JP7308767B2 - 載置台およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本開示は、載置台およびプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理装置は、例えば、処理対象の基板を載置する載置部と、載置部の下部で載置部を支持する基台とを有する載置台を備える。この様な載置台では、例えば、載置部がセラミックスで構成され、基台がアルミニウム等の金属で構成され、載置部が基台に接着剤で接着されている。プラズマ処理装置では、例えば、保護シール等を設けることで、プラズマによりダメージを受ける接着剤を保護している。
本開示は、高さの異なる複数の接着層を1つのシール部材で保護できる載置台およびプラズマ処理装置を提供する。
本開示の一態様による載置台は、第1の載置部と、第2の載置部と、第1の接着層と、第2の接着層と、シール部材とを有する。第1の載置部は、基板を載置する。第2の載置部は、第1の載置部より低く、基板の周縁を囲むエッジリングを載置する。第1の接着層は、基台と第1の載置部とを接着する。第2の接着層は、基台と第2の載置部とを接着する。シール部材は、第1の接着層および第2の接着層より上側で、第1の載置部および第2の載置部とそれぞれ接触し、第1の載置部と第2の載置部との間を変形によって塞ぐ。
本開示によれば、高さの異なる複数の接着層を1つのシール部材で保護できる。
以下に、開示する載置台およびプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
載置台の載置部には、処理対象の他にも基板の周縁を囲むエッジリングも載置される。エッジリングは基板と比較すると厚みがあるため、載置部のエッジリングを載置する部分は、基板を載置する部分よりも一段低い構造となっている。この様な構造は、例えば、載置台の基台および載置部について、基板を載置する部分と、エッジリングを載置する部分とで分割可能な構造とすることで実現できる。しかしながら、基台および載置部の分割部分において段差と隙間があるため、基板およびエッジリングを載置する部分のそれぞれで、載置部と基台の接着剤の層(以下、接着層ともいう。)が、高さが異なる状態で露出する場合がある。この場合、高さ方向上側の基板を載置する部分の接着層に対しては、円柱を外側から内側に締め付ける方向に保護部材を配置する必要があり、Oリング等を用いて保護することができる。一方、高さ方向下側のエッジリングを載置する部分の接着層に対しては、円筒を内側から外側に向けて広げる方向に保護部材を配置する必要があり、Oリングでは保護することが困難である。そこで、高さの異なる複数の接着層を1つのシール部材で保護することが期待されている。
[プラズマ処理装置1の構成]
図1は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す図である。図1に示すプラズマ処理装置1は、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)型のプラズマ処理装置である。
図1は、本開示の一実施形態におけるプラズマ処理装置の一例を示す図である。図1に示すプラズマ処理装置1は、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)型のプラズマ処理装置である。
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、金属製、例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼製の円筒型の処理容器10を有する。処理容器10の内部は、プラズマエッチングやプラズマCVD等のプラズマ処理が行われる処理室となっている。処理容器10は、被処理体の一例である基板W(例えば、半導体ウエハ。)を処理するための処理空間を規定する。処理容器10は、接地されている。
処理容器10の内部には、円板状の載置台11が配置されている。載置台11は、基板Wおよびエッジリング33を載置する。載置台11は、静電チャック25を有する。載置台11は、アルミナ(Al2O3)から形成された筒状保持部材12を介して処理容器10の底から垂直上方に延びる筒状支持部13に支持されている。
静電チャック25は、基板Wおよびエッジリング33を載置する載置部27と、アルミニウムから形成された基台28とを有する。載置部27は、セラミックス等の誘電体で形成され、基板Wを載置する第1の載置部27aと、基板Wの周縁を囲むエッジリング33を載置する第2の載置部27bとを有する。第1の載置部27aには、導電膜である吸着電極26が埋設されている。直流電源29は、スイッチ30を介して吸着電極26に接続されている。静電チャック25は、直流電源29から吸着電極26に印加された直流電圧によりクーロン力等の静電力を発生させ、該静電力により基板Wを吸着保持する。エッジリング33は、SiまたはSiCから形成されている。なお、第2の載置部27bにも吸着電極を設けてエッジリング33を静電吸着するようにしてもよい。静電チャック25およびエッジリング33の外周は、インシュレータリング35により覆われている。
載置台11には、第1高周波電源21が整合器21aを介して接続されている。第1高周波電源21は、プラズマ生成およびRIE用の第1の周波数(例えば、13MHzの周波数)の高周波電力を載置台11に印加する。また、載置台11には、第2高周波電源22が整合器22aを介して接続されている。第2高周波電源22は、第1の周波数よりも低いバイアス印加用の第2の周波数(例えば、3MHzの周波数)の高周波電力を載置台11に印加する。これにより、載置台11は下部電極としても機能する。
可変直流電源31はスイッチ32を介して給電ライン21bに接続されている。可変直流電源31と給電ライン21bとの接続ポイントと第1高周波電源21の間にはブロッキングコンデンサ23が設けられている。ブロッキングコンデンサ23は、可変直流電源31からの直流電圧を遮断し、直流電圧が第1高周波電源21へ流れないようにする。可変直流電源31から印加された直流電圧によりエッジリング33に電圧が印加される。
基台28の内部には、例えば、周方向に延在する環状の冷媒室34が設けられている。冷媒室34には、チラーユニットから配管36,37を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、静電チャック25および基板Wを冷却する。
また、静電チャック25には、ガス供給ライン39を介して伝熱ガス供給部38が接続されている。伝熱ガス供給部38は、ガス供給ライン39を介して伝熱ガスを静電チャック25の上面と基板Wの裏面の間の空間に供給する。伝熱ガスとしては、熱伝導性を有するガス、例えば、Heガス等が好適に用いられる。
処理容器10の側壁と筒状支持部13との間には排気路14が形成されている。排気路14の入口には環状のバッフル板15が配設されると共に、底部に排気口16が設けられている。排気口16には、排気管17を介して排気装置18が接続されている。排気装置18は、真空ポンプを有し、処理容器10内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。また、排気管17は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁(Automatic Pressure Control valve)(以下、「APC」という。)を有し、APCは自動的に処理容器10内の圧力制御を行う。さらに、処理容器10の側壁には、基板Wの搬入出口19を開閉するゲートバルブ20が取り付けられている。
処理容器10の天井部にはガスシャワーヘッド24が配置されている。ガスシャワーヘッド24は、電極板40と、該電極板40を着脱可能に支持する電極支持体41とを有する。電極板40は、多数のガス通気孔40aを有する。電極支持体41の内部にはバッファ室42が設けられ、このバッファ室42のガス導入口41aには、ガス供給配管44を介して処理ガス供給部43が接続されている。また、処理容器10の周囲には、環状または同心状に延びる磁石45が配置されている。
プラズマ処理装置1の各構成要素は、制御部46に接続されている。制御部46は、プラズマ処理装置1の各構成要素を制御する。各構成要素としては、例えば、排気装置18、整合器21a,22a、第1高周波電源21、第2高周波電源22、スイッチ30,32、直流電源29,31、伝熱ガス供給部38および処理ガス供給部43等が挙げられる。
制御部46は、CPU46aおよびメモリ46bを備え、メモリ46bに記憶されたプラズマ処理装置1の制御プログラムおよび処理レシピを読み出して実行することで、プラズマ処理装置1にエッチング等の所定の処理を実行させる。
プラズマ処理装置1では、例えばエッチング処理の際、先ずゲートバルブ20を開き、基板Wを処理容器10内に搬入し、静電チャック25上に載置する。直流電源29からの直流電圧を吸着電極26に印加し、基板Wを静電チャック25に吸着させる。また、可変直流電源31からの直流電圧を基台28に印加する。これにより、エッジリング33に電圧が印加される。また、伝熱ガスを静電チャック25と基板Wの間に供給する。そして、処理ガス供給部43からの処理ガスを処理容器10内に導入し、排気装置18等により処理容器10内を減圧する。さらに、第1高周波電源21および第2高周波電源22から第1高周波電力および第2高周波電力を載置台11に供給する。
プラズマ処理装置1の処理容器10内では、磁石45によって一方向に向かう水平磁界が形成され、載置台11に印加された高周波電力によって垂直方向のRF電界が形成される。これにより、ガスシャワーヘッド24から吐出した処理ガスがプラズマ化し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板Wに所定のプラズマ処理が行われる。
[載置台11の周縁部の構成]
次に、図2および図3を用いて、載置台11の周縁部の構成について説明する。図2は、本実施形態におけるエッジリング近傍の部分拡大図である。図2に示すように、エッジリング33が載置される第2の載置部27bは、基板Wを載置する第1の載置部27aよりも一段低い構成である。基台28は、第1の載置部27aが第1の接着層50によって接着される基台28aと、第2の載置部27bが第2の接着層51によって接着される基台28bと、基台28bとエッジリング33とを導通させる基台28cとに分割可能な構成である。基台28bと基台28cとの間、および、基台28cとエッジリング33との間は、それぞれ、導電性部材47,48を介して導通される。導電性部材47,48は、コンダクタンスバンドやスパイラルとも呼ばれ、導電性の弾性部材である。基台28b,28cおよびエッジリング33の外周側は、インシュレータリング35で覆われている。
次に、図2および図3を用いて、載置台11の周縁部の構成について説明する。図2は、本実施形態におけるエッジリング近傍の部分拡大図である。図2に示すように、エッジリング33が載置される第2の載置部27bは、基板Wを載置する第1の載置部27aよりも一段低い構成である。基台28は、第1の載置部27aが第1の接着層50によって接着される基台28aと、第2の載置部27bが第2の接着層51によって接着される基台28bと、基台28bとエッジリング33とを導通させる基台28cとに分割可能な構成である。基台28bと基台28cとの間、および、基台28cとエッジリング33との間は、それぞれ、導電性部材47,48を介して導通される。導電性部材47,48は、コンダクタンスバンドやスパイラルとも呼ばれ、導電性の弾性部材である。基台28b,28cおよびエッジリング33の外周側は、インシュレータリング35で覆われている。
第1の接着層50は、第1の載置部27aおよび基台28aの側面において露出している。また、第2の接着層51は、基台28aと基台28bとの間に隙間があるため、第2の載置部27bおよび基台28bの側面において露出している。つまり、第1の接着層50と第2の接着層51とは、高さが異なる状態で露出している。第1の接着層50および第2の接着層51は、例えば、エポキシ系やシリコーン系の接着剤であり、例えばシリコンといったフィラーを含む。この様な、第1の接着層50および第2の接着層51を保護するために、本実施形態では保護対象部分である領域60にシール部材を配置する。
図3は、本実施形態における保護対象部分の部分拡大図である。図3に示すように、領域60では、プラズマ処理時にイオンやラジカルが経路61で示すように侵入してくる。この場合に、第1の載置部27aの面62と、第2の載置部27bの面63とに当接するシール部材であれば、第1の接着層50および第2の接着層51を保護可能であることがわかる。なお、図3では、第1の載置部27aとエッジリング33との間等の各部の隙間について、経路61の説明のため大きく描いている。
領域60では、第1の載置部27a、第2の載置部27bおよび基台28a,28bは、部品の公差により、それぞれの間隔が載置台11ごとに異なる。また、取り付け時のガタツキおよび熱膨張によって、それぞれの間隔が変化する場合がある。このため、領域60に配置するシール部材は、間隔が変化した場合であっても、内周側の面62と、外周側の面63とに常に当接することが求められる。
[シール部材70の構成]
図4は、本実施形態におけるシール部材の一例を示す断面図である。図4に示すシール部材70は、保護対象部分である領域60に装着されるシール部材であり、下部71が状態71aに示すように弾性変形する。シール部材70は、例えば、耐ラジカル性を持つFFKM(パーフルオロエラストマー)材を用いることができる。また、シール部材70は、例えば、伸縮性を持ち、基台28aの外周よりも若干直径が小さいリング状である。なお、シール部材70の直径は、シール可能であれば基台28aの外周と同じでもよいし、若干大きくてもよい。
図4は、本実施形態におけるシール部材の一例を示す断面図である。図4に示すシール部材70は、保護対象部分である領域60に装着されるシール部材であり、下部71が状態71aに示すように弾性変形する。シール部材70は、例えば、耐ラジカル性を持つFFKM(パーフルオロエラストマー)材を用いることができる。また、シール部材70は、例えば、伸縮性を持ち、基台28aの外周よりも若干直径が小さいリング状である。なお、シール部材70の直径は、シール可能であれば基台28aの外周と同じでもよいし、若干大きくてもよい。
下部71は、面72が第2の載置部27bの面63と当接する。シール部材70の上部には、第1の載置部27aの面62と当接する凸状部73が形成される。また、支点74は、基台28aに当接し、シール部材70が弾性変形した場合、面72および凸状部73を作用点としたときの支点となる。さらに、シール部材70は、断面における縦方向の寸法が横方向の寸法より大きい。シール部材70は、縦方向の寸法を横方向の寸法より大きくすることで、保護対象部分に装着しやすくなる。
図5は、保護対象部分に本実施形態のシール部材を装着した状態の一例を示す図である。図5に示すように、シール部材70は、領域60に装着すると、下部71が状態71aに弾性変形し、面72が面63に当接する。また、シール部材70は、凸状部73が面62に当接し、支点74が基台28aに当接して支点となるよう弾性変形する。このとき、シール部材70は、載置台11の各部の間隔が変化しても、弾性変形した部分が元に戻ろうとする復元力により、凸状部73が内周側の面62と接触し続け、面72が外周側の面63と接触し続ける。すなわち、シール部材70は、凸状部73が第1の載置部27a側のズレに追従し、締め付け力によってシールする。また、シール部材70は、面72が第2の載置部27b側のズレに追従し、弾性変形の復元力によってシールする。これにより、載置台11では、高さの異なる複数の接着層である第1の接着層50および第2の接着層51を1つのシール部材70で保護できる。
[変形例]
続いて、領域60における他の形状のシール部材について説明する。図6は、変形例におけるシール部材の一例を示す断面図である。図6に示すシール部材80は、シール部材70と同様に、保護対象部分である領域60に装着されるシール部材であり、下部81が状態81aに示すように弾性変形する。シール部材80は、シール部材70と同様に、例えば、耐ラジカル性を持つFFKM材を用いることができる。また、シール部材80は、例えば、伸縮性を持ち、基台28aの外周よりも若干直径が小さいリング状である。なお、シール部材80の直径は、シール可能であれば基台28aの外周と同じでもよいし、若干大きくてもよい。
続いて、領域60における他の形状のシール部材について説明する。図6は、変形例におけるシール部材の一例を示す断面図である。図6に示すシール部材80は、シール部材70と同様に、保護対象部分である領域60に装着されるシール部材であり、下部81が状態81aに示すように弾性変形する。シール部材80は、シール部材70と同様に、例えば、耐ラジカル性を持つFFKM材を用いることができる。また、シール部材80は、例えば、伸縮性を持ち、基台28aの外周よりも若干直径が小さいリング状である。なお、シール部材80の直径は、シール可能であれば基台28aの外周と同じでもよいし、若干大きくてもよい。
下部81は、面82が第2の載置部27bの面63と当接する。シール部材80の上部には、第1の載置部27aの面62と当接する凸状部83が形成される。また、支点84は、基台28aに当接し、シール部材80が弾性変形した場合、面82および凸状部83を作用点としたときの支点となる。さらに、シール部材80は、断面における縦方向の寸法が横方向の寸法より大きい。シール部材80は、縦方向の寸法を横方向の寸法より大きくすることで、保護対象部分に装着しやすくなる。
図7は、保護対象部分に変形例のシール部材を装着した状態の一例を示す図である。図7に示すように、シール部材80は、領域60に装着する際に下部81を状態81aとなるように弾性変形させて装着すると、面82が面63に当接する。また、シール部材80は、凸状部83が面62に当接し、支点84が基台28aに当接して支点となるよう弾性変形する。このとき、シール部材80は、載置台11の各部の間隔が変化しても、弾性変形した部分が元に戻ろうとする復元力により、凸状部83が内周側の面62と接触し続け、面82が外周側の面63と接触し続ける。すなわち、シール部材80は、凸状部83が第1の載置部27a側のズレに追従し、締め付け力によってシールする。また、シール部材80は、面82が第2の載置部27b側のズレに追従し、弾性変形の復元力によってシールする。これにより、載置台11では、高さの異なる複数の接着層である第1の接着層50および第2の接着層51を1つのシール部材80で保護できる。また、シール部材70,80は、Oリングのように溝に押し込まないため、着脱が容易である。
なお、上記した実施形態では、シール部材70,80はリング状の部材としたが、これに限定されない。例えば、周方向に分割された複数の円弧状の部材であってもよい。
以上、本実施形態によれば、載置台11は、第1の載置部27aと、第2の載置部27bと、第1の接着層50と、第2の接着層51と、シール部材70とを有する。第1の載置部27aは、基板Wを載置する。第2の載置部27bは、第1の載置部27aより低く、基板Wの周縁を囲むエッジリング33を載置する。第1の接着層50は、基台28aと第1の載置部27aとを接着する。第2の接着層51は、基台28bと第2の載置部27bとを接着する。シール部材70は、第1の接着層50および第2の接着層51より上側で、第1の載置部27aおよび第2の載置部27bとそれぞれ接触し、第1の載置部27aと第2の載置部27bとの間を変形によって塞ぐ。その結果、高さの異なる複数の接着層(第1の接着層50および第2の接着層51)を1つのシール部材70で保護できる。また、シール部材70は、載置台11に容易に着脱することができる。
また、本実施形態によれば、シール部材70は、第2の載置部27bと接触する下部71が変形する。その結果、載置台11の各部の間隔が変化しても、密着し続けることができる。
また、本実施形態によれば、シール部材70は、第1の載置部27aと接触する上部(凸状部73)が、第1の載置部27a側に凸状である。その結果、第1の接着層50の上部である第1の載置部27aと密着し続けることができる。
また、本実施形態によれば、シール部材70は、断面における縦方向の寸法が横方向の寸法より大きい。その結果、載置台11に容易に着脱することができる。
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、添付の請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形体で省略、置換、変更されてもよい。
また、上記した実施形態では、プラズマ源として容量結合型プラズマを用いて基板Wに対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置1を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて基板Wに対して処理を行う装置であれば、プラズマ源は容量結合プラズマに限られず、例えば、誘導結合プラズマ、マイクロ波プラズマ、マグネトロンプラズマ等、任意のプラズマ源を用いることができる。
1 プラズマ処理装置
10 処理容器
11 載置台
27a 第1の載置部
27b 第2の載置部
28,28a,28b 基台
33 エッジリング
50 第1の接着層
51 第2の接着層
70,80 シール部材
71,81 下部
72,82 面
73,83 凸状部
74,84 支点
W 基板
10 処理容器
11 載置台
27a 第1の載置部
27b 第2の載置部
28,28a,28b 基台
33 エッジリング
50 第1の接着層
51 第2の接着層
70,80 シール部材
71,81 下部
72,82 面
73,83 凸状部
74,84 支点
W 基板
Claims (5)
- 基板を載置する第1の載置部と、
前記第1の載置部より低く、前記基板の周縁を囲むエッジリングを載置する第2の載置部と、
基台と前記第1の載置部とを接着する第1の接着層と、
前記基台と前記第2の載置部とを接着する第2の接着層と、
前記第1の接着層および前記第2の接着層より上側で、前記第1の載置部および前記第2の載置部とそれぞれ接触し、前記第1の載置部と前記第2の載置部との間を変形によって塞ぐシール部材と、
を有する載置台。 - 前記シール部材は、前記第2の載置部と接触する下部が変形する、
請求項1に記載の載置台。 - 前記シール部材は、前記第1の載置部と接触する上部が、前記第1の載置部側に凸状である、
請求項1または2に記載の載置台。 - 前記シール部材は、断面における縦方向の寸法が横方向の寸法より大きい、
請求項1~3のいずれか1つに記載の載置台。 - 請求項1~4のいずれか1つに記載の載置台を有するプラズマ処理装置。
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