基板保持装置、及び、プラズマ処理装置
【課題】 基板を目的の温度に迅速に冷却でき、均一冷却が可能な装置を提供すること。
【解決手段】 ＥＳＣステージにおいて、熱伝達ガスを導入可能な内側領域２５と外側領域２６を設け、これらの間に排気溝３０を設ける。排気領域は、内側領域２５との間を隔てる内周隔壁３４、外側領域２５との間を隔てる中間隔壁２９とに挟まれた溝状で、内周隔壁３４、中間隔壁２９を介して、内側領域、外側領域を排気する。
【解決手段】 ＥＳＣステージにおいて、熱伝達ガスを導入可能な内側領域２５と外側領域２６を設け、これらの間に排気溝３０を設ける。排気領域は、内側領域２５との間を隔てる内周隔壁３４、外側領域２５との間を隔てる中間隔壁２９とに挟まれた溝状で、内周隔壁３４、中間隔壁２９を介して、内側領域、外側領域を排気する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置、及び、これに適用可能な基板保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などの製造工程においては、処理室内にてプラズマを発生させて基板に対してエッチング処理や成膜処理を行っている。処理室内のホルダーに載置した基板は、プラズマからの入熱により基板温度が上昇するとエッチング性能や膜特性が変わってしまうため、冷媒等により温度制御された冷却ジャケットと静電吸着ステージ（ＥＳＣステージ）及び熱伝達ガスを用いて基板と冷却ジャケット間の熱伝達効率を上げて、基板の温度変化を抑制しエッチング性能を維持している。
【０００３】
近年においては、半導体デバイスの微細化に伴い基板面内における各素子の加工寸法ばらつきは極力小さくする方向に来ている。さらに基板の大口径化に伴い基板面内でのエッチングレートの均一性もより良好な値を実現する必要がある。しかしながら大口径基板においては裏面に導入している熱伝達ガスの封止圧力が完全には一定にならないため、基板面内での冷却効率が変わり、面内の温度分布が悪くなる。具体的には、例えば中央部でガス導入を行う場合、中央部で熱伝達ガスの圧力が高くなり外側に向かうにつれて徐々に熱伝達ガスの圧力が低くなるため、内側で温度が低く外側で高い温度分布が発生する。大口径基板（例えば、直径２００ｍｍ以上）の場合は、この圧力分布による温度分布が大きく、それによりエッチング性能のばらつきが発生し、良好な歩留まりが得られない。
【０００４】
さらに、近年においては、特定の場合に、基板の内周と外周に所定の温度差を設けて処理を行う要求もある。
【０００５】
特許文献１及び２には、基板ステージにオーバーハングの状態（基板ステージの外周から基板の外周がはみ出す状態）で基板が保持されることにより、基板の外周側が冷却されにくいという問題を解決するための方法が示されている。具体的には、基板の外周側に供給される熱伝達ガスを高圧にするために、特許文献１では外周側、内周側に夫々独立に流量を制御可能なガス導入系を設けた基板保持装置が示されている。また、特許文献２には、外側領域に熱伝達ガスを導入すると共に、シールを隔てて内側領域から排気することで、内側領域に比べて外側領域の熱伝達ガスが高圧になるようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５１８５４号公報
【特許文献２】特許第４１７６８４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２はいずれもオーバーハングによる基板の外周部の局所的な冷却むらの問題を扱ったものであり、上述の本願の課題を解決するのに十分とはいえない。具体的には、特許文献１に示すように内周及び外周領域の夫々にガス導入を行っても、ガスは両側に拡散してしまうため、やはり基板の内側から外側に向かって低くなる圧力勾配ができてしまう。また、特許文献２に示すように、内側領域で排気する構成とした場合、内側が低圧になり過ぎ、冷却効率が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、上述のように、基板の内外周で温度差を設ける場合、特許文献１及び２に示す方法では、冷却するのに十分な圧力を保ちつつ、内外周で差圧を設けることができない。本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、基板を所定の温度に保つことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の問題を解決する為に、基板保持部に保持されている基板の裏面側に導入している熱伝達ガスの圧力を基板面内で均一になるように、複数領域に分けて独立に熱伝達ガスを導入する。さらにはそれぞれの領域において熱伝達ガスを独立に圧力制御できる構造にするものである。また、熱伝達ガスを導入する各領域について規制部材を介して排気系に接続することにより、ガス導入と排気を同時に行うことができる。
【００１０】
本発明の一つの側面にかかる基板保持装置は、
静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、前記吸着部によって吸着された基板の裏面側に空間を形成する凹部と、を有するステージを備え、
前記凹部は、夫々区画された、第１領域、前記第１領域の周囲の第２領域、及び、前記第２領域の周囲の第３領域を有し、
前記第１領域および第３領域は、前記基板の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続され、
前記第２領域は、前記ガス導入系により導入された前記ガスを排気する排気系に接続されると共に、前記第１領域からの前記ガスの流れ及び第３領域からの前記ガスの流れを制限する規制部材を有することを特徴とする。
【００１１】
あるいは、本発明の他の側面にかかるプラズマ処理装置は、
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置されている上記の基板保持装置と、
前記チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記基板保持装置を冷却する冷却装置と、
前記チャンバーの内部を排気する排気装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の外側領域と内側領域を独立に制御することができるため基板の各領域を所定の温度にすることができる。さらには異なるエッチング面内均一性の傾向を持つ材料に対しても基板温度を変えることによって均一にエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態にかかる基板保持装置に用いられるＥＳＣステージの上面図。
【図３】本発明の実施形態にかかる基板保持装置に用いられるＥＳＣステージの断面図。
【図４】（ａ）はＥＳＣステージの中間隔壁及び内周隔壁の一部を示す平面図、（ｂ）はＥＳＣステージの内周隔壁の概略側面図。
【図５】熱伝達Ｈｅ圧力と基板温度の測定値を示す図。
【図６】Ｔａ、ＰＲ面内均一性分布を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して記述する。本発明の実施形態にかかる プラズマ処理装置は、チャンバーと、チャンバーの内部に配置されている基板保持装置とを有する。また、プラズマ処理装置は、チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、基板保持装置を冷却する冷却装置と、チャンバーの内部を排気する排気装置と、を備える。図１はプラズマ処理装置１の概略構成を示す。図２は、このプラズマ処理装置１が備える、静電吸着ステージ（ＥＳＣステージ２）の上面図である。ＥＳＣステージ２は、静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、吸着部によって吸着された基板の裏面側に、基板の温度を調整するために導入されたガスを封止することが可能な空間を形成する凹部と、を有する。凹部は、夫々区画された、第１領域、第１領域の周囲の第２領域、及び、第２領域の周囲の第３領域を有する。第１及び第３領域は、基板５の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続されている。第２領域は、ガス導入系により導入されたガスを排気する排気系に接続されると共に、第１領域からのガスの流れ及び第３領域からのガスの流れを制限する規制部材を有する。ここで、規制部材は、第１領域および第２領域を区画する第１部材、及び、第２領域および第３領域を区画する第２部材を備えており、第１部材および第２部材の幅が、第３領域とその外側領域を区画する最外周部より小さい。図３はＥＳＣステージ２と冷却ジャケット３の断面図である。プラズマ処理装置１は、電気的に接地された金属製円筒容器（チャンバー）４を有しており、チャンバー４の内部に基板５を載置するためのホルダー６が配置されている。このホルダー６はアルミニウム等の導電性材料からなる冷却ジャケット３と冷却ジャケット３の上部に配置された、基板５を吸着する為のＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなるＥＳＣステージ２を備えている。
【００１５】
処理室７の側面には真空ポンプ（不図示）によって排気される排気ライン８が排気バルブ９をとおして接続されており、所定の真空度まで処理室７の内部を排気することが可能である。ホルダー６には、プラズマ生成及びイオン引き込み制御用の高周波電源１０が接続されている。この高周波電源１０は１．６ＭＨｚの高周波を印加することができる。チャンバー４の上部には、プラズマ発生部としてのベルジャー１１が配置されており、その周縁部に１ターンのＲＦアンテナ１２が１３．５６ＭＨｚの高周波電源１３と接続されている。高周波電源１３に高周波を印加することにより処理室７内に誘導結合プラズマを生成することができる。ＲＦアンテナ１２のさらに外側外周に二つの電磁コイル１４、１５が設置されている。
【００１６】
チャンバー４の上部には、不図示のガスボンベと接続しているガス導入ライン１６からガスバルブ１７を通してプロセスガスが導入される。チャンバー４の外周側壁にはラインカスプ磁場を形成する永久磁石１８が設置されている。
【００１７】
冷却ジャケット３の内部には冷媒室が設けられておりチラーユニット（不示図）と接続されている。これにより冷却ジャケット３は所定の温度に冷却あるいは加熱保持されている。冷却ジャケット３にはさらに直流電源（不示図）を介して直流電圧が印加され、基板５とＥＳＣステージ２の間に発生するジョンソンラーベック力により基板５を吸着保持できる。
【００１８】
上述のように所定の温度に保持された冷却ジャケット３とＥＳＣステージ２にて吸着された基板５の間隙にＨｅのような熱伝達ガスをＨｅガス導入ライン１９及び２０より導入し、Ｈｅ圧力コントローラー２１、２２及びＨｅガスバルブ２３、２４を通して所定の圧力に封止する。これによりプラズマから基板５に流入する熱を冷却ジャケット３に排出し、基板５の温度を一定に保つことができる。熱伝達用Ｈｅガスはそれぞれ独立に基板５の外側領域と内側領域に導入される。
【００１９】
図２、３に示すようにＥＳＣステージ２の上面は外側に配置された外側領域２５とその内側にある内側領域２６の二つに分かれている。外側領域２５と内側領域２６の領域内部には、基板５との間で、基板５の温度を調整するためのＨｅガスを封止することが可能な空間を形成する凹状のくぼみが形成されており、基板５を支持するためのエンボス２７が凸状に配置されている。
【００２０】
外側領域２５の最外周部には最外周シール２８が凸状にＥＳＣステージ２の全周にわたって配置されている。最外周シール２８と、後述する中間隔壁２９、内周隔壁３４は、絶縁材料で形成されており、エンボス２７と同様に静電吸着力を発生する。外側領域２５の内側境界には熱伝達ガスの流れを規制する中間隔壁２９が周方向に沿って基板５に接触する高さまで突出して配置されている。中間隔壁２９の更に内側にはＨｅ排気溝３０があり、Ｈｅ排気溝３０内の複数（４ヶ）箇所にはＨｅ排気口３１が設けられておりＨｅ排出ライン３２に繋がっている。Ｈｅ排気溝３０の巾は０．５ｍｍである。外側領域２５内にはＨｅガス導入ライン１９に接続された外側Ｈｅ導入口３３が４箇所（複数個）設けられている。尚、Ｈｅ排気口３１の数および外側Ｈｅ導入口３３の数は例示的なものであり、本発明の趣旨がこの例に限定されるものではない。図２の例では、外側Ｈｅ導入口３３の周方向位置とＨｅ排気口３１の周方向位置とをずらしている。これにより熱伝達ガスを周方向に分散させることができる。Ｈｅ排出ライン３２は、処理室７内部、排気ライン８による排出口の近傍に開放しており、熱伝達ガスはプロセスガスと共に排気される。なお、必ずしも処理室７と真空ポンプを共用する必要は無いが、共用化すると、低コスト化できる。
【００２１】
Ｈｅ排気溝３０の内側は、熱伝達ガスの流れを規制する規制部材としての内周隔壁３４が周方向に沿って基板と接触する高さまで突出して設けられており、内側領域２６内のＨｅガスを封止する構造になっている。内側領域２６の中心には内側Ｈｅ導入口３５があり内側Ｈｅ導入ライン２０よりＨｅガスが供給される。この内側Ｈｅ導入口３５は１つに限らず、複数、例えば周方向に等間隔で設けてもよい。
【００２２】
また、図４は、図２，３に示す内周隔壁３４と中間隔壁２９をより詳細に示す図であり、内周隔壁３４と中間隔壁２９の基板との接触面（以下、単に「接触面」と記述することもある）には径方向に沿って延びる複数の溝３４ａ、２９ａを形成されている。各溝３４ａ，２９ａは周方向位置を互いにずらして形成されており、内側領域と外側領域が直接通じないようにされている。
【００２３】
上述のような構成の装置で、冷却時には、内側領域２６に導入された熱伝達ガスは内周隔壁３４を介し、外側領域に導入された熱伝達ガスは中間隔壁２９を介し、夫々導入と並行してＨｅ排出ライン３２に排気される。
【００２４】
また、Ｈｅ排気溝３０の両側に周状に形成された中間隔壁２９，内周隔壁３４は、内側領域と外側領域に圧力差を生じさせるだけでなく、内側領域又は外側領域内での周方向におけるコンダクタンスを均一にし、圧力分布を均一化する役割も果たす。例えば、内側領域内で熱伝達ガスを循環させるためには内周隔壁３４を設けず、内側領域２６内に排気口を設けることも考えられるが、この場合、熱伝達ガスの導入口から排気口に至る経路の流量が多くなりやすく、圧力分布が発生してしまうため、冷却ムラができる。本発明の方法によれば、この問題を解消できる。
【００２５】
なお、使用法にもよるが、外側領域２５と内側領域２６で異なる温度にする場合には、外側領域２５に対する内側領域２６の容積比（面積比）は０．１〜１０であることが好ましく、より好ましくは０．３〜５が良い。この時領域内にあるエンボス２７の総体積は除いている。
【００２６】
外側領域２５と内側領域２６とは熱伝達用Ｈｅガスの圧力が独立に制御でき、それぞれ１０ｋＰａ以下が好ましい。あまりに圧力が高いと基板の保持力を確保できず、かつ、熱伝達効率の上昇も少ない。また、あまりに圧力が小さいと均一な冷却効果が得られない。また、熱伝達ガスは、マスフローコントローラなどを介し、流量を独立に制御して導入してもよい。圧力や流量は、目的の冷却温度等に応じ設定されるが、シーケンス制御によっても、温度センサなどを用いたフィードバック制御によってもよい。また、圧力や流量はプロセス中に変更してもよく、例えば、目的の冷却温度に至るまでは高圧、その後に低圧としてもよい。また、例えば、後述する実施例のように意識的に内側領域と外側領域に温度差を設ける場合に、目的の冷却温度に至るまでの降温過程でも温度差が保たれるように、外側領域と内側領域を異なる圧力で一定とすることもできる。
【００２７】
またＨｅ排気溝３０の巾は０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍがよい。Ｈｅ排気溝３０の領域はＨｅ圧力が小さいことにより基板５の積極的な熱伝導が行えない、基板５の温度を均一に制御する為にはできる限り小さいほうが好ましいが、Ｈｅガス排気コンダクタンスを確保する観点から０．５ｍｍの巾が最適である。
【００２８】
最外周シール巾は、外周から基板表面近傍への熱伝達ガスの漏れを防止可能なシール機能を確保するために中間隔壁巾や内周隔壁巾より大きいことが好ましく、０．７５ｍｍ〜２ｍｍが適当である。最適値としては１ｍｍが良い。一方、中間隔壁２９の巾や内周隔壁３４の巾は０．５ｍｍ〜１ｍｍが適当であり、最適値としては０．７５ｍｍが良い。
【００２９】
また、中間隔壁２９，内周隔壁３４に溝を形成するのに限らず、ブラスト処理や研磨処理などの表面処理により接触面の粗さを調整したり、接触面の巾を調整したりしてもよい。
【００３０】
なお、図１のプラズマ処理装置は、Ｈｅ圧力コントローラー２１などのガス導入ライン１６、１９、２０真空ポンプやオリフィスバルブなどを含む排気ライン８、及び、高周波電源１３に指令信号を送り、所定のシーケンスを実行させるコントローラーｃｏｎを備えて構成される。コントローラーｃｏｎは、第１領域（内側領域２６）に保持される基板部分の温度と、第３領域（外側領域２５）に保持される基板部分の温度が異なる温度で平衡するように、ガスの導入量または圧力を制御する。ガス導入系は、コントローラーｃｏｎで制御されたガスの導入量または圧力に従ってガスを第１領域（内側領域２６）および第３領域（外側領域２５）へ独立に導入可能である。コントローラーｃｏｎは、制御プログラムを格納する記憶部５１、プロセス制御の演算処理を行う演算処理部５２を備える。演算処理部５２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やマイクロコンピュータ等で構成できる。これにより、所定のシーケンスでプラズマ処理を実行する。なお、上述のように、熱伝達ガスは所定のシーケンスに従って、所定流量を導入することで内側領域と外側領域を所定の圧力にしてもよいし、圧力や基板温度に基づくフィードバック制御により流量を調整し、所定の基板温度に調整するものであってもよい。コントローラーｃｏｎの記憶部５１は、静電吸着される基板の裏面の内周側及び外周側に導入する熱伝導ガスの流量を独立に制御することで、基板の内周側と外周側とで異なる温度に調整するためのプログラムを有する。
【００３１】
以上、本発明の最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。例えば、基板を冷却する場合について説明したが、基板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、プラズマ発生電極とバイアス電極型のプラズマ処理装置について説明したが、平行平板型一周波及び二周波印加型プラズマ処理装置及び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。
【００３２】
また、外側領域と内側領域として２ゾーンについて説明したが、２ゾーン以上の領域を設けることもできる。また本発明はエッチング処理装置以外の基板処理として成膜処理装置にも適用できる。また、本発明で処理される基板は、半導体ウエハ、ＡｌＴｉＣ基板、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良い。
［実施例１］
上記構成のプラズマ処理装置の使用例としては、基板温度の面内分布を小さくするように、内側領域と外側領域で異なる圧力で熱伝達ガスを導入する使用例が挙げられる。ここで、従来型ＥＳＣステージと冷却ジャケットを用いて実施したエッチング性能及び基板温度の特性について説明する。従来型ＥＳＣステージは、中央の１箇所に熱伝達ガスの導入口、最外周にのみ熱伝達ガス封止用の隔壁を有するものであり、ＥＳＣの表面に排気口や内側領域、外側領域を分ける隔壁などを設置していないものである。
【００３３】
図１に図示のプラズマ処理装置１に従来型ＥＳＣステージと従来型冷却ジャケットを装着し基板５を搬送設置する。ガス導入ライン１６よりプロセスガスをチャンバー４に導入し、高周波電源１３、内側の電磁コイル１４及び外側の電磁コイル１５を印加して誘導性プラズマを発生させる。これと同時にホルダー６に直流電圧（不図示）を印加して基板５を静電吸着させる。さらに基板５の裏面側に熱伝達用Ｈｅガスを導入し、Ｈｅ封止領域に所定の圧力のＨｅを封止する。実施した放電条件を以下に示す。
【００３４】
ＣＨ３ＯＨ＝１５ｓｃｃｍ
ソース電力：１５００Ｗ
バイアス電力：１３００Ｗ
チャンバー４内の圧力：０．４Ｐａ
ホルダー温度：４０℃
内側コイル電流値：４０Ａ
外側コイル電流値：３０Ａ
ＥＳＣ直流電圧：＋５００Ｖ
放電時間：３ｍｉｎ
図５には熱伝達用Ｈｅ圧力を変更して基板５の温度を測定した結果を示す。なお基板５にはＳｉウエハ(以下、「ウエハ」という。)を用い、温度測定にはサーモラベルを使用し、面内の５点（中心及び端部（中心からの距離：６５ｍｍ））を測定している。熱伝達用Ｈｅ圧力を増加させていくとウエハ裏面とＥＳＣステージとの間の熱伝達効率が上昇するため、ウエハ温度は低下していく（ホルダー６と基板５との温度差が小さくなる）傾向を示している。
【００３５】
ウエハ面内の温度ばらつき（表１に示す）に関しては、熱伝達用Ｈｅ圧力が小さい時（０．５ｋＰａ，１．０ｋＰａ）は見られず、熱伝達用Ｈｅ圧力が大きい時（２ｋＰａ，４ｋＰａ）にはばらつきが見られる。すなわち積極的に熱伝達を行うＨｅガス圧力領域では基板裏面の圧力分布が影響して、ウエハの温度分布にばらつきが発生している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
これらの結果よりウエハ裏面の熱伝達用Ｈｅガス圧力を夫々の領域において設定すれば、領域ごとに熱伝達効率が変わりウエハの面内にて温度分布を変えることが可能である。また大口径基板の冷却において発生する、裏面Ｈｅ封止圧力の不均一からなるウエハ温度のばらつきに対して、複数領域に分割して熱伝達Ｈｅガス圧力を、例えば、０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に制御することにより、基板温度をより均一に制御することが可能となることが分かる。
【００３８】
［実施例２］
さらにはウエハ面内において意識的に温度分布を作るように、内側領域、外側領域の圧力（流量）を設定することも可能である。
【００３９】
本実施例では、フォトレジストマスクを用いてＴａ膜をエッチング加工するときの夫々の膜に対するエッチングレートの面内均一性について実施したものである。実施例１と同様に図１のプラズマ処理装置１に従来型ＥＳＣステージと従来型冷却ジャケットを装着し基板５を搬送設置する。プロセスガスとしてＣＦ４を導入してウエハのエッチング処理を行う。実施した放電条件ａ及び条件ｂを以下に示す。なお、条件ａと条件ｂは、ほぼ同一であるが、条件ｂの条件ａとは異なるパラメータについては括弧内に示す。
【００４０】
ＣＦ４＝１０ｓｃｃｍ
ソース電力：５００Ｗ
バイアス電力：２５Ｗ
チャンバー４内の圧力：０．６Ｐａ （１．２Ｐａ）
ホルダー温度：８０℃
内側コイル電流値：３０Ａ （５０Ａ）
外側コイル電流値：１５Ａ （０Ａ）
ＥＳＣ直流電圧：＋５００Ｖ
図６はＴａ膜とフォトレジスト（ＰＲ）膜の上記条件ａ及び条件ｂの夫々における面内エッチング分布を例示する図である。図６はシート抵抗（ほぼ膜厚の逆数）の分布を等高線で示したものである。条件ａにおいては、ＰＲ膜の面内均一性は非常に良好だが、Ｔａ膜の面内均一性は良好ではない。一方条件ｂにおいてはＴａ膜の面内均一性は非常に良好だが、ＰＲ膜の面内均一性は良好ではない。ＰＲマスクを使用してＴａ膜のエッチング加工を行う上では、両材料の面内均一性を良好にする必要がある。一般的にＰＲは温度に対するエッチングレートの依存性が強くＴａはそれほど大きく依存しない。よって、図６に示すような場合は、ＰＲについて径方向のエッチング分布が生じる条件ｂを選択し、かつ、ウエハ裏面の熱伝達Ｈｅ圧力を内側領域と外側領域にて変え、基板温度が内側と外側で異なるように調整する。これにより、条件により生じる分布が温度差により生じた分布で相殺され、両材料の面内均一性分布を最良の状態に調整することが可能となる。
【００４１】
もちろん、Ｔａ膜とＰＲ膜の組合せに限定されない。積層膜のうち、エッチングレートの温度感受性の強い方の膜に径方向の分布の出る条件であって、他方の膜に良好な条件を採用する場合、相殺する分布を生じるように温度差を設けることで、処理の面内均一性を良好にできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ プラズマ処理装置
２ ＥＳＣステージ
３ 冷却ジャケット
４ チャンバー
５ 基板
６ ホルダー
７ 処理室
８ 排気ライン
９ 排気バルブ
１０ 高周波電源
１１ ベルジャー
１２ ＲＦアンテナ
１３ 高周波電源
１４ 内側コイル
１５ 外側コイル
１６ ガス導入ライン
１７ ガスバルブ
１８ 永久磁石
１９ 外側Ｈｅ導入ライン
２０ 内側Ｈｅ導入ライン
２１ 外側Ｈｅコントローラー
２２ 内側Ｈｅコントローラー
２３ 外側Ｈｅガスバルブ
２４ 内側Ｈｅガスバルブ
２５ 外側領域
２６ 内側領域
２７ エンボス
２８ 最外周シール
２９ 中間隔壁
３０ Ｈｅ排気溝
３１ Ｈｅ排気口
３２ Ｈｅ排出ライン
３３ 外側Ｈｅ導入口
３４ 内周隔壁
３５ 内側Ｈｅ導入口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置、及び、これに適用可能な基板保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体素子などの製造工程においては、処理室内にてプラズマを発生させて基板に対してエッチング処理や成膜処理を行っている。処理室内のホルダーに載置した基板は、プラズマからの入熱により基板温度が上昇するとエッチング性能や膜特性が変わってしまうため、冷媒等により温度制御された冷却ジャケットと静電吸着ステージ（ＥＳＣステージ）及び熱伝達ガスを用いて基板と冷却ジャケット間の熱伝達効率を上げて、基板の温度変化を抑制しエッチング性能を維持している。
【０００３】
近年においては、半導体デバイスの微細化に伴い基板面内における各素子の加工寸法ばらつきは極力小さくする方向に来ている。さらに基板の大口径化に伴い基板面内でのエッチングレートの均一性もより良好な値を実現する必要がある。しかしながら大口径基板においては裏面に導入している熱伝達ガスの封止圧力が完全には一定にならないため、基板面内での冷却効率が変わり、面内の温度分布が悪くなる。具体的には、例えば中央部でガス導入を行う場合、中央部で熱伝達ガスの圧力が高くなり外側に向かうにつれて徐々に熱伝達ガスの圧力が低くなるため、内側で温度が低く外側で高い温度分布が発生する。大口径基板（例えば、直径２００ｍｍ以上）の場合は、この圧力分布による温度分布が大きく、それによりエッチング性能のばらつきが発生し、良好な歩留まりが得られない。
【０００４】
さらに、近年においては、特定の場合に、基板の内周と外周に所定の温度差を設けて処理を行う要求もある。
【０００５】
特許文献１及び２には、基板ステージにオーバーハングの状態（基板ステージの外周から基板の外周がはみ出す状態）で基板が保持されることにより、基板の外周側が冷却されにくいという問題を解決するための方法が示されている。具体的には、基板の外周側に供給される熱伝達ガスを高圧にするために、特許文献１では外周側、内周側に夫々独立に流量を制御可能なガス導入系を設けた基板保持装置が示されている。また、特許文献２には、外側領域に熱伝達ガスを導入すると共に、シールを隔てて内側領域から排気することで、内側領域に比べて外側領域の熱伝達ガスが高圧になるようにした技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２５１８５４号公報
【特許文献２】特許第４１７６８４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び２はいずれもオーバーハングによる基板の外周部の局所的な冷却むらの問題を扱ったものであり、上述の本願の課題を解決するのに十分とはいえない。具体的には、特許文献１に示すように内周及び外周領域の夫々にガス導入を行っても、ガスは両側に拡散してしまうため、やはり基板の内側から外側に向かって低くなる圧力勾配ができてしまう。また、特許文献２に示すように、内側領域で排気する構成とした場合、内側が低圧になり過ぎ、冷却効率が低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、上述のように、基板の内外周で温度差を設ける場合、特許文献１及び２に示す方法では、冷却するのに十分な圧力を保ちつつ、内外周で差圧を設けることができない。本発明は上述の問題に鑑みてなされたものであり、基板を所定の温度に保つことができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の問題を解決する為に、基板保持部に保持されている基板の裏面側に導入している熱伝達ガスの圧力を基板面内で均一になるように、複数領域に分けて独立に熱伝達ガスを導入する。さらにはそれぞれの領域において熱伝達ガスを独立に圧力制御できる構造にするものである。また、熱伝達ガスを導入する各領域について規制部材を介して排気系に接続することにより、ガス導入と排気を同時に行うことができる。
【００１０】
本発明の一つの側面にかかる基板保持装置は、
静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、前記吸着部によって吸着された基板の裏面側に空間を形成する凹部と、を有するステージを備え、
前記凹部は、夫々区画された、第１領域、前記第１領域の周囲の第２領域、及び、前記第２領域の周囲の第３領域を有し、
前記第１領域および第３領域は、前記基板の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続され、
前記第２領域は、前記ガス導入系により導入された前記ガスを排気する排気系に接続されると共に、前記第１領域からの前記ガスの流れ及び第３領域からの前記ガスの流れを制限する規制部材を有することを特徴とする。
【００１１】
あるいは、本発明の他の側面にかかるプラズマ処理装置は、
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置されている上記の基板保持装置と、
前記チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記基板保持装置を冷却する冷却装置と、
前記チャンバーの内部を排気する排気装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の外側領域と内側領域を独立に制御することができるため基板の各領域を所定の温度にすることができる。さらには異なるエッチング面内均一性の傾向を持つ材料に対しても基板温度を変えることによって均一にエッチングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施形態にかかる基板保持装置に用いられるＥＳＣステージの上面図。
【図３】本発明の実施形態にかかる基板保持装置に用いられるＥＳＣステージの断面図。
【図４】（ａ）はＥＳＣステージの中間隔壁及び内周隔壁の一部を示す平面図、（ｂ）はＥＳＣステージの内周隔壁の概略側面図。
【図５】熱伝達Ｈｅ圧力と基板温度の測定値を示す図。
【図６】Ｔａ、ＰＲ面内均一性分布を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して記述する。本発明の実施形態にかかる プラズマ処理装置は、チャンバーと、チャンバーの内部に配置されている基板保持装置とを有する。また、プラズマ処理装置は、チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、基板保持装置を冷却する冷却装置と、チャンバーの内部を排気する排気装置と、を備える。図１はプラズマ処理装置１の概略構成を示す。図２は、このプラズマ処理装置１が備える、静電吸着ステージ（ＥＳＣステージ２）の上面図である。ＥＳＣステージ２は、静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、吸着部によって吸着された基板の裏面側に、基板の温度を調整するために導入されたガスを封止することが可能な空間を形成する凹部と、を有する。凹部は、夫々区画された、第１領域、第１領域の周囲の第２領域、及び、第２領域の周囲の第３領域を有する。第１及び第３領域は、基板５の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続されている。第２領域は、ガス導入系により導入されたガスを排気する排気系に接続されると共に、第１領域からのガスの流れ及び第３領域からのガスの流れを制限する規制部材を有する。ここで、規制部材は、第１領域および第２領域を区画する第１部材、及び、第２領域および第３領域を区画する第２部材を備えており、第１部材および第２部材の幅が、第３領域とその外側領域を区画する最外周部より小さい。図３はＥＳＣステージ２と冷却ジャケット３の断面図である。プラズマ処理装置１は、電気的に接地された金属製円筒容器（チャンバー）４を有しており、チャンバー４の内部に基板５を載置するためのホルダー６が配置されている。このホルダー６はアルミニウム等の導電性材料からなる冷却ジャケット３と冷却ジャケット３の上部に配置された、基板５を吸着する為のＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料からなるＥＳＣステージ２を備えている。
【００１５】
処理室７の側面には真空ポンプ（不図示）によって排気される排気ライン８が排気バルブ９をとおして接続されており、所定の真空度まで処理室７の内部を排気することが可能である。ホルダー６には、プラズマ生成及びイオン引き込み制御用の高周波電源１０が接続されている。この高周波電源１０は１．６ＭＨｚの高周波を印加することができる。チャンバー４の上部には、プラズマ発生部としてのベルジャー１１が配置されており、その周縁部に１ターンのＲＦアンテナ１２が１３．５６ＭＨｚの高周波電源１３と接続されている。高周波電源１３に高周波を印加することにより処理室７内に誘導結合プラズマを生成することができる。ＲＦアンテナ１２のさらに外側外周に二つの電磁コイル１４、１５が設置されている。
【００１６】
チャンバー４の上部には、不図示のガスボンベと接続しているガス導入ライン１６からガスバルブ１７を通してプロセスガスが導入される。チャンバー４の外周側壁にはラインカスプ磁場を形成する永久磁石１８が設置されている。
【００１７】
冷却ジャケット３の内部には冷媒室が設けられておりチラーユニット（不示図）と接続されている。これにより冷却ジャケット３は所定の温度に冷却あるいは加熱保持されている。冷却ジャケット３にはさらに直流電源（不示図）を介して直流電圧が印加され、基板５とＥＳＣステージ２の間に発生するジョンソンラーベック力により基板５を吸着保持できる。
【００１８】
上述のように所定の温度に保持された冷却ジャケット３とＥＳＣステージ２にて吸着された基板５の間隙にＨｅのような熱伝達ガスをＨｅガス導入ライン１９及び２０より導入し、Ｈｅ圧力コントローラー２１、２２及びＨｅガスバルブ２３、２４を通して所定の圧力に封止する。これによりプラズマから基板５に流入する熱を冷却ジャケット３に排出し、基板５の温度を一定に保つことができる。熱伝達用Ｈｅガスはそれぞれ独立に基板５の外側領域と内側領域に導入される。
【００１９】
図２、３に示すようにＥＳＣステージ２の上面は外側に配置された外側領域２５とその内側にある内側領域２６の二つに分かれている。外側領域２５と内側領域２６の領域内部には、基板５との間で、基板５の温度を調整するためのＨｅガスを封止することが可能な空間を形成する凹状のくぼみが形成されており、基板５を支持するためのエンボス２７が凸状に配置されている。
【００２０】
外側領域２５の最外周部には最外周シール２８が凸状にＥＳＣステージ２の全周にわたって配置されている。最外周シール２８と、後述する中間隔壁２９、内周隔壁３４は、絶縁材料で形成されており、エンボス２７と同様に静電吸着力を発生する。外側領域２５の内側境界には熱伝達ガスの流れを規制する中間隔壁２９が周方向に沿って基板５に接触する高さまで突出して配置されている。中間隔壁２９の更に内側にはＨｅ排気溝３０があり、Ｈｅ排気溝３０内の複数（４ヶ）箇所にはＨｅ排気口３１が設けられておりＨｅ排出ライン３２に繋がっている。Ｈｅ排気溝３０の巾は０．５ｍｍである。外側領域２５内にはＨｅガス導入ライン１９に接続された外側Ｈｅ導入口３３が４箇所（複数個）設けられている。尚、Ｈｅ排気口３１の数および外側Ｈｅ導入口３３の数は例示的なものであり、本発明の趣旨がこの例に限定されるものではない。図２の例では、外側Ｈｅ導入口３３の周方向位置とＨｅ排気口３１の周方向位置とをずらしている。これにより熱伝達ガスを周方向に分散させることができる。Ｈｅ排出ライン３２は、処理室７内部、排気ライン８による排出口の近傍に開放しており、熱伝達ガスはプロセスガスと共に排気される。なお、必ずしも処理室７と真空ポンプを共用する必要は無いが、共用化すると、低コスト化できる。
【００２１】
Ｈｅ排気溝３０の内側は、熱伝達ガスの流れを規制する規制部材としての内周隔壁３４が周方向に沿って基板と接触する高さまで突出して設けられており、内側領域２６内のＨｅガスを封止する構造になっている。内側領域２６の中心には内側Ｈｅ導入口３５があり内側Ｈｅ導入ライン２０よりＨｅガスが供給される。この内側Ｈｅ導入口３５は１つに限らず、複数、例えば周方向に等間隔で設けてもよい。
【００２２】
また、図４は、図２，３に示す内周隔壁３４と中間隔壁２９をより詳細に示す図であり、内周隔壁３４と中間隔壁２９の基板との接触面（以下、単に「接触面」と記述することもある）には径方向に沿って延びる複数の溝３４ａ、２９ａを形成されている。各溝３４ａ，２９ａは周方向位置を互いにずらして形成されており、内側領域と外側領域が直接通じないようにされている。
【００２３】
上述のような構成の装置で、冷却時には、内側領域２６に導入された熱伝達ガスは内周隔壁３４を介し、外側領域に導入された熱伝達ガスは中間隔壁２９を介し、夫々導入と並行してＨｅ排出ライン３２に排気される。
【００２４】
また、Ｈｅ排気溝３０の両側に周状に形成された中間隔壁２９，内周隔壁３４は、内側領域と外側領域に圧力差を生じさせるだけでなく、内側領域又は外側領域内での周方向におけるコンダクタンスを均一にし、圧力分布を均一化する役割も果たす。例えば、内側領域内で熱伝達ガスを循環させるためには内周隔壁３４を設けず、内側領域２６内に排気口を設けることも考えられるが、この場合、熱伝達ガスの導入口から排気口に至る経路の流量が多くなりやすく、圧力分布が発生してしまうため、冷却ムラができる。本発明の方法によれば、この問題を解消できる。
【００２５】
なお、使用法にもよるが、外側領域２５と内側領域２６で異なる温度にする場合には、外側領域２５に対する内側領域２６の容積比（面積比）は０．１〜１０であることが好ましく、より好ましくは０．３〜５が良い。この時領域内にあるエンボス２７の総体積は除いている。
【００２６】
外側領域２５と内側領域２６とは熱伝達用Ｈｅガスの圧力が独立に制御でき、それぞれ１０ｋＰａ以下が好ましい。あまりに圧力が高いと基板の保持力を確保できず、かつ、熱伝達効率の上昇も少ない。また、あまりに圧力が小さいと均一な冷却効果が得られない。また、熱伝達ガスは、マスフローコントローラなどを介し、流量を独立に制御して導入してもよい。圧力や流量は、目的の冷却温度等に応じ設定されるが、シーケンス制御によっても、温度センサなどを用いたフィードバック制御によってもよい。また、圧力や流量はプロセス中に変更してもよく、例えば、目的の冷却温度に至るまでは高圧、その後に低圧としてもよい。また、例えば、後述する実施例のように意識的に内側領域と外側領域に温度差を設ける場合に、目的の冷却温度に至るまでの降温過程でも温度差が保たれるように、外側領域と内側領域を異なる圧力で一定とすることもできる。
【００２７】
またＨｅ排気溝３０の巾は０．２５ｍｍ〜０．７５ｍｍがよい。Ｈｅ排気溝３０の領域はＨｅ圧力が小さいことにより基板５の積極的な熱伝導が行えない、基板５の温度を均一に制御する為にはできる限り小さいほうが好ましいが、Ｈｅガス排気コンダクタンスを確保する観点から０．５ｍｍの巾が最適である。
【００２８】
最外周シール巾は、外周から基板表面近傍への熱伝達ガスの漏れを防止可能なシール機能を確保するために中間隔壁巾や内周隔壁巾より大きいことが好ましく、０．７５ｍｍ〜２ｍｍが適当である。最適値としては１ｍｍが良い。一方、中間隔壁２９の巾や内周隔壁３４の巾は０．５ｍｍ〜１ｍｍが適当であり、最適値としては０．７５ｍｍが良い。
【００２９】
また、中間隔壁２９，内周隔壁３４に溝を形成するのに限らず、ブラスト処理や研磨処理などの表面処理により接触面の粗さを調整したり、接触面の巾を調整したりしてもよい。
【００３０】
なお、図１のプラズマ処理装置は、Ｈｅ圧力コントローラー２１などのガス導入ライン１６、１９、２０真空ポンプやオリフィスバルブなどを含む排気ライン８、及び、高周波電源１３に指令信号を送り、所定のシーケンスを実行させるコントローラーｃｏｎを備えて構成される。コントローラーｃｏｎは、第１領域（内側領域２６）に保持される基板部分の温度と、第３領域（外側領域２５）に保持される基板部分の温度が異なる温度で平衡するように、ガスの導入量または圧力を制御する。ガス導入系は、コントローラーｃｏｎで制御されたガスの導入量または圧力に従ってガスを第１領域（内側領域２６）および第３領域（外側領域２５）へ独立に導入可能である。コントローラーｃｏｎは、制御プログラムを格納する記憶部５１、プロセス制御の演算処理を行う演算処理部５２を備える。演算処理部５２は、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）やマイクロコンピュータ等で構成できる。これにより、所定のシーケンスでプラズマ処理を実行する。なお、上述のように、熱伝達ガスは所定のシーケンスに従って、所定流量を導入することで内側領域と外側領域を所定の圧力にしてもよいし、圧力や基板温度に基づくフィードバック制御により流量を調整し、所定の基板温度に調整するものであってもよい。コントローラーｃｏｎの記憶部５１は、静電吸着される基板の裏面の内周側及び外周側に導入する熱伝導ガスの流量を独立に制御することで、基板の内周側と外周側とで異なる温度に調整するためのプログラムを有する。
【００３１】
以上、本発明の最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。例えば、基板を冷却する場合について説明したが、基板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、プラズマ発生電極とバイアス電極型のプラズマ処理装置について説明したが、平行平板型一周波及び二周波印加型プラズマ処理装置及び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。
【００３２】
また、外側領域と内側領域として２ゾーンについて説明したが、２ゾーン以上の領域を設けることもできる。また本発明はエッチング処理装置以外の基板処理として成膜処理装置にも適用できる。また、本発明で処理される基板は、半導体ウエハ、ＡｌＴｉＣ基板、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良い。
［実施例１］
上記構成のプラズマ処理装置の使用例としては、基板温度の面内分布を小さくするように、内側領域と外側領域で異なる圧力で熱伝達ガスを導入する使用例が挙げられる。ここで、従来型ＥＳＣステージと冷却ジャケットを用いて実施したエッチング性能及び基板温度の特性について説明する。従来型ＥＳＣステージは、中央の１箇所に熱伝達ガスの導入口、最外周にのみ熱伝達ガス封止用の隔壁を有するものであり、ＥＳＣの表面に排気口や内側領域、外側領域を分ける隔壁などを設置していないものである。
【００３３】
図１に図示のプラズマ処理装置１に従来型ＥＳＣステージと従来型冷却ジャケットを装着し基板５を搬送設置する。ガス導入ライン１６よりプロセスガスをチャンバー４に導入し、高周波電源１３、内側の電磁コイル１４及び外側の電磁コイル１５を印加して誘導性プラズマを発生させる。これと同時にホルダー６に直流電圧（不図示）を印加して基板５を静電吸着させる。さらに基板５の裏面側に熱伝達用Ｈｅガスを導入し、Ｈｅ封止領域に所定の圧力のＨｅを封止する。実施した放電条件を以下に示す。
【００３４】
ＣＨ３ＯＨ＝１５ｓｃｃｍ
ソース電力：１５００Ｗ
バイアス電力：１３００Ｗ
チャンバー４内の圧力：０．４Ｐａ
ホルダー温度：４０℃
内側コイル電流値：４０Ａ
外側コイル電流値：３０Ａ
ＥＳＣ直流電圧：＋５００Ｖ
放電時間：３ｍｉｎ
図５には熱伝達用Ｈｅ圧力を変更して基板５の温度を測定した結果を示す。なお基板５にはＳｉウエハ(以下、「ウエハ」という。)を用い、温度測定にはサーモラベルを使用し、面内の５点（中心及び端部（中心からの距離：６５ｍｍ））を測定している。熱伝達用Ｈｅ圧力を増加させていくとウエハ裏面とＥＳＣステージとの間の熱伝達効率が上昇するため、ウエハ温度は低下していく（ホルダー６と基板５との温度差が小さくなる）傾向を示している。
【００３５】
ウエハ面内の温度ばらつき（表１に示す）に関しては、熱伝達用Ｈｅ圧力が小さい時（０．５ｋＰａ，１．０ｋＰａ）は見られず、熱伝達用Ｈｅ圧力が大きい時（２ｋＰａ，４ｋＰａ）にはばらつきが見られる。すなわち積極的に熱伝達を行うＨｅガス圧力領域では基板裏面の圧力分布が影響して、ウエハの温度分布にばらつきが発生している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
これらの結果よりウエハ裏面の熱伝達用Ｈｅガス圧力を夫々の領域において設定すれば、領域ごとに熱伝達効率が変わりウエハの面内にて温度分布を変えることが可能である。また大口径基板の冷却において発生する、裏面Ｈｅ封止圧力の不均一からなるウエハ温度のばらつきに対して、複数領域に分割して熱伝達Ｈｅガス圧力を、例えば、０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲に制御することにより、基板温度をより均一に制御することが可能となることが分かる。
【００３８】
［実施例２］
さらにはウエハ面内において意識的に温度分布を作るように、内側領域、外側領域の圧力（流量）を設定することも可能である。
【００３９】
本実施例では、フォトレジストマスクを用いてＴａ膜をエッチング加工するときの夫々の膜に対するエッチングレートの面内均一性について実施したものである。実施例１と同様に図１のプラズマ処理装置１に従来型ＥＳＣステージと従来型冷却ジャケットを装着し基板５を搬送設置する。プロセスガスとしてＣＦ４を導入してウエハのエッチング処理を行う。実施した放電条件ａ及び条件ｂを以下に示す。なお、条件ａと条件ｂは、ほぼ同一であるが、条件ｂの条件ａとは異なるパラメータについては括弧内に示す。
【００４０】
ＣＦ４＝１０ｓｃｃｍ
ソース電力：５００Ｗ
バイアス電力：２５Ｗ
チャンバー４内の圧力：０．６Ｐａ （１．２Ｐａ）
ホルダー温度：８０℃
内側コイル電流値：３０Ａ （５０Ａ）
外側コイル電流値：１５Ａ （０Ａ）
ＥＳＣ直流電圧：＋５００Ｖ
図６はＴａ膜とフォトレジスト（ＰＲ）膜の上記条件ａ及び条件ｂの夫々における面内エッチング分布を例示する図である。図６はシート抵抗（ほぼ膜厚の逆数）の分布を等高線で示したものである。条件ａにおいては、ＰＲ膜の面内均一性は非常に良好だが、Ｔａ膜の面内均一性は良好ではない。一方条件ｂにおいてはＴａ膜の面内均一性は非常に良好だが、ＰＲ膜の面内均一性は良好ではない。ＰＲマスクを使用してＴａ膜のエッチング加工を行う上では、両材料の面内均一性を良好にする必要がある。一般的にＰＲは温度に対するエッチングレートの依存性が強くＴａはそれほど大きく依存しない。よって、図６に示すような場合は、ＰＲについて径方向のエッチング分布が生じる条件ｂを選択し、かつ、ウエハ裏面の熱伝達Ｈｅ圧力を内側領域と外側領域にて変え、基板温度が内側と外側で異なるように調整する。これにより、条件により生じる分布が温度差により生じた分布で相殺され、両材料の面内均一性分布を最良の状態に調整することが可能となる。
【００４１】
もちろん、Ｔａ膜とＰＲ膜の組合せに限定されない。積層膜のうち、エッチングレートの温度感受性の強い方の膜に径方向の分布の出る条件であって、他方の膜に良好な条件を採用する場合、相殺する分布を生じるように温度差を設けることで、処理の面内均一性を良好にできる。
【符号の説明】
【００４２】
１ プラズマ処理装置
２ ＥＳＣステージ
３ 冷却ジャケット
４ チャンバー
５ 基板
６ ホルダー
７ 処理室
８ 排気ライン
９ 排気バルブ
１０ 高周波電源
１１ ベルジャー
１２ ＲＦアンテナ
１３ 高周波電源
１４ 内側コイル
１５ 外側コイル
１６ ガス導入ライン
１７ ガスバルブ
１８ 永久磁石
１９ 外側Ｈｅ導入ライン
２０ 内側Ｈｅ導入ライン
２１ 外側Ｈｅコントローラー
２２ 内側Ｈｅコントローラー
２３ 外側Ｈｅガスバルブ
２４ 内側Ｈｅガスバルブ
２５ 外側領域
２６ 内側領域
２７ エンボス
２８ 最外周シール
２９ 中間隔壁
３０ Ｈｅ排気溝
３１ Ｈｅ排気口
３２ Ｈｅ排出ライン
３３ 外側Ｈｅ導入口
３４ 内周隔壁
３５ 内側Ｈｅ導入口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、前記吸着部によって吸着された基板の裏面側に空間を形成する凹部と、を有するステージを備え、
前記凹部は、夫々区画された、第１領域、前記第１領域の周囲の第２領域、及び、前記第２領域の周囲の第３領域を有し、
前記第１領域および第３領域は、前記基板の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続され、
前記第２領域は、前記ガス導入系により導入された前記ガスを排気する排気系に接続されると共に、前記第１領域からの前記ガスの流れ及び第３領域からの前記ガスの流れを制限する規制部材を有することを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記規制部材は、前記第１領域および第２領域を区画する第１部材、及び、前記第２領域および第３領域を区画する第２部材を備え、
前記第１部材および前記第２部材の幅が、前記第３領域とその外側領域を区画する最外周部より小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記第１領域に保持される基板部分の温度と、第３領域に保持される基板部分の温度が異なる温度で平衡するように、前記ガスの導入量または圧力を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記ガス導入系は、前記制御手段で制御された前記ガスの導入量または圧力に従って前記ガスを第１領域および前記第３領域へ独立に導入可能であることを特徴とする請求項３に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記第２領域の巾は０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記第１領域に対する前記第３領域の面積比が０．１〜１０であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記第１領域および前記第３領域に導入される前記ガスの圧力が０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項８】
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置されている請求項１に記載の基板保持装置と、
前記チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記基板保持装置を冷却する冷却装置と、
前記チャンバーの内部を排気する排気装置と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第２領域に接続される排気系は、前記チャンバーの内部を排気する前記排気装置により排気を行うことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス導入系を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、静電吸着される基板の裏面の内周側及び外周側に導入する熱伝導ガスの圧力または流量を独立に制御することで、前記基板の内周側と外周側とで異なる温度に調整するプログラムを有する記憶部を含むことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
静電吸着力により基板を吸着可能な吸着部と、前記吸着部によって吸着された基板の裏面側に空間を形成する凹部と、を有するステージを備え、
前記凹部は、夫々区画された、第１領域、前記第１領域の周囲の第２領域、及び、前記第２領域の周囲の第３領域を有し、
前記第１領域および第３領域は、前記基板の裏面側にガスを導入するガス導入系に接続され、
前記第２領域は、前記ガス導入系により導入された前記ガスを排気する排気系に接続されると共に、前記第１領域からの前記ガスの流れ及び第３領域からの前記ガスの流れを制限する規制部材を有することを特徴とする基板保持装置。
【請求項２】
前記規制部材は、前記第１領域および第２領域を区画する第１部材、及び、前記第２領域および第３領域を区画する第２部材を備え、
前記第１部材および前記第２部材の幅が、前記第３領域とその外側領域を区画する最外周部より小さいことを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項３】
前記第１領域に保持される基板部分の温度と、第３領域に保持される基板部分の温度が異なる温度で平衡するように、前記ガスの導入量または圧力を制御する制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項４】
前記ガス導入系は、前記制御手段で制御された前記ガスの導入量または圧力に従って前記ガスを第１領域および前記第３領域へ独立に導入可能であることを特徴とする請求項３に記載の基板保持装置。
【請求項５】
前記第２領域の巾は０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項６】
前記第１領域に対する前記第３領域の面積比が０．１〜１０であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項７】
前記第１領域および前記第３領域に導入される前記ガスの圧力が０．５ｋＰａ〜５ｋＰａの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の基板保持装置。
【請求項８】
チャンバーと、
前記チャンバーの内部に配置されている請求項１に記載の基板保持装置と、
前記チャンバーの内部にプラズマを発生させるプラズマ発生装置と、
前記基板保持装置を冷却する冷却装置と、
前記チャンバーの内部を排気する排気装置と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第２領域に接続される排気系は、前記チャンバーの内部を排気する前記排気装置により排気を行うことを特徴とする請求項８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記ガス導入系を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、静電吸着される基板の裏面の内周側及び外周側に導入する熱伝導ガスの圧力または流量を独立に制御することで、前記基板の内周側と外周側とで異なる温度に調整するプログラムを有する記憶部を含むことを特徴とする請求項８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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１１９７０８（Ｐ２０１１−１１９７０８Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４２２１（Ｐ２０１０−２４４２２１）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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