JP2003060019A - ウエハステージ - Google Patents
ウエハステージInfo
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- wafer stage
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
- H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
Abstract
(57)【要約】
【課題】被処理基板であるウエハを均一かつ高精度に温
度制御することのできるウエハステージを提供する。 【解決手段】半導体ウエハを載置してプラズマ処理装置
内に保持するウエハステージ２であって、該ウエハステ
ージ２は、温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベ
ース基材２６と、該ベース基材２６のウエハ載置面側に
設けた熱膨張係数が前記ベース基材よりも小さい応力緩
和部材２８と、該応力緩和部材のウエハ載置面側に設け
た誘電体膜３０と、前記ベース基材のウエハ非載置面側
に設けた熱膨張係数が前記ベース基材よりも小さい撓み
防止部材２９からなる。
度制御することのできるウエハステージを提供する。 【解決手段】半導体ウエハを載置してプラズマ処理装置
内に保持するウエハステージ２であって、該ウエハステ
ージ２は、温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベ
ース基材２６と、該ベース基材２６のウエハ載置面側に
設けた熱膨張係数が前記ベース基材よりも小さい応力緩
和部材２８と、該応力緩和部材のウエハ載置面側に設け
た誘電体膜３０と、前記ベース基材のウエハ非載置面側
に設けた熱膨張係数が前記ベース基材よりも小さい撓み
防止部材２９からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はウエハステージ、並
びにこのウエハステージを用いた処理装置および処理方
法に係り、特に、被処理基板であるウエハを均一かつ高
精度に温度制御することのできる前記ウエハステージ等
に関する。
びにこのウエハステージを用いた処理装置および処理方
法に係り、特に、被処理基板であるウエハを均一かつ高
精度に温度制御することのできる前記ウエハステージ等
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子の高集積化にともない
回路パターンは微細化の一途をたどっており、要求され
る加工寸法精度はますます厳しくなってきている。この
ような状況では、処理中のウエハの温度管理が非常に重
要になってくる。
回路パターンは微細化の一途をたどっており、要求され
る加工寸法精度はますます厳しくなってきている。この
ような状況では、処理中のウエハの温度管理が非常に重
要になってくる。
【０００３】例えば、高いアスペクト比が要求されるエ
ッチングプロセスにおいては、異方性エッチングを実現
するために側壁を有機ポリマで保護しながらエッチング
を行う。このプロセスにおいては、保護膜となる有機ポ
リマの生成は温度により変化する。したがって処理中の
ウエハの温度分布が不均一であると側壁保護膜の生成量
がウエハ面内でばらつき、その結果エッチング形状がば
らつくという問題を引き起こす。
ッチングプロセスにおいては、異方性エッチングを実現
するために側壁を有機ポリマで保護しながらエッチング
を行う。このプロセスにおいては、保護膜となる有機ポ
リマの生成は温度により変化する。したがって処理中の
ウエハの温度分布が不均一であると側壁保護膜の生成量
がウエハ面内でばらつき、その結果エッチング形状がば
らつくという問題を引き起こす。
【０００４】ところで、近年の半導体製造プロセスで
は、製造コスト削減のためにウエハ径が大口径化し、さ
らにウエハへの入熱量はますます増加する傾向にある。
このため、ウエハ面内の温度均一化が非常に重要な技術
課題となっている。例えば、ウエハの直径が３００ｍｍ
の加工ラインの層間絶縁膜をエッチングするプロセスに
おいてウエハに印加するバイアス電力は３ｋＷ程度にま
で達しており、この電力によりウエハは加熱されること
になる。
は、製造コスト削減のためにウエハ径が大口径化し、さ
らにウエハへの入熱量はますます増加する傾向にある。
このため、ウエハ面内の温度均一化が非常に重要な技術
課題となっている。例えば、ウエハの直径が３００ｍｍ
の加工ラインの層間絶縁膜をエッチングするプロセスに
おいてウエハに印加するバイアス電力は３ｋＷ程度にま
で達しており、この電力によりウエハは加熱されること
になる。
【０００５】また、前記製造プロセスにおけるプラズマ
処理中のウエハは、静電チャックによりステージに静電
気的に吸着・保持される。また、このウエハとステージ
間には熱伝導ガス（通常はヘリウム）を導入して前記ウ
エハを冷却する。
処理中のウエハは、静電チャックによりステージに静電
気的に吸着・保持される。また、このウエハとステージ
間には熱伝導ガス（通常はヘリウム）を導入して前記ウ
エハを冷却する。
【０００６】静電チャックの構造は各装置の仕様に応じ
てさまざまであるが、ベースとなるアルミなどの熱伝導
のよい金属の表面に、厚みが１ｍｍ以下程度のセラミッ
クスの膜を取り付けた構造としているものが一般的であ
る。前記ベース金属には冷媒の流路を設け、装置外に設
けた温度調節器により温度管理した冷媒を前記流路内に
流して冷却する。
てさまざまであるが、ベースとなるアルミなどの熱伝導
のよい金属の表面に、厚みが１ｍｍ以下程度のセラミッ
クスの膜を取り付けた構造としているものが一般的であ
る。前記ベース金属には冷媒の流路を設け、装置外に設
けた温度調節器により温度管理した冷媒を前記流路内に
流して冷却する。
【０００７】管理すべきウエハの許容温度領域はプロセ
スによってさまざまであるが、例えばウエハを保持する
ステージの温度は−４０℃程度の低温領域から１００℃
程度の高温領域まで広い範囲にわたって安定であること
が要求される。すなわち、プラズマ処理装置のウエハス
テージは、入熱量が大きい場合であっても、大口径のウ
エハ面内の全てにおいて広い温度範囲に亘って均一な温
度分布を実現することが求められる。
スによってさまざまであるが、例えばウエハを保持する
ステージの温度は−４０℃程度の低温領域から１００℃
程度の高温領域まで広い範囲にわたって安定であること
が要求される。すなわち、プラズマ処理装置のウエハス
テージは、入熱量が大きい場合であっても、大口径のウ
エハ面内の全てにおいて広い温度範囲に亘って均一な温
度分布を実現することが求められる。
【０００８】ところが、前述したような構造のステージ
ではベース金属と誘電体膜の熱膨張係数が大きく異な
る。このため使用温度が２０℃から４０℃以下程度であ
れば問題は生じない。しかし、８０℃から１００℃とい
った温度範囲ではベース金属との熱膨張係数の差により
誘電体膜に大きな熱応力が発生して、膜が破壊すること
がある。この場合は装置を停止し、ステージを交換しな
ければならない。
ではベース金属と誘電体膜の熱膨張係数が大きく異な
る。このため使用温度が２０℃から４０℃以下程度であ
れば問題は生じない。しかし、８０℃から１００℃とい
った温度範囲ではベース金属との熱膨張係数の差により
誘電体膜に大きな熱応力が発生して、膜が破壊すること
がある。この場合は装置を停止し、ステージを交換しな
ければならない。
【０００９】特開平１１−１７６９１９号公報には、上
記問題を解決することのできるウエハステージが示され
ている。この装置では、アルミおよびセラミックスから
なる複合材上にロウ付けにより焼結体セラミックスを取
り付け、この焼結体セラミックス上に静電チャックの電
極となる導電性の有るロウ材もしくはチタンやモリブデ
ンのような熱膨張係数が誘電体膜の値に近い金属を埋め
込み、さらにこの表面に誘電体層を設けている。
記問題を解決することのできるウエハステージが示され
ている。この装置では、アルミおよびセラミックスから
なる複合材上にロウ付けにより焼結体セラミックスを取
り付け、この焼結体セラミックス上に静電チャックの電
極となる導電性の有るロウ材もしくはチタンやモリブデ
ンのような熱膨張係数が誘電体膜の値に近い金属を埋め
込み、さらにこの表面に誘電体層を設けている。
【００１０】図１２は、従来の他のウエハステージを用
いたプラズマ処理装置を示す図、図１３は図１２に示す
ウエハステージの拡大図である。
いたプラズマ処理装置を示す図、図１３は図１２に示す
ウエハステージの拡大図である。
【００１１】まず、真空チャンバ９内にエッチングガス
１１を導入し、ターボ分子ポンプ１３の上流に設置した
バルブ１２の開度を調節して真空チャンバ９内を適切な
圧力に保つ。真空チャンバ９内のウエハステージ２の上
部には平行平板型の上部電極１０を配置する。この上部
電極１０に、高周波電源８を用いて、例えば１３．５６
ＭＨｚの高周波電圧を印加することにより真空チャンバ
内にプラズマ６を発生させる。
１１を導入し、ターボ分子ポンプ１３の上流に設置した
バルブ１２の開度を調節して真空チャンバ９内を適切な
圧力に保つ。真空チャンバ９内のウエハステージ２の上
部には平行平板型の上部電極１０を配置する。この上部
電極１０に、高周波電源８を用いて、例えば１３．５６
ＭＨｚの高周波電圧を印加することにより真空チャンバ
内にプラズマ６を発生させる。
【００１２】このプラズマにウエハ１を曝すことによ
り、エッチング処理を行うことができる。ウエハは上部
電極に対向するように設置したウエハステージ２上に載
置する。ウエハステージ２はフランジ５上に固定した絶
縁部材７にボルト１９で固定してあり、真空チャンバ９
とは電気的に絶縁している。ウエハステージ２はアルミ
製のベース基材１７の表面に厚みが１ｍｍのセラミック
スを主成分とする誘電体膜２１を溶射等により取り付け
た構成になっている。
り、エッチング処理を行うことができる。ウエハは上部
電極に対向するように設置したウエハステージ２上に載
置する。ウエハステージ２はフランジ５上に固定した絶
縁部材７にボルト１９で固定してあり、真空チャンバ９
とは電気的に絶縁している。ウエハステージ２はアルミ
製のベース基材１７の表面に厚みが１ｍｍのセラミック
スを主成分とする誘電体膜２１を溶射等により取り付け
た構成になっている。
【００１３】ウエハステージの中心部にはヘリウムガス
を導入するための貫通穴１４が設けてある。導入するガ
ス流量は、ウエハ裏面のガス配管２３に設けた圧力計２
４の測定値に基づき、流量制御器２５を制御することに
より調整することができる。ウエハステージの外周部に
は、絶縁部材に固定するためのボルト穴１６が周方向に
１２本設けてある。また、ベース基材の裏側には同心円
状の冷媒溝１５が設けてある。さらに前記フランジ５は
ボルト４により真空チャンバ９に固定されている。ま
た、Ｏリング３はウエハステージを冷却する冷媒が処理
室内に漏れるのを防止する。
を導入するための貫通穴１４が設けてある。導入するガ
ス流量は、ウエハ裏面のガス配管２３に設けた圧力計２
４の測定値に基づき、流量制御器２５を制御することに
より調整することができる。ウエハステージの外周部に
は、絶縁部材に固定するためのボルト穴１６が周方向に
１２本設けてある。また、ベース基材の裏側には同心円
状の冷媒溝１５が設けてある。さらに前記フランジ５は
ボルト４により真空チャンバ９に固定されている。ま
た、Ｏリング３はウエハステージを冷却する冷媒が処理
室内に漏れるのを防止する。
【００１４】ウエハステージ２は絶縁体１８によりフラ
ンジと電気的に絶縁した状態で外部の高周波電源２０に
接続し、例えば８００ｋＨｚの高周波バイアス電圧を印
加する。これにより、ウエハにバイアス電圧を発生さ
せ、ウエハにイオンを効果的に引き込むことができる。
これにより異方性エッチングを実現したり、エッチング
レートを増加させるなどエッチング性能を向上すること
ができる。
ンジと電気的に絶縁した状態で外部の高周波電源２０に
接続し、例えば８００ｋＨｚの高周波バイアス電圧を印
加する。これにより、ウエハにバイアス電圧を発生さ
せ、ウエハにイオンを効果的に引き込むことができる。
これにより異方性エッチングを実現したり、エッチング
レートを増加させるなどエッチング性能を向上すること
ができる。
【００１５】しかし、この方法では、イオンがウエハに
入射するとき、同時にウエハを加熱する。このため前記
ウエハを外部から冷却する必要がある。真空チャンバ９
の外部に設置した冷凍機から一定の温度に制御された冷
媒をベース基材１７に設けた冷媒溝１５に循環させてウ
エハステージ２を冷却することができる。しかし、通常
のエッチグ条件では処理室の圧力は数Ｐａ程度であり、
圧力が低いために、ウエハとウエハステージ間の熱抵抗
が大きくウエハを充分に冷却できない。このため、通常
ウエハとウエハステージ間に、例えばヘリウムガスのよ
うな不活性の熱導電性ガスを導入して冷却効率を改善す
る。このガスの圧力は通常５００Ｐａ〜２ｋＰａ程度で
ある。このガス圧力によりウエハが移動し、ウエハステ
ージからずれることを防止するため、直流電源２２によ
りウエハステージに直流電圧を印加してウエハを静電吸
着する。ウエハはプラズマに接しているため、ほぼアー
ス電位である。このため、ウエハとウエハステージ間の
誘電体膜２１には前記直流電源２２による電位差が発生
し、ウエハは該電位差によりチャージされる電荷のクー
ロン力により静電吸着される。
入射するとき、同時にウエハを加熱する。このため前記
ウエハを外部から冷却する必要がある。真空チャンバ９
の外部に設置した冷凍機から一定の温度に制御された冷
媒をベース基材１７に設けた冷媒溝１５に循環させてウ
エハステージ２を冷却することができる。しかし、通常
のエッチグ条件では処理室の圧力は数Ｐａ程度であり、
圧力が低いために、ウエハとウエハステージ間の熱抵抗
が大きくウエハを充分に冷却できない。このため、通常
ウエハとウエハステージ間に、例えばヘリウムガスのよ
うな不活性の熱導電性ガスを導入して冷却効率を改善す
る。このガスの圧力は通常５００Ｐａ〜２ｋＰａ程度で
ある。このガス圧力によりウエハが移動し、ウエハステ
ージからずれることを防止するため、直流電源２２によ
りウエハステージに直流電圧を印加してウエハを静電吸
着する。ウエハはプラズマに接しているため、ほぼアー
ス電位である。このため、ウエハとウエハステージ間の
誘電体膜２１には前記直流電源２２による電位差が発生
し、ウエハは該電位差によりチャージされる電荷のクー
ロン力により静電吸着される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】前記特開平１１−１７
６９１９号公報による装置では、前述のように、誘電体
層と基台間の応力を緩和するための焼結セラミックスを
基台上に設けるため、基台としてアルミおよびセラミッ
クスの複合材を用いている。しかしながら、このような
複合材は通常、アルミと比べてコスト高となる。また、
応力緩和層として用いる前記セラミックスは絶縁材であ
るために、電極層と基台間に電気的なコネクタを設ける
必要があり構造が複雑になる。さらに前記セラミックス
は熱抵抗となり、ウエハの温度制御性が悪化する。
６９１９号公報による装置では、前述のように、誘電体
層と基台間の応力を緩和するための焼結セラミックスを
基台上に設けるため、基台としてアルミおよびセラミッ
クスの複合材を用いている。しかしながら、このような
複合材は通常、アルミと比べてコスト高となる。また、
応力緩和層として用いる前記セラミックスは絶縁材であ
るために、電極層と基台間に電気的なコネクタを設ける
必要があり構造が複雑になる。さらに前記セラミックス
は熱抵抗となり、ウエハの温度制御性が悪化する。
【００１７】図１４および図１５は、それぞれ前記従来
のプラズマ処理装置（入熱量２００Ｗ）におけるウエハ
（直径８インチ）表面の温度分布および誘電体膜表面の
応力分布を示す図である。
のプラズマ処理装置（入熱量２００Ｗ）におけるウエハ
（直径８インチ）表面の温度分布および誘電体膜表面の
応力分布を示す図である。
【００１８】ウエハステージには２００Ｗのバイアス電
力が投入され、ウエハステージ内を循環する冷媒の温度
は２０℃に制御されている。このときのウエハ面内の温
度差は約９℃、誘電体膜に発生している最大主応力は約
６ｋｇｆ／ｍｍ２以下であった。誘電体膜に応力が発生
する原因はベース基材であるアルミと誘電体膜であるセ
ラミックスの熱膨張係数が異なるためである。応力計算
にはアルミの熱膨張係数を２３×１０−６（１／Ｋ）、
セラミックスのそれを１０×１０−６（１／Ｋ）と仮定
した。面内温度差および応力が図に示すような値であれ
ば、エッチング特性が悪化することもなく、また誘電体
膜が破壊することなく処理をおこなうことができる。
力が投入され、ウエハステージ内を循環する冷媒の温度
は２０℃に制御されている。このときのウエハ面内の温
度差は約９℃、誘電体膜に発生している最大主応力は約
６ｋｇｆ／ｍｍ２以下であった。誘電体膜に応力が発生
する原因はベース基材であるアルミと誘電体膜であるセ
ラミックスの熱膨張係数が異なるためである。応力計算
にはアルミの熱膨張係数を２３×１０−６（１／Ｋ）、
セラミックスのそれを１０×１０−６（１／Ｋ）と仮定
した。面内温度差および応力が図に示すような値であれ
ば、エッチング特性が悪化することもなく、また誘電体
膜が破壊することなく処理をおこなうことができる。
【００１９】ところで近年では、よりエッチングレート
を大きくする目的で、バイアス電力を１ｋＷ程度まで増
加させることが要求されるようになってきた。また、プ
ロセスによってはウエハステージの温度も８０℃から１
００℃程度の高温、あるいは−４０℃から０℃と程度の
低温での運転が要求される場合がある。このような条件
で処理を行う場合は、ウエハ面内の温度分布が悪化する
ばかりでなく、誘電体膜に大きな応力が発生し、該誘電
体膜が破壊される可能性がある。
を大きくする目的で、バイアス電力を１ｋＷ程度まで増
加させることが要求されるようになってきた。また、プ
ロセスによってはウエハステージの温度も８０℃から１
００℃程度の高温、あるいは−４０℃から０℃と程度の
低温での運転が要求される場合がある。このような条件
で処理を行う場合は、ウエハ面内の温度分布が悪化する
ばかりでなく、誘電体膜に大きな応力が発生し、該誘電
体膜が破壊される可能性がある。
【００２０】図１６および図１７は、それぞれ前記従来
のプラズマ処理装置（入熱量１ＫＷ）におけるウエハ
（直径８インチ）表面の温度分布および誘電体膜表面の
応力分布を示す図である。
のプラズマ処理装置（入熱量１ＫＷ）におけるウエハ
（直径８インチ）表面の温度分布および誘電体膜表面の
応力分布を示す図である。
【００２１】ウエハステージには１ＫＷのバイアス電力
が投入され、ウエハステージ内を循環する冷媒の温度は
２０℃に制御されている。この例の場合は、ウエハの外
周付近での温度が中心付近に比べて高く、ウエハ面内に
は約４６℃の温度差が発生している。このような状況下
では、ウエハ中心と外周付近でのエッチング特性が異な
るために、エッチング特性にむらが生じる。その結果、
最終的に得られる製品性能がばらつき、歩留まり低下を
引き起こす。ウエハ外周付近の温度上昇を抑えるために
は、冷媒溝をウエハの外周付近まで設けることが考えら
れるが、この例の場合には冷媒漏れ防止用のＯリング３
が外周部に必要なため、冷媒溝を外周部に設けることは
実質的に不可能である。
が投入され、ウエハステージ内を循環する冷媒の温度は
２０℃に制御されている。この例の場合は、ウエハの外
周付近での温度が中心付近に比べて高く、ウエハ面内に
は約４６℃の温度差が発生している。このような状況下
では、ウエハ中心と外周付近でのエッチング特性が異な
るために、エッチング特性にむらが生じる。その結果、
最終的に得られる製品性能がばらつき、歩留まり低下を
引き起こす。ウエハ外周付近の温度上昇を抑えるために
は、冷媒溝をウエハの外周付近まで設けることが考えら
れるが、この例の場合には冷媒漏れ防止用のＯリング３
が外周部に必要なため、冷媒溝を外周部に設けることは
実質的に不可能である。
【００２２】また、図１７には、冷媒温度が０℃から８
０℃までの２０℃毎に誘電体膜表面の最大主応力分布を
示している。図に示すように、冷媒温度が高くなるにし
たがって最大主応力も増加し、８０℃では２０ｋｇｆ／
ｍｍ２を超えている。
０℃までの２０℃毎に誘電体膜表面の最大主応力分布を
示している。図に示すように、冷媒温度が高くなるにし
たがって最大主応力も増加し、８０℃では２０ｋｇｆ／
ｍｍ２を超えている。
【００２３】誘電体膜のウエハステージへの取り付け方
法にもよるが、経験的に応力が２０ｋｇｆ／ｍｍ２を超
えると誘電膜に割れが発生する可能性がある。もし、誘
電体膜に割れが生じた場合は、ウエハを吸着することが
不可能になる。
法にもよるが、経験的に応力が２０ｋｇｆ／ｍｍ２を超
えると誘電膜に割れが発生する可能性がある。もし、誘
電体膜に割れが生じた場合は、ウエハを吸着することが
不可能になる。
【００２４】本発明は、これらの問題点に鑑みてなされ
たもので、被処理基板であるウエハを均一かつ高精度に
温度制御することのできるウエハステージを提供する。
たもので、被処理基板であるウエハを均一かつ高精度に
温度制御することのできるウエハステージを提供する。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
解決するために次のような手段を採用した。
【００２６】半導体ウエハを載置してプラズマ処理装置
内に保持するウエハステージであって、該ウエハステー
ジは、温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベース
基材と、該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張
係数が前記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、該
応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、前
記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数が
前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材からなる。
内に保持するウエハステージであって、該ウエハステー
ジは、温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベース
基材と、該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張
係数が前記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、該
応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、前
記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数が
前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材からなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態
にかかるウエハステージを備えたプラズマ処理装置を示
す図、図２はウエハステージ部の拡大図である。なお、
これらの図において図１２ないし図１３に示される部分
と同一部分については同一符号を付してその説明を省略
する。本実施形態では、冷媒溝を加工してあるベース基
材２６の下面にアルミ板２７をろう付けする。このよう
な構成とすることにより、冷媒の漏れを防止するＯリン
グは不要となり、冷媒溝をより外周にまで配置すること
ができる。したがってウエハ外周付近の温度を低く抑え
ウエハ面内の温度分布をより均一にすることができる。
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態
にかかるウエハステージを備えたプラズマ処理装置を示
す図、図２はウエハステージ部の拡大図である。なお、
これらの図において図１２ないし図１３に示される部分
と同一部分については同一符号を付してその説明を省略
する。本実施形態では、冷媒溝を加工してあるベース基
材２６の下面にアルミ板２７をろう付けする。このよう
な構成とすることにより、冷媒の漏れを防止するＯリン
グは不要となり、冷媒溝をより外周にまで配置すること
ができる。したがってウエハ外周付近の温度を低く抑え
ウエハ面内の温度分布をより均一にすることができる。
【００２８】また、ベース基材の上面にチタン製の応力
緩和部材２８をろう付けし、この応力緩和部材上に厚み
が１ｍｍのセラミックスの誘電体膜３０を溶射により取
り付けている。これにより、高温の冷媒を流した場合に
おいて誘電体膜に発生する大きな応力を防止することが
できる。
緩和部材２８をろう付けし、この応力緩和部材上に厚み
が１ｍｍのセラミックスの誘電体膜３０を溶射により取
り付けている。これにより、高温の冷媒を流した場合に
おいて誘電体膜に発生する大きな応力を防止することが
できる。
【００２９】また、ベース基材の下面側には、チタン製
のたわみ防止部材２９をろう付けしている。これによ
り、ベース基材と応力緩和部材の剛性の違いにより発生
するそりを防止することができる。
のたわみ防止部材２９をろう付けしている。これによ
り、ベース基材と応力緩和部材の剛性の違いにより発生
するそりを防止することができる。
【００３０】なお、本実施形態では、誘電体膜を取り付
ける応力緩和部材の熱膨張係数の値が８．６×１０−６
（１／Ｋ）とアルミ基材に比べて小さく、誘電体膜の値
１０×１０−６（１／Ｋ）に近い値となっている。した
がって、誘電体膜に発生する膜応力を小さくでき、より
高温のプロセスまで対応することができる。
ける応力緩和部材の熱膨張係数の値が８．６×１０−６
（１／Ｋ）とアルミ基材に比べて小さく、誘電体膜の値
１０×１０−６（１／Ｋ）に近い値となっている。した
がって、誘電体膜に発生する膜応力を小さくでき、より
高温のプロセスまで対応することができる。
【００３１】図３は、本実施形態におけるウエハステー
ジの誘電体膜の応力分布を示す図である。図に示すよう
に、誘電体膜に発生する応力は従来の２０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上から５ｋｇｆ／ｍｍ２程度まで低減している。こ
の値であれば膜割れを生じることはない。すなわち、前
記ウエハステージは高温あるいは低温プロセスで使用す
ることができる。
ジの誘電体膜の応力分布を示す図である。図に示すよう
に、誘電体膜に発生する応力は従来の２０ｋｇｆ／ｍｍ
２以上から５ｋｇｆ／ｍｍ２程度まで低減している。こ
の値であれば膜割れを生じることはない。すなわち、前
記ウエハステージは高温あるいは低温プロセスで使用す
ることができる。
【００３２】本実施形態では、誘電体膜となるセラミッ
クス膜を応力緩和部材に溶射により取り付けたが、セラ
ミックの焼結体をろう付けにより取り付けたり、あるい
は接着剤により取り付けるなどしてもよい。誘電体膜の
厚みについては、前記例では１ｍｍとしているが、これ
はヘリウムの裏面圧や適用する誘電体の膜質により適宜
決定されるべきものである。また、冷媒流路を設けたベ
ース基材の材質をアルミ、応力緩和部材とたわみ防止部
材の材質をチタンとしているが、材料の組み合わせはこ
れに限定されるものではない。すなわち、冷媒溝を設け
てあるベース基材の熱伝導率が応力緩和部材、たわみ防
止部材の熱伝導率よりも大きいこと、および、応力緩和
部材の熱膨張係数が誘電体膜のそれに近いことが必要条
件である。これにより、ベース基材に温度勾配が発生し
にくくなり、ウエハの均一な温度分布が実現できる。ま
た誘電体膜に発生する膜応力が低減して信頼性が向上す
る。
クス膜を応力緩和部材に溶射により取り付けたが、セラ
ミックの焼結体をろう付けにより取り付けたり、あるい
は接着剤により取り付けるなどしてもよい。誘電体膜の
厚みについては、前記例では１ｍｍとしているが、これ
はヘリウムの裏面圧や適用する誘電体の膜質により適宜
決定されるべきものである。また、冷媒流路を設けたベ
ース基材の材質をアルミ、応力緩和部材とたわみ防止部
材の材質をチタンとしているが、材料の組み合わせはこ
れに限定されるものではない。すなわち、冷媒溝を設け
てあるベース基材の熱伝導率が応力緩和部材、たわみ防
止部材の熱伝導率よりも大きいこと、および、応力緩和
部材の熱膨張係数が誘電体膜のそれに近いことが必要条
件である。これにより、ベース基材に温度勾配が発生し
にくくなり、ウエハの均一な温度分布が実現できる。ま
た誘電体膜に発生する膜応力が低減して信頼性が向上す
る。
【００３３】図４は、本実施形態に係るプラズマ処理装
置を用いて処理することのできる半導体装置を示す図で
ある。図に示すように、シリコン基板４０上に、ゲート
電極４４、タングステン（Ｗ）配線４５、層間絶縁膜４
１，４２を形成し、該層間絶縁膜４２にレジストマスク
４３を設け、さらにこのマスクを利用してタングステン
（Ｗ）配線４５とのコンタクトをとるための穴あけ加工
を行うものである。この例では層間絶縁膜４２の厚みは
２μｍ、該膜に形成する穴の直径は０．３μｍであり、
穴あけ加工はフッ素系のガスを用いたエッチングにより
行う。
置を用いて処理することのできる半導体装置を示す図で
ある。図に示すように、シリコン基板４０上に、ゲート
電極４４、タングステン（Ｗ）配線４５、層間絶縁膜４
１，４２を形成し、該層間絶縁膜４２にレジストマスク
４３を設け、さらにこのマスクを利用してタングステン
（Ｗ）配線４５とのコンタクトをとるための穴あけ加工
を行うものである。この例では層間絶縁膜４２の厚みは
２μｍ、該膜に形成する穴の直径は０．３μｍであり、
穴あけ加工はフッ素系のガスを用いたエッチングにより
行う。
【００３４】図５，図６は、本実施形態に係るプラズマ
処理装置による効果を説明する図であり、図５は従来の
処理装置における処理のタイムチャートを示し、図６は
本実施形態に係る処理装置における処理のタイムチャー
トを示す。
処理装置による効果を説明する図であり、図５は従来の
処理装置における処理のタイムチャートを示し、図６は
本実施形態に係る処理装置における処理のタイムチャー
トを示す。
【００３５】図５において、まず、処理装置に備えた搬
送機構によりウエハをウエハステージ上に積載する（１
０１）。次に５秒間処理室内を真空排気してから処理ガ
スを導入し一定の圧力に制御する（１０２）。ガス導入
開始後約３秒で処理室の圧力が設定値に達した後、プラ
ズマ放電を開始する（１０３）。０．５秒後、静電チャ
ック用の直流電圧を印加しウエハを吸着する（１０
４）。さらに１秒後、ウエハ裏面にヘリウムガスを導入
し、設定圧力となるように流量制御器によりヘリウムガ
スの流量を制御する（１０５）。約１秒でヘリウム圧力
が設定値に到達するので、その後ウエハステージにバイ
アス電力を投入する（１０６）。
送機構によりウエハをウエハステージ上に積載する（１
０１）。次に５秒間処理室内を真空排気してから処理ガ
スを導入し一定の圧力に制御する（１０２）。ガス導入
開始後約３秒で処理室の圧力が設定値に達した後、プラ
ズマ放電を開始する（１０３）。０．５秒後、静電チャ
ック用の直流電圧を印加しウエハを吸着する（１０
４）。さらに１秒後、ウエハ裏面にヘリウムガスを導入
し、設定圧力となるように流量制御器によりヘリウムガ
スの流量を制御する（１０５）。約１秒でヘリウム圧力
が設定値に到達するので、その後ウエハステージにバイ
アス電力を投入する（１０６）。
【００３６】この例ではウエハステージの温度は０℃、
バイアス電力は１ｋＷであった。この条件で得られるエ
ッチングレートは４００ｎｍ／ｍｉｎ．であるため、処
理時間（エッチング処理時間）は５分を要する。エッチ
ングが終了するとバイアス電力を停止する（１０７）。
０．５秒後、ヘリウムガスを排気する（１０８）。さら
に０．５秒後、ヘリウムガスの排気が終了するので静電
チャックの電圧印加を停止する（１０９）。２秒間ウエ
ハをプラズマにさらすことにより、ウエハにチャージし
た電荷をプラズマ中に放出し除電する。
バイアス電力は１ｋＷであった。この条件で得られるエ
ッチングレートは４００ｎｍ／ｍｉｎ．であるため、処
理時間（エッチング処理時間）は５分を要する。エッチ
ングが終了するとバイアス電力を停止する（１０７）。
０．５秒後、ヘリウムガスを排気する（１０８）。さら
に０．５秒後、ヘリウムガスの排気が終了するので静電
チャックの電圧印加を停止する（１０９）。２秒間ウエ
ハをプラズマにさらすことにより、ウエハにチャージし
た電荷をプラズマ中に放出し除電する。
【００３７】以上の操作によりウエハには吸着力が作用
しなくなるので搬送可能な状態となり、プラズマ放電を
停止する（１１０）。０．５秒後、処理ガスの導入を停
止し真空排気する（１１１）。２秒後、処理室内が一定
以下の圧力に到達した後、処理済みウエハの搬出と新し
く処理するウエハの搬入を開始する（１１２）。１１３
は最終的に新しいウエハの搬入が終了した時点を示し、
搬出から搬入までの時間は３０秒である。この処理例で
は、一枚あたりのウエハに要する時間は１０１から１１
３までの時間であり、合計すると５分４６秒となる。
しなくなるので搬送可能な状態となり、プラズマ放電を
停止する（１１０）。０．５秒後、処理ガスの導入を停
止し真空排気する（１１１）。２秒後、処理室内が一定
以下の圧力に到達した後、処理済みウエハの搬出と新し
く処理するウエハの搬入を開始する（１１２）。１１３
は最終的に新しいウエハの搬入が終了した時点を示し、
搬出から搬入までの時間は３０秒である。この処理例で
は、一枚あたりのウエハに要する時間は１０１から１１
３までの時間であり、合計すると５分４６秒となる。
【００３８】図６は、前述のように本実施形態に係るプ
ラズマ処理装置における処理のタイムチャートである。
本実施形態によるウエハステージでは、載置したウエハ
の温度分布を改善することができ、さらにウエハステー
ジ上の誘電体膜に生じる応力を低減することができる。
このため、ウエハステージに入力するバイアス電力を従
来の１ｋＷから２ｋＷへ増加させることができる。その
結果、エッチングレートが従来の４００ｎｍ／ｍｉｎか
ら６００ｎｍ／ｍｉｎに増大することができる。すなわ
ち、バイアス電力を印加している時間（１０６から１１
４までの時間）は従来の５分から３分２０秒に短縮する
ことができる。なお、バイアス電力の印加時間以外の処
理に要する時間は従来と同様である。したがって、この
例では、一枚あたりのウエハに要する時間は従来の５分
４６秒から４分６秒へ短縮されたことになる。すなわ
ち、本実施形態の処理装置では、入熱量が大きい場合で
も、ウエハ温度分布が均一に維持することができ、さら
に誘電体膜に発生する応力を抑制することができるため
装置の処理能力を飛躍的に向上することができる。
ラズマ処理装置における処理のタイムチャートである。
本実施形態によるウエハステージでは、載置したウエハ
の温度分布を改善することができ、さらにウエハステー
ジ上の誘電体膜に生じる応力を低減することができる。
このため、ウエハステージに入力するバイアス電力を従
来の１ｋＷから２ｋＷへ増加させることができる。その
結果、エッチングレートが従来の４００ｎｍ／ｍｉｎか
ら６００ｎｍ／ｍｉｎに増大することができる。すなわ
ち、バイアス電力を印加している時間（１０６から１１
４までの時間）は従来の５分から３分２０秒に短縮する
ことができる。なお、バイアス電力の印加時間以外の処
理に要する時間は従来と同様である。したがって、この
例では、一枚あたりのウエハに要する時間は従来の５分
４６秒から４分６秒へ短縮されたことになる。すなわ
ち、本実施形態の処理装置では、入熱量が大きい場合で
も、ウエハ温度分布が均一に維持することができ、さら
に誘電体膜に発生する応力を抑制することができるため
装置の処理能力を飛躍的に向上することができる。
【００３９】図７は、本発明の第２の実施形態を示す図
である。本実施形態では、ウエハの温度を裏面から直接
測定し、この温度情報にもとづいてエッチング処理を制
御する。ウエハの温度は、例えば蛍光温度計や熱電対な
どによって測定すればよい。まず、これらの手段により
ウエハの温度を計測する（１２１）。次に、この計測デ
ータを外部に接続したコンピュータに送り演算処理を行
い、前記ウエハの温度を算出する（１２２）。この温度
データを予め設定した温度範囲と比較する（１２３）。
比較の結果、ウエハの温度が正常範囲にあれば処理を継
続する（１２５）。もし、ウエハの温度が正常範囲内に
なければ処理を停止し、コンピュータのディスプレイな
ど作業者が認識しやすい場所に異常を検知した旨の表示
を行う（１２４）。
である。本実施形態では、ウエハの温度を裏面から直接
測定し、この温度情報にもとづいてエッチング処理を制
御する。ウエハの温度は、例えば蛍光温度計や熱電対な
どによって測定すればよい。まず、これらの手段により
ウエハの温度を計測する（１２１）。次に、この計測デ
ータを外部に接続したコンピュータに送り演算処理を行
い、前記ウエハの温度を算出する（１２２）。この温度
データを予め設定した温度範囲と比較する（１２３）。
比較の結果、ウエハの温度が正常範囲にあれば処理を継
続する（１２５）。もし、ウエハの温度が正常範囲内に
なければ処理を停止し、コンピュータのディスプレイな
ど作業者が認識しやすい場所に異常を検知した旨の表示
を行う（１２４）。
【００４０】この処理方法では、処理に異常が発生した
場合にすばやく対応することができるため、不良ウエハ
を大量に発生させることがない、すなわち製造コストを
低く抑えることができる。
場合にすばやく対応することができるため、不良ウエハ
を大量に発生させることがない、すなわち製造コストを
低く抑えることができる。
【００４１】また、本実施形態ではウエハの温度を直接
測定したが、必ずしもウエハの温度を直接測定する必要
はない。例えば、ウエハステージのいずれかの位置の温
度、例えば冷媒の温度をモニタすることにより、事前に
求めておいた冷媒温度とウエハ温度の関係を用いて、処
理中のウエハ温度を予測することができる。
測定したが、必ずしもウエハの温度を直接測定する必要
はない。例えば、ウエハステージのいずれかの位置の温
度、例えば冷媒の温度をモニタすることにより、事前に
求めておいた冷媒温度とウエハ温度の関係を用いて、処
理中のウエハ温度を予測することができる。
【００４２】図８、図９は、本発明の第３の実施形態を
示す図であり、図８はウエハステージを備えたウエハ処
理装置を示す図、図９はウエハステージ部の拡大図であ
る。図において、３１は応力緩和部材に形成した階段状
の段差部である。該段差部は載置すべき半導体ウエハの
外径以下の径を有している。なお、これらの図において
図１２ないし図１３に示される部分と同一部分について
は同一符号を付してその説明を省略する。このウエハス
テージを処理装置に適用する場合には、段差の上にシリ
コン製のリング３２（フォーカスリングなどと称され
る）を積載する。この状態で図１に示す例と同様に処理
室にプラズマを発生させ、さらにウエハステージに直流
電圧を印加すると、リングはウエハ同様に静電吸着され
る。この状態でバイアス電力をウエハステージに投入す
ると、リングにもバイアス電位が発生し前記プラズマか
ら加速されたイオンが進入することになる。
示す図であり、図８はウエハステージを備えたウエハ処
理装置を示す図、図９はウエハステージ部の拡大図であ
る。図において、３１は応力緩和部材に形成した階段状
の段差部である。該段差部は載置すべき半導体ウエハの
外径以下の径を有している。なお、これらの図において
図１２ないし図１３に示される部分と同一部分について
は同一符号を付してその説明を省略する。このウエハス
テージを処理装置に適用する場合には、段差の上にシリ
コン製のリング３２（フォーカスリングなどと称され
る）を積載する。この状態で図１に示す例と同様に処理
室にプラズマを発生させ、さらにウエハステージに直流
電圧を印加すると、リングはウエハ同様に静電吸着され
る。この状態でバイアス電力をウエハステージに投入す
ると、リングにもバイアス電位が発生し前記プラズマか
ら加速されたイオンが進入することになる。
【００４３】本実施形態によれば、前記リングによりプ
ラズマ中の過剰なフッ素ラジカルを取り除き、ウエハ中
心から外周まで均一なプラズマ分布を実現することがで
きる。このためウエハ面内でのエッチング特性を均一化
することができる。すなわち、本例はフッ素系のプラズ
マで絶縁膜をエッチング処理をする場合に有利である。
ラズマ中の過剰なフッ素ラジカルを取り除き、ウエハ中
心から外周まで均一なプラズマ分布を実現することがで
きる。このためウエハ面内でのエッチング特性を均一化
することができる。すなわち、本例はフッ素系のプラズ
マで絶縁膜をエッチング処理をする場合に有利である。
【００４４】また、本実施形態によれば、ウエハ温度の
均一性を確保したうえでフォーカスリングを冷却するこ
とができることから、さらに均一なエッチング特性を得
ることができる。なお、前記リング３２の材質はシリコ
ンの外にカーボン、ＳｉＣなどを利用することができ
る。
均一性を確保したうえでフォーカスリングを冷却するこ
とができることから、さらに均一なエッチング特性を得
ることができる。なお、前記リング３２の材質はシリコ
ンの外にカーボン、ＳｉＣなどを利用することができ
る。
【００４５】図１０、図１１は、本発明の第４の実施形
態を示す図であり、図１０はウエハステージを備えたウ
エハ処理装置を示す図、図１１はウエハステージ部の拡
大図である。図に示すように、応力緩和部材３５の外周
部に段差３８を形成し、前記段差の外周部を中心付近に
比べて低くなるように形成する。また、前記段差３８の
外周部に応力緩和部材と電気的に絶縁するための絶縁層
（例えば誘電体膜３３）を設け、この絶縁層上にリング
状のタングステンの内部電極３４を形成する。さらに前
記絶縁層上にウエハを吸着するための誘電体膜３３を溶
射により取りつける。内部電極３４は絶縁体３６を通し
て外部に設置した直流電源３７に接続する。この直流電
源３７の極性は直流電源２２とは逆極性である。このよ
うな構成とすれば、プラズマ６の有無にかかわらずウエ
ハを介して電気回路を形成できウエハを吸着することが
できる。なお、図１０，１１において図１２ないし図１
３に示される部分と同一部分については同一符号を付し
てその説明を省略する本実施形態によれば、プラズマ放
電開始前からウエハを吸着して、ヘリウムガスを導入す
ることができる。このためウエハ処理開始直後からウエ
ハの温度制御を行なうことができる。また、プラズマの
有無に関係なくウエハの着脱が可能であるので、処理終
了後にウエハにチャージした電荷を徐電するための待ち
時間が不要となり、スループットが向上する。
態を示す図であり、図１０はウエハステージを備えたウ
エハ処理装置を示す図、図１１はウエハステージ部の拡
大図である。図に示すように、応力緩和部材３５の外周
部に段差３８を形成し、前記段差の外周部を中心付近に
比べて低くなるように形成する。また、前記段差３８の
外周部に応力緩和部材と電気的に絶縁するための絶縁層
（例えば誘電体膜３３）を設け、この絶縁層上にリング
状のタングステンの内部電極３４を形成する。さらに前
記絶縁層上にウエハを吸着するための誘電体膜３３を溶
射により取りつける。内部電極３４は絶縁体３６を通し
て外部に設置した直流電源３７に接続する。この直流電
源３７の極性は直流電源２２とは逆極性である。このよ
うな構成とすれば、プラズマ６の有無にかかわらずウエ
ハを介して電気回路を形成できウエハを吸着することが
できる。なお、図１０，１１において図１２ないし図１
３に示される部分と同一部分については同一符号を付し
てその説明を省略する本実施形態によれば、プラズマ放
電開始前からウエハを吸着して、ヘリウムガスを導入す
ることができる。このためウエハ処理開始直後からウエ
ハの温度制御を行なうことができる。また、プラズマの
有無に関係なくウエハの着脱が可能であるので、処理終
了後にウエハにチャージした電荷を徐電するための待ち
時間が不要となり、スループットが向上する。
【００４６】なお、誘電体膜３３は、溶射の外に、焼結
体をろう付けする方法あるいは誘電体膜を接着剤で取り
つける方法により形成することができる。また、内部電
極はリング状に形成したがその他の形状であってもよ
い。すなわちウエハに対向する複数の内部電極に異なる
電位を与えることによりウエハを吸着することができ
る。
体をろう付けする方法あるいは誘電体膜を接着剤で取り
つける方法により形成することができる。また、内部電
極はリング状に形成したがその他の形状であってもよ
い。すなわちウエハに対向する複数の内部電極に異なる
電位を与えることによりウエハを吸着することができ
る。
【００４７】以上のように本実施形態によれば、大入熱
であってもウエハの温度分布が均一なウエハステージを
提供することができる。また、高温になってもウエハス
テージの表面に設けた誘電体膜に発生する膜応力を低く
抑えることができるので信頼性の高いウエハステージを
提供することができる。また、このウエハステージを用
いると、ウエハステージに大入熱があっても、ウエハス
テージの誘電体膜が破壊することなく、ウエハを均一温
度に保つことができるので、処理能力が高い処理装置を
提供することができる。
であってもウエハの温度分布が均一なウエハステージを
提供することができる。また、高温になってもウエハス
テージの表面に設けた誘電体膜に発生する膜応力を低く
抑えることができるので信頼性の高いウエハステージを
提供することができる。また、このウエハステージを用
いると、ウエハステージに大入熱があっても、ウエハス
テージの誘電体膜が破壊することなく、ウエハを均一温
度に保つことができるので、処理能力が高い処理装置を
提供することができる。
【００４８】また、ウエハの温度に異常があった場合に
直ちに処理を停止し作業者に異常を知らせることができ
るので、無駄なウエハの加工を最小限に抑えることがで
き、製造コストを低減することができる。さらに、ウエ
ハ外周に配置したシリコン等のリングによりプラズマの
均一化を実現できるので、ウエハ面内のエッチング特性
を良好に保つことができる。
直ちに処理を停止し作業者に異常を知らせることができ
るので、無駄なウエハの加工を最小限に抑えることがで
き、製造コストを低減することができる。さらに、ウエ
ハ外周に配置したシリコン等のリングによりプラズマの
均一化を実現できるので、ウエハ面内のエッチング特性
を良好に保つことができる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、被
処理基板であるウエハを均一かつ高精度に温度制御する
ことのできるウエハステージを提供することができる。
また、このようなウエハステージを利用することにより
処理能力が高い処理装置および処理方法を提供すること
ができる。
処理基板であるウエハを均一かつ高精度に温度制御する
ことのできるウエハステージを提供することができる。
また、このようなウエハステージを利用することにより
処理能力が高い処理装置および処理方法を提供すること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるウエハステー
ジを備えたウエハ処理装置を示す図である。
ジを備えたウエハ処理装置を示す図である。
【図２】ウエハステージ部の拡大図である。
【図３】ウエハステージの誘電体膜の応力分布を示す図
である。
である。
【図４】プラズマ処理装置を用いて処理することのでき
る半導体装置を示す図である。
る半導体装置を示す図である。
【図５】本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いるこ
とによる効果を説明する図である。
とによる効果を説明する図である。
【図６】本実施形態に係るプラズマ処理装置を用いるこ
とによる効果を説明する図である。
とによる効果を説明する図である。
【図７】第２の実施形態を示す図である。
【図８】第３の実施形態を示す図である。
【図９】第３の実施形態を示す図である。
【図１０】第４の実施形態を示す図である。
【図１１】第４の実施形態を示す図である。
【図１２】従来のウエハステージを用いたプラズマ処理
装置を示す図である。
装置を示す図である。
【図１３】ウエハステージ部の拡大図である。
【図１４】従来のプラズマ処理装置におけるウエハ表面
の温度分布を示す図である。
の温度分布を示す図である。
【図１５】従来のプラズマ処理装置における誘電体膜表
面の応力分布を示す図である。
面の応力分布を示す図である。
【図１６】従来のプラズマ処理装置におけるウエハ表面
の温度分布を示す図である。
の温度分布を示す図である。
【図１７】従来のプラズマ処理装置における誘電体膜表
面の応力分布を示す図である。
面の応力分布を示す図である。
１ ウエハ
２ ウエハステージ
３ Ｏリング
４ ボルト
５ フランジ
６ プラズマ
７ 絶縁部材
８ 高周波電源
９ 真空チャンバ
１０ 上部電極
１１ エッチングガス
１２ バルブ
１３ ターボ分子ポンプ
１４ 貫通穴
１５ 冷媒溝
１６ ボルト穴
１７ ベース基材
１８ 絶縁体
１９ ボルト
２０ 高周波電源
２１ 誘電体膜
２２ 直流電源
２３ 配管
２４ 圧力計
２５ 流量制御器
２６ ベース基材
２７ アルミ板
２８ 応力緩和部材
２９ たわみ防止部材
３０ 誘電体膜
３１ 段差
３２ リング
３３ 誘電体膜
３４ 内部電極
３５ 応力緩和部材
３６ 絶縁体
３７ 直流電源
３８ 段差
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 末広 満
山口県下松市大字東豊井794番地 株式会
社日立製作所笠戸事業所内
(72)発明者 金井 三郎
山口県下松市大字東豊井794番地 株式会
社日立製作所笠戸事業所内
(72)発明者 吉岡 健
山口県下松市大字東豊井794番地 株式会
社日立製作所笠戸事業所内
Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BB17 BB18 BB22 BB25
BB29 CA04
5F031 HA02 HA10 HA18 HA19 MA28
MA32
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体ウエハを載置してプラズマ処理装
置内に保持するウエハステージであって、該ウエハステ
ージは、 温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベース基材
と、 該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張係数が前
記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、 該応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、 前記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数
が前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材を備えたこ
とを特徴とするウエハステージ。 - 【請求項２】 請求項１の記載において、前記誘電体膜
はセラミックを主成分とする溶射膜であることを特徴と
するウエハステージ。 - 【請求項３】 請求項１の記載において、前記誘電体膜
は化学的気相成長法で成膜したセラミックを主成分とす
る膜であることを特徴とするウエハステージ。 - 【請求項４】 請求項１の記載において、前記誘電体膜
はセラミックを主成分とする焼結体であることを特徴と
するウエハステージ。 - 【請求項５】 請求項４の記載において、セラミックを
主成分とする焼結体からなる誘電体膜は前記応力緩和部
材にろう付けまたは接着剤により接着したことを特徴と
するウエハステージ。 - 【請求項６】 半導体ウエハを載置してプラズマ処理装
置内に保持するウエハステージであって、該ウエハステ
ージは、 温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備えたベース基材
と、 該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張係数が前
記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、 該応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、 前記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数
が前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材を備え、 さらに、前記応力緩和部材は載置すべき半導体ウエハの
外径以下の径を有する円柱状の内側に凸の段差部を有
し、該段差部の外周の前記誘電体膜上にはカーボン製、
Ｓｉ製あるいはＳｉＣ製のリング部材を載置したことを
特徴とするウエハステージ。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項６の何れか１の記
載において、前記誘電体膜は複数の静電吸着用の電極を
備え、該複数の電極にそれぞれ異なる電位を供給するこ
とを特徴とするウエハステージ。 - 【請求項８】 温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備え
たベース基材と、 該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張係数が前
記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、 該応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、 前記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数
が前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材を備えたウ
エハステージを有し、該ウエハステージ上に半導体ウエ
ハを載置してプラズマ処理装置内に保持する被処理基板
の処理装置であって、前記被処理基板の温度をもとに冷
媒通路に流す冷媒の温度を制御する制御装置を備えたこ
とを特徴とする半導体ウエハの処理装置。 - 【請求項９】 温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備え
たベース基材と、 該ベース基材のウエハ載置面側に設けた熱膨張係数が前
記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、 該応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、 前記ベース基材のウエハ非載置面側に設けた熱膨張係数
が前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材を備えたウ
エハステージを用い、該ウエハステージ上に半導体ウエ
ハを載置してプラズマ処理装置内に保持する被処理基板
の処理方法であって、前記被処理基板の温度をもとに冷
媒通路に流す冷媒の温度を制御することを特徴とする半
導体ウエハの処理方法。 - 【請求項１０】 温度調整用の冷媒を流す冷媒通路を備
えたベース基材と、 該ベース基材のウエハ載置面側にろう付けした熱膨張係
数が前記ベース基材よりも小さい応力緩和部材と、 該応力緩和部材のウエハ載置面側に設けた誘電体膜と、 前記ベース基材のウエハ非載置面側にろう付けした熱膨
張係数が前記ベース基材よりも小さい撓み防止部材を備
えたことを特徴とするウエハステージ。
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