プラズマ処理装置
【課題】
試料台保護部材の消耗を抑制することで試料台保護部材の寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】
円板状の試料台１１２と、試料台１１２の側面の消耗を低減するための試料台保護部材（２０６、２０３、２００）とを備えたプラズマ処理装置において、試料台保護部材（図面上では２０３）を冷却するための冷却用ガス流路２０５を有する。また、イオンを試料台保護部材２００へ引き込む導体リング２０１や、試料台保護部材２０３と試料１２８との距離を調整する機構（２０４、２５０〜２５２、２６０、１３２）を有する。
試料台保護部材の消耗を抑制することで試料台保護部材の寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】
円板状の試料台１１２と、試料台１１２の側面の消耗を低減するための試料台保護部材（２０６、２０３、２００）とを備えたプラズマ処理装置において、試料台保護部材（図面上では２０３）を冷却するための冷却用ガス流路２０５を有する。また、イオンを試料台保護部材２００へ引き込む導体リング２０１や、試料台保護部材２０３と試料１２８との距離を調整する機構（２０４、２５０〜２５２、２６０、１３２）を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内に配置された処理室に処理ガスを供給してプラズマを形成し、処理室内の試料（ウエハ）を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理等に用いられるプラズマ処理装置、例えばプラズマエッチング処理装置は、真空状態に減圧した処理容器（以下、真空容器とする）内に処理ガスを供給してプラズマを形成し、ウエハ載置用試料台（以下、試料台とする）に被処理対象であるウエハを載置してウエハに処理を施す。試料台は主として、静電気力でウエハを固定する機能、ウエハの温度を制御する機能、プラズマ中のイオンを引き込んでエッチングをアシストするための高周波バイアスをウエハに印加する機能を持つ。
【０００３】
上記高周波バイアスは試料台を構成する金属プレートに直接印加され、ウエハ上のシース部に生じる電位差がプラズマ中のイオンを引き込む力として作用する。このとき、試料台のウエハ載置面以外がプラズマに晒されていると、その部分にもイオン引き込みが生じるため、試料台が摩耗してしまう。しかし、ウエハ載置面以外の外周部に試料台保護部材（以下、サセプタとする）を配置することで、試料台の摩耗を抑制することができる。サセプタのプラズマ照射面はプラズマの影響および高周波バイアスの影響を絶えず受け、消耗するため、定期的に交換が必要となる。
上記のようなサセプタを用いた試料台の従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２がある。
【０００４】
特許文献１はサセプタ（保護部材）を二分割または三分割とすることで、サセプタの消耗した部分や処理による反応生成物が付着した部分のみを交換することができ、これにより装置のメンテナンス性を向上し装置の稼働率向上が図れるというものである。
【０００５】
特許文献２は、試料台に数ヶ所設けられたピンに従って、サセプタ（保護部材）を試料台に設置することで、サセプタを試料台と同心円状に設置。プラズマ入熱によって高温となったサセプタからウエハへの輻射入熱を均一にすることで、ウエハの温度分布の偏りを抑制するといものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３０２３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、サセプタ（試料台の保護部材）は処理を続けていると消耗するため、定期的な交換が必要になる。しかしながら、交換を実施するためには真空容器を開放しなければならず、交換作業のたびに処理を停止しなければならない。そのため、装置稼働率が低下し、工程に影響を与えていた。また、サセプタが消耗し続けると試料台が露出し、試料台自身がプラズマによって消耗してしまう。
【０００８】
本発明は、サセプタ（試料台保護部材）の消耗を抑制することでサセプタ（試料台保護部材）の寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一実施形態として、排気ポンプを備えた真空処理容器と、該真空処理容器内に配置され、供給された処理ガスにプラズマ生成用高周波電源からの高周波エネルギを供給してプラズマを生成するアンテナと、前記真空処理容器内に配置された円板状の試料台と、前記試料台の側面の消耗を低減するために前記試料台側面の周囲にリング状に配置されたサセプタとを備え、該試料台にイオン引き込み用高周波電圧を供給して、前記プラズマ中のイオンを加速して前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記サセプタを冷却するためのサセプタ冷却用ガス流路が備えられていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サセプタを冷却することにより、サセプタの寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1の実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成を示す縦断面図である。
【図２】第1の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。
【図３】図２で示したサセプタにおいて、中サセプタとウエハ裏面との隙間を調整するための作業フロー図である。
【図４】第1の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台と他のサセプタ（ロードセルを用いた場合）の詳細構造図である。
【図５】第２の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例により説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第1の実施例について図面を用いて以下説明する。
まず、装置構成について説明する。
図１は、本実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成を示す縦断面図である。図中の高周波電源１１０、直流電源１１４、高周波バイアス電源１１７、排気ゲートプレート１１８、コンダクタンス可変バルブ１１９、ターボ分子ポンプ１２０、排気ポンプ１２２、ゲートバルブ１２６、搬送用ロボット１２７は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御される。なお、同一符号は同一の構成要素を示す。
【００１４】
真空容器１００の内部には、処理室１０１が配置されている。また、真空容器１００の上部には処理室１０１内に高周波を供給する高周波電源１１０と処理室１０１内に電磁波を供給するソレノイドコイル１０９が、下部にはウエハなどの被処理対象である基板状の試料がその上面に載置される試料台１１２とターボ分子ポンプ１２０などからなる排気装置が備えられている。
【００１５】
さらに真空容器１００は、処理室１０１と、ウエハ１２８を真空容器１００内に搬送する搬送用ロボット１２７を有する搬送室１２５とを開放あるいは閉鎖して、両者間を連通、遮断するゲートバルブ１２６を備えている。
【００１６】
処理室１０１上方には、処理室１０１を密閉する天井部材が備えられており、この天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート１０５およびシャワープレート１０２から構成され、石英プレート１０５とシャワープレート１０２の間には微小隙間１０３がある。この微小隙間１０３は円筒形状の空間であり、この空間の下方にシャワープレート１０２が配置されている。このシャワープレート１０２には多数の小孔が円形状に配置して設けられている。石英プレート１０５および、シャワープレート１０２の外周側にはガスリング１０４が配置される。ガスリング１０４には、前記微小隙間１０３に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元１２３から、処理ガス供給配管１２４およびガスリング１０４のガス通路を介して、前記微小隙間１０３に供給され、その後、シャワープレート１０２に設けられた多数の小孔を介して処理室１０１内に均等に分散して供給される。
【００１７】
処理室１０１の側面には、処理室の側壁となる側壁部材１１１を備えている。側壁部材１１１は、ガスリング１０４およびシャワープレート１０２の下面に接して配置され、処理室１０１内に生成されるプラズマを区画する。
【００１８】
真空容器１００の上部に配置されているソレノイドコイル１０９の上方には、電磁波を供給する高周波電源１１０が配置される。高周波電源１１０から供給された電磁波はアイソレータ（図示せず）、整合器１０８を経由して導波管１０７内を伝播し共振空間１０６を通過した後、石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して、処理室１０１に導入される。
【００１９】
処理室１０１下方にある試料台１１２は円筒形状を有しており、試料台１１２上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台１１２内部には、同心円状または螺旋状に図示しない流路が配置されており、この流路に温調ユニット１１５により温度または流量（流速）を調節された冷媒が導入され、試料台１１２の温度が調節されている。ウエハ１２８は試料台１１２上面に載置された状態で、プラズマからの入熱を受けるが、試料台１１２の温度を調節することで、試料台１１２に載置されたウエハ１２８の温度を調節する。また、試料台１１２とウエハ１２８との熱伝導を向上するために、試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間には熱伝達性ガス流路１１３が設けられており、熱伝達性ガス供給元１１６から熱伝達性ガス供給配管１３１を介して、Ｈｅ等の熱伝達性を有するガスが供給される。供給される熱伝達性ガスの圧力は圧力計１３２により検知される。
【００２０】
さらに、試料台１１２は、ウエハ１２８を試料台１１２に静電気にて吸着させるための直流電源１１４および処理中に試料台１１２に載置されたウエハ１２８表面にイオンを加速させるための高周波バイアス電源１１７を備えている。
【００２１】
試料台１１２の側面でウエハが載置される面の外周側には、プラズマによるスパッタやエッチングから試料台１１２を保護するためにサセプタ１２９が配置される。サセプタ１２９の材料としては、石英、アルミナ、イットリア等が使用できる。
【００２２】
試料台１１２の下方には、真空容器１００内を真空状態にするため、またはガスやプラズマ、反応生成物を排気するための排気装置を備えている。この排気装置は、排気用開口を開閉する排気ゲートプレート１１８、排気用開口に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ１１９およびターボ分子ポンプ１２０からなる。さらに、ターボ分子ポンプ１２０には排気ポンプ１２２が接続されており、ターボ分子ポンプ１２０によって処理室１０１から排気された反応生成物等は排気配管１２１を通って排気ポンプ１２２に送られる。また、処理室１０１内の圧力は、処理室用圧力計１３０にて検知している。
【００２３】
次に、試料（ウエハ）の処理手順について説明する。
このような、プラズマエッチング装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ１２８は、ゲートバルブ１２６開の状態で搬送用ロボット１２７上に載せられて、搬送室１２５から真空容器１００内に搬送され、試料台１１２上面に載置される。
【００２４】
搬送用ロボット１２７が真空容器１００外に移動した後、ゲートバルブ１２６を閉鎖し、次に、直流電源１１４からの直流電圧により、試料台１１２上面の載置面上に載置されているウエハ１２８を静電気で吸着し、保持する。なお、ウエハ１２８を吸着後、搬送用ロボット１２７を移動し、ゲートバルブ１２６を閉鎖してもよい。
【００２５】
ウエハ１２８が試料台１１２に吸着された状態で、熱伝達性ガス供給元１１６より試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間の熱伝達性ガス流路１１３にＨｅガスを供給し、温調ユニット１１５で調整された所定の温度となるようにウエハ１２８を冷却する。
【００２６】
次に、処理ガスが処理ガス供給元１２３より処理ガス供給配管１２４を介して微小隙間１０３に導入され、シャワープレート１０２に形成された多数の小孔を通して処理室１０１内へ供給される。共振空間１０６を通過し石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して処理室１０１に導入された電磁波と、ソレノイドコイル１０９による磁場の相互作用によって、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ１２８上方に形成される。さらに、高周波バイアス電源１１７により、試料台に高周波電力が印加され、ウエハ１２８上面上方に形成された高周波バイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ１２８上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ、処理が開始される。尚、処理中、排気ゲートプレート１１８は常に開いており、コンダクタンス可変バルブ１１９の開度を変えることで排気速度を変化させ、処理室１０１内の圧力を調整している。
【００２７】
エッチング処理の終了後、プラズマ発生用の電磁波と磁場の導入および高周波バイアスが停止され、直流電源１１４からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。
【００２８】
次に、前述したようにコンダクタンス可変バルブ１１９、ターボ分子ポンプ１２０及び排気ポンプ１２２の働きにより、処理室１０１内の反応生成物や残留した処理ガスを排気する。
【００２９】
その後ゲートバルブ１２６を開き、搬送用ロボット１２７により処理済みウエハ１２８を真空容器１００外に搬出し、搬出完了後、ゲートバルブ１２６を再び閉鎖する。
【００３０】
次に、本発明に係るプラズマ処理装置におけるサセプタについて説明する。図２は、試料台とサセプタの詳細構造を示したものである。
【００３１】
本実施例で用いたサセプタは外サセプタ、中サセプタ、内サセプタの３つの部分に大きく分れており、外サセプタ２００内部には導体リング２０１が配置され、固定用ボルト２０２により中サセプタ２０３を挟んで駆動軸２６０に固定された駆動リング２０４に数ヶ所で固定されている。これらのサセプタは試料台側壁周辺を取り囲むようにリング状に配置されている。駆動軸２６０は、ステッピングモーター２５０に軸２５２を介して接続されたアーム２５１の先端に取り付けられている。外サセプタ２００は導体リング２０１を覆うように配置されるため、外サセプタ２００には導体リング２０１に干渉しないように導体リング２０１用の空間が備えられている。導体リング２０１はアルミニウム等の導体で構成され、試料台１１２側に向かおうとするイオンを分散させるために、導体リング２０１は外サセプタ２００内で高さを極力高くしたＬ型形状としている。
【００３２】
中サセプタ２０３は、駆動リング２０４上に配置されており、駆動リング２０４には冷却用ガス流路２０５が設けられている。処理中冷却用ガス流路２０５には、サセプタ冷却ガス供給元２７０から冷却用ガス（Ｈｅ等）がガス供給配管２７１を介して供給され、ガス配管２７２を介してサセプタ冷却ガス供給元へ戻る。この冷却ガスにより、中サセプタ２０３を冷却することで中サセプタ２０３の消耗を軽減することができる。冷却温度としては、２０℃〜５０℃が望ましい。
【００３３】
また、図２では中サセプタ２０３のみを冷却する例を示したが、他の外サセプタ２００、内サセプタ２０６を含め少なくとも一者を冷却することにより、従来に比して消耗を軽減する効果が得られる。外サセプタ２００の場合には、導体リング２０１を納める空間をサセプタ冷却用ガス流路として利用することもできる。なお、本実施例ではサセプタを３つの部分に分割したが、この数には限定されない。また、必ずしも分割しなくてよい。
【００３４】
最内周に配置され、試料台１１２の保護部材である内サセプタ２０６の材料には耐プラズマ性の高いイットリアやアルミナ等を使用する。この内サセプタ２０６により、試料台２０７側面をプラズマやイオンの入射から保護することができる。ただし、内サセプタ２０６の材料として用いることができるイットリアやアルミナは、処理中に異物の発生源となる可能性があるため、内サセプタ２０６は処理中にプラズマに曝されない位置にあることが好ましい。
【００３５】
このような構造のサセプタを備える試料台にて、ウエハ２０８に所定の処理を実施する場合、処理が開始される前に中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９が所望の隙間寸法になるように、ステッピングモーター２５０により駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇させる必要がある。
【００３６】
図３に、中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９の調整作業の流れを示す。
駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇させる手順は、まず静電吸着力により試料台１１２にウエハが吸着された状態（ステップＳ３００）で、ステッピングモーター２５０等によりアーム２５１および駆動軸２６０を介して駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を低速で上昇させ（ステップＳ３０１）、中サセプタ２０３とウエハ１２８を接触させる。中サセプタ２０３とウエハ１２８の接触判定は、試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面の間に設けられた熱伝達性ガス流路１１３に供給されているＨｅ等の熱伝達性ガスの圧力変動（以下、Ｈｅ裏面圧とする）をモニタすることによって接触したと判断する（ステップＳ３０２）。Ｈｅ裏面圧は熱伝達性ガス供給元１１６から熱伝達性ガス流路１１３にＨe等の熱伝達性ガスを供給するための熱伝達性ガス供給配管１３１上に設置されている圧力計１３２にて検出する。
【００３７】
Ｈｅ裏面圧変動を検知することにより、中サセプタ２０３とウエハ１２８が接触した瞬間にステッピングモーターの動作を停止し（ステップＳ３０３）、同時に駆動リング２０４及び中サセプタ２０３の上昇量Ａを装置側（図示されていないコントローラーに内蔵のメモリ等）にて記録する（ステップＳ３０４）。その後、駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を最下点（初期高さ）まで下降させる（ステップＳ３０５）。
【００３８】
上昇量Ａと所望の隙間Ｂの差により、隙間２０９が所望の隙間になるような中サセプタ２０３の上昇量Ｃを、図示されていないコントローラーに内蔵のプロセッサ等により算出した後（ステップＳ３０６）、隙間２０９が所望の隙間寸法になるようにステッピングモーター２５０等にて中サセプタ２０３及び駆動リング２０４を上昇量Ｃ分だけ上昇させる（ステップ３０７）。中サセプタ２０３の上昇が完了した後、所定の処理を開始する。なお、プロセッサは、必ずしもコントローラーに内蔵される必要はない。
【００３９】
上昇した中サセプタ２０３は、一枚目のウエハ１２８の処理が完了しても最下点（初期高さ）に戻す必要はなく、続けて次のウエハの処理を実施しても良い。但し、石英等で構成される中サセプタ２０３は処理を続けるとプラズマの影響により消耗していくため、定期的に上述した方法にて中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９を所望の隙間寸法になるように再調整することが望ましい。例えば、処理時間が一定時間以上に達した場合や処理室内のメンテナンスクリーニング時等に再調整を実施すると良い。
【００４０】
前述したような中サセプタ２０３とウエハ１２８間の隙間２０９を所望の隙間寸法にする手段として、ロードセルを用いる方法もある。
図４にロードセルを用いた場合の試料台とサセプタの詳細構造を示す。なお、本図ではステッピングモーターやアーム、中サセプタ２０３を冷却するための熱伝達性ガス流路等は省略してある。
小型のロードセル４００を中サセプタ２０３と駆動リング２０４との間に配置し、ステッピングモーター等により駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇して中サセプタ２０３とウエハ１２８が接触した場合、中サセプタ２０３を介して、ロードセル４００に荷重がかかり、この荷重をロードセル４００が検出することで中サセプタ２０３とウエハ１２８との接触を検出することができる。
【００４１】
この時の駆動リング２０４及び中サセプタ２０３の上昇量から、現状の中サセプタ２０３とウエハ１２８間の隙間寸法がわかるため、中サセプタ２０３を所望の隙間寸法になるように下降させる。このような方法であっても定期的に中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９を所望の隙間寸法になるように再調整することが必要になる。
【００４２】
これらの方法で、中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９寸法を制御し、この隙間を狭く保つことで、処理中にイオンが試料台１１２側へ侵入することを抑制し、試料台１１２の消耗防止及び内サセプタ２０６自身の消耗を軽減できる。さらに、冷却用ガス流路２０５にＨｅ等の冷却ガスを流し、中サセプタ２０３を冷却することで中サセプタ２０３の消耗軽減効果を上昇させることができることは先に述べた通りである。
【００４３】
外サセプタ２００内に配置される導体リング２０１は、固定用ボルト２０２によって駆動リング２０４に固定されているため、試料台１１２に印加されている高周波電力が導体リング２０１にも印加される。
【００４４】
この高周波電力により、プラズマ中のイオンは積極的に導体リング２０１が配置されている外サセプタ２００側に引き込まれ、試料台２０７側や消耗が激しい中サセプタ２０３側に向かおうとするイオンを分散させることができ、試料台及びサセプタの消耗を軽減できる。
【００４５】
上記構成のサセプタを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエハの加工を行うことで、サセプタおよび試料台の寿命を従来よりも大幅に改善することができる。
【００４６】
以上本実施例によれば、サセプタを冷却することにより、サセプタの寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を低減・防止することが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、サセプタと試料との高さを調整できる機構を設けることにより、試料台の消耗をより低減することができる。また、サセプタ内部に試料台と電気的に接続されたL型の導体リングを配置することにより、試料台の消耗をより低減することができる。
【実施例２】
【００４７】
本発明に係る第2の実施例について、図５を用いて説明する。なお、実施例1に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。
【００４８】
図５は、プラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。実施例１と異なる点をあげると、第１に中サセプタ２０３を駆動リングを介さずに駆動軸２６０に固定したこと、第２に導体リング２０１を固定用ボルト２０２で試料台１１２に直接固定したことである。中サセプタ２０３のみとすることにより移動物の質量を減らすことができ、高さ位置の調整を高精度に行なうことが可能となる。又はステッピングモーターを小型化できる。また、導体リング２０１を固定用ボルト２０２で試料台１１２に直接固定することにより、高周波電力を効率良く導体リングに伝えることができる。
上記構成のサセプタを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエハの加工を行うことで、サセプタの寿命を従来よりも大幅に改善することができる。
【００４９】
以上本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。また、サセプタを直接上下動させるため高さ位置精度を高めることができ、試料台の消耗をより低減することができる。また、サセプタ内部に配置されたL型の導体リングを直接試料台に固定することにより、試料台の消耗をより低減することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…真空容器、１０１…処理室、１０２…シャワープレート、１０３…微小隙間、１０４…ガスリング、１０５…石英プレート、１０６…共振空間、１０７…導波管、１０８…整合器、１０９…ソレノイドコイル、１１０…高周波電源、１１１…側壁部材、１１２…試料台、１１３…熱伝達性ガス流路、１１４…直流電源、１１５…温調ユニット、１１６…熱伝達性ガス供給元、１１７…高周波バイアス電源、１１８…排気ゲートプレート、１１９…コンダクタンス可変バルブ、１２０…ターボ分子ポンプ、１２１…排気配管、１２２…排気ポンプ、１２３…処理ガス供給元、１２４…処理ガス供給配管、１２５…搬送室、１２６…ゲートバルブ、１２７…搬送用ロボット、１２８…ウエハ、１２９…サセプタ、１３０…処理室用圧力計、１３１…熱伝達性ガス供給配管、１３２…圧力計、２００…外サセプタ、２０１…導体リング、２０２…固定用ボルト、２０３…中サセプタ、２０４…駆動リング、２０５…冷却用ガス流路、２０６…内サセプタ、２０９…中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間、２５０…ステッピングモーター、２５１…アーム、２５２…軸、２６０…駆動軸、２７０…サセプタ冷却ガス供給元、２７１…サセプタ冷却ガス配管（往）、２７２…サセプタ冷却ガス配管（復）、４００…ロードセル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内に配置された処理室に処理ガスを供給してプラズマを形成し、処理室内の試料（ウエハ）を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ処理等に用いられるプラズマ処理装置、例えばプラズマエッチング処理装置は、真空状態に減圧した処理容器（以下、真空容器とする）内に処理ガスを供給してプラズマを形成し、ウエハ載置用試料台（以下、試料台とする）に被処理対象であるウエハを載置してウエハに処理を施す。試料台は主として、静電気力でウエハを固定する機能、ウエハの温度を制御する機能、プラズマ中のイオンを引き込んでエッチングをアシストするための高周波バイアスをウエハに印加する機能を持つ。
【０００３】
上記高周波バイアスは試料台を構成する金属プレートに直接印加され、ウエハ上のシース部に生じる電位差がプラズマ中のイオンを引き込む力として作用する。このとき、試料台のウエハ載置面以外がプラズマに晒されていると、その部分にもイオン引き込みが生じるため、試料台が摩耗してしまう。しかし、ウエハ載置面以外の外周部に試料台保護部材（以下、サセプタとする）を配置することで、試料台の摩耗を抑制することができる。サセプタのプラズマ照射面はプラズマの影響および高周波バイアスの影響を絶えず受け、消耗するため、定期的に交換が必要となる。
上記のようなサセプタを用いた試料台の従来技術としては、例えば、特許文献１や特許文献２がある。
【０００４】
特許文献１はサセプタ（保護部材）を二分割または三分割とすることで、サセプタの消耗した部分や処理による反応生成物が付着した部分のみを交換することができ、これにより装置のメンテナンス性を向上し装置の稼働率向上が図れるというものである。
【０００５】
特許文献２は、試料台に数ヶ所設けられたピンに従って、サセプタ（保護部材）を試料台に設置することで、サセプタを試料台と同心円状に設置。プラズマ入熱によって高温となったサセプタからウエハへの輻射入熱を均一にすることで、ウエハの温度分布の偏りを抑制するといものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２３０２３４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９９５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述したように、サセプタ（試料台の保護部材）は処理を続けていると消耗するため、定期的な交換が必要になる。しかしながら、交換を実施するためには真空容器を開放しなければならず、交換作業のたびに処理を停止しなければならない。そのため、装置稼働率が低下し、工程に影響を与えていた。また、サセプタが消耗し続けると試料台が露出し、試料台自身がプラズマによって消耗してしまう。
【０００８】
本発明は、サセプタ（試料台保護部材）の消耗を抑制することでサセプタ（試料台保護部材）の寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための一実施形態として、排気ポンプを備えた真空処理容器と、該真空処理容器内に配置され、供給された処理ガスにプラズマ生成用高周波電源からの高周波エネルギを供給してプラズマを生成するアンテナと、前記真空処理容器内に配置された円板状の試料台と、前記試料台の側面の消耗を低減するために前記試料台側面の周囲にリング状に配置されたサセプタとを備え、該試料台にイオン引き込み用高周波電圧を供給して、前記プラズマ中のイオンを加速して前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記サセプタを冷却するためのサセプタ冷却用ガス流路が備えられていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サセプタを冷却することにより、サセプタの寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を防ぐことができるプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第1の実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成を示す縦断面図である。
【図２】第1の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。
【図３】図２で示したサセプタにおいて、中サセプタとウエハ裏面との隙間を調整するための作業フロー図である。
【図４】第1の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台と他のサセプタ（ロードセルを用いた場合）の詳細構造図である。
【図５】第２の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例により説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第1の実施例について図面を用いて以下説明する。
まず、装置構成について説明する。
図１は、本実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成を示す縦断面図である。図中の高周波電源１１０、直流電源１１４、高周波バイアス電源１１７、排気ゲートプレート１１８、コンダクタンス可変バルブ１１９、ターボ分子ポンプ１２０、排気ポンプ１２２、ゲートバルブ１２６、搬送用ロボット１２７は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御される。なお、同一符号は同一の構成要素を示す。
【００１４】
真空容器１００の内部には、処理室１０１が配置されている。また、真空容器１００の上部には処理室１０１内に高周波を供給する高周波電源１１０と処理室１０１内に電磁波を供給するソレノイドコイル１０９が、下部にはウエハなどの被処理対象である基板状の試料がその上面に載置される試料台１１２とターボ分子ポンプ１２０などからなる排気装置が備えられている。
【００１５】
さらに真空容器１００は、処理室１０１と、ウエハ１２８を真空容器１００内に搬送する搬送用ロボット１２７を有する搬送室１２５とを開放あるいは閉鎖して、両者間を連通、遮断するゲートバルブ１２６を備えている。
【００１６】
処理室１０１上方には、処理室１０１を密閉する天井部材が備えられており、この天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート１０５およびシャワープレート１０２から構成され、石英プレート１０５とシャワープレート１０２の間には微小隙間１０３がある。この微小隙間１０３は円筒形状の空間であり、この空間の下方にシャワープレート１０２が配置されている。このシャワープレート１０２には多数の小孔が円形状に配置して設けられている。石英プレート１０５および、シャワープレート１０２の外周側にはガスリング１０４が配置される。ガスリング１０４には、前記微小隙間１０３に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元１２３から、処理ガス供給配管１２４およびガスリング１０４のガス通路を介して、前記微小隙間１０３に供給され、その後、シャワープレート１０２に設けられた多数の小孔を介して処理室１０１内に均等に分散して供給される。
【００１７】
処理室１０１の側面には、処理室の側壁となる側壁部材１１１を備えている。側壁部材１１１は、ガスリング１０４およびシャワープレート１０２の下面に接して配置され、処理室１０１内に生成されるプラズマを区画する。
【００１８】
真空容器１００の上部に配置されているソレノイドコイル１０９の上方には、電磁波を供給する高周波電源１１０が配置される。高周波電源１１０から供給された電磁波はアイソレータ（図示せず）、整合器１０８を経由して導波管１０７内を伝播し共振空間１０６を通過した後、石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して、処理室１０１に導入される。
【００１９】
処理室１０１下方にある試料台１１２は円筒形状を有しており、試料台１１２上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台１１２内部には、同心円状または螺旋状に図示しない流路が配置されており、この流路に温調ユニット１１５により温度または流量（流速）を調節された冷媒が導入され、試料台１１２の温度が調節されている。ウエハ１２８は試料台１１２上面に載置された状態で、プラズマからの入熱を受けるが、試料台１１２の温度を調節することで、試料台１１２に載置されたウエハ１２８の温度を調節する。また、試料台１１２とウエハ１２８との熱伝導を向上するために、試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間には熱伝達性ガス流路１１３が設けられており、熱伝達性ガス供給元１１６から熱伝達性ガス供給配管１３１を介して、Ｈｅ等の熱伝達性を有するガスが供給される。供給される熱伝達性ガスの圧力は圧力計１３２により検知される。
【００２０】
さらに、試料台１１２は、ウエハ１２８を試料台１１２に静電気にて吸着させるための直流電源１１４および処理中に試料台１１２に載置されたウエハ１２８表面にイオンを加速させるための高周波バイアス電源１１７を備えている。
【００２１】
試料台１１２の側面でウエハが載置される面の外周側には、プラズマによるスパッタやエッチングから試料台１１２を保護するためにサセプタ１２９が配置される。サセプタ１２９の材料としては、石英、アルミナ、イットリア等が使用できる。
【００２２】
試料台１１２の下方には、真空容器１００内を真空状態にするため、またはガスやプラズマ、反応生成物を排気するための排気装置を備えている。この排気装置は、排気用開口を開閉する排気ゲートプレート１１８、排気用開口に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ１１９およびターボ分子ポンプ１２０からなる。さらに、ターボ分子ポンプ１２０には排気ポンプ１２２が接続されており、ターボ分子ポンプ１２０によって処理室１０１から排気された反応生成物等は排気配管１２１を通って排気ポンプ１２２に送られる。また、処理室１０１内の圧力は、処理室用圧力計１３０にて検知している。
【００２３】
次に、試料（ウエハ）の処理手順について説明する。
このような、プラズマエッチング装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ１２８は、ゲートバルブ１２６開の状態で搬送用ロボット１２７上に載せられて、搬送室１２５から真空容器１００内に搬送され、試料台１１２上面に載置される。
【００２４】
搬送用ロボット１２７が真空容器１００外に移動した後、ゲートバルブ１２６を閉鎖し、次に、直流電源１１４からの直流電圧により、試料台１１２上面の載置面上に載置されているウエハ１２８を静電気で吸着し、保持する。なお、ウエハ１２８を吸着後、搬送用ロボット１２７を移動し、ゲートバルブ１２６を閉鎖してもよい。
【００２５】
ウエハ１２８が試料台１１２に吸着された状態で、熱伝達性ガス供給元１１６より試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面との間の熱伝達性ガス流路１１３にＨｅガスを供給し、温調ユニット１１５で調整された所定の温度となるようにウエハ１２８を冷却する。
【００２６】
次に、処理ガスが処理ガス供給元１２３より処理ガス供給配管１２４を介して微小隙間１０３に導入され、シャワープレート１０２に形成された多数の小孔を通して処理室１０１内へ供給される。共振空間１０６を通過し石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して処理室１０１に導入された電磁波と、ソレノイドコイル１０９による磁場の相互作用によって、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ１２８上方に形成される。さらに、高周波バイアス電源１１７により、試料台に高周波電力が印加され、ウエハ１２８上面上方に形成された高周波バイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ１２８上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ、処理が開始される。尚、処理中、排気ゲートプレート１１８は常に開いており、コンダクタンス可変バルブ１１９の開度を変えることで排気速度を変化させ、処理室１０１内の圧力を調整している。
【００２７】
エッチング処理の終了後、プラズマ発生用の電磁波と磁場の導入および高周波バイアスが停止され、直流電源１１４からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。
【００２８】
次に、前述したようにコンダクタンス可変バルブ１１９、ターボ分子ポンプ１２０及び排気ポンプ１２２の働きにより、処理室１０１内の反応生成物や残留した処理ガスを排気する。
【００２９】
その後ゲートバルブ１２６を開き、搬送用ロボット１２７により処理済みウエハ１２８を真空容器１００外に搬出し、搬出完了後、ゲートバルブ１２６を再び閉鎖する。
【００３０】
次に、本発明に係るプラズマ処理装置におけるサセプタについて説明する。図２は、試料台とサセプタの詳細構造を示したものである。
【００３１】
本実施例で用いたサセプタは外サセプタ、中サセプタ、内サセプタの３つの部分に大きく分れており、外サセプタ２００内部には導体リング２０１が配置され、固定用ボルト２０２により中サセプタ２０３を挟んで駆動軸２６０に固定された駆動リング２０４に数ヶ所で固定されている。これらのサセプタは試料台側壁周辺を取り囲むようにリング状に配置されている。駆動軸２６０は、ステッピングモーター２５０に軸２５２を介して接続されたアーム２５１の先端に取り付けられている。外サセプタ２００は導体リング２０１を覆うように配置されるため、外サセプタ２００には導体リング２０１に干渉しないように導体リング２０１用の空間が備えられている。導体リング２０１はアルミニウム等の導体で構成され、試料台１１２側に向かおうとするイオンを分散させるために、導体リング２０１は外サセプタ２００内で高さを極力高くしたＬ型形状としている。
【００３２】
中サセプタ２０３は、駆動リング２０４上に配置されており、駆動リング２０４には冷却用ガス流路２０５が設けられている。処理中冷却用ガス流路２０５には、サセプタ冷却ガス供給元２７０から冷却用ガス（Ｈｅ等）がガス供給配管２７１を介して供給され、ガス配管２７２を介してサセプタ冷却ガス供給元へ戻る。この冷却ガスにより、中サセプタ２０３を冷却することで中サセプタ２０３の消耗を軽減することができる。冷却温度としては、２０℃〜５０℃が望ましい。
【００３３】
また、図２では中サセプタ２０３のみを冷却する例を示したが、他の外サセプタ２００、内サセプタ２０６を含め少なくとも一者を冷却することにより、従来に比して消耗を軽減する効果が得られる。外サセプタ２００の場合には、導体リング２０１を納める空間をサセプタ冷却用ガス流路として利用することもできる。なお、本実施例ではサセプタを３つの部分に分割したが、この数には限定されない。また、必ずしも分割しなくてよい。
【００３４】
最内周に配置され、試料台１１２の保護部材である内サセプタ２０６の材料には耐プラズマ性の高いイットリアやアルミナ等を使用する。この内サセプタ２０６により、試料台２０７側面をプラズマやイオンの入射から保護することができる。ただし、内サセプタ２０６の材料として用いることができるイットリアやアルミナは、処理中に異物の発生源となる可能性があるため、内サセプタ２０６は処理中にプラズマに曝されない位置にあることが好ましい。
【００３５】
このような構造のサセプタを備える試料台にて、ウエハ２０８に所定の処理を実施する場合、処理が開始される前に中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９が所望の隙間寸法になるように、ステッピングモーター２５０により駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇させる必要がある。
【００３６】
図３に、中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９の調整作業の流れを示す。
駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇させる手順は、まず静電吸着力により試料台１１２にウエハが吸着された状態（ステップＳ３００）で、ステッピングモーター２５０等によりアーム２５１および駆動軸２６０を介して駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を低速で上昇させ（ステップＳ３０１）、中サセプタ２０３とウエハ１２８を接触させる。中サセプタ２０３とウエハ１２８の接触判定は、試料台１１２上面の誘電体膜とウエハ１２８裏面の間に設けられた熱伝達性ガス流路１１３に供給されているＨｅ等の熱伝達性ガスの圧力変動（以下、Ｈｅ裏面圧とする）をモニタすることによって接触したと判断する（ステップＳ３０２）。Ｈｅ裏面圧は熱伝達性ガス供給元１１６から熱伝達性ガス流路１１３にＨe等の熱伝達性ガスを供給するための熱伝達性ガス供給配管１３１上に設置されている圧力計１３２にて検出する。
【００３７】
Ｈｅ裏面圧変動を検知することにより、中サセプタ２０３とウエハ１２８が接触した瞬間にステッピングモーターの動作を停止し（ステップＳ３０３）、同時に駆動リング２０４及び中サセプタ２０３の上昇量Ａを装置側（図示されていないコントローラーに内蔵のメモリ等）にて記録する（ステップＳ３０４）。その後、駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を最下点（初期高さ）まで下降させる（ステップＳ３０５）。
【００３８】
上昇量Ａと所望の隙間Ｂの差により、隙間２０９が所望の隙間になるような中サセプタ２０３の上昇量Ｃを、図示されていないコントローラーに内蔵のプロセッサ等により算出した後（ステップＳ３０６）、隙間２０９が所望の隙間寸法になるようにステッピングモーター２５０等にて中サセプタ２０３及び駆動リング２０４を上昇量Ｃ分だけ上昇させる（ステップ３０７）。中サセプタ２０３の上昇が完了した後、所定の処理を開始する。なお、プロセッサは、必ずしもコントローラーに内蔵される必要はない。
【００３９】
上昇した中サセプタ２０３は、一枚目のウエハ１２８の処理が完了しても最下点（初期高さ）に戻す必要はなく、続けて次のウエハの処理を実施しても良い。但し、石英等で構成される中サセプタ２０３は処理を続けるとプラズマの影響により消耗していくため、定期的に上述した方法にて中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９を所望の隙間寸法になるように再調整することが望ましい。例えば、処理時間が一定時間以上に達した場合や処理室内のメンテナンスクリーニング時等に再調整を実施すると良い。
【００４０】
前述したような中サセプタ２０３とウエハ１２８間の隙間２０９を所望の隙間寸法にする手段として、ロードセルを用いる方法もある。
図４にロードセルを用いた場合の試料台とサセプタの詳細構造を示す。なお、本図ではステッピングモーターやアーム、中サセプタ２０３を冷却するための熱伝達性ガス流路等は省略してある。
小型のロードセル４００を中サセプタ２０３と駆動リング２０４との間に配置し、ステッピングモーター等により駆動リング２０４及び中サセプタ２０３を上昇して中サセプタ２０３とウエハ１２８が接触した場合、中サセプタ２０３を介して、ロードセル４００に荷重がかかり、この荷重をロードセル４００が検出することで中サセプタ２０３とウエハ１２８との接触を検出することができる。
【００４１】
この時の駆動リング２０４及び中サセプタ２０３の上昇量から、現状の中サセプタ２０３とウエハ１２８間の隙間寸法がわかるため、中サセプタ２０３を所望の隙間寸法になるように下降させる。このような方法であっても定期的に中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９を所望の隙間寸法になるように再調整することが必要になる。
【００４２】
これらの方法で、中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間２０９寸法を制御し、この隙間を狭く保つことで、処理中にイオンが試料台１１２側へ侵入することを抑制し、試料台１１２の消耗防止及び内サセプタ２０６自身の消耗を軽減できる。さらに、冷却用ガス流路２０５にＨｅ等の冷却ガスを流し、中サセプタ２０３を冷却することで中サセプタ２０３の消耗軽減効果を上昇させることができることは先に述べた通りである。
【００４３】
外サセプタ２００内に配置される導体リング２０１は、固定用ボルト２０２によって駆動リング２０４に固定されているため、試料台１１２に印加されている高周波電力が導体リング２０１にも印加される。
【００４４】
この高周波電力により、プラズマ中のイオンは積極的に導体リング２０１が配置されている外サセプタ２００側に引き込まれ、試料台２０７側や消耗が激しい中サセプタ２０３側に向かおうとするイオンを分散させることができ、試料台及びサセプタの消耗を軽減できる。
【００４５】
上記構成のサセプタを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエハの加工を行うことで、サセプタおよび試料台の寿命を従来よりも大幅に改善することができる。
【００４６】
以上本実施例によれば、サセプタを冷却することにより、サセプタの寿命を延長し、装置稼働率の向上と試料台が露出することによる試料台の消耗を低減・防止することが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、サセプタと試料との高さを調整できる機構を設けることにより、試料台の消耗をより低減することができる。また、サセプタ内部に試料台と電気的に接続されたL型の導体リングを配置することにより、試料台の消耗をより低減することができる。
【実施例２】
【００４７】
本発明に係る第2の実施例について、図５を用いて説明する。なお、実施例1に記載され本実施例に未記載の事項は本実施例にも適用することができる。
【００４８】
図５は、プラズマ処理装置における試料台とサセプタの詳細構造図である。実施例１と異なる点をあげると、第１に中サセプタ２０３を駆動リングを介さずに駆動軸２６０に固定したこと、第２に導体リング２０１を固定用ボルト２０２で試料台１１２に直接固定したことである。中サセプタ２０３のみとすることにより移動物の質量を減らすことができ、高さ位置の調整を高精度に行なうことが可能となる。又はステッピングモーターを小型化できる。また、導体リング２０１を固定用ボルト２０２で試料台１１２に直接固定することにより、高周波電力を効率良く導体リングに伝えることができる。
上記構成のサセプタを備えたプラズマエッチング装置を用いて半導体ウエハの加工を行うことで、サセプタの寿命を従来よりも大幅に改善することができる。
【００４９】
以上本実施例によれば、実施例１と同様の効果を得ることができる。また、サセプタを直接上下動させるため高さ位置精度を高めることができ、試料台の消耗をより低減することができる。また、サセプタ内部に配置されたL型の導体リングを直接試料台に固定することにより、試料台の消耗をより低減することができる。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…真空容器、１０１…処理室、１０２…シャワープレート、１０３…微小隙間、１０４…ガスリング、１０５…石英プレート、１０６…共振空間、１０７…導波管、１０８…整合器、１０９…ソレノイドコイル、１１０…高周波電源、１１１…側壁部材、１１２…試料台、１１３…熱伝達性ガス流路、１１４…直流電源、１１５…温調ユニット、１１６…熱伝達性ガス供給元、１１７…高周波バイアス電源、１１８…排気ゲートプレート、１１９…コンダクタンス可変バルブ、１２０…ターボ分子ポンプ、１２１…排気配管、１２２…排気ポンプ、１２３…処理ガス供給元、１２４…処理ガス供給配管、１２５…搬送室、１２６…ゲートバルブ、１２７…搬送用ロボット、１２８…ウエハ、１２９…サセプタ、１３０…処理室用圧力計、１３１…熱伝達性ガス供給配管、１３２…圧力計、２００…外サセプタ、２０１…導体リング、２０２…固定用ボルト、２０３…中サセプタ、２０４…駆動リング、２０５…冷却用ガス流路、２０６…内サセプタ、２０９…中サセプタ２０３とウエハ１２８裏面の隙間、２５０…ステッピングモーター、２５１…アーム、２５２…軸、２６０…駆動軸、２７０…サセプタ冷却ガス供給元、２７１…サセプタ冷却ガス配管（往）、２７２…サセプタ冷却ガス配管（復）、４００…ロードセル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ポンプを備えた真空処理容器と、該真空処理容器内に配置され、供給された処理ガスにプラズマ生成用高周波電源からの高周波エネルギを供給してプラズマを生成するアンテナと、前記真空処理容器内に配置された円板状の試料台と、前記試料台の側面の消耗を低減するために前記試料台側面の周囲にリング状に配置されたサセプタとを備え、該試料台にイオン引き込み用高周波電圧を供給して、前記プラズマ中のイオンを加速して前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記サセプタを冷却するためのサセプタ冷却用ガス流路が備えられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
リング状の前記サセプタは、内部に導体リングを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台に試料が載置された状態で、前記サセプタを上下方向に移動するための移動機構を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記移動機構により前記サセプタを上方へ移動する際に、前記試料と前記サセプタとの接触を検出する接触検出機構を更に備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ処理装置において、
前記接触検出機構は、ロードセルであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台は、その上面の内周側にウエハを載置する円板状の凸部を備え、
前記サセプタは、前記凸部の外周側面を覆い、内、中間、外の３部材に分割されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料は、その外周部が前記サセプタの中間部材の直上に配置されるように前記試料台の外部に突き出すように載置されるものであり、
前記試料下方に位置する前記サセプタの中間部材を上下駆動させ、前記試料と前記サセプタの中間部材との隙間を所望の寸法に制御する機構を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの外部材は、その内部に導体部材を備え、該導体部材に高周波電力を印加することで処理中のイオンを前記サセプタの外部材に引き込むことができることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの外部材へのイオンの引き込み量を上昇させるため、前記導体部材の断面形状は、Ｌ型であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９に記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの内部材は、耐プラズマ性の高い材料を用いて形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１】
排気ポンプを備えた真空処理容器と、該真空処理容器内に配置され、供給された処理ガスにプラズマ生成用高周波電源からの高周波エネルギを供給してプラズマを生成するアンテナと、前記真空処理容器内に配置された円板状の試料台と、前記試料台の側面の消耗を低減するために前記試料台側面の周囲にリング状に配置されたサセプタとを備え、該試料台にイオン引き込み用高周波電圧を供給して、前記プラズマ中のイオンを加速して前記試料台上に載置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記サセプタを冷却するためのサセプタ冷却用ガス流路が備えられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
リング状の前記サセプタは、内部に導体リングを有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台に試料が載置された状態で、前記サセプタを上下方向に移動するための移動機構を更に有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記移動機構により前記サセプタを上方へ移動する際に、前記試料と前記サセプタとの接触を検出する接触検出機構を更に備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラズマ処理装置において、
前記接触検出機構は、ロードセルであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記試料台は、その上面の内周側にウエハを載置する円板状の凸部を備え、
前記サセプタは、前記凸部の外周側面を覆い、内、中間、外の３部材に分割されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料は、その外周部が前記サセプタの中間部材の直上に配置されるように前記試料台の外部に突き出すように載置されるものであり、
前記試料下方に位置する前記サセプタの中間部材を上下駆動させ、前記試料と前記サセプタの中間部材との隙間を所望の寸法に制御する機構を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの外部材は、その内部に導体部材を備え、該導体部材に高周波電力を印加することで処理中のイオンを前記サセプタの外部材に引き込むことができることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの外部材へのイオンの引き込み量を上昇させるため、前記導体部材の断面形状は、Ｌ型であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】
請求項６から請求項９に記載のプラズマ処理装置であって、
前記サセプタの内部材は、耐プラズマ性の高い材料を用いて形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−３０６９３（Ｐ２０１３−３０６９３Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６７２６５（Ｐ２０１１−１６７２６５）
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２９日（２０１１．７．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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