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JP6614933B2 - 基板載置機構および基板処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板を載置して基板を加熱および冷却可能な基板載置機構およびそれを用いた基板処理装置に関する。
半導体ウエハ等の基板の処理には、異なる温度の複数の工程を経るものがある。例えば、低温でエッチングを行った後、高温でエッチング残渣除去を行う処理を行うものが知られている。このような処理を複数の基板について繰り返し行うためには基板の加熱および冷却を繰り返し行わなければならず、この処理を一つの基板載置台で行うと温度調整に非常に時間がかかるため、それぞれの処理温度に設定された別々の基板載置台を別々のチャンバ内に設けて処理を行うことが一般的であった（例えば、特許文献１）。
しかし、このように２つのチャンバを用いてそれぞれに基板載置台を配置する場合には、装置のフットプリントが大きくなり、またコストも高くなってしまう。また、基板搬送に時間を要するため、スループットが十分とはいえない。
このため、一つの載置台で基板を急速に加熱および冷却可能な技術が検討されている。例えば、特許文献２には、内部に温調媒体流路３４が形成された、基板を載置する載置台１０と、基板を支持し、載置台１０上の第１の位置および載置台の上方へ離隔した第２の位置の間で昇降させる基板昇降ユニット２０と、温調媒体流路に温調媒体を供給し、第１の位置において基板を冷却温度である第１の温度に温調する冷却ユニット４０と、載置台側から基板に吸収可能な波長の光を射出するＬＥＤが搭載されたＬＥＤアレイ３１を有し、その光で第２の位置にある基板を加熱して加熱温度である第２の温度に温調する加熱ユニット３０と、載置台１０に設けられ、加熱ユニット３０から射出された光を透過する光透過窓５０とを有する基板温調装置が開示されている。これにより、加熱ユニット３０と冷却ユニット４０とが相互に熱影響を及ぼすことなく基板を加熱および冷却することができ、加熱と冷却を極めて短時間で行うことができる。
特開２００５−０３９１８５号公報 特開２０１５−０５６６２４号公報
しかしながら、特許文献２に開示された基板温調装置は、基板載置台にＬＥＤアレイおよび光透過窓を形成する必要があり、ＬＥＤの冷却も必要であるため、構造が複雑なものとなってしまう。
したがって、本発明は、比較的簡易な構造でありながら、基板を急速に加熱および冷却することができる基板載置機構、ならびにそれを用いた基板処理装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、基板を載置して基板を加熱および冷却する基板載置機構であって、プレート状をなし、基板を載置するとともに基板を加熱する加熱機構を有する加熱部材と、前記加熱部材の下方に設けられ、前記加熱部材との間が接離可能な、基板を冷却する冷却部材と、前記加熱部材と前記冷却部材とを、接触状態と離間状態とで切り替える接離手段とを有し、前記接離手段により前記加熱部材と前記冷却部材とを離間状態とし、前記加熱機構をオンにして、前記加熱部材に載置された基板の加熱を行い、前記接離手段により前記加熱部材と前記冷却部材とを接触状態とし、前記加熱機構をオフにして、前記加熱部材に載置された基板の冷却を行い、前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを離間させる際に用いられるものとして、前記加熱部材と前記冷却部材との間に介装されてこれらを離間した状態に保持する弾性体部材、および／または前記加熱部材と前記冷却部材との間に離間ガスを供給する離間ガス供給機構を有することを特徴とする基板載置機構を提供する。
基板載置機構は、真空に保持されたチャンバ内での基板の載置に用いることができる。この場合に、前記加熱部材は、絶縁体からなる本体と、前記本体に前記加熱機構となるヒータと、吸着電極とが設けられ、前記吸着電極に電圧を印加することにより基板を静電吸着する静電チャックとして機能するものであることが好ましい。また、前記ヒータおよび前記吸着電極の給電部は、バネを使用したピンコンタクト、またはワイヤ溶接で構成されていることが好ましい。
前記加熱部材は、厚さが１〜６ｍｍであることが好ましい。
前記冷却部材は、冷媒流路を有し、前記冷媒流路に冷媒を通流させることにより所定の温度に冷却される構成とすることができる。
前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを接触させる際に用いられるものとして、前記加熱部材と前記冷却部材との間を吸引して、これらを接触させる吸引機構を有することが好ましい。
前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを離間させた際の両者の間の隙間を０．２〜２ｍｍに設定することが好ましい。
本発明の第２の観点は、基板に対して冷却温度である第１の温度での第１の処理と加熱温度である第２の温度での第２の処理とを行う基板処理装置であって、基板を収容するチャンバと、前記チャンバに設けられた、上記第１の観点の基板載置機構とを具備し、前記基板載置機構は、基板を第１の温度から第２の温度に加熱する際に、前記加熱部材と前記冷却部材を離間させ、かつ前記加熱機構をオンにし、前記第２の温度から前記第１の温度に冷却する際に、前記加熱部材と前記冷却部材とを接触させ、かつ前記加熱機構をオフにすることを特徴とする基板処理装置を提供する。
上記第２の観点の基板処理装置としては、前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備するものが例示される。
本発明によれば、プレート状をなし、基板を載置するとともに基板を加熱する加熱機構を有する加熱部材と、加熱部材の下方に設けられ、加熱部材との間が接離可能な、基板を冷却する冷却部材と、加熱部材と冷却部材とを接触状態と離間状態とで切り替える接離手段とを有し、加熱部材と冷却部材を離間した状態で加熱機構をオンにして基板の加熱を行い、加熱部材と冷却部材を接触した状態で加熱機構をオフにして基板の冷却を行う。これにより、簡易な構造でありながら、急速加熱および急速冷却が可能である。
本発明の一実施形態に係る基板載置機構の概略構成を示す断面図である。 図１の基板載置機構の一部を図１よりも拡大して示す断面図である。 基板載置機構の動作について説明するための概略図である。 本発明の一実施形態に係る基板載置機構を備えた基板処理装置の一例を示す断面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜基板載置機構の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る基板載置機構の概略構成を示す断面図、図２は図１の基板載置機構の一部を図１よりも拡大して示す断面図である。なお、図１では以下に説明する加熱部材と冷却部材とが離間した状態を示し、図２ではこれらが接触した状態を示している。
本実施形態の基板載置機構１００は、基板に対して真空雰囲気中で適宜の処理を行う基板処理装置のチャンバ内で基板を載置するものであり、載置された基板の加熱および冷却を行うものである。具体的には、基板載置機構１００は、基板Ｓを載置して、冷却温度である第１の温度と、加熱温度である第２の温度との間で温度を変化させることが可能となっている。
基板載置機構１００が適用される基板処理装置は、冷却温度である第１の温度で第１の処理を行い、加熱温度である第２の温度で第２の処理を行う。基板処理は特に限定されるものではなく、例えば冷却温度である第１の温度で第１の処理であるエッチングを行った後、加熱温度である第２の温度で第２の処理である残渣除去を行うものを例示することができる。逆に、加熱温度である第２の温度で基板上に形成された膜を加熱する処理を行った後、冷却温度である第１の温度に保持して急速に冷却するような場合にも適用可能である。また、基板も特に限定されるものではなく、半導体基板（半導体ウエハ）、フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）基板、太陽電池用基板等、種々の基板に適用可能である。
基板載置機構１００は、プレート状をなし、基板Ｓを載置するとともに基板を加熱する加熱部材１０と、加熱部材１０の下方に設けられ、加熱部材１０との間が接離可能な、基板Ｓを冷却する冷却部材２０と、加熱部材１０を上下に移動させて加熱部材１０と冷却部材２０とを、接触状態と離間状態とで切り替える接離手段となる接離機構３０とを有する。
加熱部材１０は、薄いプレート状をなし、アルミナ等の絶縁体からなる本体１１と、本体１１内に埋設された、基板Ｓを加熱するためのヒータ１２と、本体１１内に埋設され、基板Ｓに対応する大きさを有するシート状またはメッシュ状を有する吸着電極１３とを有する。ヒータ１２には給電線１４を介してヒータ電源１５が接続されている。また、吸着電極１３には給電線１６を介してチャック電源１７が接続されている。したがって、加熱部材１０は、基板を加熱するとともに、基板Ｓを静電吸着する静電チャックとしても機能する。ヒータ１２に給電することにより、加熱部材１０が所定の温度に加熱される。加熱部材１０の厚さは１〜６ｍｍが好ましく、例えば２ｍｍである。加熱部材１０をこのように薄いものとすることにより、急速な昇温が可能となる。
後述するように加熱部材１０は上下に移動するため、給電線１４および１６の給電部は、バネを使用したピンコンタクトが用いられる。ピンコンタクトの代わりにワイヤ溶接を用いてもよい。なお、給電線１４および給電線１６は、冷却部材２０内に垂直に設けられた空間内を介して冷却部材２０の下方に延びている。
冷却部材２０は、冷媒流路２４が形成され、加熱部材１０との接触面を有する上部プレート２１と、上部プレートの下に配置され冷媒流路２４を塞ぐように設けられた下部プレート２２と、上部プレート２１の上面の外周にリング状に設けられたリング状部材２３とを有する。上部プレート２１は、熱伝導性が良好な金属材料、例えばアルミニウムまたは銅で構成されている。下部プレート２２は、熱伝導性が良好であり、上部プレート２１と接合が容易な金属材料、例えばアルミニウムまたは銅、またはその他にニッケルもしくはニッケル合金で構成されている。リング状部材２３は、例えばアルミニウム、またはニッケルもしくはニッケル合金で構成されている。また、熱伝導性が良好なセラミックス部材であってもよい。
冷媒流路２４には、冷媒供給配管２５および冷媒排出配管２６が接続されており、これら配管には冷媒循環機構２７が接続されている。これにより冷媒循環機構２７から冷媒流路２４に冷媒が循環供給されるようになっている。冷媒としては、例えば、フッ素系液体（商品名フロリナート、ガルデン等）や水が用いられる。冷媒流路２４に冷媒が通流されることにより、冷却部材２０が所定の温度に冷却される。冷却部材２０の全体の厚さは１０〜５０ｍｍであり、外径も加熱部材１０よりも大きく、加熱部材１０に対して十分大きい熱容量を有している。このため、冷却部材２０により、加熱部材１０を介して基板Ｓを急速に冷却することができる。
なお、リング状部材２３の上面と冷却部材２０から離間した際の加熱部材１０の上面とがほぼ同一平面となるように、リング状部材２３の上面および加熱部材１０の上面の基板載置部の周囲部分にはガイドリング１８が設けられている。ガイドリング１８は冷却部材２０と加熱部材１０との離間距離を規制する規制手段として機能する。
接離機構３０は、加熱部材１０と冷却部材２０のリング状部材２３との間に設けられたシールリング３１と、加熱部材１０と冷却部材２０との間に接続された排気配管３２および排気配管に接続された真空ポンプ３３を有し、真空ポンプ３３により排気することにより加熱部材１０と冷却部材２０との間を吸引する吸引機構３４と、加熱部材１０と冷却部材２０との間に離間ガス源３６から離間ガス配管３５を介して離間ガスを供給する離間ガス供給機構３７とを有する。
シールリング３１は、合成ゴム等の弾性体からなり、その弾性により、加熱部材１０と冷却部材２０とを離間させ、それらの間に隙間Ｇが形成されるように構成される。シールリング３１は、隙間Ｇが０．２〜２ｍｍ、例えば０．４ｍｍになるように、その断面の径および配置等が調整される。このように加熱部材１０と冷却部材２０とが離間した状態では、加熱部材１０と冷却部材２０とが断熱されている。この状態で加熱部材１０のヒータ１２をオンにすることにより、加熱部材１０に載置された基板Ｓを第２の温度に加熱する加熱モードにすることができる。
加熱モードから冷却モードにする際には、吸引機構３４により加熱部材１０と冷却部材２０との間を吸引する。これにより、加熱部材１０が冷却部材２０側に移動し、シールリング３１が潰れ、加熱部材１０が冷却部材２０に接触する。加熱部材１０のヒータ１２をオフにした状態で、このように加熱部材１０を冷却部材２０に接触させることにより、加熱部材１０が第１の温度に冷却され、加熱部材１０上の基板Ｓは冷却部材２０により急速に第１の温度まで冷却される。具体的には、図２に示すように、冷却部材２０の表面はエンボス加工され、連通した凹部２８が全面に形成され、排気配管３２が凹部２８に接続されており、真空ポンプ３３により排気配管３２を介して凹部２８を排気することにより加熱部材１０と冷却部材２０の間が吸引され両者が接触する。これにより、冷却部材２０からの冷熱が加熱部材１０を介して基板Ｓに伝熱され、基板Ｓが第１の温度に急速に冷却される。なお、本実施形態の基板載置機構１００は、真空処理に用いるものであるため、真空ポンプ３３により凹部２８内をチャンバ内の圧力よりも低くする必要がある。
冷却モードから加熱モードに切り替える際には、吸引機構３４による吸引を停止し、離間ガス供給機構３７により加熱部材１０と冷却部材２０との間に離間ガスを供給する。これにより、加熱部材１０にシールリング３１の弾性力に加えて離間ガスの圧力が及ぼされ、加熱部材１０が速やかに上昇して、加熱部材１０と冷却部材２０が離間され、加熱部材１０と冷却部材２０とが断熱される。具体的には、図２に示すように、離間ガス配管３５も冷却部材２０の表面の全面に形成された凹部２８に接続されており、離間ガス配管３５に離間ガスを流すことにより、凹部２８内の圧力が上昇する。この離間ガスの圧力がシールリング３１の弾性力に加わることにより、加熱部材１０が速やかに上昇し、加熱部材１０が冷却部材２０から離間する。これにより、加熱部材１０と冷却部材２０との間が断熱され、加熱部材１０によりその上に載置された基板Ｓを急速に加熱することができる。離間ガスとしては、Ｎ２ガスやＡｒガス等の不活性ガスが用いられる。なお、離間ガスを用いずに、シールリング３１の弾性のみにより加熱部材１０を冷却部材２０から離間させてもよい。また、離間ガスを補助的に用いてもよい。逆に、加熱部材１０と冷却部材２０との離間を離間ガスのみで行うようにしてもよい。
加熱部材１０に載置され、吸着された基板Ｓの裏面側には、伝熱ガス配管４１を介して伝熱ガス源４２から伝熱ガス、例えばＨｅガスが供給されるようになっている。具体的には、図２に示すように、加熱部材１０の本体１１の表面はエンボス加工され、連通した凹部１４が全面に形成され、伝熱配管４１は凹部１４に接続されており、伝熱ガスが基板Ｓの裏面全面に供給される。これにより、基板Ｓと加熱部材１０との間の熱伝達が良好となり、加熱部材１０を介して基板Ｓの温度制御を高精度で行うことができる。なお伝熱ガス配管４１の加熱部材１０と冷却部材２０との継ぎ目は、シールリング４７によりシールされている。
基板載置機構１００は、基板Ｓを昇降するための昇降機構を有している。昇降機構は、加熱部材１０および冷却部材２０に垂直に形成された孔４６に挿通され、基板Ｓを支持して昇降する３本（図１では２本のみ図示）の昇降ピン４３と、３本の昇降ピン４３を支持する支持プレート４４と、支持プレート４４を介して昇降ピン４３を昇降駆動する駆動機構４５とを有する。そして、駆動機構４５により昇降ピン４３を加熱部材１０内に没した状態にすることにより基板Ｓが加熱部材１０上に載置され、駆動機構４５により昇降ピン４３を突出させることにより基板Ｓが加熱部材１０の上方の搬送位置に位置される。昇降ピン４３を搬送位置に位置させることにより、搬送装置（図示せず）と昇降ピン４３との間で基板Ｓが受け渡しされる。なお、孔４６の加熱部材１０および冷却部材２０の継ぎ目の部分はシールリング４８によりシールされている。また、昇降ピン４３は３本に限らず、基板Ｓの大きさに応じて必要な数設ければよい。
基板載置機構１００は、各構成部、例えばヒータ電源１５、チャック電源１７、冷媒循環機構２７、真空ポンプ３３、離間ガスや伝熱ガスの供給、駆動機構４３等を制御する制御部５０をさらに有している。
＜基板載置機構の動作＞
次に、以上のように構成される基板載置機構の動作について図３の概略図を参照して説明する。
基板処理装置の処理チャンバ内で基板Ｓを冷却温度である第１の温度（例えば１５〜３０℃）に温調して第１の処理を行う場合には、初期状態ではシールリング３１の弾性により加熱部材１０と冷却部材２０とが離間して断熱されているので、図３（ａ）に示すように、吸引機構３４の真空ポンプ３３により加熱部材１０と冷却部材２０の間を吸引し、加熱部材１０を冷却部材２０側へ移動させて加熱部材１０と冷却部材２０とを接触した状態とする。このとき、加熱部材１０のヒータ１２はオフにする。この状態で、加熱部材１０の載置面に基板Ｓを載置すると、冷媒流路２４に冷却媒体を通流させる冷却部材２０からの熱が加熱部材１０を介して基板Ｓに伝熱され、基板Ｓが冷却温度である第１の温度に温調される。
冷却温度である第１の温度の基板Ｓを加熱温度である第２の温度（例えば８０〜１８０℃）に加熱する際には、図３（ｂ）に示すように、吸引機構３４による吸引を停止し、離間ガス供給機構３７により加熱部材１０と冷却部材２０との間に離間ガスを供給する。これにより、加熱部材１０にシールリング３１の弾性力に加えて離間ガスの圧力が及ぼされ、加熱部材１０が速やかに上昇して、加熱部材１０と冷却部材２０が離間され、加熱部材１０と冷却部材２０とが断熱される。この状態で、加熱部材１０のヒータ１２をオンにすることにより、加熱部材１０によりその上に載置された基板Ｓが急速に加熱される。なお、離間ガスを用いずに、シールリング３１の弾性力のみで加熱部材１０と冷却部材２０を離間させてもよい。また、加熱部材１０と冷却部材２０とが弾性力のみでは十分に離間しないときのみに補助的に離間ガスを用いるようにしてもよい。さらに、離間ガスのみで加熱部材１０と冷却部材２０を離間させてもよい。
このようにして加熱された基板Ｓを冷却する際には、図３（ｃ）のように、加熱部材１０のヒータ１２をオフにした状態で、吸引機構３４により加熱部材１０と冷却部材２０の間を吸引し、加熱部材１０を冷却部材２０に接触させる。このとき、加熱部材１０の厚さは薄く熱容量が小さいのに対して、冷却部材２０は加熱部材１０よりも十分に熱容量が大きいので、冷却部材２０の冷熱により加熱部材１０が急速に冷却され、加熱部材１０上の基板Ｓも第１の温度まで急速に冷却される。
このように、基板の加熱および冷却を急速に行うことができるので、１枚の基板または複数の基板Ｓに対して冷却温度である第１の温度での第１の処理と、加熱温度である第２の温度での第２の処理を繰り返して行う際に、温度変更を短時間で行うことができ、スループットを良好にすることができる。
以上のように、本実施形態によれば、プレート状をなし、基板Ｓを載置するとともに基板を加熱するヒータ１２を有する加熱部材１０と、加熱部材１０の下方に設けられ、加熱部材１０との間が接離可能な、基板Ｓを冷却する冷却部材２０と、加熱部材１０を上下に移動させて加熱部材１０と冷却部材２０とを接触状態と離間状態とで切り替える接離機構３０とを有し、基板Ｓの加熱を加熱部材１０と冷却部材２０を離間してヒータ１２をオンにした状態で行い、基板Ｓの冷却を加熱部材１０と冷却部材２０を接触させてヒータをオフにした状態で行うことにより、簡易な構造でありながら、急速加熱および急速冷却が可能である。
実際に、加熱部材１０の厚さを２ｍｍとして図１の構成の基板載置機構を作製し、冷却温度である第１の温度を４０℃、加熱温度である第２の温度を１００℃としてこれらの間で温度を変化させたところ、これらの温度変化を２０〜４０ｓｅｃという短時間で実現することができた。
また、加熱部材１０と冷却部材２０の離間および接触の際の加熱部材１０の移動距離は、０．２〜２ｍｍ、例えば０．４ｍｍとわずかでよく、このため、接触の際には真空ポンプを用い、離間の際にはシールリングの弾性力、および／または離間ガスを用いるといった簡易な手法でよく、機械的手法を用いる必要がない。このため、パーティクルを少なくすることができる。
＜本発明の一実施形態の基板載置機構を備えた基板処理装置の例＞
次に、上記実施形態に係る基板載置機構を備えた基板処理装置の例について説明する。
本例では、冷却温度である第１の温度で基板Ｓにノンプラズマエッチングを施した後、基板Ｓを第２の温度に加熱して基板に存在する残渣除去を行う基板処理装置について説明する。
図４は、本発明の一実施形態の基板載置機構を備えた基板処理装置の一例を示す断面図である。本例の基板処理装置２００は、真空排気可能なチャンバ１１０を有し、チャンバ１１０の底部に前述した構成を有する基板載置機構１００を有している。さらに、基板処理装置２００は、チャンバ１１０の底部に設けられた排気部１２０と、チャンバ１１０の上部に設けられたシャワーヘッド１３０と、シャワーヘッド１３０に処理ガスを供給する処理ガス供給系１４０とを有する。チャンバ１１０の側壁には、基板Ｓを搬入出するための搬入出口１１１が設けられており、搬入出口１１１はゲートバルブ１１２により開閉されるようになっている。また、基板載置機構１００は、支持部材１５０によりチャンバ１１０の底部に取り付けられている。支持部材１５０とチャンバ１１０の底部との間には、シールリング１５１が介装されている。
排気部１２０は、チャンバ１１０の底部に接続された排気管１２１と、排気管１２１に設けられた圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１２２と、排気管１２１を介してチャンバ１１０内を排気するための真空ポンプ１２３とを有している。
シャワーヘッド１３０は、チャンバ１１０の天壁に取り付けられており、その上部にガス導入口１３１を有し、その内部にガス拡散空間１３２が形成されており、その底面には多数のガス吐出孔１３３が形成されている。
また、処理ガス供給系１４０は、基板Ｓ上の所定の膜にノンプラズマエッチングを施すためのエッチングガス、ならびに熱により残渣除去を行う際、およびチャンバ１１０内のパージに用いる不活性ガスを、配管１４１を介してガス導入口１３１からシャワーヘッド１３０内へ供給するようになっている。エッチングガスとしては、例えばＨＦガス、Ｆ２ガス、ＮＨ３ガス等を挙げることができ、不活性ガスとしてはＮ２ガスやＡｒガスを挙げることができる。
このように構成される基板処理装置２００においては、ゲートバルブ１１２を開けて、図示しない搬送装置により搬入出口１１１を介して基板Ｓを搬入し、突出した状態の昇降ピン４１の上に基板Ｓを受け取り、次いで、昇降ピン４１を降下させることにより基板載置機構１００の加熱部材１０の上に載置する。そして、排気部１２０によりチャンバ１１０内を所定の真空度に調整するとともに、吸着電極１３に所定の電圧を印加し、基板Ｓを静電吸着する。
この状態で、上述したように基板載置機構１００において、加熱部材１０のヒータ１２をオフにし、吸引機構３４により加熱部材１０と冷却部材２０との間を吸引して加熱部材１０を冷却部材２０に接触させ、冷媒を通流させることにより温調されている冷却部材２０により、基板Ｓが冷却温度である第１の温度、例えば１５〜３０℃に温調される。
この状態で、処理ガス供給系１４０からシャワーヘッド１３０へ、所定のエッチングガスを供給し、シャワーヘッド１３０を介してチャンバ１１０内に導入する。これにより、基板Ｓの所定の膜がエッチングされる。
エッチング終了後、シャワーヘッド１３０を介してチャンバ１１０内に不活性ガスを導入してパージした後、さらに不活性ガスの導入を継続してチャンバ１１０内を不活性ガス雰囲気とし、上述したように、基板載置機構１００において、吸引機構３４による加熱部材１０の吸引を停止し、離間ガス供給機構３７により加熱部材１０と冷却部材２０との間に離間ガスを供給することにより、加熱部材１０にシールリング３１の弾性力に加えて離間ガスの圧力が及ぼされ、加熱部材１０が速やかに上昇して、加熱部材１０と冷却部材２０が離間され、加熱部材１０と冷却部材２０とが断熱される。この状態で、加熱部材１０のヒータ１２をオンにすることにより、加熱部材１０によりその上に載置された基板Ｓが第２の温度、例えば８０〜１８０℃まで急速に加熱される。基板Ｓをこの第２の温度に加熱することにより、エッチング後の残渣除去を行う。
残渣除去終了後、加熱部材１０のヒータ１２をオフにし、吸引機構３４により加熱部材１０と冷却部材２０との間を吸引し、加熱部材１０を冷却部材２０に接触させることにより、基板Ｓを第１の温度まで急速に冷却することができる。このようにして冷却後、ゲートバルブ１１２を開けて、図示しない搬送装置により冷却された基板を搬入出口１１１から搬出する。
このように、基板処理装置２００においては、基板載置機構１００により基板Ｓの加熱および冷却を行うことにより、ノンプラズマエッチングと残渣除去の温度の切替えを極めて短時間で行うことができるので、１枚の基板に対して加熱（エッチング）および冷却（残渣除去）を繰り返す際に処理のスループットを著しく高めることができる。また、複数の基板に対して加熱および冷却を繰り返す際にも処理のスループットを著しく高めることができる。
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、本発明において冷却温度は加熱温度に対する相対的なものであり、冷却温度は周囲の温度よりも低い温度に限定されるものではない。また、上記実施形態では、冷却温度である第１の温度および加熱温度である第２の温度として１５〜３０℃および８０〜１８０℃を例示したが、これに限らず、種々の温度とすることができる。
また、上記実施形態では、基板処理装置として冷却温度である第１の温度でエッチングを行った後に、加熱温度である第２の温度で残渣除去またはアッシングを行う処理を行うものを例示したが、基板に対して加熱および冷却を行うものであればこれに限定されるものではなく、また、最初に冷却温度で処理した後加熱温度で処理するものに限らず、最初に加熱温度の処理を行った後に冷却温度での処理を行うものであってもよい。
さらに、上記実施形態では、基板載置機構を真空処理に用いる例を示したが、これに限らず大気雰囲気での処理に用いることもできる。例えば、ウエハプローバ等の基板の検査装置において、基板の加熱および冷却を繰り返して検査する際の基板載置機構としても適用することができる。この場合に、加熱部材と冷却部材を離間させた際に、その間に空気の対流が生じて温度制御性が低下するおそれがあるため、離間ガスとしてエアを噴射して加熱部材と冷却部材との間で対流している空気を除去するようにすることが好ましい。また、大気雰囲気での処理の場合には、静電チャックの代わりに真空チャックまたは機械的チャックにより基板を加熱部材に保持するようにすればよい。
１０；加熱部材
１１；本体
１２；ヒータ
１３；吸着電極
２０；冷却部材
２４；冷媒流路
２７；冷媒循環機構
２８；凹部
３０；接離機構
３１；シールリング
３２；排気配管
３３；真空ポンプ
３４；吸引機構
３５；離間ガス配管
３７；離間ガス供給機構
５０；制御部
１００；基板載置機構
１１０；チャンバ
１２０；排気部
１３０；シャワーヘッド
１４０；処理ガス供給系
２００；基板処理装置
Ｇ；隙間
Ｓ；基板

Claims (10)

  1. 基板を載置して基板を加熱および冷却する基板載置機構であって、
    プレート状をなし、基板を載置するとともに基板を加熱する加熱機構を有する加熱部材と、
    前記加熱部材の下方に設けられ、前記加熱部材との間が接離可能な、基板を冷却する冷却部材と、
    前記加熱部材と前記冷却部材とを、接触状態と離間状態とで切り替える接離手段と
    を有し、
    前記接離手段により前記加熱部材と前記冷却部材とを離間状態とし、前記加熱機構をオンにして、前記加熱部材に載置された基板の加熱を行い、
    前記接離手段により前記加熱部材と前記冷却部材とを接触状態とし、前記加熱機構をオフにして、前記加熱部材に載置された基板の冷却を行い、
    前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを離間させる際に用いられるものとして、前記加熱部材と前記冷却部材との間に介装されてこれらを離間した状態に保持する弾性体部材、および／または前記加熱部材と前記冷却部材との間に離間ガスを供給する離間ガス供給機構を有することを特徴とする基板載置機構。
  2. 真空に保持されたチャンバ内で基板を載置することを特徴とする請求項１に記載の基板載置機構。
  3. 前記加熱部材は、絶縁体からなる本体と、前記本体に前記加熱機構となるヒータと、吸着電極とが設けられ、前記吸着電極に電圧を印加することにより基板を静電吸着する静電チャックとして機能することを特徴とする請求項２に記載の基板載置機構。
  4. 前記ヒータおよび前記吸着電極の給電部は、バネを使用したピンコンタクト、またはワイヤ溶接で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の基板載置機構。
  5. 前記加熱部材は、厚さが１〜６ｍｍであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の基板載置機構。
  6. 前記冷却部材は、冷媒流路を有し、前記冷媒流路に冷媒を通流させることにより所定の温度に冷却されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板載置機構。
  7. 前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを接触させる際に用いられるものとして、前記加熱部材と前記冷却部材との間を吸引して、これらを接触させる吸引機構を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置機構。
  8. 前記接離手段は、前記加熱部材と前記冷却部材とを離間させた際の両者の間の隙間を０．２〜２ｍｍに設定することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の基板載置機構。
  9. 基板に対して冷却温度である第１の温度での第１の処理と加熱温度である第２の温度での第２の処理とを行う基板処理装置であって、
    基板を収容するチャンバと、
    前記チャンバに設けられた、請求項１から請求項８のいずれかに記載の基板載置機構と
    を具備し、
    前記基板載置機構は、基板を第１の温度から第２の温度に加熱する際に、前記加熱部材と前記冷却部材を離間させ、かつ前記加熱機構をオンにし、前記第２の温度から前記第１の温度に冷却する際に、前記加熱部材と前記冷却部材とを接触させ、かつ前記加熱機構をオフにすることを特徴とする基板処理装置。
  10. 前記チャンバに処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
    前記チャンバ内を排気する排気部とをさらに具備することを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6811144B2 (ja) * 2017-05-30 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の静電チャックを運用する方法
US10147610B1 (en) 2017-05-30 2018-12-04 Lam Research Corporation Substrate pedestal module including metallized ceramic tubes for RF and gas delivery
JP7027057B2 (ja) * 2017-07-18 2022-03-01 株式会社アルバック 基板搬送装置
JP6522180B1 (ja) 2018-02-08 2019-05-29 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 基板載置台及びこれを備えたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7308950B2 (ja) * 2018-12-11 2023-07-14 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 極低温静電チャック
US11437261B2 (en) 2018-12-11 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Cryogenic electrostatic chuck
JP2020107857A (ja) * 2018-12-28 2020-07-09 東京エレクトロン株式会社 載置台、基板処理装置及び制御方法
US11373893B2 (en) * 2019-09-16 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Cryogenic electrostatic chuck
US11434561B2 (en) * 2020-03-27 2022-09-06 STATS ChipPAC Pte. Ltd. Cooling device and process for cooling double-sided SiP devices during sputtering
US11569114B2 (en) * 2021-02-12 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing with cooled electrostatic chuck
KR102669503B1 (ko) * 2022-02-10 2024-05-29 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼 마운팅용 왁스 도포장치와 이를 포함하는 웨이퍼 마운팅 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6072163A (en) * 1998-03-05 2000-06-06 Fsi International Inc. Combination bake/chill apparatus incorporating low thermal mass, thermally conductive bakeplate
US6740853B1 (en) * 1999-09-29 2004-05-25 Tokyo Electron Limited Multi-zone resistance heater
US6705394B1 (en) * 1999-10-29 2004-03-16 Cvc Products, Inc. Rapid cycle chuck for low-pressure processing
US6471913B1 (en) * 2000-02-09 2002-10-29 Semitool, Inc. Method and apparatus for processing a microelectronic workpiece including an apparatus and method for executing a processing step at an elevated temperature
JP2002043381A (ja) * 2000-07-19 2002-02-08 Tokyo Electron Ltd ウエハ温度制御装置
JP4698097B2 (ja) * 2001-09-26 2011-06-08 京セラ株式会社 ウェハ支持部材
JP3881908B2 (ja) * 2002-02-26 2007-02-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
CN100444308C (zh) * 2003-05-07 2008-12-17 亚舍立技术公司 宽温度范围的卡盘系统
US8226769B2 (en) * 2006-04-27 2012-07-24 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrostatic chuck having dual temperature zones
US20110068084A1 (en) * 2008-07-10 2011-03-24 Canon Anelva Corporation Substrate holder and substrate temperature control method
KR101074458B1 (ko) * 2009-06-11 2011-10-18 세메스 주식회사 기판 가열 유닛 및 이를 포함하는 기판 처리 장치
US8677586B2 (en) * 2012-04-04 2014-03-25 Lam Research Corporation Installation fixture for elastomer bands and methods of using the same
JP5996340B2 (ja) * 2012-09-07 2016-09-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置
US9353441B2 (en) * 2012-10-05 2016-05-31 Asm Ip Holding B.V. Heating/cooling pedestal for semiconductor-processing apparatus

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