JP2022094023A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱ガスの通孔において異常放電を防止する埋込部材を有するプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】被処理体が載置される載置面及び前記載置面に対する裏面を有し、前記載置面と前記裏面を貫通する第１の通孔が形成された誘電体部材と、前記誘電体部材を支持する支持面を有し、前記第１の通孔に連通する第２の通孔が形成された基台と、を有する載置台と、前記第１の通孔及び前記第２の通孔の内部に配置された埋込部材と、を備え、前記埋込部材は、前記第１の通孔に配置された第１の埋込部材と、前記第２の通孔に配置された第２の埋込部材と、を有し、前記第２の埋込部材は、前記第１の埋込部材より剛性が低い、プラズマ処理装置。【選択図】図２
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
従来から、プラズマを用いてウェハなどの被処理体にエッチング処理等を行うプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかるプラズマ処理装置は、例えば、真空空間を構成可能な処理容器内に、電極を兼ねた被処理体を保持する載置台を有する。載置台には、載置台に置かれた被処理体の裏面と載置台の上面との間に伝熱ガスを供給するための通孔（貫通孔）が形成されている。
ところで、近年、プラズマ処理装置は、プラズマ処理を行うために載置台に印加される高周波電力が高電圧化されている。載置台に印加される高周波電力が高電圧化された場合、伝熱ガスを供給する通孔に高周波電力のエネルギーが集中して異常放電が発生する場合がある。伝熱ガスを供給する通孔にて異常放電が発生すると、プラズマ処理装置にて処理される被処理体の品質を悪化させ、歩留まりを低下させる要因となるおそれがある。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、伝熱ガスの通孔において異常放電を防止する埋込部材を有するプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、被処理体が載置される載置面及び前記載置面に対する裏面を有し、前記載置面と前記裏面を貫通する第１の通孔が形成された誘電体部材と、前記誘電体部材を支持する支持面を有し、前記第１の通孔に連通する第２の通孔が形成された基台と、を有する載置台と、前記第１の通孔及び前記第２の通孔の内部に配置された埋込部材と、を備え、前記埋込部材は、前記第１の通孔に配置された第１の埋込部材と、前記第２の通孔に配置された第２の埋込部材と、を有し、前記第２の埋込部材は、前記第１の埋込部材より剛性が低い、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、伝熱ガスの通孔において異常放電を防止する埋込部材を有するプラズマ処理装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
［プラズマ処理装置の構成］
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、被処理体（work-piece）である半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）Ｗを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基台２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を有する。基台２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、セラミックス、例えばアルミナ等で構成されており、ウェハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台２は、支持台４に支持されている。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持されている。また、載置台２の上方の外周には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。さらに、処理容器１内には、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
図１は、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１００の構成の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置１００は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、被処理体（work-piece）である半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）Ｗを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基台２ａ及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic chuck）６を有する。基台２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、セラミックス、例えばアルミナ等で構成されており、ウェハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台２は、支持台４に支持されている。支持台４は、例えば石英等からなる支持部材３に支持されている。また、載置台２の上方の外周には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。さらに、処理容器１内には、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。
基台２ａには、整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、所定の周波数のプラズマ発生用の高周波電力を載置台２の基台２ａに供給する。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、第１のＲＦ電源１０ａの周波数よりも低い所定の周波数のイオン引き込み用（バイアス用）の高周波電力を載置台２の基台２ａに供給する。
載置台２の上方には、載置台２と平行に対向し、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられている。シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。
静電チャック６は、絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハＷが吸着される。
載置台２の内部には、冷媒流路２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。そして、冷媒流路２ｄの中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、載置台２を所定の温度に制御する。また、載置台２等を貫通するように、ウェハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（以下、「伝熱ガス」ともいう。）を供給するためのガス供給管２１０が設けられており、ガス供給管２１０は、伝熱ガス供給部３１に接続されている。これらの構成によって、載置台２上のウェハＷが、所定の温度に制御される。なお、ガス供給管２１０の内部構造については、後述する。
載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。リフターピン６１は、駆動機構６２に接続されており、駆動機構６２により上下動される。
上記したシャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部の上部天板１６ｂを着脱自在に支持する。
本体部１６ａには、内部にガス拡散室１６ｃが設けられている。本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、底部に、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。上部天板１６ｂには、厚さ方向にガス導入孔１６ｅが貫通し、ガス導入孔１６ｅは、上記したガス通流孔１６ｄと連通するように設けられている。
本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。ガス導入口１６ｇには、ガス供給配管１５ａの一端が接続されている。ガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給するガス供給部１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。ガス拡散室１６ｃには、ガス供給配管１５ａを介して、ガス供給部１５からプラズマエッチングのための処理ガスが供給される。かかる構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。
上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能になっている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、制御部９０によって制御される。なお、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波（ＲＦ）が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、シャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。
処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。
処理容器１の底部には、排気口８１が形成されている。排気口８１には、排気管８２を介して排気装置８３が接続されている。排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１内の側壁には、ウェハＷの搬入出口８４が設けられており、搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。
処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウェハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。
上記構成のプラズマ処理装置１００は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部９０には、プラズマ処理装置１００の各部を制御するＣＰＵ９１と、インターフェース９２と、メモリ９３とが設けられている。
インターフェース９２は、工程管理者がプラズマ処理装置１００を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
メモリ９３には、プラズマ処理装置１００で実行される各種処理をＣＰＵ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、インターフェース９２からの入力操作に応じた指示等にて任意のレシピをメモリ９３から呼び出してＣＰＵ９１に実行させることで、ＣＰＵ９１の制御下で、プラズマ処理装置１００での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、又は、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることが可能である。
［第１実施形態の載置台の構成］
第１実施形態に係る載置台２の構成の一例について、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の一例である。載置台２は、基台２ａと、静電チャック６と、を有する。前述のように、基台２ａは、導電性の金属（例えばアルミニウム）で形成される。静電チャック６は、プラズマ耐性を有するセラミックス（例えばアルミナ）で形成される。即ち、基台２ａと静電チャック６とは、異なる材質で形成される。なお、載置台２の上方の外周には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。
第１実施形態に係る載置台２の構成の一例について、図２を用いて説明する。図２は、第１実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の一例である。載置台２は、基台２ａと、静電チャック６と、を有する。前述のように、基台２ａは、導電性の金属（例えばアルミニウム）で形成される。静電チャック６は、プラズマ耐性を有するセラミックス（例えばアルミナ）で形成される。即ち、基台２ａと静電チャック６とは、異なる材質で形成される。なお、載置台２の上方の外周には、例えばシリコンで形成されたエッジリング５が設けられている。
静電チャック６は、円板状であり、同じく円板状のウェハＷを載置するための載置面２１と、当該載置面２１に対向する裏面２２と、を有している。基台２ａは、静電チャック６を支持する支持面２３と、当該支持面２３に対向する裏面２４と、を有している。静電チャック６の裏面２２と基台２ａの支持面２３とは、接合され、界面２５を形成する。
載置面２１には、ガス供給管２１０の端部（ガス孔）が形成されている。ガス供給管２１０は、貫通孔２１１及び貫通孔２１２を形成し、ヘリウムガス等の伝熱ガスをウェハＷの裏面に供給する。貫通孔２１１は、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられている。すなわち、貫通孔２１１の内壁は、静電チャック６によって形成されている。一方、貫通孔２１２は、基台２ａの裏面２４から支持面２３までを貫通するように設けられている。すなわち、貫通孔２１２の内壁は、基台２ａ（後述するガス用スリーブ２１３の内周面）によって形成されている。
なお、貫通孔２１１は、ウェハＷが載置される載置面２１及び載置面２１に対する裏面２２を貫通する第１の通孔の一例であり、貫通孔２１２は、基台２ａに形成された、第１の通孔に連通する第２の通孔の一例である。また、静電チャック６は、第１の通孔が形成された誘電体部材の一例である。ただし、第１の通孔が形成された誘電体部材は、静電チャック６の機能を有さなくてもよい。
貫通孔２１１は、小径部２１１ａと、段差部２１１ｂと、大径部２１１ｃと、を有する。小径部２１１ａは、一端（上端）が載置面２１に開口するように形成される孔である。大径部２１１ｃは、一端（下端）が裏面２２に開口するように形成される孔である。小径部２１１ａの孔径は、大径部２１１ｃの孔径よりも小さくなっている。小径部２１１ａの他端（下端）は、大径部２１１ｃの他端（上端）と連通するように接続する。また、孔径の異なる小径部２１１ａと大径部２１１ｃの接続部に段差部２１１ｂを形成する。
貫通孔２１２の孔径は、大径部２１１ｃ（貫通孔２１１の段差部２１１ｂよりも下）の孔径に等しい。そして、貫通孔２１１および貫通孔２１２は、例えば、常温において位置が一致するように形成される。ガス供給管２１０には、アルミナで形成されたガス用スリーブ２１３が配置されている。ガス供給管２１０の内壁には、スペーサが設けられてもよい。
ガス供給管２１０の内部には、埋込部材２２０が配置されている。埋込部材２２０は、貫通孔２１１に配置された第１の埋込部材２２１と、少なくとも貫通孔２１２に配置された第２の埋込部材２２２と、を有する。
第１の埋込部材２２１は、断面視して、凸形状に形成される。即ち、第１の埋込部材２２１は、小径部２２１ａと、段差部２２１ｂと、大径部２２１ｃと、を有する。小径部２２１ａの径は、大径部２２１ｃの径よりも小さくなっている。また、径の異なる小径部２２１ａと大径部２２１ｃの接続部に段差部２２１ｂを形成する。
また、第１の埋込部材２２１の小径部２２１ａの径は、貫通孔２１１の小径部２１１ａの孔径よりも小さく形成されている。また、第１の埋込部材２２１の大径部２２１ｃの径は、貫通孔２１１の小径部２１１ａの孔径よりも大きく、貫通孔２１１の大径部２１１ｃの孔径よりも小さく形成されている。これにより、静電チャック６の裏面２２側から貫通孔２１１に挿入した第１の埋込部材２２１は、静電チャック６の載置面２１側に抜き出し不能となっている。
第１の埋込部材２２１は、プラズマ耐性のあるセラミックス等の材質により形成されている。例えば、第１の埋込部材２２１は、石英、シリコンカーバイト、シリコンナイトライド、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、イットリア、酸化チタン、タングステンカーバイトのいずれかにより形成されてもよい。
第２の埋込部材２２２は、第１の埋込部材２２１の下に配置される。第２の埋込部材２２２は、軸部材として形成される。第２の埋込部材２２２の軸径は、第１の埋込部材２２１の大径部２２１ｃと等しい。また、第２の埋込部材２２２の軸径は、貫通孔２１１の大径部２１１ｃ及び貫通孔２１２の孔径よりも小さく形成されている。
第２の埋込部材２２２は、第１の埋込部材２２１よりも剛性の低い材質（弾力性のある材質）で形成される。例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂により形成される。
また、第１の埋込部材２２１の軸方向長さは、静電チャック６の厚さ（貫通孔２１１の軸方向長さ）よりも短く形成されている。具体的には、第１の埋込部材２２１の小径部２２１ａの軸方向長さは、貫通孔２１１の小径部２１１ａの軸方向長さと略等しく形成されている。第１の埋込部材２２１の大径部２２１ｃの軸方向長さは、貫通孔２１１の大径部２１１ｃの軸方向長さよりも短く形成されている。
第２の埋込部材２２２は、貫通孔２１２及び貫通孔２１１の大径部２１１ｃに亘って配置される。即ち、第１の埋込部材２２１と第２の埋込部材２２２とが接する界面２３０は、貫通孔２１１内に配置される。換言すれば、静電チャック６の裏面２２と基台２ａの支持面２３との界面２５の高さ位置には、第２の埋込部材２２２が配置される。
第１の埋込部材２２１の径は、貫通孔２１１の孔径よりも小さい。第２の埋込部材２２２の径は、貫通孔２１２の孔径よりも小さい。これにより、第１の埋込部材２２１及び第２の埋込部材２２２は、ガス供給管２１０の内壁と所定の間隔を設けて配置され、貫通孔２１１及び貫通孔２１２の内部に伝熱ガス経路が設けられる。
ところで、プラズマ処理装置１００は、載置台２に印加される高周波電力が高電圧化されている。載置台２に印加される高周波電力が高電圧化された場合、貫通孔２１１付近で異常放電が発生する場合がある。
つまり、プラズマ処理装置１００では、載置台２に高周波電力が印加されると、静電チャック６の静電容量に起因して、ウェハＷと静電チャック６の裏面２２の間で電位差が発生する。これにより、貫通孔２１１内に発生するＲＦ電位の電位差が、放電が発生する限界値を超えると、異常放電が発生する。
一方、パッシェンの法則に基づき貫通孔２１１の内部における伝熱ガスの荷電粒子の直進可能距離を短くすることで異常放電の発生が防止されることが知られている。そこで、本実施形態では、ガス供給管２１０の内部に埋込部材２２０を配置し、異常放電が生じることを防止する。
ここで、参考例に係る載置台２と対比しつつ、第１実施形態に係る載置台２について更に説明する。
参考例に係る埋込部材３２０を有する載置台２について、図３及び図４を用いて説明する。図３は、参考例の載置台２を示す概略断面図の一例である。図４は、熱膨張時における参考例の載置台２を示す概略断面図の一例である。
参考例の載置台２は、ガス供給管２１０（図２参照）に替えてガス供給管３１０が形成されている。ガス供給管３１０は、貫通孔３１１及び貫通孔３１２を形成する。貫通孔３１１は、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられている。貫通孔３１２は、基台２ａの裏面２４から支持面２３までを貫通するように設けられている。貫通孔３１１の孔径は、貫通孔３１２の孔径よりも小さく形成される。
また、ガス供給管３１０の内部には、埋込部材３２０が配置されている。埋込部材３２０は、第１の埋込部材３２１と、第２の埋込部材３２２と、を有する。
第１の埋込部材３２１は、断面視して、凸形状に形成される。即ち、第１の埋込部材３２１は、小径部３２１ａと、段差部３２１ｂと、大径部３２１ｃと、を有する。小径部３２１ａの径は、大径部３２１ｃの径よりも小さくなっている。また、径の異なる小径部３２１ａと大径部３２１ｃの接続部に段差部３２１ｂを形成する。
また、第１の埋込部材３２１の小径部３２１ａの径は、貫通孔３１１の孔径よりも小さく形成されている。また、第１の埋込部材３２１の大径部３２１ｃの径は、貫通孔３１１の孔径よりも大きく、貫通孔３１２の孔径よりも小さく形成されている。これにより、基台２ａの裏面２４側からガス供給管３１０（貫通孔３１１，３１２）に挿入した第１の埋込部材３２１は、静電チャック６の載置面２１側に抜き出し不能となっている。
第１の埋込部材３２１は、プラズマ耐性のあるセラミックス等の材質により形成されている。
第２の埋込部材３２２は、第１の埋込部材３２１の下に配置される。第２の埋込部材３２２は、軸部材として形成される。第２の埋込部材３２２の軸径は、第１の埋込部材３２１の大径部３２１ｃと等しい。また、第２の埋込部材３２２の軸径は、貫通孔３１２の孔径よりも小さく形成されている。
第２の埋込部材３２２は、例えばアルミナで形成される。
静電チャック６の裏面２２と基台２ａの支持面２３との界面２５には、第１の埋込部材３２１の小径部３２１ａが配置される。また、第１の埋込部材３２１と第２の埋込部材３２２とが接する界面３３０は、貫通孔３１２内に配置される。
参考例に係る埋込部材３２０は、ガス供給管３１０の内壁と所定の間隔を設けて配置されている。
貫通孔３１１での異常放電は、埋込部材３２０と貫通孔３１１との間隔を小さくすることで防止できる。また、貫通孔３１１での異常放電は、伝熱ガス経路の直線部分を短くすることによっても防止できる。これにより、伝熱ガス中の電子はエネルギーを低下することができるためである。そこで、図３に示すように、貫通孔３１２の径を貫通孔３１１の径よりも大きく形成し、また、埋込部材３２０の貫通孔３１２に対応する部分を、貫通孔３１１に対応する部分よりも太く形成することが考えられる。
しかし、この場合、埋込部材３２０が破損する場合がある。例えば、載置台２の温度は、プラズマ処理を行われた場合、例えば１００℃から２００℃と高温になる。静電チャック６はセラミックスで形成され、基台２ａは金属で形成されており、線熱膨張係数が異なる。このため、静電チャック６および基台２ａの温度が高温になると、静電チャック６と基台２ａの熱膨張差により、図４に一例を示すように、貫通孔３１１と貫通孔３１２に位置ずれが発生する。この場合、埋込部材３２０に基台２ａからのせん断応力が加わる。この結果、埋込部材３２０の貫通孔３１１に対応する部分が静電チャック６と接触し、埋込部材３２０が破損する場合がある。
熱膨張時における第１実施形態の載置台２について、図２及び図５を用いて説明する。図５は、熱膨張時における第１実施形態の載置台２を示す概略断面図の一例である。
図２及び図５に示すように、第１実施形態に係る埋込部材２２０は、プラズマ耐性のある第１の埋込部材２２１の下に、第１の埋込部材２２１より剛性が低い第２の埋込部材２２２が配置される。また、第１の埋込部材２２１及び第２の埋込部材２２２は、静電チャック６の内部（貫通孔２１１内）で接触されている。換言すれば、第１の埋込部材２２１と第２の埋込部材２２２との界面２３０は、静電チャック６と基台２ａとの界面２５よりも上側（静電チャック６の載置面２１の側）に設けられている。
かかる構成により、図５に一例を示すように、熱膨張による貫通孔２１１と貫通孔２１２の位置のずれが生じた場合、埋込部材２２０に基台２ａからのせん断応力が加わる。この場合、第１実施形態の載置台２では、せん断応力を剛性が低い第２の埋込部材２２２が受け、第２の埋込部材２２２が変形することで、埋込部材２２０の破損を防止することができる。
また、ガス供給管２１０に埋込部材２２０を配置することで、十分に伝熱ガスをウェハＷの裏面に供給しながら、基台２ａに印加された高周波の電力により、貫通孔２１１において異常放電が生じることを防止することができる。
また、図１に示した排気装置８３により処理容器１の内部が真空引きされる際、埋込部材２２０が配置されているガス供給管２１０の内部も処理空間側に真空引きされる。そのとき、ウェハＷが静電チャック６に載置されていないと、第１の埋込部材２２１は、第２の埋込部材２２２に固定されていないため、貫通孔２１１から静電チャック６上方の処理空間に飛び出すおそれがある。
そこで、第１実施形態に係る第１の埋込部材２２１は、段差部２２１ｂを有し、段差部２２１ｂの上の径よりも段差部２２１ｂの下の径が大きい形状になっている。これにより、処理容器１内を真空引きする場合やウェハＷの裏面に伝熱ガスを供給するときに、第１の埋込部材２２１が処理空間に飛散することを防止できる。
なお、第１の埋込部材２２１は、凸状に限らず、上述したように、第１の埋込部材２２１の上端部の幅よりも下側に幅の広い部分を有する形状であればよい。かかる形状により、第１の埋込部材２２１が、ガス供給管２１０から飛び出さないようにすることができる。
［第１実施形態の載置台の他の構成］
第１実施形態に係る載置台２の構成の他の一例について、図６を用いて説明する。図６は、第１実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の他の一例である。
第１実施形態に係る載置台２の構成の他の一例について、図６を用いて説明する。図６は、第１実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の他の一例である。
ガス供給管２１０は、貫通孔２１１及び貫通孔２１２を形成する。貫通孔２１１は、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられている。貫通孔２１１は、円錐台部２１１ｄと、円柱部２１１ｅと、を有する。円錐台部２１１ｄは、一端（上端）が載置面２１に開口するように形成される孔である。円柱部２１１ｅは、一端（下端）が裏面２２に開口するように形成される孔である。円錐台部２１１ｄは、一端（上端）から他端（下端）に向かって拡径する。円錐台部２１１ｄの他端（下端）は、円柱部２１１ｅの他端（上端）と連通するように接続する。貫通孔３１２は、図２に示す貫通孔３１２と同様であり、重複する説明を省略する。
また、ガス供給管２１０の内部には、埋込部材２２０が配置されている。埋込部材２２０は、第１の埋込部材２２１と、第２の埋込部材２２２と、を有する。第１の埋込部材２２１は、断面視して台形（上がフラットの略三角形）の円錐台形状に形成される。第１の埋込部材２２１は、上面から底面に向かって拡径するように形成されている。第１の埋込部材３２１は、プラズマ耐性のあるセラミックス等の材質により形成されている。第２の埋込部材２２２は、図２に示す第２の埋込部材２２２と同様であり、重複する説明を省略する。
なお、第１の埋込部材２２１の形状は、図２及び図６に示す形状に限られるものではない。第１の埋込部材２２１は、上端部の幅よりも下側に幅の広い部分を有する形状であれば、これに限らない。
［第２実施形態の載置台の構成］
次に、第２実施形態に係る載置台２の構成の一例について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の一例である。図８は、第２実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の他の一例である。
次に、第２実施形態に係る載置台２の構成の一例について、図７及び図８を用いて説明する。図７は、第２実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の一例である。図８は、第２実施形態に係る載置台２を示す概略断面図の他の一例である。
第２実施形態の載置台２は、第１実施形態の載置台２（図２参照）と同様に、基台２ａと、静電チャック６と、を有する。また、ガス供給管２１０は、貫通孔２１１及び貫通孔２１２を形成する。貫通孔２１１は、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられている。貫通孔２１２は、基台２ａの裏面２４から支持面２３までを貫通するように設けられている。また、ガス供給管２１０の内部には、埋込部材２２０が配置されている。埋込部材２２０は、第１の埋込部材２２１と、第２の埋込部材２２２と、を有する。第１の埋込部材２２１は、プラズマ耐性のあるセラミックス等の材質により形成されている。第２の埋込部材２２２は、第１の埋込部材２２１よりも剛性の低い材質（弾力性のある材質）で形成される。また、第１の埋込部材２２１は、上端部の幅よりも下側に幅の広い部分を有する形状を備えている。これにより、伝熱ガスの流れによって、第１の埋込部材２２１が、ガス供給管２１０から飛び出さないように構成される。
埋込部材２２０は、基台２ａの裏面２４側から貫通孔２１１，２１２に挿入される。ここで、埋込部材２２０を貫通孔２１１，２１２の奥までスムーズに挿入可能なように、貫通孔２１１，２１２の内径に対して、埋込部材２２０の外径は僅かに小さく設計されている。しかしながら、公差の範囲内で、貫通孔２１１，２１２の内径が大きく、埋込部材２２０の外径が小さく形成された場合、載置台２から埋込部材２２０が落下するおそれがある。例えば、貫通孔２１１，２１２に埋込部材２２０を挿入した状態で載置台２を装置に取り付ける際、埋込部材２２０が落下して破損するおそれがある。一方、公差を厳しく管理することで埋込部材２２０の落下を抑制しようとした場合、コストが増加するおそれがある。
これに対し、第２実施形態の載置台２において、第２の埋込部材２２２は、貫通孔２１２に対して横方向（径方向）にわずかな力を生じる構造となっている。換言すれば、第２の埋込部材２２２は弾性変形して貫通孔２１２に挿入され、第２の埋込部材２２２の復元力によって貫通孔２１２の内周面を押すように構成されている。
例えば、図７に示す載置台２において、第２の埋込部材２２２は、下部に切り込みを有し、外側に拡がるように二又に分岐している。貫通孔２１１，２１２に埋込部材２２０を挿入した際、外側に拡がる第２の埋込部材２２２の下部が貫通孔２１２の内周面と接触して摩擦力を生じることで、埋込部材２２０の落下を防止することができる。また、第２の埋込部材２２２の外周面と貫通孔２１２の内周面とを一部で接触させ、摩擦力を小さくすることにより、貫通孔２１１，２１２に埋込部材２２０を挿入する際、埋込部材２２０を貫通孔２１１，２１２の奥までスムーズに挿入することができる。なお、第２の埋込部材２２２の下部は、三つ以上に分岐していてもよい。
また、図８に示す載置台２において、第２の埋込部材２２２は、曲がり形状を有している。貫通孔２１１，２１２に埋込部材２２０を挿入した際、外側に拡がる第２の埋込部材２２２が貫通孔２１２の内周面と一部で接触して摩擦力を生じることで、埋込部材２２０の落下を防止することができる。また、第２の埋込部材２２２の外周面と貫通孔２１２の内周面とを一部で接触させ、摩擦力を小さくすることにより、貫通孔２１１，２１２に埋込部材２２０を挿入する際、埋込部材２２０を貫通孔２１１，２１２の奥までスムーズに挿入することができる。
なお、図７または図８に示す第２の埋込部材２２２を第１実施形態の載置台２（図２，６参照）に適用してもよい。
以上、プラズマ処理装置及び載置台の製造方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置及び載置台の製造方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
第１の埋込部材２２１と第２の埋込部材２２２との界面２３０は、静電チャック６内（静電チャック６と基台２ａとの界面２５よりも上）ものとして説明したがこれに限られるものではない。第１の埋込部材２２１と第２の埋込部材２２２との界面２３０は、静電チャック６と基台２ａとの界面２５よりも下に配置される構成であってもよい。この場合、熱膨張による基台２ａからのせん断応力を第１の埋込部材２２１の大径部２２１ｃで受ける。これにより、埋込部材２２０の破損を防止することができる。
本発明に係るプラズマ処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
また、本明細書では、プラズマ処理装置にて処理される被処理体の一例としてウェハＷを挙げて説明した。しかし、被処理体は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
Ｗ ウェハ（被処理体）
２ 載置台
２ａ 基台
６ 静電チャック（誘電体部材）
２１ 載置面
２２ 裏面
２３ 支持面
２４ 裏面
２５ 界面
１００ プラズマ処理装置
２１０ ガス供給管
２１１ 貫通孔（第１の通孔）
２１２ 貫通孔（第２の通孔）
２２０ 埋込部材
２２１ 第１の埋込部材
２２１ａ 小径部（第１の円柱形状部）
２２１ｂ 段差部
２２１ｃ 大径部（第２の円柱形状部）
２２２ 第２の埋込部材
２３０ 界面
２ 載置台
２ａ 基台
６ 静電チャック（誘電体部材）
２１ 載置面
２２ 裏面
２３ 支持面
２４ 裏面
２５ 界面
１００ プラズマ処理装置
２１０ ガス供給管
２１１ 貫通孔（第１の通孔）
２１２ 貫通孔（第２の通孔）
２２０ 埋込部材
２２１ 第１の埋込部材
２２１ａ 小径部（第１の円柱形状部）
２２１ｂ 段差部
２２１ｃ 大径部（第２の円柱形状部）
２２２ 第２の埋込部材
２３０ 界面
Claims (7)
- 被処理体が載置される載置面及び前記載置面に対する裏面を有し、前記載置面と前記裏面を貫通する第１の通孔が形成された誘電体部材と、
前記誘電体部材を支持する支持面を有し、前記第１の通孔に連通する第２の通孔が形成された基台と、を有する載置台と、
前記第１の通孔及び前記第２の通孔の内部に配置された埋込部材と、を備え、
前記埋込部材は、前記第１の通孔に配置された第１の埋込部材と、前記第２の通孔に配置された第２の埋込部材と、を有し、
前記第２の埋込部材は、前記第１の埋込部材より剛性が低い、
プラズマ処理装置。 - 前記第１の埋込部材及び前記第２の埋込部材は、前記第１の通孔内で接触されている、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１の埋込部材は、上端部の幅よりも下側に幅の広い部分を有する、
請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１の埋込部材の下端部の幅は、前記第２の埋込部材の上端部の幅と等しい、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１の埋込部材は、第１の円柱形状部と、前記第１の円柱形状部よりも拡径した第２の円柱形状部と、を有する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第１の埋込部材は、円錐台形状を有する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第２の埋込部材は、復元力によって前記第２の通孔の内周面を押す、
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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