JP2020115519A - 載置台及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リフターピンの貫通孔からパーティクルが発生することを防止する。【解決手段】基台と、前記基台の上に配置される載置部と、前記基台と前記載置部との間に配置される接着層と、前記載置部に載置される被処理体及び／又は被処理体の周囲に配置されるエッジリングを昇降させるリフターピンと、前記リフターピンを昇降させる昇降機構と、前記リフターピンの貫通孔の周囲において接着層の上部に配置され、前記リフターピンの昇降に応じて内周面と前記リフターピンとの接触を維持するシール部材と、を有する載置台が提供される。【選択図】図２

Description

本開示は、載置台及び基板処理装置に関する。

ウェハを搬送する際、静電チャックを貫通する複数のリフターピンを昇降させて、ウェハを静電チャックの載置面に載置したり、静電チャックの載置面から持ち上げたりすることが行われる。

例えば、特許文献１は、静電チャックを貫通する複数のリフトピンを備え、リフトピンと静電チャックの間の空間は、ベローズと密閉リングとにより静電チャックの下方の空間から分離され、ベローズを用いることによりリフトピンの上下動を可能とする。

特開２０１５−２１６３９１号公報

本開示は、リフターピンの貫通孔からパーティクルが発生することを防止することが可能な載置台及び基板処理装置を提供する。

本開示の一の態様によれば、基台と、前記基台の上に配置される載置部と、前記基台と前記載置部との間に配置される接着層と、前記載置部に載置される被処理体及び／又は被処理体の周囲に配置されるエッジリングを昇降させるリフターピンと、前記リフターピンを昇降させる昇降機構と、前記リフターピンの貫通孔の周囲において接着層の上部に配置され、前記リフターピンの昇降に応じて内周面と前記リフターピンとの接触を維持するシール部材と、を有する載置台が提供される。

一の側面によれば、リフターピンの貫通孔からパーティクルが発生することを防止することができる。

一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図。 一実施形態に係る載置台の一例を示す図。 一実施形態に係る載置台の効果の一例を示す図。

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

［基板処理装置］
図１は、本実施形態に係る基板処理装置の構成を示す概略断面図である。基板処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有する。処理容器１は、円筒形状であり、例えばアルミニウムから構成されている。処理容器１内には、ウェハＷを載置する載置台２が設けられている。載置台２は、基台２ａ及び静電チャック６を有する。基台２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウムから構成されている。

支持台４は載置台２を支持する。支持台４は、例えば石英の支持部材３を介して処理容器１の底部に配置されている。ウェハＷの周囲には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。エッジリング５は、フォーカスリングともいう。基台２ａ、エッジリング５及び支持台４の周囲には、例えば石英の円筒形状の内壁部材３ａが設けられている。

静電チャック６内の電極６ａは、絶縁体６ｂの間に挟まれ、電源１２と接続する。電源１２から電極６ａに電圧が印加されると、クーロン力によりウェハＷが静電チャック６に静電吸着される。

載置台２は、内部に冷媒流路２ｄを有する。チラーユニット（図示しない）から供給される冷媒、例えば冷却水は、冷媒入口配管２ｂ、冷媒流路２ｄ、冷媒出口配管２ｃを循環する。また、載置台２を貫通するガス供給管３０からウェハＷの裏面にヘリウムガス等の伝熱ガスを供給する。かかる構成により、ウェハＷが所定の温度に制御される。

載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられる（図１は１つのみ図示）。ピン用貫通孔２００内のリフターピン６１は、駆動機構６２に接続され、駆動機構６２の駆動により上下動する。ピン用貫通孔２００の周囲の構造及びリフターピン６１を昇降させる昇降機構については、後述する。

基台には、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、所定の周波数のプラズマ発生用の高周波電力を基台２ａに印加する。第２のＲＦ電源１０ｂは、プラズマ発生用の高周波電力の周波数よりも低い周波数のイオン引き込み用の高周波電力を基台２ａに印加する。載置台２の上方には、載置台２に対向するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを有する。シャワーヘッド１６は、絶縁性部材９５に支持され、処理容器１の上部開口を閉塞する。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａが接続されている。ガス供給配管１５ａには、処理ガス供給源（ガス供給部）１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられる。本体部１６ａ内のガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して処理ガス供給源１５から処理ガスが供給される。

ガス拡散室１６ｃの下部には多数のガス通流孔１６ｄが形成され、上部天板１６ｂを貫通するガス導入孔１６ｅに連通する。処理ガスは、ガス拡散室１６ｃ、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを通って処理容器１内にシャワー状に供給される。

シャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。可変直流電源７２は、スイッチ７３により給電がオン・オフされる。可変直流電源７２からの直流電圧ならびにスイッチ７３のオン・オフは、制御部９０によって制御される。第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波電力が載置台２に印加されて処理ガスがプラズマ化する際には、必要に応じて制御部９０によりスイッチ７３がオンとされ、シャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。

処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒形状の接地導体１ａが設けられている。この円筒形状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

処理容器１の底部には排気口８１が形成され、排気口８１には排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３は真空ポンプを有し、真空ポンプを作動することにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１内の側壁には、ウェハＷの搬入出口８４が設けられ、搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウェハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられ、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。

上記構成の基板処理装置１００は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。制御部９０には、基板処理装置１００の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。

ユーザインターフェース９２は、工程管理者が基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有する。

記憶部９３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１に実行させる制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、基板処理装置１００にて所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体等に格納された状態のものを利用したり、又は、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることも可能である。記憶媒体としては、例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等が挙げられる。
［載置台の構成］
次に、図２及び図３を参照して、載置台２の構成について説明する。図２及び図３は、図１の基板処理装置１００における載置台２を示す概略断面図である。図２及び図３（ｂ）は、リフターピン６１を上昇させてウェハＷを支持した場合を示し、図３（ａ）は、リフターピン６１を下降させてウェハＷを静電チャック６の載置面に載置した場合を示す。

基台２ａと静電チャック６とには、基台２ａの下方から静電チャック６の上方へリフターピン６１が挿通可能な貫通孔（以下、「ピン用貫通孔２００」ともいう。）が形成されている。静電チャック６は、円板状であり、ウェハＷを載置するための載置面２１と、載置面２１に対向する裏面２２とを有している。載置面２１は、円形を呈し、ウェハＷの裏面と接触してウェハＷを支持する。接着層７は、基台２ａと静電チャック６の間に配置され、基台２ａを静電チャック６の裏面２２に接着する。

載置面２１には、ガス供給管３０の端部（ガス孔）が形成されている。ガス供給管３０は、伝熱用のヘリウムガスを供給する。ガス供給管３０の端部は、静電チャック６に形成された貫通孔３０ａ及び基台２ａに形成された貫通孔３０ｂによって形成されている。貫通孔３０ａは、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられ、貫通孔３０ａの内壁は、静電チャック６によって形成されている。一方、貫通孔３０ｂは、基台２ａの裏面から静電チャック６との接合面までを貫通するように設けられ、貫通孔３０ｂの内壁は、基台２ａによって形成されている。貫通孔３０ｂの孔径は、貫通孔３０ａの孔径よりも大きい。そして、貫通孔３０ａ及び貫通孔３０ｂが連通するように、静電チャック６及び基台が配置されている。ガス供給管３０には、アルミニウム等の導電体のガス用スリーブ２０４及びセラミックス等の絶縁体のガス用スペーサ２０２が配置されている。

ピン用貫通孔２００は、リフターピン６１の貫通孔の一例である。ピン用貫通孔２００は、静電チャック６に形成された貫通孔２００ａ及び基台に形成された貫通孔２００ｂによって形成され、リフターピン６１を収容する。貫通孔２００ａは、リフターピン６１の外径に合わせた孔径、すなわち、リフターピン６１の外径より僅かに大きい（例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度大きい）孔径であり、内部にてリフターピン６１を上下動させる。貫通孔２００ｂの孔径は、例えば貫通孔２００ａの孔径よりも大きい。そして、貫通孔２００ｂの内壁とリフターピン６１との間にはピン用スリーブ２０３及びピン用スペーサ２０１が配置され、ピン用スリーブ２０３及びピン用スペーサ２０１によりピン用貫通孔２００の一部が形成される。

リフターピン６１は、少なくとも一部がサファイアにより形成されている。リフターピン６１は、円筒形状を有し、外径が例えば数ｍｍ程度である。リフターピン６１のピン上端部６１ａは、球状の面を有している。

リフターピン６１は、駆動機構６２によりピン用貫通孔２００内を上下動し、載置台２の載置面２１から出没自在に動作する。なお、駆動機構６２は、リフターピン６１が収容された際に、リフターピン６１のピン上端部６１ａがウェハＷ裏面の直下に位置するように、リフターピン６１の停止位置の高さ調整を行う。

かかる構成により、図３（ａ）に示すように、リフターピン６１を下降させた状態では、リフターピン６１がピン用貫通孔２００内に収容された状態となり、ウェハＷは載置面２１に載置される。一方、図３（ｂ）に示すように、リフターピン６１を上昇させた状態では、リフターピン６１が載置台２の載置面２１から突出した状態となり、載置台２の上部にウェハＷを支持した状態となる。このように、リフターピン６１はウェハＷを上下方向に搬送する。

図２に戻り、リフターピン６１のピン用貫通孔２００には、基台２ａと支持台４の間から支持台４の下方にベローズ３１０が設けられている。ベローズ３１０の底部の昇降部３１０ａには、駆動機構６２からの動力が伝えられ、駆動機構６２が昇降部３１０ａを上下させることで、図３（ａ）及び（ｂ）に示すようにベローズ３１０が伸縮し、リフターピンを上下動させる。ベローズ３１０の上部３１０ｂは、基台２ａと支持台４の間にはめ込まれ、固定されている。駆動機構６２は、モーター、ガス圧式リフト機構等、任意の種類の駆動源を有する。

ベローズ３１０によって、リフターピン６１のピン用貫通孔２００内のベローズ３１０より下部の大気空間Ｕと、ピン用貫通孔２００内のベローズ３１０の上部の真空空間Ｖとを分離する。

このようにしてベローズ３１０を用いることにより、処理容器１内の真空環境に影響を与えることなく、リフターピン６１を上下動させることができる。その際、プロセスコントローラ９１から駆動機構６２に信号が送られ、信号に従い駆動機構６２が駆動することでベローズ３１０の位置決め制御が行われる。

これにより、ベローズ３１０は徐々に上方に動かされ、これに応じてリフターピン６１は、ウェハＷが静電チャック６に静電吸着されている間にウェハＷに損傷を与える可能性がある高応力が印加されることがないように、ウェハＷの下面に接触される。そして、さらに、ベローズ３１０は徐々に上方に動かされ、これに応じてリフターピン６１が上昇し、これにより、静電チャック６からウェハＷが持ち上げられる。

これらの動作により、ウェハＷを持ち上げるリフターピン６１のピン用貫通孔２００には、パーティクルＰが生じる。パーティクルＰは、図３（ｂ）に示すように、リフターピン６１の上昇とともに、ピン用貫通孔２００の上方に移動する。本実施形態では、上方に移動したパーティクルがピン用貫通孔２００から飛び出すことを防止するために、ピン用貫通孔２００の周囲に、シール部材３００が設けられる。

シール部材３００は、基部３００ａと、内周方向に凸形状を有する突起部３００ｂとを有する。シール部材３００は、静電チャック６を構成するセラミックスの板に取り付けられる。シール部材３００を接着層７の上部の静電チャック６に配置することにより、接着層７がプラズマに暴露され、消費される事を回避できる。

シール部材３００は、プラズマ耐性を有する材料により形成されることが好ましい。例えば、シール部材３００は、フッ化ビニリデン系(ＦＫＭ)、ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene：ＰＴＦＥ)、テトラフルオロエチレン-パープルオロビニルエーテル(ＦＦＫＭ)などのフッ素系の材料により形成されてもよい。

シール部材３００は、リフターピン６１の中心軸がずれたときにリフターピン６１の上下動に応じてリフターピン６１と突起部３００ｂの間に隙間が生じないように、柔軟性があり、かつ容易に形状が変化する形、サイズ及び材質から構成されている。

シール部材３００の替わりにＯリングを用いると、リフターピン６１の中心軸がずれたときに、Ｏリングの片側にはリフターピン６１が当たっているが、反対側にはリフターピン６１が当たらない状態となる場合がある。つまり、リフターピン６１とＯリングの間に隙間が生じる状態となる結果、リフターピン６１の上昇に応じて上方に移動したパーティクルがピン用貫通孔２００から飛び出すことを回避できない場合がある。

これに対して、シール部材３００は、リフターピン６１と突起部３００ｂとの接触を維持し、リフターピン６１と突起部３００ｂの間に隙間が生じないように、柔らかい素材を使ったり、突起部３００ｂの厚みを薄くしたりして容易に形状が変化する。

かかる構成により、シール部材３００は、リフターピン６１の上下動に応じてシール部材３００の内周面である凸形状とリフターピン６１との接触を維持する。これにより、ベローズ３１０及びリフターピン６１の動作によってピン用貫通孔２００から外にパーティクルが生じることを防止できる。更に、リフターピン６１の上下動に応じてリフターピン６１とシール部材３００の接触を維持することにより、ピン用貫通孔２００の内部にプラズマのラジカルが進入し、接着層７等が劣化したり、プラズマの進入により異常放電が発生することを防止できる。

なお、突起部３００ｂの凸形状は、１つであってもよいし、２段以上であってもよい。また、突起部３００ｂの凸形状の厚さは限定されず、フラットでもよいし、凹凸を有してもよい。シール部材３００は、リフターピン６１の上下動に応じてリフターピン６１とシール部材３００の接触を維持することができれば、突起部３００ｂを有しない形状であってもよい。

以上に説明したように、本実施形態に係る載置台２によれば、リフターピン６１のピン用貫通孔２００からパーティクルが発生することを防止することができる。また、静電チャック６と基台２ａとを接着する接着層７をプラズマから保護することができる。

なお、ベローズ３１０は、リフターピン６１を囲む伸縮性部材の一例であり、リフターピン６１を昇降させる。また、静電チャック６は、基台２ａの上に配置される載置部の一例であり、載置台２は、静電チャック６を有さなくてもよい。静電チャック６を有さない場合、載置部は、ウェハＷを載置する円板状の部材であり、ウェハＷを静電吸着させる機能を有さなくてもよい。

本実施形態では、載置台２に設けられたピン用貫通孔２００を貫通するリフターピン６１の上下動によりピン用貫通孔２００からパーティクルが発生することを防止する構成について説明した。

しかし、これに限られず、ウェハＷの周囲に配置されるエッジリング５を昇降させるリフターピン（図示せず）が貫通する載置台２の外周側であってエッジリング５の下方に設けられたピン用貫通孔からパーティクルが発生することを防ぐ構成に適用してもよい。この場合にも、エッジリング５の下方のピン用貫通孔の周囲であって接着層７の上部にシール部材が配置される。シール部材は、リフターピンの上下動に応じて内周面（例えばシール部材の突起部）とリフターピンとの接触を維持する。これにより、エッジリング５の下方に設けられたピン用貫通孔からパーティクルが発生することを防止できる。また、エッジリング５の下方に設けられたピン用貫通孔に露出する接着層７をプラズマから保護することができる。

今回開示された一実施形態に係る載置台及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる各種基板、プリント基板等であっても良い。

また、基板処理装置１００は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプの基板処理装置にも適用可能である。基板処理装置１００は、プラズマを用いる装置であってもよいし、プラズマを用いない装置であってもよい。

１ 処理容器
２ 載置台
２ａ 基台
５ エッジリング
６ 静電チャック
７ 接着層
１６ シャワーヘッド
６１ リフターピン
６２ 駆動機構
１００ 基板処理装置
２００ ピン用貫通孔
３００ シール部材
３００ａ 基部
３００ｂ 突起部
３１０ ベローズ

Claims (10)

1. 基台と、
   前記基台の上に配置される載置部と、
   前記基台と前記載置部との間に配置される接着層と、
   前記載置部に載置される被処理体及び／又は被処理体の周囲に配置されるエッジリングを昇降させるリフターピンと、
   前記リフターピンを昇降させる昇降機構と、
   前記リフターピンの貫通孔の周囲において接着層の上部に配置され、前記リフターピンの昇降に応じて内周面と前記リフターピンとの接触を維持するシール部材と、
   を有する載置台。
2. 前記昇降機構は、前記リフターピンを囲む伸縮性部材により該リフターピンを昇降させる、
   請求項１に記載の載置台。
3. 前記載置部は、静電チャックである、
   請求項１又は２に記載の載置台。
4. 前記シール部材は、前記静電チャックに設けられた前記リフターピンの貫通孔の側壁に設けられる、
   請求項３に記載の載置台。
5. 前記シール部材は、内周方向に凸形状を有する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の載置台。
6. 前記凸形状は、１つ以上である、
   請求項５に記載の載置台。
7. 前記シール部材は、プラズマ耐性を有する材料で形成されている、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の載置台。
8. 前記リフターピンの貫通孔の前記シール部材よりも下及び該シール部材よりも上の空間は真空空間である、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の載置台。
9. 前記リフターピンの貫通孔の伸縮性部材よりも下は大気空間であり、前記伸縮性部材よりも上は真空空間である、
   請求項１〜８のいずれか一項に記載の載置台。
10. 被処理体を載置する載置台を有し、
    前記載置台は、
    基台と、
    前記基台の上に配置される載置部と、
    前記基台と前記載置部との間に配置される接着層と、
    前記載置部に載置される被処理体及び／又は被処理体の周囲に配置されるエッジリングを昇降させるリフターピンと、
    前記リフターピンを昇降させる昇降機構と、
    前記リフターピンの貫通孔の周囲において接着層の上部に配置され、前記リフターピンの昇降に応じて内周面と前記リフターピンとの接触を維持するシール部材と、
    を有する、基板処理装置。

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