JP7370270B2 - 基板保持機構及び基板処理装置 - Google Patents

基板保持機構及び基板処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7370270B2
JP7370270B2 JP2020020124A JP2020020124A JP7370270B2 JP 7370270 B2 JP7370270 B2 JP 7370270B2 JP 2020020124 A JP2020020124 A JP 2020020124A JP 2020020124 A JP2020020124 A JP 2020020124A JP 7370270 B2 JP7370270 B2 JP 7370270B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate holding
mounting table
substrate
wafer
holding member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020020124A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021125652A (ja
Inventor
寿 加藤
敏行 中坪
健 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2020020124A priority Critical patent/JP7370270B2/ja
Priority to US17/148,963 priority patent/US11664201B2/en
Priority to KR1020210011144A priority patent/KR20210101138A/ko
Publication of JP2021125652A publication Critical patent/JP2021125652A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7370270B2 publication Critical patent/JP7370270B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45527—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the ALD cycle, e.g. different flows or temperatures during half-reactions, unusual pulsing sequence, use of precursor mixtures or auxiliary reactants or activations
    • C23C16/45536—Use of plasma, radiation or electromagnetic fields
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4585—Devices at or outside the perimeter of the substrate support, e.g. clamping rings, shrouds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4587—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically
    • C23C16/4588—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially vertically the substrate being rotated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/507—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68728—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of separate clamping members, e.g. clamping fingers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20214—Rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本開示は、基板保持機構及び基板処理装置に関する。
複数の基板を載置した回転テーブルを回転させることで各基板を公転させ、回転テーブルの径方向に沿うように配置される処理ガスの供給領域を繰り返し通過させることで、基板に各種の膜を成膜する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、回転テーブルにより基板が公転する間、基板が自転するように基板の載置台を回転させて、当該基板の周方向における膜の均一化を図っている。
特開２０１６－９６２２０号公報
本開示は、載置台に載置された基板を自公転させる際に載置台に対して基板が回転することを抑制できる技術を提供する。
本開示の一態様による基板保持機構は、回転テーブルに対して回転可能な載置台の上に載置される基板を保持する基板保持機構であって、前記載置台の周縁部に設けられる基板保持部材であり、前記基板が載置される面よりも下方に配置される回転軸に固定保持され、前記載置台の上に載置された前記基板の側面部に接触可能な基板保持部材と、一端が前記基板保持部材における前記回転軸よりも前記載置台の中心側に固定され、他端が前記基板保持部材から前記載置台の中心側に離間した位置であって、前記回転軸よりも下方の位置に固定される付勢部材と、前記基板保持部材の前記付勢部材の前記一端が固定された部位を上方に押圧する押圧部材と、を有し、前記基板保持部材は、略鉛直方向に伸びる鉛直部と、前記鉛直部から屈曲して略水平方向に伸びる水平部とを含む略Ｌ字形状を有し、前記回転軸は前記屈曲する部位に設けられ、前記基板の側面部と接触する位置は前記鉛直部に設けられ、前記付勢部材の一端が固定される位置は前記水平部に設けられる。
本開示によれば、載置台に載置された基板を自公転させる際に載置台に対して基板が回転することを抑制できる。
実施形態の成膜装置の一例を示す縦断面図 実施形態の成膜装置の一例を示す横断面図 実施形態の成膜装置に設けられる回転テーブルの概略斜視図 載置台の下面に設けられる従動ギアを模式的に示す図 従動ギアと駆動ギアの一部を示す上面図 基板保持機構の一例を示す断面図 基板保持機構の動作の一例を示す図（１） 基板保持機構の動作の一例を示す図（２） 基板保持機構の動作の一例を示す図（３） 基板保持機構の動作の一例を示す図（４） 実施例の条件を説明するための図 実施例の結果を説明するための図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔基板処理装置〕
図１～図５を参照し、実施形態の基板処理装置について、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）に原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）により膜を形成する成膜装置を例示して説明する。図１は、実施形態の成膜装置の一例を示す縦断面図である。図２は、実施形態の成膜装置の一例を示す横断面図である。図３は、実施形態の成膜装置に設けられる回転テーブルの概略斜視図である。
成膜装置１は、回転テーブル２に載置されて自転及び公転するウエハＷに、シリコン原料ガスと酸化ガスとを順番に繰り返し供給し、原料ガスと酸化ガスとを互いに反応させてＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を形成するＡＬＤが行われるように構成されている。
成膜装置１は、平面形状が概ね円形の扁平な処理容器である真空容器１１を備えている。真空容器１１は、容器の側壁及び底部をなす容器本体１３と、天板１２とにより構成されている。真空容器１１内には、回転テーブル２が設けられている。回転テーブル２は、水平な円板状に形成されている。回転テーブル２の中心部には鉛直下方へ伸びる回転軸２１が接続されている。回転軸２１は、容器本体１３を構成する底部１４に設けられた軸受け部２２を貫通して、真空容器１１の外側に設けられる公転用回転機構２３に接続されている。公転用回転機構２３は、回転テーブル２を上面側から見て例えば時計回りに回転させる。
容器本体１３の底部１４には、回転軸２１を囲むように当該底部１４を厚さ方向に貫通する平面視で環状のスリット２４が設けられている。そして、底部１４の下方には、平面視で環状、且つ縦断面視で凹部形状をなす空間形成部１５が設けられており、この凹部内の空間は、真空容器１１の外部から区画されると共に、成膜処理時には後述の排気口３６、３７により排気されて真空雰囲気となる。当該空間を従動ギア移動空間１６とすると、従動ギア移動空間１６には、容器本体１３の底部１４に近接するように、水平な支持用円環板２５が設けられている。また、空間形成部１５の底部は円環状の水平な板により構成されており、当該板を区画板１７とする。仕切り部材をなすこの区画板１７は、後述する従動ギア４と駆動ギア５との間に形成される磁力線を通す材料、例えばアルミニウムやＳＵＳ（ステンレス鋼）により構成されている。なお、空間形成部１５の側壁及び底部１４には、冷媒流路１８が設けられている。
続いて、回転テーブル２及び当該回転テーブル２に付帯する各部の構造についての概略斜視図である図３も参照しながら説明する。上記の軸受け部２２の上端部からは、平面視で放射状に５本のスポーク２６が延出されており、当該スポーク２６に回転テーブル２が支持されている。スポーク２６は、高い強度及び高い耐熱性を有するように、例えば合金であるインコネル（登録商標）により構成されている。スポーク２６の先端部は、上記の容器本体１３のスリット２４を下方へ向かうように屈曲し、支持用円環板２５の上面に接続されている。従って、支持用円環板２５はスポーク２６によって、回転軸２１に支持されている。
回転テーブル２の上面側には、回転テーブル２の回転によって公転する平面視で円形の載置台３が設けられている。この例では載置台３は回転テーブル２の回転方向に沿って５個設けられている。載置台３の上面には、ウエハＷを水平に載置して収納するための凹部３１が形成されている。凹部３１の内径は、例えばウエハＷの直径よりも僅かに大きくなるように構成される。例えば、ウエハＷの直径が３００ｍｍである場合、凹部３１の内径は３０１～３０３ｍｍであってよい。載置台３の周縁部には、凹部３１に載置されるウエハＷを保持するための基板保持機構１００が設けられる。基板保持機構１００は、回転テーブル２及び載置台３が回転しても、ウエハＷが凹部３１から飛び出さないように且つウエハＷが載置台３に対して回転しないようにウエハＷを固定保持する。図２及び図３においては、各載置台３に３個の基板保持機構１００が設けられる場合を示す。なお、基板保持機構１００の詳細については後述する。
各載置台３の下面側の中央部には、載置台３を支持する自転軸３２が鉛直下方へ延出するように設けられている。各自転軸３２は支持用円環板２５を貫通し、さらに、当該支持用円環板２５の下面に支持されて設けられる５つの軸受けユニット３３（図３では４つのみ表示している）を各々貫通する。自転軸３２が支持用円環板２５を貫通する位置は、支持用円環板２５を周方向に見て隣り合うスポーク２６の間である。つまり、支持用円環板２５には自転軸３２とスポーク２６とが交互に配置されている。軸受けユニット３３は、自転軸３２を回転自在に保持するように自転軸３２を囲むベアリング（図示せず）と、ベアリングからのパーティクルの飛散を防ぐための磁気シール（図示せず）と、を備えている。このように構成されることで、自転軸３２は回転テーブル２と共に回転する部位に自転自在に設けられている。また、自転軸３２は軸受けユニット３３に支持されており、軸受けユニット３３は支持用円環板２５、スポーク２６を介して回転軸２１に対して支持されている。
自転軸３２の下端部には、水平な円板状の従動ギア４が自転軸３２と互いに中心軸を一致させた状態で設けられている。従って、従動ギア４は自転軸３２を介して載置台３に連結されており、従動ギア４は回転テーブル２の回転により、当該回転テーブル２の回転軸２１の回りを水平方向に公転する。また、従動ギア４を周方向に回転させると、各載置台３が自転軸３２回りに自転する。
図４は、従動ギア４の下面側を模式的に示している。従動ギア４の下部側には、当該従動ギア４の回転方向に沿って、多数の永久磁石が全周に亘って埋設されている。なお、全周に亘って永久磁石が設けられるとは、回転方向に見たときに永久磁石が設けられる領域が局所的では無いことを意味している。従って、回転方向に隣り合う永久磁石間に隙間があっても、全周に亘って永久磁石が設けられることになり、この例ではそのような隙間が設けられている。
従動ギア４に設けられる上記の永久磁石の磁極をＮ極部４１、Ｓ極部４２とすると、当該従動ギア４を下面側から見たときに、Ｎ極部４１、Ｓ極部４２が自転方向（回転方向）に沿って交互に配置されている。なお、Ｎ極部４１についてはＳ極部４２と区別するために、図中に斜線を付して表示している。この例では、従動ギア４の下面に露出するＮ極部４１、Ｓ極部４２は、夫々同じ形状の短冊状に形成され、従動ギア４の下面の中心部から横方向に放射状に延びるように、周方向に互いに間隔を開けて例えば８個配列されている。Ｎ極部４１及びＳ極部４２の長さは例えば従動ギア４の底面の中心を越えないように、従動ギア４の半径より短く設定されている。なお、高温環境下における減磁を抑制するために、上記の従動ギア４を構成する永久磁石及び後述の駆動ギア５を構成する永久磁石は、例えばサマリウムコバルト磁石により構成されている。
図１及び図３に示すように、真空容器１１の外側（大気雰囲気側）であって、空間形成部１５の下方には、駆動ギア５が配置されている。駆動ギア５は、従動ギア４と共に磁気ギア機構４０を構成する。駆動ギア５は従動ギア４の公転軌道の全周に沿って形成された水平な円環板であり、当該公転軌道に臨むように設けられている。従って駆動ギア５の上面は、従動ギア４の下面に対向する。
駆動ギア５の中央部には、円形の開口部５０が形成されている。開口部５０の中心は、平面視で回転テーブル２の回転中心に一致している。また、図１に示すように駆動ギア５の下面には、駆動ギア５を回転させるための例えば環状のダイレクトドライブモータ（ＤＤモータ）よりなる自転用回転機構５３が、回転軸２１を囲むように設けられている。自転用回転機構５３は、駆動ギア５を開口部５０の中心を回転中心として回転させる。従って、駆動ギア５は、従動ギア４の公転軌道に臨んだ状態で回転する。自転用回転機構５３は回転軸を囲む平面視円環状の昇降台５４に設けられており、昇降台５４は、駆動ギア用昇降機構５５により昇降する。駆動ギア用昇降機構５５は、水平な床板５６に設けられている。床板５６は、回転軸２１が貫通する開口部５７を備えている。
駆動ギア５について、さらに詳しく説明する。駆動ギア５の上部には、従動ギア４の公転軌道の外周縁部に対向するように、当該駆動ギア５の全周に亘って、永久磁石が埋設されている。なお、全周に亘って永久磁石が設けられるとは、駆動ギア５の回転方向に見たときに永久磁石が設けられる領域が局所的では無いことを意味しており、回転方向に永久磁石が隙間無く設けられることでは無い。この例では当該回転方向に隣り合う永久磁石の間に、そのような隙間が設けられている。駆動ギア５に設けられる永久磁石の磁極をＮ極部５１及びＳ極部５２とすると、駆動ギア５を上側から見て、駆動ギア５の回転方向にＮ極部５１及びＳ極部５２が交互に配置されている。なお、図３及び後述の図５などにおいては、Ｎ極部５１についても、従動ギア４のＮ極部４１と同様に図中に斜線を付して示している。
図５は、１つの従動ギア４の磁極部（Ｎ極部４１及びＳ極部４２）と、その下方側の駆動ギア５の磁極部（Ｎ極部５１及びＳ極部５２）とを対応させて示す図である。例えばＮ極部５１、Ｓ極部５２は、従動ギア４の下面に形成されたＮ極部４１、Ｓ極部４２の形状と重なり合うように短冊状に形成されている。なお、図５は、従動ギア４のＮ極部４１と駆動ギア５のＳ極部５２とが重なった状態を示している。また、図５は磁気ギアの構成を説明するための概要図であるため、磁極部の数は実際の装置の磁極部の数と異なる。
従動ギア４は、従動ギア４の各磁極部（Ｎ極部４１、Ｓ極部４２）と駆動ギア５の各磁極部（Ｎ極部５１、Ｓ極部５２）との間の吸引力及び反発力の総合作用により決定される位置において停止する。従って、回転テーブル２と駆動ギア５とを同じ回転数（回転速度）で回転させたときには、従動ギア４は駆動ギア５に対して相対的に停止していることから、従動ギア４即ち載置台３は、自転することなく停止している。
載置台３は、駆動ギア５と回転テーブル２との回転数に差が生じたとき、即ち駆動ギア５の角速度と、回転テーブル２の回転による従動ギア４の角速度（いわば公転角速度）との間に速度差が発生したときに自転する。駆動ギア５の角速度Ｖａが従動ギア４の角速度Ｖｂよりも大きいときは、駆動ギア５に対向している従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びの下方を、駆動ギア５のＮ極部５１、Ｓ極部５２の配列が、図５で言えば左側から右側に移動していく。このため、従動ギア４に作用する駆動ギア５からの反発力と吸引力とが右側に移動し、これに伴い従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びも右に引き連れられることから、結果として従動ギア４が図５における右回転、即ち時計回りに自転する。
また、駆動ギア５の角速度Ｖａが従動ギア４の角速度Ｖｂよりも小さいときは、駆動ギア５に対向している従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びの下方を、駆動ギア５のＮ極部５１、Ｓ極部５２の配列が、図５で言えば右側から左側に移動していく。このため従動ギア４に作用する駆動ギア５からの反発力と吸引力とが左側に移動し、これに伴い従動ギア４のＮ極部４１、Ｓ極部４２の並びも左に引き連れられることから、結果として従動ギア４が左回転、即ち反時計回りに自転する。
図１及び図２に戻って、成膜装置１の説明を続ける。真空容器１１の天板１２の下面側の中央部には、平面視で円形の中心領域形成部Ｃが設けられる。中心領域形成部Ｃから回転テーブル２の外側に向かって広がるように平面視で扇状の突出部３４が形成されている。突出部３４は、回転テーブル２の周方向に離れて２つ設けられている。中心領域形成部Ｃ及び突出部３４は、その外側領域に比べて低い天井面を形成している。中心領域形成部Ｃと回転テーブル２の中心部との隙間には図示しない供給路からＮ２ガスが供給されることで、当該回転テーブル２の中心部における原料ガス及び酸化ガスの接触が抑制される。
容器本体１３の底部１４には、ウエハＷを加熱するためのヒータ３５が埋設されている。底部１４における回転テーブル２の外側には、排気口３６、３７が開口しており、真空ポンプなどにより構成される真空排気機構（図示せず）に接続されている。また、真空容器１１の側壁面には、ゲートバルブ３８により開閉自在なウエハＷの搬入出部３９が形成されており、当該搬入出部３９を介して搬送機構（図示せず）により、真空容器１１の内外でウエハＷが搬送される。
搬入出部３９付近の真空容器１１の底部１４には、上記のウエハＷの搬送機構と載置台３との間でウエハＷを受け渡すために、３本の昇降ピン２０が設けられている。ただし図１では便宜上、２本のみ昇降ピン２０を示している。なお、図示は省略しているが、上記の載置台３の底部には当該昇降ピン２０が通過して、ウエハＷの受け渡しが行えるように貫通孔が形成されている。昇降ピン２０の下端は、例えば昇降及び回転する駆動ギア５に干渉しないように形成されると共に昇降機構２８により昇降自在なアーム２７に支持されている。昇降ピン２０の周囲には、昇降ピン２０を囲むベローズ２９が設けられており、真空容器１１内の気密性を保つ役割を有する。
回転テーブル２の上方側には、原料ガスノズル６１、分離ガスノズル６２、酸化ガスノズル６３、改質ガスノズル６４及び分離ガスノズル６５が、この順に、回転テーブル２の回転方向に間隔をおいて配設されている。各ガスノズル６１～６５は、真空容器１１の側壁から中心部に向かって、回転テーブル２の径方向に沿って水平に伸びる棒状に形成され、その長さ方向に沿って互いに間隔を開けて設けられた多数の吐出口６６から、各種のガスを下方側に向けて吐出する。
原料ガスノズル６１は、原料ガスとしてＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）ガスを吐出する。原料ガスノズル６１には、ノズルカバー６７が設けられる。ノズルカバー６７は、原料ガスノズル６１を覆い、その下方におけるＢＴＢＡＳガスの濃度を高める役割を有する。酸化ガスノズル６３は、酸化ガスとしてＯ３（オゾン）ガスを吐出する。分離ガスノズル６２、６５は、Ｎ２ガスを吐出し、上面側から見て天板１２の突出部３４を各々周方向に分割する位置に配置されている。改質ガスノズル６４は、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスと酸素（Ｏ２）ガスとの混合ガスからなる改質ガスを吐出する。この例では、原料ガス、酸化ガス及び改質ガスが夫々処理ガスに相当し、原料ガスノズル６１、酸化ガスノズル６３及び改質ガスノズル６４が、処理ガス供給部に夫々相当する。
改質ガスノズル６４の上方側において、真空容器１１の天板１２に設けられる開口部１９を塞ぐように、プラズマ形成部７が設けられている。図２には、当該プラズマ形成部７が設けられる位置を一点鎖線で示している。
プラズマ形成部７は、本体部７１、突状部７２、ファラデーシールド７３、板部材７４、アンテナ７５、高周波電源７６及びスリット７７を含む。本体部７１は、石英などの誘電体により形成される。突状部７２は、本体部７１の下面において開口部１９に沿って下方側へ向けて突出する。突状部７２にて囲まれる領域内に、改質ガスノズル６４から改質ガスが吐出される。本体部７１の上面側には、ファラデーシールド７３、絶縁用の板部材７４を介して、金属線をコイル状に巻回したアンテナ７５が設けられ、このアンテナ７５には高周波電源７６が接続されている。スリット７７は、ファラデーシールド７３に設けられており、電磁界の磁界成分を下方に向かわせる役割を有する。
回転テーブル２上において、原料ガスノズル６１の下方領域は、ＢＴＢＡＳガスの吸着が行われる吸着領域Ｒ１、酸化ガスノズル６３の下方領域は、ＢＴＢＡＳガスが酸化される酸化領域Ｒ２である。また、プラズマ形成部７の下方領域は、プラズマによりＳｉＯ２膜の改質が行われる改質領域Ｒ３である。突出部３４の下方領域は、分離ガスノズル６２、６５から各々吐出されるＮ２ガスにより、吸着領域Ｒ１の雰囲気と酸化領域Ｒ２の雰囲気とを互いに分離するための分離領域Ｄ１、Ｄ２である。
既述の排気口３６は、吸着領域Ｒ１と、吸着領域Ｒ１の回転方向の下流側に隣接する分離領域Ｄ１との間の外側に開口しており、余剰のＢＴＢＡＳガスを排気する。また、排気口３７は、改質領域Ｒ３と改質領域Ｒ３の回転方向下流側に隣接する分離領域Ｄ２との境界付近の外側に開口しており、余剰のＯ３ガス、改質ガスを排気する。排気口３６、３７からは、各分離領域Ｄ１、Ｄ２、中心領域形成部Ｃから各々供給されるＮ２ガスも排気される。
成膜装置１には、制御部９０が設けられる。制御部９０は、成膜装置１の各部を制御する。制御部９０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、成膜装置１の各部の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、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、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔基板保持機構〕
図６を参照し、成膜装置１に用いられる基板保持機構１００の一例について説明する。図６は、基板保持機構１００の一例を示す断面図であり、載置台３の周縁部に設けられる３個の基板保持機構１００のうちの１個を示す。なお、残りの２個の基板保持機構１００についても同様の構成であってよい。
基板保持機構１００は、載置台３の凹部３１の上にウエハＷを保持する機構である。基板保持機構１００は、載置台３の凹部３１の外周付近に設けられる。凹部３１は、載置台３の表面よりも窪んだ形状を有する。
基板保持機構１００は、その個数は問わないが、載置台３の夫々に複数個設けられることが好ましく、ウエハＷの浮き上がりを防止するという観点から、図２及び図３に示されるように、少なくとも３個設けられることが好ましい。
基板保持機構１００は、基板保持部材１１０、回転軸１２０、バネ１３０、バネ支持部１４０及び押圧部材１５０を含む。
基板保持部材１１０は、凹部３１の周囲に設けられる。基板保持部材１１０は、ウエハＷの側面部Ｗｓと接触可能であり、該ウエハＷの側面部Ｗｓと接触することにより該ウエハＷを保持する。基板保持部材１１０は、回転軸１２０に固定保持され、回転軸１２０を回転中心として回転自在に構成される。基板保持部材１１０は、回転軸１２０周りに回転することにより、凹部３１の上に載置されたウエハＷの側面部Ｗｓと接触し、ウエハＷを保持する。
基板保持部材１１０は、種々の材料から構成されてよいが、真空容器１１内の処理空間に露出しているので、発塵が少なく、耐熱性の高い材料で構成されることが好ましい。例えば、基板保持部材１１０は、石英、セラミックス等の耐熱性が高く発塵の少ない材料から構成されることが好ましい。
基板保持部材１１０は、例えば断面視で略Ｌ字形状を有し、鉛直部１１１、水平部１１２及び屈曲部１１３を含む。
鉛直部１１１は、略鉛直方向に伸びる部位である。鉛直部１１１は、ウエハＷの側面部Ｗｓと接触する接触面１１１ａを含む。基板保持部材１１０が回転軸１２０周りに回転することにより、接触面１１１ａがウエハＷの側面部Ｗｓと接触する。これにより、ウエハＷが保持される。鉛直部１１１は、例えば鉛直方向に対して内側（載置台３の中心方向）及び外側（載置台３の外周方向）に傾斜可能に構成される。なお、図６においては、鉛直部１１１が内側に傾斜した状態を実線で示し、鉛直部１１１が傾斜していない状態を破線で示し、鉛直部１１１が外側に傾斜した状態を点線で示す。
水平部１１２は、略水平方向に伸びる部位である。水平部１１２は、バネ固定部１１２ａ及び突起部１１２ｂを含む。バネ固定部１１２ａは、水平部１１２の先端側、言い換えると、水平部１１２における載置台３の中心側に設けられる。すなわち、バネ固定部１１２ａは、水平方向において、回転軸１２０とバネ支持部１４０との間に設けられる。バネ固定部１１２ａには、バネ１３０の一端１３１が固定される。突起部１１２ｂは、水平部１１２の先端側の上面から上方に突出する部位である。突起部１１２ｂは、凹部３１の上面よりも上方に突出可能であり、ウエハＷを保持可能に構成される。突起部１１２ｂの上端は、例えば丸みを帯びている。これにより、突起部１１２ｂがウエハＷの裏面と接触してウエハＷを持ち上げる際、ウエハＷの裏面を傷つけることを抑制できる。なお、突起部１１２ｂは設けられていなくてもよい。突起部１１２ｂが設けられていない場合には、突起部１１２ｂに代えて、凹部３１の上面よりも上方に突出可能であり、突出した状態でウエハＷの裏面を下方から保持可能なウエハ支持ピンを設けることが好ましい。
屈曲部１１３は、鉛直部１１１と水平部１１２との間で屈曲する部位である。屈曲部１１３には、回転軸１２０が取り付けられる。
回転軸１２０は、基板保持部材１１０を回転可能に支持する中心軸であり、載置台３の接線方向に沿って設けられる。よって、基板保持部材１１０は、回転軸１２０周りに回転することにより、鉛直方向に対して内側及び外側に傾斜する。基板保持部材１１０は、内側に傾斜するとウエハＷの側面部Ｗｓと接触してウエハＷを保持し、外側に傾斜するとウエハＷの側面部Ｗｓから離間してウエハＷの保持を開放する。
バネ１３０は、一端１３１がバネ固定部１１２ａに固定され、他端１３２がバネ支持部１４０に固定される。バネ１３０は、付勢力を基板保持部材１１０に付与するための付勢部材である。バネ１３０は、収縮することにより基板保持部材１１０の水平部１１２を下方に引っ張る付勢力を発生させる。水平部１１２が下方に引っ張られることにより、基板保持部材１１０が右回りに回転し、基板保持部材１１０の鉛直部１１１が外側から内側に傾斜する。これにより、基板保持部材１１０は、ウエハＷの側面部Ｗｓを載置台３の中心側に向かって、より正確には、ウエハＷの側面部Ｗｓを外側上方から中心下方に向かって斜めに押圧する力をウエハＷに加える。これにより、ウエハＷは付勢力により弾性的に保持された状態となり、ウエハＷの表面を傷つけることなく保持できる。
バネ１３０は、種々の材料から構成されてよいが、真空容器１１内の処理空間に露出しているので、発塵が少なく、耐熱性が高い材料で構成されていることが好ましく、例えばセラミックス、石英で構成されることが好ましい。バネ１３０の種類は、特に限定されないが、例えば図６に示されるように、つるまきバネであってよい。また、バネ１３０は、板バネであってもよい。
バネ支持部１４０は、水平方向において基板保持部材１１０から載置台３の中心側に離間した位置であり、鉛直方向において回転軸１２０よりも下方の位置に設けられる。バネ支持部１４０は、バネ１３０を支持するための支持棒であり、バネ１３０の他端１３２が固定される。
押圧部材１５０は、水平部１１２におけるバネ固定部１１２ａが設けられる位置の下面を上方に押圧可能な部材である。押圧部材１５０は、鉛直方向の上下に移動可能に構成される。押圧部材１５０は、上方に移動することによりバネ１３０の付勢力に抗して水平部１１２を上方に押圧する。水平部１１２が上方に押圧されると、基板保持部材１１０は左回りに回転し、鉛直部１１１が内側から外側に向かって傾斜する（図６の破線を参照）。これにより、鉛直部１１１の接触面１１１ａがウエハＷの側面部Ｗｓから離間し、基板保持部材１１０によるウエハＷの保持が開放される。また、水平部１１２が更に上方に押圧されると、基板保持部材１１０は更に左回りに回転し、鉛直部１１１が更に外側に傾斜する（図６の点線を参照）。このとき、該水平部１１２の突起部１１２ｂがウエハＷの裏面に接触し、該ウエハＷが持ち上げられる。一方、押圧部材１５０が下方に移動すると、水平部１１２の下面から押圧部材１５０が離間し、バネ１３０の付勢力により、バネ固定部１１２ａの中心が回転軸１２０の中心とバネ支持部１４０の中心とを結ぶ線分上に位置する。なお、図６においては、該線分を一点鎖線で示す。
〔基板保持機構の動作〕
図７～図１０を参照し、基板保持機構１００の動作の一例について説明する。図７～図１０は、基板保持機構１００の動作の一例を示す図である。
まず、図７に示されるように、制御部９０は、押圧部材１５０を上方に移動させることにより、バネ１３０の付勢力に抗して水平部１１２を上方に押圧し、基板保持部材１１０を回転させる。これにより、鉛直部１１１が外側に傾斜すると共に、水平部１１２に形成された突起部１１２ｂが凹部３１の上面よりも上方に突出する。このとき、基板保持部材１１０が回転することにより、バネ固定部１１２ａが上方に移動するので、バネ固定部１１２ａの中心は、回転軸１２０の中心とバネ支持部１４０の中心とを結ぶ線分よりも上方に移動する。なお、図７には、ウエハＷが載置台３に搬送される前の状態を示し、該線分を一点鎖線で示す。
続いて、図８に示されるように、制御部９０は、搬送機構（図示せず）を制御して、搬送機構に保持されたウエハＷを突起部１１２ｂ上に載置する。なお、図８には、ウエハＷが突起部１１２ｂにより保持されている状態を示す。
続いて、図９に示されるように、制御部９０は、押圧部材１５０を下降させることにより、押圧部材１５０を水平部１１２の下面から離間させる。これにより、バネ１３０の付勢力により、基板保持部材１１０が回転する。基板保持部材１１０が回転することにより、水平部１１２に形成された突起部１１２ｂが凹部３１の上面よりも下方に移動し、ウエハＷが凹部３１に載置される。また、基板保持部材１１０が回転することにより、鉛直部１１１が外側から内側に向かって傾斜する。その結果、基板保持部材１１０は、接触面１１１ａをウエハＷの側面部Ｗｓと接触させて該ウエハＷの側面部Ｗｓを外側上方から中心下方に向かって斜めに押圧する力をウエハＷに加える。これにより、ウエハＷは付勢力により弾性的に保持された状態となる。なお、図９には、ウエハＷが凹部３１に載置され、基板保持部材１１０により保持されている状態を示す。
ところで、回転テーブル２が回転すると、回転テーブル２の回転により生じる遠心力により、凹部３１に載置されたウエハＷが凹部３１の中心からずれる場合がある。これは、凹部３１の内径がウエハＷの直径よりも僅かに大きいためである。また、回転テーブル２が回転しているときに載置台３が回転テーブル２に対して回転すると、載置台３に対してウエハＷが回転する場合がある。特に、回転テーブル２が高速回転（例えば、回転速度が５０～３００ｒｐｍ）する場合には、載置台３に対するウエハＷの回転ずれが大きくなる傾向がある。
そこで、本開示の基板保持機構１００によれば、基板保持部材１１０の鉛直部１１１が鉛直方向に対して内側及び外側に傾斜可能に構成される。これにより、ウエハＷが凹部３１の中心からずれた場合であっても、基板保持部材１１０はウエハＷのずれに追従してウエハＷの側面部Ｗｓを保持し続けることができる。その結果、載置台３に対してウエハＷが回転することを抑制できる。
より具体的に説明すると、回転テーブル２の回転によりウエハＷに対して左方向から右方向への遠心力が働くと、図１０に示されるように、ウエハＷの右側の側面部Ｗｓが右側の基板保持部材１１０の接触面１１１ａを押圧する。このとき、基板保持部材１１０の鉛直部１１１が鉛直方向に対して内側に傾斜可能でない場合、左側の基板保持部材１１０の接触面１１１ａがウエハＷの側面部Ｗｓから離間し、該基板保持部材１１０によるウエハＷの保持が開放される。そうすると、ウエハＷが、右側の基板保持部材１１０と接触する位置を起点として、載置台３に対して回転する場合がある。これに対し、本開示の基板保持機構１００によれば、図１０に示されるように、左側の基板保持機構１００のバネ１３０の付勢力により基板保持部材１１０の水平部１１２が下方に引っ張られ、鉛直部１１１が鉛直方向に対して内側に傾斜する。これにより、左側の基板保持部材１１０の接触面１１１ａは、ウエハＷの側面部Ｗｓに接触した状態を維持する。すなわち、ウエハＷは３個の基板保持機構１００に保持された状態を維持する。その結果、ウエハＷが載置台３に対して回転することが抑制される。
また、本開示の基板保持機構１００によれば、基板保持部材１１０の鉛直部１１１が鉛直方向に対して内側及び外側に傾斜可能に構成されるので、ウエハＷが熱膨張した際にも３個の基板保持部材１１０がウエハＷの側面部Ｗｓに接触した状態を維持する。すなわち、ウエハＷは３個の基板保持機構１００に保持された状態を維持する。その結果、ウエハＷが載置台３に対して回転することが抑制される。
このように、本開示の基板保持機構１００によれば、遠心力によりウエハＷが載置台３の中心からずれた場合や、ウエハＷが熱膨張した場合であっても、ウエハＷを保持し続けることができる。その結果、ウエハＷが載置台３に対して回転することを抑制できる。
〔実施例〕
図１１及び図１２を参照し、基板保持機構１００による効果を確認した実施例について説明する。図１１は、実施例の条件を説明するための図である。図１２は、実施例の結果を説明するための図である。
（実施例１）
実施例１では、載置台３の上面にウエハＷを載置し、前述の基板保持機構１００によりウエハＷを保持した状態で、回転テーブル２を２４０ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、載置台３を回転テーブル２の回転方向と同じ方向に所定の回転速度で回転させた。すなわち、実施例１では、ウエハＷを、２４０ｒｐｍの回転速度で公転させると共に、公転方向と同じ方向に所定の回転速度で自転させた。所定の条件は、図１１に示されるように、載置台３が停止している状態から２ｒｐｍの回転速度まで徐々に回転速度を高め、２ｒｐｍの回転速度で５分間させた後、徐々に回転速度を低下させて停止させるサイクルを１０回繰り返す条件である。また、載置台３に対してウエハＷが回転した角度（自転角度）を測定した。
（実施例２）
実施例２では、載置台３の上面にウエハＷを載置し、前述の基板保持機構１００によりウエハＷを保持した状態で、回転テーブル２を２４０ｒｐｍの回転速度で回転させると共に、載置台３を回転テーブル２の回転方向と逆の方向に所定の回転速度で回転させた。すなわち、実施例２では、ウエハＷを、２４０ｒｐｍの回転速度で公転させると共に、公転方向と逆の方向に所定の回転速度で自転させた。所定の条件は、図１１に示されるように、載置台３が停止している状態から２ｒｐｍの回転速度まで徐々に回転速度を高め、２ｒｐｍの回転速度で５分間させた後、徐々に回転速度を低下させて停止させるサイクルを１０回繰り返す条件である。また、載置台３に対してウエハＷが回転した角度（自転角度）を測定した。
（比較例１）
比較例１では、載置台３の上面にウエハＷを載置し、基板保持機構１００によるウエハＷの保持を行うことなく、実施例１と同じ条件で回転テーブル２及び載置台３を回転させた。また、載置台３に対してウエハＷが回転した角度（自転角度）を測定した。
（比較例２）
比較例２では、載置台３の上面にウエハＷを載置し、基板保持機構１００によるウエハＷの保持を行うことなく、実施例２と同じ条件で回転テーブル２及び載置台３を回転させた。また、載置台３に対してウエハＷが回転した角度（自転角度）を測定した。
（評価結果）
図１２に示されるように、実施例１ではウエハＷの自転角度が６ｄｅｇ．であるのに対し、比較例１ではウエハＷの自転角度が１５６ｄｅｇ．であることが分かる。この結果から、載置台３の上面に載置されたウエハＷを基板保持機構１００により保持することで、載置台３の上面に載置されたウエハＷを基板保持機構１００により保持しない場合と比較して、ウエハ自身の自転角度を４％以下に抑制できると言える。
また、実施例２ではウエハＷの自転角度が６ｄｅｇ．であるのに対し、比較例２ではウエハＷの自転角度１８９ｄｅｇ．であった。すなわち、載置台３の上面に載置されたウエハＷを基板保持機構１００により保持することで、載置台３の上面に載置されたウエハＷを基板保持機構１００により保持しない場合と比較して、ウエハ自身の自転角度を４％以下に抑制できると言える。
さらに、実施例１，２及び比較例１，２の結果から、回転テーブル２の回転方向に対する載置台３の回転方向によらずに、ウエハ自身の自転角度を大幅に抑制できると言える。
今回開示された実施形態はすべ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趣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。
１ 成膜装置
２ 回転テーブル
３ 載置台
１００ 基板保持機構
１１０ 基板保持部材
１１１ 鉛直部
１１２ 水平部
１２０ 回転軸
１３０ バネ
１４０ バネ支持部
１５０ 押圧部材
Ｗ ウエハ
Ｗｓ 側面部

Claims (8)

  1. 回転テーブルに対して回転可能な載置台の上に載置される基板を保持する基板保持機構であって、
    前記載置台の周縁部に設けられる基板保持部材であり、前記基板が載置される面よりも下方に配置される回転軸に固定保持され、前記載置台の上に載置された前記基板の側面部に接触可能な基板保持部材と、
    一端が前記基板保持部材における前記回転軸よりも前記載置台の中心側に固定され、他端が前記基板保持部材から前記載置台の中心側に離間した位置であって、前記回転軸よりも下方の位置に固定される付勢部材と、
    前記基板保持部材の前記付勢部材の前記一端が固定された部位を上方に押圧する押圧部材と、
    を有し、
    前記基板保持部材は、略鉛直方向に伸びる鉛直部と、前記鉛直部から屈曲して略水平方向に伸びる水平部とを含む略Ｌ字形状を有し、
    前記回転軸は前記屈曲する部位に設けられ、
    前記基板の側面部と接触する位置は前記鉛直部に設けられ、
    前記付勢部材の一端が固定される位置は前記水平部に設けられる、
    基板保持機構。
  2. 前記回転軸は、前記載置台の中心に前記基板が載置されたときの前記基板の側面部よりも外側に位置する、
    請求項１に記載の基板保持機構。
  3. 前記付勢部材の一端が、前記回転軸と前記付勢部材の他端とを結ぶ線分上にあるとき、前記鉛直部は鉛直方向に対して前記載置台の中心側に傾斜する、
    請求項１又は２に記載の基板保持機構。
  4. 前記押圧部材は、前記水平部を下方から押圧可能に構成される、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板保持機構。
  5. 前記付勢部材は、バネである、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板保持機構。
  6. 前記基板保持部材、前記付勢部材及び前記押圧部材は、前記載置台の周縁部に複数個設けられる、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板保持機構。
  7. 前記基板保持部材、前記付勢部材及び前記押圧部材は、前記載置台の周縁部に少なくとも３個設けられる、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板保持機構。
  8. 真空容器内に設けられる回転テーブルと、
    前記回転テーブルに対して回転可能であり、上面に基板を載置する載置台と、
    前記載置台の上に載置される前記基板を保持する基板保持機構と、
    を備え、
    前記基板保持機構は、
    前記載置台の周縁部に設けられる基板保持部材であり、前記基板が載置される面よりも下方に配置される回転軸に固定保持され、前記載置台の上に載置された前記基板の側面部に接触可能な基板保持部材と、
    一端が前記基板保持部材における前記回転軸よりも前記載置台の中心側に固定され、他端が前記基板保持部材から前記載置台の中心側に離間した位置であって、前記回転軸よりも下方の位置に固定される付勢部材と、
    前記基板保持部材の前記付勢部材の前記一端が固定された部位を上方に押圧する押圧部材と、
    を有し、
    前記基板保持部材は、略鉛直方向に伸びる鉛直部と、前記鉛直部から屈曲して略水平方向に伸びる水平部とを含む略Ｌ字形状を有し、
    前記回転軸は前記屈曲する部位に設けられ、
    前記基板の側面部と接触する位置は前記鉛直部に設けられ、
    前記付勢部材の一端が固定される位置は前記水平部に設けられる、
    基板処理装置。
JP2020020124A 2020-02-07 2020-02-07 基板保持機構及び基板処理装置 Active JP7370270B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020020124A JP7370270B2 (ja) 2020-02-07 2020-02-07 基板保持機構及び基板処理装置
US17/148,963 US11664201B2 (en) 2020-02-07 2021-01-14 Substrate holding mechanism and substrate processing apparatus
KR1020210011144A KR20210101138A (ko) 2020-02-07 2021-01-27 기판 보유 지지 기구 및 기판 처리 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020020124A JP7370270B2 (ja) 2020-02-07 2020-02-07 基板保持機構及び基板処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021125652A JP2021125652A (ja) 2021-08-30
JP7370270B2 true JP7370270B2 (ja) 2023-10-27

Family

ID=77178274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020020124A Active JP7370270B2 (ja) 2020-02-07 2020-02-07 基板保持機構及び基板処理装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11664201B2 (ja)
JP (1) JP7370270B2 (ja)
KR (1) KR20210101138A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7471170B2 (ja) * 2020-08-03 2024-04-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法、及び基板処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016072428A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 株式会社ディスコ ウエーハの保持方法
JP2016152264A (ja) 2015-02-16 2016-08-22 東京エレクトロン株式会社 基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置
JP2019204844A (ja) 2018-05-22 2019-11-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5775000A (en) * 1996-05-13 1998-07-07 Ebara Corporation Substrate gripper device for spin drying
US6827092B1 (en) * 2000-12-22 2004-12-07 Lam Research Corporation Wafer backside plate for use in a spin, rinse, and dry module and methods for making and implementing the same
KR100897431B1 (ko) * 2001-11-27 2009-05-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 액처리장치 및 액처리방법
JP6330623B2 (ja) * 2014-10-31 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP6330630B2 (ja) 2014-11-13 2018-05-30 東京エレクトロン株式会社 成膜装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016072428A (ja) 2014-09-30 2016-05-09 株式会社ディスコ ウエーハの保持方法
JP2016152264A (ja) 2015-02-16 2016-08-22 東京エレクトロン株式会社 基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置
JP2019204844A (ja) 2018-05-22 2019-11-28 東京エレクトロン株式会社 基板処理方法及び基板処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021125652A (ja) 2021-08-30
US20210249235A1 (en) 2021-08-12
US11664201B2 (en) 2023-05-30
KR20210101138A (ko) 2021-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI694516B (zh) 基板處理裝置
KR101928134B1 (ko) 성막 장치
CN109943828B (zh) 成膜装置
JP5068780B2 (ja) 成膜装置、成膜方法、プログラム、およびコンピュータ可読記憶媒体
JP6708167B2 (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
JP7296732B2 (ja) 基板処理方法
KR20180127195A (ko) 기판 처리 장치
JP6749225B2 (ja) クリーニング方法
JP7370270B2 (ja) 基板保持機構及び基板処理装置
KR102472706B1 (ko) 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
JP2004115872A (ja) 基板処理装置および基板処理方法
US11702746B2 (en) Magnetic drive apparatus and magnetizing method
JP2023049756A (ja) 基板保持機構及びこれを用いた基板処理装置、並びに基板交換方法
JP6481363B2 (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体
US20240209507A1 (en) Film forming apparatus
JP2006049449A (ja) 基板処理装置
JP2022108645A (ja) 成膜装置及び成膜方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220826

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230718

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230904

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230919

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7370270

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150