JP4082720B2

JP4082720B2 - 基板表面処理装置

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Publication number: JP4082720B2
Application number: JP2002247948A
Authority: JP
Inventors: 康実佐護; 真義池田; 一秋金子; 大輔近藤; 修森田
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2002-08-28
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: JP2003158120A

Description

【発明の所属する技術分野】
【０００１】
本発明は基板表面処理装置に係り、特に、均一なガス流分布を形成するとともに、面内温度均一性に優れかつ処理中の温度変化を抑えたガス放出機構を有する基板表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチングやＣＶＤ等のガスを用いた表面処理は、基板及びその周辺部材の温度及びガスの流れにより大きく影響される。従って、安定した処理を連続して行うには、基板の温度制御機構のみならず、均一なガス流分布を形成でき、かつ所定の温度に制御されたガス放出機構が必要となる。
【０００３】
従来のガス放出機構を図１１を参照して説明する。
図１１は、特開平７−３３５６３５号公報に開示されたドライエッチング装置の構造を示す模式的断面図である。
図に示すように、処理室１００内部に、基板１０５に対向して対向電極となるガス放出機構１０１が配置される。この対向電極１０１は、多数のガス吹出孔１０４ａを有する板１０４、これを固定する補強板１０３、及び冷却水路１０６を内蔵する冷却ジャケット１０２から構成され、絶縁体１０８を介して処理室１００に固定されている。冷却ジャケット１０２及び補強板１０３には、板の吹出孔１０４ａに連通するようにガス通路１０２ａ、１０３ａが形成されている。板１０４はロウ付け等により厚さ１０ｍｍ程度の補強板１０３に固定され、補強板はさらにボルト１０９により冷却ジャケット１０２に固定される。また、補強板と板の対向する面には、吹出孔１０４ａとガス通路１０３ａとの位置あわせを容易とするための複数のガス分散溝１０３ｂ，１０４ｂが互いに直交するように形成されている。ガス導入管１１０を通して導入されるガスは、ガス流路１０７で分散し、ガス通路１０２ａ、１０３ａ、ガス分散路１０３ｂ、１０４ｂを通り、ガス吹出孔１０４ａから処理室１００内に放出される。
また、冷却ジャケット１０２には、冷却水路１０６が形成され、冷却水は冷却水供給管１０６ａから供給され排出管１０６ｂに排出される。プラズマに曝される板は、冷却ジャケットと補強板、及び補強板と板との熱伝達により間接的に冷却される。このようにして、板の温度上昇を抑えエッチング処理の均一性を図っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者が超微細パターンの高速エッチング処理方法を研究開発するなかで、ガス放出機構の構成とエッチングパターン精度との関係を種々検討したところ、より微細なパターンを形成するためには、ガス流分布のより一層の均一化と板のより高精度な温度制御が不可欠であり、図１１に示したガス放出機構では、両者を同時に満足させることは困難であることが明らかになった。
【０００５】
即ち、図１１では補強板を介して板を間接的に冷却する構成としているため、処理条件によって板の冷却能力が不足し、パターンが微細化するにつれて、エッチング均一性が低下することが分かった。そこで、冷却能力を高めるために冷却水路を大きくする検討を行ったが、所望の冷却能力は得られるものの、このためにはガス吹出孔の密度を低下せざるを得ず、このためガス流分布の均一性が低下することになり、結果的に十分なエッチング均一性が得られないことが分かった。
【０００６】
さらに、処理を連続して繰り返し行う場合には、処理開始から所定の期間はエッチング特性が安定せず、所望の特性が得られない期間があり、この間の処理は無駄になるという問題がある。この問題は、パターンがより微細化するにつれて深刻となり、０．１３μｍパターンの場合、処理開始から１５〜２０枚程度の処理は無駄になることが明らかになった。
【０００７】
また、図１１のガス放出機構は、板をロウ付け等により補強板に貼り付ける構成としているため、貼り付け時に板表面が汚染されやすく、エッチング特性を低下させる原因となるとともに、ガス吹出孔を閉塞することなく貼り付けるのは容易でなく、作業は熟練を要ししかも煩雑であるという問題もあった。なお、この問題を回避するために、板の一部をボルトで締め付け固定する方法も開示されているが、十分な冷却効果が得られず、また均等な圧力で固定するのは容易ではないため、温度分布が大きくなるという問題があった。さらに、処理中の熱により板が破損し易いという問題があった。
さらに、レジストと反応する活性種を除去するために、板はスカベンジャー材で構成するのが好ましいが、ＳｉやＳｉＯ_２等の材料に溝等の複雑な形状を
形成すると処理中の熱履歴により割れ易くなるという問題があった。
【０００８】
以上のガス流分布及び板温度分布の問題は、エッチング装置に限らず他の表面処理装置でも発生するものである。例えば、熱ＣＶＤ装置のガス放出機構に温度分布があると、熱の高い部分で分解が進みすぎ板のその部分に膜が堆積し、これが剥離してパーティクル発生の原因になる。また、場合によっては板の温度分布に対応して基板上の膜堆積速度が変化してしまうという問題があった。
【０００９】
本発明者は、かかる知見を基に更に検討を進め、特にエッチング装置について、ガス放出機構の構造及びその構成部材の配置とエッチング特性、再現性との関係を鋭意検討することにより、本発明を完成したものである。
即ち、本発明は、均一なガス流分布の形成を可能とするとともに、板の温度及びその分布の制御性に優れたガス放出機構を実現し、均一な処理を連続して行うことが可能な表面処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課埋を解決するための手段】
本発明の第１の表面処理装置は、内部に基板を載置する基板載置機構及びガス放出機構を対向して配置した処理室と、該処理室内部を排気する排気手段と、前記ガス放出機構にガスを供給するためのガス供給手段と、からなり、前記ガス放出機構を通して前記処理室内部に導入されるガスにより前記基板を処理する表面処理装置において、前記ガス放出機構は、上流側から、前記ガス供給手段と連通するガス分散機構、多数のガス通路を有しかつ冷媒流路又はヒータが設けられた板の冷却又は加熱機構、及び前記多数のガス通路と連通する多数のガス吹出孔を有する板の順に配置した構成とし、前記板を、静電吸着機構又は前記板の周辺部を把持する把持部材により、前記板の冷却又は加熱機構に固定したことを特徴とする。
【００１１】
このように、ガス放出機構を、ガス上流側からガス分散機構、冷却又は加熱機構、及び板の順に配置することにより、均一なガス流分布を形成できるとともに、板が加熱又は冷却機構に直接接触し、しかも静電吸着機構や把持機構により均一に圧着されるため、板の冷却及び加熱効率並びにその均一性は大幅に改善され、板表面全面を所定の温度で均一に保つことが可能となる。
【００１２】
本発明の第２の表面処理装置は、内部に基板を載置する基板載置機構及びガス放出機構を対向して配置した処理室と、該処理室内部を排気する排気手段と、前記ガス放出機構にガスを供給するためのガス供給手段と、からなり、前記ガス放出機構を通して前記処理室内部に導入されるガスにより前記基板を処理する表面処理装置において、前記ガス放出機構を、上流側から、前記ガス供給手段と連通する第１のガス分散機構、多数のガス通路を有しかつ冷媒流路又はヒータが設けられた板の冷却又は加熱機構、第２のガス分散機構、及び前記ガス通路の数よりも多数のガス吹出孔を有する板の順に配置し、前記第２のガス分散機構により前記ガス通路と前記ガス吹出孔とを連通させる構成とし、前記板を、静電吸着機構又は前記板の周辺部を把持する把持部材により、前記板の冷却又は加熱機構に固定したことを特徴とする。
【００１３】
第２のガス分散機構を板と冷却又は加熱機構との間に設けて、冷却又は加熱機構のガス通路を分岐させることにより、冷媒通路等の直下にもガス吹出孔を設けることが可能となる。即ち、冷却能力の大きな冷媒流路を設ける場合であっても、均一なガス流分布に不可欠な高密度のガス吹出孔を配置することが可能となる。この結果、上記本発明の第１の表面処理装置と同じく、均一なガス流分布を維持しつつ、板の温度上昇の抑制及び温度均一性の向上が可能となり、均一な処理を安定して繰り返し行うことができる。
【００１４】
さらに、本発明において、前記第２のガス分散機構は、厚さを０．１ｍｍ以下の空間とし、該空間の圧力が１００Ｐａ以上となるように構成するのが好ましい。これにより、冷却又は加熱機構と板との間で、ガスを介した熱伝達が大きくなり、冷却効率が向上する。また、前記ガス吹出孔の直径を０．０１〜１ｍｍとするのが好ましく、０．２ｍｍ以下とするのがより好ましい。これによりガス流の分布を一層均一に制御することができ、基板全面でガスを均一に流すことができる。
なお、本発明の表面処理装置は、ガス放出機構に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させて処理を行うプラズマ処理装置に好適に適用される。
【００１５】
また、前記板と前記冷却又は加熱機構あるいは第２のガス分散機構との接触面を互いに嵌合する凹凸部を設けることにより、板の冷却効率、加熱効率、及び板温度の均一性は一層向上する。
また、前記板を、柔軟性を有する伝熱シートを介して前記冷却又は加熱機構にあるいは前記第２のガス分散機構に固定しても良く、接触面の微少な凹凸内に伝熱シートが入り込むことにより、熱伝達性が向上する。
前記板の材質としては、特にエッチング装置の場合は、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ又はカーボン等の非金属材料が好適に用いられる。
【００１６】
【発明実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態として、本発明を表面処理装置の１つであるエッチング装置に適用した場合について以下に説明する。
図１は、本発明のエッチング装置の一構成例を示す模式的縦断面図であり、処理ガスをガス放出機構から基板に向けて吹き出すとともに、ガス放出機構に高周波電力を供給してプラズマを発生させ、これにより基板のエッチング処理を行う装置である。即ち、本実施の形態では、ガス放出機構が基板載置電極に対向して配置される対向電極の役割を担っている。
【００１７】
図１に示すように、処理室１内には、対向電極（ガス放出機構）２と、基板４０を載置する基板載置電極（基板載置機構）７とが対向して配置され、それぞれ絶縁体１２ａ，１２ｂを介して処理室１に固定されている。処理室内部は、バルブ１３を介して排気手段（不図示）に連結されている。対向電極２は、プラズマ発生用の第１の高周波電源１４に連結されるとともに、ガス導入管１０を介してガスボンベ、マスフローコントローラー及びストップバルブ等からなるガス供給手段２２に連結されている。
【００１８】
対向電極２は、ガス分散機構４と、多数のガス通路５ａを有する冷却ジャケット（冷却機構）５と、ガス通路５ａと連通するガス吹出孔６ａを有する板６とからなり、これらが円筒状の枠体３内部に配置、固定されている。冷却ジャケット５の内部には冷媒流路５ｂが設けられ、冷媒は導入管５ｃから、例えば枠体３に設けられた配管を通り冷媒通路５ｂに供給され、排出管５ｄを通して排出される。なお、ガス分散機構は、多数の小孔を有するガス分散板４ａが内部に１又は複数配置された構成のものが好適に用いられる。
【００１９】
図２は、板６の固定方法の一例を示す拡大図であり、板６は環状の留め具２４とネジ２５とからなる把持機構により、冷却ジャケット５に直接接触して固定されている。このような把持機構を用いることにより、全周にわたり板６を固定するため、ネジで板の一部を締め付けて固定する場合と異なり、板６をより強い力でかつ均一に冷却ジャケット５に圧着することができる。この結果、熱伝達率が上昇して冷却効果が向上するだけでなく、圧着による板６の破損も回避できる。また、ロウ付け、接着剤等により貼り付ける場合のように、不純物汚染やガス吹出孔の閉塞によるエッチング処理特性が低下するという問題も解消することができる。
ガス導入管１０を通して対向電極内部に供給されるプロセスガスは、ガス分散板４ａの小孔を通って、ガス分散機構内の全体で均一に広がった後、冷却ジャケット５のガス通路５ａを通り、板６のガス吹出孔６ａから処理室１の内部に均一に流れ出す。
【００２０】
以上のように、ガスの上流側からガス分散板４ａ、冷却ジャケット５、板６の順序で配置し、冷却ジャケット５と板６とを直接接触させ、しかも均一な力で圧着固定する構造としているため、プロセスガスを基板４０に向かって均一に流れ出させることが可能となるとともに、板６が効率よく均一に冷却されることになる。
即ち、プロセスガスが板の多数のガス吹出孔から基板に向かって均一に流れ出すため、基板表面をエッチングする活性種の濃度差が均一になり、エッチングレートやコンタクトホール形状を基板面内で均一にすることができる。また、高いＲＦ電力を対向電極２や基板載置電極７に投入する処理条件であっても、板の温度上昇が効果的に抑えられ、基板側に低融点物質が堆積してエッチングレートが低下したり、コンタクトホールのエッチング不良発生の問題等を防止することができる。
【００２１】
一方、基板載置電極７は、その上部に基板を静電吸着する静電チャック９が取り付けられ、内部には冷媒流路８が形成されている。冷媒は導入管８ａを通して供給され、排出管８ｂを介して排出される。この冷媒により静電チャックを介して基板は所定の温度に冷却される。この基板載置電極７は、基板のバイアス制御用の第２の高周波電源１５及び基板静電吸着用の直流電源１７に接続されている。また、第２の高周波電源１５及び直流電源１７と基板載置電極７の間には、ブロッキングコンデンサ１６及び高周波カットフィルタ１８が取り付けられ、相互の干渉を防止している。
さらに基板載置電極７には、基板搬出入時に基板４０を上下に移動させるための突き出しピン１９が通る貫通孔２０が形成され、貫通孔はベローズ２１及び底板２１ａにより大気と遮断されている。この底板２１ａには、突き上げピン１９が固定されている。
【００２２】
図１のエッチング装置を用いたエッチング処理は、例えば、次のようにして行う。ベローズ２１の底板２１ａを駆動機構で押し上げ、突き上げピン１９を上昇させる。この状態で、ゲートバルブ（不図示）を介して基板を保持したロボットハンドを挿入し、基板を突き上げピン１９上に載置する。続いて、突き上げピンを下降させ、基板４０を静電チャック９の上に載置し、直流電源１７から所定の電圧を印加して基板を静電吸着する。
次いで、ガス供給系２２からガス導入管１０、対向電極２を介して、プロセスガスを処理室１内に供給して所定の圧力に設定する。その後、対向電極２に第１の高周波電源１４からＶＨＦ帯（例えば６０ＭＨｚ）の高周波電力を、基板載置電極７には第２の高周波電源１５からＨＦ帯（例えば１．６ＭＨｚ）の高周波電力をそれぞれ印加する。ＶＨＦ帯の高周波電力によって高密度のプラズマが発生し、エッチングに寄与する活性種が生成する。一方、ＨＦ帯の高周波電力によってイオンエネルギをプラズマ密度とは独立に制御することができる。即ち、２つの高周波電力を適宜選択することにより、目的とするエッチング特性を得ることができる。
【００２３】
このようなエッチング処理を繰り返し行うと、上述したように、板の温度は平衡に達するまでの間、徐々に上昇し、パターン形状も変化することになる。しかし、本実施形態のガス放出機構は冷却効率が改善されるため、板温度が平衡に達するまでの処理回数を減少させることができる。例えば、０．１３μｍパターンの場合、エッチング処理を開始してから安定したエッチング特性が得られるまでの処理回数は１０回程度となった。また、板の温度分布がより均一となり、基板面内でのエッチングレートやコンタクトホール形状等の均一性が向上した。
即ち、図１に示した装置構成とすることにより、ガス流分布の均一性と板の効率的冷却との両方を同時に達成することが可能となり、より微細パターンのエッチング処理を安定かつ生産性良く行うことができる。
【００２４】
なお、本発明において、板のガス吹出孔６ａの直径は０．０１ｍｍ〜１ｍｍとするのが好ましく、０．２ｍｍ以下とするのがより好ましい。この範囲で、ガス吹出孔からガス流分布の制御が容易となり、均一なガス流を形成することができる。なお、板の厚さは、通常１．０〜１５．０ｍｍである。
また、冷却ジャケットのガス通路５ａと板のガス吹き出し６ａとの孔位置を相互に適当にずらせてコンダクタンスを小さくしてもよく、これにより流量が制限され、またプラズマが電極内部に入り込みにくくなる。これは、板に小孔を形成するのが困難な場合に好適に用いられる。なお、ガス通路の孔径は、通常１．０〜３．０ｍｍが好適に用いられる。
また、ガス分散板４ａの小孔の直径は、０．１〜３．０ｍｍが用いられる。なお、小孔の直径及び数（密度）は、ガス分散板の面内で圧力勾配を小さくし、かつこの圧力勾配に見合った直径や数とするのが好ましく、これにより、より均一なガス吹き出しを実現することができる。
【００２５】
次に、本実施形態の他の態様例を図３〜図５に示す。
図１では、板６と冷却ジャケット５とを直接接触させる構成としたが、図３に示すように、両者の間に熱伝導性が高く、かつ柔軟性のある伝熱シート２６を介在させてもよい。このような伝熱シートを介在させることにより、伝熱シートが微少の凹凸に入り込み、実質的な接触面積が増大して熱伝達率が向上する。伝熱シートとしては、厚さ１０〜５００μｍのインジウム等の金属シートやシリコン樹脂、導電性ゴム等の高分子シート等が用いられる。
【００２６】
図４は、図１の板把持機構の代わりに、静電吸着機構を設けたものである。これは、誘電体の内部に双極電極２７ａを配置した静電チャック２７を冷却ジャケット５に取り付け、双極電極２７ａに電源２８から所定の電圧を印加し、板を静電吸着により固定する方法である。静電チャックを用いることにより、板全体をより均一な力で押しつけることができるため、冷却の効率及び均一性はさらに向上する。また、板の交換も容易となる。なお、静電チャックは、双極電極を用いたものに限らないことは言うまでもない。
【００２７】
図５に示したガス放出機構は、板６及び冷却ジャケット５の対向する面に、互いに嵌合する凹凸部２９を形成して両者の接触面積を増加させ、熱伝導を改善したものである。この構造は、板が部分的に加熱され熱で曲がろうとしても、凹凸の嵌め合い部分が曲がりを抑制する。同時に、曲がりの応力が嵌め合い部分での接触面積及び圧力を増加させる方向に働き、熱伝達が増加するため、従来の問題点、即ち、板の曲がりによりその部分に隙間が生じ、その結果温度がさらに上昇して温度分布が増加するという問題を防ぐことができる。
なお、以上の実施形態のガス分散機構は、冷却ジャケット上部の空間内に１又は複数のガス分散板を配置する構成としたが、本発明においては、必ずしもガス分散板は必要ではない。即ち、ガス導入管と冷却ジャケットとの間に単に空間を設けるようにしてもよい。
【００２８】
本発明の第２の実施形態を図６に示す。
本実施形態のガス放出機構は、ガスの上流側から、１又は複数のガス分散板４ａからなる第１のガス分散機構、冷却ジャケット５、第２のガス分散機構１１、板６の順序で配置した構造となり、第２の分散機構を配置した点が上記第１の実施形態と異なる。冷却ジャケット５と板６との間に第２のガス分散機構を設けることにより、冷媒流路の大型化、即ち冷却能力の増大を図りつつ、ガス流分布の均一化のために冷媒流路５ｂの真下にもガス吹出孔を配置できる構造としたものである。
【００２９】
この第２の分散機構１１は、例えば、冷却ジャケット５のガス通路５ａに対応して多数の小孔１１ａを形成した第１の円板と、板６のガス吹出孔６ａに対応する小孔１１ｃとガス通路５ａを通して供給されるガスを小孔１１ｃに送るための分岐用凹部１１ｂを形成した第２の円板とを銀ロウ付けやインジウム等によるボンディングにより貼り付けることにより作製することができる。この第２の分散機構は、例えば、多数のネジにより全面を均等な力で冷却ジャケットに取り付けられる。
このような構造とすることにより、冷却ジャケットに大きな冷媒流路５ｂを形成することができ、しかも、ガス吹出孔を高密度（好ましくは、１ｃｍ^２に１個以上）に形成することができるため、ガス流分布の均一性を維持しつつ高い冷却効果を得ることができる。
なお、第２の分散機構としては、上記第２の円板だけを用いる構成であって良い。また、固定方法もネジでなくロウ付け、ボンディングによる方法を用いても良い。
【００３０】
第２の実施形態は、第２のガス分散機構を冷却ジャケットとは別個に設けた構成としたが、冷却ジャケット自体にガス分散機構を形成しても良い。この構成例を図７，８に示す。
図７（ａ）及び７（ｂ）は、それぞれ、ガス放出機構の模式的断面図及びＡ−Ａ矢視図である。
図７の構成例では、冷媒流路５ｂの真下に形成したガス吹出孔６ａ１とガス通路５ａと連通するように分岐用溝３１を冷却ジャケットに形成し、冷媒流路５ｂ直下にもガス吹出孔を配置できる構造としたものである。
【００３１】
ガス通路５ａを分岐用溝３１を介して複数のガス吹出孔６ａ１に連結させる構造とすることにより、即ち、一つのガス通路５ａから板の複数のガス吹出孔６ａ、６ａ１にガスを導くように板と冷却ジャケットの接触面部に分岐用溝３１を設けることにより、冷媒流路真下にもガス吹出孔６ａ１を配置することが可能となる。このようにして、ガス流の均一化と冷却効果の両者を同時に改善したものである。
ここで、ガス通路５ａの下の吹出孔６ａと分岐用溝３１につながる吹出孔（即ち、冷媒流路真下のガス吹出孔）６ａ１とでは、コンダクタンスに差が生じガス吹き出し量に差が生じる場合がある。この場合は、ガス通路５ａ直下の孔径を小さくするか、なくすことにより全体のガス流均一性を確保することができる。なお、ガス分岐用溝３１の幅は、均一なガス流形成及び冷却効率の観点から、０．１〜２ｍｍ程度とするのが好ましい。
【００３２】
図８の構成例は、ガス通路の分岐通路３１を冷却ジャケット内部に形成し、これをガス吹出孔６ａ１に接続したものである。このような構造にすることにより、図７に比べ冷却効率は更に向上する。
このような構造の冷却ジャケットは、例えば、冷媒流路５ｂとガス通路５ａを形成した部分と、ガス吹出孔６ａ，６ａ１及びガス分岐用溝３１を形成した部分を銀ロウ等のロウ付けや、インジウムなどの柔軟性のある低融点金属や半田などでボンデイングして一体化することにより作製することができる。また、熱伝達は小さくなるが、熱伝導性のある高分子ゴムや繊維状の金属を含むゴム等を挟んだり、これらで接着してもよい。
【００３３】
本発明の第３の実施形態を図９を用いて説明する。
本実施形態では、冷却ジャケット５の板側を円板状に切削し、この空間を第２のガス分散機構１１とし、板の冷却を板と冷却ジャケット間の熱伝導に加えて、処理に用いるガスを介した熱伝達を利用する構成としたものである。
このためには、第２の分散機構（円板状空間）１１の厚さを０．１ｍｍ以下とし、内部の圧力を１００Ｐａ以上とするのが好ましい。このように構成することにより、処理に用いるガスを介した冷却ジャケット５と板６との熱伝達が大きく増加し、板の冷却効率を一層向上させることができる。なお、圧力の上限は機械的強度に問題がなければ特に制限はないが、通常１０ｋＰａ程度以下の圧力が用いられ、２〜４ｋＰａとするのが好ましい。
このように、第２分散機構１１内部の圧力は処理室１内部と比べて高くなることから、冷却ジャケット５及び板６間でのガスリークを抑制するためのＯ−リング４１等のシール材を配置するのが好ましい。また、第２の分散機構１１内部の圧力を測定するために、上記空間１１は、例えば、水冷ジャケット５，枠体３，絶縁体４６，処理室壁１’及び連結部材４４を貫通する通路４２を通して圧力計４５と連通されており、部材間にはＯ−リング４３が配置されている。ただし、供給圧力と第２分散機構内部圧力との相関関係を実験又は計算により予め調べておき、供給圧力を測定することにより第２分散機構内部の圧力を求めるようにしてもよい。
なお、第２の分散機構は、上述したように、冷却ジャケット面を切削して形成できるが、リング状の円板を外周部に配置して空間を形成してもよい。また、この空間は円板状に限らず、部分的に板と冷却ジャケットとが接触する形状であってもよい。
【００３４】
以上の実施の形態においては、板６の材質として、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、カーボン等の非金属が好適に用いられる。これらは加工し難く割れやすい材料ではあるが、上記実施形態に示した構成とすることにより、板６自身にガス分散溝等を形成する必要はなくなり、また、取り付け時や処理中の熱履歴に起因する板の破損を回避することができる。但し、加工可能な範囲であれば、板自体に設けても良いことは言うまでもない。
また、例えば、シリコン酸化膜のエッチングにおいては、板をＳｉ等のスカベンジャー材質とするのが好ましく、これらが処理中に発生するフッ素ラジカルを消費するためレジストの細り等が抑えられ、より微細なパターンのエッチング処理が可能となる。
さらに、冷媒には特に制限はなく、例えば、水、フロリナート（商品名）等が用いられる。
なお、エッチング処理においては、冷媒による冷却とＨｅガス等の伝熱ガスによる冷却を併用した構成は、基板の冷却にも好適に用いられる。
【００３５】
以上述べてきた本発明のガス放出機構は、エッチング装置のみならず、プラズマＣＶＤ装置、アッシング装置、熱ＣＶＤ装置等、ガスを用いた種々の表面処理装置に適用することができ、この一例として、熱ＣＶＤ装置に適用した構成例を本発明の第４の実施形態として図１０に示す。
図１０は、熱ＣＶＤ装置の模式的断面図であり、ガス放出機構及び基板載置機構のいずれにも加熱機構が設けられる。ここで、第１の実施例と同じ機構の説明は省略する。
ガス放出機構２は、ガス分散機構４、内部にヒータ３２ｂが組み込まれた加熱機構３２及び板６から構成され、板は図２に示した把持機構（不図示）で固定されている。また基板載置機構７には、上部に静電チャック９が取り付けられ、内部に抵抗体等のヒータ３３が取り付けられている。基板４０は、電源３４からヒータ３３に通電することにより所定の温度に加熱される。
第１の実施形態と同様にプロセスガスを導入しつつ、ヒーター用電源３５で加熱機構３２のヒーター３２ｂに通電すると、板６は効率よく均一に加熱され、適度に加熱分解したプロセスガスがガス孔６ａから均一に流れ出し、基板に均一に良質な膜をつけることができる。
なお、図１〜９で説明した板、ガス通路、第１及び第２のガス分散機構の形状、材質等は、熱ＣＶＤ装置にも適用されるが、この場合は加熱温度に対し十分な耐熱性を有する材質が選択される。
【００３６】
また、以上は、平行平板型の表面処理装置について説明してきたが、ガス放出機構をドーム型や円柱型、矩形、円筒状、多角柱状、多角錐状、円錐状、円錐台状、多角錐台状、円形等の種々の形状にすることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明のガス放出機構を用いることにより、板のガス吹出孔からのガス吹き出し量を均一とし、かつ板を効率よく均一に加熱又は冷却することができる。このため、板の熱による曲がりや割れを防止することができるとともに、エッチンクにおいては、エッチングレートやレジスト選択比、ホール内選択比、コンタクトホール形状を基板全面で均一にすることができる。また、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤやアッシング処理においても、均一な処理速度を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の板把持機構の一例を示す模式図である。
【図３】ガス放出機構の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図４】ガス放出機構の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図５】ガス放出機構の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を示す模式的断面図である。
【図７】ガス放出機構の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図８】ガス放出機構の他の構成例を示す模式的断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示す模式的断面図である。
【図１１】従来のエッチング装置のガス放出機構を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１処理室、
１’ 処理室壁、
２ガス放出機構（対向電極）、
３枠体、
４ガス分散空間（ガス分散機構、第１のガス分散空間）、
４ａ小孔を有するガス分散板、
５冷却ジャケット、
５ａガス通路、
５ｂ冷媒流路、
６板、
６ａガス吹出孔、
７基板載置電極（基板載置機構）、
８冷媒流路、
９静電チャック、
１０ガス導入管、
１１第２の分散空間（第２の分散機構）、
１１ａ導入孔（小孔）、
１１ｃ導出孔（小孔）、
１２ａ，１２ｂ絶縁体、
１３バルブ、
１４，１５高周波電源
１７直流電源、
１９突き出しピン、
２１ベローズ、
２２ガス供給系、
２４環状留め具、
２５ネジ、
２６伝熱性シート、
２７静電チャック、
２７ａ双極電極、
２９凹凸、
３１ガス分岐用溝（通路）、
３２加熱機構、
３２ｂ、３３ヒータ、
４０基板、
４１、４３Ｏ−リング、
４２通路、
４４連結部材、
４５圧力計、
４６絶縁体。

Claims

基板載置機構とガス放出機構を対向して有する処理室と、
前記処理室の内部を排気する排気手段と、
前記ガス放出機構にガスを供給するためのガス供給手段と、を有する
基板表面処理装置において、
前記ガス放出機構は、
上流側に位置し、前記ガス供給手段と連通する第１のガス分散空間と、
下流側に位置する第２のガス分散空間と、
前記第１のガス分散空間と前記第２のガス分散空間との間の冷却又は加熱機構と、
前記第１のガス分散空間と前記第２のガス分散空間とを連通する複数のガス通路と、
前記第２のガス分散空間に隣接した、前記ガス通路の数よりも多数で、かつ前記ガス通路と連通したガス吹出孔を有する板と、
静電吸着機構又は前記板の周辺部を把持する把持部材により、前記板を、前記第２のガス分散空間に固定する固定手段と、
を有することを特徴とする基板表面処理装置。
前記板の前記冷媒流路又はヒータの真下部分に、前記ガス吹出孔を形成したことを特徴とする請求項１に記載の基板表面処理装置。
前記第２のガス分散空間は、厚さを０．１ｍｍ以下の空間とし、該空間の圧力が１００Ｐａ以上となるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の基板表面処理装置。
前記ガス放出機構は高周波電源に接続され、該ガス放出機構に高周波電力を供給することによりプラズマを発生させて処理を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板表面処理装置。
前記ガス吹出孔の直径を０．０１〜１ｍｍとしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板表面処理装置。
前記板と前記第２のガス分散空間との接触面に互いに嵌合する凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板表面処理装置。
前記板を、伝熱シートを介して前記第２のガス分散空間に固定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板表面処理装置。
前記板は、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＣ又はカーボンからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の基板表面処理装置。
一つの前記ガス通路は複数の前記ガス吹出孔に連通していることを特徴とする請求項１に記載の基板表面処理装置。
前記第２のガス分散空間には、前記冷却又は加熱機構のガス通路に対応した導入孔を有する第１の円板と、前記板のガス吹出孔に対応した導出孔を有する第２の円板と、を設け、前記導入孔と前記導出孔を連通させたことを特徴とする請求項９に記載の基板表面処理装置。