구성하고 있고, 기판(S)이 탑재되는 탑재 영역은, 예컨대 탑재대 본체(3)의 상면과, 그 주위의 포커스 링(33)의 상면의 일부를 포함하는 영역에 걸쳐서 형성되어 있고, 기판(S)을 탑재 영역에 탑재하면, 포커스 링(33)은 기판(S)의 주연부 하방측에 위치하는 것이 된다.

또한, 탑재대 본체(3)에는, 외부에 마련된 도시하지 않은 반송 장치와 해당 탑재대 본체(3)와의 사이에서 기판(S)의 주고받음을 행하기 위한 승강핀(34)이 마련되어 있다. 승강핀(34)은, 탑재대 본체(3)의 표면으로부터 자유롭게 돌몰시키기 위한 승강 기구(35)와 접속되어 있고, 기판(S)의 수수가 실행되는 위치와, 전술한 탑재 영역의 사이에서 기판(S)을 승강시킬 수 있다.

한편, 탑재대 본체(3)의 상방에는, 이 탑재대 본체(3)의 상면과 대향하도록, 평판상의 상부 전극(4)이 마련되어 있고, 이 상부 전극(4)은 사각판형상의 상부 전극 베이스(41)에 지지되어 있다. 이들 상부 전극(4) 및 상부 전극 베이스(41)는, 예를 들면 알루미늄에 의해 구성되고, 상부 전극 베이스(41)의 상면이 처리 용기(20)의 천정부에 접속되어 있다. 이 결과, 상부 전극(4)은 접지된 처리 용 기(20)와 전기적으로 도통한 상태가 되고, 캐소드 전극인 탑재대 본체(3)에 대향해서 플라즈마를 발생시키는 애노드 전극으로서 기능한다. 또한, 이들 상부 전극 베이스(41) 및 상부 전극(4)에 의해 둘러싸여진 공간은 에칭 가스의 가스 확산 공간(42)을 구성하고 있다. 이하, 이들 상부 전극(4), 가스 확산 공간(42)을 합쳐서 가스 샤워 헤드(40)라고 부른다.

처리 용기(20)의 천정부에는, 상기 가스 확산 공간(42)에 접속되도록 처리 가스 공급로(43)가 마련되어 있고, 이 처리 가스 공급로(43)의 타단측은 처리 가스 공급부(44)에 접속되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급부(44)로부터 가스 확산 공간(42)에 에칭 가스가 공급되면, 그 에칭 가스는 상부 전극(4)에 마련된 가스 공급 구멍(45)을 거쳐서 기판(S) 상방의 처리 공간에 공급되고, 플라즈마화되어서 기판(S)에 대한 에칭 처리를 실행할 수 있다. 한편, 처리 용기(20)의 바닥벽에는 가스 배기부를 이루는 배기로(24)의 일단측이 접속되어 있으며, 그 타단측에는 예를 들면 도시하지 않는 진공 펌프가 접속되어 있고, 처리 용기(20) 내의 에칭 가스는 이 배기로(24)로부터 배기되는 것이 된다.

또한, 본 실시형태에 따른 에칭 처리 장치(2)는, 배경기술에서 설명한 로딩 대책용의 정류벽부(5)를 구비하고 있고, 이 정류벽부(5)는 처리 용기(20) 내를 반송되는 기판(S)과의 간섭을 피하는 동작을 실행할 때에, 플라즈마 처리에 따라 생성하는 부착물의 감아올리기를 억제해서, 기판(S)의 오염을 저감하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 이하, 해당 정류벽부(5)의 상세에 관하여 설명한다.

정류벽부(5)는 예컨대 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 탑재대 본체(3) 상에 탑재된 기판(S)을 둘러싸도록 배치되는 사각형의 틀 형상의 부재를, 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)으로 상하로 분할한 구조로 되어 있다. 하측 정류벽(52)은, 기판(S)의 각 변에 따라 신장하는 세장형의 판 형상의 부재를 예컨대 4장 연결해서, 해당 기판을 둘러싸는 각 형의 틀 형상으로 형성되는 동시에, 탑재대 상에, 예컨대 탑재대의 일부를 구성하는 포커스 링(33) 상에 배치되어 있다. 하측 정류벽(52)은 예컨대 알루미나 소결체 등의 유전체로 이루어지고, 이 하측 정류벽(52)은 기판(S)의 탑재면을 구성하는 포커스링(33)의 상면으로부터의 높이가 예컨대 10mm 이상, 50mm 이하의 범위의 예컨대 30mm, 두께는 예컨대 10mm로 되어 있다.

한편, 상측 정류벽(51)은, 예를 들면 전술한 하측 정류벽(52)과 거의 동일한 사이즈의 평면 형상을 구비한 사각형의 틀 형상의 부재이며, 상측 정류벽(51)에 관해서도 하측 정류벽(52)과 동일하게 예컨대 알루미나 소결체 등의 유전체로 구성되어 있다. 그리고, 상측 정류벽(51)의 높이는 예를 들면 10mm 이상, 100mm 이하의 범위의 예컨대 70mm, 그 두께는 예컨대 하측 정류벽(52)과 동일한 10mm로 되어 있고, 상측 정류벽(51)이 하측 정류벽(52) 상에 탑재되는 것에 의해, 탑재대 본체(3) 상의 기판(S)의 주위에는, 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)이 일체로 된 전체 높이가 20mm 내지 150mm의 범위의 예컨대 100mm의 정류벽[정류벽부(5)]이 형성된다.

이와 같이 하측 정류벽(52) 상에 상측 정류벽(51)을 탑재함으로써, 예컨대 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 탑재대의 표면[본 예에 있어서는 포커스 링(33) 의 표면]보다도 높은 위치에 이들 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)의 접촉부가 위치하는 것이 된다. 또한, 본 실시형태에 따른 상측 정류벽(51) 및 하측 정류벽(52)은, 기판(S)에 대향하는 내벽면측의 각 변의 길이가 동등하게 되어 있고, 예를 들면 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)과의 접촉부에 있어서 이들 양쪽 정류벽(51, 52)의 내벽면이 그 접촉부에 걸쳐서 면일(面一)로 되도록 상하로 쌓아올려져 있다.

이러한 구성을 구비한 정류벽부(5)의 상측 정류벽(51)은, 기판(S) 반송시의 반송 경로와 간섭하지 않도록 상하로 승강시켜서 반송 경로로부터 퇴피시키는 것이 가능한 구성으로 되어 있다. 즉, 상측 정류벽(51)은, 예컨대 사각형의 틀 형상의 네 구석 하연부에, 예컨대 반입?반출구(22)로부터 보아서 좌우 양측에 수평으로 돌출하는 예컨대 알루미나 소결체 등 세라믹제의 판형상의 지지 부재(53)가 마련되어 있고, 이들의 지지 부재(53)의 선단부에는, 해당 지지 부재(53)를 거쳐서 상측 정류벽(51)을 승강시키기 위한 지지 막대(54)가 접속되어 있다. 각 지지 막대(54)는 처리 용기(20)의 바닥면을 관통하고 있고, 승강판(62)을 거쳐서 처리 용기(20)의 외부에 마련된 승강기(61)와 접속되어 있다. 그리고, 이들 승강기(61)에 의해 각 지지 막대(54)를 동기시키면서 승강시킴으로써, 하측 정류벽(52)의 상면(탑재 위치)과 그 상방의 위치와의 사이에서 상측 정류벽(51)을 승강시킬 수 있다. 여기서 각 지지 막대(54)가 처리 용기(20)를 관통하고 있는 부위에는, 예컨대 해당 처리 용기(20)와 승강판(62)을 접속하고, 지지 막대(54)를 덮는 벨로우즈(63)가 마련되어 있어서 처리 용기(20) 내의 진공도를 유지할 수 있도록 되어 있다. 본 예에 있어서 지지 부재(53), 지지 막대(54) 및 승강기(61)는 상측 정류벽(51)의 승강 기구를 구성하고 있다.

반입?반출구(22)로부터 반입?반출되는 기판(S)은, 상측 정류벽(51)을 상승시켜서 형성되는 하측 정류벽(52)과의 사이의 간극을 거쳐서 반송되는 것이 되지만, 상측 정류벽(51)을 승강시키는 지지 막대(54)가 지지 부재(53)의 개재에 의해 반입?반출구(22)로부터 보아서 상측 정류벽(51)으로부터 좌우로 떨어져서 마련되고 있는 것에 의해, 이들의 지지 막대(54)와 간섭하지 않고 기판(S)을 반송할 수 있다. 또한 도 1에 있어서는, 편의상 반입?반출구(22)에 대향하는 면의 상측 정류벽(51)에 지지 부재(53)나 지지 막대(54) 등을 마련하고 있도록 도시하고 있지만, 실제로는 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이 반입?반출구(22)와는 대향하고 있지 않은면의 상측 정류벽(51)에 이들을 마련한 구성으로 되어 있다.

에칭 처리 장치(2)의 전체의 설명으로 되돌아오면, 도 1에 도시하는 바와 같이, 에칭 처리 장치(2)는 제어부(7)와 접속되어 있다. 제어부(7)는 예컨대 도시하지 않은 CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터로 이루어지고, 기억부에는 해당 에칭 처리 장치(2)의 동작, 즉 처리 용기(20) 내에 기판(S)을 반입하고, 탑재대 본체(3) 상에 탑재된 기판(S)에 에칭 처리를 실시하고 나서 반출할 때까지의 동작에 관계되는 제어 등에 관한 단계(명령)군이 짜여진 프로그램이 기억되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들면 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 격납되고, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.

이하, 본 실시형태에 따른 에칭 처리 장치(2)의 동작에 대해서 설명한다. 처음에 도시하지 않은 조작부를 거쳐서, 사용자가 제어부(7)에 대하여 목적하는 에칭 처리의 프로세스 레시피를 선택하면, 제어부(7)에서는 이 프로세스 레시피에 근거해서 에칭 처리 장치(2)의 각 부에 제어 신호를 출력하고, 이렇게 해서 기판에 대해 소정의 에칭 처리가 실행된다. 또한, 이하의 설명에 이용하는 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에서는, 도시의 편의상, 지지 부재(53)나 지지 막대(54), 승강핀(34) 등의 기재를 적당히 생략하고 있다.

우선, 도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(20) 내로의 기판(S)의 반입에 앞서 각 승강기(61)를 작동시켜서 지지 막대(54)를 상승시키고, 상측 정류벽(51)의 하단이 기판(S)의 반송 경로와 간섭하지 않는 높이 위치까지 상측 정류벽(51)을 들어 올린 상태에서, 해당 상측 정류벽(51)을 하측 정류벽(52)으로부터 상방측으로 이격된 위치에 대기시킨다. 이어서, 게이트 밸브(23)를 개방하고, 도시하지 않는 외부의 반송 수단에 의해, 표면에 Al막이 형성된 기판(S)을 처리 용기(20) 내에 반입하고, 탑재대 본체(3)의 탑재 영역의 상방측의 수수 위치까지 반송한다.

기판(S)이 수수 위치에 도달하면, 승강핀(34)을 상승시켜서 반송 수단으로부터 해당 승강핀(34)에 기판(S)을 주고받고, 기판(S)을 주고받는 반송 수단은 처리 용기(20) 밖으로 퇴출시키고, 승강핀(34)을 하강시켜서 기판(S)을 탑재 영역에 탑재한다. 그 후, 게이트 밸브(23)를 상승시켜서 반입?반출구(22)을 폐쇄하는 한편, 도 4의 (b)에 도시하는 바와 같이 각 승강기(61)를 작동시켜서 상측 정류벽(51)을 탑재 위치까지 강하시키고, 하측 정류벽(52)상에 해당 상측 정류벽(51)을 탑재한 상태에서 정지한다.

기판(S)의 반입을 종료하면, 진공 펌프를 가동시켜서 처리 용기(20)의 내부 공간을 소정의 압력으로 조정하고, 전술한 처리 가스 공급부(44)로부터 에칭 처리용의 에칭 가스, 예를 들면 염소 가스를 기판(S)을 향해서 토출한다. 그리고 제 1 및 제 2 고주파 전원부(311, 312)로부터 탑재대 본체(3)에 고주파 전력을 공급해서 기판(S)의 상방측의 공간에 플라즈마를 형성하고, 하기 식 (1)에 도시하는 주요한 반응에 근거해서 기판(S)에 대한 에칭 처리를 실행한다.

3Cl^*+Al→AlCl₃ …(1)

가스 샤워 헤드(40)로부터 공급된 에칭 가스는, 처리 용기(20) 내를 강하해서 기판(S)에 도달하고, 그 표면에서 에칭 처리가 진행한다. 그리고, 에칭 가스는 기판(S)의 표면을 이동하여 주연부측으로 흐르고, 기판(S)을 둘러싸도록 탑재된 정류벽부(5)에 도달한 곳에서 흐름이 차단된다. 정류벽부(5)에서 흐름이 차단되는 것에 의해, 해당 정류벽부(5)의 내측의 영역, 즉 기판(S)의 주연부에는 에칭 가스의 유속이 늦어지는 가스굄 영역이 형성되어서, 기판(S) 주연부의 에칭 속도를 늦출 수 있다. 이 결과, 기판(S)의 중앙측과의 에칭 속도의 차이가 작아져서, 로딩 효과가 억제되는 것이 된다.

정류벽부(5)의 내측에 생긴 가스굄은, 곧 상하로 쌓아올려진 상측 정류벽(51) 및 하측 정류벽(52)을 넘어서 정류벽부(5)의 외측으로 흘러 넘치고, 포커스 링(33)과 처리 용기(20)의 사이의 공간을 통해 배기로(24)로 흘러 들어가고, 처리 용기(20)의 밖으로 배기된다. 이렇게 하여 프로세스 레시피에 근거해서 소정시간 에칭 처리를 실행하면, 에칭 가스나 고주파 전력의 공급을 정지하고, 처리 용기(20) 내의 압력을 원래의 상태로 되돌린 후, 반입시와는 역의 순서로 기판(S)을 탑재대 본체(3)로부터 외부의 반송 수단에 주고받아서 에칭 처리 장치(2)로부터 반출하여, 일련의 에칭 처리를 종료한다.

이상에서 설명한 본 실시형태에 따른 에칭 처리 장치(2)의 일련의 동작에 있어서, 기판(S)은 하측 정류벽(52)과, 이 하측 정류벽(52)으로부터 상방측으로 이격된 위치까지 상승시킨 상측 정류벽(51)과의 사이에 형성되는 간극을 거쳐서 반입될때 쯤, 이들의 정류벽(51, 52)의 접촉부는, 예컨대 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 배경기술에서 설명한 함몰부(500)보다도 하측 정류벽(52)의 높이만큼, 예를 들면 10mm 내지 50mm의 범위의 예컨대 30mm 만큼만 높은 위치에 있다. 배경기술에서 설명한 바와 같이 함몰부(500)는 부착물(D)이 퇴적하기 쉽다.

이에 대하여 상술의 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)의 접촉부가 존재하는 위치는, 함몰부(500)보다도 탑재대 본체(3)로부터 떨어져 있기 때문에 함몰부(500)와 비교해서 부착물(D)이 퇴적하기 어렵고, 예를 들면 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 처리 용기(20) 내에 기판(S)을 반입?반출할 때에 상측 정류벽(51)의 승강 동작을 실행해도 해당 접촉부로부터는 부착물(D)의 감아올리기가 거의 없고, 기판(S)의 오염을 일으키기 어려운 구성으로 되어 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 함몰부(500)를 구성하는 한 쪽의 부재인 하측 정류벽(52)이 탑재대[포커스 링(33))] 상에 두어진 채로 승강하지 않기 때문에, 부착물(D)이 이 함몰부(500)내에 퇴적하고 있었다고 해도, 기판(S)의 반입?반출 동작에 부수되어서 이들 부착물(D)이 감아올려질 우려가 적어서, 이 점에 있어서도 기판(S)의 오염을 일으키기 어렵다.

여기서, 하측 정류벽(52)의 높이가 10mm보다도 낮으면, 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)의 접촉부의 위치가 함몰부(500)에 가까워져서 해당 벽면에 부착물(D)이 부착되고, 또한 예컨대 함몰부(500)에서 형성된 부착물(D)이 접촉부의 위치까지 퇴적되어 양쪽 정류벽(51, 52)의 접촉부에 도달하여 기판(S)의 오염을 야기할 우려가 높아진다. 한편, 하측 정류벽(52)의 높이가 50mm보다도 높으면, 하측 정류벽(52)의 상단이 기판(S)의 반송 경로를 차단해서, 기판(S) 반입?반출 시의 장해가 된다.

본 실시형태에 의하면 이하의 효과가 있다. 승강가능하게 구성된 상측 정류벽(51)이 하측 정류벽(52)을 거쳐서 탑재대[예를 들면, 본 예에서는 포커스 링(33)]의 상면으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있으므로, 예를 들면 탑재대 상에 직접 탑재된 정류벽을 승강시키는 경우[예를 들면 본 예에 있어서의 하측 정류벽(52)을 승강시키는 경우에 해당한다]와 비교해서, 부착물(D)이 적은 위치에서 상측 정류벽부(51)를 승강시키는 것이 가능해져서, 승강 동작에 수반되는 부착물의 감아올리기를 억제해서, 피처리체의 오염을 저감할 수 있다.

여기서, 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)의 접촉면은 수평으로 한정되는 것은 아니고, 경사져 있어도, 계단 형상으로 되어 있어도 무방하다. 또한, 상측 정류벽(51) 및 하측 정류벽(56)의 두께도 동일한 두께로 형성되는 경우에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 예컨대 하측 정류벽(52)을 탑재대[본 예에서는 포커스 링(33)]의 주연부와 거의 동일한 위치까지 신장되는 편평한 부재로 구성하고, 이 편평한 하측 정류벽(52)의 상면에 상측 정류벽(51)이 탑재되도록 해도 좋다. 이렇게, 하측 정류벽(52)을 편평한 부재로서 구성하는 경우 등에는, 예컨대 도 7에 도시하는 바와 같이 하측 정류벽(52)을 포커스 링(33)과 일체로 구성하고, 예컨대 하측 정류벽(52)이 포커스 링(33)의 상면으로부터 상방으로 돌출시켜서, 기판(S)을 둘러싸도록 해도 좋다.

이 외에, 기판(S)에 대향하는 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)의 내벽면은 면일(面一)로 되어 있는 경우에 한정되지 않고, 또한 예컨대 도 8에 도시하는 바와 같이 하측 정류벽(52)의 상단의 외주부를 절결하고, 이 절결된 부분에 상측 정류벽(51)의 하단을 감합시켜서, 접합부로부터 가스를 새기 어렵게 한 구성으로 해도 좋다.

이에 더하여, 기판(S)의 반송 경로와의 간섭을 피하기 위해서 상측 정류벽(51)을 퇴피시키는 수법은, 승강 기구를 이용하여 상측 정류벽(51)을 승강시키는 경우에 한정되지 않는다. 예를 들면, 반입?반출구(22)에 대향하는 위치에 마련된 면의 상측 정류벽(51)을 해당 반입?반출구(22)를 향해서 기울여 넘어뜨릴 수 있도록 구성하고, 기판(S)의 반입?반출시에는 해당면의 상측 정류벽(51)을 넘어뜨려서 퇴피시켜도 좋다. 또한, 이것과는 반대로, 반입?반출구(22)에 대향하는 위치에 마련된 면의 상측 정류벽(51)의 상단을 축지하고, 기판(S)의 반입?반출시에는 해당면의 상측 정류벽(51)을 발상하는 것에 의해 퇴피시켜도 좋다. 이들의 경우에 는, 예를 들면 반입?반출구(22)의 정류벽부(5)만을 상측 정류벽(51)과 하측 정류벽(52)으로 분할하고, 남은 3면의 정류벽부(5)는 상하로 분할되지 않는 구성으로 해도 좋다.

또한, 에칭 처리 장치(2)는, 탑재대 본체(3)를 캐소드 전극으로 하는 경우에 한정되지 않고, 상부 전극(4)을 접지된 처리 용기(20)로부터 전기적으로 뜬 상태로 하여 플라즈마 발생용의 제 1 고주파 전원부(311)에 접속되는 한편, 탑재대 본체(3)를 접지측으로 함으로써, 상부 전극(4)을 캐소드 전극, 탑재대 본체(3)를 애노드 전극으로 해도 좋다. 또한, 탑재대 본체(3)에 포커스 링(33)이 마련되어 있지 않아도 좋다.

더욱이, 본 발명의 처리 장치는 알루미늄막의 에칭 처리뿐만 아니라, 알루미늄 합금, 티탄, 티탄 합금 등의 금속막이나 절연막, 반도체막의 에칭이나 이들의 적층막에도 적용된다. 또한, 에칭 처리 이외의 예컨대 애싱이나 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등, 다른 처리 가스를 이용하여 피처리체에 대해 처리를 실행하는 처리에 적용할 수 있다. 또한, 피처리체로서는 각형의 기판에 한정되지 않고, FPD 기판의 것 이외, 예를 들면 원형의 반도체 웨이퍼 등이어도 무방하다.

도 1은 본 실시형태에 따른 에칭 처리 장치의 구성을 도시하는 종단면도,

도 2는 상기 에칭 처리 장치의 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 평면도,

도 3은 상기 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 사시도,

도 4는 상기 에칭 처리 장치의 작용을 도시하는 종단 측면도,

도 5는 상기 에칭 처리 장치에 마련되어 있는 정류벽부의 작용을 도시하는 확대 종단면도,

도 6은 상기 정류벽부의 다른 예를 도시하는 확대 종단면도,

도 7은 상기 정류벽부의 또 다른 예를 도시하는 확대 종단면도,

도 8은 상기 다른 예에 따른 정류벽부의 변형예를 도시하는 확대 종단면도,

도 9는 종래의 에칭 처리 장치의 구성을 도시하는 종단면도,

도 10은 상기 종래의 에칭 처리 장치에서 처리되는 기판의 평면도,

도 11은 상기 종래의 에칭 처리 장치의 처리 용기 내부의 구조를 도시하는 사시도,

도 12는 상기 종래의 에칭 처리 장치에 마련되어 있는 정류벽부의 작용을 도시하는 확대 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

S : FPD 기판 2 : 에칭 처리 장치

3 : 탑재대 4 : 상부 전극

5 : 정류벽 7 : 제어부

20 : 처리용기 33 : 포커스링

40 : 가스 샤워 헤드 51 : 상측 정류벽

52 : 하측 정류벽 53 : 지지 부재

54 : 지지 막대 61 : 승강기

500 : 함몰부

Claims

처리 용기내에 서로 대향해서 마련된 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 고주파 전력을 인가해서 처리 가스를 플라즈마화하고, 피처리체에 대해서 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 처리 용기의 내부에 마련되고, 애노드 전극 및 캐소드 전극의 한쪽을 이루는 동시에, 피처리체를 탑재하기 위한 탑재대와,

이 탑재대상에 탑재된 피처리체의 주연을 따라, 이 피처리체를 둘러싸도록 상기 탑재대 상에 마련된 하측 정류벽과,

이 하측 정류벽상에 탑재되고, 상기 하측 정류벽과 함께 상기 탑재대상의 피처리체를 둘러싸는 상측 정류벽과,

이 상측 정류벽을, 피처리체를 둘러싸는 하측 정류벽상의 위치로부터 퇴피가능하게 상하로 승강시키는 승강 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상측 정류벽을 승강시키는 승강 기구를 구비하고, 상기 상측 정류벽은 이 승강 기구에 의해 상기 하측 정류벽으로부터 상방측으로 이격된 위치로 상승하는 것에 의해, 피처리체를 둘러싸는 위치로부터 퇴피되는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

피처리체는, 상기 하측 정류벽과, 이 하측 정류벽으로부터 상방측으로 이격된 위치까지 상승시킨 상측 정류벽과의 사이의 간극을 통해, 상기 처리 용기와 그 외부의 사이에서 반송되는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하측 정류벽은 탑재대상에 있어서 피처리체의 탑재면으로부터의 높이가 10mm 이상, 50mm 이하인 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하측 정류벽에 있어서 피처리체 측의 벽면과, 상측 정류벽에 있어서 피처리체 측의 벽면은, 양 정류벽의 접촉부에 걸쳐서 면일(面一)로 되어 있는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탑재대는, 이 탑재대의 일부를 구성하고, 상기 탑재대 상에 탑재되는 피처리체의 주연부에 위치하도록 마련된 절연체로 이루어지는 포커스 링을 구비하고, 상기 하측 정류벽은 이 포커스 링과 일체로 형성되고, 상기 포커스 링의 상면으로부터 상방으로 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.