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技術 誘電体部品、構造体及び基板処理装置

出願人 東京エレクトロン株式会社
発明者 平隆志
出願日 2019年9月20日 (1年8ヶ月経過) 出願番号 2019-172298
公開日 2021年4月1日 (2ヶ月経過) 公開番号 2021-052032
状態 未査定
技術分野 特殊な電動機、発電機 ウエハ等の容器、移送、固着、位置決め等
主要キーワード 温度レンジ 基台内 誘電体部品 バルブ群 誘電体プレート 電極プレート 中央下方 熱搬送媒体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年4月1日)のものです。
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図面 (3)

課題

基台流路に供給する熱交換媒体の温度を変更しても、熱応力による破損を防止する誘電体部品構造体及び基板処理装置を提供する。

解決手段

熱交換媒体が通流する基台流路を有する基台を含む載置台の下面側に配置される誘電体部品であって、前記基台の基台流路と接続される流路を含む少なくとも1つの第1部品と、前記第1部品を囲む第2部品と、を備える、誘電体部品。

概要

背景

置台に載置した基板プラズマ処理を施す基板処理装置が知られている。

特許文献1には、電極支持部の間隙緩衝剤を設けて、熱膨張熱収縮による応力緩和する静電吸着装置が開示されている。

概要

基台流路に供給する熱交換媒体の温度を変更しても、熱応力による破損を防止する誘電体部品構造体及び基板処理装置を提供する。熱交換媒体が通流する基台流路を有する基台を含む載置台の下面側に配置される誘電体部品であって、前記基台の基台流路と接続される流路を含む少なくとも1つの第1部品と、前記第1部品を囲む第2部品と、を備える、誘電体部品。

目的

特開2000−3904号公報






一の側面では、本開示は、基台の流路に供給する熱交換媒体の温度を変更しても、熱応力による破損を防止する誘電体部品、構造体及び基板処理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

熱交換媒体通流する基台流路を有する基台を含む載置台の下面側に配置される誘電体部品であって、前記基台の基台流路と接続される流路を含む少なくとも1つの第1部品と、前記第1部品を囲む第2部品と、を備える、誘電体部品。

請求項2

前記誘電体部品は、セラミックで形成される、請求項1に記載の誘電体部品。

請求項3

前記第2部品は、前記第1部品を配置する少なくとも1つの第1開口部を有し、前記第1開口部は、周縁部に偏位している、請求項1または請求項2に記載の誘電体部品。

請求項4

前記第1部品は、前記流路を2つ有する、請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の誘電体部品。

請求項5

熱交換媒体が通流する基台流路を有する基台を含む載置台と、前記載置台の下面側に配置される誘電体部品と、を備え、前記誘電体部品は、前記基台の基台流路と接続される流路を含む少なくとも1つの第1部品と、前記第1部品を囲む第2部品と、を有する、構造体

請求項6

請求項5に記載の構造体を備える、基板処理装置

技術分野

0001

本開示は、誘電体部品構造体及び基板処理装置に関する。

背景技術

0002

置台に載置した基板プラズマ処理を施す基板処理装置が知られている。

0003

特許文献1には、電極支持部の間隙緩衝剤を設けて、熱膨張熱収縮による応力緩和する静電吸着装置が開示されている。

先行技術

0004

特開2000−3904号公報

発明が解決しようとする課題

0005

一の側面では、本開示は、基台流路に供給する熱交換媒体の温度を変更しても、熱応力による破損を防止する誘電体部品、構造体及び基板処理装置を提供する。

課題を解決するための手段

0006

上記課題を解決するために、一の態様によれば、熱交換媒体が通流する基台流路を有する基台を含む載置台の下面側に配置される誘電体部品であって、前記基台の基台流路と接続される流路を含む少なくとも1つの第1部品と、前記第1部品を囲む第2部品と、を備える、誘電体部品が提供される。

発明の効果

0007

一の側面によれば、基台の流路に供給する熱交換媒体の温度を変更しても、熱応力による破損を防止する誘電体部品、構造体及び基板処理装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0008

一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図
誘電体プレートの一例を示す分解斜視図。

実施例

0009

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

0010

<基板処理装置>
一実施形態に係る基板処理装置1について、図1を用いて説明する。図1は、一実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す断面模式図である。

0011

基板処理装置1は、チャンバ10を備える。チャンバ10は、その中に内部空間10sを提供する。チャンバ10はチャンバ本体12を含む。チャンバ本体12は、略円筒形状を有する。チャンバ本体12は、例えばアルミニウムから形成される。チャンバ本体12の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。

0012

チャンバ本体12の側壁には、通路12pが形成されている。基板Wは、通路12pを通して内部空間10sとチャンバ10の外部との間で搬送される。通路12pは、チャンバ本体12の側壁に沿って設けられるゲートバルブ12gにより開閉される。

0013

チャンバ本体12の底部上には、支持部13が設けられている。支持部13は、絶縁材料から形成される。支持部13は、略円筒形状を有する。支持部13は、内部空間10sの中で、チャンバ本体12の底部から上方に延在している。支持部13は、上部に載置台14を有する。載置台14は、内部空間10sの中において、基板Wを支持するように構成されている。

0014

載置台14は、下部電極(基台)18及び静電チャック20を有する。載置台14は、電極プレート(基台)16を更に有し得る。電極プレート16は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。下部電極18は、電極プレート16上に設けられている。下部電極18は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。下部電極18は、電極プレート16に電気的に接続されている。

0015

静電チャック20は、下部電極18上に設けられている。静電チャック20の上面に基板Wが載置される。静電チャック20は、本体及び電極(図示せず)を有する。静電チャック20の本体は、略円盤形状を有し、誘電体から形成される。静電チャック20の電極は、膜状の電極であり、静電チャック20の本体内に設けられている。静電チャック20の電極は、スイッチ20sを介して直流電源20pに接続されている。静電チャック20の電極に直流電源20pからの電圧印加されると、静電チャック20と基板Wとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Wが静電チャック20に保持される。また、静電チャック20には、ヒータ(図示せず)が設けられている。

0016

下部電極18の周縁部上には、基板Wのエッジを囲むように、エッジリング25が配置される。エッジリング25は、基板Wに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング25は、シリコン炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。

0017

下部電極18の内部には、流路(基台流路)18fが設けられている。流路18fには、チャンバ10の外部に設けられているチラーユニット(図示しない)から配管22aを介して熱交換媒体(例えば冷媒)が供給される。流路18fに供給された熱交換媒体は、配管22bを介してチラーユニットに戻される。基板処理装置1では、静電チャック20上に載置された基板Wの温度が、熱交換媒体と下部電極18との熱交換、及び、ヒータ(図示せず)により、調整される。

0018

基板処理装置1には、ガス供給ライン24が設けられている。ガス供給ライン24は、伝熱ガス供給機構からの伝熱ガス(例えばHeガス)を、静電チャック20の上面と基板Wの裏面との間に供給する。

0019

基板処理装置1は、上部電極30を更に備える。上部電極30は、載置台14の上方に設けられている。上部電極30は、部材32を介して、チャンバ本体12の上部に支持されている。部材32は、絶縁性を有する材料から形成される。上部電極30と部材32は、チャンバ本体12の上部開口を閉じている。

0020

上部電極30は、天板34及び支持体36を含み得る。天板34の下面は、内部空間10sの側の下面であり、内部空間10sを画成する。天板34は、発生するジュール熱の少ない低抵抗導電体又は半導体から形成され得る。天板34は、天板34をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔34aを有する。

0021

支持体36は、天板34を着脱自在に支持する。支持体36は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。支持体36の内部には、ガス拡散室36aが設けられている。支持体36は、ガス拡散室36aから下方に延びる複数のガス孔36bを有する。複数のガス孔36bは、複数のガス吐出孔34aにそれぞれ連通している。支持体36には、ガス導入口36cが形成されている。ガス導入口36cは、ガス拡散室36aに接続している。ガス導入口36cには、ガス供給管38が接続されている。

0022

ガス供給管38には、バルブ群42、流量制御器群44、及びガスソース群40が接続されている。ガスソース群40、バルブ群42、及び流量制御器群44、は、ガス供給部を構成している。ガスソース群40は、複数のガスソースを含む。バルブ群42は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群44は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群44の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群40の複数のガスソースの各々は、バルブ群42の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群44の対応の流量制御器を介して、ガス供給管38に接続されている。

0023

基板処理装置1では、チャンバ本体12の内壁面及び支持部13の外周に沿って、シールド46が着脱自在に設けられている。シールド46は、チャンバ本体12に反応副生物が付着することを防止する。シールド46は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。

0024

支持部13とチャンバ本体12の側壁との間には、バッフルプレート48が設けられている。バッフルプレート48は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜(酸化イットリウムなどの膜)を形成することにより構成される。バッフルプレート48には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート48の下方、且つ、チャンバ本体12の底部には、排気口12eが設けられている。排気口12eには、排気管52を介して排気装置50が接続されている。排気装置50は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。

0025

基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64を備えている。第1の高周波電源62は、第1の高周波電力を発生する電源である。第1の高周波電力は、プラズマの生成に適した周波数を有する。第1の高周波電力の周波数は、例えば27MHz〜100MHzの範囲内の周波数である。第1の高周波電源62は、整合器66及び電極プレート16を介して下部電極18に接続されている。整合器66は、第1の高周波電源62の出力インピーダンス負荷側(下部電極18側)のインピーダンス整合させるための回路を有する。なお、第1の高周波電源62は、整合器66を介して、上部電極30に接続されていてもよい。第1の高周波電源62は、一例のプラズマ生成部を構成している。

0026

第2の高周波電源64は、第2の高周波電力を発生する電源である。第2の高周波電力は、第1の高周波電力の周波数よりも低い周波数を有する。第1の高周波電力と共に第2の高周波電力が用いられる場合には、第2の高周波電力は基板Wにイオン引き込むためのバイアス用の高周波電力として用いられる。第2の高周波電力の周波数は、例えば400kHz〜13.56MHzの範囲内の周波数である。第2の高周波電源64は、整合器68及び電極プレート16を介して下部電極18に接続されている。整合器68は、第2の高周波電源64の出力インピーダンスと負荷側(下部電極18側)のインピーダンスを整合させるための回路を有する。

0027

なお、第1の高周波電力を用いずに、第2の高周波電力を用いて、即ち、単一の高周波電力のみを用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第2の高周波電力の周波数は、13.56MHzよりも大きな周波数、例えば40MHzであってもよい。基板処理装置1は、第1の高周波電源62及び整合器66を備えなくてもよい。第2の高周波電源64は一例のプラズマ生成部を構成する。

0028

基板処理装置1においてガスが、ガス供給部から内部空間10sに供給されて、プラズマを生成する。また、第1の高周波電力及び/又は第2の高周波電力が供給されることにより、上部電極30と下部電極18との間で高周波電界が生成される。生成された高周波電界がプラズマを生成する。

0029

基板処理装置1は、電源70を備えている。電源70は、上部電極30に接続されている。電源70は内部空間10s内に存在する正イオンを天板34に引き込むための電圧を、上部電極30に印加する。

0030

基板処理装置1は、制御部80を更に備え得る。制御部80は、プロセッサメモリなどの記憶部、入力装置表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部80は、基板処理装置1の各部を制御する。制御部80では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置1を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部80では、表示装置により、基板処理装置1の稼働状況可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置1で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置1の各部を制御する。

0031

第1の高周波電力及び第2の高周波電力は、電極プレート16の中央下方から印加されて、電極プレート16の表面を伝搬しながら、下部電極18へと給電される。このため、電極プレート16の下面表面を覆う誘電体プレート(誘電体部品)26が設けられている。

0032

誘電体プレート26について、更に説明する。図2は、誘電体プレート26の一例を示す分解斜視図である。誘電体プレート26は、プレート本体(第2部品)27と、ブロック(第1部品)28と、を備えている。誘電体プレート26(プレート本体27、ブロック28)は、誘電体、具体的には、セラミックで形成されている。

0033

プレート本体27は、底板部100と、側壁部110と、を有する。電極プレート16は、底板部100及び側壁部110で囲われる空間内に配置される。底板部100から上方に向かって立設部120が複数形成されている。立設部120は、電極プレート16と当接する。プレート本体27は、立設部120によって、電極プレート16に固定される。プレート本体27は、底板部100の略中央に開口(第2開口部)130が形成されている。開口130には、一端が電極プレート16と接続され、他端が第1の高周波電源62及び第2の高周波電源64から接続される給電棒(図示せず)が挿通される。

0034

プレート本体27には、径方向の片側に偏在して、ブロック28を配置するための開口(第1開口部)140が形成されている。換言すれば、ブロック28を配置するための開口140は、プレート本体27の略中央に形成される開口130を避けて形成される。これにより、電極プレート16の略中央から高周波電力を給電することができ、下部電極18へ伝搬する高周波電力の周方向の均一性を向上させることができる。

0035

ブロック28には、流路28a,28bが形成されている。熱交換媒体は、チャンバ10外から配管22aを介して、流路28aを通り、下部電極18の流路18fの一端へ供給される。下部電極18の流路18fの他端から流出した熱搬送媒体は、流路28bを通り、配管22bを介して、チャンバ10外へと排出される。

0036

開口140は、ブロック28の外径よりも大きく形成されている。ブロック28は、開口140内に配置され、電極プレート16に固定される。ブロック28と開口140との間には、隙間(例えば、1mm)が形成されている。このため、ブロック28の側壁と開口140の側壁とは接しておらず、熱伝導を抑制するように構成されている。

0037

ところで、基板Wの処理に際して、基板Wの温度(載置台14の温度)を変更するために、下部電極18の流路18fに供給する熱交換媒体の温度を変更することが求められている。例えば、熱交換媒体の温度を第1温度(例えば、0℃)で供給した場合、定常状態となると基台及び誘電体プレート26の温度は第1温度と略等しくなる。ここで、熱交換媒体の温度を第1温度よりも高温の第2温度(例えば、150℃)に変更して供給した場合、金属(例えば、アルミニウム)で形成されている基台は、速やかに熱が伝搬し、基台内の温度差は小さくなる。

0038

これに対し、誘電体で形成される誘電体プレート26では、基台よりも熱伝導性が低くなっている。このため、高温の熱交換媒体が通流する流路28a,28b付近では温度が上昇し、誘電体プレート26の外周側では、温度が上昇せず、定常状態のままとなっている。このため、誘電体プレート26内の温度差によって、熱応力の応力集中が発生するおそれがある。

0039

これに対し、図2に示す誘電体プレート26では、流路28a,28bを有するブロック28がプレート本体27とは別体に設けられている。高温の熱交換媒体が流路28a,28bを通流することにより、ブロック28の温度が上昇する。ここで、ブロック28は、プレート本体27と比較して小さく形成されており、熱容量が小さくなっている。このため、熱交換媒体の熱は、ブロック28全体に伝搬する。これにより、ブロック28内の温度差を抑制して、熱応力の応力集中を抑制することができる。

0040

また、プレート本体27の開口140とブロック28との間には隙間を有しており、プレート本体27の開口140付近の急激な温度上昇を抑制することができる。これにより、プレート本体27内の温度差を抑制して、熱応力の応力集中を抑制することができる。

0041

また、開口140は、ブロック28よりも大きく形成されており、ブロック28が熱膨張しても開口140を広げようとする応力が発生することを抑制している。これにより、ブロック28の熱膨張によるプレート本体27の応力の発生を抑制し、応力集中を抑制することができる。

0042

また、高温の熱交換媒体をブロック28を介して、下部電極18の流路18fに供給することにより、下部電極18の温度が上昇し、電極プレート16の温度も上昇する。そして、電極プレート16と接する立設部120からプレート本体27に入熱する。このように、電極プレート16からプレート本体27に入熱することにより、プレート本体27が局所的に加熱されることを抑制することができる。これにより、熱応力による応力集中を小さくすることができる。

0043

このように、載置台14及び誘電体プレート26を備える構造体は、熱交換媒体の温度を急激に変更しても、誘電体プレート26における温度差による応力集中を抑制して、誘電体プレート26の変形や破損を抑制することができる。また、誘電体プレート26を備える基板処理装置1は、流路18fに供給する熱交換媒体の温度レンジを拡大することができる。これにより、基板処理装置1において、処理時における載置台14の温度(基板Wの温度)が異なる処理を基板Wに施すことができる。また、熱交換媒体の温度を急激に切り替えたとしても誘電体プレート26の変形や破損を抑制することができるので、熱交換媒体の温度を切り替える際の切り替え時間を短くすることができる。

0044

以上、基板処理装置1による本実施形態の成膜方法について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。

0045

誘電体プレート26において、プレート本体27とは別体に設けられるブロック28は、1つであるものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、載置台14に載置される基板Wの温度をゾーン(例えば、同心円状のゾーン)に分けて制御する場合、下部電極18には各ゾーンごとに系統の異なる流路18fが形成されている。このように、下部電極18に形成される流路18fが2系統以上ある場合、各系統に対応してブロック28がそれぞれ設けられていてもよい。また、ブロック28に対応してプレート本体27に複数の開口140が形成されていてもよい。これにより、系統ごとに異なる温度の熱交換媒体を供給したとしても、各ブロック28内における温度差を抑制することができるので、熱応力の応力集中を抑制することができる。

0046

W基板
1基板処理装置
10チャンバ
14 載置台
16電極プレート(基台)
18 下部電極(基台)
18f流路(基台流路)
20静電チャック
22a配管
22b 配管
62 第1の高周波電源
64 第2の高周波電源
80 制御部
26誘電体プレート(誘電体部品)
27プレート本体(第2部品)
28ブロック(第1部品)
28a,28b 流路
100底板部
110側壁部
120 立設部
130 開口(第2開口部)
140 開口(第1開口部)

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