JP5207996B2 - Substrate mounting table and substrate processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は,半導体ウエハやFPD(フラットパネルディスプレイ)用基板などの被処理基板を載置する基板載置台及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a substrate mounting table and a substrate processing apparatus for mounting a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or an FPD (flat panel display) substrate.
半導体デバイスや液晶表示装置などのフラットパネルの製造工程においては,半導体ウエハやガラス基板などの被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプロセス処理を施すために,基板処理装置として例えばプラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置では,処理室内に配置された載置台に被処理基板例えばウエハを載置して処理室内を減圧しながら処理ガスを導入し,処理室内の電極に高周波電力を印加して処理ガスによるプラズマを生起することで,ウエハ表面にエッチングや成膜等のプロセス処理を行うようになっている。 In the manufacturing process of a flat panel such as a semiconductor device or a liquid crystal display device, for example, a plasma etching apparatus is used as a substrate processing apparatus in order to perform a processing process such as an etching process or a film forming process on a target substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate. Or a plasma processing apparatus such as a plasma CVD film forming apparatus is used. In a plasma processing apparatus, a substrate to be processed, such as a wafer, is placed on a mounting table disposed in a processing chamber, a processing gas is introduced while the processing chamber is decompressed, and high frequency power is applied to an electrode in the processing chamber to generate By generating plasma, processes such as etching and film formation are performed on the wafer surface.
このようなプラズマ処理装置の載置台は,載置台本体を構成するサセプタ,このサセプタの温度を調整することでウエハの温度を調整する温度調整部,サセプタ上にウエハを吸着保持する静電チャックなどによって構成される。このような載置台では,メンテナンスの際などに取り外しを容易にするため,サセプタの周縁部を処理室内にネジやボルトなどの締結部材で固定するようになっている(例えば特許文献1,2参照)。 The mounting table of such a plasma processing apparatus includes a susceptor that constitutes the mounting table body, a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the wafer by adjusting the temperature of the susceptor, an electrostatic chuck that holds and holds the wafer on the susceptor, and the like. Consists of. In such a mounting table, the peripheral portion of the susceptor is fixed in the processing chamber with a fastening member such as a screw or a bolt in order to facilitate removal during maintenance or the like (see, for example, Patent Documents 1 and 2). ).
ところで,上述したようなプラズマ処理装置で処理室内にプラズマを形成すると,プラズマの入熱によって載置台が加熱されてサセプタが熱膨張する。この場合,上述したようにサセプタをネジなどの締結部材で固定する構成では,締結部材がある部分ではその締結部材によってサセプタの高さ方向の一部が押さえつけられて自由に熱膨張できない部分が存在するのに対して,締結部材がない部分ではサセプタの高さ方向に自由に熱膨張できる。 By the way, when plasma is formed in the processing chamber by the plasma processing apparatus as described above, the mounting table is heated by the heat input of the plasma, and the susceptor is thermally expanded. In this case, as described above, in the configuration in which the susceptor is fixed with a fastening member such as a screw, there is a portion where the fastening member is pressed and a part in the height direction of the susceptor is pressed by the fastening member and cannot be thermally expanded freely. On the other hand, in the portion where there is no fastening member, it can be freely thermally expanded in the height direction of the susceptor.
このため,サセプタの周縁部では,締結部材がある部分とない部分との間で熱膨張量の差が発生する。これにより,サセプタの上面の高さが部分的に変化してしまい,載置台の上面にうねりのような撓みが発生する場合がある。このようにサセプタの表面,すなわち載置台の上面に撓みが発生すると,そこに載置されるウエハの表面温度分布に影響を与えるのでプラズマ処理の面内均一性が低下してしまうという問題がある。 For this reason, in the peripheral part of a susceptor, the difference of thermal expansion amount generate | occur | produces between the part with a fastening member, and a part without. As a result, the height of the upper surface of the susceptor partially changes, and the upper surface of the mounting table may be bent like a swell. In this way, if the surface of the susceptor, that is, the upper surface of the mounting table is bent, the surface temperature distribution of the wafer mounted thereon is affected, so that the in-plane uniformity of the plasma processing is lowered. .
そこで,本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,締結部材で固定された基板載置台の表面に,締結部材のある部分とない部分との間の熱膨張量の差に起因して生じる撓みが発生することを防止できる基板載置台及び基板処理装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to provide a surface between a portion having a fastening member and a portion having no fastening member on the surface of the substrate mounting table fixed by the fastening member. An object of the present invention is to provide a substrate mounting table and a substrate processing apparatus capable of preventing the occurrence of bending caused by the difference in thermal expansion amount.
上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,基板処理装置の処理室内に設けられ,被処理基板を載置する基板載置台であって,載置台本体を構成するサセプタと,前記サセプタの周縁部を前記処理室内に固定する締結部材と,前記サセプタの側面の周囲に全周に渡って設けられた環状溝とを備えることを特徴とする基板載置台が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, a substrate mounting table that is provided in a processing chamber of a substrate processing apparatus and that mounts a substrate to be processed, the susceptor constituting the mounting table main body, There is provided a substrate mounting table comprising: a fastening member for fixing a peripheral edge portion of the susceptor in the processing chamber; and an annular groove provided around the side surface of the susceptor.
上記課題を解決するために,本発明の別の観点によれば,被処理基板に対してプラズマ処理を行う基板処理装置であって,減圧可能に構成された処理室と,前記処理室内の下方に配置され,前記被処理基板を載置する基板載置台と,処理ガスを前記処理室に供給するガス供給部と,前記処理室内の上方に配置され,前記ガス供給部からのガスを前記基板載置台上の被処理基板に向けて導入するガス導入部とを備え,前記基板載置台は,載置台本体を構成するサセプタと,前記サセプタの周縁部を前記処理室内に固定する締結部材と,前記サセプタの側面の周囲に全周に渡って設けられた環状溝とを備えることを特徴とする基板処理装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed, a processing chamber configured to be depressurized, and a lower portion of the processing chamber. A substrate mounting table on which the substrate to be processed is mounted, a gas supply unit that supplies a processing gas to the processing chamber, and a gas supply unit that is disposed above the processing chamber and transfers the gas from the gas supply unit to the substrate A gas introduction part that introduces a substrate to be processed on the mounting table, and the substrate mounting table includes a susceptor that constitutes a mounting table main body, a fastening member that fixes a peripheral portion of the susceptor in the processing chamber, There is provided a substrate processing apparatus comprising an annular groove provided around the side surface of the susceptor over the entire circumference.
このような本発明によれば,サセプタの周囲に環状溝を設けることで,サセプタの周縁部を締結部材で締め付けられて熱膨張が抑えられる部分を含む下側の部分と自由に熱膨張する上側の部分とに分けることができる。これにより,基板載置台の表面に,締結部材のある部分とない部分との間の熱膨張量の差に起因して生じる撓みが発生することを防止することができる。特に本発明によれば,熱膨張によって高さの差が大きくなる周縁部の撓みを抑制できるので,サセプタの表面に発生する撓みをより効果的に抑制できる。 According to the present invention as described above, by providing the annular groove around the susceptor, the peripheral portion of the susceptor is fastened by the fastening member and the lower portion including the portion in which the thermal expansion is suppressed and the upper portion that freely thermally expands. Can be divided into parts. As a result, it is possible to prevent the occurrence of bending on the surface of the substrate mounting table due to the difference in the amount of thermal expansion between the portion with and without the fastening member. In particular, according to the present invention, it is possible to suppress the bending of the peripheral portion where the difference in height increases due to thermal expansion, and thus it is possible to more effectively suppress the bending generated on the surface of the susceptor.
すなわち,サセプタの周縁部において,環状溝よりも下側の部分ではネジがある部分とない部分とで熱膨張量の差が生じても高さ方向の変位は環状溝内で収まるため,環状溝よりも上側の部分に影響を与えることはない。しかも,環状溝よりも上側の部分は,周縁部全周にわたって同じ厚みであるため,熱膨張量も同じになる。従って,サセプタの周縁部の上面では高さ方向に変化を生じないため,それに起因する撓みの発生も防止できる。 That is, in the peripheral portion of the susceptor, the displacement in the height direction is accommodated in the annular groove even if there is a difference in the amount of thermal expansion between the portion with and without the screw in the portion below the annular groove. The upper part is not affected. In addition, since the portion above the annular groove has the same thickness over the entire periphery, the amount of thermal expansion is also the same. Therefore, since no change occurs in the height direction on the upper surface of the peripheral portion of the susceptor, it is possible to prevent the occurrence of bending caused by the change.
また,上記環状溝は,前記サセプタの側面から内部に向けて少なくとも前記締結部材が設けられた部位よりも内部まで延びる深さであることが好ましい。また,上記環状溝は,前記締結部材で締め付けられる部位よりも高い部位に形成することが好ましい。これによれば,サセプタの周縁部のうち,締結部材で押さえつけられている部分を環状溝よりも下側に分けることができる。これにより,基板載置台の表面に,締結部材のある部分とない部分との間の熱膨張量の差に起因して生じる撓みが発生することを効果的に防止することができる。 Moreover, it is preferable that the said annular groove is the depth extended to the inside rather than the site | part in which the said fastening member was provided at least toward the inside from the side surface of the said susceptor. Moreover, it is preferable that the annular groove is formed at a higher portion than a portion fastened by the fastening member. According to this, the part currently pressed down by the fastening member among the peripheral parts of a susceptor can be divided below the annular groove. Thereby, it is possible to effectively prevent the occurrence of the bending caused by the difference in thermal expansion amount between the portion with the fastening member and the portion without the fastening member on the surface of the substrate mounting table.
また,上記サセプタはその外径が前記被処理基板の外径よりも大きくなるように構成し,前記締結部材は前記被処理基板よりも外側に張り出した部位に垂直に形成された孔部に挿入して配置し,前記環状溝は前記被処理基板よりも外側に張り出した部位に前記孔部を横切って形成することが好ましい。この場合,上記孔部は,前記被処理基板よりも外側に張り出した部位に沿って複数形成し,前記各孔部にそれぞれ締結部材を配置して,前記サセプタを固定するようにしてもよい。 The susceptor is configured such that an outer diameter of the susceptor is larger than an outer diameter of the substrate to be processed, and the fastening member is inserted into a hole formed perpendicular to a portion protruding outward from the substrate to be processed. It is preferable that the annular groove is formed across the hole in a portion protruding outward from the substrate to be processed. In this case, a plurality of the hole portions may be formed along a portion protruding outward from the substrate to be processed, and a fastening member may be disposed in each hole portion to fix the susceptor.
これによっても,サセプタの周縁部のうち,締結部材で押さえつけられている部分を環状溝よりも下側に分けることができる。これにより,基板載置台の表面に,締結部材のある部分とない部分との間の熱膨張量の差に起因して生じる撓みが発生することを効果的に防止することができる。また,サセプタの外径を被処理基板の外径よりも大きくし,前記環状溝は被処理基板よりも外側に張り出した部位に設けることによって,熱膨張によって形成されるサセプタの上縁部の曲面を緩やかにすることができる。これにより,被処理基板との接触面をより外側にすることができるので,被処理基板をより安定して載置させることができる。 Also by this, the part pressed down by the fastening member among the peripheral parts of the susceptor can be divided below the annular groove. Thereby, it is possible to effectively prevent the occurrence of the bending caused by the difference in thermal expansion amount between the portion with the fastening member and the portion without the fastening member on the surface of the substrate mounting table. Further, the outer diameter of the susceptor is made larger than the outer diameter of the substrate to be processed, and the annular groove is provided at a portion protruding outward from the substrate to be processed, so that the curved surface of the upper edge portion of the susceptor formed by thermal expansion is provided. Can be relaxed. Thereby, since a contact surface with a to-be-processed substrate can be made outside, a to-be-processed substrate can be mounted more stably.
また,上記環状溝は,前記サセプタの側面から内部に向けて傾斜する傾斜面を有するようにしてもよく,前記サセプタの側面に垂直方向に沿って複数並べて設けるようにしてもよい。 The annular groove may have an inclined surface that inclines from the side surface of the susceptor toward the inside, and a plurality of the annular grooves may be provided side by side along the vertical direction on the side surface of the susceptor.
本発明によれば,締結部材で固定された基板載置台において,周囲に環状溝を設けることによって,基板載置台の表面に締結部材のある部分とない部分との間の熱膨張量の差に起因して生じる撓みが発生することを防止できる。 According to the present invention, in the substrate mounting table fixed by the fastening member, by providing an annular groove around the substrate mounting table, the difference in the thermal expansion amount between the portion with the fastening member on the surface of the substrate mounting table and the portion without the fastening member can be reduced. It is possible to prevent the bending caused by the occurrence.
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(基板処理装置)
先ず,本発明にかかる基板載置台を適用可能な基板処理装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。ここでは,基板処理装置として,基板載置台に載置された半導体ウエハ(以下,単に「ウエハ」とも称する)Wに対してエッチング,成膜などのプラズマ処理を施すプラズマ処理装置を例に挙げて説明する。図1は,本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す縦断面図である。図2は,載置台を上方から見た図であり,図1に示す載置台の断面図は図2に示すA−A断面図に相当する。
(Substrate processing equipment)
First, an embodiment of a substrate processing apparatus to which a substrate mounting table according to the present invention can be applied will be described with reference to the drawings. Here, as an example of the substrate processing apparatus, a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as etching and film formation on a semiconductor wafer (hereinafter also simply referred to as “wafer”) W mounted on a substrate mounting table will be described. explain. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a view of the mounting table as viewed from above, and the sectional view of the mounting table shown in FIG. 1 corresponds to the AA sectional view shown in FIG.
図1に示すように,プラズマ処理装置100は,金属製(例えばアルミニウム製)の筒状(例えば円筒状)に形成された処理室(チャンバ)102を備える。なお,処理室102の形状は円筒状に限られるものではない。例えば角筒状(例えば箱状)であってもよい。処理室102はグランドに接地されている。処理室102内の底部には,ウエハWを載置する下部電極としての載置台200が配設されている。処理室102の天井部には載置台200と対向して平行に配設された上部電極としてのシャワーヘッド110が設けられている。
As shown in FIG. 1, the
下部電極としての載置台200には第1高周波電源150が整合器152を介して接続されており,上部電極としてのシャワーヘッド110には上記第1高周波電源150よりも周波数の高い電力を出力する第2高周波電源160が整合器162を介して接続されている。また,載置台200には,ハイパスフィルタ154が接続されており,シャワーヘッド110には,ローパスフィルタ164が接続されている。
A first high-
載置台200は,図2に示すように略円柱状に形成される。なお,載置台200の形状についても円柱状に限られるものではない。例えば角柱状(例えば多角柱状)であってもよい。このような載置台200の具体的構成の詳細については後述する。 The mounting table 200 is formed in a substantially cylindrical shape as shown in FIG. In addition, the shape of the mounting table 200 is not limited to a cylindrical shape. For example, a prismatic shape (for example, a polygonal prism shape) may be used. Details of the specific configuration of the mounting table 200 will be described later.
載置台200の上方には,これと平行に対向するように,上部電極として機能するガス導入部としてのシャワーヘッド110が対向配置されている。シャワーヘッド110はその周縁部を被覆するシールドリング112を介して処理室102の天井部に取り付けられている。なお,処理室102の天井部は蓋部として開口可能に構成されており,蓋部と側壁との間には気密を保持するための例えばOリングなどのシール部材114が設けられている。シャワーヘッド110は,内部に拡散室116を有するとともに,載置台200と対向する下面には処理ガスを吐出する多数の吐出孔118が形成されている。
Above the mounting table 200, a
シャワーヘッド110には,ガス供給部120が接続されている。ガス供給部120は例えば図1に示すように構成される。すなわち,シャワーヘッド110の上部にはガス導入口121が形成されており,ガス導入口121にはガス供給配管123を介してガス供給源122が接続されている。ガス供給配管123の途中には処理ガスの流量を制御する流量制御器例えばマスフローコントローラ124,開閉バルブ126が介在している。このようなガス供給部120によれば,ガス供給源122からの処理ガスは,マスフローコントローラ(MFC)124により所定の流量に制御されて,ガス導入口121からシャワーヘッド110に供給される。そして,処理ガスはシャワーヘッド110の拡散室116内で拡散して各吐出孔118から処理室102内に供給される。
A
図1では説明を簡単にするため,ガス供給部120を一系統のガスラインで表現しているが,ガス供給部120は単一のガス種の処理ガスを供給する場合に限られるものではなく,複数のガス種を処理ガスとして供給するものであってもよい。この場合には,複数のガス供給源を設けて複数系統のガスラインで構成し,各ガスラインにマスフローコントローラを設けてもよい。
In FIG. 1, the
このようなガス供給部120により処理室102内に供給する処理ガスとしては,例えばエッチングでは,F,Clなどを含むハロゲン系ガスが用いられる。具体的にはSiO2膜などのシリコン酸化膜をエッチングする場合には,CHF3ガスなどが処理ガスとして用いられる。また,HfO2,HfSiO2,ZrO2,ZrSiO4などの高誘電体薄膜をエッチングする場合には,BCl3ガスを処理ガスとしたり,BCl3ガスとO2ガスとの混合ガスを処理ガスとして用いられる。
As a processing gas supplied into the
本実施形態にかかるシャワーヘッド110は,処理ガスと添加ガスを予め混合して処理室102内に供給するいわゆるプリミックスタイプであるが,このシャワーヘッド110に代えて,各ガスを独立して処理室102内に供給するポストミックスタイプのシャワーヘッドを備えるようにしてもよい。
The
処理室102の側壁には基板搬入出口104を開閉するためのゲートバルブ106が設けられている。また,処理室102の側壁の下方には排気口が設けられ,排気口には排気管108を介して真空ポンプ(図示せず)を含む排気装置109が接続される。この排気装置109により処理室102の室内を排気することによって,プラズマ処理中に処理室102内を所定の真空雰囲気に維持することができる。
A
プラズマ処理装置100には,制御部(全体制御装置)300が接続されており,この制御部300によってプラズマ処理装置100の各部が制御されるようになっている。また,制御部300には,オペレータがプラズマ処理装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや,プラズマ処理装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなる操作部310が接続されている。
A control unit (overall control device) 300 is connected to the
さらに,制御部300には,プラズマ処理装置100で実行される各種処理を制御部300の制御にて実現するためのプログラムやプログラムを実行するために必要なレシピデータなどが記憶された記憶部320が接続されている。
Furthermore, the
記憶部320には,例えばウエハのプロセス処理を実行させるための複数のプロセス処理レシピの他,処理室102内のクリーニング処理など必要な処理を行うためのレシピなどが記憶されている。これらのレシピは,プラズマ処理装置100の各部を制御する制御パラメータ,設定パラメータなどの複数のパラメータ値をまとめたものである。例えばプロセス処理レシピは,例えば処理ガスの流量比,処理室内圧力,高周波電力などのパラメータ値を有する。
The
なお,これらのレシピはハードディスクや半導体メモリに記憶されていてもよく,またCD−ROM,DVD等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で記憶部320の所定位置にセットするようになっていてもよい。
These recipes may be stored in a hard disk or semiconductor memory, and set in a predetermined position of the
制御部300は,操作部310からの指示等に基づいて所望のプロセス処理レシピを記憶部320から読み出して各部を制御することで,プラズマ処理装置100での所望の処理を実行する。また,操作部310からの操作によりレシピを編集できるようになっている。
The
(載置台の構成例)
次に,本実施形態にかかる載置台200の具体的構成について図面を参照しながら詳細に説明する。図3は,図1に示す載置台200の作用を説明するための図である。図3では図1に示す一部の構成を省略している。図1に示すように載置台200は,セラミックなどの絶縁板202を介して処理室102の底部に取り付けられている。載置台200は,下部電極本体を構成するサセプタ210とこれを下方で支持するサセプタ支持台220とから主に構成されている。これらサセプタ210とサセプタ支持台220は例えばアルミニウムなどからなる。
(Configuration example of mounting table)
Next, a specific configuration of the mounting table 200 according to the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the mounting table 200 shown in FIG. In FIG. 3, a part of the configuration shown in FIG. 1 is omitted. As shown in FIG. 1, the mounting table 200 is attached to the bottom of the
サセプタ支持台220には,例えば温度調整部の1例としての温調媒体流路222が設けられている。温調媒体流路222には図示しない温調媒体供給源からの温調媒体が導入管224を介して導入され,温調媒体流路222を循環して排出管226より排出される。温調媒体としては例えば水,ガルデン(登録商標)などが挙げられる。このような温調媒体を温調媒体流路222に流通させることによって,サセプタ210を所望の温度例えば60℃前後に制御できる。
The
サセプタ210の上面には,静電チャック212がウエハ面積と略同面積で形成されている。この静電チャック212は,例えば2枚の高分子ポリイミドフィルム間やセラミック間に銅箔などの導電膜214を絶縁状態で挟み込むことにより形成され,導電膜214は直流高圧電源216に接続されている。従って,導電膜214に高電圧を印加することによって,静電チャック212の上面にウエハWをクーロン力により吸着保持することができる。
An
サセプタ支持台220とサセプタ210には,これらを貫通してHeなどの伝熱用ガス(バッククーリングガス)を図示しない伝熱用ガス供給源からウエハWの裏面に供給するためのガス通路230が形成されている。
The
サセプタ支持台220とサセプタ210は,複数の締結部材例えばネジ232で結合されている。具体的には図2に示すようにサセプタ210とサセプタ支持台220はウエハWの外径よりも大きな径で構成され,ウエハWよりも外側に張り出した部位にはその周方向に沿ってネジ232を挿入する孔部234が形成されている。各孔部234は例えば図3に示すようにサセプタ210側に形成され,ネジ232のネジ軸を挿入可能な小径部234aと,小径部234aから拡径されてネジ232の頭部を挿入可能な拡径部234bと,サセプタ支持台220側に形成され,ネジ232のネジ軸が螺合するネジ孔234cからなる。なお,締結部材としては,ネジ232に限られるものではなく,ボルト,クラップなど他の締結部材であってもよい。
The
本実施形態にかかる載置台200のように,載置台200の周縁部をネジ232などの締結部材で結合する構成では,締結部材がある部分ではその締結部材によって高さ方向の一部が押さえつけられて自由に熱膨張できない部分が存在するのに対して,締結部材がない部分では高さ方向に自由に熱膨張できる。このため,プラズマを形成した場合にプラズマからの入熱によって載置台200が熱膨張すると,その周縁部表面では,締結部材がある部分とない部分との間で高さが変わり,結果として載置台200の表面にうねりのような撓みが発生する場合がある。これを防止するため,本実施形態では,載置台200の側面の周囲に全周にわたって環状溝240を設けている。
In the configuration in which the peripheral portion of the mounting table 200 is coupled by a fastening member such as a
このような本実施形態にかかる載置台200を,環状溝240がない載置台201と比較しながら詳細に説明する。図4〜図6は比較例としての環状溝240がない載置台201の作用説明図である。図4はネジ232による締付位置が低い場合(ネジ232が短い場合)であり,図5はネジ232による締付位置が高い場合(ネジ232が長い場合)であり,図6は環状溝240がないサセプタ210の斜視図である。図6では,プラズマを生起してサセプタ210が熱膨張した際の表面状態を模式的に2点鎖線で示したものである。図7,図8は,本実施形態にかかる環状溝240がある載置台200の作用説明図である。図8は環状溝240があるサセプタ210の斜視図である。
The mounting table 200 according to the present embodiment will be described in detail while comparing with the mounting table 201 without the
図3に示すようにサセプタ210の上部はプラズマPからの入熱で高温となり,サセプタ210の下部は温度調整部により所望の温度に保持される。このため,サセプタ210の上部と下部には温度差(例えば100℃〜200℃)が発生し,サセプタ210は高さ方向及び水平方向に熱膨張する。
As shown in FIG. 3, the upper part of the
先ず,サセプタ210の高さ方向の熱膨張に注目して,本実施形態にかかる環状溝240がある載置台200について,環状溝240がない載置台201と比較しながら説明する。図4に示すようにサセプタ210の周縁部のうち,ネジ232がある部分(図4の比右側)とない部分(図4の左側)では,高さ方向の熱膨張量が異なる。これは,ネジ232がない部分ではサセプタ210の下面から上面まで押さえつけられる部分がないので高さ方向に自由に熱膨張するのに対して,ネジ232がある部分ではネジ232で締め付けている部分(ネジ232の頭部の下面から下側部分)hbは押さえつけられているので高さ方向に熱膨張し難いからである。
First, paying attention to the thermal expansion in the height direction of the
すなわち,ネジ232がある部分では,ネジ232で締め付けていない部分(ネジ232の頭部の下面から上側部分)haのみが高さ方向に自由に熱膨張することになるので,サセプタ210のネジ232がある部分とない部分では熱膨張量に差(h’−ha’)が生じることになる。しかも,図5に示すようにネジ232による締付位置が高いほど,自由に熱膨張できる高さが減少するため,ネジ232がある部分とない部分の熱膨張量の差(h’−ha’)が大きくなる。
That is, in the portion where there is a
この熱膨張量の差は僅かではあるが,これによってネジ232がある部分とない部分とでサセプタ210の表面の高さが変わってしまうため,例えば図6に示す2点鎖線のようにサセプタ210の表面に周方向に沿ってうねりのような撓みが発生する。この撓みは,ネジ232がある部分では低く,ネジ232がない部分では高くなる。また,サセプタ210の周縁部に向かうほど表面高さの差が大きくなり,中心部に向かうほど表面高さの差が小さくなる傾向になる。このような傾向があるのは,サセプタ210の中心部はウエハWによって隠れるのでプラズマの入熱の影響を受け難いのに対して,周縁部はウエハWで隠れないのでプラズマの入熱の影響を受け易いからと考えられる。
Although the difference in the amount of thermal expansion is slight, the height of the surface of the
このようにサセプタ210の表面に撓みが発生すると,ウエハWの表面温度分布に影響を与えるのでプラズマ処理の面内均一性が低下してしまうという問題がある。この点,サセプタ210の高さを高くすれば,ネジ232がある部分のうち,ネジ232で押さえつけられる部分hbに対して自由に膨張できる部分haを相対的に増やすことができるので,ネジ232がある部分とネジ232がない部分との熱膨張量の差を緩和できるとも考えられる。ところが,これでは載置台200の高さが高くなってしまうため,処理室102を大きくする必要があり,ひいてはプラズマ処理装置100の大型化に繋がるため,好ましくない。
As described above, when the surface of the
そこで,本実施形態では,サセプタ210の側面に環状溝240を形成することでネジ232がある部分とネジ232がない部分との間の熱膨張量の差をなくすようにしている。これによれば,載置台200の高さを変えずに,サセプタ210の表面に発生する撓みを防止することができる。本実施形態によれば,特に熱膨張によって高さの差が大きくなる周縁部の撓みを抑制することで,サセプタ210の表面に発生する撓みをより効果的に防止できる。
Therefore, in the present embodiment, the
具体的には,図7に示すようにサセプタ210の側面に全周に渡って環状溝240を形成する。これにより,サセプタ210のネジ232がある部分もネジ232がない部分も,環状溝240より下側の部分(環状溝240の底面からサセプタ210の下面までの部分)hxでは熱膨張により高さが変わっても環状溝240内に収まる。このため,ネジ232がある部分とない部分との熱膨張量の差(hx’−hx’’)が,環状溝240より上側の部分hyに影響が及ばないのでサセプタ210の周縁部表面の高さが変化することもない。さらに,環状溝240より上側の部分hyはサセプタ210のネジ232がある部分もない部分も同じ厚みになるため,高さ方向の熱膨張量hy’は同じになる。
Specifically, as shown in FIG. 7, an
これによれば,図6に示すようにサセプタ210がプラズマの入熱により熱膨張したときに,サセプタ210の表面高さの差をなくすことができるので,サセプタ210の表面に発生する撓みを防止できる。この場合,熱膨張によって高さの差が大きくなる周縁部の撓みを抑制できるので,サセプタ210の表面に発生する撓みをより効果的に抑制できる。これにより,ウエハWの温度を均一に保つことができ,プラズマ処理の均一性を向上させることができる。
According to this, when the
次に,上述したサセプタ210の水平方向の熱膨張に注目して,本実施形態にかかる環状溝240がある載置台200を環状溝240がない載置台201と比較しながら説明する。図9,図10は比較例としての環状溝240がない載置台201の作用説明図である。図11は本実施形態にかかる環状溝240がある載置台201の作用説明図である。図9〜図11は,サセプタ210の熱膨張による変形を模式的に表したものである。図9はウエハWよりも径が小さいサセプタ210の場合であり,図10はウエハWよりも径が大きいサセプタ210の場合である。
Next, paying attention to the horizontal thermal expansion of the
なお,静電チャック212の表面もサセプタ210の表面と同様に変形するので,サセプタ210の表面の変形が静電チャック212の表面の変形として,ここでは静電チャック212を省略して説明する。
Since the surface of the
ウエハWが載置される載置面は,ウエハW全体が密着できる平坦であることが好ましい。ところが,実際には載置面を正確に平坦に加工するのは困難である。このため,通常は載置面の中心部が僅かに凹となるように加工してウエハWとの接触面が環状になるようにすることで,ウエハWの周縁部が浮かないようにしている。すなわち,もし載置面の中心部が凸であれば,ウエハWとの接触面は中心部付近になるのでウエハWの周縁部が浮いてしまう虞がある。これに対して,載置面の中心部が凹であれば,ウエハWとの接触面は水平方向の外側に環状になるのでウエハWの周縁部が浮かないようにすることができる。 The mounting surface on which the wafer W is mounted is preferably flat so that the entire wafer W can be in close contact. However, in practice, it is difficult to process the mounting surface accurately and flatly. For this reason, normally, the peripheral portion of the wafer W is prevented from floating by processing the center portion of the mounting surface to be slightly concave so that the contact surface with the wafer W is annular. . That is, if the center portion of the mounting surface is convex, the contact surface with the wafer W is near the center portion, so that the peripheral portion of the wafer W may float. On the other hand, if the center portion of the mounting surface is concave, the contact surface with the wafer W is annular in the outer side in the horizontal direction, so that the peripheral portion of the wafer W can be prevented from floating.
ところで,サセプタが熱膨張した場合は,上縁部が曲面になる傾向がある。しかも,この曲面は載置台の径が小さいほど急になり,載置台の径が大きいほど緩くなる傾向にある。例えば比較例にかかる環状溝240がないサセプタ210において,熱膨張によって上縁部に生じる曲面は,ウエハWよりも小さい径の場合(図9)では急になるのに対して,ウエハWよりも大きい径の場合(図10)は緩くなり,ウエハWとの接触面もより外側に移行する。従って,サセプタの径はウエハWよりも大きく張り出すようにすることが好ましい。
By the way, when the susceptor is thermally expanded, the upper edge portion tends to be a curved surface. In addition, this curved surface tends to be steeper as the mounting table diameter is smaller, and becomes gentler as the mounting table diameter is larger. For example, in the
この点,本実施形態にかかる環状溝240があるサセプタ210において,熱膨張によって上縁部に生じる曲面は,図11に示すように図10に示す場合よりもさらに緩くなり,ウエハWとの接触面もさらに外側に移行する。これは,環状溝240を形成することにより,サセプタ210の周縁部の高さ方向の熱膨張量が少なくなるからである。従って,本実施形態にかかる載置台200によれば,ウエハWとの接触面をより外側に移行させることができるので,ウエハWをより安定させることができる。
In this respect, in the
以上詳述したように,本実施形態にかかる載置台200によれば,ウエハWの載置面よりも外側の周縁部に,その周方向に沿って側面から内部に向かう環状溝240を形成することにより,ネジ232がある部分とネジ232がない部分の熱膨張量の差をなくすことができる。これにより,載置台200の高さを変えずに,サセプタ210の表面に発生する撓みを防止することができる。
As described in detail above, according to the mounting table 200 according to the present embodiment, the
なお,環状溝240は,少なくともネジ232の頭部の下面から上側に設けることが好ましく,環状溝240の水平方向の深さは,少なくともネジ232が挿入される孔部234の拡径部よりも中心部側になるようにすることが好ましい。これにより,環状溝240よりも下側の部分の熱膨張の影響が環状溝240よりも上側の部分に影響を及ぼすことを防止できる。これにより,熱膨張量に差が出る要因を払拭できるので,サセプタ210の表面に発生する撓みを防止できる。
The
また,環状溝240の形状は,上述したものに限られるものではない。例えば図12に示すように環状溝240の下面は斜面であってもよい。また図13に示すように環状溝240を複数(例えば2つ)の溝部242で構成してもよい。また,環状溝240は1つのサセプタ210の外周を削るように形成してもよく,サセプタ210を上部サセプタと下部サセプタで構成し,上部サセプタの下面と下部サセプタの上面を切欠を形成して,上部サセプタと下部サセプタを接合させることでそれぞれの切欠部により環状溝240を形成するようにしてもよい。
Further, the shape of the
また,上記実施形態では,サセプタ210をサセプタ支持台220にネジ232で固定する載置台に本発明を適用した場合について説明したが,これに限定されるものではない。例えばサセプタ210を直接絶縁板202に固定する載置台に適用してもよい。この場合,温度調整部はサセプタ210に設けるようにしてもよい。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where this invention was applied to the mounting base which fixes the
上記実施形態により詳述した本発明については,複数の機器から構成されるシステムに適用しても,1つの機器からなる装置に適用してもよい。上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体をシステムあるいは装置に供給し,そのシステムあるいは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体等の媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても,本発明が達成され得る。 The present invention described in detail in the above embodiment may be applied to a system composed of a plurality of devices or an apparatus composed of one device. A medium such as a storage medium storing a software program for realizing the functions of the above-described embodiments is supplied to the system or apparatus, and the computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus is stored in the medium such as the storage medium. The present invention can also be achieved by reading and executing the program.
この場合,記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施形態の機能を実現することになり,そのプログラムを記憶した記憶媒体等の媒体は本発明を構成することになる。プログラムを供給するための記憶媒体等の媒体としては,例えば,フロッピー(登録商標)ディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,CD−RW,DVD−ROM,DVD−RAM,DVD−RW,DVD+RW,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROMなどが挙げられる。また,媒体に対してプログラムを,ネットワークを介してダウンロードして提供することも可能である。 In this case, the program itself read from the medium such as a storage medium realizes the functions of the above-described embodiment, and the medium such as the storage medium storing the program constitutes the present invention. Examples of the medium such as a storage medium for supplying the program include a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a CD-RW, a DVD-ROM, and a DVD-RAM. DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, and the like. It is also possible to provide a program downloaded to a medium via a network.
なお,コンピュータが読み出したプログラムを実行することにより,上述した実施形態の機能が実現されるだけでなく,そのプログラムの指示に基づき,コンピュータ上で稼動しているOSなどが実際の処理の一部または全部を行い,その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も,本発明に含まれる。 Note that by executing the program read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS or the like running on the computer is part of the actual processing based on the instructions of the program. Alternatively, the case where the functions of the above-described embodiment are realized by performing all the processing and the processing is included in the present invention.
さらに,記憶媒体等の媒体から読み出されたプログラムが,コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後,そのプログラムの指示に基づき,その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い,その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合も,本発明に含まれる。 Furthermore, after a program read from a medium such as a storage medium is written to a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function is determined based on the instructions of the program. The present invention also includes a case where the CPU or the like provided in the expansion board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
例えば,本発明はプラズマCVD,プラズマ酸化,プラズマ窒化,スパッタリングなどを実行する他のプラズマ処理装置や熱処理装置など他の基板処理装置の基板載置台にも適用可能である。また,本発明における被処理基板は半導体ウエハに限られるものではなく,フラットパネルディスプレイ用の各種基板やフォトマスク,CD基板,プリント基板等であってもよい。 For example, the present invention can also be applied to a substrate mounting table of another substrate processing apparatus such as another plasma processing apparatus or a heat treatment apparatus that performs plasma CVD, plasma oxidation, plasma nitridation, sputtering, or the like. Further, the substrate to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be various substrates for flat panel displays, photomasks, CD substrates, printed substrates, and the like.
本発明は,半導体ウエハやFPD用基板などの被処理基板を載置する基板載置台及び基板処理装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a substrate mounting table and a substrate processing apparatus for mounting a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or an FPD substrate.
100 プラズマ処理装置
102 処理室
104 基板搬入出口
106 ゲートバルブ
108 排気管
109 排気装置
110 シャワーヘッド
112 シールドリング
114 シール部材
116 拡散室
118 吐出孔
120 ガス供給部
121 ガス導入口
122 ガス供給源
123 ガス供給配管
124 マスフローコントローラ(MFC)
152 整合器
154 ハイパスフィルタ(HPF)
162 整合器
164 ローパスフィルタ(LPF)
200,201 載置台
202 絶縁板
210 サセプタ
212 静電チャック
214 導電膜
216 直流高圧電源
220 サセプタ支持台
222 温調媒体流路
224 導入管
226 排出管
230 ガス通路
232 ネジ
234 孔部
234a 小径部
234b 拡径部
234c ネジ孔
240 環状溝
242 溝部
300 制御部
310 操作部
320 記憶部
W ウエハ
DESCRIPTION OF
152
162
200, 201 mounting table 202 insulating
Claims (8)
載置台本体を構成するサセプタと,
前記サセプタの周縁部を前記処理室内に固定する締結部材と,
前記サセプタの側面の周囲に全周に渡って設けられた環状溝と,
を備えることを特徴とする基板載置台。 A substrate mounting table provided in a processing chamber of a substrate processing apparatus for mounting a substrate to be processed,
A susceptor constituting the mounting table body;
A fastening member for fixing a peripheral portion of the susceptor in the processing chamber;
An annular groove provided around the entire circumference of the side surface of the susceptor;
A substrate mounting table characterized by comprising:
前記締結部材は,前記被処理基板よりも外側に張り出した部位に垂直に形成された孔部に挿入して配置し,
前記環状溝は,前記被処理基板よりも外側に張り出した部位に前記孔部を横切って形成したことを特徴とする請求項3に記載の基板載置台。 The susceptor is configured such that its outer diameter is larger than the outer diameter of the substrate to be processed.
The fastening member is inserted and arranged in a hole formed perpendicular to a portion protruding outward from the substrate to be processed,
4. The substrate mounting table according to claim 3, wherein the annular groove is formed across the hole at a portion protruding outward from the substrate to be processed. 5.
前記各孔部にそれぞれ締結部材を配置して,前記サセプタを固定したことを特徴とする請求項4に記載の基板載置台。 A plurality of the hole portions are formed along a portion protruding outward from the substrate to be processed,
The substrate mounting table according to claim 4, wherein a fastening member is disposed in each of the holes to fix the susceptor.
減圧可能に構成された処理室と,
前記処理室内の下方に配置され,前記被処理基板を載置する基板載置台と,
処理ガスを前記処理室に供給するガス供給部と,
前記処理室内の上方に配置され,前記ガス供給部からのガスを前記基板載置台上の被処理基板に向けて導入するガス導入部と,を備え,
前記基板載置台は,載置台本体を構成するサセプタと,前記サセプタの周縁部を前記処理室内に固定する締結部材と,前記サセプタの側面の周囲に全周に渡って設けられた環状溝とを備えることを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed,
A processing chamber configured to be depressurized;
A substrate mounting table disposed below the processing chamber and mounting the substrate to be processed;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A gas introduction unit that is disposed above the processing chamber and introduces a gas from the gas supply unit toward a substrate to be processed on the substrate mounting table;
The substrate mounting table includes a susceptor that constitutes a mounting table main body, a fastening member that fixes a peripheral portion of the susceptor in the processing chamber, and an annular groove that is provided around the side surface of the susceptor. A substrate processing apparatus comprising the substrate processing apparatus.
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