JP2007266342A - Mounting stand and vacuum processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理基板にプラズマ処理等の真空処理を行う際にこの被処理基板が載置される載置台及び、この載置台を備えた真空処理装置に関する。 The present invention relates to a mounting table on which a substrate to be processed is mounted when vacuum processing such as plasma processing is performed on the substrate to be processed, and a vacuum processing apparatus including the mounting table.
半導体デバイスの製造工程の中には、例えばエッチングやCVD(Chemical Vapor Deposition)による成膜処理等のように基板の処理を真空雰囲気にて行うものが多数ある。このような真空処理を行う処理装置は、例えば図5に示すように、処理容器9内に下部電極を兼用する半導体ウエハ(以下、ウエハという。)Wの載置台91を配置すると共に、この載置台91の上方側に上部電極をなすガス供給室92を設けるように構成されている。そして載置台91に高周波電源91aよりプラズマ発生用の高周波電圧を印加して、載置台91とガス供給室92との間でプラズマを発生させ、このプラズマによりガス供給室92から処理容器9内に導入された処理ガスを活性化し、これにより載置台91に載置されたウエハWに対して所定の処理を行うように構成されている。
Many semiconductor device manufacturing processes perform substrate processing in a vacuum atmosphere, such as film formation by etching or CVD (Chemical Vapor Deposition). For example, as shown in FIG. 5, a processing apparatus that performs such vacuum processing arranges a mounting table 91 of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W that also serves as a lower electrode in a processing container 9. A
ところで載置台91は金属製の支持部材93(金属部材)と、支持部材93の上面に設置された静電チャック94と、この静電チャック94を取り囲むように配置されたフォーカスリング96とから構成されている。ここで、静電チャック94は例えばタングステンからなるシート状のチャック電極94aの表裏を例えばアルミナ等の誘電体からなる絶縁層94bにて挟んだ構造となっている。そして、直流電源95からチャック電極94aに対して直流電圧(チャック電圧)を印加することにより、絶縁層94b表面に生じるクーロン力によってウエハWを静電吸着し、保持できるようになっている。なお、図5中97は処理容器9内の雰囲気を外部に排出するための排気路である。
The mounting table 91 includes a metal support member 93 (metal member), an electrostatic chuck 94 installed on the upper surface of the
従来、静電チャックは、例えばアルミナ等を溶射して形成される下面側と上面側との2つの絶縁層の間に、例えばタングステンからなるシート状のチャック電極を挟んだ構造を有する溶射タイプのものがほとんどであった。 Conventionally, an electrostatic chuck is a thermal spray type having a structure in which, for example, a sheet-like chuck electrode made of tungsten is sandwiched between two insulating layers formed on a lower surface side and an upper surface side formed by spraying alumina or the like. Most of the things.
しかしながら、上記の方法にて作成された静電チャックを高温の処理雰囲気で使用すると、チャック電極と絶縁層との熱膨張率の差等により熱応力が生じ絶縁層が割れてしまう場合がある。また、溶射により上面の絶縁層を形成すると溶射表面が凹凸を有する形状になるため、その先端部から膜剥れが発生してパーティクルとなり、ウエハの裏面側に付着してしまう場合もある。 However, when the electrostatic chuck produced by the above method is used in a high-temperature processing atmosphere, thermal stress may occur due to a difference in thermal expansion coefficient between the chuck electrode and the insulating layer, and the insulating layer may be broken. Further, when the upper insulating layer is formed by thermal spraying, the thermal sprayed surface has a shape with irregularities, so that film peeling may occur from the front end portion to form particles and adhere to the back side of the wafer.
このようなことから、熱応力に強く、凹凸の少ない平坦な表面を形成することが可能な窒化アルミニウム等のセラミックプレートが絶縁層94bとして用いられるようになってきている。セラミックプレートからなる絶縁層94bを用いた載置台91は、例えば図5に示すような構造を有している。即ち、静電チャック94は、絶縁層94bであるセラミックプレートと、当該セラミックプレート内に埋設されたシート状のチャック電極94aとから構成されており、この静電チャック94と、処理容器9の底部に固定された、例えばアルミニウム等からなる支持部材93と、が接着層98を介して接着されている。接着層98としては、例えばシリコーン系の接着性樹脂等が用いられている。
For this reason, a ceramic plate made of aluminum nitride or the like that is resistant to thermal stress and can form a flat surface with less unevenness has been used as the insulating layer 94b. The mounting table 91 using the insulating layer 94b made of a ceramic plate has a structure as shown in FIG. 5, for example. That is, the electrostatic chuck 94 includes a ceramic plate that is an insulating layer 94 b and a sheet-like chuck electrode 94 a embedded in the ceramic plate. The electrostatic chuck 94 and the bottom of the processing container 9 are formed. A
更に、上述の載置台91は、支持部材93中に冷媒流路93aが形成されており、この冷媒流路93aに所定温度に調整された冷媒を通流させることにより、当該支持部材93の表面を所定の基準温度に調整することができるようになっている。そしてプラズマからの入熱により高温となるウエハWの熱を静電チャック94、接着層98、及び支持部材93を介して冷媒流路93a中を通流する冷媒に逃すことにより、ウエハW温度が所定のプロセス温度となるように制御することが可能となる。
Further, the mounting table 91 has a
しかしながら上述のセラミックプレートタイプの静電チャック94では、静電チャック94と支持部材93とを接合する接着層98(シリコーン系接着性樹脂)の熱伝導率が低いことから、ウエハWの熱が支持部材93まで伝わりにくい。一方、載置台91の表面の温度は、プラズマからの入熱と冷媒流路への放熱とのバランスにより決まってくるため、装置の運転開始直後やプロセス温度の変更を伴うロットの切り替わり時等において、最初の数枚のウエハWについては温度が不安定な状態にある。従って、ウエハWの熱が冷媒まで伝わりにくく上述のバランスが取れるまでの時間が長くなると、ロット内において載置台91の表面温度が安定するまでに長い時間を要するので、温度が不安定な状態で処理されるウエハWの枚数が多くなり、歩留まり低下の要因になるという課題がある。
However, in the ceramic plate type electrostatic chuck 94 described above, the heat of the wafer W is supported because the thermal conductivity of the adhesive layer 98 (silicone adhesive resin) that joins the electrostatic chuck 94 and the
更に接着層98の側周面の周囲にはフォーカスリング96が配置されているが、接着層98とフォーカスリング96との間にはわずかな隙間があるため、ウエハWの処理中に接着層98の側周面がプラズマ中の活性種に晒されてしまう。ここで接着層98を構成するシリコーン系接着性樹脂は特にフッ素(F)ラジカルに対する耐性が小さい。このため、フッ素ラジカルを生成する処理、例えばフッ素を含む処理ガスを用いるエッチングにおいては、フッ素ラジカルによってシリコーン系接着性樹脂の側周面が浸食されてしまう。浸食された接着層98の側周部位は熱伝導性が悪くなるので、プラズマからウエハWに入熱した熱が接着層98の側周面を介して支持部材93に逃げにくくなる。このため、接着層98の浸食に伴ってウエハWの外周部の温度が上昇し、結果的に処理の均一性例えばエッチング速度の面内均一性が悪くなり、早期に静電チャック94の交換が必要になるという問題がある。また、ウエハW間で均一な処理を行うためには、載置台91の表面の温度と同じように、フォーカスリングの温度についても装置の運転開始直後等にできるだけ早く安定させる必要がある。
Further, a focus ring 96 is disposed around the side peripheral surface of the
接着層の熱伝導率の低さや、接着層側周面の浸食によるウエハ温度の制御性が悪いという問題に対処するため、例えば特許文献1には、静電チャックを構成するセラミックプレート側に冷媒流路の形成された載置台が記載されている。詳細には、セラミックプレートの厚みを従来のものより厚くしてその下面に溝部を形成し、このセラミックプレートを平坦な上面を有する支持部材上にクランプで固定する。これにより、セラミックプレートの溝部と支持部材上面とで囲まれる領域が冷媒流路となる。このような載置台では、ウエハが載置されるセラミックプレートと冷媒とが接触しており、ウエハから冷媒までの熱抵抗が小さいので、載置台91の表面の温度が安定するまでの時間を短くすることができる。また、クランプを使ってセラミックプレートを支持部材に固定しているため、接着層が浸食される事もない。
In order to cope with problems such as low thermal conductivity of the adhesive layer and poor controllability of the wafer temperature due to erosion of the adhesive layer side peripheral surface, for example,
ところで、ウエハ温度の面内均一性を保つためにはセラミックプレートの外周部に限らず中央部にも流路を形成する必要がある。しかしクランプは、通常、セラミックプレートを外周部で固定する構造となっているため、中央部ではセラミックプレートを支持部材に押さえつける力が弱い。従って、特許文献1に開示されている載置台では、このような押さえつける力の弱い部分に形成されている冷媒流路から、冷媒の一部が漏れ出して例えば隣の流路に漏れ込むバイパスが形成されてしまい、予定している冷却機能が得られなくなってしまう場合がある。また、セラミックプレートが厚くなった結果、支持部材とウエハとの距離が大きくなるため、支持部材に印加した高周波電に対してプラズマの発生に利用される電力の割合が低くなり、消費電力が大きくなってしまうという問題もある。
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、静電チャック用の電極が埋設されたセラミックプレートを金属部材の上に積層してなる被処理基板の載置台において、冷媒による冷却効率を向上させることができる載置台を提供することにある。また、他の目的は、この載置台を備えた真空処理装置を提供することにある。 The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to place a substrate to be processed on which a ceramic plate in which an electrode for an electrostatic chuck is embedded is laminated on a metal member. An object of the present invention is to provide a mounting table capable of improving the cooling efficiency by the refrigerant. Another object is to provide a vacuum processing apparatus provided with this mounting table.
本発明に係る載置台は、被処理基板が載置され、静電チャック用の電極が埋設されたセラミックプレートが金属部材の上に積層された載置台において、
前記セラミックプレートの下面及び前記金属部材の上面のうちの少なくとも一方に冷媒流路形成用の溝部が加工され、セラミックプレートと金属部材とが接着層を介して接合されていることを特徴とする。
The mounting table according to the present invention is a mounting table in which a substrate to be processed is mounted and a ceramic plate in which an electrode for an electrostatic chuck is embedded is laminated on a metal member.
A groove for forming a coolant flow path is processed in at least one of the lower surface of the ceramic plate and the upper surface of the metal member, and the ceramic plate and the metal member are bonded to each other through an adhesive layer.
このとき、前記溝部は、金属部材側には形成されず、セラミックプレート側に形成されていることが好ましい。また、前記溝部内に臨む金属部材の表面には接着層が形成されているとよく、更に、前記静電チャック用の電極は、前記被処理基板を取り囲むように配置されたフォーカスリングを静電吸着可能なように設けられているとよい。 At this time, it is preferable that the groove is not formed on the metal member side but formed on the ceramic plate side. Further, an adhesive layer is preferably formed on the surface of the metal member facing the groove, and the electrostatic chuck electrode electrostatically attaches a focus ring arranged so as to surround the substrate to be processed. It is good to be provided so that adsorption | suction is possible.
また、前記セラミックプレート内において、冷媒流路の上方側にプラズマ生成用の電極が設けられていてもよい。このとき、プラズマ生成用の電極は静電チヤック用の電極を兼用していることが好ましい。 In the ceramic plate, an electrode for plasma generation may be provided above the refrigerant flow path. At this time, it is preferable that the electrode for generating plasma also serves as the electrode for electrostatic chuck.
更に、被処理基板に対して真空処理が行われる処理容器と、
この処理容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理容器内を真空排気するための手段と、を備えた真空処理装置に上述の特徴を有する載置台を適用するとよい。
Furthermore, a processing container in which vacuum processing is performed on the substrate to be processed;
A processing gas introduction section for introducing a processing gas into the processing container;
The mounting table having the above-described characteristics may be applied to a vacuum processing apparatus including means for evacuating the inside of the processing container.
本発明によれば、ウエハ等の被処理基板を静電吸着するセラミックプレートの下面と金属部材との間に、ウエハを冷却するための冷媒が通流する冷媒流路が形成されており、これらの部材は接着層を介して接着されている。このため、高い冷却効率が得られ、セラミックプレートの表面温度が速やかに安定するので、被処理基板間においてプロセス温度のばらつきを抑えることができる。また、クランプ等により機械的にセラミックプレートと金属部材とを固定する場合と比較して、冷媒流路から冷媒の一部が漏れ出したりすることがなく、予定している冷却機能が確実に得られる。 According to the present invention, the refrigerant flow path through which the refrigerant for cooling the wafer flows is formed between the lower surface of the ceramic plate for electrostatically adsorbing the substrate to be processed such as a wafer and the metal member. These members are bonded via an adhesive layer. For this reason, high cooling efficiency is obtained, and the surface temperature of the ceramic plate is quickly stabilized, so that variations in process temperature among the substrates to be processed can be suppressed. Also, compared to the case where the ceramic plate and the metal member are mechanically fixed by a clamp or the like, a part of the refrigerant does not leak from the refrigerant flow path, and the planned cooling function can be reliably obtained. It is done.
以下、図1〜図3に基づき、本発明に係る載置台の実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、被処理基板であるウエハに対して真空処理を行う真空処理装置、例えばプラズマによるエッチング処理を施すプラズマ処理装置に適用される載置台を例に説明を行う。図1は、本実施の形態に係る載置台1の縦断側面図である。 Hereinafter, based on FIGS. 1-3, embodiment of the mounting base based on this invention is described. In the following embodiments, a description will be given by taking as an example a mounting table applied to a vacuum processing apparatus that performs vacuum processing on a wafer that is a substrate to be processed, for example, a plasma processing apparatus that performs etching using plasma. FIG. 1 is a longitudinal side view of a mounting table 1 according to the present embodiment.
載置台1は、例えば円柱状に形成され、アルミニウム等からなる導電性の支持部材4(金属部材)の上面にセラミックプレート2を積層した構造となっている。支持部材4は、ウエハWがプラズマ処理装置内の適切な位置に載置されるようにセラミックプレート2の設置位置を位置決めする役割を果たす。支持部材4は、当該載置台1が組み込まれるプラズマ処理装置の処理容器61の底板上に固定されている。円柱状の支持部材4の略中央部には、貫通孔40aが鉛直方向に形成され、この貫通孔40aの上端部は、拡径して拡径部40bとして形成されている。貫通孔40a内には、例えばアルミニウム等の導電性の素材により構成された第1の電極ロッド41が絶縁性のスリーブ42内に嵌入れされた状態で挿入されている。この第1の電極ロッド41の上端には、雌ネジが形成されていて、後述の第2の電極ロッドの下端部と螺合されるようになっている。
The mounting table 1 is formed in a columnar shape, for example, and has a structure in which a ceramic plate 2 is laminated on the upper surface of a conductive support member 4 (metal member) made of aluminum or the like. The
次にセラミックプレート2及びこれに埋設されているシート状電極22について説明する。本実施の形態において、セラミックプレート2は、処理対象のウエハWや後述するフォーカスリング5を静電吸着により固定しながら保持する静電チャックとしての機能を果たすと共に、プラズマ処理装置の下部電極としての機能も兼ね備えている。セラミックプレート2は、セラミクスのなかでも比較的熱伝導率の高い窒化アルミニウム等の誘電体からなり、図1、図3に示すように、扁平な円柱体の上面外縁部をリング状に切欠して断部を形成した形状、即ち、支持部材4と略同じ径を有する円盤状の下面プレート部21bと、ウエハWよりも少し径の小さい円盤状の上面プレート部21aと、を同心円上に重ねた形状を有している。また、セラミックプレート2下面の略中央部には、図1に示すように、支持部材4の拡径部40bに嵌合する形状の凸部が形成されており、位置ずれせずにセラミックプレート2を支持部材4に固定することができるようになっている。
Next, the ceramic plate 2 and the sheet-
シート状電極22は、例えばモリブデンやタングステンからなり、シート状の形状を有している。シート状電極22は、図3に示したセラミックプレート2の略全体の領域をカバーして、図1に示すようにセラミックプレート2の表面近傍に埋め込まれている。シート状電極22は、この電極に供給される電力の導電路をなす第2の電極ロッド25の上端と接続されている。第2の電極ロッド25は、例えばアルミニウム等の導電性の素材からなり、その下端に雄ネジが形成されている。この第2の電極ロッド25を第1の電極ロッド41と螺合させることにより載置台1全体を貫通する導電路が形成され、外部の電源からシート状電極22に対して電力を供給することが可能となる。
The sheet-
ここで、第1の電極ロッド41には、整合器72を介して高周波電源71が接続されており、シート状電極22へ向けて高周波電力を供給することができる。本実施の形態では、高周波電源71は、プラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス電力用として設けられているが、プラズマ発生用の高周波電力をシート状電極22に対して供給するための高周波電源を更に接続してもよい。この場合、その高周波電源は、当該高周波電源に応じた整流器を介して第1の電極ロッド41に接続されることとなる。更に、第1の電極ロッド41にはスイッチ75と抵抗74とを介して直流電源73が接続されており、シート状電極22へ向けて直流電力を供給することもできる。
Here, a high
一方、セラミックプレート2の下面には、図1、図3に示すように、セラミックプレート2内を蛇行する溝部が形成されている。セラミックプレート2を支持部材4上に固定することによって、セラミックプレート2の溝部と支持部材4の平坦な上面とで形成される空間が冷媒流路23となる。図中、23aは冷媒供給路であり、23bは冷媒排出路である。この冷媒流路23には、図示しない温調部で所定の温度に調整された例えばガルデン(登録商標)等の冷媒が、図示しない冷媒供給手段を介して通流される。セラミックプレート2表面近傍には図示しない温度センサーが装着されており、この温度センサーによってセラミックプレート2の表面の温度が常時監視されている。そして、この監視結果に基づき温調部で冷媒の温度を調整することにより、セラミックプレート2の表面温度を所定の温度、例えば10℃〜60℃程度に制御することが可能となる。
On the other hand, on the lower surface of the ceramic plate 2, as shown in FIGS. 1 and 3, grooves that meander in the ceramic plate 2 are formed. By fixing the ceramic plate 2 on the
ここで、セラミックプレート2と支持部材4とは、例えばシリコーン系の接着性樹脂等からなる接着層3を介して接着されており、この場合、例えば支持部材4の上面全体に接着性樹脂を塗布することでセラミックプレート2と支持部材4との接合面に加えて冷媒流路23を形成する支持部材4側の面についてもこの接着層3によって覆われることになる。シリコーン系の接着性樹脂は、アルミニウム等の金属と比較して熱伝導率が低いため、冷媒流路23内を通流する冷媒が温度制御の対象ではない支持部材4から熱を奪いにくくするための断熱材としての機能も発揮することになる。即ち、接着層3は支持部材4にセラミックプレート2を接着して固定する役割と、支持部材4に対する断熱材としての役割との2つの役割を果たしていることになる。
Here, the ceramic plate 2 and the
なお、図1、図2に示した24は、セラミックプレート2表面とウエハW裏面との間の熱伝達性を高めるために供給されるヘリウム(He)ガス等、熱伝導性のバックサイドガスのガス供給孔であり、24aはそのガス供給管である。また、上面プレート部21aの上側表面にはドット26と呼ばれる薄い円盤状の凸部が多数形成されている。ドット26は、ウエハWとセラミックプレート2との接触面積を減らすことによって、それらの部分を確実に接触させ、ウエハWのセラミックプレート2への静電吸着を確実なものとすると共に、ウエハWの裏面へのパーティクルの付着を抑制する役割を有している。また、ウエハWの裏面とセラミックプレート2表面との間に隙間を形成することができるので、ガス供給孔24から供給されるバックサイドガスを流れやすくして、ウエハWとセラミックプレート2間での熱伝達を向上させる役割も有している。なお図2以外の図では、ドット26の図示を省略している。
1 and FIG. 2 indicate the backside gas of heat conductivity such as helium (He) gas supplied to enhance the heat transfer between the front surface of the ceramic plate 2 and the back surface of the wafer W. A
また、図1、図2中の5は、ウエハWをプラズマにより処理するときに、ウエハWの周縁の外方の領域のプラズマ状態を調整する役割、例えばウエハWよりも広げて、ウエハ面内のエッチング速度の均一性を向上させる役割を果たすフォーカスリングである。本実施の形態において、フォーカスリング5は例えばシリコン等の導体からなり、図1に示すように内側に一段低くなった段部を有する環状部材として構成されている。 In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 5 denotes a role of adjusting the plasma state in the outer region of the periphery of the wafer W when the wafer W is processed by plasma, for example, wider than the wafer W, The focus ring plays a role of improving the uniformity of the etching rate. In the present embodiment, the focus ring 5 is made of, for example, a conductor such as silicon, and is configured as an annular member having a step portion that is one step lower inward as shown in FIG.
フォーカスリング5は、セラミックプレート2の下面プレート部21b側、即ち図3に示したリング状の面に載置される。フォーカスリング5が載置された状態では、図1、図2に示すように、フォーカスリング5内側の段部が、僅かな隙間を介して上面プレート部21aの側周面を取り囲む位置関係となる。また、フォーカスリング5内側の段部上面はウエハWが載置されるドット26よりも僅かに低くなるように設定されている。また、上面プレート部21aの径は、ウエハWの径よりも少し小さいので、載置台1に載置されたウエハWの外周部は図1に示すようにフォーカスリング5の段部上面から僅かな隙間を介して浮いた状態となる。
The focus ring 5 is placed on the
次に、本実施の形態である載置台1を備えたプラズマ処理装置6の一例について図4参照して説明する。図4に示したプラズマ処理装置6は、例えば内部が密閉空間となっている真空チャンバーからなる処理容器61と、この処理容器61内の底板中央に固定された本実施の形態に係る載置台1と、載置台1の上方に当該載置台1と対向するように設けられた上部電極62とを備えている。なお、載置台1中の導電路を構成する第1、第2の電極ロッド41、25等の記載は省略した。
Next, an example of the plasma processing apparatus 6 provided with the mounting table 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The plasma processing apparatus 6 shown in FIG. 4 includes, for example, a
処理容器61は電気的に接地されており、また処理容器61の底板の排気口63には排気管81aを介して真空ポンプ等からなる排気装置81が接続されている。処理容器61の側面にはウエハWの搬送口61aが設けられており、この搬送口61aはゲートバルブ61bによって開閉可能となっている。
The
載置台1のセラミックプレート2中に埋設されているシート状電極22は、ハイパスフィルタ(HPF)76を介して接地されている。また、シート状電極22に接続されている高周波電源71(第1の高周波電源)からは、例えば13.56MHzの高周波電力が供給される。
The
一方、上部電極62は中空状に形成され、その下面には処理容器61内へ処理ガスを分散供給するための多数の処理ガス供給孔62aが例えば均等に分散して形成されることにより、ガスシャワーヘッドを構成している。また上部電極62の上面中央には処理ガス供給管82aが設けられ、この処理ガス供給管82aは絶縁部材61cを介して処理容器61の上面中央を貫通している。そしてこの処理ガス供給管82aの上流には処理ガス供給部82が接続されており、図示しないバルブや流量制御部によって処理ガス流量及びその給断の制御を行うことができるようになっている。
On the other hand, the upper electrode 62 is formed in a hollow shape, and a plurality of processing
上部電極62はローパスフィルタ(LPF)77を介して接地されており、またこの上部電極62には第2の高周波電源として、第1の高周波電源71よりも周波数の高い例えば60MHzの高周波電源79が整合器78を介して接続されている。第2の高周波電源79からの高周波電力は、処理ガスをプラズマ化するためのものであり、第1の高周波電源71からの高周波電力は、ウエハWにバイアス電力を印加することでプラズマ中のイオンをウエハW表面に引き込むものである。なお、各高周波電源79、71は図示しない制御部に接続されており、この制御部からの制御信号に従って上部電極62及びシート状電極22への電力供給が制御される。
The upper electrode 62 is grounded via a low pass filter (LPF) 77, and a high
次いで本実施の形態の作用について説明する。先ずゲートバルブ61bを開き、搬送口61aを介して図示しない搬送アームにより、処理容器61内のセラミックプレート2の表面にウエハWが載置される。そして搬送アームが退出してゲートバルブ61bを閉じた後、排気口63を介して処理容器61内の真空引きを行う。このとき静電チャック用の電極としてのシート状電極22に対して直流電源73から直流電圧が印加され、ウエハWはクーロン力によりセラミックプレート2の表面に静電吸着される。また、シート状電極22への直流電圧の印加によりフォーカスリング5の載置面にもクーロン力が発生するので、フォーカスリング5の底面もセラミックプレート2の表面に静電吸着される。
Next, the operation of this embodiment will be described. First, the
そして、冷媒流路23内に冷媒の通流を開始すると共に、ガス供給孔24からバックサイドガスを供給する。次にウエハWに向けて処理ガス例えばC4F8ガスを供給し、上部電極62に高周波電源79から高周波電圧を印加してプラズマを発生させると共に、下部電極としてのシート状電極22に高周波電源71から高周波電圧を印加し、ウエハW表面の例えばシリコン酸化膜のエッチングが行われる。
Then, the flow of the refrigerant into the
高周波電極としてのシート電極22がセラミックプレート2の表面近傍に埋め込まれているので、冷媒流路23を備えたことによりセラミックプレート2の厚みが大きくなったことに伴う電力損失が少なくて済む。また、シート状電極22に高周波電圧を印加すると、セラミックプレート2表面の近傍に電界が発生するので、処理容器61内に存在するパーティクルをはじき返してウエハWにパーティクルを付着させにくくすることができると考えられる。
Since the
ウエハWは、プラズマに晒されることにより高温となるが、冷媒流路23を通流する冷媒によってセラミックプレート2の表面は例えば60℃の基準温度にコントロールされている。このため、ウエハWの熱は、薄いシート状電極22を除いて他の部材を介することなく、セラミックプレート2内に形成された冷媒流路23を通流する冷媒に直接移動し、処理中のウエハWの温度を所定のプロセス温度に調整することができる。
The wafer W becomes high temperature by being exposed to plasma, but the surface of the ceramic plate 2 is controlled to a reference temperature of, for example, 60 ° C. by the refrigerant flowing through the
ここで、冷媒流路23の支持部材4側の面は支持部材4とセラミックプレート2とを接着する接着層3で覆われているので、支持部材4からの熱が冷媒に対して伝達されにくくなっている。このため、冷媒流路23内を通流する冷媒は、主としてウエハWから移動してきた熱を効率よく吸収することができる。また、フォーカスリング5の底面がセラミックプレート2の表面に静電吸着されていることによって、これらの部材間の接触面積が大きくなると共に細隙が小さくなり、フォーカスリング5の熱がセラミックプレート2に逃げやすくなる。この結果、フォーカスリング5の温度を低く抑えることができる。更に、図1と図5とを比較すると分かるように、本実施の形態に係るセラミックプレート2は、内部に冷媒流路23の溝を形成するためにその厚みを大きくした結果、冷媒流路23と支持部材4との接着面の位置が従来のものより下方に移動している。このため、プラズマが上記の接着面に到達しにくくなり、C4F8ガス等から発生したフッ素ラジカル等により接着層3の側周面が浸食されにくくなっている。また、たとえ一部のフッ素ラジカル等が接着層3まで到達して、その側周面を浸食したとしても、従来のものと比べて接着層3の位置がウエハWから遠いため、接着層3の側周面が浸食されたことによるウエハW温度の制御への影響は殆どないものと考えられる。
Here, since the surface of the
以上の動作を経てウエハWに対してエッチングが施された後、ウエハWは搬入時と逆の順序で処理容器61から搬出される。
After the wafer W is etched through the above operation, the wafer W is unloaded from the
実施の形態では、載置台1をプラズマ処理装置6に組み込んだ例を示したが、本発明に係る載置台1を利用可能な真空処理装置はこれに限定されない。例えばウエハ等への成膜処理を行うCVD装置等にも本発明に係る載置台1は適用することができる。 In the embodiment, the example in which the mounting table 1 is incorporated in the plasma processing apparatus 6 has been described. However, the vacuum processing apparatus that can use the mounting table 1 according to the present invention is not limited thereto. For example, the mounting table 1 according to the present invention can be applied to a CVD apparatus or the like that performs a film forming process on a wafer or the like.
また、本発明は、実施の形態で例示した、いわゆる上下2周波タイプに限定されることなく、例えばシート状電極22に第1、第2の高周波電源の両方を接続する下部2周波タイプ等にも適用することができる。
In addition, the present invention is not limited to the so-called upper and lower two-frequency type exemplified in the embodiment, but for example, a lower two-frequency type in which both the first and second high-frequency power sources are connected to the sheet-
また、本実施の形態では、シート状電極22がチャック電極と、プラズマ処理に係る下部電極(高周波電極)とを兼ねて一体的に形成されている場合について説明したが、これらの電極を別々に構成してセラミックプレート2内に埋設してもよい。また、チャック電極としてのシート状電極22についても、ウエハWを静電吸着するチャック電極とフォーカスリング5を静電吸着するチャック電極とを別々に構成して、セラミックプレート2内に埋設してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the sheet-
本実施の形態に係る載置台1によれば、被処理基板であるウエハWを静電吸着するセラミックプレート2の下面と支持部材4との間に、ウエハWを冷却するための冷媒が通流する冷媒流路23が形成されており、これらの部材2、4は接着層を介して接着されている。このため、高い冷却効率が得られ、セラミックプレート2の表面温度が速やかに安定するので、ウエハW間においてプロセス温度のばらつきを抑えることができる。また、クランプ等により機械的にセラミックプレート2と支持部材4とを固定する場合と比較して、冷媒流路23から冷媒の一部が漏れ出したりすることがなく、予定している冷却機能が確実に得られる。
According to the mounting table 1 according to the present embodiment, a coolant for cooling the wafer W flows between the lower surface of the ceramic plate 2 that electrostatically attracts the wafer W, which is the substrate to be processed, and the
また、冷媒流路23の支持部材4側の面が接着層3で覆われているので、接着層3を構成するシリコーン系接着性樹脂の断熱効果により、支持部材4と冷媒との間で熱が伝熱されにくくなり、ウエハWの冷却効率がより一層向上する。なお、接着層3は、冷媒流路23に面している支持部材4の表面に形成せずに、セラミックプレート2と支持部材4との接合面のみに形成してもよい。
In addition, since the surface of the
なお、本実施の形態では、セラミックプレート2側に冷媒流路23となる溝部が形成されている場合について例示したが、セラミックプレート2と支持部材4との双方、または支持部材4側にのみ溝部を形成してもよい。これらの場合において、セラミックプレート2と支持部材4との接合面のみならず、溝部内にも接着性樹脂等からなる層(接着層)を形成すれば、接着性樹脂等の断熱効果により、既述のようにウエハWの冷却効率を高くすることができる。
In the present embodiment, the case where a groove serving as the
W ウエハ
1 載置台
2 セラミックプレート
3 接着層
4 支持部材
5 フォーカスリング
6 プラズマ処理装置
9 処理容器
21a 上面プレート部
21b 下面プレート部
22 シート状電極
23 冷媒流路
23a 冷媒供給路
23b 冷媒排出路
24 ガス供給孔
24a ガス供給管
25 第2の電極ロッド
26 ドット
40a 貫通孔
40b 拡径部
41 第1の電極ロッド
42 スリーブ
61 処理容器
61a 搬送口
61b ゲートバルブ
61c 絶縁部材
62 上部電極
62a 処理ガス供給孔
63 排気口
71 高周波電源(第1の高周波電源)
72 整合器
73 直流電源
74 抵抗
75 スイッチ
76 ハイパスフィルタ(HPF)
77 ローバスフィルタ(LPH)
78 整合器
79 高周波電源(第2の高周波電源)
81 排気装置
81a 排気管
82 処理ガス供給部
82a 処理ガス供給管
91 載置台
91a 高周波電源
92 ガス供給室
93 支持部材
93a 冷媒流路
94 静電チャック
94a チャック電極
94b 絶縁層
95 直流電源
96 フォーカスリング
97 排気路
98 接着層
72 Matching Unit 73
77 Low Bass Filter (LPH)
78
81
Claims (7)
前記セラミックプレートの下面及び前記金属部材の上面のうちの少なくとも一方に冷媒流路形成用の溝部が加工され、セラミックプレートと金属部材とが接着層を介して接合されていることを特徴とする載置台。 In a mounting table on which a substrate to be processed is mounted and a ceramic plate in which an electrode for an electrostatic chuck is embedded is laminated on a metal member,
A groove for forming a refrigerant flow path is processed in at least one of the lower surface of the ceramic plate and the upper surface of the metal member, and the ceramic plate and the metal member are bonded to each other through an adhesive layer. Stand.
この処理容器内に処理ガスを導入する処理ガス導入部と、
前記処理容器内に設けられた請求項1ないし6のいずれか一つに記載の載置台と、
前記処理容器内を真空排気するための手段と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
A processing container in which vacuum processing is performed on a substrate to be processed;
A processing gas introduction section for introducing a processing gas into the processing container;
The mounting table according to any one of claims 1 to 6 provided in the processing container;
Means for evacuating the inside of the processing vessel.
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