JP2022124887A - Substrate support part and plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、基板支持部及びプラズマ処理装置に関する。 The present disclosure relates to substrate supports and plasma processing apparatuses.
例えば、特許文献1は、基板を載置する基板支持部に配置されたヒータ電極に供給する給電機構を提案する。基板支持部の基台内の貫通孔の内壁はスリーブによって覆われ、給電機構がスリーブの内部に設けられている。給電機構は、ヒータ電極と接続されるコンタクトと配線とを有する。配線の第2の部分は、コンタクトと第2の部分との間において配線の第1の部分が屈曲するように、第1の部分を支持する。 For example, Patent Literature 1 proposes a power supply mechanism for supplying power to a heater electrode arranged on a substrate supporting portion on which a substrate is placed. The inner wall of the through-hole in the base of the substrate support is covered with a sleeve, and the power supply mechanism is provided inside the sleeve. The power supply mechanism has a contact and wiring connected to the heater electrode. A second portion of the wire supports the first portion such that the first portion of the wire is bent between the contact and the second portion.
給電部は、抜熱性が悪いと温度特異点となり易い。 If the power supply part has poor heat removal, it is likely to become a temperature singular point.
本開示は、基板支持部の給電部における抜熱性を高めることができる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of improving heat removal in a power feeding portion of a substrate supporting portion.
本開示の一の態様によれば、基板を載置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、前記静電チャック内の電極と電気的に接続される第1の給電端子と、前記基台内の貫通孔の内部に前記第1の給電端子に離隔して配置される第2の給電端子と、前記第1の給電端子と前記第2の給電端子とを電気的に接続する可撓性を有する給電線と、前記第2の給電端子と前記基台との間に設けられた伝熱用部材と、を有する基板支持部が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, an electrostatic chuck on which a substrate is placed, a base that supports the electrostatic chuck, and a first power supply terminal that is electrically connected to an electrode in the electrostatic chuck. and a second power supply terminal arranged inside the through hole in the base so as to be separated from the first power supply terminal, and electrically connecting the first power supply terminal and the second power supply terminal. A substrate supporting portion is provided that includes a connecting flexible power supply line and a heat transfer member provided between the second power supply terminal and the base.
一の側面によれば、基板支持部の給電部における抜熱性を高めることができる。 According to one aspect, it is possible to improve the heat removal property in the power feeding portion of the substrate supporting portion.
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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.
[プラズマ処理システム]
初めに、一実施形態に係るプラズマ処理システムについて、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システムの一例を示す図である。一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、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。ガス供給口は、後述するガス供給部20に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム40に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
[Plasma processing system]
First, a plasma processing system according to one embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a plasma processing system according to one embodiment. In one embodiment, a plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2 . The plasma processing apparatus 1 includes a
プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP;Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。また、AC(Alternating Current)プラズマ生成部及びDC(Direct Current)プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ACプラズマ生成部で用いられるAC信号(AC電力)は、100kHz~10GHzの範囲内の周波数を有する。従って、AC信号は、RF(Radio Frequency)信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、RF信号は、 200kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。
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。
Controller 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 . The control unit 2 may include, for example, a
[プラズマ処理システム]
次に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について図2を参照しながら説明する。図2は、一実施形態に係るプラズマ処理装置1の一例を示す断面模式図である。
[Plasma processing system]
Next, an example configuration of a capacitively-coupled plasma processing apparatus as an example of the plasma processing apparatus 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional schematic diagram showing an example of the plasma processing apparatus 1 according to one embodiment.
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。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 apparatus 1 includes a
基板支持部11は、基台122と静電チャック111とを含む。基板支持部11は、更にリングアセンブリ112を含む。静電チャック111は、ウェハを一例とする基板Wを載置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を載置するための環状領域(リング支持面)111bとを有する。静電チャック111の環状領域111bは、平面視で静電チャック111の中央領域111aを囲んでいる。基板Wは、静電チャック111の中央領域111a上に配置され、リングアセンブリ112は、静電チャック111の中央領域111a上の基板Wを囲むように静電チャック111の環状領域111b上に配置される。一実施形態において、基台122は、導電性部材を含む。基台122の導電性部材は下部電極として機能する。基台122は静電チャック111を支持し、静電チャック111は基台122の上に配置される。静電チャック111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111、リングアセンブリ112及び基板のうち少なくとも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123、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路123には、熱交換媒体が流れる。熱交換媒体は、液体又は気体である。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。一実施形態では、基台122に流路123が形成されているが、これに限らない。
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少なくとも1つの流量変調デバイスを含んでもよい。
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、プラズマ生成部12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。
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。
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
[基板支持部]
次に、図3を参照して、基板支持部11の構成について説明する。図3は、図2のプラズマ処理装置1における基板支持部11の要部を示す概略断面図である。基板支持部11は、基台122、基台122上の静電チャック111、及び静電チャック111の外周のリング支持面111b上のリングアセンブリ112を有する。基台122は、略円柱状であり、例えばアルミニウム等の導電性部材により形成される。
[Board support part]
Next, the configuration of the
基台122の内部に形成された流路123は、基板W及びリングアセンブリ112の下方に位置し、図示しないチラーユニットに接続され、チラーユニットにより所望の温度に制御された熱交換媒体を循環させる。基台122は、流路123を循環する熱交換媒体により基板W及びリングアセンブリ112の熱を吸熱するように機能する。静電チャック111は、例えば略円柱状であり、セラミックス等の絶縁性部材により形成される。例えば静電チャック111は、アルミナ(Al2O3)セラミックスの焼結体である。なお、静電チャック111は、アルミナセラミックス焼結体に限定されない。例えば、静電チャック111は、アルミナ、イットリア(Y2O3)、炭化ケイ素(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、チッ化ケイ素(Si3N4)のうち少なくとも一種の材料を含む焼結体であってもよい。
A
静電チャック111の基板支持面111aは、円形を呈し、基板Wの裏面と接触して円板状の基板Wを支持する。静電チャック111のリング支持面111bは、環状を呈し、リングアセンブリ112の裏面と接触して環状のリングアセンブリ112を支持する。
A
静電チャック111は、基板支持面111aを上面とする中央部111cと、リング支持面111bを上面とする外周部111dとが一体となって形成される。静電チャック111の中央部111cの高さは、外周部111dの高さよりも高い。
The
静電チャック111の中央部111cには電極230が埋設され、外周部111dには電極231が埋設されている。電極230及び電極231は、RF電源31からのRF信号(RF電力)を印加するためのRF電極でもよいし、DC電源32からのDC信号(DC電力)を印加するためのDC電極でもよい。また、電極230及び電極231は、基板W及びリングアセンブリ112を静電吸着させるための吸着電極でもよいし、基板W及びリングアセンブリ112を加熱するためのヒータ電極でもよい。
An
リングアセンブリ112は、基板Wの周囲に配置されている。リングアセンブリ112は、略円環状であり、例えばSi(シリコン)、SiCから形成される。リングアセンブリ112の内側面には、径方向内側へ突出した凸部が形成されている。すなわち、リングアセンブリ112は、内側面の下側の内径が上側の内径より小さい。
A
基板Wの下方の静電チャック111内の電極230及びリングアセンブリ112の下方の静電チャック111内の電極231には、給電部200a、200b、200cが電気的に接続されている。以下では、電極230、231の一例としてヒータ電極を挙げて説明する。電極230、231は、溶射法により形成された溶射ヒータ電極である。電極230、231は、基板W及びリングアセンブリ112を加熱するための加熱素子として機能する。電極230、231は、例えば金属膜である。
The
電極230に図1に示すヒータ電源14から電力が供給される際、電極230の下部に配置された給電部200bを介して電極230に電力が供給される。
When power is supplied to the
同様に電極231にヒータ電源14から電力が供給される際、電極231の下部に点在して配置された給電部200a、200cを介して電極231に電力が供給される。給電部200a、200b、200cの構成は同一である。以下、給電部200a、200b、200cを総称して給電部200ともいう。
Similarly, when power is supplied from the
電極230の下部に設けられる給電部200は、図3では給電部200bを図示するが、その個数は少なくとも1つであればよい。同様に電極231の下部に設けられる給電部200は、図3では給電部200a、200cを図示するが、その個数は少なくとも1つであればよい。
As for the power feeding portion 200 provided below the
図4を参照して、給電部200について説明する。図4は、給電部200の一例として、一実施形態に係る基板支持部11の給電部200a付近の拡大断面図である。図4に示すように、静電チャック111の外周部111dの電極231の下方に位置する基台122には、基台122の裏面122aから上面122bまで貫く貫通孔HLが形成されている。貫通孔HLの内壁は、円筒状のスリーブ204によって覆われている。スリーブ204は、例えばアルミナ等の絶縁性部材から形成される。スリーブ204は、上部において外周に突出する段差部204bを有する。
The power supply unit 200 will be described with reference to FIG. 4 . FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
貫通孔HL内には、電極231に電気的に接続される給電部200aが設けられている。給電部200aは、第1の給電端子201、第2の給電端子202、給電線203及び接着剤205を有する。なお、接着剤205は、第2の給電端子202と基台122との間に設けられた伝熱用部材の一例である。
A
第1の給電端子201は、電極231と電気的に接続される。第1の給電端子201は、第1の部分端子201aと第2の部分端子201bとを有する。第1の部分端子201aは、静電チャック111に埋め込まれ、その上面が電極231と接触し、その下面が静電チャック111の下面111eに面し、第2の部分端子201bとロウ付けにより接合されている。
The first
第2の部分端子201bは、静電チャック111の下面111eよりも貫通孔HL内に突出している。第2の部分端子201bは、貫通孔HL内にて給電線203を介して第2の給電端子202に電気的に接続される。第2の給電端子202は、内部に凹部202aを有する円筒状である。
The second
第1の部分端子201a及び第2の部分端子201bは、導電性材料から構成されている。導電性材料の一例としては、例えば導電性のセラミックスや銅が挙げられ、導電性のセラミックスの一例としては、例えば窒化アルミニウムが挙げられる。
The first
第2の給電端子202は、貫通孔HL内に第1の給電端子201に離隔して配置される。接着剤205は、第2の給電端子202と基台122との間に設けられる。本実施形態では、基台122内のスリーブ204と第2の給電端子202とは接着剤205を介して接触する。つまり、接着剤205を貫通孔HLの全体に充填させず、貫通孔HLの下部に設けられた第2の部分端子201bの外周であって基台122(スリーブ204)との間に塗布する。貫通孔HLの上部の給電線203が配置された空間Uに接着剤は充填されない。これにより、給電部200aを抜熱するために、接着剤205を介した第2の給電端子202と基台122との接触面積を維持することができ、第2の給電端子202から基台122側に熱を逃がし、抜熱性を高めることができる。
The second
また、給電線203は、第1の給電端子201と第2の給電端子202とを電気的に接続し、可撓性を有する。これにより、第1の給電端子201と第2の給電端子202とに発生する応力を緩和することができる。
Further, the
[効果]
以上の効果について、図5を参照しながら説明する。図5は、一実施形態に係る基板支持部11の給電部200の効果を説明するための図である。図5(a)は、基板Wの下方に配置された電極230に電気的に接続する給電部200bの入熱時の様子を示す。図5(b)は、給電部200bの加熱時の様子を示す。図5(c)は、給電部200bの冷却時の様子を示す。給電部200bは給電部200の一例であり、同一構成を有する給電部200a及び給電部200cについても同じ効果が得られる。
[effect]
The above effect will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the power supply section 200 of the
まず、図5(a)を参照して給電部200の抜熱性効果について説明し、その後、図5(b)及び(c)を参照して熱応力による給電部200へのストレス抑制効果について説明する。 First, referring to FIG. 5A, the heat removal effect of the power supply unit 200 will be described, and then, referring to FIGS. do.
図5(a)に示すように、電極230からの発熱及びプラズマからの入熱は、基板W及び静電チャック111を通り、給電部200bの第1の給電端子201が受ける。第1の給電端子201が受けた熱は、給電線203及び第2の給電端子202を介して、第2の給電端子202の外周の接着剤205から基台122に逃がすことができる。
As shown in FIG. 5A, heat generated from the
接着剤205は、例えばシリコーン系、エポキシ系、又はアクリル系の接着剤が用いられる。接着剤205は、例えば14K/W~50K/Wの熱抵抗率を有する。図4に示すように、接着剤205の内径φ1、すなわち、第2の給電端子202の外径は6mmであり、接着剤205の外径φ2、すなわち、スリーブ204の内径は9mmである。
As the adhesive 205, for example, a silicone-based, epoxy-based, or acrylic-based adhesive is used. The adhesive 205 has a thermal resistivity of, for example, 14K/W to 50K/W. As shown in FIG. 4, the inner diameter φ1 of the adhesive 205, that is, the outer diameter of the second
このように本実施形態では、接着剤205を第2の給電端子202の外周全域において基台122との間に充填して第2の給電端子202と基台122との接触面積を確保し、かつ接着剤205に熱抵抗の低い材料を用いることで、抜熱性を高めることができる。かかる給電部200の抜熱性の向上により、給電部200aが基板Wの温度特異点となることを回避できる。これにより、基板Wの温度均一性の低下を防止できる。
As described above, in this embodiment, the adhesive 205 is filled between the base 122 and the entire outer periphery of the second
接着剤205の熱抵抗率は低いほど第2の給電端子202から基台122への熱伝導が良くなるため好ましい。そこで、第2の給電端子202と基台122との間の熱抵抗を低下させるためには、接着剤205を薄くするか、又は接着剤205を塗布する長さを長くする。これにより、熱抵抗を低下させることができる。例えば、第2の給電端子202の円筒状の長さを長くし、表面積を大きくすることで接着剤205を塗布する長さを長くすることができ、熱抵抗を下げることができる。
The lower the thermal resistivity of the adhesive 205 is, the better the heat conduction from the second
本実施形態に係る給電部200では、以上に説明した抜熱性の効果に加えて、図5(b)及び(c)に示す給電線203の可撓性によるせん断、圧縮、引張の発生の抑制の効果を得ることができる。次にこの効果について説明する。
In addition to the heat removal effect described above, the power supply unit 200 according to the present embodiment suppresses the occurrence of shear, compression, and tension due to the flexibility of the
給電線203は、第1の給電端子201と第2の給電端子202とを電気的に接続し、可撓性を有する。給電線203は、複数の導線をより合わせて構成されるより線であり、屈曲可能な柔軟な導電性材料から構成され、変形可能である。第1の給電端子201は、電極231と接続される面と反対面にて給電線203の一端と接続される。第2の給電端子202は、上面にて給電線203の他端と接続される。
The
給電線203が存在する空間Uは、大気空間である。つまり、第1の給電端子201と第2の給電端子202との間の給電線203が存在する貫通孔HL内の空間Uは、接着剤で満たされていない。
A space U in which the
よって、給電線203は、第1の給電端子201と第2の給電端子202との間の空間Uにおいて温度変化に伴い変形することが可能となる。ヒータ電源14から供給された電力は、給電ライン、第2の給電端子202、給電線203、第1の給電端子201を介して電極230に供給される。電極230は供給電力により発熱し、給電部200b及びその周辺が加熱される。
Therefore, the
また、プラズマからの入熱により給電部200b及びその周辺が加熱される。給電部200bが配置される周辺は、静電チャック111がセラミックスであり、基台122がアルミニウムであり、線膨張係数の異なる材料から構成される。
In addition, the
このため、図5(b)に示す加熱時には、静電チャック111は基台122よりも相対的に熱膨張が小さいために、第1の給電端子201の第1の部分端子201aには内側に向かう矢印に示すせん断方向の力がかかる。一方、基台122は静電チャック111よりも相対的に熱膨張が大きいために、第1の給電端子201の第2の部分端子201bには逆向きの外側に向かう矢印に示すせん断方向の力がかかる。
For this reason, during the heating shown in FIG. 5B, the
このため、第1の部分端子201aと第2の部分端子201bとの界面Aにてせん断方向に力が働き、ストレスが発生する。このようにせん断方向に力が働くと、第1の部分端子201aと第2の部分端子201bとをロウ付けした界面Aにて剥がれが生じ、第1の給電端子201と電極231との電気的な接続が切断される。
Therefore, force acts in the shear direction at the interface A between the first
図5(c)に示す冷却時には、静電チャック111と基台122との線膨張係数の違いにより、第1の部分端子201aには外側に向かう矢印に示すせん断方向の力がかかり、第2の部分端子201bには逆向きの内側に向かう矢印に示すせん断方向の力がかかる。
During the cooling shown in FIG. 5C, due to the difference in linear expansion coefficient between the
これに対して、本実施形態に係る給電部200の構成によれば、給電線203の可撓性によって熱膨張による静電チャック111及び基台122の変位の違いを吸収できる。つまり、可撓性のある給電線203には上記せん断方向の力は加わらない。
In contrast, according to the configuration of the power supply unit 200 according to the present embodiment, the flexibility of the
給電線203が存在する空間Uが接着剤で充填されている場合、プラズマからの入熱等により給電線203に対して過大な熱応力が発生し、第1の給電端子201に加わる熱応力を吸収できず、給電部200の接合不良や破損が発生することがある。しかしながら、本実施形態では、給電線203は可撓性を有し、かつ空間Uが接着剤で充填されていない。このため、給電線203が熱応力に応じて自在に変形することで熱応力を吸収する。これにより、給電部200の電気的な接続不良や損傷を回避できる。
When the space U in which the
[変形例]
一実施形態に係る基板支持部の給電部200の変形例について、給電部200aを一例として図6を参照しながら説明する。図6は、一実施形態に係る基板支持部の給電部200aの変形例1~3を示す図である。図6(a)は給電部200aの変形例1を示し、図6(b)は給電部200aの変形例2を示し、図6(c)は給電部200aの変形例3を示す。
[Modification]
A modified example of the power supply part 200 of the substrate support part according to one embodiment will be described with reference to FIG. 6, taking the
図6(a)に示す給電部200aの変形例1では、接着剤205と給電線203が設けられた領域(空間U)との間を仕切るリング状の仕切部206を有する。接着剤205及び仕切部206は、第2の給電端子202と基台122との間に設けられた伝熱用部材の一例である。
Modification 1 of
仕切部206は、図6(a)の紙面上の天地を逆転させて接着剤205を第2の給電端子202とスリーブ204との間に充填させるときに、接着剤205が空間Uに充填されることを回避するためのストッパーとして機能する。同時に仕切部206は、第2の給電端子202の位置を所望の位置に固定する目的も兼ねている。つまり、初めに仕切部206をスリーブ204の段差部204cに当接し、仕切部206を接着剤で固定する。次に、第2の給電端子202をリング状の仕切部206に嵌め込み、第2の給電端子202の位置を固定する。この後、接着剤205を第2の給電端子202とスリーブ204との間に流し込む。
The
仕切部206は、Poly Ether Ether Ketone(PEEK)等、150℃~200℃程度の熱処理に耐える絶縁性部材により形成されることが好ましい。仕切部206は、絶縁性を有するセラミックスでもよいし、樹脂でもよい。
The
図6(b)に示す給電部200aの変形例2では、第2の給電端子202と基台122との間に金属又は高伝熱性絶縁部材の円筒体207を挿入する。円筒体207は、第2の給電端子202と基台122との間に設けられた伝熱用部材の一例である。円筒体207が金属である場合、銅、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属であることが好ましい。円筒体207が高伝熱性絶縁部材である場合、窒化アルミニウム等の熱伝導性の高い絶縁体であることが好ましい。
In a modification 2 of the
円筒体207と第2の給電端子202との間、及び円筒体207とスリーブ204との間には、それぞれ接着剤205a、205bが設けられる。変形例2では、接着剤205a、205bを薄くすることができる。これにより、接着剤による熱抵抗をより低下できる。また、円筒体207を金属又は高伝熱性絶縁部材で構成することで熱伝導性を高めることができる。これにより、第2の給電端子202から基台122への抜熱性を高めることができる。なお、変形例2に係る給電部200では、円筒体207の上部の空間Uとの間に変形例1の仕切部206を設けてもよいし、仕切り部206はなくてもよい。
図6(c)に示す給電部200aの変形例3では、第2の給電端子202と基台122との間に、貫通孔HLの内部を冷却する冷媒流路208aを有する円筒体208を設ける。円筒体208は、第2の給電端子202と基台122との間に設けられ、基台内の貫通孔の内部を冷却する冷却機構を有する伝熱用部材の一例である。
In a modification 3 of the
円筒体208は、変形例2の円筒体207の内部に空間を設けた構成であり、アルミニウム等の金属、又は窒化アルミニウム等の高伝熱性絶縁部材で形成されてもよい。
The
冷媒流路208aにはチラーユニット209から供給される所望の温度の冷媒を循環可能な供給ラインが接続されている。これにより、円筒体208の冷媒流路208aに循環する冷媒によって給電部200の抜熱性を更に高めることができる。
A supply line capable of circulating a refrigerant of a desired temperature supplied from the
冷媒流路208aは、基台122内の貫通孔HLの内部を冷却する冷却機構の一例である。なお、冷媒は、気体であってもよいし、液体であってもよい。冷媒流路208aから空間Uの内部に冷媒を循環させてもよい。また、空間Uを大気の替わりに液体で満たすようにしてもよい。接着剤205の内部を空間にして、その空間を冷媒流路208aとして使用してもよい。リング状の仕切部206の下の接着剤205の替わりに仕切部206の下の空間を冷媒流路208aとして使用してもよい。
The
以上に説明したように、本実施形態の給電部200及びプラズマ処理装置1によれば、給電部200における抜熱性を高めることができる。また、静電チャック111及び基台122の線膨張係数の違いによって熱応力が発生した場合に、給電線203の可撓性により各部材のずれを吸収する。このため、第1の給電端子201に加わる熱応力を吸収し、これにより、給電部200の接合不良や破損を防止できる。
As described above, according to the power supply unit 200 and the plasma processing apparatus 1 of the present embodiment, heat removal in the power supply unit 200 can be enhanced. Further, when thermal stress occurs due to the difference in coefficient of linear expansion between the
今回開示された実施形態に係る基板支持部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。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。 The substrate supporting part and the plasma processing apparatus according to the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. Embodiments can be modified and improved in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims. The items described in the above multiple embodiments can take other configurations within a consistent range, and can be combined within a consistent range.
本開示のプラズマ処理装置は1Atomic 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。 The plasma processing apparatus of the present disclosure is an Atomic Layer Deposition (ALD) apparatus, Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna (RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), Helicon Wave Plasma (HWP) ) is applicable to any type of device.
1 プラズマ処理装置
2 制御部
10 プラズマ処理チャンバ
11 基板支持部
13 シャワーヘッド
21 ガスソース
20 ガス供給部
30 電源
31 RF電源
31a 第1のRF生成部
31b 第2のRF生成部
32a 第1のDC生成部
32b 第2のDC生成部
40 排気システム
111 静電チャック
112 リングアセンブリ
122 基台
200 給電部
201 第1の給電端子
202 第2の給電端子
203 給電線
205 接着剤
206 仕切部
207 円筒体
1 plasma processing apparatus 2
Claims (8)
前記静電チャックを支持する基台と、
前記静電チャック内の電極と電気的に接続される第1の給電端子と、
前記基台内の貫通孔の内部に前記第1の給電端子に離隔して配置される第2の給電端子と、
前記第1の給電端子と前記第2の給電端子とを電気的に接続する可撓性を有する給電線と、
前記第2の給電端子と前記基台との間に設けられた伝熱用部材と、
を有する基板支持部。 an electrostatic chuck on which the substrate is placed;
a base supporting the electrostatic chuck;
a first power supply terminal electrically connected to an electrode in the electrostatic chuck;
a second power supply terminal spaced apart from the first power supply terminal inside the through hole in the base;
a flexible power supply line electrically connecting the first power supply terminal and the second power supply terminal;
a heat transfer member provided between the second power supply terminal and the base;
A substrate support having a.
前記スリーブと前記第2の給電端子とは前記伝熱用部材を介して接触する、
請求項1に記載の基板支持部。 An insulating sleeve is arranged on the inner wall of the through hole,
the sleeve and the second power supply terminal are in contact with each other through the heat transfer member;
The substrate support according to claim 1.
請求項1又は2に記載の基板支持部。 The heat transfer member is an adhesive,
The substrate support part according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の基板支持部。 The heat transfer member has a partition that separates the adhesive from the area where the power supply line is provided,
The substrate support part according to claim 1 or 2.
請求項1又は2に記載の基板支持部。 The heat transfer member is a metal or a highly heat conductive insulating member,
The substrate support part according to claim 1 or 2.
請求項1~5のいずれか一項に記載の基板支持部。 a through hole in the base between the first power supply terminal and the second power supply terminal is not filled with an adhesive;
A substrate support according to any one of claims 1-5.
請求項1~6のいずれか一項に記載の基板支持部。 The heat transfer member has a cooling mechanism that cools the inside of the through hole in the base,
A substrate support according to any one of claims 1-6.
前記静電チャックを支持する基台と、
前記静電チャック内の電極と電気的に接続される第1の給電端子と、
前記基台内の貫通孔の内部に前記第1の給電端子に離隔して配置される第2の給電端子と、
前記第1の給電端子と前記第2の給電端子とを電気的に接続する可撓性を有する給電線と、
前記第2の給電端子と前記基台との間に設けられた伝熱用部材と、を有する、
基板支持部を備えるプラズマ処理装置。 an electrostatic chuck on which the substrate is placed;
a base supporting the electrostatic chuck;
a first power supply terminal electrically connected to an electrode in the electrostatic chuck;
a second power supply terminal spaced apart from the first power supply terminal inside the through hole in the base;
a flexible power supply line electrically connecting the first power supply terminal and the second power supply terminal;
a heat transfer member provided between the second power supply terminal and the base,
A plasma processing apparatus comprising a substrate support.
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