JP7329960B2 - 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。
プラズマを用いてウエハなどの被処理体にエッチング処理等を行う基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような基板処理装置は、例えば、真空空間を構成可能な処理容器内に、電極を兼ねた被処理体を保持する載置台を有する。基板処理装置は、載置台に所定の高周波電力を印加することにより、載置台に配置された被処理体に対し、プラズマ処理を行う。載置台には、リフターピンが収容された貫通孔が形成されている。基板処理装置では、被処理体を搬送する場合、貫通孔からリフターピンを上昇させ、リフターピンで被処理体を裏面から支持して載置台から離脱させる。
特開２０１７－１７４９４６号公報
基板処理装置は、エッチング処理を行うために載置台に印加される高周波電力が高電圧化されている。載置台に印加される高周波電力が高電圧化された場合、リフターピンが収容された貫通孔で異常放電が発生することがある。異常放電は、被処理体の品質を悪化させ、プラズマ処理の歩留まりを悪化させるおそれがある。
本開示は、プラズマを用いて被処理体が処理されるときに発生する異常放電を抑制する技術を提供する。
本開示の一態様による載置台は、プラズマを用いて処理される被処理体が載置される載置台本体と、載置台本体に形成されるピン用貫通孔に挿入されるリフターピンと、リフターピンを載置台本体に対して昇降させることにより被処理体を昇降させる昇降機構とを備え、リフターピンのうちのピン用貫通孔の内壁に対向する部分には、おねじが形成される。
本開示の一の側面によれば、プラズマを用いて被処理体が処理されるときに発生する異常放電を抑制することができる。
図１は、第１実施形態に係る基板処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係る基板処理装置の載置台本体の一例を示す概略断面図である。 図３は、リフターピンが受渡位置に配置されたときの第１実施形態に係る基板処理装置の載置台本体の一例を示す概略断面図である。 図４は、比較例の基板処理装置の載置台本体を示す概略断面図である。 図５は、パッシェンの法則による最小放電電圧を示す図である。 図６は、第２実施形態に係る載置台の一例を示す概略断面図である。
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［第１実施形態に係る載置台の構成］
第１実施形態に係る載置台は、図１に示されているように、第１実施形態に係る基板処理装置１００に設けられている。図１は、第１実施形態に係る基板処理装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。基板処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。処理容器１は、円筒状であり、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、被処理体（work-piece）の一例であるウエハＷを支持する載置台本体２が設けられている。載置台本体２は、基台２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を有する。基台２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、セラミックス、例えばアルミナ等で構成されており、ウエハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台本体２は、支持台４に支持されている。支持台４は、導体で形成されている。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持されている。載置台本体２の上方の外周には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。処理容器１内には、載置台本体２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
基台２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、所定の周波数のプラズマ発生用の高周波電力を基台２ａに供給する。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、第１のＲＦ電源１０ａの周波数よりも低い所定の周波数のイオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力を基台２ａに供給する。
載置台本体２の上方には、載置台本体２と平行に対向し、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。かかる構成により、シャワーヘッド１６と基台２ａは、一対の電極として機能する。
静電チャック６は、平坦な円盤状に形成されている。静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが吸着される。
基台２ａの内部には、冷媒流路２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。そして、冷媒流路２ｄの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台本体２を所定の温度に制御する。
また、載置台本体２等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（以下、「伝熱ガス」ともいう。）を供給するためのガス供給管１７が設けられており、ガス供給管１７は、伝熱ガス供給部１８に接続されている。ガス供給管１７は載置台本体２を貫通し、これにより、載置台本体２の内部に通孔が形成される。これらの構成によって、載置台本体２上のウエハＷが、所定の温度に制御される。
載置台本体２には、複数（例えば３つ）のピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、複数のピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。リフターピン６１は、昇降機構６２に接続されており、昇降機構６２により順回転または逆回転され、昇降機構６２により上下動される。
シャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部の上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。
本体部１６ａには、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。上部天板１６ｂには、厚さ方向にガス導入孔１６ｅが貫通し、ガス導入孔１６ｅは、上記したガス通流孔１６ｄと連通するように設けられている。
本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。ガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給するガス供給部１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁１５ｃが設けられている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して、ガス供給部１５からプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。かかる構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。
シャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能になっている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、制御部９０によって制御される。なお、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波（ＲＦ）が載置台本体２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、シャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。
処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。
処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１内の側壁には、ウエハＷの搬入出口８４が設けられており、搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。
処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。デポシールド８６のウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。
基板処理装置１００は、制御部９０をさらに有する。制御部９０には、基板処理装置１００の各部を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）９１と、インターフェース９２と、メモリ９３とを有する。
インターフェース９２は、工程管理者が基板処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置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構成されている。
メモリ９３には、基板処理装置１００で実行される各種処理をＣＰＵ９１の制御にて実現するための制御プログラムや処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、インターフェース９２からの入力操作に応じた指示等にて任意のレシピをメモリ９３から呼び出してＣＰＵ９１に実行させることで、基板処理装置１００において所定の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用することができる。制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用することも可能である。
［載置台本体２の構成］
次に、図２を参照して、載置台本体２の構成の一例について説明する。図２は、第１実施形態に係る基板処理装置１００の載置台本体２の一例を示す概略断面図である。載置台本体２には、載置面２１が形成されている。載置面２１は、静電チャック６の上面から形成され、ドット状に形成されている。複数のピン用貫通孔２００のうちの１つのピン用貫通孔２２は、載置面２１に沿う平面に垂直である回転軸２３を囲むように、回転軸２３に沿って形成されている。尚、図２において載置面２１はドット状に形成されているが、平坦に形成されていてもよい。
基台２ａは、基台本体２４とセラミックスリーブ２５とを備えている。基台本体２４は、アルミニウムに例示される導電性の金属で形成され、既述の冷媒流路２ｄが形成されている。セラミックスリーブ２５は、セラミックスに例示される絶縁体から形成され、概ね管状に形成され、内壁２７が形成されている。セラミックスリーブ２５は、内壁２７がピン用貫通孔２２を囲むように配置され、基台本体２４に固定されている。内壁２７には、めねじ２６が形成されている。
複数のリフターピン６１のうちのピン用貫通孔２２の内部に挿入される１つのリフターピン６３は、絶縁体から形成され、概ね棒状に形成されている。リフターピン６３は、回転軸２３に沿うように配置され、回転軸２３を中心に回転可能に載置台本体２に支持されている。リフターピン６３は、さらに、リフターピン６３が収容位置または受渡位置に配置されるように、回転軸２３に平行に並進可能に載置台本体２に支持されている。
リフターピン６３は、基端部分６５と中間部分６６と先端部分６７とを備えている。基端部分６５は、円柱状に形成され、この円柱の直径は、めねじ２６のめねじ内径より小さい。基端部分６５は、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、ピン用貫通孔２２のうちの支持台４に囲まれた領域に配置され、既述の昇降機構６２に支持されている。
中間部分６６は、基端部分６５に固定され、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、ピン用貫通孔２２のうちの基台２ａに囲まれた領域に配置されている。中間部分６６には、おねじ６８が形成されている。おねじ６８のおねじ谷径は、めねじ２６のめねじ内径より小さい。おねじ６８のおねじ外径は、めねじ２６のめねじ谷径より小さく、かつ、めねじ２６の内径より大きい。このため、おねじ６８は、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、めねじ２６に嵌合している。
先端部分６７は、中間部分６６に固定され、基端部分６５と先端部分６７との間に中間部分６６が配置されるように、リフターピン６３のうちのシャワーヘッド１６に近い側の上端６９を形成している。先端部分６７は、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、ピン用貫通孔２２のうちの静電チャック６に囲まれた領域に配置されている。先端部分６７は、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、さらに、載置面２１に沿う平面よりシャワーヘッド１６から遠い側に配置され、載置台本体２に載置されるウエハＷに接触していない。先端部分６７の上端６９は、さらに、炭化ケイ素ＳｉＣから形成される被覆膜により被覆されている。
リフターピン６３が収容位置に配置されているときに載置台本体２に載置されるウエハＷは、ピン用貫通孔２２の内部に露出されるウエハ露出部分３１を含んでいる。支持台４は、ピン用貫通孔２２の内部に露出される支持台露出部分３２を含んでいる。このとき、ウエハ露出部分３１のうちの任意の点３３と、支持台露出部分３２のうちの任意の点３４とを結ぶ任意の線分３５は、おねじ６８を含むリフターピン６３、または、めねじ２６を含むセラミックスリーブ２５に必然的に交差する。また、ピン用貫通孔２２の内部には、めねじ２６とおねじ６８との間の隙間を通過する経路３６が形成され、経路３６を辿ることにより、ウエハ露出部分３１のうちの任意の点３３と、支持台露出部分３２のうちの任意の点３４とを結ぶことができる。経路３６は、ネジ構造となっており、経路３６の長さは、線分３５の長さより長い。さらに、ピン用貫通孔２２の内部には、リフターピン６３が収容位置に配置されているときに、載置台本体２またはリフターピン６３に交差しない真っ直ぐな複数の経路が形成される。この複数の経路は、たとえば、経路３７を含んでいる。経路３７は、めねじ２６の谷の一部に沿うように、めねじ２６とおねじ６８との間の隙間に配置される。このとき、経路３７の長さは、線分３５の長さより短い。すなわち、この複数の経路に分断することにより電子の加速距離を短くして電子雪崩を防止し、それにより異常放電を防止する。
図３は、リフターピン６３が受渡位置に配置されたときの第１実施形態に係る基板処理装置１００の載置台本体２の一例を示す概略断面図である。リフターピン６３が受渡位置に配置されたときに、ピン用貫通孔２２のうちのセラミックスリーブ２５に囲まれた領域には、基端部分６５の一部が配置されている。中間部分６６は、リフターピン６３が受渡位置に配置されているときに、ピン用貫通孔２２のうちのセラミックスリーブ２５に囲まれた領域よりシャワーヘッド１６に近い側に配置されている。このとき、おねじ６８は、めねじ２６から外れている。先端部分６７は、リフターピン６３が受渡位置に配置されたときに、載置面２１に沿う平面よりシャワーヘッド１６に近い側に配置されている。
複数のピン用貫通孔２００のうちのピン用貫通孔２２と異なる他のピン用貫通孔は、ピン用貫通孔２２と同様に、めねじが形成されている。複数のリフターピン６１のうちのリフターピン６３と異なる他のリフターピンは、リフターピン６３と同様に、おねじが形成されている。昇降機構６２は、載置面２１に沿う平面に概ね平行である他の平面に複数のリフターピン６１の上端６９が常時重なるように、複数のリフターピン６１を同期して昇降させる。すなわち、ウエハＷは、複数のリフターピン６１が収容位置に配置されるときに、ウエハＷが複数のリフターピン６１の上端６９に接触しないように、かつ、ウエハＷが載置面２１に接触するように、載置台本体２に載置されることができる。ウエハＷは、複数のリフターピン６１が受渡位置に配置されるときに、ウエハＷが載置台本体２の載置面２１に接触しないように、複数のリフターピン６１に載置されることができる。このとき、複数のリフターピン６１の上端６９は、搬入出口８４を介して処理容器１の処理空間に搬入されたウエハＷが複数のリフターピン６１に適切に載置することができるように、載置面２１から十分に離れている。さらに、受渡位置に配置される複数のリフターピン６１に載置されたウエハＷは、搬入出口８４を介して処理容器１の処理空間からウエハＷが適切に搬出されることができるように、載置面２１から十分に離れている。
［基板処理装置１００の動作］
制御部９０は、ウエハＷが載置台本体２に載置されていない場合で、複数のリフターピン６１が受渡位置に配置されていないときに、昇降機構６２を制御することにより、複数のリフターピン６１を受渡位置に配置する。すなわち、制御部９０は、複数のリフターピン６１が収容位置に配置されているときに、昇降機構６２を制御することにより、複数のリフターピン６１を所定の回転速度で順回転させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が所定の順回転速度で順回転することにより、めねじ２６を滑り、複数のリフターピン６１を所定の低速度で上昇させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が収容位置から所定の高さ以上に上昇することにより、めねじ２６から外れる。制御部９０は、おねじ６８がめねじ２６から外れた後に、複数のリフターピン６１を回転させることなく、高速度で複数のリフターピン６１を上昇させ、複数のリフターピン６１を受渡位置に配置する。
制御部９０は、ゲートバルブ８５を制御することにより、搬入出口８４を開放する。ウエハＷは、搬入出口８４が開放されているときに、搬入出口８４を介して処理容器１の処理空間に搬入され、受渡位置に配置された複数のリフターピン６１に載置される。制御部９０は、ウエハＷが複数のリフターピン６１に載置された後に、昇降機構６２を制御することにより、複数のリフターピン６１を回転させることなく、複数のリフターピン６１を所定の高速度で下降させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が受渡位置から下降することにより、めねじ２６に突き当たる。制御部９０は、おねじ６８がめねじ２６に突き当たった後に、複数のリフターピン６１を所定の逆回転速度で逆回転させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が所定の逆回転速度で逆回転することにより、めねじ２６に嵌合し、低速度で複数のリフターピン６１を下降させる。制御部９０は、昇降機構６２を制御することにより、複数のリフターピン６１が収容位置に配置されたときに複数のリフターピン６１の逆回転を停止し、複数のリフターピン６１を収容位置に配置する。ウエハＷは、複数のリフターピン６１が収容位置に配置されることにより、複数のリフターピン６１の上端６９から離れ、載置面２１に接触し、載置台本体２に載置される。
制御部９０は、ウエハＷが載置台本体２に適切に載置された後に、直流電源１２を制御することにより、静電チャック６の電極６ａに直流電圧を印加し、クーロン力によりウエハＷを載置台本体２に固定する。制御部９０は、ウエハＷが載置台本体２に固定された後に、ゲートバルブ８５を制御することにより、搬入出口８４を閉鎖する。
制御部９０は、搬入出口８４が閉鎖された後に、排気装置８３を制御することにより、処理空間の雰囲気が所定の真空度になるように真空引きする。制御部９０は、さらに、開閉弁１５ｃを制御することにより、所定量の処理ガスをガス供給部１５からガス導入口１６ｇに供給する。ガス供給部１５からガス導入口１６ｇに供給された処理ガスは、ガス拡散室１６ｃに供給された後に、複数のガス通流孔１６ｄと複数のガス導入孔１６ｅとを介して処理容器１の処理空間にシャワー状に供給される。
制御部９０は、ウエハＷが載置台本体２に保持されているときに、伝熱ガス供給部１８を制御することにより、冷熱伝達用ガスをガス供給管１７に供給し、冷熱伝達用ガスを載置台本体２とウエハＷとの間に供給する。載置台本体２とウエハＷとの間に供給された冷熱伝達用ガスは、複数のピン用貫通孔２００の内部にも供給され、複数のピン用貫通孔２００の内部に充填される。制御部９０は、さらに、図示されていないチラーユニットを制御することにより、所定の温度に温度調節された冷媒を冷媒流路２ｄに循環させ、載置台本体２を温度調節し、載置台本体２に保持されるウエハＷを温度調節する。
制御部９０は、ウエハＷの温度が所定の温度に温度調節されているときに、第１のＲＦ電源１０ａと第２のＲＦ電源１０ｂとを制御することにより、載置台本体２の基台２ａに高周波電力を供給する。処理空間のうちの載置台本体２とシャワーヘッド１６との間の領域には、載置台本体２の基台２ａに高周波電力が供給されることにより、プラズマが発生する。制御部９０は、可変直流電源７２とオン・オフスイッチ７３とを制御することにより、可変直流電源７２から所定の大きさの直流電圧をシャワーヘッド１６に印加する。このとき、ウエハＷのうちのシャワーヘッド１６に対向する面の所定部分は、処理空間に発生したプラズマによりエッチングされる。
制御部９０は、ウエハＷが適切にエッチングされた後に、第１のＲＦ電源１０ａと第２のＲＦ電源１０ｂとを制御することにより、載置台本体２の基台２ａに高周波電力が供給されることを停止する。制御部９０は、さらに、可変直流電源７２とオン・オフスイッチ７３とを制御することにより、直流電圧がシャワーヘッド１６に印加されないようにする。制御部９０は、さらに、直流電源１２を制御することにより、静電チャック６の電極６ａに直流電圧が印加されることを停止し、ウエハＷを載置台本体２から解放する。
制御部９０は、ウエハＷが載置台本体２から解放された後に、昇降機構６２を制御することにより、複数のリフターピン６１を所定の順回転速度で順回転させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が所定の順回転速度で順回転することにより、複数のリフターピン６１を低速度で上昇させる。おねじ６８は、複数のリフターピン６１が収容位置から所定の高さ以上に上昇することにより、めねじ２６から外れる。制御部９０は、おねじ６８がめねじ２６から外れた後に、複数のリフターピン６１を回転させることなく、高速度で複数のリフターピン６１を上昇させ、複数のリフターピン６１を受渡位置に配置する。ウエハＷは、複数のリフターピン６１が上昇することにより、複数のリフターピン６１の上端６９に接触し、複数のリフターピン６１に支持され、載置台本体２から離れる。ウエハＷは、複数のリフターピン６１が受渡位置に配置されることにより、載置台本体２から十分に離れた位置に配置される。
制御部９０は、さらに、ゲートバルブ８５を制御することにより、搬入出口８４を開放する。ウエハＷは、ウエハＷが載置台本体２から十分に離れた位置に配置されている場合で、搬入出口８４が開放されているときに、搬入出口８４を介して処理容器１の処理空間から搬出される。
図４は、比較例の基板処理装置の載置台本体を示す概略断面図である。比較例の基板処理装置は、既述の第１実施形態に係る基板処理装置１００のセラミックスリーブ２５が他のセラミックスリーブ３０１に置換され、リフターピン６３が他のリフターピン３０２に置換されている。セラミックスリーブ３０１は、概ね管状に形成され、ピン用貫通孔２２に対向する面にめねじが形成されておらず、管の内壁が円柱の側面に沿うように形成されている。リフターピン３０２は、棒状に形成され、外側に向かって突出するおねじが形成されておらず、セラミックスリーブ３０１に対向する面が円柱の側面に沿うように形成されている。
比較例の基板処理装置は、エッチングが実行されたときに、載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間で電位差が発生し、その電位差により複数のピン用貫通孔２００の内部で異常放電が発生することがある。
比較例の基板処理装置では、リフターピン３０２が収容位置に配置されているときに、リフターピン３０２とセラミックスリーブ３０１とに交差しない経路３０３を介して、ウエハ露出部分３１の点３０４と支持台露出部分３２の点３０５とを結ぶことができる。経路３０３は、ピン用貫通孔２２に沿う直線に概ね平行である線分で形成されている。比較例の基板処理装置における載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間の電極間距離は、経路３０３の長さに等しい。経路３０３の長さは、第１実施形態に係る基板処理装置１００における経路３６の長さより短い。第１実施形態に係る基板処理装置１００における載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間の電極間距離、すなわち、経路３６の長さは、比較例の基板処理装置における載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間の経路３０３より長い。
図５は、パッシェンの法則による最小放電電圧を示す図である。平行な２つの平面にそれぞれ沿う２つの電極に、最小放電電圧Ｖより大きい電圧が印加されたときに、２つの電極の間に放電が発生することが知られている。図５のパッシェンカーブ４１は、最小放電電圧Ｖが積ｐｄの関数であることを示している。ここで、積ｐｄは、電極間距離ｄとガス圧ｐとを乗算した値を示している。電極間距離ｄは、２つの電極の間の間隔を示している。ガス圧ｐは、２つの電極の間に形成される雰囲気に充填される冷熱伝達用ガス（ヘリウムＨｅ）の圧力を示している。
パッシェンカーブ４１は、積ｐｄが値ｐｄ０を示すときに最小放電電圧Ｖが最小値Ｖ０に等しいことを示している。パッシェンカーブ４１は、積ｐｄが値ｐｄ０より大きいときに、最小放電電圧Ｖが積ｐｄに関して単調に増加することを示し、積ｐｄが大きいほど最小放電電圧Ｖが大きくなることを示している。パッシェンカーブ４１は、積ｐｄが値ｐｄ０より大きい場合で、ガス圧ｐが一定であるときに、電極間距離ｄが大きいほど最小放電電圧Ｖが大きくなることを示している。
比較例の基板処理装置によりウエハＷがエッチングされるときにピン用貫通孔２２に充填される冷熱伝達用ガスのガス圧ｐは、５０Ｔｏｒｒに概ね等しい。比較例の基板処理装置における載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間の電極間距離ｄは、線分３５の長さに等しく、３ｃｍに概ねに等しい。このため、比較例の基板処理装置における積ｐｄの値ｐｄ１は、次式に示されるように約１５０Ｔｏｒｒ・ｃｍを示している。
ｐｄ１＝５０×３＝１５０
比較例の基板処理装置における最小放電電圧Ｖは、パッシェンカーブ４１において値ｐｄ１に対応する値Ｖ１に等しく、約２０００Ｖを示している。
第１実施形態に係る基板処理装置１００によりウエハＷがエッチングされるときにピン用貫通孔２２に充填される冷熱伝達用ガスのガス圧ｐは、比較例の基板処理装置におけるガス圧ｐと等しく、約５０Ｔｏｒｒを示している。第１実施形態に係る基板処理装置１００における載置面２１に接触するウエハＷと支持台４との間の電極間距離ｄは、経路３６の長さに等しく、長さ３倍のねじ構造がセラミックスリーブ２５に用いられたときに、９（＝３ｃｍ×３倍）ｃｍに概ねに等しい。このため、第１実施形態に係る基板処理装置１００における積ｐｄの値ｐｄ２は、次式に示されるように約４５０Ｔｏｒｒ・ｃｍを示している。
ｐｄ２＝５０×９＝４５０
第１実施形態に係る基板処理装置１００における最小放電電圧Ｖは、パッシェンカーブ４１において値ｐｄ２に対応する値Ｖ２に等しく、約５０００Ｖを示している。パッシェンカーブ４１は、さらに、値Ｖ２が値Ｖ１より大きいことを示している。
値Ｖ２が値Ｖ１より大きいことは、第１実施形態に係る基板処理装置１００が比較例の基板処理装置に比較して、ウエハＷがエッチングされるときにピン用貫通孔２２で異常放電が発生し難くいことを示している。
さらに、パッシェンカーブ４１は、積ｐｄが値ｐｄ０より小さいときに、最小放電電圧Ｖが積ｐｄに関して単調に減少することを示し、積ｐｄが小さいほど最小放電電圧Ｖが大きくなることを示している。パッシェンカーブ４１は、積ｐｄが値ｐｄ０より小さい場合で、ガス圧ｐが一定であるときに、電極間距離ｄが小さいほど最小放電電圧Ｖが大きくなることを示し、電極間距離ｄが小さいほど放電が発生し難くなることを示している。これは、２つの電極の間の空間のうちの電圧により加速される電子が辿る真っ直ぐな経路の長さが短いときに、２つの電極の間で電子雪崩が発生する程度まで電子が加速されないことを示し、２つの電極の間で放電が発生しにくいことを示している。
第１実施形態に係る基板処理装置１００におけるピン用貫通孔２２の内部に配置されて載置台本体２またはリフターピン６３に交差しない真っ直ぐな複数の経路の長さの最大値は、比較例の基板処理装置における複数の経路の長さの最大値より短い。このため、第１実施形態に係る基板処理装置１００におけるピン用貫通孔２２の内部は、比較例の基板処理装置におけるピン用貫通孔２２の内部に比較して、電子雪崩が発生する程度まで電子が加速されにくく、異常放電が発生しにくい。
第１実施形態に係る基板処理装置１００におけるピン用貫通孔２２のうちの所定長さより長い経路が配置される領域は、めねじ２６とおねじ６８とが設けられていることにより、比較例の基板処理装置におけるその領域より小さい。このため、第１実施形態に係る基板処理装置１００におけるピン用貫通孔２２の内部のうち、電子雪崩が発生する程度に十分に加速される電子は、比較例の基板処理装置におけるピン用貫通孔２２で電子雪崩が発生する程度に十分に加速される電子より少ない。この結果、第１実施形態に係る基板処理装置１００におけるピン用貫通孔２２の内部は、比較例の基板処理装置におけるピン用貫通孔２２の内部に比較して、異常放電が発生しにくい。
ピン用貫通孔２２の内部で発生する異常放電は、ウエハＷにダメージを与えることがあり、エッチング処理の歩留まりを低減することがある。第１実施形態に係る基板処理装置は、ピン用貫通孔２２の内部で放電が発生し難くいことにより、比較例の基板処理装置に比較して、ウエハＷに与えられるダメージを低減し、エッチング処理の歩留まりを向上させることができる。
以上のように、第１実施形態に係る載置台は、載置台本体２とリフターピン６３と昇降機構６２とを備えている。載置台本体２には、プラズマを用いて処理されるウエハＷが載置される。リフターピン６３は、載置台本体２に形成されるピン用貫通孔２２に挿入される。昇降機構６２は、リフターピン６３を載置台本体２に対して昇降させることによりウエハＷを昇降させる。リフターピン６３のうちのピン用貫通孔２２の内壁２７に対向する部分には、おねじ６８が形成されている。ピン用貫通孔２２の内壁２７には、おねじ６８に嵌合するめねじ２６が形成されている。
載置台本体２に載置されるウエハＷがプラズマを用いて処理されるときに、ピン用貫通孔２２のうちのウエハＷから遠い側の端に配置される支持台４とウエハＷとの間に電位差が印加される。第１実施形態に係る載置台は、おねじ６８がめねじ２６に嵌合していることにより、比較例の基板処理装置の載置台に比較して、ピン用貫通孔２２の内部で高電位により加速される電子が辿る経路の長さを短くすることができる。第１実施形態に係る載置台は、ピン用貫通孔２２の内部で高電位により加速される電子が辿る経路の長さが短いことにより、ピン用貫通孔２２の内部で電子が十分に加速されることを抑制することができる。第１実施形態に係る載置台は、ピン用貫通孔２２の内部で電子が十分に加速されることが防止されることにより、ピン用貫通孔２２に充填される気体が電離することを防止することができ、ピン用貫通孔２２の内部で電子雪崩が発生することを防止することができる。第１実施形態に係る載置台は、ピン用貫通孔２２の内部で電子雪崩が発生することが防止されることにより、ピン用貫通孔２２の内部で異常放電が発生することを防止することができる。
また、第１実施形態に係る載置台のリフターピン６３は、ウエハＷがリフターピン６３により載置台本体２から持ち上げられているときに、おねじ６８がめねじ２６から外れるように、形成されている。昇降機構６２は、おねじ６８がめねじ２６から外れているときに、リフターピン６３を回転させないでリフターピン６３を昇降させることにより、リフターピン６３を回転させないでウエハＷを昇降させることができる。第１実施形態に係る載置台は、リフターピン６３を回転させないでウエハＷを昇降させることにより、リフターピン６３の回転によるリフターピン６３の摩耗とウエハＷの摩耗とを低減することができる。
また、第１実施形態に係る載置台の昇降機構６２は、おねじ６８がめねじ２６に嵌合しているときに、リフターピン６３を回転させることによりリフターピン６３を第１の速さで昇降させる。昇降機構６２は、おねじ６８がめねじ２６から外れているときに、第１の速さと異なる第２の速さでリフターピン６３を昇降させる。たとえば、おねじ６８がめねじ２６から外れているときにリフターピン６３が回転しないで上昇する高速上昇速さは、おねじ６８がめねじ２６に嵌合しているときにリフターピン６３が所定の順回転速度で順回転しながら上昇する低速上昇速さより速い。おねじ６８がめねじ２６から外れているときにリフターピン６３が回転しないで下降する高速下降速さは、おねじ６８がめねじ２６に嵌合しているときにリフターピン６３が所定の逆回転速度で逆回転しながら下降する低速下降速さより速い。第１実施形態に係る載置台は、おねじ６８がめねじ２６から外れているときに低速上昇速さまたは低速下降速さでウエハＷを昇降させる他の載置台に比較して、リフターピン６３を高速に昇降させることができ、ウエハＷを高速に昇降させることができる。第１実施形態に係る載置台が設けられた基板処理装置１００は、ウエハＷを高速に昇降させることにより、単位時間当たりにウエハＷを処理する処理量を向上させることができる。
また、第１実施形態に係る載置台のリフターピン６３のうちのウエハＷに接触する上端６９は、ウエハＷを形成する半導体より摩耗しにくい炭化ケイ素ＳｉＣにより被覆されている。第１実施形態に係る載置台は、回転するリフターピン６３がウエハＷに接触してウエハＷが昇降する場合でも、リフターピン６３の摩耗を低減することができ、リフターピン６３を交換するサイクルを長くすることができる。ところで、第１実施形態に係る載置台のリフターピン６３の上端６９は、ウエハＷを形成する半導体より摩耗しにくい材料により被覆されているが、ウエハＷを形成する半導体より摩耗しやすい材料により被覆されてもよい。その材料としては、樹脂が例示される。このとき、リフターピン６３は、ウエハＷの摩耗を低減することができる。
また、第１実施形態に係る載置台の載置台本体２は、ピン用貫通孔２２が形成される基台２ａと、クーロン力によりウエハＷを基台２ａに固定する静電チャック６とを有している。第１実施形態に係る載置台は、載置台本体２に載置されるウエハＷを適切に固定することができ、プラズマを用いてウエハＷを適切に処理することができる。なお、第１実施形態に係る載置台は、静電チャック６が省略されてもよい。第１実施形態に係る載置台は、静電チャック６が省略された場合でも、異常放電を抑制することができる。
第１実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態に係る載置台と、プラズマを用いてウエハＷを処理する処理部とを備えている。処理部としては、処理容器１と第１のＲＦ電源１０ａと第２のＲＦ電源１０ｂと直流電源１２とが例示される。第１実施形態に係る基板処理装置１００は、第１実施形態に係る載置台により異常放電が抑制されることにより、ウエハＷに与えられるダメージを低減し、プラズマを用いてウエハＷを処理する工程の歩留まりを向上させることができる。
［第２実施形態に係る載置台の構成］
ところで、第１実施形態に係る載置台のリフターピン６３は、基端部分６５と先端部分６７とにおねじ６８が形成されていないが、基端部分６５と先端部分６７とにおねじが形成されていてもよい。第２実施形態に係る載置台は、図６に示されているように、既述の第１実施形態に係る載置台のリフターピン６３が他のリフターピン４０１に置換され、他の部分は、既述の第１実施形態に係る載置台と同じである。図６は、第２実施形態に係る載置台の一例を示す概略断面図である。
リフターピン４０１は、絶縁体から形成され、棒状に形成されている。リフターピン４０１は、回転軸２３に沿うように配置され、回転軸２３を中心に回転可能に載置台本体２に支持されている。リフターピン４０１は、さらに、リフターピン４０１が収容位置または受渡位置に配置されるように、回転軸２３に平行に並進可能に載置台本体２に支持されている。リフターピン４０１のうちのシャワーヘッド１６に近い側の上端４０２は、リフターピン４０１が収容位置に配置されているときに、載置面２１に沿う平面よりシャワーヘッド１６から遠い側に配置され、載置台本体２に載置されるウエハＷに接触しない。リフターピン４０１の上端４０２は、さらに、炭化ケイ素ＳｉＣから形成される被覆膜により被覆されている。
リフターピン４０１には、おねじ４０３が形成されている。おねじ４０３のおねじ谷径は、めねじ２６のめねじ内径より小さい。おねじ４０３のおねじ外径は、めねじ２６のめねじ谷径より小さく、かつ、めねじ２６の内径より大きい。このため、おねじ４０３は、リフターピン４０１がピン用貫通孔２２に挿入されているときに、めねじ２６に嵌合している。このとき、昇降機構６２は、回転軸２３を中心にリフターピン４０１を順回転させことによりリフターピン４０１を上昇させ、リフターピン４０１を受渡位置に配置する。昇降機構６２は、回転軸２３を中心にリフターピン４０１を逆回転させことによりリフターピン４０１を下降させ、リフターピン４０１を収容位置に配置する。
第２実施形態に係る載置台は、リフターピン４０１のおねじ４０３がピン用貫通孔２２の内部のめねじ２６に嵌合していることにより、既述の第１実施形態に係る載置台と同様に、ピン用貫通孔２２の内部で電子が十分に加速されることを抑制することができる。第２実施形態に係る載置台は、ピン用貫通孔２２の内部で電子が十分に加速されることが抑制されることにより、ピン用貫通孔２２の内部で異常放電が発生することを防止することができる。第２実施形態に係る載置台における昇降機構６２は、リフターピン４０１を回転させないで回転軸２３に平行にリフターピン４０１を昇降させることがなく、既述の第１実施形態に係る載置台における昇降機構６２に比較して、簡単な構造で構成されることができる。第２実施形態に係る載置台は、昇降機構６２が簡単な構造で構成されることにより、既述の第１実施形態に係る載置台に比較して、簡単な構造で構成されることができ、製造コストを低減することができる。
ところで、第１実施形態に係る載置台の昇降機構６２は、リフターピン６３を回転させる機能を有しているが、おねじ６８のリード角と、めねじ２６のリード角とが十分に大きいときに、リフターピン６３を回転させる機構が省略されてもよい。たとえば、リフターピン６３は、リフターピン６３が昇降するときに、リード角が十分に大きいことにより、おねじ６８がめねじ２６を滑り、回転する。このため、昇降機構６２は、おねじ６８がめねじ２６に嵌合している場合でも、リフターピン６３を回転させる機能を利用しないで、リフターピン６３を適切に昇降させることができる。リフターピン６３を回転させる機構が省略された載置台も、おねじ６８がめねじ２６に嵌合することにより、既述の第１実施形態に係る載置台と同様に、ピン用貫通孔２２の内部の電子の加速を抑制し、ピン用貫通孔２２の内部の異常放電を抑制することができる。また、リフターピン６３を回転させる機構が省略された載置台は、昇降機構６２が簡単な構造で構成されることにより、既述の第１実施形態に係る載置台に比較して、簡単な構造で構成されることができ、製造コストを低減することができる。
ところで、第２実施形態に係る載置台の載置台本体２は、静電チャック６を備えているが、静電チャック６が省略されてもよい。静電チャック６が省略された載置台も、おねじ４０３がめねじ２６に嵌合することにより、既述の第１実施形態に係る載置台と同様に、ピン用貫通孔２２の内部の電子の加速を抑制し、ピン用貫通孔２２の内部の異常放電を抑制することができる。
本開示の基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
本明細書では、被処理体の一例としてウエハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、プリント基板等であっても良い。
１００ ：基板処理装置
１ ：処理容器
２ ：載置台本体
２ａ ：基台
６ ：静電チャック
１０ａ ：第１のＲＦ電源
１０ｂ ：第２のＲＦ電源
１２ ：直流電源
２１ ：載置面
２２ ：ピン用貫通孔
２６ ：めねじ
２７ ：内壁
６２ ：昇降機構
６３ ：リフターピン
６８ ：おねじ
６９ ：上端
４０１ ：リフターピン
４０２ ：上端
４０３ ：おねじ

Claims (12)

  1. プラズマ処理容器内で使用する載置台であって、
    ピン用貫通孔を有する本体であって、前記ピン用貫通孔は、めねじ付き内壁を有する前記本体と、
    基端部分、中間部分、および先端部分を有し、前記ピン用貫通孔に挿入されるリフターピンであって、前記中間部分はおねじであり、前記おねじの中間部分は、めねじ付き内壁に螺合可能である前記リフターピンと、
    前記リフターピンを前記本体に対して昇降させる昇降機構と
    を備え、
    前記リフターピンは上下に移動可能であり、
    前記リフターピンが上に位置するとき、前記リフターピンのおねじ付き中間部分は前記めねじ付き内壁から外れる載置台。
  2. 前記昇降機構は、
    前記おねじ付き中間部分が前記めねじ付き内壁に嵌合しているときに、前記リフターピンを回転させることにより前記リフターピンを第１の速さで昇降させるか、あるいは、
    前記おねじ付き中間部分が前記めねじ付き内壁から外れているときに、前記第１の速さと異なる第２の速さで前記リフターピンを昇降させる請求項１に記載の載置台。
  3. 前記先端部分の上面は、基板の材料よりも耐摩耗性が高い材料を含む請求項２に記載の載置台。
  4. 静電チャックをさらに備える請求項３に記載の載置台。
  5. 前記先端部分の上面は、基板の材料よりも耐摩耗性が高い材料を含む請求項１に記載の載置台。
  6. 静電チャックをさらに備える請求項１に記載の載置台。
  7. プラズマ処理空間を有する容器と、
    前記プラズマ処理空間内の少なくとも１つのガスからプラズマを生成するプラズマ生成部と、
    前記プラズマ処理空間に設けられた載置台と
    を備え、
    前記載置台は、
    ピン用貫通孔を有する本体であって、前記ピン用貫通孔はめねじ付き内壁を有する前記本体と、
    基端部分、中間部分、および先端部分を有し、前記ピン用貫通孔に挿入されるリフターピンであって、前記中間部分はおねじであり、前記おねじの中間部分はめねじ付き内壁に螺合可能である前記リフターピンと、
    前記リフターピンを前記本体に対して昇降させる昇降機構と
    を含み、
    前記リフターピンは上下に移動可能であり、
    前記リフターピンが上に位置するとき、前記リフターピンのおねじ付き中間部分は前記めねじ付き内壁から外れるプラズマ処理装置。
  8. 前記昇降機構は、
    前記おねじ付き中間部分が前記めねじ付き内壁に嵌合しているときに、前記リフターピンを回転させることにより前記リフターピンを第１の速さで昇降させ、
    前記おねじ付き中間部分が前記めねじ付き内壁から外れているときに、前記第１の速さと異なる第２の速さで前記リフターピンを昇降させる請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記先端部分の上面は、基板の材料よりも耐摩耗性が高い材料を含む請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 静電チャックをさらに備える請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記先端部分の上面は、基板の材料よりも耐摩耗性が高い材料を含む請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  12. 静電チャックをさらに備える請求項７に記載のプラズマ処理装置。
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