JP2010073753A - 基板載置台およびそれを用いた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇降ピンごとに位置調整を行って挿通孔と昇降ピンとの位置合わせを正確に行うことができ、昇降ピンと挿通孔内面のこすれ等によるパーティクルの発生を抑制することができる基板載置台を提供すること。
【解決手段】基板載置台は、載置台本体と、載置台本体に対して基板を昇降する基板昇降機構とを有する。基板昇降機構は、挿通孔に挿通された昇降ピン５２と、昇降ピン５２を支持する昇降アーム５９と、昇降アーム５９を介して昇降ピンを昇降させるアクチュエータと、昇降ピン５２を昇降アーム５９に取り付ける昇降ピン取り付け部６０とを有し、昇降ピン取り付け部６０は、昇降アーム５９に設けられた凹所と、昇降ピン５２がねじ止めされ、昇降アーム５９の上面と面接触する底面と底面から下方へ突出して凹所に遊嵌される突出部とを有するベース部材６３と、ベース部材６３をクランプするクランプ部材６４とを有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にプラズマ処理等の処理を施す際に処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台およびそのような基板載置台を有する基板処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）を処理容器内でウエハ載置台に載置し、処理容器内に所定のガスを導入しつつ、必要に応じて処理容器内にプラズマを生成し、ウエハに対して酸化処理、窒化処理、成膜、エッチング等の種々の処理を行っている。

このような、ウエハ載置台においては、ウエハの受け渡しの際にウエハを昇降するための複数、典型的には３本の昇降ピンをウエハ載置台に設けられた挿通孔に挿通させ、これら昇降ピンを昇降アームにネジ固定し、この昇降アームにより昇降ピンを昇降する技術が知られている（例えば特許文献１）。また、昇降アームに形成された穴にピンを嵌め込み、その穴において横から固定ネジで昇降ピンを固定する技術も知られている。

また、昇降ピンを挿通孔から抜けないように昇降可能に設け、昇降ピンを昇降アームに固定せず、昇降ピンを上昇させる際には昇降アームにより昇降ピンを押し上げ、昇降ピンを下降させる際には、昇降アームを下降させて昇降ピンの自重で下降させる、いわゆるフローティングピンを用いることも知られている（例えば特許文献２）。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、昇降ピンが昇降アームに完全に固定されているため、ウエハ載置台の挿通孔と昇降ピンとの間の位置調整は昇降アームごと動かして行わざるを得ず、昇降ピンごとに最適な位置調整を行うことができない。また、横から固定ネジで昇降ピンを固定する技術の場合も同様に、昇降ピンごとに最適な位置調整を行うことができず、しかも固定ネジで止める際に昇降ピンが傾いて挿通孔の内面に当たり、パーティクルが発生するおそれがある。

また、特許文献２に示されたようなフローティングピンを用いた場合には、昇降ピンの位置調整は不要であるが、挿通孔の内面と昇降ピンとの間のこすれが生じ、パーティクルが発生するおそれがある。

特開２００６−２２５７６３号公報 特開２００４−３４３０３２号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、昇降ピンごとに位置調整を行って、挿通孔と昇降ピンとの位置合わせを正確に行うことができ、昇降ピンと挿通孔内面のこすれ等によるパーティクルの発生を抑制することができる基板載置台、およびそのような基板載置台を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、処理容器内で被処理基板に対して処理を行うための基板処理装置において、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台であって、載置台本体と、前記載置台本体に対して基板を昇降する基板昇降機構とを具備し、前記基板昇降機構は、前記載置台本体に設けられた複数の挿通孔にそれぞれ挿通され、その先端で基板を支持して基板を昇降させる複数の昇降ピンと、前記昇降ピンを支持する昇降アームと、昇降アームを介して昇降ピンを昇降させる昇降機構と、前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部とを有し、前記昇降ピン取り付け部は、前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、前記昇降ピンがねじ止めされ、前記昇降アームの上面と面接触する底面を有し、かつその底面から下方へ突出して前記凹所に遊嵌される突出部を有するベース部材と、前記ベース部材をクランプして前記昇降ピンを固定するクランプ部材とを有することを特徴とする基板載置台を提供する。

上記第１の観点において、前記昇降ピンの底面と前記凹所の底面とが接触した状態となっている構成とすることが好ましい。また、前記突出部は前記ベース部材の底面中央部に設けられ、その断面形状が円形をなし、前記凹所は前記突出部よりも大径の円形をなし、前記凹所の内周面と前記突出部との間に隙間が形成されており、その隙間の範囲で前記ベース部材を任意の方向に動かして前記昇降ピンが位置決めされることが好ましい。

前記クランプ部材は、前記ベース部材を上方から押圧する押圧部と、前記昇降アームにねじによって締結される取り付け部とを有し、前記取り付け部をねじによって前記昇降アームに締結した際に、前記押圧部から前記ベース部材に押しつけ力が作用して前記ベース部材が固定される構成とすることができる。この場合に、前記クランプ部材は、前記押圧部と前記取り付け部との間に連結部を有し、前記押圧部と前記取り付け部とが平行に、前記連結部がこれに対して垂直に設けられたクランク構造とすることができ、クランク構造の前記クランプ部材は、前記押圧部の下面を前記ベース部材の上面に密着させた際に、前記取り付け部の下面と前記昇降アームの上面との間に隙間が形成されるように構成され、前記取り付け部を前記昇降アームをねじにより締結した際に、前記押圧部が傾いた状態で前記ベース部材を押圧するように構成することができる。そして、前記押圧部が傾いた状態で、前記ベース部材の中央部を押圧するように、前記押圧部の押圧面が形成されていることが好ましい。

上記第１の観点の基板載置台において、前記載置台本体の表面を覆うカバーをさらに具備することができ、前記カバーは石英からなることが好ましい。また、前記載置台本体はＡｌＮからなることが好ましい。

本発明の第２の観点では、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する上記いずれかの構成の基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、被処理基板に所定の処理を施す処理機構とを具備することを特徴とする基板処理装置を提供する。

前記処理機構は、前記載置台本体に設けられ、前記載置台に載置された被処理基板を加熱するヒーターを有するものとすることができる。また、前記処理機構は、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構を有するものとすることができる。この場合に、前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化するものとすることができる。

本発明によれば、ベース部材に昇降ピンを高精度で垂直になるようにねじ止めし、そのベース部材の下面を昇降アームの上面に面接触させて昇降ピンの垂直性を保ち、さらに、昇降アームに形成された凹所にベース部材の突出部を遊嵌させたので、凹所の内面と突出部の外周の間の隙間の分の範囲でベース部材を任意の方向に動かして位置調節することができ、これにより昇降ピンの位置調節を任意の方向に個別的に行うことができ、そのように位置調節した状態でクランプ部材によりベース部材をクランプして、昇降ピンを所望の位置で固定することができる。したがって、挿通孔と昇降ピンとの位置合わせを正確に行うことができ、また、昇降ピンが斜めになることもなく、昇降ピンと挿通孔内面との間のこすれによるパーティクルの発生を抑制することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の基板処理装置の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す概略断面図である。このプラズマ処理装置１００は、複数のスロットを有する平面アンテナであるＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna；ラジアルラインスロットアンテナ）にて処理室内にマイクロ波などのマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るプラズマ処理装置として構成されている。このプラズマ処理装置１００では、１×１０^１０〜５×１０^１２／ｃｍ^３のプラズマ密度で、かつ０．７〜２ｅＶの低電子温度を有するプラズマによる処理が可能である。

プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗが搬入される接地された略円筒状のチャンバー（処理容器）１を有している。このチャンバー１は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなり、その下部を構成するハウジング部２と、その上に配置された筒壁部３とで構成されている。また、チャンバー１の上部には、その処理空間にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部２６が開閉可能に設けられている。処理に際しては、筒壁部３の上端部にはマイクロ波導入部２６が気密にシールされた状態で係合し、筒壁部３の下端はハウジング部２の上端と気密にシールされた状態で係合される。筒壁部３には、冷却水流路３ａが形成されており、熱膨張により係合部位の位置ずれ等によるシール性低下やパーティクル発生を防止するようになっている。

ハウジング部２の底壁２ａの略中央部には円形の開口部１０が形成されており、底壁２ａにはこの開口部１０と連通し、下方に向けて突出してチャンバー１内部を均一に排気するための排気室１１が連設されている。

ハウジング部２内には被処理基板であるウエハＷを水平に載置するためのウエハ載置台（基板載置台）５が、排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材４により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台５は、セラミックス、例えば熱伝導性の良好なセラミックスであるＡｌＮからなる載置台本体５１を有している。載置台本体５１は第１のカバー５４で覆われている。また、ウエハ載置台５は、ウエハＷを昇降するための３つ（２つのみ図示）の昇降ピン５２を含む、載置台本体５１に対してウエハＷを昇降させるウエハ昇降機構（基板昇降機構）５８を有している。さらに、載置台本体５１には、抵抗加熱型のヒーター５６が埋め込まれており、載置台本体５１の表面側には電極５７が埋設されている。なお、ウエハ載置台５の詳細な構成は後述する。

上記ヒーター５６には、支持部材４の中を通る給電線６ａを介してヒーター電源６が接続されており、このヒーター電源６からヒーター５６に給電されることにより、ヒーター５６が発熱してウエハ載置台５に載置されているウエハＷを加熱するようになっている。給電線６ａには、ヒーター電源６への高周波ノイズを遮断するためのノイズフィルターを有するフィルターボックス４５が介装されている。ウエハ載置台５の温度は、ウエハ載置台５に挿入された熱電対（図示せず）によって測定され、熱電対からの温度信号に基づいてヒーター電源６の出力が制御され、これにより例えば室温から９００℃までの範囲で温度制御可能となっている。

電極５７の材料としては、例えばモリブデン、タングステンなどの高融点金属材料を好適に用いることができる。電極５７は、例えば網目状、格子状、渦巻き状の形状に形成されている。電極５７には、支持部材４の中を通る給電線４２を介してバイアス印加用の高周波電源４４が接続されており、高周波電源４４から電極５７へ高周波電力を供給することにより、載置台本体５１に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体５１を介してその上のウエハＷにも高周波バイアスを印加して、ウエハＷにプラズマ中のイオン種を引き込むことができる構成となっている。給電線４２には高周波電源４４とプラズマインピーダンスを整合するためのマッチング回路を有するマッチングボックス４３が設けられている。

上記フィルターボックス４５とマッチングボックス４３とは、シールドボックス４６により連結されてユニット化され、排気室１１の底壁の下側に取り付けられている。シールドボックス４６は、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼等の導電性材料で形成されており、マイクロ波の漏れを遮断する機能を有している。

筒壁部３の上下の係合部には、例えばＯリングなどのシール部材９ａ，９ｂ，９ｃが設けられており、これにより係合部の気密状態が保たれる。これらシール部材９ａ，９ｂ，９ｃは、例えばフッ素系ゴム材料からなっている。

図２の拡大図に示すように、ハウジング部２内の任意の箇所（例えば均等な４箇所）には、垂直方向に複数のガス供給路１２が形成されている。このガス供給路１２にはガス供給配管１６ａを介してガス供給装置１６が接続されており（図１参照）、このガス供給装置１６から後述するようにしてチャンバー１内に所定の処理ガス等が供給される。

ガス供給路１２は、ハウジング部２の上部と、筒壁部３の下部との接面部に形成された処理ガスの供給連通路である環状通路１３に接続されている。また、筒壁部３の内部には、この環状通路１３に接続する複数のガス通路１４が形成されている。また、筒壁部３の上端部には、内周面に沿って複数箇所（例えば３２箇所）にガス導入口１５ａが均等に設けられており、これらガス導入口１５ａからは、水平に延びるガス導入路１５ｂが設けられている。このガス導入路１５ｂは、筒壁部３内で鉛直方向に形成されたガス通路１４と連通している。

環状通路１３は、ハウジング部２の上部と、筒壁部３の下部との接面部において、後述する段部１８と段部１９との隙間で構成される。この環状通路１３は、ウエハＷ上方の処理空間を囲むように水平にかつ環状に連通している。

環状通路１３は、ガス供給路１２を介してガス供給装置１６と接続されている。環状通路１３は、各ガス通路１４へガスを均等配分して供給するガス分配手段としての機能を有しており、処理ガスが特定のガス導入口１５ａに偏って供給されることを防ぐ機能を有する。

そして、ガス供給装置１６からのガスを、このように各ガス供給路１２、環状通路１３、各ガス通路１４を介して３２箇所設けられたガス導入口１５ａからチャンバー１内に供給するようになっている。このように３２箇所のガス導入口１５ａから均一にガスが導入されるため、チャンバー１内のプラズマの均一性を高くすることができる。

筒壁部３の内周面の下端部には、下方に袴状（スカート状）に垂下した突出部１７が環状に形成されている。この突出部１７は、筒壁部３とハウジング部２との境界（接面部）を覆うように設けられており、プラズマに曝されると劣化し易い材料からなるシール部材９ｂにプラズマが直接作用することを防止する役割を果たしている。

段部１８はハウジング部２の上端に形成され、段部１９は筒壁部３の上端に設けられており、環状通路１３はこれら段部１８および１９が組み合わせて形成される。段部１９の高さは段部１８の高さよりも大きくなっており、そのため、筒壁部３の下端とハウジング部２の上端とを係合した状態では、シール部材９ｂが設けられている側では、段部１９の突出面と段部１８の非突出面とが当接している一方、シール部材９ａが設けられている側では、段部１９の非突出面と段部１８の突出面とが非当接状態となっている。このようにすることにより、段部１９の突出面と段部１８の非突出面とを確実に当接した状態とすることができ、シール部材９ｂにより確実にこれらの間をシールことができる。すなわちシール部材９ｂが主シール部として機能する。なお、シール部９ａは、非当接状態の段部１９の非突出面と段部１８の突出面の間に介装されることにより、外部へガスが漏れない程度の気密性を保つ補助シール部としての機能を有する。

図１に示すように、チャンバー１の内周には、石英からなる円筒状のライナー４９が設けられている。ライナー４９は、主に筒壁部３の内面を覆う上部ライナー４９ａと、上部ライナー４９ａに連なって主にハウジング部２の内面を覆う下部ライナー４９ｂとを有する。上部ライナー４９ａおよび下部ライナー４９ｂは、チャンバー構成材料による金属汚染を防止するとともに、ウエハ載置台５とチャンバー１の側壁との間に高周波電力による異常放電が生じることを防止する機能を有する。異常放電を確実に防止する観点からウエハ載置台５により近い下部ライナー４９ｂの厚みを上部ライナー４９ａよりも厚くし、かつ下部ライナー４９ｂをウエハ載置台５よりも低い高さ位置である排気室１１の途中まで覆うように設けられている。また、ウエハ載置台５の外周側には、チャンバー１内を均一に排気するため、多数の排気孔３０ａを有する石英製のバッフルプレート３０が環状に設けられている。なお、上部ライナー４９ａと下部ライナー４９ｂとは一体構成であってもよい。

上記排気室１１の側面には排気管２３が接続されており、この排気管２３には高速真空ポンプを含む排気装置２４が接続されている。そしてこの排気装置２４を作動させることによりチャンバー１内のガスが、排気室１１の空間１１ａ内へ均一に排出され、排気管２３を介して排気される。これによりチャンバー１内は所定の真空度、例えば０．１３３Ｐａまで高速に減圧することが可能となっている。

ハウジング部２の側壁には、ウエハＷの搬入出を行うための搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている（いずれも図示せず）。

チャンバー１の上部は開口部となっており、この開口部を塞ぐようにマイクロ波導入部２６が気密に配置可能となっている。このマイクロ波導入部２６は、図示しない開閉機構により開閉可能となっている。

マイクロ波導入部２６は、ウエハ載置台５の側から順に、蓋枠２７、透過板２８、平面アンテナ３１、遅波材３３を有している。これらは、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる導電性のカバー部材３４によって覆われ、支持部材３６を介して断面視Ｌ字形をした環状の押えリング３５によりＯリングを介して蓋枠２７に固定されている。マイクロ波導入部２６が閉じられた状態においては、チャンバー１の上端と蓋枠２７とがシール部材９ｃによりシールされた状態となるとともに、後述するように透過板２８を介して蓋枠２７に支持された状態となっている。蓋枠２７の外周面には、冷却水流路２７ｂが形成され、熱膨張による接合部位の位置ずれの発生によるシール性低下やパーティクルの発生が防止されている。

透過板２８は、誘電体、例えば石英やＡｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、サファイヤ、ＳｉＮ等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過しチャンバー１内の処理空間に導入するマイクロ波導入窓として機能する。透過板２８の下面（ウエハ載置台５側）は平坦状に限らず、マイクロ波を均一化してプラズマを安定化させるため、例えば凹部や溝を形成してもよい。この透過板２８の外周部は、環状に配備された蓋枠２７の内周面のチャンバー１内の空間に向けて突出した突部２７ａの上面により、シール部材２９を介して気密状態で支持されている。したがって、マイクロ波導入部３０が閉じられた状態でチャンバー１内を気密に保持することが可能となる。

平面アンテナ３１は、円板状をなしており、透過板２８の上方位置に配置され、カバー部材３４の内周面に係止されている。この平面アンテナ３１は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板、アルミニウム板、ニッケル板または真ちゅう板からなり、マイクロ波などの電磁波を放射するための多数のマイクロ波放射孔（スロット）３２が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。

スロット３２は、例えば図３に示すように長い形状をなすものが対をなし、典型的には対をなすスロット３２同士が「Ｔ」字状に配置され、これらの対が複数、同心円状に配置されている。スロット３２の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長（λｇ）に応じて決定され、例えばマイクロ波放射孔３２の間隔は、λg／４〜λgとなるように配置される。なお、図２においては、同心円状に形成された隣接するスロット３２同士の間隔をΔｒで示している。また、スロット３２は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット３２の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。

遅波材３３は、真空よりも大きい誘電率を有しており、平面アンテナ３１の上面に設けられている。この遅波材３３は、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ３１と透過板２８との間、また、遅波材３３と平面アンテナ３１との間は、それぞれ密着させても離間させてもよいが、密着させることが好ましい。

カバー部材３４には、冷却水流路３４ａが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、カバー部材３４、遅波材３３、平面アンテナ３１、透過板２８、蓋枠２７を冷却するようになっている。これにより、変形や破損を防止し、安定したプラズマを生成することが可能である。なお、カバー部材３４は接地されている。

カバー部材３４の上壁の中央には、開口部３４ｂが形成されており、この開口部３４ｂには導波管３７が接続されている。この導波管３７の端部には、マッチング回路３８を介してマイクロ波発生装置３９が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置３９で発生した、例えば周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管３７を介して上記平面アンテナ３１へ伝搬されるようになっている。マイクロ波の周波数としては、８．３５ＧＨｚ、１．９８ＧＨｚ等を用いることもできる。

導波管３７は、上記カバー部材３４の開口部３４ｂから上方へ延出する断面円形状の同軸導波管３７ａと、この同軸導波管３７ａの上端部にモード変換器４０を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管３７ｂとを有している。矩形導波管３７ｂと同軸導波管３７ａとの間のモード変換器４０は、矩形導波管３７ｂ内をＴＥモードで伝播するマイクロ波をＴＥＭモードに変換する機能を有している。同軸導波管３７ａの中心には内導体４１が延在しており、内導体４１は、その下端部において平面アンテナ３１の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管３７ａの内導体４１を介して平面アンテナ３１へ放射状に効率よく均一に伝播される。

上記蓋枠２７の内側は、チャンバー１内のプラズマ生成領域に臨んで形成されており、その表面が強いプラズマに曝されることによりスパッタリングされ、消耗する。このため、ウエハ載置台に対して対向電極として機能するアルミニウム製の蓋枠２７の突部２７ａがプラズマに曝される表面には、保護膜としてのシリコン膜４８がコーティングされている。すなわち、シリコン膜４８は、蓋枠２７の表面をプラズマによる酸化作用やスパッタ作用から保護し、蓋枠２７を構成するアルミニウム等がコンタミネーションとして発生することを防止する。シリコン膜４８は、結晶であってもアモルファスであってもよい。また、シリコン膜４８は導電性であるため、ウエハ載置台５からプラズマ処理空間を隔てて対向電極である蓋枠２７へと流れる高周波電流経路を効率的に形成して他の部位における短絡や異常放電を抑制する機能も有する。

シリコン膜４８は、ＰＶＤ法（物理蒸着法）およびＣＶＤ法（化学蒸着法）等の薄膜形成技術やプラズマ溶射法等で形成することができるが、その中でも比較的安価に厚い膜を形成することができることからプラズマ溶射法が好ましい。

マイクロ波プラズマ処理装置１００の各構成部は、制御部７０に接続されて制御されるようになっている。制御部７０はコンピュータで構成されており、図４に示すように、マイクロプロセッサを備えたプロセスコントローラ７１と、このプロセスコントローラに接続されたユーザーインターフェース７２と、記憶部７３とを備えている。

プロセスコントローラ７１は、プラズマ処理装置１００において温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力、バイアス印加用の高周波電力等のプロセス条件が所望のものとなるように、各構成部、例えばヒーター電源６，ガス供給装置１６、排気装置２４、マイクロ波発生装置３９、高周波電源４４などを制御するようになっている。

ユーザーインターフェース７２は、オペレータがプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置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している。また、記憶部７３は、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をプロセスコントローラ７１の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。

制御プログラムや処理レシピは記憶部７３の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、記憶媒体に記憶しておく代わりに、処理レシピ等を他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース７２からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部７３から呼び出してプロセスコントローラ７１に実行させることで、プロセスコントローラ７１の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。

次に、ウエハ載置台５について詳細に説明する。
図５はウエハ載置台（基板載置台）５を拡大して示す断面図、図６はウエハ載置台５のウエハ昇降機構（基板昇降機構）を示す斜視図、図７はウエハ昇降機構の昇降ピン取り付け部６２を拡大して示す斜視図、図８は図５のＡ−Ａ線に沿った断面図、図９は図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。ウエハ載置台５は、上述したように、ハウジング部２内に排気室１１の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材４により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台（基板載置台）５の載置台本体５１は、例えば熱伝導性が良好なセラミックス材料であるＡｌＮからなり、その内部に昇降ピン５２が挿通される３つ（図５では２つのみ図示）の挿通孔５３が垂直に貫通して形成されている。挿通孔５３の上部は、より大きい径の大径孔部５３ａとなっている。第１のカバー５４は高純度石英製であり、載置台本体５１の上面と側面を覆うように設けられている。第１のカバー５４の貫通孔５３に対応する位置には、貫通孔５３よりも広い開口部５４ａが形成されている。また、第１のカバー５４の開口部５４ａと挿通孔５３上部の大径孔部５３ａの内面を覆うように高純度石英製の第２のカバー５５が設けられている。したがって、第２のカバー５５はその中央に昇降ピン５２が挿通する孔が形成されている。すなわち、第２のカバー５５は、挿通孔５３上部の大径孔部５３ａに嵌め込まれた、内部が昇降ピン５２の挿通孔となる筒状部５５ａと、筒状部５５ａの上端から外側に延び、開口部５４ａの挿通孔５３よりも外側部分を覆うフランジ部５５ｂとを有しており、挿通孔５３の上部内面が第２のカバー５５によって覆われている。このため、載置台本体５１ではＡｌＮの露出が実質的に存在せず、ウエハＷに対するＡｌコンタミネーションの影響を小さくすることができる。

載置台本体５１の上面にはウエハＷの載置部に対応する位置に座繰り部５１ａが形成されている。そして、第１のカバー５４の中央部には、座繰り部５１ａに嵌合するように下側に突出する凸部５４ｃが形成されている。第１のカバー５４の凸部５４ｃの反対側の上面には凹部５４ｂが形成されており、この凹部５４ｂの底部がウエハＷを載置するウエハ載置部となっている。このように第１のカバー５４の凸部５４ｃが座繰り部５１ａに嵌合されることにより、第１のカバー５４が載置台本体５１からずれないようになっている。

図６に示すように、ウエハ昇降機構（基板昇降機構）５８は、挿通孔５３に挿通される３本の昇降ピン５２と、昇降ピン５２を支持して昇降させる昇降アーム５９と、各昇降ピン５２を昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部６０と、昇降アーム５９を保持する昇降アーム保持部材６１と、昇降アーム保持部材６１から下方に延び、チャンバー１外に設けられた図示しないエアシリンダ等のアクチュエータに接続された昇降シャフト６２とを有している。そして、図示しないアクチュエータにより昇降シャフト６２を昇降させることにより、昇降アーム５９を介して昇降ピン５２が昇降されるようになっている。なお、図５に示すように、チャンバ１の下方には、気密状態で昇降シャフト６２を昇降可能なようにベローズ６２ａが設けられており、このベローズ６２ａはその上に設けられたベローズ取り付け用フランジ６２ｂに取り付けられる。

昇降ピン取り付け部６０は、図７、図８に示すように、昇降アーム５９の上面の昇降ピン５２に対応する位置に設けられた凹所５９ａと、昇降ピン５２がねじ止めされ、昇降アーム５９の上面と面接触する底面を有し、かつその底面中央部から下方へ突出し、上記凹所５９ａに遊嵌される突出部６３ａを有する略円盤状をなすベース部材６３と、昇降アーム５９にねじ６５によりねじ止めされ、ベース部材６３の上面を押圧してベース部材６３をクランプするクランプ部材６４とを有する。なお、ベース部材６３の形状は略円盤状に限らず、クランプ部材６４によりクランプできる範囲で任意の形状をとることができる。例えば、平面形状が四角形、三角形等の多角形とすることができる。

図８に示すように、ベース部材６３は上面の中心部から内部へ垂直に形成された雌ねじ部６３ｂを有しており、昇降ピン５２はその基端部に形成された雄ねじ部５２ｂを有していて、雄ねじ部５２ｂを雌ねじ部６３ｂに螺合させることにより昇降ピン５２がベース部材６３に垂直に取り付けられる。このとき、ベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面および昇降ピン５２の底面は高精度の面となっており、昇降ピン５２を取り付けた際に、これら面が当接して高い高さ精度と良好な垂直性が得られるようになっている。また、ベース部材６３の底面および昇降アーム５９の上面も高精度の面となっており、これらの面が接触していることから昇降ピン５２が傾くことはない。さらに、図９に示すように、凹所５９ａおよび突出部６３ａはいずれも断面形状が円形であり、凹所５９ａの内周面と突出部６３ａの外周面との間には隙間が形成されているため、この隙間の分、ベース部材６３を任意の方向に動かすことができ、これに伴って昇降ピン５２を任意の方向に動かして位置決めすることができる。

クランプ部材６４は、図７に示すように、ベース部材６３の上面を押圧する押圧部６４ａと、ねじ６５により昇降アーム５９の上面に取り付けられる取り付け部６４ｂと、押圧部６４ａからベース部材６３の外側において垂直下方に延び、取り付け部６４ｂに繋がる連結部６４ｃとを有し、押圧部６４ａと取り付け部６４ｂとが平行に、連結部６４ｃがこれらに対して垂直に設けられ、クランク構造を呈している。押圧部６４ａには、昇降ピン５２と干渉しないように、切り欠き（スペース）６４ｄが形成されている。また、押圧部６４ａの先端部からベース部材６３の中央までの部分のみにベース部材６３を押圧可能な押圧面６４ｅが存在するように、押圧部６４ａの基端側下面が切り欠かれている。そして、昇降ピン５２の位置調整を行った後、押圧部６４ａをベース部材６３の上の所定の位置に置き、ねじ６５を締め付けて取り付け部６４ｂを昇降アーム５９の上面に密着させることにより押圧部６４ａがベース部材６３を押圧する。これにより、ベース部材５３が昇降アーム５９に固定され、昇降ピン５２が位置決めされる。

ここで、クランプ部材６４は、図１０に示すように、連結部６４ｃの長さ（高さ）がベース部材６３の高さよりも０．２ｍｍ程度小さくなっている。すなわち、押圧部６４ａの下面をベース部材６３の上面に密着させた際、取り付け部６４ｂの下面と昇降アーム５９の上面との間に０．２ｍｍ程度の隙間（浮いた状態）が形成されるようになっている。これによりねじ６５を締めた際に、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧するようになり、高い押圧力でベース部材６３を押圧することができる。このとき、押圧部６４ａの押圧面６４ｅがベース部材６３の外周から中央部までとなっているため、図１１に示すように、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧した際に、押圧面６４ｅのエッジ部６４ｆがベース部材６３の中央部を押圧することとなるため、ベース部材６３が傾くことが回避される。もちろん、押圧部６４ａによる押圧の手法はこのようなものに限らず、面で押圧するようにしてもよく、押圧部６４ａの下面全面が押圧面になっていてもよい。

次に、このように構成されたプラズマ処理装置１００の動作について説明する。
まず、ウエハＷをウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）に載置した状態でチャンバー１内に搬入する。そして、ウエハ昇降機構（基板昇降機構）５８の昇降ピン５２を上昇させた状態とし、ウエハアームから昇降ピン５２の上にウエハＷを受け渡し、昇降ピン５２を下降させてウエハＷをサセプタ５上に載置する。そして、ガス供給装置１６から、例えばＡｒ、Ｋｒ、Ｈｅなどの希ガス、例えばＯ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ、ＮＯ_２、ＣＯ_２などの酸化ガス、例えばＮ_２、ＮＨ_３などの窒化ガス、成膜ガスなどの処理ガスを所定の流量でガス導入口１５ａを介してチャンバー１内に導入する。

次に、マイクロ波発生装置３９からのマイクロ波を、マッチング回路３８を経て導波管３７に導き、矩形導波管３７ｂ、モード変換器４０、および同軸導波管３７ａを順次通過させて内導体４１を介して平面アンテナ部材３１に供給し、平面アンテナ部材３１のスロットから透過板２８を介してチャンバー１内に放射させる。

マイクロ波は、矩形導波管３７ｂ内ではＴＥモードで伝搬し、このＴＥモードのマイクロ波はモード変換器４０でＴＥＭモードに変換されて、同軸導波管３７ａ内を平面アンテナ部材３１に向けて伝搬されていく。平面アンテナ部材３１から透過板２８を経てチャンバー１に放射されたマイクロ波によりチャンバー１内で電磁界が形成され、処理ガスがプラズマ化する。

このプラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材３１の多数のスロット孔３２から放射されることにより、略１×１０^１０〜５×１０^１２／ｃｍ^３の高密度で、かつウエハＷ近傍では、略１．５ｅＶ以下の低電子温度プラズマとなる。したがって、このプラズマをウエハＷに対して作用させることにより、プラズマダメージを抑制した処理が可能になる。

また、本実施形態では、このようなプラズマ処理に際し、高周波電源４４から、例えば１００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚ、０．２〜２．３Ｗ／ｃｍ^２の高周波電力を載置台本体５１の電極５７に供給して、載置台本体５１に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体５１を介してその上のウエハＷにも高周波バイアスを印加する。これにより、プラズマの低い電子温度を維持しつつ、プラズマ中のイオン種をウエハＷへ引き込む作用が発揮され、プラズマ処理の処理レートを高め、かつプラズマ処理の面内均一性を高めることができる。

このようにしてプラズマ処理を行った後、ウエハ昇降機構５８の昇降ピン５２を上昇させて、被処理基板であるウエハＷを持ち上げる。その状態で、ウエハ搬送機構のウエハアーム（図示せず）をウエハＷの下へ挿入してウエハＷをウエハアームに受け渡し、ウエハＷをチャンバー１から搬出する。

上記プラズマ処理の際には、載置台本体５１がＡｌＮ製の場合には、載置台本体５１がプラズマに曝されると、Ａｌを含むパーティクルが生成され、これがウエハＷに付着してコンタミネーションとなる。特に、本実施形態のようにウエハ載置台５に高周波バイアスを印加する場合には、イオン引き込み効果等によりコンタミネーションレベルがより高いものとなるおそれがあるため、石英製の第１のカバー５４により載置台本体５１の上面と側面を覆い、石英製の第２のカバー５５により開口部５４ａと挿通孔５３大径孔部５３ａを覆うようにして、パーティクルの発生を抑制している。

しかし、従来の昇降ピン５２を昇降アーム５９へネジ固定する技術の場合、昇降ピン５２を個別的に位置調節することができず、また昇降ピン５２が傾きやすく、このため昇降ピン５２の付け位置の位置精度が悪くなって、昇降ピン５２と挿通孔内面のこすれ等によるパーティクルが発生することがあり、パーティクル発生の問題が解消されない。また、昇降ピン５２が第１のカバー５４や第２のカバー５５を持ち上げてしまう不都合が生じるおそれがある。フローティングピンを用いた場合には、位置精度の問題は生じないものの、構造上、昇降ピンと挿通孔内面のこすれが不可避的に生じ、やはりパーティクルの発生の問題がある。

これに対して、本実施形態では、ベース部材６３に昇降ピン５２を高精度で垂直になるようにねじ止めし、そのベース部材６３の下面を昇降アームの上面に面接触させたので、昇降ピン５２の垂直性を保つことができ、さらに、昇降アーム５９に形成された凹所５９ａにベース部材６３の突出部６３ａを遊嵌させたので、凹所５９ａの内面と突出部６３ａの外周の間の隙間の分の範囲でベース部材６３を任意の方向に動かして位置調節することができる。これにより昇降ピン５２の垂直性を保ったまま、その位置調節を任意の方向に個別的に行うことができ、そのように位置調節した状態でクランプ部材６４の押圧部６４ａによりベース部材６３を上から押圧することにより、昇降ピンを所望の位置で固定することができる。したがって、挿通孔５３と昇降ピン５２との位置合わせを正確に行うことができ、また、昇降ピン５２が斜めになることもなく、昇降ピン５２と挿通孔５３内面との間のこすれによるパーティクルの発生や、昇降ピン５２よる第１のカバー５４、第２のカバー５５の持ち上げ等の不都合の生じるおそれを極めて小さくすることができる。

このとき、昇降ピン５２の雄ねじ部６２ｂをベース部材６３の雌ねじ部６３ｂに螺合した際に、高精度の面であるベース部材６３の雌ねじ部６３ｂの底面および昇降ピン５２の底面を当接させるので、高さ精度と良好な垂直性が得られる。ベース部材６３の底面および昇降アーム５９の上面も高精度の面となっており、これらの面が接触していることから昇降ピン５２が傾くことはない。

また、クランプ部材６４は、押圧部６４ａの下面をベース部材６３の上面に密着させた際、取り付け部６４ｂの下面と昇降アーム５９の上面との間に０．２ｍｍ程度の隙間が形成されるので、ねじ６５を締めた際に、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧するようになり、高い押圧力でベース部材６３を押圧することができ、確実に昇降ピンを固定することができる。また、このとき、押圧部６４ａの押圧面６４ｅがベース部材６３の外周から中央部までとなっているため、押圧部６４ａが傾いた状態でベース部材６３を押圧した際に、押圧面６４ｅのエッジ部６４ｆがベース部材６３の中央部を押圧することとなるため、昇降ピン５２を固定する際にベース部材６３が傾くことを回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、載置台本体をカバーで覆った構造としたが、カバーを設けずに、載置台本体に直接基板を載置するようにしてもよい。また、上記実施形態では、ウエハ載置台に高周波バイアスを印加する装置を例にとって説明したが、高周波バイアスを印加する装置に限るものではない。また、上記実施形態では、ＲＬＳＡ方式のプラズマ処理装置を例にとって説明したが、例えばリモートプラズマ方式、ＩＣＰ方式、ＥＣＲ方式、表面反射波方式、マグネトロン方式等の他のプラズマ処理装置であってもよいし、プラズマを使わない処理装置であってもよい。また、処理の内容も、特に限定されるものではなく、酸化処理、窒化処理、酸窒化処理、成膜処理、エッチングなどの種々の処理を対象とすることができる。さらに、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができる。

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す概略断面図。 図１の装置のチャンバー壁部を拡大して示す断面図。 図１のプラズマ装置に用いられる平面アンテナ部材の構造を示す図。 図１の装置の制御部の概略構成を示すブロック図。 図１のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を拡大して示す断面図。 ウエハ載置台のウエハ昇降機構を示す斜視図。 図６のウエハ昇降機構の昇降ピン取り付け部を拡大して示す斜視図。 図５のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図８のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 昇降ピン取り付け部における好ましいクランプ部材の形態を示す図。 図１０のクランプ部材を用いてベース部材をクランプした状態を示す図。

符号の説明

１；チャンバー（処理容器）
２；ハウジング部
３；筒壁部
４；支持部材
５；ウエハ載置台（基板載置台）
６；ヒーター電源
１５；ガス導入路
１５ａ；ガス導入口
１６；ガス供給装置
２４；排気装置
２８；透過板
３０；マイクロ波導入部
３１；平面アンテナ
３２；スロット孔
３７；導波管
３９；マイクロ波発生装置
４４；高周波電源
５１；載置台本体
５２；昇降ピン
５２ａ；雄ねじ部
５３；挿通孔
５３ａ；大径孔部
５４；カバー
５４ａ；開口部
５５；副カバー
５５ａ；筒状部
５５ｂ；フランジ部
５６；ヒーター
５７；電極部材
５８；ウエハ昇降機構（基板昇降機構）
５９；昇降アーム
５９ａ；凹所
６０；昇降ピン取り付け部
６１；昇降アーム保持部材
６２；昇降シャフト
６３；ベース部材
６３ａ；突出部
６３ｂ；雌ねじ部
６４；クランプ部材
６４ａ；押圧部
６４ｂ；取り付け部
６４ｃ；連結部
６４ｄ；切り欠き部
６４ｅ；押圧面
６４ｆ；エッジ
１００；プラズマ処理装置（基板処理装置）
Ｗ…半導体ウエハ（被処理基板）

Claims (14)

1. 処理容器内で被処理基板に対して処理を行うための基板処理装置において、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台であって、
   載置台本体と、
   前記載置台本体に対して基板を昇降する基板昇降機構と
   を具備し、
   前記基板昇降機構は、
   前記載置台本体に設けられた複数の挿通孔にそれぞれ挿通され、その先端で基板を支持して基板を昇降させる複数の昇降ピンと、
   前記昇降ピンを支持する昇降アームと、
   昇降アームを介して昇降ピンを昇降させるアクチュエータと、
   前記昇降ピンを前記昇降アームに取り付ける昇降ピン取り付け部とを有し、
   前記昇降ピン取り付け部は、
   前記昇降アームの上面の前記昇降ピンに対応する位置に設けられた凹所と、
   前記昇降ピンがねじ止めされ、前記昇降アームの上面と面接触する底面を有し、かつその底面から下方へ突出して前記凹所に遊嵌される突出部を有するベース部材と、
   前記ベース部材をクランプして前記昇降ピンを固定するクランプ部材とを有することを特徴とする基板載置台。
2. 前記昇降ピンの底面と前記凹所の底面とが接触した状態となっていることを特徴とする請求項１に記載の基板載置台。
3. 前記突出部は前記ベース部材の底面中央部に設けられ、その断面形状が円形をなし、前記凹所は前記突出部よりも大径の円形をなし、前記凹所の内周面と前記突出部との間に隙間が形成されており、その隙間の範囲で前記ベース部材を任意の方向に動かして前記昇降ピンが位置決めされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板載置台。
4. 前記クランプ部材は、前記ベース部材を上方から押圧する押圧部と、前記昇降アームにねじによって締結される取り付け部とを有し、前記取り付け部をねじによって前記昇降アームに締結した際に、前記押圧部から前記ベース部材に押しつけ力が作用して前記ベース部材が固定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の基板載置台。
5. 前記クランプ部材は、前記押圧部と前記取り付け部との間に連結部を有し、前記押圧部と前記取り付け部とが平行に、前記連結部がこれに対して垂直に設けられたクランク構造を有していることを特徴とする請求項４に記載の基板載置台。
6. 前記クランプ部材は、前記押圧部の下面を前記ベース部材の上面に密着させた際に、前記取り付け部の下面と前記昇降アームの上面との間に隙間が形成されるように構成され、前記取り付け部を前記昇降アームをねじにより締結した際に、前記押圧部が傾いた状態で前記ベース部材を押圧することを特徴とする請求項５に記載の基板載置台。
7. 前記押圧部が傾いた状態で、前記ベース部材の中央部を押圧するように、前記押圧部の押圧面が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の基板載置台。
8. 前記載置台本体の表面を覆うカバーをさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板載置台。
9. 前記カバーは石英からなることを特徴とする請求項８に記載の基板載置台。
10. 前記載置台本体はＡｌＮからなることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の基板載置台。
11. 基板が収容される処理容器と、
    前記処理容器内で被処理基板を載置する請求項１から請求項８のいずれかに記載された基板載置台と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
    被処理基板に所定の処理を施す処理機構と
    を具備することを特徴とする基板処理装置。
12. 前記処理機構は、前記載置台本体に設けられ、前記載置台に載置された被処理基板を加熱するヒーターを有することを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記処理機構は、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構を有することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化することを特徴とする請求項１３に記載のプラズマ処理装置。