JP2022090366A - Mounting table and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、載置台及び基板処理装置に関する。 The present disclosure relates to a mounting table and a substrate processing apparatus.
基板に対するプラズマ処理において、基板の面内で均一にプラズマ処理を行うために、基板の外周に沿ってエッジリングが配置される場合がある。また、基板に対するプラズマ処理は、静電チャック上に載置された基板が静電チャックに吸着された状態で行われる。この場合、基板とエッジリングとの境界では、載置台の本体部へのダメージを防ぐために、静電チャックの外径を基板の外径よりも小さくし、基板の外縁部とエッジリングの内周部とが重複するようにして、イオンやラジカルが本体部に当たらないようにすることが提案されている。 In plasma processing on a substrate, an edge ring may be arranged along the outer circumference of the substrate in order to uniformly perform plasma processing in the plane of the substrate. Further, the plasma treatment on the substrate is performed in a state where the substrate mounted on the electrostatic chuck is adsorbed by the electrostatic chuck. In this case, at the boundary between the substrate and the edge ring, the outer diameter of the electrostatic chuck is made smaller than the outer diameter of the substrate in order to prevent damage to the main body of the mounting table, and the outer diameter of the substrate and the inner circumference of the edge ring are reduced. It has been proposed to prevent ions and radicals from hitting the main body by overlapping the parts.
本開示は、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる載置台及び基板処理装置を提供する。 The present disclosure provides a mounting table and a substrate processing apparatus capable of achieving both uniformity of temperature distribution of a substrate and maintainability.
本開示の一態様による載置台は、基板を載置する載置台であって、基板を吸着する第1の載置面を有する静電チャックと、静電チャックを支持する基台と、基板の外周側に位置するエッジリングと、を備え、エッジリングは、内径が第1の載置面の外径より小さく、周方向で分割可能である。 The mounting table according to one aspect of the present disclosure is a mounting table on which a substrate is mounted, and is an electrostatic chuck having a first mounting surface for adsorbing the substrate, a base for supporting the electrostatic chuck, and a substrate. The edge ring includes an edge ring located on the outer peripheral side, and the inner diameter of the edge ring is smaller than the outer diameter of the first mounting surface, and the edge ring can be divided in the circumferential direction.
本開示によれば、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。 According to the present disclosure, the uniformity of the temperature distribution of the substrate and the maintainability can be achieved at the same time.
以下に、開示する載置台及び基板処理装置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技術が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the mounting table and the substrate processing apparatus to be disclosed will be described in detail with reference to the drawings. The disclosed techniques are not limited by the following embodiments.
静電チャックの外径が基板の外径よりも小さい場合、基板の外縁部は静電チャックと接触しないため、プラズマによって入熱された熱が静電チャックに伝わりにくくなる。このため、基板の外縁部の温度が高くなるような温度分布、つまり面内温度勾配が形成されることになる。一方、静電チャックの外径を基板の外径と同じ外径とした場合、基板とエッジリングの隙間からイオンやラジカルが侵入し、載置台の本体部にダメージを与えることになる。このため、エッジリングの内径を静電チャックの外径よりも小さくすることで本体部にダメージを受けないようにすることが考えられるが、エッジリングのメンテナンスが困難となる。そこで、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立することが期待されている。 When the outer diameter of the electrostatic chuck is smaller than the outer diameter of the substrate, the outer edge of the substrate does not come into contact with the electrostatic chuck, so that the heat input by the plasma is less likely to be transferred to the electrostatic chuck. Therefore, a temperature distribution, that is, an in-plane temperature gradient is formed so that the temperature of the outer edge portion of the substrate becomes high. On the other hand, when the outer diameter of the electrostatic chuck is the same as the outer diameter of the substrate, ions and radicals invade through the gap between the substrate and the edge ring, which damages the main body of the mounting table. Therefore, it is conceivable to make the inner diameter of the edge ring smaller than the outer diameter of the electrostatic chuck so that the main body portion is not damaged, but maintenance of the edge ring becomes difficult. Therefore, it is expected that the uniformity of the temperature distribution of the substrate and the maintainability are compatible.
<第1実施形態>
[プラズマ処理システムの構成]
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図1は、本開示の第1実施形態におけるプラズマ処理システムの一例を示す図である。
<First Embodiment>
[Plasma processing system configuration]
An example of the configuration of the plasma processing system will be described below. FIG. 1 is a diagram showing an example of a plasma processing system according to the first embodiment of the present disclosure.
プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置(以下、単にプラズマ処理装置ともいう。)1及び制御部2を含む。容量結合プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、ガス供給部20、電源30及び排気システム40を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10sに供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。側壁10aは接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10筐体とは電気的に絶縁される。
The plasma processing system includes a capacitively coupled plasma processing apparatus (hereinafter, also simply referred to as a plasma processing apparatus) 1 and a
基板支持部11は、本体部111及びリングアセンブリ112を含む。本体部111は、基板(ウェハ)Wを支持するための中央領域(基板支持面)111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域(リング支持面)111bとを有する。なお、中央領域(基板支持面)111aは、第1の載置面の一例であり、環状領域(リング支持面)111bは、第2の載置面の一例である。本体部111の環状領域111bは、平面視で本体部111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、本体部111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、本体部111の中央領域111a上の基板Wを囲むように本体部111の環状領域111b上に配置される。一実施形態において、本体部111は、基台111c及び静電チャック111dを含む。基台111cは、導電性部材を含む。基台111cの導電性部材は下部電極として機能する。
The
静電チャック111dは、基台111cの上に配置される。静電チャック111dの上面は、基板支持面111aを有する。リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。1又は複数の環状部材のうち少なくとも1つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部11は、静電チャック111d、リングアセンブリ112及び基板Wのうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と基板支持面111aとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
The
シャワーヘッド13は、ガス供給部20からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、導電性部材を含む。シャワーヘッド13の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。
The
ガス供給部20は、少なくとも1つのガスソース21及び少なくとも1つの流量制御器22を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース21からそれぞれに対応の流量制御器22を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器22は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部20は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する1又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。
The
電源30は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源31を含む。RF電源31は、ソースRF信号及びバイアスRF信号のような少なくとも1つのRF信号(RF電力)を、基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源31は、プラズマ処理チャンバ10において1又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を基板支持部11の導電性部材に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。
The
一実施形態において、RF電源31は、第1のRF生成部31a及び第2のRF生成部31bを含む。第1のRF生成部31aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、13MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部31aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、基板支持部11の導電性部材及び/又はシャワーヘッド13の導電性部材に供給される。第2のRF生成部31bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部11の導電性部材に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、400kHz~13.56MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部31bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、基板支持部11の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。
In one embodiment, the
また、電源30は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源32を含んでもよい。DC電源32は、第1のDC生成部32a及び第2のDC生成部32bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部32aは、基板支持部11の導電性部材に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のバイアスDC信号は、基板支持部11の導電性部材に印加される。一実施形態において、第1のDC信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、シャワーヘッド13の導電性部材に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、シャワーヘッド13の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。なお、第1及び第2のDC生成部32a,32bは、RF電源31に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部32aが第2のRF生成部31bに代えて設けられてもよい。
Further, the
排気システム40は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム40は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10s内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
The
制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aを含んでもよい。コンピュータ2aは、例えば、処理部(CPU:Central Processing Unit)2a1、記憶部2a2、及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。処理部2a1は、記憶部2a2に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。
The
[基板支持部11の詳細]
次に、図2を用いて基板支持部(以下、載置台ともいう。)11の詳細について説明する。図2は、第1実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図2に示すように、載置台11の本体部111は、基台111cの上部に静電チャック111dが設けられている。静電チャック111dは、基板支持面111aとリング支持面111bとの段差部の側面に、リングアセンブリ(以下、エッジリングともいう。)112の内周部112aが入り込む溝部111eを有する。
[Details of board support 11]
Next, the details of the substrate support portion (hereinafter, also referred to as a mounting table) 11 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the first embodiment. As shown in FIG. 2, the
図2では、基板支持面111aとリング支持面111bとの段差部の側面から、基板支持面111aの中心方向への溝部111eの深さを、Δrで表している。つまり、基板支持面111aと内周部112aとは、載置台11を上から見た場合に最大Δrだけ重なっていることになる。すなわち、リング支持面111bの内周側の端部は、基板支持面111aの外周部の端部よりも中心側に位置する。また、基板支持面111aの外径は、ウェハWの外径と同じであり、リング支持面111bの外径は、基台111cの外径と同じである。なお、これらの外径は誤差を含んでもよい。従って、ウェハWに対してプラズマから入熱があると、ウェハWの端部においても直下の基板支持面111aに伝熱することができる。つまり、ウェハWの面内における熱移動を少なくすることができる。
In FIG. 2, the depth of the
静電チャック111dの内部には、静電吸着用の電極として、基板支持面111a及びリング支持面111bのそれぞれの下部に電極板113a,113bを有する。エッジリング112は、内径が基板支持面111aの外径より小さく、周方向で分割可能である。また、エッジリング112の内径は、基板支持面111aにおける電極板113aの外径より小さい。図2では、電極板113aの外径と、エッジリング112の内径との差をΔeで表している。
Inside the
ここで、図3から図6を用いて、エッジリング112の分割について説明する。図3は、第1実施形態における結合時のエッジリングの一例を示す図である。図4は、第1実施形態における分割時のエッジリングの一例を示す図である。図5は、図3に示すA-A断面の一例を示す図である。
Here, the division of the
図3に示すように、エッジリング112は、エッジリング片112bとエッジリング片112cとに2分割可能である。エッジリング112は、リング支持面111bに載置されている状態では、エッジリング片112bとエッジリング片112cとが結合している。この場合、内周部112aは、静電チャック111dの溝部111eに入り込んだ状態となる。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、エッジリング112は、メンテナンス時等において、本体部111から取り外す場合、エッジリング片112bとエッジリング片112cとに周方向で分割される。エッジリング片112b及びエッジリング片112cは、横方向にスライドすることで本体部111から取り外すことができる。エッジリング片112b及びエッジリング片112cは、それぞれ端部に結合部112d,112eを有する。
As shown in FIG. 4, when the
図5に示すように、結合部112d,112eは、いわゆる相欠き継ぎとなるように厚さ方向に切り欠いている。エッジリング片112b及びエッジリング片112cが結合している場合に上方向から見ると、エッジリング片112b及びエッジリング片112cの上面が接している部分に合わせ目があることになる。なお、エッジリング片112b及びエッジリング片112cは、同形状であるので、互いに入れ替えることができる。また、エッジリング112の分割数は限定されず、例えば、3分割、4分割、6分割等、任意の個数に分割することができる。このように、エッジリング112が周方向に分割可能であるので、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。また、載置台11の本体部111へのダメージを抑制することができる。また、従来ではウェハの端部の温度分布と載置台へのダメージとがトレードオフの関係であったが、本開示では、ウェハの端部の温度分布と載置台へのダメージとのトレードオフを両立することができるとともに、エッジリングの交換も容易に行うことができる。
As shown in FIG. 5, the
図6は、第1実施形態におけるエッジリングの結合部の他の一例を示す図である。図6の(A)は、エッジリング片112b及びエッジリング片112cの端部を互いに接するように傾斜面とした結合部である。図6の(B)は、エッジリング片112b及びエッジリング片112cの端部を嵌め込み構造としたものである。エッジリング片112b及びエッジリング片112cの結合部は、これらの形態であっても構わない。
FIG. 6 is a diagram showing another example of the joint portion of the edge ring in the first embodiment. FIG. 6A is a joint portion in which the end portions of the
<第2実施形態>
上述の第1実施形態では、静電チャック111dの基板支持面111aとリング支持面111bとを一体として形成したが、基板支持面111aとリング支持面111bとで別体としてもよく、この場合の実施の形態につき、第2実施形態として説明する。なお、第1実施形態の載置台11と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
<Second Embodiment>
In the above-mentioned first embodiment, the
図7は、第2実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図7に示すように、第2実施形態では、第1実施形態の本体部111に代えて本体部121を有する。本体部121は、基台121cの上部に、基板支持面121aを有する第1の静電チャック121dと、リング支持面121bを有する第2の静電チャック121eとが設けられている。基台121cは、第1の静電チャック121dを支持する中央部と、第2の静電チャック121eを支持する周縁部とを有している。基台121cの中央部の高さは、リング支持面121bよりも高くなっている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the second embodiment. As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the
つまり、基板支持面121aの端部近傍において、リング支持面121bと、基台121cの中央部の側面121fと、第1の静電チャック121dの下面121gとで囲まれた空間が、第1実施形態の溝部111eに対応し、内周部112aが入り込む構成となっている。
That is, in the vicinity of the end portion of the
図7では、第1の静電チャック121dの側面から、基台121cの中央部の側面121fまでの深さを、Δrで表している。つまり、第1実施形態と同様に、基板支持面121aと内周部112aとは、載置台11を上から見た場合に最大Δrだけ重なっていることになる。すなわち、リング支持面121bの内周部は、基板支持面121aの外周部よりも中心側に位置する。また、基板支持面121aの外径は、ウェハWの外径と同じであり、リング支持面121bの外径は、基台121cの外径と同じである。なお、これらの外径は誤差を含んでもよい。従って、ウェハWに対してプラズマから入熱があると、ウェハWの端部においても直下の基板支持面121aに伝熱することができる。つまり、ウェハWの面内における熱移動を少なくすることができる。また、本体部121は、基台121cの中央部において、第1実施形態の本体部111よりも第1の静電チャック121dが薄いので、基板支持面121aから基台121cへの伝熱がよくなる。
In FIG. 7, the depth from the side surface of the first
第1の静電チャック121dの内部には、静電吸着用の電極として、基板支持面121aの下部に電極板113aを有する。また、第2の静電チャック121eの内部には、静電吸着用の電極として、リング支持面121bの下部に電極板113bを有する。エッジリング112は、第1実施形態と同様に、内径が基板支持面121aの外径より小さく、周方向で分割可能である。また、エッジリング112の内径は、基板支持面121aにおける電極板113aの外径より小さい。図7では、電極板113aの外径と、エッジリング112の内径との差をΔeで表している。このように、基台121cの中央部が伝熱しやすくなるので、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。また、セラミックス等で構成される静電チャックが、第1の静電チャック121dと第2の静電チャック121eとに分割されているので、第1実施形態の静電チャック111dよりも加工が容易である。
Inside the first
<第3実施形態>
上述の第2実施形態では、第1の静電チャック121dの端部において、第1の静電チャック121dの下面121gがエッジリング112の内周部112aと接する構成であったが、基台121cの中央部にフランジを設けてもよく、この場合の実施の形態につき、第3実施形態として説明する。なお、第1実施形態の載置台11と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
<Third Embodiment>
In the second embodiment described above, at the end of the first
図8は、第3実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図8に示すように、第3実施形態では、第2実施形態の本体部121に代えて本体部122を有する。本体部122は、基台122cの上部に、基板支持面122aを有する第1の静電チャック122dと、リング支持面122bを有する第2の静電チャック122eとが設けられている。基台122cは、第1の静電チャック122dを支持する中央部と、第2の静電チャック122eを支持する周縁部とを有している。基台122cの中央部の高さは、リング支持面122bよりも高くなっている。また、基台122cの中央部の上面には、フランジ122gが設けられている。フランジ122gの外径は、第1の静電チャック122dの外径と同じである。なお、この外径は誤差を含んでもよい。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the third embodiment. As shown in FIG. 8, in the third embodiment, the
つまり、基板支持面122aの端部近傍において、リング支持面122bと、基台122cの中央部の側面122fと、フランジ122gの下面とで囲まれた空間が、第1実施形態の溝部111eに対応し、内周部112aが入り込む構成となっている。
That is, in the vicinity of the end portion of the
図8では、第1の静電チャック122dの側面から、基台122cの中央部の側面122fまでの深さを、Δrで表している。つまり、第1,第2実施形態と同様に、基板支持面122aと内周部112aとは、載置台11を上から見た場合に最大Δrだけ重なっていることになる。すなわち、リング支持面122bの内周部は、基板支持面122aの外周部よりも中心側に位置する。また、基板支持面122aの外径は、ウェハWの外径と同じであり、リング支持面122bの外径は、基台122cの外径と同じである。なお、これらの外径は誤差を含んでもよい。従って、ウェハWに対してプラズマから入熱があると、ウェハWの端部においても直下の基板支持面122aに伝熱することができる。つまり、ウェハWの面内における熱移動を少なくすることができる。また、本体部122は、基台122cの中央部において、第1実施形態の本体部111よりも第1の静電チャック121dが薄く、フランジ122gが基板支持面122aの端部直下まで存在するので、基板支持面122aから基台122cへの伝熱が、第2実施形態の本体部121よりもよくなる。
In FIG. 8, the depth from the side surface of the first electrostatic chuck 122d to the
第2実施形態と同様に、第1の静電チャック122dの内部には、静電吸着用の電極として、基板支持面122aの下部に電極板113aを有する。また、第2の静電チャック122eの内部には、静電吸着用の電極として、リング支持面122bの下部に電極板113bを有する。エッジリング112は、第1,第2実施形態と同様に、内径が基板支持面122aの外径より小さく、周方向で分割可能である。また、エッジリング112の内径は、基板支持面122aにおける電極板113aの外径より小さい。図8では、電極板113aの外径と、エッジリング112の内径との差をΔeで表している。このように、基板支持面122aの端部直下にフランジ122gが存在し、より伝熱しやすくなるので、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。
Similar to the second embodiment, the inside of the first electrostatic chuck 122d has an
[実験結果]
次に、上記の第1~第3実施形態をそれぞれ実施例1~3とし、従来のエッジリングにおいて内径が基板載置面の外径より大きい場合を比較例として、ウェハWの温度分布について実験を行った。図9及び図10は、実施例と比較例とにおける実験結果の一例を示す図である。なお、図9及び図10では、図示しない温調モジュールの流路の伝熱媒体により、本体部111の均一冷却を行っているものとする。
[Experimental result]
Next, the first to third embodiments described above are referred to as Examples 1 to 3, respectively, and an experiment is performed on the temperature distribution of the wafer W by taking the case where the inner diameter is larger than the outer diameter of the substrate mounting surface in the conventional edge ring as a comparative example. Was done. 9 and 10 are diagrams showing an example of experimental results in Examples and Comparative Examples. In FIGS. 9 and 10, it is assumed that the
図9に示すグラフ50は、ウェハWの中心からの半径方向の距離rにおける実施例1~3と比較例の温度分布を示すグラフである。また、図10に示す表51は、Δrを1.5mmとした場合における、ウェハWの中心部(r=0mm)と端部(r=150mm)との温度差ΔTとを纏めたものである。なお、比較例において、Δrは、静電チャックの基板載置面の端部からウェハWがはみ出している部分の長さとしている。
The
グラフ50及び表51に示すように、比較例では、ウェハWの端部の温度が中心部よりΔT=12.5℃上昇している。これに対し、実施例1ではΔT=4.4℃、実施例2ではΔT=4.3℃、実施例3ではΔT=2.8℃、それぞれウェハWの端部の温度が中心部より上昇している。つまり、実施例1~3では、比較例よりも基板の温度分布の均一性が高くなっていることがわかる。
As shown in
<第4実施形態>
上述の第1~第3実施形態では、エッジリング112が周方向で分割可能な構成であったが、半径方向で分割可能な構成、つまり環状に分割可能な構成としてもよく、この場合の実施の形態につき、第4~第6実施形態として説明する。第4実施形態は、本体部111が第1実施形態と同じ場合であって、エッジリングを環状に分割した場合の一例である。なお、第1実施形態の載置台11と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
<Fourth Embodiment>
In the above-mentioned first to third embodiments, the
図11は、第4実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図11に示すように、第4実施形態では、第1実施形態のエッジリング112に代えてリングアセンブリ(エッジリング)115を有する。エッジリング115は、第1のエッジリング115aと、第2のエッジリング115bとを有する。第1のエッジリング115aは、内径が基板支持面111aの外径より小さく、周方向で分割可能である。つまり、第1のエッジリング115aは、エッジリング112と同様に、例えば2つに分割可能である。第1のエッジリング115aは、リング支持面111bに載置されている状態では、分割片が結合しており、第1のエッジリング115a内周側の端部が、静電チャック111dの溝部111eに入り込んだ状態となる。
FIG. 11 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the fourth embodiment. As shown in FIG. 11, in the fourth embodiment, the ring assembly (edge ring) 115 is provided in place of the
第2のエッジリング115bは、内径が基板支持面111aの外径より大きく、例えば環状の一体物として構成されている。第2のエッジリング115bは、従来のエッジリングと同様に、載置台11の上部方向に取り外し可能である。また、第2のエッジリング115bの内周側は、第1のエッジリング115aを覆うように構成されている。なお、第2のエッジリング115bの上面(プラズマに晒される面)は、平坦である。メンテナンス時には、まず、第2のエッジリング115bを上方向に取り外す。その後、第1のエッジリング115aの分割片を横方向にスライドすることで本体部111から取り外すことができる。なお、第1のエッジリング115aの分割片の結合部は、第1実施形態のエッジリング112の結合部と同様の構成とすることができる。また、第4実施形態では、第1のエッジリング115a及び第2のエッジリング115bのいずれもリング支持面111bに静電吸着することができる。
The inner diameter of the
このように、エッジリング115は、第1のエッジリング115aと第2のエッジリング115bとに環状に分割可能であり、第1のエッジリング115aが周方向に分割可能であるので、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。また、第2のエッジリング115bは、図示しない搬送装置によって搬送可能であるので、プラズマ処理チャンバ10を開放せずに交換することができる。
As described above, the
<第5実施形態>
第5実施形態は、本体部121が第2実施形態と同じ場合であって、エッジリングを環状に分割した場合の一例である。なお、第2,第4実施形態の載置台11と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
<Fifth Embodiment>
The fifth embodiment is an example in which the
図12は、第5実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図12に示すように、第5実施形態では、第2実施形態のエッジリング112に代えてエッジリング115を有する。本体部121の詳細は、第2実施形態の本体部121と同じであり、エッジリング115の詳細は、第4実施形態のエッジリング115と同じであるので、その説明を省略する。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the fifth embodiment. As shown in FIG. 12, in the fifth embodiment, the
第5実施形態では、第2,第4実施形態と同様に、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。また、第4実施形態と同様に、第2のエッジリング115bは、図示しない搬送装置によって搬送可能であるので、プラズマ処理チャンバ10を開放せずに交換することができる。
In the fifth embodiment, as in the second and fourth embodiments, the uniformity of the temperature distribution of the substrate can be further improved, and the maintainability can be achieved at the same time. Further, as in the fourth embodiment, since the
<第6実施形態>
第6実施形態は、本体部122が第3実施形態と同じ場合であって、エッジリングを環状に分割した場合の一例である。なお、第3,第4実施形態の載置台11と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
<Sixth Embodiment>
The sixth embodiment is an example in which the
図13は、第6実施形態における静電チャック及びエッジリングの構成の一例を示す図である。図13に示すように、第6実施形態では、第3実施形態のエッジリング112に代えてエッジリング115を有する。本体部122の詳細は、第3実施形態の本体部122と同じであり、エッジリング115の詳細は、第4実施形態のエッジリング115と同じであるので、その説明を省略する。
FIG. 13 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck and the edge ring in the sixth embodiment. As shown in FIG. 13, in the sixth embodiment, the
第6実施形態では、第3,第4実施形態と同様に、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。また、第4実施形態と同様に、第2のエッジリング115bは、図示しない搬送装置によって搬送可能であるので、プラズマ処理チャンバ10を開放せずに交換することができる。
In the sixth embodiment, as in the third and fourth embodiments, the uniformity of the temperature distribution of the substrate can be further improved, and the maintainability can be achieved at the same time. Further, as in the fourth embodiment, since the
<エッジリング115の変形例>
続いて、図14を用いて第4~第6実施形態におけるエッジリング115の変形例について説明する。図14は、エッジリングの変形例を示す図である。図14の(A)に示すエッジリング116は、第1のエッジリング116aと第2のエッジリング116bとを有する。第1のエッジリング116aは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より小さく、周方向で分割可能である。つまり、第1のエッジリング116aは、エッジリング112と同様に、例えば2つに分割可能である。第1のエッジリング116aは、リング支持面111b,121b,122bの幅全体に載置される。第1のエッジリング116aは、例えば静電チャック111dの溝部111eに挿入可能な厚さとなっている。また、第1のエッジリング116aは、リング支持面111b,121b,122bに静電吸着が可能である。
<Modification example of
Subsequently, a modified example of the
第2のエッジリング116bは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より大きく、例えば環状の一体物として構成されている。第2のエッジリング116bは、従来のエッジリングと同様に、載置台11の上部方向に取り外し可能である。第2のエッジリング116bは、第1のエッジリング116aの上に載置されているので、リング支持面111b,121b,122bに静電吸着はされない。
The inner diameter of the
図14の(B)に示すエッジリング117は、第1のエッジリング117aと第2のエッジリング117bとを有する。第1のエッジリング117aは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より小さく、周方向で分割可能である。つまり、第1のエッジリング117aは、エッジリング112と同様に、例えば2つに分割可能である。第1のエッジリング117aは、リング支持面111b,121b,122bの幅全体に載置される。第1のエッジリング117aの内周部は、例えば静電チャック111dの溝部111eに挿入可能な厚さとなっている。また、第1のエッジリング117aの第2のエッジリング117bが載置される部分は、内周部よりも薄くなっている。また、第1のエッジリング118aは、リング支持面111b,121b,122bに静電吸着が可能である。
The
第2のエッジリング117bは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より大きく、例えば環状の一体物として構成されている。第2のエッジリング117bは、従来のエッジリングと同様に、載置台11の上部方向に取り外し可能である。第2のエッジリング117bは、第1のエッジリング117aの上に載置されているので、リング支持面111b,121b,122bに静電吸着はされない。
The inner diameter of the
図14の(C)に示すエッジリング118は、第1のエッジリング118aと第2のエッジリング118bとを有する。第1のエッジリング118aは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より小さく、周方向で分割可能である。つまり、第1のエッジリング118aは、エッジリング112と同様に、例えば2つに分割可能である。第1のエッジリング118aは、リング支持面111b,121b,122bの幅のうち、中心側の略半分の領域に載置される。第1のエッジリング118aの内周部は、例えば静電チャック111dの溝部111eに挿入可能な厚さとなっている。第1のエッジリング118aに第2のエッジリング118bが重なる部分は、内周部よりも厚くなっている。
The
第2のエッジリング118bは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より大きく、例えば環状の一体物として構成されている。第2のエッジリング118bは、従来のエッジリングと同様に、載置台11の上部方向に取り外し可能である。第2のエッジリング118bは、内周側が第1のエッジリング118aの上に重なるように載置され、外周側がリング支持面111b,121b,122bに接触している。このため、第1のエッジリング118aと第2のエッジリング118bは、ともに静電吸着が可能である。
The inner diameter of the
図14の(D)に示すエッジリング119は、第1のエッジリング119aと第2のエッジリング119bとを有する。第1のエッジリング119aは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より小さく、周方向で分割可能である。つまり、第1のエッジリング119aは、エッジリング112と同様に、例えば2つに分割可能である。第1のエッジリング119aは、リング支持面111b,121b,122bの幅のうち、中心側の略半分の領域に載置される。第1のエッジリング119aの内周部は、例えば静電チャック111dの溝部111eに挿入可能な厚さとなっている。第1のエッジリング119aに第2のエッジリング119bが重なる部分は、第2のエッジリング119bの内周側の端部が、第1のエッジリング119aの内周部の上面に接しており、第1のエッジリング119aの外周側とかみ合うような構成となっている。
The
第2のエッジリング119bは、内径が基板支持面111a,121a,122aの外径より大きく、例えば環状の一体物として構成されている。第2のエッジリング119bは、従来のエッジリングと同様に、載置台11の上部方向に取り外し可能である。第2のエッジリング119bは、内周側が第1のエッジリング119aの上に重なるように載置され、外周側がリング支持面111b,121b,122bに接触している。このため、第1のエッジリング119aと第2のエッジリング119bは、ともに静電吸着が可能である。
The inner diameter of the
以上、各実施形態によれば、載置台11は、基板(ウェハW)を載置する載置台であって、基板を吸着する第1の載置面(基板支持面111a,121a,122a)を有する静電チャック(静電チャック111d,第1の静電チャック121d,122d)と、静電チャックを支持する基台(111c,121c,122c)と、基板の外周側に位置するエッジリング(112,115)とを備える。エッジリングは、内径が第1の載置面の外径より小さく、周方向で分割可能である。その結果、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。
As described above, according to each embodiment, the mounting table 11 is a mounting table on which the substrate (wafer W) is mounted, and has a first mounting surface (
また、各実施形態によれば、静電チャックは、さらに、エッジリングを吸着する第2の載置面(リング支持面111b,121b,122b)を有し、第2の載置面の内周部が第1の載置面の外周部よりも中心側に位置する。その結果、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。 Further, according to each embodiment, the electrostatic chuck further has a second mounting surface (ring support surfaces 111b, 121b, 122b) for adsorbing the edge ring, and the inner circumference of the second mounting surface. The portion is located on the center side of the outer peripheral portion of the first mounting surface. As a result, both the uniformity of the temperature distribution of the substrate and the maintainability can be achieved.
また、第2,第3,第5,第6実施形態によれば、基台は、第1の載置面を有する第1の静電チャック(121d,122d)を支持する中央部と、第2の載置面を有する第2の静電チャック(121e,122e)を支持する周縁部とを有し、中央部の高さが、第2の載置面よりも高い。その結果、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。 Further, according to the second, third, fifth, and sixth embodiments, the base has a central portion that supports the first electrostatic chuck (121d, 122d) having the first mounting surface, and the first. It has a peripheral portion that supports a second electrostatic chuck (121e, 122e) having a mounting surface of 2, and the height of the central portion is higher than that of the second mounting surface. As a result, the uniformity of the temperature distribution of the substrate can be further improved, and maintenance can be achieved at the same time.
また、第3,第6実施形態によれば、中央部は、外径が第1の静電チャック122dの外径と同じであるフランジ122gを上面に有する。その結果、より基板の温度分布の均一性を高めることができるとともに、メンテナンス性とも両立できる。
Further, according to the third and sixth embodiments, the central portion has a
また、各実施形態によれば、第1の載置面は、外径が基板の外径と同じである。その結果、基板端部の熱を第1の静電チャック(121d,122d)へ伝熱できる。 Further, according to each embodiment, the outer diameter of the first mounting surface is the same as the outer diameter of the substrate. As a result, the heat at the end of the substrate can be transferred to the first electrostatic chucks (121d, 122d).
また、第4~第6実施形態によれば、エッジリング115は、内径が第1の載置面の外径より小さく、周方向で分割可能である第1のエッジリング115aと、内径が第1の載置面の外径より大きく、一体である第2のエッジリング115bとを有する。その結果、基板の温度分布の均一性とメンテナンス性とを両立できる。
Further, according to the fourth to sixth embodiments, the
また、第4~第6実施形態によれば、第1のエッジリング115a及び第2のエッジリング115bは、第2の載置面に吸着可能である。その結果、第1のエッジリング115a及び第2のエッジリング115bを吸着して冷却することができる。
Further, according to the fourth to sixth embodiments, the
また、各実施形態によれば、エッジリングの内径は、第1の載置面における静電チャック内の電極(電極板113a)の外径より小さい。その結果、基板の端部をより静電吸着することができる。
Further, according to each embodiment, the inner diameter of the edge ring is smaller than the outer diameter of the electrode (
今回開示された各実施形態は、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。上記の各実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。 Each embodiment disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. Each of the above embodiments may be omitted, replaced or modified in various forms without departing from the scope of the appended claims and their gist.
例えば、本開示に係る載置台は、容量結合型プラズマ(CCP:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他の基板処理装置にも適用可能である。その他の基板処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)処理装置、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ(ECR:Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等であってもよい。 For example, the mounting table according to the present disclosure can be applied not only to a capacitively coupled plasma (CCP) device but also to other substrate processing devices. Other substrate processing equipment includes inductively coupled plasma (ICP) processing equipment, plasma processing equipment using radial line slot antennas, helicon wave excitation type plasma (HWP: Helicon Wave Plasma) equipment, and electron cyclotron resonance. It may be a plasma (ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) device or the like.
また、上記した各実施形態では、第2の載置面(リング支持面111b,121b,122b)に、静電吸着用の電極板113bを設けたが、これに限定されない。例えば、エッジリング112,115を静電吸着する必要がなければ、電極板113bは設けなくてもよい。また同様に、第2の静電チャック(121e,122e)を設けなくてもよい。
Further, in each of the above-described embodiments, the
1 容量結合プラズマ処理装置(プラズマ処理装置)
10 プラズマ処理チャンバ
11 基板支持部(載置台)
111,121,122 本体部
111a,121a,122a 中央領域(基板支持面)
111b,121b,122b 環状領域(リング支持面)
111c,121c,122c 基台
111d 静電チャック
111e 溝部
112,115 リングアセンブリ(エッジリング)
112a 内周部
112b,112c エッジリング片
112d,112e 結合部
113a,113b 電極板
115a 第1のエッジリング
115b 第2のエッジリング
121d,122d 第1の静電チャック
121e,122e 第2の静電チャック
121f,122f 側面
121g 下面
122g フランジ
W 基板(ウェハ)
1 Capacitively coupled plasma processing equipment (plasma processing equipment)
10
111, 121, 122
111b, 121b, 122b annular region (ring support surface)
111c, 121c,
112a Inner
Claims (9)
前記基板を吸着する第1の載置面を有する静電チャックと、
前記静電チャックを支持する基台と、
前記基板の外周側に位置するエッジリングと、を備え、
前記エッジリングは、内径が前記第1の載置面の外径より小さく、周方向で分割可能である、
載置台。 It is a mounting table on which the board is mounted.
An electrostatic chuck having a first mounting surface for adsorbing the substrate,
The base that supports the electrostatic chuck and
With an edge ring located on the outer peripheral side of the substrate,
The edge ring has an inner diameter smaller than the outer diameter of the first mounting surface and can be divided in the circumferential direction.
Mounting stand.
請求項1に記載の載置台。 The electrostatic chuck further has a second mounting surface that attracts the edge ring, and the inner peripheral portion of the second mounting surface is closer to the center side than the outer peripheral portion of the first mounting surface. Located in,
The mounting table according to claim 1.
請求項2に記載の載置台。 The base has a central portion that supports the first electrostatic chuck having the first mounting surface and a peripheral portion that supports the second electrostatic chuck having the second mounting surface. However, the height of the central portion is higher than that of the second mounting surface.
The mounting table according to claim 2.
請求項3に記載の載置台。 The central portion has a flange on the upper surface having an outer diameter the same as the outer diameter of the first electrostatic chuck.
The mounting table according to claim 3.
請求項1~4のいずれか1つに記載の載置台。 The outer diameter of the first mounting surface is the same as the outer diameter of the substrate.
The mounting table according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか1つに記載の載置台。 The edge ring is integrated with the first edge ring having an inner diameter smaller than the outer diameter of the first mounting surface and being divisible in the circumferential direction, and having an inner diameter larger than the outer diameter of the first mounting surface. Has a second edge ring that is
The mounting table according to any one of claims 1 to 5.
請求項6に記載の載置台。 The first edge ring and the second edge ring can be adsorbed on the second mounting surface.
The mounting table according to claim 6.
請求項1~7のいずれか1つに記載の載置台。 The inner diameter of the edge ring is smaller than the outer diameter of the electrode in the electrostatic chuck on the first mounting surface.
The mounting table according to any one of claims 1 to 7.
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