JP2022068644A - リフトピンのコンタクト位置調整方法、リフトピンのコンタクト位置検知方法、および基板載置機構 - Google Patents

リフトピンのコンタクト位置調整方法、リフトピンのコンタクト位置検知方法、および基板載置機構 Download PDF

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Abstract

【課題】基板載置台に載置される基板に対するリフトピンのコンタクト位置を自動で高精度に調整することができる技術を提供する。【解決手段】コンタクト位置調整方法は、基板載置台上に基板を配置し、静電チャックの電極に電圧を印加して基板をチャックした状態で、リフトピンの先端を載置面より下方の下端位置から載置面より上方の上端位置に移動させる際のモータのトルクの時間変化を示すトルク波形を複数の電圧について作成することと、複数のトルク波形から、リフトピンが基板にコンタクトした時点であるコンタクトポイントを求め、コンタクトポイントとモータの速度からコンタクト位置を算出することと、コンタクト位置が適正な範囲か否かを判定することと、コンタクト位置が適正な範囲から外れていると判定された場合に、コンタクト位置を自動調整することとを有する。【選択図】 図９

Description

本開示は、リフトピンのコンタクト位置調整方法、リフトピンのコンタクト位置検知方法、および基板載置機構に関する。
半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理装置において、基板を載置する基板載置台には、基板載置台に対する基板の受け渡しのために、基板載置面に対し突没可能な複数のリフトピンが設けられている。
特許文献１には、このようなリフトピンをサーボモータにより昇降させて基板を昇降する基板昇降装置を有する基板処理装置が記載されている。そして、制御部により、サーボモータのモータドライバからの出力値を監視し、リフトピンの先端が、基板載置面に載置された基板の下面に当接する高さ位置を検知し、その高さ位置を用いてリフトピンの高さ位置調整を行うことが記載されている。
特開２０１７－５０５３４号公報
本開示は、基板載置台に載置される基板に対するリフトピンのコンタクト位置を自動で高精度に調整することができる技術を提供する。
本開示の一態様に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法は、基板を静電吸着する静電チャックを有し、基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台の基板載置面に対して突没可能に設けられたリフトピンおよび前記リフトピンを昇降させるモータを有する駆動機構を備える基板昇降機構と、を具備する基板載置機構において、前記リフトピンの先端が前記基板にコンタクトする高さ位置であるコンタクト位置を調整するリフトピンのコンタクト位置調整方法であって、前記基板載置台上に基板を配置し、前記静電チャックの電極に電圧を印加して前記基板をチャックした状態で、前記リフトピンの先端を前記載置面より下方の下端位置から前記載置面より上方の上端位置に移動させる際の前記モータのトルクの時間変化を示すトルク波形を、複数の電圧について作成することと、前記複数のトルク波形から、前記リフトピンが前記基板にコンタクトした時点であるコンタクトポイントを求め、当該コンタクトポイントと前記モータの速度から、前記コンタクト位置を算出することと、前記コンタクト位置が適正な範囲か否かを判定することと、前記コンタクト位置が適正な範囲から外れていると判定された場合に、前記コンタクト位置を自動調整することと、を有する。
本開示によれば、基板載置台に載置される基板に対するリフトピンのコンタクト位置を自動で高精度に調整することができる技術が提供される。
一実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を実施可能な基板載置機構を有する基板処理装置の一例を示す断面図である。 リフトピンの先端の下端位置（Ｌｏｗｅｒ）、上端位置（Ｕｐｐｅｒ）、コンタクト位置（Ｃｏｎｔａｃｔ）を説明するための断面図である。 一実施形態に係る基板処理装置における制御部のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 基板載置機構制御部を示す機能ブロック図である。 基板載置機構において、静電チャックの電極に印加する電圧を複数変化させて基板をチャックした際のモータのトルク波形を重ねて示す図であり、（ａ）が全体図、（ｂ）がリフトピンの先端が基板にコンタクトする近傍領域を示す拡大図である。 リフトピンの材質がＴｉとＡｌ２Ｏ３の場合におけるモータのトルク波形を示すものであり、（ａ）は１３００Ｖの電圧を印加して基板をチャックした場合、（ｂ）は電圧を印加しない場合である。 リフトピンの材質がＴｉとＡｌ２Ｏ３の場合における、静電チャックの電極に印加する電圧を複数変化させて基板をチャックした際のコンタクトポイントでの電圧とトルクの関係を示す図である。 基板載置機構のコンタクトポイントでのベローズのバネ力と静電チャックのチャック力とを説明するための断面図である。 一実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を概略的に示す工程図である。 一実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を示す具体的なフローチャートである。 複数の電圧について作成したトルク波形を重ねてコンタクトポイントを求めた例を示す図であり、Ｂａｄ ｔｕｎｉｎｇの例を示す。 複数の電圧について作成したトルク波形を重ねてコンタクトポイントを求めた例を示す図であり、Ｇｏｏｄ ｔｕｎｉｎｇの例を示す。 図１１の場合のコンタクト位置の算出方法を説明するための図である。 図１２の場合のコンタクト位置の算出方法を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。
＜基板処理装置＞
図１は、一実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を実施可能な基板載置機構を有する基板処理装置の一例を示す断面図である。
本実施形態では基板処理装置として、スパッタリングによって基板上に膜を形成する成膜装置に適用した場合を例にとって説明する。基板としては、例えば半導体ウエハを挙げることができるが、これに限定されない。
図１に示すように、基板処理装置１は、処理容器１０と、スパッタ粒子放出部３０と、基板載置台４０と、基板昇降機構５０と、制御部７０とを有する。基板載置台４０と基板昇降機構５０とは基板載置機構６０を構成する。
処理容器１０は、基板Ｗが収容され、その内部が真空に保持可能に構成されている。処理容器の上部は側面が傾斜面となっている。処理容器１０の頂部には、ガス導入ポート１１が設けられている。ガス導入ポート１１には、ガス供給管（図示せず）が接続されており、ガス供給管からスパッタ成膜に必要なガス（例えばアルゴン、クリプトン、ネオン等の希ガスや窒素ガス）が供給される。また、処理容器１０の底部には、処理容器１０内を真空に減圧可能な真空ポンプを有する排気機構１２が接続されている。また、処理容器１０の側壁には、基板を搬入出するための搬入出口１３が形成されている。搬入出口１３はゲートバルブ１４により開閉される。ゲートバルブ１４を開けることにより、処理容器１０に隣接した真空搬送室（図示せず）と連通され、真空搬送室の搬送装置（図示せず）により基板Ｗの搬入出が行われる。
スパッタ粒子放出部３０は、複数（図では２つ）のターゲットホルダ３１と、各ターゲットホルダ３１に保持される複数のターゲット３２と、各ターゲットホルダ３１に電圧を印加する複数の電源３３とを有する。
ターゲットホルダ３１は、導電性を有する材料からなり、絶縁性の部材を介して、処理容器１０の上部傾斜面に取り付けられている。ターゲットホルダ３１は、後述する基板載置機構６０に保持された基板Ｗに対して斜め上方にターゲット３２が位置するように、当該ターゲット３２を保持する。
ターゲット３２は、成膜しようとする膜の構成元素を含む材料からなる。例えば、磁性膜（Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ等の強磁性体を含む膜）を成膜する場合、ターゲット３２の材料としては、例えばＣｏＦｅ、ＦｅＮｉ、ＮｉＦｅＣｏを用いることができる。
複数の電源３３は、複数のターゲットホルダ３１のそれぞれに電気的に接続されている。電源３３から、ターゲットホルダ３１に電圧（例えば直流電圧）が印加されることにより、ターゲット３２の周囲でスパッタガスが解離する。そして、解離したスパッタガス中のイオンがターゲット３２に衝突し、ターゲット３２からその構成材料の粒子であるスパッタ粒子が放出される。
なお、ターゲットホルダ３１およびターゲット３２は、１個ずつであってもよい。
基板載置台４０は、基板Ｗを載置するものであり、その上面が基板を載置する載置面となっている。基板載置台４０は、基板Ｗよりも少し大きな直径を有する板状をなし、金属材料、例えばアルミニウムで構成される本体４１と、本体４１上に設けられた、基板Ｗを静電吸着するための静電チャック４６とを有する。静電チャック４６は、その上面が載置面であり、誘電体中に電極４６ａが埋設されており、直流電源４８から電極４６ａに直流電圧が印加されることにより、載置面に載置された基板Ｗを静電力により吸着する。本体４１は、その下面中央から下方に延びる円筒状の支持体４７により支持されている。基板載置台４０は、温調機構（図示せず）により加熱または冷却されるように構成されている。成膜しようとする膜が、例えば、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magneto Resistance；ＴＭＲ）素子に用いられる磁性膜（例えばＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏ等の強磁性体を含む膜）の場合は、基板載置台４０は１００Ｋ以下の極低温に冷却される。なお、基板載置台４０は、回転機構（図示せず）により回転可能とされていてもよい。
基板昇降機構５０は、基板を昇降するための複数のリフトピン５１と、リフトピンを支持する支持板５２と、支持板５２を昇降させる昇降棒５３と、駆動機構５４と、ベローズ５７とを有する。
複数のリフトピン５１は、基板載置台４０に形成された孔４４に挿通され、基板載置面に対して突没可能に設けられている。リフトピン５１の数および配置は、基板Ｗの形状および大きさに応じて適宜設定される。また、リフトピン５１の材質は、Ｔｉのような導電体であってもＡｌ２Ｏ３のような絶縁体であってもよい。支持板５２は、基板載置台４０の下方に設けられ、複数のリフトピン５１を支持してリフトピン５１とともに昇降するように構成される。昇降棒５３は、一端が支持板５２の下面に固定されて下方に延び、処理容器１０の底壁に設けられた挿通孔１５を経て処理容器１０の外部に達している。
駆動機構５４は、モータ５５と、ボールねじ機構５６を有し、モータ５５によりボールねじ機構５６のボールねじ（図示せず）を回転させ、ガイド部材（図示せず）にガイドされた移動部材５９を上下方向に移動させる。昇降棒５３の下端は移動部材５９に取り付けられており、モータ５５を回転させることにより、ボールねじ機構５６および移動部材５９を介して昇降棒５３が昇降され、これにともなって支持板５２とともに複数のリフトピン５１が昇降される。モータ５５は、サーボモータであってもステッピングモータであってもよい。
リフトピン５１の先端は、図２（ａ）に示す、載置面より低く、基板載置台４０の孔４４内に没した下端位置（Ｌｏｗｅｒ）と、図２（ｂ）に示す、基板載置台４０の載置面の上方位置である上端位置（Ｕｐｐｅｒ）との間で移動される。また、図２（ｃ）に示す、リフトピン５１の先端が基板載置台５０の載置面に載置された基板Ｗにコンタクトする位置がコンタクト位置（Ｃｏｎｔａｃｔ）である。リフトピン５１の先端の原点は下端位置であり、コンタクト位置は原点である下端位置を基準とする高さ位置として定義される。そして、原点である下端位置を調整することによりコンタクト位置を調整することができる。
処理容器１０の底壁外側面の挿通孔１５に対応する部分は、昇降棒５３が挿通する孔が設けられた遮蔽板５８で遮蔽されており、支持板５２と遮蔽板５８との間の昇降棒５３の周囲にはベローズ５７が設けられている。ベローズ５７により処理容器１０内の真空雰囲気と処理容器１０の外の大気雰囲気が遮蔽される。また、ベローズ５７はバネとして機能し、リフトピン５１には上方にバネ力が作用する。
モータ５５のトルクはトルク計測器（図示せず）で計測され、アナログ情報（０－１０Ｖ）として出力される。出力された値はＰＬＣ６１によって演算処理され、制御部７０に送られる。
制御部７０は、基板処理装置１の各構成部、例えば、電源３３、直流電源４８、排気装置１２、駆動機構５４等を制御する。制御部７０の一部は、基板載置機構６０の制御部としても機能する。制御部７０は、典型的にはコンピュータである。図３に制御部７０のハードウェア構成の一例を示す。制御部７０は、主制御部１０１と、キーボード、マウス等の入力装置１０２と、プリンタ等の出力装置１０３と、表示装置１０４と、記憶装置１０５と、外部インターフェース１０６と、これらを互いに接続するバス１０７とを備えている。主制御部１０１は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１１、ＲＡＭ１１２およびＲＯＭ１１３を有している。記憶装置１０５は、制御に必要な情報の記録および読み取りを行うようになっている。記憶装置１０５には、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体を有しており、記憶媒体には、基板Ｗに対する処理の処理レシピ等が記憶されている。
制御部７０では、ＣＰＵ１１１が、ＲＡＭ１１２を作業領域として用いて、ＲＯＭ１１３または記憶装置１０５の記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより、基板Ｗの処理等、各種操作を実行させる。本実施形態では、特に、リフトピンのコンタクト位置の検出と調整に特徴がある。
図４は、制御部７０において基板載置機構６０の一部として機能し、リフトピンのコンタクト位置調整を実行するための基板載置機構制御部１２１を示す機能ブロック図である。基板載置機構制御部１２１は、電圧制御部１２２と、駆動制御部１２３と、トルク波形作成部１２４と、コンタクト位置算出部１２５と、判定部１２６と、コンタクト位置調整部１２７とを有する。
電圧制御部１２２は、直流電源４８の電圧を制御する。駆動制御部１２３は、駆動機構５４（モータ５５）によるリフトピン５１の駆動を制御する。トルク波形作成部１２４は、基板Ｗをチャックした状態で駆動機構５４によりリフトピン５１の先端を下端位置から上端位置まで移動した際のモータ５５のトルクの時間変化を示す波形（トルク波形）を複数の電圧に対して作成する機能を有する。コンタクト位置算出部１２５は、トルク波形作成部１２４で作成した複数の電圧に対して作成されたトルク波形からリフトピン５１のコンタクト位置を算出する。判定部１２６は、コンタクト位置算出部１２５で算出されたリフトピン５１のコンタクト位置が適正か否かを判定する。コンタクト位置調整部１２７は、判定部１２６でリフトピン５１のコンタクト位置が適正でないと判定された場合に、リフトピン５１の駆動機構５４にコンタクト位置を適正範囲に調整する指令を発する。
以上のように構成される基板処理装置１においては、ゲートバルブ１４を開け、真空搬送室の搬送装置（いずれも図示せず）により、基板Ｗを処理容器１０内に搬入する。このとき、リフトピン５１の先端は載置面から上方に突出した上端位置（Ｕｐｐｅｒ）に位置されており、搬送装置に保持された基板Ｗはリフトピン５１上に受け渡される。そして、リフトピン５１を下降させることにより基板Ｗが基板載置台４０の載置面に載置され、搬送装置は処理容器１０から退出しゲートバルブ１４が閉じられる。そして、静電チャック４６の電極４６ａに直流電源４８から所望のチャック電圧を印加することにより、基板Ｗが静電吸着される。
次いで、処理容器１０内にガス導入ポート１１からスパッタガスを導入するとともに、排気機構１２により処理容器１０内を予め定められた真空圧力に制御しスパッタ成膜を行う。スパッタ成膜は、電源３３からターゲットホルダ３１に電圧を印加し、ターゲット３２の周囲で解離したスパッタガス中のイオンをターゲット３２に衝突させることにより行われる。すなわち、ターゲット３２にイオンが衝突することにより、スパッタ粒子が放出され、スパッタ粒子が基板Ｗの表面に対して斜めに入射されて基板Ｗ上に堆積される。このとき、基板載置台４０を回転機構により回転させながらスパッタ成膜を行うことにより、より均一な成膜を行うことができる。
成膜処理が終了後、ガス導入ポート１１からスパッタガスをパージガスとして処理容器１０内に導入して処理容器内１０をパージする。そして、静電チャック４６のチャック電圧をオフにし、剥離帯電（強制帯電）を行い除電した後、リフトピン５１の先端を下端位置（Ｌｏｗｅｒ）から上端位置（Ｕｐｐｅｒ）に上昇させ、基板Ｗを持ち上げる。その後、ゲートバルブ１４を開け、真空搬送室の搬送装置によりリフトピン５１上の基板Ｗを受け取り、処理容器１０外へ搬出する。
＜リフトピンのコンタクト位置調整方法＞
次に、以上のような基板処理装置におけるリフトピンのコンタクト位置調整方法について説明する。
一般的に、静電チャックを有する基板載置台においては、基板を搬出する際に、静電チャックのチャック電圧をオフとし剥離帯電を行っても、異常帯電により基板が静電チャックから剥がれていない懸念がある。このような異常帯電が生じた状態でリフトピンが減速せずに基板にコンタクトすると、基板の割れやズレ、跳ねが生じる可能性がある。このため、リフトピンのＺ軸駆動速度がコンタクト位置で減速されるようにモータを制御する。
また、基板処理装置として本実施形態のようなスパッタ成膜を行う場合、基板載置台の温度が１００Ｋ（－１７３℃）という極低温から４００℃程度の高温までの処理があり、リフトピンの膨張・収縮により、コンタクト位置が変動する。また、装置機差やメンテナンス時の装置誤差によってもコンタクト位置が変動する。このため、基板載置台の温度を変更する際や、新品時、メンテナンス時等に、高さを計測する治具を用いて、コンタクト位置が適正かどうかの確認と適正でない場合の調整（ティーチング）を行っていた。
しかしながら、このようなティーチングは、大気状態かつ室温状態で行われるため、特に極低温や高温の処理の場合にはリフトピンの膨張や収縮を予測して行わざるを得ず、正確なコンタクト位置がわからなかった。このため、コンタクト位置でリフトピンが減速せずに基板にコンタクトすることを有効に防止できず、基板の割れやズレ、跳ねが発生する可能性が依然存在していた。
また、特許文献１では、制御部により、サーボモータのモータドライバからの出力値（サーボモータにおける指令パルスと帰還パルスの差分である溜まりパルス、またはサーボモータにおけるトルク値）を監視する。そして、リフトピンの先端が、基板載置面に載置された基板の下面に当接する高さ位置を検知し、その高さ位置を用いてリフトピンの高さ位置調整を行っている。しかし、引用文献１の技術では、閾値の設定のしかたや、静電チャックによる基板の吸着力の強弱等によって、リフトピンと基板の当接位置がずれてしまい、リフトピンのコンタクト位置の検知精度が十分でない場合が生じる。
そこで、本実施形態では、このようなリフトピンのコンタクト位置（Ｃｏｎｔａｃｔ）を、基板Ｗをチャック中にリフトピン５１の先端を下端位置（Ｌｏｗｅｒ）から上端位置（Ｕｐｐｅｒ）に移動させた際のモータ５５のトルクの時間変化を表すトルク波形を利用して検知する。具体的には、静電チャック４６の電極４６ａに印加する電圧を複数変化させて基板Ｗをチャックし、電圧ごとにこのようなトルク波形を求め、それらの波形からコンタクト位置（Ｃｏｎｔａｃｔ）を算出（検知）する。
図５は、基板載置機構６０において、静電チャック４６の電極４６ａに印加する電圧を複数変化させて基板Ｗをチャックした際のモータ５５のトルク波形を重ねて示す図であり、（ａ）が全体図、（ｂ）がリフトピンの先端が基板にコンタクトする近傍領域を示す拡大図である。ここでは、基板載置台４０に基板Ｗを載置して静電チャック４６の電極４６ａに、４００Ｖ，６００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖ、１３００Ｖを印加した場合のトルク波形を示している。なお、図５には、モータ５５のフィードバック速度も示している。
図５の（ａ）に示すように、ベローズ５７のバネ力により、リフトピン５１の先端が下端位置（Ｌｏｗｅｒ）から上端位置（Ｕｐｐｅｒ）に移動するに従って、全体的にトルク値が低下している。そして、図５の（ｂ）に示すように、途中までは全ての電圧についてほぼ同じトルク波形を示すが、リフトピン５１が基板Ｗにコンタクトした時点（コンタクトポイント）から電圧に応じてトルク波形が分岐している。また、トルク波形には、目視可能な基板Ｗの跳ねに対応する振れが現れている。このことから、電極４６ａに印加する電圧により、実機において異常帯電が生じた際の帯電電圧（チャック電圧）がモニタ可能であることがわかる。
図６は、リフトピン５１の材質がＴｉとＡｌ２Ｏ３の場合におけるモータ５５のトルク波形を示すものであり、（ａ）は１３００Ｖの電圧を印加して基板Ｗをチャックした場合、（ｂ）は電圧を印加しない場合である。この図に示すように、ＴｉとＡｌ２Ｏ３のいずれの場合も、電圧を印加した（ａ）の場合は、コンタクトポイントでトルクが大きく低下し、そのままトルクが低下していくが、ある時点でトルクが急激に大きく変動する。同様に、電圧を印加しない（ｂ）の場合は、トルクの大きな低下はみられず、トルクの急激な変動も見られない。
これは、電極４６ａに電圧が印加されると、リフトピン５１がコンタクトした後もしばらくは基板Ｗが静電チャック４６に貼り付いており、ある時点で貼り付きが急激に開放されて、「跳ね」が生じていることを示している。電圧が印加されない場合は、このような基板Ｗの貼り付きや「跳ね」の発生も見られない。すなわち、リフトピンの材質にかかわらず、静電チャック４６の電極４６ａに電圧が印加されることによる基板Ｗに対するチャック力により、コンタクトポイントの後はトルクの大きな低下が見られ、チャック力が開放された時点で「跳ね」が生じることがわかる。
図７は、リフトピン５１の材質がＴｉとＡｌ２Ｏ３の場合における、静電チャック４６の電極４６ａに印加する電圧を複数変化させて基板Ｗをチャックした際のコンタクトポイントでの電圧とトルクの関係を示す図である。この図に示すように、リフトピンの材質に関わらず電圧が増加するに従ってトルクが低下する傾向が見られる。これは、図８に示すように、電極４６ａの電圧すなわち帯電電圧が上昇すると、上向きの力であるベローズ５７のバネ力に対して下向きの力であるチャック力が大きくなるからである。なお、図７では、リフトピン５１の材質がＴｉの場合のほうがＡｌ２Ｏ３の場合よりもトルクが大きく、その傾向は最大電圧の２０００Ｖの場合に特に大きい。これは、リフトピン５１が導電体であるＴｉとすることにより徐電効果が発揮され、チャック力が弱まり、ベローズ５７のバネ力により押し上げる力が強くなるためと推測される。
以上から、コンタクトポイントでトルク波形の分岐が生じるのは、リフトピン５１が基板Ｗにコンタクトした際に印加電圧が大きくなってチャック力が大きくなるほどモータ５５のトルクが低下するためであることがわかる。このように、リフトピン５１が基板Ｗにコンタクトするコンタクトポイントで電圧に応じてチャック力が変化しトルクが分岐するので、実機においてコンタクトポイントを正確に検出することができる。
そして、このコンタクトポイントとモータ５５のフィードバック速度から、原点である下端位置を基準として定義されるリフトピン５１の先端のコンタクト位置を検知（算出）することができる。
次に、本実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法の工程について概略的に説明する。図９は本実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を概略的に示す工程図である。
図９に示すように、最初に、基板載置台４０上に基板Ｗを配置し、静電チャック４６の電極４６ａに電圧を印加して基板Ｗをチャックした状態でリフトピンの先端を下端位置から上端位置に移動させた際のトルク波形を、複数の電圧について作成する（ステップＳ１）。
ステップＳ１では、トルク波形作成部１２４において、各電圧におけるリフトピンの先端を下端位置から上端位置に移動させた際のモータ５５のトルクの時間変化を示す波形であるトルク波形として作成する。
次いで、複数の電圧について作成したトルク波形を重ねてコンタクトポイントを求め、コンタクトポイントとモータ５５のフィードバック速度からリフトピン５１のコンタクト位置を算出する（ステップＳ２）。
ステップＳ２では、コンタクト位置算出部１２５により、図５に示すような、各電圧について作成されたトルク波形を重ねた図を作成してトルクが分散する時点をコンタクトポイントとして求め、コンタクトポイントと、リフトピン５１の位置と紐づいているモータ５５のフィードバック速度からコンタクト位置を算出する。
次いで、算出されたコンタクト位置が適正な範囲か否かを判定する（ステップＳ３）。このときの判定は判定部１２６によりなされる。
次いで、コンタクト位置が適正な範囲から外れていると判定された場合に、コンタクト位置を自動調整する（ステップ４）。コンタクト位置の自動調整は、コンタクト位置調整部１２７からの指令により駆動機構５４を制御してリフトピン５１の先端の下端位置を調整することによりなされる。
以上のステップＳ１～Ｓ４により、リフトピン５１のコンタクト位置を自動で高精度に調整することができ、極低温処理や高温処理のようにリフトピン５１の熱膨張が大きい場合にも基板の割れやズレ、跳ねを極めて有効に防止することができる。また、このようにコンタクト位置を自動で高精度に調整できることから、装置機差も低減される。
次に、本実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法をより具体的に説明する。図１０は本実施形態に係るリフトピンのコンタクト位置調整方法を示す具体的なフローチャートである。
まず、リフトピン５１の先端を下端位置（Ｌｏｗｅｒ）に位置させ（ステップＳ１１）、静電チャック４６の電極４６ａに電圧を印加する（ステップＳ１２）。これにより基板Ｗが吸着（チャック）される。このとき、設定された複数の電圧のうち一つの電圧が印加される。本例では、４００Ｖ、６００Ｖ、８００Ｖ、１０００Ｖ、１３００Ｖが設定され、最初に４００Ｖが印加される。電圧はこの値に限るものではない。電圧の設定数も限定されるものではないが、３以上が好ましい。
次に、モータ５５のトルク測定を開始し（ステップＳ１３）、リフトピン５１の先端を上端位置（Ｕｐｐｅｒ）まで上昇させる（ステップＳ１４）。そして、トルク測定を終了し（ステップＳ１５）、トルク波形を作成し（ステップＳ１６）、静電チャック４６の電圧をオフにする（ステップＳ１７）。トルク波形の作成は制御部７０のトルク波形作成部１２４で行われる。
リフトピン５１の先端を下端位置（Ｌｏｗｅｒ）に戻し（ステップＳ１８）、他の電圧を静電チャック４６の電極４６ａに印加し、同様にトルク測定およびトルク波形作成を行う（ステップＳ１３～Ｓ１８）。以上の動作を全ての電圧について行う（ステップＳ１９）。以上の一連の動作は、図９のステップＳ１に相当する。
次に、各電圧のトルク波形からコンタクト位置を算出する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０は、図９のステップＳ２に対応する。ここでは、最初に、上述したように、複数の電圧について作成したトルク波形を重ねてコンタクトポイントを求める。図１１および図１２は、複数の電圧について作成したトルク波形を重ねてコンタクトポイントを求めた例を示す図である。図１１の例では、モータ５５の速度が減速する前にリフトピン５１が基板Ｗにコンタクトしており、悪いチューニング（Ｂａｄ ｔｕｎｉｎｇ）の例である。一方、図１２の例では、モータ５５が減速してからリフトピン５１が基板にコンタクトしており、良好なチューニング（Ｇｏｏｄ ｔｕｎｉｎｎｇ）の例である。
コンタクトポイントを求めた後のコンタクト位置の算出は、上述したように、コンタクトポイントとモータ５５のフィードバック速度から算出するが、その算出方法を図１１および図１２にそれぞれ対応する図１３および図１４を参照して詳細に説明する。なお、図１３および図１４においては、便宜上、トルク波形は電圧が４００Ｖ、８００Ｖ、１３００Ｖのもののみを描いている。
図１３の（ａ）は図１１と同様のトルク波形を重ねた図であり、（ｂ）はそれを拡大するとともにモータ５５のフィードバック速度から求めたリフトピン５１の原点からの移動距離を併記した図である。（ｂ）に示すように、コンタクトポイントでは移動距離が１．４３ｍｍとなっており、コンタクト位置が１．４３ｍｍであることがわかる。
図１４の（ａ）は図１２と同様のトルク波形を重ねた図であり、（ｂ）はそれを拡大するとともにモータ５５のフィードバック速度から求めたリフトピン５１の原点からの移動距離を併記した図である。（ｂ）に示すように、コンタクトポイントでは移動距離が１．９５ｍｍとなっており、コンタクト位置が１．９５ｍｍであることがわかる。
次に、コンタクト位置が１．９５～２．００ｍｍの範囲か否かを判定する（ステップＳ２１）。上述したように、リフトピン５１の基板Ｗへのコンタクトは、図１３（ａ）および図１４（ａ）のＡで示すリフトピン５１のモータが減速している領域で行われることが好ましい。ここでは、コンタクトポイントが領域Ａ内の特定の範囲に入るように、コンタクト位置を１．９５～２．００ｍｍの範囲とした例を示している。ただし、この範囲に限定されるものではない。
ステップＳ２１でコンタクト位置が１．９５～２．００ｍｍの範囲内であれば調整する必要はないのでそのまま終了する。図１４のチューニングではコンタクト位置が１．９５ｍｍであるため、そのまま終了する。
１．９５～２．００ｍｍの範囲から外れる場合、１．９５ｍｍ未満か２．００ｍｍ超かを判定する（ステップＳ２２）。１．９５ｍｍ未満の場合は不足分であるΔＸ減じた位置で原点チューニングを行う（ステップＳ２３）。すなわち、原点をΔＸだけ下方にずらして、コンタクト位置が原点に対してΔＸだけ長くなるようにする。図１３のコンタクト位置が１．４３ｍｍの場合、ΔＸを０．５７ｍｍとし、コンタクト位置が原点から２．００ｍｍの位置になるように原点チューニングを行う。一方、２．００ｍｍ超の場合は、超過分であるΔＸ加えた位置で原点チューニングを行う（ステップＳ２４）。すなわち、原点をΔＸだけ上方にずらして、コンタクト位置が原点に対してΔＸだけ短くなるようにする。
以上により、リフトピン５１のコンタクト位置を自動で高精度に調整することができる。
＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、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。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およ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。
例えば、上記実施形態では、基板処理としてスパッタ成膜を例にとって説明したが、これに限らず、ＣＶＤ成膜処理やエッチング処理等の他の処理であってもよい。
１；基板処理装置
１０；処理容器
１２；排気機構
３０；スパッタ粒子放出部
３２；ターゲット
４０；基板載置台
４６；静電チャック
４６ａ；電極
４８；直流電源
５０；基板昇降機構
５１；リフトピン
５４；駆動機構
５５；モータ
５７；ベローズ
６０；基板載置機構
７０；制御部
１２１；基板載置機構制御部
１２２；電圧制御部
１２４；トルク波形作成部
１２５；コンタクト位置算出部
１２６；判定部
１２７；コンタクト位置調整部
Ｗ；基板

Claims (15)

  1. 基板を静電吸着する静電チャックを有し、基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台の基板載置面に対して突没可能に設けられたリフトピンおよび前記リフトピンを昇降させるモータを有する駆動機構を備える基板昇降機構と、を具備する基板載置機構において、前記リフトピンの先端が前記基板にコンタクトする高さ位置であるコンタクト位置を調整するリフトピンのコンタクト位置調整方法であって、
    前記基板載置台上に基板を配置し、前記静電チャックの電極に電圧を印加して前記基板をチャックした状態で、前記リフトピンの先端を前記載置面より下方の下端位置から前記載置面より上方の上端位置に移動させる際の前記モータのトルクの時間変化を示すトルク波形を、複数の電圧について作成することと、
    前記複数のトルク波形から、前記リフトピンが前記基板にコンタクトした時点であるコンタクトポイントを求め、当該コンタクトポイントと前記モータの速度から、前記コンタクト位置を算出することと、
    前記コンタクト位置が適正な範囲か否かを判定することと、
    前記コンタクト位置が適正な範囲から外れていると判定された場合に、前記コンタクト位置を自動調整することと、
    を有する、リフトピンのコンタクト位置調整方法。
  2. 前記基板載置機構は、前記リフトピンに、上方に向かうバネ力を及ぼすばね部材を有する、請求項１に記載のリフトピンのコンタクト位置調整方法。
  3. 前記コンタクト位置を算出する際に、前記複数の電圧について作成された前記トルク波形を重ねて前記コンタクトポイントを求める、請求項１または請求項２に記載のリフトピンのコンタクト位置調整方法。
  4. 前記コンタクトポイントは、前記複数の電圧のそれぞれに対応する前記トルク波形が分岐した時点である、請求項３に記載のリフトピンのコンタクト位置調整方法。
  5. 前記コンタクト位置は、前記下端位置を原点とした高さ位置として定義され、前記コンタクト位置の自動調整は、前記駆動機構を制御して前記下端位置を調整することによりなされる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のリフトピンのコンタクト位置調整方法。
  6. 基板を静電吸着する静電チャックを有し、基板を載置する基板載置台と、前記基板載置台の基板載置面に対して突没可能に設けられたリフトピンおよび前記リフトピンを昇降させるモータを有する昇降部を有する基板昇降機構と、を備える基板載置機構において、前記リフトピンの先端が前記基板にコンタクトする高さ位置であるコンタクト位置を検知するリフトピンのコンタクト位置検知方法であって、
    前記基板載置台上に基板を配置し、前記静電チャックの電極に電圧を印加して前記基板をチャックした状態で、前記リフトピンの先端を前記載置面より下方の下端位置から前記載置面より上方の上端位置に移動させた際の前記モータのトルクの時間変化を示すトルク波形を、複数の電圧について作成することと、
    前記複数のトルク波形から前記リフトピンが前記基板にコンタクトした時点であるコンタクトポイントを求め、当該コンタクトポイントと前記モータの速度から、前記コンタクト位置を算出することと、
    を有するリフトピンのコンタクト位置検知方法。
  7. 前記基板載置機構は、前記リフトピンに、上方に向かうバネ力を及ぼすばね部材を有する、請求項６に記載のリフトピンのコンタクト位置検知方法。
  8. 前記コンタクト位置を算出する際に、前記複数の電圧について作成された前記トルク波形を重ねて前記コンタクトポイントを求める、請求項６または請求項７に記載のリフトピンのコンタクト位置検知方法。
  9. 前記コンタクトポイントは、前記複数の電圧のそれぞれに対応する前記トルク波形が分岐した時点である、請求項８に記載のリフトピンのコンタクト位置検知方法。
  10. 基板を処理する基板処理装置の処理容器内で基板を載置する基板載置機構であって、
    基板を静電吸着する静電チャックを有し、基板を載置する基板載置台と、
    前記基板載置台の基板載置面に対して突没可能に設けられたリフトピンおよび前記リフトピンを昇降させるモータを有する駆動機構を備える基板昇降機構と、
    制御部と、
    を具備し
    前記制御部は、
    前記基板載置台上に基板を配置し、前記静電チャックの電極に電圧を印加して前記基板をチャックした状態で、前記駆動機構により前記リフトピンの先端を前記載置面より下方の下端位置から前記載置面より上方の上端位置に移動させた際の前記モータのトルクの時間変化を示すトルク波形を、複数の電圧について作成するトルク波形作成部と、
    前記複数のトルク波形から前記リフトピンが前記基板にコンタクトした時点であるコンタクトポイントを求め、当該コンタクトポイントと前記モータの速度から、前記リフトピンの先端が前記基板にコンタクトする高さ位置であるコンタクト位置を算出するコンタクト位置算出部と、
    前記コンタクト位置が適正な範囲か否かを判定する判定部と、
    前記コンタクト位置が適正な範囲から外れていると判定された場合に、前記コンタクト位置を自動調整するコンタクト位置調整部と、
    を有する、基板載置機構。
  11. 前記リフトピンに、上方に向かうバネ力を及ぼすばね部材をさらに備える、請求項１０に記載の基板載置機構。
  12. 前記コンタクト位置算出部は、前記コンタクト位置を算出する際に、前記複数の電圧について作成された前記トルク波形を重ねて前記コンタクトポイントを求める、請求項１０または請求項１１に記載の基板載置機構。
  13. 前記コンタクト位置算出部は、前記複数の電圧のそれぞれに対応する前記トルク波形が分岐した時点を前記コンタクトポイントとする、請求項１２に記載の基板載置機構。
  14. 前記コンタクト位置は、前記下端位置を原点とした高さ位置として定義され、前記コンタクト位置調整部は、前記駆動機構を制御して前記下端位置を調整する、請求項１０から請求項１３のいずれか一項に記載の基板載置機構。
  15. 前記基板処理装置は、ターゲットからのスパッタ粒子を前記基板に堆積させて膜を形成するスパッタ装置である、請求項１０から請求項１４のいずれか一項に記載の基板載置機構。
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