JP7110020B2 - 基板支持装置およびプラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、基板支持装置およびプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理装置において、処理容器内で基板を支持する基板支持装置として、静電チャックとリフトピンとが用いられる場合がある。静電チャックは、処理容器内で基板を静電吸着する。リフトピンは、静電チャックに対して基板の受け渡しを行う。
特開２００４－２５９９７４号公報 特開２０００－１９５９３５号公報
リフトピンの周辺では、基板に対するプラズマ処理時に異常放電が起きる場合がある。
一つの実施形態は、リフトピン周辺での異常放電を抑制可能な基板支持装置およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
実施形態の基板支持装置は、プラズマ処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、少なくともセラミックを含んで構成される載置板を備え、前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対して前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、前記静電チャックは、前記載置板の下にヒータと均熱板とを備え、前記カバーは、前記リフトピンが前記静電チャック内部に収納された状態で、前記静電チャックの前記均熱板と略等しい高さに位置する均熱板を前記カバーの内部に含む。
図１は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態１にかかるリフトピン及びカバーの構成の一例を模式的に示す図である。 図３は、実施形態１にかかるリフトピンの動作の一例を示す模式図である。 図４は、実施形態２にかかるリフトピン及びカバーの構成の一例を模式的に示す図である。 図５は、実施形態２にかかるリフトピンの動作の一例を示す模式図である。
以下に、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施形態により、本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
［実施形態１］
図１～図３を用いて、実施形態１の基板支持装置およびプラズマ処理装置について説明する。
（プラズマ処理装置の構成例）
図１は、実施形態１にかかるプラズマ処理装置１の構成の一例を模式的に示す断面図である。プラズマ処理装置１は、例えばＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置として構成されている。
図１に示すように、プラズマ処理装置１は、気密に構成された、例えばアルミニウム製の処理容器としてのチャンバ１１を備える。
チャンバ１１の上部付近には、ガス供給口１３が設けられている。ガス供給口１３には、配管を通じて図示しないガス供給装置が接続され、プラズマ処理時に使用される処理ガスが供給される。
チャンバ１１の上部付近であって、ガス供給口１３の下方には、上部電極として機能するシャワーヘッド１８が設けられている。シャワーヘッド１８には、板の厚さ方向を貫通する複数のガス吐出口１８ｇが設けられている。ガス供給口１３から供給された処理ガスは、ガス吐出口１８ｇを介してチャンバ１１内に導入される。
シャワーヘッド１８の下方には、シャワーヘッド１８に対向するように静電チャック２０が配置されている。静電チャック２０は、処理対象のウェハ１００を水平に支持するとともに、下部電極として機能する。チャンバ１１の側面には図示しないウェハ１００の搬入出口が設けられており、ウェハ１００はこの搬入出口より図示しないアームによってチャンバ１１内の静電チャック２０に載置される。
静電チャック２０は、チャンバ１１の中央付近の底壁から鉛直上方に筒状に突出する支持部１２上に支持されている。支持部１２は、シャワーヘッド１８と平行に対向するように静電チャック２０を支持する。また、支持部１２は、シャワーヘッド１８から所定の距離を隔てたチャンバ１１の中央付近に位置するように静電チャック２０を支持する。このような構造によって、シャワーヘッド１８と静電チャック２０とは、一対の平行平板電極を構成している。
また、静電チャック２０は、ウェハ１００を静電吸着するチャック電極２６等の静電チャック機構を備える。チャック電極２６には、直流電力を供給する給電線４５が接続されている。給電線４５には、吸着電源４６が接続されている。静電チャック２０の、その他の内部構成については後述する。
下部電極として機能する静電チャック２０には、高周波電力を供給する給電線４１が接続されている。給電線４１には、ブロッキングコンデンサ４２、整合器４３および高周波電源４４が接続されている。高周波電源４４からは、プラズマ処理時に所定の周波数の高周波電力が静電チャック２０に供給される。
静電チャック２０の外周には、静電チャック２０の側面および底面の周縁部を覆うようにインシュレータリング１５が配置されている。インシュレータリング１５で覆われた静電チャック２０の上方の外周には、フォーカスリング１６が設けられている。フォーカスリング１６は、ウェハ１００のエッチング時に、電界がウェハ１００の周縁部で鉛直方向（ウェハ面に垂直な方向）に対して偏向しないように電界を調整する。
インシュレータリング１５とチャンバ１１の側壁との間には、バッフルプレート１７が設けられている。バッフルプレート１７は、板の厚さ方向を貫通する複数のガス排出孔１７ｅを有する。
バッフルプレート１７よりも下部のチャンバ１１にはガス排気口１４が設けられている。ガス排気口１４には、配管を通じて図示しない排気手段である真空ポンプが接続されている。
チャンバ１１内の静電チャック２０およびバッフルプレート１７と、シャワーヘッド１８とで仕切られた領域は、プラズマ処理室６１となる。シャワーヘッド１８で仕切られたチャンバ１１内の上部の領域は、ガス供給室６２となる。静電チャック２０およびバッフルプレート１７で仕切られたチャンバ１１内の下部の領域はガス排気室６３となる。
ウェハ１００のプラズマ処理時には、静電チャック２０上に処理対象であるウェハ１００が載置され、静電チャック機構によって吸着される。また、ガス排気口１４に接続される図示しない真空ポンプでチャンバ１１内が真空引きされる。チャンバ１１内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置からガス供給室６２に処理ガスが供給され、シャワーヘッド１８のガス吐出口１８ｇを介してプラズマ処理室６１に供給される。上部電極であるシャワーヘッド１８を接地した状態で、下部電極である静電チャック２０に高周波電圧を印加して、プラズマ処理室６１内にプラズマを生成させる。下部電極側には高周波電圧による自己バイアスにより、プラズマとウェハ１００との間に電位勾配が生じ、プラズマ中のイオンが静電チャック２０へと加速されることになり、異方性エッチング処理が行われる。
次に、静電チャック２０の詳細の構成について説明する。
静電チャック２０は、例えばアルミニウム製の母材２１を備えている。母材２１は平坦な上面を有する。母材２１の上面には、接着層２２を介して板状のヒータ２３が配置される。ヒータ２３はウェハ１００を昇温する。ヒータ２３の上面にはアルミニウム板等である均熱板２４が配置される。均熱板２４はウェハ１００面内の温度分布を均一に保つ。接着層２２、ヒータ２３、及び均熱板２４の外周は、エポキシ樹脂等の接着保護層２５で覆われている。接着保護層２５は、接着層２２、ヒータ２３、及び均熱板２４をプラズマから保護する。均熱板２４の上面にはチャック電極２６が埋め込まれたセラミックプレート２７が配置される。セラミックプレート２７は、例えば酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製である。ウェハ１００の載置板であるセラミックプレート２７の上面には、エンボス加工等により複数のバンプ２７ｂが配置され、ウェハ１００を支持する。
静電チャック２０には、母材２１からセラミックプレート２７までを貫く複数のガス穴２８が設けられている。複数のガス穴２８には、図示しないガス供給管が接続されている。ガス供給管を通じて、セラミックプレート２７の上面とウェハ１００の裏面との間隙にＨｅガス等の不活性ガスが供給され、ヒータ２３の熱をウェハ１００に伝える。
静電チャック２０には、母材２１からセラミックプレート２７までを貫く複数のリフトピン収納穴２９が設けられている。それぞれのリフトピン収納穴２９の内壁には絶縁性の支持部材２９ｓが設けられている。支持部材２９ｓの上端部は、リフトピン収納穴２９の中心方向側が低くなるよう傾斜した形状を有する。これにより、支持部材２９ｓ上端部へのダスト溜りを抑制することができる。支持部材２９ｓは、その上端部において、後述するリフトピンのカバーを支持する。複数のリフトピン収納穴２９のそれぞれには、図示しないリフトピンが収納されている。チャンバ１１に対するウェハ１００の搬入出時、複数のリフトピンは、ウェハ１００を静電チャック２０上方の搬送位置にて支持する。
（リフトピン及びカバーの構成例）
次に、図２及び図３を用いて、リフトピン５０及びカバー３０について説明する。図２は、実施形態１にかかるリフトピン５０及びカバー３０の構成の一例を模式的に示す図である。
図２に示すように、個々のリフトピン５０は、静電チャック２０のリフトピン収納穴２９に挿入可能な棒状の部材である。リフトピン５０の上端部は、例えば丸みを帯びたシリンダ型である。リフトピン５０は、例えば石英またはサファイア等で構成されている。リフトピン５０は、静電チャック２０のリフトピン収納穴２９から突出してウェハ１００を裏面から支持する。
リフトピン５０には、リフトピン５０の上部を覆うカバー３０が着脱可能に被せられている。カバー３０は、リフトピン５０の上端部を覆う蓋部３１と、リフトピン５０の側面を覆う筒部３２とを備える。蓋部３１および筒部３２は、例えば、静電チャック２０のセラミックプレート２７と同様、主に酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムで構成されている。
蓋部３１は、上面に工具穴３３を有し、内壁にねじ溝を備える。筒部３２は上部側面にねじ山を備える。蓋部３１上面の工具穴３３にドライバ等を当てて回転させることで、蓋部３１を筒部３２にはめ込むことが可能である。このとき、はめ込み量を調整することで、リフトピン５０上端からの蓋部３１の上面高さを調整することができる。
蓋部３１を筒部３２にはめ込む際、蓋部３１と筒部３２との間には、均熱板３４が挿入される。均熱板３４は、例えばアルミニウム製の板状部材である。
筒部３２の下端部は封止構造を有している。下端部の封止構造は、例えば下端部に設けられた環状の溝等である。下端部の溝には、例えばＯ－リング３５がはめ込まれている。Ｏ－リング３５は、例えばエラストマー等により構成される環状の部材である。
主に、上述の静電チャック２０、リフトピン５０、及びカバー３０により、プラズマ処理装置１のチャンバ１１内でウェハ１００を支持する基板支持装置が構成される。
図３は、実施形態１にかかるリフトピン５０の動作の一例を示す模式図である。
図３（ａ）は、ウェハ１００の搬入出時、リフトピン５０が静電チャック２０上方の搬送位置にてウェハ１００を支持する様子を示す。図３（ｂ）は、リフトピン５０が静電チャック２０のリフトピン収納穴２９に収納される様子を示す。図３に示すように、リフトピン５０がウェハ１００を支持しつつ昇降することで、チャンバ１１へのウェハ１００の搬入出を可能にする。
具体的には、図３（ａ）に示すように、ウェハ１００のチャンバ１１への搬入出時、リフトピン５０は静電チャック２０から突出し、ウェハ１００を静電チャック２０上方の搬送位置にて支持する。このとき、リフトピン５０は、ウェハ１００の裏面側から、カバー３０を介してウェハ１００を支持する。この搬送位置にて、リフトピン５０と図示しないアームとの間で、ウェハ１００の受け渡しが行われる。
アームからウェハ１００を受け渡されたリフトピン５０は、図３（ｂ）のように下降して、静電チャック２０のリフトピン収納穴２９に収納される。これにより、ウェハ１００は静電チャック２０上に載置され、静電チャック機構によって静電チャック２０の上面に静電吸着される。このとき、Ｈｅガス等がガス穴２８からウェハ１００裏面に供給される。Ｈｅガスは、主にウェハ１００裏面と静電チャック２０のセラミックプレート２７とセラミックプレート２７に設けられたバンプ２７ｂとにより囲まれた空間に満たされ、ヒータ２３の熱をウェハ１００に伝える。
一方、リフトピン５０は、リフトピン収納穴２９内の支持部材２９ｓの上端部位置よりもさらに下方に下降する。図３（ｂ）に示すリフトピン５０の下降位置は、ウェハ１００がプラズマ処理される間のリフトピン５０の待機位置である。これにより、カバー３０の下端部が支持部材２９ｓ上端部に支持された状態となり、リフトピン５０からカバー３０が外れる。支持部材２９ｓに支持されたカバー３０の上面の高さは、好ましくは、静電チャック２０のセラミックプレート２７の上面の高さと略等しい。また、支持部材２９ｓに支持されたカバー３０内の均熱板３４の高さは、好ましくは、静電チャック２０の均熱板２４の高さと略等しい。
リフトピン５０の周辺には、カバー３０と支持部材２９ｓとにより囲まれた空間が形成される。この空間を下部空間６５とし、上述のウェハ１００裏面と静電チャック２０の上面とで囲まれた空間を上部空間６４とする。カバー３０の下端部の封止構造が支持部材２９ｓ上端部に当接されることで、カバー３０と支持部材２９ｓとの当接部分は封止されている。このため、リフトピン５０周囲の下部空間６５は上部空間６４から隔絶されており、上部空間６４を満たすＨｅガスの下部空間６５への進入が抑制される。
下部空間６５は、チャンバ１１の底壁から突出する支持部１２（図１参照）の筒状空間に繋がっている。この筒状空間は、少なくともチャンバ１１内が真空に引かれているとき、チャンバ１１内と同程度の真空状態となっているか、あるいは、チャンバ１１より高圧（陽圧）の真空状態となっている。リフトピン５０周囲の下部空間６５も同様に真空状態またはチャンバ１１より高圧（陽圧）の真空状態となっている。
以上のように構成されるカバー３０の効果について説明する。
静電チャックとリフトピンとにより構成される基板支持装置には、リフトピン周辺での異常放電、およびウェハ面内の温度分布の不均一性の課題がある。
ウェハのプラズマ処理中、静電チャックのリフトピン収納穴に収納されるリフトピン周辺では、リフトピン上端部とウェハ間、リフトピン上端部とチャック電極間等で異常放電が発生する場合がある。リフトピンは棒状部材であるため、このように放電が飛びやすい。
本発明者は、リフトピンの形状に加えて、ウェハにヒータの熱を伝えるＨｅガスにも異常放電を起こしやすくする要因があることを見出した。ウェハにヒータの熱を伝えるＨｅガス等は、熱伝導率は高いものの、絶縁耐圧が低い。リフトピン周辺はＨｅガス等で満たされているため、異常放電が起きやすい雰囲気となっていることが推察される。
一方、静電チャックのリフトピン収納穴周辺では、ウェハ温度の不均一性が生じやすい。Ｈｅガス等の熱伝導率および熱容量は、セラミックプレート等の静電チャックを構成する部材に比べれば著しく小さく、Ｈｅガス等で満たされるリフトピン収納穴周辺は、静電チャックの構成部材とは熱物性が大きく異なるためである。
実施形態１の静電チャック２０、リフトピン５０、及びカバー３０を備える基板支持装置においては、リフトピン５０を絶縁性のカバー３０で覆っている。これにより、リフトピン５０周辺での異常放電を抑制することができる。
また、実施形態１の基板支持装置においては、リフトピン５０が静電チャック２０内に収納されるプラズマ処理時には、カバー３０が有するＯ－リング３５により、リフトピン５０周辺の下部空間６５が、Ｈｅガス等で満たされる上部空間６４から隔絶される。これにより、リフトピン５０周辺での異常放電をよりいっそう抑制することができる。
また、実施形態１の基板支持装置においては、カバー３０は、例えば静電チャック２０のセラミックプレート２７と同種のセラミックで構成される。これにより、リフトピン収納穴２９周辺での熱物性がセラミックプレート２７と略等しくなり、ウェハ１００面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
また、実施形態１の基板支持装置においては、カバー３０の蓋部３１と筒部３２とは高さ調整可能に構成される。このため、ウェハ１００の搬入出時には、複数のカバー３０の上端部を略同じ高さに調整することができる。これにより、ウェハ１００の搬送に支障をきたすことなく、ウェハ１００面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
また、実施形態１の基板支持装置においては、プラズマ処理時には、カバー３０内部の均熱板３４が、例えば、静電チャック２０の均熱板２４と略同じ高さに位置している。これにより、さらにいっそうウェハ１００面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
［実施形態２］
図４および図５を用いて、実施形態２の基板支持装置について説明する。実施形態２の基板支持装置においては、静電チャックがヒータを有さないクーラント循環方式である点が、上述の実施形態１とは異なる。
図４は、実施形態２にかかるリフトピン１５０及びカバー１３０の構成の一例を模式的に示す図である。図４に示すように、個々のリフトピン１５０は、棒状の上部部材１５１と棒状の下部部材１５２とを備える。上部部材１５１および下部部材１５２は、例えば石英またはサファイア等で構成されている。
上部部材１５１の上端部は、例えば面取りされた平面状である。上部部材１５１の胴体部分には、下部部材１５２の上部を上部部材１５１の下方から挿入可能な空間が設けられている。空間が設けられた胴体部分の内壁は、ねじ溝を備える。下部部材１５２は、上部側面にねじ山を備える。下部部材１５２を挿入した状態で上部部材１５１を回転させることで、上部部材１５１を下部部材１５２にはめ込むことが可能である。このとき、はめ込み量を調整することで、リフトピン１５０の上面の高さを調整することができる。上部部材１５１と下部部材１５２とをこのように連結させた状態で、上部部材１５１はカバー１３０を介してウェハ１００を支持し、下部部材１５２はリフトピン１５０全体を支持する。
実施形態２の静電チャックはヒータ及び均熱板を有さない。そこで、カバー１３０も、よりシンプルな構成となっている。カバー１３０は、リフトピン１５０の上端部を覆う蓋部１３１と、リフトピン１５０の側面を覆う筒部１３２とを備え、リフトピン１５０に対して着脱可能に構成される。蓋部１３１および筒部１３２は一体に成形されている。蓋部１３１および筒部１３２は、例えば、主に酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムで構成されている。
筒部１３２の下端部は封止構造を有している。下端部の封止構造は、例えば下端部に設けられた環状の溝等である。下端部の溝には、例えばＯ－リング１３５がはめ込まれている。
次に、図５を用いて静電チャック１２０の構成について説明する。
図５は、実施形態２にかかるリフトピン１５０の動作の一例を示す模式図である。図５（ａ）は、ウェハ１００の搬入出時、リフトピン１５０が静電チャック１２０上方の搬送位置にてウェハ１００を支持する様子を示す。図５（ｂ）は、リフトピン１５０が静電チャック１２０のリフトピン収納穴１２９に収納される様子を示す。
図５に示すように、静電チャック１２０は、例えばアルミニウム製の母材１２１を備えている。母材１２１の内部には、流路１２１ｐが設けられている。流路１２１ｐには、図示しないクーラントの供給管および排出管が接続され、クーラントの供給管および排出管にはチラーが接続されている。これにより、チラーにより調温されたクーラントが、静電チャック１２０内部の流路１２１ｐを循環する。
母材１２１は平坦な上面を有する。母材１２１の上面には、接着層１２２を介してセラミックプレート１２７が配置される。セラミックプレート１２７は、例えば、カバー１３０と同様、酸化アルミニウム製または窒化アルミニウム製である。セラミックプレート１２７の内部には、チャック電極１２６が埋め込まれている。セラミックプレート１２７の上面には、エンボス加工等により複数のバンプ１２７ｂが配置され、ウェハ１００を支持する。
静電チャック１２０には、母材１２１からセラミックプレート１２７までを貫く複数のガス穴（不図示）が設けられている。ガス穴を通じて、セラミックプレート１２７の上面とウェハ１００の裏面との間隙にＨｅガス等の不活性ガスが供給され、流路１２１ｐを循環するクーラントの熱をウェハ１００に伝える。
静電チャック１２０には、母材１２１からセラミックプレート１２７までを貫く複数のリフトピン収納穴１２９が設けられている。それぞれのリフトピン収納穴１２９の内壁には絶縁性の支持部材１２９ｓが設けられている。複数のリフトピン収納穴１２９のそれぞれには、カバー１３０が被せられたリフトピン１５０が収納される。
主に、実施形態２の静電チャック１２０、リフトピン１５０、及びカバー１３０により、プラズマ処理装置のチャンバ内でウェハ１００を支持する実施形態２の基板支持装置が構成される。
引き続き、図５を用いてリフトピン１５０の動作について説明する。
図５（ａ）に示すように、プラズマ処理装置のチャンバへのウェハ１００の搬入出時、リフトピン１５０は静電チャック１２０から突出し、ウェハ１００を静電チャック１２０上方の搬送位置にて、カバー１３０を介して支持する。
図５（ｂ）に示すように、リフトピン１５０が下降することで、ウェハ１００は静電チャック１２０の上面に静電吸着される。ウェハ１００の裏面にはＨｅガス等が供給される。このとき、主にウェハ１００裏面と静電チャック１２０のセラミックプレート１２７とセラミックプレート１２７に設けられたバンプ１２７ｂとにより囲まれた上部空間１６４が形成される。
リフトピン１５０は、リフトピン収納穴１２９内の支持部材１２９ｓの上端部位置よりもさらに下方の待機位置に下降する。カバー１３０の下端部は、支持部材１２９ｓ上端部に支持される。支持部材１２９ｓに支持されたカバー１３０の上面の高さは、好ましくは、静電チャック１２０のセラミックプレート１２７の上面の高さと略等しい。このとき、リフトピン１５０の周辺には、カバー１３０と支持部材１２９ｓとにより囲まれた下部空間１６５が形成される。下部空間１６５は、Ｈｅガス等で満たされた上部空間１６４から隔絶され、チャンバ内と同程度の真空状態か、あるいは、チャンバより陽圧の真空状態である。
実施形態２の静電チャック１２０、リフトピン１５０、及びカバー１３０を備える基板支持装置においても、上述の実施形態１の基板支持装置と同様の効果を奏する。
実施形態２の基板支持装置においては、静電チャック１２０の構成に合わせ、カバー１３０をよりシンプルな構成とすることができる。
［その他の実施形態］
上述の実施形態１，２のカバー３０，１３０は、封止構造を有することとしたが、これに限られない。チャンバの底壁から突出する支持部（図１の符号１２を参照）の筒状空間が、大気圧等である場合には、ウェハ裏面の上部空間に対して、リフトピン周辺の下部空間がさらなる陽圧となることもあり得る。その場合、カバーの下端部には封止構造を設けず、静電チャックのリフトピン収納穴内の支持部材上端部から、カバーを浮かせ気味に保ち、下部空間側の雰囲気を上部空間側へ流出させることが好ましい。これにより、カバーに圧力負荷がかかってカバーやウェハを破損してしまうことを抑制することができる。
上述の実施形態１，２においては、リフトピン５０，１５０が昇降することにより、静電チャック２０，１２０に対してウェハ１００を受け渡すこととしたが、これに限られない。リフトピンの位置は固定したまま、静電チャックを昇降させることにより、静電チャックにウェハを受け渡すようにしてもよい。このように、リフトピンと静電チャックとの動作は、あくまでも相対的なものである。
上述の実施形態１においては、基板支持装置は平行平板型のＲＩＥ装置として構成されたプロセス処理装置に搭載されることとしたが、これに限られない。基板支持装置が搭載されるプラズマ処理装置は、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）等の他のプラズマソースを用いた装置であってもよい。また、プラズマ処理装置は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等のエッチング以外のプラズマ処理を行う装置であってもよい。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…プラズマ処理装置、１１…チャンバ、１８…シャワーヘッド、２０，１２０…静電チャック、３０，１３０…カバー、３１，１３１…蓋部、３２，１３２…筒部、３４…均熱板、３５，１３５…Ｏ－リング、４４…高周波電源、５０，１５０…リフトピン、１５１…上部部材、１５２…下部部材。

Claims (5)

  1. プラズマ処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
    少なくともセラミックを含んで構成される載置板を備え、前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、
    前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対して前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、
    前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、
    前記静電チャックは、
    前記載置板の下にヒータと均熱板とを備え、
    前記カバーは、
    前記リフトピンが前記静電チャック内部に収納された状態で、前記静電チャックの前記均熱板と略等しい高さに位置する均熱板を前記カバーの内部に含む、
    基板支持装置。
  2. プラズマ処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
    少なくともセラミックを含んで構成される載置板を備え、前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、
    前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対して前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、
    前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、
    前記カバーは、
    前記リフトピンの上端部を覆う蓋部および前記リフトピンの側面を覆う筒部を有し、
    前記蓋部は、
    はめ込み量の調整自在に前記筒部にはめ込み可能に構成される、
    基板支持装置。
  3. プラズマ処理装置の処理容器内で基板を支持する基板支持装置であって、
    少なくともセラミックを含んで構成される載置板を備え、前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、
    前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対して前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、
    前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、
    前記リフトピンは、
    前記リフトピン全体を支持する下部部材と、
    はめ込み量の調整自在に、前記下部部材にはめ込み可能に構成される上部部材と、を有する、
    基板支持装置。
  4. 基板を処理する処理容器と、
    前記処理容器内に電力を供給してプラズマを生成する電源と、
    少なくともセラミックを含んで構成される載置板を有し、前記処理容器内で前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、
    前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対し前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、
    前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、
    前記カバーは、
    前記リフトピンの上端部を覆う蓋部および前記リフトピンの側面を覆う筒部を有し、
    前記蓋部は、
    はめ込み量の調整自在に前記筒部にはめ込み可能に構成される、
    プラズマ処理装置。
  5. 基板を処理する処理容器と、
    前記処理容器内に電力を供給してプラズマを生成する電源と、
    少なくともセラミックを含んで構成される載置板を有し、前記処理容器内で前記載置板に前記基板が静電的に吸着される静電チャックと、
    前記静電チャック内部に収納可能に構成され、前記静電チャックに対し前記基板の受け渡しを行うリフトピンと、
    前記載置板と同種のセラミックを少なくとも含んで前記リフトピンに対して着脱可能に構成されるカバーと、を備え、
    前記リフトピンは、
    前記リフトピン全体を支持する下部部材と、
    はめ込み量の調整自在に、前記下部部材にはめ込み可能に構成される上部部材と、を有する、
    プラズマ処理装置。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113488370A (zh) * 2021-07-06 2021-10-08 北京屹唐半导体科技股份有限公司 用于等离子体处理设备的升降销组件
CN113370073A (zh) * 2021-07-14 2021-09-10 北京烁科精微电子装备有限公司 晶圆承载座及研磨机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000195935A (ja) 1998-12-25 2000-07-14 Nec Kyushu Ltd 半導体製造装置
JP2000294620A (ja) 1999-04-09 2000-10-20 Nippon Asm Kk 半導体処理装置
JP2013229367A (ja) 2012-04-24 2013-11-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャルウェーハ製造装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2015228488A (ja) 2014-05-03 2015-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 フィルム状部材の支持装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05175318A (ja) * 1991-12-20 1993-07-13 Fujitsu Ltd 静電チャックの基板脱着方法
US5665167A (en) * 1993-02-16 1997-09-09 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Plasma treatment apparatus having a workpiece-side electrode grounding circuit
US6572708B2 (en) * 2000-02-28 2003-06-03 Applied Materials Inc. Semiconductor wafer support lift-pin assembly
WO2002095386A2 (en) * 2001-05-18 2002-11-28 Regents Of The University Of Minnesota Metal/metal oxide electrode as ph-sensor and methods of production
US6528767B2 (en) * 2001-05-22 2003-03-04 Applied Materials, Inc. Pre-heating and load lock pedestal material for high temperature CVD liquid crystal and flat panel display applications
KR20040026427A (ko) * 2002-09-24 2004-03-31 삼성전자주식회사 리프트 핀 및 이를 이용한 기판 리프팅 방법
KR20040070008A (ko) * 2003-01-29 2004-08-06 쿄세라 코포레이션 정전척
JP2004259974A (ja) 2003-02-26 2004-09-16 Kyocera Corp リフトピン
US20050230350A1 (en) * 2004-02-26 2005-10-20 Applied Materials, Inc. In-situ dry clean chamber for front end of line fabrication
US8083853B2 (en) 2004-05-12 2011-12-27 Applied Materials, Inc. Plasma uniformity control by gas diffuser hole design
KR20100100269A (ko) 2009-03-06 2010-09-15 주식회사 코미코 리프트 핀 및 이를 포함하는 웨이퍼 처리 장치
US10612135B2 (en) * 2016-07-19 2020-04-07 Applied Materials, Inc. Method and system for high temperature clean
JP6808596B2 (ja) 2017-03-10 2021-01-06 キオクシア株式会社 センシングシステム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000195935A (ja) 1998-12-25 2000-07-14 Nec Kyushu Ltd 半導体製造装置
JP2000294620A (ja) 1999-04-09 2000-10-20 Nippon Asm Kk 半導体処理装置
JP2013229367A (ja) 2012-04-24 2013-11-07 Shin Etsu Handotai Co Ltd エピタキシャルウェーハ製造装置およびそれを用いたエピタキシャルウェーハの製造方法
JP2015228488A (ja) 2014-05-03 2015-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 フィルム状部材の支持装置

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