JP2020161595A - 基板処理装置及び載置台の除電方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板処理装置の載置台で基板を吸着保持する際や、上記載置台から基板を取り外す際に問題が生じるのを、基板処理を阻害することなく且つスループットを低下させることなく防ぐ。【解決手段】基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台と、前記処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部と、前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電機構と、前記帯電量測定部を前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置から退避させる退避機構と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理装置及び載置台の除電方法に関する。
特許文献１には、荷電粒子ビームが照射される試料を保持する静電チャックと、当該静電チャックが設置される試料室を備えた荷電粒子線装置が開示されている。この荷電粒子線装置は、静電チャックの試料の吸着面側の電位を測定する電位測定機構と、静電チャックによって試料を吸着した状態で、電位測定機構による電位測定を行う制御装置を備えている。また、この荷電粒子線装置では、静電チャックの帯電量が一定の値より大きければ、除電が行われる。
特開２０１４−１３７９０５号公報
本開示にかかる技術は、基板処理装置の載置台で基板を吸着保持する際や、上記載置台から基板を取り外す際に問題が生じるのを、基板処理を阻害することなく且つスループットを低下させることなく防ぐ。
本開示の一態様は、基板を処理する基板処理装置であって、前記基板を収容する処理容器と、前記処理容器内に設けられ、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台と、前記処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部と、前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電機構と、前記帯電量測定部を前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置から退避させる退避機構と、を備える。
本開示によれば、基板処理装置の載置台で静電気力により基板を保持する際や、上記載置台から基板を取外す際に問題が生じるのを、基板処理を阻害することなく且つスループットを低下させることなく防ぐことができる。
本実施形態にかかる基板処理装置としての成膜装置の構成の概略を示す縦断面図である。 本実施形態にかかる基板処理装置としての成膜装置の構成の概略を示す横断面図である。 図１の成膜装置を用いた成膜処理の各工程時のヘッドの位置を説明するための図である。 図１の成膜装置を用いた成膜処理の各工程時の表面電位計の位置を説明するための図である。 図１の成膜装置を用いた成膜処理の各工程時の遮蔽部材の位置を説明するための図である。 図１の成膜装置を用いた成膜処理の各工程時の除電機構の位置を説明するための図である。 図１の成膜装置を用いた成膜処理を説明するためのフローチャートである。 帯電量測定工程時の処理容器内の状態を示す図である。 除電工程時の処理容器内の状態を示す図である。 遮蔽部材の他の例を示す平面図である。 遮蔽部材を取り替え可能に構成された成膜装置の構成の概略を示す縦断面図である。
半導体デバイスの製造工程等では、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）等の基板に対して成膜処理やエッチング処理等の基板処理が行われる。この基板処理に際し、基板を載置台上に固定するために、静電チャックが用いられることがある。静電チャックは、クーロン力やジョンソン・ラーベック（Johnsen-Rahbek）力等の静電吸着力により被吸着物を吸着保持するものである。
静電チャック上に固定された基板は、基板処理後に静電チャックから取り外される。この取外し（デチャック）は、静電チャックを貫通するように移動可能に構成された支持ピンを上昇させ基板を突き上げることにより行われる。
ところで、静電チャックは、電極板を内部に有する絶縁性部材であり、その吸着保持面は誘電体材料で構成されているため、基板との摩擦等による帯電で、静電チャックの吸着保持面に残留電荷が生じる。そして、この残留電荷により問題が生じることがある。例えば、残留電荷が多く蓄積されると、上述の基板のデチャックの際に、基板が破損することがある。また、例えば、残留電荷が多く蓄積されると、デチャックの際に支持ピンに対する基板の位置がずれ、その結果、支持ピンから基板が受け渡される搬送装置内での基板の位置が不適切になることもある。
この問題は、例えば基板毎に静電チャックを除電することにより解消することができるが、基板毎に除電を行うとスループットが低下してしまう。
また、特許文献１のように、静電チャックの吸着面の電位を測定する表面電位センサを設け、静電チャックの帯電量が一定の値より大きいときに除電を行う方法も考えられる。しかし、特許文献１に開示されている装置は荷電粒子線装置であり、成膜等の基板処理を行う基板処理装置ではない。基板処理装置において、静電チャックの吸着面の電位を表面電位センサで測定する場合、静電チャックと対向する位置に表面電位センサを設ける必要がある。そして、静電チャックと対向する位置に表面電位センサを設けた場合、基板処理が阻害されてしまう。
そこで、本開示にかかる技術は、基板処理装置の載置台で静電気力により基板を吸着保持する際や、上記載置台から基板を取り外す際に問題が生じるのを、基板処理を阻害することなく且つスループットを低下させることなく防ぐ。
以下、本実施形態にかかる基板処理装置及び載置台の除電方法を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
図１及び図２は、本実施形態にかかる基板処理装置としての成膜装置１の構成の概略を示す縦断面図及び横断面図である。図３〜図６は、成膜処理の各工程時の、後述のヘッド４０、表面電位計５０、遮蔽部材６０、除電機構８０の位置を説明するための図である。
図１及び図２の成膜装置１は、基板処理としてスパッタリングによる成膜処理を行うものであり、具体的には、例えば、ウェハＷ上にＭｇＯ膜を形成する処理を行うものである。この成膜装置１は処理容器１０を備える。
処理容器１０は、減圧可能に構成され、基板としてのウェハＷを収容するものであり、例えばアルミニウムから形成され、接地電位に接続されている。処理容器１０の底部には、当該処理容器１０内の空間Ｓを減圧するための排気装置１１が、ＡＰＣバルブ１２を介して接続されている。また、処理容器１０の側壁には、ウェハＷの搬出入口１３が形成されており、この搬出入口１３には当該搬出入口１３を開閉するためのゲートバルブ１３ａが設けられている。
処理容器１０内には、ウェハＷが水平に載置される載置台１４が設けられている。載置台１４は、ベース部１４ａ及び静電チャック１４ｂを有する。
ベース部１４ａは、例えば、アルミニウムを用いて円板状に形成されている。このベース部１４ａには、ウェハＷを加熱するためのヒータ（図示せず）が設けられている。なお、ヒータに代えて冷却機構を設けてもよいし、ヒータと冷却機構の両方を設けてもよい。
静電チャック１４ｂは、誘電体膜と、当該誘電体膜の内層として設けられた電極と、を有し、ベース部１４ａ上に設けられている。静電チャック１４ｂの電極には、直流電源１５が接続されている。静電チャック１４ｂ上に載置されたウェハＷは、静電吸着力によって静電チャック１４ｂに吸着保持される。なお、以下では、基板吸着面としての静電チャック１４ｂの上面１４ｃをウェハ吸着面１４ｃという。
載置台１４は、回転駆動部としての駆動機構１６に接続されている。駆動機構１６は、例えば支軸１６ａ及び駆動装置１６ｂを有する。
支軸１６ａは、処理容器１０の底壁を貫通するように、上下方向に延在する。この支軸１６ａと処理容器１０の底壁との間には、封止部材ＳＬ１が設けられている。封止部材ＳＬ１は、支軸１６ａが回転及び上下動可能であるように、処理容器１０の底壁と支軸１６ａとの間の空間を封止する部材であり、例えば、磁性流体シールである。支軸１６ａの上端は、載置台１４の下面中央に接続されており、下端は駆動装置１６ｂに接続されている。
駆動装置１６ｂは、支軸１６ａを回転及び上下動させるための駆動力を発生する。支軸１６ａがその軸線ＡＸ１を中心に回転することに伴って、載置台１４が上記軸線ＡＸ１を中心に回転し、支軸１６ａが上下動することに伴って、載置台１４が上下動する。
載置台１４の上方には、Ｍｇ製のターゲット２０と、ＴｉやＴａ等の活性化金属製のターゲット２１が設けられている。ターゲット２０とターゲット２１は、金属製のホルダ２０ａ、２１ａによって保持されている。ホルダ２０ａ、２１ａは、絶縁部材２０ｂ、２１ｂを介して処理容器１０の天部に支持されている。なお、ターゲット２１は、後述するように、処理容器１０の内側壁面に活性化金属をコーティングして、当該活性化金属のゲッタリング作用によって処理容器１０内の真空度を高めるために、用いられる。
ターゲット２０、２１には、ホルダ２０ａ、２１ａを介して、電源２２ａ、２２ｂが接続されている。これら電源２２ａ及び２２ｂは例えば直流電源である。また、カソードマグネット２３ａ、２３ｂが、ホルダ２０ａ、２１ａを介してターゲット２０、２１と対向するよう、処理容器１０の外側に設けられている。カソードマグネット２３ａ及び２３ｂには、マグネット駆動部２４ａ及び２４ｂがそれぞれ接続されている。
また、成膜装置１は、処理容器１０内にガスを供給するガス供給部３０を備えている。ガス供給部３０は、例えば、ガスソース３０ａ、マスフローコントローラ等の流量制御器３０ｂ及びガス導入部３０ｃを有する。ガスソース３０ａは、処理容器１０内において励起されるガス（例えばＡｒガス）を貯留している。ガスソース３０ａは、流量制御器３０ｂを介してガス導入部３０ｃに接続されている。ガス導入部３０ｃは、ガスソース３０ａからのガスを処理容器１０内に導入する部材である。
このガス供給部３０からガスが供給され、電源２２ａ又は電源２２ｂによって対応するターゲット２０又はターゲット２１に電力が供給されると、処理容器１０内に供給されたガスが励起される。また、対応するカソードマグネット２３ａ又はカソードマグネット２３ｂがマグネット駆動部２４ａ又はマグネット駆動部２４ｂによって駆動されると、ターゲット２０又はターゲット２１の周囲に磁界が発生する。これにより、プラズマがターゲット２０又はターゲット２１の近傍に集中する。そして、ターゲット２０又はターゲット２１にプラズマ中の正イオンが衝突することで、ターゲット２０又はターゲット２１から当該ターゲットを構成する物質が放出される。これにより、ターゲット２０の場合には、ＭｇがウェハＷ上に堆積し、ターゲット２１の場合には、活性化金属が処理容器１０の内側壁面をコーティングする。
また、成膜装置１は、ヘッド４０を備えている。
ヘッド４０は、ウェハＷ上に形成されたＭｇ膜を酸化させるための酸化ガスを、載置台１４に向けて噴射する部材である。ヘッド４０は、例えば、平面視円形状に形成されており、その平面視における面積が載置台１４のウェハ吸着面１４ｃより大きい。
このヘッド４０は、後述の駆動機構７０の動作に伴って、図３に示すように、位置Ｐ１と位置Ｐ２と位置Ｐ３との間で移動する。位置Ｐ１は、載置台１４の上方の位置であり、ターゲット２０、２１と載置台１４との間の処理空間Ｓ１内の位置である。また、位置Ｐ２は、成膜装置１において、処理空間Ｓ１から離れた位置であり、処理空間Ｓ１とは別の空間Ｓ２内の位置である。具体的には、位置Ｐ２は、平面視において、後述の駆動機構７０の支軸７０ａを間に挟んで位置Ｐ１と対向する位置である。位置Ｐ３は、上記空間Ｓ２内において、位置Ｐ２とは重ならない位置である。
ヘッド４０の周縁部には、上記支軸７０ａの軸線ＡＸ２に対して直交する方向に延在する連結部４１の一端が接続されている。連結部４１の他端には、上記支軸７０ａが接続されている。ヘッド４０、連結部４１及び支軸７０ａには、酸化ガス用のガスラインＧＬ１が形成されている。ガスラインＧＬ１におけるヘッド４０と反対側の端部は、処理容器１０の外部に位置し、ガス供給部３１が接続されている。ガス供給部３１は、例えば、ガスソース３１ａ及びマスフローコントローラ等の流量制御器３１ｂを有する。ガスソース３１ａは、酸化ガス（例えばＯ２ガス）を貯留している。ガスソース３１ａは、流量制御器３１ｂを介してガスラインＧＬ１に接続されている。
ガスラインＧＬ１は、ヘッド４０内において、当該ヘッド４０に設けられた複数のガス噴射口４０ａに接続されている。上記複数のガス噴射口４０ａは、下方、すなわち、載置台１４に向けて開口している。
さらに、成膜装置１は、帯電量測定部としての表面電位計５０を備えている。
表面電位計５０は、載置台１４のウェハ吸着面すなわち静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃの帯電量に関する測定を非接触式で行うものであり、具体的には、ウェハ吸着面１４ｃの電位の測定を非接触式で行う。より具体的には、表面電位計５０は、ウェハ吸着面１４ｃのうち後述の遮蔽部材６０の開口６０ａから露出した部分の電位を非接触式で測定する。表面電位計５０による測定結果は、後述の制御部１００に出力され、例えば、この測定結果と平面視における上記開口６０ａの面積等に基づいて、上記開口６０ａから露出した部分のウェハ吸着面１４ｃの帯電量が算出される。
表面電位計５０は、後述の駆動機構７０の動作に伴って、図４に示すように、位置Ｐ１１と位置Ｐ１２と位置Ｐ１３との間で移動する。位置Ｐ１１は、載置台１４の上方の位置であり、ターゲット２０、２１と載置台１４との間の処理空間Ｓ１内の位置である。また、位置Ｐ１２は、成膜装置１において、処理空間Ｓ１から離れた位置であり、処理空間Ｓ１とは別の空間Ｓ２内の位置である。具体的には、位置Ｐ１２は、平面視において、後述の駆動機構７０の支軸７０ａを間に挟んで位置Ｐ１１と対向する位置である。位置Ｐ１３は、上記空間Ｓ２内において、位置Ｐ１２とは重ならない位置である。
なお、表面電位計５０は、上記支軸７０ａの軸線ＡＸ２に対して直交する方向に延在する支持部５１の一端の下部に設けられている。支持部５１の他端には、上記支軸７０ａが接続されている。
また、表面電位計５０は、平面視における当該表面電位計５０の測定対象領域Ａ内に後述の遮蔽部材６０の開口６０ａが位置するような高さに設けられる。
また、成膜装置１は、遮蔽部材６０を備えている。
遮蔽部材６０は、位置Ｐ１１に配された表面電位計５０と載置台１４のウェハ吸着面１４ｃとの間に配置可能に構成され、平面視における面積がウェハ吸着面１４ｃより小さい開口６０ａが設けられた部材である。遮蔽部材６０は、例えば、平面視円形状に形成されており、その平面視における面積が載置台１４のウェハ吸着面１４ｃより大きい。開口６０ａは、例えば平面視扇形に形成されている。また、開口６０ａは、後述の位置Ｐ２１に配されたときに、上記扇形の中心角部の頂点６０ｂが、平面視において、載置台１４の回転中心すなわち軸線ＡＸ１と一致するように形成されている。さらに、開口６０ａは、上記扇形の径方向の長さが吸着面１４ｃの半径と略等しくなるように形成されている。本実施形態では、この開口６０ａの上記扇形の中心角は９０°である。載置台１４が回転されている間に、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃのうち開口６０ａから露出した部分を表面電位計５０で測定することにより、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃを周方向に４分割した各領域の、電位を測定することができる。
この遮蔽部材６０は、アルミ等の金属材料から形成されており、接地電位に接続されている。
また、遮蔽部材６０は、後述の駆動機構７０の動作に伴って、図５に示すように、位置Ｐ２１と位置Ｐ２２と位置Ｐ２３との間で移動する。位置Ｐ２１は、載置台１４の上方の位置であり、ターゲット２０、２１と載置台１４との間の処理空間Ｓ１内の位置である。また、位置Ｐ２２は、成膜装置１において、処理空間Ｓ１から離れた位置であり、処理空間Ｓ１とは別の空間Ｓ２内の位置である。具体的には、位置Ｐ２２は、平面視において、後述の駆動機構７０の支軸７０ａを間に挟んで位置Ｐ２１と対向する位置である。位置Ｐ２３は、上記空間Ｓ２内において、位置Ｐ２２とは重ならない位置である。
遮蔽部材６０の周縁部には、上記支軸７０ａの軸線ＡＸ２に対して直交する方向に延在する連結部６１の一端が接続されている。連結部６１の他端には、上記支軸７０ａが接続されている。
さらに、成膜装置１は、退避機構としての駆動機構７０を有する。
駆動機構７０は、例えば支軸７０ａ、駆動装置７０ｂを有する。
支軸７０ａは、軸線ＡＸ２に沿って延在している。この軸線ＡＸ２は、軸線ＡＸ１と略平行であり、載置台１４の側方において鉛直方向に延びている。軸線ＡＸ２とヘッド４０の中心位置との間の距離、及び、軸線ＡＸ２と遮蔽部材６０の中心位置との間の距離は、軸線ＡＸ２と軸線ＡＸ１との間の距離に略一致している。
また、支軸７０ａは、処理容器１０の底壁を貫通するように、上下方向に延在する。この支軸７０ａと処理容器１０の底壁との間には、封止部材ＳＬ２が設けられている。封止部材ＳＬ２は、支軸７０ａが回転及び上下動可能であるように、処理容器１０の底壁と支軸７０ａとの間の空間を封止する部材であり、例えば、磁性流体シールである。
支軸７０ａの側面には、上端から下方に向けて、支持部５１、連結部４１、連結部６１がこの順で接続されている。ただし、支持部５１及び連結部６１は支軸７０ａの同じ一側面に接続され、連結部４１は上記一側面とは反対側の他側面に接続されている。また、支軸７０ａの下端には駆動装置７０ｂが接続されている。
駆動装置７０ｂは、支軸７０ａを回転及び上下動させるための駆動力を発生する。支軸７０ａが軸線ＡＸ２を中心に回転することに伴って、ヘッド４０、表面電位計５０及び遮蔽部材６０が軸線ＡＸ２を中心に回動し、支軸７０ａが上下動することに伴って、ヘッド４０、表面電位計５０及び遮蔽部材６０が上下動する。
また、成膜装置１は、除電機構８０を備えている。
除電機構８０は、載置台１４のウェハ吸着面１４ｃの除電を行うものである。本実施形態では、除電機構８０は、イオン化ガスにより除電を行う。
また、除電機構８０は、後述の駆動機構７１の動作に伴って、図６に示すように、位置Ｐ３１と位置Ｐ３２との間で移動する。位置Ｐ３１は、当該位置に除電機構８０が配されたときに当該除電機構８０の先端が載置台１４に向く位置であり、載置台１４に近接する位置である。位置Ｐ３２は、成膜装置１において、ターゲット２０、２１と載置台１４との間の処理空間Ｓ１から離れた位置であり、処理空間Ｓ１とは別の空間Ｓ２内の位置であって、位置Ｐ３１より載置台１４から離れた位置である。
除電機構８０の根元には、後述の駆動機構７１の支軸７１ａの軸線ＡＸ３に対して直交する方向に延在する連結部８１の一端が接続されている。連結部８１の他端には、上記支軸７１ａが接続されている。連結部８１及び支軸７１ａには、イオン化ガス用のガスラインＧＬ２が形成されている。ガスラインＧＬ２の一端は、除電機構８０が接続され、他端は、処理容器１０の外部に位置し、ガス供給部３２が接続されている。ガス供給部３２は、例えば、ガスソース３２ａ及びイオン化部３２ｂを有する。ガスソース３２ａは、イオン化用ガス（例えばＮ２ガス）を貯留している。ガスソース３２ａは、イオン化部３２ｂを介してガスラインＧＬ２に接続されている。イオン化部３２ｂは、ガスソース３２ａからのイオン化用ガスを、コロナ放電や、ＵＶ照射、軟Ｘ照射等によりイオン化し、イオン化ガスを生成する。生成されたイオン化ガスはガスラインＧＬ２を通じて除電機構８０に供給され、当該除電機構８０の先端から載置台１４に向けて放出される。
さらに、成膜装置１は、駆動機構７１を有する。
駆動機構７１は、例えば支軸７１ａ、駆動装置７１ｂを有する。
支軸７１ａは、軸線ＡＸ３に沿って延在している。この軸線ＡＸ３は、軸線ＡＸ１及び軸線ＡＸ２と略平行であり、載置台１４の支軸７０ａ側とは反対側の側方において鉛直方向に延びている。
また、支軸７１ａは、処理容器１０の底壁を貫通するように、上下方向に延在する。この支軸７１ａと処理容器１０の底壁との間には、封止部材ＳＬ３が設けられている。封止部材ＳＬ３は、支軸７１ａが回転可能であるように、処理容器１０の底壁と支軸７１ａとの間の空間を封止する部材であり、例えば、磁性流体シールである。
支軸７１ａの上端には、連結部８１が接続されている。また、支軸７１ａの下端には駆動装置７１ｂが接続されている。
駆動装置７１ｂは、支軸７１ａを回転させるための駆動力を発生する。支軸７１ａが軸線ＡＸ３を中心に回転することに伴って、除電機構８０が軸線ＡＸ３を中心に回動する。
さらにまた、成膜装置１は制御部１００を備える。制御部１００は、例えばＣＰＵやメモリ等を備えたコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、駆動装置１６ｂ、７０ｂ、７１ｂ等を制御して、成膜装置１における後述の成膜処理を実現するためのプログラムも格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部１００にインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。
次に、成膜装置１を用いた成膜処理について図７〜図９を用いて説明する。図７は、成膜処理を説明するためのフローチャートである。図８は、後述の帯電量測定工程時の処理容器１０内の状態を示す図であり、図９は、後述の除電工程時の処理容器１０内の状態を示す図である。なお、成膜処理開始前において、ヘッド４０の位置は位置Ｐ３、表面電位計５０の位置は位置Ｐ１３、遮蔽部材６０の位置は位置Ｐ２３、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２であるものとする。
（搬入）
図７に示すように、まず、所定の圧力に調整されている処理容器１０内にウェハＷが搬入される（ステップＳ１）。具体的には、ゲートバルブ１３ａが開かれ、処理容器１０に隣接する真空雰囲気の搬送室（図示せず）から搬出入口１３を介して、ウェハＷを保持した搬送機構（図示せず）が処理容器１０内に挿入される。そして、ウェハＷが、載置台１４の上方に搬送される。次いで上昇した支持ピン（図示せず）の上にウェハＷが受け渡され、その後、上記搬送機構は処理容器１０から抜き出され、ゲートバルブ１３ａが閉じられる。それと共に、上記支持ピンの下降が行われ、ウェハＷが、載置台１４上に載置され、静電チャック１４ｂの静電吸着力により吸着保持される。
（コーティング）
次に、処理容器１０の内壁面のコーティングが行われる（ステップＳ２）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ１、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１２に位置し、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２２となるように、駆動機構７０が制御される。なお、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２のままとされる。また、ガス供給部３０から処理容器１０内にガスが供給され、電源２２ｂからターゲット２１に電力が供給され、マグネット２３ｂによって磁界が生成される。このとき、例えば、ガス供給部３０からのガス流量は１０〜５００ｓｃｃｍであり、電源２２ｂからターゲット２１に供給される電力は５０〜１０００Ｗである。
このコーティング工程では、ターゲット２１の下方に集中するようにプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマ中の正イオンがターゲット２１に衝突することにより、ターゲット２１から活性化金属が放出され、この活性化金属によって、処理容器１０の内側壁面がコーティングされる。このようにコーティングを行うことにより、コーティングされた活性化金属のゲッタリング作用によって、処理容器１０内の真空度を高めることができる。その結果、高品質なＭｇＯ層の形成が可能となる。なお、このコーティング工程では、ヘッド４０の位置が位置Ｐ１でありウェハＷが当該ヘッド４０により覆われているため、ウェハＷの汚染を低減又は防止することができる。
（プリスパッタリング）
続いて、プリスパッタリングが行われる（ステップＳ３）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ１、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１２、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２２、除電機構８０の位置が位置Ｐ３２のまま、ガス供給部３０から処理容器１０内にガスが供給され、電源２２ａからターゲット２０に電力が供給される。また、カソードマグネット２３ａによって磁界が生成される。このとき、例えば、ガス供給部３０からのガス流量は１０〜５００ｓｃｃｍであり、電源２２ａからターゲット２０に供給される電力は５０〜１０００Ｗである。
このプリスパッタリング工程では、ターゲット２０の下方に集中するようにプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマ中の正イオンがターゲット２０に衝突することにより、ターゲット２０の表面が削られる。これにより、他の工程中に汚染され得るターゲット２０の表面を除去することができる。したがって、後述する成膜工程において、汚染が抑制されたＭｇ膜を形成することができる。なお、このプリスパッタリング工程では、ヘッド４０の位置が位置Ｐ１でありウェハＷが当該ヘッド４０により覆われているため、ウェハＷの汚染を低減又は防止することができる。
（Ｍｇ膜形成）
続いて、スパッタリングによるＭｇ膜の形成処理が行われる（ステップＳ４）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ３、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１３、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２３となるように駆動機構７０が制御される。なお、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２のままである。この状態で、駆動機構１６によって載置台１４が回転されると共に、ガス供給部３０から処理容器１０内にガスが供給される。また、電源２２ａからターゲット２０に電力が供給され、カソードマグネット２３ａによって磁界が生成される。このとき、例えば、載置台１４の回転数は３０〜３００ｒｐｍであり、ガス供給部３０からのガス流量は１０〜５００ｓｃｃｍであり、電源２２ａからターゲット２０に供給される電力は５０〜１０００Ｗである。
このＭｇ膜形成工程では、ターゲット２０の下方に集中するようにプラズマが生成される。そして、生成されたプラズマ中の正イオンがターゲット２０に衝突することにより、ターゲット２０の表面からＭｇが放出され、ウェハＷ上にＭｇ膜が形成される。また、このＭｇ膜形成工程では、表面電位計５０の位置は位置Ｐ１３であり測定位置である位置Ｐ１１から退避されているため、表面電位計５０によるＭｇ膜形成の阻害を防ぐことができる。
（酸化）
次いで、ウェハＷ上に形成されたＭｇ膜の酸化処理が行われる（ステップＳ５）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ１、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１２、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２２となるように駆動機構７０が制御される。なお、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２のままである。この状態で、駆動機構１６によって載置台１４が回転されると共に、ガス供給部３１からヘッド４０に酸化ガスが供給される。このとき、例えば、載置台１４の回転数は３０〜３００ｒｐｍであり、酸化ガスの流量は１０〜２０００ｓｃｃｍであり、酸化ガスの温度は５０〜３００℃の温度である。
この酸化工程では、ヘッド４０から載置台１４に向けて噴射される酸化ガスによって、ウェハＷ上に形成されたＭｇ膜が酸化され、ＭｇＯ膜が形成される。
なお、上記ステップＳ３〜Ｓ５はこの順で繰り返し行われるようにしてもよい。
（搬出）
続いて、処理容器１０からウェハＷが搬出される（ステップＳ６）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ３、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１３、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２３となるように駆動機構７０が制御される。なお、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２のままである。そして、静電チャック１４ｂの静電吸着力によるウェハＷの吸着保持が解除され、支持ピン（図示せず）が上昇され、支持ピンの上にウェハＷが受け渡される。また、ゲートバルブ１３ａが開かれ、処理容器１０に隣接する真空雰囲気の搬送室（図示せず）から搬出入口１３を介して、搬送機構（図示せず）が処理容器１０内に挿入される。次いで、支持ピンの下降が行われ、ウェハＷが搬送機構に受け渡され、その後、当該搬送機構によって、ウェハＷが搬出入口１３を介して処理容器１０の外に搬出される。そして、ゲートバルブ１３ａが閉じられる。
（帯電量測定）
次に、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃの帯電量が検出される（ステップＳ７）。具体的には、ヘッド４０の位置が位置Ｐ２、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１１、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２１となるように駆動機構７０が制御される。なお、除電機構８０の位置は位置Ｐ３２のままである。
この状態で、表面電位計５０に対して開口６０ａを介して露出する、ウェハ吸着面１４ｃの部分が切り替わるよう、駆動機構１６によって載置台１４が回転される。そして、この回転に同期して（例えば載置台１４が１／４回転する毎に）、表面電位計５０による測定が行われる。具体的には、図８に示すように、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃのうち開口６０ａから露出した部分の電位の測定が、順次、表面電位計５０により行われる。これにより、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃを周方向に４等分した各領域（以下、「分割領域」という。）の表面電位が測定される。そして、制御部１００において、上記分割領域毎に、測定された表面電位と開口６０ａの面積とに基づいて、帯電量が算出される。言い換えると、制御部１００において、表面電位計５０による測定結果と開口６０ａの面積に基づいて、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃの帯電分布が取得される。
（帯電異常判定）
続いて、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃの帯電分布に基づいて、静電チャック１４ｂに異常があるか否か判定される（ステップＳ８）。具体的には、制御部１００により、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃに、帯電量が予め記憶部（図示せず）に記憶された閾値を超えている分割領域が存在するか否か判定される。
静電チャック１４ｂに異常がない場合、具体的には、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃに帯電量が閾値を超えている分割領域がない場合、ステップＳ１に戻り、次の処理対象のウェハＷの搬入が行われる。なお、ステップＳ１へは、例えば、ヘッド４０の位置が位置Ｐ３、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１３、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２３となるように駆動機構７０が制御された後に戻る。
（除電）
一方、静電チャック１４ｂに異常がある場合、具体的には、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃに帯電量が閾値を超えている分割領域がある場合、ウェハ吸着面１４ｃの除電が行われる（ステップＳ９）。例えば、ヘッド４０の位置が位置Ｐ３、表面電位計５０の位置が位置Ｐ１３、遮蔽部材６０の位置が位置Ｐ２３となるように駆動機構７０が制御されると共に、除電機構８０の位置が位置Ｐ３１となるように駆動機構７１が制御される。この状態で、駆動機構１６によって載置台１４が回転される。そして、ガス供給部３２からイオン化ガスが除電機構８０に供給される。
この除電工程では、図９に示すように、除電機構８０から載置台１４に向けて噴射されるイオン化ガスによって、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃが除電される。
その後、除電機構８０の位置が位置Ｐ３２となるように駆動機構７１が制御された後、ステップＳ１に戻り、次の処理対象のウェハＷの搬入が行われる。
以上のように、本実施形態では、成膜装置１が、ウェハ吸着面１４ｃの除電を行う除電機構８０を備えている。そのため、ウェハ吸着面の除電を行うことができるため、載置台１４の静電チャック１４ｂでのウェハＷのチャック時や、静電チャック１４ｂからのウェハＷのデチャック時に問題が生じるのを防ぐことができる。また、成膜装置１が、載置台１４のウェハ吸着面１４ｃの帯電量に関する測定を行う表面電位計５０を有している。そのため、ウェハ吸着面１４ｃの帯電状態に応じて、当該ウェハ吸着面１４ｃの除電を行うことができ、ウェハＷ毎等に上記除電を行う必要がないので、スループットの低下を抑制することができる。さらに、成膜装置１が、表面電位計５０をウェハ吸着面１４ｃと対向する測定位置である位置Ｐ１１から退避させる駆動機構７０を有している。そのため、表面電位計５０により、Ｍｇ膜の形成処理が阻害されることがない。
また、本実施形態では、成膜装置１が、開口６０ａを有する遮蔽部材６０と駆動機構１６とを備える。そして、帯電量測定工程において、駆動機構１６が、位置Ｐ１１の表面電位計５０に対して遮蔽部材６０の開口６０ａを介して露出するウェハ吸着面１４ｃの部分が切り替わるよう、載置台１４を回転させる。また、表面電位計５０が、遮蔽部材６０の開口６０ａから露出した、ウェハ吸着面１４ｃの部分について、帯電量に関する測定、具体的には、電位の測定を行う。したがって、成膜装置１では、ウェハ吸着面１４ｃの帯電量の分布を取得することができる。そのため、ウェハ吸着面１４ｃの局所的な帯電によりデチャック時にウェハＷが破損すること等を防ぐことができる。
さらに、本実施形態では、酸化用のヘッド４０の駆動機構７０が、表面電位計５０や遮蔽部材６０を載置台１４の上方の処理空間Ｓ１（具体的には位置Ｐ１１や位置Ｐ２１）から退避させる退避機構を兼ねている。したがって、成膜装置１の大型化を抑制することができる。なお、酸化用のヘッド４０の駆動機構７０が、表面電位計５０及び遮蔽部材６０のいずれか一方のみの退避機構を兼ねるようにしてもよい。また、本実施形態では、表面電位計５０や遮蔽部材６０を載置台１４の上方の処理空間Ｓ１から退避させるために、載置台１４を水平方向に移動させる移動機構を設けていないので、既存の成膜装置を用いることができる。
さらにまた、本実施形態では、遮蔽部材６０の開口６０ａが平面視扇形に形成されており、当該開口６０ａの上記扇形の中心角部の頂点６０ｂが、載置台１４の駆動機構１６による回転中心である軸線ＡＸ１と一致している。そのため、駆動機構１６による載置台１４の回転と表面電位計５０での測定タイミングとを同期させることで、ウェハ吸着面１４ｃを周方向に等分した分割領域の帯電量を測定することができる。これら分割領域は互いに重なる部分がない。表面電位計５０での測定結果に基づいて帯電量を算出する場合、算出される帯電量は電位の測定範囲内の平均的な値であるため、本実施形態と異なり、帯電量の測定領域に重なりがあると、ウェハ吸着面１４ｃの帯電状態を正確に把握することができない。したがって、本実施形態によれば、より正確にウェハ吸着面１４ｃの帯電状態を把握することができる。
また、本実施形態では、遮蔽部材６０が、金属材料から形成されており接地されているため、表面電位計５０による測定結果に遮蔽部材６０の影響が及ぶことがないため、ウェハ吸着面１４ｃの帯電状態を正確に把握することができる。
図１０は、遮蔽部材の他の例を示す平面図である。
図２の例の遮蔽部材６０は、中心角が９０°である平面視扇形の開口６０ａを有していたが、開口形状はこれに限られない。例えば、図１０の遮蔽部材１１０の開口１１０ａのように、開口形状は、中心角が１０°である平面視扇形であってもよい。この開口１１０ａも、開口６０ａと同様に、平面視扇形の中心角部の頂点が、平面視において、載置台１４の回転中心と一致するように形成されている。この遮蔽部材１１０を用いることにより、ウェハ吸着面１４ｃを周方向に３６等分した分割領域それぞれの帯電量を検出することができる。
開口１１０ａのように、開口形状を中心角が小さい平面視扇形の開口を有する遮蔽部材を用いることにより、より精度の良い静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃの帯電分布を得ることができる。したがって、ウェハ吸着面１４ｃの非常に局所的な帯電を把握することができるため、当該非常に局所的な帯電によるデチャック不良を防ぐことができる。
なお、遮蔽部材の開口を平面視扇形に形成する場合、扇形の弧の部分を直線にしたり、径方向に延在する部分を曲線にしたりしてもよい。
図１１は、図２の遮蔽部材６０と図１０の遮蔽部材１１０とを取り替え可能に構成された成膜装置１ａの構成の概略を示す縦断面図である。
図１１の成膜装置１ａでは支軸７０ａが上下に分割されている。下方の支軸７０ａ１に、ヘッド４０が固定され、さらに、遮蔽部材６０及び遮蔽部材１１０いずれか一方が着脱可能に固定されている。また、上方の支軸７０ａ２に表面電位計５０が固定されている。また、下方の支軸７０ａ１と上方の支軸７０ａ２とが、駆動装置７２を介して接続されている。駆動装置７２は、支軸７０ａ２を上下動させるための駆動力を発生する。支軸７０ａ２が上下動することにより、表面電位計５０と遮蔽部材６０または遮蔽部材１１０との距離が変わる。
表面電位計５０の測定対象領域Ａの大きさが、表面電位計５０から測定対象までの距離に依存するため、遮蔽部材の開口の大きさに合わせて表面電位計５０の位置が変更される。例えば、大きい開口６０ａを有する遮蔽部材６０のときは、図２のように測定対象領域Ａが大きくなるように表面電位計５０は遠方に配され、小さい開口１１０ａを有する遮蔽部材のときは、測定対象領域Ａが小さくなるよう表面電位計５０は遮蔽部材１１０の近傍に配される。
この例のように、開口の大きさが異なる遮蔽部材を取り替え可能に構成することにより、ウェハ吸着面１４ｃの帯電量検出の分解能を変更することができる。
なお、この例に代えて、開口の大きさが可変な遮蔽部材を設けるようにしてもよい。
また、表面電位計５０が固定される支軸７０ａ２を上下動させるための駆動力を発生する駆動装置７２を設けておくことで、遮蔽部材６０及び遮蔽部材１１０のいずれも取付けない場合に、ウェハ径に応じた電位の測定を行うことができる。
以上の説明では、静電チャック１４ｂのウェハ吸着面１４ｃに異常がある場合、除電機構８０によりウェハ吸着面１４ｃ全体の除電を行っていた。これに代えて、ウェハ吸着面１４ｃにおいて帯電異常が発生している分割領域のみ除電機構８０により除電を行うようにしてもよい。具体的には、ウェハ吸着面１４ｃにおいて帯電異常が発生している分割領域が、位置Ｐ３１の除電機構８０の下方に位置するよう、駆動機構１６を制御する。それと共に、除電機構８０を上下方向に移動させる移動機構を設けておき、除電機構８０をウェハ吸着面１４ｃに近接させる。これにより、ウェハ吸着面１４ｃにおいて帯電異常が発生している分割領域のみを、除電機構８０からのイオン化ガスによって除電することができる。
また、以上の説明では、ウェハ吸着面１４ｃの帯電量に関する測定をウェハＷ毎に行っていたが、上記測定は、２枚以上の所定枚数毎に行うようにしてもよい。
ジョンソン・ラーベック（Johnsen-Rahbek）力を用いる静電チャックは、クーロン力を用いる静電チャックに比べ、意図しない帯電を生じ易い。したがって、例えば、高温領域（ウェハ温度：１５０℃〜４００℃）で用いられることの多い前者の静電チャックについては、上記帯電量に関する測定がウェハ毎に行われ、低温領域（ウェハ温度：−１７３℃〜室温）で用いられることの多い後者の静電チャックについては、５０枚毎に行われる。
以上の説明では、除電機構８０からイオン化ガスを供給してウェハ吸着面１４ｃを除電していた。しかし、除電方法がこれに限られず、例えば、紫外線照射等により処理容器１０内のガスをイオン化し、このイオン化ガスで除電するようにしてもよい。
以上では、ＭｇＯ膜の成膜装置を例に説明したが、本開示にかかる技術は、他の成膜装置にも適用することができる。また、本開示にかかる技術は、静電チャックを有する、成膜処理以外の基板処理を行う基板処理装置にも適用することができる。
以上の例では、支軸７０ａに支持部５１、連結部４１、連結部６１を接続し、表面電位計５０、ヘッド４０、遮蔽部材６０を一体的に回動させていたが、表面電位計５０、ヘッド４０、遮蔽部材６０をそれぞれ独立して回動させるようにしてもよい。独立して回動させる方法としては、例えば、１つの支軸に対して２つ円筒状支軸を同心状に配置し、支軸及び２つの円筒状支軸それぞれに支持部５１、連結部４１、連結部６１を接続する方法が考えられる。表面電位計５０、ヘッド４０、遮蔽部材６０をそれぞれ独立して回動させることにより、例えば、帯電量測定時のヘッド４０の待機位置である位置Ｐ２や、コーティング時等の表面電位計５０や遮蔽部材６０の待機位置である位置Ｐ１２や位置Ｐ２２を省略することができる。したがって、処理容器のサイズを小さくすることができる。
また、上記の実施形態において、ウェハ搬出後に帯電量測定を行っていたが、処理ロットの始め等、ウェハ搬入前に帯電量測定を行うようにしてもよい。ウェハ搬入前に帯電量測定を行うことにより、静電吸着面の初期状態が把握できるため帯電異常の状態でウェハが搬入されるのを防ぐことができる。
また、上記の実施形態ではウェハが載置されていない状態で静電チャックの帯電量測定を行っていたが、ウェハが搬入された後にウェハが静電チャックに載置された状態でも帯電量測定を行ってもよい。こうすることにより、ウェハから静電チャックへ持ち込まれる帯電量も監視できるため、より効果的にデチャック不良を抑制できる。
今回開示された実施形態はすべ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。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、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）基板を処理する基板処理装置であって、
前記基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台と、
前記処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部と、
前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電機構と、
前記帯電量測定部を前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置から退避させる退避機構と、を備える、基板処理装置。
前記（１）によれば、除電機構を備えているため、基板吸着面の除電を行うことができるので、載置台の静電吸着力による基板のチャック時やデチャック時に問題が生じるのを防ぐことができる。また、成膜装置が、表面電位計を有しているため、基板吸着面の帯電状態に応じて、当該基板吸着面の除電を行うことができ、基板毎等に上記除電を行う必要がないので、スループットの低下を抑制することができる。さらに、成膜装置が、表面電位計を基板吸着面と対向する測定位置から退避させる退避機構を有しているため、表面電位計により、基板処理が阻害されることがない。
（２）前記測定位置の前記帯電量測定部と前記載置台との間に配置可能に構成され、前記載置台の基板吸着面より小さい開口が設けられた遮蔽部材と、
前記載置台を回転させる回転駆動部と、を備え、
前記回転駆動部は、前記測定位置の前記帯電量測定部に対して前記遮蔽部材の開口を介して露出する、前記載置台の基板吸着面の部分が切り替わるよう、前記載置台を回転させ、
前記帯電量測定部は、前記遮蔽部材の前記開口から露出した、前記載置台の基板吸着面の部分について、順次、前記測定を行う、前記（１）に記載の基板処理装置。
前記（２）によれば、基板吸着面の帯電量の分布を取得することができるため、基板吸着面の局所的な帯電による問題（例えばデチャック時の基板破損等）を防ぐことができる。
（３）前記開口は平面視扇形に形成されている、前記（２）に記載の基板処理装置。
（４）前記開口は、前記扇形の中心角部の頂点が、前記載置台の前記回転駆動部による回転中心と一致する、前記（３）に記載の基板処理装置。
前記（４）によれば、より正確に基板吸着面の帯電状態を把握することができる。
（５）前記遮蔽部材は、金属材料から形成されており、接地されている、前記（２）〜（４）のいずれか１に記載の基板処理装置。
前記（５）によれば、基板吸着面の帯電状態を正確に把握することができる。
（６）前記除電機構は、前記載置台の基板吸着面の帯電量が閾値を超えた場合に、前記除電を行う、前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の基板処理装置。
（７）前記除電機構は、帯電量が閾値を超えた、前記載置台の基板吸着面の部分について、前記除電を行う、前記（２）〜（５）のいずれか１に記載の基板処理装置。
（８）基板を処理する基板処理装置内に設けられた、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台の除電方法であって、
処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部を、前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置に移動する移動工程と、
前記帯電量測定部により、前記測定を行う測定工程と、
前記測定工程での測定結果に応じて、前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電工程と、
前記帯電量測定部を前記測定位置から退避させる退避工程と、を有する、載置台の除電方法。
１、１ａ 成膜装置
１０ 処理容器
１４ 載置台
５０ 表面電位計
７０ 駆動機構
Ｗ ウェハ

Claims (8)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    前記基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台と、
    前記処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部と、
    前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電機構と、
    前記帯電量測定部を前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置から退避させる退避機構と、を備える、基板処理装置。
  2. 前記測定位置の前記帯電量測定部と前記載置台との間に配置可能に構成され、前記載置台の基板吸着面より小さい開口が設けられた遮蔽部材と、
    前記載置台を回転させる回転駆動部と、を備え、
    前記回転駆動部は、前記測定位置の前記帯電量測定部に対して前記遮蔽部材の開口を介して露出する、前記載置台の基板吸着面の部分が切り替わるよう、前記載置台を回転させ、
    前記帯電量測定部は、前記遮蔽部材の前記開口から露出した、前記載置台の基板吸着面の部分について、順次、前記測定を行う、請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記開口は平面視扇形に形成されている、請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記開口は、前記扇形の中心角部の頂点が、前記載置台の前記回転駆動部による回転中心と一致する、請求項３に記載の基板処理装置。
  5. 前記遮蔽部材は、金属材料から形成されており、接地されている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  6. 前記除電機構は、前記載置台の基板吸着面の帯電量が閾値を超えた場合に、前記除電を行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  7. 前記除電機構は、帯電量が閾値を超えた、前記載置台の基板吸着面の部分について、前記除電を行う、請求項２〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
  8. 基板を処理する基板処理装置内に設けられた、前記基板を静電吸着力により吸着保持する載置台の除電方法であって、
    処理容器内に設けられ、前記載置台の基板吸着面の帯電量に関する測定を行う帯電量測定部を、前記載置台の基板吸着面と対向する測定位置に移動する移動工程と、
    前記帯電量測定部により、前記測定を行う測定工程と、
    前記測定工程での測定結果に応じて、前記載置台の基板吸着面の除電を行う除電工程と、
    前記帯電量測定部を前記測定位置から退避させる退避工程と、を有する、載置台の除電方法。


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