特開 2024-176108 基板ステージ及び真空処理装置

(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】P2024176108

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】基板ステージ及び真空処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20241212BHJP

   B25J 9/06 20060101ALN20241212BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B25J9/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094367

(22)【出願日】2023-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】中畑 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 真也

【テーマコード（参考）】

3C707

5F131

【Ｆターム（参考）】

3C707AS24

3C707BS15

3C707BS23

3C707BS26

3C707CY27

3C707JS02

3C707NS13

5F131AA02

5F131AA03

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA11

5F131BA19

5F131BA37

5F131CA09

5F131CA18

5F131DA02

5F131DA22

5F131DA42

5F131DB02

5F131DB05

5F131DB83

(57)【要約】

【課題】反りのある基板をその他方の面を上方に向けた姿勢で支持でき、真空処理後の微細なパーティクルの基板への付着を可及的に抑制できるようにした基板ステージを提供する。
【解決手段】基台５と、基台上面から隙間を存して基板Ｓｗの下面外周縁部を支持する環状壁６とを備える。その上面内縁部に、径方向内方に向かって下方に傾斜して下面外周縁部が着座する第１傾斜支持面６４が形成され、環状壁の内壁に径方向外方に凹入する受入れ凹部６５が周方向に間隔を置いて複数形成される。受入れ凹部に可動体７を収納し、各可動体７の上面に、径方向内方に向かって下方に傾斜する第２傾斜支持面７５ａを有する支持突起７５を夫々設けて下面外周縁部をその周方向３箇所以上で支持可能とする。そして、各支持突起で基板を支持した状態からの各可動体の下動により、基板が第１傾斜支持面６４に受け渡されるように構成する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理基板に対して所定の真空処理を実施する真空チャンバ内に配置されて当該被処理基板が設置される基板ステージであって、
基台と、当該基台上面から隙間を存して被処理基板の下面外周縁部を支持する環状壁とを備えるものにおいて、
環状壁の上面内縁部に、径方向内方に向かって下方に傾斜して被処理基板の下面外周縁部が着座する第１傾斜支持面が形成されると共に、当該環状壁の内壁に径方向外方に凹入する受入れ凹部が周方向に間隔を置いて複数形成され、
各受入れ凹部に夫々収納される可動体と各可動体を同期して上下動する駆動体とを更に備え、
各可動体の上面に、径方向内方に向かって下方に傾斜する第２傾斜支持面を有する支持突起を夫々設けて、各支持突起の第２傾斜支持面で被処理基板の下面外周縁部をその周方向３箇所以上で支持可能とし、各支持突起により被処理基板を支持した状態からの各可動体の下動により、被処理基板が第１傾斜支持面に受け渡されるように構成したことを特徴とする基板ステージ。

【請求項2】

前記支持突起が耐熱性樹脂で構成され、各可動体の上面部分に着脱自在に取り付けられることを特徴とする請求項１記載の基板ステージ。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の基板ステージを備える真空チャンバと、当該基板ステージで支持された前記被処理基板の上面に対し真空雰囲気の真空チャンバ内で成膜処理を施す成膜手段とを備える真空処理装置において、
前記環状壁の上面を上下方向の隙間を存して覆うカバーリングを更に備えることを特徴とする真空成膜装置。

【請求項4】

請求項３記載の真空成膜装置であって、真空チャンバ内に配置される防着板を備えて当該防着板が前記環状壁の周囲に位置して上下動自在な可動部分を有するものにおいて、前記カバーリングが可動部分で保持されることを特徴とする真空処理装置。

【請求項5】

請求項４記載の真空成膜装置であって、前記成膜手段を前記基板ステージに対向させて前記真空チャンバに設けられるスパッタリングカソードとし、基板ステージの周囲に、真空チャンバ内に形成されるプラズマ雰囲気を臨むように導電性を持つ筒状のブロック体が設けられるものにおいて、
ブロック体の上方に位置する前記可動部分に５０％以上の開口率で開口が形成されることを特徴とする真空処理装置。

【請求項6】

請求項５記載の真空成膜装置であって、前記可動体を上動させた状態で前記被処理基板が前記基板ステージ周囲の一方向に搬送されるものにおいて、
前記真空チャンバ内に、シャッタ板を支持して、当該シャッタ板を前記被処理基板の搬送方向に対向する方向から各可動体の上面への受渡可能な位置に搬送する搬送手段が設けられることを特徴とする真空処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体ウエハなどの被処理基板に対して所定の真空処理を実施する真空チャンバ内に配置されて当該被処理基板が設置される基板ステージ及びこの基板ステージを備える真空処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種の基板ステージ及びこの基板ステージを備える真空処理装置として例えば特許文献１に記載のものが知られている。基板ステージは、基台と被処理基板（以下、「基板」という）の下面外周縁部が当接して基台上面から隙間を存して基板の下面外周縁部を支持する環状壁とを備える。環状壁は、固定壁部と所定の円弧長さを持つ複数個の可動壁部とで構成され、可動壁が固定壁部に対して上下動自在に構成されている。環状壁としては、一般に、アルミナや炭化シリコンなどのセラミックスから製作される。

【0003】

処理前の基板を基板ステージへと搬入する場合、各可動壁部が、基台上面から所定の高さ位置まで同期して上動され、この状態で真空搬送ロボットのロボットハンドで支持された基板が各可動壁部に受け渡され、基板の下面外周縁部が円弧状にのびる各可動壁部の上面に着座した状態となる。そして、各可動壁部が同期して下動されると、基板の下面外周縁部の残り部分が固定壁部にも着座する。固定壁部及び可動壁部の上面内縁部は、径方向内方に向かって下方に傾斜して基板の下面外周縁部が当接する傾斜支持面として形成されている。これにより、仮に基板が下方に凹状に反っている場合でも、例えばデバイス構造が既に形成された基板の一方の面が基台上面に接触して傷付くことを防止しながら、固定壁部及び可動壁部に形成される傾斜支持面で基板をその他方の面を上方に向けた姿勢で支持できる。

【0004】

処理済みの基板を基板ステージから搬出する場合には、可動壁部が所定の高さ位置まで再度上動され、可動壁の上面で基板の下面外周縁部が支持される状態に戻す。そして、基板と環状壁との間の空間にロボットハンドを進入させて処理済みの基板がロボットハンドへと受け渡される。然し、上記従来例のものでは、基板ステージに対する基板の搬出入を繰り返していくと、真空処理直後の基板に微細な（所定サイズ以上の）パーティクルが多数付着することが判明した。そこで、本願発明者らは、鋭意検討を重ね、次のことを知見するのに至った。即ち、上記従来例のものでは、可動壁部が比較的長い円弧状の傾斜支持面を持つことで基板との接触面積が多い。そのため、搬送ロボットのロボットハンドから可動壁部に基板を受け渡すときや、基板を支持した状態で可動壁部を上下動するときに、基板が振動してその外周縁部が繰り返し傾斜支持面に衝突して削られることで、これが新たなパーティクルの発塵源となっていることを知見するのに至った。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２１－７７７４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の知見を基になされたものであり、基板の一方の面を傷つけることなく、反りのある基板をその他方の面を上方に向けた姿勢で支持できるという機能を損なうことなく、成膜処理を繰り返しても成膜直後の基板への微細なパーティクルの付着が可及的に抑制できるようにした基板ステージ及び真空処理装置を提供することをその課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、被処理基板に対して所定の真空処理を実施する真空チャンバ内に配置されて当該被処理基板が設置される本発明の基板ステージは、基台と、当該基台上面から隙間を存して被処理基板の下面外周縁部を支持する環状壁とを備え、環状壁の上面内縁部に、径方向内方に向かって下方に傾斜して被処理基板の下面外周縁部が着座する第１傾斜支持面が形成されると共に、当該環状壁の内壁に径方向外方に凹入する受入れ凹部が周方向に間隔を置いて複数形成され、受入れ凹部に夫々収納される可動体と各可動体を同期して上下動する駆動体とを更に備え、各可動体の上面に、径方向内方に向かって下方に傾斜する第２傾斜支持面を有する支持突起を夫々設けて、各支持突起の第２傾斜支持面で被処理基板の下面外周縁部をその周方向３箇所以上で支持可能とし、各支持突起により被処理基板を支持した状態からの各可動体の下動により、被処理基板が第１傾斜支持面に受け渡されるように構成したことを特徴とする。この場合、前記支持突起が耐熱性樹脂で構成され、各可動体の上面部分に着脱自在に取り付けられることが好ましい。

【0008】

本発明によれば、処理前の基板を基板ステージへと搬入する場合、各可動壁部が、基台の上面から所定の高さ位置まで同期して上動され、この状態で真空搬送ロボットのロボットハンドで支持された基板が各可動壁部の支持突起に受け渡される。このとき、基板の下面外周縁部が各支持突起の第２傾斜支持面に着座して基板がその周方向３箇所以上で支持された状態となる。そして、各可動壁部が同期して下動し、第１傾斜支持面と第２傾斜支持面とが同一の水平面上にある高さ位置を超えると、各可動体の上方に位置する基板の下外周縁部を除く残りの部分が第１傾斜支持面に着座して基板が環状壁でのみ支持された状態となる。このとき、可動体は微小隙間を存して受入れ凹部内に位置する。

【0009】

このように本発明では、各支持突起の第２傾斜支持面でのみ基板の下面外周縁部を少なくとも３点支持する構成を採用し、基板との接触面積を可及的に小さくすることで、成膜処理を繰り返しても成膜直後の基板に微細な（所定サイズ以上の）パーティクルが付着することが飛躍的に減少できることが確認された。このとき、支持突起を基板より柔らかい材質の（即ち、クッション性のある）耐熱性樹脂で構成しておけば、より発塵の発生を抑制できて効果的である。ここで、基板を半導体ウエハとし、基板の外周縁部をベベル部とした場合、基板サイズに応じて固定壁部の第１傾斜支持面と支持突起の第２傾斜支持面との基台上面に対する傾斜角を４度～４０度の範囲に設定しておけばよい。これにより、半導体ウエハが仮に下方に凹状に反ったものであっても、微小隙間を持って基台上面への接触を確実に防止できる状態且つベベル部のみが第１傾斜支持面に着座した状態で基板を支持することができ、しかも、プラズマを利用して基板に対して所定の真空処理を施す際に、基台の上面や当該環状壁の受入れ凹部と可動体との間の隙間への所謂放電漏れも防止することができる。更に、基板の搬出入を繰り返すことで、支持突起が変形したような場合には、耐熱性樹脂製の当該支持突起のみを交換すれば済み、有利である。

【0010】

また、上記課題を解決するために、上記基板ステージを備える真空チャンバと、当該基板ステージで支持された基板の上面に対し真空雰囲気の真空チャンバ内で成膜処理を施す成膜手段とを備える本発明の真空処理装置は、環状壁の上面を上下方向の隙間を存して覆うカバーリングを更に備えることを特徴とする。これにより、真空処理装置内にて基板に対する成膜処理を施す際に、環状壁への着膜を可及的に抑制することができる。そのため、環状壁が新たなパーティクルの発塵源となって、成膜直後の被処理基板に微細な（所定サイズ以上の）パーティクルが付着することを抑制することができる。

【0011】

本発明においては、真空チャンバ内に配置される防着板を備えて当該防着板が環状壁の周囲に位置して上下動自在な可動部分を有するような場合、カバーリングが可動部分で保持されることが好ましい。これにより、カバーリングと干渉することがなく、真空搬送ロボットにより支持突起への基板の受け渡しが容易に実施でき、有利である。

【0012】

また、成膜手段を前記基板ステージに対向させて真空チャンバに設けられるスパッタリングカソードとし、基板ステージの周囲に、真空チャンバ内に形成されるプラズマ雰囲気を臨むように導電性を持つ筒状のブロック体が設けられるような場合、ブロック体の上方に位置する前記可動部分に５０％以上の開口率で開口が形成されるようにしておけば、絶縁物ターゲットをスパッタリングして被処理基板に成膜するような場合でも、プラズマを安定させた状態で成膜できることが確認された。

【0013】

なお、被処理基板に対して、例えば反応性スパッタリング法によりシリコン窒化物膜を成膜するような場合、所謂ダミー処理を定期的に実施することが一般である。このとき、可動体を上動させた状態で被処理基板が基板ステージ周囲の一方向に搬送されるものとし、真空チャンバ内に、シャッタ板を支持して、当該シャッタ板を前記被処理基板の搬送方向に対向する方向から各可動体の上面への受渡可能な位置に搬送する搬送手段を設けておけば、大気雰囲気からシャッタ板を殊更搬送することなく、ダミー処理が簡単に実施でき、有利である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態の基板ステージ及びこれを備える真空処置装置を備える真空処理システムの構成を模式的に示す図。

【図2】（ａ）は、ロードロックチャンバの切断平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ線に沿う断面図。

【図3】（ａ）は、ロボットハンドの斜視図、（ｂ）は、突条での基板の支持状態を説明する部分拡大断面図、（ｃ）は、支持突起での基板の支持状態を説明する部分拡大断面図。

【図4】本実施形態のスパッタリング装置をその成膜位置で示す断面図。

【図5】図４の要部を拡大した断面図。

【図6】環状壁を説明する平面図。

【図7】カバ－リングを持つ下防着板を説明する平面図。

【図8】図４に示すスパッタリング装置をその搬送位置で示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、「被処理基板」をφ３００ｍｍの半導体ウエハ（以下、「基板Ｓｗ」という）、その「外周縁部」を半導体ウエハの外端面を面取りしてなるベベル部Ｓｂ（例えば、基板Ｓｗ外縁から２ｍｍ以内の部分）とし、また、「真空処理装置」を基板Ｓｗの上面にスパッタリング法により所定の薄膜を成膜するスパッタリング装置としたものを例に本発明の基板ステージ及びこの基板ステージを備える真空処理装置の実施形態について説明する。

【0016】

図１を参照して、ＣＭは、中央の搬送チャンバＴｃと、搬送チャンバＴｃを囲うようにして配置されるロードロックチャンバＬｃと複数の処理チャンバＰｃとを備えるクラスタツール式の真空処理システムであり、いずれかの処理チャンバＰｃが、本実施形態の基板ステージＳＴを備える真空処理装置としてのスパッタリング装置の真空チャンバを構成する。ロードロックチャンバＬｃの搬送チャンバＴｃと背向する側にはロボットステージＲｓが配置されている。ロボットステージＲｓには大気搬送ロボットＲｔと複数枚の基板ＳｗをストックできるカセットＫｗとが設けられている。大気搬送ロボットＲｔとしては、ベベル部Ｓｂを径方向両側から挟持して基板Ｓｗを保持できる多関節式のものが用いられ、基板Ｓｗの一方の面（デバイス構造が形成される面）または他方の面が鉛直方向上方を向く姿勢でロードロックチャンバＬｃに搬送することができる。このような大気搬送ロボットＲｔとしては公知のものが利用できるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0017】

図２（ａ）及び（ｂ）も参照して、ロードロックチャンバＬｃには、特に図示して説明しないが、真空ポンプからの排気管とベントガスを導入するベントガスラインとが夫々接続され、ロードロックチャンバＬｃ内を真空雰囲気と大気雰囲気とに早期に切り換えることができる。ロードロックチャンバＬｃ内には、金属製の基板支持台１が設置されている。基板支持台１の上面には、基板Ｓｗと同等の所定径を持つ同一円周上に位置させて３本の支持ピン１１が突設させている。各支持ピン１１の上面には径方向内方に向かって下方に傾斜する傾斜支持面１２が夫々形成され、大気搬送ロボットＲｔで保持された基板Ｓｗをその一方の面または他方の面が鉛直方向上方を向く姿勢で設置することができる。この場合、基板Ｓｗの下面と基板支持台１との間に大気搬送ロボットＲｔや真空搬送ロボットＲｖのロボットハンド２１が進入できる空間を確保できるように支持ピン１１の高さが設定される。また、傾斜支持面１２は、支持ピン１１の平坦な上面に対して４度～３０度の範囲の角度α１で傾斜され、基板支持台１の上面から隙間を存してベベル部Ｓｂのみが傾斜支持面１２に着座した状態で基板Ｓｗが支持される。

【0018】

ロードロックチャンバＬｃにゲートバルブＧｖを介して連結される搬送チャンバＴｃには、特に図示して説明しないが、真空ポンプからの排気管が接続され、所定圧力の真空雰囲気に維持することができる。搬送チャンバＴｃ内には、真空搬送ロボットＲｖが設置されている。真空搬送ロボットＲｖは、基板Ｓｗを載置した状態で支持する搬送用のロボットハンド２１を先端に有する２本のロボットアーム２２と、各ロボットアーム２２を回転駆動する同心の２本の回転軸２３ａ，２３ｂとを備えた所謂フログレック式のものである。そして、搬送チャンバＴｃ外に設けられる図示省略のモータにより回転軸２３ａ，２３ｂの回転方向や回転角を適宜制御することで、ロボットアーム２２が同一平面内で旋回または伸縮する。このとき、伸縮動作を行うと、ロボットハンド２１が同一線上に沿って往復動する。なお、各処理チャンバＰｃでは、後述するように、各可動体７，７を上動させた受渡位置にあるとき、ロボットハンド２１で支持された基板Ｓｗは、基板ステージＳＴ周囲の一方向から搬入され、処理済みの基板Ｓｗは、ロボットハンド２１に受け渡された後、同方向から搬出される。また、回転軸２３ａ，２３ｂには、特に図示して説明しないが、エアシリンダ等の駆動手段が付設され、ロボットハンド２１及びロボットアーム２２が旋回または伸縮するのに加えて、上下動するように構成されている。

【0019】

図３（ａ）～図３（ｃ）も参照して、ロボットアーム２２にギアボックス２４を介して連結されるロボットハンド２１は、スパッタリング法による成膜中に基板Ｓｗが加熱される場合があることを考慮して、耐熱性を有すると共に摩擦係数が大きい材料、例えばアルミナや炭化シリコン製の板材から製作されている。ロボットハンド２１は、ギアボックス２４に連結される基端部２１ａと、基端部２１ａから二股状に分岐して先方に延びる一対のフィンガー部２１ｂとを有する。基端部２１ａの所定位置には、図外の光学式センサでロボットハンド２１を検出できるように検出窓２１ｃが開設されている。そして、基板Ｓｗと同等の所定径を持つ同一円周上に位置させて、基端部２１ａの上面の検出窓２１ｃの周方向両側には帯状にのび且つ上方に突出する２個の突条２５がビスなどの締結手段２６ａで着脱自在に取り付けられると共に、両フィンガー部２１ｂの両先端部の上面には、上方に突出する支持突起２７が、同様にビスなどの締結手段２６ｂで着脱自在に取り付けられている。

【0020】

ロボットハンド２１の上面から同等の高さを持つ突条２５と支持突起２７とは、基板Ｓｗが加熱される場合があることや、ロボットハンド２１への基板Ｓｗの受け渡し時やその搬送時に発塵の発生を抑制することを考慮して、基板Ｓｗより柔らかい材質の（即ち、クッション性のある）耐熱性樹脂で構成される。このような耐熱性樹脂としては、耐熱温度が２００℃のフッ素系の樹脂が挙げられる。また、突条２５と支持突起２７との上面には、径方向内方に向かって下方に傾斜して基板Ｓｗのベベル部Ｓｂが着座する傾斜支持面２５ａ，２７ａが夫々形成され、当該傾斜支持面２５ａ，２７ａの外周に上方への段差２５ｂ，２７ｂが夫々形成されている。この場合、傾斜支持面２５ａ，２７ａは、ロボットハンド２１の上面に対して４度～３０度の範囲の角度α２で傾斜され、仮に基板Ｓｗが下方に凹状に反ったものであっても、微小隙間を持ってロボットハンド２１の上面への接触を確実に防止できる状態且つベベル部Ｓｂのみが突条２５と支持突起２７との各傾斜支持面２５ａ，２７ａに周方向４箇所で着座した状態で基板Ｓｗを支持することができる。なお、本実施形態では、検出窓２１ｃを形成したため、突条２５，２５を周方向で２つの部分に分離して設けられているが、検出窓２１ｃを開設しないような場合には、突条２５を一体に形成してもよい。

【0021】

以上のようにロボットハンド２１を構成することで、ロボットハンド２１で基板Ｓｗを支持した状態で搬送するときには、基板Ｓｗのベベル部Ｓｂの一部を比較的長い一対の突条２５，２５の傾斜支持面２５ａに線接触させると共に、残りのベベル部Ｓｂのうち少なくとも周方向２か所で支持突起２７の傾斜支持面２７ａに接触させているため、摩擦抵抗で基板Ｓｗの位置ずれが抑制されて安定した搬送が可能になる。そして、傾斜支持面２５ａ，２７ａの外周に上方への段差２５ｂ，２７ｂがあることで、例えば、ロボットハンド２１の移動停止時にその慣性力で基板Ｓｗが傾斜支持面２５ａ，２７ａを這い上がるように動いても、段差２５ｂ，２７ｂへの当接で勢いが減じられ、基板Ｓｗがロボットハンド２１から脱落することが防止できる。また、突条２５と支持突起２７とを着脱自在に取り付けているため、基板Ｓｗの搬送を繰り返すことで、突条２５や支持突起２７が変形したような場合には、当該突条２５や支持突起２７のみを交換すれば済み、有利である。

【0022】

搬送チャンバＴｃにゲートバルブＧｖを介して夫々連結される各処理チャンバＰｃ内には、基板Ｓｗの一方の面や他方の面に対して実施しようとする真空処理に応じて各種の機器が設けられている。そして、いずれかの１個の処理チャンバＰｃ内では、本実施形態の基板ステージＳＴを備えて基板Ｓｗの他方の面に対してスパッタリング法により窒化シリコン膜が成膜できるようにしている。これにつき、図４～図８を参照して以下に説明する。

【0023】

処理チャンバＰｃには、図４に示すように、ターボ分子ポンプやロータリーポンプなどからなる真空ポンプユニット３１に通じる排気管３１ａが接続され、処理チャンバＰｃ内を所定圧力（例えば１×１０^－５Ｐａ）まで真空排気することができる。処理チャンバＰｃの側壁には、図示省略のガス源に連通し、マスフローコントローラ３２が介設されたガス管３２ａが接続され、処理チャンバＰｃ内にスパッタガスを所定流量で導入することができる。スパッタガスとしては、放電用の希ガスとしてのアルゴンガスと、反応ガスとしての窒素ガスとが用いられる。処理チャンバＰｃの上部には、シリコン製のターゲット４が設けられている。ターゲット４には図示省略のボンディング材によりバッキングプレート４１が接合され、そのスパッタ面４２を下方にした姿勢で絶縁体４３を介して処理チャンバＰｃ側壁上部に配置される。ターゲット４にはまた、スパッタ電源４４からの出力が接続されている。スパッタ電源４４としては公知のパルスＤＣ電源や高周波電源を用いることができ、スパッタリング時、所定周波数（例えば、１０ｋＨｚ～４０ＭＨｚ）の電力をターゲット４に投入することができる。そして、処理チャンバＰｃの下部には、ターゲット４に対向させて本実施形態の基板ステージＳＴが配置されている。

【0024】

基板ステージＳＴは、絶縁体５１を介して処理チャンバＰｃ下壁に設けられる、基板Ｓｗよりも一回り大きい輪郭を有する基台５と、基台５の上面から隙間を存して基板Ｓｗのベベル部Ｓｂを支持する環状壁６とを備える。基台５内には冷媒通路５ａが形成され、冷媒通路５ａに図示省略するチラーから供給される冷媒を循環させることで基台５の上面を所定温度（例えば－２０～３０℃）に冷却することができる。なお、冷媒通路５ａの代わりに、基台５の下面に配管を付設し、この配管に冷媒を循環させるようにしてもよい。冷媒としては、冷却水やエチレングリコールなどの公知のものを使用することができる。基台５は、例えばアルミニウムなどの金属といった高い熱伝導性を持つ材料で作製され、その電位は接地電位とフローティング電位のいずれであってもよい。

【0025】

環状壁６は、図５及び図６に示すように、例えば、アルミニウムや炭化シリコン製であり、絶縁体６１を介して基台５の上面に設置される基部６２を備える。基部６２の上端内縁部には、径方向内方に突出する環状の突出壁部６３が形成されている。環状壁６の突出壁部６３の上面内縁部には、基板Ｓｗと同等の所定径を持つ同一円周上に位置させて、径方向内方に向かって下方に傾斜して基板Ｓｗのベベル部Ｓｂが着座する第１傾斜支持面６４が形成されている。第１傾斜支持面６４は、基台５の上面に対して４度～４０度の範囲で傾斜され、仮に基板Ｓｗが下方に凹状に反ったものであっても、微小隙間を持って、後述の駆動板部７３や基台５の上面への接触を確実に防止できる状態且つベベル部Ｓｂのみが第１傾斜支持面６４に着座した状態で基板Ｓｗを支持することができる。突出壁部６３にまた、径方向外方に凹入する受入れ凹部６５が周方向に１８０度間隔で２箇所形成され、各受入れ凹部６５には可動体７が夫々収納されている。

【0026】

可動体７は、環状壁６と同様に、例えば、アルミニウムや炭化シリコン製であり、環状壁６と同一の曲率で湾曲する環状の支持壁部７１と、支持壁部７１の下端に形成されて径方向内方に突出する環状の取付板部７２とを備える。支持壁部７１は、受入れ凹部６５の上下方向の高さと同等以上に定寸されている。両取付板部７２，７２の下面には、板状の駆動板部７３の両端が夫々連結され、駆動板部７３の下面中央には、基台５の中央部を上下方向に貫通して設けられる駆動体としてのアクチュエータ７４の駆動軸７４ａが連結されている。これにより、可動体７が環状壁６の受入れ凹部６５から出没自在に上下動する。また、支持壁部７１の上面の内周側に下方への段差部７１ａが形成され、段差部７１ａが、第１傾斜支持面６４が形成される同一円周上に位置するようにしている。

【0027】

一方の支持壁部７１の段差部７１ａの上面中央と、他方の支持壁部７１の段差部７１ａの上面両端とには、径方向内方に向かって下方に傾斜する第２傾斜支持面７５ａを有する３個の支持突起７５が夫々設けられ、各支持突起７５の第２傾斜支持面７５ａで基板Ｓｗのベベル部Ｓｂをその周方向３箇所で支持可能としている。支持突起７５は、上記と同様に、基板Ｓｗより柔らかい材質の（即ち、クッション性のある）耐熱性樹脂で構成され、このような耐熱性樹脂としては、上記同様に、耐熱温度が２００℃のフッ素系の樹脂が挙げられる。この場合、支持突起７５は、ビスなどの締結手段（図示せず）で着脱自在に取り付けることができる。また、第２傾斜支持面７５ａは、基台５の上面に対して４度～４０度の範囲で傾斜され、その外端が支持壁部７１の上面と略面一になるようにしている。これにより、仮に基板Ｓｗが下方に凹状に反ったものであっても、微小隙間を持って駆動板部７３や基台５の上面への接触を確実に防止できる状態且つベベル部Ｓｂのみが各支持突起７５の第２傾斜支持面７５ａに着座した状態で基板Ｓｗを支持することができる。

【0028】

処理チャンバＰｃ内には、基板ステージＳＴの周囲に位置させてブロック体Ｂａが設けられている。ブロック体Ｂａは、金属製の筒状部材で構成され、その外筒面は、その上端から下端に向けて末広がりのテーパ面として形成されている。ブロック体Ｂａにはまた、上下方向に貫通する複数個の貫通孔Ｂａ１が開設されている。そして、アース接地の処理チャンバＰｃの底面に設置され、スパッタリング時には、アースとしての役割を果たすようにしている。処理チャンバＰｃ内には、ターゲット４と基板ステージＳＴとの間の成膜空間Ｐｓを囲繞する防着板８が設けられている（図４参照）。防着板８は、アルミナやステンレス等の材料製であり、上防着板８１と可動部分としての下防着板８２とを有する。上防着板８１は、筒状部材で構成され、筒状部材の上端に径方向に内方に向けて突出させた取付部８１ａを介して処理チャンバＰｃの上部に吊設されている。一方、下防着板８２は円盤状の板材で構成され、その径方向外端には上方に向けて起立させた筒状の起立壁部８２ａが形成されている。

【0029】

下防着板８２の中央領域には、第１開口８２ｂが開設され、第１開口８２ｂの内周縁部が、第１傾斜支持面６４で支持された基板Ｓｗのベベル部Ｓｂの直上に位置するようにしている。また、第１開口８２ｂの周囲でブロック体Ｂａの上方に位置する下防着板８２の部分には、図７に示すように、第１開口８２ｂより小面積の第２開口８２ｃが周方向に所定間隔で３箇所開設されている。そして、第２開口８２ｃより内方に残る環状部分８２ｄが本実施形態のカバーリングとなって環状壁６の上方を覆うことで環状壁６へのスパッタ粒子の付着を可及的に抑制するようにしている。

【0030】

また、各第２開口８２ｃを含む環状領域８２ｅ（図７中、一点鎖線で囲まれる領域）を基準にして第２開口８２ｃの開口率が５０％以上あれば（言い換えると、成膜空間Ｐｓ側から視てアースブロックの上表面のうち５０％以上の露出する状態であればよい）、シリコン製のターゲット４の表面を窒化させて窒化シリコンとし、その表面の窒化シリコンをスパッタリングして基板Ｓｗ表面に高抵抗な膜を成膜するような場合に、プラズマを安定させた状態で成膜し続けることができる。即ち、ブロック体Ｂａとしての機能は損なわれない。なお、本実施形態では、下防着板８２にカバーリングに相当する環状部分８２ｄを一体に形成したものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、下防着板８２に別体のカバーリングを取り付けるようにしてもよい。また、環状部分８２ｄの下面に下方に突出する突条部８２ｆを形成し、環状壁６の上面の所定位置に形成した突条６６と共にラビリンス構造を形成し、スパッタ粒子の回り込みや放電漏れを抑制できるようにしてもよい。

【0031】

下防着板８２には、処理チャンバＰｃの下壁を貫通してのびる、モータやエアシリンダなどの駆動手段８３からの駆動軸８３ａが連結されている。駆動手段８３によって下防着板８２は、図４に示すスパッタリングによる成膜が実施される成膜位置と、成膜位置から下防着板８２を所定の高さ位置まで上動させて、真空搬送ロボットＲｖによる基板ステージＳＴへの基板Ｓｗの受け渡しがされる図８に示す搬送位置との間で上下動される。成膜位置では、上防着板８１の下端部と起立壁部８２ａの上端部とが上下方向で互いにオーバーラップするように設計されている。以下に、基板Ｓｗの他方の面に窒化シリコン膜を成膜する場合を例に、カセットＫｗから基板ステージＳＴまでの基板Ｓｗの搬送を説明する。

【0032】

ロボットステージＲｓのカセットＫｗから大気搬送ロボットＲｔにより一枚の基板Ｓｗを取り出し、大気雰囲気のロードロックチャンバＬｃに搬送する。このとき、基板Ｓｗの他方の面が上方を向く姿勢とし、この姿勢のままロードロックチャンバＬｃに形成される図示省略の開閉扉を通してロードロックチャンバＬｃ内に搬送し、基板支持台１の各支持ピン１１で支持されるように基板Ｓｗを基板支持台１に設置する。基板Ｓｗは、基板支持台１の上面から隙間を存してベベル部Ｓｂのみが傾斜支持面１２に着座した状態で支持される（図２参照）。基板Ｓｗが設置されると、開閉扉を閉めてロードロックチャンバＬｃ内を所定圧力まで真空排気する。このとき、搬送チャンバＴｃ及び処理チャンバＰｃは所定圧力まで真空排気された状態となっている。

【0033】

ロードロックチャンバＬｃ内を所定圧力まで真空排気されると、ゲートバルブＧｖを開けて真空搬送ロボットＲｖのロボットハンド２１で基板Ｓｗを受け取る。このとき、回転軸２３ａ，２３ｂの回転方向や回転角を適宜制御することで、基板Ｓｗの一方の面と基板支持台１の上面との間の隙間にロボットハンド２１を進入させた後、回転軸２３ａ，２３ｂを上動させる。これにより、微小隙間を持ってロボットハンド２１の上面への接触を確実に防止できる状態且つベベル部Ｓｂのみが突条２５と支持突起２７との傾斜支持面２５ａ，２７ａに着座した状態で基板Ｓｗが支持される。

【0034】

ロボットハンド２１で基板Ｓｗを受け取ると、搬送チャンバＴｃと処理チャンバＰｃとの間のゲートバルブＧｖを開け、回転軸２３ａ，２３ｂの回転方向や回転角を適宜制御することで、ロードロックチャンバＬｃから搬送チャンバＴｃを経由して処理チャンバＰｃへと基板Ｓｗが搬送される。このとき、下防着板８２が上動して搬送位置にあると共に、各可動体７，７が同期して上動し、環状壁６の受入れ凹部６５から突出した受渡位置にある。そして、ロボットハンド２１で支持された基板Ｓｗが各可動体７，７に受け渡される。これにより、取付板部７２や駆動板部７３などへの接触を確実に防止できる状態且つベベル部Ｓｂのみが各第２傾斜支持面７５ａに着座した状態で基板Ｓｗがその周方向３箇所で基板Ｓｗが支持される。

【0035】

各可動体７，７で基板Ｓｗが支持されると、ロボットハンド２１を退避させた後に各可動体７，７が同期して下動され、第１傾斜支持面６４と第２傾斜支持面７５ａとが同一の水平面上にある高さ位置を超えると、各可動体７，７の上方に位置する基板Ｓｗのベベル部Ｓｂを除く残りの部分が第１傾斜支持面６４に着座して環状壁６の第１傾斜支持面６４でのみ支持された状態で基板Ｓｗが受け渡される。このとき、基板Ｓｗの一方の面と基台５の上面または駆動板部７３の上面との間に所定の隙間が存する。この場合の隙間は、基板Ｓｗのサイズや反りを考慮して、例えば、０．５ｍｍ以下の範囲内で可及的小さく設定される。また、各可動体７は微小隙間を存して受入れ凹部６５内に没入する。

【0036】

基板Ｓｗが環状壁６に受け渡されると、ゲートバルブＧｖが閉じられると共に、下防着板８２が成膜位置まで下動される。これにより、第１開口８２ｂを通してベベル部Ｓｂを除く基板Ｓｗの他方の面が成膜空間Ｐｓを臨むと共に、下防着板８２の環状部分８２ｄで環状壁６の上方が覆われた状態となる一方で、下防着板８２の第２開口８２ｃを通してブロック体Ｂａが成膜空間Ｐｓを臨む状態となる。基板Ｓｗの支持後、アルゴンガスと窒素ガスを１０～２０ｓｃｃｍ、２０～４０ｓｃｃｍの流量で夫々導入し（このとき、処理チャンバＰｃ内の圧力は０．１～０．４Ｐａとなる）、これと併せて、スパッタ電源４４によりターゲット４に例えば周波数１００ｋＨｚ、パルス幅２．０μｓ（Ｏｎ ｄｕｔｙ ８０％）のパルスＤＣ電力を４ｋＷ～６ｋＷの範囲で投入する。なお、スパッタ電源４４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を４ｋＷ～６ｋＷの範囲で投入することもできる。これにより、成膜空間Ｐｓにプラズマ雰囲気が形成され、ターゲット４がスパッタリングされる。このとき、基台５の冷媒通路５ａに冷媒を循環させることで、基台５の上面が所定温度（２２℃）に冷却される。そして、スパッタリングによりターゲット４から飛散したスパッタ粒子と窒素ガスとの反応生成物を基板Ｓｗの表面に付着、堆積させることで、基板Ｓｗの他方の面にシリコン窒化膜が成膜される。スパッタリング法による成膜中には、ベベル部Ｓｂの大部分が環状壁６の第１傾斜支持面６４で当接しているため、基板Ｓｗが位置ずれを起こすといった不具合は生じない。しかも、各可動体７が微小隙間を存して受入れ凹部６５内に没入していることで、基板Ｓｗ下面と基台５上面との間の空間への放電漏れだけでなく、スパッタ粒子や反応生成物の回り込みを防止できる。

【0037】

成膜処理が終了すると、各可動体７，７が同期して受渡位置まで上動され、ロボットハンド２１が進入できる空間が基板Ｓｗと基板ステージＳＴの上面との間に形成される。この状態で、上記と逆の手順で処理済みの基板Ｓｗがロボットハンド２１に受け渡され、処理チャンバＰｃから搬送チャンバＴｃを経由してロードロックチャンバＬｃへと搬送され、大気搬送ロボットＲｔによりカセットＫｗへと戻される。

【0038】

ここで、上記のように反応性スパッタリング法によりシリコン窒化膜を成膜すると、ターゲット４の表面にもまた反応生成物が形成されることから、安定的な成膜が継続でき、また、ターゲット４の表面の反応生成物が新たなパーティクルの発塵源とならないように、ターゲット４の表面をクリーニングする所謂ダミー処理が定期的に実施される。このような場合、特に図示して説明しないが、処理チャンバＰｃ内に、シャッタ板を支持して、シャッタ板を基板Ｓｗの搬送方向に対向する方向（図６参照）から各可動体７，７の上面への受渡可能な位置に搬送する搬送手段を設けておけば、大気雰囲気からシャッタ板を殊更搬送することなく、ダミー処理が簡単に実施でき、有利である。

【0039】

以上によれば、処理チャンバＰｃ内にて基板Ｓｗを受け渡す際に、可動体７，７の第２傾斜支持面７５ａでのみ基板Ｓｗのベベル部Ｓｂを３点支持する構成を採用し、基板Ｓｗとの接触面積を可及的に小さくすることで、成膜処理を繰り返しても成膜直後の基板Ｓｗに微細な（所定サイズ以上の）パーティクルが付着することが飛躍的に減少できる。このとき、支持突起７５を基板Ｓｗより柔らかい材質の（即ち、クッション性のある）耐熱性樹脂で構成したため、より発塵の発生を抑制できて効果的である。しかも、基板Ｓｗの搬出入を繰り返すことで、支持突起７５が変形したような場合には、耐熱性樹脂製の当該支持突起７５のみを交換すれば済み、有利である。また、下防着板８２にカバーリングとして機能する環状部分８２ｄを備えることで、環状壁６へのスパッタ粒子の付着を可及的に抑制することができる。そのため、環状壁６が新たなパーティクルの発塵源となって、成膜直後の基板Ｓｗに微細な（所定サイズ以上の）パーティクルが付着することを抑制することができる。その上、干渉することなく、真空搬送ロボットＲｖにより支持突起７５への基板Ｓｗの受け渡しが容易に実施でき、有利である。

【0040】

次に、上記効果を確認するために、上記真空処理システムＣＭを用いて、次の実験を行った。本実験では、基板Ｓｗとしてφ３００ｍｍの半導体ウエハを用い、上述のカセットＫｗと基板ステージＳＴとの間の基板Ｓｗの搬送に従い、処理チャンバＰｃに複数枚の基板Ｓｗを順次搬送し、基板Ｓｗの他方の面に窒化シリコン膜を成膜した後、成膜済みの基板ＳｗをカセットＫｗに戻した。スパッタリング条件としては、アルゴンガスを流量１０ｓｃｃｍ、窒素ガスを流量３０ｓｃｃｍで処理チャンバＰｃ内に夫々導入し（このときの処理チャンバＰｃ内の圧力は約０．４Ｐａ）、パルスＤＣ電源Ｐｓからシリコン製のターゲット４に周波数１００ｋＨｚ，パルス幅２．０μｓ（Ｏｎ ｄｕｔｙ ８０％）、投入電力４ｋＷに設定し、１３３秒間シリコン窒化膜を成膜した。反応性スパッタリング法による成膜中には、基台５の上面を２２℃に冷却した。

【0041】

カセットＫｗまで搬送された基板Ｓｗの他方の面でのパーティクル数を確認した。この場合、既存のパーティクルカウンタを用い、基板Ｓｗの外周縁部から０．５ｍｍの範囲を除く部分における０．１μｍ以上のパーティクル数をカウントした。先ずは、比較実験として、上記従来例の裏面成膜用の基板ステージを用い、上記と同様の実験を行ったところ、０．１μｍ以上のパーティクル数は８０００以上であり、特に、基板Ｓｗの径方向の中間点より外方の領域で多くパーティクルが付着していた。他方で、可動体７の各支持突起７５の第２傾斜支持面７５ａによって基板Ｓｗのベベル部Ｓｂを３点支持する構成とした発明実験では、０．１μｍ以上のパーティクル数が１００個以下であり、１０００回以上の繰り返し搬送を実施した後においても同じく１００個以下であった。本実験より、成膜後の基板Ｓｗに付着するパーティクル数を飛躍的に少なくできることが確認された。

【0042】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、スパッタリング装置ＳＭを例に真空処理装置を説明したが、ドライエッチング装置や熱処理装置のような他の真空処理装置に対しても本発明を適用することができる。例えばドライエッチング装置の場合、基板Ｓｗをその表面を下にして環状壁６で保持することで、基板Ｓｗの裏面にドライエッチング処理を施す際に、基板Ｓｗ表面が基台３上面と接触して傷付くことを防止することができる。また、上記実施形態では、一対の（２個の）可動体７を上下動させる場合を例に説明したが、基板Ｓｗを持ち上げることができれば、可動体７の数は限定されない。更に、上記実施形態では、ターゲット４としてシリコン製のものを用い、反応性スパッタリングによりシリコン窒化膜を成膜する場合を例に説明しているが、窒化シリコン製のターゲットをスパッタリングしてシリコン窒化膜を成膜し、または、金属製のターゲットをスパッタリングして金属膜を成膜する場合にも適用することができる。

【符号の説明】

【0043】

ＳＴ…基板ステージ、５…基台、６…環状壁、６４…第１傾斜支持面、６５…受入れ凹部、７…可動体、７４…アクチュエータ（駆動体）、７５…支持突起、７５ａ…第２傾斜支持面、第Ｓｗ…基板（半導体ウエハ）、Ｓｂ…基板の外周縁部（ベベル部）、Ｐｃ…処理チャンバ（真空チャンバ）、４…ターゲット（スパッタリング法による成膜する成膜手段の構成要素）、８…防着板、８２…下防着板（可動部分）、８２ｃ…開口、８２ｅ…環状部分（カバーリングを構成するもの）、Ｂａ…ブロック体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】