KR20210116259A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제하는 것.
[해결 수단] 탑재대는 처리 용기 내에 배치되고, 기판을 탑재하는 탑재 영역이 획정된다. 정류벽은 상기 탑재대의 탑재 영역을 둘러싸는 주변 영역 상에, 탑재 영역측으로부터 탑재대의 외주측으로 관통하는 간극을 마련하여 탑재 영역을 둘러싸도록 배치된다.

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 1은 기판이 탑재되는 탑재대 상에 기판을 둘러싸도록 정류벽을 마련하여, 기판의 노출 표면 상에 있어서 에칭 가스를 체류시키는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제 2013-243184 호 공보
본 개시는 기판에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제하는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 태양에 의한 기판 처리 장치는 처리 용기와, 탑재대와, 정류벽을 갖는다. 탑재대는 처리 용기 내에 배치되고, 기판을 탑재하는 탑재 영역이 획정된다. 정류벽은 탑재대의 탑재 영역을 둘러싸는 주변 영역 상에, 탑재 영역측으로부터 탑재대의 외주측에 관통하는 간극을 마련하여 탑재 영역을 둘러싸도록 배치된다.
본 개시에 의하면, 기판에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 도시하는 수직 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 탑재대의 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 탑재의 구성의 일례를 모식적으로 도시한 확대도이다.
도 4a는 비교예 1의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 비교예 1의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 5a는 비교예 2의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5b는 비교예 2의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6a는 본 실시형태의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6b는 본 실시형태의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 정류벽의 치수나 배치 위치를 설명하는 도면이다.
도 8은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 기판을 반송하는 흐름을 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본원의 개시하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해, 개시하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 한정되는 것은 아니다.
액정 패널이나 반도체 장치의 제조에서는, 플라즈마 에칭 등의 기판 처리가 실시된다. 예를 들어, 플라즈마 에칭으로는, 플라즈마를 이용하여 기판이나 기판 상에 형성된 박막 등의 식각을 실행한다.
그런데, 기판 처리에서는, 기판의 중앙 부근과 외연부 부근에서 기판 처리의 불균일이 발생하는 경우가 있다. 예를 들어, 플라즈마 에칭에서는, 로딩 효과에 의해, 기판의 주변 영역에서 중앙 부근보다 에칭 레이트가 높아진다. 그래서, 특허문헌 1의 기술을 이용하여, 기판이 탑재되는 탑재대 상에 기판을 둘러싸도록 정류벽을 마련하여, 기판의 노출 표면 상에 있어서 처리실 내의 가스를 체류시킴으로써, 에칭 레이트를 균일화할 수 있다.
그러나, 탑재대 상에 기판을 둘러싸도록 정류벽을 마련한 경우, 정류벽에 에칭 처리에 의해 발생한 생성물이 부착하여 서서히 퇴적되고, 퇴적된 생성물이 파티클의 원인이 되는 경우가 있다. 이 때문에, 기판 처리 장치는 퇴적된 생성물을 제거하는 메인터넌스가 정기적으로 필요하게 된다. 기판 처리 장치는 정류벽으로의 생성물의 퇴적 속도가 빠른 경우, 메인터넌스의 주기가 짧아져서, 생산성이 저하한다. 그래서, 기판에 대한 에칭 등의 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제하는 것이 기대되고 있다.
[장치의 구성]
실시형태에 따른 기판 처리 장치에 대해서 설명한다. 이하에서는, 기판 처리 장치를 플라즈마 처리 장치(10)로 하고, 기판 처리로서 플라즈마 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하는 경우를 주된 예에 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 개략 구성의 일례를 도시하는 수직 단면도이다. 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 유도 결합 플라즈마를 생성하여, 예를 들면, FPD용 유리 기판과 같은 직사각형의 기판에 대해 에칭 처리나 애싱 처리 등의 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치로서 구성된다.
플라즈마 처리 장치(10)는 도전성 재료, 예를 들면, 내벽면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상의 기밀한 본체 용기(1)를 갖는다. 본체 용기(1)는 분해 가능하게 조립할 수 있고, 접지선(1a)에 의해 접지되어 있다. 본체 용기(1)는 유전체벽(2)에 의해 상하로 안테나실(3) 및 처리실(4)로 구획되어 있다. 유전체벽(2)은 처리실(4)의 천정벽을 구성하고 있다. 유전체벽(2)은 Al2O3 등의 세라믹스, 석영 등으로 구성되어 있다.
본체 용기(1)에 있어서의 안테나실(3)의 측벽(3a)과 처리실(4)의 측벽(4a) 사이에는 내측으로 돌출하는 지지 선반(5)이 마련되어 있다. 지지 선반(5) 위에는, 유전체벽(2)이 탑재된다.
유전체벽(2)의 하측 부분에는, 처리 가스 공급용의 샤워 하우징(11)이 끼워넣어져 있다. 샤워 하우징(11)은 십자 형상으로 마련되어 있고, 유전체벽(2)을 아래로부터 지지하는 구조, 예를 들면, 비임 구조로 되어 있다. 또한, 상기 유전체벽(2)을 지지하는 샤워 하우징(11)은 복수개의 서스펜더(도시되지 않음)에 의해 본체 용기(1)의 천정에 매달린 상태로 되어 있다. 지지 선반(5) 및 샤워 하우징(11)은 유전체 부재로 피복되어 있어도 좋다.
샤워 하우징(11)은 도전성 재료, 바람직하게는 금속, 예를 들면, 오염물이 발생하지 않도록 내면 또는 외면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되어 있다. 샤워 하우징(11)에는, 수평으로 신장되는 가스 유로(12)가 형성되어 있다. 가스 유로(12)에는, 하방을 향해 연장되는 복수의 가스 토출 구멍(12a)이 연통하여 있다. 한편, 유전체벽(2)의 상면 중앙에는, 가스 유로(12)에 연통하도록 가스 공급관(20a)이 마련되어 있다. 가스 공급관(20a)은 본체 용기(1)의 천정으로부터 외측으로 관통하고, 처리 가스 공급원 및 밸브 시스템 등을 포함하는 처리 가스 공급계(20)에 접속되어 있다. 따라서, 플라즈마 처리에 있어서, 처리 가스 공급계(20)로부터 공급된 처리 가스는 가스 공급관(20a)을 거쳐서 샤워 하우징(11)의 가스 유로(12)에 공급되고, 샤워 하우징(11)의 하면에 형성된 가스 토출 구멍(12a)으로부터 처리실(4) 내로 토출된다.
안테나실(3) 내에는, 고주파(RF) 안테나(13)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(13)는 구리나 알루미늄 등의 양(良) 도전성의 금속으로 이루어지는 안테나선(13a)을 환 형상이나 와권 형상 등의 종래 이용되는 임의의 형상으로 배치하여 구성된다. 고주파 안테나(13)는 복수의 안테나부를 갖는 다중 안테나여도 좋다.
안테나선(13a)의 단자(13b)에는, 안테나실(3)의 상방으로 연장되는 급전 부재(16)가 접속되어 있다. 급전 부재(16)의 상단에는, 급전선(19)에서 고주파 전원(15)이 접속되어 있다. 또한, 급전선(19)에는, 정합기(14)가 마련되어 있다. 게다가, 고주파 안테나(13)는 절연 부재로 이루어지는 스페이서(17)에 의해 유전체벽(2)으로부터 이격되어 있다. 플라즈마 처리시, 고주파 안테나(13)에는, 고주파 전원(15)으로부터, 예를 들면, 주파수가 13.56㎒의 고주파 전력이 공급된다. 이에 의해, 처리실(4) 내에는, 유도 전계가 형성되고, 유도 전계에 의해 샤워 하우징(11)으로부터 공급된 처리 가스가 플라즈마화되어서, 유도 결합 플라즈마가 생성된다.
처리실(4) 내의 바닥벽(4b) 상에는, 유전체벽(2)을 사이에 두고 고주파 안테나(13)와 대향하도록, 탑재대(23)가 마련되어 있다. 탑재대(23)는 직사각형상의 기판(G)을 탑재하기 위한 탑재면(23a)을 상면에 갖는다. 탑재대(23)는 도전성 부재(22)와 절연체 부재(24)를 갖는다. 도전성 부재(22)는 도전성 재료, 예를 들면, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 구성되고, 평판 형상으로 형성되어 있다. 절연체 부재(24)는 도전성 부재(22)의 측면으로부터 하면의 주변 부분을 덮도록 형성되어 있다. 탑재대(23)는 절연체 부재(24)를 거쳐서 도전성 부재(22)가 처리실(4) 내에 고정되어 있다. 탑재대(23)에 탑재된 기판(G)은 정전 척(도시되지 않음)에 의해 흡착 보지된다.
탑재대(23)는 탑재면(23a)에 기판(G)을 둘러싸도록 정류벽(60)이 배치되어 있다. 정류벽(60)은 간격을 두고 탑재면(23a)에 마련된 후술하는 복수의 지지 부재(61)(도 2 참조)에 의해 지지되어 있고, 탑재면(23a)과의 사이에 간극(62)을 마련하여 배치되어 있다.
탑재대(23)는 기판(G)의 반입출을 위한 후술하는 리프터 핀(50)(도 8 참조)이 본체 용기(1)의 바닥벽(4b), 절연체 부재(24)를 거쳐서 관통 삽입되어 있다. 리프터 핀(50)은 본체 용기(1) 밖에 마련된 승강 기구(도시되지 않음)에 의해 승강 구동하여 기판(G)의 반입출을 실행하도록 되어 있다. 또한, 탑재대(23)는 승강 기구에 의해 승강 가능한 구조로 해도 좋다.
탑재대(23)에는, 급전선(25)에 의해, 정합기(26)를 거쳐서 바이어스용의 고주파 전원(27)이 접속되어 있다. 고주파 전원(27)은 플라즈마 처리 중에, 고주파 바이어스(바이어스용 고주파 전력)를 탑재대에 인가한다. 고주파 바이어스의 주파수는 예를 들면 3.2㎒이다. 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온은, 바이어스용의 고주파 전력에 의해, 효과적으로 기판(G)에 인입된다.
또한, 탑재대(23) 내에는, 기판(G)의 온도를 제어하기 위해, 세라믹 히터 등의 가열 수단이나 냉매 유로 등으로 이루어지는 온도 제어 기구와, 온도 감지기가 마련되어 있다(모두 도시되지 않음).
게다가, 탑재대(23)는 기판(G)이 탑재되었을 때에, 기판(G)의 이면측에 냉각 공간(도시되지 않음)이 형성된다. 냉각 공간에는, 예를 들면, He나 N2 등의 열전달용 가스를 소정의 압력으로 공급하기 위한 가스 유로(28)가 접속되어 있다. 이와 같이, 기판(G)의 이면측에 열전달용 가스를 공급하는 것에 의해, 진공 하에 있어서 기판(G)의 온도 제어성을 양호하게 할 수 있다.
처리실(4)의 바닥벽(4b)의 바닥부 중앙에는, 개구부(4c)가 형성되어 있다. 급전선(25), 가스 유로(28), 및 온도 제어 기구의 배관이나 배선은, 개구부(4c)를 통해서 본체 용기(1) 밖으로 도출된다.
처리실(4)의 네 개의 측벽(4a) 중 1개에는, 기판(G)을 반입출하기 위한 반입출구(29a) 및 이를 개폐하는 게이트 밸브(29)가 마련되어 있다.
처리실(4)의 탑재대(23)의 주위에는, 배기구(30)가 마련되어 있다. 예를 들어, 처리실(4)의 바닥벽(4b)에는, 탑재대(23)의 측면을 따라서 배기구(30)가 마련되어 있다. 배기구(30)는 탑재대(23)의 탑재면(23a)보다 낮은 위치가 되도록, 바닥벽(4b)에 마련되어 있다. 배기구(30)에는, 개구 배플판(30a)이 마련되어 있다. 개구 배플판(30a)은 다수의 슬릿이 형성된 부재나, 메쉬 부재, 다수의 펀칭 구멍을 갖는 부재에 의해 형성되어 있고, 배기가 통과 가능하게 되는 동시에 플라즈마가 통과하는 것을 억제하고 있다.
배기구(30)에는, 배기부(40)가 접속되어 있다. 배기부(40)는 배기구(30)에 접속된 배기 배관(31)과, 배기 배관(31)의 개방도를 조정하는 것에 의해 처리실(4) 내의 압력을 제어하는 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)와, 배기 배관(31)을 거쳐서 처리실(4) 내를 배기하는 진공 펌프(33)를 갖고 있다. 그리고, 진공 펌프(33)에 의해 처리실(4) 내가 배기되고, 플라즈마 처리 중, 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)의 개방도를 조정하여 처리실(4) 내를 소정의 진공 분위기로 설정, 유지된다.
실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 제어부(100), 유저 인터페이스(101), 기억부(102)를 갖고 있다. 제어부(100)는 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부, 예를 들면, 밸브, 고주파 전원(15), 고주파 전원(27), 진공 펌프(33) 등에 지령을 보내서, 이들을 제어한다. 또한, 유저 인터페이스(101)는 오퍼레이터에 의한 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위한 커멘드 입력 등의 입력 조작을 실행하는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 갖는다. 유저 인터페이스(101)는 제어부(100)에 접속되어 있다. 기억부(102)는 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 제어부(100)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉, 처리 레시피가 격납되어 있다. 기억부(102)는 제어부(100)에 접속되어 있다. 처리 레시피는 기억부(102) 중의 기억 매체에 기억되어 있다. 기억 매체는 컴퓨터에 내장된 하드 디스크나 반도체 메모리여도 좋고, CDROM, DVD, 플러시 메모리 등의 가반성의 것이어도 좋다. 또한, 다른 장치로부터, 예를 들면, 전용 회선을 거쳐서 레시피를 적절하게 전송시키도록 해도 좋다. 그리고, 필요에 따라, 유저 인터페이스(101)로부터의 지시 등으로 임의의 처리 레시피를 기억부(102)로부터 호출하여 제어부(100)에 실행시킴으로써, 제어부(100)의 제어 하에서, 플라즈마 처리 장치(10)에서의 소망한 처리가 실행된다.
다음에, 실시형태에 따른 정류벽(60)의 상세에 대해서 설명한다. 도 2는 실시형태에 따른 탑재대(23)의 구성의 일례를 도시하는 도면이다. 도 2에는, 탑재대(23)를 상방(샤워 하우징(11)측)에서 바라본 도면이 도시되어 있다. 탑재대(23)는 탑재면(23a)의 중앙 부근에 기판(G)을 탑재하는 탑재 영역(23aa)이 획정되어 있다. 기판(G)은 액정 패널의 제조에 이용되는 경우, 장방형으로 형성된다. 탑재대(23)는 기판(G)에 대응하여 탑재면(23a)이 단변 및 장변을 갖는 직사각형상으로 형성되어 있다. 탑재 영역(23aa)은 기판(G)과 같이 단변 및 장변을 갖는 직사각형상으로 되어 있다.
탑재대(23)는 탑재면(23a)의 탑재 영역(23aa)을 둘러싸는 주변 영역(23ab) 상에, 탑재 영역(23aa)을 둘러싸도록 정류벽(60)이 배치된다. 본 실시형태에서는, 정류벽(60)이 탑재 영역(23aa)의 단변을 따라서 배치된 2개의 단변 벽부(70)와, 탑재 영역(23aa)의 장변을 따라서 배치된 2개의 장변 벽부(71)와, 탑재 영역(23aa)의 모서리 부분에 대응하여 배치된 4개의 모서리 벽부(73)에 의해 구성되어 있다. 단변 벽부(70), 장변 벽부(71) 및 모서리 벽부(73)는 원주 형상의 복수의 지지 부재(61)에 의해 지지되어서 주변 영역(23ab)으로부터 이격하여 배치되어 있다. 지지 부재(61)는 반드시 수평 단면이 원형인 것에 한정되지 않지만, 적어도, 통과하는 가스 흐름이 정체되는 것을 피하기 위해 모서리부를 갖지 않는 형상인 것이 필요하며, 원형 외는 예를 들면, 타원형 등 오목부를 갖지 않는 곡선에 의해 구성된 형상인 것이 바람직하다.
도 3은 실시형태에 따른 탑재대(23)의 구성의 일례를 모식적으로 도시한 확대도이다. 탑재대(23)의 탑재면(23a)은 탑재 영역(23aa)이 마련되고, 탑재 영역(23aa)의 외측에 주변 영역(23ab)이 마련되어 있다. 탑재대(23)의 탑재면(23a)은 평탄한 평면으로 되어 있고, 탑재 영역(23aa)과 주변 영역(23ab)이 연속한 평면을 구성한다.
탑재대(23)의 주변 영역(23ab) 상에는, 정류벽(60)이 배치된다. 정류벽(60)은 단면 형상이 직사각형으로 되어 있고, 상면(60a), 2개의 측면(60b, 60c), 하면(60d)이 각각 대략 평탄하게 형성되어 있다. 정류벽(60)은 지지 부재(61)에 의해 주변 영역(23ab)과 이격시켜서 배치되어 있다. 정류벽(60)을 주변 영역(23ab)으로부터 이격시키고 있음으로써, 주변 영역(23ab)과 정류벽(60) 사이에는, 탑재 영역(23aa)측으로부터 탑재대(23)의 외주측으로 관통하는 간극(62)이 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 주변 영역(23ab)의 전체 둘레에 간극(62)을 마련하는 경우를 예로 설명하지만, 반드시 주변 영역(23ab)의 전체 둘레에 간극(62)을 마련할 필요는 없다. 예를 들어, 다른 부품의 배치 영역을 확보하기 위해, 주변 영역(23ab)의 일부에서 간극(62)이 없어도 좋다.
다음에, 이상과 같이 구성되는 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 기판(G)에 대해서 플라즈마 처리, 예를 들면, 플라즈마 에칭을 실시할 때의 처리 동작에 대해서 설명한다.
우선, 플라즈마 처리 장치(10)는 게이트 밸브(29)를 개방으로 한 상태로 한다. 기판(G)은 반송 기구(도시되지 않음)에 의해 반입출구(29a)로부터 처리실(4) 내에 반입되고, 탑재대(23)의 탑재면(23a)에 탑재된다. 플라즈마 처리 장치(10)는 정전 척(도시되지 않음)에 의해 기판(G)을 탑재대(23) 상에 고정한다. 다음에, 플라즈마 처리 장치(10)는 처리 가스 공급계(20)로부터 샤워 하우징(11)의 가스 토출 구멍(12a)을 거쳐서 처리 가스를 처리실(4) 내에 공급한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 자동 압력 제어 밸브(APC)(32)에 의해 압력을 제어하면서 배기구(30)로부터 배기 배관(31)을 거쳐서 진공 펌프(33)에 의해 처리실(4) 내를 진공 배기하는 것에 의해, 처리실 내를 예를 들면 0.66㎩ 내지 26.6㎩ 정도의 압력 분위기로 유지한다.
또한, 이때, 플라즈마 처리 장치(10)는 기판(G)의 온도 상승이나 온도 변화를 회피하기 위해서, 가스 유로(28)를 거쳐서, 기판(G)의 이면측의 냉각 공간에 열전달용 가스를 공급한다.
그 다음에, 플라즈마 처리 장치(10)는 고주파 전원(15)으로부터, 예를 들면, 13.56㎒의 고주파를 고주파 안테나(13)에 인가하고, 이에 의해 유전체벽(2)을 거쳐서 처리실(4) 내에 균일한 유도 전계를 형성한다. 이와 같이 하여 형성된 유도 전계에 의해, 처리실(4) 내에서 처리 가스가 플라즈마화하고, 고밀도의 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 본 플라즈마에 의해, 기판(G)에 대해서 플라즈마 처리, 예를 들면, 기판(G)의 소정의 막에 대해 플라즈마 에칭이 실행된다. 이때 동시에, 플라즈마 처리 장치(10)는 고주파 전원(27)으로부터 고주파 바이어스로서, 예를 들면, 주파수가 3.2㎒의 고주파 전력을 탑재대(23)에 인가하여, 처리실(4) 내에 생성된 플라즈마 중의 이온이 효과적으로 기판(G)에 인입되도록 한다.
본 명세서에서, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(23)의 주변 영역(23ab)에 정류벽(60)을 마련하고 있다. 이 정류벽(60)이 없는 경우, 플라즈마 처리 장치(10)는 로딩 효과에 의해, 기판(G)의 주변 영역에서 중앙 부근보다 에칭 레이트가 높아진다. 도 4a는 비교예 1의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 4a는 비교예 1로서, 탑재대(23)의 주변 영역(23ab)에 정류벽(60)을 배치하고 있지 않은 경우를 도시하고 있다. 비교예 1의 구성으로 한 플라즈마 처리 장치(10)는, 탑재면(23a)에 탑재된 기판(G)에 대해서 플라즈마 처리를 실시했을 경우, 기판(G)의 주변 영역에서 플라즈마 처리의 처리 특성이 변화하는 경우가 있다. 예를 들어, 비교예 1의 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재면(23a)에 탑재된 기판(G)에 대해서, 플라즈마 에칭을 실시했을 경우, 기판(G)의 주변 영역에서는 중심 영역에 대해서 처리실(4)의 내부의 처리실내 가스의 배기 속도가 높고 반응 생성물 등이 기판(G)의 근방으로부터 신속하게 제거되기 때문에, 플라즈마 중의 미반응의 반응종(반응에 기여하는 라디칼이나 이온 등)의 비율이 높아진다. 그 때문에, 로딩 효과에 의해, 기판(G)의 주변 영역에서 에칭 레이트가 높아져서, 기판(G)의 면내의 에칭의 균일성이 저하(불균일한 비율이 증가)한다. 도 4b는 비교예 1의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 4b에는, 처리 특성으로서, 기판(G)에 대한 플라즈마 에칭의 에칭 레이트(E/R)의 변화를 나타내는 곡선(L1)이 나타나 있다. 곡선(L1)으로 나타내는 바와 같이, 에칭 레이트는 기판(G)의 주변 영역에서 중앙 부근보다 높아진다.
기판(G)에 대한 기판 처리의 처리 특성이 중앙 부근과 외연부 부근에서 상이한 경우, 기판(G) 위에 형성되는 TFT(Thin Film Transistor) 소자 등의 특성이 중앙 부근과 외연부 부근에서 변화해버린다. 기판 처리는 기판(G)에 대한 처리의 균일성이 높은 것이 바람직하다. 예를 들어, 고정밀한 액정 패널용으로, 기판(G) 상의 TAT(티타늄·알루미늄·티타늄)막을 가공하여 SD(소스·드레인)를 형성하는 프로세스의 플라즈마 에칭에서는, 높은 균일성이 요구된다. 그러나, TAT막의 플라즈마 에칭에서는, 외주부가 로딩 효과에 의해 주변 영역에서 중앙 부근보다 에칭 레이트가 높아진다.
그래서, 예를 들어, 특허문헌 1과 같이, 기판이 탑재되는 탑재대 상에 기판을 둘러싸도록 정류벽을 마련하는 것이 고려된다. 도 5a는 비교예 2의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 5a는 비교예 2로서, 탑재대(23)의 주변 영역(23ab)에 정류벽(60)을 배치했을 경우를 도시하고 있다. 비교예 2에서는, 주변 영역(23ab)에 간극(62)을 마련하지 않고, 정류벽(60)을 직접 배치하고 있다. 비교예 2의 구성으로 한 플라즈마 처리 장치(10)는, 정류벽(60)에 의해서 기판(G)의 노출 표면 상에 있어서 처리실내 가스를 체류시킴으로써, 에칭 레이트를 균일화할 수 있다. 도 5b는 비교예 2의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 5b에는, 처리 특성으로서, 기판(G)에 대한 플라즈마 에칭의 에칭 레이트(E/R)의 변화를 나타내는 곡선(L2)이 나타나 있다. 곡선(L2)으로 나타내는 바와 같이, 에칭 레이트는 도 4b에 도시한 비교예 1과 비교하여, 기판(G)의 주변 영역과 중앙 부근에서 균일화된다.
그러나, 비교예 2와 같이 간극(62)을 마련하지 않고 정류벽(60)을 주변 영역(23ab)에 직접 배치했을 경우, 정류벽(60)에 생성물이 부착하여 서서히 퇴적되고, 퇴적된 생성물이 파티클의 원인이 되는 경우가 있다. 예를 들어, 정류벽(60)은 처리실내 가스를 체류시킴으로써, 기판(G)측의 측면(60c)이나 상면(60a)에 생성물이 퇴적된다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(10)는 정기적으로 퇴적된 생성물을 제거하는 메인터넌스가 필요하다. 플라즈마 처리 장치(10)는 정류벽(60)으로의 생성물의 퇴적 속도가 빠른 경우, 메인터넌스의 주기가 짧아져서, 생산성이 저하한다.
그래서, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(23)의 주변 영역(23ab) 상에, 탑재 영역(23aa)측으로부터 탑재대(23)의 외주측으로 관통하는 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 배치한다. 도 6a는 본 실시형태의 구성의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. 주변 영역(23ab) 상에 정류벽(60)을 배치했을 경우, 정류벽(60)에 의해서 기판(G)의 노출 표면 상에 있어서 처리실내 가스가 일시적으로 체류됨으로써, 에칭 레이트를 균일화할 수 있다. 도 6b는 본 실시형태의 구성에서의 처리 특성의 변화의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6b에는, 처리 특성으로서, 기판(G)에 대한 플라즈마 에칭의 에칭 레이트(E/R)의 변화를 나타내는 곡선(L3)이 나타나 있다. 곡선(L3)으로 나타내는 바와 같이, 에칭 레이트는 도 4b에 나타낸 비교예 1과 비교하여, 기판(G)의 주변 영역과 중앙 부근의 에칭 레이트가 균일화된다.
또한, 본 실시형태의 구성의 경우, 도 6a에 도시되는 바와 같이, 일시적으로 체류한 처리실내 가스는 간극(62)을 통해, 탑재대(23)의 외측에 배기된다. 이에 의해, 정류벽(60)으로의 생성물의 퇴적이 억제되어서, 정류벽(60)의 측면(60c)이나 상면(60a)의 생성물의 퇴적 속도가 저하한다. 이에 의해, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 퇴적된 생성물을 제거하는 메인터넌스의 주기를 길게 할 수 있어서, 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 기판(G)에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
정류벽(60)의 치수나 배치 위치는 기판(G)의 주변 영역에서의 에칭 레이트의 상황이나 생성물의 퇴적의 상황에 따라, 적절하게 결정하면 좋다. 도 7은 본 실시형태에 따른 정류벽(60)의 치수나 배치 위치를 설명하는 도면이다. 도 7에는, 정류벽(60)의 기판(G)측의 측면(60c)과 기판(G)을 탑재하는 탑재 영역(23aa)의 간격이 간격(A)으로 나타나 있다. 또한, 정류벽(60)의 상면(60a)의 탑재대(23)의 탑재면(23a)으로부터 높이가 전체 높이(B)로 나타나 있다. 정류벽(60)의 하면(60d)과 주변 영역(23ab)의 간극(62)의 거리가 간격(C)으로 나타나 있다. 정류벽(60)의 폭이 폭(D)으로 나타나 있다.
예를 들어, 정류벽(60)은 간격(A)이 5㎜ 내지 15㎜로 배치된다. 또한, 정류벽(60)은 간격(C)이 1㎜ 내지 10㎜가 되고, 전체 높이(B)가 20㎜ 내지 50㎜가 되도록 형성된다. 또한, 정류벽(60)은 폭(D)이 8㎜ 이상으로 형성된다. 또한, 정류벽(60)은 도 7에 도시되는 바와 같이, 탑재대(23)에 배치했을 경우에 외측의 측면(60b)과 탑재대(23)의 측면(23b)에 단차가 없는 플랫한 상태가 되는 폭으로 형성하는 것이 바람직하다. 본 명세서에서, 예를 들면, 탑재대(23)의 측면(60b)을 탑재대(23)의 측면(23b)보다 기판(G)측에 배치하여, 측면(60b)과 측면(23b)에 단차를 마련했을 경우, 에칭 가스가 정류벽(60)을 넘어서 배기구(30)에 배기될 때에, 배기의 흐름이 측면(60b)과 측면(23b)의 단차에서 굴곡한다. 본 경우, 단차가 되는 탑재대(23)의 탑재면(23a)의 외연부에 생성물이 퇴적된다. 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(23)의 측면(60b)과 탑재대(23)의 측면(23b)을 단차가 없는 플랫한 상태로 하면, 배기의 흐름이 굴곡하지 않고 매끄럽게 되기 때문에, 탑재대(23)의 탑재면(23a)의 외연부에서의 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
간격(A), 전체 높이(B), 간격(C) 및 폭(D)은 기판(G)의 사이즈 등에 따라 적절한 값으로 설계된다. 예를 들어, 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 기판(G)의 사이즈를 제 6 세대의 사이즈(예를 들면, 1500㎜×1850㎜)로 했을 경우, 간격(A)을 8㎜로 하고, 전체 높이(B)를 30㎜로 하고, 간격(C)을 10㎜로 한다.
본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 탑재대(23)의 주변 영역(23ab)에 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 고정 배치한다. 정류벽(60)은 다른 부재와 간섭하지 않도록 배치하는 것이 필요하다. 예를 들어, 처리실(4)은 기판(G)을 반입출하는 반입출구(29a)가 적어도 1개의 측벽(4a)에 마련된다. 정류벽(60)은 기판(G)이나 기판(G)을 반송하는 아암 등의 반송 기구와 간섭하지 않도록 상면(60a)이 반입출구(29a)보다 낮은 위치가 되도록 한다. 도 8은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에 기판(G)을 반송하는 흐름을 도시하는 도면이다. 기판(G)은 아암(90)에 의해 반입출구(29a)로부터 처리실(4) 내에 반입된다(도 8의 (A)). 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(23)의 리프터 핀(50)을 상승시켜서 아암(90)으로부터 기판(G)을 수취한다(도 8의 (B)). 아암(90)이 반입출구(29a)로부터 퇴출된 후, 플라즈마 처리 장치(10)는 리프터 핀(50)을 하강시켜서 기판(G)이 탑재대(23)에 탑재된다. 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는 정류벽(60)을 상면(60a)이 반입출구(29a)보다 낮은 위치가 되도록 형성 및 배치함으로써, 기판(G)을 반입출할 때에 정류벽(60)과 기판(G)이나 아암(90)의 간섭을 방지할 수 있다. 보다 상세하게는, 적어도, 정류벽(60)의 상면(60a)은 반입출구(29a)의 상단보다는 낮은 위치에 있는 것이 필요하지만, 아암(90)의 동작 경로에 간섭하지 않는 위치이면 반입출구(29a)의 하단보다 높은 위치여도 좋다.
본 명세서에서, 정류벽(60)과 다른 부재와 간섭을 방지하려고 했을 경우, 정류벽(60)을 이동시키는 이동 기구를 마련하여 간섭이 발생할 때에 정류벽(60)을 이동시키는 구성이 고려될 수 있다. 예를 들어, 기판(G)을 반송할 때에, 정류벽(60)을 승강하는 이동 기구를 마련하여, 기판(G)이나 아암(90)과 간섭하지 않는 위치까지 정류벽(60)을 상승시키는 것이 고려될 수 있다. 그러나, 이동 기구는 파티클의 발생원이 될 우려가 있고, 처리실(4) 내에 마련하는 것이 바람직하지 않다.
한편, 본 실시형태에서는, 탑재대(23)에 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 고정 배치함으로써, 처리실(4) 내에 승강 기구를 마련할 필요가 없기 때문에, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판 처리 장치를 플라즈마 처리 장치(10)로 하고, 기판 처리로서 플라즈마 에칭 등의 플라즈마 처리를 실시하는 경우를 예로 설명했다. 그러나, 개시의 기술은 이에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하는 성막이나 개질 등 각종의 기판 처리에 적용할 수 있다. 즉, 기판 처리 장치는 플라즈마를 이용하여 성막을 실행하는 성막 장치나, 개질 장치 등이어도 좋다. 또한, 상기의 실시형태에서는, 안테나실(3)과 처리실(4) 사이에 유전체에 의한 유전체벽(2)을 마련했지만, 유전체 대신에 금속벽을 마련한 유도 결합 플라즈마 장치여도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판(G)으로서 FPD용의 직사각형 기판을 이용한 예를 나타냈지만, 다른 직사각형 기판을 처리하는 경우에도 적용 가능하다. 또한, 기판(G)은 직사각형에 한정되지 않고, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 등의 원형의 기판에도 적용 가능하다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)(기판 처리 장치)는 처리실(4)(처리 용기)과, 탑재대(23)와, 정류벽(60)을 갖는다. 탑재대(23)는 처리실(4) 내에 배치되고, 기판(G)을 탑재하는 탑재 영역(23aa)이 획정된다. 정류벽(60)은 탑재대(23)의 탑재 영역(23aa)을 둘러싸는 주변 영역(23ab) 상에, 탑재 영역(23aa)측으로부터 탑재대(23)의 외주측으로 관통하는 간극(62)을 마련하여 탑재 영역(23aa)을 둘러싸도록 배치된다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 기판(G)에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 정류벽(60)은 주변 영역(23ab)과 정류벽(60) 사이에 마련된 지지 부재(61)에 의해 지지됨으로써 간극(62)이 마련되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(23)의 주변 영역(23ab)과의 사이에 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 안정하여 배치할 수 있다.
또한, 탑재대(23)는 탑재 영역(23aa)과 주변 영역(23ab)이 연속한 평면을 구성한다. 정류벽(60)은 하면(60d)이 평탄하게 되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 주변 영역(23ab)에 평행한 간극(62)을 탑재 영역(23aa)으로부터 직선적으로 형성할 수 있어서, 처리실내 가스가 간극(62)을 매끄럽게 통과하기 때문에, 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 정류벽(60)은 상면(60a)의 주변 영역(23ab)으로부터의 높이가 20㎜ 이상이며, 간극(62)의 간격이 1㎜ 이상 10㎜ 이하이다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 기판(G)에 대한 기판 처리의 불균일을 억제하면서, 생성물의 퇴적을 억제할 수 있다.
또한, 처리실(4)은 기판(G)을 반입출하는 반입출구(29a)가 적어도 1개의 측벽(4a)에 마련되어 있다. 정류벽(60)은 상면(60a)이 반입출구(29a)보다 낮은 위치로 되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는 반입출구(29a)로부터 기판(G)을 반입출할 때에 정류벽(60)과 기판(G)이나 기판(G)을 반송하는 아암(90)의 간섭을 방지할 수 있다.
이상, 실시형태에 대해서 설명해왔지만, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 실제로, 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기의 실시형태는 청구범위 및 그 취지를 일탈하는 일 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예를 들어, 상기 실시형태에서는, 주변 영역(23ab)과 정류벽(60) 사이에 마련된 지지 부재(61)에 의해 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 지지하는 경우를 예로 설명하였다. 그러나, 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 정류벽(60)은 처리실(4)의 측벽(4a)과 정류벽(60) 사이에 지지 부재에 의해 간극(62)이 마련되어 지지되어도 좋다. 예를 들어, 정류벽(60)은 처리실(4)의 측벽(4a)에 지지 부재를 마련하여, 측벽(4a)으로부터 지지 부재에 의해, 간극(62)을 마련하여 정류벽(60)을 지지해도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 간극(62)을 주변 영역(23ab)의 전체 둘레에 마련하는 경우를 예로 설명하였다. 그러나, 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 간극(62)은 탑재면(23a)의 주변 영역(23ab)에 부분적으로 마련해도 좋다. 간극(62)은 생성물의 퇴적이 많은 부분에 적어도 마련하면 좋다. 예를 들어, 간극(62)은 탑재면(23a)의 주변 영역(23ab)의 단변, 장변, 모서리 부분 중 어느 하나에 생성물의 퇴적이 많은 경우, 단변, 장변, 모서리 부분 중 어느 하나에 마련해도 좋다. 예를 들어, 단변 벽부(70)만을 지지 부재(61)에 의해 간극(62)을 마련하여 지지시킴으로써 단변에만 간극(62)을 마련할 수 있다. 또한, 장변 벽부(71)만을 지지 부재(61)에 의해 간극(62)을 마련하여 지지시킴으로써 장변에만 간극(62)을 마련할 수 있다. 또한, 모서리 벽부(73)만을 지지 부재(61)에 의해 간극(62)을 마련하여 지지시킴으로써 모서리 부분에만 간극(62)을 마련할 수 있다. 또한, 간극(62)을 부분적으로 마련하는 벽부가 경량인 경우는 간극(62)을 마련하는 벽부를 인접하는 벽부에 의해 지지하는 것도 고려되지만, 간극(62)을 부분적으로 마련하는 벽부가 경량이 아닌 경우에는 지지 부재(61)에 의해 벽부를 지지하여 간극(62)을 마련하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 간극(62)의 간격(C)을 탑재 영역(23aa)측으로부터 탑재대(23)의 외주측으로 일정하게 했을 경우를 예로 설명했다. 그러나, 개시의 기술은 이에 한정되지 않는다. 간극(62)의 간격(C)이 1㎜ 내지 10㎜이면, 간격(C)이 반드시 일정하지 않아도 좋다. 예를 들어, 간극(62)은 간격(C)이 탑재 영역(23aa)측으로부터 탑재대(23)의 외주측으로 서서히 좁아지도록 해도 좋다. 예를 들어, 정류벽(60)의 하면(60d)을 탑재대(23)의 외주측으로 경사지도록 형성하여, 간극(62)의 형상을 간격(C)이 탑재대(23)의 외주측으로 서서히 좁아지는 테이퍼 형상으로 해도 좋다. 이러한 구성의 경우, 간극(62)에 생성물이 약간 퇴적하기 쉬워지지만, 간격(C)이 좁아지는 외주측에 생성물이 주로 퇴적하기 때문에, 파티클이 되는 생성물의 퇴적 위치를 기판(G)으로부터 떨어트릴 수 있다. 이 때문에, 이러한 구성의 경우에서도, 플라즈마 처리 장치(10)는 퇴적된 생성물을 제거하는 메인터넌스의 주기를 길게 할 수 있어서, 생산성의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 금회 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 실제로, 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기의 실시형태는 첨부의 특허청구범위 및 그 취지를 일탈하는 일 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
10 : 플라즈마 처리 장치
4 : 처리실
4a : 측벽
23 : 탑재대
23a : 탑재면
23aa : 탑재 영역
23ab : 주변 영역
29a : 반입출구
60 : 정류벽
60a : 상면
60b, 60c : 측면
60d : 하면
61 : 지지 부재
62 : 간극
70 : 단변 벽부
71 : 장변 벽부
73 : 모서리 벽부
90 : 아암
G : 기판

Claims (7)

  1. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치되고, 기판을 탑재하는 탑재 영역이 획정된 탑재대와,
    상기 탑재대의 상기 탑재 영역을 둘러싸는 주변 영역 상에, 상기 탑재 영역측으로부터 상기 탑재대의 외주측으로 관통하는 간극을 마련하여 상기 탑재 영역을 둘러싸도록 배치된 정류벽을 갖는
    기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류벽은 상기 주변 영역과 상기 정류벽 사이에 마련된 지지 부재에 의해 지지됨으로써 상기 간극이 마련된
    기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정류벽은 상기 처리 용기의 측벽과 상기 정류벽 사이에 마련된 지지 부재에 의해 지지됨으로써 상기 간극이 마련된
    기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 탑재대는 상기 탑재 영역과 상기 주변 영역이 연속한 평면을 구성하고,
    상기 정류벽은 하면이 평탄하게 된
    기판 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 정류벽은 상면의 상기 주변 영역으로부터의 높이가 20㎜ 이상이며, 상기 간극의 간격이 1㎜ 이상 10㎜ 이하인
    기판 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기는 상기 기판을 반입출하는 반입출구가 적어도 1개의 측벽에 마련되고,
    상기 정류벽은 상면이 상기 반입출구보다 낮은 위치로 된
    기판 처리 장치.
  7. 기판을 탑재하는 탑재 영역이 획정된 탑재대가 내부에 배치된 처리 용기를 갖는 기판 처리 장치에 의해 상기 기판을 처리하는 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 탑재대의 상기 탑재 영역을 둘러싸는 주변 영역 상에, 상기 탑재 영역측으로부터 상기 탑재대의 외주측으로 관통하는 간극을 마련하여 상기 탑재 영역을 둘러싸도록 정류벽을 배치하고,
    상기 기판을 처리하는 처리 가스를 상기 처리 용기 내에 도입하는
    기판 처리 방법.
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