JP2008117982A - 載置装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の載置装置は、前記電極層の表面側の絶縁層である静電チャック層はプラズマ溶射により形成された、厚さが200μm〜280μmの酸化イットリウム溶射層からなり、表面が、溶射される酸化イットリウムの粒径に依存した表面粗度に形成された構成とする。このような構成にすることで、プラズマに対する耐久性が高くなり、また重金属汚染を引き起こすおそれがない。
【選択図】図2
Description
前記電極層の表面側の絶縁層である静電チャック層はプラズマ溶射により形成された、厚さが200μm〜280μmの酸化イットリウム(Y2O3)溶射層からなり、表面が、溶射される酸化イットリウムの粒径に依存した表面粗度に形成されたことを特徴とする。
次いで、Al2O3溶射層41の電極層42を形成する部分以外をマスキングした後、タングステンを溶射し、例えば50μmの電極層42を形成する(図4(b))。引き続き、載置体21を例えば150℃まで加熱した状態でプラズマ溶射法により所定の粒径例えば10μm〜20μmを有する酸化イットリウムをプラズマ溶射し、例えば450μmのY2O3溶射層43を形成する。このプラズマ溶射法とは溶射材料をプラズマ流によって加速して対象物の表面にコーティングするものである。その後、Y2O3溶射層43を例えば200μm〜280μm、好ましくは250μmになるまで研削する(図4(c))。この研削方法は、例えば載置体21を回転テーブル上に固定し、回転テーブルを回転させると共に、ダイヤモンド砥粒が付いた回転砥石を回転させながら載置体21に対して送り移動させることで、Y2O3溶射層43を研削する。ここでY2O3溶射層43の層厚の下限値を200μm以下とした理由は、クーロン型の静電チャックにおいて長期に亘って絶縁破壊が起こらないようにするためである。例えばクーロン型の静電チャックでは運用時に4.0kVの電圧を印加するものもあるが、この場合において、ウエハレスクリーニングを繰り返し行っても絶縁破壊が長期に亘って起こらないようにするためである。また電極層42に2.5kVの電圧を印加する仕様の静電チャックでは出荷時にマージンをみて例えば4.0kV程度の電圧を印加して試験を行うが、4.0kVもの高電圧を印加しても後述の耐圧試験のデータから分かるように絶縁破壊が起こらないようにするためである。
以上の各装置構成により、プラズマ処理装置1の処理容器11(上部室11a)内には、載置体(下部電極)21と上部電極31とからなる一対の平行平板電極が形成される。
そしてクリーニングガスも上述と同じようにしてプラズマ化する。このとき、第2の高周波電源41bをオフにした状態、つまり載置体(下部電極)21の電気状態をフローティング状態にして、このプラズマにより載置装置2の載置面に堆積した反応生成物を剥離する。剥離した反応生成物(ダスト)は、排気装置14によって処理容器11の外へ排出される。これにより載置装置2の載置面に堆積した反応生成物が除去される。
(耐プラズマ性の評価試験)
ウエハW上に、Y2O3溶射膜が表面に形成されているサンプルAとAl2O3溶射膜が表面に形成されているサンプルBとアルミナセラミックプレート(サンプルC)を夫々設置し、このウエハWをプラズマ処理装置の載置台の上に載置して、以下のプロセス条件でサンプルA,B,Cに対してプラズマを照射し、サンプルA,B,Cの消耗量を測定した。その結果を図6に示す。
処理容器内の圧力:5.3Pa(40mTorr)
処理ガス:CF4/Ar/O2=80/160/20sccm
高周波電源:1400W
図6に示すように、サンプルAでは消耗量が1.6μm/hであり、サンプルBでは消耗量が5.5μm/hであり、サンプルCでは消耗量が4.5μm/hであることが分かった。この結果からY2O3溶射膜はAl2O3溶射膜及びアルミナセラミックプレートよりもプラズマに対する耐久性が高いことが分かる。
Y2O3溶射膜について評価する前に、参考試験としてAl2O3の溶射膜における膜厚と絶縁耐圧との関係を調べた。その実験方法については、絶縁基板の表面に設けられた電極の上にAl2O3の溶射膜を成膜して、その上に電極を設けたサンプルを真空雰囲気に置き、Al2O3の溶射膜がブレークダウン(絶縁破壊)に至る電圧を測定することによって行った。このような試験を溶射膜の膜厚を種々変えて行った結果を図7に示す。この結果から特許文献2に記載されているように10μm〜100μmの膜厚では、4kVの電圧を印加すると絶縁破壊してしまい、クーロン型の静電チャックには到底使用できず、また印加電圧を少し低く設定したとしても、ウエハレスクリーニングを行う運用に対しては適用できないことは明白である。
このような参考試験を踏まえて、Y2O3溶射膜について、膜厚が200μm及び220μmのサンプルに対して同様の試験を行ったところ図8に示す結果が得られた。この結果から例えば印加電圧を4kVに設定したとすると、耐圧のマージンが2倍以上であり、ウエハレスクリーニングが繰り返し行われても、長期に亘って使用できることが分かる。
A:実施例
図1に示すプラズマ処理装置1において、載置装置2にウエハWを置かずにその表面に対してプラズマクリーニングを以下の条件で行った。
処理容器内の圧力:26.7Pa(200mTorr)
クリーニングガス:O2/SF6=800/800sccm
第1の高周波電源:750W
第2の高周波電源:0W
処理時間:25秒
上述のクリーニングを実施した後、処理容器11内の載置装置2にベアウエハWを載置して、反応容器11内の汚染処理を行った。この汚染処理は汚染処理1〜汚染処理4からなり、この順番に連続して汚染処理を実施している。以下に汚染処理1〜汚染処理4の条件を示す。
(汚染処理1)
処理容器内の圧力:2.6Pa(20mTorr)
処理ガス:CF4/CHF3/He=150/250/400sccm
第1の高周波電源:450W
第2の高周波電源:75W
処理時間:5秒
(汚染処理2)
処理容器内の圧力:1.3Pa(10mTorr)
処理ガス:HBr/O2=330/3sccm
第1の高周波電源:250W
第2の高周波電源:250W
処理時間:10秒
(汚染処理3)
処理容器内の圧力:2.6Pa(20mTorr)
処理ガス:HBr/O2/N2/He=42/8/12/60sccm
第1の高周波電源:0W
第2の高周波電源:250W
処理時間:10秒
(汚染処理4)
処理容器内の圧力:13Pa(100mTorr)
処理ガス:O2=140sccm
第1の高周波電源:750W
第2の高周波電源:0W
処理時間:10秒
上述した汚染処理を行った後、処理容器11の外にベアウエハWを搬出し、ベアウエハW表面に付着している元素の定量分析を行った。
B:比較例
図2に示す載置装置2において、Y2O3溶射層43の代わりにAl2O3溶射層を用いた他は、実施例と同じ条件で静電チャックの表面をクリーニングした。その後、処理容器11内の載置装置2にベアウエハWを載置して、実施例と同じ条件で汚染処理を行い、処理後反応容器内のベアウエハを搬出して、当該ベアウエハW表面に付着している元素の定量分析を行った。
上述の分析結果を表1〔単位:×1010atoms/cm2〕に示す。
図2に示す載置装置2において、図9に示すようにY2O3溶射層43表面の1〜4の4箇所の表面粗さRaについて、未使用時と、2年間運用を行った後について夫々調べたところ表2に示す結果が得られた。
本発明に用いられる、250μmのY2O3溶射膜を形成した静電チャックに2インチウエハを用いて、大気雰囲気にて中央及び周縁部に順次吸着させ、脱離するときの吸引力を測定し、静電チャックの吸着力の評価を行った。その結果、現在実機に使用されている200mmアルミナセラミックプレートからなる静電チャックと同等の吸着力であり、吸着性能については何ら問題ないことを確認した。
2 載置装置
11 処理容器
14 排気装置
21 載置体
23 Y2O3溶射層
24 絶縁部材
26 冷媒流路
28 フォーカスリング
31 上部電極
35 処理ガス供給源
4 静電チャック
41 Al2O3溶射層
42 電極層
43 Y2O3溶射層
45 スイッチ
46 高圧直流電源
Claims (7)
- 被処理体を載置するための載置体と、この載置体上に設けられ、絶縁層に埋設された電極に電圧印加することにより電極層と被処理体との間でクーロン力を生じさせて絶縁層の表面に被処理体を静電吸着する静電チャックと、を備えた載置装置において、
前記電極層の表面側の絶縁層である静電チャック層はプラズマ溶射により形成された、厚さが200μm〜280μmの酸化イットリウム溶射層からなり、表面が、溶射される酸化イットリウムの粒径に依存した表面粗度に形成されたことを特徴とする載置装置。 - 前記静電チャック層の平均表面粗さは0.6μm〜0.8μmであることを特徴とする請求項1に記載の載置装置。
- 前記静電チャック層の表面は、被処理体を置かずにプラズマによりクリーニングされることを特徴とする請求項1または2に記載の載置装置。
- 前記電極層に印加される電圧は、2.5kV以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の載置装置。
- 気密な処理容器と、この処理容器内に設けられ、請求項1ないし4のいずれか一つに記載の載置装置と、前記処理容器内を真空排気する手段と、前記処理容器内にプラズマを発生させて被処理体に対してプラズマ処理を行うための手段と、を備えたことを特徴するプラズマ処理装置。
- 前記載置装置の上に被処理体を置かない状態でプラズマにより静電チャック層の表面をクリーニングする処理を行うように構成されていることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 請求項1ないし4のいずれか一つに記載の載置装置に被処理体を静電吸着させて当該被処理体に対してプラズマ処理を行う工程と、被処理体を載置装置の上から搬出した後、静電チャック層の表面をプラズマによりクリーニングする工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
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