(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023146567
(43)【公開日】2023-10-12
(54)【発明の名称】基板処理装置及びカバーリングアセンブリ
(51)【国際特許分類】
C23C 14/50 20060101AFI20231004BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20231004BHJP
【FI】
C23C14/50 Z
C23C16/458
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022053798
(22)【出願日】2022-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】308033711
【氏名又は名称】ラピスセミコンダクタ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001025
【氏名又は名称】弁理士法人レクスト国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 政志
(72)【発明者】
【氏名】千葉 淳
【テーマコード(参考)】
4K029
4K030
【Fターム(参考)】
4K029CA05
4K029DA10
4K029JA01
4K030GA02
4K030KA46
(57)【要約】
【課題】 発塵源を抑制し基板上へのパーティクルの付着を低減できるカバーリングアセンブリを提供する。
【解決手段】 内部空間の処理粒子に曝して基板を処理する基板処理装置用のカバーリングアセンブリは、基板の外側面で終端する外周下面に接する内周上面と内周上面の周りにある外周上面とを有する環状平板と、環状平板の外周上面に接する当接面を有する下部表面を有する環状のカバーリングと、を有する。カバーリングには、処理粒子に曝される表面を覆う溶射膜が当接面を除き設けられている。
を有する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容されかつ鉛直方向に移動可能でありかつ基板を保持する上面を有する盤状の基板支持体において、前記基板支持体の上面の外周部に着脱自在に取り付けられる環状平板と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状平板に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有するカバーリングと、
前記環状平板及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記環状平板及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする基板保持アセンブリ。
【請求項2】
処理室と、
前記処理室内に配されかつ鉛直方向に移動可能でありかつ、基板に接し保持する基板保持領域と前記基板保持領域の周縁の環状に配された環状領域とを有する基板保持面を上面に有する基板支持体と、
前記処理室内に配され、前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状領域に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有する環状のカバーリングと、
を有し、
前記基板保持面及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記基板支持体及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする基板処理装置。
【請求項3】
基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容され、鉛直方向に移動可能でありかつ、基板に接し保持する基板保持領域と前記基板保持領域の周縁の環状に配された環状領域とを有する基板保持面を上面に有する基板支持体と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状領域に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有する環状のカバーリングと、
を有し、
基板保持面及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記基板支持体及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする基板保持アセンブリ。
【請求項4】
内部空間の処理粒子に曝して基板を処理する基板処理装置用のカバーリングアセンブリであって、
前記基板の外側面で終端する外周下面に接する内周上面と前記内周上面の周りにある外周上面とを有する環状平板と、
前記環状平板の前記外周上面に接する当接面を有する下部表面を有する環状のカバーリングと、を有し、
前記カバーリングには、前記処理粒子に曝される表面を覆う溶射膜が前記当接面を除き設けられていることを特徴とするカバーリングアセンブリ。
【請求項5】
前記環状平板には、前記カバーリングの前記当接面に接する前記外周上面を除き前記処理粒子に曝される表面を覆う溶射膜が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のカバーリングアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スパッタ装置等の基板処理装置及びカバーリングアセンブリに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1では、スパッタリング装置のチャンバ内の装置の代表的な構成を開示している。特許文献2はスパッタ装置のカバーリング等に溶射膜を形成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開平9-176848号公報
【特許文献2】WO2014/103168号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献2に示されているようにスパッタ装置ではカバーリングやペデスタルリング部に、金属スパッタ膜の膜剥がれを抑制するために、アルミ溶射膜が形成されている。しかしながら、カバーリングとペデスタルリングのように接触を繰り返す構造の箇所では、溶射膜同士がこすれあうことで、パーティクルが発生するという問題があった。
【0005】
本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、基板上へのパーティクルの付着を低減できる基板処理装置及びカバーリングアセンブリを提供することを目的の一例とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の基板保持アセンブリは、基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容されかつ鉛直方向に移動可能でありかつ基板を保持する上面を有する盤状の基板支持体において、前記基板支持体の上面の外周部に着脱自在に取り付けられる環状平板と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状平板に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有するカバーリングと、
前記環状平板及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記環状平板及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする。
【0007】
本発明の基板処理装置は、処理室と、
前記処理室内に配されかつ鉛直方向に移動可能でありかつ、基板に接し保持する基板保持領域と前記基板保持領域の周縁の環状に配された環状領域とを有する基板保持面を上面に有する基板支持体と、
前記処理室内に配され、前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状領域に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有する環状のカバーリングと、
を有し、
前記基板保持面及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記基板支持体及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする。
【0008】
本発明の基板保持アセンブリは、基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容され、鉛直方向に移動可能でありかつ、基板に接し保持する基板保持領域と前記基板保持領域の周縁の環状に配された環状領域とを有する基板保持面を上面に有する基板支持体と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状領域に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有する環状のカバーリングと、
を有し、
基板保持面及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記基板支持体及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする。
【0009】
本発明のカバーリングアセンブリは、内部空間の処理粒子に曝して基板を処理する基板処理装置用のカバーリングアセンブリであって、
前記基板の外側面で終端する外周下面に接する内周上面と前記内周上面の周りにある外周上面とを有する環状平板と、
前記環状平板の前記外周上面に接する当接面を有する下部表面を有する環状のカバーリングと、を有し、
前記カバーリングには、前記処理粒子に曝される表面を覆う溶射膜が前記当接面を除き設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の基板保持アセンブリ、基板処理装置及びカバーリングアセンブリによれば、カバーリングとペデスタルリング(環状平板)が接触する箇所には、溶射膜を形成しないので、発塵源を抑制し、基板上へのパーティクルの付着を低減できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【
図1】本発明による実施例の基板処理装置を示す概略断面図である。
【
図2】
図1の基板処理装置における基板支持体が位置する下位位置の状態を説明する概略断面図である。
【
図3】
図1の基板処理装置のカバーリングアセンブリの一部を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照しつつ本発明による実施例の基板処理装置について説明する。なお、実施例において、実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【実施例0013】
図1は本実施例であるカバーリングアセンブリを含む基板処理装置1を示す。
図2は基板処理装置1において下位位置の状態にある基板支持体16を示す。
【0014】
(処理室10)
基板処理装置1において、底部及びこれから立ち上がる側壁部を有する略円筒形状の中空の処理室10は、蓋体11で閉じられて、排気可能な内部空間PSを画定する。
【0015】
蓋体11は、処理室10の内部空間PSに露出しているターゲット12を含む。蓋体11と処理室10の側壁部とは所定の機構(図示せず)により気密的に封止されている。蓋体11のターゲット12の裏には例えばマグネトロン(図示せず)を含むことができる。
【0016】
ターゲット12から絶縁されて蓋体11又は処理室10の側壁部に支持された円筒形状のシールド13が、内部空間PSを囲むように設けられている。
【0017】
処理室10の内部空間PSに露出しているターゲット12は、アルゴン等の稀ガスをガス供給源(図示せず)から内部空間PSに供給する状態の下で、PVD(Physical Vapor Deposition)処理中に基板14上に堆積される材料の処理粒子を供給する。ターゲット12及び基板支持体16には所定電位が互いにバイアス印加されている(DC放電、RF放電でも使用可能である)。プラズマは基板14とターゲット12との間で稀ガスにより形成される。プラズマ内のイオンはターゲット12に向かって加速して進み、ターゲット材料がターゲット12から処理粒子として出て、基板14上に堆積される。
【0018】
筒形状のシールド13は、その下方端の開口部の裾部分は外側に所定形状の略U字型断面となる折り返し部13Pを備える。
【0019】
筒形状のシールド13の折り返し部13Pは、上方へ向かう環状の開放端13Eを有している。当該開放端13Eは所定タイミング(
図2、
図3の基板支持体16が下方位置にある場合を参照)で後述のカバーリング18を係合支持できる。
【0020】
シールド13の内部空間PS側の表面はアルミニウム等の金属の膜材料で溶射法により成膜された溶射膜13Yで覆われる。ただし、シールド13の折り返し部13Pの環状の開放端13Eには、溶射膜剥離防止のため、溶射膜13Yを設けない。
【0021】
処理室10の側壁部に設けられた排気ポートを介して、内部空間PSの排気とその圧力制御を行う高真空ポンプ排気システムEXSに連通されている。
【0022】
(基板支持体16)
基板14を環状平板15と共に上面で保持する基板支持体16は、処理室10の底部に設けられた昇降機構17よって下から支持されている。環状平板15は基板支持体16の頂部に嵌合され、それらの上面は面一となるように構成されている。これにより、環状平板15と基板14との間への粒子、スパッタ材料の侵入が抑制される。
【0023】
基板支持体16は昇降機構17によって処理室10の底部に連結されており、昇降機構17は基板支持体16を上方位置と下方位置との間で移動するように構成されている。
【0024】
基板支持体16は、例えば基板14を固定する静電チャック(図示せず)、ヒータ又は冷却機構やその組み合わせの温度管理システム(図示せず)を含むことができる。静電チャックや温度管理システムと、昇降機構17や高真空ポンプ排気システムは図示しない配線により、それぞれの制御部(図示せず)により制御される。
【0025】
図1に示す、基板支持体16の上方位置において、基板支持体16に伴う環状平板15はカバーリング18に係合し、基板支持体16が基板14を上方向へと処理位置に移動させるにつれ、シールド13からカバーリング18を持ち上げる。
【0026】
図2に示す、基板支持体16の下方位置において、基板支持体16はシールド13の下方に位置しているため、基板14を処理室10の側壁部に配置された出し入れ口(図示せず)を通して処理室10から取り出すことが可能となる。処理室10の底部近傍から伸縮自由なベローズ部BLWは、基板支持体16と処理室10の底部との間に配置され、処理室10の内部空間PSを昇降機構17の内部から隔離している。
【0027】
環状平板15は基板支持体16によって支持され、基板14を取り囲み、処理中、基板支持体16の周囲領域を保護している。環状平板15は、基板支持体16が上昇してカバーリング18がシールド13から持ち上げられるにつれ、カバーリング18と係合するように構成されている(
図1を参照)。
【0028】
(カバーリング18)
図3は
図2に示す破線丸内の部分拡大断面図であり、基板支持体16と環状平板15とカバーリング18を含む一部を図示している。カバーリング18は、半径方向内側に延びる内側リング部18aと該内側リング部18aから下方向に向かって延びる外側管部18bからなる。
【0029】
カバーリング18の下部表面18LF(内側リング部18aの下面と外側管部18bの下面及び内側面)は、環状平板15の外周上面15bによって支持される内側リング部18aの下面の一部の当接面18T(基材が露出している)を含む。カバーリング18はセラミック材料、例えば石英、酸化アルミニウム又はその他の適した絶縁材料から作製することができる。
【0030】
カバーリング18の上部表面にはカバー側溶射膜18Yが設けられている。カバー側溶射膜18Yは、内側リング部18aの内周側面18aaの下縁から内側リング部18aの上部面18abの上と外側管部18bの外周側面18bcの下縁まで被覆している。すなわち、カバーリング18において、カバー側溶射膜18Yは、内側リング部18aの内周側面18aaと、内側リング部18aの上部面18abと、外側管部18bの外周側面18bcに連続的に成膜されている。
【0031】
カバー側溶射膜18Yは、カバーリング18の上部表面にて、カバーリング18へのスパッタ材料の付着度向上を目的として選択した例えばアルミニウム等の金属の膜材料で溶射法により成膜されている。
【0032】
なお、カバーリング18における外側管部18bの外周側面18bcから内側リング部18aの下面の当接面18T未満では、シールド13の略U字型断面となる折り返し部13Pの凹部面との間で隙部SPを形成している。すなわち、カバーリング18の外側管部18bとシールド13の折り返し部13Pとは、外側管部18bが折り返し部13Pに離間関係で噛み合って遊嵌した際にラビリンス様の間隙部がそれらの間に画成されるような寸法を有している。
【0033】
(環状平板15)
環状平板15の上面、外周上面15b及び内周上面15aの間の中間上面15cの一部に平板側溶射膜15Yが形成される。溶射された溶射膜及び/又はその上に付着するスパッタ材料は導電性の場合があるため、環状平板15上の平板側溶射膜15Yが基板14から十分に離れている中間上面15c内の領域に選択的に成膜されることで、スパッタ材料がカバー側溶射膜18Yに大量に付着した後であっても短絡を抑制することができる。
【0034】
そして、環状平板15の上面の一部、外周上面15bに、カバーリング18の内側リング部18aの下面にある当接面18Tと当接する当接面15T(基材が露出している)が配置される。環状平板15の上面の当接面15Tとカバーリング18の下部表面18LF内の当接面18Tとは基材同士が直接接触する。
【0035】
環状平板15はカバーリング18と同様にセラミック材料、例えば石英、酸化アルミニウム又はその他の適した絶縁材料から作製してもよい。例えば、環状平板15を基板支持体16の静電チャックの誘電体材料を同一の材料で形成する場合、変形例として環状平板15と基板支持体16とが合体した基板保持アセンブリを作成することができる。
【0036】
環状平板15の内周側面15aa及び外周側面15bcはそれぞれ環状平板15の最内直径及び最外直径を規定している。
【0037】
環状平板15の内周側面15aa側の下部面と内周側面15aaには溶射膜が形成されない。
【0038】
環状平板15は、基板支持体16のフランジ16Fの段部の深さが環状平板15の厚さと等しくなるようにして、基板支持体16の頂部に嵌合され、環状平板15と基板支持体16の上面は面一となるように構成されている。環状平板15の下部表面15LFは基板支持体16のフランジ16F上で密着嵌合され支えられる。
【0039】
環状平板15の上面、外周上面15bと内周上面15aと中間上面15cとは共通平面として連結されている。中間上面15c上に平板側溶射膜15Yが形成される。
【0040】
環状平板15が基板支持体16のフランジ16Fの段部に嵌合されたとき、中間上面15c領域の外側直径は基板14の外径よりも大きく、カバーリング18(内側リング部18a)の内径よりも小さい。
【0041】
環状平板15は、スパッタ材料の固着をさせ得る耐プラズマ性の平板側溶射膜15Yを含む。本実施例において、平板側溶射膜15Yはカバー側溶射膜18Yと同じであってもよい。
【0042】
平板側溶射膜15Yの位置を環状平板15の中間上面15cに限定したのは、その上でカバーリング18の下部表面18LF(当接面)を支持するところの外周上面15b(両当接面)が、環状平板15とカバーリング18との間での溶射膜剥離を抑制し、環状平板15とカバーリング18との間での短絡防止のためである。
【0043】
上記実施例としてはスパッタ装置を挙げているが、本発明の用途はこれに限られず、カバーリングを備えた真空成膜装置全般に適用することが可能である。具体的には、電子ビーム等を用いた他の物理蒸着装置や、化学気相堆積(CVD)、原子層堆積(ALD)装置等に適用することができる。
基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容されかつ鉛直方向に移動可能でありかつ基板を保持する上面を有する盤状の基板支持体において、前記基板支持体の上面の外周部に着脱自在に取り付けられる環状平板と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状平板に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有するカバーリングと、
を有し、
前記環状平板及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記環状平板及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする基板保持アセンブリ。
基板処理装置の処理室によって形成される内部空間に収容され、鉛直方向に移動可能でありかつ、基板に接し保持する基板保持領域と前記基板保持領域の周縁の環状に配された環状領域とを有する基板保持面を上面に有する基板支持体と、
前記基板支持体が鉛直方向上方に移動した際に、前記環状領域に当接する環状の当接面を下面の内縁部に有する環状のカバーリングと、
を有し、
基板保持面及び前記カバーリングの表面には溶射膜が形成されており、前記基板支持体及び前記カバーリングの互いに対する当接面は前記溶射膜から露出していることを特徴とする基板保持アセンブリ。
前記環状平板には、前記カバーリングの前記当接面に接する前記外周上面を除き前記処理粒子に曝される表面を覆う溶射膜が設けられていることを特徴とする請求項4に記載のカバーリングアセンブリ。