(57)【要約】【課題】分割されたエッジリングの熱的及び電気的なコンタクトを確保することを提供する。【解決手段】処理室内のステージに載置された基板の近傍に設けられる内側エッジリングと、前記内側エッジリングの外側に設けられ、移動機構により上下に移動が可能な中央エッジリングと、前記中央エッジリングの外側に設けられる外側エッジリングと、前記内側エッジリングと前記中央エッジリングとの間に設けられる第１のバネと、前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間に設けられる第２のバネと、を有する基板処理装置が提供される。【選択図】図５
2019192881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内のステージに載置された基板の近傍に設けられる内側エッジリングと、
前記内側エッジリングの外側に設けられ、移動機構により上下に移動が可能な中央エッジリングと、
前記中央エッジリングの外側に設けられる外側エッジリングと、
前記内側エッジリングと前記中央エッジリングとの間に設けられる第１のバネと、
前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間に設けられる第２のバネと、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
処理室内のステージに載置された基板の近傍に設けられる内側エッジリングと、
前記内側エッジリングの外側に設けられ、移動機構により上下に移動が可能な中央エッジリングと、
前記中央エッジリングの外側に設けられる外側エッジリングと、
前記ステージと前記中央エッジリングとの間に設けられる第１のバネと、
前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間に設けられる第２のバネと、
を有する基板処理装置。
【請求項３】
前記第１のバネは、前記内側エッジリングと前記中央エッジリングとの間の水平方向の面に設けられ、
前記第２のバネは、前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間の水平方向の面に設けられる、
請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記第１のバネは、前記ステージと前記中央エッジリングとの間の水平方向の面に設けられ、
前記第２のバネは、前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間の水平方向の面に設けられる、
請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、円周方向に設けられる、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、円周方向に全周に設けられる、
請求項１又は３に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、変位に対応するバネの負荷変動が閾値以下の領域が最大変位量に対して特定の割合以上の特性を有する、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、コイル状である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、斜めに向けられる、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第１のバネ及び前記第２のバネは、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）のいずれかにより形成されている、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング装置には、ウェハの外周に沿ってエッジリングが設けられている（例えば、特許文献１を参照）。エッジリングは、ウェハの外周近傍におけるプラズマを制御し、ウェハの面内のエッチングレートの均一性を向上させる機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４４２７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、分割されたエッジリングの熱的及び電気的なコンタクトを確保することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一の態様によれば、処理室内のステージに載置された基板の近傍に設けられる内側エッジリングと、前記内側エッジリングの外側に設けられ、移動機構により上下に移動が可能な中央エッジリングと、前記中央エッジリングの外側に設けられる外側エッジリングと、前記内側エッジリングと前記中央エッジリングとの間に設けられる第１のバネと、前記中央エッジリングと前記外側エッジリングとの間に設けられる第２のバネと、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
一の側面によれば、分割されたエッジリングの熱的及び電気的なコンタクトを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係るエッジリング及びその周辺の構成の一例を示す図。
【図３】一実施形態に係るエッジリングの斜視図、平面図及び断面図。
【図４】一実施形態に係るエッジリングの上下の移動の一例を示す図。
【図５】一実施形態の第１実施例に係るエッジリングのコンタクト部材の一例を示す図。
【図６】一実施形態の第２実施例に係るエッジリングのコンタクト部材の一例を示す図。
【図７】バネの負荷変動の一例を示す図。
【図８】一実施形態に係るコンタクト部材の接触抵抗を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【０００９】
［基板処理装置］
まず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置５の構成の一例について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置５の構成の一例を示す。本実施形態では、基板処理装置５として容量結合型の平行平板プラズマ処理装置を例に挙げて説明する。
【００１０】
基板処理装置５は、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型真空容器であるチャンバ１０を有している。チャンバ１０は、処理容器の一例であり、内部はプラズマ処理を行う処理室となっている。チャンバ１０は、接地されている。
【００１１】
チャンバ１０内の下部中央には、ウェハＷを載置する円板状のステージ１２が下部電極を兼ねる基板保持台として配置されている。ステージ１２は、たとえばアルミニウムからなり、チャンバ１０の底から垂直上方に延びる導電性筒状支持部１６及びその内部に隣接して設けられたハウジング１００により支持されている。
【００１２】
導電性筒状支持部１６とチャンバ１０の内壁との間には、環状の排気路１８が形成されている。排気路１８の上部または入口には環状のバッフル板２０が取り付けられ、底部に排気ポート２２が設けられている。チャンバ１０内のガスの流れをステージ１２上のウェハＷに対して軸対象に均一にするためには、排気ポート２２を円周方向に等間隔で複数設ける構成が好ましい。
【００１３】
各排気ポート２２には排気管２４を介して排気装置２６が接続されている。排気装置２６は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内のプラズマ生成空間Ｓを所望の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁の外には、ウェハＷの搬入出口２７を開閉するゲートバルブ２８が取り付けられている。
【００１４】
ステージ１２には、第２の高周波電源３０が整合器３２および給電線３４を介して電気的に接続されている。第２の高周波電源３０は、ウェハＷに引き込むイオンのエネルギーを制御するために適した第１の周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ等）の高周波ＬＦを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器３２は、第２の高周波電源３０側のインピーダンスと負荷（プラズマ等）側のインピーダンスの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。
【００１５】
ステージ１２の上面には、ウェハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック３６が設けられている。静電チャック３６は導電膜からなる電極３６ａを一対の絶縁膜３６ｂの間に挟み込んだものであり、電極３６ａには直流電源４０がスイッチ４２および被覆線４３を介して電気的に接続されている。ウェハＷは、直流電源４０から供給される直流電圧により静電力で静電チャック３６上に吸着保持される。
【００１６】
ステージ１２の内部には、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒流路４４が設けられている。冷媒流路４４には、チラーユニットより配管４６，４８を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水ｃｗが循環して供給され、冷媒の温度によって静電チャック３６上のウェハＷの温度を制御できる。なお、ステージ１２の内部には、ヒータが設けられてもよい。
【００１７】
また、伝熱ガス供給部からの伝熱ガス（例えばＨeガス等）が、ガス供給管５０を介して静電チャック３６の上面とウェハＷの裏面との間に供給される。なお、ステージ１２には、ウェハＷの搬入及び搬出のためにステージ１２を垂直方向に貫通して上下に移動可能なプッシャーピンおよびその昇降機構等が設けられている。
【００１８】
チャンバ１０の天井の開口に設けられたシャワーヘッド５１は、その外縁部を被覆するシールドリング５４を介してチャンバ１０の天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。シャワーヘッド５１は、アルミニウム又はシリコンにより形成されてもよい。シャワーヘッド５１は、下部電極としても機能するステージ１２に対向する上部電極としても機能する。
【００１９】
シャワーヘッド５１には、ガスを導入するガス導入口５６が形成されている。シャワーヘッド５１の内部にはガス導入口５６から分岐した拡散室５８が設けられている。ガス供給源６６から出力されたガスは、ガス導入口５６を介して拡散室５８に供給され、拡散されて多数のガス供給孔５２からプラズマ生成空間Ｓに導入される。
【００２０】
シャワーヘッド５１には、整合器５９および給電線６０を介して第１の高周波電源５７が電気的に接続されている。第１の高周波電源５７は、高周波放電によるプラズマの生成に適した周波数であって、第１の周波数よりも高い第２の周波数（例えば４０ＭＨｚ等）のプラズマ生成用の高周波ＨＦを可変のパワーで出力できるようになっている。整合器５９は、第１の高周波電源５７側のインピーダンスと負荷（プラズマ等）側のインピーダンスとの間で整合をとるためのリアクタンス可変の整合回路を収容している。
【００２１】
制御部７４は、たとえばマイクロコンピュータを含み、基板処理装置５内の各部の動作および装置全体の動作を制御する。基板処理装置５内の各部としては、排気装置２６、第１の高周波電源５７、第２の高周波電源３０、整合器３２，整合器５９、静電チャック用のスイッチ４２、ガス供給源６６、チラーユニット、伝熱ガス供給部等が挙げられる。
【００２２】
基板処理装置５において、エッチング等の各種の処理を行うには、先ずゲートバルブ２８を開状態にして搬入出口２７からウェハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック３６の上に載置する。そして、ゲートバルブ２８を閉めてから、ガス供給源６６より所定のガスを所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２６によりチャンバ１０内の圧力を所定の設定値まで減圧する。さらに、第１の高周波電源５７をオンにしてプラズマ生成用の高周波ＨＦを所定のパワーで出力させ、整合器５９，給電線６０を介してシャワーヘッド５１に供給する。
【００２３】
一方、イオン引き込み制御用の高周波ＬＦを印加する場合には、第２の高周波電源３０をオンにして高周波ＬＦを所定のパワーで出力させ、整合器３２および給電線３４を介してステージ１２に印加する。また、伝熱ガス供給部より静電チャック３６とウェハＷとの間の接触面に伝熱ガスを供給するとともに、スイッチ４２をオンにして直流電源４０からの直流電圧を、静電チャック３６の電極３６ａに印加し、静電吸着力により伝熱ガスを上記接触面に閉じ込める。
【００２４】
［３分割エッジリング］
ステージ１２の外周側であってウェハＷの近傍には、ウェハＷを外縁を環状に囲むエッジリング３８が設けられている。エッジリング３８は、ウェハＷの外周側におけるプラズマを制御し、ウェハＷの面内のエッチングレート等の処理の均一性を向上させるように機能する。
【００２５】
エッジリング３８は３分割され、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとを有する。内側エッジリング３８ｉは、処理室内のステージ１２に載置されたウェハＷの近傍に設けられる。中央エッジリング３８ｍは、内側エッジリング３８ｉの外側に設けられ、移動機構２００により上下に移動が可能になっている。外側エッジリング３８ｏは、中央エッジリング３８ｍの外側に設けられる。
【００２６】
移動機構２００は、リフトピン１０２を有する。リフトピン１０２は、ピエゾアクチュエータ１０１による動力によって部材１０４（１０４ａ）及び軸受部１０５を介して上下に移動する。これにより、連結部１０３が上下に移動し、これに応じて連結部１０３に連結されている中央エッジリング３８ｍが上下に移動する。
【００２７】
（エッジリングの構成）
次に、エッジリング３８及びその周辺の構成について、図２及び図３を参照しながら詳述する。また、中央エッジリング３８ｍの上下の移動について、図４を参照しながら説明する。
【００２８】
図２は、エッジリング３８及びその周辺を拡大した縦断面の一例を示す図である。図２には、本実施形態に係るエッジリング３８、移動機構２００及びピエゾアクチュエータ１０１が示されている。
【００２９】
図３（ａ）は３分割されたエッジリング３８の各部の斜視図、図３（ｂ）は３分割されたエッジリング３８の各部の平面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｄ）は図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００３０】
図２及び図３に示すように、内側エッジリング３８ｉは、ウェハＷの外周の近傍にてウェハＷを下から囲むように設けられる部材であって、エッジリング３８の最も内側の部材である。中央エッジリング３８ｍは、内側エッジリング３８ｉの外側にて内側エッジリング３８ｉを囲むように設けられる部材である。外側エッジリング３８ｏは、中央エッジリング３８ｍの外側に設けられる部材であって、エッジリング３８の最も外側の部材である。内側エッジリング３８ｉ及び外側エッジリング３８ｏは、静電チャック３６の上面に伝熱シート３９ｉ及び伝熱シート３９ｏを介して固定されている。中央エッジリング３８ｍは、移動機構２００により上下に移動が可能である。
【００３１】
中央エッジリング３８ｍは、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ウェハＷの周縁部を囲む環状部３８ｍ１と、３つのタブ部３８ｍ２とを有する。タブ部３８ｍ２は、環状部３８ｍ１の外周側に等間隔に配置され、環状部３８ｍ１の外周側から突出した矩形状の部材である。図２に示すように、環状部３８ｍ１の縦断面はＬ字状である。環状部３８ｍ１のＬ字状の段差部は、縦断面がＬ字状の内側エッジリング３８ｉの段差部に接触した状態から、中央エッジリング３８ｍが上に持ち上げられると、離れた状態になる。
【００３２】
（移動機構及び駆動部）
中央エッジリング３８ｍのタブ部３８ｍ２は、環状の連結部１０３に接続されている。連結部１０３は、導電性筒状支持部１６に設けられた空間１６ａの内部を上下に移動する。
【００３３】
移動機構２００は、中央エッジリング３８ｍを上下に移動させるための機構である。移動機構２００は、リフトピン１０２と軸受部１０５を含む。移動機構２００は、ステージ１２の周囲に配置されたハウジング１００に取り付けられ、ハウジング１００に取り付けられたピエゾアクチュエータ１０１の動力により上下に移動するようになっている。リフトピン１０２は、サファイアから形成されてもよい。
【００３４】
ハウジング１００は、アルミナなどの絶縁物から形成されている。ハウジング１００は、導電性筒状支持部１６の内部にて側部及び底部が導電性筒状支持部１６に隣接して設けられている。ハウジング１００の内部下側には凹部１００ａが形成されている。ハウジング１００の内部には、移動機構２００が設けられている。リフトピン１０２は、ハウジング１００及びステージ１２を貫通し、導電性筒状支持部１６に設けられた空間１６ａにて連結部１０３の下面に接触している。軸受部１０５は、ハウジング１００の内部に設けられた部材１０４ａに嵌合している。リフトピン１０２のピン孔には、真空空間と大気空間とを切るためのＯリング１１１が設けられている。
【００３５】
軸受部１０５の先端の凹部１０５ａには、リフトピン１０２の下端が上から嵌め込まれている。ピエゾアクチュエータ１０１による位置決めによって部材１０４ａを介して軸受部１０５が上下に移動すると、リフトピン１０２が上下に移動し、連結部１０３の下面を押し上げたり、押し下げたりする。これにより、連結部１０３を介して中央エッジリング３８ｍが上下に移動する。
【００３６】
ピエゾアクチュエータ１０１の上端は、ネジ１０４ｃにより部材１０４ａにネジ止めされ、ピエゾアクチュエータ１０１の下端は、ネジ１０４ｄにより部材１０４ｂにネジ止めされている。これにより、ピエゾアクチュエータ１０１は、部材１０４ａ、１０４ｂの間にてハウジング１００に固定されている。
【００３７】
ピエゾアクチュエータ１０１は、ピエゾ圧電効果を応用した位置決め素子で、０．００６ｍｍ（６μｍ）の分解能で位置決めを行うことができる。ピエゾアクチュエータ１０１の上下方向の変位量に応じてリフトピン１０２が上下へ移動する。これにより、中央エッジリング３８ｍが、０．００６ｍｍを最小単位として所定の高さだけ移動する。
【００３８】
リフトピン１０２は、中央エッジリング３８ｍの円周方向に等間隔に３箇所設けられた、図３（ａ）及び（ｂ）に示すタブ部３８ｍ２に対応して設けられている。かかる構成により、リフトピン１０２は、環状の連結部１０３を介して３箇所から中央エッジリング３８ｍを押し上げ、所定の高さに持ち上げるようになっている。
【００３９】
外側エッジリング３８ｏの下面には、中央エッジリング３８ｍのタブ部３８ｍ２の上部に、タブ部３８ｍ２よりも広い幅の凹部１３８が形成されている。リフトピン１０２の押し上げにより、中央エッジリング３８ｍが最上位まで移動すると、タブ部３８ｍ２が、凹部１３８の内部に納まる。これにより、外側エッジリング３８ｏを固定させたまま、中央エッジリング３８ｍを上へ持ち上げることができる。
【００４０】
図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す図３（ｄ）には、凹部１３８の空間及びリフトピン１０２は存在せず、リフトピン１０２が上に移動したことで、導電性筒状支持部１６の空間１６ａ内で環状の連結部１０３が上に押し上げられた状態が示されている。
【００４１】
図２に戻り、ピエゾアクチュエータ１０１は、リフトピン１０２の下方に位置するハウジング１００の内部空間に、リフトピン１０２と一対一に設けられている。つまり、３箇所に存在するリフトピン１０２に、一対一に対応して３つの移動機構２００及びピエゾアクチュエータ１０１がハウジング１００の内部に設けられている。部材１０４ａ、１０４ｂは環状部材であり、３つのピエゾアクチュエータ１０１は、上下でネジ止めされた部材１０４ａ、１０４ｂにより相互に接続される。なお、本実施形態に係るピエゾアクチュエータ１０１は、駆動部の一例である。
【００４２】
以上に説明したように、かかる構成では、ハウジング１００にステージ１２及び静電チャック３６が支持され、ハウジング１００に移動機構２００及び駆動部が取り付けられる。これにより、静電チャック３６の設計変更を必要とせず、既存の静電チャック３６を使用して中央エッジリング３８ｍのみを上下に移動させることができる。
【００４３】
また、図２に示すように、本実施形態では、静電チャック３６の上面と中央エッジリング３８ｍの下面の間には所定の空間が設けられ、中央エッジリング３８ｍを上方向だけでなく、下方向へも移動可能な構造となっている。これにより、中央エッジリング３８ｍは、上方向だけでなく、所定の空間内を下方向に所定の高さだけ移動することができる。中央エッジリング３８ｍを上方向だけでなく下方向へも移動させることで、シースの制御範囲を広げることができる。
【００４４】
ただし、駆動部は、ピエゾアクチュエータ１０１に限定されず、０．００６ｍｍの分解能で位置決めの制御が可能なモータを使用してもよい。また、駆動部は、１つ又は複数であり得る。更に、駆動部は、ウェハＷを持ち上げるプッシャーピンを上下に移動させるモータを共用してもよい。この場合、ギア及び動力切替部を用いてモータの動力を、ウェハＷ用のプッシャーピンと中央エッジリング３８ｍ用のリフトピン１０２とで切り替えて伝達する機構と、０．００６ｍｍの分解能でリフトピン１０２の上下移動を制御する機構が必要になる。ただし、３００ｍｍのウェハＷの外周に配置される中央エッジリング３８ｍの径は３１０ｍｍ程度と大きいため、本実施形態のようにリフトピン１０２毎に別々の駆動部を設けることが好ましい。
【００４５】
制御部７４は、ピエゾアクチュエータ１０１の上下方向の変位量が、中央エッジリング３８ｍの消耗量に応じた量になるように、ピエゾアクチュエータ１０１の位置決めを制御してもよい。制御部７４は、中央エッジリング３８ｍの消耗量に関わらず、プロセス条件に応じてピエゾアクチュエータ１０１の上下方向の変位量を決定してもよい。
【００４６】
ウェハＷとエッジリング３８の上面の高さが同じであると、エッチング処理中のウェハＷ上のシース（Ｓｈｅａｔｈ）とエッジリング３８上のシースの高さを同一にできる。そして、シースの高さを同一にすることによりウェハＷの面内全体のエッチングレートの均一性を向上させることができる。
【００４７】
エッジリング３８が新品の場合、エッチング処理中のウェハＷ上のシースとエッジリング３８上のシースの高さは同一（フラット）になるため、ウェハＷの面内全体のエッチングレートは均一になる。このとき、図４（ａ−１）に示すように、中央エッジリング３８ｍは、リフトピン１０２により持ち上げられていない（０ｍｍ）。なお、図４（ａ−１）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面の状態を示し、図４（ｂ−１）は、対応する図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面の状態を示す。
【００４８】
ところが、エッチング等のプラズマ処理によってエッジリング３８が消耗すると、ウェハＷのシースの高さよりもエッジリング３８のシースの高さが低くなる。そうすると、ウェハＷのエッジ部のエッチングレートが跳ね上がったり、エッチング形状のチルティング（tilting）が生じたりする。エッチング形状のチルティングとは、エッジリングの消耗によりシースがウェハＷのエッジ部において斜めになることで、イオンが斜め方向からウェハＷへ引き込まれ、これによりエッチング形状が垂直にならずに斜めになることをいう。本実施形態において、ウェハＷのエッジ部は、ウェハＷの中心から半径方向に１４０ｍｍ〜１５０ｍｍのリング状の部分をいう。
【００４９】
そこで、本実施形態では、エッジリング３８が消耗した分だけ、中央エッジリング３８ｍを持ち上げることで、ウェハＷとエッジリング３８の上のシースの高さを揃える。これにより、ウェハＷのエッジ部のエッチングレートが跳ね上がったり、エッチング形状のチルティング（tilting）が生じたりすることを防止できる。
【００５０】
例えば、エッジリング３８の消耗量が１．０ｍｍであれば、制御部７４は、中央エッジリング３８ｍが１．０ｍｍだけ上に移動するようにピエゾアクチュエータ１０１を位置決めしてもよい。この結果、図４（ａ−２）及び（ｂ−２）に示すように、中央エッジリング３８ｍは１．０ｍｍだけ上に移動する。
【００５１】
［中央エッジリングのコンタクト構造］
かかる構成のエッジリング３８では、内側エッジリング３８ｉ及び外側エッジリング３８ｏは、伝熱シート３９ｉ及び伝熱シート３９ｏを介して静電チャック３６に接触して固定されている。よって、非可動部分である内側エッジリング３８ｉ及び外側エッジリング３８ｏは、熱的及び電気的に安定した状態になっている。
【００５２】
これに対して、中央エッジリング３８ｍは、上下に移動可能であるため、熱的及び電気的に不安定な状態になり、中央エッジリング３８ｍの温度の制御性に影響を与える場合がある。中央エッジリング３８ｍの温度制御性が悪くなると、特に堆積プロセスにおいてウェハＷのエッジ部の制御が困難になり、ロット内のウェハＷ間のプロセス特性にバラツキが生じ、生産性が悪くなる。そこで、以下に説明する一実施形態に係るエッジリング３８では、可動部分である中央エッジリング３８ｍが熱的及び電気的に安定した状態となるコンタクト方法を提案する。
【００５３】
＜実施例１＞
まず、一実施形態に係るエッジリング３８の実施例１における構成について、図５を参照しながら説明する。実施例１のエッジリング３８は、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間に設けられるコンタクト部材３７ａと、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に設けられるコンタクト部材３７ｂとを有する。
【００５４】
コンタクト部材３７ａは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面に設けられている。コンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間の水平方向の面に設けられている。
【００５５】
図５（ａ−１）及び（ａ−２）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す。図５（ａ−１）では、中央エッジリング３８ｍはリフトピン１０２により持ち上げられていない状態、すなわち、Ｄｏｗｎ（０ｍｍ）した状態である。図５（ａ−２）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられた状態、すなわち、Ｕｐ（例えば１ｍｍ）した状態である。
【００５６】
図５（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す。図５（ｂ−１）では、中央エッジリング３８ｍはリフトピン１０２により持ち上げられていない状態、すなわち、Ｄｏｗｎした状態である。図５（ｂ−２）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられた状態、すなわち、Ｕｐした状態である。移動機構２００は、０．００６ｍｍの分解能で中央エッジリング３８ｍを所定量だけ持ち上げることができる。
【００５７】
図５（ａ−１）及び（ｂ−１）に示す中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられていないＤｏｗｎ状態では、コンタクト部材３７ａが内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面で押されて変位する。これにより、コンタクト部材３７ａと内側エッジリング３８ｉ及び中央エッジリング３８ｍとの接触面積が広くなり、中央エッジリング３８ｍの熱的及び電気的接触は大きくなる。
【００５８】
一方、コンタクト部材３７ｂは中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間の水平方向の面で押される力が弱く、変位量は小さい。しかしながら、コンタクト部材３７ｂが介在するため、中央エッジリング３８ｍと、外側エッジリング３９ｏを介した静電チャック３６との熱的及び電気的なコンタクトは安定して確保されている。
【００５９】
図５（ａ−２）及び（ｂ−２）に示す中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられたＵｐ状態では、コンタクト部材３７ｂが中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間で押されて変位する。これにより、コンタクト部材３７ｂと、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの接触面積が広くなり、中央エッジリング３８ｍの熱的及び電気的接触は大きくなる。
【００６０】
一方、コンタクト部材３７ａは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面で押される力が弱く、変位量は小さい。しかしながら、コンタクト部材３７ａが介在するため、中央エッジリング３８ｍと、内側エッジリング３８ｉを介した静電チャック３６との熱的及び電気的接触は安定して確保されている。
【００６１】
実施例１では、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向に全周に設けられ、これによって、可動する中央エッジリング３８ｍを非可動の内側エッジリング３８ｉと外側エッジリング３８ｏとに安定して接触させることができる。これにより、ステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの熱伝導をよくし、エッジリング３８の温度制御性を高めることができる。これにより、ウェハＷのエッジ部の制御を良好にし、ロット内のウェハＷ間のプロセス特性のバラツキを無くし、生産性を向上させることができる。
【００６２】
また、タブ部３８ｍ２は撓みが生じ易く、その撓みによって中央エッジリング３８ｍを目的とする位置に精度良く制御することが困難な場合がある。しかしながら、コンタクト部材３７ａ、３７ｂにより、タブ部３８ｍ２の撓みを抑えることで、中央エッジリング３８ｍの位置決めをより正確に行うことができる。
【００６３】
また、高パワーの高周波電力を印加するプロセス条件において、中央エッジリング３８ｍが電気的に浮いているために発生していた異常放電を抑制し、エッジリング３８の破損リスクを低減させることができる。
【００６４】
コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向に設けられ、全周に設けられなくてもよい。ただし、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、安定して中央エッジリング３８ｍをステージ１２に接触させるために、円周方向に全周に設けられることが好ましい。
【００６５】
なお、実施例１に記載したコンタクト部材３７ａは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間に設けられる第１のバネの一例である。実施例１に記載したコンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に設けられる第２のバネの一例である。
【００６６】
＜実施例２＞
次に、一実施形態に係るエッジリング３８の実施例２における構成について、図６を参照しながら説明する。実施例２のエッジリング３８は、ステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの間に設けられるコンタクト部材３７ａと、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に設けられるコンタクト部材３７ｂとを有する。
【００６７】
コンタクト部材３７ａは、ステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面に設けられている。コンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間の水平方向の面に設けられている。
【００６８】
図６（ａ−１）及び（ａ−２）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す。図６（ａ−１）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられていない状態、すなわち、Ｄｏｗｎ（０ｍｍ）した状態である。図６（ａ−２）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられた状態、すなわち、Ｕｐ（例えば１ｍｍ）した状態である。
【００６９】
図６（ｂ−１）及び（ｂ−２）は、図３（ｂ）のＢ−Ｂ断面を示す。図６（ｂ−１）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられていない状態、すなわち、Ｄｏｗｎした状態である。図６（ｂ−２）では、中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられた状態、すなわち、Ｕｐした状態である。
【００７０】
図６（ａ−１）及び（ｂ−１）に示す中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられていないＤｏｗｎ状態では、コンタクト部材３７ａが静電チャック３６と中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面で押されて変位する。これにより、コンタクト部材３７ａと静電チャック３６２及び中央エッジリング３８ｍとの接触面積が広くなり、中央エッジリング３８ｍの熱的及び電気的接触は大きくなる。
【００７１】
一方、コンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間の水平方向の面で押される力が弱く、変位量は小さい。しかしながら、コンタクト部材３７ｂが介在するため、中央エッジリング３８ｍと、外側エッジリング３９ｏを介した静電チャック３６との熱的及び電気的接触は安定して確保されている。
【００７２】
図６（ａ−２）及び（ｂ−２）に示す中央エッジリング３８ｍがリフトピン１０２により持ち上げられたＵｐ状態では、コンタクト部材３７ｂが中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間で押されて変位する。これにより、コンタクト部材３７ｂと、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの接触面積が広くなり、中央エッジリング３８ｍの熱的及び電気的接触は確保される。
【００７３】
一方、コンタクト部材３７ａは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間の水平方向の面で押される力が弱く、変位量は小さい。しかしながら、コンタクト部材３７ａが介在するため、ステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの熱的及び電気的接触は安定して確保されている。
【００７４】
以上から、実施例２では、タブ部３８ｍ２に設けられたコンタクト部材３７ａ、３７ｂによって、可動する中央エッジリング３８ｍを非可動の内側エッジリング３８ｉと外側エッジリング３８ｏを介してステージ１２に安定して接触させることができる。これにより、エッジリング３８の温度制御性を高め、ウェハＷのエッジ部の制御を良好にし、ロット内のウェハＷ間のプロセス特性のバラツキを無くし、生産性を向上させることができる。
【００７５】
加えて、実施例２では、コンタクト部材３７ａ、３７ｂによりステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの熱的及び電気的接触が確保される。このため、高パワーの高周波電力を印加するプロセス条件において、中央エッジリング３８ｍが電気的に浮いているために発生していた異常放電を抑制し、エッジリング３８の破損リスクを低減させることができる。
【００７６】
実施例２では、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向に設けられる。具体的には、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向に３箇所存在するタブ部３８ｍ２に設けられる。なお、実施例２に記載したコンタクト部材３７ａは、ステージ１２と中央エッジリング３８ｍとの間に設けられる第１のバネの一例である。実施例２に記載したコンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に設けられる第２のバネの一例である。
【００７７】
［コンタクト部材の特徴］
図５及び図６に示した実施例１，２に係るコンタクト部材３７ａ、３７ｂは、以下の特徴を有してもよい。まず、実施例１，２に係るコンタクト部材３７ａ、３７ｂは、弾性部材であって、コイル状であることが好ましい。コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、斜めに向けられたコイルであることが好ましい。例えば、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、コイル状に斜めに巻かれた斜めコイルスプリングバネであってもよい。コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向にコイルが斜めに傾けられて配置されてもよい。コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、円周方向に全周に配置されることが好ましい。コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、ベリリウム銅（ＢｅＣｕ）、タングステン（Ｗ）又はタンタル（Ｔａ）のいずれかにより形成されてもよい。
【００７８】
これにより、可動部分である中央エッジリング３８ｍを、熱的及び電気的にフローティングした状態にせず、ステージ１２と安定して接触した状態とすることができる。これにより、エッジリング３８の全体の温度制御を向上させることができ、また、異常放電の発生を防止することができる。
【００７９】
実施例１，２では、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、中央エッジリング３８ｍの水平方向の面に配置されたが、これに限られない。例えば、中央エッジリング３８ｍのタブ部３８ｍ２が挿入される、外側エッジリング３８ｏの凹部１３８の垂直方向の面に窪みを形成し、その窪みにコンタクト部材３７ｂを埋め込むようにしてもよい。この場合、コンタクト部材３７ｂは、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏの垂直方向の面に配置される。これによっても、中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏの接触を安定して維持することができる。
【００８０】
コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、変位量に対する反発力の変化が大きい領域が広い弾性部材よりも変位量に対する反発力の変化が小さい領域が広い弾性部材を使うことが好ましい。例えば、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、外部からの力による変位に対応する自身のバネの負荷変動が閾値以下の領域が最大変位量に対して特定の割合以上の特性を有する弾性部材であってもよい。
【００８１】
図７は、バネの負荷変動の一例を示す図であり、横軸がバネの変位量を示し、縦軸がバネの反発力を示す。バネＣは、バネの変位量に対する反発力の変化が大きい領域が広い弾性部材の一例である。バネＤは、バネの変位量に対する反発力の変化が小さい領域が広い弾性部材の一例である。
【００８２】
例えば、図７（ａ）のグラフに示すように、バネの最大変位量をＤｍとし、特定の割合を７割とすると、バネＣは、変位量に対する反発力の変化が閾値Ｐの範囲内の領域Ｄ２が最大変位量Ｄｍに対して特定の割合（ここでは７割）以下である。よって、バネＣは、変位量に対する反発力の変化が大きい領域が広い弾性部材であり、コンタクト部材３７ａ、３７ｂとして使用するには適さない特性を有している。
【００８３】
一方、バネＤは、変位量に対する反発力の変化が閾値Ｐの範囲内の領域Ｄ１が最大変位量Ｄｍに対して７割以上である。よって、バネＤは、変位量に対する反発力の変化が小さい領域が広い弾性部材であり、コンタクト部材３７ａ、３７ｂとして使用するのに適した特性を有している。
【００８４】
移動機構２００を動かすモータ等を駆動させる際、２つのコンタクト部材３７ａ、３７ｂのバネの反発力は小さい方がよく、バネの反発力が大きいとモータ等をスムーズに駆動させることが困難になる。
【００８５】
図７（ｂ）のグラフに、バネＤと特性が同じ２つのバネＤ１，Ｄ２を組み合わせたとき（つまり、バネＤ１，Ｄ２をコンタクト部材３７ａ、３７ｂとして使用したとき）のバネの特性を、バネＤ１２として示す。
【００８６】
これに対して、バネＣと特性が同じ２つのバネＣ１，Ｃ２を組み合わせたとき（つまり、バネＣ１，Ｃ２をコンタクト部材３７ａ、３７ｂとして使用したとき）のバネの特性を、バネＣ１２として示す。
【００８７】
バネＤ１２は、変位量に対するバネの反発力の変化が小さい領域が広い。これによれば、変位量に対する反発力の変化が小さい領域が広いため、エッジリング３８に加わる負荷が小さくなる。例えば、バネＤ１２の特性から予め導き出せる特定の範囲内であれば変位量が変わっても反発力はほぼ一定になる。このバネＤ１２の特性により、中央エッジリング３８ｍをどの位置に昇降させても一定した反発力のコンタクト部材３７ａ、３７ｂを使用することで、移動機構２００を動かすピエゾアクチュエータ１０１、モータ等のアクチュエータを安定して駆動できる。これにより、より正確に中央エッジリング３８ｍを所定位置に制御できる。なお、バネＣ１２は、反発力が大きく、中央エッジリング３８ｍの昇降精度を高めることは困難である。
【００８８】
図８は、一実施形態に係るコンタクト部材３７ａ、３７ｂの接触抵抗を説明するための図である。図８（ａ）は、比較例として板バネ１３７ａ、１３７ｂを用いた場合の板バネ１３７ａ、１３７ｂの接触抵抗を示す。図８（ｂ）は、一実施形態に係るコンタクト部材３７ａ、３７ｂの一例として、斜めコイルスプリングを用いた場合のコンタクト部材３７ａ、３７ｂの接触抵抗を示す。いずれも平衡時と、中央エッジリング３８ｍを下降させたときの状態を示している。
【００８９】
図８（ａ−１）の比較例における平衡時、板バネ１３７ａ、１３７ｂは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間及び中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に配置され、平衡状態を保っている。
【００９０】
これに対して、図８（ａ−２）の中央エッジリング３８ｍを下降させた時、板バネ１３７ａが上から押され、板バネ１３７ａと内側エッジリング３８ｉ及び中央エッジリング３８ｍとの接触面積は増える。この結果、内側エッジリング３８ｉ及び中央エッジリング３８ｍの接触抵抗（熱抵抗）は下がり、熱伝導が良好になる。一方、外側エッジリング３８ｏ及び中央エッジリング３８ｍの接触は板バネ１３７ｂにより確保される。
【００９１】
板バネ１３７ａ、１３７ｂのような変位量に対するバネの反発力が大きい領域が広いバネでは、変位量に対するバネの反発力が大きいため、変位に対するモータ等の駆動部に対する負荷変動が大きい。このため、駆動部をスムーズに動作させることが困難になる。
【００９２】
本実施形態では、変位量に対するバネの反発力が小さい領域が広いバネをコンタクト部材３７ａ、３７ｂに使用する。例えば斜めコイルスプリングバネのコンタクト部材３７ａ、３７ｂを使用すると、図８（ｂ−１）の本実施形態における平衡時、コンタクト部材３７ａ、３７ｂは、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの間及び中央エッジリング３８ｍと外側エッジリング３８ｏとの間に配置され、平衡状態を保っている。
【００９３】
図８（ｂ−２）の中央エッジリング３８ｍを下降させた時、斜めコイルスプリングバネのコンタクト部材３７ａが上から押されるが、内側エッジリング３８ｉと中央エッジリング３８ｍとの接触面積は増える。この結果、内側エッジリング３８ｉ及び中央エッジリング３８ｍの接触抵抗（熱抵抗）は下がり、熱伝導が良好になる。一方、外側エッジリング３８ｏ及び中央エッジリング３８ｍの接触は板バネ１３７ｂにより確保される。
【００９４】
斜めコイルスプリングバネのコンタクト部材３７ａ、３７ｂのような変位量に対するバネの反発力が小さい領域が広いバネでは、変位量に対するバネの反発力が小さいため、変位に対するモータ等の駆動部に対する負荷変動が小さい。このため、駆動部をスムーズに動作させることが容易になる。
【００９５】
つまり、図７（ｂ）に示すように、一実施形態に係る斜めコイルスプリングバネのコンタクト部材３７ａ、３７ｂの接触圧は上下共適正可能範囲で大きく変わらず、熱抵抗の変位量は小さい。このため、可動部分の中央エッジリング３８ｍを、非可動部分の内側エッジリング３８ｉ及び外側エッジリング３８ｏを介してステージ１２に安定して熱的及び電気的にコンタクトすることができる。
【００９６】
以上では、変位に対するバネの反発力の変化が大きい領域が広い弾性部材の一例として板バネを挙げて説明したが、変位に対するバネの反発力の変化が小さい領域が広い特性を有する板バネは含まない。また、変位に対するバネの反発力の変化が小さい領域が広いバネ部材は、斜めコイルスプリングバネに限られない。例えば、変位に対応するバネの負荷変動が閾値以下の領域が最大変位量に対して特定の割合以上の特性を有する弾性部材であれば、一実施形態に係るコンタクト部材３７ａ、３７ｂとして使用することができる。
【００９７】
以上に説明したように、本実施形態の基板処理装置５によれば、可動する中央エッジリング３８ｍをステージ１２に電気的及び熱的に安定してコンタクトすることができる。これにより、エッジリング３８の温度制御性を高め、ウェハＷのエッジ部の制御を良好にし、ロット内のウェハＷ間のプロセス特性のバラツキを無くし、生産性を向上させることができる。
【００９８】
また、中央エッジリング３８ｍをステージ１２に電気的及び熱的に安定してコンタクトすることで、異常放電を抑制し、エッジリング３８の破損リスクを低減させることができる。
【００９９】
今回開示された一実施形態に係る基板処理装置は、すべての点において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。上記の一実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【０１００】
本開示の基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【０１０１】
本明細書では、基板の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【０１０２】
５：基板処理装置
１０：チャンバ
１２：ステージ
２０：バッフル板
２６：排気装置
３０：第２の高周波電源
３６：静電チャック
３８：エッジリング
３８ｉ：内側エッジリング
３８ｍ：中央エッジリング
３８ｍ１：環状部
３８ｍ２：タブ部
３８ｏ：外側エッジリング
４０：直流電源
４４：冷媒流路
５１：シャワーヘッド
５７：第１の高周波電源
６６：ガス供給源
７４：制御部
１００：ハウジング
１０１：ピエゾアクチュエータ
１０２：リフトピン
１０３：連結部
１０５：軸受部
２００：移動機構
【図１】
2019192881.tif 000003
【図２】
2019192881.tif 000004
【図３】
2019192881.tif 000005
【図４】
2019192881.tif 000006
【図５】
2019192881.tif 000007
【図６】
2019192881.tif 000008
【図７】
2019192881.tif 000009
【図８】
2019192881.tif 000010