プラズマ処理装置
【課題】ウェハの周縁部の温度調節が容易にできるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理を施す基板Ｗを載置させる載置台１１は、所定の温度に温度調節される載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、基板Ｗを吸着するための静電チャック１３を備え、静電チャック１３の上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域４８とが形成され、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部５１と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部５２とを備え、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と第２の熱伝達用ガス拡散領域４８において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部に形成された環状の凹部である。
【解決手段】プラズマ処理を施す基板Ｗを載置させる載置台１１は、所定の温度に温度調節される載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、基板Ｗを吸着するための静電チャック１３を備え、静電チャック１３の上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域４８とが形成され、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部５１と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部５２とを備え、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と第２の熱伝達用ガス拡散領域４８において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部に形成された環状の凹部である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを生成して基板に対してエッチングなどの処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置などの製造工程においては、高周波電圧を利用して処理室内にプラズマを生成させ、半導体基板（ウェハ）に対してエッチング処理や成膜処理等を施す装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置では、処理室内において基板を載置させる載置台の内部に形成された冷媒流路に冷媒を流して載置台を所望の温度とし、載置台上に載置されたウェハの温度を調節するのが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ウェハにプラズマ処理を施す場合には、載置台上にウェハを載置した後、処理室内を所定の真空度に保持しつつ、処理ガス、例えば、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒで構成される処理ガスを充填し、高周波電力を印加して処理室内で処理ガスからプラズマを発生させる。このプラズマにより、ウェハに対して例えば、ドライエッチング（ＲＩＥ）処理などのプラズマ処理を施す。このとき、ドライエッチング処理が施されることによってウェハの温度が上昇するが、載置台を冷却し、ウェハに載置台の熱を伝達することでウェハを冷却する。この冷却の際、熱伝達性に優れたＨｅガス等の熱伝達用ガスをウェハの裏面に向けて流し、載置台上面とウェハ間の熱伝達性を向上することによってウェハを効率良く冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４７２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のようなプラズマ処理装置にあっては、載置台の上面の面積は、ウェハよりも小さく形成されている。その理由は、載置台の上面が処理室内に露出していると、プラズマ処理の際に、プラズマによって載置台の上面が損傷されてしまうからである。そこで、載置台の上面の外周縁をウェハの外周縁よりも内側になるように配置させて、ウェハの外周縁を載置台の上面の外周縁よりも外側まで突出させ、プラズマによる損傷を回避している。
【０００６】
しかしながら、このようにウェハの外周縁を載置台の上面の外周縁よりも外側まで突出させた場合、載置台の熱がウェハの周縁部に十分に伝達できなくなり、ウェハの周縁部の冷却が不十分になるという問題が生じた。その結果、ウェハの周縁部が内側部よりも高温になり、周縁部のエッチング特性が悪くなり、ホール抜け性が悪化したり、エッチングの選択比が低下してしまう。
【０００７】
一方、近年はウェハの大口径化、ウェハの超微細加工化が飛躍的に進んだため、一枚のウェハから数多くのデバイスを生産するようになっている。そのため、ウェハの周縁部からもデバイスを生産する場合がある。従って、ウェハの周縁部の温度上昇を防止して周縁部におけるエッチング特性の悪化を防止する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、ウェハの周縁部の温度調節が容易にできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、処理室内において載置台に基板を載置させ、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記載置台は、所定の温度に温度調節される載置台本体と、前記載置台本体の上部に配置された、基板を吸着するための静電チャックを備え、前記静電チャックの上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域とが形成され、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部と、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部とを備え、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域と前記第２の熱伝達用ガス拡散領域において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の周縁部に形成された環状の凹部であることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
例えば、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の中央に形成された１または２以上の凹部であり、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域には、複数の凸部が形成されている。
【００１１】
例えば、前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が、２以上である。好ましくは、２．５〜４．０である。
【００１２】
例えば、前記第２の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給が、前記第１の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給よりも先に開始される。
【００１３】
例えば、前記静電チャックは、前記載置台本体の上部にアクリル系の接着剤で接着されている。また、例えば、前記載置台本体の上部周縁部には、前記静電チャックの側面よりも内側まで、絶縁材料が溶射されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の周縁部と内側部の温度調節を別々に行うことにより、ウェハの周縁部の温度調節が容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】載置台の上面図である。
【図３】載置台の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【図４】載置台本体の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【図５】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置における処理工程の説明図である。
【図６】処理工程の変形例の説明図である。
【図７】第１、２の熱伝達用ガス拡散領域の容積比の試算の説明図である。
【図８】各種接着剤の耐ラジカル性確認のためのランニング評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する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説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の概略構成を示す断面図である。図２は、このプラズマ処理装置１が備える、載置台１１の上面図である。図３は、載置台１１の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。図４は、載置台本体１２の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【００１８】
プラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の電気的に接地された密閉構造の円筒型をした処理室１０を有している。この処理室１０内に、被処理基板としてのウェハＷを載置させる円柱形状の載置台（下部電極）１１が配設されている。この載置台１１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、ウェハＷを吸着するための例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる静電チャック１３を備えている。載置台本体１２は、絶縁材を介して、処理室１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１５に支持されている。
【００１９】
処理室１０の側壁と筒状支持部１５との間には排気路１６が形成され、この排気路１６の底部に連通する排気管１７が排気装置１８に接続されている。排気装置１８は、真空ポンプを有し、処理室１０内を所定の真空度まで減圧する。また、排気管１７は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）１９を有し、その自動圧力制御弁１９によって処理室１０内の圧力が制御されている。
【００２０】
載置台本体１２には、プラズマ生成およびイオン引き込み用の高周波電圧を印加する高周波電源２１が、整合器２２および給電棒２３を介して電気的に接続されている。この高周波電源２１は、所定の高周波、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１１に印加する。
【００２１】
処理室１０の天井部には、接地電極としてのシャワーヘッド２４が配設されている。上述の高周波電源２１により、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に高周波電圧が印加される。シャワーヘッド２４は、多数のガス通気孔２５を有する下面の電極板２６と、電極板２６を着脱可能に支持する電極支持体２７とを有する。また、電極支持体２７の内部にバッファ室２８が設けられ、このバッファ室２８のガス導入口２９には処理ガス供給部３０からのガス供給配管３１が接続されている。
【００２２】
載置台本体１２の内部には、例えば、円周方向に配置される環状の冷媒室３５が設けられている。この冷媒室３５には、チラーユニット３６から配管３７、３８を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。これにより、載置台本体１２は所定の温度に冷却されている。
【００２３】
載置台本体１２の上部に配置された静電チャック１３は、適当な厚さを持った円板形状をなしており、静電チャック１３の内部には、タングステン等の導電材料からなる電極板４０が埋め込まれている。電極板４０には直流電源４１が電気的に接続されている。そして、静電チャック１３は、直流電源４１から電極板４０に直流電圧を印加することにより、クーロン力でウェハＷを吸着保持することができる。
【００２４】
上述のように所定の温度に冷却された載置台本体１２の熱は、この静電チャック１３を介して、静電チャック１３上面に吸着したウェハＷに伝達される。この場合、処理室１０内が減圧されても熱を効率よくウェハＷに伝達させるために、静電チャック１３上面に吸着したウェハＷの裏面に向けて、Ｈｅなどの熱伝達用ガスが、第１ガス供給ライン４５、第２ガス供給ライン４６を介して供給されている。
【００２５】
図２、３に示すように、静電チャック１３の上面には、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域４８が形成されている。この実施の形態では、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７は、静電チャック１３の上面中央に形成された円形状の単一の凹部であり、後述するように、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、第１ガス供給ライン４５からの熱伝達用ガスが吐出される第１ガス孔１０２が複数形成されている。また、この第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、複数の凸部（突起部）５０が形成されている。この凸部５０は直径１ｍｍ程度の円柱形状であり、第１ガス孔１０２の数よりも多く形成されている。
【００２６】
一方、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部に形成された環状の凹部であり、後述するように、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８には、第２ガス供給ライン４６からの熱伝達用ガスが吐出される第２ガス孔１０４が複数形成されている。これにより、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部において、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の外側を囲むように配置されている。
【００２７】
静電チャック１３上面にウェハＷを吸着すると、ウェハＷの裏面との間において、これら第１の熱伝達用ガス拡散領域４７および第２の熱伝達用ガス拡散領域４８によって熱伝達用ガスの供給空間が形成される。この場合、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比が０．１以下であることが好ましい。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７および第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３上面からほぼ同じ深さの凹部である。このため、静電チャック１３の上面から見た場合において、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の面積比も０．１以下であることが好ましい。また、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比（面積比）は、０．０２〜０．０７であることがより好ましく、０．０３〜０．０６であることが更に好ましい。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の容積とは、凸部５０の総体積を除いたものである。
【００２８】
第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、第１の熱伝達用ガス供給部５１から、第１ガス供給ライン４５を介して第１ガス孔１０２からＨｅなどの熱伝達用ガスが供給されている。一方、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８には、第２の熱伝達用ガス供給部５２から、ガス供給ライン４６を介して第２ガス孔１０４からＨｅなどの熱伝達用ガスが供給されている。このように第１の熱伝達用ガス供給部５１と第２の熱伝達用ガス供給部５２を別々に有していることにより、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する熱伝達用ガスの供給圧力と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を任意に設定することができる。この場合、第１の熱伝達用ガス供給部５１に対する第２の熱伝達用ガス供給部５２の供給圧比が２以上であることが好ましく、より好ましくは供給圧比が２．５〜４．０である。
【００２９】
静電チャック１３は、載置台本体１２の上部に、接着剤５５で接着されている。接着剤５５は、シリコン系の接着剤ではなく、アクリル系の接着剤を用いることが好ましい。アクリル系の接着剤は、シリコン系の接着剤に比べてプラズマ中のラジカルに対する消耗が少なく、長期間、静電チャック１３を固定しておくことができる。
【００３０】
また、上述したように、載置台本体１２の熱は静電チャック１３を介してウェハＷに伝達されるが、その際、温度変化によって、静電チャック１３に変形が生じて静電チャック１３上面の平面度が悪化する場合がある。静電チャック１３上面の平面度が悪化すると、ウェハＷを確実に吸着できなくなってしまう。そこで、接着剤５５の厚さを調整することにより、温度変化によって生ずる静電チャック１３の変形を接着剤５５で吸収し、このような静電チャック１３上面の平面度の悪化を防止することが望ましい。そのためには、例えばウェハＷの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤５５の厚さを６０μｍ以上、ウェハＷの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤５５の厚さを９０〜１５０μｍとすることが好ましい。
【００３１】
また、図３に示すように、プラズマ処理装置１にあっては、載置台本体１２および静電チャック１３で構成される載置台１１の上面の面積は、ウェハＷよりも小さく形成されている。このように、ウェハＷの外周縁を載置台１１の上面の外周縁よりも外側まで突出させることにより、載置台１１の表面（静電チャック１３の表面）がプラズマによって損傷されるのを回避している。一方、ウェハＷとフォーカスリング６０および静電チャック１３とフォーカスリング６０との間の隙間ｌにプラズマが入り込む場合がある。その場合、上述のように載置台本体１２の上部に、アクリル系の接着剤５５を用いて静電チャック１３を接着した場合、アクリル系の接着剤５５は、シリコン系の接着剤に比べて抵抗値が低いため、Ｖｄｃが生じやすくなり、そのＶｄｃにより、静電チャック１３がダメージを受ける可能性がある。
【００３２】
そこで、載置台本体１２の上部にアクリル系の接着剤５５を用いて静電チャック１３を接着した場合は、図４に示すように、載置台本体１２の上部周縁部には、静電チャック１３の側面よりも内側まで、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料５６を溶射して、載置台本体１２の上部周縁部の抵抗を高くしておくことが望ましい。この場合、絶縁材料５６の溶射範囲は、静電チャック１３の側面よりも例えば５ｍｍ程度内側までとすることが望ましい。
【００３３】
図１に示すように、載置台１１の上部において、静電チャック１３の外側を環状に囲むフォーカスリング６０が配置されている。また、載置台１１の周囲には、環状のバッフル板６１が設けられている。また、処理室１０の側壁には、ウェハＷの搬入出口６２を開閉するゲートバルブ６３が取り付けられている。また、処理室１０の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石６４が配置されている。
【００３４】
このプラズマ処理装置の処理室１０内では、磁石６４によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のＲＦ電界が形成され、これにより、処理室１０内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、載置台１１の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。
【００３５】
プラズマ処理装置１の各構成要素、例えば、排気装置１８、高周波電源２１、処理ガス供給部３０、静電チャック１３用の直流電源４１、第１の熱伝達用ガス供給部５１および第２の熱伝達用ガス供給部５２等は、制御部７０によって動作が制御されている。
【００３６】
さて、以上のように構成されたプラズマ処理装置１で例えばドライエッチング処理を行う場合、先ず、ゲートバルブ６３を開状態にして加工対象のウェハＷを処理室１０内に搬入し、静電チャック１３の上に載置する。そして先ず、図５に示すように、直流電源４１直流電圧が印加され、クーロン力でウェハＷを静電チャック１３上に吸着保持する。
【００３７】
次に、排気装置１８によって処理室１０内を所定の真空度まで減圧した後、処理ガス供給部３０より、例えばＣ４Ｆ８ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス等の処理ガスを、所定の流量および流量比で処理室１０内に導入し、排気装置１８により処理室１０内の圧力を所定値に維持する。
【００３８】
そして、第１の熱伝達用ガス供給部５１によって、ウェハＷの裏面中央に形成された第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に、Ｈｅなどの熱伝達用ガスを供給し、同様に、第２の熱伝達用ガス供給部５２によって、ウェハＷの裏面周縁部に形成された第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に、Ｈｅなどの熱伝達用ガスを供給する。こうして、載置台本体１２の熱をウェハＷに効率よく伝達することにより、ウェハＷの温度を調節する。
【００３９】
その後、高周波電源２１より高周波電力を載置台本体１２に供給し、シャワーヘッド２４より吐出された処理ガスをプラズマ化させる。そして、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによってウェハＷの表面がエッチングされる。
【００４０】
エッチング処理を終了する場合は、先ず、高周波電源２１からの高周波電力の供給が停止され、次いで、静電チャック１３の吸着保持が停止され、ウェハＷ裏面への熱伝達用ガスの供給も停止される。なお、静電チャック１３の吸着保持を停止する場合、更にマイナスの電圧を印加して除電を行っても良い。その後、排気装置１８による減圧と、処理ガス供給部３０よる処理ガスの供給が、それぞれ停止される。
【００４１】
このプラズマ処理装置１にあっては、第１の熱伝達用ガス供給部５１と第２の熱伝達用ガス供給部５２を別々に有していることにより、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する熱伝達用ガスの供給圧力と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を任意に設定することができる。このため、ウェハＷ中央部と周縁部の冷却能力を任意に変更できる。例えば、ウェハＷの外周縁が載置台１１の上面外周縁よりも外側まで突出されているため、従来は、ウェハＷの周縁部の冷却が不十分になるという問題があった。これに対して、このプラズマ処理装置１によれば、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を上げ、ウェハＷ中央部の冷却能力に比べて、ウェハＷ周縁部の冷却能力を高くすることにより、ウェハＷの周縁部を、ウェハＷの中央部と同程度の温度に冷却することが可能となる。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比が０．１以下であることにより、ウェハＷの周縁部を局所的に、かつ高速に冷却することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
例えば、ウェハＷの裏面中央の第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と裏面周縁部の第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給する場合、図６に示すように、先に第２の熱伝達用ガス供給部５２によって第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給し始め、その後、第１の熱伝達用ガス供給部５１によって第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に熱伝達用ガスを供給しても良い。このように、ウェハＷの裏面周縁部を先に冷却することによっても、ウェハＷ周縁部の冷却能力を高くすることができる。
【００４４】
また、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７は、単一の凹部に複数の凸部５０が設けられた構成でなくても良い。例えば、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７を静電チャック１３の上面に設けられた溝としても良い。この場合も、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比は、前述の通り０．１以下、好ましくは０．０２〜０．０７、更に好ましくは０．０３〜０．０６である。
【００４５】
なお、以上の実施の形態では、ウェハＷを冷却する場合を説明したが、ウェハＷを昇温させる場合にも本発明は同様に適用できる。また、以上説明した実施の形態では、下部電極に一周波の高調派を印加するタイプの装置について説明したが、二周波の高調派を印加するタイプの装置であっても良い。また、以上説明した実施の形態では、高周波電圧を用いたプラズマ処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置についても本発明を適用できるのは勿論である。また、以上の実施の形態では、本発明をエッチング処理を行うプラズマ処理装置１に適用していたが、本発明は、エッチング処理以外の基板処理、例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機ＥＬ基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。
【実施例】
【００４６】
（第１、２の熱伝達用ガス拡散領域の容積比の試算）
静電チャック１３の上面に形成される中央の第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の容積βと周縁部の第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積αについて試算した。図７に示すように、静電チャック１３の半径Ａを１５０ｍｍ、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８（環状）の外半径Ｂを１４８ｍｍ、内半径Ｃを１４５ｍｍ、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７（円形状）の半径Ｄを１４０ｍｍ、支持部５０（円柱形状）の半径Ｅを０．５ｍｍ、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の深さＦを５０μｍ（０．０５ｍｍ）、支持部５０の個数Ｇを２５０個とした。
α＝π×Ｂ２×Ｆ−π×Ｃ２×Ｆ＝１３８．００３
β＝π×Ｄ２×Ｆ−π×Ｅ２×Ｆ×Ｇ＝３０６７．３８７５
α／β＝０．０４５
となった。
【００４７】
この寸法で静電チャックの上面に第１の熱伝達用ガス拡散領域と第２の熱伝達用ガス拡散領域を形成してエッチング処理を行った。その結果、ウェハの温度を全体的に均一にでき、ウェハの周縁部まで均一にエッチングできた。なお、上記式によれば、上限として、Ａ＝１５０ｍｍ、Ｂ＝１４８ｍｍ、Ｃ＝１４４ｍｍ、Ｄ＝１４０ｍｍ、Ｅ＝０．５ｍｍ、Ｆ＝５０μｍ（０．０５ｍｍ）、Ｇ＝２５０の場合、α／β＝０．０６０となる。一方、下限として、Ａ＝１５０ｍｍ、Ｂ＝１４７ｍｍ、Ｃ＝１４５ｍｍ、Ｄ＝１４０ｍｍ、Ｅ＝０．５ｍｍ、Ｆ＝５０μｍ（０．０５ｍｍ）、Ｇ＝２５０の場合、α／β＝０．０３０となる。
【００４８】
（静電チャックを貼り付ける接着剤の検討）
各種接着剤の耐ラジカル性確認のためのランニング評価結果を図８に示す。シリコン系の接着剤に比べて、アクリル系の接着剤では寿命が飛躍的に向上した。また、接着剤の厚さについて高温槽ランニング評価を行ったところ、ウェハの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを６０μｍ以上、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを９０〜１５０μｍとすることが好ましいことが分かった。ウェハの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを６０μｍにした場合が最も平面度変化量が少なく、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを１２０μｍにした場合が最も平面度変化量が少なくなった。また、接着剤の直径は、ウェハの直径が２００ｍｍの場合は１９５．６ｍｍ、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、２９５．２ｍｍが最適であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば基板のエッチング処理等を行うプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｗ ウェハ
１ プラズマ処理装置
１０ 処理室
１１ 載置台
１２ 載置台本体
１３ 静電チャック
１８ 排気装置
２１ 高周波電源
２４ シャワーヘッド
３０ 処理ガス供給部
３５ 冷媒室
３６ チラーユニット
４０ 電極板
４７ 第１の熱伝達用ガス拡散領域
４８ 第２の熱伝達用ガス拡散領域
５０ 支持部
５１ 第１の熱伝達用ガス供給部
５２ 第２の熱伝達用ガス供給部
５５ 接着剤
５６ 絶縁材料
７０ 制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを生成して基板に対してエッチングなどの処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体装置などの製造工程においては、高周波電圧を利用して処理室内にプラズマを生成させ、半導体基板（ウェハ）に対してエッチング処理や成膜処理等を施す装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置では、処理室内において基板を載置させる載置台の内部に形成された冷媒流路に冷媒を流して載置台を所望の温度とし、載置台上に載置されたウェハの温度を調節するのが一般的である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ウェハにプラズマ処理を施す場合には、載置台上にウェハを載置した後、処理室内を所定の真空度に保持しつつ、処理ガス、例えば、Ｃ４Ｆ８、Ｏ２、Ａｒで構成される処理ガスを充填し、高周波電力を印加して処理室内で処理ガスからプラズマを発生させる。このプラズマにより、ウェハに対して例えば、ドライエッチング（ＲＩＥ）処理などのプラズマ処理を施す。このとき、ドライエッチング処理が施されることによってウェハの温度が上昇するが、載置台を冷却し、ウェハに載置台の熱を伝達することでウェハを冷却する。この冷却の際、熱伝達性に優れたＨｅガス等の熱伝達用ガスをウェハの裏面に向けて流し、載置台上面とウェハ間の熱伝達性を向上することによってウェハを効率良く冷却している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３４７２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、以上のようなプラズマ処理装置にあっては、載置台の上面の面積は、ウェハよりも小さく形成されている。その理由は、載置台の上面が処理室内に露出していると、プラズマ処理の際に、プラズマによって載置台の上面が損傷されてしまうからである。そこで、載置台の上面の外周縁をウェハの外周縁よりも内側になるように配置させて、ウェハの外周縁を載置台の上面の外周縁よりも外側まで突出させ、プラズマによる損傷を回避している。
【０００６】
しかしながら、このようにウェハの外周縁を載置台の上面の外周縁よりも外側まで突出させた場合、載置台の熱がウェハの周縁部に十分に伝達できなくなり、ウェハの周縁部の冷却が不十分になるという問題が生じた。その結果、ウェハの周縁部が内側部よりも高温になり、周縁部のエッチング特性が悪くなり、ホール抜け性が悪化したり、エッチングの選択比が低下してしまう。
【０００７】
一方、近年はウェハの大口径化、ウェハの超微細加工化が飛躍的に進んだため、一枚のウェハから数多くのデバイスを生産するようになっている。そのため、ウェハの周縁部からもデバイスを生産する場合がある。従って、ウェハの周縁部の温度上昇を防止して周縁部におけるエッチング特性の悪化を防止する必要がある。
【０００８】
本発明の目的は、ウェハの周縁部の温度調節が容易にできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、処理室内において載置台に基板を載置させ、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記載置台は、所定の温度に温度調節される載置台本体と、前記載置台本体の上部に配置された、基板を吸着するための静電チャックを備え、前記静電チャックの上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域とが形成され、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部と、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部とを備え、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域と前記第２の熱伝達用ガス拡散領域において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の周縁部に形成された環状の凹部であることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。
【００１０】
例えば、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の中央に形成された１または２以上の凹部であり、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域には、複数の凸部が形成されている。
【００１１】
例えば、前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が、２以上である。好ましくは、２．５〜４．０である。
【００１２】
例えば、前記第２の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給が、前記第１の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給よりも先に開始される。
【００１３】
例えば、前記静電チャックは、前記載置台本体の上部にアクリル系の接着剤で接着されている。また、例えば、前記載置台本体の上部周縁部には、前記静電チャックの側面よりも内側まで、絶縁材料が溶射されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板の周縁部と内側部の温度調節を別々に行うことにより、ウェハの周縁部の温度調節が容易にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】載置台の上面図である。
【図３】載置台の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【図４】載置台本体の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【図５】本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置における処理工程の説明図である。
【図６】処理工程の変形例の説明図である。
【図７】第１、２の熱伝達用ガス拡散領域の容積比の試算の説明図である。
【図８】各種接着剤の耐ラジカル性確認のためのランニング評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する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説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１の概略構成を示す断面図である。図２は、このプラズマ処理装置１が備える、載置台１１の上面図である。図３は、載置台１１の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。図４は、載置台本体１２の上部周縁部を拡大して示した部分断面である。
【００１８】
プラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の電気的に接地された密閉構造の円筒型をした処理室１０を有している。この処理室１０内に、被処理基板としてのウェハＷを載置させる円柱形状の載置台（下部電極）１１が配設されている。この載置台１１は、例えばアルミニウム等の導電性材料からなる載置台本体１２と、載置台本体１２の上部に配置された、ウェハＷを吸着するための例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなる静電チャック１３を備えている。載置台本体１２は、絶縁材を介して、処理室１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１５に支持されている。
【００１９】
処理室１０の側壁と筒状支持部１５との間には排気路１６が形成され、この排気路１６の底部に連通する排気管１７が排気装置１８に接続されている。排気装置１８は、真空ポンプを有し、処理室１０内を所定の真空度まで減圧する。また、排気管１７は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｖｅ）１９を有し、その自動圧力制御弁１９によって処理室１０内の圧力が制御されている。
【００２０】
載置台本体１２には、プラズマ生成およびイオン引き込み用の高周波電圧を印加する高周波電源２１が、整合器２２および給電棒２３を介して電気的に接続されている。この高周波電源２１は、所定の高周波、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１１に印加する。
【００２１】
処理室１０の天井部には、接地電極としてのシャワーヘッド２４が配設されている。上述の高周波電源２１により、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に高周波電圧が印加される。シャワーヘッド２４は、多数のガス通気孔２５を有する下面の電極板２６と、電極板２６を着脱可能に支持する電極支持体２７とを有する。また、電極支持体２７の内部にバッファ室２８が設けられ、このバッファ室２８のガス導入口２９には処理ガス供給部３０からのガス供給配管３１が接続されている。
【００２２】
載置台本体１２の内部には、例えば、円周方向に配置される環状の冷媒室３５が設けられている。この冷媒室３５には、チラーユニット３６から配管３７、３８を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給される。これにより、載置台本体１２は所定の温度に冷却されている。
【００２３】
載置台本体１２の上部に配置された静電チャック１３は、適当な厚さを持った円板形状をなしており、静電チャック１３の内部には、タングステン等の導電材料からなる電極板４０が埋め込まれている。電極板４０には直流電源４１が電気的に接続されている。そして、静電チャック１３は、直流電源４１から電極板４０に直流電圧を印加することにより、クーロン力でウェハＷを吸着保持することができる。
【００２４】
上述のように所定の温度に冷却された載置台本体１２の熱は、この静電チャック１３を介して、静電チャック１３上面に吸着したウェハＷに伝達される。この場合、処理室１０内が減圧されても熱を効率よくウェハＷに伝達させるために、静電チャック１３上面に吸着したウェハＷの裏面に向けて、Ｈｅなどの熱伝達用ガスが、第１ガス供給ライン４５、第２ガス供給ライン４６を介して供給されている。
【００２５】
図２、３に示すように、静電チャック１３の上面には、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域４８が形成されている。この実施の形態では、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７は、静電チャック１３の上面中央に形成された円形状の単一の凹部であり、後述するように、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、第１ガス供給ライン４５からの熱伝達用ガスが吐出される第１ガス孔１０２が複数形成されている。また、この第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、複数の凸部（突起部）５０が形成されている。この凸部５０は直径１ｍｍ程度の円柱形状であり、第１ガス孔１０２の数よりも多く形成されている。
【００２６】
一方、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部に形成された環状の凹部であり、後述するように、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８には、第２ガス供給ライン４６からの熱伝達用ガスが吐出される第２ガス孔１０４が複数形成されている。これにより、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３の上面の周縁部において、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の外側を囲むように配置されている。
【００２７】
静電チャック１３上面にウェハＷを吸着すると、ウェハＷの裏面との間において、これら第１の熱伝達用ガス拡散領域４７および第２の熱伝達用ガス拡散領域４８によって熱伝達用ガスの供給空間が形成される。この場合、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比が０．１以下であることが好ましい。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７および第２の熱伝達用ガス拡散領域４８は、静電チャック１３上面からほぼ同じ深さの凹部である。このため、静電チャック１３の上面から見た場合において、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の面積比も０．１以下であることが好ましい。また、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比（面積比）は、０．０２〜０．０７であることがより好ましく、０．０３〜０．０６であることが更に好ましい。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の容積とは、凸部５０の総体積を除いたものである。
【００２８】
第１の熱伝達用ガス拡散領域４７には、第１の熱伝達用ガス供給部５１から、第１ガス供給ライン４５を介して第１ガス孔１０２からＨｅなどの熱伝達用ガスが供給されている。一方、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８には、第２の熱伝達用ガス供給部５２から、ガス供給ライン４６を介して第２ガス孔１０４からＨｅなどの熱伝達用ガスが供給されている。このように第１の熱伝達用ガス供給部５１と第２の熱伝達用ガス供給部５２を別々に有していることにより、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する熱伝達用ガスの供給圧力と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を任意に設定することができる。この場合、第１の熱伝達用ガス供給部５１に対する第２の熱伝達用ガス供給部５２の供給圧比が２以上であることが好ましく、より好ましくは供給圧比が２．５〜４．０である。
【００２９】
静電チャック１３は、載置台本体１２の上部に、接着剤５５で接着されている。接着剤５５は、シリコン系の接着剤ではなく、アクリル系の接着剤を用いることが好ましい。アクリル系の接着剤は、シリコン系の接着剤に比べてプラズマ中のラジカルに対する消耗が少なく、長期間、静電チャック１３を固定しておくことができる。
【００３０】
また、上述したように、載置台本体１２の熱は静電チャック１３を介してウェハＷに伝達されるが、その際、温度変化によって、静電チャック１３に変形が生じて静電チャック１３上面の平面度が悪化する場合がある。静電チャック１３上面の平面度が悪化すると、ウェハＷを確実に吸着できなくなってしまう。そこで、接着剤５５の厚さを調整することにより、温度変化によって生ずる静電チャック１３の変形を接着剤５５で吸収し、このような静電チャック１３上面の平面度の悪化を防止することが望ましい。そのためには、例えばウェハＷの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤５５の厚さを６０μｍ以上、ウェハＷの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤５５の厚さを９０〜１５０μｍとすることが好ましい。
【００３１】
また、図３に示すように、プラズマ処理装置１にあっては、載置台本体１２および静電チャック１３で構成される載置台１１の上面の面積は、ウェハＷよりも小さく形成されている。このように、ウェハＷの外周縁を載置台１１の上面の外周縁よりも外側まで突出させることにより、載置台１１の表面（静電チャック１３の表面）がプラズマによって損傷されるのを回避している。一方、ウェハＷとフォーカスリング６０および静電チャック１３とフォーカスリング６０との間の隙間ｌにプラズマが入り込む場合がある。その場合、上述のように載置台本体１２の上部に、アクリル系の接着剤５５を用いて静電チャック１３を接着した場合、アクリル系の接着剤５５は、シリコン系の接着剤に比べて抵抗値が低いため、Ｖｄｃが生じやすくなり、そのＶｄｃにより、静電チャック１３がダメージを受ける可能性がある。
【００３２】
そこで、載置台本体１２の上部にアクリル系の接着剤５５を用いて静電チャック１３を接着した場合は、図４に示すように、載置台本体１２の上部周縁部には、静電チャック１３の側面よりも内側まで、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁材料５６を溶射して、載置台本体１２の上部周縁部の抵抗を高くしておくことが望ましい。この場合、絶縁材料５６の溶射範囲は、静電チャック１３の側面よりも例えば５ｍｍ程度内側までとすることが望ましい。
【００３３】
図１に示すように、載置台１１の上部において、静電チャック１３の外側を環状に囲むフォーカスリング６０が配置されている。また、載置台１１の周囲には、環状のバッフル板６１が設けられている。また、処理室１０の側壁には、ウェハＷの搬入出口６２を開閉するゲートバルブ６３が取り付けられている。また、処理室１０の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石６４が配置されている。
【００３４】
このプラズマ処理装置の処理室１０内では、磁石６４によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、載置台１１とシャワーヘッド２４との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のＲＦ電界が形成され、これにより、処理室１０内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、載置台１１の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。
【００３５】
プラズマ処理装置１の各構成要素、例えば、排気装置１８、高周波電源２１、処理ガス供給部３０、静電チャック１３用の直流電源４１、第１の熱伝達用ガス供給部５１および第２の熱伝達用ガス供給部５２等は、制御部７０によって動作が制御されている。
【００３６】
さて、以上のように構成されたプラズマ処理装置１で例えばドライエッチング処理を行う場合、先ず、ゲートバルブ６３を開状態にして加工対象のウェハＷを処理室１０内に搬入し、静電チャック１３の上に載置する。そして先ず、図５に示すように、直流電源４１直流電圧が印加され、クーロン力でウェハＷを静電チャック１３上に吸着保持する。
【００３７】
次に、排気装置１８によって処理室１０内を所定の真空度まで減圧した後、処理ガス供給部３０より、例えばＣ４Ｆ８ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス等の処理ガスを、所定の流量および流量比で処理室１０内に導入し、排気装置１８により処理室１０内の圧力を所定値に維持する。
【００３８】
そして、第１の熱伝達用ガス供給部５１によって、ウェハＷの裏面中央に形成された第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に、Ｈｅなどの熱伝達用ガスを供給し、同様に、第２の熱伝達用ガス供給部５２によって、ウェハＷの裏面周縁部に形成された第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に、Ｈｅなどの熱伝達用ガスを供給する。こうして、載置台本体１２の熱をウェハＷに効率よく伝達することにより、ウェハＷの温度を調節する。
【００３９】
その後、高周波電源２１より高周波電力を載置台本体１２に供給し、シャワーヘッド２４より吐出された処理ガスをプラズマ化させる。そして、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによってウェハＷの表面がエッチングされる。
【００４０】
エッチング処理を終了する場合は、先ず、高周波電源２１からの高周波電力の供給が停止され、次いで、静電チャック１３の吸着保持が停止され、ウェハＷ裏面への熱伝達用ガスの供給も停止される。なお、静電チャック１３の吸着保持を停止する場合、更にマイナスの電圧を印加して除電を行っても良い。その後、排気装置１８による減圧と、処理ガス供給部３０よる処理ガスの供給が、それぞれ停止される。
【００４１】
このプラズマ処理装置１にあっては、第１の熱伝達用ガス供給部５１と第２の熱伝達用ガス供給部５２を別々に有していることにより、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する熱伝達用ガスの供給圧力と、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を任意に設定することができる。このため、ウェハＷ中央部と周縁部の冷却能力を任意に変更できる。例えば、ウェハＷの外周縁が載置台１１の上面外周縁よりも外側まで突出されているため、従来は、ウェハＷの周縁部の冷却が不十分になるという問題があった。これに対して、このプラズマ処理装置１によれば、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に対する熱伝達用ガスの供給圧力を上げ、ウェハＷ中央部の冷却能力に比べて、ウェハＷ周縁部の冷却能力を高くすることにより、ウェハＷの周縁部を、ウェハＷの中央部と同程度の温度に冷却することが可能となる。なお、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比が０．１以下であることにより、ウェハＷの周縁部を局所的に、かつ高速に冷却することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４３】
例えば、ウェハＷの裏面中央の第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と裏面周縁部の第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給する場合、図６に示すように、先に第２の熱伝達用ガス供給部５２によって第２の熱伝達用ガス拡散領域４８に熱伝達用ガスを供給し始め、その後、第１の熱伝達用ガス供給部５１によって第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に熱伝達用ガスを供給しても良い。このように、ウェハＷの裏面周縁部を先に冷却することによっても、ウェハＷ周縁部の冷却能力を高くすることができる。
【００４４】
また、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７は、単一の凹部に複数の凸部５０が設けられた構成でなくても良い。例えば、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７を静電チャック１３の上面に設けられた溝としても良い。この場合も、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７に対する第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積比は、前述の通り０．１以下、好ましくは０．０２〜０．０７、更に好ましくは０．０３〜０．０６である。
【００４５】
なお、以上の実施の形態では、ウェハＷを冷却する場合を説明したが、ウェハＷを昇温させる場合にも本発明は同様に適用できる。また、以上説明した実施の形態では、下部電極に一周波の高調派を印加するタイプの装置について説明したが、二周波の高調派を印加するタイプの装置であっても良い。また、以上説明した実施の形態では、高周波電圧を用いたプラズマ処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置についても本発明を適用できるのは勿論である。また、以上の実施の形態では、本発明をエッチング処理を行うプラズマ処理装置１に適用していたが、本発明は、エッチング処理以外の基板処理、例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機ＥＬ基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。
【実施例】
【００４６】
（第１、２の熱伝達用ガス拡散領域の容積比の試算）
静電チャック１３の上面に形成される中央の第１の熱伝達用ガス拡散領域４７の容積βと周縁部の第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の容積αについて試算した。図７に示すように、静電チャック１３の半径Ａを１５０ｍｍ、第２の熱伝達用ガス拡散領域４８（環状）の外半径Ｂを１４８ｍｍ、内半径Ｃを１４５ｍｍ、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７（円形状）の半径Ｄを１４０ｍｍ、支持部５０（円柱形状）の半径Ｅを０．５ｍｍ、第１の熱伝達用ガス拡散領域４７と第２の熱伝達用ガス拡散領域４８の深さＦを５０μｍ（０．０５ｍｍ）、支持部５０の個数Ｇを２５０個とした。
α＝π×Ｂ２×Ｆ−π×Ｃ２×Ｆ＝１３８．００３
β＝π×Ｄ２×Ｆ−π×Ｅ２×Ｆ×Ｇ＝３０６７．３８７５
α／β＝０．０４５
となった。
【００４７】
この寸法で静電チャックの上面に第１の熱伝達用ガス拡散領域と第２の熱伝達用ガス拡散領域を形成してエッチング処理を行った。その結果、ウェハの温度を全体的に均一にでき、ウェハの周縁部まで均一にエッチングできた。なお、上記式によれば、上限として、Ａ＝１５０ｍｍ、Ｂ＝１４８ｍｍ、Ｃ＝１４４ｍｍ、Ｄ＝１４０ｍｍ、Ｅ＝０．５ｍｍ、Ｆ＝５０μｍ（０．０５ｍｍ）、Ｇ＝２５０の場合、α／β＝０．０６０となる。一方、下限として、Ａ＝１５０ｍｍ、Ｂ＝１４７ｍｍ、Ｃ＝１４５ｍｍ、Ｄ＝１４０ｍｍ、Ｅ＝０．５ｍｍ、Ｆ＝５０μｍ（０．０５ｍｍ）、Ｇ＝２５０の場合、α／β＝０．０３０となる。
【００４８】
（静電チャックを貼り付ける接着剤の検討）
各種接着剤の耐ラジカル性確認のためのランニング評価結果を図８に示す。シリコン系の接着剤に比べて、アクリル系の接着剤では寿命が飛躍的に向上した。また、接着剤の厚さについて高温槽ランニング評価を行ったところ、ウェハの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを６０μｍ以上、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを９０〜１５０μｍとすることが好ましいことが分かった。ウェハの直径が２００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを６０μｍにした場合が最も平面度変化量が少なく、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、接着剤の厚さを１２０μｍにした場合が最も平面度変化量が少なくなった。また、接着剤の直径は、ウェハの直径が２００ｍｍの場合は１９５．６ｍｍ、ウェハの直径が３００ｍｍの場合は、２９５．２ｍｍが最適であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば基板のエッチング処理等を行うプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
Ｗ ウェハ
１ プラズマ処理装置
１０ 処理室
１１ 載置台
１２ 載置台本体
１３ 静電チャック
１８ 排気装置
２１ 高周波電源
２４ シャワーヘッド
３０ 処理ガス供給部
３５ 冷媒室
３６ チラーユニット
４０ 電極板
４７ 第１の熱伝達用ガス拡散領域
４８ 第２の熱伝達用ガス拡散領域
５０ 支持部
５１ 第１の熱伝達用ガス供給部
５２ 第２の熱伝達用ガス供給部
５５ 接着剤
５６ 絶縁材料
７０ 制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内において載置台に基板を載置させ、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記載置台は、所定の温度に温度調節される載置台本体と、前記載置台本体の上部に配置された、基板を吸着するための静電チャックを備え、
前記静電チャックの上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域とが形成され、
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部と、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部とを備え、
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域と前記第２の熱伝達用ガス拡散領域において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、
前記第２の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の周縁部に形成された環状の凹部であることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の中央に形成された１または２以上の凹部であり、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域には、複数の凸部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が２以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が２．５〜４．０であることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給が、前記第１の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給よりも先に開始されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記静電チャックは、前記載置台本体の上部にアクリル系の接着剤で接着されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記載置台本体の上部周縁部には、前記静電チャックの側面よりも内側まで、絶縁材料が溶射されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
処理室内において載置台に基板を載置させ、前記処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記載置台は、所定の温度に温度調節される載置台本体と、前記載置台本体の上部に配置された、基板を吸着するための静電チャックを備え、
前記静電チャックの上面に、中央に配置される第１の熱伝達用ガス拡散領域と、周縁部に配置される第２の熱伝達用ガス拡散領域とが形成され、
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第１の熱伝達用ガス供給部と、前記第２の熱伝達用ガス拡散領域に熱伝達用ガスを供給する第２の熱伝達用ガス供給部とを備え、
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域と前記第２の熱伝達用ガス拡散領域において、冷却能力をそれぞれ任意に設定して別々に制御し、
前記第２の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の周縁部に形成された環状の凹部であることを特徴とする、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の熱伝達用ガス拡散領域は、前記静電チャックの上面の中央に形成された１または２以上の凹部であり、前記第１の熱伝達用ガス拡散領域には、複数の凸部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が２以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１の熱伝達用ガス供給部に対する前記第２の熱伝達用ガス供給部の供給圧比が２．５〜４．０であることを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第２の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給が、前記第１の熱伝達用ガス供給部による熱伝達用ガスの供給よりも先に開始されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記静電チャックは、前記載置台本体の上部にアクリル系の接着剤で接着されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記載置台本体の上部周縁部には、前記静電チャックの側面よりも内側まで、絶縁材料が溶射されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−４２１４５（Ｐ２０１３−４２１４５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９３３６４（Ｐ２０１２−１９３３６４）
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２００７−９１６９１（Ｐ２００７−９１６９１）の分割
【原出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月３日（２０１２．９．３）
【分割の表示】特願２００７−９１６９１（Ｐ２００７−９１６９１）の分割
【原出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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