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JP2023131599A - Substrate placement table, substrate processing device, and method for manufacturing substrate placement table - Google Patents

Substrate placement table, substrate processing device, and method for manufacturing substrate placement table Download PDF

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JP2023131599A
JP2023131599A JP2022036453A JP2022036453A JP2023131599A JP 2023131599 A JP2023131599 A JP 2023131599A JP 2022036453 A JP2022036453 A JP 2022036453A JP 2022036453 A JP2022036453 A JP 2022036453A JP 2023131599 A JP2023131599 A JP 2023131599A
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Japan
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substrate
gas supply
gas
mounting table
dielectric layer
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Application number
JP2022036453A
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Japanese (ja)
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潤一 深沢
Junichi Fukazawa
篤 邊見
Atsushi Hemmi
勝行 大上
Katsuyuki Ogami
イサク 山科
Isaku Yamashina
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

To equalize electric fields formed on a surface of a substrate placement table that includes an attraction electrode for attracting a substrate and in which a gas supply hole is formed.SOLUTION: In a substrate placement table that holds a substrate by electrostatic attraction force, a dielectric layer is laminated on an upper side of a base, a top face of thereof serving as a placement table for the substrate, and an attraction electrode that generates the electrostatic attraction force is buried in the dielectric layer. A gas supply port for supplying a gas toward the substrate penetrates the base, the attraction electrode and the dielectric layer and opens in the placement surface, with a through-hole formed in the attraction electrode provided so as to enclose the gas supply port by being isolated via an isolation part. A shield layer composed of a conductor is disposed by being electrically isolated from the attraction electrode, and is formed so as to cover at least a portion of the isolation part in a plan view, and to enclose the gas supply port.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本開示は、基板載置台、基板処理装置、及び基板載置台の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a substrate mounting table, a substrate processing apparatus, and a method of manufacturing a substrate mounting table.

FPD(Flat Panel Display)や半導体装置の製造工程においては、静電吸着力により、基板載置台に基板(ガラス基板や半導体ウエハ)を固定した状態で、エッチング処理などの基板処理を実施する場合がある。 In the manufacturing process of FPDs (Flat Panel Displays) and semiconductor devices, substrate processing such as etching is sometimes performed with the substrate (glass substrate or semiconductor wafer) fixed on the substrate mounting table using electrostatic adsorption force. be.

特許文献1には、静電吸着用の電極層を貫通するように伝熱ガスの通孔を形成するにあたり、通孔の内壁面に電極層が露出しないようにくり抜き部を形成した静電吸着装置が記載されている。 Patent Document 1 describes an electrostatic adsorption device in which a hole for heat transfer gas is formed so as to penetrate an electrode layer for electrostatic adsorption, and a cutout is formed on the inner wall surface of the hole so that the electrode layer is not exposed. The equipment is described.

特開2005-136350号公報Japanese Patent Application Publication No. 2005-136350

本開示は、基板を吸着するための吸着電極を備えると共に、ガス供給孔が形成された基板載置台の表面に形成される電界を均一化する技術を提供する。 The present disclosure provides a technique for uniformizing the electric field formed on the surface of a substrate mounting table that includes an adsorption electrode for adsorbing a substrate and has gas supply holes formed therein.

本開示は、静電吸着力により基板を保持する基板載置台であって、
基台と、
該基台の上部側に積層され、その上面が前記基板の載置面となる誘電体層と、
該誘電体層に埋設され、前記静電吸着力を発生させる吸着電極と、
前記基台と、前記吸着電極と、前記誘電体層とを貫通して前記載置面に開口し、前記載置面に載置された前記基板に向けてガスを供給するためのガス供給孔と、
前記ガス供給孔を貫通させるための領域として前記吸着電極に形成され、離隔部を介して離隔して前記ガス供給孔を囲むように設けられた貫通穴と、
前記吸着電極と電気的に隔絶して前記誘電体層の内部または上面に配置され、前記載置面と直交する方向から平面視したとき、前記離隔部の少なくとも一部を覆い、且つ前記ガス供給孔を取り囲むように形成された、導体から成るシールド層と、を備えた基板載置台である。
The present disclosure provides a substrate mounting table that holds a substrate using electrostatic adsorption force,
The base and
a dielectric layer laminated on the upper side of the base, the upper surface of which serves as a mounting surface for the substrate;
an adsorption electrode embedded in the dielectric layer and generating the electrostatic adsorption force;
A gas supply hole that penetrates the base, the suction electrode, and the dielectric layer and opens to the mounting surface, and is configured to supply gas toward the substrate placed on the mounting surface. and,
a through hole formed in the adsorption electrode as a region for passing the gas supply hole through, and provided so as to surround the gas supply hole while being separated from it via a separation part;
Disposed inside or on the dielectric layer so as to be electrically isolated from the adsorption electrode, covering at least a portion of the separation part when viewed in plan from a direction perpendicular to the placement surface, and supplying the gas. The substrate mounting table includes a shield layer made of a conductor and formed to surround a hole.

本開示によれば、基板を吸着するための吸着電極を備えると共に、ガス供給孔が形成された基板載置台の表面に形成される電界を均一化することができる。 According to the present disclosure, it is possible to equalize the electric field formed on the surface of the substrate mounting table, which includes a suction electrode for suctioning a substrate and has gas supply holes formed therein.

本開示の基板処理装置の縦断側面図である。FIG. 1 is a longitudinal side view of the substrate processing apparatus of the present disclosure. 前記基板載置台の構成例に係る平面図である。FIG. 3 is a plan view of a configuration example of the substrate mounting table. 静電チャックの第1の構成例に係る拡大縦断側面図である。FIG. 2 is an enlarged longitudinal cross-sectional side view of a first configuration example of an electrostatic chuck. 静電チャックの第2の構成例に係る拡大縦断側面図である。FIG. 7 is an enlarged longitudinal cross-sectional side view of a second configuration example of the electrostatic chuck. 従来構成例に係る電界シミュレーション結果である。It is an electric field simulation result based on a conventional configuration example. 実施例に係る電界シミュレーション結果である。It is an electric field simulation result based on an Example. 第1の参考例に係る電界シミュレーション結果である。It is an electric field simulation result based on a 1st reference example. 第2の参考例に係る電界シミュレーション結果である。It is an electric field simulation result based on a 2nd reference example.

<基板処理装置>
以下、図1、図2を参照しながら本開示に係る基板載置台2を備えた基板処理装置1の全体構成を説明する。
基板処理装置1は、例えば、FPD用の矩形状のガラス基板(以下単に「基板」と記す)Gの表面のエッチング対象膜に対し、プラズマ化された処理ガスを供給して、エッチング処理を実行するエッチング処理装置として構成されている。
<Substrate processing equipment>
Hereinafter, the overall configuration of a substrate processing apparatus 1 including a substrate mounting table 2 according to the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
For example, the substrate processing apparatus 1 supplies a plasma processing gas to a film to be etched on the surface of a rectangular glass substrate (hereinafter simply referred to as "substrate") G for FPD to perform etching processing. It is configured as an etching processing apparatus.

図1に示すように、基板処理装置1は、導電性材料からなり、接地された角筒形状の容器本体10と、容器本体10の上面の開口を気密に塞ぐ天板部11とを備える。これら容器本体10及び天板部11は、本例の処理容器に相当し、その内部に基板Gの処理空間100が形成されている。容器本体10の側壁には、基板Gを搬入出するための搬入出口101およびゲートバルブ102が設けられている。 As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a grounded prismatic cylindrical container body 10 made of a conductive material, and a top plate portion 11 that airtightly closes an opening on the top surface of the container body 10. These container body 10 and top plate portion 11 correspond to the processing container of this example, and a processing space 100 for substrates G is formed inside thereof. A side wall of the container body 10 is provided with a loading/unloading port 101 and a gate valve 102 for loading/unloading the substrate G.

処理空間100の下部側には、前記天板部11と対向するように、基板Gを載置するための基板載置台2が設けられている。基板載置台2は、導電性の金属材料、例えばアルミニウムで構成された基台21を備えている。基台21の上面には、静電吸着力により基板Gを保持するための静電チャック22が設けられる。静電チャック22は、直流電源(不図示)からの電力の給断により基板Gの吸着保持、解除を切り替えることができる。静電チャック22の詳細な構成例については、図3、図4を参照しながら後述する。基台21は絶縁体枠24内に収納され、この絶縁体枠24を介して容器本体10の底面に設置されている。 A substrate mounting table 2 for mounting a substrate G is provided on the lower side of the processing space 100 so as to face the top plate section 11 . The substrate mounting table 2 includes a base 21 made of a conductive metal material, such as aluminum. An electrostatic chuck 22 for holding the substrate G by electrostatic attraction is provided on the upper surface of the base 21. The electrostatic chuck 22 can be switched between adsorbing and holding the substrate G and releasing it by supplying and disconnecting power from a DC power source (not shown). A detailed configuration example of the electrostatic chuck 22 will be described later with reference to FIGS. 3 and 4. The base 21 is housed within an insulator frame 24 and installed on the bottom surface of the container body 10 via the insulator frame 24.

また基板載置台2は、搬入出口101を介して処理空間100内に進入した外部の基板搬送機構(不図示)との間で基板Gの受け渡しを行うための複数本、例えば4本以上の昇降ピン23を備えている。各昇降ピン23は、基台21及び容器本体10の底板を上下方向に貫通するように設けられ、これら昇降ピン23の下端部は容器本体10の外部に設けられた昇降機構230に接続されている。基台21には、これら昇降ピン23が昇降移動する経路を成す複数の昇降路231が形成され、昇降路231の上端は、後述する静電チャック22の上面(基板Gの載置面)に向けて開口している(図2)。 Further, the substrate mounting table 2 has a plurality of elevating and lowering devices, for example, four or more elevating devices, for transferring the substrate G to and from an external substrate transport mechanism (not shown) that has entered the processing space 100 via the loading/unloading port 101. A pin 23 is provided. Each lifting pin 23 is provided so as to vertically penetrate through the base 21 and the bottom plate of the container body 10, and the lower end portions of these lifting pins 23 are connected to a lifting mechanism 230 provided outside the container body 10. There is. A plurality of hoisting passages 231 are formed in the base 21 and form a path through which the lifting pins 23 move up and down. It is open towards the enemy (Fig. 2).

基板載置台2(基台21)には、整合器251を介して第2の高周波電源252が接続されている。第2の高周波電源252は、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が3.2MHzの高周波電力を基板載置台2に供給する。このバイアス用の高周波電力により生成されたセルフバイアスによって、処理空間100内に生成されたプラズマ中のイオンを基板Gに引き込むことができる。基板載置台2はセルフバイアス生成用の下部電極として機能する。 A second high frequency power source 252 is connected to the substrate mounting table 2 (base 21) via a matching box 251. The second high-frequency power supply 252 supplies bias high-frequency power, for example, high-frequency power with a frequency of 3.2 MHz, to the substrate mounting table 2 . Ions in the plasma generated within the processing space 100 can be drawn into the substrate G by the self-bias generated by this high-frequency power for bias. The substrate mounting table 2 functions as a lower electrode for self-bias generation.

さらに、基板載置台2内には、基板Gの温度を制御するために、冷媒流路などからなる温度調節機構が設けられている(図示せず)。温度調節機構は、冷媒流路の他に加熱部を備えてもよい。また、冷媒流路は、冷却のための冷媒に限らず、基板Gを適度な温度に調節するための温調媒体であってもよい。 Further, in the substrate mounting table 2, in order to control the temperature of the substrate G, a temperature adjustment mechanism including a coolant flow path and the like is provided (not shown). The temperature adjustment mechanism may include a heating section in addition to the refrigerant flow path. Further, the coolant channel is not limited to a coolant for cooling, but may be a temperature regulating medium for adjusting the temperature of the substrate G to an appropriate temperature.

一方、エッチング処理が実行される容器本体10(処理空間100)内は真空圧力雰囲気となっているため、静電チャック22の上面と基板Gの裏面との間の僅かな隙間によって基板Gと基板載置台2とが断熱され、基板Gを高精度で温度調節することが困難となる。そこで、本例の基板載置台2は静電チャック22(基板載置台2)と基板Gとの間に熱伝達ガスを供給する機構を備える。熱伝達ガスを供給することにより、静電チャック22の上面(載置面)と基板Gとの間で熱交換が容易に行われ、基板Gの温度調節が高精度で行われる。 On the other hand, since the inside of the container body 10 (processing space 100) where the etching process is performed is in a vacuum pressure atmosphere, the substrate G and the substrate G are separated by a small gap between the top surface of the electrostatic chuck 22 and the back surface of the substrate G. The mounting table 2 is insulated, making it difficult to control the temperature of the substrate G with high precision. Therefore, the substrate mounting table 2 of this example includes a mechanism for supplying heat transfer gas between the electrostatic chuck 22 (substrate mounting table 2) and the substrate G. By supplying the heat transfer gas, heat exchange is easily performed between the upper surface (mounting surface) of the electrostatic chuck 22 and the substrate G, and the temperature of the substrate G can be controlled with high precision.

前記熱伝達ガスの供給機構として、基板載置台2の基台21内には、載置台ガス拡散室211が形成されている。載置台ガス拡散室211の上面側には、基台21及び静電チャック22を上下方向に貫通する複数のガス供給孔212が形成されている。 A mounting table gas diffusion chamber 211 is formed in the base 21 of the substrate mounting table 2 as a supply mechanism for the heat transfer gas. A plurality of gas supply holes 212 are formed on the upper surface side of the mounting table gas diffusion chamber 211, passing through the base 21 and the electrostatic chuck 22 in the vertical direction.

各ガス供給孔212の下端部は、載置台ガス拡散室211に連通している一方、これらガス供給孔212の上端部は、静電チャック22の面内(基板載置台2の載置面)に分散して開口している(図2)。なお、図1、図2には簡略化して示してあるが、基板載置台2には多数の、例えば、およそ100個前後、あるいは2000個以上のガス供給孔212が形成されている。当該構成により、載置台ガス拡散室211内のガスを静電チャック22の上面より分散して吐出することができる。 The lower end of each gas supply hole 212 communicates with the mounting table gas diffusion chamber 211, while the upper end of these gas supply holes 212 communicates within the plane of the electrostatic chuck 22 (the mounting surface of the substrate mounting table 2). The openings are distributed throughout the area (Figure 2). Although shown in simplified form in FIGS. 1 and 2, a large number of gas supply holes 212 are formed in the substrate mounting table 2, for example, about 100 or more, or 2000 or more. With this configuration, the gas in the mounting table gas diffusion chamber 211 can be dispersed and discharged from the upper surface of the electrostatic chuck 22.

載置台ガス拡散室211の下面側には、載置台ガス供給ライン213が接続されている。この載置台ガス供給ライン213は、熱伝達ガスとして例えばヘリウム(He)ガスを供給する、不図示の熱伝達ガス供給源に接続されている。 A mounting table gas supply line 213 is connected to the lower surface side of the mounting table gas diffusion chamber 211 . This mounting table gas supply line 213 is connected to a heat transfer gas supply source (not shown) that supplies, for example, helium (He) gas as a heat transfer gas.

また図1に示すように、容器本体10の底面には、排気口103が形成され、この排気口103には真空ポンプなどを含む真空排気部12が接続されている。さらに処理空間100内に供給されたガスが基板載置台2の周縁の方向に向けて均一に流れるようにするため、基板載置台2(絶縁体枠24)の側周面と容器本体10の内壁面との間に、多数の小孔が穿設された整流板104を配置してもよい。 Further, as shown in FIG. 1, an exhaust port 103 is formed at the bottom of the container body 10, and a vacuum exhaust section 12 including a vacuum pump or the like is connected to the exhaust port 103. Furthermore, in order to ensure that the gas supplied into the processing space 100 flows uniformly toward the periphery of the substrate mounting table 2, it is necessary to A rectifying plate 104 having a large number of small holes may be placed between the wall surface and the rectifying plate 104.

図1に示すように、天板部11の下面側には、処理空間100に処理ガスなどを供給するためのシャワーヘッド31が設けられている。シャワーヘッド31は、シャワーガス拡散室311を備える。シャワーヘッド31の下面側には多数のシャワーガス吐出孔312が形成され、シャワーガス拡散室311内に拡散したガスは、これらのシャワーガス吐出孔312を介して処理空間100へ向けて分散供給される。 As shown in FIG. 1, a shower head 31 for supplying processing gas and the like to the processing space 100 is provided on the lower surface side of the top plate section 11. The shower head 31 includes a shower gas diffusion chamber 311. A large number of shower gas discharge holes 312 are formed on the lower surface side of the shower head 31, and the gas diffused into the shower gas diffusion chamber 311 is distributed and supplied toward the processing space 100 via these shower gas discharge holes 312. Ru.

またシャワーヘッド31の上面側には、シャワーガス拡散室311に連通するシャワーガス供給ライン32が接続されている。シャワーガス供給ライン32の上流側には、処理ガスであるエッチングガスを供給するための不図示のエッチングガス供給源が接続されている。シャワーヘッド31やシャワーガス供給ライン32、エッチングガス供給源は、本例の処理ガス供給部に相当する。 Further, a shower gas supply line 32 communicating with a shower gas diffusion chamber 311 is connected to the upper surface side of the shower head 31 . An etching gas supply source (not shown) for supplying etching gas, which is a processing gas, is connected to the upstream side of the shower gas supply line 32 . The shower head 31, the shower gas supply line 32, and the etching gas supply source correspond to the processing gas supply section of this example.

また図1に示すように、天板部11の下面には凹部が形成され、シャワーヘッド31の上面と天板部11の下面と囲まれた前記凹部内の空間は、高周波アンテナ5を配置するためのアンテナ室50となっている。シャワーヘッド31は、例えばアルミニウムなどにより構成された金属窓を構成している。
例えば、高周波アンテナ5は、シャワーヘッド31に対応する面内で、シャワーヘッド31の周方向に沿って周回するように、渦巻状に形成される。
Further, as shown in FIG. 1, a recess is formed on the lower surface of the top plate part 11, and a space within the recess surrounded by the upper surface of the shower head 31 and the lower surface of the top plate part 11 is used to arrange the high frequency antenna 5. This serves as an antenna room 50 for The shower head 31 constitutes a metal window made of, for example, aluminum.
For example, the high frequency antenna 5 is formed in a spiral shape so as to circulate along the circumferential direction of the shower head 31 in a plane corresponding to the shower head 31.

各高周波アンテナ5には、整合器511を介して第1の高周波電源512が接続されている。各高周波アンテナ5には、第1の高周波電源512から整合器511を介して、例えば13.56MHzの高周波電力が供給される。これにより、金属窓を媒介して処理空間100内に供給された処理ガスや除電ガスが誘導結合によりプラズマ化し、所望のエッチング処理や除電処理を行うことができる。 A first high frequency power source 512 is connected to each high frequency antenna 5 via a matching box 511. For example, high frequency power of 13.56 MHz is supplied to each high frequency antenna 5 from a first high frequency power supply 512 via a matching box 511. Thereby, the processing gas and static elimination gas supplied into the processing space 100 through the metal window are turned into plasma by inductive coupling, and desired etching processing and static elimination processing can be performed.

ここで高周波アンテナ5、金属窓であるシャワーヘッド31、整合器511や第1の高周波電源512は、処理ガスや除電ガスのプラズマを形成するためのプラズマ形成部に相当する。
なお、プラズマ形成部の構成は、誘導結合プラズマを形成する高周波アンテナ5、金属窓を備える場合に限定されるものではない。例えば、金属窓の代わりに誘電体窓を設け、シャワーヘッドは誘電体窓を下から支える梁部材に設けるようにしてもよい。また、基板載置台2と金属製のシャワーヘッド31との間に容量結合プラズマを形成する構成を採用してもよい。
Here, the high frequency antenna 5, the shower head 31 which is a metal window, the matching box 511, and the first high frequency power source 512 correspond to a plasma forming section for forming plasma of the processing gas and the static elimination gas.
Note that the configuration of the plasma forming section is not limited to the case where it includes the high frequency antenna 5 for forming inductively coupled plasma and a metal window. For example, a dielectric window may be provided instead of the metal window, and the shower head may be provided on a beam member that supports the dielectric window from below. Further, a configuration may be adopted in which capacitively coupled plasma is formed between the substrate mounting table 2 and the metal shower head 31.

<制御部6>
図1に示すように、基板処理装置1は制御部6を備えている。制御部6は、プログラムを記憶した記憶部、メモリ、CPUを含むコンピュータにより構成される。プログラムは、制御部6から基板処理装置1の各部に向けて制御信号を出力し、基板Gの搬入出や処理を実行するための命令(ステップ)が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部6にインストールされる。
<Control unit 6>
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 1 includes a control section 6. As shown in FIG. The control unit 6 is constituted by a computer including a storage unit storing programs, a memory, and a CPU. The program includes instructions (steps) for outputting control signals from the control section 6 to each section of the substrate processing apparatus 1, and for carrying in and out of the substrate G and executing processing. The program is stored in a storage unit of the computer, such as a flexible disk, compact disk, hard disk, MO (magneto-optical disk), non-volatile memory, etc., and is read from this storage unit and installed in the control unit 6.

<プラズマ処理>
以上に説明した基板処理装置1を用いた基板Gの処理について簡単に説明する。
初めに、ゲートバルブ102を開き、処理空間100の外部の搬送機構により、搬入出口101を介して処理空間100内に基板Gを搬入する。次いで、昇降ピン23を介して基板載置台2の載置面上に基板Gを載置して、静電チャック22により基板Gを固定する一方、処理空間100から搬送機構を退避させてゲートバルブ102を閉じる。
<Plasma treatment>
Processing of the substrate G using the substrate processing apparatus 1 described above will be briefly described.
First, the gate valve 102 is opened, and the substrate G is loaded into the processing space 100 via the loading/unloading port 101 by a transport mechanism outside the processing space 100 . Next, the substrate G is placed on the mounting surface of the substrate mounting table 2 via the lifting pins 23 and fixed by the electrostatic chuck 22, while the transfer mechanism is evacuated from the processing space 100 and the gate valve is closed. 102 is closed.

しかる後、不図示のエッチングガス供給源から、シャワーガス拡散室311を介して処理空間100内にエッチングガスを供給する一方、真空排気部12により処理空間100内の真空排気を行って、処理空間100内を予め設定された真空圧力雰囲気に調節する。また、不図示の温度調節機構による基板Gの温度調節を実施すると共に、各ガス供給孔212から基板Gの裏面側に、熱伝達ガスを供給する。 Thereafter, an etching gas is supplied from an etching gas supply source (not shown) into the processing space 100 through the shower gas diffusion chamber 311, while the processing space 100 is evacuated by the vacuum evacuation section 12, and the processing space is The inside of 100 is adjusted to a preset vacuum pressure atmosphere. Further, the temperature of the substrate G is controlled by a temperature control mechanism (not shown), and a heat transfer gas is supplied to the back side of the substrate G from each gas supply hole 212.

次いで、高周波電源512から高周波アンテナ5に高周波電力を供給し、これにより金属窓であるシャワーヘッド31を媒介して処理空間100内に供給された処理ガスを誘導結合によりプラズマ化する。より具体的には、高周波アンテナ5により金属窓の上面と下面とを循環する誘導電流が生起され、金属窓の下面を流れる誘導電流によって処理空間100に誘導電界が発生し、この誘導電界によって処理ガスが誘導結合によりプラズマ化される。この時、金属窓は複数に分割されていることが好ましい。そして、高周波電源252から基板載置台2に供給されたバイアス用の高周波電力により、プラズマ中のイオンが基板Gに向けて引き込まれ、基板Gに対するエッチング処理が行われる。 Next, high frequency power is supplied from the high frequency power source 512 to the high frequency antenna 5, thereby converting the processing gas supplied into the processing space 100 through the shower head 31, which is a metal window, into plasma by inductive coupling. More specifically, the high-frequency antenna 5 generates an induced current that circulates between the upper and lower surfaces of the metal window, and the induced electric field that flows through the lower surface of the metal window generates an induced electric field in the processing space 100. Gas is turned into plasma by inductive coupling. At this time, it is preferable that the metal window is divided into a plurality of parts. Ions in the plasma are drawn toward the substrate G by the bias high frequency power supplied from the high frequency power supply 252 to the substrate mounting table 2, and the etching process on the substrate G is performed.

こうして、予め設定された時間、基板Gに対するエッチング処理を実行したら、各高周波電力の供給、基板Gの温度調節を停止すると共に、エッチングガス、熱伝達ガスの供給を停止する。そして、搬入時とは反対の手順で基板Gを処理空間100から搬出する。 After performing the etching process on the substrate G for a preset time in this manner, the supply of each high frequency power and the temperature adjustment of the substrate G are stopped, and the supply of etching gas and heat transfer gas is also stopped. Then, the substrate G is carried out from the processing space 100 in the opposite procedure to the procedure used when carrying it in.

<エッチング処理時の課題>
以上に説明した構成を備えた基板処理装置1において、既述のように、基板載置台2の上面(基板Gの載置面)には、図2に示すように基板Gの裏面に熱伝達ガスの供給を行うため多数のガス供給孔212が開口している。発明者らは、このような構成の静電チャック22を用い、プラズマ処理であるエッチング処理を行うと、ガス供給孔212が開口している領域と、それ以外の領域との間で、エッチング処理の結果に違い(処理ムラ)が発生する場合があることを把握した。
<Issue during etching process>
In the substrate processing apparatus 1 having the configuration described above, as described above, the upper surface of the substrate mounting table 2 (the surface on which the substrate G is placed) has heat transfer to the back surface of the substrate G as shown in FIG. A large number of gas supply holes 212 are opened to supply gas. The inventors discovered that when etching processing, which is plasma processing, is performed using the electrostatic chuck 22 having such a configuration, the etching processing occurs between the region where the gas supply hole 212 is open and the other region. It has been found that differences in the results (unevenness in processing) may occur.

上述の課題に対して検討を行った結果、ガス供給孔212が開口している領域の上方側における電界の強度が、その周囲の電界と比べて大きく変化していることが処理ムラの形成に影響を及ぼしている可能性があることを突き止めた。そして、ガス供給孔212の開口領域とその周囲との間で電界を均一化することが可能な手法を見出した。以下、図3~図6も参照しながら、電界を均一化するための手段を備えた静電チャック22の詳細構成を説明する。 As a result of examining the above-mentioned issues, it was found that the strength of the electric field above the area where the gas supply hole 212 is open varies greatly compared to the electric field around it, which is a contributing factor to the formation of processing unevenness. It was discovered that this may have an impact. We have also found a method that can make the electric field uniform between the opening area of the gas supply hole 212 and its surroundings. The detailed configuration of the electrostatic chuck 22 provided with means for uniformizing the electric field will be described below with reference to FIGS. 3 to 6.

<静電チャック22の詳細構造>
図3、図4は、ガス供給孔212の開口領域における電界を均一化するために、シールド層224a、224bを配置した静電チャック22の構成例である。シールド層224a、224bの配置位置を除いて、静電チャック22の構成は互いに共通しているので、まず図3を参照しながら静電チャック22の詳細構成について説明する。
<Detailed structure of electrostatic chuck 22>
3 and 4 show examples of the structure of the electrostatic chuck 22 in which shield layers 224a and 224b are arranged to equalize the electric field in the opening region of the gas supply hole 212. Since the configurations of the electrostatic chucks 22 are common to each other except for the arrangement positions of the shield layers 224a and 224b, the detailed configuration of the electrostatic chucks 22 will be described first with reference to FIG. 3.

静電チャック22は、既述の基台21の上部側に積層された、誘電体から成る本体層221(誘電体層)と、本体層221に埋設された吸着電極222と、を備える。例えば本体層221は、基台21の上面にアルミナを溶射して形成した溶射膜により構成される(誘電体層を積層する工程)。本体層221は、基台21の上面に直接、積層してもよい。また、温度調節機構によって基板載置台2の温度調節を行うにあたり、基台21と本体層221との熱膨張率の差が大きい場合には、これらの部材21、22の間に、中間の熱膨張率を有する緩衝用の金属膜が配置される場合もある。この場合には、本体層221は、緩衝用の金属膜の上面に積層してもよい。 The electrostatic chuck 22 includes a main body layer 221 (dielectric layer) made of a dielectric and laminated on the upper side of the base 21 described above, and a suction electrode 222 embedded in the main body layer 221. For example, the main body layer 221 is constituted by a thermally sprayed film formed by thermally spraying alumina onto the upper surface of the base 21 (step of laminating dielectric layers). The main body layer 221 may be directly laminated on the upper surface of the base 21. In addition, when the temperature of the substrate mounting table 2 is adjusted by the temperature adjustment mechanism, if the difference in the coefficient of thermal expansion between the base 21 and the main body layer 221 is large, an intermediate thermal A buffering metal film having a coefficient of expansion may also be provided. In this case, the main body layer 221 may be laminated on the upper surface of the buffer metal film.

吸着電極222は、導電性を有する金属膜により構成される。吸着電極222を本体層221内に埋設するにあたっては、本体層221の溶射を2段階に分ける手法を例示できる。即ち、基台21の上部側に数百μm程度の下層側の溶射膜を形成した後、その上面に数十μm程度の厚さの吸着電極222を配置する。しかる後、下層側の溶射膜及び吸着電極222の上面側に、数百μm程度の厚さの上層側の溶射膜を形成する。この結果、本体層221に吸着電極222が埋設された静電チャック22を構成することができる(吸着電極を形成する工程)。 The adsorption electrode 222 is made of a conductive metal film. When embedding the adsorption electrode 222 in the main body layer 221, an example of a method is to divide the thermal spraying of the main body layer 221 into two stages. That is, after forming a lower layer sprayed film with a thickness of about several hundred μm on the upper side of the base 21, the adsorption electrode 222 with a thickness of about several tens of μm is arranged on the upper surface thereof. Thereafter, an upper sprayed film with a thickness of about several hundred μm is formed on the lower sprayed film and the upper surface of the adsorption electrode 222. As a result, it is possible to configure the electrostatic chuck 22 in which the attracting electrode 222 is embedded in the main body layer 221 (step of forming the attracting electrode).

静電チャック22の最上層側に仕上げ層223を設けてもよい。仕上げ層223は、基板Gの載置面の表面粗さを調節するために本体層221の上面に形成される。仕上げ層223は、例えば数十μm程度の厚さのアルミナの溶射膜により構成される。仕上げ層223は、本体層221とともに本実施形態の誘電体層に含まれる。 A finishing layer 223 may be provided on the uppermost layer side of the electrostatic chuck 22. The finishing layer 223 is formed on the upper surface of the main body layer 221 in order to adjust the surface roughness of the surface on which the substrate G is placed. The finishing layer 223 is composed of a sprayed alumina film having a thickness of, for example, several tens of micrometers. The finishing layer 223 is included in the dielectric layer of this embodiment together with the main body layer 221.

ガス供給孔212は、上述の基台21と、吸着電極222と、本体層221とを貫通して、静電チャック22の載置面に開口するように形成されている。例えばガス供給孔212は、基台21にドリルなどにより孔をあけ、この孔と連通する貫通孔を形成しながら溶射により吸着電極222、本体層221を形成することにより形成される(ガス供給孔を形成する工程)。ガス供給孔212が吸着電極222を貫通する位置において、ガス供給孔212は直径が1mm未満、好適には直径が0.4~0.6mmの範囲内の流路として構成されている。 The gas supply hole 212 is formed to penetrate the above-described base 21, the adsorption electrode 222, and the main body layer 221, and open to the mounting surface of the electrostatic chuck 22. For example, the gas supply hole 212 is formed by drilling a hole in the base 21 with a drill or the like, and forming the adsorption electrode 222 and the main body layer 221 by thermal spraying while forming a through hole communicating with the hole (gas supply hole ). At the position where the gas supply hole 212 penetrates the adsorption electrode 222, the gas supply hole 212 is configured as a flow path with a diameter of less than 1 mm, preferably within a range of 0.4 to 0.6 mm.

また、異常放電の発生を抑える観点から、ガス供給孔212が吸着電極222を貫通する位置においては、吸着電極222を構成する金属が、ガス供給孔212の内壁面に露出していないことが好ましい。そこで、図3に記載のように、吸着電極222には、ガス供給孔212を貫通させるための領域として、ガス供給孔212よりも直径が大きな開口径を有する貫通穴222aが設けられる。既述のように、ガス供給孔212の直径が1mm未満である場合に、貫通穴222aの直径φは、例えば1.5~5mmの範囲内の3mmを例示することができる。貫通穴222aは、本体層221の成型時に、貫通穴222aの形成箇所にマスクを配置して溶射するなどして形成することができる(貫通穴を形成する工程)。 Further, from the viewpoint of suppressing the occurrence of abnormal discharge, it is preferable that the metal forming the suction electrode 222 is not exposed on the inner wall surface of the gas supply hole 212 at the position where the gas supply hole 212 penetrates the suction electrode 222. . Therefore, as shown in FIG. 3, a through hole 222a having an opening diameter larger than that of the gas supply hole 212 is provided in the adsorption electrode 222 as a region for passing the gas supply hole 212 therethrough. As described above, when the diameter of the gas supply hole 212 is less than 1 mm, the diameter φ of the through hole 222a can be, for example, 3 mm within the range of 1.5 to 5 mm. The through holes 222a can be formed by placing a mask at the formation location of the through holes 222a and performing thermal spraying during molding of the main body layer 221 (step of forming the through holes).

この構成により形成されたガス供給孔212の内壁面は、貫通穴222aの内周縁に対して、離隔部を介して離隔して囲まれた状態となっている。 The inner wall surface of the gas supply hole 212 formed with this configuration is surrounded by a spaced apart part from the inner peripheral edge of the through hole 222a.

図5(a)、図6(a)は、以上に説明した構成を備える基板載置台2について、図1に示す処理空間100内における、基板載置台2(下部電極)に供給されたバイアス用の高周波電力により形成される電界の強さの分布を求めるためのシミュレーションモデルの構成例である。基板載置台2においては、第2の高周波電源252から基台21へのバイアス用の高周波電力の供給、吸着電極222への静電吸着用の直流電圧(3kv)の印加を行った場合に形成される電界をシミュレーションしている。 5(a) and 6(a) show the bias voltage supplied to the substrate mounting table 2 (lower electrode) in the processing space 100 shown in FIG. 1 for the substrate mounting table 2 having the configuration described above. This is an example of the configuration of a simulation model for determining the distribution of the strength of an electric field formed by high-frequency power. In the substrate mounting table 2, when high-frequency power for bias is supplied from the second high-frequency power supply 252 to the base 21, and DC voltage (3 kv) for electrostatic adsorption is applied to the adsorption electrode 222, This simulates the electric field generated by the

図5(a)は後述するシールド層224bを設けていない従来構成例に対応し、図6(a)はシールド層224bを設けた実施形態に対応するシミュレーションモデルである。図5(a)、図6(a)の横軸は、水平方向の座標軸、縦軸は、垂直方向の座標軸を示している。当該シミュレーションモデルにおいて、基台21はアルミニウム、本体層221、仕上げ層223はアルミナ、吸着電極222はタングステンの物性を用いた。また吸着電極222よりも下層側の本体層221の厚さは300μm、上層側の本体層221、仕上げ層223の厚さは合計で220μm、シールド層224a、224bの厚さは50μm、ガス供給孔212の直径は0.5mm、貫通穴222aの直径は3mmとした。 FIG. 5(a) corresponds to a conventional configuration example in which a shield layer 224b, which will be described later, is not provided, and FIG. 6(a) is a simulation model corresponding to an embodiment in which a shield layer 224b is provided. The horizontal axes in FIGS. 5A and 6A indicate horizontal coordinate axes, and the vertical axes indicate vertical coordinate axes. In the simulation model, the physical properties of aluminum were used for the base 21, alumina was used for the main body layer 221, the finishing layer 223, and tungsten was used for the adsorption electrode 222. Further, the thickness of the main body layer 221 on the lower side than the adsorption electrode 222 is 300 μm, the total thickness of the upper main body layer 221 and the finishing layer 223 is 220 μm, the thickness of the shield layers 224a and 224b is 50 μm, and the gas supply hole The diameter of the hole 212 was 0.5 mm, and the diameter of the through hole 222a was 3 mm.

また図5(b)、図6(b)は、静電チャック22の載置面に保持された基板Gの表面の高さ位置において、基板Gの板面に沿った方向における電界の強度の変化を示すグラフである。横軸は、図5(a)、図6(a)に対応する水平方向の座標軸、縦軸は電界の強度の相対的な強弱を示している。図5(b)、図6(b)の横方向の破線は、両シミュレーションにおける電界の最大/最小の強度を示している。 5(b) and 6(b) show the intensity of the electric field in the direction along the plate surface of the substrate G at the height position of the surface of the substrate G held on the mounting surface of the electrostatic chuck 22. It is a graph showing changes. The horizontal axis represents the horizontal coordinate axis corresponding to FIGS. 5(a) and 6(a), and the vertical axis represents the relative strength of the electric field. The horizontal broken lines in FIGS. 5(b) and 6(b) indicate the maximum/minimum electric field strength in both simulations.

初めに、従来構成例に対応する図5(a)、(b)のシミュレーション結果を確認する。このシミュレーション結果によれば、貫通穴222aの内周縁に相当する位置の近傍にて一旦、電界が強くなった後、貫通穴222aの内側へ向けて、急激に電界の強度が低下している。 First, the simulation results shown in FIGS. 5(a) and 5(b) corresponding to the conventional configuration example will be confirmed. According to the simulation results, the electric field once becomes strong near a position corresponding to the inner peripheral edge of the through hole 222a, and then the intensity of the electric field rapidly decreases toward the inside of the through hole 222a.

ここで、図3、図4に模式的に示すように、本体層221において、貫通穴222aの内側には吸着電極222が配置されていないため、その分、誘電体の部分が厚く形成されている。誘電体の静電容量は、下記(1)式で表されるところ、本体層221のうち誘電体の厚い領域(貫通穴222aの内側)では静電容量が低下する。
C=(ε・εs・S)/d…(1)
(但し、C:対象領域の静電容量、ε:真空誘電率、ε:誘電体の比誘電率、S:面積、d:誘電体の厚さ)
また、ガス供給孔212が形成されている領域についても、熱伝達ガスが流れている空間であるため、静電容量が低下する。
Here, as schematically shown in FIGS. 3 and 4, in the main body layer 221, since the adsorption electrode 222 is not arranged inside the through hole 222a, the dielectric portion is formed thicker. There is. The capacitance of the dielectric is expressed by the following equation (1), and the capacitance decreases in the region of the main body layer 221 where the dielectric is thick (inside the through hole 222a).
C=(ε 0・ε s・S)/d…(1)
(However, C: Capacitance of target area, ε 0 : Vacuum permittivity, ε s : Relative permittivity of dielectric, S: Area, d: Thickness of dielectric)
Further, since the region where the gas supply hole 212 is formed is also a space where the heat transfer gas flows, the capacitance decreases.

そして静電チャック22の上面側に形成される電界は、下記(2)式に示すように、本体層221の静電容量と比例関係となる。このため、静電容量が低下する領域では、その上面側に形成される電界の強度も低下する。
E=C・V/(S・ε)…(2)
(但し、E:対象領域の上面側に形成される電界、V:下部電極及び処理空間100の間に印加される電圧)
The electric field formed on the upper surface side of the electrostatic chuck 22 has a proportional relationship with the capacitance of the main body layer 221, as shown in equation (2) below. Therefore, in a region where the capacitance decreases, the strength of the electric field formed on the upper surface side also decreases.
E=C・V/(S・ε 0 )…(2)
(However, E: electric field formed on the upper surface side of the target region, V: voltage applied between the lower electrode and the processing space 100)

ここで既述のように、基板処理装置1によるエッチング処理は、プラズマ化されたエッチングガスのイオンの作用により進行する。このとき、基板Gの表面に、図5(b)に示す大きな強度差の電界分布が形成されていると、基板Gに引き込まれるイオンの挙動が影響を受けてしまい、ガス供給孔212の開口領域に対応する位置での処理ムラの発生の一因となっているのではないかと推測できる。 As described above, the etching process by the substrate processing apparatus 1 proceeds by the action of ions of the etching gas turned into plasma. At this time, if an electric field distribution with a large intensity difference is formed on the surface of the substrate G as shown in FIG. It can be inferred that this may be a contributing factor to the occurrence of processing unevenness at positions corresponding to the areas.

以上に検討したように、ガス供給孔212が形成されている領域における処理ムラの発生は、吸着電極222に貫通穴222aが設けられ、本体層221の誘電体の部分が厚くなっていることが要因の一つと考えられる。この場合において、ガス供給孔212の周囲の電界をより均一にする手法として、貫通穴222aの開口径を小さくし、貫通穴222aの内周縁を貫通穴222aの内壁面に近づける手法が考えられる。貫通穴222aの内周縁と貫通穴222aの内壁面との間の離隔部をできるだけ小さくすれば、静電容量が小さくなる領域の面積が小さくなり、ガス供給孔212の周囲に形成される電界の均一化に寄与できる可能性がある。 As discussed above, the occurrence of processing unevenness in the area where the gas supply holes 212 are formed is due to the through holes 222a being provided in the adsorption electrode 222 and the dielectric portion of the main body layer 221 being thick. This is considered to be one of the factors. In this case, a possible method for making the electric field around the gas supply hole 212 more uniform is to reduce the opening diameter of the through hole 222a and bring the inner peripheral edge of the through hole 222a closer to the inner wall surface of the through hole 222a. If the separation between the inner circumferential edge of the through hole 222a and the inner wall surface of the through hole 222a is made as small as possible, the area of the region where the capacitance is small will be reduced, and the electric field formed around the gas supply hole 212 will be reduced. It has the potential to contribute to uniformity.

しかしながら、ガス供給孔212を形成する際に、加工公差などを考慮すると、貫通穴222aの開口径の低減にも限度があり、処理ムラの発生を低減できる程度にまで電界の均一化を図ることがでない可能性がある。また、貫通穴222aの内周縁を貫通穴222aの内壁面に近づけ過ぎると、絶縁破壊が発生して、異常放電の発生につながってしまうおそれもある。 However, when forming the gas supply hole 212, there is a limit to reducing the opening diameter of the through hole 222a when considering processing tolerances, etc., and it is difficult to make the electric field uniform to the extent that processing unevenness can be reduced. may not be possible. Further, if the inner peripheral edge of the through hole 222a is brought too close to the inner wall surface of the through hole 222a, there is a possibility that dielectric breakdown will occur, leading to the occurrence of abnormal discharge.

そこで、図3、図4に示す各実施の形態においては、本体層221とは電気的に隔絶して配置されたシールド層224a、224bを設けている。
図3は仕上げ層223の上面側にシールド層224aを配置した例である。この例においては、吸着電極222は、シールド層224aの下方側に位置する本体層221内に埋設されている。この構成上、載置面と直交する方向に沿った位置について、シールド層224aは、吸着電極222とは異なる位置であって、吸着電極222よりも上方側に設けられていることになる。即ち、シールド層224aと吸着電極222は異なる高さに設けられている。
Therefore, in each embodiment shown in FIGS. 3 and 4, shield layers 224a and 224b are provided which are electrically isolated from the main body layer 221.
FIG. 3 shows an example in which a shield layer 224a is arranged on the upper surface side of the finishing layer 223. In this example, the adsorption electrode 222 is embedded in the main body layer 221 located below the shield layer 224a. Due to this configuration, the shield layer 224a is provided at a different position from the suction electrode 222 and above the suction electrode 222 with respect to the position along the direction perpendicular to the mounting surface. That is, the shield layer 224a and the adsorption electrode 222 are provided at different heights.

この場合、シールド層224aは、溶射膜により本体層221、仕上げ層223を形成した後、仕上げ層223の表面に金属シールを張り付けたり、3Dプリンタにより、金属膜を印刷したりすることにより形成される(シールド層を形成する工程)。この場合、ガス供給孔を形成する工程は、シールド層を形成する工程と共に実施してよい。また、シールド層224aは、シールド層224aを形成する箇所を露出させたマスクを用いて、溶射により形成してもよい。この場合、ガス供給孔212に溶射材料が入り込まないよう、ガス供給孔212をプラグなどで塞いでおくようにしてもよい。 In this case, the shield layer 224a is formed by forming the main body layer 221 and the finishing layer 223 with a thermal spray film, and then pasting a metal seal on the surface of the finishing layer 223 or printing a metal film with a 3D printer. (step of forming a shield layer). In this case, the step of forming the gas supply hole may be performed together with the step of forming the shield layer. Further, the shield layer 224a may be formed by thermal spraying using a mask that exposes the portion where the shield layer 224a is to be formed. In this case, the gas supply hole 212 may be closed with a plug or the like so that the thermal spray material does not enter the gas supply hole 212.

また図4は本体層221の内部にシールド層224bを配置した例である。この例においても基板Gの載置面と直交する方向に沿った位置について、シールド層224bは、吸着電極222とは異なる位置であって、吸着電極222よりも上方側に設けられている。即ち、シールド層224bと吸着電極222は異なる高さに設けられている。この配置により、処理空間100側から見て載置面を平坦に保つ効果がある。 Further, FIG. 4 shows an example in which a shield layer 224b is arranged inside the main body layer 221. In this example as well, the shield layer 224b is provided at a position different from the adsorption electrode 222 and above the adsorption electrode 222 in the direction perpendicular to the mounting surface of the substrate G. That is, the shield layer 224b and the adsorption electrode 222 are provided at different heights. This arrangement has the effect of keeping the mounting surface flat when viewed from the processing space 100 side.

吸着電極222よりも上方側にシールド層224bを配置するにあたっては、吸着電極222よりも上層側の本体層221の形成をさらに複数段階に分ける手法を例示できる。即ち、下層側の溶射膜を形成し、吸着電極222を配置した後、その上面に、第1段階の溶射膜を形成する。しかる後、金属シールや、3Dプリンタによりシールド層224bを形成する(シールド層を形成する工程)。そして、シールド層224bの周りに第2段階の溶射膜を形成し、最後に仕上げ層223を形成する。この場合にも、ガス供給孔を形成する工程は、シールド層を形成する工程と共に実施してよい。また、シールド層224aは、シールド層224aを形成する箇所を露出させたマスクを用いて、溶射により形成してもよい。この場合、ガス供給孔212に溶射材料が入り込まないよう、ガス供給孔212をプラグなどで塞いでおくようにしてもよい。 When arranging the shield layer 224b above the attracting electrode 222, an example of a method is to divide the formation of the main body layer 221 above the attracting electrode 222 into multiple stages. That is, after forming the lower sprayed film and arranging the adsorption electrode 222, the first stage sprayed film is formed on its upper surface. After that, a shield layer 224b is formed using a metal seal or a 3D printer (step of forming a shield layer). Then, a second stage sprayed film is formed around the shield layer 224b, and finally a finishing layer 223 is formed. In this case as well, the step of forming the gas supply hole may be performed together with the step of forming the shield layer. Further, the shield layer 224a may be formed by thermal spraying using a mask that exposes the portion where the shield layer 224a is to be formed. In this case, the gas supply hole 212 may be closed with a plug or the like so that the thermal spray material does not enter the gas supply hole 212.

シールド層224a、224bは、導電材料、例えば銅、アルミ、ステンレス、チタン、タングステンなどの金属材料により構成される。後述のシミュレーション結果に示すように、誘電体から成る離隔部に導体からなるシールド層224a、224bを設けることにより、ガス供給孔212の形成領域の周囲の電界は大幅に均一化される。 The shield layers 224a and 224b are made of a conductive material, for example, a metal material such as copper, aluminum, stainless steel, titanium, or tungsten. As shown in the simulation results described later, by providing the shield layers 224a and 224b made of a conductor in the separated part made of a dielectric material, the electric field around the region where the gas supply hole 212 is formed is significantly uniformized.

図3、図4中には、シールド層224a、224bの外周縁と、貫通穴222aの内周縁との位置関係を破線で示してある。これらの破線で示される位置関係からも分かるように、シールド層224a、224bは、基板Gの載置面と直交する方向から平面視したとき、ガス供給孔212の内壁面と貫通穴222aの内周面との離隔部の全体を覆うように形成されている。 In FIGS. 3 and 4, the positional relationship between the outer circumferential edges of the shield layers 224a and 224b and the inner circumferential edge of the through hole 222a is shown by broken lines. As can be seen from the positional relationship shown by these broken lines, the shield layers 224a and 224b are located between the inner wall surface of the gas supply hole 212 and the inner wall of the through hole 222a when viewed from the direction perpendicular to the mounting surface of the substrate G. It is formed so as to cover the entire part separated from the peripheral surface.

但し、シールド層224a、224bが離隔部の全体を覆うように形成されていることは、必須の要件ではない。前記離隔部の少なくとも一部を覆い、且つガス供給孔212を取り囲むようにシールド層224a、224bを形成することにより、ガス供給孔212が形成されている領域において、基板Gの表面の電界を均一化する効果が得られる。なお、例えばシールド層224a、224bの外周縁が吸着電極222の上方側にはみ出した状態となっていてもよいが、この場合には、シールド層224a、224bと吸着電極222とが上下に重なった状態となっている面積の大きさに応じて静電チャック22の静電吸着力が低下するおそれがある。 However, it is not an essential requirement that the shield layers 224a and 224b be formed so as to cover the entire separation section. By forming the shield layers 224a and 224b to cover at least a portion of the separation part and to surround the gas supply hole 212, the electric field on the surface of the substrate G is made uniform in the region where the gas supply hole 212 is formed. You can obtain the effect of Note that, for example, the outer peripheral edges of the shield layers 224a, 224b may protrude above the adsorption electrode 222, but in this case, the shield layers 224a, 224b and the adsorption electrode 222 may overlap vertically. There is a possibility that the electrostatic adsorption force of the electrostatic chuck 22 may decrease depending on the size of the area in the state.

図6(a)、(b)は、誘電体層(本体層221、仕上げ層223)内にシールド層224bを設けた、図4の実施形態に対応するシミュレーションモデル、及びそのシミュレーション結果の電界分布である。図6(a)のシミュレーションモデルは、シールド層224bが設けられている点を除いて、図5(a)と同様に構成されている。図6(a)のシミュレーションモデルにおいて、シールド層224bはタングステンの物性を用い、その厚さは50μm、直径φは3mmとした。 6(a) and 6(b) show a simulation model corresponding to the embodiment of FIG. 4 in which a shield layer 224b is provided in the dielectric layer (main layer 221, finishing layer 223), and the electric field distribution of the simulation result. It is. The simulation model in FIG. 6(a) has the same configuration as in FIG. 5(a) except that a shield layer 224b is provided. In the simulation model of FIG. 6A, the shield layer 224b uses the physical properties of tungsten, has a thickness of 50 μm, and a diameter φ of 3 mm.

図6(b)のシミュレーション結果に示すように、誘電体層(本体層221、仕上げ層223)内にシールド層224bを配置することにより、図5(b)に示す従来構成例と比較して、貫通穴222aの内周縁に相当する位置の近傍での、電界強度の上昇幅が緩和されている。また、貫通穴222aの内側へ向けた電界強度の低下幅についても大きく低減されている。これらの結果、シールド層224bを配置していない従来構成例と比べてガス供給孔212の周囲の電界を大幅に均一化することができている。
この作用は、誘電体層(本体層221、仕上げ層223)の上面側にシールド層224aが設けられている図3に示す実施形態においても同様である。
As shown in the simulation results of FIG. 6(b), by arranging the shield layer 224b within the dielectric layer (main layer 221, finishing layer 223), compared to the conventional configuration example shown in FIG. 5(b), , the increase in electric field strength near the position corresponding to the inner peripheral edge of the through hole 222a is moderated. Furthermore, the amount of decrease in electric field strength toward the inside of the through hole 222a is also significantly reduced. As a result, the electric field around the gas supply hole 212 can be made much more uniform than in the conventional configuration in which the shield layer 224b is not provided.
This effect is the same in the embodiment shown in FIG. 3 in which the shield layer 224a is provided on the upper surface side of the dielectric layer (main layer 221, finishing layer 223).

そして、基板処理装置1に対して、図3、図4に例示したシールド層224a、224bを各ガス供給孔212の形成位置に配置した静電チャック22を設けることにより、エッチング処理の処理ムラを低減することができると考えられる。 By providing the electrostatic chuck 22 in which the shield layers 224a and 224b illustrated in FIGS. 3 and 4 are arranged at the formation position of each gas supply hole 212 to the substrate processing apparatus 1, processing unevenness in the etching process can be prevented. It is thought that this can be reduced.

参考例として図7(a)、(b)、図8(a)、(b)は、昇降ピン23の昇降路231の開口について、シールド層224bを配置していない従来構成例の場合と、シールド層224bを配置した場合とについての電界分布のシミュレーション結果を示している。 As reference examples, FIGS. 7(a), (b), and 8(a), (b) show the case of a conventional configuration example in which the shield layer 224b is not arranged for the opening of the hoistway 231 of the hoisting pin 23, and The simulation results of the electric field distribution are shown in the case where the shield layer 224b is disposed.

これらのシミュレーションモデルについて、各部材(基台21、吸着電極222、本体層221、シールド層224bなど)の構成材料、厚さの設定は図5(a)、図6(a)にて説明した例と同様である。一方、昇降ピン23の直径は4.5mm、昇降路231の直径は5.4mm、貫通穴222aの開口径、及びシールド層224bの直径は9.8mmとした。さらに、昇降ピン23は21と同電位とし、昇降ピン23の先端を載置面に載置された基板Gの下方側0.05mmの位置に配置した条件にてシミュレーションを行った。 Regarding these simulation models, the constituent materials and thickness settings of each member (base 21, adsorption electrode 222, main body layer 221, shield layer 224b, etc.) are explained in FIGS. 5(a) and 6(a). Similar to the example. On the other hand, the diameter of the lifting pin 23 was 4.5 mm, the diameter of the hoistway 231 was 5.4 mm, the opening diameter of the through hole 222a, and the diameter of the shield layer 224b were 9.8 mm. Further, the simulation was performed under the conditions that the lifting pin 23 was at the same potential as that of the lifting pin 21, and the tip of the lifting pin 23 was placed at a position 0.05 mm below the substrate G placed on the mounting surface.

図7(b)、図8(b)のシミュレーション結果を比較すると、シールド層224bを設けることにより、電界の最大/最小の強度がいずれも上方側にシフトしている。一方で、最大と最小の強度の差に大きな変化は見られず、電界を均一化する顕著な効果は確認できなかった。 Comparing the simulation results in FIG. 7(b) and FIG. 8(b), it is found that the maximum/minimum electric field strength is both shifted upward by providing the shield layer 224b. On the other hand, no significant change was observed in the difference between the maximum and minimum intensity, and no significant effect of uniformizing the electric field could be confirmed.

図7(b)、図8(b)のシミュレーション結果は、昇降ピン23が配置された昇降路231に係るものであり、シミュレーションモデルの構成も異なっている。従って、シールド層224a、244bを配置することに対する、ガス供給孔212の直径の変化の影響の評価に直接、結びつけることはできない。但し、シールド層224a、244bを配置した場合であっても、ガス供給孔212の開口直径を大きくしていくと、電界を均一化する効果が減少していく可能性があることを示唆しているともいえる。
この点、既述のように、ガス供給孔212の直径が1mm未満の範囲内では、シールド層224a、224bの配置により、電界を均一化する十分な効果があることを確認している。
The simulation results in FIGS. 7(b) and 8(b) relate to the hoistway 231 in which the elevating pins 23 are arranged, and the configurations of the simulation models are also different. Therefore, it is not possible to directly evaluate the effect of a change in the diameter of the gas supply hole 212 on the arrangement of the shield layers 224a, 244b. However, even when the shield layers 224a and 244b are arranged, it is suggested that as the opening diameter of the gas supply hole 212 is increased, the effect of uniformizing the electric field may decrease. It can be said that there are.
In this regard, as described above, it has been confirmed that the arrangement of the shield layers 224a and 224b has a sufficient effect of uniformizing the electric field when the diameter of the gas supply hole 212 is less than 1 mm.

<効果>
本開示によれば、基板Gの載置面側から見て、ガス供給孔212の内壁面と貫通穴222aの内周縁との間の離隔部を覆うようにシールド層224a、224bを設けている。この構成により、ガス供給孔212が形成された基板載置台2の表面に形成される電界を均一化することができる。
<Effect>
According to the present disclosure, the shield layers 224a and 224b are provided so as to cover the separation between the inner wall surface of the gas supply hole 212 and the inner peripheral edge of the through hole 222a when viewed from the side of the mounting surface of the substrate G. . With this configuration, the electric field formed on the surface of the substrate mounting table 2 in which the gas supply holes 212 are formed can be made uniform.

ここで、ガス供給孔212の周囲にシールド層224a、224bが配置された静電チャック22を用いる基板処理装置1は、既述のエッチング処理に限定されない。例えば原料ガスや、原料ガスと反応させる反応ガスをプラズマ化して、基板Gの表面に膜を形成する成膜処理を行う基板処理装置に対し、本開示の静電チャック22を設けてもよい。また、本開示の静電チャック22は、プラズマを発生させる基板処理装置において好適に用いられるが、各種処理ガスをプラズマ化しない処理装置においても適用されうる。ガス供給孔212の周囲の電界の変化が、基板処理の面内均一性に影響を及ぼす場合には、プラズマ化されていない処理ガスにより基板の処理を行う基板処理装置にて本開示の静電チャック22を用いてもよい。 Here, the substrate processing apparatus 1 using the electrostatic chuck 22 in which the shield layers 224a and 224b are arranged around the gas supply hole 212 is not limited to the etching process described above. For example, the electrostatic chuck 22 of the present disclosure may be provided in a substrate processing apparatus that performs a film formation process of forming a film on the surface of the substrate G by converting a source gas or a reaction gas reacted with the source gas into plasma. Further, the electrostatic chuck 22 of the present disclosure is suitably used in a substrate processing apparatus that generates plasma, but can also be applied to a processing apparatus that does not convert various processing gases into plasma. If a change in the electric field around the gas supply hole 212 affects the in-plane uniformity of substrate processing, the electrostatic charge of the present disclosure may be A chuck 22 may also be used.

この他、本開示の静電チャック22を備えた基板載置台2を用い、静電吸着力により保持されて、処理ガスによる処理が行われる対象の基板は、ガラス基板の例に限定されない。例えば半導体ウエハの処理を行う基板処理装置に対し、本開示の基板載置台2を設けてもよい。 In addition, the target substrate to be held by electrostatic adsorption force and processed with a processing gas using the substrate mounting table 2 equipped with the electrostatic chuck 22 of the present disclosure is not limited to the example of a glass substrate. For example, the substrate mounting table 2 of the present disclosure may be provided in a substrate processing apparatus that processes semiconductor wafers.

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The embodiments described above may be omitted, replaced, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the appended claims.

G 基板
2 基板載置台
21 基台
212 ガス供給孔
22 静電チャック
221 本体層
222 吸着電極
222a 貫通穴
223 仕上げ層
224a、224b
シールド層
G Substrate 2 Substrate mounting table 21 Base 212 Gas supply hole 22 Electrostatic chuck 221 Main body layer 222 Adsorption electrode 222a Through hole 223 Finishing layer 224a, 224b
shield layer

Claims (8)

静電吸着力により基板を保持する基板載置台であって、
基台と、
該基台の上部側に積層され、その上面が前記基板の載置面となる誘電体層と、
該誘電体層に埋設され、前記静電吸着力を発生させる吸着電極と、
前記基台と、前記吸着電極と、前記誘電体層とを貫通して前記載置面に開口し、前記載置面に載置された前記基板に向けてガスを供給するためのガス供給孔と、
前記ガス供給孔を貫通させるための領域として前記吸着電極に形成され、離隔部を介して離隔して前記ガス供給孔を囲むように設けられた貫通穴と、
前記吸着電極と電気的に隔絶して前記誘電体層の内部または上面に配置され、前記載置面と直交する方向から平面視したとき、前記離隔部の少なくとも一部を覆い、且つ前記ガス供給孔を取り囲むように形成された、導体から成るシールド層と、を備えた基板載置台。
A substrate mounting table that holds a substrate using electrostatic adsorption force,
The base and
a dielectric layer laminated on the upper side of the base, the upper surface of which serves as a mounting surface for the substrate;
an adsorption electrode embedded in the dielectric layer and generating the electrostatic adsorption force;
A gas supply hole that penetrates the base, the suction electrode, and the dielectric layer and opens to the mounting surface, and is configured to supply gas toward the substrate placed on the mounting surface. and,
a through hole formed in the adsorption electrode as a region for passing the gas supply hole through, and provided so as to surround the gas supply hole while being separated from it via a separation part;
Disposed inside or on the dielectric layer so as to be electrically isolated from the adsorption electrode, covering at least a portion of the separation part when viewed in plan from a direction perpendicular to the placement surface, and supplying the gas. A substrate mounting table comprising a shield layer made of a conductor and formed to surround a hole.
前記シールド層が前記誘電体層の内部に配置されている場合において、前記載置面と直交する方向に沿った位置について、該シールド層は、前記吸着電極層とは異なる位置に配置されている、請求項1に記載の基板載置台。 When the shield layer is disposed inside the dielectric layer, the shield layer is disposed at a position different from the adsorption electrode layer in a direction perpendicular to the placement surface. , The substrate mounting table according to claim 1. 前記シールド層は、前記離隔部の全体を覆うように形成されている、請求項2に記載の基板載置台。 The substrate mounting table according to claim 2, wherein the shield layer is formed to cover the entire separation section. 前記ガス供給孔が前記誘電体層を貫通する部分における直径が1mm未満である、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板載置台。 The substrate mounting table according to any one of claims 1 to 3, wherein the gas supply hole has a diameter of less than 1 mm at a portion where the gas supply hole penetrates the dielectric layer. 前記載置面を介して 前記基板の温度調節を行う温度調節機構を備え、前記ガス供給孔には、前記載置面に載置された前記基板と前記載置面との間で熱交換させるための熱伝達ガスが供給される、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板載置台。 A temperature control mechanism is provided to adjust the temperature of the substrate via the mounting surface, and the gas supply hole is provided with a temperature control mechanism for exchanging heat between the substrate placed on the mounting surface and the mounting surface. The substrate mounting stand according to any one of claims 1 to 4, wherein a heat transfer gas is supplied for the substrate mounting table. 基板の処理を行う基板処理装置であって、
基板の処理が行われる処理容器と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内に設けられた、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の載置台と、を備えた基板処理装置。
A substrate processing apparatus that processes a substrate,
a processing container in which substrate processing is performed;
a processing gas supply unit that supplies processing gas into the processing container;
A substrate processing apparatus comprising: the mounting table according to any one of claims 1 to 5, provided in the processing container.
前記処理ガスをプラズマ化するプラズマ形成部を備えた、請求項6に記載の基板処理装置。 The substrate processing apparatus according to claim 6, further comprising a plasma forming section that turns the processing gas into plasma. 静電吸着力により基板を保持する基板載置台の製造方法であって、
基台の上部側に、その上面が前記基板の載置面となる誘電体層を積層する工程と、
前記誘電体層に埋設されるように、前記静電吸着力を発生させる吸着電極を形成する工程と、
前記基台と、前記吸着電極と、前記誘電体層とを貫通して前記載置面に開口し、前記載置面に載置された前記基板に向けてガスを供給するためのガス供給孔を形成する工程と、
吸着電極を形成する工程の実施にあたり、前記ガス供給孔を貫通させるための領域として前記吸着電極に形成され、離隔部を介して離隔して前記ガス供給孔を囲むように設けられた貫通穴を形成する工程と、
前記吸着電極と電気的に隔絶して前記誘電体層の内部または上面に配置され、前記載置面と直交する方向から平面視したとき、前記離隔部の少なくとも一部を覆い、且つ前記ガス供給孔を取り囲むように、導体から成るシールド層を形成する工程と、を含む、基板載置台の製造方法。
A method for manufacturing a substrate mounting table that holds a substrate using electrostatic adsorption force, the method comprising:
laminating a dielectric layer on the upper side of the base, the upper surface of which serves as a mounting surface for the substrate;
forming an adsorption electrode that generates the electrostatic adsorption force so as to be embedded in the dielectric layer;
A gas supply hole that penetrates the base, the suction electrode, and the dielectric layer and opens to the mounting surface, and is configured to supply gas toward the substrate placed on the mounting surface. a step of forming;
When carrying out the step of forming an adsorption electrode, a through-hole is formed in the adsorption electrode as a region for passing the gas supply hole through, and is provided so as to surround the gas supply hole while being separated through a separation part. a step of forming;
Disposed inside or on the dielectric layer so as to be electrically isolated from the adsorption electrode, covering at least a portion of the separation part when viewed in plan from a direction perpendicular to the placement surface, and supplying the gas. A method for manufacturing a substrate mounting table, including the step of forming a shield layer made of a conductor so as to surround the hole.
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