JP2021141277A - 載置台及びプラズマ処理装置 - Google Patents

載置台及びプラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021141277A
JP2021141277A JP2020039924A JP2020039924A JP2021141277A JP 2021141277 A JP2021141277 A JP 2021141277A JP 2020039924 A JP2020039924 A JP 2020039924A JP 2020039924 A JP2020039924 A JP 2020039924A JP 2021141277 A JP2021141277 A JP 2021141277A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
mounting table
substrate
base
tubular liner
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020039924A
Other languages
English (en)
Inventor
雄大 上田
Takehiro Ueda
雄大 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2020039924A priority Critical patent/JP2021141277A/ja
Priority to US17/183,625 priority patent/US11923228B2/en
Publication of JP2021141277A publication Critical patent/JP2021141277A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

【課題】異常放電を抑制する。【解決手段】プラズマ処理装置のチャンバ内に配置される載置台であって、基板を載置する基板載置部及び前記基板載置部を貫通する第１の貫通孔を有するチャックと、前記チャックの下に配置され、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔を有する基台と、前記第２の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第１の筒状ライナーと、を備える、載置台が提供される。【選択図】図２

Description

本開示は、載置台及びプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理装置は、真空空間を構成可能な処理容器内に電極を兼ねた、基板を載置する載置台を有する。基板を載置する載置面を貫通する貫通孔が形成された載置台は、貫通孔に伝熱ガスを流通させ、基板の裏面と載置台の載置面との間に伝熱ガスを供給する。例えば、特許文献１は、伝熱ガスを通す貫通孔にセラミック等の絶縁体からなる円筒形状のガス用スペーサーを挿入することを提案している。
特開２０１８−５６３７２号公報
本開示は、異常放電の発生を抑制することができる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、プラズマ処理装置のチャンバ内に配置される載置台であって、基板を載置する基板載置部及び前記基板載置部を貫通する第１の貫通孔を有するチャックと、前記チャックの下に配置され、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔を有する基台と、前記第２の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第１の筒状ライナーと、を備える、載置台が提供される。
一の側面によれば、異常放電の発生を抑制することができる。
図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。 図２は、一実施形態に係る載置台の一例を示す図である。 図３は、他の実施形態に係る載置台の一例を示す図である。 図４は、参考例に係る載置台で発生する異常放電を説明するための図である。 図５は、一実施形態に係る異常放電の実験を説明するための図である。 図６は、一実施形態に係る異常放電の実験結果の一例を示す図である。 図７は、一実施形態に係る貫通孔への埋込部材の一例を示す図である。
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。
［プラズマ処理装置］
まず、一実施形態に係るプラズマ処理装置１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１００の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされたチャンバ１を有する。チャンバ１は、円筒形状であり、例えばアルミニウム等から構成されている。チャンバ１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。チャンバ１内には、ウェハを一例とする基板Ｗを支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基台２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を有する。基台２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で形成されている。静電チャック６は、セラミック、例えばアルミナ等で形成され、基板Ｗを静電吸着する。載置台２は、更に電極プレート４を有してもよい。電極プレート４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持されている。電極プレート４の上に基台２ａが設けられ、基台２ａの上に静電チャック６が設けられる。静電チャック６の周縁であって基台２ａの上には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が配置されている。エッジリング５は、フォーカスリングともいう。チャンバ１内には、載置台２の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒形状の内壁部材３ａが設けられている。
静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。直流電源１２から電極６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によって基板Ｗが静電チャック６に保持される。なお、載置台２は、静電チャック６の替わりに機械的に基板Ｗを固定するチャックを有してもよい。
基台２ａの内部には、冷媒流路２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。冷媒流路２ｄの中に例えば冷却水等の冷媒を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御する。
載置台２の内部には、ヘリウムガス等の熱伝達用ガス（以下、「伝熱ガス」ともいう。）を供給するためのガス供給管２１０が設けられている。ガス供給管２１０は、伝熱ガス供給部３１に接続されている。ガス供給管２１０は後述する複数の貫通孔と連通して載置台２を貫通し、基板Ｗが載置される基板載置面及びエッジリング５が載置されるエッジリング載置面に開口する。これにより、伝熱ガス供給部３１からガス供給管２１０を介して基板Ｗの裏面と基板載置面との間、及びエッジリング５の裏面とエッジリング載置面との間に伝熱ガスが供給される。これにより、基板Ｗ及びエッジリング５の冷却効率を高める。
載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、リフターピン６１がそれぞれ配設されている。リフターピン６１は、駆動機構６２に接続されており、駆動機構６２により上下動される。
電極プレート４には、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：高周波）供給部１３が接続される。図１に示す実施形態では、電極プレート４に、整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、所与の周波数のプラズマ発生用のＲＦ電力を電極プレート４に供給する。第２のＲＦ電源１０ｂは、第１のＲＦ電源１０ａから出力される高周波の周波数よりも低い周波数のイオン引き込み用のＲＦ電力を電極プレート４に供給する。かかる構成により、ＲＦ電力を印加可能に構成された載置台２は、下部電極としての機能を有する。
載置台２の上方には、載置台２と対向し、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６は、チャンバ１の天壁に設けられている。シャワーヘッド１６は、電極板１６ｂと電極板１６ｂを支持する支持部材１６ａとを有する。シャワーヘッド１６は、絶縁性部材９５を介してチャンバ１の上部に支持される。支持部材１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部の電極板１６ｂを着脱自在に支持する。
支持部材１６ａには、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。支持部材１６ａには、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。電極板１６ｂには、厚さ方向にガス導入孔１６ｅが貫通し、ガス導入孔１６ｅは、ガス通流孔１６ｄと連通する。
支持部材１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給ライン１５ａが接続されている。ガス供給ライン１５ａには、上流側から順に処理ガスを供給するガス供給部１５、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が接続されている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給ライン１５ａを介して、ガス供給部１５から処理ガスが供給される。ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介してチャンバ１内にシャワー状に供給される。
シャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能になっている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、制御部９０によって制御される。なお、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂからＲＦ電力が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、シャワーヘッド１６に所与の直流電圧が印加される。
チャンバ１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒形状の接地導体１ａが設けられている。
チャンバ１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３は、真空ポンプを有しており、真空ポンプを作動させることによりチャンバ１内を所定の真空度まで減圧する。チャンバ１内の側壁には、基板Ｗの搬入出口８４が設けられており、搬入出口８４には、搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。
チャンバ１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、チャンバ１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６の基板Ｗと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。
プラズマ処理装置１００は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部９０には、プラズマ処理装置１００の各部を制御するＣＰＵ９１と、インターフェース９２と、メモリ９３とを有する。
インターフェース９２は、工程管理者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から構成されている。
メモリ９３には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をＣＰＵ９１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、インターフェース９２からの入力操作に応じた指示等にて任意のレシピをメモリ９３から呼び出してＣＰＵ９１に実行させることで、プラズマ処理装置１００においてプラズマ処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用することができる。制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用することも可能である。
［載置台の構成］
次に、図２を参照して、載置台２の構成の一例について説明する。図２は、本実施形態に係る載置台２を示す概略断面図である。図２では、基台２ａと静電チャック６とを示し、電極プレート４を省略している。静電チャック６は、略円盤状であり、基板Ｗを載置するための基板載置部２１を有する。
静電チャック６の基板載置部２１には、静電チャック６の表面（基板載置面２２ａ）から裏面２２ｂに向かって、厚さ方向に貫通する第１の貫通孔２１０ａが形成されている。基台２ａは、静電チャック６の裏面２２ｂと接着剤（図示せず）により接合されている。基台２ａには、第１の貫通孔２１０ａと連通する第２の貫通孔２２０ａが形成されている。第１の貫通孔２１０ａの表面は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の静電チャック６を形成する部材が露出している。第２の貫通孔２２０ａの表面は、第１のスリーブ２０３を介して第１の筒状ライナー２０４で覆われ、基台２ａを形成するアルミニウム等の金属は露出していない。
第１の筒状ライナー２０４は、第２の貫通孔２２０ａに挿入された筒状の部材であり、比誘電率が５以下の誘電体で形成されている。例えば、第１の筒状ライナー２０４は、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシアルカン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン (polytetrafluoroethylene)）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン（polychlorotrifluoroethylene)）により形成されてもよい。第１の筒状ライナー２０４は、プラズマ耐性に強いフッ素含有材料により形成されることが好ましい。
第１の筒状ライナー２０４と基台２ａとの間には、第１のスリーブ２０３が設けられている。第１のスリーブ２０３は第１の筒状ライナー２０４よりも比誘電率が高い誘電体（絶縁物）により形成されている。第１のスリーブ２０３は、例えばアルミナ等のセラミックのように、比誘電率が１０〜２０の部材により形成されることが一般的である。
基台２ａは、基板載置部２１の周囲に、エッジリング５を載置するエッジリング載置部２３を有する。エッジリング載置部２３は、エッジリング載置面２３ａから裏面２３ｂに向かって、厚さ方向に貫通する第３の貫通孔２３０ａが形成されている。第３の貫通孔２３０ａの表面は、第２のスリーブ２０５を介して第２の筒状ライナー２０６で覆われ、基台２ａを形成するアルミニウム等の金属は露出していない。
第２の筒状ライナー２０６は、第３の貫通孔２３０ａに挿入された筒状の部材であり、比誘電率が５以下、好ましくは３以下の誘電体で形成されている。例えば、第２の筒状ライナー２０６は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＣＴＦＥにより形成されてもよい。第２の筒状ライナー２０６は、プラズマ耐性に強いフッ素含有材料により形成されることが好ましい。
第２の筒状ライナー２０６と基台２ａとの間には第２のスリーブ２０５が設けられている。第２のスリーブ２０５は、第２の筒状ライナー２０６よりも比誘電率が高い誘電体（絶縁物）により形成されている。第２のスリーブ２０５は、例えばアルミナ等のセラミックのように、比誘電率が１０〜２０の部材により形成されることが一般的である。
なお、エッジリング載置部２３は、図３に示すように、静電チャック６に設けられてもよい。この場合、静電チャック６にエッジリング載置部２３を貫通する第３の貫通孔２３０ａが形成され、基台２aに第３の貫通孔２３０ａと連通する第４の貫通孔２４０ａが形成される。また、第２の筒状ライナー２０６は、第４の貫通孔２４０ａに挿入され、第２のスリーブ２０５は、第２の筒状ライナー２０６と基台２aとの間に設けられる。
参考例を示す図４を参照しながら、第１の筒状ライナー２０４がない場合の載置台２における異常放電の発生について説明する。
参考例に係る載置台２では、図４（ａ）に示すように、第１の筒状ライナー２０４がなく、第２の貫通孔２２０ａは、第１のスリーブ２０３により表面を覆われている。
近年、載置台には、より高いＲＦ電力が印加されるようになっている。特に、基板Ｗに深穴を形成する工程では、ＲＦ電力を高くしてエッチングを行うようになっている。
載置台２には、伝熱ガスが、基台２ａ及び第１の貫通孔２１０ａから基板Ｗと基板載置面２２ａとの間に供給される。載置台２に印加されるより高いＲＦ電力によって、基板Ｗと基台２ａとの間に電位差が発生し、セラミック等の誘電体（絶縁物）である第１のスリーブ２０３の表面電位が高くなる。このとき、基台２ａ及び第１の貫通孔２１０ａ、の内部が真空状態であれば、異常放電は生じない。しかしながら、基台２ａ及び第１の貫通孔２１０ａの内部には、伝熱ガスが流れ、電極としても機能する載置台２の内部を通って基板Ｗの裏面に供給される。
伝熱ガスの流路である貫通孔にはセラミック等の絶縁体の第１のスリーブ２０３が配置され、基台２ａと基板Ｗとの帯電を抑制し、異常放電を抑制する。しかしながら、例えば比誘電率が１０〜２０程度のセラミックでは絶縁性が高いが、電位を与えられると帯電も大きい。更に載置台２に印加されるＲＦ電力が高くなると、基台２ａと基板Ｗとの電位差が顕著になり、異常放電が発生し易くなる。
これにより、図４（ｂ）に示すように、伝熱ガスを通して、基台２ａ及び静電チャック６を貫通する貫通孔、及び基板Ｗの裏面と載置台２との間にて異常放電が発生する。この異常放電により、基板Ｗ上に形成された回路には電気的にダメージが発生するとともに、熱的にも異常発熱して歩留まりを下げる場合がある。
そこで、図２に示す本実施形態にかかる載置台２では、第２の貫通孔２２０ａ内に比誘電率が第１のスリーブ２０３よりも低い第１の筒状ライナー２０４を配置する。これにより、第１の筒状ライナー２０４によって伝熱ガスが流れる壁面の電位を下げて、伝熱ガスの流路における電位差を低くすることにより電子雪崩を抑制する。この結果、異常放電を抑制することができる。
例えば比誘電率が１０の第１のスリーブ２０３と比べて比誘電率の低いフッ素樹脂含有材料（例えば、ＰＴＦＥの比誘電率は２）は電位を与えられても帯電量は低い。これを利用して伝熱ガスが接する第１の貫通孔２１０ａの壁面の電位を、フッ素樹脂含有材料製の第１の筒状ライナー２０４によって低減することにより電子雪崩を発生させないようにする。
なお、基台２ａと第１の筒状ライナー２０４との間の第１のスリーブ２０３はなくてもよい。ただし、フッ素含有材料により形成されている第１の筒状ライナー２０４は、基台２ａと直接接着することが難しい。よって、基台２ａと直接接着可能な第１のスリーブ２０３を基台２ａと第１の筒状ライナー２０４との間に設けることが好ましい。例えば、第１のスリーブ２０３を第１の貫通孔２１０ａに圧入し、第１の筒状ライナー２０４を第１のスリーブ２０３の内部に固定する。なお、第１の筒状ライナー２０４には、通常、プラズマ耐性に優れるフッ素含有材料製が用いられるが、交換可能な部材であることが好ましい。また、メンテナンス性の観点から、第１のスリーブ２０３及び第２のスリーブ２０５も交換可能な部材であることが好ましい。
以上、図２〜図４を用いて、基板Ｗと基台２ａとの間の電位差に起因する異常放電及び第１の筒状ライナー２０４による異常放電の抑制について説明した。エッジリング５と基台２ａとの電位差に起因する異常放電及び第２の筒状ライナー２０６による異常放電の抑制についても同様である。
［実験］
次に、本実施形態に係る載置台２における異常放電の実験について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、一実施形態に係る異常放電の実験を説明するための図である。図６は、一実施形態に係る異常放電の実験結果の一例を示す図である。
実験では、一実施形態に係る載置台２を想定した図５に示す試験機を用いた。試験機は真空チャンバ内に配置され、静電チャック６の電極６ａに直流電源１２を接続し、さらに基台２ａの下の電極プレート４に電圧及び電流の測定が可能な追加の直流電源１１２を接続した。
この試験機を用いた実験では、以下の（１）〜（６）の工程を行い、第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａにおける異常放電の発生を実験した。
（１）第１の筒状ライナー２０４を第２の貫通孔２２０ａに挿入する。
（２）基板載置面２２ａに基板Ｗを載置した後、真空引きをする。
（３）直流電源１２から３．５ｋＶの直流電圧を印加し、基板Ｗを静電チャック６に吸着させる。
（４）伝熱ガスの一例として、１０〜５０Ｔｏｒｒ（１３３３〜６６６６Ｐａ）のヘリウムガスを供給し、圧力を設定する。
（５）追加の直流電源１１２から載置台２にマイナスの直流電圧を印加し、直流電圧のマイナス値を徐々に大きく制御する。
（６）基板Ｗと静電チャック６との間に流れた電流値及び／又は電圧値を測定する。
以上の実験において、基板Ｗと静電チャック６との間に電流が流れたときの電圧を「耐電圧」とした。電流値が急激に増えたときが、異常放電が発生したときである。実験の結果を図６のグラフに示す。
図６のグラフの横軸は、ヘリウムガスの第１の貫通孔２１０ａの圧力、つまり、基板Ｗの裏面の圧力を示し、縦軸は耐電圧を示す。参考例は、図４に示すように、第１の筒状ライナー２０４を第２の貫通孔２２０ａに挿入しなかった場合であり、上記（２）〜（６）の工程を行った実験の結果である。
これによれば、ヘリウムガスを１０〜５０Ｔｏｒｒ供給した後、本実施形態に係る第１の筒状ライナー２０４を第２の貫通孔２２０ａに挿入した場合の放電電圧（耐電圧）は、参考例と比較して、２０００Ｖ程度高くなった。以上から、本実施形態に係る第１の筒状ライナー２０４を第２の貫通孔２２０ａに挿入した載置台２では、第１の筒状ライナー２０４によってヘリウムガスが接する流路の壁面の電位を下げ、ヘリウムガスの流路における電位差を低くできた。この結果、本実施形態に係る載置台２では、耐電圧が高くなり、効果的に異常放電を抑制することができた。
［変形例１：貫通孔への埋込部材］
次に、貫通孔への埋込部材について、図７を参照しながら説明する。図７は、一実施形態に係る第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａへの埋込部材２２０の一例を示す図である。
本実施形態に係る変形例では、第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａの内部に埋込部材２２０を有する。例えば、図７（ａ）及び（ｂ）の例では、埋込部材２２０の表面の少なくとも一部に凹部及び／又は凸部が形成されている。
図７（ａ）に示すように、埋込部材２２０の先端部２２０ｂの頂部は、基板載置面２２ａよりも若干低く配置される。埋込部材２２０と、第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａの内壁との間は隙間を有し、伝熱ガスの流路となる。埋込部材２２０の先端部２２０ｂには、互い違いに２層の複数の突起３００、３０２、３１０等が径方向に突出している。変形例では、複数の突起が２層に設けられているが、複数の突起の個数、複数の突起が配置される層数については、本実施形態の個数及び層数に限定されない。
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＢ−Ｂ断面、すなわち、先端部２２０ｂに形成された上層の突起を切断した面の一例を示す図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）に示すＣ−Ｃ断面、すなわち、先端部２２０ｂに形成された下層の突起を切断した面の一例を示す図である。
図７（ｂ）に示すＢ−Ｂ断面では、先端部２２０ｂの径方向に等間隔に吐出する３つの突起３００、３０１、３０２が形成され、その間に隙間４００、４０１、４０２が形成されている。
図７（ｃ）のＣ−Ｃ断面では、先端部２２０ｂの径方向に等間隔に吐出する３つの突起３１０、３１１、３１２が形成され、その間に隙間４１０、４１１、４１２が形成されている。
複数の突起３００〜３０２及び複数の突起３１０〜３１２は、異なる層において互い違いに配置されている。３つの突起３００〜３０２は、３つの隙間４１０〜４１２の上方に位置付けられ、３つの突起３１０〜３１２は、３つの隙間４００〜４０２の下方に位置付けられている。
これにより、図７（ａ）に示す第１の貫通孔２１０ａを平面視したときに、第１の貫通孔２１０ａと埋込部材２２０の間の下層の隙間が上層の突起で見えないように複数の突起が配置される。
以上から、変形例に係る載置台２に形成された第１の貫通孔２１０ａでは、プラズマ中の電子の加速距離を短くできる。これにより、異常放電を抑制できる。この結果、変形例に係る載置台２では、第１の筒状ライナー２０４によってヘリウムガスが接する壁面の電位を下げて、ヘリウムガスの流路における電位差を低くする上記実施形態の効果と組み合わせて、より効果的に異常放電を抑制できる。
なお、第１の貫通孔２１０ａに挿入された埋込部材２２０の一部に螺旋溝が形成され、伝熱ガスが通流可能となっていてもよい。図７（ｄ）に示す例において、埋込部材２２０の先端部２２０ｂの外周面に螺旋溝１３１が形成されている。
なお、埋込部材２２０は、シリコン含有材料、例えば、炭化シリコン（ＳｉＣ）で形成されてもよい。第２の貫通孔２２０ａに挿入された埋込部材２２０の部分に凹部及び／又は凸部が形成されてもよい。第１の貫通孔２１０ａに挿入された埋込部材２２０の部分に凹部及び／又は凸部が形成されなくてもよい。
［その他の変形例］
以上の説明では、第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａは、伝熱ガスを供給する孔であったが、これに限られない。第１の貫通孔２１０ａ及び第２の貫通孔２２０ａは、基板Ｗを昇降させるリフターピン６１用の貫通孔であってもよい。
また、第３の貫通孔２３０ａは、伝熱ガスを供給する孔であったが、エッジリング５が搬送可能な場合には、エッジリング５を昇降させるピン用の貫通孔であってもよい。本実施形態にかかる第１の筒状ライナー２０４等の内部ライナーは、プラズマ処理装置１００において電圧のかかる部材内のガス流路に適用できる。
図７に示すように、第１のスリーブ２０３及び第２のスリーブ２０５は接着剤２５により静電チャック６に接着されている。一方、第１の筒状ライナー２０４及び第２の筒状ライナー２０６は、第２の貫通孔２２０ａ及び第３の貫通孔２３０ａに圧入し、固定する。これにより、内部ライナーに埋込部材２２０を係合させて、埋込部材２２０を固定することができる。
第１のスリーブ２０３と第１の筒状ライナー２０４との間、及び第２のスリーブ２０５と第２の筒状ライナー２０６との間には、プラズマ処理時に所定の真空度まで減圧可能に構成される空間（以下、減圧空間）２０７，２０８が形成されてもよい。減圧空間２０７，２０８は、比誘電率が第１の筒状ライナー２０４及び第２の筒状ライナー２０６よりも低い。よって、第１の筒状ライナー２０４及び第２の筒状ライナー２０６に加えて減圧空間２０７、２０８によっても伝熱ガスの流路の壁面の電位を下げることができる。
第１のスリーブ２０３と第１の筒状ライナー２０４との間は一部が接触していてもよい。また、第２のスリーブ２０５と第２の筒状ライナー２０６との間は一部が接触していてもよい。減圧空間２０７，２０８は、各筒状ライナーと各スリーブとの間における隙間であってもよいし、筒状ライナーに設けられた凹みであってもよい。
今回開示された一実施形態に係る載置台及びプラズマ処理装置は、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。
本開示のプラズマ処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
また、プラズマ処理装置は、基板にエッチング処理を行う装置に限られず、基板に所定の処理（例えば、成膜処理、クリーニング処理等）を行う装置であってもよい。また、プラズマ処理装置は、プラズマを用いて基板を処理してもよいし、プラズマを用いずに基板を処理してもよい。
１ チャンバ
２ 載置台
２ａ 基台
４ 電極プレート
５ エッジリング
６ 静電チャック
１２ 直流電源
１５ ガス供給部
１６ シャワーヘッド
２１ 基板載置部
２２ａ 基板載置面
２３ エッジリング載置部
２３ａ エッジリング載置面
３１ 伝熱ガス供給部
６１ リフターピン
１００ プラズマ処理装置
２００ ピン用貫通孔
２０３ 第１のスリーブ
２０４ 第１の筒状ライナー
２０５ 第２のスリーブ
２０６ 第２の筒状ライナー
２１０ ガス供給管
２２０ 埋込部材
２１０ａ 第１の貫通孔
２２０ａ 第２の貫通孔
２３０ａ 第３の貫通孔

Claims (13)

  1. プラズマ処理装置のチャンバ内に配置される載置台であって、
    基板を載置する基板載置部及び前記基板載置部を貫通する第１の貫通孔を有するチャックと、
    前記チャックの下に配置され、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔を有する基台と、
    前記第２の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第１の筒状ライナーと、
    を備える、載置台。
  2. 前記第１の筒状ライナーは、フッ素含有材料製である、
    請求項１に記載の載置台。
  3. 前記第１の筒状ライナーと前記第２の貫通孔との間に前記第１の筒状ライナーよりも比誘電率が高い第１のスリーブを有する、
    請求項１又は２に記載の載置台。
  4. 前記第１の筒状ライナーと前記第１のスリーブとの間に、プラズマ処理時に減圧可能に構成される空間を有する、
    請求項３に記載の載置台。
  5. 前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔に収容され、頂部が前記チャックの上面よりも低い位置に配置される埋込部材をさらに備える、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の載置台。
  6. 前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔は、伝熱ガスを供給するガス供給孔である、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の載置台。
  7. 前記基台は、前記基板載置部の周囲にエッジリングを載置するエッジリング載置部及び前記エッジリング載置部を貫通する第３の貫通孔を有し、
    前記第３の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第２の筒状ライナーをさらに備える、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の載置台。
  8. 前記チャックは、前記基板載置部の周囲にエッジリングを載置するエッジリング載置部及び前記エッジリング載置部を貫通する第３の貫通孔を有し、
    前記基台は、前記第３の貫通孔と連通する第４の貫通孔を有し、
    前記第４の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第２の筒状ライナーをさらに備える、
    請求項１〜６のいずれか一項に記載の載置台。
  9. 前記第２の筒状ライナーは、フッ素含有材料製である、
    請求項８に記載の載置台。
  10. 前記第２の筒状ライナーと前記基台との間に前記第２の筒状ライナーよりも比誘電率が高い第２のスリーブを有する、
    請求項８又は９に記載の載置台。
  11. 前記第２の筒状ライナーと前記第２のスリーブとの間に、プラズマ処理時に減圧可能に構成される空間を有する、
    請求項１０に記載の載置台。
  12. 前記チャックは、静電チャックである、
    請求項１〜１１のいずれか一項に記載の載置台。
  13. チャンバと、
    前記チャンバ内に配置される載置台と、
    ＲＦ供給部と、
    を備え、
    前記載置台は、
    基板を載置する基板載置部及び前記基板載置部を貫通する第１の貫通孔を有するチャックと、
    前記チャックの下に配置され、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔を有する基台と、
    前記第２の貫通孔内に配置される、比誘電率が５以下の第１の筒状ライナーと、
    を備える、プラズマ処理装置。
JP2020039924A 2020-03-09 2020-03-09 載置台及びプラズマ処理装置 Pending JP2021141277A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020039924A JP2021141277A (ja) 2020-03-09 2020-03-09 載置台及びプラズマ処理装置
US17/183,625 US11923228B2 (en) 2020-03-09 2021-02-24 Stage and plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020039924A JP2021141277A (ja) 2020-03-09 2020-03-09 載置台及びプラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021141277A true JP2021141277A (ja) 2021-09-16

Family

ID=77556085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020039924A Pending JP2021141277A (ja) 2020-03-09 2020-03-09 載置台及びプラズマ処理装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11923228B2 (ja)
JP (1) JP2021141277A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023153021A1 (ja) * 2022-02-09 2023-08-17 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材
DE112022002828T5 (de) 2021-08-31 2024-03-14 Komatsu Ltd. Software-Aktualisierungssystem, Arbeitsmaschine und Software-Aktualisierungsverfahren
KR20240046246A (ko) 2021-08-27 2024-04-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 지지기 및 기판 처리 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8336891B2 (en) * 2008-03-11 2012-12-25 Ngk Insulators, Ltd. Electrostatic chuck
JP6688715B2 (ja) 2016-09-29 2020-04-28 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
EP3888848A4 (en) * 2018-11-26 2022-08-03 Kyocera Corporation GAS NOZZLE, METHOD OF MAKING A GAS NOZZLE AND PLASMA TREATMENT DEVICE
JP7269759B2 (ja) * 2019-03-12 2023-05-09 新光電気工業株式会社 基板固定装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240046246A (ko) 2021-08-27 2024-04-08 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 지지기 및 기판 처리 장치
DE112022002828T5 (de) 2021-08-31 2024-03-14 Komatsu Ltd. Software-Aktualisierungssystem, Arbeitsmaschine und Software-Aktualisierungsverfahren
WO2023153021A1 (ja) * 2022-02-09 2023-08-17 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材

Also Published As

Publication number Publication date
US11923228B2 (en) 2024-03-05
US20210280449A1 (en) 2021-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5496568B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101812646B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR102434559B1 (ko) 탑재대 및 플라즈마 처리 장치
US7767055B2 (en) Capacitive coupling plasma processing apparatus
US9021984B2 (en) Plasma processing apparatus and semiconductor device manufacturing method
US10651071B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate removing method
TWI748009B (zh) 電漿處理裝置
US20190267277A1 (en) Plasma processing apparatus and method for manufacturing mounting stage
US11923228B2 (en) Stage and plasma processing apparatus
US11538715B2 (en) Stage and substrate processing apparatus
US10910252B2 (en) Plasma processing apparatus
KR101898079B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US20180122620A1 (en) Plasma processing apparatus
US20070227664A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP7403215B2 (ja) 基板支持体及び基板処理装置
KR20140116811A (ko) 플라즈마 에칭 방법 및 플라즈마 에칭 장치
JP2019176030A (ja) プラズマ処理装置
JP2023053335A (ja) 載置台及び基板処理装置
US20220189748A1 (en) Plasma processing apparatus
TWI835847B (zh) 載置台及基板處理裝置