JP2015230939A - 冷却処理装置、及び、冷却処理装置の運用方法 - Google Patents

冷却処理装置、及び、冷却処理装置の運用方法 Download PDF

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Abstract

【課題】静電チャックの載置面に付着する水分を低減させる。
【解決手段】冷却処理装置は、処理容器、静電チャック、冷却機構、及びランプ加熱装置を備えている。静電チャックは、その上に被処理体が載置される載置面を有しており、処理容器内に設けられている。冷却機構は、静電チャックを冷却するよう構成されている。ランプ加熱装置は、載置面に付着した水分を除去するよう構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、冷却処理装置、及び、冷却処理装置の運用方法に関するものである。
電子デバイスの製造においては、処理装置の処理容器内に収容された被処理体に対して種々の処理が行われる。処理装置の一種には、被処理体を冷却する冷却処理装置が存在している。このような冷却処理装置は、一般的に、静電チャックを備えており、被処理体は、静電力によって当該静電チャックに吸着される。
静電チャックは、基台、第１絶縁層、吸着電極、及び第２絶縁層を有している。基台は、金属製であり、当該基台内には、冷媒が流される流路が形成されている。第１絶縁層は、基台上に形成されている。吸着電極は、第１絶縁層を介して基台上に形成されている。また、第２絶縁層は、第１絶縁層及び吸着電極を覆うように設けられている。この静電チャックの吸着電極に電圧が印加されると、静電力が発生し、当該静電力によって被処理体が静電チャックに吸着される。また、冷媒が流路に流されることにより静電チャックが冷却されて、当該静電チャック上に載置された被処理体が冷却される。
特許第３２６５７４３号明細書
ところで、処理容器内には、水分が不可避的に存在する。処理容器内に存在する水分が静電チャックに付着すると、静電チャックの吸着力が低下することがある。また、静電チャックの絶縁層内に水分が侵入すると、静電チャックの吸着電極と被処理体との間、或いは、当該吸着電極と基台との間で放電が生じることがある。したがって、静電チャック、特に、被処理体がその上に載置される静電チャックの載置面に付着する水分を低減させる必要がある。
一側面においては、冷却処理装置が提供される。この冷却処理装置は、処理容器、静電チャック、冷却機構、及びランプ加熱装置を備えている。静電チャックは、その上に被処理体が載置される載置面を有しており、処理容器内に設けられている。冷却機構は、静電チャックを冷却するよう構成されている。ランプ加熱装置は、載置面に付着した水分を除去するよう構成されている。一実施形態においては、冷却機構は冷凍機であってもよい。
一側面にかかる冷却処理装置では、ランプ加熱装置を用いることにより静電チャックの載置面に付着した水分を蒸発させることが可能である。したがって、静電チャックの載置面に付着した水分を低減させることが可能である。
一実施形態において、冷却処理装置は、静電チャックの載置面以外の表面に沿って設けられた金属製のシールド部材を更に備えていてもよい。このシールド部材は、例えば、静電チャックの表面から僅かな間隙をもって離間している。この実施形態によれば、静電チャックの載置面以外の表面に沿った領域に存在する水分が載置面に付着することを抑制することが可能である。
一実施形態において、冷却機構は、静電チャックに加えてシールド部材を冷却してもよい。また、更なる実施形態では、シールド部材は冷却機構に接触していてもよい。これら実施形態によれば、シールド部材を冷却することにより、水分をシールド部材に付着させ、載置面に対する水分の付着を抑制することが可能である。
一実施形態において、冷却処理装置は、処理容器内の空間を減圧する排気装置と、処理容器内の空間を大気に開放するためのバルブと、を更に備えていてもよい。
更なる一実施形態では、冷却処理装置は、ランプ加熱装置、冷却機構、及び排気装置を制御する制御部を更に備えていてもよい。この実施形態において、制御部は、（ａ）処理容器内の空間を減圧するよう排気装置を制御し、（ｂ）静電チャックの載置面に付着した水分を除去するようランプ加熱装置を制御し、（ｃ）ランプ加熱装置による水分の除去の終了後、静電チャックを冷却するよう冷却機構を制御し得る。この実施形態によれば、例えば冷却処理装置のメンテナンスの後に被処理体を処理容器に搬入する前に、載置面に付着した水分を除去することが可能である。また、本実施形態によれば、排気装置のみによる水分除去に比べて、水分除去に要する時間が短縮される。
また、更なる一実施形態では、冷却処理装置は、ランプ加熱装置、及び冷却機構を制御する制御部を更に備えていてもよい。この実施形態において、制御部は、（ｄ）排気装置によって処理容器内の空間が減圧された状態において、冷却機構による冷却を停止させるよう冷却機構を制御し、（ｅ）冷却機構による冷却の停止後、静電チャックの載置面を加熱するようランプ加熱装置を制御してもよい。この実施形態によれば、載置面に付着している水分を除去することが可能となる。この実施形態は、例えば、冷却処理装置において被処理体を処理した後、別の被処理体を当該冷却処理装置において更に処理する前に、載置面の水分を除去するために用いることが可能である。更なる一実施形態では、制御部は、ランプ加熱装置の制御の後に、（ｆ）処理容器内の空間を大気に開放するようバルブを制御してもよい。この実施形態によれば、処理容器内の空間を大気に開放する際に、静電チャックの載置面を加熱することができ、当該載置面に対する水分の付着を抑制することが可能となる。
また、別の一側面においては、上述した冷却処理装置の運用方法が提供される。この運用方法は、（ａ）排気装置を用いて前記処理容器内の空間を減圧する工程と、（ｂ）ランプ加熱装置を用いて静電チャックの載置面に付着した水分を除去する工程と、（ｃ）ランプ加熱装置による水分の除去の終了後、冷却機構を用いて静電チャックを冷却する工程と、を含む。この運用方法によれば、例えば冷却処理装置のメンテナンスの後に被処理体を処理容器に搬入する前に、載置面に付着した水分を除去することが可能である。また、この運用方法によれば、排気装置のみによる水分除去に比べて、水分除去に要する時間が短縮される。
また、更に別の一側面においては、上述した冷却処理装置の運用方法が提供される。この運用方法は、（ｄ）排気装置によって処理容器内の空間が減圧された状態において、冷却機構による冷却を停止させる工程と、（ｅ）冷却機構による冷却の停止後、ランプ加熱装置を用いて静電チャックの載置面を加熱する工程と、を含む。この実施形態の運用方法によれば、載置面に付着している水分を除去することが可能となる。この実施形態の運用方法は、例えば、冷却処理装置において被処理体を処理した後、更に別の被処理体を当該冷却処理装置において処理する前に載置面の水分を除去するために用いることが可能である。また、一実施形態では、運用方法は、載置面を加熱する工程の実行後、（ｆ）処理容器内の空間を大気に開放するようバルブを開放する工程を更に含んでいてもよい。この運用方法によれば、処理容器内の空間を大気に開放する際に、静電チャックの載置面を加熱することができ、当該載置面に対する水分の付着を抑制することが可能となる。また、静電チャックの載置面の昇温に必要な時間が短縮される。
以上説明したように、静電チャックの載置面に付着する水分を低減させることが可能となる。
一実施形態に係る処理システムを概略的に示す図である。 一実施形態に係る冷却処理装置を概略的に示す図である。 一実施形態に係る静電吸着装置の斜視図である。 一実施形態に係る静電チャックの断面図である。 一実施形態に係る静電チャックの給電端子を含む一部領域を拡大して示す斜視図である。 一実施形態に係る静電吸着装置の一部を拡大して示す断面図である。 一例に係るＭＴＪ素子の断面図である。 冷却処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。 冷却処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。 冷却処理装置の運用方法の更に別の実施形態を示す流れ図である。 別の実施形態に係る冷却処理装置を概略的に示す図である。
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
まず、一実施形態に係る処理システムについて説明する。図１は、一実施形態に係る処理システムを概略的に示す図である。図１に示す処理システム１００は、被処理体（以下、「ウエハＷ」という）を処理するためのシステムである。処理システム１００は、載置台１０２ａ〜１０２ｃ、収容容器１０４ａ〜１０４ｃ、ローダモジュールＬＭ、ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２、複数のプロセスモジュールＰＭ、並びに、トランスファーチャンバ１１０を備えている。
載置台１０２ａ〜１０２ｃは、ローダモジュールＬＭに沿って設けられている。図示した実施形態では、載置台１０２ａ〜１０２ｃは、ローダモジュールＬＭの一方側の縁部、即ち、Ｙ方向における一方側の縁部に沿って、Ｘ方向に配列されている。載置台１０２ａ〜１０２ｃ上にはそれぞれ、収容容器１０４ａ〜１０４ｃが搭載されている。これら収容容器１０４ａ〜１０４ｃは、ウエハＷを収容する。
ローダモジュールＬＭは、一実施形態においては、Ｙ方向よりもＸ方向において長尺の略箱形状を有している。ローダモジュールＬＭはチャンバ壁を有しており、当該チャンバ壁内には、大気圧状態の搬送空間が提供されている。ローダモジュールＬＭは、この搬送空間に搬送ユニットＴＵを有している。ローダモジュールＬＭの搬送ユニットＴＵは、収容容器１０４ａ〜１０４ｃのうち選択された収容容器からウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷをロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２の何れかに搬送する。
ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２は、ローダモジュールＬＭのＹ方向の他方側の縁部に沿ってＸ方向に配列されている。また、ローダモジュールＬＭのＹ方向の他方側には、トランスファーチャンバ１１０が設けられている。図１に示すように、ロードロックチャンバＬＬ１及びＬＬ２は、ローダモジュールＬＭとトランスファーチャンバ１１０との間に設けられている。ロードロックチャンバＬＬ１とローダモジュールＬＭとの間、ロードロックチャンバＬＬ１とトランスファーチャンバ１１０との間、ロードロックチャンバＬＬ２とローダモジュールＬＭとの間、ロードロックチャンバＬＬ２とトランスファーチャンバ１１０との間のそれぞれには、ゲートバルブが設けられている。
ロードロックチャンバＬＬ１及びロードロックチャンバＬＬ２は、予備減圧室を提供している。ウエハＷは、トランスファーチャンバ１１０に搬送される前に、ロードロックチャンバＬＬ１又はＬＬ２に搬送されて、大気圧環境から減圧環境下に置かれる。
トランスファーチャンバ１１０は、減圧可能な搬送空間を提供している。この搬送空間は、一実施形態においてはＹ方向に延在している。トランスファーチャンバ１１０は、搬送空間内に搬送ユニットＴＵ２を有している。搬送ユニットＴＵ２は、搬送空間内でＹ方向にウエハＷを移動させる。また、搬送ユニットＴＵ２は、ウエハＷを複数のプロセスモジュールＰＭのうち何れかに搬送する。トランスファーチャンバ１１０と複数のプロセスモジュールＰＭの各々との間には、ゲートバルブが設けられている。
図１に示す実施形態では、プロセスモジュールＰＭのうち幾つかは、トランスファーチャンバ１１０のＸ方向における一方側の縁部に沿ってＹ方向に配列されている。また、他のプロセスモジュールＰＭは、トランスファーチャンバ１１０のＸ方向における他方側の縁部に沿ってＹ方向に配列されている。複数のプロセスモジュールＰＭの各々は、その内部に収容したウエハＷを処理する。例えば、複数のプロセスモジュールＰＭの各々は、物理気相成長処理、前処理クリーニング、加熱処理、冷却処理といった種々の処理のうちそのプロセスモジュールに専用の処理を実行する。
図１に示す実施形態の処理システム１００では、収容容器１０４ａ〜１０４ｃの何れかに収容されているウエハＷは、ローダモジュールＬＭ、ロードロックチャンバＬＬ１又はロードロックチャンバＬＬ２、及び、トランスファーチャンバ１１０を介して、複数のプロセスモジュールＰＭのうち何れかに搬送され、搬送先のプロセスモジュールにおいて処理される。
また、図１に示す処理システム１００は、制御部Ｃｎｔを備えている。一実施形態では、制御部Ｃｎｔは、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、処理システム１００の各部を制御する。この制御部Ｃｎｔでは、入力装置を用いて、オペレータが処理システム１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができ、また、表示装置により、処理システム１００の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、制御部Ｃｎｔの記憶部には、処理システム１００で実行される各種処理をプロセッサにより制御するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理システム１００の各部に処理を実行させるためのプログラム、即ち、処理レシピが格納される。
また、処理システム１００は、複数のプロセスモジュールＰＭのうち一つ或いは二以上のプロセスモジュールとして、一実施形態に係る冷却処理装置を備えている。図２は、一実施形態に係る冷却処理装置を概略的に示す図である。図２には、一実施形態に係る冷却処理装置１０の垂直断面構造が概略的に示されている。図２に示す冷却処理装置１０においては、上述した処理システム１００の制御部Ｃｎｔは、冷却処理装置１０の制御部も兼ねており、当該冷却処理装置１０の各部を制御するよう構成されている。この冷却処理装置１０は、処理容器１２、静電チャックＥＳＣ、及び、ランプ加熱装置ＲＨを備えている。処理容器１２は、略筒形状を有しており、その内部に空間Ｓを提供している。この処理容器１２には、空間ＳにウエハＷを搬入し、或いは、空間ＳからウエハＷを搬出するための開口が形成されており、当該開口はゲートバルブＧＶによって開閉可能となっている。
冷却処理装置１０は、更に、第１減圧部１８、第２減圧部２０、バルブ２２、及び、ガス供給部２４を備え得る。第１減圧部１８は、空間Ｓを減圧するために処理容器１２に接続されている。第１減圧部１８は、真空ポンプ１８ｐ、及びバルブ１８ｖを有している。真空ポンプ１８ｐは、バルブ１８ｖを介して処理容器１２に接続されている。
第２減圧部２０は、処理容器１２に接続されている。第２減圧部２０は、空間Ｓの圧力を、第１減圧部１８によって到達させることが可能な圧力よりも低圧に到達させるために設けられている。即ち、冷却処理装置１０は、空間Ｓの圧力が大気圧となっている状態から当該空間Ｓを減圧する際に、第１減圧部１８を動作させ、次いで、第２減圧部２０を動作させることができる。一実施形態では、第２減圧部２０は、ターボ分子ポンプ２０ｔ、ウォーターポンプ２０ｗ、及びバルブ２０ｖを有している。なお、第１減圧部１８及び第２減圧部２０に含まれるポンプは、一実施形態に係る排気装置を構成している。
バルブ２２は、処理容器１２内の空間Ｓの圧力を大気圧に設定する際に開放されるバルブである。バルブ２２は、例えば、冷却処理装置１０のメンテナンス時等に開放される。
ガス供給部２４は、ガスを処理容器１２内に供給するために設けられている。ガス供給部２４は、例えば、冷却処理装置１０によってウエハＷを冷却する際に、処理容器１２内に供給される。ガス供給部２４は、例えば、Ａｒガスといった希ガスを供給することができる。このため、ガス供給部２４は、ガスソース２４ｓ、バルブ２４ａ、マスフローコントローラといった流量制御器２４ｆ、及びバルブ２４ｂを有している。ガスソース２４ｓは、バルブ２４ａ、流量制御器２４ｆ、及びバルブ２４ｂを介して、処理容器１２に接続されている。
図２に示すように、静電チャックＥＳＣは、処理容器１２内に設けられている。この静電チャックＥＳＣは、一実施形態では、静電吸着装置１４の一部を構成している。静電チャックＥＳＣは、静電力によりその上面、即ち載置面ＵＳに載置されたウエハＷを吸着する。この静電チャックＥＳＣは、一実施形態では、第１支持部２８及び第２支持部３０と共に、ペデスタル２６を構成している。第１支持部２８は、略柱形状を有しており、例えば銅（Ｃｕ）といった高い熱伝導率を有する材料から構成されている。第２支持部３０は、第１支持部２８上に設けられている。第２支持部３０も、例えば銅（Ｃｕ）といった高い熱伝導率を有する材料から構成されている。一例において、第２支持部３０は、略円盤形状の上側部分、及び、下方に向かうにつれて水平断面の面積が小さくなる下側部分を有している。静電チャックＥＳＣは、この第２支持部３０上に設けられている。
また、冷却処理装置１０は、一実施形態に係る冷却機構である、冷凍機１６を更に備えている。ペデスタル２６は、この冷凍機１６上に設けられている。冷凍機１６は、冷却ヘッド１６ｈに及び本体部１６ｍを有している。冷却ヘッド１６ｈは、冷却面を提供しており、この冷却面が第１支持部２８に接している。本体部１６ｍは、ヘリウム（Ｈｅ）といったガスを用いたギボード・マクマーン（Ｇｉｆｆｏｒｄ−ＭｃＭａｈｏｎ）サイクル（Ｇ−Ｍサイクル）により、冷却ヘッド１６ｈを冷却する。かかる冷凍機１６は、静電チャックＥＳＣ上に載置されたウエハＷを、−２６３℃〜−６０℃の範囲内の温度に冷却する冷却能力を有している。この範囲の温度の下限値は、冷凍機１６自体の下限の冷却温度にウエハＷでの温度上昇分（例えば、２℃）を加味した温度である。また、当該温度範囲の上限値（−６０℃）は、ガルデン（登録商標）といった一般的な冷媒を用いて実現可能な下限温度よりも低い温度であり、当該上限値以下の温度に冷却される箇所に接着剤及び真空シールが用いられると、これら接着剤及び真空シールが脆化し得る温度である。なお、冷凍機１６は、上述した温度範囲内の温度にウエハＷを冷却することができれば、Ｇ−Ｍサイクルを用いる冷凍機に限定されるものではない。また、冷却機構は、冷凍機に限定されるものではなく、静電チャックＥＳＣを冷却し、これにより、ウエハＷを冷却することができるものであれば、任意の冷却機構であり得る。
また、図２に示すように、冷却処理装置１０は、リフタピン３２、駆動装置３４、バックサイドガス用のガスライン３６、及び、バックサイドガス用のガス供給部３８を更に備えている。一例において、冷却処理装置１０は、三つのリフタピン３２を有しており、リフタピン３２は、ペデスタル２６を鉛直方向に貫通する孔内に挿入されている。また、三つのリフタピン３２は、ペデスタル２６の中心に対して周方向に略等間隔で配置されている。これらのリフタピン３２は、リンク４０を介して駆動装置３４に接続されている。駆動装置３４は、リフタピン３２を上下に移動させる。リフタピン３２は、処理容器１２内にウエハＷが搬入されるとき、及び、処理容器１２からウエハＷが搬出されるときに、上昇する。これにより、リフタピン３２の先端は、静電チャックＥＳＣの上方に突き出た状態となる。この状態において、ウエハＷは、上述した搬送ユニットＴＵ２からリフタピン３２の先端に渡される。或いは、リフタピン３２の先端に支持されたウエハＷが、搬送ユニットＴＵ２によって受け取られる。一方、リフタピン３２が下降すると、リフタピン３２の先端に支持されたウエハは、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳ上に載置される。
ガスライン３６は、処理容器１２の外部から当該処理容器１２内へと延び、更に、ペデスタル２６の側面から当該ペデスタル２６の内部を通過して、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳまで延びている。このガスライン３６は、ガス供給部３８に接続されている。ガス供給部３８は、熱伝達用のバックサイドガス、例えば、Ｈｅガスを、ガスライン３６に供給する。ガスライン３６に供給されたガスは、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳ、即ち、後述する第２絶縁層とウエハＷとの間に供給される。
以下、一実施形態の静電吸着装置１４について、図２と共に、図３、図４、図５、及び図６を参照して、詳細に説明する。図３は、一実施形態に係る静電吸着装置の斜視図である。図４は、一実施形態に係る静電チャックの断面図である。図５は、一実施形態に係る静電チャックの給電端子を含む一部領域を拡大して示す斜視図である。図５では、後述する第２絶縁層は省略されている。図６は、一実施形態に係る静電吸着装置の一部を拡大して示す断面図であり、給電端子と配線との電気的接続に関連する部位を示している。
図２及び図３に示すように、静電吸着装置１４は、静電チャックＥＳＣ、端子部材５０、付勢部５２、配線５４、及び、電源５６を備えている。静電チャックＥＳＣは、図３及び図４に示すように、基台６０、第１絶縁層６２、吸着電極６４、及び第２絶縁層６６を有している。
基台６０は、代表的には金属、例えば、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）から構成されており、略円盤形状を有している。なお、基台６０は、金属以外のセラミックス等から構成されていてもよい。図４に示すように、基台６０は、その表面として、第１面６０１、及び第２面６０２を有している。第１面６０１は、基台６０の上面であり、略円形であり、且つ、略平坦な面である。第２面６０２は、第１面６０１以外の基台６０の表面であり、一例においては、基台６０の側面６０ｓ及び基台６０の下面６０ｂを含んでいる。なお、側面６０ｓは第１面６０１に交差又は直交する方向に延在しており、下面６０ｂは第１面６０１に対向している。
第１絶縁層６２は、基台６０上に設けられている。第１絶縁層６２は、絶縁体、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成されている。第１絶縁層６２は、基台６０に絶縁体を溶射することによって形成され得る。
図４及び図５に示すように、第１絶縁層６２は、第１部分６２１及び第２部分６２２を含んでいる。第１部分６２１は、基台６０の第１面６０１上で延在している。第２部分６２２は、第１部分６２１に連続して、第２面６０２の一部の上まで延在している。なお、第１絶縁層６２の第２部分６２２の詳細については、後述する。
第１絶縁層６２の第１部分６２１上には、吸着電極６４が設けられている。即ち、吸着電極６４は、第１絶縁層６２の第１部分６２１を介して第１面６０１上に設けられている。一例において、静電チャックＥＳＣは、双極タイプの静電チャックであり、図４及び図５に示すように、吸着電極６４は、第１電極６４ａ及び第２電極６４ｂを含んでいる。第１電極６４ａ及び第２電極６４ｂは、静電チャックＥＳＣの縁部から中央に向けて螺旋状に延在している。
第２絶縁層６６は、第１絶縁層６２の第１部分６２１及び吸着電極６４を覆うように設けられている。第２絶縁層６６は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から構成されている。図３及び図４に示すように、第２絶縁層６６の上面は、載置面ＵＳを構成しており、底面６６ｂ、突出部６６ａ、及び複数の突出部６６ｐを含んでいる。突出部６６ａ及び複数の突出部６６ｐは、底面６６ｂから上方に隆起するように形成されている。突出部６６ａは、静電チャックＥＳＣの中心に対して周方向において環状に延在している。また、複数の突出部６６ｐは、略柱形状を有しており、突出部６６ａによって囲まれた領域内で分布するよう配置されている。このような形状を有する第２絶縁層６６は、第１絶縁層６２の第１部分６２１及び吸着電極６４上に絶縁体を溶射して絶縁体層を形成し、次いで、当該絶縁体層に対するブラスト加工を行うことにより、形成することができる。
ウエハＷが静電チャックＥＳＣ上に載置されると、突出部６６ａの上端は当該ウエハＷのエッジ領域の裏面に接し、突出部６６ｐの上端は当該ウエハＷの裏面に接するようになっている。ウエハＷが突出部６６ａの上端及び突出部６６ｐの上端に接するように静電チャックＥＳＣ上に載置されると、第２絶縁層６６の底面６６ｂとウエハＷの裏面の間には空間が形成される。この空間には、図３に示すガスライン３６からバックサイドガスが供給されるようになっている。また、当該空間に供給されたガスは、ペデスタル２６を貫通するように設けられたガスライン７０を介して回収される。
一実施形態では、図５及び図６に示すように、基台６０の側面６０ｓは、凹部６０ｃを画成している。第１絶縁層６２の第２部分６２２は、当該凹部６０ｃを画成する基台６０の面上で延在している。また、基台６０の当該凹部６０ｃを画成する面は、第１面６０１に非平行な、即ち、第１面６０１に交差又は直交する方向に延びる領域６０ｒを含んでいる。この領域６０ｒは、一実施形態においては、凹部６０ｃを、静電チャックＥＳＣの中央側から画成する面である。
領域６０ｒ上に設けられた第１絶縁層６２の第２部分６２２上には、吸着電極６４に電気的に接続された導体パターン７２が延在している。導体パターン７２は、領域６０ｒ上に設けられた第２部分６２２上に、給電端子７４を提供している。一実施形態においては、導体パターン７２は、第１導体パターン７２ａ及び第２導体パターン７２ｂを含んでいる。また、給電端子７４は、第１給電端子７４ａ及び第２給電端子７４ｂを含んでいる。第１導体パターン７２ａは、第１電極６４ａに電気的に接続されており、領域６０ｒ上に設けられた第２部分６２２上に第１給電端子７４ａを提供している。また、第２導体パターン７２ｂは、第２電極６４ｂに電気的に接続されており、領域６０ｒ上に設けられた第２部分６２２上に第２給電端子７４ｂを提供している。第１給電端子７４ａ及び第２給電端子７４ｂには、電源５６に接続された二つの配線５４がそれぞれ電気的に接続される。電源５６からは、第１電極６４ａ及び第２電極６４ｂには、電位の異なる電圧が印加されるようになっている。これにより、静電チャックＥＳＣが静電力を発生するようになっている。
以下、第１給電端子７４ａと配線５４の電気的接続のための構成、及び、第２給電端子７４ｂと配線５４の電気的接続のための構成について説明する。なお、第１給電端子７４ａと配線５４の電気的接続のための構成、及び、第２給電端子７４ｂと配線５４の電気的接続のための構成は、同様である。したがって、以下では、参照符号「７２」で示す一つの給電端子と一つの配線５４との電気的接続の構成について説明する。
図３及び図６に示すように、給電端子７４と配線５４との電気的接続は、給電端子７４と配線５４との間に端子部材５０を介在させ、給電端子７４に端子部材５０を物理的に接触させることによって実現される。この端子部材５０は、主部５０ｍ及び先端部５０ｄを含んでいる。主部５０ｍは、略柱形状を有している。主部５０ｍには、ねじ穴が形成されている。このねじ穴は、主部５０ｍの一端から当該主部５０ｍの長手方向に延びている。先端部５０ｄは、主部５０ｍの他端側で当該主部５０ｍに連続している。この先端部５０ｄは、略円盤形状を有している。この先端部５０ｄには、接触部５０ｃを提供している。一実施形態では、先端部５０ｄには、環状に延在する溝が形成されている。この溝には、導体から構成されたバネが収容されている。このバネは、例えば、コイル状のバネである。当該バネは、一実施形態の接触部５０ｃを構成しており、給電端子７４に物理的に接触するようになっている。
また、端子部材５０の接触部５０ｃは、付勢部５２によって、給電端子７４に対して付勢されるように構成されている。一実施形態では、付勢部５２は、導体から構成されたねじである。ねじ５２は、絶縁性の支持部材８０によって支持されている。支持部材８０は、主部８０ｍと突出部８０ｐを含んでいる。主部８０ｍは、基台６０の側面６０ｓ及び第２支持部３０の側面に沿って延在している。主部８０ｍには貫通孔が形成されており、また、基台６０には、主部８０ｍの当該貫通孔に連続して延びるよう、ねじ孔が形成されている。このねじ穴にねじ８２が螺合されると、支持部材８０は基台６０に対して固定される。
支持部材８０の突出部８０ｐは、主部８０ｍから突出するように延びている。支持部材８０の突出部８０ｐは、基台６０の凹部６０ｃに挿入される。この突出部８０ｐは、端子部材５０の主部５０ｍが挿入される穴８０ｈを提供している。また、支持部材８０の主部８０ｍには、穴８０ｈに連続するように貫通穴が形成されている。この貫通穴を通って端子部材５０の主部５０ｍのねじ穴にねじ５２が螺合されることにより、接触部５０ｃは給電端子７４に対して付勢される。
また、図３及び図６に示すように、配線５４は、支持部材８０の主部８０ｍに沿って設けられている。配線５４には、ねじ５２が通る孔が形成されており、配線５４は、主部８０ｍとねじ５２の頭部との間に挟持されるようになっている。これにより、配線５４とねじ５２とが導通し、ねじ５２と端子部材５０とが導通し、結果的に、配線５４と給電端子７４との電気的接続が実現される。なお、一実施形態では、ねじ５２の頭部と配線５４との間には、導体から構成されたワッシャ８４が設けられていてもよい。
以上説明した静電吸着装置１４では、給電端子７４に端子部材５０の接触部５０ｃが当接し、且つ、端子部材５０の接触部５０ｃがねじ（付勢部）５２によって給電端子７４に対して付勢される。したがって、静電吸着装置１４では、給電端子７４と配線５４の接続に関連する部位に、接着剤及び真空シールを必要とすることなく、当該給電端子７４と配線５４の電気的接続を確保することができる。故に、給電端子７４と配線５４の接続の信頼性を、極低温の環境下でも確保することが可能である。また、静電吸着装置１４では、基台６０の第２面６０２上に設けられた第１絶縁層６２の第２部分６２２上に給電端子７４が設けられている。したがって、付勢部５２の加圧による静電チャックＥＳＣの破壊が抑制され得る。
また、一実施形態では、付勢部がねじ５２によって構成されており、当該ねじは絶縁性の支持部材８０によって支持される。この実施形態では、簡易な構成の付勢部を実現することが可能である。
さらに、一実施形態では、端子部材５０の接触部５０ｃは、導電性のばねによって構成されている。この実施形態によれば、端子部材５０の接触部５０ｃと給電端子７４との物理的接触の信頼性が更に高められる。
再び図２を参照する。図２に示すように、冷却処理装置１０は、ランプ加熱装置ＲＨを備えている。ランプ加熱装置ＲＨは、赤外線といった加熱用の放射光を放出するランプ加熱装置である。ランプ加熱装置ＲＨは、静電チャックＥＳＣに付着した水分、特に、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳに付着した水分を除去するために、設けられている。このランプ加熱装置ＲＨにより、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳを加熱することにより、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳに付着した水分を蒸発させることが可能である。その結果、静電チャックＥＳＣの吸着力の低下を防止することが可能であり、また、静電チャックＥＳＣ内に水分が侵入して、放電が生じる事態を抑制することが可能である。
また、一実施形態では、冷却処理装置１０は、シールド部材ＳＨを更に備えている。シールド部材ＳＨは、アルミニウム又はステンレスといった金属製である。シールド部材ＳＨは、載置面ＵＳ以外の静電チャックＥＳＣの表面に沿って設けられている。具体的に、シールド部材ＳＨは、その上側部分において略円筒形状を有しており、静電チャックＥＳＣの側面に沿って延在している。また、一実施形態では、シールド部材ＳＨは、更に、第１支持部２８及び第２支持部３０の表面に沿って延在している。また更に、シールド部材ＳＨは、冷却ヘッド１６ｈの表面に沿って延在している。この実施形態では、シールド部材ＳＨは、その上側部分において、静電チャックＥＳＣの側面及び第２支持部３０の側面に沿って延びる略円筒形状を有し、その中間部分において、第１支持部２８の側面に向けて内側に延びる略環状板形状を有し、その下側部分において、第１支持部２８及び冷却ヘッド１６ｈに沿って延びる略円筒形状を有している。このシールド部材ＳＨは、例えば１０ｍｍ以下の間隙をもって静電チャックＥＳＣの表面から離間している。
かかるシールド部材ＳＨを備える冷却処理装置では、シールド部材ＳＨと静電チャックＥＳＣとの間に存在する水分の大半は、シールド部材ＳＨで反射され、冷却された静電チャックＥＳＣの表面（側面）に付着する。したがって、シールド部材ＳＨと静電チャックＥＳＣとの間に存在する水分は、図２において黒塗りの円で示すように、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳまで到達することが抑制される。
以下、冷却処理装置１０、及び、当該冷却処理装置１０をプロセスモジュールとして備える処理システム１００の応用例について説明する。一つの応用例では、処理システム１００は、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を構成するＭＴＪ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｕｎｎｅｌ Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）素子の製造に使用される。
図７は、一例に係るＭＴＪ素子の断面図である。図７に示すＭＴＪ素子２００は、第１磁性層２２２、第２磁性層２２６、及び、トンネル絶縁層２２４を含んでいる。トンネル絶縁層２２４は、第１磁性層２２２と第２磁性層２２６の間に設けられている。第１磁性層２２２及び第２磁性層２２６は、例えばＣｏ−Ｆｅ−Ｂ層等の磁性金属層であり得る。トンネル絶縁層２２４は、例えば酸化マグネシウム層、酸化アルミニウム層、酸化チタン層等の金属酸化物層であり得る。
ＭＴＪ素子２００は、更に、下部電極層２１２、下地層２１４、反強磁性層２１６、磁性層２１８、磁性層２２０及びキャップ層２２８を備え得る。下地層２１４は下部電極層２１２上に設けられる。反強磁性層２１６は下地層２１４上に設けられる。磁性層２１８は、反強磁性層２１６上に設けられる。磁性層２２０は、磁性層２１８上に設けられる。第１磁性層２２２は、磁性層２２０上に設けられる。キャップ層２２８は、第２磁性層２２６上に設けられる。一例では、下部電極層２１２はＲｕ層であり、下地層２１４はＴａ層であり、反強磁性層２１６はＭｎ−Ｐｔ層であり、磁性層２１８はＣｏ−Ｆｅ層であり、磁性層２２０はＲｕ層であり、キャップ層２２８はＴａ層である。
冷却処理装置１０は、例えば、ＭＴＪ素子２００の第２磁性層２２６の成膜前、又は成膜時に用いることができる。ＣｏＦｅＢ層である第２磁性層２２６の成膜前又は成膜時に冷却処理装置１０を用いて、ＭＴＪ素子２００が形成されるウエハＷを冷却すると、優れた膜質の第２磁性層２２６を形成することが可能である。なお、冷却処理装置１０が成膜時に利用される場合には、当該冷却処理装置１０は、物理気相成長装置として構成される。この場合には、冷却処理装置１０は、ターゲット、ターゲットホルダ、プラズマ生成用の電極、当該電極に電力を供給する電源等を更に備えた装置となる。
以下、冷却処理装置１０の運用方法について説明し、また、当該運用方法を制御部Ｃｎｔによって実行するための制御部Ｃｎｔの制御について説明する。図８は、冷却処理装置の運用方法の一実施形態を示す流れ図である。図８に示す運用方法は、例えば、処理容器１２内の空間Ｓを大気に開放した状態で冷却処理装置１０の保守を行った後に、再び冷却処理装置１０をウエハＷの冷却のために稼働させる際に用いられる。
図８に示す方法では、上述した保守後に工程Ｓ８１が実行される。工程Ｓ８１では、第１減圧部１８及び第２減圧部２０によって、処理容器１２内の空間Ｓが減圧される。この工程Ｓ８１では、処理容器１２内の空間Ｓを減圧するよう、制御部Ｃｎｔが第１減圧部１８及び第２減圧部２０を制御し得る。
続く工程Ｓ８２では、ランプ加熱装置ＲＨによる加熱が行われ、静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳに付着した水分が除去される。この工程Ｓ８２では、ランプ加熱装置ＲＨを作動させるよう、制御部Ｃｎｔが、ランプ加熱装置ＲＨを制御し得る。
ランプ加熱装置ＲＨによる水分の除去の終了後、続く工程Ｓ８３では、冷凍機１６によって静電チャックＥＳＣが冷却される。この工程Ｓ８３では、冷凍機１６を作動させるよう、制御部Ｃｎｔが冷凍機１６を制御し得る。この工程Ｓ８３の後、冷却処理装置１０の処理容器１２内にウエハＷが搬送されて、当該ウエハＷが静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳ上に載置されることにより、ウエハＷが冷却される。
処理容器１２内の空間Ｓを大気に開放して冷却処理装置１０の保守を行うと、処理容器１２内の空間Ｓ内及び静電チャックＥＳＣ上には水分が存在する事態が生じ、処理容器１２内の空間Ｓを減圧するだけでは、水分の除去には相当な時間を要することとなる。しかしながら、図８に示す運用方法によれば、工程Ｓ８２においてランプ加熱装置ＲＨによって載置面ＵＳが加熱されるので、載置面ＵＳに付着した水分の除去に要する時間を短縮することが可能となる。
以下、冷却処理装置１０の別の運用方法について説明する。図９は、冷却処理装置の運用方法の別の実施形態を示す流れ図である。図９に示す方法では、まず、工程Ｓ９１において、処理容器１２内の空間Ｓが減圧された状態で冷凍機１６が停止される。この工程Ｓ９１では、冷凍機１６を停止させるよう、制御部Ｃｎｔが冷凍機１６を制御し得る。続く工程Ｓ９２では、ランプ加熱装置ＲＨによって載置面ＵＳが加熱される。この工程Ｓ９２では、ランプ加熱装置ＲＨを作動させるよう、制御部Ｃｎｔがランプ加熱装置ＲＨを制御し得る。この実施形態の運用方法は、例えば、冷却処理装置１０においてウエハＷを処理した後、更に別のウエハＷを冷却処理装置１０において処理する前に載置面ＵＳの水分を除去するために用いることが可能である。なお、減圧環境下では、例えば、−２３０℃程度の温度に載置面ＵＳを加熱することにより、当該載置面ＵＳに付着している水分を効率的に昇華させることが可能である。
図１０に冷却処理装置の運用方法の更に別の実施形態の流れ図を示す。図１０に示す運用方法は、冷却処理装置１０の保守前などに処理容器１２内の空間Ｓを大気に開放する際に用いることができる方法であり、図９の運用方法の工程Ｓ９１及び工程Ｓ９２に加えて、工程Ｓ９２の実行後に実行される工程Ｓ９３を更に含んでいる。
工程Ｓ９３では、バルブ２２が開放される。これにより処理容器１２内の空間Ｓが大気に開放される。この工程Ｓ９３では、バルブ２２が開くよう、制御部Ｃｎｔがバルブ２２を制御し得る。
処理容器１２内の空間Ｓを大気に開放する際に静電チャックＥＳＣの温度が低温のままでは、静電チャックＥＳＣの表面に相当量の水分が付着する事態が生じ得る。また、静電チャックＥＳＣを低温状態から昇温するためには相当な時間が必要である。しかしながら、図１０に示す運用方法によれば、ランプ加熱装置ＲＨによって載置面ＵＳを加熱することができるので、載置面ＵＳに対する水分の付着を抑制することができる。また、載置面ＵＳの昇温に必要な時間を短縮させることが可能である。
以下、別の実施形態に係る冷却処理装置について、図１１を参照して説明する。図１１に示す冷却処理装置１０Ａは、冷却処理装置１０に代えて処理システム１００のプロセスモジュールＰＭとして利用することができる。また、この冷却処理装置１０Ａは、上述した実施形態の運用方法に基づいて、運用することができる。
冷却処理装置１０Ａは、シールド部材ＳＨに代えてシールド部材ＳＨ２を備えている。シールド部材ＳＨ２は、その下端側において、冷凍機１６の冷却ヘッド１６ｈに接触している。その他の点では、冷却処理装置１０Ａの構成は、冷却処理装置１０の構成と同様である。
冷却処理装置１０Ａは、冷凍機１６が静電チャックＥＳＣに加えてシールド部材ＳＨ２も冷却するよう構成されている。したがって、冷却処理装置１０Ａでは、処理容器１２内の空間Ｓ内に存在する水分は、シールド部材ＳＨ２に付着し、当該水分が静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳに付着することが抑制される。また、シールド部材ＳＨ２と静電チャックＥＳＣとの間に存在する水分も、シールド部材ＳＨ２又は静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳ以外の表面（側面）に付着し、当該水分が静電チャックＥＳＣの載置面ＵＳに付着することが抑制される。
以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、給電端子７４は、基台６０の第１面６０１に対向する当該基台６０の別の面に形成されていてもよい。また、上述した実施形態の静電チャックＥＳＣは、双極タイプの静電チャックであったが、変形態様においては単極タイプの静電チャックであってもよい。また、静電チャックＥＳＣの吸着電極６４への給電のための構成は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、任意の構成によって実現されてもよい。また、上述した応用例では、主として第２磁性層２２６の成膜前、又は成膜時に冷却処理装置１０が用いられているが、冷却処理装置１０はＭＴＪ素子２００の他の層の成膜前又は成膜時に利用されてもよく、或いは、ＭＴＪ素子とは異なる素子の製造における工程に用いられてもよい。
１０，１０Ａ…冷却処理装置、１２…処理容器、１４…静電吸着装置、１６…冷凍機、１８…第１減圧部、２０…第２減圧部、２２…バルブ、２４…ガス供給部、２６…ペデスタル、３２…リフタピン、３４…駆動装置、３６…ガスライン、３８…ガス供給部、５０…端子部材、５０ｃ…接触部、５２…付勢部（ねじ）、５４…配線、５６…電源、ＥＳＣ…静電チャック、ＵＳ…載置面、６０…基台、６０１…第１面、６０２…第２面、６０ｓ…側面、６０ｂ…下面、６０ｃ…凹部、６０ｒ…領域、６２…第１絶縁層、６２１…第１部分、６２２…第２部分、６４…吸着電極、６４ａ…第１電極、６４ｂ…第２電極、６６…第２絶縁層、６６ｂ…底面、６６ａ…突出部、６６ｐ…突出部、７２…導体パターン、７２ａ…第１導体パターン、７２ｂ…第２導体パターン、７４…給電端子、７４ａ…第１給電端子、７４ｂ…第２給電端子、８０…支持部材、８０ｍ…主部、８０ｐ…突出部、８０ｈ…穴、８４…ワッシャ、ＲＨ…ランプ加熱装置、ＳＨ，ＳＨ２…シールド部材、１００…処理システム、Ｃｎｔ…制御部。

Claims (12)

  1. 処理容器と、
    前記処理容器内に設けられた静電チャックであり、被処理体を載置する載置面を有する、該静電チャックと、
    前記静電チャックを冷却するための冷却機構と、
    前記載置面に付着した水分を除去するためのランプ加熱装置と、
    を備える冷却処理装置。
  2. 前記静電チャックの載置面以外の表面に沿って設けられた金属製のシールド部材を更に備える、請求項１に記載の冷却処理装置。
  3. 前記冷却機構は、前記静電チャックに加えて前記シールド部材を冷却する、請求項２に記載の冷却処理装置。
  4. 前記シールド部材は前記冷却機構に接触している、請求項３に記載の冷却処理装置。
  5. 前記処理容器内の空間を減圧する排気装置と、
    前記処理容器内の空間を大気に開放するためのバルブと、
    を更に備える、請求項１〜４の何れか一項に記載の冷却処理装置。
  6. 前記ランプ加熱装置、前記冷却機構、及び前記排気装置を制御する制御部を更に備え、
    前記制御部は、
    前記処理容器内の空間を減圧するよう前記排気装置を制御し、
    前記静電チャックの前記載置面に付着した水分を除去するよう前記ランプ加熱装置を制御し、
    前記ランプ加熱装置による水分の除去の終了後、前記静電チャックを冷却するよう前記冷却機構を制御する、
    請求項５に記載の冷却処理装置。
  7. 前記ランプ加熱装置、及び前記冷却機構を制御する制御部を更に備え、
    前記制御部は、
    前記排気装置によって前記処理容器内の空間が減圧された状態において、前記冷却機構による冷却を停止させるよう該冷却機構を制御し、
    前記冷却機構による冷却の停止後、前記静電チャックの前記載置面を加熱するよう前記ランプ加熱装置を制御する、
    請求項５に記載の冷却処理装置。
  8. 前記制御部は、前記ランプ加熱装置を制御した後、前記処理容器内の空間を大気に開放するよう前記バルブを制御する、請求項７に記載の冷却処理装置。
  9. 前記冷却機構は、冷凍機である、請求項１〜８の何れか一項に記載の冷却処理装置。
  10. 請求項５に記載された冷却処理装置の運用方法であって、
    前記排気装置を用いて前記処理容器内の空間を減圧する工程と、
    前記ランプ加熱装置を用いて前記静電チャックの前記載置面に付着した水分を除去する工程と、
    前記ランプ加熱装置による水分の除去の終了後、前記冷却機構を用いて前記静電チャックを冷却する工程と、
    を含む運用方法。
  11. 請求項５に記載された冷却処理装置の運用方法であって、
    前記排気装置によって前記処理容器内の空間が減圧された状態において、前記冷却機構による冷却を停止させる工程と、
    前記冷却機構による冷却の停止後、前記ランプ加熱装置を用いて前記静電チャックの前記載置面を加熱する工程と、
    を含む運用方法。
  12. 前記載置面を加熱する工程の実行後、前記処理容器内の空間を大気に開放するよう前記バルブを開放する工程を更に含む、請求項１１に記載の運用方法。
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