JP7241519B2

JP7241519B2 - 基板載置台、基板処理装置及び基板載置台の製造方法

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Publication number: JP7241519B2
Application number: JP2018227622A
Authority: JP
Inventors: 雅人南; 芳彦佐々木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: TWI856988B; JP2020092151A; KR102356181B1; CN111276426B; CN111276426A; KR20200067746A; TW202027215A

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。

特許文献１には、基材上に、アルミナ溶射膜からなる第１の絶縁層と第２の絶縁層を有し、第２の絶縁層上に、基材の線膨張係数との差の絶対値が所定値以下である線膨張係数を有するセラミックス溶射膜からなる第３の絶縁層を有する、静電チャックが開示されている。セラミックス溶射膜の材質として、基材がアルミニウムの場合に、例えばＹＦ_３、ＭｇＯ、２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２等を用いることができるとしている。特許文献１に開示の静電チャックとこの静電チャックを備えた基板処理装置によれば、絶縁層のクラックの発生を抑制することができる。

特許第４９９４１２１号公報

本開示は、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display、以下、「ＦＰＤ」という）の製造過程においてＦＰＤ用の基板に対してエッチング処理等を行うに当たり、基板載置台に載置される基板の裏面における傷の発生を抑制するのに有利な基板載置台とその製造方法、及び基板処理装置を提供する。

本開示の一態様による基板載置台は、
処理容器内において基板を載置する基板載置台であって、
基材と、前記基材の基材上面に形成されている静電チャックと、を有し、
前記静電チャックの静電チャック上面において、前記基板を載置する被覆層が形成されており、
前記被覆層は、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にある、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成されており、
前記被覆層のうち、前記基板を載置する載置面の少なくとも一部の表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にある。

本開示によれば、ＦＰＤ用の基板に対してエッチング処理等を行うに当たり、基板載置台に載置される基板の裏面における傷の発生を抑制する基板載置台とその製造方法、及び基板処理装置を提供することができる。

実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。第１の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。第２の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。第３の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。第４の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。第５の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。第６の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

以下、本開示の実施形態に係る基板載置台、基板処理装置及び基板載置台の製造方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［実施形態に係る基板処理装置］
はじめに、本開示の実施形態に係る基板処理装置の一例について、図１を参照して説明する。ここで、図１は、実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。

図１に示す基板処理装置１００は、ＦＰＤ用の平面視矩形の基板Ｇ（以下、単に「基板」という）に対して、各種の基板処理方法を実行する誘導結合型プラズマ（Inductive Coupled Plasma: ＩＣＰ）処理装置である。基板の材料としては、主にガラスが用いられ、用途によっては透明の合成樹脂などが用いられることもある。ここで、基板処理には、エッチング処理や、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いた成膜処理等が含まれる。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display: ＬＣＤ）やエレクトロルミネセンス（Electro Luminescence: ＥＬ）、プラズマディスプレイパネル（Plasma Display Panel;ＰＤＰ）等が例示される。基板は、その表面に回路がパターニングされる形態の他、支持基板も含まれる。また、ＦＰＤ用基板の平面寸法は世代の推移と共に大規模化しており、基板処理装置１００によって処理される基板Ｇの平面寸法は、例えば、第６世代の１５００ｍｍ×１８００ｍｍ程度の寸法から、第１０世代の２８００ｍｍ×３０００ｍｍ程度の寸法までを少なくとも含む。また、基板Ｇの厚みは０．５ｍｍ乃至数ｍｍ程度である。

図１に示す基板処理装置１００は、直方体状の箱型の処理容器１０と、処理容器１０内に配設されて基板Ｇが載置される平面視矩形の外形の基板載置台６０と、制御部９０とを有する。尚、複数の実施形態に係る基板載置台については、以下で詳説する。

処理容器１０は誘電体板１１により上下２つの空間に区画されており、上側空間はアンテナ室を形成するアンテナ室１２となり、下方空間は処理室を形成するチャンバー１３となる。処理容器１０において、チャンバー１３とアンテナ室１２の境界となる位置には矩形環状の支持枠１４が処理容器１０の内側に突設するようにして配設されており、支持枠１４に誘電体板１１が載置されている。処理容器１０は、接地線１３ｃにより接地されている。

処理容器１０はアルミニウム等の金属により形成されており、誘電体板１１はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックスや石英により形成されている。

チャンバー１３の側壁１３ａには、チャンバー１３に対して基板Ｇを搬出入するための搬出入口１３ｂが開設されており、搬出入口１３ｂはゲートバルブ２０により開閉自在となっている。チャンバー１３には搬送機構を内包する搬送室（いずれも図示せず）が隣接しており、ゲートバルブ２０を開閉制御し、搬送機構にて搬出入口１３ｂを介して基板Ｇの搬出入が行われる。

また、チャンバー１３の底部には複数の排気口１３ｄが開設されており、排気口１３ｄにはガス排気管５１が接続され、ガス排気管５１は開閉弁５２を介して排気装置５３に接続されている。ガス排気管５１、開閉弁５２及び排気装置５３により、ガス排気部５０が形成される。排気装置５３はターボ分子ポンプ等の真空ポンプを有し、プロセス中にチャンバー１３内を所定の真空度まで真空引き自在となっている。尚、チャンバー１３の適所に圧力計（図示せず）が設置されており、圧力計によるモニター情報が制御部９０に送信されるようになっている。

誘電体板１１の下面において、誘電体板１１を支持するための支持梁が設けられており、支持梁はシャワーヘッド３０を兼ねている。シャワーヘッド３０は、アルミニウム等の金属により形成されており、陽極酸化による表面処理が施されていてよい。シャワーヘッド３０内には、水平方向に延設するガス流路３１が形成されており、ガス流路３１には、下方に延設してシャワーヘッド３０下方にある処理空間Ｓに臨むガス吐出孔３２が連通している。

シャワーヘッド３０の上面には、ガス流路３１に連通するガス供給管４１が誘電体板１１の上側から下側に延在して接続されており、ガス供給管４１は処理容器１０の天板を気密に貫通し、処理ガス供給源４４に接続されている。ガス供給管４１の途中位置には開閉バルブ４２とマスフローコントローラのような流量制御器４３が介在している。ガス供給管４１、開閉バルブ４２、流量制御器４３及び処理ガス供給源４４により、処理ガス供給部４０が形成される。尚、ガス供給管４１は途中で分岐しており、各分岐管には開閉バルブと流量制御器、及び処理ガス種に応じた処理ガス供給源が連通している（図示せず）。プラズマ処理においては、処理ガス供給部４０から供給される処理ガスがガス供給管４１を介してシャワーヘッド３０に供給され、ガス吐出孔３２を介して処理空間Ｓに吐出される。

アンテナ容器１２内には、高周波アンテナ１５が配設されている。高周波アンテナ１５は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属から形成されるアンテナ線１５ａを、環状もしくは渦巻き状に巻装することにより形成される。例えば、環状のアンテナ線１５ａを多重に配設してもよい。

アンテナ線１５ａの端子にはアンテナ容器１２の上方に延設する給電部材１６が接続されており、給電部材１６の上端には給電線１７が接続され、給電線１７はインピーダンス整合を行う整合器１８を介して高周波電源１９に接続されている。高周波アンテナ１５に対して高周波電源１９から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、チャンバー１３内に誘導電界が形成される。この誘導電界により、シャワーヘッド３０から処理空間Ｓに供給された処理ガスがプラズマ化されて誘導結合型プラズマが生成され、プラズマ中のイオンが基板Ｇに提供される。高周波電源１９はプラズマ発生用のソース源であり、以下で詳説するように基板載置台６０に接続されている高周波電源７３（電源の一例）は、発生したイオンを引き付けて運動エネルギを付与するバイアス源となる。このように、イオンソース源には誘導結合を利用してプラズマを生成し、別電源であるバイアス源を基板載置台６０に接続してイオンエネルギの制御を行うことより、プラズマの生成とイオンエネルギの制御が独立して行われ、プロセスの自由度を高めることができる。高周波電源１９から出力される高周波電力の周波数は、０．１乃至５００ＭＨｚの範囲内で設定されるのが好ましい。

基板載置台６０は上方基材６１と下方基材６２とが積層してなる基材６３を有し、下方基材６２には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路６２ａが設けられている。温調媒体流路６２ａの両端には、温調媒体流路６２ａに対して温調媒体が供給される送り配管６２ｂと、温調媒体流路６２ａを流通して昇温された温調媒体が排出される戻り配管６２ｃとが連通している。図１に示すように、送り配管６２ｂと戻り配管６２ｃにはそれぞれ、送り流路８２と戻り流路８３が連通しており、送り流路８２と戻り流路８３はチラー８１に連通している。チラー８１は、温調媒体の温度や吐出流量を制御する本体部と、温調媒体を圧送するポンプとを有する（いずれも図示せず）。尚、温調媒体としては冷媒が適用され、この冷媒には、ガルデン（登録商標）やフロリナート（登録商標）等が適用される。図示例の温調形態は、下方基材６２に温調媒体を流通させる形態であるが、下方基材６２がヒータ等を内蔵し、ヒータにより温調する形態であってもよいし、温調媒体とヒータの双方により温調する形態であってもよい。尚、抵抗体であるヒータは、タングステンやモリブデン、もしくはこれらの金属のいずれか一種とアルミナやチタン等との化合物から形成される。また、図示例は、下方基材６２に温調媒体流路６２ａが形成されているが、例えば静電チャック６６が温調媒体流路を有していてもよい。

基材６３の上面（基材上面）には静電チャック６６が形成され、静電チャック６６の上面（静電チャック上面）には基板Ｇが直接載置される被覆層６７が形成されている。被覆層６７において基板Ｇが載置される載置面６７ａもしくは上方基材６１において熱電対等の温度センサが配設されている場合、温度センサによるモニター情報は、制御部９０に随時送信される。そして、送信されたモニター情報に基づいて、基板載置台６０（の被覆層６７）もしくは上方基材６１及び基板Ｇの温調制御が制御部９０により実行される。より具体的には、制御部９０により、チラー８１から送り流路８２に供給される温調媒体の温度や流量が調整される。そして、温度調整や流量調整が行われた温調媒体が温調媒体流路６２ａに循環されることにより、基板載置台６０の温調制御が実行される。

図１に示すように、静電チャック６６及び上方基材６１の外周と、矩形部材６８の上面とにより段部が形成され、この段部には、矩形枠状のフォーカスリング６９が載置されている。段部にフォーカスリング６９が設置された状態において、フォーカスリング６９の上面の方が静電チャック６６の上面よりも低くなるよう設定されている。フォーカスリング６９は、アルミナ等のセラミックスもしくは石英等から形成される。基板Ｇが被覆層６７の載置面６７ａ及び周辺領域６４ｂの表面に載置された状態において、フォーカスリング６９の上端面の内側端部は基板Ｇの外周縁部に覆われる。

下方基材６２の下面には、給電部材７０が接続されている。給電部材７０の下端には給電線７１が接続されており、給電線７１はインピーダンス整合を行う整合器７２を介してバイアス電源である高周波電源７３に接続されている。基板載置台６０に対して高周波電源７３から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されることにより、プラズマ発生用のソース源である高周波電源１９にて生成されたイオンを基板Ｇに引き付けることができる。従って、プラズマエッチング処理においては、エッチングレートとエッチング選択比を共に高めることが可能になる。尚、下方基材６２に貫通孔（図示せず）が開設され、給電部材７０が貫通孔を貫通して上方基材６１の下面に接続されていてもよい。このように、温調制御が実行され、高周波電源７３から給電される基板載置台６０は、下部電極と称することができる。

制御部９０は、基板処理装置１００の各構成部、例えば、チラー８１や、高周波電源１９，７３、処理ガス供給部４０、圧力計から送信されるモニター情報に基づくガス排気部５０等の動作を制御する。制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピ（プロセスレシピ）に従い、所定の処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する基板処理装置１００の制御情報が設定されている。制御情報には、例えば、ガス流量や処理容器１０内の圧力、処理容器１０内の温度や下方基材６２の温度、プロセス時間等が含まれる。

レシピ及び制御部９０が適用するプログラムは、例えば、ハードディスクやコンパクトディスク、光磁気ディスク等に記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ、メモリカード等の可搬性のコンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体に収容された状態で制御部９０にセットされ、読み出される形態であってもよい。制御部９０はその他、コマンドの入力操作等を行うキーボードやマウス等の入力装置、基板処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等の表示装置、及びプリンタ等の出力装置といったユーザーインターフェイスを有している。

［第１の実施形態に係る基板載置台とその製造方法］
次に、第１の実施形態に係る基板載置台とその製造方法について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図２は、第１の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図１及び図２に示すように、基板載置台６０は、基材６３と、基材６３の上面６３ａに形成されている静電チャック６６とを有する。

基材６３は、上方基材６１と下方基材６２の積層体により形成される。上方基材６１及び下方基材６２の平面視形状は矩形であり、例えば、載置される基板Ｇと同程度の平面寸法を有し、長辺の長さは１８００ｍｍ乃至３０００ｍｍ程度であり、短辺の長さは１５００ｍｍ乃至２８００ｍｍ程度の寸法に設定できる。この平面寸法に対して、上方基材６１と下方基材６２の厚みの総計は、例えば５０ｍｍ乃至１００ｍｍ程度となり得る。

下方基材６２には、矩形平面の全領域をカバーするように蛇行した温調媒体流路６２ａが設けられており、アルミニウムもしくはアルミニウム合金から形成される。一方、上方基材６１は、アルミニウム、アルミニウム合金、もしくはステンレス鋼により形成される。尚、基材６３が、図示例のように上方基材６１と下方基材６２の二つの部材の積層体でなく、アルミニウムもしくはアルミニウム合金等による一つの部材から形成されてもよい。

基材６３は、絶縁材料からなる矩形部材６８上に載置されており、図１に示すように矩形部材６８はチャンバー１３の底板上に固定されている。矩形部材６８は周縁部において枠状となる起立部を有し、矩形部材６８上に載置された基材６３を枠状の起立部により取り囲む。

上方基材６１の上面６３ａには、基板Ｇが直接載置される静電チャック６６が形成されている。静電チャック６６は、アルミナ等のセラミックスを溶射して形成される誘電体層であるセラミックス層６４と、セラミックス層６４の内部に埋設されていて静電吸着機能を有する導電層６５（電極）とを有する。図１に示すように、導電層６５は、給電線７４を介して直流電源７５に接続されている。制御部９０により、給電線７４に介在するスイッチ（図示せず）がオンされると、直流電源７５から導電層６５に直流電圧が印加されることによりクーロン力が発生する。このクーロン力により、基板Ｇが静電チャック６７の上面に静電吸着され、上方基材６１の上面に載置された状態で保持される。このように、基板載置台６０は、基板Ｇを載置する下部電極を形成する。

静電チャック６６の上面６４ａは、平面視矩形枠状の周辺領域６４ｂと、周辺領域６４ｂよりも下方に窪んだ平面視矩形の中央領域６４ｃとを有する。周辺領域６４ｂは、土手部と称することもできる。静電チャック６６の中央領域６４ｃには、周辺領域６４ｂとの間に平面視矩形枠状の溝Ｒを有した状態で、基板Ｇを載置する被覆層６７が形成されている。

被覆層６７は連続した層からなり、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にある、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成されている。より具体的には、被覆層６７は、主として、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＯＦ、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＣａＦ_２、もしくはＢｉ_２Ｏ_３のいずれかにより形成されている。また、これらのフッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属に対して、ＺｎＯなどの金属酸化物を添加してもよい。

また、被覆層６７の全ての領域において、基板Ｇが直接載置される載置面６７ａの表面粗度Ｒａは、２μｍ乃至１０μｍの範囲に設定されている。これに対して、静電チャック６６の周辺領域６４ｂの表面は、表面粗度Ｒａが１以下の研磨面を有し、平滑な表面を有する。

基板Ｇが載置される被覆層６７のビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にあることにより、アルミナ（１０００Ｈｖ）や無アルカリガラス（５３０Ｈｖ乃至６５０Ｈｖ）よりも硬度が低くなる。そのため、アルミナを材料とする静電チャックに基板Ｇが直接載置される基板載置台と比べて、基板Ｇの裏面における傷の発生を抑制することができる。特に、薄膜化された基板Ｇの裏面において傷の発生を抑制できることは、歩留まりの向上に寄与する。また、例えばアルミニウム（４０Ｈｖ）やテフロン（登録商標）（５Ｈｖ）等に比べて硬度が高いことから、被覆層６７の耐摩耗性が向上する。

また、ＹＯＦやＹＦ_３等の上記材料を用いることにより、上記する好適なビッカース硬さを実現できることに加えて、例えばフッ素系ガスや塩素系ガス等のプラズマガスに対する耐プラズマ性を有する被覆層６７を形成することができる。

さらに、被覆層６７の載置面６７ａの細かい凹凸状態を表す表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲に設定されていることにより、基板Ｇの裏面に傷を発生させることなく、かつ基板Ｇへの処理むらの発生を抑制することができる。すなわち、被覆層６７に付着物（デポ）が付着した際、載置面６７ａの表面粗度Ｒａが２μｍ未満の場合は、この付着物によって基板Ｇへの処理むらの発生を抑制し難くなる。載置面６７ａの表面粗度Ｒａが２μｍ以上となることにより、表面の凹部内に付着物をトラップすることができ、基板Ｇへの処理むらの発生を抑制することができる。

一方、載置面６７ａの表面粗度Ｒａが１０μｍを超える場合は、基板Ｇの裏面における傷の発生を抑制し難くなる。これらの理由に基づき、被覆層６７の載置面６７ａの表面粗度Ｒａを２μｍ乃至１０μｍの範囲に設定している。

静電チャック６６と基板Ｇの間には、伝熱ガス供給部から供給流路（いずれも図示せず）を介して、例えばＨｅガス等の伝熱ガスが供給されるようになっている。静電チャック６６には多数の貫通孔（図示せず）が開設され、上方基材６１等には供給流路（図示せず）が埋設されている。供給流路や貫通孔を介し、静電チャック６６の上面６４ａに形成されている平面視矩形枠状の溝Ｒに伝熱ガスを供給することにより、温調媒体流路６２ａに温調媒体が流通して温調制御される基板載置台６０の温度が、伝熱ガスを介して基板Ｇに速やかに熱伝達され、基板Ｇの温調制御が行われる。特に、溝Ｒに充填された伝熱ガスにより、基板Ｇの外周領域を効果的に冷却することが可能になる。

また、静電チャック６６の上面６４ａの周辺領域６４ｂの表面が、平滑な研磨面を有していることにより、この研磨面と基板Ｇの密着性が良好になり、溝Ｒに充填された伝熱ガスのシール性を担保することができる。

尚、被覆層６７の載置面６７ａもしくは上方基材６１には、熱電対（図示せず）等の温度センサが配設されて、温度センサが載置面６７ａもしくは上方基材６１及び基板Ｇの温度を随時モニターするようにしてもよい。基板載置台６０には、基板Ｇの受け渡しを行うための複数のリフタピン（図示せず）が基板載置台６０の上面（静電チャック６６の上面）に対して突没自在に設けられている。

ここで、基板載置台６０の製造方法の一例を概説する。まず、基材６３を製作し、基材６３の上面６３ａにおいて、アルミナ等のセラミックスを溶射して下方のセラミックス層を形成し、その上に導電層６５を配設する。そして、再度セラミックスを溶射して上方のセラミックス層を形成することにより、導電層６５が埋設されたセラミックス層６４が形成される。セラミックス層６４の上面６４ａにおいて、その中央を掘り込むことにより、周辺領域６４ｂと中央領域６４ｃが形成される。あるいは、上面６４ａの中央をマスクして溶射することにより、周辺領域６４ｂと中央領域６４ｃを形成してもよい。周辺領域６４ｂの表面（上面）を研磨加工にて平滑な表面に仕上げることにより、静電チャック６６が形成される（静電チャックを形成する工程）。

次に、静電チャック６６の中央領域６４ｃに対して、ＹＯＦやＹＦ_３等の材料を溶射することにより、被覆層６７を形成する。この溶射に際し、溶射材料の種類や粒径、単位時間当たりの溶射量、さらには、溶射角度を選定もしくは調整する。このような選定もしくは調整により、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にあり、載置面６７ａの表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にある被覆層６７が形成される（被覆層を形成する工程）。

以上の製造方法により、図１及び図２に示す基板載置台６０が製造される。

［第２の実施形態に係る基板載置台とその製造方法］
次に、第２の実施形態に係る基板載置台とその製造方法について、図３を参照して説明する。ここで、図３は、第２の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図３に示す基板載置台６０Ａは、基板載置台６０と同様の静電チャック６６を有する。静電チャック６６の中央領域６４ｃには、周辺領域６４ｂとの間に平面視矩形枠状の溝Ｒを有した状態で、基板Ｇを載置する被覆層６７Ａが形成されている。

被覆層６７Ａは、離間して断続する複数の凸部６７Ａａ（エンボス）により形成されている層からなり、各凸部６７Ａａは、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にある。

また、各凸部６７Ａａにおいて基板Ｇが直接載置される載置面の表面粗度Ｒａは、２μｍ乃至１０μｍの範囲に設定されている。尚、被覆層６７Ａを形成する複数の凸部６７Ａａは、隣接する凸部６７Ａａが基部において連続し、静電チャック６６の上面を被覆するようにしてもよい。

基板載置台６０と同様、被覆層６７Ａを有する基板載置台６０Ａにおいても、被覆層６７Ａが優れた耐摩耗性及び耐プラズマ性を有するとともに、基板Ｇの裏面における傷の発生と基板Ｇへの処理むらの発生の双方を抑制できる。

ここで、基板載置台６０Ａの製造方法も、実質的には基板載置台６０の製造方法と同様である。被覆層６７Ａが複数の凸部６７Ａａを有している点が被覆層６７と相違するが、例えば、所定ピッチの複数の孔が開設されたメタルマスク（図示せず）を中央領域６４ｃの上方に配設し、メタルマスクの上方から溶射を実行することにより、被覆層６７Ａを形成することができる。この際、溶射材料の種類や粒径、単位時間当たりの溶射量、さらには、溶射角度を選定もしくは調整することにより、凸部６７Ａａの表面粗度を上記する所望範囲に設定することができる。凸部６７Ａａの凸形状は、面内に全面溶射した後、切削加工によって円柱もしくは角柱状に掘り込むことにより形成してもよい。

［第３の実施形態に係る基板載置台］
次に、第３の実施形態に係る基板載置台について、図４を参照して説明する。ここで、図４は、第３の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図４に示す基板載置台６０Ｂは、基板載置台６０と異なり、その上面６４ｄが全体的に平坦に形成されているセラミックス層６４Ａを備える静電チャック６６Ａを有し、この平坦な上面６４ｄの上に被覆層６７Ｂを有する。

被覆層６７Ｂは、表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にあって連続した層からなる中央層６７Ｂａと、中央層６７Ｂａの外周にあって表面が平滑（表面粗度Ｒａが１以下）な外周層６７Ｂｂとを有し、中央層６７Ｂａと外周層６７Ｂｂが溝Ｒを介して連続した層を形成している。

基板載置台６０，６０Ａと同様、被覆層６７Ｂを有する基板載置台６０Ｂにおいても、被覆層６７Ｂが優れた耐摩耗性及び耐プラズマ性を有するとともに、基板Ｇの裏面における傷の発生と基板Ｇへの処理むらの発生の双方を抑制できる。

さらに、基板載置台６０，６０Ａでは、周辺領域６４ｂがアルミナ等のセラミックスから形成されているのに対して、基板載置台６０Ｂでは、周辺領域６４ｂに相当する外周層６７ＢｂがＹＯＦやＹＦ_３等の上記材料にて形成されている。そのため、被覆層６７Ｂに載置される基板Ｇのうち、外周層６７Ｂｂに対応する領域においても基板Ｇの裏面に傷が発生することが抑制され、基板Ｇの有効面積（製品として利用可能な面積）を増加させることができる。

［第４の実施形態に係る基板載置台］
次に、第４の実施形態に係る基板載置台について、図５を参照して説明する。ここで、図５は、第４の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図５に示す基板載置台６０Ｃは、基板載置台６０Ｂと同様の静電チャック６６Ａを有し、平坦な上面６４ｄの上に被覆層６７Ｃを有する。

被覆層６７Ｃは、表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にあって、離間して断続する複数の凸部（エンボス）により形成されている層からなる中央層６７Ｃａと、中央層６７Ｃａの外周にあって表面が平滑な外周層６７Ｃｂとを有する。また、中央層６７Ｃａの外周にある凸部と外周層６７Ｃｂは、溝Ｒを介して連続した層を形成している。尚、中央層６７Ｃａの複数の凸部及び中央層６７Ｃａの外周にある凸部において、隣接する凸部が基部において連続し、静電チャック６６Ａの上面を被覆するようにしてもよい。

基板載置台６０Ｂと同様、被覆層６７Ｃを有する基板載置台６０Ｃにおいても、被覆層６７Ｃが優れた耐摩耗性及び耐プラズマ性を有するとともに、基板Ｇの裏面における傷の発生と基板Ｇへの処理むらの発生の双方を抑制できる。さらに、被覆層６７Ｃに載置される基板Ｇのうち、外周層６７Ｃｂに対応する領域においても基板Ｇの裏面に傷が発生することが抑制され、基板Ｇの有効面積を増加させることができる。

［第５の実施形態に係る基板載置台］
次に、第５の実施形態に係る基板載置台について、図６を参照して説明する。ここで、図６は、第５の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図６に示す基板載置台６０Ｄは、基板載置台６０Ｂと異なり、被覆層６７Ｄが、中央層６７Ｄａと外周層６７Ｄｂ（いずれも水平方向に延出している）に加えて、さらに、鉛直層６７Ｄｃを有する。鉛直層６７Ｄｃは、外周層６７Ｄｂに連続して、静電チャック６６Ａ及び基材６３と矩形部材６８の間の間隙６４ｅを鉛直方向に延出する層である。

基板載置台６０Ｂ、６０Ｃと同様、被覆層６７Ｄを有する基板載置台６０Ｄにおいても、被覆層６７Ｄが優れた耐摩耗性及び耐プラズマ性を有するとともに、基板Ｇの裏面における傷の発生と基板Ｇへの処理むらの発生の双方を抑制できる。また、被覆層６７Ｄに載置される基板Ｇのうち、外周層６７Ｄｂに対応する領域においても基板Ｇの裏面に傷が発生することが抑制され、基板Ｇの有効面積を増加させることができる。

さらに、鉛直層６７Ｄｃにより、基板載置台６０Ｄを構成する基材６３や静電チャック６６Ａの側面の耐プラズマ性を向上させることができる。

［第６の実施形態に係る基板載置台］
次に、第６の実施形態に係る基板載置台について、図７を参照して説明する。ここで、図７は、第６の実施形態に係る基板載置台の一例を示す断面図である。

図７に示す基板載置台６０Ｅは、基板載置台６０Ｃと異なり、被覆層６７Ｅが、中央層６７Ｅａと外周層６７Ｅｂ（いずれも水平方向に延出している）に加えて、さらに、鉛直層６７Ｅｃを有する。鉛直層６７Ｅｃは、外周層６７Ｅｂに連続して、静電チャック６６Ａ及び基材６３と矩形部材６８の間の間隙６４ｅを鉛直方向に延出する層である。尚、基板載置台６０Ｃと同様に、中央層６７Ｅａの複数の凸部及び中央層６７Ｅａの外側にある凸部は断続的に配置されてもよく、また、隣接する凸部が基部において連続し、静電チャック６６Ａの上面を被覆するようにしてもよい。

基板載置台６０Ｄと同様、被覆層６７Ｅを有する基板載置台６０Ｅにおいても、被覆層６７Ｅが優れた耐摩耗性及び耐プラズマ性を有するとともに、基板Ｇの裏面における傷の発生と基板Ｇへの処理むらの発生の双方を抑制できる。また、被覆層６７Ｅに載置される基板Ｇのうち、外周層６７Ｄｂに対応する領域においても基板Ｇの裏面に傷が発生することが抑制され、基板Ｇの有効面積を増加させることができる。さらに、鉛直層６７Ｅｃにより、基板載置台６０Ｅを構成する基材６３や静電チャック６６Ａの側面の耐プラズマ性を向上させることができる。

［耐プラズマ性及び基板の裏面の傷の発生有無を検証した実験］
本発明者等は、以下の表１に示す各比較例及び各実施例の材料を用いて図１及び図２に示す被覆層を有する基板載置台を製作し、各基板載置台を有する基板処理装置を用いて、フッ素系ガスと塩素系ガス（いずれもプラズマガス）に対する被覆層の耐プラズマ性の良否を検証した。さらに、チャック電圧５ｋＶでの基板吸着試験を実施し、その際の基板の裏面の傷の有無を検証した。各材料種とそれぞれのビッカース硬さ、耐プラズマ性に関する検証結果、及び基板の裏面の傷の有無に関する検証結果を以下の表１に示す。尚、実施例１乃至実施例６による被覆層の表面粗度Ｒａは、２μｍ乃至１０μｍの範囲に設定している。

表１中、耐プラズマ性において、Ａｌ_２Ｏ_３の削れ量を１として規格化した場合、「◎」は削れがＡｌ_２Ｏ_３比で０．１以上１未満であることを意味し、「〇」はＡｌ_２Ｏ_３比で１以上２未満であることを意味し、「×」はＡｌ_２Ｏ_３比で２以上であることを意味する。一方、基板の裏面の傷の有無において、「◎」は傷が確認されないことを意味し、「〇」は僅かに傷が確認されたことを意味し、「×」は多くの傷が確認されたことを意味する。さらに、「－」はデータ無しを意味する。

表１より、比較例１のアルミナでは、硬度が高いことから基板の裏面に多くの傷が確認されている。一方、実施例４及び実施例６の材料では、比較例１のアルミナや比較例２の無アルカリガラスよりも硬度が低いことに起因して、基板の裏面に傷が発生しないことが実証されている。また、被覆層のビッカース硬さの好適な数値範囲の上限値に相当する５００Ｈｖを有する実施例１では、僅かに傷が確認されており、この結果に基づき、ビッカース硬さ５００Ｈｖを数値範囲の上限値に規定することとした。

一方、耐プラズマ性に関しては、比較例３のアルミニウムでは塩素系ガスにおいて、比較例４のテフロンにおいてはフッ素系ガスと塩素系ガスの双方において、それぞれ激しい削れが確認されている。これに対して、実施例１乃至実施例４の材料では、フッ素系ガスと塩素系ガスの双方において削れは殆ど確認されず、実施例５の材料では、実験データのあるフッ素系ガスにおいて削れは殆ど確認されていない。また、実施例６の材料では、フッ素系ガスと塩素系ガスの双方において、多少の削れが確認されており、この結果に基づき、ビッカース硬さ１５０Ｈｖを数値範囲の下限値に規定することとした。

上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本開示はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

例えば、図示例の基板処理装置１００は誘電体窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置として説明したが、誘電体窓の代わりに金属窓を備えた誘導結合型のプラズマ処理装置であってもよく、他の形態のプラズマ処理装置であってもよい。具体的には、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（Electron Cyclotron resonance Plasma; ＥＣＰ）やヘリコン波励起プラズマ（Helicon Wave Plasma; ＨＷＰ）、平行平板プラズマ（Capacitively coupled Plasma; ＣＣＰ）が挙げられる。また、マイクロ波励起表面波プラズマ（Surface Wave Plasma; ＳＷＰ）が挙げられる。これらのプラズマ処理装置は、ＩＣＰを含めて、いずれもイオンフラックスとイオンエネルギを独立に制御でき、エッチング形状や選択性を自由に制御できると共に、１０^１１乃至１０^１３ｃｍ^－３程度と高い電子密度が得られる。

また、基板処理装置１００は、基板Ｇの対向面に高周波電源１９による高周波アンテナを有し、基板載置台６０にも高周波電源７３による高周波電極を有する装置であるが、高周波アンテナのみ高周波電源１９に接続し、基板載置台６０は接地する基板処理装置であってもよい。

また、基板処理装置１００の下方基材６２がヒータを内蔵し、熱ＣＶＤ法を用いて成膜処理を行う場合には、プラズマの生成は必ずしも必要ない。

１０処理容器
６０基板載置台
６３基材
６６静電チャック
６７被覆層
６７ａ載置面
１００基板処理装置
Ｇ基板

Claims

処理容器内において基板を載置する基板載置台であって、
基材と、前記基材の基材上面に形成されている静電チャックと、を有し、
前記静電チャックの静電チャック上面において、前記基板を載置する被覆層が形成されており、
前記静電チャック上面は、周辺領域と、前記周辺領域よりも下方に窪んだ中央領域とを有し、
前記被覆層は、
ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にあり、主として、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＯＦ、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＣａＦ_２、もしくはＢｉ_２Ｏ_３のいずれか一種を含む、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成されており、
前記中央領域において連続した中央層として形成され、前記周辺領域との間に溝を有し、前記中央層の全ての領域における前記基板を載置する載置面の表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にある、基板載置台。
前記静電チャック上面は平坦であり、
前記被覆層は、前記表面粗度を有している前記中央層と、前記中央層の外周にあって表面が平滑な外周層とを有し、
平坦な前記静電チャック上面に前記被覆層が形成されている、請求項１に記載の基板載置台。
処理容器内において基板を載置する基板載置台であって、
基材と、前記基材の基材上面に形成されている静電チャックと、を有し、
前記静電チャックの静電チャック上面において、前記基板を載置する被覆層が形成されており、
前記被覆層は、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にある、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成されており、
前記被覆層のうち、前記基板を載置する載置面の少なくとも一部の表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にあり、
前記静電チャック上面は平坦であり、
前記被覆層は、前記表面粗度を有している中央層と、前記中央層の外周にあって表面が平滑な外周層とを有し、
平坦な前記静電チャック上面に前記被覆層が形成されており、
前記静電チャックの周囲には絶縁材料からなる矩形部材が配設されており、
前記被覆層は、前記静電チャック上面において水平方向に延出し、さらに、前記静電チャックと前記矩形部材の間を鉛直方向に延出している、基板載置台。
前記静電チャックは、セラミックス層と、前記セラミックス層の内部に埋設されている導電層とにより形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板載置台。
処理容器と、前記処理容器内において基板を載置する基板載置台と、を有する基板処理装置であって、
前記基板載置台は、
基材と、前記基材の基材上面に形成されている静電チャックと、を有し、
前記静電チャックの静電チャック上面において、前記基板を載置する被覆層が形成されており、
前記静電チャック上面は、周辺領域と、前記周辺領域よりも下方に窪んだ中央領域とを有し、
前記被覆層は、
ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にあり、主として、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＯＦ、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＣａＦ_２、もしくはＢｉ_２Ｏ_３のいずれか一種を含む、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成されており、
前記中央領域において連続した中央層として形成され、前記周辺領域との間に溝を有し、前記中央層の全ての領域における前記基板を載置する載置面の表面粗度Ｒａが２μｍ乃至１０μｍの範囲にある、基板処理装置。
前記静電チャックは、セラミックス層と、前記セラミックス層の内部に埋設されている導電層とにより形成されている、請求項５に記載の基板処理装置。
処理容器内で基板を載置する基板載置台の製造方法であって、
基材の基材上面に静電チャックを形成する工程と、
前記静電チャックの静電チャック上面において、前記基板を載置する被覆層を形成する工程と、を有し、
前記静電チャックを形成する工程において、前記静電チャック上面が、周辺領域と、前記周辺領域よりも下方に窪んだ中央領域とを有するように形成し、
前記被覆層を形成する工程において、
前記被覆層を、ビッカース硬さが１５０Ｈｖ乃至５００Ｈｖの範囲にあり、主として、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＯＦ、ＭｇＦ_２、ＹＦ_３、ＣａＦ_２、もしくはＢｉ_２Ｏ_３のいずれか一種を含む、フッ化金属、酸化金属、もしくは酸フッ化金属により形成し、前記中央領域において連続した中央層として、前記周辺領域との間に溝を有した状態で形成し、前記中央層の全ての領域における前記基板を載置する載置面の表面粗度Ｒａを２μｍ乃至１０μｍの範囲とする、基板載置台の製造方法。
前記静電チャックを、セラミックス層と、前記セラミックス層の内部に埋設されている導電層とにより形成する、請求項７に記載の基板載置台の製造方法。