(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第2の回転支持手段が支持する前記支柱の外周部と前記第2の回転支持手段との間には絶縁部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の基板ホルダ装置。
電源からの電力を、前記支柱の内部に設けられた電力導入ラインを介して、前記基板ホルダが備える電極に供給する電力導入手段を更に備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板ホルダ装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
2箇所のベアリングによって支柱を支持する構造では、一方のベアリングで支柱の位置決めをして、他方のベアリングは支柱の外周部とベアリングの内周部との間に隙間を設けてベアリングに過大な負荷がかかることを防止している。そのため、組み立て時や加工時の公差によって生じる回転角度の変化により、支柱との間に隙間を設けて配置されたベアリングと支柱との接触状態が変動することが起こりうる。
【0006】
一方、基板ホルダを介して基板にESC用の電極に印加する電力にバイアス電力を重ねて基板に印加する構成が知られている。このようなバイアス電力を印加する基板ホルダにおいては、ベアリングの接触状態の変動が、基板に印加されるバイアス電力に影響する可能性がある。具体的には、基板に印加されたバイアス電力の帰還側の経路の抵抗値がベアリングの接触状態によって変化することで、プラズマへの入射波に対する反射波が生じ、プラズマの放電状態に影響することが懸念されている。従って、ベアリングの接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化できる基板ホルダ装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記の課題を鑑みて、ベアリングの接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化できる技術の提供を目的とする。
【0008】
上記の目的を達成する本発明の一つの側面に係る基板ホルダ装置は、チャンバの中の減圧された処理空間において、ターゲットからスパッタされた材料が成膜されるように基板を保持することが可能な基板ホルダと、
前記基板ホルダに設けられた電極と、
前記基板ホルダに連結された支柱と、
前記支柱を
位置決めし、かつ、前記支柱を回転可能に支持する第1の回転支持手段と、
前記第1の回転支持手段が前記支柱を支持する位置から前記支柱の軸方向に離間した位置で前記支柱
の外周部との間に隙間を設けて前記支柱を回転可能に支持する第2の回転支持手段と、
前記第1および第2の回転支持手段を支持する筐体と、
前記支柱の内部に絶縁部材で被覆され、前記電極にバイアス電力を供給する電力導入ラインと、
を備え、
前記第1の回転支持手段は、前記電極からのバイアス電力の帰還経路の一部を形成しており、
前記第2の回転支持手段と前記筐体、若しくは、前記支柱と前記筐体は、電気的に絶縁されており、前記第2の回転支持手段は、前記電極からのバイアス電力の帰還経路の一部を形成していないことを特徴とする。
【0009】
あるいは、本発明の他の側面に係る基板ホルダ装置は、チャンバの中の減圧された処理空間において、ターゲットからスパッタされた材料が成膜されるように基板を保持することが可能な基板ホルダと、
前記基板ホルダに設けられた電極と、
前記基板ホルダに連結された支柱と、
前記支柱を
位置決めし、かつ、前記支柱を回転可能に支持する第1の回転支持手段と、
前記第1の回転支持手段が前記支柱を支持する位置から前記支柱の軸方向に離間した位置で前記支柱
の外周部との間に隙間を設けて前記支柱を回転可能に支持する第2の回転支持手段と、
前記支柱の内部に絶縁部材で被覆され、前記電極にバイアス電力を供給する電力導入ラインと、
を備え、
前記支柱は、第1の支柱部と、第2の支柱部とを備え、
前記第1の支柱部と前記第2の支柱部との間に絶縁部材が設けられており、
前記第1の回転支持手段は、前記絶縁部材よりも上方に位置する前記第1の支柱部を
位置決めし、かつ、前記第1の支柱部を回転可能に支持し、前記第1の回転支持手段は、前記電極からのバイアス電力の帰還経路の一部を形成しており、
前記第2の回転支持手段は、前記絶縁部材よりも下方に位置し前記絶縁部材により絶縁された前記第2の支柱部
の外周部との間に隙間を設けて前記第2の支柱部を回転可能に支持し、前記第2の回転支持手段は、前記電極からのバイアス電力の帰還経路の一部を形成していないことを特徴とする。
【0010】
あるいは、本発明の他の側面に係る真空処理装置は、基板を処理するための真空処理室と、
前記真空処理室の内部に設けられた前記基板ホルダ装置と、
前記基板ホルダ装置によって保持可能な基板を処理する処理手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、ベアリングの接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化できる。
【0012】
バイアス電力の安定化により、プラズマの放電状態の安定化が可能になる。
【0013】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。ただし、実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0016】
(基板処理装置の構成)
本発明の実施形態に係る基板処理装置100(真空処理装置)の構成について
図1を参照して説明する。スパッタ装置を例として基板処理装置100の構成を説明する。
【0017】
基板処理装置100は、チャンバ1、ステージ13、電源14、スパッタ電極15、スパッタ電源17、ガス供給装置18、排気装置19、排気バルブ20、支柱30、電力導入ユニット61、駆動部79および筐体50を備える。
【0018】
チャンバ1の内部(真空処理室S)は排気バルブ20を介して排気装置19と接続されている。排気バルブ20はチャンバ1の内部圧力を制御することが可能であり、排気装置19はチャンバ1の内部を基板処理に適した所要の減圧状態にする。また、チャンバ1の内部(真空処理室S)はガス供給装置18と接続されている。ガス供給装置18はプラズマ発生に用いられるガスをチャンバ1の真空処理室Sに導入する。
【0019】
基板を処理する構成として機能するスパッタ電源17はスパッタ電極15を介してターゲット16に電力を供給する。スパッタ電源17から電力が供給されると、スパッタ放電によりターゲット16がスパッタされ、ターゲット16からスパッタされた材料が基板10上に成膜される。ターゲット16は基板10に成膜する物質に応じた材料が用いられる。
【0020】
排気装置19にてチャンバ1内の排気を行い、ガス供給装置18にてスパッタ用のガスをチャンバ1に導入する。排気バルブ20にて圧力をコントロールした後、スパッタ電源17から電力をスパッタ電極15に供給してターゲット16をスパッタすることによりステージ13に保持された基板10に膜付けを行う。
【0021】
ステージ13(基板ホルダ)は、チャンバ1の中の減圧された処理空間Sにおいて基板10を保持することが可能な基板載置面と、載置された基板10を静電吸着力で基板載置面に固定するための静電チャックとを備える。静電チャックの内部には電極53が設けられている。電極53には、ステージ13および中空構造を有する支柱30の内部に設けられた電力導入ライン54を介して所要の電力が印加される。電力導入ライン54は支柱30の内部において絶縁部材55で被覆されている。
【0022】
ステージ13(基板ホルダ)は支柱の上端部に連結されている。支柱30の下端部には、静電チャックの電極53に電力を与えるための電力導入ユニット61が設けられている。電力導入ユニット61には、電源14が接続されている。電力導入ユニット61は、電力導入ライン54を介して、静電チャックを動作させるための電力と、膜の性質やスパッタカバレッジをコントロールするためのバイアス電力とを供給する。
【0023】
基板面上の成膜分布の均一性を高めるため、駆動部79は支柱30を介してステージ13に保持されている基板10を回転させる。
【0024】
駆動部79は支柱30の外周部に配置された可動子部77と、筐体50の内周面に固定された固定子部58とを有する。駆動部79は可動子部77と、可動子部77の周囲に配置された固定子部58との相互作用によって支柱30を回転させるモータとして機能する。ここで、筐体50はチャンバ1と接続しており、チャンバ1を介して接地されているものとする。
【0025】
駆動部79による支柱30の回転は、ベアリング57(メインベアリング)およびベアリング59(サブベアリング)により支持されている。
【0026】
ベアリング57およびベアリング59の外周部は筐体50の内周面に固定されている。支柱30と筐体50との間には、真空回転シール56が設けられており、チャンバ1内の真空雰囲気が維持される。
【0027】
基板処理装置100(真空処理装置)の構成のうち、ステージ13、支柱30、ベアリング57、ベアリング59、および筐体50は、基板を保持可能な基板ホルダ装置を構成する。本発明の実施形態に係る基板ホルダ装置の構成を以下、具体的に説明する。
【0028】
(第1実施形態)
図2は本発明の第1実施形態に係る基板ホルダ装置200の構成例を示す図である。
図1に示した構成と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【0029】
メインベアリング157(第1の回転支持部)は、支柱130を位置決めし、かつ、支柱130を回転可能に支持する。サブベアリング159(第2の回転支持部)は支柱130を回転可能に支持する。メインベアリング157およびサブベアリング159の外周部は筐体150によって保持されている。なお、メインベアリング157は複数のベアリングから構成されているが、1つのベアリングから構成されていてもかまわない。
【0030】
サブベアリング159の内周部と支柱130の外周部との間には僅かな隙間が設けられている。この隙間により、基板ホルダ装置200の組み立て時や支柱130の加工時の公差の影響によって、支柱の回転位置精度が低下したり、支柱の回転振れによりサブベアリング159に対する負荷を低減することができる。
【0031】
サブベアリング159の内周部と対向する支柱130の外周部には、段差部135が形成されている。この段差部135に電気絶縁部材160が配置されている。電気絶縁部材160は環状形状を有しており、支柱130の段差部135に嵌め込まれる。段差部135に嵌め込まれた電気絶縁部材160は、支柱130と共に回転可能であり、電気絶縁部材160の外周部がサブベアリング159の内周部と接触するように構成されている。電気絶縁部材160と接触するサブベアリング159は支柱130との間で絶縁される。支柱130とサブベアリング159との間に電気絶縁部材160が配置されることにより、支柱130と筐体150との間は電気的に絶縁される。支柱130の回転によりサブベアリング159と支柱130との接触状態が変化した場合でも、支柱130側からの電位は電気絶縁部材160で遮断される。支柱130側からの電位は電気絶縁部材160と接触するサブベアリング159を介して筐体150に通電されないので、基板処理装置100における基板ホルダ装置200の導電状態に変化は生じない。本実施形態によれば、サブベアリング159の接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化することができ、バイアス電力の安定化により、プラズマの放電状態の安定化が可能になる。
【0032】
尚、
図2の構成中では、メインベアリング157をステージ13側(上側)に配置し、サブベアリング159をメインベアリング157に対して下側に配置した構成例を示している。本発明の趣旨はこの例に限定されず、サブベアリング159をステージ13側(上側)、メインベアリング157をサブベアリング159に対して下側に配置した構成にも適用可能である。すなわち、支柱130の回転軸方向に沿って、2つのベアリング(メインベアリング157、サブベアリング159)が離間して配置される構成に適用可能である。
【0033】
(第2実施形態)
図3は本発明の第2実施形態に係る基板ホルダ装置300の構成例を示す図である。メインベアリング257(第1の回転支持部)は、支柱230を位置決めし、かつ、支柱230を回転可能に支持する。サブベアリング259(第2の回転支持部)は支柱230を回転可能に支持する。メインベアリング257の外周部は筐体250によって保持されている。サブベアリング259の外周部に対向する筐体250には、電気絶縁部材260が設けられており、サブベアリング259の外周部が電気絶縁部材260に接触した状態でサブベアリング259は筐体250に固定されている。
【0034】
サブベアリング259の内周部と支柱230の外周部との間には僅かな隙間が設けられている。この隙間により、基板ホルダ装置300の組み立て時や支柱230の加工時の公差の影響によって、支柱の回転位置精度が低下したり、支柱の回転振れによりサブベアリング259に対する負荷を低減することができる。
【0035】
電気絶縁部材260と接触するサブベアリング259は筐体250との間で絶縁される。筐体250とサブベアリング259との間に電気絶縁部材260が配置されることにより、支柱230と筐体250との間は電気的に絶縁される。支柱230の回転によりサブベアリング259との接触状態が変化した場合でも、支柱230およびサブベアリング259を介した電位は電気絶縁部材260で遮断される。支柱230側からの電位は筐体250に通電されないので、基板ホルダ装置300の導電状態に変化は生じない。本実施形態によれば、サブベアリング259の接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化することができ、バイアス電力の安定化により、プラズマの放電状態の安定化が可能になる。
【0036】
尚、
図3の構成中では、メインベアリング257をステージ13側(上側)に配置し、サブベアリング259をメインベアリング257に対して下側に配置した構成例を示している。本発明の趣旨はこの例に限定されず、サブベアリング259をステージ13側(上側)、メインベアリング257をサブベアリング259に対して下側に配置した構成にも適用可能である。すなわち、支柱230の回転軸方向に沿って、2つのベアリング(メインベアリング257、サブベアリング259)が離間して配置される構成に適用可能である。
【0037】
(第3実施形態)
図4は本発明の第4実施形態に係る基板ホルダ装置400の構成例を示す図である。支柱330は、中空構造の支柱を2つに分割した第1の支柱部331および第2の支柱部332と、第1の支柱部331と第2の支柱部332との間に設けられた電気絶縁部材360とを備える。中空構造の支柱を2つに分割した第1の支柱部331の下面と、第2の支柱部332の上面との間に、中空構造を有する電気絶縁部材360が挿入され、一体の中空構造の支柱330が形成される。
【0038】
メインベアリング357(第1の回転支持部)は、第1の支柱部331側に配置されており、第1の支柱部331(支柱330)を位置決めし、かつ、支柱330を回転可能に支持する。サブベアリング359(第2の回転支持部)は第2の支柱部332側に配置されており、第2の支柱部332(支柱330)を回転可能に支持する。
【0039】
メインベアリング357およびサブベアリング359の外周部は筐体350によって保持されている。サブベアリング359の内周部と第2の支柱部332(支柱330)の外周部との間には僅かな隙間が設けられている。この隙間により、基板ホルダ装置400の組み立て時や支柱330の加工時の公差の影響によって、支柱330の回転位置精度が低下したり、支柱330の回転振れによりサブベアリング359に対する負荷を低減することができる。
【0040】
第1の支柱部331と、第2の支柱部332との間に電気絶縁部材360が配置されていることにより、電気絶縁部材360の上方の第1の支柱部331側と、電気絶縁部材360の下方の第2の支柱部332側とは電気的に絶縁される。支柱330の回転によりサブベアリング359との接触状態が変化した場合でも、ステージ13(基板ホルダ)を含む第1の支柱部331側からの電位は、電気絶縁部材360で遮断される。すなわち、ステージ13(基板ホルダ)を含む第1の支柱部331側からの電位は、第2の支柱部332、サブベアリング359を介して筐体350に通電されないので、基板ホルダ装置400の導電状態に変化は生じない。本実施形態によれば、サブベアリング359の接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化することができ、バイアス電力の安定化により、プラズマの放電状態の安定化が可能になる。
【0041】
尚、
図4の構成中では、メインベアリング357をステージ13側(上側)に配置し、サブベアリング359をメインベアリング357に対して下側に配置した構成例を示している。
【0042】
本発明の趣旨はこの例に限定されず、サブベアリング359をステージ13側(上側)、メインベアリング357をサブベアリング359に対して下側に配置した構成にも適用可能である。この場合、ステージ13からサブベアリング359が支柱330を支持する位置までの間で、支柱330を分割し、分割した位置に電気絶縁部材360を挿入すればよい。かかる構成により、支柱330の回転軸方向に沿って、2つのベアリング(メインベアリング357、サブベアリング359)が離間して配置される構成に適用可能である。
【0043】
(第4実施形態)
図5は本発明の第4実施形態に係る基板ホルダ装置500の構成例を示す図である。
図1に示した構成と同一の構成については同一の参照番号を付して説明を省略する。
【0044】
メインベアリング457(第1の回転支持部)は、支柱430を位置決めし、かつ、支柱430を回転可能に支持する。サブベアリング459(第2の回転支持部)は支柱430を回転可能に支持する。メインベアリング457およびサブベアリング459の外周部は筐体450によって保持されている。
【0045】
サブベアリング459の内周部と支柱430の外周部との間には僅かな隙間が設けられている。この隙間により、基板ホルダ装置400の組み立て時や支柱430の加工時の公差の影響によって、支柱430の回転位置精度が低下したり、支柱430の回転振れによりサブベアリング459に対する負荷を低減することができる。
【0046】
サブベアリング459は絶縁部材により構成されている。絶縁部材により構成される構成要素には、筐体450により保持される外周部、支柱430を支持する内周部、外周部に対して内周部を相対的に回転可能するボール(転導体)、および転導体を保持部、が含まれる。本発明の趣旨は、サブベアリング459の全ての構成要素が絶縁部材で構成されることに限定されるものではなく、支柱430側からの電位を、サブベアリング459が構成要素として有する絶縁部材で遮断できればよい。サブベアリング459の変形例として、内周部および外周部のうちいずれか一方を絶縁部材で構成する場合にも、同様の効果を実現することができる。
【0047】
絶縁部材により構成されるサブベアリング459を用いることにより、支柱430と筐体450との間は電気的に絶縁される。支柱430の回転によりサブベアリング459と支柱430との接触状態が変化した場合でも、支柱430側からの電位はサブベアリング459で遮断される。支柱430側からの電位はサブベアリング459を介して筐体450に通電されないので、基板ホルダ装置500の導電状態に変化は生じない。本実施形態によれば、サブベアリング459の接触状態の変化の影響を受けずに、印加されるバイアス電力をより安定化することができ、バイアス電力の安定化により、プラズマの放電状態の安定化が可能になる。
【0048】
尚、
図5の構成中では、メインベアリング457をステージ13側(上側)に配置し、サブベアリング459をメインベアリング457に対して下側に配置した構成例を示している。本発明の趣旨はこの例に限定されず、サブベアリング459をステージ13側(上側)、メインベアリング457をサブベアリング459に対して下側に配置した構成にも適用可能である。すなわち、支柱430の回転軸方向に沿って、2つのベアリング(メインベアリング457、サブベアリング459)が離間して配置される構成に適用可能である。
【0049】
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。
【0050】
本願は、2011年12月15日提出の日本国特許出願特願2011−275074を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。