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KR102260238B1 - 기판 적재대 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 적재대 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR102260238B1
KR102260238B1 KR1020190065203A KR20190065203A KR102260238B1 KR 102260238 B1 KR102260238 B1 KR 102260238B1 KR 1020190065203 A KR1020190065203 A KR 1020190065203A KR 20190065203 A KR20190065203 A KR 20190065203A KR 102260238 B1 KR102260238 B1 KR 102260238B1
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temperature
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요시히코 사사키
마사토 미나미
히데키 사이토오
다카후미 감베
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 FPD용의 기판에 대하여 에칭 등의 처리를 행하는 데 있어서, 면내 균일성이 높은 처리를 행하는 기판 적재대 및 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
처리 용기 내에서 기판을 처리할 때에, 상기 기판을 적재하여 온도 조절하는 기판 적재대이며, 간극을 통해 이격된 복수의 금속제의 분리 플레이트에 의해 형성된 제1 플레이트와, 각각의 상기 분리 플레이트에 접하고, 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 제2 플레이트를 갖고, 각각의 상기 분리 플레이트는, 고유의 온도 조절을 행하는 온도 조절부를 내장하고 있다.

Description

기판 적재대 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PLACING TABLE AND SUBSTRATE TREATMENT APPARATUS}
본 개시는 기판 적재대 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 금속제의 기재와, 기판을 흡착하는 정전 척을 갖고, 기재의 적어도 정전 척과 접촉하는 부분이, 마르텐사이트계 스테인리스강 혹은 페라이트계 스테인리스강에 의해 구성되어 있는 기판 적재대가 개시되어 있다. 특허문헌 1에 개시된 기판 적재대와 이 기판 적재대를 구비한 기판 처리 장치에 의하면, 기재와 정전 척의 열팽창 차에 기인하는 정전 척의 파손을 방지할 수 있다.
일본 특허 공개 제2017-147278호 공보
본 개시는, 플랫 패널 디스플레이(Flat ㎩nel Display, 이하, 「FPD」라고 함)의 제조 과정에 있어서 FPD용의 기판에 대하여 에칭 처리 등을 행하는 데 있어서, 면내 균일성이 높은 처리를 행하는 데 유리한 기판 적재대 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일 형태에 의한 기판 적재대는,
처리 용기 내에서 기판을 처리할 때에, 상기 기판을 적재하여 온도 조절하는 기판 적재대이며,
간극을 통해 이격된 복수의 금속제의 분리 플레이트에 의해 형성된 제1 플레이트와,
각각의 상기 분리 플레이트에 접하고, 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 제2 플레이트를 갖고,
각각의 상기 분리 플레이트는, 고유의 온도 조절을 행하는 온도 조절부를 내장하고 있다.
본 개시에 의하면, FPD용의 기판에 대하여 에칭 처리 등을 행하는 데 있어서, 면내 균일성이 높은 처리를 행하는 기판 적재대 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 실시 형태에 관한 기판 적재대와 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II 화살표도이며, 제1 플레이트의 횡단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III 화살표도이며, 제1 플레이트를 하방에서 본 도면이다.
도 4a는 제1 플레이트의 일례를 모의한 평면도이다.
도 4b는 제1 플레이트의 다른 예를 모의한 평면도이다.
도 4c는 제1 플레이트의 또 다른 예를 모의한 평면도이다.
도 4d는 제1 플레이트의 또 다른 예를 모의한 평면도이다.
도 5a는 온도 해석에서 사용한 기판 적재대 모델의 측면도이다.
도 5b는 도 5a의 B-B 화살표도이며, 제1 플레이트 모델의 횡단면도이다.
도 6a는 도 5b에 있어서의 B-A선 위에 있어서의 온도 해석 결과를 도시하는 도면이다.
도 6b는 도 5b에 있어서의 O-C선 위에 있어서의 온도 해석 결과를 도시하는 도면이다.
도 7은 에칭 레이트 및 선택비를 검증하는 실험에 있어서 적용한 기판 적재대의 평면도를 모의한 도면이다.
도 8은 SiN막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 9는 SiO막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 10은 Si막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도 11은 SiO/Si 선택비의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 적재대 및 기판 처리 장치에 대하여, 첨부한 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 및 기판 적재대>
처음에, 본 개시의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치와 기판 처리 장치를 구성하는 기판 적재대의 일례에 대하여, 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 1은 실시 형태에 관한 기판 적재대와 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면도이다. 또한, 도 2는 도 1의 II-II 화살표도이며, 제1 플레이트의 횡단면도이고, 도 3은 도 1의 III-III 화살표도이며, 제1 플레이트를 하방에서 본 도면이다.
도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는 FPD용의 평면으로 보아 직사각형의 기판(이하, 단순히 「기판」이라고 함)(G)에 대하여, 각종 기판 처리를 행하는 유도 결합형 플라스마(Inductive Coupled Plasma:ICP) 처리 장치이다. 기판(G)의 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), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display ㎩nel;PDP) 등이 예시된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되어 있고, 기판 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판(G)의 평면 치수는, 예를 들어 제6 세대의 1500㎜×1800㎜ 정도의 치수로부터, 제10 세대의 2800㎜×3000㎜ 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판(G)의 두께는 0.5㎜ 내지 수㎜ 정도이다.
도 1에 도시하는 기판 처리 장치(100)는 직육면체형인 상자형의 처리 용기(10)와, 처리 용기(10) 내에 배치되고 기판(G)이 적재되는 평면으로 보아 직사각형인 외형의 기판 적재대(60)와, 제어부(90)를 갖는다.
처리 용기(10)는 유전체판(11)에 의해 상하 둘의 공간으로 구획되어 있고, 상측 공간은 안테나실(12)로 되고, 하방 공간은 처리실을 형성하는 챔버(13)로 된다. 처리 용기(10)에 있어서, 챔버(13)와 안테나실(12)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 환형의 지지 프레임(14)이 처리 용기(10)의 내측으로 돌출 설치되도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 유전체판(11)이 적재되어 있다. 처리 용기(10)는 접지선(13c)에 의해 접지되어 있다.
처리 용기(10)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 유전체판(11)은 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스나 석영으로 형성되어 있다.
챔버(13)의 측벽(13a)에는 챔버(13)에 대하여 기판(G)을 반출입하기 위한 반출입구(13b)가 개설되어 있고, 반출입구(13b)는 게이트 밸브(20)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 챔버(13)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접되어 잇고, 게이트 밸브(20)를 개폐 제어하고, 반송 기구에 의해 반출입구(13b)를 통해 기판(G)의 반출입이 행해진다.
또한, 챔버(13)의 저부에는 복수의 배기구(13d)가 개설되어 있고, 배기구(13d)에는 가스 배기관(51)이 접속되고, 가스 배기관(51)은 개폐 밸브(52)를 개재하여 배기 장치(53)에 접속되어 있다. 가스 배기관(51), 개폐 밸브(52) 및 배기 장치(53)에 의해, 가스 배기부(50)가 형성된다. 배기 장치(53)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고, 프로세스 중에 챔버(13) 내를 소정의 진공도까지 진공화 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(13)의 적소에 압력계(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 압력계에 의한 모니터 정보가 제어부(90)로 송신되도록 되어 있다.
유전체판(11)의 하면에 있어서, 유전체판(11)을 지지하기 위한 지지 빔이 마련되어 있고, 지지 빔은 샤워 헤드(30)를 겸하고 있다. 샤워 헤드(30)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 양극 산화에 의한 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 샤워 헤드(30) 내에는 수평 방향으로 연장 설치되는 가스 유로(31)가 형성되어 있고, 가스 유로(31)에는 하방으로 연장 설치되어 샤워 헤드(30) 하방에 있는 처리 공간 S에 면하는 가스 토출 구멍(32)이 연통되어 있다.
유전체판(11)의 상면에는 가스 유로(31)에 연통하는 가스 공급관(41)이 접속되어 있고, 가스 공급관(41)은 처리 용기(10)의 천장판을 기밀하게 관통하여, 처리 가스 공급원(44)에 접속되어 있다. 가스 공급관(41)의 도중 위치에는 개폐 밸브(42)와 매스 플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(43)가 개재되어 있다. 가스 공급관(41), 개폐 밸브(42), 유량 제어기(43), 및 처리 가스 공급원(44)에 의해, 처리 가스 공급부(40)가 형성된다. 또한, 가스 공급관(41)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(40)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(41)을 통해 샤워 헤드(30)로 공급되고, 가스 토출 구멍(32)을 통해 처리 공간 S에 토출된다.
안테나 용기(12) 내에는 고주파 안테나(15)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(15)는 구리나 알루미늄 등의 양호 도전성의 금속으로 형성되는 안테나선(15a)을, 환형 혹은 와권형으로 권취 장착함으로써 형성된다. 예를 들어, 환형의 안테나선(15a)을 다중으로 배치해도 된다.
안테나선(15a)의 단자에는 안테나실(12)의 상방으로 연장 설치되는 급전 부재(16)가 접속되어 있고, 급전 부재(16)의 상단에는 급전선(17)이 접속되고, 급전선(17)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(18)를 통해 고주파 전원(19)에 접속되어 있다. 고주파 안테나(15)에 대하여 고주파 전원(19)으로부터, 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 챔버(13) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 헤드(30)로부터 처리 공간 S로 공급된 처리 가스가 플라스마화되어 유도 결합형 플라스마가 생성되고, 플라스마 중의 이온이 기판(G)에 제공된다. 고주파 전원(19)은 플라스마 발생용 소스원이고, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이 기판 적재대(60)에 접속되어 있는 고주파 전원(73)(전원의 일례)은, 발생한 이온을 끌어당겨 운동 에너지를 부여하는 바이어스원으로 된다. 이와 같이, 이온 소스원에는 유도 결합을 이용하여 플라스마를 생성하고, 별도 전원인 바이어스원을 기판 적재대(60)에 접속하여 이온 에너지의 제어를 행하는 점에서, 플라스마의 생성과 이온 에너지의 제어가 독립적으로 행해져, 프로세스의 자유도를 높일 수 있다. 고주파 전원(19)으로부터 출력되는 고주파 전력의 주파수는 0.1 내지 500㎒의 범위 내에서 설정되는 것이 바람직하다.
이어서, 기판 적재대(60)에 대하여 설명한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 적재대(60)는, 복수의 분리 플레이트(61a, 61b)에 의해 형성된 금속제의 제1 플레이트(61)와, 각각의 분리 플레이트(61a, 61b)에 접하는 1매의 금속제의 제2 플레이트(63)를 갖는다. 제1 플레이트(61)를 형성하는 각 분리 플레이트(61a, 61b)는 간극(66)을 통해 분리되어 있고, 각 분리 플레이트(61a, 61b)를 전기적으로 접속하도록 1매의 제2 플레이트(63)가 각 분리 플레이트(61a, 61b)의 상면에 접속되어 있다.
제2 플레이트(63)의 평면에서 본 형상은 직사각형이고, 기판 적재대(60)에 적재되는 FPD와 동일 정도의 평면 치수를 갖는다. 예를 들어, 도 2에 도시하는 제1 플레이트(61)는 적재되는 기판(G)과 동일 정도의 평면 치수를 갖고, 긴 변의 길이 t2는 1800㎜ 내지 3000㎜ 정도이고, 짧은 변의 길이 t3은 1500㎜ 내지 2800㎜ 정도의 치수로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대하여, 제1 플레이트(61)와 제2 플레이트(63)의 두께의 총계는, 예를 들어 50㎜ 내지 100㎜ 정도가 될 수 있다.
각 분리 플레이트(61a, 61b)를 전기적으로 접속하는 제2 플레이트(63)는, 제1 플레이트(61)[를 형성하는 분리 플레이트(61a, 61b)]보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 플레이트이다. 예를 들어, 제1 플레이트(61)[를 형성하는 분리 플레이트(61a, 61b)]는 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 형성된다. 한편, 제2 플레이트(63)는 스테인리스강으로 형성된다.
제1 플레이트(61)의 형성 재료인 알루미늄은 열전도율이 높은 금속 재료이고, JIS 규격으로서, A5052, A6061, A1100 등을 들 수 있다. A5052의 열전도율은 138W/m·K이고, A6061의 열전도율은 180W/m·K이고, A1100의 열전도율은 220W/m·K이다.
한편, 제2 플레이트(63)의 형성 재료인 스테인리스강은 열전도율이 낮은 금속 재료이다. 스테인리스강에는 마르텐사이트계 스테인리스강이나 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트계 스테인리스강이 포함된다.
마르텐사이트계 스테인리스강은 금속 조직이 주로 마르텐사이트상으로 이루어지고, JIS 규격으로서, SUS403, SUS410, SUS420J1, SUS420J2가 적합하다. 또한, 그 밖의 마르텐사이트계 스테인리스강으로서, SUS410S, SUS440A, SUS410F2, SUS416, SUS420F2, SUS431 등을 들 수 있다. 마르텐사이트계 스테인리스강의 열전도율에 관하여, SUS403의 열전도율은 25.1W/m·K, SUS410의 열전도율은 24.9W/m·K, SUS420J1의 열전도율은 30W/m·K, SUS440C의 열전도율은 24.3W/m·K이다.
한편, 페라이트계 스테인리스강은 금속 조직이 주로 페라이트상으로 이루어지고, JIS 규격으로서 SUS430이 적합하다. 또한, 그 밖의 페라이트계 스테인리스강으로서, SUS405, SUS430LX, SUS430F, SUS443J1, SUS434, SUS444 등을 들 수 있다. 페라이트계 스테인리스강의 열전도율에 관하여, SUS430의 열전도율은 26.4W/m·K이다.
또한, 오스테나이트계 스테인리스강은 금속 조직이 주로 오스테나이트상으로 이루어지고, JIS 규격으로서, SUS303, SUS304, SUS316이 적합하다. 오스테나이트계 스테인리스강의 열전도율에 관하여, SUS303 및 SUS316의 열전도율은 15W/m·K이고, SUS304의 열전도율은 16.3W/m·K이다.
이와 같이, 알루미늄의 열전도율에 대하여 스테인리스강의 열전도율은 1/5 내지 1/10 정도로 낮은 열전도율을 갖는다.
제1 플레이트(61)와 제2 플레이트(63)의 적층체는 절연 재료로 이루어지는 직사각형 부재(68) 상에 적재되어 있고, 직사각형 부재(68)는 챔버(13)의 저판 상에 고정되어 있다.
기판(G)을 적재하는 제2 플레이트(63)의 상면에는 기판(G)이 직접 적재되는 적재면을 구비한 정전 척(67)이 형성되어 있다. 정전 척(67)은 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막이고, 정전 흡착 기능을 갖는 전극(67a)을 내장한다. 전극(67a)은 급전선(74)을 통해 직류 전원(75)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해, 급전선(74)에 개재하는 스위치(도시하지 않음)가 온으로 되면, 직류 전원(75)으로부터 전극(67a)에 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력이 발생하고, 쿨롱력에 의해 기판(G)이 정전 척(67)의 상면에 정전 흡착되어, 제2 플레이트(63)의 상면에 적재된 상태로 유지된다.
기판 적재대(60)는 제1 플레이트(61)와 제2 플레이트(63), 및 정전 척(67)으로 구성된다. 정전 척(67)의 상면[기판(G)의 적재면] 혹은 제2 플레이트(63)에는 열전대(도시하지 않음) 등의 온도 센서가 배치되고, 온도 센서가 정전 척(67)의 상면 혹은 제2 플레이트(63) 및 기판(G)의 온도를 수시 모니터하도록 해도 된다. 기판 적재대(60)에는 기판(G)의 수수를 행하기 위한 복수의 리프터 핀(도시하지 않음)이 기판 적재대(60)의 상면[정전 척(67)의 상면]에 대하여 돌출 함몰 가능하게 마련되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 제1 플레이트(61)를 형성하는 분리 플레이트 중, 외측에 있는 분리 플레이트(61b)는 직사각형 프레임형의 외측 플레이트이고, 외측 플레이트(61b)의 내측에는 간극(66)을 통해, 다른 쪽의 분리 플레이트(61a)인 평면으로 보아 직사각형의 내측 플레이트가 배치되어 있다.
내측 플레이트(61a)에는 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(62a)가 마련되어 있다. 도시예의 온도 조절 매체 유로(62a)에서는, 예를 들어 온도 조절 매체 유로(62a)의 일단(62a1)이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단(62a2)이 온도 조절 매체의 유출부이다.
한편, 외측 플레이트(61b)에는 직사각형 프레임형의 전체 영역을 커버하도록, 온도 조절 매체가 유통하는 왕로와 귀로가 연속되는 온도 조절 매체 유로(62b)가 마련되어 있다. 도시예의 온도 조절 매체 유로(62b)에서는, 예를 들어 온도 조절 매체 유로(62b)의 일단(62b1)이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단(62b2)이 온도 조절 매체의 유출부이다.
온도 조절 매체로서는 냉매가 적용되고, 이 냉매에는 가르덴(등록 상표)이나 플루오리너트(등록 상표) 등이 적용된다.
내측 플레이트(61a)가 내장하는 온도 조절 매체 유로(62a)와 외측 플레이트(61b)가 내장하는 온도 조절 매체 유로(62b)는 모두 「온도 조절부」의 일례이다. 온도 조절부에는 온도 조절 매체가 유통하는 온도 조절 매체 유로(62a, 62b) 외에, 히터 등도 포함된다. 보다 구체적으로는, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 양쪽이 온도 조절부로서, 온도 조절 매체 유로만을 갖는 도시예의 형태 외에, 히터만을 갖는 형태, 나아가 온도 조절 매체 유로와 히터의 양쪽을 갖는 형태 등이 있다. 그리고, 온도 조절부는 도시예에 있어서의 칠러(81, 84) 등의 온도 조절원을 포함하고 있지 않고, 어디까지나 기판 적재대(60)를 구성하는 제1 플레이트(61)에 내장되는 온도 조절 부재만을 지칭한다. 또한, 저항체인 히터는 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 이들 금속의 어느 일종과 알루미나나 티타늄 등의 화합물로 형성된다.
도 1로 돌아가, 내측 플레이트(61a)에 내장되어 있는 온도 조절 매체 유로(62a)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(62a)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(64a)과, 온도 조절 매체 유로(62a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(64b)이 연통되어 있다. 이송 배관(64a)과 복귀 배관(64b)에는 각각, 이송 유로(82)와 복귀 유로(83)가 연통되어 있고, 이송 유로(82)와 복귀 유로(83)는 칠러(81)에 연통되어 있다. 칠러(81)는 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음).
칠러(81)와, 이송 유로(82) 및 복귀 유로(83)에 의해, 내측 플레이트(61a)에 고유의 온도 조절원(80A)이 형성된다.
한편, 외측 플레이트(61b)에 내장되어 있는 온도 조절 매체 유로(62b)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(62b)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(64c)과, 온도 조절 매체 유로(62b)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(64d)이 연통되어 있다. 이송 배관(64c)과 복귀 배관(64d)에는 각각, 이송 유로(85)와 복귀 유로(86)가 연통되어 있고, 이송 유로(85)와 복귀 유로(86)는 칠러(84)에 연통되어 있다. 칠러(84)는 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음).
칠러(84)와, 이송 유로(85) 및 복귀 유로(86)에 의해, 외측 플레이트(61b)에 고유의 온도 조절원(80B)이 형성된다.
기판 적재대(60)는 내측 플레이트(61a)에 대응하는 센터 에어리어와, 외측 플레이트(61b)에 대응하는 에지 에어리어에 대하여, 각각 상이한 온도의 온도 조절 매체를 공급함으로써, 각 에어리어를 상이한 온도로 온도 조절하는, 에어리어 분할 온도 조절을 행하는 적재대이다. 그 때문에, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)는, 각각에 고유의 온도 조절원(80A, 80B)을 갖는다.
또한, 칠러를 공통으로 한 후에, 예를 들어 이송 유로(82, 85)에 히터 등의 온도 조절 기구를 마련하고, 각 온도 조절 기구로 온도 조절 매체의 온도를 변화시킨 후에 각 온도 조절 매체 유로(62a, 62b)에 상이한 온도의 온도 조절 매체를 공급하는 형태여도 된다. 또한, 온도 조절부가 히터를 포함하는 경우는, 히터에 급전선을 통해 접속되는 직류 전원(히터 전원)이 온도 조절원에 포함된다.
정전 척(67)의 상면 혹은 제2 플레이트(63)에 열전대 등의 온도 센서가 배치되어 있는 경우, 온도 센서에 의한 모니터 정보는 제어부(90)로 수시 송신되고, 모니터 정보에 기초하여 기판 적재대(60)[의 정전 척(67)] 혹은 제2 플레이트(63) 및 기판(G)의 온도 조절 제어가 제어부(90)에서 실행된다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(81, 84)로부터 이송 유로(82, 85)로 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(62a, 62b)에 순환됨으로써, 기판 적재대(60)의 센터 에어리어와 에지 에어리어를 각각 고유의 온도로 온도 조절 제어할 수 있다. 정전 척(67)과 기판(G) 사이에는, 전열 가스 공급부로부터 공급 유로(모두 도시하지 않음)를 통해, 예를 들어 He 가스 등의 전열 가스가 공급되도록 되어 있다. 정전 척(67)에는 다수의 관통 구멍(도시하지 않음)이 개설되고, 제2 플레이트(63) 등에는 공급 유로가 매설되어 있다. 공급 유로를 통해, 정전 척(67)이 갖는 관통 구멍을 통해 기판(G)의 하면에 전열 가스를 공급함으로써, 온도 조절 제어되는 기판 적재대(60)의 온도가 전열 가스를 통해 기판(G)으로 빠르게 열전달되어, 기판(G)의 온도 조절 제어가 행해진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 정전 척(67) 및 제2 플레이트(63)의 외주와 직사각형 부재(68)의 상면에 의해 단차부가 형성되고, 이 단차부에는 직사각형 프레임형의 포커스 링(69)이 적재되어 있다. 단차부에 포커스 링(69)이 설치된 상태에 있어서, 포커스 링(69)의 상면 쪽이 정전 척(67)의 상면보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 포커스 링(69)은 알루미나 등의 세라믹스 혹은 석영 등으로 형성된다. 기판(G)이 정전 척(67)의 적재면에 적재된 상태에 있어서, 포커스 링(69)의 상단면의 내측 단부는 기판(G)의 외주연부에 덮인다.
내측 플레이트(61a)의 하면에는 하방으로 연장 설치되는 급전 부재(70)가 접속되어 있고, 급전 부재(70)의 하단에는 급전선(71)이 접속되고, 급전선(71)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(72)를 통해 바이어스 전원인 고주파 전원(73)에 접속되어 있다. 즉, 내측 플레이트(61a)가 고주파 전원(73)에 대하여 전기적으로 접속되어 있다. 기판 적재대(60)에 대하여 고주파 전원(73)으로부터, 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 플라스마 발생용의 소스원인 고주파 전원(19)에서 생성된 이온을 기판(G)으로 끌어당길 수 있다. 따라서, 플라스마 에칭 처리에 있어서는, 에칭 레이트와 에칭 선택비를 함께 높이는 것이 가능해진다.
도 1에 도시한 바와 같이, 고주파 전원(73)은 내측 플레이트(61a)에만 접속되어 있다. 한편, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)는 간극(66)을 통해 분리되어 있지만, 내측 플레이트(61a)가 외측 플레이트(61b)의 상면끼리가, 예를 들어 스테인리스강으로 이루어지는 제2 플레이트(63)로 일체로 접속되어 있다. 그 때문에, 고주파 전원(73)으로부터 내측 플레이트(61a)에 인가되는 고주파 전력을, 외측 플레이트(61b)에도 도통할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)는 각각의 하면끼리가 도전성의 연결 플레이트(65)로 연결되어 있다. 도시하는 실시 형태에서는, 직사각형 프레임형의 간극(66)에 대하여, 직사각형의 짧은 변에 간격을 두고 2개의 연결 플레이트(65)가 배치되고, 직사각형의 긴 변에는 중앙 위치에 하나의 연결 플레이트(65)가 배치되어 있다. 이와 같이, 도전성 연결 플레이트(65)로 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 하면끼리가 연결됨으로써, 내측 플레이트(61a)로부터 외측 플레이트(61b)로의 도통을 한층 더 촉진시킬 수 있다. 또한, 연결 플레이트(65)의 형태는 도시예의 형태에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 직사각형 프레임형의 간극(66)을 완전히 포위하는 직사각형 프레임형의 연결 플레이트 등이 적용되어도 된다.
기판 적재대(60)는 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 각각에 대하여, 예를 들어 상이한 온도의 온도 조절 매체를 유통시킴으로써, 기판 적재대(60)의 센터 에어리어와 에지 에어리어를 개별로 온도 조절 제어하는 적재대이다. 그 때문에, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b) 사이에 간극(66)을 마련하여, 양쪽을 분리하고 있다. 예를 들어, 외측 플레이트(61b)에 대하여 내측 플레이트(61a)가 상대적으로 고온으로 제어될 수 있다. 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)가 모두 열전도율이 높은 알루미늄으로 형성되어 있는 경우는, 예를 들어 내측 플레이트(61a)의 전체를 균일한 고온 상태로 할 수 있고, 외측 플레이트(61b)의 전체를 균일한 저온 상태로 할 수 있다.
가령, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)에 접속되는 제2 플레이트(63)나 연결 플레이트(65)의 열전도율이 높으면, 각각 상이한 온도로 온도 조절되어 있던 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 온도 조절 상태가 저해될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 상대적으로 고온의 내측 플레이트(61a)로부터 상대적으로 저온의 외측 플레이트(61b)로의 열전도가 촉진되어, 양쪽의 플레이트의 온도가 가까워지는 작용이 발생할 수 있다. 그래서, 기판 적재대(60)에 있어서는, 제1 플레이트(61)보다도 낮은 열전도율을 갖는 제2 플레이트(63)가 배치된다. 그리고, 제2 플레이트(63)의 열전도율이 낮아짐에 따라 내측 플레이트(61a)로부터 외측 플레이트(61b)로의 전열 작용이 적어지는 점에서, 제2 플레이트(63)는 스테인리스강 중에서도 열전도율이 가장 낮은 오스테나이트계 스테인리스강으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 연결 플레이트(65)도 제2 플레이트(63)와 마찬가지로 열전도율이 낮은 금속 재료로 형성되는 것이 좋고, 제2 플레이트(63)와 마찬가지로 오스테나이트계 스테인리스강으로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제2 플레이트(63)의 두께(도 1에 도시하는 두께 t1)가 얇아짐에 따라, 내측 플레이트(61a)로부터 외측 플레이트(61b)로의 전열 작용이 저하되는 것이 본 발명자에 의한 해석에 의해 검증되어 있다. 이 해석 결과는 이하에 상세하게 설명하지만, 제2 플레이트(63)의 두께 t1로서는, 예를 들어 20㎜ 내지 45㎜의 범위가 바람직하다.
제2 플레이트(63)는 FPD용의 기판(G)과 동일 정도의 평면 치수를 갖고 있는 점에서, 제2 플레이트(63)의 두께 t1이 20㎜보다도 얇아지면, 휨 등에 기인하여 소성 변형에 이를 수 있는 등, 구조상의 문제가 발생할 수 있는 점에서, 두께 t1을 20㎜ 이상으로 설정하는 것이 좋다. 한편, 기판 적재대의 재료로서 범용성이 높은 스테인리스강의 두께가 45㎜ 정도인 것(재료 비용)과, 전열 작용의 관점에서, 두께 t1을 45㎜ 이하로 설정하는 것이 좋다.
제어부(90)는 기판 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들어 온도 조절원(80A, 80B)을 구성하는 칠러(81, 84)나, 고주파 전원(19, 73), 처리 가스 공급부(40), 압력계로부터 송신되는 모니터 정보에 기초하는 가스 배기부(50) 등의 동작을 제어한다. 제어부(90)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖는다. CPU는 RAM 등의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스 레시피)에 따라, 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 기판 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예를 들어 가스 유량이나 처리 용기(10) 내의 압력, 처리 용기(10) 내의 온도나 제1 플레이트(61)를 구성하는 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다. 예를 들어, 내측 플레이트(61a)와 외측 플레이트(61b)의 각각의 온도를 플라스마 에칭 처리 등에 적합한 고유의 온도로 제어하는 처리가 레시피에 포함된다. 여기서, 「플라스마 에칭 처리 등에 적합한 고유의 온도」란, FPD용의 광폭의 기판(G)의 전체 범위에 있어서의 절연막이나 전극막 등의 에칭 레이트가 동일 정도로 되고, 면내 균일성이 높은 처리가 행해지는 데 적합한 에리어마다 고유의 온도이다.
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 세트되고, 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.
(제1 플레이트의 변형예)
이어서, 복수의 분리 플레이트를 갖는 제1 플레이트의 변형예에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4a 내지 도 4d는 제1 플레이트의 변형예를 모의한 평면도이다.
도 4a에 도시하는 제1 플레이트(61A)는 평면으로 보아 직사각형의 금속제 플레이트가 중심으로부터 외주측을 향해 두 직사각형 프레임형의 간극(66)에 의해 세 에어리어로 분할되어, 내측 플레이트(61c), 중간 플레이트(61d), 및 외측 플레이트(61e)를 갖는다. 내측 플레이트(61c), 중간 플레이트(61d), 및 외측 플레이트(61e)는 각각 고유의 온도 조절 매체 유로나 히터 등의 온도 조절부를 내장하고, 각각의 온도 조절부는 고유의 온도 조절원을 갖는다(모두 도시하지 않음). 예를 들어, 내측 플레이트(61c), 중간 플레이트(61d), 및 외측 플레이트(61e)의 순으로 온도가 낮아지도록 각 플레이트의 온도 조절 제어가 행해진다.
한편, 도 4b에 도시하는 제1 플레이트(61B)는 평면으로 보아 직사각형의 금속제 플레이트의 네 코너부가 L형 혹은 역L형의 간극(66)에 의해 다섯 에어리어로 분할되어, 중앙 플레이트(61f)와 네 코너 플레이트(61g)를 갖는다. 예를 들어, 코너 플레이트(61g)에 비하여 중앙 플레이트(61f)가 상대적으로 고온이 되도록 각 플레이트의 온도 조절 제어가 행해진다.
한편, 도 4c에 도시하는 제1 플레이트(61C)는 평면으로 보아 직사각형의 금속제 플레이트의 네 단변의 중앙 위치가 역ㄷ자형 혹은 ㄷ자형의 간극(66)으로 다섯 에어리어로 분할되어, 중앙 플레이트(61h)와 네 단변 중앙 플레이트(61j)를 갖는다. 예를 들어, 단변 중앙 플레이트(61j)에 비하여 중앙 플레이트(61h)가 상대적으로 고온이 되도록 각 플레이트의 온도 조절 제어가 행해진다.
또한, 도 4d에 도시하는 제1 플레이트(61D)는 평면으로 보아 직사각형의 금속제 플레이트가 격자형으로 9개의 에어리어로 분할되고, 중앙 플레이트(61k), 코너 플레이트(61m), 변 중앙 플레이트(61n)를 갖는다. 중앙 플레이트, 코너 플레이트, 변 중앙 플레이트는 각각 고유의 온도 조절 매체 유로나 히터 등의 온도 조절부를 내장하고, 각각의 온도 조절부는 고유의 온도 조절원을 갖는다(모두 도시하지 않음). 예를 들어, 중앙 플레이트(61k), 코너 플레이트(61m), 및 변 중앙 플레이트(61n)의 순으로 온도가 낮아지도록 각 플레이트의 온도 조절 제어가 행해진다.
어느 변형예에 관한 제1 플레이트에 있어서도, 에리어마다 고유의 온도 조절 제어가 행해짐으로써, FPD용 광폭 기판(G)에 있어서, 면내 균일성이 높은 처리를 실현할 수 있다.
[온도 해석]
이어서, 제2 플레이트의 두께를 다양하게 변화시켰을 때의, 내측 플레이트와 외측 플레이트의 각각의 온도와 온도차를 검증한 온도 해석에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 5a는 온도 해석에서 사용한 기판 적재대 모델의 측면도이고, 도 5b는 도 5a의 B-B 화살표도이며, 제1 플레이트 모델의 횡단면도이다.
(해석 개요)
본 발명자들은 컴퓨터 내에 있어서, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 기판 적재대 모델 M을 작성했다. 기판 적재대 모델 M은 제1 플레이트 모델 M1과 제2 플레이트 모델 M2를 갖고, 평면으로 보아 직사각형의 해석 모델이다. 제1 플레이트 모델 M1은 평면으로 보아 직사각형의 내측 플레이트 모델 M1a와, 평면으로 보아 직사각형 프레임형의 외측 플레이트 모델 M1b를 갖고, 간극 모델 G를 통해 서로 이격되어 있다. 내측 플레이트 모델 M1a는 사행하는 온도 조절 매체 유로 모델 M3을 갖고, 외측 플레이트 모델 M1b는 사행되는 온도 조절 매체 유로 모델 M4를 갖는다.
제1 플레이트 모델 M1은 알루미늄의 해석 제원을 갖고, 제2 플레이트 모델 M2는 오스테나이트계 스테인리스강의 해석 제원을 갖는다. 또한, 도 5a에 도시한 바와 같이, 간극 모델 G의 폭을 20㎜로 설정하고, 제1 플레이트 모델 M1의 두께를 45㎜로 설정하고, 제2 플레이트 모델 M2의 두께 t1을 파라미터로 하여 3종의 두께로 하고, 각 두께의 제2 플레이트 모델 M2를 갖는 기판 적재대 모델 M에 대하여 온도 해석을 행하였다. 3종의 두께 t1은 20㎜, 25㎜, 및 35㎜이다.
온도 해석에서는 도 5b에 도시하는 온도 조절 매체 유로 모델 M3에 50℃의 온도 조절 매체를 유통시키고, 온도 조절 매체 유로 모델 M4에 0℃ 온도 조절 매체를 유통시켰다.
(해석 결과)
도 6a는 도 5b의 X축 상의 온도 분포에 관한 해석 결과를 도시하고, 도 6b는 제1 플레이트 모델 M1의 중심점 O와 우측 상단의 코너점 C를 연결하는 O-C축 상의 온도 분포에 관한 해석 결과를 도시한다. 또한, 각 케이스에 있어서의 O-C축 상의 최고 온도(중심점 O의 온도)와 최저 온도(코너점 C의 온도), 및 양쪽의 차분값을 이하의 표 1에 나타낸다.
Figure 112019056639441-pat00001
도 6a 및 도 6b로부터, 중심점 O에서 온도가 최고로 되고, 단변을 향해 완만하게 곡선적으로 강온하고, 간극 모델 G당에서 곡선의 변곡점을 갖고, 단변과의 교점 B, A나 코너점 C에서 온도가 최저로 되는 온도 분포를 나타내는 것을 알 수 있다.
또한, 도 6a, 도 6b 및 표 1로부터, 두께가 가장 얇은 20㎜의 케이스 3에서 최고 온도가 가장 높아지고(37.1℃), 또한 최저 온도가 가장 낮아지고(11.1℃), 차분값이 가장 커지는(26.0℃) 결과가 얻어지고 있다. 본 온도 해석으로부터, 제2 플레이트 모델 M2의 두께 t1이 얇을수록, 기판 적재대 모델 M의 센터 에어리어와 에지 에어리어에 있어서, 더 높은 제어성 하에서의 온도 조절 제어가 실현되는 것이 검증되어 있다.
이와 같이, 온도 해석의 결과에 기초하면 제2 플레이트의 두께 t1은 가급적 얇은 편이 바람직하다. 한편, 이미 설명한 바와 같이, 제2 플레이트는 FPD용의 기판(G)과 동일 정도의 평면 치수를 갖고 있는 점에서, 구조 내력상의 관점에서도 두께 t1을 설정하는 것이 긴요하다. 따라서, 제2 플레이트의 두께 t1은 20㎜ 이상의 두께로 설정되는 것이 바람직하다.
[에칭 레이트 및 선택비의 온도 의존성에 관한 실험]
이어서, 복수의 절연막의 에칭 레이트 및 선택비의 온도 의존성에 관한 실험에 대하여, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한다. 여기서, 도 7은 실험에서 적용한 기판 적재대의 평면도를 모의한 도면이다.
(실험 개요)
본 실험에서는, 기판 적재대의 온도를 바꾸고, 각각의 영역에 있어서의 프로세스 성능에 대하여 평가했다. 실험에 있어서, 내측 플레이트에 대응하는 중앙의 평면으로 보아 직사각형 에어리어를 센터 에어리어라고 하고, 외측 플레이트에 대응하는 외측의 평면으로 보아 직사각형 프레임형의 에어리어를 에지 에어리어라고 한다. 또한, 센터 에어리어와 에지 에어리어의 중간 라인을 미들 에어리어라고 한다.
본 실험에 있어서, 기판 적재대가 수용되는 기판 처리 장치는 유도 결합형 플라스마 처리 장치이고, 챔버 내의 압력을 5mTorr 내지 15mTorr(0.665㎩ 내지 1.995㎩)로 설정하고, ICP 소스 전력과 바이어스 전력을 모두 5㎾ 내지 15㎾로 설정했다. 그리고, 에칭 가스로서, F계 가스, 예를 들어 CHF3, CH2F2, CH3F, CF4, C4F8, C5F8 등에서 선택되는 가스와, 희석 가스, 예를 들어 He, Ar, Xe 등에서 선택되는 가스로 이루어지는 혼합 가스를 적용하여 플라스마 에칭 처리를 행하였다.
본 실험에서는, 기판 상에 SiN막이 성막되어 있는 시험체, 기판 상에 SiO막이 성막되어 있는 시험체, 기판 상에 게이트 전극용의 Si막(Poly-Si막, 폴리실리콘막)이 성막되어 있는 시험체에 대하여, 각각의 절연막이나 전극막의 에칭 레이트의 온도 의존성을 검증했다. 또한, 기판 상에 Si막과 SiO막이 성막되어 있는 다층막에 있어서, SiO/Si 선택비(SiO막의 선택성)의 온도 의존성에 대해서도 검증했다.
(실험 결과)
도 8은 SiN막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다. 또한, 도 9는 SiO막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다. 또한, 도 10은 Si막의 에칭 레이트의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다. 또한, 도 11은 SiO/Si 선택비의 온도 의존성에 관한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
각 그래프 모두에, 실선 그래프는 도 7에 도시하는 기판 적재대의 에지 에어리어에 있어서의 에칭 레이트 및 선택비의 온도 의존성에 관한 그래프이고, 점선 그래프는 도 7에 도시하는 센터 에어리어에 있어서의 에칭 레이트 및 선택비의 온도 의존성에 관한 그래프이다. 또한, 일점 쇄선은 도 7에 도시하는 미들 에어리어에 있어서의 에칭 레이트 및 선택비의 온도 의존성에 관한 그래프이다.
도 8로부터, SiN막은 온도 의존성을 갖는 것이 실증되어 있다. 에지 에어리어의 에칭 레이트에 관해서는, 저온과 고온 사이에서 큰 에칭 레이트의 차가 없는 것을 알 수 있다. 한편, 센터 에어리어에 있어서의 에칭 레이트에 관해서는, 저온에서 에칭 레이트가 낮고, 고온에서 에칭 레이트가 높아져, 에지 에어리어의 저온 시의 에칭 레이트와 동일 정도로 됨을 알 수 있다.
도 8에 도시하는 실험 결과로부터, SiN막의 에칭 처리에 관해서는, 기판 적재대의 에지 에어리어를 저온으로 온도 조절하고, 센터 에어리어를 고온으로 온도 조절하는 제어를 행함으로써, 기판 적재대의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일하고 높은 에칭 레이트가 얻어짐이 실증되어 있다.
이어서, 도 9로부터, SiO막은 온도 의존성이 없음이 실증되어 있다. 따라서, SiO막의 에칭 시에, 에어리어별의 온도 조절 제어는 반드시 필요하지는 않음을 알 수 있다.
이어서, 도 10으로부터, Si막은 온도 의존성을 가짐이 실증되어 있다. 에지 에어리어의 에칭 레이트에 관해서는, 저온과 고온 사이에서 에칭 레이트에 어느 정도의 차가 있는 한편, 센터 에어리어에 있어서의 에칭 레이트에 관해서는, 저온과 고온 사이에서 에지 에어리어 정도의 에칭 레이트의 차가 없는 것을 알 수 있다.
도 10에 도시하는 실험 결과로부터, Si막의 에칭 처리에 관해서는, 기판 적재대의 에지 에어리어를 저온으로 온도 조절하고, 센터 에어리어를 고온으로 온도 조절하는 제어를 행함으로써, 기판 적재대의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일한 에칭 레이트가 얻어짐이 실증되어 있다. 또한, 도 8 및 도 9와 도 10을 비교함으로써, Si막의 에칭 레이트는 SiN막이나 SiO막 등의 절연막의 에칭 레이트에 비해 낮은 것을 알 수 있다. 이것은 도 11에 도시하는 SiO/Si 선택비가 높아지는 것으로 연결된다.
도 11로부터, SiO/Si 선택비는 온도 의존성을 갖는 것이 실증되어 있다. 에지 에어리어의 선택비에 관해서는, 저온에서 높고, 고온으로 감에 따라 급격하게 낮아지는 것을 알 수 있고, 도 8 및 도 10에 도시하는 단변 그래프와 역의 경향을 나타낸다. 한편, 센터 에어리어의 선택비에 관해서는, 저온에서 높고(에지 그래프보다도 높음), 고온으로 감에 따라 조금씩 낮아지지만, 에지 그래프의 저온 시의 선택비와 동일 정도로 됨을 알 수 있다.
도 11에 도시한 실험 결과로부터, Si막 상에 성막되어 있는 SiO막의 에칭 처리에 관해서는, 기판 적재대의 에지 에어리어를 저온으로 온도 조절하고, 센터 에어리어를 고온으로 온도 조절함으로써, 기판 적재대의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일하고 높은 SiO 선택성이 얻어짐이 실증되어 있다.
본 실험에 의해, SiN막의 에칭 처리, Si막의 에칭 처리의 어느 것에 있어서도, 기판 적재대의 에지 에어리어를 저온으로 온도 조절하고, 센터 에어리어를 고온으로 온도 조절하는 제어를 행함으로써, 기판의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일한 에칭 처리를 행할 수 있다. 특히, SiN막의 경우, 기판의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일한 에칭 처리를 행하는 것에 더하여, 높은 에칭 레이트가 얻어지게 된다. 또한, Si막 상에 성막되어 있는 SiO막의 에칭 처리에 관해서도, 기판 적재대의 에지 에어리어를 저온으로 온도 조절하고, 센터 에어리어를 고온으로 온도 조절하는 제어를 행함으로써, 기판의 전체 범위에 걸쳐서 가급적 균일하고 높은 SiO/Si 선택비가 얻어지게 된다.
또한, SiN막이나 SiO막 등의 절연막, Si막 등의 전극막의 종류에 따라, 에지 에어리어와 센터 에어리어의 각각에 적합한 온도 조절 온도는 상이하게 할 수 있는 점에서, 절연막 종이나 전극막 종에 따라, 각각에 적합한 온도 조절 온도에 의해 에리어별 온도 조절 제어를 행하는 것이 바람직하다.
상기 실시 형태에 예로 든 구성 등에 대하여, 그 밖의 구성 요소가 조합되거나 한 다른 실시 형태여도 되고, 또한 본 개시는 여기서 나타낸 구성에 전혀 한정되는 것은 아니다. 이 점에 관해서는, 본 개시의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 변경하는 것이 가능하고, 그 응용 형태에 따라 적절하게 정할 수 있다.
예를 들어, 도시예의 기판 처리 장치(100)는 유전체 창을 구비한 유도 결합형의 플라스마 처리 장치로서 설명했지만, 유전체 창 대신에 금속 창을 구비한 유도 결합형의 플라스마 처리 장치여도 되고, 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 포함하고, 모두 이온 플럭스와 이온 에너지를 독립적으로 제어할 수 있고, 에칭 형상이나 선택성을 자유롭게 제어할 수 있음과 함께, 1011 내지 1013㎝-3 정도로 높은 전자 밀도가 얻어진다.
또한, 기판 처리 장치(100)는 기판(G)의 대향면에 고주파 전원(19)에 의한 고주파 전극을 갖고, 기판 적재대(60)에도 고주파 전원(73)에 의한 고주파 전극을 갖는 장치이지만, 어느 한쪽의 고주파 전극만을 갖는 기판 처리 장치여도 된다.
또한, 기판 처리 장치(100)의 제1 플레이트(61)를 구성하는 각 분리 플레이트가 온도 조절부로서 히터를 내장하고, 열 CVD법을 사용하여 성막 처리를 행하는 경우에는, 플라스마의 생성은 반드시 필요하지는 않다.
또한, 제2 플레이트(63)의 상면에 정전 척(67)이나 포커스 링(69)을 구비하고 있지 않은 기판 적재대가 적용되어도 된다.
10 : 처리 용기
19 : 고주파 전원
60 : 기판 적재대
61 : 제1 플레이트
61a : 분리 플레이트(내측 플레이트)
61b : 분리 플레이트(외측 플레이트)
62a, 62b : 온도 조절 매체 유로(온도 조절부)
63 : 제2 플레이트
65 : 연결 플레이트
66 : 간극
73 : 고주파 전원(전원)
80A, 80B : 온도 조절원
81, 84 : 칠러
90 : 제어부
100 : 기판 처리 장치
G : 기판

Claims (13)

  1. 처리 용기 내에서 기판을 처리할 때에, 상기 기판을 적재하여 온도 조절하는 기판 적재대이며,
    간극을 통해 이격된 복수의 금속제의 분리 플레이트에 의해 형성된 제1 플레이트와,
    각각의 상기 분리 플레이트에 접하고, 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 제2 플레이트와,
    어느 하나의 상기 분리 플레이트에 전원이 전기적으로 접속되되, 상기 전원에 접속되어 있는 상기 분리 플레이트와 다른 상기 분리 플레이트를 연결하며 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 플레이트에 의해 형성된 도전성의 연결 플레이트를 갖고,
    각각의 상기 분리 플레이트는, 고유의 온도 조절을 행하는 온도 조절부를 내장하고 있는, 기판 적재대.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판을 적재하는 상면을 갖는 상기 제2 플레이트가, 상기 제1 플레이트의 상면에 적재되어 있는, 기판 적재대.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 플레이트가 오스테나이트계 스테인리스강으로 형성되어 있는, 기판 적재대.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 플레이트가 알루미늄 혹은 알루미늄 합금으로 형성되어 있는, 기판 적재대.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 제2 플레이트의 두께가 20㎜ 내지 45㎜의 범위에 있는, 기판 적재대.
  6. 삭제
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연결 플레이트가 오스테나이트계 스테인리스강으로 형성되어 있는, 기판 적재대.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 온도 조절부는, 히터와, 온도 조절 매체가 유통하는 온도 조절 매체 유로의 적어도 어느 한쪽을 갖는, 기판 적재대.
  9. 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 있어서 기판을 적재하여 온도 조절하는 기판 적재대와, 상기 기판 적재대의 온도 조절원을 갖는 기판 처리 장치이며,
    상기 기판 적재대는,
    간극을 통해 이격된 복수의 금속제의 분리 플레이트에 의해 형성된 제1 플레이트와,
    각각의 상기 분리 플레이트에 접하고, 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 제2 플레이트와,
    어느 하나의 상기 분리 플레이트에 전원이 전기적으로 접속되되, 상기 전원에 접속되어 있는 상기 분리 플레이트와 다른 상기 분리 플레이트를 연결하며 상기 제1 플레이트보다도 낮은 열전도율을 갖는 금속제의 플레이트에 의해 형성된 도전성의 연결 플레이트를 갖고,
    각각의 상기 분리 플레이트는, 고유의 온도 조절을 행하는 온도 조절부를 내장하고 있고,
    상기 온도 조절원에 의해 상기 온도 조절부를 온도 조절하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 온도 조절부는, 히터와, 온도 조절 매체가 유통하는 온도 조절 매체 유로의 적어도 어느 한쪽을 갖고,
    상기 히터에 대응하는 상기 온도 조절원은 히터 전원이고, 상기 온도 조절 매체 유로에 대응하는 상기 온도 조절원은 칠러인, 기판 처리 장치.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 기판 처리 장치는 제어부를 더 갖고,
    상기 제어부는, 상기 온도 조절원에 대하여, 각각의 상기 분리 플레이트가 갖는 상기 온도 조절부가 고유의 온도로 온도 조절을 행하는 처리를 실행시키는, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기판 적재대가 평면으로 보아 직사각형의 외형을 갖고,
    상기 분리 플레이트가, 직사각형 프레임형의 외측 플레이트와, 상기 외측 플레이트의 내측에 있어서 상기 간극을 통해 배치되는 평면으로 보아 직사각형의 내측 플레이트를 갖고,
    상기 외측 플레이트와 상기 내측 플레이트가 모두 상기 온도 조절 매체 유로를 내장하고,
    상기 제어부는, 상기 온도 조절원에 대하여, 상기 외측 플레이트의 상기 온도 조절 매체 유로를 유통하는 온도 조절 매체보다도 상대적으로 고온의 온도 조절 매체를 상기 내측 플레이트의 상기 온도 조절 매체 유로에 유통시키는 제어를 실행하는, 기판 처리 장치.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 기판을 적재하는 상면을 갖는 상기 제2 플레이트가, 상기 제1 플레이트의 상면에 적재되어 있는, 기판 처리 장치.
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