JP7170449B2 - 載置台機構、処理装置及び載置台機構の動作方法 - Google Patents

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Description

本開示は、載置台機構、処理装置及び載置台機構の動作方法に関する。
静電チャックの吸着面に吸着された基板を静電チャックから離間させる際、静電チャックや基板に蓄積された残留電荷による静電力が残った状態で昇降ピンを上昇させると、基板のずれや破損が生じる場合がある。そこで、静電チャックや基板に蓄積された残留電荷を除去する技術が知られている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許第5323317号公報 米国特許第9595464号明細書
本開示は、従来よりも残留電荷による基板のずれや破損を抑制することができる技術を提供する。
本開示の一態様による載置台機構は、処理容器内に設けられる載置台機構であって、基板の裏面と電気的に接触可能な導電膜が表面に形成された静電チャックと、前記導電膜と電気的に接続され、前記静電チャックの裏面まで這いまわされた導電部材と、前記導電部材に接続部材を介して電気的に接続され、接地電位に接続される位置と接続されない位置との間で移動可能な移動部材と、を有し、前記接地電位に接続される位置は、前記処理容器と電気的に接続される位置であり、前記接地電位に接続されない位置は、前記処理容器と電気的に絶縁される位置である
本開示によれば、従来よりも残留電荷による基板のずれや破損を抑制することができる。
処理装置の構成例を示す断面図 載置台機構の一例を示す断面図 静電チャックの一例を示す平面図 静電チャックの一部を拡大して示す斜視図 静電チャックの一部を拡大して示す平面図 静電チャックの表面に形成された導電膜とチャック電極との位置関係の説明図 載置台機構の動作の説明図(1) 載置台機構の動作の説明図(2) 載置台機構の動作の説明図(3) 載置台機構の動作の説明図(4)
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
(処理装置)
本開示の一実施形態に係る処理装置について、基板の一例である半導体ウエハ(以下「ウエハ」という。)の表面に対して傾斜して配置されたターゲット材からウエハにスパッタ粒子を放射させることによりウエハに膜を形成するスパッタ装置を例に挙げて説明する。図1は、処理装置の構成例を示す断面図である。
図1に示されるように、処理装置10は、処理容器12を有する。処理容器12は、本体12a及び蓋体12bを含む。本体12aは、略円筒状を有し、上端が開口している。本体12aは接地されている。本体12aの中心軸線は軸線Cに一致している。蓋体12bは、本体12a上に設けられている。本体12aの上端の開口は、蓋体12b、ホルダ30、及びホルダ支持部32によって閉じられている。ホルダ30及びホルダ支持部32については後述する。
処理容器12の内部には、載置台機構100が設けられている。載置台機構100は、載置台110を含む。載置台機構100の詳細については後述する。
載置台110には、軸体22が結合されている。軸体22は、載置台110から下方に延びている。軸体22は、本体12aの底部を通過して、処理容器12の外部まで延びている。軸体22と本体12aの底部との間には、処理容器12の内部を気密に封止するためのシール機構23が設けられている。軸体22の中心軸線は、軸線Cに略一致している。
軸体22は、処理容器12の外部において駆動装置24に接続している。駆動装置24は、軸体22を当該軸体22の中心軸線を回転軸として回転させ、且つ、軸体22を上下動させる。駆動装置24は、載置台110上にウエハWを載置する際には、載置台110を処理容器12内の比較的下方の位置に配置する。そして、搬送装置(図示せず)によって処理容器12内に搬送されたウエハWは、静電チャック114によって吸着される。この後、駆動装置24は、ウエハWに対する成膜のために載置台110を上方に移動させる。載置台110の上方への移動中に、マスク26が載置台110上に配置される。マスク26は、略環形状を有する板状体である。マスク26は、ウエハWの直径よりも僅かに小さい直径の開口26aを有する。マスク26の外縁部26eは、下方に突出している。
処理容器12内には、マスク支持体28が設けられている。マスク支持体28は、処理容器12から吊り下げられている。マスク支持体28は、載置台110の上下動を阻害しないように、載置台110が移動する領域(軸線Cに沿った領域)において開口している。マスク支持体28は、支持部28aを有する。支持部28aは、上方に開口し、軸線Cに対して周方向に延びる凹部を形成する。支持部28aによって形成される凹部には、マスク26の外縁部26eが配置される。これにより、マスク26は、載置台110から離間しているときに、マスク支持体28によって支持される。
処理装置10は、ガス供給部29を有する。ガス供給部29は、処理容器12の内部にガスを供給する。また、処理装置10は、ホルダ30及びホルダ支持部32を有する。ホルダ支持部32は、絶縁体であり、蓋体12bに取り付けられている。ホルダ支持部32は、ホルダ30を支持し、ホルダ30を蓋体12bから電気的に絶縁させている。ホルダ30は、ターゲット材34を保持する。ホルダ30には、電源36が接続されている。電源36によりホルダ30に電圧が印加されると、ターゲット材34の近傍において電界が発生する。これにより、ガス供給部29から供給されたガスが解離し、イオンが生成される。生成されたイオンは、ターゲット材34に衝突し、ターゲット材34から物質が放出される。放出された物質はウエハW上に堆積する。
処理装置10は、処理装置10の全体の動作を制御するためのコンピュータ等の制御部40を有する。制御部40は、処理装置10の各部の動作を制御する。
制御部40には、処理装置10で実行される各種の処理を制御部40にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて処理装置10の各部に処理を実行させるための各種のプログラムが格納された記憶部が接続されている。各種のプログラムは記憶媒体に記憶され、記憶部に格納され得る。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよく、CD-ROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、有線又は無線等の通信手段によって、他の装置やホストコンピュータから記憶部へ適宜伝送されるようにしてもよい。
上記の処理装置10においては、まず、駆動装置24により載置台110が成膜時の位置よりも下方の位置に配置される。続いて、ウエハWが搬送装置(図示せず)により載置台110上に載置され、静電チャック114に吸着される。続いて、駆動装置24により載置台110が上昇されて、マスク26が載置台110に対して固定される。続いて、駆動装置24により載置台110が更に上昇されて、成膜時の位置に移動する。続いて、駆動装置24により載置台110が回転されると共に、ガス供給部29から処理容器12の内部にガスが供給され、電源36からホルダ30に電圧が印加される。これにより、ターゲット材34から放出された物質がウエハW上に堆積し、所望の膜が形成される。
(載置台機構)
図1の処理装置10における載置台機構100の一例について説明する。図2は、載置台機構100の一例を示す断面図である。図2では、複数の昇降ピンのうちの1つが設けられている部分を拡大して示す。なお、他の昇降ピンが設けられている部分についても同様である。図3は、静電チャック114の一例を示す平面図である。図4は、静電チャック114の一部を拡大して示す斜視図であり、図3における領域Aを拡大して示す。図5は、静電チャック114の一部を拡大して示す平面図であり、図3における領域Bを拡大して示す。図6は、静電チャック114の表面に形成された導電膜とチャック電極114aとの位置関係の説明図である。
図2に示されるように、載置台機構100は、載置台110、導電部材120、昇降ピン機構130、及び押圧部材140を有する。
載置台110は、ベース部112及び静電チャック114を有する。
ベース部112は、略円盤形状を有する。ベース部112内には、ヒータ112aが埋め込まれている。ヒータ112aには、電源112bが接続されている。電源112bからヒータ112aに電力が供給されることにより、載置台110を所定の温度に調整することができる。なお、ヒータ112aは、静電チャック114内に埋め込まれていてもよく、載置台110に貼り付け可能なシート型ヒータであってもよい。また、ヒータ112aは複数のゾーンに分割されていてもよい。ヒータ112aが複数のゾーンに分割されている場合、分割されたゾーンごとに載置台110の温度を調整することができる。
静電チャック114は、ベース部112上に設けられている。静電チャック114は、略円盤形状を有し、その中心は軸線C上に略位置している。静電チャック114は、導電膜により形成されるチャック電極114aを一対の誘電体膜の間に挟み込んだものである。チャック電極114aには、電源114bが接続されている。静電チャック114は、電源114bから印加される電圧により、静電力でウエハWを静電チャック114上に吸着保持する。静電チャック114の表面には、図3に示されるように、ガス孔114c、ガス溝114d、パッド114e、シールバンド114f、除電部114g、及び接触部114hが形成されている。パッド114e、シールバンド114f、除電部114g、及び接触部114hは、例えばTiN等の導電膜により形成されている。
ガス孔114cは、静電チャック114の吸着面に形成されている。ガス孔114cは、外部の伝熱ガス供給源に接続されており、ヘリウムガス(He)、アルゴンガス(Ar)等の伝熱ガスをガス溝114dに供給する。一実施形態では、ガス孔114cは、静電チャック114の吸着面の中心近傍に1つ形成されている。但し、ガス孔114cは、静電チャック114の吸着面に複数形成されていてもよい。
ガス溝114dは、静電チャック114の吸着面に形成されている。ガス溝114dは、ガス孔114cから供給される伝熱ガスの流路として機能する。一実施形態では、ガス溝114dは、静電チャック114の吸着面の全面に亘って形成されている。これにより、静電チャック114の全面に伝熱ガスが供給されるので、静電チャック114の吸着面に吸着されるウエハWの均熱性が向上する。
パッド114eは、静電チャック114の吸着面に形成されている。パッド114eは、静電チャック114の吸着面にウエハWを吸着する際、ウエハWの裏面と接触可能に形成されている。パッド114eは、静電チャック114の表面にウエハWを吸着する際にウエハすべりを生じさせ、ウエハWへのストレスを軽減する。一実施形態では、静電チャック114の吸着面の全面に亘って多数の円形状のパッド114eが形成されている。
シールバンド114fは、静電チャック114の吸着面の外周に沿って全周に亘って形成されている。シールバンド114fは、静電チャック114の吸着面にウエハWを吸着する際、ウエハWの裏面と接触可能に形成されている。シールバンド114fは、静電チャック114の吸着面に形成された昇降ピン136を挿通するための挿通孔114iの周囲に形成されている。シールバンド114fは、静電チャック114の吸着面にウエハWが載置された際にウエハWの裏面と接触する。これにより、静電チャック114の吸着面に吸着されたウエハWの裏面と静電チャック114の表面との間の空間に供給された伝熱ガスが空間から漏れることを抑制する。
除電部114gは、静電チャック114の吸着面に、静電チャック114の中心部から径方向に沿って外縁部までライン状に延びて形成されており、外縁部においてシールバンド114fと接続されている。除電部114gは、静電チャック114の吸着面にウエハWが載置された際にウエハWの裏面と接触する。これにより、静電チャック114の中心部と外縁部とが同電位となる。また、静電チャック114が一対のチャック電極114aを有する双曲型である場合、図6に示されるように、除電部114gは、平面視で一方のチャック電極114a1と重なり、他方のチャック電極114a2と重ならない位置に形成されていることが好ましい。これにより、除電部114gが静電チャック114の静電力に影響を及ぼすことを抑制できる。
接触部114hは、静電チャック114の吸着面に形成されたシールバンド114fから載置台110の外縁部に亘って形成されている。接触部114hには、導電部材120が電気的に接続される。
導電部材120は、載置台110の表面に形成された接触部114hと電気的に接続され、載置台110の裏面まで這いまわされている。導電部材120は、アルミニウム等の導電材料により形成されている。
昇降ピン機構130は、ハウジング132、シャフト134、昇降ピン136、及び接続部材138を有する。
ハウジング132は、円筒形状を有し、セラミックス等の絶縁部材を介して軸体22に固定されている。これにより、ハウジング132は、処理容器12に対して電気的に浮遊すると共に、軸体22と一体となって昇降する。ハウジング132は、例えばステンレスにより形成されている。
シャフト134は、移動部材の一例であり、ハウジング132に対して上下に摺動可能に設けられている。シャフト134は、例えばステンレス等の導電材料により形成されている。シャフト134は、接地電位に接続される位置と接地電位に接続されない位置との間で移動可能である。一実施形態では、接地電位に接続される位置は、処理容器12と電気的に接続される位置であり、処理容器12の底部に設けられた導電性の突起部12cの上端と接触する位置である。一方、接地電位に接続されない位置は、処理容器12と電気的に絶縁される位置であり、処理容器12の底部に設けられた導電性の突起部12cの上端から離間する位置である。なお、図2では、シャフト134が突起部12cの上端と接触している状態を示している。突起部12cは、載置台110の下降時のストロークを長くすることができるという観点から、弾性体12d(例えばコイルバネ)の弾性変形により上下に移動可能であることが好ましい。この場合、接続部材138が縮み切ったときに載置台110と昇降ピン136の位置関係が固定されることが好ましいため、突起部12cを移動させる弾性体の反力は、接続部材138の反力よりも大きく設定される。
昇降ピン136は、シャフト134の上端に取り付けられている。これにより、昇降ピン136は、シャフト134と一体となって昇降する。昇降ピン136は、チタン(Ti)等の導電材料により形成されている。昇降ピン136は、シャフト134が突起部12cに押し出されることでシャフト134と一体となって上方に移動する。これにより、昇降ピン136は、静電チャック114の吸着面の下方の位置から上方の位置まで昇降可能となっている。昇降ピン136が上方に移動してその上端がウエハWの裏面に接触すると、静電チャック114やウエハWに蓄積された残留電荷が昇降ピン136、シャフト134、突起部12c、及び処理容器12を介して除電される。また、昇降ピン136の上端が静電チャック114の吸着面よりも上方に移動することにより、昇降ピン136の上端でウエハWを支持してウエハWが静電チャック114の吸着面から離間する。
接続部材138は、ステンレス等の導電材料により形成されている。接続部材138は、一端がシャフト134の上端に固定され、他端が導電部材120に固定されている。これにより、シャフト134と導電部材120とは、接続部材138を介して常に電気的に接続され同電位の状態となる。一実施形態では、接続部材138は、コイルバネである。これにより、シャフト134と導電部材120との間の相対位置が変化しても、シャフト134と導電部材120とが電気的に接続された状態が維持される。なお、接続部材138は、例えば電線であってもよい。
押圧部材140は、導電部材120を静電チャック114に形成された接触部114hに押圧する。これにより、部品公差の吸収を図ると共に、一定の接触力を与えることができる。一実施形態では、押圧部材140は、例えばバネを含み、バネの弾性力により導電部材120を接触部114hに押圧する。
(載置台機構の動作方法)
上記の処理装置10の載置台機構100の動作方法について、静電チャック114の吸着面に吸着されたウエハWを昇降ピン136で持ち上げて吸着面から離間させるときの動作を例に挙げて説明する。
図7から図10は、載置台機構100の動作の説明図である。図7は、載置台110が静電チャック114の吸着面にウエハWを吸着させる位置にある場合の載置台機構100の各部の位置関係を示す。図8は、シャフト134の下端と突起部12cの上端とが接触する位置にある場合の載置台機構100の各部の位置関係を示す。図9は、昇降ピン136とウエハWの裏面とが接触する位置にある場合の載置台機構100の各部の位置関係を示す。図10は、昇降ピン136によりウエハWを静電チャック114の吸着面から離間させて支持する位置にある場合の載置台機構100の各部の位置関係を示す。なお、図7~図10における矢印Lは、静電チャック114と処理容器12との間の電気的接続状態を示す。また、図7~図10においては、載置台110にウエハWを載置することなく載置台機構100を動作させたときの状態を示す。
まず、図7に示されるように、載置台110が静電チャック114の吸着面にウエハWを吸着させる位置にある場合、昇降ピン136の上端が静電チャック114の吸着面から引っ込み、且つ、シャフト134の下端と突起部12cの上端とが離間している。そのため、昇降ピン機構130及び静電チャック114は地絡することがない。
続いて、図8に示されるように、載置台110を下降させてシャフト134と突起部12cとを接触させる。これにより、静電チャック114(シールバンド114f、除電部114g、及び接触部114h)、導電部材120、接続部材138、シャフト134、突起部12c、及び処理容器12が電気的に接続される。そのため、ウエハWの裏面及び静電チャック114が処理容器12を介して地絡する。その結果、ウエハWや静電チャック114に蓄積された残留電荷が、導電部材120、接続部材138、シャフト134、突起部12c、及び処理容器12を介して除電される。
続いて、図9に示されるように、載置台110を更に下降させることで、昇降ピン136の上端を、静電チャック114の吸着面と同じ高さ、又は静電チャック114の吸着面から僅かに突出させてウエハWの裏面に接触させる。これにより、ウエハWに蓄積された残留電荷が、昇降ピン136、シャフト134、突起部12c、及び処理容器12を介して除電される。
続いて、図10に示されるように、載置台110を更に下降させることで、静電チャック114の吸着面から昇降ピン136を更に突出させてウエハWの裏面を支持し、ウエハWを静電チャック114の吸着面から離間させる。このとき、ウエハW及び静電チャック114が除電されているので、ウエハWのずれや破損を抑制することができる。
以上に説明したように、本開示の一実施形態では、昇降ピン136によりウエハWを持ち上げる前にウエハWの裏面及び静電チャック114の吸着面を地絡させる。これにより、昇降ピン136によりウエハWを持ち上げる前に、ウエハWや静電チャック114に蓄積された残留電荷を除電することができる。そのため、ウエハWを持ち上げる際のウエハWのずれや破損を抑制することができる。また、シャフト134と突起部12cとを接触させてウエハWの裏面及び静電チャック114の吸着面を地絡させることによりウエハWや静電チャック114に蓄積された残留電荷を除電するので、除電用回路やスイッチ機構・回路等を別途設ける必要がない。即ち、シンプルな構造でウエハWや静電チャック114に蓄積された残留電荷を除電することができる。
また、本開示の一実施形態では、チャック電極114aに電圧を印加して静電チャック114の吸着面にウエハWを吸着させる際、シャフト134と突起部12cとが離間している。これにより、静電チャック114及び昇降ピン機構130は地絡することなく、電気的に浮遊した状態となる。そのため、静電チャック114の静電力に影響を及ぼすことを防止することができる。
また、本開示の一実施形態では、静電チャック114の吸着面に、静電チャック114の中心部から径方向に沿って外縁部までライン状に延びて形成され、外縁部においてシールバンド114fと接続された除電部114gが設けられている。これにより、ウエハWの裏面の中心付近に蓄積された残留電荷が除電部114gを介して除電されるので、ウエハWの裏面の全体を効果的に除電することができると共に、静電チャック114の表面に残留した電荷も効果的に除去できる。
また、本開示の一実施形態では、平面視で、除電部114gが双曲型のチャック電極114aの一方のチャック電極114aと重なり、他方のチャック電極114aと重ならない位置に形成されている。これにより、除電部114gが設けられることによる静電チャック114の静電力への影響を抑制することができる。
また、本開示の一実施形態では、導電部材120を静電チャック114の接触部114hに押圧する押圧部材140が設けられている。これにより、部品公差の吸収を図ると共に、一定の接触力を与えることができる。
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趣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。
10 処理装置
12 処理容器
12c 突起部
12d 弾性体
100 載置台機構
110 載置台
114 静電チャック
114a チャック電極
114f シールバンド
114g 除電部
114h 接触部
120 導電部材
130 昇降ピン機構
134 シャフト
136 昇降ピン
138 接続部材
140 押圧部材
W ウエハ

Claims (11)

  1. 処理容器内に設けられる載置台機構であって、
    基板の裏面と電気的に接触可能な導電膜が表面に形成された静電チャックと、
    前記導電膜と電気的に接続され、前記静電チャックの裏面まで這いまわされた導電部材と、
    前記導電部材に接続部材を介して電気的に接続され、接地電位に接続される位置と接続されない位置との間で移動可能な移動部材と、
    を有し、
    前記接地電位に接続される位置は、前記処理容器と電気的に接続される位置であり、
    前記接地電位に接続されない位置は、前記処理容器と電気的に絶縁される位置である、
    載置台機構。
  2. 前記導電膜は、前記静電チャックの吸着面に、前記静電チャックの中心部から径方向に沿って外縁部までライン状に延びて形成されている、
    請求項に記載の載置台機構。
  3. 前記静電チャックは、一対のチャック電極を有する双曲型であり、
    前記導電膜は、平面視で、一方のチャック電極と重なり、他方のチャック電極と重ならない位置に形成されている、
    請求項1又は2に記載の載置台機構。
  4. 前記導電部材を前記導電膜に押圧する押圧部材を有する、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の載置台機構。
  5. 前記移動部材には、前記基板の裏面と接触可能な昇降ピンが取り付けられており、
    前記移動部材は、前記接地電位に接続される位置において前記昇降ピンと前記基板の裏面とが接触し、前記接地電位に接続されない位置において前記昇降ピンと前記基板の裏面とが離間する、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の載置台機構。
  6. 前記接続部材は、弾性体である、
    請求項1乃至のいずれか一項に記載の載置台機構。
  7. 前記弾性体は、コイルバネである、
    請求項に記載の載置台機構。
  8. 処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置台機構と、
    を備え、
    前記載置台機構は、
    基板の裏面と電気的に接触可能な導電膜が表面に形成された静電チャックと、
    前記導電膜と電気的に接続され、前記静電チャックの裏面まで這いまわされた導電部材と、
    前記導電部材に接続部材を介して電気的に接続され、接地電位に接続される位置と接続されない位置との間で移動可能な移動部材と、
    を有し、
    前記接地電位に接続される位置は、前記処理容器と電気的に接続される位置であり、
    前記接地電位に接続されない位置は、前記処理容器と電気的に絶縁される位置である、
    処理装置。
  9. 前記処理容器の底部に設けられ、上下に移動可能な導電性の突起部を備え、
    前記接地電位に接続される位置は、前記移動部材と前記突起部とが接触する位置であり、
    前記接地電位に接続されない位置は、前記移動部材と前記突起部とが離間する位置である、
    請求項に記載の処理装置。
  10. 前記接続部材は、第1の弾性体により形成されており、
    前記突起部は、第2の弾性体の弾性変形により上下に移動可能であり、
    前記第2の弾性体の反力は、前記第1の弾性体の反力よりも大きい、
    請求項に記載の処理装置。
  11. 基板の裏面と電気的に接触可能な導電膜が表面に形成された静電チャックと、
    前記導電膜と電気的に接続され、前記静電チャックの裏面まで這いまわされた導電部材と、
    前記導電部材に接続部材を介して電気的に接続され、接地電位に接続される位置と接続されない位置との間で移動可能な移動部材と、
    前記移動部材に取り付けられ、前記基板の裏面と接触可能な昇降ピンと、
    を有する載置台機構の動作方法であって、
    前記載置台機構は、処理容器内に設けられており、
    前記接地電位に接続される位置は、前記処理容器と電気的に接続される位置であり、
    前記接地電位に接続されない位置は、前記処理容器と電気的に絶縁される位置であり、
    前記移動部材を前記接地電位に接続される位置に移動させた後、前記昇降ピンを前記基板の裏面に接触させる、
    載置台機構の動作方法。
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