JP2011054910A

JP2011054910A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2011054910A
Application number: JP2009205180A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Matsuo; 淳松尾
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】基板表面を均一に処理することのできるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】チャンバ１２内に設けられた基板２１が設置される下部電極２２と、前記下部電極２２の上部に形成される下部プレート３０と、前記下部プレート３０に前記基板２１を固定するためのチャッキング部２３と、前記下部プレート３０を貫通しガスを供給するためのガス供給手段２７と、を有し、前記下部プレート３０には、前記基板２１の直径よりも短い直径の凹部が形成されており、前記凹部の底部に凸状の曲面部２５が形成され、前記曲面部２５の頂点は、前記下部プレート３０の周囲の面と同じ高さまたは、前記下部プレート３０の周囲の面よりも低く形成され、前記基板２１は前記下部プレート３０の周囲の面と前記チャッキング部２３により挟み込まれて固定し、前記基板２１と前記下部プレート３０の凹部との間に前記ガス供給手段２７によりガスを供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

半導体を製造する際には、各種の半導体製造装置が用いられ、半導体製造装置としては、基板（ウエハ）表面に成膜又はエッチングを行うためのプラズマ処理装置がある。このようなプラズマ処理装置としては、比較的均一性が高く、大きな基板（ウエハ）にも対応可能な構造のもの、例えば、平行平板型の構造のものが多く用いられている。

平行平板型の構造のプラズマ処理装置は、排気可能な真空チャンバ内に、上部電極及び下部電極からなる平行平板型のプラズマ発生用電極を設けた構成のものであり、一方の電極に電界又は高周波を印加し、他方の電極を接地することにより、上部電極と下部電極の間にプラズマを発生させ、成膜又はエッチング等のプラズマ処理を行う装置である。

例えば、プラズマ処理装置としては、基板表面のエッチングを行うための反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）装置がある。反応性イオンエッチング装置では、チャンバ内にエッチングを行うためのガスを導入して、上部電極及び下部電極の一方に高周波を印加し、他方を接地する。これによりプラズマを発生させ、導入されたエッチングガスを解離し、この解離したイオンにより、基板表面におけるエッチングを行うものである。

プラズマを用いたエッチング装置では、一般的に、基板はプラズマに曝されるため高温になりやすく、冷却する必要がある。特に、高密度プラズマを用いる場合には、基板を効率的に冷却する必要があることから、例えば基板を下部電極に固定した状態で、下部電極と基板との間にヘリウム（Ｈｅ）ガス等の不活性ガスを導入し、充填することにより、下部電極を冷却する方法がとられている。この方法では、ヘリウムガスを介して、下部電極と基板との間の熱交換効率を高めることができ、基板を効率的に冷却することができる。

また、下部電極等に基板を固定する方法としては、基板の特性に依存することなく固定することのできる方法として、基板外周部分をリング形状のプレート等で押える外周部チャッキング方式がある。

図１に、従来からの外周部チャッキング方式により基板を固定するプラズマ処理装置における下部電極部分の構成を示す。下部電極１１３は下部電極板１０２と下部プレート１０８とにより構成されており、下部電極１１３には、搬送時に基板１０１を持ち上げるリフトピン１０４とＨｅガスを導入するための導入口１０５が設けられている。また、下部電極１１３に設けられた溝１０６に冷却用の冷媒を循環させることにより下部電極１１３の温度を一定に保っている。基板１０１は、下部電極板１０２と一体化された導電体からなる下部プレート１０８上に設置され、その外周部をリング状のチャッキングプレート１０３で押えて固定保持している。

また、基板１０１の処理プロセス中においては、導入口１０５からＨｅガスが導入され、導入されたＨｅガスにより、下部電極１１３の下部プレート１０８と基板１０１との間に隙間１０７が形成される。基板１０１の冷却は、隙間１０７におけるＨｅガスを介して行われる。即ち、冷却されている下部プレート１０８と基板１０１との熱交換が隙間１０７に存在するＨｅガスを介して行われる。このため基板１０１の冷却効率は、隙間１０７に導入されたＨｅガスの圧力に依存し、基板１０１の冷却効率を高めるためには、隙間１０７におけるＨｅガスの圧力を高く設定することが望ましい。

しかしながら、外周部チャッキング方式により基板１０１の外周部分のみを固定保持する場合、隙間１０７内にＨｅガスが導入されているため、Ｈｅガスにより基板１０１の裏面より圧力が加わり、平坦な基板１０１が変形し湾曲する。この際、隙間１０７内におけるＨｅガスの圧力が高い程、基板１０１の変形量は大きくなり、また、基板１０１の厚さが薄い程、変形量は大きくなる。基板１０１が変形したままの状態で、エッチング処理等の基板の処理プロセスを行った場合、基板１０１の中央部分と外周部分でエッチングレートのばらつきが生じ、基板１０１の表面において均一にエッチングをすることができない。

従って、外周部チャッキング方式のエッチング装置等のプラズマ処理装置においては、エッチングレートを均一にするための装置等が検討されている（例えば、特許文献１、２）。

特開平８−３１６２１５号公報特開２０００−２１６１４４号公報

ところで、略円形の基板の外周部分が押えられた状態では、基板の裏面側よりガスにより加圧されるため、基板の中央部分が盛り上がるように湾曲し変形する。これにより、基板の裏面と下部プレートの表面との間隔、即ち、隙間の間隔は、基板の中央領域で広くなり、基板の周辺領域では狭くなる。冷却効率及び印加される高周波の電場の影響等は、隙間の間隔に依存するため、この隙間の間隔に依存して、エッチングレート等が変化する。一方、均一性を高めるため下部プレートの形状を単に湾曲させただけでは、基板を搬送して固定させる際に、下部プレートと基板とが接し、基板を傷つけてしまう場合や、破損させてしまう場合があり、歩留まりも低下し好ましくない。

従って、基板を傷つけることなく、基板内におけるエッチングレートの均一性をより高めることのできる冷却機構を有する外周部チャッキング方式のプラズマ処理装置が望まれている。

本発明のプラズマ処理装置は、電界、磁界または、電界と磁界を印加することによりチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバ内に設けられた基板が設置される下部電極と、前記下部電極の上部に形成される下部プレートと、前記下部プレートに前記基板を固定するためのチャッキング部と、前記下部プレートを貫通しガスを供給するためのガス供給手段と、を有し、前記下部プレートには、前記基板の直径よりも短い直径の凹部が形成されており、前記凹部の底部は、凸状の曲面部が形成されているものであって、前記曲面部の頂点は、前記下部プレートの周囲の面と同じ高さまたは、前記下部プレートの周囲の面よりも低く形成されており、前記基板は前記下部プレートの周囲の面と前記チャッキング部により挟み込まれて固定されるものであって、前記基板と前記下部プレートの凹部との間に前記ガス供給手段によりガスを供給した状態で、前記プラズマ発生手段により電界、磁界または、電界と磁界を印加することにより、プラズマを発生させる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、上部電極及び下部電極からなる平行平板型プラズマ発生用電極と、前記下部電極の上部に形成される下部プレートと、前記下部プレートに基板を固定するためのチャッキング部と、前記下部プレートを貫通しガスを供給するためのガス供給手段と、を有し、前記下部プレートには、前記基板の直径よりも短い直径の凹部が形成されており、前記凹部の底部は、凸状の曲面部が形成されているものであって、前記曲面部の頂点は、前記下部プレートの周囲の面と同じ高さまたは、前記下部プレートの周囲の面よりも低く形成されており、前記基板は前記下部プレートの周囲の面と前記チャッキング部により挟み込まれて固定されるものであって、前記基板と前記下部プレートの凹部との間に前記ガス供給手段によりガスを供給した状態で、前記上部電極と前記下部電極との間に電界を印加することにより、プラズマを発生させる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、前記曲面部は、略球面である。

また、本発明のプラズマ処理装置は、前記曲面部は、曲率半径が、１９００ｍｍ以上、６７００００ｍｍ以下である。

また、本発明のプラズマ処理装置は、前記基板は、石英又はソーダガラスにより形成されており、直径が１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下である。

また、本発明のプラズマ処理装置は、前記プラズマ処理装置は、イオンエッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤのいずれかのプラズマプロセスを行うものである。

本発明によれば、基板を傷つけることなく、基板内におけるエッチングレートを均一にすることができる冷却機構を有する外周部チャッキング方式のプラズマ処理装置を提供することができる。

従来のプロセス処理装置における下部電極部分の構成図第１の実施の形態におけるプロセス処理装置の構成図第１の実施の形態におけるプロセス処理装置の下部電極部分の説明図従来のプロセス処理装置における下部プレートの構成図（１）従来のプロセス処理装置における下部プレートの構成図（２）エッチング量の測定点を示す図（１）従来の下部プレートで基板がソーダガラスの場合のフォトレジストのエッチング量の分布図従来の下部プレートで基板が石英ガラスの場合のフォトレジストのエッチング量の分布図エッチング量の測定点を示す図（２）第１の実施の形態におけるプロセス処理装置で石英ガラス基板を用いた場合のフォトレジストのエッチング量の分布図第１の実施の形態におけるプロセス処理装置でソーダガラス基板を用いた場合のフォトレジストのエッチング量の分布図従来の下部プレートで石英ガラス基板をエッチングした場合のエッチング量の分布図第１の実施の形態におけるプロセス処理装置で石英ガラス基板をエッチングした場合のエッチング量の分布図下部プレートの曲面部の曲率半径の説明図第２の実施の形態におけるプロセス処理装置の構成図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。

〔第１の実施の形態〕
第１の実施の形態におけるプラズマ処理装置について説明する。

（プラズマ処理装置）
図２は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の一例であるＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma；誘導結合プラズマ）プラズマエッチング装置の断面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、コイル１１と、真空チャンバ１２内に収容された基板２１が載置される下部電極１３と、コイル１１とマッチング調整回路１４を介し接続された高周波電源１５と、下部電極１３とマッチング調整回路１６を介し接続された高周波電源１７とを有している。本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、真空チャンバ１２内に所定のガスを導入し、高周波電源１５によって真空チャンバ１２の外に設けられたコイル１１に高周波を印加することにより、真空チャンバ１２内に高密度のプラズマを発生させ、高周波電源１７によって下部電極１３に高周波を印加することにより発生させたプラズマを引きつけ、下部電極１３に載置されている基板２１の表面をプラズマによりエッチングするものである。尚、真空チャンバ１２のコイル１１が設けられている面は、石英１２ａ等により形成されている。

本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、プラズマを発生させるためのプラズマ発生手段を有しており、ＩＣＰプラズマエッチング装置の場合では、少なくともコイル１１と高周波電源１５により真空チャンバ１２内にプラズマを発生させることが可能であるため、プラズマ発生手段は、少なくともコイル１１と高周波電源１５とを有するものである。また、プラズマ発生手段は、電界、磁界または、電界と磁界を印加することにより真空チャンバ１２内にプラズマを発生させることができるものであれば、どのような構成のものであってもよい。

また、本実施の形態におけるプラズマ処理装置としては、ＩＣＰプラズマエッチング装置と同様に、高密度プラズマを発生させることが可能なＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance；電子サイクロトロン共鳴）プラズマエッチング装置等であってもよい。

下部電極１３は、下部電極板２２と、下部電極板２２の上部側に形成される下部プレート３０により構成される。基板２１は、下部電極板２２と一体化されている下部プレート３０上に設置されており、基板２１の外周部は、リング状のチャッキングプレート２３により押えつけられることにより固定保持されている。図３に示すように、下部プレート３０は、基板２１の直径Ｗよりも短い直径Ｐの凹部２４が形成されており、凹部２４の底部には、中心領域が凸状の略球面となる曲面部２５が形成されている。

下部電極１３には、載置された基板２１を持ち上げるための複数のリフトピン２６と、１又は複数のＨｅガスを導入するためのガス導入口２７が設けられている。また、下部電極板２２に設けられた溝２８内には、冷却用の冷媒が循環することにより、下部プレート３０を含む下部電極１３の温度を一定に保つことができる。

リフトピン２６は、孔部２６ａ内を上下に動作することにより、曲面部２５より、基板２１を持ち上げる。ガス導入口２７は、不図示のＨｅガス供給源に接続されており、孔部２７ａより曲面部２５と基板２１との隙間２９にＨｅガスが供給される。尚、曲面部２５、下部プレート３０及び下部電極板２２は、一体の部材で形成してもよく、また、各々別個独立に形成したものをボルトや溶接等により結合したものであってもよい。

基板２１の処理プロセス中には、ガス導入口２７より導入されたＨｅガスが、下部電極２３と基板２１との間に生じた隙間２９に充填されている。このため、隙間２９に充填されたＨｅガスを介して、基板２１と下部電極１３の下部プレート３０との間で熱交換が行われ、基板２１が冷却される。

本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、図３に示すように、下部電極１３の下部プレート３０の凹部２４の底部には、曲面部２５が形成されており、この曲面部２５の頂点３１は、下部プレート３０の凹部２４の周辺における周辺部３２の高さと同じ高さまたは、周辺部３２の高さよりも低くなるように形成されている。具体的には、下部プレート３０に基板２１が載置された際には、下部プレート３０の周辺部３２と基板２１の裏面とが接触しており、下部プレート３０の曲面部２５の頂点３１と基板２１の裏面とは、かすかに接触するか、接触していない状態である。よって、基板２１の裏面に傷がつくことがないため、基板２１が割れたり破損したりする恐れはない。

このように、基板２１が下部プレート３０の周辺部３２に載置された状態で、基板２１の周辺部３２においてリング状のチャッキングプレート２３により押えつけられ、Ｈｅガスが隙間２９内に導入され充填される。このようにＨｅガスが充填されることにより、基板２１は外側に出っ張るように湾曲し、基板２１が湾曲することにより、下部プレート３０の曲面部２５と基板２１との間隔を略一定にすることが可能となる。

（エッチング量の分布）
次に、下部電極の構造とエッチング量の分布について調べた結果について説明する。

最初に、平らな下部電極に基板を載せた構成のものについて説明する。具体的には、図４に示すように、表面が平らな下部電極の下部プレート１２１に基板１０１を載置し、不図示のリング状のチャッキングプレート等により押えることにより基板１０１を固定保持したものと、図５に示すように、底部が平らな凹部１３２が形成された下部電極の下部プレート１３１に基板１０１を載置し、不図示のリング状のチャッキングプレート等により押えることにより基板１０１を固定保持したものについて、基板１０１の図６に示す位置におけるフォトレジストのエッチング量の分布を調べたものである。

図７及び図８は、比較例の対象となるものであって、φ１５０ｍｍの基板１０１の表面に不図示の約４μｍの膜厚のフォトレジストが形成されているものについて、プラズマエッチングを行い、エッチングされるフォトレジストのエッチング量を図６に示す各々の地点において測定した結果を示す。尚、図６の「４」は、基板の中心位置であり、「１」、「７」、「８」および「１３」は、それぞれ基板の端部より１０ｍｍの位置であって、「１」、「７」、「８」および「１３」から中心点「４」に向かう線分を３等分する位置に、「２」、「３」、「５」、「６」、「９」、「１０」、「１１」および「１２」が位置する。また、「１」と「７」を結ぶ線分と、「８」と「１３」を結ぶ線分とは略直交する。尚、図７は、基板１０１として厚さ０．３ｍｍのソーダガラスからなる略円形基板を用いた場合におけるエッチング量の分布を示すものであり、図８は、基板１０１として厚さ０．２５ｍｍの石英からなる略円形基板を用いた場合におけるエッチング量の分布を示すものである。尚、基板１０１と下部電極との間に封入されるＨｅガスの圧力は５３２Ｐａである。

図７に示すように、基板１０１がソーダガラスの場合では、基板１０１の中心領域におけるエッチング量は約３μｍであるのに対し、周辺領域におけるエッチング量は３．４〜３．６μｍであり、中心領域よりも多くフォトレジストがエッチングされる。これは、基板１０１の裏面より導入されるＨｅガスにより、基板１０１が湾曲し、基板１０１の中心部において基板１０１と下部電極との距離が広がるため、即ち、Ｈｅガスを導入することにより形成される下部電極と基板１０１により形成される隙間が、基板１０１の周辺領域よりも基板１０１の中心領域の方が広くなるため、基板１０１の中心領域に印加される電界が、周辺領域に印加される電界よりも弱まることに起因して生じるものと考えられる。尚、下部電極の形状は、図４に示す平板状の下部プレート１２１の場合であっても、図５に示す底部が平らな凹部を有する下部プレート１３１の場合であっても、エッチング量の分布は略同様の傾向にある。

また、図８に示すように、基板１０１として石英ガラスを用いた場合では、図４に示す平板状の下部プレート１２１の場合においては、基板１０１の中心領域におけるエッチング量は約３．３５μｍであるのに対し、周辺領域におけるエッチング量は３．４〜３．７μｍであり、中心領域よりも多くフォトレジストがエッチングされる。また、図５に示す底部が平らな凹部を有する下部プレート１３１の場合においては、基板１０１の中心領域におけるエッチング量は約３．２μｍであるのに対し、周辺領域におけるエッチング量は３．４〜３．５μｍであり、中心領域よりも多くフォトレジストがエッチングされる。基板１０１の中心領域と周辺領域におけるエッチング量が異なるのは、ソーダガラスの場合と同様の理由によるものと考えられる。

以上のように、図４に示す平板状の下部プレート１２１の場合及び、図５に示す底部が平らな凹部を有する下部プレート１３１の場合では、基板１０１に形成されたフォトレジストをエッチングした場合、ともに、エッチング量の差異は１０％以上の面内分布が生じる。

次に、図３に示すように、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の下部電極、即ち、凹部２４の底部に曲面部２５が形成された下部プレート３０を有する下部電極の場合について説明する。この曲面部２５は、曲率半径３０００ｍｍの球面となるように形成されている。

図１０及び図１１は、実施例の対象となるものであって、φ１５０ｍｍの基板２１の表面に不図示の約４μｍの膜厚のフォトレジストが形成されたものについて、プラズマエッチングを行い、エッチングされるフォトレジストのエッチング量を図９に示す各々の地点において測定した結果を示す。尚、図９の「６」は、基板の中心位置であり、「１」、「１１」、「１２」および「２０」は、それぞれ基板の端部より１０ｍｍの位置であって、「１」、「１１」、「１２」および「２０」から中心点「６」に向かう線分を４等分または５等分する位置に、「２」〜「５」、「７」〜「１１」、「１６」〜「１９」および「１３」〜「１５」が位置する。また、「１」と「１１」を結ぶ線分と、「１２」と「２０」を結ぶ線分とは略直交する。尚、図１０は、基板２１として厚さ０．３ｍｍのソーダガラスからなる略円形基板を用いた場合において、Ｈｅガスの圧力が、３００Ｐａ、５３２Ｐａ、１０００Ｐａの場合におけるエッチング量の分布を示すものである。また、図１１は、基板２１として厚さ０．２５ｍｍの石英からなる略円形基板を用いた場合において、Ｈｅガスの圧力が、３００Ｐａ、５３２Ｐａ、１０００Ｐａ、１３００Ｐａ、１５００Ｐａの場合におけるエッチング量の分布を示すものである。

図１０に示すように、基板２１がソーダガラスの場合では、基板２１の中心領域と周辺領域におけるエッチング量の差異は少なく、基板２１の全面にわたりエッチング量の差異は略５％以内である。また、基板２１の裏面に導入されるＨｅガスの圧力を変化させても、エッチング量の分布にはあまり影響を与えない。

図１１に示すように、基板２１が石英ガラスの場合では、Ｈｅガスの圧力が１０００Ｐａ以上では、基板２１の中心領域と周辺領域におけるエッチング量の差異は少なく、基板２１の全面にわたりエッチング量の差異は略５％以内である。また、基板２１の裏面に導入されるＨｅガスの圧力が１０００Ｐａ以上では、圧力を変化させても、エッチング量の分布にはあまり影響を与えない。

よって、本実施の形態におけるプラズマ処理装置においては、従来のプラズマ処理装置と比べてフォトレジストのエッチング量の分布を均一にすることができる。即ち、フォトレジストの均一なエッチングを行うことができる。

次に、基板２１に厚さが０．３ｍｍの石英ガラスを用いて、石英ガラスをエッチングした場合について説明する。図１２及び図１３は、基板２１をプラズマエッチングした場合における石英ガラスのエッチング量を図９に示す各々の地点において測定した結果を示す。

図１２は、比較例の対象となるものであって、φ１５０ｍｍの基板１０１の表面に不図示の約４μｍの膜厚のフォトレジストが形成されているものについて、プラズマエッチングを行い、エッチングされるフォトレジストのエッチング量を各々の地点において測定した結果を示したものである。また、図１２は、図１に示すように平板状の下部プレート１０８が形成された下部電極１１３を用いた場合において、Ｈｅガスの圧力が、３００Ｐａ、５３２Ｐａ、１０００Ｐａ、１５００Ｐａ、２０００Ｐａの場合におけるエッチング量の分布を示すものである。また、図１３は、図３に示すように本実施の形態におけるプラズマ処理装置の下部電極、即ち、凹部２４の底部に曲率半径３０００ｍｍの略球面の曲面部２５が形成された下部プレート３０を有する下部電極を用いた場合において、Ｈｅガスの圧力が、５３２Ｐａ、１０００Ｐａ、１５００Ｐａ、２０００Ｐａの場合におけるエッチング量の分布を示すものである。

図１２に示すように、平板状の下部プレート１０８の場合では、導入されるＨｅガスの圧力に応じてエッチング量の分布が変化し、Ｈｅガスの圧力が２０００Ｐａの場合では、エッチング量の差異は２５％以上である。

一方、図１３は、実施例の対象となるものであって、φ１５０ｍｍの基板１０１の表面に不図示の約４μｍの膜厚のフォトレジストが形成されているものについて、プラズマエッチングを行い、エッチングされるフォトレジストのエッチング量を各々の地点において測定した結果を示したものである。また、図１３は、図２に示すように、本実施の形態における下部電極の下部プレート３０、即ち、凹部２４の底部に曲面部２５が形成された下部プレート３０の場合では、導入されるＨｅガスの圧力による依存性は少なく、特に、導入されるＨｅガスの圧力が１０００Ｐａ以上では、基板２１の中心領域と周辺領域におけるエッチング量の差異はより少なく、基板２１の全面にわたりエッチング量の差異は略１０％以内である。

よって、本実施の形態におけるプラズマ処理装置においては、従来のプラズマ処理装置と比べて石英ガラスの基板のエッチング量の分布を均一にすることができる。

以上のように、本実施の形態における下部電極を有するプラズマ処理装置では、基板においても、基板表面に形成されたフォトレジスト等を形成したものにおいても、より均一にエッチングすることができる。

（曲面部２５の曲率）
次に、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の下部電極の曲面部２５における曲率半径について調べた結果について説明する。

具体的には、基板２１としてφ１５０ｍｍ、φ３００ｍｍのソーダガラス及び、φ１５０ｍｍ、φ３００ｍｍの石英ガラスを用いた。これら基板２１を図１４に示すように、基板２１の外周をリング状のチャッキングプレート２３により押える押え幅Ｓを約４ｍｍとし、基板２１のたわみ量をＴとし、基板２１の厚さごとに基板２１のたわみ量と曲率半径とを算出したものである。尚、ソーダガラスは、比重が２．５、ポアソン比が０．２３、ヤング率７０２１５６ｋｇ／ｃｍ^２とし、石英ガラスは、比重が２．２、ポアソン比が０．１７、ヤング率７２７６３５ｋｇ／ｃｍ^２として算出したものである。

表１は、φ１５０ｍｍのソーダガラスを用いた場合、表２は、φ３００ｍｍのソーダガラスを用いた場合、表３は、φ１５０ｍｍの石英ガラスを用いた場合、表４は、φ３００ｍｍの石英ガラスを用いた場合における基板２１のたわみ量とたわんだ基板２１の曲率半径を示す。尚、たわんだ基板２１の曲率半径と、曲面部２５の曲率半径は、略一致している状態が好ましい。たわんだ基板２１の曲率半径と、曲面部２５の曲率半径とが略一致していれば、たわんだ基板２１と曲面部２５との間の隙間２９の間隔は略一定となり、基板２１に均一に電界が印加されるため、基板２１の表面又は基板２１の表面に形成されるレジスト等を均一にエッチングすることができるものと考えられるからである。従って、基板２１が略球面の形状にたわんでいる場合には、曲面部２５の形状も略球面で形成することが好ましい。尚、基板２１のたわみ量は１．６ｍｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１．０ｍｍ以下である。

表１より基板２１がφ１５０ｍｍのソーダガラスの場合では、曲面部２５の曲率半径として好ましい範囲は、１９３３ｍｍ以上、６６６５１８ｍｍ以下であり、より好ましくは、２７３６ｍｍ以上、６６６５１８ｍｍ以下である。従って、１９００〜６７００００ｍｍの範囲において設定するとよい。

また、表２より基板２１がφ１５０ｍｍの石英ガラスの場合では、曲面部２５の曲率半径として好ましい範囲は、１９５１ｍｍ以上、６４７８２８ｍｍ以下であり、より好ましくは、２７６４ｍｍ以上、６４７８２８ｍｍ以下である。従って、１９００〜６５００００ｍｍの範囲において設定するとよい。

また、表３より基板２１がφ３００ｍｍのソーダガラスの場合では、曲面部２５の曲率半径として好ましい範囲は、７０６２ｍｍ以上、１６５３６１ｍｍ以下であり、より好ましくは、１１０７７ｍｍ以上、１６５３６１ｍｍ以下である。従って、７０００〜１７００００ｍｍの範囲において設定するとよい。

また、表４より基板２１がφ３００ｍｍの石英ガラスの場合では、曲面部２５の曲率半径として好ましい範囲は、７０８１ｍｍ以上、１６０２３７ｍｍ以下であり、より好ましくは、１１１１６ｍｍ以上、１６０２３７ｍｍ以下である。従って、７０００〜１７００００ｍｍの範囲において設定するとよい。

基板の直径Ａ〔ｍｍ〕とした場合、曲面部２５の曲率半径の上限の値とＡ^２との積は、
φ１５０ｍｍのソーダガラスの場合では、約１．５×１０^１０、
φ１５０ｍｍの石英ガラスの場合では、約１．４５×１０^１０、
φ３００ｍｍのソーダガラスの場合では、約１．４９×１０^１０、
φ３００ｍｍの石英ガラスの場合では、約１．４４×１０^１０、
であり、略一定の値となる。また、曲面部２５の曲率半径の好ましい範囲、より好ましい範囲の下限の値をＡ^２で除した値は、
φ１５０ｍｍのソーダガラスの場合では、約８．６×１０^−２、約０．１３、
φ１５０ｍｍの石英ガラスの場合では、約８．７×１０^−２、約０．１４、
φ３００ｍｍのソーダガラスの場合では、約７．８×１０^−２、約０．１２、
φ３００ｍｍの石英ガラスの場合では、約７．９×１０^−２、約０．１２、
であり、略一定の値となる。

以上より、本実施の形態におけるプラズマ処理装置では、下部電極における下部プレート３０の凹部２４の底部に形成される曲面部２５は、略球面により形成されており、曲面部２５の曲率半径は、φ１５０ｍｍの基板では、１９００ｍｍ以上、６７００００ｍｍ以下が好ましく、φ３００ｍｍの基板では、７０００ｍｍ以上、１７００００ｍｍ以下が好ましい。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態におけるプラズマ処理装置について説明する。図１５は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の断面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、プラズマを発生させるための上部電極４１と下部電極１３からなる平行平板型プラズマ発生用電極４２を有している。具体的には、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、真空チャンバ４３内に上部電極４１と下部電極１３を有しており、高周波電源４４により上部電極４１と下部電極１３との間に高周波を印加し、プラズマを発生させ、発生させたプラズマにより下部電極１３上に載置された基板２１の表面をエッチングするものである。尚、本実施の形態における下部電極１３は、第１の実施の形態における下部電極１３と同一の構成のものであり、下部電極１３の詳細については第１の実施の形態において説明したとおりである。本実施の形態におけるプラズマ処理装置、即ち、ＲＩＥ等の平行平板型のプラズマエッチング装置においても基板２１の表面におけるエッチング量を均一にすることができる。

以上、本実施の形態におけるプラズマ処理装置として、エッチング装置について詳しく説明したが、その他プラズマを用いたエッチング装置にも適用することが可能であり、更には、プラズマを用いた成膜装置、例えば、スパッタリング装置やプラズマＣＶＤ装置にも適用することが可能である。

また、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１１コイル
１２真空チャンバ
１３下部電極
１４マッチング調整回路
１５高周波電源
１６マッチング調整回路
１７高周波電源
２１基板
２２下部電極板
２３チャッキングプレート
２４凹部
２５曲面部
２６リフトピン
２７ガス導入口
２８溝
２９隙間
３０下部プレート

Claims

電界、磁界または、電界と磁界を印加することによりチャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内に設けられた基板が設置される下部電極と、
前記下部電極の上部に形成される下部プレートと、
前記下部プレートに前記基板を固定するためのチャッキング部と、
前記下部プレートを貫通しガスを供給するためのガス供給手段と、
を有し、
前記下部プレートには、前記基板の直径よりも短い直径の凹部が形成されており、前記凹部の底部は、凸状の曲面部が形成されているものであって、前記曲面部の頂点は、前記下部プレートの周囲の面と同じ高さまたは、前記下部プレートの周囲の面よりも低く形成されており、
前記基板は前記下部プレートの周囲の面と前記チャッキング部により挟み込まれて固定されるものであって、前記基板と前記下部プレートの凹部との間に前記ガス供給手段によりガスを供給した状態で、前記プラズマ発生手段により電界、磁界または、電界と磁界を印加することにより、プラズマを発生させるプラズマ処理装置。
上部電極及び下部電極からなる平行平板型プラズマ発生用電極と、
前記下部電極の上部に形成される下部プレートと、
前記下部プレートに基板を固定するためのチャッキング部と、
前記下部プレートを貫通しガスを供給するためのガス供給手段と、
を有し、
前記下部プレートには、前記基板の直径よりも短い直径の凹部が形成されており、前記凹部の底部は、凸状の曲面部が形成されているものであって、前記曲面部の頂点は、前記下部プレートの周囲の面と同じ高さまたは、前記下部プレートの周囲の面よりも低く形成されており、
前記基板は前記下部プレートの周囲の面と前記チャッキング部により挟み込まれて固定されるものであって、前記基板と前記下部プレートの凹部との間に前記ガス供給手段によりガスを供給した状態で、前記上部電極と前記下部電極との間に電界を印加することにより、プラズマを発生させるプラズマ処理装置。
前記曲面部は、略球面である請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
前記曲面部は、曲率半径が、１９００ｍｍ以上、６７００００ｍｍ以下である請求項３に記載のプラズマ処理装置。
前記基板は、石英又はソーダガラスにより形成されており、直径が１５０ｍｍ以上、３００ｍｍ以下である請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記プラズマ処理装置は、イオンエッチング、スパッタリング、プラズマＣＶＤのいずれかのプラズマプロセスを行うものである請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。