JP3647064B2

JP3647064B2 - Vacuum processing apparatus and mounting table used therefor

Info

Publication number: JP3647064B2
Application number: JP16616594A
Authority: JP
Inventors: 淳一荒見; 賢治石川; 洋一出口; 敦雄川田; 勲柳沢
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd; Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JPH07263530A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理体を静電吸着する載置部を備えた真空処理装置およびそれに用いる載置台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体ウエハ製造工程での各種薄膜形成装置のひとつにＣＶＤ装置があり、このＣＶＤ装置における構造の一つとして、枚葉式を採用したものがある。
【０００３】
このようなＣＶＤ装置では、真空雰囲気中に配置されている載置台上に載置された被処理体を処理温度まで加熱し、この状態で処理ガスを供給することにより被処理体表面に所定の成膜処理を施すようになっている。
【０００４】
一方、被処理体を載置固定するための載置台の構造としては、静電気力を用いた静電チャックが知られている。
【０００５】
静電チャックは、クーロン力またはジョンセン−ラーベック力を用いて被処理体を電気的に吸着保持することができるものであり、その力の作用は、絶縁体の体積固有抵抗に依存することが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被処理体を処理温度まで加熱するためにはそれ相応の温度を設定できる加熱装置が必要であるが、載置台が配置されている処理室内は、例えば１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度が設定され、かつ、不純物の混入を避けるために清浄雰囲気が求められる。この関係上、被処理体に直接接触して加熱を行うことはできず、一例としては、静電チャックの下面側に、適宜なスペースを確保して加熱装置を別体として配置し、加熱装置の発熱体の熱は放射によって上側の静電チャックに伝えられるようになっていた。また、外部に加熱源を配置する場合もあった。
【０００７】
このため、被処理体への伝熱効率がきわめて悪く、成膜処理のスループットが悪いのが現状であった。しかも、静電チャックとは別に加熱装置が設けられる構造では、部品点数の増加や組立工数の増加を招き、コスト上昇の原因にもなる。
【０００８】
また、スループットを改善するために、加熱装置を被処理体に近づけることも考えられるが、この場合には、加熱装置における発熱体の配置パターンの影響が被処理体表面に及びやすくなる。このため、被処理体の面内での均一な温度分布を設定することが困難となり、生成される膜厚も不均一なものとなって製品としての歩留りが悪化する原因にもなっていた。
【０００９】
一方、静電チャックとして作用するクーロン力またはジョンセン−ラーベック力は、絶縁体の体積固有抵抗に影響されるものであり、例えば、約１０¹⁴Ω・ｃｍ以上であれば、図１５において模式的に示すように、クーロン力（Ｆ）による静電吸着力が発生し、約１０¹⁴Ω・ｃｍ未満であればジョンセン−ラーベック力による静電吸着力が発生する。
【００１０】
ここで、図１６および１７において、ジョンセン−ラーベック力による静電チャックについて模式的に説明する。
【００１１】
図１６において、絶縁層Ｉの表面とこの表面上に載置された半導体ウエハ等の被処理体Ｗの載置面には、ミクロ的にいって凹凸が存在している。このため、接触部と非接触部とがランダムに存在していることになる。そして、体積固有抵抗値が、１０¹⁴Ω・ｃｍ未満という具合にあまり大きくない場合に、絶縁層Ｉを介して被処理体Ｗに電流ｉを流すと、絶縁層Ｉと被処理体Ｗとの接触点において、接触抵抗Ｒｃのために局部的に大きな電圧降下を生じ、その両側のきわめて小さな間隔を隔てて対向する面（一種のコンデンサを形成）に正負の電荷が蓄積されて著しく高い電界が発生する。このような電界の発生による強力なマックスウェルのひずみ力の結果、電気的吸着力が生じる。このような現象がジョンセンーベーラック効果であるとされ、この際に生じる電気的吸着力がジョンセン−ラーベック力である。
【００１２】
このジョンセン−ラーベック力は、図１７において模式的に示すように、接触抵抗Ｒｃに起因する電圧降下Ｖ′の関数として表される。
【００１３】
ここで、印加電圧をＶとし、絶縁層の体積固有抵抗をＲｓとし、被処理体Ｗと絶縁層との間の距離をｄ′とするとともに、被処理体Ｗと電極との間の距離をｄとした場合、電圧降下Ｖ′は、
Ｖ′＝Ｖ・Ｒｃ／（Ｒｃ＋Ｒｓ）
で求められ、ジョンセン−ラーベック力（Ｆ）は、
Ｆ＝（１／８π）・（Ｖ′／ｄ´ ）²
で表される。
【００１４】
このような静電吸着力に影響を及ぼす体積固有抵抗は、セラミックス等の絶縁体でいうと、温度が上昇するに従って指数関数的に低下することが知られており、被処理体を加熱した場合には必然的に絶縁体の温度が上昇するので体積固有抵抗も低下する。このため、このような温度上昇によって体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍ未満の抵抗値に達した場合には、ジョンセン−ラーベック力による静電気力が上昇し、これに伴って絶縁層と被処理体との間に流れるリーク電流も増加するので、被処理体上に形成されている半導体回路が破壊されてしまう虞れがある。
【００１５】
さらに、静電チャックおよび加熱装置に対して給電構造が必要となるが、この給電構造に用いられる配線部を真空雰囲気下にさらすと配線および配線が接合されている電極の間で放電が起こりやすくなる。このため、配線は、真空雰囲気との遮断構造が必要になることからいっても前記した場合と同様に、コスト高を招くことになる。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、被処理体への熱の伝達効率を改善するとともに載置台上に載置されて処理される際の被処理体の均熱性を向上させることができる真空処理装置を提供することにある。
【００１７】
また本発明の別の目的は、高温雰囲気中においても絶縁体および被処理体との間のリーク電流の発生を抑制することができる真空処理装置を提供することにある。
【００１８】
さらに本発明の他の目的は、被処理体の加熱部に向け電力を供給するために設置されている給電部が真空雰囲気内で放電が起こりにくい構成とすることで、真空雰囲気内での配線構造の設置を可能にすることができる真空処理装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空下で被処理体の処理を行う処理室と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理体を載置するための載置面を有する載置部材と、
前記載置面に設けられた、前記被処理体を吸着させるための静電吸着手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
前記処理室に被処理体を処理するための処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、を備え、
前記載置部材は、基材と、該基材の表面に形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層とを有し、
前記載置部材の前記載置面側における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に導電層を有し、前記第１の絶縁層と、前記第２の絶縁層と、前記導電層とによって前記静電吸着手段を構成し、
前記加熱手段は、前記載置部材の載置面と反対側の面側における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に設けられた加熱体を有し、
前記載置部材の基材は、カーボン（Ｃ）であって、
前記載置部材の第１の絶縁層および第２の絶縁層は、パイロレテック窒化ホウ素（Ｐ−ＢＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ _２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ _２Ｏ _３）および窒化ケイ素（ＳｉＮ）から選択された材料を含むことを特徴としている。
また、請求項２記載の発明は、真空下で被処理体の処理を行う処理室と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理体を載置するための載置面を有する載置部材と、
前記載置面に設けられた、前記被処理体を吸着させるための静電吸着手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
前記処理室に被処理体を処理するための処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、を備え、
前記載置部材は、基材と、該基材の表面に形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層とを有し、
前記載置部材の前記載置面側における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に導電層を有し、前記第１の絶縁層と、前記第２の絶縁層と、前記導電層とによって前記静電吸着手段を構成し、
前記加熱手段は、前記載置部材の載置面と反対側の面側における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に設けられた加熱体を有し、
前記載置部材の基材は、窒化ホウ素（ＢＮ）であって、
前記載置部材の第１の絶縁層および第２の絶縁層は、パイロレテック窒化ホウ素（Ｐ−ＢＮ）であることを特徴としている。
【００２０】
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記載置部材の第１の絶縁層およびまたは第２の絶縁層は化学蒸着（ＣＶＤ）膜であることを特徴としている。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項１において、前記加熱体は、所定間隔で螺旋状または同心状に設けられ、前記基材の厚さは、前記加熱体の配置間隔よりも大きく設定されていることを特徴としている。
【００２９】
請求項４記載の発明は、請求項１において、前記第２の絶縁層は、前記被処理体の処理中に体積固有抵抗が１０^６〜１０^１２Ω・ｃｍであり、その吸着面の表面粗さＲａが０．２〜３．１μｍであることを特徴としている。
【００３０】
請求項５記載の発明は、請求項４において、前記第２の絶縁層は、前記被処理体の処理中に体積固有抵抗が１０^１０〜１０^１１Ω・ｃｍであることを特徴としている。
【００３１】
請求項６記載の発明は、請求項４において、前記第２の絶縁層は、その吸着面の表面粗さＲａが０．８〜１．０μｍであることを特徴としている。
【００３８】
請求項７記載の発明は、被処理体を載置するための載置面を有する載置部材と、
前記載置部材の載置面に設けられた、前記被処理体を吸着させるための静電吸着手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、を具備し、
前記載置部材は、基材と、該基材の表面に形成された第１の絶縁層と、第１の絶縁層の上に設けられた第２の絶縁層とを有し、
前記載置部材の前記載置面における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に導電層を有し、前記第１の絶縁層と、前記第２の絶縁層と、前記導電層とによって前記静電吸着手段を構成し、
前記加熱手段は、前記載置部材の載置面と反対側の面側における第１の絶縁層と第２の絶縁層との間に設けられた加熱体を有し、
前記載置部材の基材は、カーボン（Ｃ）であって、
前記載置部材の第１の絶縁層および第２の絶縁層は、パイロレテック窒化ホウ素（Ｐ−ＢＮ）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）および窒化ケイ素（ＳｉＮ）から選択された材料を含むことを特徴としている。
【００３９】
請求項８記載の発明は、請求項７において、前記載置部材の第１の絶縁層および第２の絶縁層は化学蒸着（ＣＶＤ）膜であることを特徴としている。
【００４３】
請求項９記載の発明は、請求項７において、前記加熱体は、所定間隔で螺旋状または同心状に設けられ、前記基材の厚さは、前記加熱体の配置間隔よりも大きく設定されていることを特徴としている。
【００４８】
請求項１０記載の発明は、請求項７において、前記絶縁層は、前記被処理体の処理中に体積固有抵抗が１０^６〜１０^１２Ω・ｃｍで有り、その吸着面の表面粗さＲａが０．２〜０．３μｍであることを特徴としている。
【００４９】
請求項１１記載の発明は、請求項１０において、前記絶縁層は、前記被処理体の処理中に体積固有抵抗が１０^１０〜１０^１１Ω・ｃｍであることを特徴としている。
【００５０】
請求項１２記載の発明は、請求項１０において、前記絶縁層は、その吸着面の表面粗さＲａが０．８〜１．０μｍであることを特徴としている。
【００５１】
【作用】
請求項１、７記載の発明では、載置部材の基材における被処理体載置面側に位置する２層の絶縁層の間（第１の絶縁層と第２の絶縁層の間）に導電層を位置させているので、導電層に通電することにより通常の静電チャックを構成することができる。
【００５２】
また、加熱手段が載置部材における被処理体載置面と反対側の前述と同様の２層の絶縁層間に設けた加熱体によって構成されているので、加熱体からの熱が直接基材を介して伝達される。これにより、放射の場合に比べて熱伝達効率を向上させることができる。
【００５３】
請求項３，９の発明では、基材厚み（高さ）は、加熱体の配置間隔よりも大きく設定されているので、螺旋状または同心円状に形成されている加熱体のパターンの影響を殆どなくすことができる。これにより、被処理体Ｗを均一に加熱することができる。
【００５４】
請求項４，１０記載の発明では、体積固有抵抗が１０^１１Ω・ｃｍ以下に低下する高温領域、例えば、４００℃で処理する場合においても、接触抵抗Ｒｃを上昇させ、リーク電流の発生を抑制することができる。
【００５５】
つまり、図１４は、アルミナを鏡面仕上したサンプル１、同材料を粗面仕上したサンプル２、およびアルミナを粗面仕上したサンプル３を絶縁層として用い、これらの温度を変化させて体積固有抵抗を変化させ、その際に得られる静電気力をプロットした結果を示している。
【００５６】
図１４から明らかなように、１０¹⁴Ω・ｃｍ以上の領域は、図１７に示す直列抵抗（絶縁層の体積固有抵抗Ｒｓと接触抵抗Ｒｃ）のうち、体積固有抵抗Ｒｓが支配的となるために電圧降下（Ｖ′）の値が小さくなり、これにより、静電気力が弱くなる。
【００５７】
これに対し、１０¹¹Ω・ｃｍ以下の領域では、接触抵抗Ｒｃが支配的となるために静電気力が強くなる。また、その中間領域では、体積固有抵抗Ｒｓと接触抵抗Ｒｃとが桔抗して作用するために、静電気力が中間的な値となる。
【００５８】
この結果から、接触抵抗を高くすることにより、換言すれば、絶縁層の表面粗さを大きくすることにより、体積固有抵抗の低下を抑えてリーク電流の増加を防止することができる。
【００６０】
【実施例】
以下、図に示す実施例によって本発明の詳細を説明する。
【００６１】
図１は、本発明による真空処理装置のひとつである枚葉式のコールドウォール型ＣＶＤ装置１の断面を模式的に示したものであり、このＣＶＤ装置１は、気密空間を構成する略円筒状の処理室２を備えている。
【００６２】
処理室２の上面には、シャワーヘッド３が気密状態で設けられている。シャワーヘッド３は、半導体ウェハ等の被処理体へのプロセスガスを供給する部分であり、上面にプロセスガス導入管４が、そして下面には被処理体と対向するガス吐出口５が多数形成されている。シャワーヘッド３では、例えば、プロセスガス導入管４から空間内に導入されたプロセスガス、一例として、ＳｉＨ₄（シラン）＋Ｈ₂の混合ガスが多数の吐出口５を介して処理室２内の載置台２１に向け均等に吐き出されるようになっている。
【００６３】
処理室２には、底部近傍に、真空ポンプ等の排気手段６に連通する排気管７が設けられている。これにより、処理室２は、排気手段６の作動によって、所定の減圧雰囲気、例えば１０^-6Ｔｏｒｒに設定されかつ維持されるようになっている。
【００６４】
一方、処理室２の底部には、円筒状の支持体８によって支持されている底板９が設けられている。この底板９の内部には、冷却水溜１０が設けられており、冷却水パイプ１１によって供給される冷却水が循環できるようになっている。
【００６５】
そして、載置台２１は、底板９の上面に配置されている。この載置台２１は、図２および図３に示すように、中心部をなす基材２２と、この基材２２の表面に形成された第１の絶縁層２３と、この第１の絶縁層における被処理体の載置面側に位置する一対の導電体２４、２５と、第１の絶縁層２３の下面に直接設けたヒータ２６と、最外層に被覆された第２の絶縁層２７とを備えている。
【００６６】
基材２２は、例えば直径が２８０ｍｍに設定された厚みのある略円盤状の形態を有し、例えば、カーボン（Ｃ）やＢＮ（ボロンナイトライド）で構成されている。
【００６７】
なお、載置台２１の構成としては、図４に示すように、基材２２を窒化ホウ素（ＢＮ）等の絶縁性材質を用いた場合には、前記した第１の絶縁層２３を省略して、基材２２の載置面側に静電チャック用の導電体２４、２５を、そしてこの面と反対側の面にはヒータ２６の発熱体２６ａを配置するようにしてもよい。
【００６８】
また、基材２２の表面に形成された図１に示す第１の絶縁層２３は、ＣＶＤ処理によって形成された、例えば、Ｐ−ＢＮ（パイロレテック−ボロンナイトライド）、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム），Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）及びＳｉＮ（窒化ケイ素）等の薄膜によって形成されている。
【００６９】
第１の絶縁層２３の上面に設けられた導電体２４、２５は、図３に示すように中央部を除いて略半円形状をなし、処理室２の外部に設置されて相互に極性が異なる直流高圧電源２８、２９（図２参照）にそれぞれ独立して接続されている。このような電極部２４、２５を備えた構造は、双極型の静電チャックを構成していることになる。
【００７０】
ヒータ２６は、例えば、帯状の発熱体２６ａを適宜の間隔（半径方向の間隔）ｄを以って渦巻き状に配設した発熱パターンが設定されており、処理室２の外部に設置された交流電源３０（図２参照）により所定の温度、例えば、４００〜２０００℃までの範囲で発熱するようになっている。
【００７１】
帯状の発熱体２６ａの間隔ｄを挙げたのは、基材２２の厚さを設定するためであり、この間隔を基準とした場合、基材２２の厚さ（高さ）Ｈは、その間隔ｄよりも大きく設定されており、例えば、３０〜４０ｍｍの厚さの設定されている。これにより、発熱体２６ａの発熱パターンが被処理体にまで及ぶことがないようにすることができる。なお、発熱パターンとしては、渦巻き状に限らず同心状としてもよい。
【００７２】
一方、第２の絶縁層２７は、第１の絶縁層２３と同様にＣＶＤ処理により形成された、ＰーＢＮ（パイロレテック−ボロンナイトライド）、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）及びＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）等の薄膜により構成されている。また、第２の絶縁層２７の構成として、上記各材質の薄膜を多層構造とするようにしてもよい。図４に示す絶縁層２７も、上記と同様に構成することができる。
【００７３】
第２の絶縁層２７は、上記の材質にて構成されることでヒータ２６により高温、例えば、８００℃にまで加熱された場合に、その体積固有抵抗値が１０¹¹Ω・ｃｍ以下を示す。そして、第２の絶縁層２７の表面粗さ（Ｒａ）は、１．６Ｒａとなるように表面加工が施されている。これにより、図１６、１７において説明したように、処理時にジョンセン−ラーベック力により被処理体を吸着した場合、絶縁層２７の温度が上昇し、その体積固有抵抗値が下がったとしても、接触抵抗Ｒｃが高い値を示すので、リーク電流の発生を効果的に抑制することができる。
【００７４】
このような表面粗さに関して、次のような条件を満足させることを前提としている。
【００７５】
すなわち、体積固有抵抗が温度の上昇に伴い低下するのを防止するには、前記したように、絶縁層の表面粗さを大きくしてリーク電流を小さくすることが必要である。ちなみに、図１８は、絶縁層として体積固有抵抗が１０¹¹Ω・ｃｍ以下のＳｉＣ（厚さ１ｍｍ、表面粗さＲａ：０．２４および０．９０）を用い、図１７の状態で常温にて印加電圧Ｖを変化させた場合のリーク電流をプロットした図である。この図から明らかなように、表面粗さＲａが粗い方がリーク電流が小さくなっている。
【００７６】
一方、吸着力に関しては図１９に結果が示されている。この図から明らかなように、吸着力に関していうと、表面粗さが小さい方が大きくなる結果が得られる。
【００７７】
このようにリーク電流と静電吸着力（静電気力）とは相反する関係にあるため、絶縁層の体積固有抵抗が低い場合に、絶縁層の表面粗さを、適度な吸着力を維持しながらリーク電流が小さくなるような値にする必要がある。
【００７８】
具体的には、絶縁層の体積固有抵抗が１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの場合に、絶縁層の表面粗さＲａを０．２〜３．１（単位：μｍ）の範囲で調節することにより、適度な吸着力を維持しながらリーク電流が小さくすることができる。
【００７９】
絶縁層の体積固有抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ未満の場合には、表面粗さを上記した範囲にしてもリーク電流を充分小さなものとすることができず、１０¹²Ω・ｃｍを越えた場合には、リーク電流の影響が小さいので、このようなことを考慮するまでもない。より有効なのは、絶縁層の体積固有抵抗が１０¹⁰〜１０¹¹Ω・ｃｍの場合である。
【００８０】
絶縁層の表面粗さＲａが０．２μｍ未満であるとリーク電流を有効に低減することができず、また、表面粗さＲａが３．１μｍを越えると静電気力が小さくなりすぎる。好ましい表面粗さＲａは、０．８〜１．０μｍである。
【００８１】
なお、このような条件設定は、絶縁層が加熱されてその体積固有抵抗が上記範囲に含まれた場合にも、常温で体積固有抵抗が上記範囲である材質を絶縁層として使用する場合にも適用可能である。この場合の絶縁層の材料も、前記した場合と同様に、化学記号でいうと、Ｐ−ＢＮ、ＳｉＯ₂、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＮ等である。
【００８２】
一方、上記基材２２には、マッチング用コンデンサ１２５ａを介して高周波電源１２５が接続されており、この高周波電源１２５より、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波を下部電極を構成する載置台２１に印加することにより、対向電極に相当するシャワーヘッド３との間に誘電プラズマを発生させることができるようになっている。
【００８３】
また、底板９の中心部には底板９を貫通した伝熱媒体供給管３１に連通する流路３２が設けられており、一例として、Ｈｅガス等の伝熱媒体が載置台２１上の被処理体裏面に供給されて一様な温度分布を設定するようになっている。
【００８４】
さらに載置台２１の基材２２中には、温度センサ３３の検知部３３ａが位置しており、基材２２の温度を逐次検出するようになっている。この検出結果に応じてヒータ２６への供給電力あるいは伝熱媒体の流量等がフィードバック制御されて載置台２１の載置面の温度を所定温度に設定しかつ維持するようになっている。
【００８５】
底板９上に載置された載置台２１の側面外周には、短筒状の隔壁３４が設けられている。この隔壁３４と底板９の側面および底板９を支持する支持体８の側面と、処理室２の側壁２ａの内面とによって形成される環状の空間内には、載置台２１の載置面に載置される被処理体Ｗをリフトアップ／リフトダウンさせるためのリフタ４１が設けられている。
【００８６】
リフタ４１は、図５に示すように、被処理体Ｗの曲率に適合した一対の半割リング状の載置部材４２、４３とこれら載置部材の下面に先端が連結された支持柱４４、４５とで構成されている。
【００８７】
載置部材４２、４３には、その内周縁に弧状の係止部４２ａ、４３ａが形成されており、被処理体Ｗの周縁部を載置できるようになっている。これにより、被処理体Ｗは、係止部４２ａ、４３ａに周縁部を載置された状態で昇降することができ、各動作においてロード／アンロード動作が行われるようになっている。このため、支持柱４４、４５は、図１において、処理室２の気密空間の下面を塞ぐ閉塞部材４６を貫通して昇降自在に設けられており、図示しないモータ等の駆動源により載置台２１ロード位置およびアンロード位置にそれぞれ移動することができるようになっている。なお、このようなリフタ４１における上部構成としては、例えば、図６に示すように、載置部材４２、４３の内周に、それぞれ係止突起４２ｂ、４３ｂを数箇所にわたって設けるようにしてもよい。
【００８８】
さらに、支持板４６と支持柱４４、４５との貫通箇所には、それぞれベローズ４７、４８が設けられることにより、処理室２内の気密性を維持するようになっている。
【００８９】
また、処理室２の外方には、ゲートバルブ５１を介して気密に構成されたロードロック室５２が設けられている。ロードロック室５２は底部に連結された排気管５３により真空引きされ、処理室２と同様な減圧雰囲気を設定されるようになっている。この場合の減圧雰囲気とは、１０^-6Ｔｏｒｒとされている。
【００９０】
ロードロック室５２の内部には、搬送アーム５４を備えた搬送装置５５が設けられている。この搬送装置５５は、ゲートバルブを介して隣接するカセット収納室（図示されず）内のカセットと処理室２との間で被処理体Ｗの受け渡しを行うようになっている。
【００９１】
一方、静電チャックを構成する導電体２４、２５およびヒータ２６等の被給電部と各電源との間には、図７において符号６０で示す給電部が設けられている。なお、給電部６０が用いられる真空処理装置の基本構造は図１に示した装置と同様であるので、図１に示した構成部品と同じものは同符号とし、その詳細な説明を省く。
【００９２】
図７に示す載置台２１は、上記給電部を設置するために分割支持体２１ａ、２１ｂを介して底板９の上面に載置固定されている。載置台２１の下方においてその周縁部に対応する箇所には載置台２１と一体に、一例としてＢＮ（ボロンナイトライド）製の筒状支持部材２１ｃが配設されている。
【００９３】
給電部６０は、本実施例の場合、導電体２４、２５およびヒータ２６に対して同じ構造が用いられ、図８に示すように、静電チャック用の導電体２４、２５に給電する部分６０Ａとヒータ２６に給電する部分６０Ｂとが載置台２１の周方向に沿って並べられている。
【００９４】
図９は、給電部６０の詳細を示す断面図であり、この給電部６０は、載置台２１側に設けられたレセプタクル端子６２と、これと嵌合可能なプラグ端子６４とを備え、これらが主要部を構成している。レセプタクル端子６２は、有底開口のひとつである下向きの開口を有するキャップ状部材で構成されていて、例えば、載置台２１と一体に設けられているＢＮ（ボロンナイトライド）製の支持部材６６の底部に埋設されている。
【００９５】
このレセプタクル端子６２には、図１０に示す表面処理が施されている。すなわち、筒状支持部材２１ｃに埋設された段階では、図１０（Ａ）に示すように、内底部近傍が下向き開口の内径よりも小さくされた段部が形成されている。このような形状のレセプタクル端子６２は、まず、導電層としてのカーボン層６２ＡがＣＶＤ処理によってコーティングされる。このカーボン層６２Ａは、レセプタクル端子６２においてのみコーティングされるのでなく、この端子６２の位置から導電体２４、２５あるいはヒータ２６に向けて延長されることで、各導電体間での配線部を構成することができる。そして、このカーボン層６２Ａの上面に、例えば、Ｐ−ＢＮ（パイロレテック−ボロンナイトライド）がＣＶＤ処理によってコーティングされて絶縁層６２Ｂが形成され、図１０（Ｂ）に示す状態となる。
【００９６】
このような表面処理は、図１において説明した載置台２１の表面に形成された第２の絶縁層２７と同様な処理であるので、載置台２１を形成する段階でレセプタクル端子６２を埋設しておくことで、載置台２８側と同時に実行することができる。
【００９７】
そして、図１０（Ｃ）に示すように、絶縁層６２Ｂが形成されたレセプタクル端子６２においては、内底部近傍に位置する段部の内周面を機械加工により切削されることによって絶縁層６２Ｂが除去され、カーボンの導電層が露出するが、その位置が接点６２Ｃとされる。
【００９８】
つまり、レセプタクル端子６２での導電部は、内底部に近い奥側のみに形成されることになる。本実施例の場合、内底部近傍の側面が切削されることで絶縁層６２Ｂと接点６２Ｃとの内径は略同一とされている。
【００９９】
このような側面を接点とした場合には、プラグ端子側での熱膨張が生じて軸方向にプラグ端子６４が膨張変形した場合でもプラグ端子との接触を維持することができる。なお、絶縁層６２Ｂを除去して接点６２Ｃを形成する代りに、上記段部を予め露出させ、接点６２Ｃに相当する位置以外をコーティングすることも可能である。
【０１００】
また、図１１に示すように、筒状支持部材２１ｃのレセプタクル端子６２が挿入される凹部および筒状支持部材２１ｃの外側に導電層６２Ｄを形成し、この導電層６２Ｄの凹部内側の垂直部分にねじを形成しながら、カーボン等で形成された導電性キャップ６２ＥおよびＢＮ製の絶縁性キャップ６２Ｆを螺合させて、これら導電性キャップ６２Ｅおよび絶縁性キャップ６２Ｆとによりレセプタクル端子６２を構成することも可能である。そして、導電性キャップ６２Ｅの部分を除いて図１０（Ｂ）と同様にＰ−ＢＮ等からなる絶縁層６２Ｂが形成される。この場合に、接点６２Ｃは導電性キャップ６２Ｅの内側部分に形成される。
【０１０１】
一方、プラグ端子６４は、図１２に示すように、導電部６４Ａと支持部６４Ｂとを備えている。導電部６４Ａは、例えば、レセプタクル端子６２の接点６４Ｃの内径よりも僅かに大きい外径をもち、高温雰囲気下においてもある程度の弾性力を維持することができるタングステンで形成されている。そして、導電部６４Ａは、図１２に示すように、その頭部から軸方向に沿って複数のスリット６４Ａ１が形成されているとともに、このスリット６４Ａ１が支持部材６６の底部よりも下方に終端を位置させている。このため、レセプタクル端子６２内に圧入された際には、撓み変形した際の復元力を利用して、レセプタクル端子６２の接点６２Ｃから下向き開口に至る絶縁層６２Ｂの間で密着させることが可能である。
【０１０２】
しかも、スリット６４Ａ１が筒状支持部材２１ｃの下方位置まで延長されているので、レセプタクル端子６２内の圧力とレセプタクル端子外部の圧力とを均衡させることができ、これによって、圧入の際の余分な抵抗をなくすことができる。
【０１０３】
また、レセプタクル端子６２内に圧入されたプラグ端子６４は、図１０（Ｃ）に示すように、導電部６４Ａの頭部とレセプタクル端子６２の内底部との間に僅かな隙間（ｌ）を設定されている。これにより、後述する支持部６４Ｂに発生する熱膨張を吸収することができる。なお、プラグ端子６４の導電部６４Ａは、レセプタクル端子６２との間の寸法差による密着特性を得るようにするために、予め、スリット間の片部を外側に膨らませたものを適用してもよい。
【０１０４】
また、導電部６４Ａは、図１２において、レセプタクル端子６２の接点６２Ｃに接触する位置６４Ａ２以外の表面には、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ₂等を用いたＣＶＤ処理によって絶縁層が形成されている。これにより、隣り合うプラグ端子間での放電が阻止されるようになっている。
【０１０５】
一方、支持部６４Ｂは、導電部６４Ａを固定するための部材であり、本実施例では、ニッケル合金からなるコバールで構成されている。この支持部６４Ｂは、セラミックス管６４Ｃによって覆われている。そして、支持部６４Ｂの先端、つまり、導電部６４Ａと対向する端部には、図１２に示すように、円柱状の突起６４Ｂ１が形成されており、この突起６４Ｂ１を導電部６４Ａの底部に形成された孔６４Ａ３に対して締り嵌めすることで支持部６４Ｂが導電部６４Ａと一体化されている。このような締り嵌めを行なうことで、仮に、ヒータ側に近接する先端側での温度が上昇して突起６４Ｂ１に熱膨張が発生した場合には、さらに強固な結合状態を得ることができる。
【０１０６】
また、支持部６４Ｂは下端を配線接続部とされ、図９に示すように、その途中を底板９に固定されるようになっている。すなわち、底板９の下面にはセラミックス製の支持体６８が取付けられており、この支持体６８の下部内面に支持部６４Ｂがろう付けにて固定されている。支持体６８をセラミックス製としてあるのは、支持部６４Ｂと外部との絶縁の他に、支持部６４Ｂに用いられているコバールとの間の熱膨張率が近接していることによってろう付け部６４Ｄの剥離を防止するためでもある。なお、底板９と支持体６８との対向面にはＯリング７０が配置されて減圧雰囲気と大気との連通を阻止している。
【０１０７】
さらに支持部６４Ｂは、先端から後述する冷却部に対向する位置まで、換言すれば、減圧雰囲気に接触する範囲の表面に、導電部６４Ａと同様に、ＳｉＯ₂、ＳｉＮを用いたＣＶＤ処理によって絶縁層が形成されており、この絶縁層の存在によって金属部分が露出するのを防止している。従って、減圧雰囲気下に位置する部分で導電体からの放電の発生が防止される。
【０１０８】
一方、支持部６４Ｂにおけるろう付け部６４Ｄの周囲には冷却構造が設けられている。すなわち、このような冷却構造は、ろう付け部６４Ｄでの熱剥離や大気中に位置する支持部６４Ｂが高温にさらされる危険を防止するために設けられている。このため、支持体６８をはさんでろう付け部６４Ｄと対向する位置には、周方向に沿った水冷ジャケット７２が設けられ、この水冷ジャケット７２には、冷却水を循環させるための給水、排水パイプ７４、７６がそれぞれ接続されている。そして、本実施例では、この冷却構造によるろう付け部６４Ｄでの温度が、一例として、５００℃程度に維持されている。
【０１０９】
本実施例は以上のような構成であるから、処理室２は、その製造過程において載置台２１の静電チャックの導電体２４、２５およびヒータ２６への給電部６０が組み込まれる。
【０１１０】
すなわち、給電部６０を組み込むにあたり、載置台２１側にレセプタクル端子６２を埋設する。そして、レセプタクル端子６２に対して表面処理を実施することになるが、この表面処理において導電層を構成するカーボン層６２ＡをＣＶＤ処理によって形成する場合には、各レセプタクル端子６２のうち、静電チャックの電極部２４、２５に給電する部分６０Ａ（図８参照）に相当するものおよびヒータ３８に給電する部分６０Ｂ（図８参照）に相当するものがともに処理されるものであり、コーティング時またはその後のパターニングの際に纏めて配線部として形成される。この配線は、図９において、二点鎖線により導電体２４、２５に向かう配線として、また、一点鎖線によってヒータ２６に向かう配線として示してある。なお、図９では、両方の配線を便宜上、同じレセプタクル端子６２から引き出して示しているが、実際には、上記した給電部に対応したレセプタクル端子６２から引き出されているこというまでもない。
【０１１１】
このようにしてカーボン層６２Ａが形成されると、この層の上に、Ｐ−ＢＮ（パイロレテック−ボロンナイトライド）がＣＶＤ処理によってコーティングされて絶縁層６２Ｂが形成される。この場合の表面処理においても、上記したカーボン層６２Ａと静電チャックの電極部３４、３６間あるいはヒータ３８間での配線と同様に、静電チャック側の絶縁層を纏めて形成することができる。そして、レセプタクル端子６２の内底部近傍の内周面が機械加工により切除されることで絶縁層６２Ｂが除去されて接点６２Ｃが形成される。
【０１１２】
一方、レセプタクル端子６２に対するプラグ端子６４の組込は、支持体６８にろう付けされた支持部６４Ｂの先端に締り嵌めされることで一体化されている導電部６４Ａをレセプタクル端子６２の内部に挿入する。このとき、レセプタクル端子６２と導電部６４Ａとの間の寸法差によって導電部６４Ａは縮径する方向に撓みながら挿入され、所謂、圧入されることになり、導電部６４Ａの先端とレセプタクル端子６２の内底部との間に適当な隙間（図１０（Ｃ）で符号ｌにより示した隙間）を設けた位置まで圧入される。
【０１１３】
従って、導電部６４Ａは、撓み変形を復元する際の力をレセプタクル端子６２の接点６２Ｃから開口に至る範囲に作用させることになる。このため、レセプタクル端子６２の内表面とプラグ端子６４の外表面との間の隙間が極めて少ない状態とされる。従って、接点６２Ｃから放出された電子はその隙間内での衝突頻度を制約され、所謂、平均自由行程が殆ど得られない状態が設定されるので、電子なだれ現象を生起することができなくなる。これによって、放電現象が防止されることになる。
【０１１４】
また、接点６２Ｃ以外の導電体の上には、絶縁層が形成され、いわゆる導電体が露出している箇所がないので、この点からしても放電や金属蒸気の発生が起こらず、これによって被処理体への重金属汚染が防止される。
【０１１５】
プラグ端子６４は、レセプタクル端子６２への圧入が終了すると、支持体６８が底板９に固定されることで組込が終了される。
【０１１６】
一方、レセプタクル端子６２に圧入されたプラグ端子６４からは、静電チャック用の導電体２４、２５およびヒータ２６への給電が行なわれる。この場合には、レセプタクル端子６２の接点６２Ｃからカーボン層６２Ａによる配線を介して各導電体２４、２５およびヒータ２６に向けた給電が行なわれる。
【０１１７】
上記した放電防止効果は、レセプタクル端子６２の形状によって異なる。このような結果を図１３に基づいて説明する。ここでは、テフロン（商品名）製のキャップで構成されたレセプタクル端子６２の開口部の深さＬと直径Ｄとを変化させた際における、処理室２内の真空度と放電開始電圧とを示す。なお、開口部の深さＬとしては、１６、２０、２３ｍｍ、直径Ｄとしては、６．０、６．２、６．４ｍｍを採用した。また、プラグ端子６４の導電部６４Ａの長さは２５ｍｍ、その露出部分の長さは８ｍｍ、直径は５．９ｍｍとし、実験は２５℃で行なった。
【０１１８】
図１３から明らかなように、Ｌが大きくＤが小さいほど、すなわち、接点位置が深く開口部の幅が狭いほど、安定して放電開始電圧が高いこと、つまり、放電しにくいことがわかる。
【０１１９】
一方、給電部６０の組み立てが終了した処理室２は、被処理体Ｗを搬入される場合、ロードロック室５２と同一の減圧雰囲気に設定された時点でゲートバルブ５１が開放され、搬送装置５５の搬送アーム５４により被処理体Ｗが載置台２１の上方にまで搬入される。
【０１２０】
このとき、リフタ４１の載置部材４２、４３は上昇しており、被処理体Ｗは各載置部材４２、４３の係止部４２ａ、４３ａ上に載置される。被処理体Ｗを係止部に載置し終わると、搬送アーム５４がロードロック室５２内に後退し、ゲートバルブ５１が閉鎖される。
【０１２１】
その後、載置部材４２、４３が下降し、被処理体Ｗは載置台２１の載置面に載置され、高圧直流電源２８（図１参照）からの直流電圧を導電体２４、２５に印加されることにより、この際に生じる静電吸着力によって載置面に吸着保持される。
【０１２２】
この後、ヒータ２６による加熱によって被処理体Ｗを所定の処理温度、例えば、８００℃に設定するとともに、ガス導入管４から処理ガスの一例である、ＳｉＨ₄（シラン）＋Ｈ₂を処理室２内に導入して被処理体Ｗの成膜処理が実施される。
【０１２３】
この場合のヒータ２６からの熱は、載置台２１の基材２２を介した伝導により被処理体Ｗに直接伝達されるので、従来の放射による熱伝達に比べて熱伝達効率が向上しており、その結果、従来よりも低い電力で同一の温度まで加熱させることができる。
【０１２４】
しかも、基材２２の厚み（高さ）Ｈは、ヒータ２６における発熱体２６ａの間隔よりも大きく設定されているので、渦巻き状に形成されている発熱体２６ａのパターンの影響を殆どなくすことができる。これにより、被処理体Ｗを均一に加熱することができるとともに、均一の厚さの成膜を形成することが可能になる。
【０１２５】
さらに、被処理体Ｗが加熱される際に絶縁層の温度が上昇し、絶縁層の体積固有抵抗が低下した場合においても、吸着面の粗さが界面抵抗を存在させることのできる１．６Ｒａ程度に仕上げられているので、リーク電流の発生が抑制される。
【０１２６】
以上ような実施例によれば、ヒータ２６が載置台２１内に組込まれているので、従来よりも部品点数が少なくなっており、、そのうえ、このヒータ２６を処理室２内に配置することができる。これにより、従来の放射による熱伝達に比べて伝達効率がよい加熱構造を容易に得ることができる。
【０１２７】
また、第１、第２の絶縁層２３、２７がいずれもＣＶＤ処理により形成されたものであるので、その層の厚さがきわめて正確にかつ均一に形成されることになり、これによっても被処理体への均一加熱が可能になる。
【０１２８】
さらに、絶縁体でのリーク電流の防止は、載置面の表面粗さのみで抑止することができるので、加工および組み立てコストを上昇させることなく絶縁破壊を防止することができる。
【０１２９】
そしてまた、給電部に用いられるレセプタクル端子に設けられた導電層が被給電部である静電チャックの導電体あるいはヒータの電極部とともにコーティングすることができるので、各部同士をコーティング時あるいはその後に実施されるパターニング時に纏めて形成することができ、加工工程を低減することができる。また、レセポウタクル端子に対してプラグ端子が圧入されるとその表面間に殆ど放電可能な隙間が存在しなくなるので、真空雰囲気中においても給電部での放電が抑止され、これにより、減圧雰囲気下での配線が行えることになる。しかも、このように真空雰囲気中での給電部の配線が行えることによって真空雰囲気と大気との間の遮断構造を不要にすることもできるので、構造の簡素化が得られる。
【０１３０】
なお、本発明は、上記したＣＶＤ装置に限定されるものではなく、プラズマＣＶＤ装置を始めとして、酸化、拡散、アニールさらにはエッチングやスパッタリングに適用される装置を対象とすることも可能である。
【０１３１】
さらに、静電チャックの形式として導電体を一対に設けた双極型の静電チャックに限らず、単一の導電体を設置した単極型の静電チャックを対象とすることも可能である。
【０１３２】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１、７記載の発明によれば、載置部材の基材における被処理体載置面側に位置する２層の絶縁層の間に導電層を位置させているので、導電層に通電することにより通常の静電チャックを構成することができる。これにより、静電チャックとともに、同様の構成にて加熱部を構成することができるので、部品点数や加工手順の低減化が可能になる。
【０１３３】
しかも、加熱手段が載置部材における被処理体載置面と反対側の面の２層の絶縁層の間に設けた加熱体によって構成され、基材を介して直接熱伝達させることができるので、従来の場合と違って、放射の場合に比べて熱伝達効率を向上させることができる。
【０１３４】
請求項３，９の発明では、基材厚み（高さ）は、加熱体の配置間隔よりも大きく設定されているので、螺旋状または同心円状に形成されている加熱体のパターンの影響を殆どなくすことができる。これにより、被処理体Ｗを均一に加熱することができる。
【０１３５】
請求項４，１０記載の発明によれば、体積固有抵抗が１０^１１Ω・ｃｍ以下に低下する高温領域、例えば、４００℃で処理する場合においても、界面抵抗Ｒｃを上昇させ、リーク電流の発生を抑制することができるので、被処理体上の半導体回路が破壊されるのを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による真空処理装置の一例を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した装置に適用される載置台の構成を説明するための模式図である。
【図３】図２に示した載置台の外観斜視図である。
【図４】図２に示した載置台の変形例を示す模式図である。
【図５】図１に示した装置に適用される被処理体用のリフタの構成を示す斜視図である。
【図６】図５に示したリフタの変形例を示す斜視図である。
【図７】図１に示した装置における給電構造を説明するための模式図である。
【図８】図７に示した給電構造の配置関係を説明するための平面図である。
【図９】図７に示した給電構造の一部を拡大した模式図である。
【図１０】図７に示した給電構造に用いられるレセプタクル端子の構成を説明するための図であり、（Ａ）は形成第１段階の状態を、（Ｂ）は形成第２段階の状態を、（Ｃ）は完成時の状態を示している。
【図１１】図１０に示したレセプタクル端子の変形例を説明するための模式図である。
【図１２】図７に示した給電構造に用いられるプラグ端子の構成を説明するための斜視図である。
【図１３】レセプタクル端子の形状と放電防止効果との関係を説明するための図で、（Ａ）は放電防止特性図、（Ｂ）はプラグ端子と孔との寸法を説明する寸法図である。
【図１４】載置台の載置面粗さによる静電力と体積固有抵抗との関係を説明するための線図である。
【図１５】クーロン力による吸着原理を説明するための等価回路図である。
【図１６】絶縁体表面と被処理体表面との接触状態によるジョンセン−ラーベック効果を説明するための模式図である。
【図１７】ジョンセン−ラーベック効果による吸着原理を説明するための等価回路図である。
【図１８】絶縁層の表面粗さと体積固有抵抗との関係を説明するための線図である。
【図１９】絶縁層の表面粗さと静電吸着力との関係を説明するための線図である。
【符号の説明】
１真空処理装置の一例であるＣＶＤ装置
２処理室
３処理ガス供給手段をなすシャワーヘッド
２１載置台
２２基材
２３第１の絶縁体
２４、２５静電チャックを構成し、被給電部の一つに該当する導電体
２６被給電部の他の一つに該当するヒータ
２６ａ発熱体
２７第２の絶縁体
６０給電部
６２レセプタクル端子
６２Ｂ絶縁層
６２Ｃ接点
６４プラグ端子[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a vacuum processing apparatus including a mounting unit that electrostatically attracts an object to be processed and a mounting table used therefor.
[0002]
[Prior art]
In general, one of various thin film forming apparatuses in a semiconductor wafer manufacturing process is a CVD apparatus, and one of the structures in this CVD apparatus employs a single wafer type.
[0003]
In such a CVD apparatus, a target object mounted on a mounting table placed in a vacuum atmosphere is heated to a processing temperature, and in this state, a processing gas is supplied to the surface of the target object. A film forming process is performed.
[0004]
On the other hand, an electrostatic chuck using electrostatic force is known as a mounting table structure for mounting and fixing an object to be processed.
[0005]
The electrostatic chuck is capable of electrically attracting and holding a workpiece by using Coulomb force or Johnsen-Rahbek force, and it is known that the action of the force depends on the volume resistivity of the insulator. It has been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to heat a to-be-processed object to process temperature, the heating apparatus which can set the temperature corresponding to it is required, but the process chamber where the mounting base is arrange | positioned is, for example, 10^-6A degree of vacuum of about Torr is set, and a clean atmosphere is required to avoid contamination with impurities. For this reason, heating cannot be performed by directly contacting the object to be processed. For example, an appropriate space is secured on the lower surface side of the electrostatic chuck, and the heating device is disposed separately. The heat of the heating element was transferred to the upper electrostatic chuck by radiation. In some cases, a heat source is arranged outside.
[0007]
For this reason, the heat transfer efficiency to a to-be-processed object is very bad, and the present condition is that the throughput of a film-forming process is bad. In addition, the structure in which the heating device is provided separately from the electrostatic chuck causes an increase in the number of parts and an increase in the number of assembling steps, resulting in an increase in cost.
[0008]
In order to improve the throughput, it is conceivable to bring the heating device closer to the object to be processed, but in this case, the influence of the arrangement pattern of the heating elements in the heating device tends to reach the surface of the object to be processed. For this reason, it is difficult to set a uniform temperature distribution in the surface of the object to be processed, and the generated film thickness is also non-uniform, which causes the yield as a product to deteriorate.
[0009]
On the other hand, the Coulomb force or Johnsen-Rahbek force acting as an electrostatic chuck is influenced by the volume resistivity of the insulator, and is about 10¹⁴If it is Ω · cm or more, as schematically shown in FIG. 15, an electrostatic adsorption force due to the Coulomb force (F) is generated, which is about 10¹⁴If it is less than Ω · cm, an electrostatic adsorption force due to the Johnsen-Rahbek force is generated.
[0010]
Here, in FIGS. 16 and 17, an electrostatic chuck using a Johnsen-Rahbek force will be schematically described.
[0011]
In FIG. 16, there are microscopic irregularities on the surface of the insulating layer I and the mounting surface of the object W such as a semiconductor wafer mounted on the surface. For this reason, the contact part and the non-contact part exist at random. The volume resistivity value is 10¹⁴If the current i is passed through the object to be processed W through the insulating layer I when it is less than Ω · cm, for example, the contact resistance Rc at the contact point between the insulating layer I and the object W to be processed A large voltage drop is locally generated, and positive and negative charges are accumulated on the surfaces (a kind of capacitor is formed) opposed to each other with a very small space between both sides, and a remarkably high electric field is generated. As a result of the strong Maxwell strain due to the generation of such an electric field, an electroadsorption force is produced. Such a phenomenon is considered to be the Johnsen-Berack effect, and the electric adsorption force generated at this time is the Johnsen-Rahbek force.
[0012]
This Johnsen-Rahbek force is expressed as a function of the voltage drop V ′ due to the contact resistance Rc, as schematically shown in FIG.
[0013]
Here, the applied voltage is V, the volume resistivity of the insulating layer is Rs, the distance between the workpiece W and the insulating layer is d ′, and the distance between the workpiece W and the electrode is When d, the voltage drop V ′ is
V ′ = V · Rc / (Rc + Rs)
The Johnsen-Rahbek force (F) is
F = (1 / 8π) · (V ′ / d ′)²
It is represented by
[0014]
It is known that the volume specific resistance that affects the electrostatic attraction force decreases exponentially as the temperature rises in the case of insulators such as ceramics. Inevitably, the temperature of the insulator rises, so that the volume resistivity decreases. For this reason, the volume resistivity becomes 10 by such temperature rise.¹⁴When the resistance value is less than Ω · cm, the electrostatic force due to the Johnsen-Rahbek force increases, and the leakage current flowing between the insulating layer and the object to be processed increases accordingly. There is a possibility that the semiconductor circuit formed thereon may be destroyed.
[0015]
Furthermore, a power supply structure is required for the electrostatic chuck and the heating device. If the wiring portion used in the power supply structure is exposed to a vacuum atmosphere, a discharge easily occurs between the wiring and the electrode to which the wiring is joined. Become. For this reason, even if the wiring needs to have a structure for shutting off from the vacuum atmosphere, the cost is increased as in the case described above.
[0016]
Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of improving the heat transfer efficiency to the object to be processed and improving the temperature uniformity of the object to be processed when placed on the mounting table and processed. It is to provide.
[0017]
Another object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of suppressing the generation of a leakage current between an insulator and an object to be processed even in a high temperature atmosphere.
[0018]
Furthermore, another object of the present invention is to provide a structure in which a power supply unit installed for supplying electric power to a heating unit of an object to be processed is less likely to cause a discharge in a vacuum atmosphere. An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of installing a structure.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a processing chamber for processing an object to be processed under vacuum,
 A mounting member provided in the processing chamber and having a mounting surface for mounting the object to be processed;
 Electrostatic adsorption means provided on the mounting surface for adsorbing the object to be processed;
 Heating means for heating the object to be processed;
 A processing gas supply means for supplying a processing gas for processing the object to be processed into the processing chamber,
 The mounting member includes a base material, a first insulating layer formed on the surface of the base material, and a second insulating layer provided on the first insulating layer,
 There is a conductive layer between the first insulating layer and the second insulating layer on the mounting surface side of the mounting member, and the first insulating layer, the second insulating layer, and the conductive layer The electrostatic adsorbing means comprises a layer,
 The heating means includes a heating body provided between the first insulating layer and the second insulating layer on the surface opposite to the mounting surface of the mounting member.Shi,
The base material of the mounting member is carbon (C),
The first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are made of pyroretec boron nitride (P-BN), silicon oxide (SiO ₂ ), Aluminum nitride (AlN), alumina (Al ₂ O ₃ ) And silicon nitride (SiN).
The invention according to claim 2 is a processing chamber for processing a target object under vacuum,
A mounting member provided in the processing chamber and having a mounting surface for mounting the object to be processed;
Electrostatic adsorption means provided on the mounting surface for adsorbing the object to be processed;
Heating means for heating the object to be processed;
A processing gas supply means for supplying a processing gas for processing the object to be processed into the processing chamber,
The mounting member includes a base material, a first insulating layer formed on the surface of the base material, and a second insulating layer provided on the first insulating layer,
There is a conductive layer between the first insulating layer and the second insulating layer on the mounting surface side of the mounting member, and the first insulating layer, the second insulating layer, and the conductive layer The electrostatic adsorbing means comprises a layer,
The heating means includes a heating body provided between the first insulating layer and the second insulating layer on the surface side opposite to the mounting surface of the mounting member.,
The base material of the mounting member is boron nitride (BN),
The first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are pyroretec boron nitride (P-BN).It is characterized by that.
[0020]
 Claim2The invention described in claim 1InThe first insulating layer and / or the second insulating layer of the mounting member is a chemical vapor deposition (CVD) film.
[0024]
 Claim3The invention described in claim 1InThe heating body is provided spirally or concentrically at a predetermined interval, and the thickness of the base material is set larger than the arrangement interval of the heating bodies.
[0029]
 Claim4The invention described in claim 1InThe second insulating layer has a volume resistivity of 10 during processing of the object to be processed.⁶-10¹²Ω · cm, and the surface roughness Ra of the adsorption surface is 0.2 to 3.1 μm.
[0030]
 Claim5The described invention is claimed.4The second insulating layer has a volume resistivity of 10 during processing of the object to be processed.¹⁰-10¹¹It is characterized by Ω · cm.
[0031]
 Claim6The described invention is claimed.4The second insulating layer is characterized in that the adsorption surface has a surface roughness Ra of 0.8 to 1.0 μm.
[0038]
 Claim7The invention described is a mounting member having a mounting surface for mounting the object to be processed;
 Electrostatic adsorption means for adsorbing the object to be processed, provided on the placement surface of the placement member;
 Heating means for heating the object to be processed,
 The mounting member includes a base material, a first insulating layer formed on the surface of the base material, and a second insulating layer provided on the first insulating layer,
 It has a conductive layer between the first insulating layer and the second insulating layer on the mounting surface of the mounting member, and the first insulating layer, the second insulating layer, and the conductive layer And constitutes the electrostatic adsorption means,
 The heating means has a heating body provided between the first insulating layer and the second insulating layer on the surface side opposite to the mounting surface of the mounting member,
 The base material of the mounting member is carbon (C),
 The first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are made of pyroretec boron nitride (P-BN), silicon oxide (SiO₂), Aluminum nitride (AlN), alumina (Al₂O₃And a material selected from silicon nitride (SiN).
[0039]
 Claim8The invention described in claim 7InThe first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are chemical vapor deposition (CVD) films.
[0043]
 Claim9The invention described in claim 7InThe heating body is provided spirally or concentrically at a predetermined interval, and the thickness of the base material is set larger than the arrangement interval of the heating bodies.
[0048]
 Claim10The described invention is claimed.7In the above, the insulating layer has a volume resistivity of 10 during the processing of the object to be processed.⁶-10¹²Ω · cm, and the surface roughness Ra of the adsorption surface is 0.2 to 0.3 μm.
[0049]
 Claim11The described invention is claimed.10In the above, the insulating layer has a volume resistivity of 10 during the processing of the object to be processed.¹⁰-10¹¹It is characterized by Ω · cm.
[0050]
 Claim12The described invention is claimed.10In the above, the insulating layer is characterized in that the adsorption surface has a surface roughness Ra of 0.8 to 1.0 μm.
[0051]
[Action]
 Claim 1,7In the described invention, the conductive layer is positioned between the two insulating layers (between the first insulating layer and the second insulating layer) located on the workpiece mounting surface side of the substrate of the mounting member. Therefore, a normal electrostatic chuck can be configured by energizing the conductive layer.
[0052]
Further, since the heating means is constituted by the heating body provided between the two insulating layers similar to the above on the side opposite to the target object mounting surface in the mounting member, the heat from the heating body directly applies to the base material. Is transmitted through. Thereby, heat transfer efficiency can be improved compared with the case of radiation.
[0053]
 Claim3,9In this invention, since the base material thickness (height) is set larger than the arrangement interval of the heating elements, the influence of the pattern of the heating elements formed in a spiral shape or a concentric shape can be almost eliminated. Thereby, the to-be-processed object W can be heated uniformly.
[0054]
 Claim4,10In the described invention, the volume resistivity is 10¹¹Even in the case of processing at a high temperature region where the resistance is reduced to Ω · cm or less, for example, 400 ° C., the contact resistance Rc can be increased and the occurrence of leakage current can be suppressed.
[0055]
In other words, FIG. 14 shows that sample 1 with a mirror finish of alumina, sample 2 with a rough finish of the same material, and sample 3 with a rough finish of alumina are used as insulating layers, and the volume resistivity is changed by changing these temperatures. The results of plotting the electrostatic force obtained at the time of changing are shown.
[0056]
As is apparent from FIG.¹⁴The region of Ω · cm or more has a voltage drop (V ′) value because the volume resistivity Rs is dominant among the series resistances (volume resistivity Rs and contact resistance Rc of the insulating layer) shown in FIG. This reduces the electrostatic force.
[0057]
In contrast, 10¹¹In the region of Ω · cm or less, the contact resistance Rc becomes dominant and the electrostatic force becomes strong. In the intermediate region, the volume resistivity Rs and the contact resistance Rc act against each other, so that the electrostatic force has an intermediate value.
[0058]
From this result, by increasing the contact resistance, in other words, by increasing the surface roughness of the insulating layer, a decrease in volume resistivity can be suppressed and an increase in leakage current can be prevented.
[0060]
【Example】
Hereinafter, the details of the present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings.
[0061]
FIG. 1 schematically shows a cross section of a single-wafer type cold wall type CVD apparatus 1 which is one of the vacuum processing apparatuses according to the present invention. The CVD apparatus 1 has a substantially cylindrical shape constituting an airtight space. The processing chamber 2 is provided.
[0062]
On the upper surface of the processing chamber 2, a shower head 3 is provided in an airtight state. The shower head 3 is a portion for supplying a process gas to a target object such as a semiconductor wafer. A process gas introduction pipe 4 is formed on the upper surface, and a number of gas discharge ports 5 facing the target object are formed on the lower surface. ing. In the shower head 3, for example, a process gas introduced into the space from the process gas introduction pipe 4, for example, SiH_Four(Silane) + H₂The mixed gas is uniformly discharged toward the mounting table 21 in the processing chamber 2 through a large number of discharge ports 5.
[0063]
The processing chamber 2 is provided with an exhaust pipe 7 communicating with an exhaust means 6 such as a vacuum pump in the vicinity of the bottom. As a result, the processing chamber 2 has a predetermined reduced pressure atmosphere, for example, 10 by the operation of the exhaust means 6.^-6Torr is set and maintained.
[0064]
On the other hand, a bottom plate 9 supported by a cylindrical support 8 is provided at the bottom of the processing chamber 2. A cooling water reservoir 10 is provided inside the bottom plate 9 so that the cooling water supplied by the cooling water pipe 11 can be circulated.
[0065]
The mounting table 21 is disposed on the upper surface of the bottom plate 9. As shown in FIGS. 2 and 3, the mounting table 21 includes a base material 22 that forms a central portion, a first insulating layer 23 formed on the surface of the base material 22, and the first insulating layer. A pair of conductors 24 and 25 positioned on the mounting surface side of the object to be processed, a heater 26 provided directly on the lower surface of the first insulating layer 23, and a second insulating layer 27 covered with the outermost layer I have.
[0066]
The base material 22 has a substantially disk-like form with a thickness set to, for example, 280 mm, and is made of, for example, carbon (C) or BN (boron nitride).
[0067]
As shown in FIG. 4, when the base 22 is made of an insulating material such as boron nitride (BN), the first insulating layer 23 is omitted. The electrostatic chuck conductors 24 and 25 may be disposed on the mounting surface side of the substrate 22, and the heating element 26 a of the heater 26 may be disposed on the surface opposite to this surface.
[0068]
Further, the first insulating layer 23 shown in FIG. 1 formed on the surface of the base material 22 is formed by a CVD process, for example, P-BN (pyrotec-boron nitride), SiO₂(Silicon oxide), AlN (aluminum nitride), Al₂O_Three(Alumina) and a thin film such as SiN (silicon nitride).
[0069]
The conductors 24 and 25 provided on the upper surface of the first insulating layer 23 have a substantially semicircular shape except for the central portion as shown in FIG. They are independently connected to different DC high voltage power supplies 28 and 29 (see FIG. 2). Such a structure including the electrode portions 24 and 25 constitutes a bipolar electrostatic chuck.
[0070]
For example, the heater 26 has a heat generation pattern in which a belt-like heating element 26 a is arranged in a spiral shape with an appropriate interval (radial interval) d, and an alternating current installed outside the processing chamber 2. The power source 30 (see FIG. 2) generates heat at a predetermined temperature, for example, in the range of 400 to 2000 ° C.
[0071]
The reason why the interval d of the belt-like heating elements 26a is set is to set the thickness of the base material 22, and when this interval is used as a reference, the thickness (height) H of the base material 22 is the interval. For example, a thickness of 30 to 40 mm is set. Thereby, it is possible to prevent the heating pattern of the heating element 26a from reaching the object to be processed. The heat generation pattern is not limited to a spiral shape, and may be a concentric shape.
[0072]
On the other hand, the second insulating layer 27 is made of P-BN (Pyroretec-Boron Nitride), SiO, which is formed by the CVD process similarly to the first insulating layer 23.₂(Silicon oxide), SiN (silicon nitride) and Al₂O_ThreeIt is comprised by thin films, such as (alumina). Further, as a configuration of the second insulating layer 27, the thin film of each of the above materials may have a multilayer structure. The insulating layer 27 shown in FIG. 4 can also be configured in the same manner as described above.
[0073]
The second insulating layer 27 is made of the above-described material, so that when heated to a high temperature, for example, 800 ° C. by the heater 26, the volume resistivity value is 10¹¹Ω · cm or less is shown. The second insulating layer 27 is subjected to surface processing so that the surface roughness (Ra) is 1.6 Ra. Accordingly, as described in FIGS. 16 and 17, when the object to be processed is adsorbed by the Johnsen-Rahbek force during processing, even if the temperature of the insulating layer 27 increases and the volume resistivity value decreases, the contact resistance Since Rc shows a high value, the occurrence of leakage current can be effectively suppressed.
[0074]
Regarding such surface roughness, it is assumed that the following conditions are satisfied.
[0075]
That is, in order to prevent the volume resistivity from being lowered as the temperature rises, as described above, it is necessary to increase the surface roughness of the insulating layer to reduce the leakage current. Incidentally, FIG. 18 shows that the volume resistivity is 10 as the insulating layer.¹¹A plot of leakage current when SiC (thickness 1 mm, surface roughness Ra: 0.24 and 0.90) of Ω · cm or less is used and the applied voltage V is changed at room temperature in the state of FIG. It is. As is clear from this figure, the leakage current is smaller as the surface roughness Ra is larger.
[0076]
On the other hand, the results are shown in FIG. As is clear from this figure, with respect to the attractive force, the smaller the surface roughness, the larger the result.
[0077]
As described above, since the leakage current and the electrostatic adsorption force (electrostatic force) are in a contradictory relationship, the surface roughness of the insulating layer is maintained while maintaining an appropriate adsorption force when the volume resistivity of the insulating layer is low. It is necessary to set the value so that the leakage current becomes small.
[0078]
Specifically, the volume resistivity of the insulating layer is 10⁶-10¹²In the case of Ω · cm, by adjusting the surface roughness Ra of the insulating layer in the range of 0.2 to 3.1 (unit: μm), the leakage current can be reduced while maintaining an appropriate adsorption force. it can.
[0079]
The volume resistivity of the insulating layer is 10⁶If it is less than Ω · cm, the leakage current cannot be made sufficiently small even if the surface roughness is in the above-mentioned range.¹²When Ω · cm is exceeded, the influence of the leakage current is small, so it is needless to consider this. It is more effective that the volume resistivity of the insulating layer is 10^Ten-10¹¹This is the case for Ω · cm.
[0080]
If the surface roughness Ra of the insulating layer is less than 0.2 μm, the leakage current cannot be reduced effectively, and if the surface roughness Ra exceeds 3.1 μm, the electrostatic force becomes too small. A preferable surface roughness Ra is 0.8 to 1.0 μm.
[0081]
In addition, such a condition is set when the insulating layer is heated and its volume resistivity is included in the above range, or when a material whose volume resistivity is in the above range at room temperature is used as the insulating layer. Applicable. As in the case described above, the material of the insulating layer in this case is P-BN, SiO in terms of chemical symbols.₂, AlN, Al₂O_ThreeSiN or the like.
[0082]
On the other hand, a high frequency power source 125 is connected to the base material 22 via a matching capacitor 125a. A high frequency of 13.56 MHz, for example, is applied from the high frequency power source 125 to the mounting table 21 constituting the lower electrode. As a result, dielectric plasma can be generated between the shower head 3 and the counter electrode.
[0083]
In addition, a flow path 32 communicating with the heat transfer medium supply pipe 31 penetrating the bottom plate 9 is provided at the center of the bottom plate 9. As an example, a heat transfer medium such as He gas is processed on the mounting table 21. A uniform temperature distribution is set by being supplied to the back of the body.
[0084]
Furthermore, the detection part 33a of the temperature sensor 33 is located in the base material 22 of the mounting table 21, and detects the temperature of the base material 22 sequentially. Depending on the detection result, the power supplied to the heater 26 or the flow rate of the heat transfer medium is feedback controlled to set and maintain the temperature of the mounting surface of the mounting table 21 at a predetermined temperature.
[0085]
A short cylindrical partition wall 34 is provided on the outer periphery of the side surface of the mounting table 21 mounted on the bottom plate 9. In the annular space formed by the partition wall 34, the side surface of the bottom plate 9, the side surface of the support 8 that supports the bottom plate 9, and the inner surface of the side wall 2 a of the processing chamber 2, the mounting surface of the mounting table 21 is mounted. A lifter 41 is provided to lift up / down the workpiece W to be placed.
[0086]
As shown in FIG. 5, the lifter 41 includes a pair of half-ring-shaped mounting members 42 and 43 adapted to the curvature of the workpiece W, and support pillars 44 having tips connected to the lower surfaces of the mounting members. 45.
[0087]
The mounting members 42 and 43 are formed with arc-shaped locking portions 42a and 43a on the inner peripheral edge thereof, so that the peripheral edge portion of the workpiece W can be mounted thereon. Thereby, the to-be-processed object W can be raised / lowered with the peripheral part mounted on the engaging parts 42a, 43a, and the load / unload operation is performed in each operation. Therefore, in FIG. 1, the support columns 44 and 45 are provided so as to be movable up and down through a closing member 46 that closes the lower surface of the airtight space of the processing chamber 2, and the mounting table 21 is driven by a driving source such as a motor (not shown). It can be moved to the loading position and unloading position, respectively. In addition, as an upper structure in such a lifter 41, for example, as shown in FIG. 6, locking projections 42b and 43b may be provided at several locations on the inner periphery of the mounting members 42 and 43, respectively. .
[0088]
Further, bellows 47 and 48 are respectively provided at the locations where the support plate 46 and the support columns 44 and 45 penetrate, so that the airtightness in the processing chamber 2 is maintained.
[0089]
Further, outside the processing chamber 2, a load lock chamber 52 configured to be airtight via a gate valve 51 is provided. The load lock chamber 52 is evacuated by an exhaust pipe 53 connected to the bottom, and a reduced pressure atmosphere similar to that of the processing chamber 2 is set. The reduced pressure atmosphere in this case is 10^-6Torr.
[0090]
Inside the load lock chamber 52, a transfer device 55 having a transfer arm 54 is provided. The transfer device 55 delivers a workpiece W between a cassette in an adjacent cassette storage chamber (not shown) and the processing chamber 2 via a gate valve.
[0091]
On the other hand, a power feeding portion indicated by reference numeral 60 in FIG. 7 is provided between the power feed portions such as the conductors 24 and 25 and the heater 26 constituting the electrostatic chuck and each power source. Since the basic structure of the vacuum processing apparatus using the power feeding unit 60 is the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0092]
The mounting table 21 shown in FIG. 7 is mounted and fixed on the upper surface of the bottom plate 9 via the divided support bodies 21a and 21b in order to install the power feeding unit. As an example, a cylindrical support member 21c made of BN (boron nitride) is disposed at a position corresponding to the peripheral portion below the mounting table 21 and integrally with the mounting table 21.
[0093]
In the case of the present embodiment, the power supply unit 60 uses the same structure for the conductors 24 and 25 and the heater 26, and as shown in FIG. 8, a portion 60A that supplies power to the conductors 24 and 25 for the electrostatic chuck. And a portion 60 B for supplying power to the heater 26 are arranged along the circumferential direction of the mounting table 21.
[0094]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing details of the power feeding unit 60. The power feeding unit 60 includes a receptacle terminal 62 provided on the mounting table 21 side and a plug terminal 64 that can be fitted to the receptacle terminal 62. It constitutes the main part. The receptacle terminal 62 is composed of a cap-shaped member having a downward opening which is one of bottomed openings. For example, a receptacle member 62 made of BN (boron nitride) provided integrally with the mounting table 21 is used. It is buried at the bottom.
[0095]
The receptacle terminal 62 is subjected to the surface treatment shown in FIG. That is, at the stage embedded in the cylindrical support member 21c, as shown in FIG. 10 (A), a step portion in which the vicinity of the inner bottom portion is made smaller than the inner diameter of the downward opening is formed. In the receptacle terminal 62 having such a shape, first, a carbon layer 62A as a conductive layer is coated by a CVD process. The carbon layer 62A is not coated only at the receptacle terminal 62 but is extended from the position of the terminal 62 toward the conductors 24, 25 or the heater 26, thereby forming a wiring portion between the conductors. can do. Then, for example, P-BN (Pyroretec-boron nitride) is coated on the upper surface of the carbon layer 62A by a CVD process to form the insulating layer 62B, resulting in the state shown in FIG.
[0096]
Such surface treatment is the same treatment as the second insulating layer 27 formed on the surface of the mounting table 21 described with reference to FIG. 1, so that the receptacle terminal 62 is buried at the stage of forming the mounting table 21. It can be executed simultaneously with the mounting table 28 side.
[0097]
As shown in FIG. 10 (C), in the receptacle terminal 62 in which the insulating layer 62B is formed, the insulating layer 62B is formed by cutting the inner peripheral surface of the step located near the inner bottom by machining. The carbon conductive layer is exposed and the contact 62C is located at that position.
[0098]
That is, the conductive portion at the receptacle terminal 62 is formed only on the back side near the inner bottom portion. In the case of the present embodiment, the inner surface of the insulating layer 62B and the contact 62C are made substantially the same by cutting the side surface near the inner bottom.
[0099]
When such a side surface is used as a contact, contact with the plug terminal can be maintained even when thermal expansion occurs on the plug terminal side and the plug terminal 64 expands and deforms in the axial direction. Instead of removing the insulating layer 62B and forming the contact 62C, it is possible to expose the stepped portion in advance and coat other than the position corresponding to the contact 62C.
[0100]
Further, as shown in FIG. 11, a conductive layer 62D is formed outside the cylindrical support member 21c and the recess into which the receptacle terminal 62 of the cylindrical support member 21c is inserted, and the conductive layer 62D is formed in a vertical portion inside the recess. While forming the screw, the conductive cap 62E formed of carbon or the like and the insulating cap 62F made of BN are screwed together, and the receptacle terminal 62 is configured by the conductive cap 62E and the insulating cap 62F. Is possible. Then, an insulating layer 62B made of P-BN or the like is formed as in FIG. 10B except for the portion of the conductive cap 62E. In this case, the contact 62C is formed on the inner portion of the conductive cap 62E.
[0101]
On the other hand, the plug terminal 64 includes a conductive portion 64A and a support portion 64B as shown in FIG. The conductive portion 64A is formed of, for example, tungsten having an outer diameter slightly larger than the inner diameter of the contact 64C of the receptacle terminal 62 and capable of maintaining a certain degree of elasticity even in a high temperature atmosphere. As shown in FIG. 12, the conductive portion 64 A has a plurality of slits 64 A 1 formed in the axial direction from the head thereof, and the slit 64 A 1 is positioned below the bottom of the support member 66. I am letting. For this reason, when it is press-fitted into the receptacle terminal 62, it is possible to make a close contact between the insulating layer 62B extending from the contact 62C of the receptacle terminal 62 to the downward opening by utilizing the restoring force at the time of bending deformation. is there.
[0102]
In addition, since the slit 64A1 is extended to a position below the cylindrical support member 21c, the pressure in the receptacle terminal 62 and the pressure outside the receptacle terminal can be balanced, thereby providing extra resistance during press-fitting. Can be eliminated.
[0103]
The plug terminal 64 press-fitted into the receptacle terminal 62 sets a slight gap (l) between the head of the conductive portion 64A and the inner bottom of the receptacle terminal 62, as shown in FIG. Has been. Thereby, the thermal expansion which generate | occur | produces in the support part 64B mentioned later can be absorbed. Note that the conductive portion 64A of the plug terminal 64 may be obtained by previously inflating one side between the slits in order to obtain adhesion characteristics due to a dimensional difference with the receptacle terminal 62. .
[0104]
Further, in FIG. 12, the conductive portion 64A has a surface other than the position 64A2 that contacts the contact 62C of the receptacle terminal 62, for example, SiN, SiO.₂An insulating layer is formed by a CVD process using the like. This prevents discharge between adjacent plug terminals.
[0105]
On the other hand, the support portion 64B is a member for fixing the conductive portion 64A, and in the present embodiment, is constituted by Kovar made of a nickel alloy. The support portion 64B is covered with a ceramic tube 64C. As shown in FIG. 12, a cylindrical projection 64B1 is formed at the tip of the support portion 64B, that is, the end facing the conductive portion 64A, and this projection 64B1 is formed at the bottom of the conductive portion 64A. The support portion 64B is integrated with the conductive portion 64A by being fitted into the hole 64A3. By performing such an interference fit, if the temperature on the tip side close to the heater side rises and thermal expansion occurs in the protrusion 64B1, a stronger coupling state can be obtained.
[0106]
Further, the lower end of the support portion 64B is a wiring connection portion, and the middle thereof is fixed to the bottom plate 9 as shown in FIG. That is, a ceramic support 68 is attached to the lower surface of the bottom plate 9, and a support 64B is fixed to the lower inner surface of the support 68 by brazing. The support body 68 is made of ceramic because the thermal expansion coefficient between the Kovar used for the support portion 64B is close to the brazing portion 64D in addition to the insulation between the support portion 64B and the outside. It is also for preventing peeling of the film. An O-ring 70 is disposed on the opposing surface of the bottom plate 9 and the support body 68 to prevent communication between the reduced pressure atmosphere and the atmosphere.
[0107]
Further, the support portion 64B extends from the tip to a position facing a cooling portion described later, in other words, on the surface in a range in contact with the reduced-pressure atmosphere, like the conductive portion 64A.₂The insulating layer is formed by the CVD process using SiN, and the presence of the insulating layer prevents the metal portion from being exposed. Therefore, the occurrence of discharge from the conductor is prevented at the portion located in the reduced pressure atmosphere.
[0108]
On the other hand, a cooling structure is provided around the brazed portion 64D in the support portion 64B. That is, such a cooling structure is provided in order to prevent the heat peeling at the brazing portion 64D and the danger that the support portion 64B located in the atmosphere is exposed to a high temperature. For this reason, a water cooling jacket 72 along the circumferential direction is provided at a position facing the brazing portion 64D across the support 68, and the water cooling jacket 72 is provided with water supply and drainage for circulating cooling water. Pipes 74 and 76 are connected to each other. In this embodiment, the temperature at the brazing portion 64D with this cooling structure is maintained at about 500 ° C. as an example.
[0109]
Since the present embodiment is configured as described above, the processing chamber 2 incorporates the electric chucks 24 and 25 of the electrostatic chuck of the mounting table 21 and the power supply unit 60 to the heater 26 in the manufacturing process.
[0110]
That is, when the power feeding unit 60 is assembled, the receptacle terminal 62 is embedded on the mounting table 21 side. Then, the surface treatment is performed on the receptacle terminal 62. When the carbon layer 62A constituting the conductive layer is formed by the CVD process in this surface treatment, the electrostatic chuck of each receptacle terminal 62 is formed. The portion corresponding to the portion 60A (see FIG. 8) for supplying power to the electrode portions 24 and 25 and the portion corresponding to the portion 60B (see FIG. 8) for supplying power to the heater 38 are processed together, either during coating or thereafter These are collectively formed as a wiring portion at the time of patterning. In FIG. 9, this wiring is shown as wiring which goes to the conductors 24 and 25 with a dashed-two dotted line, and as wiring which goes to the heater 26 with a dashed-dotted line. In FIG. 9, both wires are drawn from the same receptacle terminal 62 for convenience, but it goes without saying that the wires are actually drawn from the receptacle terminal 62 corresponding to the above-described power feeding section.
[0111]
When the carbon layer 62A is thus formed, P-BN (Pyroretec-Boron Nitride) is coated on this layer by a CVD process to form the insulating layer 62B. Also in the surface treatment in this case, the insulating layer on the electrostatic chuck side can be formed together as in the wiring between the carbon layer 62A and the electrode portions 34 and 36 of the electrostatic chuck or between the heaters 38. . Then, the inner peripheral surface in the vicinity of the inner bottom portion of the receptacle terminal 62 is cut off by machining, so that the insulating layer 62B is removed and the contact 62C is formed.
[0112]
On the other hand, the plug terminal 64 is assembled into the receptacle terminal 62 by inserting the conductive portion 64A integrated into the receptacle terminal 62 by being tightly fitted to the tip of the support portion 64B brazed to the support body 68. To do. At this time, due to the dimensional difference between the receptacle terminal 62 and the conductive portion 64A, the conductive portion 64A is inserted while being bent in the direction of reducing the diameter, so-called press fitting, and the leading end of the conductive portion 64A and the receptacle terminal 62 are inserted. It is press-fitted to a position where an appropriate gap (gap indicated by reference numeral 1 in FIG. 10C) is provided between the inner bottom portion.
[0113]
Therefore, the conductive portion 64 A applies a force for restoring the bending deformation to a range from the contact 62 C of the receptacle terminal 62 to the opening. For this reason, the gap between the inner surface of the receptacle terminal 62 and the outer surface of the plug terminal 64 is extremely small. Accordingly, the electrons emitted from the contact 62C are restricted in the collision frequency within the gap, and so-called mean free path is hardly obtained, so that the avalanche phenomenon cannot be caused. This prevents the discharge phenomenon.
[0114]
In addition, since an insulating layer is formed on the conductor other than the contact 62C and there is no portion where the so-called conductor is exposed, no discharge or generation of metal vapor occurs from this point. Heavy metal contamination of the workpiece is prevented.
[0115]
When the plug terminal 64 is press-fitted into the receptacle terminal 62, the support body 68 is fixed to the bottom plate 9 to complete the assembly.
[0116]
On the other hand, the plug terminal 64 press-fitted into the receptacle terminal 62 supplies power to the conductors 24 and 25 for the electrostatic chuck and the heater 26. In this case, power is supplied from the contact 62C of the receptacle terminal 62 to each of the conductors 24 and 25 and the heater 26 via the wiring of the carbon layer 62A.
[0117]
The above-described discharge preventing effect varies depending on the shape of the receptacle terminal 62. Such a result will be described with reference to FIG. Here, the degree of vacuum and the discharge start voltage in the processing chamber 2 when the depth L and the diameter D of the opening of the receptacle terminal 62 constituted by a cap made of Teflon (trade name) are changed are shown. . Note that the depth L of the opening was 16, 20, 23 mm, and the diameter D was 6.0, 6.2, 6.4 mm. The length of the conductive portion 64A of the plug terminal 64 was 25 mm, the length of the exposed portion was 8 mm, the diameter was 5.9 mm, and the experiment was performed at 25 ° C.
[0118]
As is clear from FIG. 13, it can be seen that the larger the L and the smaller the D, that is, the deeper the contact position and the narrower the opening, the higher the discharge start voltage, that is, the harder the discharge.
[0119]
On the other hand, in the processing chamber 2 in which the assembly of the power supply unit 60 is completed, when the workpiece W is carried in, the gate valve 51 is opened when the reduced pressure atmosphere is set to be the same as that of the load lock chamber 52, and the transfer device 55. The workpiece W is carried up to the upper side of the mounting table 21 by the transfer arm 54.
[0120]
At this time, the mounting members 42 and 43 of the lifter 41 are raised, and the object to be processed W is mounted on the locking portions 42 a and 43 a of the mounting members 42 and 43. When the workpiece W has been placed on the locking portion, the transfer arm 54 is retracted into the load lock chamber 52 and the gate valve 51 is closed.
[0121]
Thereafter, the mounting members 42 and 43 are lowered, and the object to be processed W is mounted on the mounting surface of the mounting table 21, and a DC voltage from the high-voltage DC power supply 28 (see FIG. 1) is applied to the conductors 24 and 25. By doing so, it is attracted and held on the mounting surface by the electrostatic attracting force generated at this time.
[0122]
Thereafter, the object W is set to a predetermined processing temperature, for example, 800 ° C. by heating with the heater 26, and SiH, which is an example of a processing gas, from the gas introduction pipe 4._Four(Silane) + H₂Is introduced into the processing chamber 2 to perform the film forming process of the workpiece W.
[0123]
In this case, the heat from the heater 26 is directly transmitted to the workpiece W by conduction through the base material 22 of the mounting table 21, so that the heat transfer efficiency is improved as compared with the conventional heat transfer by radiation. As a result, it can be heated to the same temperature with lower power than in the past.
[0124]
Moreover, since the thickness (height) H of the base material 22 is set larger than the interval between the heating elements 26a in the heater 26, the influence of the pattern of the heating elements 26a formed in a spiral shape can be almost eliminated. it can. As a result, the workpiece W can be heated uniformly, and a film having a uniform thickness can be formed.
[0125]
Furthermore, even when the temperature of the insulating layer rises when the workpiece W is heated, and the volume resistivity of the insulating layer decreases, the roughness of the adsorption surface can cause the interface resistance to be 1.6 Ra. Since it is finished to the extent, generation of leakage current is suppressed.
[0126]
According to the embodiment as described above, since the heater 26 is incorporated in the mounting table 21, the number of parts is smaller than that in the prior art, and furthermore, the heater 26 can be arranged in the processing chamber 2. it can. Thereby, it is possible to easily obtain a heating structure having a higher transfer efficiency than the conventional heat transfer by radiation.
[0127]
Further, since both the first and second insulating layers 23 and 27 are formed by the CVD process, the thickness of the layers is formed very accurately and uniformly, and this also causes the covering. Uniform heating of the treatment body is possible.
[0128]
Furthermore, since the prevention of leakage current in the insulator can be suppressed only by the surface roughness of the mounting surface, dielectric breakdown can be prevented without increasing processing and assembly costs.
[0129]
In addition, since the conductive layer provided on the receptacle terminal used in the power feeding part can be coated together with the conductor of the electrostatic chuck or the electrode part of the heater as the power feeding part, each part is performed at the time of coating or after that. Can be formed together at the time of patterning, and the number of processing steps can be reduced. In addition, when the plug terminal is press-fitted into the receptacle terminal, there is almost no dischargeable gap between the surfaces of the receptacle terminal, so that the discharge at the power feeding portion is suppressed even in a vacuum atmosphere. Wiring can be performed. In addition, since the wiring of the power supply unit in the vacuum atmosphere can be performed in this way, a blocking structure between the vacuum atmosphere and the atmosphere can be eliminated, so that the structure can be simplified.
[0130]
Note that the present invention is not limited to the above-described CVD apparatus, and can be applied to apparatuses that are applied to oxidation, diffusion, annealing, etching, and sputtering, including a plasma CVD apparatus.
[0131]
Furthermore, the electrostatic chuck type is not limited to the bipolar electrostatic chuck provided with a pair of conductors, but may be a single-pole electrostatic chuck provided with a single conductor.
[0132]
【The invention's effect】
 As stated above, claim 1,7According to the described invention, since the conductive layer is positioned between the two insulating layers located on the workpiece mounting surface side of the base member of the mounting member, it is possible to perform normal operation by energizing the conductive layer. An electrostatic chuck can be constructed. Thereby, since a heating part can be comprised by the same structure with an electrostatic chuck, it becomes possible to reduce a number of parts and a process procedure.
[0133]
Moreover, the heating means is constituted by a heating body provided between the two insulating layers on the surface opposite to the target object mounting surface in the mounting member, and can directly transfer heat through the base material. Unlike the conventional case, the heat transfer efficiency can be improved as compared with the case of radiation.
[0134]
 Claim3,9In this invention, since the base material thickness (height) is set larger than the arrangement interval of the heating elements, the influence of the pattern of the heating elements formed in a spiral shape or a concentric shape can be almost eliminated. Thereby, the to-be-processed object W can be heated uniformly.
[0135]
 Claim4,10According to the described invention, the volume resistivity is 10¹¹Even when processing at a high temperature region where the resistance is lower than Ω · cm, for example, at 400 ° C., the interface resistance Rc can be increased and the generation of leakage current can be suppressed, so that the semiconductor circuit on the target object is destroyed. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view for explaining an example of a vacuum processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of a mounting table applied to the apparatus shown in FIG. 1;
3 is an external perspective view of the mounting table shown in FIG. 2. FIG.
4 is a schematic diagram showing a modification of the mounting table shown in FIG. 2. FIG.
5 is a perspective view showing a configuration of a lifter for an object to be processed applied to the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
6 is a perspective view showing a modification of the lifter shown in FIG. 5. FIG.
7 is a schematic diagram for explaining a power feeding structure in the apparatus shown in FIG. 1. FIG.
8 is a plan view for explaining the arrangement relationship of the power feeding structure shown in FIG. 7; FIG.
9 is an enlarged schematic view of a part of the power feeding structure shown in FIG.
FIGS. 10A and 10B are diagrams for explaining a configuration of a receptacle terminal used in the power feeding structure shown in FIG. 7, in which FIG. 10A shows a first stage state, and FIG. 10B shows a second stage state; , (C) shows the completed state.
FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a modification of the receptacle terminal shown in FIG. 10;
12 is a perspective view for explaining a configuration of a plug terminal used in the power feeding structure shown in FIG.
FIGS. 13A and 13B are diagrams for explaining the relationship between the shape of the receptacle terminal and the discharge prevention effect, wherein FIG. 13A is a discharge prevention characteristic diagram, and FIG. 13B is a dimensional diagram illustrating the dimensions of the plug terminal and the hole. .
FIG. 14 is a diagram for explaining the relationship between electrostatic force and volume resistivity due to the mounting surface roughness of the mounting table;
FIG. 15 is an equivalent circuit diagram for explaining the principle of adsorption by Coulomb force.
FIG. 16 is a schematic diagram for explaining the Johnsen-Rahbek effect depending on the contact state between the insulator surface and the surface of the object to be processed.
FIG. 17 is an equivalent circuit diagram for explaining an adsorption principle by the Johnsen-Rahbek effect.
FIG. 18 is a diagram for explaining the relationship between the surface roughness of the insulating layer and the volume resistivity.
FIG. 19 is a diagram for explaining the relationship between the surface roughness of the insulating layer and the electrostatic attraction force.
[Explanation of symbols]
1 CVD apparatus as an example of vacuum processing equipment
2 treatment room
3 Shower head as a processing gas supply means
21 Mounting table
22 Base material
23 First insulator
24, 25 Conductor constituting an electrostatic chuck and corresponding to one of the power-supplied parts
26 A heater corresponding to another one of the power-supplied parts
26a Heating element
27 Second insulator
60 Power supply unit
62 Receptacle terminal
62B Insulating layer
62C contact
64 plug terminal

Claims

A processing chamber for processing an object to be processed under vacuum;
A mounting member provided in the processing chamber and having a mounting surface for mounting the object to be processed;
Electrostatic adsorption means provided on the mounting surface for adsorbing the object to be processed;
Heating means for heating the object to be processed;
A processing gas supply means for supplying a processing gas for processing the object to be processed into the processing chamber,
The mounting member includes a base material, a first insulating layer formed on the surface of the base material, and a second insulating layer provided on the first insulating layer,
There is a conductive layer between the first insulating layer and the second insulating layer on the mounting surface side of the mounting member, and the first insulating layer, the second insulating layer, and the conductive layer The electrostatic adsorbing means comprises a layer,
The heating means includes a heating body provided between the first insulating layer and the second insulating layer on the surface side opposite to the mounting surface of the mounting member,
The base material of the mounting member is carbon (C),
The first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are pyroretec boron nitride (P-BN), silicon oxide (SiO ₂ ), aluminum nitride (AlN), alumina (Al ₂ O ₃ ), and silicon nitride. A vacuum processing apparatus comprising a material selected from (SiN).

Oite to claim 1,
The vacuum processing apparatus, wherein the first insulating layer and / or the second insulating layer of the mounting member is a chemical vapor deposition (CVD) film.

Oite to claim 1,
The heating body is provided spirally or concentrically at a predetermined interval,
The vacuum processing apparatus, wherein the thickness of the base material is set larger than the arrangement interval of the heating bodies.

Oite to claim 1,
The second insulating layer has a volume resistivity of 10 ⁶ to 10 ¹² Ω · cm and a surface roughness Ra of the adsorption surface of 0.2 to 3.1 μm during the processing of the object. A vacuum processing apparatus.

In claim 4 ,
The vacuum processing apparatus, wherein the second insulating layer has a volume resistivity of 10 ¹⁰ to 10 ¹¹ Ω · cm during processing of the object to be processed.

In claim 4 ,
The vacuum processing apparatus, wherein the second insulating layer has an adsorption surface with a surface roughness Ra of 0.8 to 1.0 μm.

A mounting member having a mounting surface for mounting the object to be processed;
Electrostatic adsorption means for adsorbing the object to be processed, provided on the placement surface of the placement member;
Heating means for heating the object to be processed,
The mounting member includes a base material, a first insulating layer formed on the surface of the base material, and a second insulating layer provided on the first insulating layer,
It has a conductive layer between the first insulating layer and the second insulating layer on the mounting surface of the mounting member, and the first insulating layer, the second insulating layer, and the conductive layer And constitutes the electrostatic adsorption means,
The heating means includes a heating body provided between the first insulating layer and the second insulating layer on the surface side opposite to the mounting surface of the mounting member,
The base material of the mounting member is carbon (C),
The first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are pyroretec boron nitride (P-BN), silicon oxide (SiO ₂ ), aluminum nitride (AlN), alumina (Al ₂ O ₃ ), and silicon nitride. A mounting table comprising a material selected from (SiN).

In claim 7 ,
The mounting table, wherein the first insulating layer and the second insulating layer of the mounting member are chemical vapor deposition (CVD) films.

In claim 7 ,
The heating body is provided spirally or concentrically at a predetermined interval,
The mounting table is characterized in that a thickness of the base material is set larger than an arrangement interval of the heating bodies.

In claim 7 ,
The second insulating layer has a volume resistivity of 10 ⁶ to 10 ¹² Ω · cm during processing of the object to be processed, and a surface roughness Ra of the adsorption surface thereof is 0.2 to 0.3 μm. A mounting table.

In claim 10 ,
The mounting table, wherein the second insulating layer has a volume resistivity of 10 ¹⁰ to 10 ¹¹ Ω · cm during processing of the object to be processed.

In claim 10 ,
The mounting table, wherein the second insulating layer has a surface roughness Ra of 0.8 to 1.0 μm.