JP2022022815A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の載置台 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマ処理装置の消耗部品を容易に交換することができる。【解決手段】プラズマ処理装置の載置台は、ウエハ載置面と、リング載置面と、リフタピンと、駆動機構と、を備える。ウエハ載置面は、ウエハが載置される。リング載置面は、第1リングと、第2リングとが載置される。第2リングは、第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される。リング載置面は、第1リングと第2リングとの境界に対応する位置に孔を有する。リング載置面は、ウエハ載置面の外周側に設けられる。リフタピンは、第1保持部と、第2保持部と、を有する。第2保持部は、第1保持部の軸方向に連接され第1保持部の外周から突出する突出部を有する。リフタピンは、第1保持部をリング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容される。駆動機構は、リフタピンを昇降可能に駆動する。【選択図】図2

Description

以下の開示は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の載置台に関する。
プラズマを用いて半導体ウエハ等の基板を処理するシステムにおいて、プラズマのエッチング速度および/またはエッチングプロファイルを調整するため、基板の半径方向外縁部付近にリング状の部材が配置されることがある。
たとえば、特許文献1の基板処理システムは、エッジ連結リングを処理チャンバ内の台座の半径方向外縁部に隣接して配置する。エッジ連結リングはエッチング時にプラズマに浸食される。そこで、特許文献1では、アクチュエータでエッジ連結リングを上昇させてロボットアームで交換できる構成を採用している。
特開2016-146472号公報
本開示は、プラズマ処理装置の消耗部品を容易に交換する技術を提供する。
本開示による載置台およびプラズマ処理装置は、ウエハ載置面と、リング載置面と、リフタピンと、駆動機構と、を備える。ウエハ載置面は、ウエハが載置される。リング載置面は、第1リングと、第2リングとが載置される。第2リングは、第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される。リング載置面は、第1リングと第2リングとの境界に対応する位置に孔を有する。リング載置面は、ウエハ載置面の外周側に設けられる。リフタピンは、第1保持部と、第2保持部と、を有する。第2保持部は、第1保持部の軸方向に連接され第1保持部の外周から突出する突出部を有する。リフタピンは、第1保持部をリング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容される。駆動機構は、リフタピンを昇降可能に駆動する。
本開示によれば、プラズマ処理装置の消耗部品を容易に交換することができる。
図1は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図2は、実施形態に係る搬送機構の概略構成を示す断面図である。 図3Aは、実施形態に係る搬送機構によるエッジリングの搬送開始時の状態例を示す図である。 図3Bは、実施形態に係る搬送機構によりエッジリングが持ち上げられた状態例を示す図である。 図3Cは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたエッジリングをロボットアーム上に載置する直前の状態例を示す図である。 図3Dは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたエッジリングがロボットアーム上に載置された状態例を示す図である。 図4Aは、実施形態に係る搬送機構によるカバーリングの搬送開始時の状態例を示す図である。 図4Bは、実施形態に係る搬送機構によりカバーリングが持ち上げられた状態例を示す図である。 図4Cは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたカバーリングをロボットアーム上に載置する直前の状態例を示す図である。 図4Dは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたカバーリングがロボットアーム上に載置された状態例を示す図である。 図5Aは、実施形態に係る搬送機構によるカバーリングの搬送開始時の状態例2を示す図である。 図5Bは、実施形態に係る搬送機構によりカバーリングが持ち上げられた状態例2を示す図である。 図5Cは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたカバーリングをロボットアーム上に載置する直前の状態例2を示す図である。 図5Dは、実施形態に係る搬送機構により持ち上げられたカバーリングがロボットアーム上に載置された状態例2を示す図である。 図6は、リフタピンの各部の長さと、搬送高さと、カバーリングの厚みと、の関係を説明するための図である。 図7は、実施形態に係る搬送機構による搬送処理の流れの一例を示すフローチャートである。
プラズマ処理装置内には複数の消耗部品が配置される。たとえば、ウエハ面内のプラズマ処理の均一度を高めるためにウエハの径方向外側に配置されるエッジリングがある。また、載置台を保護するためにエッジリングの径方向外側に配置されるカバーリングがある。複数の消耗部品の交換のために消耗部品各々に専用の搬送機構を設けた場合、載置台の内部構造が複雑になる。また、プラズマ処理装置内の空間の制約から、載置台内部や載置台下部に設けることができる機構の位置や大きさは限定される。このため、プラズマ処理装置内に配置される消耗部品を、できるだけコンパクトな構成で搬送可能とすることが望ましい。
以下に、開示する実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態は限定的なものではない。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。
(実施形態)
図1は、実施形態に係るプラズマ処理装置1の概略構成を示す断面図である。図1のプラズマ処理装置1は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の保安接地された円筒型の処理容器10を有し、該処理容器10内に、被処理体(基板)としてのウエハWを載置する円形状のサセプタ(下部電極)11が配設されている。このサセプタ11は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部材12を介して処理容器10の底から垂直上方に延びる筒状支持部13に支持されている。
処理容器10の側壁と筒状支持部13との間には排気路14が形成され、この排気路14の入口又は途中に環状のバッフル板15が配設されると共に、底部に排気口16が設けられ、該排気口16に排気管17を介して排気装置18が接続されている。さらに、処理容器10の側壁には、ウエハWの搬入出口19を開閉するゲートバルブ20が取り付けられている。
サセプタ11には、第1および第2の高周波電源21a、21bが整合器22および給電棒23を介して電気的に接続されている。ここで、第1の高周波電源21aは、主としてプラズマの生成に寄与する周波数(通常40MHz以上)の第1高周波を出力する。第2の高周波電源21bは、主としてサセプタ11上のウエハWに対するイオンの引き込みに寄与する周波数(通常13.56MHz以下)の第2高周波を出力する。整合器22には、第1の高周波電源21a側のインピーダンスと負荷(主に電極、プラズマ、処理容器10)側のインピーダンスとの間で整合をとるための第1整合器と、第2の高周波電源21b側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための第2整合器とが収容されている。なお、イオンの引き込みに寄与する電圧は高周波に限られない。パルス状に印加される直流電圧であってもよい。また、図1ではサセプタ11に第1および第2の高周波電源21a、21bが接続される例を示したが、これに限られない。後述するシャワーヘッド24(上部電極)に第1の高周波電源が接続され、サセプタ11に第2の高周波電源が接続されてもよい。
また、処理容器10の天井部には、後述する接地電位の上部電極としてのシャワーヘッド24が配設されている。これにより、第1および第2の高周波電源21a,21bからの高周波電圧がサセプタ11とシャワーヘッド24との間に印加される。
サセプタ11の上面にはウエハWを静電吸着力で吸着する静電チャック25が配設されている。静電チャック25は、ウエハWが載置される円板状の中心部25aと、環状の内周部25bと、環状の外周部25cと、からなり、中心部25aは内周部25bおよび外周部25cに対して図中上方に突出している。内周部25bと外周部25cとは略同一平面である。中心部25aは、ウエハWを載置するウエハ載置面の一例である。また、内周部25bは、エッジリングERを載置するリング載置面の一例である。また、外周部25cは、カバーリングCRを載置するリング載置面の一例である。以下、サセプタ11および静電チャック25を含む、ウエハWを載置する構造部を載置台とも呼ぶ。
エッジリングERは、たとえばシリコン等の導電性材料で形成されるリング状部材である。エッジリングERは、プラズマ処理時のウエハ面内のプラズマ分布を均一化し、プラズマ処理の性能を向上させる機能を有する。カバーリングCRは、たとえば石英等の絶縁性材料で形成されるリング状部材である。カバーリングCRは、サセプタ11、静電チャック25等を保護する機能を有する。また、カバーリングCRの外径側には、サセプタ11を保護するため絶縁部材30が配置されている。エッジリングERは第1リングの一例である。カバーリングCRは第2リングの一例である。第1リングと第2リングとは、例えば上述のように、異なる材質からなる。エッジリングERおよびカバーリングCRについてさらに後述する。
静電チャック25の中心部25aは、導電膜からなる電極板25dを誘電膜に挟み込むことによって構成される。また、内周部25bは、導電膜からなる電極板25eを誘電膜に挟み込むことによって構成される。電極板25dには直流電源26がスイッチ27を介して電気的に接続されている。電極板25eには直流電源28がスイッチ29を介して電気的に接続されている。そして、静電チャック25は、直流電源26から電極板25dに印加された電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、静電力により静電チャック25にウエハWを吸着保持する。また、静電チャック25は、直流電源28から電極板25eに印加された電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、静電力により静電チャック25にエッジリングERを吸着保持する。
また、サセプタ11の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室31が設けられている。この冷媒室31には、チラーユニット32から配管33,34を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によって静電チャック25上のウエハWの温度を制御する。
また、静電チャック25には、ウエハ用ガス供給ライン36aを介して伝熱ガス供給部35aが接続されている。また、静電チャック25には、リング用ガス供給ライン36bを介して伝熱ガス供給部35bが接続されている。ウエハ用ガス供給ライン36aは、静電チャック25の中心部25aに至る。リング用ガス供給ライン36bは、静電チャック25の内周部25bに至る。なお、ウエハ用ガス供給ライン36aとリング用ガス供給ライン36bに共通の伝熱ガス供給部を接続する構成としてもよい。伝熱ガス供給部35aは、ウエハ用ガス供給ライン36aを介して、静電チャック25の中心部25aと、ウエハWとで挟まれる空間に伝熱ガスを供給する。また、伝熱ガス供給部35bは、リング用ガス供給ライン36bを介して、静電チャック25の内周部25bと、エッジリングERとで挟まれる空間に伝熱ガスを供給する。伝熱ガスとしては、熱伝導性を有するガス、例えば、Heガス等が好適に用いられる。
天井部のシャワーヘッド24は、多数のガス通気孔37aを有する下面の電極板37と、該電極板37を着脱可能に支持する電極支持体38とを有する。また、該電極支持体38の内部にバッファ室39が設けられ、このバッファ室39のガス導入口38aには処理ガス供給部40からのガス供給配管41が接続されている。
このプラズマ処理装置の各構成要素、例えば、排気装置18、高周波電源21a,21b、静電チャック用のスイッチ27,29、直流電源26,28、チラーユニット32、伝熱ガス供給部35a,35bおよび処理ガス供給部40等は、制御部43に接続されている。制御部43は、プラズマ処理装置の各構成要素を制御する。
制御部43は、図示しない中央処理装置(CPU)、及びメモリといった記憶装置を備え、記憶装置に記憶されたプログラム及び処理レシピを読み出して実行することで、プラズマ処理装置において所望の処理を実行する。
また、制御部43は、次に説明する搬送機構50(図2参照)に接続されている。制御部43は、搬送機構50を制御してエッジリングERおよびカバーリングCRを搬送するための処理を実行する。
(搬送機構50の一例)
図2は、実施形態に係る搬送機構50の概略構成を示す断面図である。実施形態に係るプラズマ処理装置は、載置台上に載置されるエッジリングERおよびカバーリングCRを搬送するための搬送機構50を備える。搬送機構50は、リフタピン51、封止部52、駆動機構53を有する。
図2の例では、静電チャック25の中心部25a上にウエハWが載置され、内周部25b上にエッジリングERが載置されている。外周部25c上にはカバーリングCRが載置されている。載置台上の定位置に配置されているとき、エッジリングERの外周面はカバーリングCRの内周面と予め定められたクリアランスを介して対向する。なお、図面には表示しないが、カバーリングCRの内周面とエッジリングERの外周面とが対向する部分等に位置決めのための構造を設けてもよい。たとえば、内周部25bおよび外周部25cと、各々に対向するエッジリングERおよびカバーリングCRの面とに、互いに係合する凹凸を設けてもよい。
静電チャック25中、内周部25bと外周部25cとの境界線をまたぐ位置に孔63が形成されている。孔63は、静電チャック25を上下方向に貫通する。孔63は略円形断面を有する。また、孔63に連通するようにサセプタ11内に孔64が形成されている。
リフタピン51は孔63,64内に収容され、下方で駆動機構53に接続する。以下、駆動機構53に接続するリフタピン51の端部を基端、基端と反対方向の端部を遠端(または頂部)と呼ぶ。封止部52は孔64内に配置される。リフタピン51は封止部52を通って下方に延びる。封止部52は、孔63,64内の、封止部52よりも上の空間と下の空間との連通を防止する。封止部52はたとえば、軸シール、ベローズ等である。
駆動機構53は、リフタピン51を上下に昇降させる。駆動機構53の種類は特に限定されない。駆動機構53はたとえば、ピエゾアクチュエータ、モータ等である。
リフタピン51は、第1保持部51aおよび第2保持部51bを有する。第1保持部51aは、リフタピン51の遠端側に設けられる。第1保持部51aは、リフタピン51の遠端(上方端)から所定の長さL1(図6参照)に形成される。第2保持部51bは、リフタピン51の基端側に設けられる。第2保持部51bは、第1保持部51aの軸方向基端側に連接されている。第2保持部51bは、第1保持部51aよりも横断面積が大きくなるよう形成されている。このため、第2保持部51bは、第1保持部51aの外周から突出する突出部51cを形成している。突出部51cは、第2保持部51bの遠端面であって、エッジリングERまたはカバーリングCRを保持可能な面を形成する部分を指す。
第2保持部51bは、孔63内に所定のクリアランスで嵌合する断面を有する。リフタピン51が孔63内に配置された状態で、第2保持部51bの横断面を上方に投影すると、エッジリングERおよびカバーリングCR双方の一部に重なる。他方、第1保持部51aの横断面を上方に投影すると、リフタピン51が第1位置にあるときは、エッジリングERの一部にのみ重なる。他方、リフタピン51が第2位置にあるときは、第1保持部51aの横断面はカバーリングCRの一部にのみ重なる。たとえば、第1保持部51aが静電チャック25の中心側にあるときを第1位置と呼ぶ。また、第1保持部51aが静電チャック25の外周側にあるときを第2位置と呼ぶ。たとえば、第1位置にあるリフタピン51を、軸を中心として180度回転させた位置が第2位置である。
第1保持部51aおよび第2保持部51bの具体的な形状は特に限定されない。たとえば、第1保持部51aは半円形断面の棒であってよく、第2保持部51bは、第1保持部51aの断面の略倍に相当する円形断面の棒であってよい。なお、第1保持部51aおよび第2保持部51bの頂部断面は各々単独で、エッジリングERおよびカバーリングCRを支持できる大きさとする。
また、第1保持部51a、第2保持部51bは、断面多角形状であってもよい。また、第1保持部51aと第2保持部51bの横断面積の比率は特に限定されない。ただし、第1保持部51aの遠端面と、第2保持部51bの遠端面とは、以下の条件を満たすように構成される。
(1)第1位置のリフタピン51を上昇させたとき、第1保持部51aの遠端面はエッジリングERにのみ当接する。
(2)第1位置のリフタピン51を上昇させたとき、第2保持部51bの遠端面はカバーリングCRにのみ当接する。
(3)第1位置のリフタピン51を上昇させたとき、まず第1保持部51aがエッジリングERに当接し、次に第2保持部51bがカバーリングCRに当接する。
(4)第2位置のリフタピン51を上昇させたとき、第1保持部51aの遠端面はカバーリングCRにのみ当接する。
(5)第2位置のリフタピン51を上昇させたとき、第2保持部51bの遠端面はエッジリングERにのみ当接する。
(6)第2位置のリフタピン51を上昇させたとき、まず、第1保持部51aがカバーリングCRに当接し、次に第2保持部51bがエッジリングERに当接する。
(エッジリングERの搬送例)
次に、図3A~図3Dを参照し、実施形態に係る搬送機構50によるエッジリングERの搬送について説明する。図3A~図3Dの例では、搬送機構50は、リフタピン51を第1位置に配置してエッジリングERの搬送を行う。図3Aは、実施形態に係る搬送機構50によるエッジリングERの搬送開始時の状態例を示す図である。
図3Aに示すように、リフタピン51は、搬送時以外は孔63,64内に収容される。なお、図3Aの例では、リフタピン51の遠端がエッジリングERの下面に当接した状態となっているが、リフタピン51は、エッジリングERに接触しない位置に収納されていてもよい。
図3Bは、実施形態に係る搬送機構50によりエッジリングERが持ち上げられた状態例を示す図である。エッジリングERの搬送時には、まず駆動機構53がリフタピン51を駆動して上方に持ち上げる。リフタピン51が上昇すると、第1保持部51aの遠端が最初に載置台面に達しエッジリングERの下面に当接する。さらにリフタピン51が上昇すると、リフタピン51によりエッジリングERが静電チャック25の内周部25bから離れて上方へと持ち上げられる。駆動機構53は予め設定された第1搬送高さH1までリフタピン51の遠端を上昇させる。第1搬送高さH1についてはさらに後述する。
図3Cは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたエッジリングERをロボットアームAM上に載置する直前の状態例を示す図である。リフタピン51がエッジリングERを第1搬送高さH1まで持ち上げた後、制御部43は搬送用のロボットアームAMを処理容器10の外からサセプタ11上に進入させる。ロボットアームAMは、第1搬送高さH1より下側の高さH2に上面が位置する状態で水平方向に進む。リフタピン51により持ち上げられたエッジリングERの下方にロボットアームAMが配置されると、駆動機構53はリフタピン51の下降を開始する。リフタピン51が下降することで、リフタピン51上に保持されたエッジリングERはロボットアームAMの上面に載置される。
図3Dは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたエッジリングERがロボットアームAM上に載置された状態例を示す図である。エッジリングERがロボットアームAM上に載置された後、リフタピン51は高さH2より下方へとそのまま下降を続ける。そして、リフタピン51が孔63,64内に収容されると、制御部43はエッジリングERが載置されたロボットアームAMを処理容器10外へと移動させる。
(カバーリングCRの搬送)
次に、図4A~図4Dを参照し、実施形態に係る搬送機構50によるカバーリングCRの搬送について説明する。図4A~図4Dの例では、搬送機構50は、リフタピン51を第1位置に配置してカバーリングCRの搬送を行う。図4Aは、実施形態に係る搬送機構50によるカバーリングCRの搬送開始時の状態例を示す図である。
図4Aに示すカバーリングCRの搬出は、ウエハWおよびエッジリングERが載置台上に配置されていない状態で実行する。リフタピン51は第1位置に配置されている。
図4Bは、実施形態に係る搬送機構50によりカバーリングCRが持ち上げられた状態例を示す図である。エッジリングERの搬送時とは異なり、カバーリングCRの搬送時は、駆動機構53はリフタピン51の遠端を第1搬送高さH1より上の第2搬送高さH3まで上昇させる。駆動機構53が徐々にリフタピン51を上昇させると、まず第1保持部51aが載置台面を通過し、次に第2保持部51bの遠端面がカバーリングCRの下面に当接する。第2保持部51bの遠端面がカバーリングCRの下面に当接した状態でさらにリフタピン51が上昇することで、カバーリングCRは静電チャック25の外周部25cから離れて上方に持ち上げられる。駆動機構53はそのまま、第2搬送高さH3までリフタピン51の遠端を上昇させる。この結果、第2保持部51bの遠端すなわちカバーリングCRの下面は第1搬送高さH1に位置することになる。
図4Cは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたカバーリングCRをロボットアームAM上に載置する直前の状態例を示す図である。リフタピン51がカバーリングCRを第1搬送高さH1まで上昇させた後、制御部43は搬送用のロボットアームAMを処理容器10の外からサセプタ11上に進入させる。ロボットアームAMは、第1搬送高さH1より下方の高さH2にロボットアームAMの上面が位置するように水平方向に進む。リフタピン51により持ち上げられたカバーリングCRの下方にロボットアームAMが配置されると、駆動機構53はリフタピン51の下降を開始する。リフタピン51が下降し、第2保持部51bの遠端面が高さH2に到達すると、リフタピン51上に保持されたカバーリングCRはロボットアームAM上に載置される。
図4Dは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたカバーリングCRがロボットアームAM上に載置された状態例を示す図である。カバーリングCRがロボットアーム上に載置された後、リフタピン51はさらに下降し、第1保持部51aの遠端面が高さH2より下方へと移動する。そして、リフタピン51が孔63,64内に収容されると、制御部43はカバーリングCRが載置されたロボットアームAMを処理容器10外へと移動させる。
このように、実施形態に係る搬送機構50においては、リフタピン51を第1位置に配置し、リフタピン51を上昇させる量を、エッジリングER搬送時とカバーリングCR搬送時とで異ならせる。これにより、搬送機構50は、同一のリフタピン51を用いて、エッジリングERとカバーリングCRの双方の搬送を実現する。このため、リフタピン51を第1保持部51aと、第1保持部51aより横断面が大きく第1保持部51aの基端側に設けられ第1保持部51aの周方向に突出する第2保持部51bとで構成する。そして、載置台上に配置されたエッジリングERとカバーリングCRとの境界と対応する位置に、載置台面内の孔63を設ける。
(エッジリングERおよびカバーリングCRの同時搬出)
ところで、図3A~図3Dおよび図4A~図4Dにはそれぞれ、エッジリングERおよびカバーリングCRを単独で搬送する場合を示した。これに限らず、搬送機構50は、エッジリングERおよびカバーリングCRを同時に持ち上げてロボットアームAMに受け渡してもよい。
たとえば、図4AにおいてカバーリングCRだけでなくエッジリングERも静電チャック25上に載置された状態で搬送処理を開始する。すると、第1保持部51aの遠端が載置台面に到達した時点でまず、エッジリングERが第1保持部51aの遠端面により持ち上げられる。そのままリフタピン51が上昇を続けると、次に、第2保持部51bの遠端面がカバーリングCRの下面に当接する。そして、さらにリフタピン51が上昇することで、エッジリングERが第1保持部51aにより、カバーリングCRが第2保持部51bにより、支持された状態で同時に持ち上げられる(図4B参照)。この状態で、ロボットアームAMを処理容器10内に進入させる。そして、まず第2保持部51bの遠端面を高さH2まで下降させる。ロボットアームAM上にはカバーリングCRが載置される。この時点で、いったんロボットアームAMを処理容器10外に退避させ、カバーリングCRを搬出する。そして、再度ロボットアームAMを処理容器10内に進入させる。そして、リフタピン51をさらに下降させる。リフタピン51の第1保持部51a上にはエッジリングERが支持されたままとなっている。第1保持部51aの遠端面を高さH2まで下降させると、エッジリングERがロボットアームAM上に載置される。リフタピン51はそのまま下降させ、孔63内に収容する。そして、ロボットアームAMを処理容器10外に退避させ、エッジリングERを搬出する。
このように、搬送機構50は、リフタピン51によりカバーリングCRとエッジリングERを同時に持ち上げて、搬出させることができる。このため、本実施形態によれば、消耗部品の搬出時に毎回リフタピンを収納位置から昇降させる手間をなくし、搬送処理にかかる時間を削減できる。
(リフタピン第2位置時のカバーリングCRの搬送)
次に、図5A~図5Dを参照し、実施形態に係る搬送機構50によるカバーリングCRの搬送の他の例について説明する。図5A~図5Dの例では、搬送機構50は、リフタピン51を第2位置に配置してカバーリングCRの搬送を行う。図5Aは、実施形態に係る搬送機構50によるカバーリングCRの搬送開始時の状態例2を示す図である。
図5Aに示すカバーリングCRの搬出は、ウエハWおよびエッジリングERが載置台上に配置されている場合も実行できる。ただし図を簡潔にするため図5Aには、ウエハWおよびエッジリングERが載置台上に配置されていない状態を示す。リフタピン51は第2位置に配置され、第1保持部51aは図3Aの状態から180度回転された位置に配置されている。
図5Bは、実施形態に係る搬送機構50によりカバーリングCRが持ち上げられた状態例2を示す図である。リフタピン51が第1位置にあるとき(図4B)とは異なり、リフタピン51が第2位置にあるときは、駆動機構53はリフタピン51の遠端を第2搬送高さH3よりも低い第1搬送高さH1まで上昇させる。リフタピン51の上昇に伴い、第1保持部51aの遠端面はカバーリングCRの下面に当接する。さらにリフタピン51の上昇を続けると、カバーリングCRは載置台面から離間する。この結果、第1保持部51aの遠端すなわちカバーリングCRの下面は第1搬送高さH1まで上昇する。
図5Cは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたカバーリングCRをロボットアームAM上に載置する直前の状態例2を示す図である。リフタピン51がカバーリングCRを第1搬送高さH1まで上昇させた後、制御部43は搬送用のロボットアームAMを処理容器10の外からサセプタ11上に進入させる。ロボットアームAMは、第1搬送高さH1より下方の高さH2にロボットアームAMの上面が位置するように水平方向に進む。リフタピン51により持ち上げられたカバーリングCRの下方にロボットアームAMが配置されると、駆動機構53はリフタピン51の下降を開始する。リフタピン51が下降し、第1保持部51aの遠端面が高さH2に到達すると、リフタピン51上に保持されたカバーリングCRはロボットアームAM上に載置される。
図5Dは、実施形態に係る搬送機構50により持ち上げられたカバーリングCRがロボットアームAM上に載置された状態例2を示す図である。カバーリングCRがロボットアーム上に載置された後、リフタピン51はさらに下降し、第1保持部51aの遠端面が高さH2より下方へと移動する。そして、リフタピン51が孔63,64内に収容されると、制御部43はカバーリングCRが載置されたロボットアームAMを処理容器10外へと移動させる。
このように、実施形態に係る搬送機構50においては、リフタピン51を第1位置と第2位置の二つの異なる位置に配置した上で昇降動作を実行できる。このため、搬送機構50は、カバーリングCRのみ搬送したい場合は、リフタピン51を第2位置に配置してリフタピン51の上昇量を抑制してカバーリングCRを搬送できる。このため、搬送機構50は、リフタピン51の昇降動作に要する時間を抑制し、プラズマ処理装置のダウンタイムを減じることができる。
また、本実施形態に係る搬送機構50によれば、載置台上にエッジリングERおよびカバーリングCRが載置されている場合に、一方を移動させてから他方の搬送をおこなう手間をなくすことができる。
図6は、リフタピン51の各部の長さと、搬送高さと、カバーリングCRの厚みと、の関係を説明するための図である。図6においては、第1搬送高さH1および第2搬送高さH3は、静電チャック25の内周部25bおよび外周部25cの上面の高さを基準面として説明する。まず、第1保持部51aの長さL1を第1搬送高さH1と略同一とする(図6、(a))。また、第2搬送高さH3は、第1搬送高さH1の略2倍である。駆動機構53は、第1保持部51aの遠端面でカバーリングCRまたはエッジリングERを保持して搬送する時には、第1保持部51aの遠端を第1搬送高さH1まで上昇させる(図6、(b))。また、カバーリングCRを第2保持部51bの遠端面で保持して搬送する時には、第1保持部51aの遠端を第2搬送高さH3まで上昇させる(図6、(c))。図6の例では、第1保持部51aの長さL1を第1搬送高さH1と略同一とする。また、第2搬送高さH3を、第1搬送高さの略2倍とする。本実施形態では、このように設定することで、リフタピン51を第1位置に配置してエッジリングERおよびカバーリングCRを搬送する際の制御態様を共通化する。
また、本実施形態では、リフタピン51を第1位置に配置しているときに、カバーリングCRとエッジリングERを同時に上昇させる場合がある。そこで、リフタピン51を第1搬送高さH1まで上昇させたのち下降させてカバーリングCRの搬出を行うときに、エッジリングERと干渉しないよう、第1保持部51aおよび第2保持部51bの長さを設定する。図6の(d)は、エッジリングERおよびカバーリングCRを同時にリフタピン51で持ち上げた状態を示している。第1保持部51aの遠端面は第2搬送高さH3に位置する。第2保持部51bの遠端面は第1搬送高さH1に位置する。搬送機構50が、リフタピン51上にエッジリングERを保持したままカバーリングCRを搬出するとき、リフタピン51は図6の(e)に示す高さまで下降する。第1保持部51aの遠端は第1搬送高さH1に位置する。他方、カバーリングCRは、高さH2に配置されたロボットアームAMの上面に保持されている。このとき、カバーリングCRの厚みが第1搬送高さH1と高さH2の差分よりも大きいと、搬送されるカバーリングCRと第1保持部51aに保持されているエッジリングERとがぶつかる可能性がある。このため、図6の例では、第1搬送高さH1と高さH2との差分がカバーリングCRの厚みよりも大きくなるように設定している。搬送機構50は、リフタピン51を第2位置に配置してカバーリングCRを上昇させるときも、第1位置のときと同じく第1搬送高さH1まで第1保持部51aを上昇させて搬送を行う(図6の(f)参照)。
本実施形態では、搬送時にリフタピン51を停止する高さ(H1,H3)と、ロボットアームAMの進入高さ(H2)と、第1保持部51aの長さ(L1)と、を上記のように設定する。このため、リフタピン51を第1位置に配置したときと第2位置に配置したときとで、リフタピン51を上昇させて停止するときの位置を変更する必要なく、搬送機構50により簡潔な動作での搬出を実現できる。また、本実施形態によれば、搬送する消耗部品の種類に応じてロボットアームAMの高さを変更する必要がなく、異なる消耗部品の搬送を同じ動作により実現できる。このように、実施形態の構成によれば、一つの搬送機構50で複数の消耗部品を容易に搬送することができる。
ただし、リフタピン51の各部の寸法および搬送時の上昇量は上記したものに限定されない。載置台上に配置される部品各部の寸法やロボットアームAMの性能に応じて、リフタピン51の各部の寸法および搬送時の上昇量を調整することができる。
(搬送処理の流れ)
ところで、カバーリングCRとエッジリングERの消耗度合と交換頻度は異なる。エッジリングERは配置位置がウエハWに近くプラズマの影響を多く受け、かつ、消耗度合がプロセス性能に大きく影響する。エッジリングERと比較するとカバーリングCRは消耗の進行は遅くプロセス性能への影響も低い。このため、カバーリングCR1つを交換する期間中にエッジリングER複数個の交換が行われることが多い。このため、カバーリングCRとエッジリングERとについてあらかじめ交換タイミングを設定して制御部43等に記憶させ、交換タイミングが到来すると搬送機構50が自動的に搬出を実行してもよい。また、各交換タイミングの搬送処理においてリフタピン51を第1位置に配置するか第2位置に配置するか、を予め設定しておいてもよい。
たとえば、4回エッジリングERを交換した後、1回カバーリングCRを交換する、等の設定をすることができる。この場合、エッジリングERの交換時は、リフタピン51を第1位置に配置してもよい。そして、カバーリングCRの交換時は、リフタピン51を第2位置に配置してもよい。またたとえば、4回エッジリングERを交換した後、1回エッジリングERとカバーリングCRとを同時交換する、等の設定をすることができる。この場合、5回の交換全てをリフタピン51を第1位置に配置して実行するように設定してもよい。
図7は、実施形態に係る搬送機構による搬送処理の流れの一例を示すフローチャートである。図7の例では、エッジリングERおよびカバーリングCR双方の交換を一つの制御部43(図1参照)により制御する。制御部43には予め、搬送処理の流れが記憶されている。
まず、搬送処理の実行タイミングが到来する。制御部43が実行タイミングの到来を検知する手法は特に限定されない。たとえば、オペレータの入力により、制御部43が実行タイミングの到来を検知してもよい。また、制御部43は、予め設定された時刻になると実行タイミングが到来したと判定してもよい。
制御部43は、エッジリングERとカバーリングCRを同時に搬出するか否かを判定する(ステップS700)。同時に搬出すると判定した場合(ステップS700、Yes)、制御部43は、搬送機構50を制御してリフタピン51を第1位置に配置する(ステップS710)。そして、制御部43は、リフタピン51の遠端を第2搬送高さH3まで上昇させる(ステップS711)。リフタピン51が第2搬送高さH3まで上昇する途中、まず、第1保持部51aがエッジリングERに当接し、エッジリングERを上昇させる。さらに、第2保持部51bがカバーリングCRに当接し、カバーリングCRを上昇させる。
制御部43は、ロボットアームAMを制御して処理容器10内に進入させ、カバーリングCRの下方にロボットアームAMを配置する(図4C参照)。そして、制御部43は、リフタピン51を徐々に第1搬送高さH1まで下降させる(ステップS712)。すると、ロボットアームAM上にカバーリングCRが載置される。この時点で、制御部43は、ロボットアームAMを処理容器10外に退避させる。ロボットアームAMは、カバーリングCRを処理容器10外に搬出する。
次に、制御部43は再びロボットアームAMを制御して処理容器10内に進入させ、エッジリングERの下方にロボットアームAMを配置する(図3C参照)。そして、制御部43は、リフタピン51をさらに退避位置へ下降させる(ステップS713)。リフタピン51が下降する途中、エッジリングERはロボットアームAM上に載置される。制御部43はリフタピン51をさらに退避位置(載置台内)まで下降させる。制御部43は、エッジリングERが載置されたロボットアームAMを処理容器10外に退避させる。ロボットアームAMは、エッジリングERを処理容器10外に搬出する。
他方、ステップS700で、エッジリングERとカバーリングCRとを同時に搬出しないと判定した場合(ステップS700、No)、制御部43はエッジリングERのみの交換かを判定する(ステップS720)。エッジリングERのみの交換と判定した場合(ステップS720、Yes)、制御部43は、リフタピン51を第1位置に配置する(ステップS721)。次に、制御部43は、リフタピン51の遠端を第1搬送高さH1まで上昇させる(ステップS722)。リフタピン51の第1保持部51aは上昇する途中、エッジリングERに当接し、エッジリングERを上昇させる(図3B参照)。制御部43は、ロボットアームAMを制御して処理容器10内に進入させ、エッジリングERの下方にロボットアームAMを配置する(図3C参照)。そして、制御部43は、リフタピン51を徐々に下降させる。すると、ロボットアームAM上にエッジリングERが載置される。制御部43はさらに、リフタピン51を退避位置まで下降させる(ステップS723)。その後、制御部43は、ロボットアームAMを制御して処理容器10外に退避させる。ロボットアームAMは、エッジリングERを処理容器10外に搬出する。
他方、ステップS720で、エッジリングERのみの交換ではないと判定した場合(ステップS720、No)、制御部43は、カバーリングCRのみの交換か否かを判定する(ステップS730)。カバーリングCRのみの交換と判定した場合(ステップS730、Yes)、制御部43はリフタピン51を第2位置に配置する(ステップS731)。そして、制御部43は、リフタピン51の遠端を第1搬送高さH1まで上昇させる(ステップS732)。リフタピン51の第1保持部51aは上昇する途中、カバーリングCRに当接し、カバーリングCRを上昇させる(図5B参照)。制御部43は、ロボットアームAMを制御して処理容器10内に進入させ、カバーリングCRの下方にロボットアームAMを配置する(図5C参照)。そして、制御部43は、リフタピン51を徐々に退避位置へと下降させる(ステップS733)。リフタピン51が下降する途中、ロボットアームAM上にカバーリングCRが載置される。制御部43はさらに、リフタピン51を退避位置まで下降させる。その後、制御部43は、ロボットアームAMを制御して処理容器10外に退避させる。ロボットアームAMは、カバーリングCRを処理容器10外に搬出する。
他方、ステップS730で、カバーリングCRのみの交換ではないと判定した場合(ステップS730、No)、制御部43は処理を終了する。これで搬送機構50による処理が終了する。
このように、実施形態に係るプラズマ処理装置1によれば、エッジリングERとカバーリングCRとを、同一の搬送機構50により搬出できる。また、搬送機構50は、同一のリフタピン51を用いて、エッジリングERとカバーリングCRとを搬送できる。また、搬送機構50は、リフタピン51の昇降動作1回の間に、エッジリングERとカバーリングCR双方の搬出を実現できる。また、搬送機構50は、リフタピン51の方向を第1位置と第2位置との間で変更することができる。このため、搬送機構50は、エッジリングERとカバーリングCRをそれぞれ単独で搬出する時のリフタピン51の昇降距離を同一にできる。このため、搬送機構50は、各消耗部品の搬出の時間を均一化し、かつ短縮することができる。
(搬送対象の消耗部品)
なお、上記実施形態では、実施形態に係る搬送機構50はカバーリングCRとエッジリングERとを搬送するものとして説明した。これに限らず、実施形態に係る搬送機構50は、任意の消耗部品の複数の部分または複数の任意の消耗部品を搬送するために適用できる。
たとえば、エッジリングERを内周部品と外周部品との二つの部品で構成し、内周部品の外周と外周部品の内周とが当接するように構成する。そして、内周部品と外周部品との境界位置に対応する載置台の位置に孔を設けておく。そして、リフタピンを載置台の孔の中に昇降可能に配置する。このように構成すれば、エッジリングERの各部をそれぞれ単独で容易に搬出できる。
(搬送機構の構成の変形)
なお、上記実施形態では、リフタピン51の数は特に限定されない。2以上、好ましくは3以上のリフタピン51を設けることで、エッジリングERおよびカバーリングCRを昇降できる。また、リフタピン51各々に一つの駆動機構53を設けてもよく、複数のリフタピン51に共通の一つの駆動機構53を設けてもよい。
なお、上記実施形態においては、静電チャック25およびサセプタ11に設けた孔63,64の中で放電が生じたり放電が激しくなったりすることを抑制するため、孔の中と載置台とが同電位空間となるよう構成する。たとえば、孔の周囲を載置台の他の部分と同様の金属材料で構成する。
(実施形態の効果)
上記のように、実施形態に係る載置台およびプラズマ処理装置は、ウエハ載置面と、リング載置面と、リフタピンと、駆動機構と、を備える。ウエハ載置面は、ウエハが載置される。リング載置面は、第1リングと、第2リングとが載置される。第2リングは、第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される。リング載置面は、第1リングと第2リングとの境界に対応する位置に孔を有する。リング載置面は、ウエハ載置面の外周側に設けられる。リフタピンは、第1保持部と、第2保持部と、を有する。第2保持部は、第1保持部の軸方向に連接され第1保持部の外周から突出する突出部を有する。リフタピンは、第1保持部をリング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容される。駆動機構は、リフタピンを昇降可能に駆動する。このため、実施形態によれば、一つのリフタピンの第1保持部および第2保持部各々により、異なるリングを保持することができる。このため、実施形態によれば、一つのリフタピンにより、プラズマ処理装置の消耗部品を容易に交換することができる。また、実施形態によれば、一つのリフタピンにより複数の消耗部品を容易に交換でき、プラズマ処理装置のダウンタイムを短縮できる。また、実施形態によれば、載置台上に二つのリングが載置されるときに、一方の交換のために他方を移動させることなく搬送を実現できる。また、実施形態によれば、一つのリフタピンで複数の消耗部品を交換できるため、載置台内のスペースを有効活用できる。
また、実施形態に係る載置台において、第1保持部および第2保持部は、同軸の棒状部材であり、第1保持部の横断面積は、第2保持部の横断面積よりも小さくてもよい。このため、第1保持部により第1リングおよび第2リングの一方を保持し、第2保持部の突出部により、第1リングおよび第2リングの他方を保持できる。このため、実施形態によれば、効率的に消耗部品を搬出し交換できる。
また、実施形態に係る載置台において、リフタピンは、軸を中心として回転可能であってもよい。このため、実施形態によれば、第1保持部により保持する対象を第1リングおよび第2リングのいずれかに切換えて搬出および交換を実現できる。
また、実施形態に係る載置台において、第2保持部は、リング載置面上に載置された第1リングおよび第2リング各々の一部と上下方向に重なりあう横断面を有してもよい。第1保持部は、リング載置面上に載置された第1リングおよび第2リングのいずれか一方と上下方向に重なりあう横断面を有してもよい。このため、実施形態によれば、第1保持部と第2保持部とにより、二つのリングを選択的に搬出および交換できる。
また、実施形態に係る載置台において、第1リングと第2リングとは異なる材質からなるようにしてもよい。たとえば、第1リングは、エッジリングであってもよい。第2リングは、カバーリングであってもよい。
また、実施形態に係る載置台はさらに、リング用静電チャックとガス供給機構とを備えてもよい。リング用静電チャックは、第1リングおよび第2リングの少なくとも一方をリング載置面に吸着する。ガス供給機構は、第1リングおよび第2リングの少なくとも一方の下面とリング載置面との間に伝熱ガスを供給してもよい。
また、実施形態に係る載置台において、駆動機構は、第1位置と第2位置とにリフタピンを回転可能である。第1位置は、第1保持部が載置台の中心側に配置される位置である。第2位置は、第1保持部が載置台の外周側に配置される位置である。また、駆動機構は、リフタピンの向きを第1位置と第2位置とのいずれかに選択的に設定してリフタピンを昇降可能であってもよい。
また、実施形態に係る載置台において、駆動機構は、第1リングの搬送時、第1位置にリフタピンを配置して、第1高さまでリフタピンの頂部を上昇させるよう構成されてもよい。
また、実施形態に係る載置台において、駆動機構はさらに、第1リングおよび第2リングの搬送時、第1位置にリフタピンを配置して、第1高さよりも高い第2高さまでリフタピンの頂部を上昇させるよう構成されてもよい。
また、実施形態に係る載置台において、駆動機構はさらに、第2リングの搬送時、第1位置にリフタピンを配置して、第2高さまでリフタピンの頂部を上昇させるよう構成されてもよい。
また、実施形態に係る載置台において、駆動機構はさらに、第2リングの搬送時、第2位置にリフタピンを配置して、第1高さまでリフタピンの頂部を上昇させるよう構成されてもよい。
また、実施形態に係るプラズマ処理装置は、ウエハ載置面と、リング載置面と、リフタピンと、駆動機構と、を備える。ウエハ載置面は、ウエハが載置される。リング載置面は、第1リングと、第2リングとが載置される。第2リングは、第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される。リング載置面は、第1リングと第2リングとの境界に対応する位置に孔を有する。リング載置面は、ウエハ載置面の外周側に設けられる。リフタピンは、第1保持部と、第2保持部と、を有する。第2保持部は、第1保持部の軸方向に連接され第1保持部の外周から突出する突出部を有する。リフタピンは、第1保持部をリング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容される。駆動機構は、リフタピンを昇降可能に駆動する。
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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及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。
1 プラズマ処理装置
10 処理容器
11 サセプタ(下部電極)
12 筒状保持部材
13 筒状支持部
14 排気路
15 バッフル板
16 排気口
17 排気管
18 排気装置
19 搬入出口
20 ゲートバルブ
21a 第1の高周波電源
21b 第2の高周波電源
22 整合器
23 給電棒
24 シャワーヘッド
25 静電チャック
25a 中心部
25b 内周部
25c 外周部
25d,25e 電極板
26,28 直流電源
27,29 スイッチ
35a、35b 伝熱ガス供給部
36a ウエハ用ガス供給ライン
36b リング用ガス供給ライン
43 制御部
50 搬送機構
51 リフタピン
51a 第1保持部
51b 第2保持部
51c 突出部
52 封止部
53 駆動機構
63,64 孔
CR カバーリング
ER エッジリング
W ウエハ

Claims (12)

  1. ウエハを載置するウエハ載置面と、
    第1リングと、当該第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される第2リングと、を載置し、前記第1リングと前記第2リングとの境界に対応する位置に孔を有し、前記ウエハ載置面の外周側に設けられるリング載置面と、
    第1保持部と、当該第1保持部の軸方向に連接され前記第1保持部の外周から突出する突出部を有する第2保持部と、を有し、前記第1保持部を前記リング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容されるリフタピンと、
    前記リフタピンを昇降可能に駆動する駆動機構と、
    を備えるプラズマ処理装置の載置台。
  2. 前記第1保持部および前記第2保持部は、同軸の棒状部材であり、前記第1保持部の横断面積は、前記第2保持部の横断面積よりも小さい、請求項1に記載の載置台。
  3. 前記リフタピンは、軸を中心として回転可能である、請求項1または2に記載の載置台。
  4. 前記第2保持部は、前記リング載置面上に載置された前記第1リングおよび前記第2リング各々の一部と上下方向に重なりあう横断面を有し、
    前記第1保持部は、前記リング載置面上に載置された前記第1リングおよび前記第2リングのいずれか一方と上下方向に重なりあう横断面を有する、
    請求項1から3のいずれか1項に記載の載置台。
  5. 前記第1リングと前記第2リングとは、異なる材質からなる、
    請求項1から4のいずれか1項に記載の載置台。
  6. 前記第1リングおよび前記第2リングの少なくとも一方を前記リング載置面に吸着するリング用静電チャックと、
    前記第1リングおよび前記第2リングの前記少なくとも一方の下面と前記リング載置面との間に伝熱ガスを供給するガス供給機構と、
    をさらに備える請求項1から5のいずれか1項に記載の載置台。
  7. 前記駆動機構は、
    前記第1保持部が前記載置台の中心側に配置される第1位置と、
    前記第1保持部が前記載置台の外周側に配置される第2位置と、
    に前記リフタピンを回転可能であり、
    前記駆動機構は、
    前記リフタピンの向きを前記第1位置と前記第2位置とのいずれかに選択的に設定して前記リフタピンを昇降可能である、
    請求項1から6のいずれか1項に記載の載置台。
  8. 前記駆動機構は、
    前記第1リングの搬送時、前記第1位置に前記リフタピンを配置して、第1高さまで前記リフタピンの頂部を上昇させるよう構成される、請求項7に記載の載置台。
  9. 前記駆動機構はさらに、
    前記第1リングおよび前記第2リングの搬送時、前記第1位置に前記リフタピンを配置して、前記第1高さよりも高い第2高さまで前記リフタピンの頂部を上昇させるよう構成される、請求項8に記載の載置台。
  10. 前記駆動機構はさらに、
    前記第2リングの搬送時、前記第1位置に前記リフタピンを配置して、前記第2高さまで前記リフタピンの頂部を上昇させるよう構成される、請求項8または9に記載の載置台。
  11. 前記駆動機構はさらに、
    前記第2リングの搬送時、前記第2位置に前記リフタピンを配置して、前記第1高さまで前記リフタピンの頂部を上昇させるよう構成される、請求項8から10のいずれか1項に記載の載置台。
  12. ウエハを載置するウエハ載置面と、
    第1リングと、当該第1リングの外周側かつ当該第1リングと上下方向に重ならない位置に配置される第2リングと、を載置し、前記第1リングと前記第2リングとの境界に対応する位置に孔を有し、前記ウエハ載置面の外周側に設けられるリング載置面と、
    第1保持部と、当該第1保持部の軸方向に連接され前記第1保持部の外周から突出する突出部を有する第2保持部と、を有し、前記第1保持部を前記リング載置面側にしてリング載置面の孔内に収容されるリフタピンと、
    前記リフタピンを昇降可能に駆動する駆動機構と、
    を備えるプラズマ処理装置。
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