JP2020107857A - 載置台、基板処理装置及び制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】載置面と被処理体との接触面積を可変に制御することが可能な技術を提供する。【解決手段】第１の流路、凹部及び前記凹部に接続される第２の流路が形成された基台と、前記第２の流路から前記凹部への流体の充填又は放出により前記基台の上の被処理体と載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構と、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、基板処理装置及び制御方法に関する。
ウェハの面内温度を均一にすることでウェハの処理の面内均一性を高める技術が提案されている。例えば、特許文献１は、ウェハを載置する載置台の載置面に設けられたドット状の凸部の疎密を中心領域と外周領域とで変えることでウェハの面内温度を制御する構造を提案する。
特開２０１４−１９５０４７号公報
本開示は、載置面と被処理体との接触面積を可変に制御することが可能な技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、第１の流路、凹部及び前記凹部に接続される第２の流路が形成された基台と、前記第２の流路から前記凹部への流体の充填又は放出により前記基台の上の被処理体と載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構と、を有する載置台が提供される。
一の側面によれば、載置面と被処理体との接触面積を可変に制御することができる。
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断面模式図。 一実施形態に係る可変制御機構の電極の一例を示す図。 一実施形態に係る可変制御機構のラビリンス構造の一例を示す図。 一実施形態の変形例に係る可変制御機構の一例を示す図。 従来の基板処理装置の制御方法の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る基板処理装置の制御方法の一例を示すフローチャート。
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］
まず、一実施形態に係る基板処理装置１について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す断面模式図である。
基板処理装置１は、チャンバ１０を備える。チャンバ１０は、その中に内部空間１０ｓを提供する。チャンバ１０はチャンバ本体１２を含む。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有する。チャンバ本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。
チャンバ本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。ウェハＷは、通路１２ｐを通して内部空間１０ｓとチャンバ１０の外部との間で搬送される。通路１２ｐは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１２ｇにより開閉される。
チャンバ本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成される。支持部１３は、略円筒形状を有する。支持部１３は、内部空間１０ｓの中で、チャンバ本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、上部に載置台１４を有する。載置台１４は、内部空間１０ｓの中において、ウェハＷを支持する。
載置台１４は、基台１８及び静電チャック２０を有する。載置台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６上に設けられている。基台１８は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
静電チャック２０は、基台１８上に設けられている。静電チャック２０の表面は、ウェハＷが載置される載置面となっている。静電チャック２０は、図２に示すように、一対の絶縁膜の本体部２１ａ及び本体部２１ａの間に設けられた膜状の電極２０ａを有している。静電チャック２０は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。
図１に戻り、静電チャック２０の電極は、スイッチ２０ｓを介して直流電源２０ｐに接続されている。静電チャック２０の電極に直流電源２０ｐからの電圧が印加されると、静電チャック２０とウェハＷとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、ウェハＷが静電チャック２０に保持される。
基台１８の周縁部上には、ウェハＷのエッジを囲むように、エッジリング２５が配置される。エッジリング２５はフォーカスリングとも呼ばれる。エッジリング２５は、ウェハＷに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング２５は、シリコン、炭化シリコン又は石英などから形成され得る。
基台１８の内部には、流路１８ｆが設けられている。流路１８ｆには、チャンバ１０の外部に設けられているチラーユニット（図示しない）から配管２２ａを介して熱交換媒体（例えば冷媒）が供給される。流路１８ｆに供給された熱交換媒体は、配管２２ｂを介してチラーユニットに戻される。基板処理装置１では、静電チャック２０上に載置されたウェハＷの温度が、熱交換媒体と基台１８との熱交換により、調整される。配管２２ａ、配管２２ｂにより形成される流路は、第１の流路の一例である。
基板処理装置１には、冷媒用の配管２４ａ及び配管２４ｂが設けられている。配管２４ａ及び配管２４ｂは、伝熱ガス供給部からの伝熱ガスの一例であるヘリウム（Ｈｅ）ガスを供給する。配管２４ａは、基台１８に形成された冷媒用の流路２４ｃに連通し、静電チャック２０の表面とウェハＷの裏面との間にヘリウムガスを供給する。配管２４ｂは、基台１８に形成された冷媒用の流路２４ｄに連通し、基台１８の上部に形成された凹部１８ａと静電チャック２０により画成される空間Ｕにヘリウムガスを供給する。ただし、伝熱ガス供給部から供給される伝熱ガスは、任意の不活性ガスであってもよい。配管２４ｂ、流路２４ｄにより形成される流路は、凹部１８ａに接続される第２の流路の一例である。
基板処理装置１は、上部電極３０を更に備える。上部電極３０は、載置台１４の上方に設けられている。上部電極３０は、部材３２を介して、チャンバ本体１２の上部に支持されている。部材３２は、絶縁性を有する材料から形成される。上部電極３０と部材３２は、チャンバ本体１２の上部開口を閉じている。
上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を含み得る。天板３４の下面は、内部空間１０ｓの側の下面であり、内部空間１０ｓを画成する。天板３４は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４は、天板３４をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔３４ａを有する。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６は、ガス拡散室３６ａから下方に延びる複数のガス孔３６ｂを有する。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２、流量制御器群４４、及びガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含む。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４２の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
基板処理装置１では、チャンバ本体１２の内壁面及び支持部１３の外周に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、チャンバ本体１２に反応副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。
支持部１３とチャンバ本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（酸化イットリウムなどの膜）を形成することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、チャンバ本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５２を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。
基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、第１の高周波電力を発生する電源である。第１の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第１の高周波電力の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。第１の高周波電源６２は、整合器６６及び電極プレート１６を介して基台１８に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２は、一例のプラズマ生成部を構成している。
第２の高周波電源６４は、第２の高周波電力を発生する電源である。第２の高周波電力は、第１の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第１の高周波電力と共に第２の高周波電力が用いられる場合には、第２の高周波電力はウェハＷにイオンを引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第２の高周波電力の周波数は、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数である。第２の高周波電源６４は、整合器６８及び電極プレート１６を介して基台１８に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（基台１８側）のインピーダンスを整合させるための回路を有する。
なお、第１の高周波電力を用いずに、第２の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の高周波電力の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えなくてもよい。第２の高周波電源６４は一例のプラズマ生成部を構成する。
基板処理装置１においてガスが、ガス供給部から内部空間１０ｓに供給される。また、第１の高周波電力及び／又は第２の高周波電力が供給されることにより、上部電極３０と基台１８との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界がガスからプラズマを生成する。
基板処理装置１は、電源７０を備えている。電源７０は、上部電極３０に接続されている。電源７０は内部空間１０ｓ内に存在する正イオンを天板３４に引き込むための電圧を、上部電極３０に印加する。
基板処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、基板処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置１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る。また、制御部８０では、表示装置により、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置１で各種の処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置１の各部を制御する。
制御部８０の記憶部には、基板処理装置１で実行される各種の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、処理条件に応じて基板処理装置１の各構成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。
[載置台]
次に、基板処理装置１に設けられる載置台１４について詳細に説明する。図２は、一実施形態に係る載置台１４を示す断面模式図である。図２では、基台１８は、下面１８ｄ及び上面１８ｕを有している。下面１８ｄは略平坦な面であり、上面１８ｕは環状である。上面１８ｕの内側には略円筒状の凹部１８ａが形成され、凹部１８ａの底面は上面１８ｕよりも低い位置にある。凹部１８ａの底面と上面１８ｕとの間には、上面１８ｕよりも低い位置であって凹部１８ａの底面よりも高い位置に段差部１８ｂが形成されている。
基台１８は、中央部１８ｃ、中間部１８ｇ及び周縁部１８ｅを有している。中央部１８ｃの上面は、凹部１８ａの底面の中心領域となる。一方、周縁部１８ｅの上面は、上面１８ｕの領域となる。中間部１８ｇの上面は、凹部１８ａの底面の周縁領域と段差部１８ｂの領域となる。
周縁部１８ｅ及び中央部１８ｃの内部には、流路２４ｃ及び流路２４ｄが形成されている。例えば、流路２４ｃは、基台１８の周縁部１８ｅから延在して、ウェハＷの外周側からウェハＷの裏面と静電チャック２０の表面との間にヘリウムガスを供給する。流路２４ｄは、基台１８の中央部１８ｃから延在して、基台１８の中央部１８ｃ及び中間部１ｇに形成された凹部１８ａ内の空間Ｕにヘリウムガスを供給する。
静電チャック２０は、基台１８上に配置される。静電チャック２０は、第１の部材１０１と第２の部材１０２とを有する。図３（ａ）は、第１の部材１０１と第２の部材１０２との一例を示す。第１の部材１０１は円板状であり、第１の部材１０１の表面１０１ｂ上に複数の凸部１０１ａがドット状に設けられている。第２の部材１０２は円板状であり、第２の部材１０２の表面１０２ｂ上に複数の凸部１０２ａがドット状に設けられている。第１の部材１０１は絶縁体の間に電極２０ａを有している。第２の部材１０２は絶縁体により形成され、電極を有していない。一実施形態においては、複数の凸部１０１ａ及び複数の凸部１０２ａは、それぞれ同一形状且つ同じ大きさを呈しているが、これに限らない。なお、図３（ａ）では、凸部１０１ａ及び凸部１０２ａの数を簡略化して示している。
ウェハＷの裏面と載置面との接触面積を可変に制御する機構(以下、「可変制御機構１００」ともいう。)は、第１の部材１０１と第２の部材１２０と空間Ｕにヘリウムガスを供給する機構とを有する。
第１の部材１０１と第２の部材１０２とは同心円状に配置され、第２の部材１０２の直径は、第１の部材１０１の直径よりも小さい。第１の部材１０１は、第２の部材１０２の複数の凸部１０２ａに対応する位置に複数の貫通孔１０１ｃを有する。第２の部材１０２が持ち上げられると、複数の凸部１０２ａは複数の貫通孔１０１ｃを貫通する。これにより、複数の凸部１０２ａの上面が複数の凸部１０１ａの上面と同じ高さになるまで第２の部材１０２を持ち上げることができる。
図２に戻り、第１の部材１０１は、基台１８の周縁部１８ｅにて上面１８ｕ上に固定されている。よって、第１の部材１０１は固定され、移動しない。第２の部材１０２は、第１の部材１０１の下方に設けられ、固定されていない。よって、第２の部材１０２は移動する。第１の部材１０１と第２の部材１０２との間にはＯリング１０４が介在する。
Ｏリングは、基台１８の中央部１８ｃの外周側に配置され、真空雰囲気の内部空間１０ｓを、大気雰囲気の空間Ｕから密閉する。Ｏリング１０４は、真空雰囲気の内部空間１０ｓを、大気雰囲気の空間Ｕから密閉する伸縮性部材の一例であって、これに限られない。例えば、伸縮性部材は、磁性流体シール又はメタルシールであってもよい。
図４に示すように、第１の部材１０１と第２の部材１０２とは、Ｏリング１０４の外周側にてラビリンス構造Ｂを有してもよい。図４の例では、第２の部材１０２は、凸部１０２ａに近接してその内側に凸部１０２ａよりも高さの低い隔離壁１１０２を有し、第１の部材１０１は、凸部１０１ａと反対側に垂直に伸びる２つの垂直壁１１０１を有する。隔離壁１１０２は、２つの垂直壁１１０１の間において隔離壁１１０２の上端が垂直壁１１０１の下端よりも上になるように延在することによりラビリンス構造Ｂが形成される。ラビリンス構造Ｂは、プラズマがＯリング１０４側へ侵入することを防ぎ、Ｏリング１０４をプラズマから保護する。また、ラビリンス構造ＢによりＯリング１０４の近傍にて異常放電が発生することを防止できる。よって、可変制御機構１００はラビリンス構造Ｂを有することが好ましい。
図２（ａ）及び（ｂ）を参照して可変制御機構１００の動作について説明する。ヘリウムガスは、伝熱ガス供給部２９から供給され、配管２３を流れ、分岐部Ａにて分岐し、更に配管２４ａ及び配管２４ｂを流れる。配管２４ａには開閉バルブ２６が設けられ、配管２４ｂには開閉バルブ２７が設けられている。開閉バルブ２６の開閉により、ヘリウムガスを流路２４ｃに流し、静電チャック２０の表面とウェハＷの裏面との間に供給するか否かを制御できる。また、開閉バルブ２７の開閉により、ヘリウムガスを流路２４ｄに流し、空間Ｕに供給するか否かを制御できる。
制御部８０は、開閉バルブ２７の開閉と空間Ｕ内に導入するヘリウムガスの流量を制御することで、第２の部材１０２を上下に移動させる。図２（ａ）の状態では、開閉バルブ２６は開き、開閉バルブ２７は閉じている。よって、ヘリウムガスは、ウェハＷの外周側からウェハＷの裏面と第１の部材１０１の表面１０１ｂとの間に供給される。これにより、静電チャック２０とウェハＷとの間の熱伝達を高める。
ヘリウムガスが空間Ｕ内に導入されていない間又はヘリウムガスが空間Ｕ内に導入されているが、空間Ｕの圧力が所定の圧力未満の場合、第２の部材１０２は、中間部１８ｇにある段差部１８ｂに置かれた状態となる。
図２（ａ）の状態では、ヘリウムガスは空間Ｕに供給されないため、第２の部材１０２の裏面は段差部１８ｂに接触する。この状態では、ウェハＷの裏面は、第１の部材１０１の複数の凸部１０１ａと接触し、第２の部材１０２の複数の凸部１０２ａとは接触しない。この状態では、ウェハＷと接触する面、つまり載置面は、複数の凸部１０１ａの上面となる。
一方、空間Ｕ内に導入されるヘリウムガスにより空間Ｕの圧力が所定の圧力以上になると、第２の部材１０２が段差部１８ｂから離間し、上に移動し始める。空間Ｕの圧力がさらに高くなると、図２（ｂ）に示すように、複数の凸部１０２ａが第１の部材１０１の貫通孔１０１ｃを貫通し、第２の部材１０２は、複数の凸部１０２ａがウェハＷに接触する位置まで上昇する。この状態では、ウェハＷと接触する面、つまり載置面は、複数の凸部１０１ａの上面及び複数の凸部１０２ａの上面となる。
このように、可変制御機構１００は、空間Ｕへのヘリウムガスの充填及び放出により第２の部材１０２を上下に移動させることで、載置面を可変に制御できる。この動作をウェハ処理中又はウェハ処理の前後に行い、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積を制御することでウェハＷの温度を制御できる。
なお、流路２４ｃを第１系統の流路ともいい、流路２４ｄを第２系統の流路ともいう。ヘリウムガスは、通常、ウェハ処理中又はウェハ処理の前後において流路２４ｃへ供給し続ける。つまり、通常、開閉バルブ２６は開の状態のままである。ただし、第２の部材１０２の上昇及び下降の状態に応じて開閉バルブ２６の開閉を制御し、流路２４ｃへのヘリウムの供給をオン・オフしてもよい。
また、ヘリウムガスを供給する機構は、流路２４ｃ及び流路２４ｄの２系統を持つ例を示したが、これに限られない。例えば、第１系統の流路２４ｃから分岐して空間Ｕにヘリウムガスを供給してもよい。
また、可変制御機構１００は、第１の部材１０１の表面１０１ｂ及び第２の部材１０２の表面１０２ｂに凸部１０１ａ及び凸部１０２ａを設けたが、これに限られない。表面１０１ｂ及び表面１０２ｂには、凸部１０１ａ及び凸部１０２ａの替わりに凹部が設けられてもよいし、凸部１０１ａ及び凸部１０２ａと凹部とが設けられてもよい。凹部が設けられている場合、ウェハＷと接触する面、つまり載置面は、表面１０１ｂ(第２の部材１０２がウェハＷと接触していない場合)、又は表面１０１ｂと表面１０２ｂ（第２の部材がウェハＷと接触している場合）となる。
また、可変制御機構１００は、第２の部材１０２の複数の凸部１０２ａを上下に移動させたが、これに限られず、１つ以上の凸部１０２ａを上下に移動させてもよい。例えば、第２の部材１０２は、凸部１０２ａが１つずつ上下に移動するように構成されてもよいし、２以上の凸部１０２ａが上下に移動するように構成されてもよいし、凸部１０２ａが一体的に移動するように構成されてもよい。
また、第２の部材１０２に凹凸を設けずに、第２の部材１０２を上下させてその表面１０２ｂをウェハＷの裏面に接触させるようにしてもよい。
また、空間Ｕにヘリウムガスを充填する前は第２の部材の凸部１０２ａがウェハＷの裏面に接触せず、空間Ｕにヘリウムガスを充填することで第２の部材の凸部１０２ａをウェハＷの裏面に接触させる構造とした。しかし、初期状態において空間Ｕにヘリウムガスを充填することで第２の部材の凸部１０２ａをウェハＷの裏面に接触させ、空間Ｕからヘリウムガスを放出することを制御することで凸部１０２ａをウェハＷの裏面から非接触にしてもよい。また、初期状態において第２の部材の凸部１０２ａをウェハＷの裏面に接触させ、ヘリウムガスを第１の部材１０１と第２の部材１０２との間の空間に供給することで第２の部材を押し下げることにより凸部１０２ａをウェハＷの裏面から非接触にしてもよい。
図３（ａ）〜（ｄ）の例では、第１の部材１０１が直流電源２０ｐに接続される電極を有し、第２の部材１０２は電極を有しない。図３（ａ）〜（ｃ）では、第１の部材１０１の貫通孔１０１ｃと第２の部材の凸部１０２ａとが一対一に対応していれば、第２の部材１０２の形状及び第２の部材の凸部１０２ａの配置及び数はいずれであってもよい。また、図３（ｄ）に示すように、第１の部材１０１と第２の部材１０２及び第３の部材１０３を有し、第２の部材１０２と第３の部材１０３とを上下に移動させてもよい。この場合、貫通孔１０１ｃと凸部１０２ａ及び凸部１０３ａとが一対一に対応していれば、第２の部材１０２及び第３の部材１０３の形状、凸部１０２ａ及び凸部１０３ａの配置及び数はいずれであってもよい。第３の部材１０３を上下に移動させるための機構としては、第３の部材１０３の下部に空間Ｕから仕切られた別の空間が設けられ、その空間にヘリウムガスを充填又は放出することで、第３の部材１０３の凸部１０３ａを上下に移動させる。これにより、可変制御機構１００は、第２の部材１０２と第３の部材１０３との上下の移動を別々に制御することで、載置面をさらに細かく可変に制御できる。
図３（ｅ）の例では、電極が２つに分割され、第１の部材１０１と第２の部材１０２とが直流電源２０ｐに接続される電極を有する。第１の部材１０１はリング状に形成される。これにより、第２の部材１０２を上昇させたときに、第１の部材１０１の内部から凸部１０２ａを上方に突出し、ウェハＷに接触させることができる。
図３（ｆ）の例では、電極が３つに分割され、第１の部材１０１と第２の部材１０２と第３の部材１０３とが直流電源２０ｐに接続される電極を有する。第１の部材１０１と第２の部材１０２とはリング状に形成される。これにより、第２の部材１０２を上昇させたときに、第１の部材１０１の内部から凸部１０２ａを上方に突出し、ウェハＷに接触させることができる。また、第３の部材１０３を上昇させたときに、第１の部材１０１及び第２の部材１０２の内部から凸部１０３ａを上方に突出し、ウェハＷに接触させることができる。
かかる構成の可変制御機構１００は、複数に分割された載置面の１つ以上を上下に移動させる動作をウェハ処理中又はウェハ処理の前後に行い、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積を制御することでウェハＷの温度を制御できる。なお、電極を分割する場合、第１の部材１０１の内周面と第２の部材１０２の外周面とは平面視で一部が重なり、その重なる部分にＯリング１０４が配置される。また、第２の部材１０２の内周面と第３の部材１０３の外周面とは平面視で一部が重なり、その重なる部分にＯリング１０４を配置してもよい。なお、第１の部材１０１、第２の部材１０２及び第３の部材１０３の少なくともいずれかは、凹部又は凸部を有しなくてもよい。
以上に説明したように、本実施形態に係る基板処理装置１に設けられた載置台１４は、基台１８と、基台１８の上のウェハＷと載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構１００とを有する。これにより、ウェハ処理中又はウェハ処理の前後において、ウェハＷを載置する載置面を可変に制御できる。これにより、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積が変わることによって、ウェハＷの温度を制御できる。
(変形例)
図５に示すように、リフターピン１０５によって第２の部材１０２の表面１０２ｂ又は表面１０２ｂの１つ以上の凸部１０２ａを上下に移動させてもよい。つまり、図５の例では、リフターピン１０５が基台１８に設けられた貫通口１８ｈに差し入れられる。貫通口１８ｈは、冷媒の流路としても機能し得る。リフターピン１０５が第２の部材１０２の裏面に当接し、第２の部材１０２を上下に移動させる。リフターピン１０５は、複数の系統を持ち、各リフターピン１０５ごとに第２の部材１０２の表面１０２ｂ又は表面１０２ｂの１つ以上の凸部の駆動を制御してもよい。例えば、複数の系統の流路のそれぞれにリフターピン１０５を挿入することで、系統ごとにリフターピン１０５により第２の部材１０２の表面１０２ｂ又は表面１０２ｂの１つ以上の凸部の駆動を制御できる。昇降機構又はエアーシリンダのエアーのオン・オフによりエアーシリンダを伸縮させることでリフターピン１０５を持ち上げてもよい。
一実施形態のように、空間Ｕの圧力制御により第２の部材１０２を上下に移動させる場合、静電チャック２０とウェハＷとの間の熱伝達を、空間Ｕへの熱交換媒体の充填の程度で制御できる。これに対して、本変形例のように、リフターピン１０５等の固体接触により第２の部材１０２を上下に移動させる場合、静電チャック２０とウェハＷとの間の熱伝達をより容易に制御できる。
[制御方法]
最後に、一実施形態に係るウェハ処理時の基板処理装置の制御方法の一例について説明する。まず、図６のフローチャートを参照しながら従来の基板処理装置の制御方法の一例について説明し、その後、図７のフローチャートを参照しながら、一実施形態に係るウェハ処理時の基板処理装置の制御方法の一例について説明する。ウェハ処理は、制御部８０により制御される。
図６に示す従来の基板処理装置の制御方法では、ステップＳ１において、制御部８０は、排気装置５０によりチャンバ１０内を減圧し、真空引きする。次に、ステップＳ２において、制御部８０は、ウェハＷをチャンバ１０内に搬入する。次に、ステップＳ３において、制御部８０は、直流電源２０ｐから電極２０ａに電圧を印加する。これにより、静電引力によってウェハＷが静電チャック２０に保持される。次に、ステップＳ４において、制御部８０は、第１系統の流路２４ｃを介してウェハＷの裏面と静電チャック２０の表面との間にヘリウムガスを供給する。
次に、ステップＳ５において、制御部８０は、処理ガスをチャンバ１０内に供給し、第１の高周波電源６２又は／及び第２の高周波電源６４から第１の高周波電力又は／及び第２の高周波電力を印加することで、処理ガスからプラズマを生成（オン）する。これにより、ウェハＷに所定のプラズマ処理が施される。
次に、ステップＳ６において、制御部８０は、処理ガスの供給を停止し、第１の高周波電力又は／及び第２の高周波電力の印加を停止することでプラズマをオフする。次に、ステップＳ７において、制御部８０は、直流電源２０ｐから電極２０ａに、プラズマ処理時に印加した電圧と極性が逆で大きさが同じ電圧を印加し、ウェハＷに残留する電荷を除く（デチャック）。次に、ステップＳ８において、制御部８０は、除電後のウェハＷを搬出し、本処理を終了する。
図７に示す一実施形態に係る基板処理装置の制御方法では、ステップＳ１〜Ｓ６の処理は従来のウェハ処理と同じであるため、ここでは説明を省略する。ステップＳ６に続くステップＳ１１では、制御部８０は、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積を変更するか否かを判定する。
例えば、１枚のウェハが複数工程から処理される場合であって、一の工程が終了し次の工程が開始されるときに静電チャック２０の温度を変更させる場合がある。例えば、一の工程で静電チャック２０の温度を６０℃に制御した後、次の工程で静電チャック２０の温度を４０℃に制御するような場合である。
このような場合、ステップＳ１１において、制御部８０は、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積を変更すると判定する。そうすると、ステップＳ１２において、第２系統の流路２４ｄにヘリウムガスを供給し、空間Ｕをヘリウムガスにより充填する。次に、ステップＳ１３において、制御部８０は、ヘリウムガスの流量による空間Ｕの圧力制御によって第２の部材１０２を持ち上げてウェハＷの裏面に凸部１０２ａを接触させる。
次に、ステップＳ１４において、制御部８０は、第２の部材１０２の凸部１０２ａがウェハＷに接触した状態でプラズマ処理を行う。つまり、第１の部材１０１の凸部１０１ａ及び第２の部材１０２の凸部１０２ａがウェハＷに接触した状態でプラズマ処理を行う。
一方、ステップＳ１１において、制御部８０は、ウェハＷと静電チャック２０との接触面積を変更しないと判定すると、直ちにステップＳ１４に進み、第２の部材１０２の凸部１０２ａがウェハＷに接触しない状態でプラズマ処理を行う。つまり、第１の部材１０１の凸部１０１ａがウェハＷに接触した状態でプラズマ処理を行う。
ウェハＷへのプラズマ処理が終了すると、ステップＳ１５においてプラズマをオフする。ステップＳ１６及びステップＳ１７の処理は、図６のステップＳ７及びステップＳ８の処理と同一であるため、ここでは説明を省略する。
プラズマ処理が終了した後、第２の部材１０２を下降させる場合には、図示しないガスの排気ラインのバルブを開き、空間Ｕからヘリウムガスを排気する。
以上に説明したように、一実施形態に係る基板処理装置の制御方法によれば、載置面を可変に制御できる。これにより、静電チャック２０の載置面の面積を変えることで、載置されたウェハＷの温度を制御できる。
今回開示された一実施形態に係る載置台、基板処理装置及び制御方法は、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。
例えば、本発明に係る載置台は、静電チャックを有してもよいし、有しなくてもよい。載置台が静電チャックを有しない場合、ウェハＷの裏面と接触可能な第１の部材１０１及び第２の部材１０２に相当する部材が基台１８の上に設けられる。
また、本発明に係る載置台は、電極を有してもよいし、有しなくてもよい。
第１系統の流路２４ｃに供給する媒体は、チャンバ１０内の真空側の伝熱効率を上げるために使用される。このため、流路２４ｃに供給する媒体はヘリウムガス等の不活性ガスに限られる。一方、第１系統の流路２４ｄに供給する媒体は、気体に限られず、液体であってもよい。つまり、流路２４ｄには、ヘリウムガス等の不活性ガス又はブライン、水等の流体が供給され得る。
本発明に係る制御方法は、エッジリング２５と静電チャック２０との接触面積を変え、エッジリング２５の温度を制御する場合にも適用できる。この場合、エッジリング２５を載置する載置面へのヘリウムガスの供給ライン及びヘリウムガスが充填される空間が静電チャック２０に設けられる。エッジリング２５を載置する載置面を貫通するリフターピンが静電チャック２０に設けられてもよい。当該空間へのヘリウムガスの充填による圧力制御又はリフターピンの上昇及び下降により、エッジリング２５の下において上下に移動可能な載置面を有する部材を上下に移動させる。これにより、エッジリング２５の裏面と載置面との接触面積を変えることができる。
本開示の基板処理装置は、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。
本明細書では、被処理体の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、被処理体は、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。
１ 基板処理装置
１４ 載置台
１６ 電極プレート
１８ 基台
２０ 静電チャック
２４ａ、２４ｂ 冷媒用の配管
２４ｃ、２４ｄ 流路
２６，２７ 開閉バルブ
２９ 伝熱ガス供給部
３０ 上部電極
３２ 部材
３４ 天板
３６ 支持体
３８ ガス供給管
４０ ガスソース群
４２ バルブ群
４４ 流量制御器群
４６ シールド
４８ バッフルプレート
７０ 電源
８０ 制御部
１００ 可変制御機構
１０１ 第１の部材
１０１ａ 凸部
１０２ 第２の部材
１０２ａ 凸部
１０４ Ｏリング
１０５ リフターピン
Ｗ ウェハ
Ａ 分岐部
Ｂ ラビリンス構造

Claims (10)

  1. 第１の流路、凹部及び前記凹部に接続される第２の流路が形成された基台と、
    前記第２の流路から前記凹部への流体の充填又は放出により前記基台の上の被処理体と載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構と、
    を有する載置台。
  2. 前記可変制御機構は、複数に分割された前記載置面の１つ以上を上下に移動させる、
    請求項１に記載の載置台。
  3. 前記可変制御機構は、表面に凹凸状を有する前記載置面の１つ以上の凸部を上下に移動させる、
    請求項１又は２に記載の載置台。
  4. 前記凹部に接続される第２の流路は、複数の系統を持ち、
    前記凹部に接続される第２の流路からの前記流体の充填又は放出により、前記系統ごとに前記載置面又は前記載置面の１つ以上の凸部の駆動を制御する、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の載置台。
  5. 前記可変制御機構は、前記凹部に接続される第２の流路に通したリフターピンにより前記載置面又は前記載置面の１つ以上の凸部を上下に移動させる、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の載置台。
  6. 前記リフターピンは、複数本あり、
    前記リフターピンごとに前記載置面又は前記載置面の１つ以上の凸部の駆動を制御する、
    請求項５に記載の載置台。
  7. 前記可変制御機構は、分割された前記載置面のうち、移動しない前記載置面を有する第１の部材と、移動する前記載置面を有する第２の部材とを有し、
    前記第１の部材と前記第２の部材との間には伸縮性部材が設けられる、
    請求項２〜６のいずれか一項に記載の載置台。
  8. 前記第１の部材と前記第２の部材は、前記伸縮性部材の外周側にてラビリンス構造を有する、
    請求項７に記載の載置台。
  9. チャンバと、前記チャンバ内に設けられる載置台と、制御部と、を有し、
    前記載置台は、
    第１の流路、凹部及び前記凹部に接続される第２の流路が形成された基台と、
    前記第２の流路から前記凹部への流体の充填又は放出により前記基台の上の被処理体と載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構と、を含み、
    前記制御部は、
    前記可変制御機構を制御し、複数に分割された前記載置面の１つ以上を上下に移動させる又は表面に凹凸状を有する前記載置面の１つ以上の凸部を上下に移動させる、
    基板処理装置。
  10. 第１の流路、凹部及び前記凹部に接続される第２の流路が形成された基台と、
    前記第２の流路から前記凹部への流体の充填又は放出により前記基台の上の被処理体と載置面との接触面積を可変に制御する可変制御機構と、を含み、被処理体と前記載置面との接触面積を制御する方法であって、
    被処理体と前記載置面との接触面積を変更するか否かを判定する工程と、
    前記接触面積を変更すると判定した場合、前記可変制御機構を制御し、複数に分割された前記載置面の１つ以上を上下に移動させる又は表面に凹凸状を有する前記載置面の１つ以上の凸部を上下に移動させる工程と、
    を有する制御方法。
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