JP2015023041A

JP2015023041A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2015023041A
Application number: JP2013147327A
Authority: JP
Inventors: 宏治永井; Koji Nagai; 恒彦坪根; Tsunehiko Tsubone
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2013-07-16
Publication date: 2015-02-02
Anticipated expiration: 2033-07-16
Also published as: JP6199638B2

Abstract

【課題】プラズマ処理室内に配置された試料台に載置したウエハを昇降させるピンが貫通する試料台の開口を覆う部分において、プラズマによるウエハの加熱に対処してウエハの温度分布を適切に制御する。
【解決手段】貫通孔の下方の開口からピンの下部側の周囲を覆ってピンの上下の昇降に伴って伸縮し貫通孔の内側の空間を含むピンの周囲の空間を気密に封止して区画するベローズと、ピンおよびベローズの各下端部と連結して上下方向に駆動されピンを上下させるアーム部とを備え、ピンが貫通孔内に収納された状態で試料台の上面に載置されたウエハがプラズマを用いて処理されている間、アーム部に配置した供給口から所定範囲の温度に制御されたガスがベローズ内部のピンの周囲の空間内に導入されるようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空容器内の処理室内に設けた試料台に半導体ウエハ等の基板状の試料を配置し、処理室内に形成させたプラズマを用いて前記ウエハを処理するプラズマ処理装置に関するもので、特に、処理室内に置かれた試料台の温度を調節してウエハの温度を処理に適した温度に調整しつつこれを処理するプラズマ処理装置に関する。

上記のようなプラズマ処理装置では、試料台上の半導体ウエハ等の試料の温度を調節しつつ試料が処理される。試料の温度は、一般的に試料台の温度調節により調整される。また、この温度調節のために試料を試料台上面に吸着させる目的で、試料台上に静電吸着用の電極を内部または下方面に有するセラミクス製の膜または板部材が配置されている。
試料台上のセラミクス製の膜または板部材および試料の接触面を完全な平坦にすることが困難であり、それぞれの面には微視的な凹凸が残っている。このため、これらの凹凸故に試料が試料台に密着せず、試料台上のセラミクス製の膜または板部材と試料との間に細隙が形成されることになる。この細隙にＨｅ、Ａｒなどの不活性なガスを導入することにより、接触不良による冷却ムラや加熱ムラが抑制され、ウエハ全体の温度が処理に適した温度に調整される。

このように、ガスを導入しウエハを温度調節する技術として、特開２００２−３０５１８８号公報（特許文献１）、特開２０１０−１５３６７８号公報（特許文献２）がある。
特許文献１では、電極外周縁部およびその内側の複数箇所でそれぞれ開口する第１、第２ガス通路を設け、両者から熱伝導性ガス（反応性ガス）を供給し、ウエハを冷却させる技術が開示されている。
また、特許文献２では、ウエハを昇降させるピンが貫通する開口よりＨｅガスを導入する技術が開示され、ウエハが試料台の載置面上で吸着保持されている状態で、導入されたＨｅガスにより、ウエハの温度が局所的に異なりその温度分布の不均一を低減することを示唆している。

特開２００２−３０５１８８号公報特開２０１０−１５３６７８号公報

上記の技術では、次の点について十分に考慮されていないため問題が生じていた。
すなわち、ウエハ面内で昇降させるピンが貫通する開口を覆う部分において、プラズマによりウエハが加熱され、ウエハ温度が適切な温度に調整されない点である。
そこで、本発明は、この問題点に鑑みてなされたもので、ウエハの温度分布を適切に制御して所望の温度に調整するものである。

本発明は、真空処理室と、真空処理室に配置された試料台とを備え、真空処理室にプラズマを生成して試料台に載置したウエハにプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、試料台の上面に開口を有する上下方向に延びる複数の貫通孔を試料台に設け、これら貫通孔の内部で上下方向に移動しウエハの裏面と当接してウエハを試料台の上面から上方で昇降させる複数のピンと、これら貫通孔の下方の開口からピンの下部側の周囲を覆ってピンの上下の昇降に伴って伸縮し貫通孔の内側の空間を含むピンの周囲の空間を気密に封止して区画するベローズと、ピンおよびベローズの各下端部と連結して上下方向に駆動されピンを上下させるアーム部とを備え、ピンが貫通孔内に収納された状態で試料台の上面に載置されたウエハがプラズマを用いて処理されている間、アーム部に配置した供給口から所定範囲の温度に制御されたガスがベローズ内部のピンの周囲の空間内に導入されるようにしたことを特徴とする。

本発明は、以上の構成を備えるため、ウエハを載置する試料台上面から上方でウエハに当接してウエハを昇降させるピンを内部に配置した貫通孔を覆うアーム部を冷却することにより、ウエハを所望の温度に調整することを可能にしたプラズマ処理装置を提供することができる。

図１は、本発明に係るプラズマ処理装置の構成の概略を説明する縦断面図である。図２は、図１に示す試料台の構成として実施例１を拡大して示す縦断面図である。図３は、図２に示す実施例１に対して別例の実施例２を示す縦断面図である。

以下、本発明の実施形態として、実施例１および実施例２をそれぞれ添付図面を参照しながら説明する。

図１は、本実施例１に係るプラズマ処理装置の構成の概略を説明する縦断面図である。図１において、プラズマ処理装置１００は、真空容器１０１、該真空容器上方の外周に配置されて真空容器１０１内部に電界および磁界を供給する電磁場供給手段、真空容器１０１内部を排気する排気手段とを備えた容器部、および、下方に該真空容器内部に電力やガス、冷却用冷媒等の流体を供給調節する制御装置を収納した直方体状を有するヘッド部、を備えることにより構成されている。

電磁波供給手段は、電波を発生させる電波源１０４、発生した電波をプラズマ処理室１０３に導く導波管１０５、導波管１０５に接続された共振器１０６、および、共振器１０６と真空容器１０１上部を取り囲むように配置されたソレノイドコイル１１２を備える。

電波源１０４は、マイクロ波やＵＨＦ波等の所定の周波数の電波を発生する。導波管１０５は、電波源１０４と共振器１０６に接続され、電波源１０４によって発生した電波を伝搬して共振器１０６内へ導く。共振器１０６は、円筒状であり、共振器１０６中央の上部で導波管１０５と接続される。共振器１０６の共振用の空間である共振室１０６’は、窓部材１１３をはさみ、プラズマ処理室１０３の直上に配置される。また、真空容器１０１上部と共振器１０６の外周を取り囲むように、リング状のソレノイドコイル１１２が複数段配置される。

真空容器１０１は、その上部にあって誘電体材料製の窓部材１１３、シャワープレート１１４、プラズマが形成される空間であって内側に配置された処理対象の試料が前記プラズマにより処理されるプラズマ処理室１０３、および、プラズマ処理室１０３の下部に配置されて試料がその上面に載せられて保持される試料台１０７を備える。

窓部材１１３は、石英誘電体製で円板状であり、共振器１０６の底面を構成し、共振器１０６およびプラズマ処理室１０３の間を気密に区画している。シャワープレート１１４は、石英等の誘電体製の円板であり、中央部に複数個の貫通孔が配置される。窓部材１１３の下方には、窓部材１１３と隙間を空けてシャワープレート１１４が並置される。シャワープレート１１４の下面は、プラズマ処理室１０３の天井面を構成する。シャワープレート１１４は、試料台１０７の上面と対向し並行して配置される。窓部材１１３およびシャワープレート１１４の隙間には、図示しないガス源から供給される処理用ガスを供給するための通路が設けられている。

プラズマ処理室１０３は、略円筒形状であって、処理対象の試料にプラズマ処理を施す際にプラズマが形成される空間である。また、プラズマ処理室１０３は、共振室１０６’の直下に位置し、内部に試料台１０７を備える。なお、プラズマ処理室１０３の内壁および試料台１０７の間の空間は、中心軸が合致したリング形状になっている。

試料台１０７は、少なくともバイアス電源１０８、試料台１０７の冷媒用温度調節器１０９、静電吸着用電源１１０、ガス供給部１１５と接続されている。バイアス電源１０８、試料台１０７の冷媒用温度調節器１０９および静電吸着用電源１１０は、コントローラ１１１により制御される。

試料台１０７の内部には導電性の電極が配置され、該電極は特定の高周波電力を供給するバイアス電源１０８と接続されている。また、試料台１０７の内部には冷媒溝が配置され、温度調節を行っている。
試料台１０７の上部には、試料の載置面を構成するＡｌ_２Ｏ_３やＹ_２Ｏ_３等の誘電体材料で構成された誘電体膜が配置され、その内部には、ウエハを誘電体膜表面上に静電気力により吸着する静電吸着電極が配置されている。この静電吸着電極には、直流電力を供給する静電吸着電極用直流電源１１０が接続されている。

真空容器１０１の下方には、排気手段であるターボ分子ポンプ等の真空ポンプ１０２が設置され、開口部１１７と連通している。
本実施例１のプラズマ処理装置１００では、図示しない搬送部によりウエハをプラズマ処理室１０３の内部へ搬送し、プラズマ処理室１０３内に処理ガスを導入した後、プラズマ処理室１０３内にプラズマを生成し、生成されたプラズマにより前記ウエハを処理する。

すなわち、プラズマ処理室１０３の内部は、真空ポンプ１０２によって排気され、減圧された状態にある。このとき、ウエハは、図示しないロボットアーム等の搬送手段により、図示しないゲートを通り試料台１０７上に搬送され、試料台１０７の載置面を構成する誘電体膜上に載せられる。その後、静電吸着電極用直流電源１１０から誘電体膜内の電極に電力が供給されることにより静電気力が形成され、ウエハは、この静電気力が形成された誘電体膜上に吸着されて保持される。

ウエハが試料台１０７に保持された後、処理用ガスが図示しないガス源からシャワープレート１１４の貫通孔を通りプラズマ処理室１０３内に導入される。処理用ガスの流量と真空ポンプ１０２の動作による排気とのバランスにより、プラズマ処理室１０３の内部の圧力は所定の範囲に調節される。

処理用ガスの供給後に、電波源１０４は電波を発生させる。発生した電波は、導波管１０５を伝播して共振器１０６に導かれる。伝播した電波は、共振器内部１０６’で共振し、所定の強度の電界を形成する。この形成された電界は、窓部材１１３、シャワープレート１１４を透過してプラズマ処理室１０３に供給される。
ソレノイドコイル１１２には電流が供給され、プラズマ処理室１０３内に磁界が形成される。形成される磁界は、プラズマ処理室１０３の内側に上下方向の中心軸の周りに軸対象で下向き末広がりの形状である。

このようにして形成された電界と磁場の相互作用により、処理用ガスを励起して、プラズマ処理室１０３内のウエハを保持した試料台１０７上方の空間にプラズマを形成する。
バイアス電源１０８からの高周波電力によって形成されたバイアス電位は、ウエハ表面にプラズマ中の荷電粒子を誘引して、ウエハ表面の処理対象の膜に物理的、化学的反応を生起させてエッチング等の処理を施す。

本実施例１では、プラズマの生成は、マイクロ波による電界と磁界との相互作用によるＥＣＲを用いたが、ＥＣＲに限定されるものではなく、高周波を用いた静電結合手段または誘導結合手段を用いたプラズマ生成手段を用いることも可能である。

図２は、試料台１０７の構成を拡大して縦断面図として示すものである。試料台１０７は、２段以上の肩部を持った円板形状であり、Ｔｉ、セラミクス含有のアルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属で構成される基材部２０３、基材部２０３の上面に接合されて、内部に図示されない金属の電極を備えた誘電体膜２０２を備える。基材部２０３の内部には、冷媒が内部を流れる基材冷媒溝２０４が設置されている。

基材冷媒溝２０４は、冷媒が導入される入口および排出される出口が管路により、図１に示す真空容器１０１外部の冷媒用温度調節器１０９と連結されている。図１に示す冷媒用温度調節器１０９は、基材冷媒溝２０４を通り循環される冷媒の流量（速度）や冷媒の温度を図１に示すコントローラ１１１からの指令信号に応じて調節する。基材冷媒溝２０４の形状は、試料台１０７の上下方向の中心軸の回りに同心円またはら旋状に配置されている。冷媒は、基材冷媒溝２０４を流れ、基材部２０３を冷却する。基材部２０３が冷却されることで、試料台１０７に保持されたウエハ２０１が冷却される。

基材部２０３には、ガス導入部と連結した複数の貫通孔２０６、および、ウエハリフト用ピン２５２が貫通しかつガス導入部と連結した複数の貫通孔２０７が配置されている。本実施例１では、ガス導入部と連結した貫通孔は１７個、ウエハリフト用ピン２５２が貫通する貫通孔は３個配置されている。これら貫通孔２０６および貫通孔２０７は、誘電体膜２０２も貫通して配置されている。

誘電体膜２０２は、Ａｌ_２Ｏ_３やＹ_２Ｏ_３等からなる溶射によって基材部２０３の上面に形成され、ブラストなどにより表面を所定の形状となるように成形される。また、内部には図示しない電極が配置され、図１に示す真空容器１０１の外部に設置された、図示しない直流電源に接続される。誘電体膜２０２の上面に形成される所定の形状として、外周に沿った土手、および、ウエハリフト用ピン２５２が貫通する貫通孔２０７の周囲に沿った土手が形成されている。これらの土手は、土手下面から土手上面までの高さが等しい、または等しいと見なせる高さに形成される。ウエハ２０１は、試料台１０７に保持された際、これらの土手により支持される。誘電体膜２０２の内部に配置された金属の電極に電圧が印加されることで、ウエハ２０１は誘電体膜に静電気力により吸着される。その際に、前記土手、ウエハ２０１の裏面および誘電体膜２０２の上面で形成された空間は、貫通孔２０６および貫通孔２０７から導入されるガスを一時的に保持することが可能である。

さらに、基材部２０３の下方には絶縁板２０５および金属ベース２０８が配置され、これらは、プラズマ処理室１０３とは内部および外部を気密に区画して内部を封止する機能を有している。本実施例１では、貫通孔２０６および貫通孔２０７は、絶縁板２０５および金属ベース２０８も貫通し配置されている。

基材部２０３には、図示されない高周波電力が印加されＲＦバイアスが形成されるので、絶縁板２０５で金属ベース２０８の間を電気絶縁している。金属ベース２０８より上方側は、プラズマ処理室１０３の内部側となり減圧された所定の真空度に維持され、金属ベース２０８より下方側は、大気圧等の大気圧空間となっている。金属ベース２０８は、図１に示す真空容器１０１の一部を構成するものである。

金属ベース２０８の下方には、アクチュエータ２５７、これと連結により接続されたアーム２５５、および、ウエハリフト用であってアーム２５５の端部に連結された上下方向に延在する棒状の複数個のウエハリフト用ピン２５２が配置されている。ウエハリフト用ピン２５２は、貫通孔２０７にこの通路の軸方向とその軸が並行になるように配置されている。

アクチュエータ２５７が駆動する上下の方向は、上記軸と平行または実質的にそれと見なせる程度に平行に配置され、アクチュエータ２５７の動作によりアーム２５５に連結されたウエハリフト用ピン２５２が連動して上下に移動される。このような動作は、後述の通り、プラズマ処理室１０３内のウエハ２０１の受け渡しに際して実施される。

各ウエハリフト用ピン２５２の下部の周囲は、蛇腹状を有して上下方向に伸縮可能な金属性のベローズフランジ２５４で覆われている。ベローズフランジ２５４は、その上端が金属ベース２０８の下面と連結され、その下端部がアーム２５５の上面と連結されている。これらの間にはＯリング２５３が配置されており、ベローズフランジ２５４の内部と外部が気密に区別されている。これにより、貫通孔２０７を介してプラズマ処理室１０３と連通したベローズフランジ２５４の内側の空間は、減圧された状態で気密に封止可能に構成されている。

本実施例１の貫通孔２０７の内壁面は、基材部２０３内に位置して、絶縁板２０５および金属ベース２０８を貫通する絶縁ボス２５１により構成されている。絶縁ボス２５１は、基材部２０３の内部に位置する上端部および金属ベース２０８を貫通する下部の外周面を囲んで当接するＯリング２５３により封止されて、内周壁面の内部を隔離された空間にしている。

各ベローズフランジ２５４により、区画された内部の空間に面したアーム２５５の上面には、Ｈｅガスのガス供給部１１５からバルブ２６０およびガス供給調整弁２６２が配置された経路を通り、Ｈｅガスを供給する開口２５９が配置されている。また、この経路はガス供給調整弁２６２と開口２５９との間でベローズフランジ２５４内部の開口２５９および誘電体膜２０２を貫通した貫通孔２０６と連通した各径路に分岐される。この内、開口２５９に到る経路は、アーム２５５の上下に応じて少なくとも一部が伸縮可能に構成されたフレキシブルチューブ２５８および配管２６４により構成されている。

ウエハ２０１が載置された状態で、これらを経由してＨｅガスが、ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間と、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間に導入される。ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間と、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間は、誘電体膜２０２上面に貫通孔２０７に沿って形成された土手により隔離されている。

ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間に供給されるガスは、ガス供給調整弁２６１を通過して供給され、また、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間に供給されるガスは、ガス供給調整弁２６２を通過して供給される。そのため、ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間と、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間、それぞれのガスの圧力は、異なる圧力で調整することも可能である。

フレキシブルチューブ２５８および配管２６４は、排気ポンプ２６５にバルブ２６３を介して接続されている。排気ポンプ２６５は、図１に示すプラズマ処理室１０３の排気ポンプ１０２と共通でもよい。ベローズフランジ２５４の内部に供給されたＨｅガスは、必要に応じて、バルブ２６３を開け排気される。

また、アーム２５５内部には、同心円またはアーム２５５の形状に沿ってアーム冷媒溝２５６が配置される。アーム冷媒溝２５６は、冷媒が導入される入口および排出される出口が管路により、図示されない真空容器１０１外部の温度調節器と接続されている。このアーム冷媒溝２５６と接続されている温度調節器は、前記した基材冷媒溝２０４と接続されている冷媒用温度調節器１０９と共通でもよいし、別途配置してもよい。本実施例１では、温度調節器は別途配置とした。
図示しない温度調節器からアーム冷媒溝２５６に導入された冷媒は、アーム冷媒溝２５６を通りアーム２５５を冷却する。アーム２５５が冷却されることで、アーム２５５と接続したウエハリフト用ピン２５２が冷却される。この冷却されたウエハリフト用ピン２５２により、開口２５９から導入されたＨｅガスを冷却する。開口２５９から導入され冷却されたＨｅガスにより、試料台１０７に載置されたウエハ２０１の貫通孔２０７を覆う部分が冷却される。

このような試料台１０７に対して、所定の処理を受ける対象のウエハ２０１は、図示しないロボットに載せられた状態で搬送され、図示しないゲートを通り、試料台１０７の上方に達した位置でロボットの動作を停止して、ウエハ２０１が試料台１０７の上方で保持される。

アクチュエータ２５７が駆動され、ウエハリフト用ピン２５２が上方に移動し、その上端部が誘電体膜２０２の貫通孔２０７から上方に上昇する。さらに、ウエハ２０１の裏面と当接してウエハ２０１を上端部に載せてロボットから上方に持ち上げるまでウエハリフト用ピン２５２の上部をロボット上方に上昇させ所定の上端位置でこれを保持する。この状態が維持されてロボットが処理室１００の外部へ退避した後、アクチュエータ２５７の動作によりウエハリフト用ピン２５２が下方に移動してウエハ２０１の裏面が誘電体膜２０２の上面に形成された土手と接してから更に下方に通路内を下端位置まで移動する。その後、誘電体膜２０２の内部に配置された金属の電極に図示しない静電吸着用電源から電力が印加され静電気力が形成された誘電体膜２０２上に、ウエハ２０１は吸着されて保持される。

基材冷媒溝２０４には、所定の温度および流量に制御された冷媒が入口から導入され出口より排出されることで、基材部２０３を所定の温度に保持している。アーム冷媒溝２５６にも、所定の温度および流量に制御された冷媒が入口から導入され出口より排出されることで、アーム２５５およびウエハリフト用ピン２５２を所定の温度に保持している。この時、アーム冷媒溝２５６に導入される冷媒の温度は、基材冷媒溝２０４に導入される温度以下であることが望ましい。

この状態で、ガス供給源１１５から、ガスバルブ２６０によりガス供給量を調節するガス供給調整弁２６１またはガス供給調整弁２６２を通り、誘電体膜２０２を貫通する貫通孔２０６および貫通孔２０７を介して、ウエハ２０１の裏面および誘電体膜２０２の上面で構成される空間にＨｅガスを供給してウエハ２０１を冷却する。

この時、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間の圧力は、ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間の圧力より小さいことが望ましい。更に、ウエハ２０１の裏面、誘電体膜２０２の上面および誘電体膜２０２に形成された土手で隔離された空間の圧力は、１ｋＰａ〜３ｋＰａで保持されること、また、ウエハ２０１の裏面およびウエハリフト用ピン２５２の周りのベローズフランジ２５４により隔離された空間の圧力は、１ｋＰa〜４ｋＰａで保持されること、がそれぞれ望ましい。
その後、所定の方法により発生されたプラズマにより、ウエハ２０１は処理される。

処理終了後、ウエハ２０１の裏面および誘電体膜２０２の上面で構成される空間に導入されたＨｅガスは、バルブ２６３または図示されない排気配管により排気される。ウエハ２０１の裏面および誘電体膜２０２の上面で構成される空間の圧力は、ウエハ２０１の表面と裏面とで圧力差がないと見なせる圧力に達するのが望ましい。

ウエハ２０１の表面と裏面との圧力差がないと見なせる状態になった後、誘電体膜２０２に配置された電極に印加された電力の供給が停止され、静電気力が低減され、除去される。この状態で再度アクチュエータ２５７が駆動されてウエハリフト用ピン２５２を貫通孔２０７の内部を上昇させて、その上端部のウエハ２０１を試料台１０７の上方に持上げてウエハリフト用ピン２５２の上端位置まで移動させる。

その後、図示しないゲートを通り、図示しないロボットが試料台１０７上方のウエハ２０１の下方に移動して停止後、アクチュエータ２５７の動作によりウエハリフト用ピン２５２がロボット下方まで移動して、ウエハ２０１をロボットに受け渡す。ロボットがゲートを通過し退避することで、ウエハ２０１はプラズマ処理室１０３の外部へと搬出される。

図３に、図２に示す実施例１の別形例である実施例２を図示する。図２に示した実施例１と本実施例２との構成上の相違点は、アーム２５５には冷媒溝を配置せず、熱交換器２７０にて温度調節されたＨｅガスをアーム２５５に配置した開口２７２から導入し、この開口２７２とは別に排気ポンプ２６５と連通した開口２７３をアーム２５５に配置している点である。

開口２７２および開口２７３は、各ベローズフランジ２５４の内部に連通している。また、アーム２５５には実施例１で使用したウエハリフト用ピン２５２は配置されず、替わってウエハリフト用中空ピン２７１が配置され、ウエハ２０１の受け渡しにはウエハリフト用中空ピン２７１が使用される。ウエハリフト用中空ピン２７１は、円筒形状であり、内部にガスを導入可能に構成され、開口部２７２と連通されている。

図２に示すように、ベローズフランジ２５４により区画された内部の空間に面したアーム２５５の上面には、Ｈｅガスのガス供給部１１５からバルブ２６０、ガス供給調整弁２６２を介し（図２では図示せず）、熱交換器２７０が配置された経路を通り、Ｈｅガスが供給される開口２７２が配置されている。この開口２７２の周囲には土手が形成され、この土手の内部の上方とウエハリフト用中空ピン２７１の外側の下方とがＯリングにより当接している。これにより、Ｈｅガスは、熱交換器２７０により所定の温度に調整された後、開口２７２から導入され、ウエハリフト用中空ピン２７１の内部を通過した後、ベローズフランジ２５４により区画された内部の空間に導入され、試料台１０７に載置されたウエハ２０１の貫通孔２０７を覆う部分を冷却する。ここで、ウエハリフト用中空ピン２７１の上端は、試料台１０７に載置されたウエハ２０１の裏面と０．５ｍｍ以下の隙間となるように調整されていることが望ましい。そして、ガス供給部１１５から開口２７２までの経路は、アーム２５５の上下の動きに応じて少なくとも一部が伸縮可能に構成されたフレキシブルチューブ２５８、および、配管２６４により構成されている。

また、アーム２５５の上面には、圧力調整弁２６６から排気ポンプ２６５に続く経路によりガスを排気する開口２７３が設置されている。誘電体膜２０２の上面にウエハ２０１が載置されている場合、開口２７２より導入されウエハリフト用中空ピン２７１を通過するＨｅガスは、開口２７３を通過して排気される。圧力調整弁２６６は、ウエハ２０１の裏面とベローズフランジ２５４とで区画される空間を所定の圧力となるように調整する。

このような構成により、Ｈｅガスが、ウエハリフト用中空ピン２７１から導入され、ベローズフランジ２５４の内部に充填され、圧力調整弁２６６により排気される。ベローズフランジ２５４の内部は、圧力調整弁２６６により１ｋＰａ〜４ｋＰａ程度の圧力になるように、排気ガスの流量が調整される。

同一空間で同一のガスであるときにガス内で温度分布がある場合、高温側のガスは上方に分散し、低温側のガスは下方に分散する。そのため、ウエハ２０１の冷却のため、冷却したＨｅガスがアーム２５５の開口部２７２から導入され、ベローズフランジ２５４の内部に充填する場合には、暖められたＨｅガスがウエハ裏面に多く充填されることになる。

ウエハ２０１の搬送時に、ウエハ２０１を試料台１０７より上部に持ち上げるウエハリフト用ピンは、一般に、ストロークを短くするため、そのピンの上端がウエハ２０１の近傍となるように設置される。図３に示す実施例２に示す通り、Ｈｅガスがウエハリフト用中空ピン２７１の上端からベローズフランジ２５４の内部に導入されることで、Ｈｅガスがアーム２５５の開口２７２から直に導入される場合よりも、効率よくウエハを冷却することが可能となる。

１００プラズマ処理装置
１０１真空容器
１０２ターボ分子ポンプ等の真空ポンプ
１０３プラズマ処理室
１０４電波源
１０５導波管
１０６共振容器
１０７試料台
１０８バイアス電源
１０９冷媒用温度調節器
１１０静電吸着電極用直流電源
１１１制御部であるコントローラ
１１２ソレノイドコイル
１１３円板状の窓部材
１１４シャワープレート
１１５ガス供給部
１１７開口部
２０１ウエハ
２０２誘電体膜
２０３基材部
２０４基材冷媒溝
２０５絶縁板
２０６、２０７貫通孔
２０８金属ベース
２５１絶縁ボス
２５２ウエハリフト用ピン
２５３、２７４Ｏリング
２５４ベローズフランジ
２５５アーム
２５６アーム冷媒溝
２５７アクチュエータ
２５８フレキシブルチューブ
２５９開口
２６０、２６３バルブ
２６１、２６２ガス供給調整弁
２６４配管
２６５排気ポンプ
２６６圧力調整弁
２７０熱交換器
２７１ウエハリフト用中空ピン
２７２、２７３開口部

Claims

真空容器内部に配置されその内側でプラズマが形成される処理室と、
この処理室内に配置され処理対象のウエハが載置する上面を有する試料台と、
この試料台に配置され前記上面に開口を有する上下方向に延びる複数の貫通孔と、
これら貫通孔の内部に配置され上下方向に移動し前記ウエハの裏面と当接して当該ウエハを前記試料台の上面から上方で昇降させる複数のピンと、
前記貫通孔の下方の開口から前記ピンの下部側の周囲を覆って前記ピンの上下の昇降に伴って伸縮し前記貫通孔の内側の空間を含む前記ピンの周囲の空間を気密に封止して区画するベローズと、
前記ピンおよび前記ベローズの各下端部と連結して上下方向に駆動され前記ピンを上下させるアーム部と、
を備え、
前記アーム部は、前記ピンが前記貫通孔内に収納された状態で前記試料台の上面に載置された前記ウエハが前記プラズマを用いて処理されている間、所定範囲の温度に制御されたガスが前記ベローズ内部の前記ピンの周囲の空間内に導入される供給口を該空間内に面して配置した
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記アーム部は、その内部に前記ガスの温度を調節する温度調節部を設けた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記ピンは、その先端から上方に向けて開放されたガス孔を設けた中空ピンで構成され、前記所定範囲の温度に制御されたガスが前記供給口を介して前記ガス孔から前記空間内に
供給される
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、
前記アーム部は、前記ガス孔の下方に配置され前記空間に面したガス排気口を設けた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。