JP2024050423A - プラズマ処理装置及び基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】処理装置においてチャンバに対する適切なライナ構造を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置は、第1の導電性材料で形成され、グランド電位に接続される導電性チャンバと、導電性チャンバ内でプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、第1の導電性材料と異なる第2の導電性材料で形成され、導電性チャンバ内において周方向に並べて配置される複数の導電性ライナであり、各導電性ライナは、第1の面と第1の面と反対側の第2の面とを有し、第1の面は、導電性チャンバの側壁に接触し、第2の面は、プラズマに曝され、複数の導電性ライナのうち2つの隣り合う導電性ライナの間には間隙が形成されている、複数の導電性ライナと、複数の導電性ライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応する導電性ライナを導電性チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する。【選択図】図3

Description

本開示は、プラズマ処理装置及び基板処理装置に関する。
特許文献1には、基板処理システムにおいてチャンバ内に設けられた閉じ込めリングが開示されている。閉じ込めリングは、プラズマ領域内にプラズマを閉じ込めるために設けられる。閉じ込めリングは、環状の下壁、外壁及び上壁を含む。
米国特許出願公開第2020/0075295号明細書
本開示にかかる技術は、処理装置においてチャンバに対する適切なライナ構造を提供する。
本開示の一態様のプラズマ処理装置は、第1の導電性材料で形成され、グランド電位に接続される導電性チャンバと、前記導電性チャンバ内でプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、前記第1の導電性材料と異なる第2の導電性材料で形成され、前記導電性チャンバ内において周方向に並べて配置される複数の導電性ライナであり、各導電性ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記導電性チャンバの側壁に接触し、前記第2の面は、前記プラズマに曝され、前記複数の導電性ライナのうち2つの隣り合う導電性ライナの間には間隙が形成されている、複数の導電性ライナと、前記複数の導電性ライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応する導電性ライナを前記導電性チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する。
本開示によれば、処理装置においてチャンバに対する適切なライナ構造を提供することができる。
プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。 容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。 プラズマ処理チャンバの側壁とライナアセンブリを上方から見た平面図である。 他の実施形態にかかるライナアセンブリの間隙構造を示す平面図である。 他の実施形態にかかるライナアセンブリの間隙構造を示す平面図である。 他の実施形態にかかるライナアセンブリの間隙構造を示す平面図である。 導電性ライナにおける固定器具の配置を示す側面図である。 固定器具による導電性ライナと側壁の固定構造を示す説明図である。 プラズマ処理チャンバ内が低温環境下又は高温環境下でのプラズマ処理チャンバと複数の導電性ライナの状態を示す説明図である。 他の実施形態において導電性ライナにおける固定器具の配置を示す側面図である。 他の実施形態においてプラズマ処理チャンバの側壁とライナアセンブリを上方から見た平面図である。 他の実施形態においてプラズマ処理チャンバの側壁とライナアセンブリを上方から見た平面図である。 他の実施形態においてプラズマ処理チャンバの側壁とライナアセンブリを上方から見た平面図である。 他の実施形態において固定器具による導電性ライナと側壁の固定構造を示す説明図である。
半導体デバイスの製造工程では、プラズマ処理装置において、半導体基板(以下、「基板」という。)に対してエッチングや成膜処理等のプラズマ処理が行われる。プラズマ処理では、処理ガスを励起させることによりプラズマを生成し、当該プラズマによって基板を処理する。
プラズマ処理装置は、チャンバの内部に形成されたプラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処装置には、プラズマ処理空間にプラズマを閉じ込めるためのライナが設けられる。ライナは、チャンバ内において、当該チャンバに接触して設けられる。上述した特許文献1における閉じ込めリングの外壁は、このライナに相当する。
ライナは、例えばSi又はSiCで形成される。Si又はSiCを用いた場合、プラズマの均一性に優位であり、且つ、パーティクルの発生を抑制することができる。またチャンバは、製造コストや加工性の観点から、例えばAlで形成される。すなわち、外周側にAlのチャンバが設けられ、内周側にSi又はSiCのライナが設けられる。かかる場合、Si又はSiCとAlとでは線膨張係数が異なるため、プラズマ処理を所望の温度で行うと、ライナとチャンバの径方向の寸法が変化し、当該ライナとチャンバの接触を維持できない場合がある。そうすると、ライナとチャンバ間の熱伝達や導通を確保することができない。従って、従来のライナの構造には改善の余地がある。
本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、処理装置においてチャンバに対する適切なライナ構造を提供する。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
<プラズマ処理システム>
先ず、一実施形態にかかるプラズマ処理システムについて説明する。図1は、プラズマ処理システムの構成例を説明するための図である。
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。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置1は、基板処理装置の一例である。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。
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、100kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。
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、処理部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。制御部2は、例えばコンピュータ2aにより実現される。処理部2a1は、記憶部2a2からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部2a2に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部2a2に格納され、処理部2a1によって記憶部2a2から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ2aに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース2a3に接続されている通信回線であってもよい。処理部2a1は、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。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。
<プラズマ処理装置>
以下に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図2は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
容量結合型のプラズマ処理装置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はグランド電位に接続される。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の筐体とは電気的に絶縁される。
更に、プラズマ処理装置1は、ライナアセンブリ14を含む。ライナアセンブリ14は、プラズマ処理チャンバ10の側壁(内壁)10aに沿って環状に設けられる。ライナアセンブリ14は、プラズマ処理空間10sの内部にプラズマを閉じ込めるために設けられる。なお、基板支持部11とライナアセンブリ14との間には、バッフルアセンブリが環状に設けられてもよい。バッフルアセンブリは、プラズマ処理空間10sの内部のガスを排出するために設けられる。
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Wを支持するための中央領域111aと、リングアセンブリ112を支持するための環状領域111bとを有する。ウェハは基板W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。従って、中央領域111aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域111bは、リングアセンブリ112を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部111は、基台1110及び静電チャック1111を含む。基台1110は、導電性部材を含む。基台1110の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック1111は、基台1110の上に配置される。静電チャック1111は、セラミック部材1111aとセラミック部材1111a内に配置される静電電極1111bとを含む。セラミック部材1111aは、中央領域111aを有する。一実施形態において、セラミック部材1111aは、環状領域111bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック1111を囲む他の部材が環状領域111bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ112は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック1111と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF電源31及び/又はDC電源32に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材1111a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極が下部電極として機能する。後述するバイアスRF信号及び/又はDC信号が少なくとも1つのRF/DC電極に供給される場合、RF/DC電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台1110の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極1111bが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つの下部電極を含む。
リングアセンブリ112は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部11は、静電チャック1111、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1110a、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路1110aには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路1110aが基台1110内に形成され、1又は複数のヒータが静電チャック1111のセラミック部材1111a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域111aとの間の間隙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。
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、少なくとも1つの上部電極を含む。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。
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、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極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信号を少なくとも1つの下部電極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少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に結合され、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、10MHz~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、少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給される。
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少なくとも1つの下部電極に結合され、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。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数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、100kHz~60MHz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、少なくとも1つの下部電極に供給される。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。
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、少なくとも1つの下部電極に接続され、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、少なくとも1つの下部電極に印加される。一実施形態において、第2のDC生成部32bは、少なくとも1つの上部電極に接続され、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、少なくとも1つの上部電極に印加される。
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。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第1のDC生成部32aと少なくとも1つの下部電極との間に接続される。従って、第1のDC生成部32a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第2のDC生成部32b及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも1つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。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。
<プラズマ処理チャンバとライナアセンブリ>
次に、上述したプラズマ処理チャンバ10とライナアセンブリ14の構成について説明する。図3は、プラズマ処理チャンバ10の側壁10aとライナアセンブリ14を上方から見た平面図である。
プラズマ処理チャンバ10は、導電性チャンバであり、第1の導電性材料で形成される。第1の導電性材料は、例えばAl、Ti、W等の金属である。プラズマ処理チャンバ10はグランド電位に接続される。
プラズマ処理チャンバ10の側壁10aの外側面10bは、平面視において円形状を有する。側壁10aの内側面10cは、複数の平坦面を有する。本実施形態では、内側面10cにおける平坦面の数は6個であり、すなわち内側面10cは平面視において六角形状を有する。なお、内側面10cにおける平坦面の数は任意である。後述するように内側面10cは導電性ライナ200の第1の面200aと接触し、内側面における平坦面の数は第1の面200aの数と同じになる。
ライナアセンブリ14は、環状形状を分割した分割構造を有し、複数の導電性ライナ200を有する。導電性ライナ200は、第1の導電性材料と異なる第2の導電性材料で形成される。一実施形態において、第2の導電性材料は、Si又はSiCである。一実施形態において、第2の導電性材料は、カーボン、チタン、タングステン又はハステロイである。導電性ライナ200は、プラズマ処理チャンバ10を介してグランド電位に接続される。すなわち、導電性ライナ200は、グランド電位へのパスとして機能する。
複数の導電性ライナ200は、平面視で全体として環状形状を有し、プラズマ処理チャンバ10の側壁10aに沿って周方向に並べて配置される。また、複数の導電性ライナ200は、側壁10aと接触して設けられる。複数の導電性ライナ200は、本実施形態では、導電性ライナ200の数は6個であり、6個の導電性ライナ200がほぼ均等に配置される。すなわち、導電性ライナ200の平面視における寸法はほぼ同じである。なお、なお、導電性ライナ200の数は任意である。導電性ライナ200の数は、好ましくは例えば3~30個である。
導電性ライナ200の第1の面(外側面)200aは、平坦面であり、側壁10aの内側面10cと接触する。導電性ライナ200の第1の面200aと反対側の第2の面(内側面)200bは、プラズマ処理空間10sに露出する。従って、第2の面200bは、プラズマ処理空間10s内で生成されたプラズマに曝される。第2の面200bは、平面視において第1の曲率を有する。第1の曲率は、複数の導電性ライナ200の第2の面200bが、平面視において全体として円形状となる曲率である。
なお、複数の導電性ライナ200のうち、一の導電性ライナ200の下方には、窓(図示せず)やシャッタ(図示せず)が設けられてもよい。
複数の導電性ライナ200のうち2つの隣り合う導電性ライナ200の間には、間隙201が形成される。本実施形態では6個の導電性ライナ200に対して、間隙201が6箇所に形成される。この間隙201により、2つの隣り合う導電性ライナ200が熱膨張しても、当該導電性ライナ200が干渉するのを抑制することができる。
ここで、導電性ライナ200間の間隙が径方向、すなわち放射状に形成される場合、側壁10aの内側面10cがプラズマに暴露して、異常放電が生じるおそれがある。この点、間隙を径方向に細長形状に形成すれば、内側面10cにプラズマが到達する確率を下げて、異常放電の可能性を下げることはできる。
一方、異常放電を更に抑制するためには、本実施形態のように間隙201は径方向に対して斜めに形成されるのが好ましい。かかる場合、側壁10aの内側面10cはプラズマ処理空間10sに露出せず、プラズマに暴露することを抑制できる。その結果、異常放電を抑制することができる。
なお、間隙201の構成は本実施形態に限定されない。側壁10aの内側面10cがプラズマに暴露するのを抑制する構成であれば、間隙201は任意の構成を取り得る。例えば図4~図6に示すように、間隙201は、複数の折り返し部分を有するラビリンス状の構造(ラビリンス構造)を有していてもよい。図4に示すように導電性ライナ200の側面に矩形状の凹凸を形成し、一方の凹部に他方の凸部を配置することで、ラビリンス構造を形成してもよい。図5に示すように導電性ライナ200の側面に角形状(図示の例では三角形状)の凹凸を形成することで、ラビリンス構造を形成してもよい。図6に導電性ライナ200の側面の凹凸を複数形成することで、ラビリンス構造を形成してもよい。いずれラビリンス構造であっても、側壁10aの内側面10cがプラズマに暴露することを抑制でき、異常放電を抑制することができる。
プラズマ処理装置1は、複数の導電性ライナ200にそれぞれ対応する複数の固定器具を含む。各固定器具は、対応する導電性ライナ200をプラズマ処理チャンバ10の側壁(内壁)10aに固定するように構成される。固定器具は、少なくとも1つの固定部材202を含む。一実施形態において、固定器具は、1つの固定部材202を含み、図3に示すように各導電性ライナ200は、固定部材202によってプラズマ処理チャンバ10の側壁10aに固定される。固定部材202は、2つの隣り合う導電性ライナ200に間隙201が形成された状態で、且つ、導電性ライナ200の第1の面200aと側壁10aの内側面10cが接触した状態で、導電性ライナ200を側壁10aに固定する。
図3に示す例では、固定部材202は、ボルトである。一実施形態において、ボルト202は、導電性ライナ200側から当該導電性ライナ200を側壁10aに固定する。すなわち、ボルト202のヘッドは、導電性ライナ200内に配置される。また、図7に示すように固定部材202は、導電性ライナ200の水平方向略中央に設けられる。
固定部材202の材料は、特に限定されず、金属、セラミック、樹脂、石英等が用いられる。ここで、導電性ライナ200と側壁10aを安定して接触させるためには、第1の面200aと内側面10cの面圧を維持する必要があり、固定部材202にはこの面圧を維持するための軸力が必要となる。固定部材202の軸力は設計によって決まるため、必要な軸力が確保できれば、上述したように固定部材202の材料は特に限定されない。但し、軸力の確保しやすさの観点から、固定部材202は金属で形成されるのが好ましい。
図8は、ボルト202による導電性ライナ200と側壁10aの固定構造を具体的に示す説明図である。図8(a)に示すように導電性ライナ200は、第1の面200aから第2の面200bに貫通する貫通孔200cを有する。図7に示したように貫通孔200cは、導電性ライナ200の水平方向略中央に形成される。また、側壁10aの内側面10cにもボルト孔10dが形成される。側壁10aのボルト孔10dは、導電性ライナ200の貫通孔200cと連通している。図8(b)に示すようにボルト202は、貫通孔200cを介してボルト孔10dに取り付けられて、導電性ライナ200と側壁10aを固定する。なお、ボルト孔10dの底部には、ナットが設けられてもよく、この場合、ボルト202をナットに取り付けることにより導電性ライナ200が側壁10aに固定される。
ボルト202が、例えばプラズマ耐性が低い金属等で形成されている場合には、図8(c)に示すようにボルト202のヘッド202aを覆うように、キャップ203を設ける。キャップ203は、プラズマ耐性を有する材料、例えばSiで形成される。キャップ203の形成方法は、特に限定されず、Siのカバープレートを嵌め込んでもよいし、Si材料を溶射してもよい。なお、ボルト202が、例えばプラズマ耐性が高いセラミック等で形成されている場合、上記キャップ203を設けなくてもよい。
図9(a)はプラズマ処理チャンバ10内が低温環境下でのプラズマ処理チャンバ10と複数の導電性ライナ200を示し、図9(b)はプラズマ処理チャンバ10内が高温環境下でのプラズマ処理チャンバ10と複数の導電性ライナ200を示す。低温とは、プラズマ処理チャンバ10であるAlと、導電性ライナ200であるSi又はSiCとの線膨張差が小さい温度域である。高温とは、例えば数百℃であり、プラズマ処理チャンバ10と導電性ライナ200の線膨張差が大きい温度域である。
図9(a)に示すように低温環境下では、プラズマ処理チャンバ10と導電性ライナ200の線膨張差は小さく、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面20aとの接触は維持される。なお、かかる場合、2つの隣り合う導電性ライナ200の間隙201は小さい。
一方、図9(b)に示すようにプラズマ処理チャンバ10内が上昇した高温環境下では、プラズマ処理チャンバ10と導電性ライナ200の線膨張差は大きくなる。具体的には、側壁10aの径方向の線膨張は大きく(図中の太線矢印)、導電性ライナ200の径方向の線膨張は小さい(図中の細線矢印)。かかる場合でも、導電性ライナ200は固定部材202によって側壁10aに固定されるため、導電性ライナ200は側壁10aに追従する。このため、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面20aとの接触は維持される。
また、側壁10aの周方向の線膨張は大きく、導電性ライナ200の周方向の線膨張は小さい。かかる場合でも、ライナアセンブリ14は複数の導電性ライナ200に分割された構造を有するため、間隙201が大きくなるものの、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面20aとの接触は維持される。このように本実施形態によれば、ライナアセンブリ14が複数の導電性ライナ200に分割された構造を有し、且つ、固定部材202によって導電性ライナ200が側壁10aに固定されるため、側壁10aと導電性ライナ200との接触を維持することができる。従って、側壁10aと導電性ライナ200間の熱伝導と導通を維持することができる。
また、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面200aはそれぞれ平坦面であり、面接触する。従って高温環境下でも、これら内側面10cと第1の面200aの面接触(接面)を維持することができる。
ここで、例えば導電性ライナ200が水平方向略中央から離れた箇所で側壁10aと固定されている場合、高温環境下における側壁10aと導電性ライナ200の線膨張差によって、固定部材202と導電性ライナ200が干渉する場合がある。かかる場合、導電性ライナ200が割れ等の損傷を被るおそれがある。この点、図7に示したように固定部材202は導電性ライナ200の水平方向略中央に設けられ、導電性ライナ200は中央で側壁10aに固定されるが、中央から離れたところでは側壁10aに固定されない。このため、線膨張差の影響を受けず、導電性ライナ200の割れ等の損傷を回避することができる。
なお、本実施形態では、固定部材202は導電性ライナ200の水平方向略中央に1個設けられたが、固定部材202の数はこれに限定されない。すなわち、一実施形態において、1つの導電性ライナ200を固定するための固定器具は、複数の固定部材202を含む。図10に示すように固定部材202は、導電性ライナ200の水平方向略中央を中心に、複数、一例では4個設けられていてもよい。かかる場合、複数の固定部材202による導電性ライナ200と側壁10aとの接圧は向上し、導電性ライナ200の固定を安定させることができる。
但し、複数の固定部材202は、導電性ライナ200の水平方向略中央において、高温環境下で固定部材202と導電性ライナ200が干渉しない範囲、すなわち導電性ライナ200の割れ等の損傷が生じない範囲に設けられる。この導電性ライナ200の水平方向略中央からの固定部材202の設置位置の許容範囲は、線膨張差に依存し、換言すればプラズマ処理チャンバ10内の温度設定に依存する。例えば、温度が高いほど許容範囲は狭くなり、温度が低いほど許容範囲は広くなる。
また、本実施形態では、固定部材202はボルトであったが、固定部材202の構成はこれに限定されない。例えば、固定部材202はボルト以外のネジであってもよい。また例えば、固定器具はクランプ構造を有していてもよい。かかる場合、クランプ構造の固定器具は、導電性ライナ200の水平方向略中央において高さ方向に設けられる。固定器具は、導電性ライナ200の上端と下端をクランプしてもよいし、導電性ライナ200の上端から下端にわたってクランプしてもよい。
次に、他の実施形態にかかるプラズマ処理チャンバ10とライナアセンブリ14の構成について説明する。図11~図13は、プラズマ処理チャンバ10の側壁10aとライナアセンブリ14を上方から見た平面図である。
図11に示すようにプラズマ処理チャンバ10の側壁10aの内側面10cは、平面視において円形状を有する。導電性ライナ200の第1の面200aは、平面視において第2の曲率を有する。第2の曲率は、複数の導電性ライナ200の第1の面200aが、平面視において全体として円形状となる曲率である。すなわち、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面200aはそれぞれ同じ平面形状を有し、内側面10cと第1の面200aは接触する。なお、本実施形態では、上記実施形態と同様に固定部材202は、導電性ライナ200側から当該導電性ライナ200と側壁10aを固定する。
図12に示す側壁10aと導電性ライナ200はそれぞれ、図3に示した側壁10aと導電性ライナ200と同じ形状を有する。すなわち、側壁10aの内側面10cは複数の平坦面を有し、導電性ライナ200の第1の面200aは平坦面である。また、図13に示す側壁10aと導電性ライナ200はそれぞれ、図11に示した側壁10aと導電性ライナ200と同じ形状を有する。すなわち、側壁10aの内側面10cは平面視において円形状を有し、導電性ライナ200の第1の面200aは平面視において第2の曲率を有する。
ただし、図3と図11に示した実施形態では、固定部材202は導電性ライナ200側から当該導電性ライナ200と側壁10aを固定したが、図12と図13に示した実施形態では、固定部材202は側壁10a側から当該側壁10aと導電性ライナ200を固定する。すなわち、ボルト202のヘッド202aは、側壁10a側に配置される。
図14は、ボルト202による側壁10aと導電性ライナ200の固定構造を具体的に示す説明図である。図14(a)に示すように側壁10aは、外側面10bから内側面10cに貫通する貫通孔10fを有する。貫通孔10fは、導電性ライナ200の水平方向略中央に対応する位置に形成される。また、導電性ライナ200の第1の面200aにもボルト孔200dが形成される。導電性ライナ200のボルト孔200dは、側壁10aの貫通孔10fと連通しておいる。図14(b)に示すようにボルト202は、貫通孔10fを介してボルト孔200dに取り付けられて、側壁10aと導電性ライナ200を固定する。なお、かかる場合、ボルト202のヘッド202aはプラズマに暴露されないので、ボルト202にどの材料を用いてもキャップ203を省略できる。なお、ボルト孔200dの底部には、ナットが設けられてもよく、この場合、ボルト202をナットに取り付けることにより導電性ライナ200が側壁10aに固定される。
以上の図11~図13に示したいずれの場合であっても、上記実施形態と同様の効果を享受することができる。すなわち、ライナアセンブリ14が複数の導電性ライナ200に分割された構造を有し、且つ、固定部材202によって導電性ライナ200が側壁10aに固定されるため、側壁10aと導電性ライナ200との接触を維持することができる。
なお、図3、図11~図13に示した実施形態において、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面200aとの間には、柔軟性を有する伝熱部材(図示せず)を設けてもよい。伝熱部材は、例えばグラファイトで形成される。かかる場合、高温環境下で側壁10aと導電性ライナ200の線膨張差が大きくなった場合でも、柔軟性の伝熱部材によって、側壁10aに対する導電性ライナ200の追従性を更に向上させることができる。
特に、図11及び図13に示した実施形態では、側壁10aの内側面10cと導電性ライナ200の第1の面200aはそれぞれ円形状であり、図3及び図12に示した実施形態のように平坦面の場合に比べて面接触(接面)を維持しにくい。そこで、このように内側面10cと第1の面200aとの間に柔軟性を有する伝熱部材を設けることは有用である。
以上の実施形態におけるプラズマ処理チャンバ10と複数の導電性ライナ200は、プラズマ処理装置1以外の基板処理装置にも適用できる。例えば基板処理装置は、プラズマ処理チャンバ10と同じ構成のチャンバと、複数の導電性ライナ200と同じ構成の複数のライナを有する。チャンバは、例えばAl、Ti、W等の金属で形成される。ライナは、例えばSi又はSiCで形成される。かかる場合、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、チャンバ内が高温環境下でチャンバと複数のライナの線膨張差が生じても、チャンバの側壁とライナとの接触を維持することができる。従って、側壁10aと導電性ライナ200間の熱伝導と導通を維持することができる。
以上の実施形態では、プラズマ処理装置1における複数の導電性ライナ200と、基板処理装置における複数のライナはそれぞれ、導電性材料であるSi又はSiCで形成されたが、絶縁材料である石英で形成されてもよい。かかる場合、上記実施形態と同様の効果を享受することができ、チャンバ内が高温環境下でチャンバと複数のライナの線膨張差が生じても、チャンバの側壁とライナとの接触を維持することができる。従って、側壁10aと導電性ライナ200間の熱伝導を維持することができる。
今回開示された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、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要件は任意に組み合わせることができる。当該任意の組み合せからは、組み合わせにかかるそれぞれの構成要件についての作用及び効果が当然に得られるとともに、本明細書の記載から当業者には明らかな他の作用及び他の効果が得られる。
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、又は、上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
なお、以下のような構成例も本開示の技術的範囲に属する。
(1)
第1の導電性材料で形成され、グランド電位に接続される導電性チャンバと、
前記導電性チャンバ内でプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、
前記第1の導電性材料と異なる第2の導電性材料で形成され、前記導電性チャンバ内において周方向に並べて配置される複数の導電性ライナであり、各導電性ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記導電性チャンバの側壁に接触し、前記第2の面は、前記プラズマに曝され、前記複数の導電性ライナのうち2つの隣り合う導電性ライナの間には間隙が形成されている、複数の導電性ライナと、前記複数の導電性ライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応する導電性ライナを前記導電性チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、プラズマ処理装置。
(2)
前記間隙は、径方向に対して斜めに形成されている、前記(1)に記載のプラズマ処理装置。
(3)
前記間隙は、複数の折り返し部分を有するラビリンス状の構造を有する、前記(1)に記載のプラズマ処理装置。
(4)
前記複数の導電性ライナの数は、3~30である、前記(1)~(3)のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
(5)
前記導電性ライナは、前記第1の面から前記第2の面に貫通する貫通孔を有し、
前記固定器具は、前記貫通孔に挿通される少なくとも1つのボルトを含む、前記(1)~(4)のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
(6)
前記貫通孔は、前記導電性ライナの水平方向略中央に形成される、前記(5)に記載のプラズマ処理装置。
(7)
前記第2の面は、平面視において第1の曲率を有する、前記(1)~(6)のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
(8)
前記導電性チャンバの側壁の内側面は、複数の平坦面を有し、
前記第1の面は、平坦面である、前記(7)に記載のプラズマ処理装置。
(9)
前記導電性チャンバの側壁の内側面は、平面視において円形状を有し、
前記第1の面は、平面視において第2の曲率を有する、前記(7)に記載のプラズマ処理装置。
(10)
前記第2の導電性材料は、Si又はSiCである、前記(1)~(9)のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
(11)
前記第1の導電性材料は、金属である、前記(10)に記載のプラズマ処理装置。
(12)
金属で形成され、グランド電位に接続されるチャンバと、
Si又はSiCで形成され、前記チャンバ内において周方向に並べて配置される複数のライナであり、各ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記チャンバの側壁に接触し、前記複数のライナのうち2つの隣り合うライナの間には間隙が形成されている、複数のライナと、
前記複数のライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応するライナを前記チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、基板処理装置。
(13)
前記間隙は、径方向に対して斜めに形成されている、前記(12)に記載の基板処理装置。
(14)
前記間隙は、複数の折り返し部分を有するラビリンス状の構造を有する、前記(12)に記載の基板処理装置。
(15)
前記複数のライナの数は、3~30である、前記(12)~(14)のいずれかに記載の基板処理装置。
(16)
前記ライナは、前記第1の面から前記第2の面に貫通する貫通孔を有し、
前記固定器具は、前記貫通孔に挿通される少なくとも1つのボルトを含む、前記(12)~(15)のいずれかに記載の基板処理装置。
(17)
前記貫通孔は、前記ライナの水平方向略中央に形成される、前記(16)に記載のプラズマ処理装置。
(18)
前記第2の面は、平面視において第1の曲率を有する、前記(12)~(17)のいずれかに記載の基板処理装置。
(19)
導電性材料で形成され、グランド電位に接続されるチャンバと、
絶縁材料で形成され、前記チャンバ内において周方向に並べて配置される複数のライナであり、各ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記チャンバの側壁に接触し、前記複数のライナのうち2つの隣り合うライナの間には間隙が形成されている、複数のライナと、
前記複数のライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応するライナを前記チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、基板処理装置。
(20)
前記絶縁材料は、石英である、前記(19)に記載の基板処理装置。
1 プラズマ処理装置
10 プラズマ処理チャンバ
12 プラズマ生成部
200 導電性ライナ
200a 第1の面
200b 第2の面
201 間隙
202 固定部材(ボルト、固定器具)

Claims (20)

  1. 第1の導電性材料で形成され、グランド電位に接続される導電性チャンバと、
    前記導電性チャンバ内でプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部と、
    前記第1の導電性材料と異なる第2の導電性材料で形成され、前記導電性チャンバ内において周方向に並べて配置される複数の導電性ライナであり、各導電性ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記導電性チャンバの側壁に接触し、前記第2の面は、前記プラズマに曝され、前記複数の導電性ライナのうち2つの隣り合う導電性ライナの間には間隙が形成されている、複数の導電性ライナと、
    前記複数の導電性ライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応する導電性ライナを前記導電性チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、プラズマ処理装置。
  2. 前記間隙は、径方向に対して斜めに形成されている、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記間隙は、複数の折り返し部分を有するラビリンス状の構造を有する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記複数の導電性ライナの数は、3~30である、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記導電性ライナは、前記第1の面から前記第2の面に貫通する貫通孔を有し、
    前記固定器具は、前記貫通孔に挿通される少なくとも1つのボルトを含む、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記貫通孔は、前記導電性ライナの水平方向略中央に形成される、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記第2の面は、平面視において第1の曲率を有する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記導電性チャンバの側壁の内側面は、複数の平坦面を有し、
    前記第1の面は、平坦面である、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記導電性チャンバの側壁の内側面は、平面視において円形状を有し、
    前記第1の面は、平面視において第2の曲率を有する、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第2の導電性材料は、Si又はSiCである、請求項1~9のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第1の導電性材料は、金属である、請求項10に記載のプラズマ処理装置。
  12. 金属で形成され、グランド電位に接続されるチャンバと、
    Si又はSiCで形成され、前記チャンバ内において周方向に並べて配置される複数のライナであり、各ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記チャンバの側壁に接触し、前記複数のライナのうち2つの隣り合うライナの間には間隙が形成されている、複数のライナと、
    前記複数のライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応するライナを前記チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、基板処理装置。
  13. 前記間隙は、径方向に対して斜めに形成されている、請求項12に記載の基板処理装置。
  14. 前記間隙は、複数の折り返し部分を有するラビリンス状の構造を有する、請求項12に記載の基板処理装置。
  15. 前記複数のライナの数は、3~30である、請求項12に記載の基板処理装置。
  16. 前記ライナは、前記第1の面から前記第2の面に貫通する貫通孔を有し、
    前記固定器具は、前記貫通孔に挿通される少なくとも1つのボルトを含む、請求項12~15のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  17. 前記貫通孔は、前記ライナの水平方向略中央に形成される、請求項16に記載の基板処理装置。
  18. 前記第2の面は、平面視において第1の曲率を有する、請求項12~15のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  19. 導電性材料で形成され、グランド電位に接続されるチャンバと、
    絶縁材料で形成され、前記チャンバ内において周方向に並べて配置される複数のライナであり、各ライナは、第1の面と前記第1の面と反対側の第2の面とを有し、前記第1の面は、前記チャンバの側壁に接触し、前記複数のライナのうち2つの隣り合うライナの間には間隙が形成されている、複数のライナと、
    前記複数のライナにそれぞれ対応する複数の固定器具であり、各固定器具は、対応するライナを前記チャンバの側壁に固定するように構成される、複数の固定器具と、を有する、基板処理装置。
  20. 前記絶縁材料は、石英である、請求項19に記載の基板処理装置。
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