JP2020150009A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板に対する基板処理の面内均一性を良好に保つこと。【解決手段】載置台は、基板処理の対象とされた基板が載置される載置面を分割した分割領域ごとに温度を調整可能な第１のヒータが設けられている。ピンは、載置面に形成された貫通穴から先端部分が突没可能とされ、先端部分に第２のヒータおよび温度を検出する検出部が設けられている。制御部は、検出部により検出される温度に応じて第１のヒータおよび第２のヒータの温度を含む基板処理の処理条件を制御する。【選択図】図５
Description
本開示は、基板処理装置および基板処理方法に関するものである。
特許文献１には、試料台に載置された材料を上方に持ち上げるリフターピンに熱電対を内蔵させた半導体製造装置を開示する。
本開示は、基板に対する基板処理の面内均一性を良好に保つ技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理装置は、載置台と、ピンと、制御部とを有する。載置台は、基板処理の対象とされた基板が載置される載置面を分割した分割領域ごとに温度を調整可能な第１のヒータが設けられている。ピンは、載置面に形成された貫通穴から先端部分が突没可能とされ、先端部分に第２のヒータおよび温度を検出する検出部が設けられている。制御部は、検出部により検出される温度に応じて第１のヒータおよび第２のヒータの温度を含む基板処理の処理条件を制御する。
本開示によれば、基板に対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
以下に、開示される基板処理装置および基板処理方法の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示される基板処理装置および基板処理方法が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
ところで、基板処理装置では、基板に対する基板処理の面内均一性を良好に保つことが期待されている。
（第１実施形態）
［基板処理装置の構成］
次に、実施形態に係る基板処理装置の構成について説明する。以下では、基板を、半導体ウエハ（以下、ウエハとも称する。）とし、基板処理装置を、ウエハに対してプラズマにより成膜を行う成膜装置とした場合を例に説明する。
［基板処理装置の構成］
次に、実施形態に係る基板処理装置の構成について説明する。以下では、基板を、半導体ウエハ（以下、ウエハとも称する。）とし、基板処理装置を、ウエハに対してプラズマにより成膜を行う成膜装置とした場合を例に説明する。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一例を示す断面図である。基板処理装置１００は、処理容器１と、載置台２と、上部電極３と、排気部４と、ガス供給機構５とを有する。
処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状の形状とされている。処理容器１の側壁には、ウエハＷを搬入または搬出するための搬入出口１１が形成されている。搬入出口１１は、ゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、処理容器１の上部開口を塞ぐように上部電極３が設けられている。排気ダクト１３と上部電極３の間はシール１５で気密に封止されている。
載置台２は、ウエハＷに対応した大きさの円板状に形成されており、上面がウエハＷを載置する載置面２ａとされている。載置台２は、処理容器１内でウエハＷを水平に支持する。載置台２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されている。載置台２には、上面の外周領域および側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。
載置台２は、支持部材２３に支持されている。支持部材２３は、円筒状に形成され、載置台２の下面の中央部分に上側の端部が固定されている。支持部材２３は、中心軸に沿って内部が中空とされており、当該中空内に、後述する配線５０、５２、５５などの各種の配線が配設される。支持部材２３は、処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、下端が昇降機構２４に接続されている。載置台２は、昇降機構２４により、支持部材２３を介して昇降する。昇降機構２４は、図１の実線で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示すウエハＷの搬送が可能な搬送位置の間で昇降機構２４を昇降させ、ウエハＷの搬入および搬出を可能にする。
支持部材２３の処理容器１の下方には、支持プレート２５が取り付けられており、処理容器１の底面と支持プレート２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。
載置台２は、ウエハＷを加熱するためのヒータ２７と静電吸着電極２８と高周波電極２９とが内部に埋め込まれている。静電吸着電極２８および高周波電極２９は、載置台２の載置面２ａの全面に設けられている。ヒータ２７は、載置台２の載置面２ａを分割した分割領域ごとに設けられ、分割領域ごとに温度を調整可能とされている。
図２は、第１実施形態に係る載置台の載置面のヒータの配置の一例を示す図である。図２には、載置台２の載置面２ａを上方から見た平面図が示されている。載置台２の載置面２ａは、平面視において略円形の領域とされている。載置面２ａは、複数の分割領域２１に分割され、それぞれの分割領域２１にヒータ２７が設けられている。例えば、載置面２ａは、図２に示すように、中央の円状の分割領域２１ａ及び２つの環状の分割領域２１ｂ、２１ｃに分割されている。分割領域２１ａ〜２１ｃには、ヒータ２７がそれぞれ個別に設けられている。
図１に戻る。分割領域２１ａ〜２１ｃに設けられた各ヒータ２７は、それぞれ配線５０を介して、ヒータ電源５１に個別に接続されている。なお、図１等では、各ヒータ２７に接続された配線５０を１本で簡略化して示している。ヒータ電源５１は、制御部９０から制御の元、各ヒータ２７に個別に調整された電力を供給する。各ヒータ２７は、ヒータ電源５１から給電されて発熱する。これにより、各ヒータ２７が発する熱が個別に制御され、載置面２ａの各分割領域２１の温度が個別に調整される。
静電吸着電極２８には、配線５２およびＯＮ／ＯＦＦスイッチ５３を介して吸着電源５４に接続され、吸着電源５４から所定の直流電圧が印加される。静電吸着電極２８は、直流電圧が印加されることによって生じるクーロン力によってウエハＷを吸着する。
高周波電極２９には、配線５５および整合器５６を介して第１高周波電源５７が接続されている。整合器５６は、可変コンデンサ、インピーダンス制御回路が設けられ、容量、インピーダンスの少なくとも一方の制御が可能とされている。整合器５６は、第１高周波電源５７の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第１高周波電源５７は、プラズマのイオン引き込み用に所定周波数の電力を高周波電極２９を介して載置台２に印加する。例えば、第１高周波電源５７は、イオン引き込み用に、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を高周波電極２９を介して載置台２に印加する。このように、載置台２は、下部電極としても機能する。
載置台２には、貫通穴６０が形成されている。貫通穴６０は、図２に示すように、載置面２ａの周辺部分に、周方向に均等な間隔で３つ設けられている。貫通穴６０には、それぞれピン６１が設けられている。ピン６１は、先端部分にヒータおよび温度を検出する検出部が設けられている。
図３は、第１実施形態に係るピンの構造の一例を説明する図である。ピン６１は、棒状の心材６１ａの周囲をセラミックシート６１ｂで包み、焼結することで、形成されている。心材６１ａは、誘電体で形成され、内部に、温度を検出する検出部として、熱電対６２が設けられている。誘電体の材料としては、例えば、アルミナ等のセラミックスや石英等のガラスなどが挙げられる。セラミックシート６１ｂには、ヒータ６３が設けられている。熱電対６２には、温度に応じた電流が流れる配線６４が接続されている。ヒータ６３には、ヒータ６３を発熱させる電力が給電される配線６５が接続されている。
図４は、第１実施形態に係る基板処理装置の載置台付近の詳細な構成を示す図である。ピン６１は、下端がピンアーム７０に固定されている。ピンアーム７０は、誘電体で形成された複数のパーツを組み合わせて構成されており、支持部材２３の周囲を囲む筒状の円筒部７０ａと、円筒部７０ａの上部に載置台２の下面に沿ってピン６１の下部の位置まで延びたアーム部７０ｂと、が設けられている。
支持部材２３は、下部にガイド部８０が設けられている。ガイド部８０は、スライド部材８１、保持部材８２を有する。スライド部材８１は、支持部材２３の周囲を覆う円筒部８１ａが設けられ、円筒部８１ａの上部に肉厚なフランジ部８１ｂが形成されている。保持部材８２は、スライド部材８１の円筒部８１ａの周囲を覆う円筒部８２ａが設けられ、円筒部８２ａの下部にフランジ部８２ｂが形成されている。スライド部材８１は、円筒部８１ａが保持部材８２の円筒部８２ａで覆われることにより、上下方向にスライド移動が可能とされている。
ピンアーム７０は、円筒部７０ａの下部がガイド部８０まで到達しており、スライド部材８１に固定されている。スライド部材８１の上下方向のスライド移動に伴い、ピンアーム７０およびピン６１は昇降する。
支持部材２３は、下部の周面の一部に、開口２３ａが形成されている。フランジ部８１ｂは、開口２３ａに対応する位置に、周面まで貫通する貫通穴８１ｃが形成されている。ピンアーム７０は、円筒部７０ａの下部に、円筒部７０ａから屈曲し、貫通穴８１ｃを通過して支持部材２３の中空内まで到達するロッド部７０ｃが設けられている。支持部材２３の中空内の下部には、昇降機構８５が設けられている。昇降機構８５は、伸縮するロッド８５ａを有し、ロッド８５ａがロッド部７０ｃに接続されている。昇降機構８５は、ロッド部７０ｃを上下方向に昇降する。この昇降機構８５によるロッド部７０ｃの昇降に伴い、スライド部材８１が上下方向にスライド移動し、ピンアーム７０およびピン６１が昇降する。
本実施形態では、支持部材２３の中空内を外気の空間としており、支持部材２３の中空内の外気が処理容器１内に漏れないように支持部材２３を気密に封止している。例えば、貫通穴８１ｃには、ロッド部７０ｃとの間には、シール８３を設けて気密に封止している。また、保持部材８２と支持プレート２５との間には、シール８４を設けて、気密に封止している。また、支持部材２３は、外周面の開口２３ａの上部に突出した突部２３ｂを全周に設けている。そして、突部２３ｂとフランジ部８１ｂの上面の間、および、フランジ部８１ｂの下面と保持部材８２の間に、それぞれ伸縮するベローズ８６ａ、８６ｂを設けて気密に封止している。これにより、支持部材２３は、スライド部材８１が上下方向にスライド移動した場合でも、中空内の外気が処理容器１内に漏れないように封止される。
各ピン６１の熱電対６２に接続された配線６４およびヒータ６３に接続された配線６５は、ピンアーム７０内部に配設され、ロッド部７０ｃの端部から支持部材２３の中空内に導入される。配線６５は、支持部材２３の中空内を通過して、ヒータ電源５１に接続される。配線６４は支持部材２３の中空内を通過して、後述する制御部９０に接続される。本実施形態では、配線６４、６５を支持部材２３の中空内に導入することで、大気側までの配線経路を短くできる。また、配線６４、６５をピンアーム７０内部に配設することで、配線６４、６５を真空側で暴露せずに配設できるため、配線の保護などを省略できる。また、ヒータ６３に接続された配線６５を、ヒータ２７に接続された配線５０と同じ配線経路でヒータ電源５１に接続できるため、配線６５の管理及び供給電力の制御が容易となる。
図１に戻る。上部電極３は、載置台２の上部に、載置台２と対向するように配置されている。成膜処理を行う際、上部電極３には、所定周波数の高周波が印加される。例えば、上部電極３には、整合器４５を介して、第２高周波電源４６が接続されている。整合器４５は、可変コンデンサ、インピーダンス制御回路が設けられ、容量、インピーダンスの少なくとも一方の制御が可能とされている。整合器４５は、第２高周波電源４６の内部インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第２高周波電源４６は、プラズマの生成用に所定周波数の電力を上部電極３に印加する。例えば、第２高周波電源４６は、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上部電極３に印加する。
上部電極３には、ガス供給機構５が接続されている。ガス供給機構５は、成膜に用いる各種のガスのガス供給源に、それぞれ不図示のガス供給ラインを介して接続されている。各ガス供給ラインは、成膜のプロセスに対応して適宜分岐し、開閉バルブ、流量制御器が設けられている。ガス供給機構５は、各ガス供給ラインに設けられた開閉バルブや流量制御器を制御することにより、各種のガスの流量の制御が可能とされている。ガス供給機構５は、成膜に用いる各種のガスを上部電極３に供給する。上部電極３は、内部にガス流路が形成され、ガス供給機構５から供給された各種のガスを処理容器１内に供給する。
排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。
また、基板処理装置１００は、制御部９０と、ユーザインターフェース９１と、記憶部９２とを有する。
制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え基板処理装置１００の各部を制御する。例えば、制御部９０は、ガス供給機構５からの各種のガスの供給動作、昇降機構２４の昇降動作、排気機構４２による処理容器１内の排気動作、第１高周波電源５７および第２高周波電源４６からの供給電力を制御する。また、制御部９０は、昇降機構８５の昇降動作、ヒータ電源５１から各ヒータ２７およびヒータ６３への供給電力を制御する。また、制御部９０は、配線６４を流れる電流量から熱電対６２の温度を検出する。
ユーザインターフェース９１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の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
記憶部９２は、基板処理装置１００を制御する制御プログラムや基板処理を実行するプログラムなど各種プログラムを記憶する。さらに、記憶部９２は、レシピなどの基板処理の処理条件を記憶する。また、記憶部９２には、基板処理の処理条件の補正するための第１補正データ９２ａおよび第２補正データ９２ｂを記憶する。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。
制御部９０は、記憶部９２に格納されたプログラムや、基板処理の処理条件に基づいて動作し、装置全体の動作を制御する。
次に、制御部９０の制御により基板処理装置１００が実行する成膜処理の流れを簡単に説明する。
基板処理装置１００は、排気機構４２により、処理容器１内を真空雰囲気に減圧する。ウエハＷを搬入および搬出する場合、基板処理装置１００は、昇降機構２４によって、載置台２を図１の二点鎖線で示すウエハＷの搬送が可能な搬送位置に下降させ、ゲートバルブ１２を開放する。ロボットアームなどのウエハ搬送機構により、ウエハＷが、搬入出口１１を介して処理容器１内に搬入される。基板処理装置１００は、昇降機構８５により、ピン６１を上昇させてウエハ搬送機構からウエハＷを受け取る。ウエハ搬送機構は、ウエハＷを受け渡した後、搬入出口１１から退出する。基板処理装置１００は、ウエハ搬送機構の退出後、ゲートバルブ１２を閉じ、昇降機構８５により、ピン６１を下降させてウエハＷを載置台２に載置する。基板処理装置１００は、昇降機構２４によって、載置台２を図１の実線で示す処理位置に上昇させる。
基板処理装置１００は、ヒータ電源５１から電力を各ヒータ２７に供給して各ヒータ２７を所定の温度に制御し、載置台２に載置されたウエハＷを加熱する。そして、基板処理装置１００は、処理容器１内の圧力調整を行った後、上部電極３から処理容器１内に成膜に用いる各種のガスを供給しつつ上部電極３および載置台２に所定周波数の高周波を印加してプラズマを生成して成膜処理を実施する。
ところで、基板処理装置１００は、載置台２にピン６１を収容する貫通穴６０を設けた場合、載置面２ａの貫通穴６０の部分がヒータ２７の無い領域となり、周囲と比較して低温のクールスポットとなる。成膜処理などの基板処理は、ウエハＷに対する処理状況が温度によって変化する場合があり、クールスポットの部分で均一性が低下する場合がある。
そこで、本実施形態に係る基板処理装置１００は、ピン６１の先端部分にヒータ６３および熱電対６２を設けている。制御部９０は、熱電対６２により検出される温度に基づき、ヒータ電源５１からヒータ６３へ供給する電力を制御して、ヒータ６３の温度を制御する。例えば、制御部９０は、周囲と同様の所定の温度となるようにヒータ６３の温度を制御する。
これにより、基板処理装置１００は、載置面２ａの貫通穴６０の部分がクールスポットとなることを防止できるため、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、本実施形態に係る基板処理装置１００は、載置面２ａにウエハＷを載置していない状態で、昇降機構８５により、ピン６１を上昇させて載置面２ａからピン６１を突出させて先端部分を載置台２と上部電極３の間の処理空間３８に配置できる。図５は、第１実施形態に係る基板処理装置においてピンを処理空間に配置した状態を示す図である。基板処理装置１００は、ピン６１の先端部分を処理空間３８に配置した状態で、プラズマを生成すると、熱電対６２によりプラズマの温度を検出できる。
基板処理装置１００では、処理空間３８に生成されるプラズマの密度に偏りが発生する場合がある。例えば、プラズマが処理空間３８の中央付近に偏って生成される場合がある。成膜処理などの基板処理では、処理空間３８に生成されるプラズマの密度に偏りがある場合、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性が低下する。例えば、成膜処理では、プラズマの密度が高い領域に比べて、プラズマの密度が低い領域の成膜レートが低くなる。
そこで、制御部９０は、ピン６１の先端部分を処理空間３８に配置した状態で熱電対６２により検出された温度に応じて、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性が向上するようにヒータ２７およびヒータ６３の温度を含む基板処理の処理条件を制御する。例えば、制御部９０は、プラズマの密度を均一化するように第１高周波電源５７および第２高周波電源４６からの供給電力や、ガス供給機構５から供給する各ガスの流量を制御する。また、ウエハＷの温度によってウエハＷに対する基板処理の進行度合いが変化する場合、制御部９０は、面内均一性が向上するようにヒータ２７およびヒータ６３の温度を制御する。例えば、成膜処理において、ウエハＷの温度が高くなると成膜レートが高くなる場合、プラズマの密度が低い領域のウエハＷの温度が高くなるようにヒータ２７およびヒータ６３の温度を制御する。
例えば、各ピン６１の熱電対６２により検出される温度の組み合わせごとに、基板処理の面内均一性を所定の許容範囲内となるように基板処理の処理条件を補正する補正データを求めて、第１補正データ９２ａとして記憶させる。第１補正データ９２ａは、例えば、基板処理装置１００を用いた事前の実験、あるいはシミュレーションを行って生成する。
基板処理装置１００は、ウエハＷに対して基板処理を実施する前に、ウエハＷに実施する基板処理と同様の処理を実施して処理空間３８のプラズマの温度を測定する。例えば、制御部９０は、載置面２ａにウエハＷを載置していない状態で、昇降機構８５により、ピン６１を上昇させて載置面２ａからピン６１を突出させて先端部分を載置台２と上部電極３の間の処理空間３８に配置する。そして、制御部９０は、ウエハＷに実施する基板処理と同様の処理を実施して、各ピン６１の先端部分に設けられた熱電対６２によりプラズマの温度を検出する。制御部９０は、各ピン６１の熱電対６２により検出された温度に対応する補正データを第１補正データ９２ａから読み出し、読み出した補正データで基板処理の処理条件を補正する。これにより、基板処理装置１００は、処理空間３８に生成されるプラズマの密度の偏りを抑制でき、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、本実施形態に係る基板処理装置１００は、載置面２ａにウエハＷを載置した状態で、昇降機構８５により、ピン６１を若干上昇させて、ウエハＷの裏面に各ピン６１の先端を接触させることで、熱電対６２によりウエハＷの温度を検出できる。そして、基板処理装置１００は、このようにウエハＷの裏面に各ピン６１の先端を接触させた状態で、成膜処理などの基板処理を実施してプラズマを生成すると、基板処理中のウエハＷの温度を検出できる。
基板処理装置１００では、処理空間３８に生成されるプラズマからの入熱によりウエハＷの温度が過剰に高くなる場合がある。例えば、プラズマが処理空間３８に過剰に生成されてウエハＷの温度が過剰に高くなる場合がある。成膜処理などの基板処理では、ウエハＷの温度が過剰に高くなった場合、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性が低下する場合がある。
そこで、制御部９０は、ウエハＷの裏面に各ピン６１の先端を接触させた状態で熱電対６２により検出された温度に応じて、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性が向上するようにヒータ２７およびヒータ６３の温度を含む基板処理の処理条件を制御する。例えば、制御部９０は、プラズマからの入熱が減るように第１高周波電源５７および第２高周波電源４６からの供給電力、ガス供給機構５から供給する各ガスの流量を制御する。また、制御部９０は、ウエハＷの温度が低下するように、ヒータ２７およびヒータ６３の温度を制御する。例えば、制御部９０は、ヒータ２７およびヒータ６３の温度を低下させるようヒータ電源５１から供給する電力を制御する。
例えば、各ピン６１の熱電対６２により検出される温度の組み合わせごとに、ウエハＷの温度を所定の許容範囲内に補正する基板処理の処理条件の補正条件を求めて、第２補正データ９２ｂとして記憶させる。第２補正データ９２ｂは、例えば、基板処理装置１００を用いた事前の実験、あるいはシミュレーションを行って生成する。
基板処理装置１００は、ウエハＷに対して基板処理を実施し、基板処理中のウエハＷの温度を測定する。例えば、制御部９０は、昇降機構８５により、ピン６１を若干上昇させて、ウエハＷの裏面に各ピン６１の先端を接触させる。そして、制御部９０は、ウエハＷに対して基板処理を実施して、各ピン６１の先端部分に設けられた熱電対６２により基板処理中のウエハＷの温度を測定する。制御部９０は、各ピン６１の熱電対６２により検出された温度に対応する補正データを第２補正データ９２ｂから読み出し、読み出した補正データで基板処理の処理条件を補正する。これにより、基板処理装置１００は、ウエハＷの温度が過剰に高くなることを抑制でき、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
なお、基板処理中のウエハＷの温度が異常に高い場合、ウエハＷに対して基板処理を正常に実施できていない場合がある。そこで、基板処理装置１００は、検出される基板処理中のウエハＷの温度が異常に高い場合、基板処理を中止してもよい。例えば、制御部９０は、熱電対６２により検出される基板処理中のウエハＷの温度が所定の上限値を超えた場合、基板処理を中止し、異常の発生を通知する制御を行ってもよい。例えば、制御部９０は、ユーザインターフェース９１に異常が発生した旨のエラーを出力する。これにより、基板処理装置１００は、ウエハＷに対して異常な基板処理が実施された場合、基板処理を中止できる。また、基板処理装置１００は、異常な基板処理が実施されたことを工程管理者に通知できる。
以上のように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、載置台２と、ピン６１と、制御部９０とを有する。載置台２は、ウエハＷが載置される載置面２ａを分割した分割領域２１ごとに温度を調整可能なヒータ２７が設けられている。ピン６１は、載置面２ａに形成された貫通穴６０から先端部分が突没可能とされ、先端部分にヒータ６３および温度を検出する熱電対６２が設けられている。制御部９０は、熱電対６２により検出される温度に応じてヒータ２７およびヒータ６３の温度を含む基板処理の処理条件を制御する。これにより、基板処理装置１００は、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、制御部９０は、載置台２にウエハＷを載置せずに貫通穴６０からピン６１を突出させて、ウエハＷに実施する基板処理と同様の処理を実施した際に熱電対６２により検出された温度に応じて処理条件を補正する。これにより、基板処理装置１００は、基板処理中のプラズマの温度を熱電対６２で検出でき、プラズマの温度に応じて処理条件を補正することで、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、制御部９０は、載置台２にウエハＷを載置してピン６１をウエハＷに接触させて基板処理を実施した際に熱電対６２により検出された温度に応じて処理条件を補正する。これにより、基板処理装置１００は、基板処理中のウエハＷの温度を熱電対６２で検出でき、ウエハＷの温度に応じて処理条件を補正することで、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、ピン６１は、載置面２ａに、周方向に複数設けられた貫通穴６０にそれぞれ突没可能に格納される。基板処理装置１００は、各ピン６１の熱電対６２により検出される温度の組み合わせごとに、処理条件を補正する補正データ（第１補正データ９２ａおよび第２補正データ９２ｂ）を記憶する記憶部９２をさらに有する。制御部９０は、各ピン６１の熱電対６２により検出された温度の組み合わせに対応する補正データを記憶部９２から読み出し、読み出した補正データで基板処理の処理条件を補正する。これにより、基板処理装置１００は、処理空間３８に生成されるプラズマの密度の偏りやウエハＷの温度が過剰に高くなることを抑制でき、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、制御部９０は、熱電対６２により検出される温度に基づき、所定の温度となるようにヒータ６３の温度を制御する。これにより、基板処理装置１００は、載置面２ａの貫通穴６０の部分がクールスポットとなることを防止できるため、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
また、制御部９０は、基板処理中に熱電対６２により検出される温度が所定の上限値を超えた場合、基板処理を中止し、異常の発生を通知する制御を行う。これにより、基板処理装置１００は、ウエハＷに対して異常な基板処理が実施された場合、基板処理を中止できる。また、基板処理装置１００は、異常な基板処理が実施されたことを工程管理者に通知できる。
また、載置台２は、支持部材２３により昇降可能に支持され、ヒータ２７およびヒータ６３に電力を供給する配線５０、６５が支持部材２３内に配設されている。これにより、基板処理装置１００は、基板処理装置１００は、配線５０、６５を同じ配線経路で配置できるため、配線の管理及び供給電力の制御が容易となる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一例を示す断面図である。第２実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態に係る基板処理装置１００と一部同様の構成であるため、同一部分に同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
次に、第２実施形態について説明する。図６は、第２実施形態に係る基板処理装置の概略構成の一例を示す断面図である。第２実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態に係る基板処理装置１００と一部同様の構成であるため、同一部分に同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。
第２実施形態に係る基板処理装置１００では、支持部材２３の上部にガイド部８０が設けられている。
処理容器１の底面の近傍には、昇降板１１０が設けられている。昇降板１１０は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構１１１により昇降可能とされている。基板処理装置１００では、昇降機構１１１により昇降板１１０が上昇すると、昇降板１１０がピンアーム７０に当接する。そして、基板処理装置１００では、昇降機構１１１により昇降板１１０がさらに上昇すると、昇降板１１０によりピンアーム７０が押し上げられ、載置面２ａの貫通穴６０からピン６１を突出する。図７は、第２実施形態に係る基板処理装置においてピンを処理空間に配置した状態を示す図である。
また、昇降機構１１１により昇降板１１０が下降すると、ピンアーム７０が下がり、図６に示すように、載置面２ａの貫通穴６０にピン６１が収納される。
このように、第２実施形態に係る基板処理装置１００は、載置面２ａの貫通穴６０からピン６１の先端部分を突没可能とされている。ピン６１は、第１実施形態と同様に、図３に示した構造とされ、先端部分に、ヒータ６３および熱電対６２を設けられている。制御部９０は、第１実施形態と同様に、熱電対６２により検出される温度に基づき、ヒータ電源５１からヒータ６３へ供給する電力を制御して、ヒータ６３の温度を制御する。これにより、第２実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態と同様に、載置面２ａの貫通穴６０の部分がクールスポットとなることを防止できるため、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
第２実施形態に係る基板処理装置１００は、載置面２ａにウエハＷを載置していない状態で、昇降機構１１１により、ピン６１を上昇させて載置面２ａからピン６１を突出させて先端部分を載置台２と上部電極３の間の処理空間３８に配置できる。よって、第２実施形態に係る基板処理装置１００は、ピン６１の先端部分を処理空間３８に配置した状態で、プラズマを生成すると、ピン６１に設けた熱電対６２によりプラズマの温度を検出できる。また、本実施形態に係る基板処理装置１００は、載置面２ａにウエハＷを載置した状態で、昇降機構１１１により、ピン６１を若干上昇させて、ウエハＷの裏面に各ピン６１の先端を接触させることで、熱電対６２によりウエハＷの温度を検出できる。制御部９０は、第１実施形態と同様に、熱電対６２により検出された温度に応じて、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性が向上するようにヒータ２７およびヒータ６３の温度を含む基板処理の処理条件を制御する。これにより、第２実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態と同様に、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
このように、第２実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態に係る基板処理装置１００と同様に、ウエハＷに対する基板処理の面内均一性を良好に保つことができる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で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。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、実施形態では、基板処理の対象となる基板を半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理の対象となる基板は、ガラス基板など、他の基板であってもよい。
また、上記の実施形態では、図２に示すように、載置台２の載置面２ａを径方向に略均等な間隔で３つの分割領域２１に分割した場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、載置台２の載置面２ａは、ウエハＷの中心側で間隔を大きく、外周側で間隔を小さい分割領域２１に分割してもよい。図８Ａは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図８Ａでは、載置台２の載置面２ａは、中央の円状の分割領域２１ａ及び３つの環状の分割領域２１ｂ〜２１ｄに分割されている。また、ウエハＷの中心側となる分割領域２１ａは幅が大きく分割されている。ウエハＷの外周側となる分割領域２１ｂ〜２１ｄは幅が小さく分割されている。分割領域２１ａ〜２１ｄには、ヒータ２７がそれぞれ個別に設けられる。また、載置台２の載置面２ａは、周方向に分割されてもよい。図８Ｂは、他の実施形態に係る載置台を示す平面図である。図８Ｂでは、載置面２ａは、中央の円形の分割領域２１と、当該円形の分割領域２１を囲む同心状の複数の環状の分割領域に分割されている。また、環状の分割領域は、周方向に複数の分割領域２１に分割されている。各分割領域２１には、ヒータ２７がそれぞれ個別に設けられる。
また、実施形態では、基板処理装置１００が、基板処理として、プラズマを生成して成膜を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理装置１００が、基板処理として、プラズマを生成してエッチングなど他のプラズマ処理やプラズマを用いない熱処理を行ってもよい。
１ 処理容器
２ 載置台
２ａ 載置面
２１ 分割領域
２７ ヒータ
３８ 処理空間
５０ 配線
６０ 貫通穴
６１ ピン
６３ ヒータ
６２ 熱電対
６５ 配線
９０ 制御部
９１ ユーザインターフェース
９２ 記憶部
９２ａ 第１補正データ
９２ｂ 第２補正データ
１００ 基板処理装置
Ｗ ウエハ
２ 載置台
２ａ 載置面
２１ 分割領域
２７ ヒータ
３８ 処理空間
５０ 配線
６０ 貫通穴
６１ ピン
６３ ヒータ
６２ 熱電対
６５ 配線
９０ 制御部
９１ ユーザインターフェース
９２ 記憶部
９２ａ 第１補正データ
９２ｂ 第２補正データ
１００ 基板処理装置
Ｗ ウエハ
Claims (8)
- 基板処理の対象とされた基板が載置される載置面を分割した分割領域ごとに温度を調整可能な第１のヒータが設けられた載置台と、
前記載置面に形成された貫通穴から先端部分が突没可能とされ、前記先端部分に第２のヒータおよび温度を検出する検出部が設けられたピンと、
前記検出部により検出される温度に応じて前記第１のヒータおよび前記第２のヒータの温度を含む基板処理の処理条件を制御する制御部と、
を有することを特徴とする基板処理装置。 - 前記制御部は、前記載置台に基板を載置せずに前記貫通穴から前記ピンを突出させて、前記基板に実施する基板処理と同様の処理を実施した際に前記検出部により検出された温度に応じて前記処理条件を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記載置台に基板を載置して前記ピンを前記基板に接触させて基板処理を実施した際に前記検出部により検出された温度に応じて前記処理条件を補正する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。 - 前記ピンは、前記載置面に、周方向に複数設けられた貫通穴にそれぞれ突没可能に格納され、
各ピンの前記検出部により検出される温度の組み合わせごとに、前記処理条件を補正する補正データを記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御部は、各ピンの前記検出部により検出された温度の組み合わせに対応する補正データを記憶部から読み出し、読み出した補正データで基板処理の処理条件を補正する
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記検出部により検出される温度に基づき、所定の温度となるように第２のヒータの温度を制御する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、基板処理中に前記検出部により検出される温度が所定の上限値を超えた場合、基板処理を中止し、異常の発生を通知する制御を行う
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の基板処理装置。 - 前記載置台は、支持部材により昇降可能に支持され、前記第１のヒータおよび前記第２のヒータに電力を供給する配線が前記支持部材内に配設された
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の基板処理装置。 - 基板処理の対象とされた基板が載置される載置台の載置面に形成された貫通穴に先端部分が突没可能とされたピンの前記先端部分に設けられた温度を検出する検出部により温度を検出し、
前記検出部により検出される温度に応じて、前記載置面を分割した分割領域ごとに設けられた第１のヒータおよび前記先端部分に設けられた第２のヒータの温度を含む基板処理の処理条件を制御する
ことを特徴とする基板処理方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2019043720A JP2020150009A (ja) | 2019-03-11 | 2019-03-11 | 基板処理装置および基板処理方法 |
| PCT/JP2020/008109 WO2020184204A1 (ja) | 2019-03-11 | 2020-02-27 | 基板処理装置および基板処理方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| WO (1) | WO2020184204A1 (ja) |
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-
2019
- 2019-03-11 JP JP2019043720A patent/JP2020150009A/ja active Pending
-
2020
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