JP2022094014A - 載置台及び基板処理装置 - Google Patents

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浩 曽根
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Abstract

【課題】メンテナンス性を向上する載置台及び基板処理装置を提供する。【解決手段】外周部に貫通孔が形成され、基板を載置する基板載置部を有する誘電体板と、支持部材と、前記誘電体板と前記支持部材との間に配置される第１断熱部材と、前記第１断熱部材と前記支持部材との間に配置される第１付勢部材と、前記誘電体板の貫通孔、前記第１断熱部材、前記第１付勢部材を挿通して、前記誘電体板を前記支持部材に着脱可能に固定する締結部材と、を備える、載置台。【選択図】図５

Description

本発明は、載置台及び基板処理装置に関する。
チャンバ内に基板を載置する載置台を有する基板処理装置が知られている。特許文献１には、処理室内に静電チャックを有するサセプタが配置された基板処理装置が開示されている。
特許第５２７０３１０号公報
ところで、基板処理装置のメンテナンスの際、例えばチャンバ内に配置された載置台の誘電体板（静電チャック）が交換される。このため、載置台のメンテナンス性の向上が求められている。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、メンテナンス性を向上する載置台及び基板処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、外周部に貫通孔が形成され、基板を載置する基板載置部を有する誘電体板と、支持部材と、前記誘電体板と前記支持部材との間に配置される第１断熱部材と、前記第１断熱部材と前記支持部材との間に配置される第１付勢部材と、前記誘電体板の貫通孔、前記第１断熱部材、前記第１付勢部材を挿通して、前記誘電体板を前記支持部材に着脱可能に固定する締結部材と、を備える、載置台が提供される。
一の側面によれば、メンテナンス性を向上する載置台及び基板処理装置を提供することができる。
本実施形態に係る基板処理装置の断面模式図の一例。 静電チャックの側面図の一例。 静電チャックを取り外したステージの上面図の一例。 ステージの断面図の一例。 ステージの部分拡大断面斜視図の一例。 ステージの部分拡大断面斜視図の一例。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
本実施形態に係る基板処理装置１について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置１の断面模式図の一例である。基板処理装置１は、ステージ（載置台）４０と、電源５０と、伝熱ガス供給装置６０と、処理ガス供給装置７０と、排気装置８０と、チャンバ９０と、を備える。
チャンバ９０は、蓋体９１と、容器９２と、を有する。容器９２は、上方で開口する容器である。蓋体９１は、容器９２の開口を閉塞することにより、チャンバ９０を気密とする。チャンバ９０内には、被処理体である基板Ｗを載置するステージ４０が設けられる。ステージ４０は、静電チャック１０と、スタンド２０と、水冷フランジ３０と、を有する。
静電チャック１０は、基板載置部１１（後述する図２参照）に載置された基板Ｗを吸着して支持する。静電チャック１０は、誘電体板で形成され、セラミックス（例えばアルミナ等）で構成されている。静電チャック１０内には、基板Ｗを載置する基板載置部１１の温度を調整するためのヒータ１５が設けられている。なお、ヒータ１５は、静電チャック１０の周方向および／または径方向に複数区画され、個別に温度制御できるように構成されていてもよい。また、静電チャック１０内には、基板Ｗを静電吸着するための電極（図示せず）を有する。
静電チャック１０は、スタンド２０から着脱可能に構成されている。スタンド２０は、静電チャック１０を支持する。水冷フランジ３０は、スタンド２０を支持する。水冷フランジ３０内には、冷却水が通流する流路（図示せず）が形成される。これにより、基板処理装置１が基板Ｗに所望の処理を施す際、水冷フランジ３０は静電チャック１０よりも低温となっている。なお、ステージ４０の構造については、図２から図６を用いて後述する。
電源５０は、静電チャック１０のヒータ１５に電力を供給する。また、基板処理装置１は、静電チャック１０内の静電吸着するための電極（図示せず）に電力を供給する電源（図示せず）を備えている。例えば、静電吸着するための電極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静電チャック１０に基板Ｗが吸着される。
伝熱ガス供給装置６０は、基板Ｗと静電チャック１０との間に伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）を供給する。これにより、基板Ｗと静電チャック１０との熱伝導性を向上させる。
処理ガス供給装置７０は、チャンバ９０内に処理ガスを供給する。排気装置８０は、チャンバ９０内のガスを排気する。
以上の構成により、基板処理装置１は、ステージ４０に載置された基板Ｗを静電チャック１０で吸着する。そして、基板処理装置１は、ヒータ１５を制御することにより、基板Ｗの温度を制御する。例えば、基板Ｗの温度が面内均一となるように制御する。基板処理装置１は、排気装置８０によってチャンバ９０内を所望の真空雰囲気として、処理ガス供給装置７０によってチャンバ９０内に処理ガスを供給することにより、ステージ（載置台）４０に載置された基板Ｗに所望の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理等）を施す。
＜ステージ＞
次に、基板Ｗを載置するステージ４０の構造について、図２から図６を用いて更に説明する。図２は、静電チャック１０の側面図の一例である。図３は、静電チャック１０を取り外したステージ４０の上面図の一例である。図４は、Ａ－Ａ線（図３参照）で切断したステージ４０の断面図の一例である。
図２に示すように、静電チャック１０は、基板Ｗを載置する基板載置部１１と、外周部１２と、を有する。静電チャック１０の外周部１２には、ボルト２５（図４参照）を挿通する複数の貫通孔１３（図４参照）が形成されている。静電チャック１０は、ボルト２５でスタンド２０に着脱可能に固定される。
静電チャック１０の裏面側には、複数のコンタクトピン１４が立設されている。コンタクトピン１４は、静電チャック１０の誘電体板内に設けられたヒータ１５や静電吸着するための電極（図示せず）とそれぞれ接続されている。静電チャック１０をスタンド２０に取り付けた際、コンタクトピン１４は、スタンド２０のソケット２８５（図３、図４参照）と電気的に接続される。
また、図４に示すように、静電チャック１０の裏面側には、ノズル６２が挿入されるノズル挿入部１６が形成されている。また、ノズル挿入部１６から静電チャック１０の基板載置部１１に連通するガス流路１７が形成されている。静電チャック１０をスタンド２０に取り付けた際、ノズル挿入部１６にノズル６２が挿入される。これにより、ノズル６２から供給される伝熱ガスが、ノズル挿入部１６からガス流路１７を通り、静電チャック１０の基板載置部１１と基板Ｗ（図１参照）との間に供給される。
スタンド（支持部材）２０は、シャフト２１と、円環部材２２と、断熱部材２３と、付勢部材２４と、を有する。
シャフト２１は、中央に上下方向に貫通する中空部２１１を有する。また、シャフト２１は、上側が広がるフランジ形状を有している。シャフト２１の上面には、円柱形状の掘込部２１２が形成される。また、掘込部２１２の底面には、掘込部２１２よりも径の小さい雌ねじ穴２１３が形成される。
円環部材２２は、円環形状の円環部２２１を有する。円環部２２１には、ボルト２５（図４参照）を挿通する貫通孔２２２が形成されている。また、円環部２２１の内側に向かってノズルガイド２２３が設けられている。ノズルガイド２２３には、ノズル６２が挿通する孔２２４が設けられている。孔２２４は、ノズル６２よりも大きく形成されており、孔２２４内でノズル６２が移動可能となっている。
断熱部材２３は、ボルト２５が挿通可能な円筒状の部材であり、例えば、セラミック等で形成される。
付勢部材２４は、ボルト２５が挿通可能であり、ボルト２５の軸方向に付勢する部材である。付勢部材２４は、例えば、スプリングワッシャ、皿バネ等を用いることができる。
ボルト２５は、頭部と、軸部と、ねじ部とを有する。
＜静電チャック１０の固定方法＞
次に、静電チャック１０の固定方法について、図４を参照しつつ、図５を用いて説明する。図５は、Ａ－Ａ線（図３参照）で切断したステージ４０の部分拡大断面斜視図の一例である。シャフト２１の掘込部２１２には、付勢部材２４が配置され、その上に断熱部材２３が配置される。断熱部材２３の上には、円環部材２２が配置される。円環部材２２の上には、静電チャック１０が配置される。ボルト２５は、静電チャック１０の貫通孔１３、円環部材２２の貫通孔２２２、断熱部材２３、付勢部材２４を挿通する。そして、ボルト２５のねじ部は雌ねじ穴２１３と螺合することにより、静電チャック１０をスタンド２０に固定することができる。
ここで、基板Ｗに処理を施す際、静電チャック１０はヒータ１５によって昇温されている。一方、シャフト２１は、水冷フランジ３０に固定されている。本実施形態のステージ４０では、断熱部材２３を介して、静電チャック１０がシャフト２１に固定されていることにより、静電チャック１０からシャフト２１への熱逃げを抑制することができる。これにより、静電チャック１０の基板載置部１１の温度均一性を向上させることができる。
また、静電チャック１０の貫通孔１３及び円環部材２２の貫通孔２２２の内径は、ボルト２５の軸部の外径よりも大きく形成されている。これにより、静電チャック１０、円環部材２２、シャフト２１の間に熱膨張差が生じても、界面で摺動して、熱応力の発生を抑制することができる。
また、付勢部材２４は、静電チャック１０と比較して低温のシャフト２１と断熱部材２３との間に配置することができるので、耐熱性の低い付勢部材２４も使用することが可能となる。換言すれば、付勢部材２４の材料の選択性が向上する。
＜伝熱ガスのノズル６２の接続方法＞
次に、静電チャック１０の固定方法について、図２から図５を用いて説明する。ノズル６２は、伝熱ガス供給管６１を介して伝熱ガス供給装置６０（図１参照）と接続される。
シャフト２１の上面には、円柱形状の掘込部２１４が形成される。また、掘込部２１４の底面には、掘込部２１４よりも径の小さい孔２１５が形成される。シャフト２１の掘込部２１４には、付勢部材２７が配置され、その上に断熱部材２６が配置される。断熱部材２６の上には、ノズル６２が配置される。ノズル６２の水平方向の移動は、ノズルガイド２２３の孔２２４によって、ガイドされている。
ここで、静電チャック１０をシャフト２１に固定する際、ノズル６２がノズルガイド２２３によってガイドされていることにより、ノズル６２を静電チャック１０のノズル挿入部１６に容易に挿入することができる。そして、ボルト２５で静電チャック１０をシャフト２１に固定することにより、ノズル６２をノズル挿入部１６に圧入することができる。
なお、ノズル６２とノズル挿入部１６との間には、シール部材（図示せず）が設けられていてもよい。
本実施形態のステージ４０では、断熱部材２６を介して、ノズル６２がシャフト２１に支持されていることにより、静電チャック１０からシャフト２１への熱逃げを抑制することができる。これにより、静電チャック１０の基板載置部１１の温度均一性を向上させることができる。
また、付勢部材２７は、静電チャック１０と比較して低温のシャフト２１と断熱部材２６との間に配置することができるので、耐熱性の低い付勢部材２７も使用することが可能となる。換言すれば、付勢部材２７の材料の選択性が向上する。
＜コンタクトピン１４の接続方法＞
次に、コンタクトピン１４の接続方法について、図２から図４を参照しつつ、図６を用いて説明する。図６は、Ｂ－Ｂ線（図３参照）で切断したステージ４０の部分拡大断面斜視図の一例である。シャフト２１の中空部２１１には、水冷フランジ３０から立設するコンタクト２８が設けられている。
コンタクト２８は、柱部材２８１と、下板部材２８２と、上板部材２８３と、筒部材２８４と、ソケット２８５と、撚り線２８６と、コネクタ２８７と、を有する。柱部材２８１は、水冷フランジ３０から立設され、下板部材２８２及び上板部材２８３を支持する。下板部材２８２は、掘込部２８２ａが形成されている。掘込部２８２ａの底面は、貫通している。上板部材２８３は、貫通孔２８３ａが形成されている。
ソケット２８５は、軸部２８５ａと、フランジ部２８５ｂと、端子２８５ｃと、を有する。ここで、掘込部２８２ａの内径はフランジ部２８５ｂの外径よりも大きく、貫通孔２８３ａの内径は軸部２８５ａの外径よりも大きく形成されており、ソケット２８５は水平方向に移動可能に構成されている。一方、フランジ部２８５ｂの外径は、貫通孔２８３ａの内径よりも大きく形成され、ソケット２８５の上下方向の移動は制限されている。
筒部材２８４は、下板部材２８２と水冷フランジ３０との間に配置される。筒部材２８４の下方には、コネクタ２８７が配置される。コネクタ２８７には、電極ピン２８８が接続される。端子２８５ｃとコネクタ２８７とは、可撓な撚り線２８６で接続される。
以上、ステージ４０によれば、ボルト２５を取り外すことで、静電チャック１０をスタンド２０（シャフト２１）から容易に取り外すことができる。併せて、伝熱ガスの経路の接続（ノズル挿入部１６とノズル６２の嵌合）、電気経路の接続（コンタクトピン１４とソケット２８５との接続）を容易に解除することができる。また、静電チャック１０をスタンド２０（シャフト２１）に取り付ける際、ボルト２５で締結することにより、容易に取り付けることができる。併せて、伝熱ガスの経路の接続（ノズル挿入部１６とノズル６２の嵌合）、電気経路の接続（コンタクトピン１４とソケット２８５との接続）を容易に行うことができる。
また、チャンバ９０内のステージ４０から、静電チャック１０を交換する際、チャンバ９０の蓋体９１を外すことにより、容器９２の上方の開口からの作業によってボルト２５の着脱及び静電チャック１０の着脱をすることができる。これにより、静電チャック１０をメンテナンスする際の作業性が向上する。また、静電チャック１０を交換する際、チャンバ９０の側方や下方からの作業を必要としないため、作業スペースを削減することができる。
また、ステージ４０が熱膨張して、各部品間に熱膨張差が生じても、静電チャック１０と円環部材２２との界面及び円環部材２２と断熱部材２３との界面で摺動することにより、熱応力の発生を抑制することができる。
また、ソケット２８５は、水平方向に移動可能に支持され、ソケット２８５の端子２８５ｃとコネクタ２８７とは撚り線２８６によって接続される。これにより、コンタクトピン１４の位置ずれを吸収することができる。よって、コンタクトピン１４をソケット２８５に挿入した際、静電チャック１０に負荷がかかることを抑制することができる。
以上、載置台及び基板処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明に係る載置台及び基板処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の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、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本発明に係る基板処理装置は、処理空間にプラズマを生成して基板に処理を施すプラズマ処理装置であってもよい。プラズマ処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
１ 基板処理装置
１０ 静電チャック（誘電体板）
１１ 基板載置部
１２ 外周部
１３ 貫通孔
１４ コンタクトピン
１５ ヒータ
１６ ノズル挿入部
１７ ガス流路
２０ スタンド（支持部材）
２１ シャフト
２２ 円環部材
２３ 断熱部材（第１断熱部材）
２４ 付勢部材（第１付勢部材）
２５ ボルト（締結部材）
２６ 断熱部材（第２断熱部材）
２７ 付勢部材（第２付勢部材）
２８ コンタクト
２１２ 掘込部（第１掘込部）
２１３ 雌ねじ穴
２１４ 掘込部（第２掘込部）
２１５ 孔
２２１ 円環部
２２２ 貫通孔
２２３ ノズルガイド
２２４ 孔
２８１ 柱部材
２８２ 下板部材
２８２ａ 掘込部
２８３ 上板部材
２８３ａ 貫通孔
２８４ 筒部材
２８５ ソケット
２８５ａ 軸部
２８５ｂ フランジ部
２８５ｃ 端子
２８６ 撚り線
２８７ コネクタ
２８８ 電極ピン
３０ 水冷フランジ
４０ ステージ（載置台）
９０ チャンバ
９１ 蓋体
９２ 容器

Claims (9)

  1. 外周部に貫通孔が形成され、基板を載置する基板載置部を有する誘電体板と、
    支持部材と、
    前記誘電体板と前記支持部材との間に配置される第１断熱部材と、
    前記第１断熱部材と前記支持部材との間に配置される第１付勢部材と、
    前記誘電体板の貫通孔、前記第１断熱部材、前記第１付勢部材を挿通して、前記誘電体板を前記支持部材に着脱可能に固定する締結部材と、を備える、載置台。
  2. 前記支持部材は、第１掘込部を有し、
    前記第１掘込部には、前記第１付勢部材及び前記第１断熱部材の下端側が配置される、
    請求項１に記載の載置台。
  3. 前記誘電体板の貫通孔の内径は、該貫通孔に挿入される前記締結部材の外径よりも大きい、
    請求項１または請求項２に記載の載置台。
  4. 前記誘電体板と前記第１断熱部材との間に配置され、前記締結部材が挿通する貫通孔が形成された円環部材を更に備える、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の載置台。
  5. 前記誘電体板は、伝熱ガスが通流するガス流路を有し、
    前記円環部材は、前記伝熱ガスのノズルを前記ガス流路に案内するガイドを有する、
    請求項４に記載の載置台。
  6. 前記ノズルと前記支持部材との間に配置される第２断熱部材と、
    前記第２断熱部材と前記支持部材との間に配置される第２付勢部材と、を備え、
    前記支持部材は、第２掘込部を有し、
    前記第２掘込部には、第２付勢部材及び第２断熱部材の下端側が配置される、
    請求項５に記載の載置台。
  7. 前記誘電体板は、コンタクトピンを有し、
    前記コンタクトピンと接続するコネクタは、水平方向に移動可能に支持される、
    請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の載置台。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の載置台と、
    前記載置台を収容するチャンバと、を備える、基板処理装置。
  9. 前記チャンバは、上方で開口する容器と、前記容器の前記開口を閉塞する蓋体と、を有する、
    請求項８に記載の基板処理装置。
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