JP4397271B2 - Processing equipment - Google Patents

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明は、例えば基板を静電チャックに吸着保持させて、前記基板に対して真空処理を行う装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for performing vacuum processing on a substrate, for example, by holding the substrate on an electrostatic chuck.

半導体デバイスの製造工程の中には、例えばエッチングやCVD(Chemical Vapor Deposition)による成膜処理等のように基板の処理を真空雰囲気にて行うものが多数あり、このような処理を行う真空処理装置は、例えば図17に示すように、処理容器9内に下部電極を兼用する半導体ウエハ(以下、ウエハという。)Wの載置台91を配置すると共に、この載置台91の上方側に上部電極をなすガス供給室92を設けるように構成されている。そして前記載置台91に高周波電源91aよりプラズマ発生用の高周波を印加して、当該載置台91とガス供給室92との間でプラズマを発生させ、このプラズマによりガス供給室92から処理容器9内に導入された処理ガスを活性し、これにより載置台91に載置されたウエハWに対して所定の処理を行うように構成されている。   There are many semiconductor device manufacturing processes that perform substrate processing in a vacuum atmosphere, such as etching or CVD (Chemical Vapor Deposition) film formation, and a vacuum processing apparatus that performs such processing. For example, as shown in FIG. 17, a mounting table 91 for a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W that also serves as a lower electrode is disposed in a processing container 9, and an upper electrode is disposed above the mounting table 91. An constituted gas supply chamber 92 is provided. Then, a high frequency for plasma generation is applied to the mounting table 91 from the high frequency power supply 91a to generate plasma between the mounting table 91 and the gas supply chamber 92, and the plasma supplies the inside of the processing vessel 9 from the gas supply chamber 92. The processing gas introduced into the substrate is activated, whereby a predetermined process is performed on the wafer W mounted on the mounting table 91.

ところで前記載置台91は支持部93の上面に静電チャック層94と、この静電チャック層94の側方を囲むように設けられる導電性のリング体95とを設ける構成とされている。前記静電チャック層94は、例えばタングステンからなるシート状のチャック電極94aの表裏を誘電体例えばアルミナからなる絶縁層94bにて挟んだ構成とされており、図示しない直流電源からチャック電極94aに直流電圧(チャック電圧)を印加し、これにより生じるクーロン力によってウエハWを吸着保持できるようになっている。なお、図17中96は処理容器9内の雰囲気を外部に排出するための排気路である。   By the way, the mounting table 91 is configured such that an electrostatic chuck layer 94 and a conductive ring body 95 provided so as to surround the side of the electrostatic chuck layer 94 are provided on the upper surface of the support portion 93. The electrostatic chuck layer 94 has a configuration in which a sheet-like chuck electrode 94a made of tungsten, for example, is sandwiched between insulating layers 94b made of a dielectric material such as alumina. A voltage (chuck voltage) is applied, and the wafer W can be sucked and held by the Coulomb force generated thereby. In FIG. 17, reference numeral 96 denotes an exhaust path for exhausting the atmosphere in the processing container 9 to the outside.

このような静電チャック層94は、例えば一般的に、支持部93の上面に、下面側の絶縁層94bを構成するアルミナと、チャック電極94aを構成するタングステンと、上部側の絶縁層94bを構成するアルミナと、をこの順序で溶射することにより形成されている。   For example, such an electrostatic chuck layer 94 generally includes an upper surface of the support portion 93, alumina constituting the lower surface side insulating layer 94b, tungsten constituting the chuck electrode 94a, and an upper side insulating layer 94b. It is formed by thermally spraying the constituent alumina.

しかしながら上述の方法にて作成された静電チャック層94は、チャック電極94aへの直流電圧の印加を停止した後も残留吸着力が大きい。また溶射すると溶射表面が突き出る構造になるため、この先端から膜剥れが発生してパーティクルとなり、ウエハの裏面側に当該パーティクルが付着してしまう。さらにプラズマ処理を行った場合等に、載置台91近傍領域等の処理容器9の内部に付着したデポジションを除去するために、静電チャック層94の上面に何も載置していない状態で、処理容器9内に酸素ガスを導入し、この酸素ガスのプラズマによりクリーニングを行う場合があるが、前記酸素ガスのプラズマにより静電チャック層94の表面が損傷してしまうという問題がある。   However, the electrostatic chuck layer 94 formed by the above-described method has a large residual attracting force even after the application of the DC voltage to the chuck electrode 94a is stopped. Further, since the surface of the sprayed surface protrudes when sprayed, film peeling occurs from the tip to form particles, and the particles adhere to the back side of the wafer. Further, when plasma processing is performed, in order to remove the deposition attached to the inside of the processing container 9 such as the region near the mounting table 91, nothing is mounted on the upper surface of the electrostatic chuck layer 94. In some cases, oxygen gas is introduced into the processing container 9 and cleaning is performed with the plasma of the oxygen gas. However, there is a problem that the surface of the electrostatic chuck layer 94 is damaged by the plasma of the oxygen gas.

このようなことから、静電チャック層として焼結板を用いることが検討されており、特許文献1には具体的な構造が記載されている。ここで焼結タイプの静電チャック層を用いた載置台では、例えば図18に示すように、例えばタングステンよりなる電極97aを絶縁層97bにより被覆した構成の焼結板97よりなる静電チャック層97を、例えばアルミニウム等により構成された支持部93にシリコン系の接着性樹脂よりなる接合層98にて接合するように構成されている。   For this reason, the use of a sintered plate as an electrostatic chuck layer has been studied, and Patent Document 1 describes a specific structure. Here, in the mounting table using the sintered type electrostatic chuck layer, for example, as shown in FIG. 18, an electrostatic chuck layer made of a sintered plate 97 having a structure in which an electrode 97a made of tungsten, for example, is covered with an insulating layer 97b. 97 is joined to a support portion 93 made of, for example, aluminum or the like with a joining layer 98 made of a silicon-based adhesive resin.

ところで上述の載置台91では、支持部93に図示しない冷媒流路が形成されており、この冷媒流路に所定温度に調整された冷媒を通流させることにより、当該支持部93の表面を所定の基準温度に調整している。そしてプラズマからの入熱により高温となるウエハの熱を支持部93に逃がすことにより、ウエハ温度が所定温度に制御されるようになっている。   By the way, in the mounting table 91 described above, a refrigerant flow path (not shown) is formed in the support section 93, and the surface of the support section 93 is made predetermined by passing a refrigerant adjusted to a predetermined temperature through the refrigerant flow path. The reference temperature is adjusted. The wafer temperature is controlled to a predetermined temperature by releasing the heat of the wafer, which becomes high temperature by heat input from the plasma, to the support portion 93.

しかしながら上述の焼結タイプの静電チャック層97では、この静電チャック層97と支持部93との間に接合層98が設けられているが、この接合層98を構成するシリコーン系接着性樹脂は熱伝導率が低いことから、ウエハWの熱が支持部93に伝わりにくく、平衡温度が高い上に、ウエハ温度が所定のプロセス温度に安定するまでの温度調整に時間がかかってしまう。このようにウエハの温度調整に時間がかかると、処理開始後直ちにプロセスに移行できないので、結果としてスループットが低下してしまう。   However, in the above-described sintered type electrostatic chuck layer 97, a bonding layer 98 is provided between the electrostatic chuck layer 97 and the support portion 93. A silicone-based adhesive resin constituting the bonding layer 98 is provided. Since the heat conductivity is low, the heat of the wafer W is not easily transmitted to the support portion 93, the equilibrium temperature is high, and it takes time to adjust the temperature until the wafer temperature is stabilized at a predetermined process temperature. Thus, if it takes a long time to adjust the temperature of the wafer, the process cannot be shifted to immediately after the start of processing, resulting in a decrease in throughput.

さらに接合層98の側周面の周囲にはフォーカスリング95が設けられているが、両者の間にはわずかな隙間があるため、処理中に接合層98の側周面が処理ガスの活性化により生成される活性種に晒されてしまう。ここで接合層98を構成するシリコーン系接着性樹脂は特にフッ素(F)ラジカルに対する耐侯性が小さいので、フッ素ラジカルを生成するプロセス例えばフッ素を含むプロセスガスを用いるエッチングにおいては、フッ素ラジカルによってシリコーン系接着性樹脂の側周面が浸食される。浸食された接着性樹脂の側周部位は熱伝導性が悪くなるので、プラズマからウエハに入熱した熱が接着性樹脂の側周面から逃げ難くなる。よって接合層98の浸食に伴ってウエハWの外周部の温度が上昇し、結果的に処理の均一性例えばエッチング速度の面内均一性が悪くなり、早期に静電チャック層97の交換が必要になるという問題がある。   Further, a focus ring 95 is provided around the side peripheral surface of the bonding layer 98. However, since there is a slight gap between the two, the side peripheral surface of the bonding layer 98 activates the processing gas during processing. It will be exposed to the active species generated by. Here, since the silicone-based adhesive resin constituting the bonding layer 98 has particularly low resistance to fluorine (F) radicals, in a process for generating fluorine radicals, for example, etching using a process gas containing fluorine, the silicone-based adhesive resin is formed by fluorine radicals. The side peripheral surface of the adhesive resin is eroded. Since the side peripheral portion of the eroded adhesive resin has poor thermal conductivity, the heat input from the plasma to the wafer is difficult to escape from the side peripheral surface of the adhesive resin. Accordingly, the temperature of the outer peripheral portion of the wafer W increases with the erosion of the bonding layer 98, resulting in poor processing uniformity, for example, in-plane uniformity of the etching rate, and the electrostatic chuck layer 97 needs to be replaced early. There is a problem of becoming.

特開平7−335731号公報(請求項1、段落0080、段落0081、段落0082)Japanese Patent Laid-Open No. 7-335731 (Claim 1, paragraph 0080, paragraph 0081, paragraph 0082)

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、静電チャック層と支持部とを接着する接合層の熱伝導率を高めることにより、基板が所定温度に安定するまでの時間を短縮することができる技術を提供することにある。また本発明の他の目的は、プラズマにより生じた活性種による前記接合層の劣化を抑えることのできる技術を提供することにある。   The present invention has been made based on such circumstances, and the purpose thereof is to increase the thermal conductivity of the bonding layer that bonds the electrostatic chuck layer and the support portion, thereby stabilizing the substrate at a predetermined temperature. It is to provide a technique capable of shortening the time required until. Another object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing deterioration of the bonding layer due to active species generated by plasma.

また本発明の処理装置は、基板に対してプラズマ処理を行うため処理容器と、
前記処理容器に設けられると共に、チャック電極に電圧を印加することにより、前記基板を前記静電吸着力により保持するための、チャック電極を絶縁層で被覆してなる静電チャック層と、
この静電チャック層を支持するための静電チャック層とは材質が異なる支持部と、
この支持部と静電チャック層との間に支持部と静電チャック層とを接合するために設けられる接合層と、
プラズマにより生じる活性種から前記接合層を保護するために前記接合層の側周面を被覆するように設けられた柔軟な熱収縮チューブと、を備えたことを特徴とする。
Further, the processing apparatus of the present invention includes a processing container for performing plasma processing on a substrate,
An electrostatic chuck layer that is provided in the processing container and that covers the chuck electrode with an insulating layer for holding the substrate by the electrostatic adsorption force by applying a voltage to the chuck electrode;
A support portion made of a material different from that of the electrostatic chuck layer for supporting the electrostatic chuck layer;
A bonding layer provided for bonding the support portion and the electrostatic chuck layer between the support portion and the electrostatic chuck layer;
And a flexible heat-shrinkable tube provided so as to cover a side peripheral surface of the bonding layer in order to protect the bonding layer from active species generated by plasma.

記熱収縮チューブの材質としてフッ素樹脂を用いることが望ましい。このフッ素樹脂の好適な例としては、例えばPFA、FEP及びPTFEなどを挙げることができる。また、被覆部材としてフッ素樹脂以外の材質を用いる場合には、その表面部をフッ素によりコーティングすることが好ましい。 It is preferable to use a fluorocarbon resin as the material of the previous SL heat shrinkable tube. Preferable examples of the fluororesin include PFA, FEP and PTFE. Moreover, when using materials other than a fluororesin as a coating | coated member, it is preferable to coat the surface part with a fluorine.

さらにまた、被覆部材を用いる発明においては、静電チャック層及び支持部を接合層よりも外方側に突出させて、これらにより凹部を形成し、被覆部材が凹部内における静電チャック層及び支持部の表面をその復元力により押圧している状態で当該凹部内に嵌合されている構成としてもよい。なお、接合層としては例えばシリコーン系接着性樹脂またはアクリル系性樹脂を用いることができる。   Furthermore, in the invention using the covering member, the electrostatic chuck layer and the support portion are projected outward from the bonding layer, thereby forming a recess, and the covering member is supported by the electrostatic chuck layer and the support in the recess. It is good also as a structure fitted in the said recessed part in the state which is pressing the surface of a part with the restoring force. As the bonding layer, for example, a silicone-based adhesive resin or an acrylic resin can be used.

また、プラズマを発生させるために支持部に高周波電源を供給する構成とする場合には、静電チャック層と支持部との間に、その比誘電率が接合層の比誘電率と同等であるスペーサが介在している構成を採用してもよく、この場合、前記スペーサは、例えばセラミック片であり、前記接合層は、例えば接着性樹脂にセラミック粉末をフィラー材料として混合したものが用いられる。また前記接着性樹脂としては、例えばシリコーン系接着性樹脂またはアクリル系接着性樹脂が用いられる。ここでいう同等とは、前記スペーサの比誘電率をε1、接合層の比誘電率をε2とすると、0.9ε2≦ε1≦1.1ε2が成立するという意味である。このように、スペーサと接合層との比誘電率を同等にすれば、高周波電圧に対するインピーダンスが平面方向で均一になり、従って高周波電力の効率が平面方向で均一になるので、面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。   Further, in the case where a high frequency power supply is supplied to the support portion in order to generate plasma, the relative dielectric constant between the electrostatic chuck layer and the support portion is equal to the relative dielectric constant of the bonding layer. A configuration in which a spacer is interposed may be employed. In this case, the spacer is, for example, a ceramic piece, and the bonding layer is, for example, a mixture of an adhesive resin and ceramic powder as a filler material. In addition, as the adhesive resin, for example, a silicone-based adhesive resin or an acrylic adhesive resin is used. Equivalent here means that 0.9ε2 ≦ ε1 ≦ 1.1ε2 is established, where ε1 is the dielectric constant of the spacer and ε2 is the relative dielectric constant of the bonding layer. Thus, if the relative dielectric constants of the spacer and the bonding layer are made equal, the impedance to the high frequency voltage becomes uniform in the plane direction, and hence the efficiency of the high frequency power becomes uniform in the plane direction. High plasma treatment can be performed.

本発明によれば、接合層の側周面を被覆するように柔軟な熱収縮チューブを設けたので、同様にプラズマにより生じた活性種による接合層の劣化を抑えることができる。さらにこの熱収縮チューブは柔軟な材質であるため、加熱により静電チャック層及び支持部とに熱膨張が生じてもこれを吸収して追随できるので、脆性破壊したり隙間を生じるおそれがなく密着状態が維持できる。


According to the present invention, since the flexible heat-shrinkable tube is provided so as to cover the side peripheral surface of the bonding layer, the deterioration of the bonding layer due to active species generated by plasma can be suppressed. Furthermore, since this heat-shrinkable tube is made of a flexible material, even if thermal expansion occurs in the electrostatic chuck layer and the support part due to heating, it can be absorbed and followed, so there is no risk of brittle fracture or gap formation. The state can be maintained.


〔第1の実施の形態〕
本発明に係る処理装置の第1の実施の形態について、図1及び図2を参照しながら説明する。図1は本実施の形態に係る処理装置であるエッチング装置の一例の全体構造を示す縦断面図である。図中1は処理容器をなす真空チャンバであり、例えばアルミニウムにより気密構造をなすように形成されている。この真空チャンバ1内にはガスシャワーヘッド(処理ガス供給部)を兼ねる上部電極11と、下部電極を兼ねる載置台2とが対向して設けられており、底面には図示しない真空ポンプと連通する排気口10が形成されている。また真空チャンバ1の側壁部には基板である半導体基板、例えばシリコン基板であるウエハWを搬入出するための開口部12、13が形成されており、夫々ゲートバルブGにより開閉自在とされている。この側壁部の外方には開口部12、13を上下に挟む位置に、例えば夫々リング状をなす永久磁石14、15が設けられている。
[First Embodiment]
A first embodiment of a processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of an example of an etching apparatus which is a processing apparatus according to the present embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a vacuum chamber forming a processing container, which is formed to form an airtight structure, for example, from aluminum. In this vacuum chamber 1, an upper electrode 11 that also serves as a gas shower head (processing gas supply unit) and a mounting table 2 that also serves as a lower electrode are provided facing each other, and communicates with a vacuum pump (not shown) on the bottom surface. An exhaust port 10 is formed. Openings 12 and 13 for carrying in and out a semiconductor substrate as a substrate, for example, a wafer W as a silicon substrate, are formed in the side wall portion of the vacuum chamber 1 and can be opened and closed by a gate valve G, respectively. . For example, ring-shaped permanent magnets 14 and 15 are provided outside the side wall portions at positions where the openings 12 and 13 are sandwiched vertically.

上部電極11は、底面に多数の孔部16が形成されると共に上面には図示しないガス供給源から延びるガス供給管17が接続されており、このガス供給管17から供給される処理ガスは、上部電極11内に形成される処理ガス流路18にて拡散し、孔部16を介して載置台2表面に載置されたウエハWの表面へと向かうように構成されている。また上部電極11は接地されている
次いで本実施の形態の要部をなす載置台2について詳細に説明する。載置台2は例えば円柱状に形成され、導電性例えば金属製の支持部をなす支持部21の上面に静電チャック層3を備えた構成とされている。前記支持部(載置台本体)21は例えばアルミニウムにより構成されており、内部には冷媒流路22が形成され、この冷媒流路22に温調部23により所定の温度に調整された冷媒を冷媒供給手段24を介して通流させることにより、支持部21の表面温度が所定の基準温度例えば10℃〜60℃程度に制御されるようになっている。前記冷媒流路22、冷媒供給手段24、冷媒の温調部23が本発明の冷却手段に相当する。
The upper electrode 11 has a large number of holes 16 formed on the bottom surface, and a gas supply pipe 17 extending from a gas supply source (not shown) connected to the upper surface. The processing gas supplied from the gas supply pipe 17 is It diffuses in the processing gas flow path 18 formed in the upper electrode 11 and is configured to go to the surface of the wafer W placed on the surface of the mounting table 2 through the hole 16. Further, the upper electrode 11 is grounded. Next, the mounting table 2 which forms the main part of the present embodiment will be described in detail. The mounting table 2 is formed, for example, in a columnar shape, and includes an electrostatic chuck layer 3 on the upper surface of a support portion 21 that forms a conductive support portion made of metal, for example. The support portion (mounting table main body) 21 is made of, for example, aluminum, and a refrigerant flow path 22 is formed therein. A refrigerant adjusted to a predetermined temperature by a temperature adjustment section 23 is formed in the refrigerant flow path 22 as a refrigerant. The surface temperature of the support portion 21 is controlled to a predetermined reference temperature, for example, about 10 ° C. to 60 ° C. by passing through the supply means 24. The refrigerant flow path 22, the refrigerant supply means 24, and the refrigerant temperature control section 23 correspond to the cooling means of the present invention.

前記静電チャック層3は例えばタングステンよりなるシート状のチャック電極31と、このチャック電極31の表裏面を挟むように設けられる絶縁体例えばアルミナよりなる絶縁層32との焼結体として構成され、例えば厚さが1mm〜2mm程度の板状体よりなる。前記チャック電極31は、抵抗R1を介して直流電源33と接続されている。載置台2は静電チャック層3が組み合わせて設けられた構成となっており、この絶縁層32の表面部(上面)によりウエハWが吸着保持される。   The electrostatic chuck layer 3 is configured as a sintered body of a sheet-like chuck electrode 31 made of tungsten, for example, and an insulator provided so as to sandwich the front and back surfaces of the chuck electrode 31, for example, an insulating layer 32 made of alumina, For example, it consists of a plate-like body having a thickness of about 1 mm to 2 mm. The chuck electrode 31 is connected to a DC power source 33 via a resistor R1. The mounting table 2 has a configuration in which the electrostatic chuck layer 3 is provided in combination, and the wafer W is attracted and held by the surface portion (upper surface) of the insulating layer 32.

前記焼結体よりなる静電チャック層3は、例えばアルミナの粉体とバインダとを混合し加圧焼成したものを上層分と下層分として2枚用意し、下層側の前記加圧焼成体の上面にタングステンの粉体とバインダとを混合したものを塗布する。次いでこの上面に上層側の前記加圧焼成体を設けて、さらに加圧焼成することにより形成されている。   The electrostatic chuck layer 3 made of the sintered body is prepared, for example, by mixing two powders of alumina powder and a binder and press-fired as an upper layer portion and a lower layer portion. A mixture of tungsten powder and binder is applied to the upper surface. Subsequently, the upper layer side pressure fired body is provided on the upper surface, and further formed by pressure firing.

前記支持部21と静電チャック層3との間には、支持部21と静電チャック層3とを接合するための接合層4が設けられている。この接合層4は、例えば熱伝導率の高い多孔質セラミックス41に接着性樹脂を含浸させたものにより構成された、厚さが0.3mm〜0.8mm程度の板状体よりなり、前記支持部21上面と静電チャック層3下面とを前記多孔質セラミックス41の裏表面に夫々接触させるように設けられる。前記多孔質セラミックス41は、例えば0.02W/m・K〜280W/m・K程度の熱伝導率を有する材質例えば窒化アルミニウム(AlN)や炭化ケイ素(SiC)、アルミナ(Al2O3)等により構成される。   A bonding layer 4 for bonding the support portion 21 and the electrostatic chuck layer 3 is provided between the support portion 21 and the electrostatic chuck layer 3. The bonding layer 4 is made of, for example, a plate-like body having a thickness of about 0.3 mm to 0.8 mm, which is made of a porous ceramic 41 having a high thermal conductivity impregnated with an adhesive resin. The upper surface of the portion 21 and the lower surface of the electrostatic chuck layer 3 are provided so as to contact the back surface of the porous ceramic 41. The porous ceramics 41 is made of a material having a thermal conductivity of about 0.02 W / m · K to 280 W / m · K, for example, aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3), or the like. The

このような多孔質セラミックスの製造方法の一例を説明すると、次の通りである。先ず原料粉末に焼結助剤又は不純物を調合し、CIP(Cold Isostatic Press)法などにより成形する。次いで前記成形体を常圧または加圧しながら焼成し、この後表面研磨などの機械加工を施した後、洗浄することにより製造される。また前記接着性樹脂としては、熱伝導率が0.2W/m・K〜2.0W/m・K程度のシリコーン系接着性樹脂又はアクリル系接着性樹脂を用いることができる。   An example of a method for producing such a porous ceramic will be described as follows. First, a sintering aid or an impurity is prepared in the raw material powder and molded by a CIP (Cold Isostatic Press) method or the like. Subsequently, the molded body is fired while being subjected to normal pressure or pressurization, and thereafter subjected to machining such as surface polishing and then washed. As the adhesive resin, a silicone adhesive resin or an acrylic adhesive resin having a thermal conductivity of about 0.2 W / m · K to 2.0 W / m · K can be used.

そして接合層4は、例えば上述の方法にて形成された多孔質セラミックス41に前記接着性樹脂を含浸させることにより形成されるが、この接合層4の形成方法の一例を図3を用いて説明する。図3(a)は多孔質セラミックス41の状態を示し、この前記多孔質セラミックス41の表面に接着性樹脂を塗布する(図3(b)参照)。このように前記接着性樹脂を多孔質セラミックス41に塗布すると、前記接着性樹脂が多孔質セラミックス41の表面近傍領域の孔部42に入り込み、徐々に多孔質セラミックス41の内部まで浸透していく。こうして多孔質セラミックス41の孔部42に接着用樹脂が入り込んだ状態になるが、この状態を本発明では多孔質セラミックス41に接着性樹脂を含浸させた状態という(図3(c)参照)。またこの形成方法において、接着性樹脂としては熱可塑性のものが用いられる。   The bonding layer 4 is formed, for example, by impregnating the porous resin 41 formed by the above-described method with the adhesive resin. An example of a method for forming the bonding layer 4 will be described with reference to FIG. To do. FIG. 3A shows the state of the porous ceramic 41, and an adhesive resin is applied to the surface of the porous ceramic 41 (see FIG. 3B). When the adhesive resin is applied to the porous ceramic 41 in this way, the adhesive resin enters the hole 42 in the vicinity of the surface of the porous ceramic 41 and gradually penetrates into the porous ceramic 41. In this way, the adhesive resin enters the hole 42 of the porous ceramic 41. This state is referred to as a state in which the porous ceramic 41 is impregnated with the adhesive resin (see FIG. 3C). In this forming method, a thermoplastic resin is used as the adhesive resin.

このようにして多孔質セラミックス41に前記接着性樹脂を含浸させた後、この接合層4の側周面の周囲に保護層5を形成する。この保護層5(図示の便宜上図1では示していない)は、接合層4の側周面と、処理ガスのプラズマ化により生じる活性種(ラジカル)との接触を抑え、接合層4のラジカルによる変質を防止するために形成されるものである。このため保護層5は、ラジカルにエッチングされない材質例えばシリカ等の無機系材料により形成される。そして例えば図3(d)に示すように前記無機系材料よりなる保護層5の成分を溶媒に溶解させた液体状の保護層用溶液を、上述のように形成された接合層4の側周面に塗布することにより、例えば接合層4の側周面から1mm程度内側の領域43まで、前記保護層用溶液を含浸させる(図3(e)を参照)。   After the porous ceramic 41 is impregnated with the adhesive resin in this way, the protective layer 5 is formed around the side peripheral surface of the bonding layer 4. This protective layer 5 (not shown in FIG. 1 for convenience of illustration) suppresses the contact between the side peripheral surface of the bonding layer 4 and the active species (radicals) generated by the plasma treatment of the processing gas. It is formed to prevent alteration. For this reason, the protective layer 5 is formed of a material that is not etched by radicals, for example, an inorganic material such as silica. For example, as shown in FIG. 3 (d), a liquid protective layer solution in which the components of the protective layer 5 made of the inorganic material are dissolved in a solvent is used as a side periphery of the bonding layer 4 formed as described above. By applying to the surface, the protective layer solution is impregnated, for example, to the region 43 about 1 mm inside from the side peripheral surface of the bonding layer 4 (see FIG. 3E).

次いでこの接合層4に対して図3(f)に示すように例えば80℃程度の温度で加熱処理(キュア処理)を行うことにより、前記保護層用溶液を固化させる。これにより前記接合層4が形成されると共に、当該接合層4の保護層用溶液が含浸された領域が保護層5として形成される。   Next, the protective layer solution is solidified by subjecting the bonding layer 4 to a heat treatment (curing treatment) at a temperature of about 80 ° C., for example, as shown in FIG. Thus, the bonding layer 4 is formed, and a region impregnated with the protective layer solution of the bonding layer 4 is formed as the protective layer 5.

こうして形成された接合層4は、熱伝導率の高い多孔質セラミックスに接着性樹脂を含浸させているので、接着性樹脂の熱伝導率が低くても、トータルの接合層の熱伝導率は例えば20W/m・K〜40W/m・K程度となる。   Since the bonding layer 4 formed in this manner is impregnated with a porous ceramic having a high thermal conductivity and an adhesive resin, even if the thermal conductivity of the adhesive resin is low, the total thermal conductivity of the bonding layer is, for example, It is about 20 W / m · K to 40 W / m · K.

さらに説明を図1に戻すと、前記載置台2の静電チャック3の周囲には、導電部材をなすリング部材6が設けられている。前記リング部材6は、真空チャンバ1内に発生するプラズマを、載置台2に載置されたウエハWよりも広げて、ウエハ面内のエッチングレートの均一性を向上させるという役割を果たすものであり、導電体例えばシリコン(Si)により構成されている。さらに前記載置台2の内部には、ウエハWの受け渡しを行うための図示しない昇降部材が設けられており、前記載置台2の例えば支持部21には、コンデンサC1及びコイルL1を介してプラズマ発生用高周波を印加するための高周波電源25が接続されている。   Returning further to FIG. 1, a ring member 6 serving as a conductive member is provided around the electrostatic chuck 3 of the mounting table 2. The ring member 6 plays a role of spreading the plasma generated in the vacuum chamber 1 more than the wafer W mounted on the mounting table 2 and improving the uniformity of the etching rate within the wafer surface. The conductor is made of, for example, silicon (Si). Further, an elevating member (not shown) for transferring the wafer W is provided inside the mounting table 2. Plasma, for example, is generated in the supporting unit 21 of the mounting table 2 via the capacitor C 1 and the coil L 1. A high frequency power supply 25 for applying a high frequency for operation is connected.

ここで前記載置台2の具体的な製造方法の一例について図4により記載する。例えば図4(a)に示すように、支持部21の上に接着性樹脂を塗布し、この上に多孔質セラミックス41を載置する。次いで前記多孔質セラミックス41表面に接着性樹脂を塗布することにより多孔質セラミックス41に接着性樹脂が含浸された接合層4を形成する。次に図4(b)に示すように、前記接合層4の上に上述の手法にて形成された焼結体よりなる静電チャック層3を載置する。続いて図4(c)に示すように前記接合層4の周囲に保護層5を形成するための保護層用溶液を塗布する。続いて図4(d)に示すように所定の温度例えば130℃で所定時間キュア処理を行い、接合層4の接着用樹脂を軟化させた後冷却して再び接着性樹脂を固化すると共に保護層5を形成し、こうして載置台2を製造する(図4(e)参照)。図3または図4に示すように、前記接合層は、別途形成するか、あるいは、支持部上で形成することができる。   Here, an example of a specific manufacturing method of the mounting table 2 will be described with reference to FIG. For example, as shown to Fig.4 (a), adhesive resin is apply | coated on the support part 21, and the porous ceramic 41 is mounted on this. Next, an adhesive resin is applied to the surface of the porous ceramic 41 to form the bonding layer 4 in which the porous ceramic 41 is impregnated with the adhesive resin. Next, as shown in FIG. 4B, the electrostatic chuck layer 3 made of a sintered body formed by the above-described method is placed on the bonding layer 4. Subsequently, as shown in FIG. 4C, a protective layer solution for forming the protective layer 5 is applied around the bonding layer 4. Subsequently, as shown in FIG. 4D, a curing process is performed at a predetermined temperature, for example, 130 ° C. for a predetermined time, the adhesive resin of the bonding layer 4 is softened and then cooled to solidify the adhesive resin again and the protective layer. 5 is formed, and thus the mounting table 2 is manufactured (see FIG. 4E). As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the bonding layer can be formed separately or on the support.

次いで本実施の形態の作用について説明する。先ずゲートバルブGを開き、開口部12(または13)を介して図示しない搬送アームにより、ウエハWが真空チャンバ1内の、静電チャック層3の表面に載置される。そして搬送アームが退出してゲートバルブGを閉じた後、排気口10を介して真空チャンバ1内の真空引きを行って、例えば内部圧力が10-2〜10-3Paに維持されるように調節を行う。このときチャック電極31に直流電圧が印加され、ウエハWはクーロン力により静電チャック3層の表面に保持される。 Next, the operation of this embodiment will be described. First, the gate valve G is opened, and the wafer W is placed on the surface of the electrostatic chuck layer 3 in the vacuum chamber 1 by the transfer arm (not shown) through the opening 12 (or 13). Then, after the transfer arm is retracted and the gate valve G is closed, the vacuum chamber 1 is evacuated through the exhaust port 10 so that the internal pressure is maintained at, for example, 10 −2 to 10 −3 Pa. Make adjustments. At this time, a DC voltage is applied to the chuck electrode 31, and the wafer W is held on the surface of the three layers of the electrostatic chuck by the Coulomb force.

そしてウエハWに向けて処理ガス例えばC4F8ガスの供給を行うと共に、下部電極をなす載置台2に高周波電源25から高周波電圧を印加してプラズマを高密度化する。これにより処理ガスが活性化され、この活性種により、ウエハW表面の例えばシリコン酸化膜のエッチングが行われる。   Then, a processing gas such as C4F8 gas is supplied toward the wafer W, and a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 25 to the mounting table 2 forming the lower electrode to increase the density of the plasma. As a result, the processing gas is activated, and, for example, the silicon oxide film on the surface of the wafer W is etched by the activated species.

この際ウエハWはプラズマに晒されて、例えばウエハWは高温に加熱されるが、支持部21の表面は冷媒流路22により基準温度例えば60℃に設定されているため、前記ウエハWの熱は静電チャック層3、接合層4を介して支持部21に速やかに移動していき、このプラズマによるウエハWの加熱と支持部21の基準温度により、処理中のウエハWの温度は所定のプロセス温度例えば100℃に制御される。こうしてエッチングが終了した後、搬入時と逆の順序でウエハWが真空チャンバ1から搬出される。   At this time, the wafer W is exposed to plasma, for example, the wafer W is heated to a high temperature. However, since the surface of the support portion 21 is set to a reference temperature, for example, 60 ° C. by the refrigerant flow path 22, Quickly moves to the support portion 21 via the electrostatic chuck layer 3 and the bonding layer 4, and the temperature of the wafer W during processing is predetermined by the heating of the wafer W by the plasma and the reference temperature of the support portion 21. The process temperature is controlled to 100 ° C., for example. After the etching is thus completed, the wafer W is unloaded from the vacuum chamber 1 in the reverse order of loading.

このような構成では、熱伝導率が高い多孔質セラミックス41に接着性樹脂を含浸させてなる接合層4にて支持部21と静電チャック層3とを接合しているので、高い接着力を確保しながら、当該接合層4の熱伝導率を高くすることができる。つまり静電チャック層3と支持部21との接着剤としては接着力の高いシリコーン系接着性樹脂が用いることが望ましいが、このシリコーン系接着性樹脂は熱伝導率が低い。このためシリコーン系接着性樹脂をそのまま用いるのではなく、熱伝導率の高い多孔質セラミックス31に含浸させ、この多孔質セラミックス31と接着性樹脂との組み合わせにより接合層4を形成することにより、高い接着力と、高い熱伝導率を同時に確保することができる。   In such a configuration, since the support portion 21 and the electrostatic chuck layer 3 are bonded to each other by the bonding layer 4 in which the porous ceramic 41 having high thermal conductivity is impregnated with the adhesive resin, a high adhesive force is obtained. While securing, the thermal conductivity of the bonding layer 4 can be increased. That is, as the adhesive between the electrostatic chuck layer 3 and the support portion 21, it is desirable to use a silicone adhesive resin having a high adhesive force, but this silicone adhesive resin has a low thermal conductivity. For this reason, the silicone adhesive resin is not used as it is, but impregnated in the porous ceramics 31 having high thermal conductivity, and the bonding layer 4 is formed by a combination of the porous ceramics 31 and the adhesive resin. Adhesive strength and high thermal conductivity can be secured at the same time.

このため上述の接合層4を用いることにより、シリコーン系接着性樹脂により支持部21と静電チャック層3とが十分に接着されると共に、これら支持部21と静電チャック層3との間にて多孔質セラミックス41を介して速やかに熱伝導が行われる。これによりプラズマの入熱によって高温となったウエハの熱が静電チャック層3、接合層4を介して速やかに支持部21に向けて逃げて行くので、ウエハWと支持部21との間の熱の授受が速やかに行われ、ウエハW温度の調整が容易となり、プラズマの入熱により高温となるウエハの温度が短時間でウエハW温度が所定温度に冷却され、安定する。このようにプロセス開始時から短時間でウエハW温度が安定するので、プロセスを直ちに開始でき、トータルの処理時間が短縮され、スループットの向上を図ることができる。   Therefore, by using the bonding layer 4 described above, the support portion 21 and the electrostatic chuck layer 3 are sufficiently bonded by the silicone-based adhesive resin, and between the support portion 21 and the electrostatic chuck layer 3. Thus, heat conduction is quickly performed through the porous ceramics 41. As a result, the heat of the wafer, which has become a high temperature due to the heat input of the plasma, quickly escapes toward the support portion 21 via the electrostatic chuck layer 3 and the bonding layer 4. The transfer of heat is performed promptly, the adjustment of the wafer W temperature is facilitated, and the temperature of the wafer, which becomes high due to the heat input of the plasma, is cooled and stabilized to a predetermined temperature in a short time. Thus, since the wafer W temperature is stabilized in a short time from the start of the process, the process can be started immediately, the total processing time can be shortened, and the throughput can be improved.

この様子を図5に示すが、図中実線は、本発明の接合層4を用いた場合、点線は接合層としてシリコーン系接着性樹脂のみを用いた場合の、ウエハ温度と処理時間との関係を示している。このように本発明の接合層4を用いた場合には、プラズマの入熱と接合層4を介しての支持部21による冷却とにより、ウエハの温度は瞬時に所定のプロセス温度に安定する。一方シリコーン系接着性樹脂を接合層として用いた場合には、シリコーン系接着性樹脂の熱伝導率が低いので、プラズマにより高温となったウエハの熱が支持部21へと移動しにくく、処理時間が長くなるにつれてウエハ温度は徐々に高くなっていき、なかなか所定温度に安定しない状態となる。   This state is shown in FIG. 5, where the solid line shows the relationship between the wafer temperature and the processing time when the bonding layer 4 of the present invention is used, and the dotted line shows the case where only the silicone-based adhesive resin is used as the bonding layer. Is shown. As described above, when the bonding layer 4 of the present invention is used, the temperature of the wafer is instantaneously stabilized at a predetermined process temperature by the heat input of the plasma and the cooling by the support portion 21 via the bonding layer 4. On the other hand, when the silicone adhesive resin is used as the bonding layer, the heat conductivity of the silicone adhesive resin is low, so that the heat of the wafer that has become high temperature due to plasma is difficult to move to the support portion 21, and the processing time is increased. As the length increases, the wafer temperature gradually increases, and it becomes difficult to stabilize at a predetermined temperature.

このように上述の構成では、接合層4の熱伝導率が高く、ウエハWと支持部21との間で熱の授受が速やかに行われるので、ウエハWが冷却されやすく、ウエハWと支持部21の温度差を短時間で小さくすることができる。これによりこの場合には支持部21の基準温度を従来よりも高く設定することができ、支持部21の冷却手段の冷却能力を低く設定することができるので、冷却システムの負荷が軽減され、より温度制御が容易となる。   As described above, in the above-described configuration, the thermal conductivity of the bonding layer 4 is high, and heat is quickly exchanged between the wafer W and the support portion 21. Therefore, the wafer W can be easily cooled, and the wafer W and the support portion can be cooled. The temperature difference of 21 can be reduced in a short time. Thereby, in this case, since the reference temperature of the support portion 21 can be set higher than the conventional temperature, and the cooling capacity of the cooling means of the support portion 21 can be set low, the load on the cooling system is reduced and more Temperature control becomes easy.

ここで接合層4の接着力と熱伝導率とは、多孔質セラミックス41への接着性樹脂の含浸の程度に依存し、多孔質セラミックス41への接着性樹脂の含浸の程度が大きければ接着力が大きくなり、熱伝導率は低下する。また多孔質セラミックス41への接着性樹脂の含浸の程度が小さければ接着力が小さくなり、熱伝導率は高くなる。   Here, the adhesive strength and thermal conductivity of the bonding layer 4 depend on the degree of impregnation of the adhesive resin into the porous ceramic 41, and if the degree of impregnation of the adhesive resin into the porous ceramic 41 is large, the adhesive strength. Increases and the thermal conductivity decreases. Further, if the degree of impregnation of the adhesive resin into the porous ceramic 41 is small, the adhesive force is reduced and the thermal conductivity is increased.

一方多孔質セラミックス41への接着性樹脂の含浸の程度は、多孔質セラミックス41の気孔率に依存し、前記気孔率が大きければ含浸の程度が大きくなり、前記気孔率が小さければ含浸の程度が小さくなる。このため十分な接着力を確保しながら、熱伝導率を高めるためには、例えば多孔質セラミックス41の気孔率の最適化を図ることが要求される。   On the other hand, the degree of impregnation of the adhesive resin into the porous ceramic 41 depends on the porosity of the porous ceramic 41. If the porosity is large, the degree of impregnation is large, and if the porosity is small, the degree of impregnation is high. Get smaller. For this reason, in order to increase the thermal conductivity while ensuring a sufficient adhesive force, for example, it is required to optimize the porosity of the porous ceramic 41.

さらにまたウエハWの熱は、静電チャック層3と接合層4を介して支持部21に移動するので、ウエハWの温度制御を容易にするには静電チャック層3と接合層4との熱伝導率を揃えることが望ましく、既述の焼結体よりなる静電チャック層3の熱伝導率が20W/m・K以上40W/m・K以下程度であることから、接合層4の熱伝導率は20W/m・K以上40W/m・K以下程度であることが望ましい。   Furthermore, since the heat of the wafer W moves to the support portion 21 via the electrostatic chuck layer 3 and the bonding layer 4, the temperature of the wafer W can be easily controlled between the electrostatic chuck layer 3 and the bonding layer 4. Since the thermal conductivity of the electrostatic chuck layer 3 made of the above-described sintered body is preferably about 20 W / m · K or more and about 40 W / m · K or less, it is desirable that the thermal conductivity be uniform. The conductivity is preferably about 20 W / m · K or more and 40 W / m · K or less.

さらに上述の接合層4では、プラズマにより生成した処理ガスの成分のラジカルが接合層4とリング体6との間に入り込み、接合層4の外周面に接触したとしても、当該接合層4の外周面にはラジカルに対して耐侯性があり、ラジカルによりエッチングされない材質により保護層5が形成されているので、接合層4自体がラジカルに接触することが抑えられる。このため接合層4の熱伝導率や接着力の経時変化が発生しにくく、長期間に亘って安定した処理を行うことができ、載置台2の寿命を長くすることができる。   Furthermore, in the above-described bonding layer 4, even if the radicals of the component of the processing gas generated by the plasma enter between the bonding layer 4 and the ring body 6 and come into contact with the outer peripheral surface of the bonding layer 4, Since the surface is resistant to radicals and the protective layer 5 is formed of a material that is not etched by the radicals, the bonding layer 4 itself can be prevented from contacting the radicals. For this reason, the thermal conductivity and adhesive force of the bonding layer 4 are hardly changed over time, a stable treatment can be performed over a long period of time, and the life of the mounting table 2 can be extended.

次に本発明の効果を確認するための実験について述べると、多孔質セラミックス41として、直径300mm、厚さ0.5mm、孔部の大きさの平均が30μm、気孔率が50%の円板状の窒化アルミニウムを用い、図4にて説明した手法にて載置台2を製造した。この際、静電チャック層としては、タングステンよりなる電極をアルミナで被覆した焼結体である厚さ1mmのものを用いた。また接着性樹脂や保護層5を固化させるための加熱処理は、例えば130℃にて15分間行った。   Next, an experiment for confirming the effect of the present invention will be described. As the porous ceramic 41, a disk shape having a diameter of 300 mm, a thickness of 0.5 mm, an average pore size of 30 μm, and a porosity of 50%. The mounting table 2 was manufactured by the method described with reference to FIG. At this time, as the electrostatic chuck layer, a 1 mm-thick sintered body in which an electrode made of tungsten was coated with alumina was used. The heat treatment for solidifying the adhesive resin and the protective layer 5 was performed at 130 ° C. for 15 minutes, for example.

このように形成された接合層4の熱伝導率を測定したところ22W/m・Kであり、熱伝導率が2.0W/m・K程度のシリコーン系接着性樹脂と比較して、10倍程度に高い熱伝導率を確保できることが認められた。   The thermal conductivity of the bonding layer 4 formed in this way was measured and found to be 22 W / m · K, 10 times that of a silicone adhesive resin having a thermal conductivity of about 2.0 W / m · K. It was confirmed that a high thermal conductivity could be secured.

さらにこの本発明の載置台2を組み込んだ処理装置において上述のエッチングプロセスを積算で3000H実施して、プロセス毎に接合層4の熱伝導率を測定したところ、ほとんど接合層4の熱伝導率の変化が認められないことから、保護層5の形成により、ラジカルによる接合層4の劣化が抑えられることが認められ、載置台3の寿命を長くすることができることが理解される。   Furthermore, in the processing apparatus incorporating the mounting table 2 of the present invention, the above-described etching process was performed for 3000 H in total, and the thermal conductivity of the bonding layer 4 was measured for each process. Since no change is observed, it is recognized that the formation of the protective layer 5 suppresses the deterioration of the bonding layer 4 due to radicals, and the life of the mounting table 3 can be extended.

以上において本発明では、静電チャック層3は焼結体により構成したものに限らず、溶射により構成したものであってもよい。この場合には、支持部21に接合層4を載置した後、この接合層4の上面に静電チャック層3を溶射することが行われる。また本発明は、エッチング処理のみならず、成膜処理やイオン注入処理の他、アッシング等の処理にも適用可能である。   In the present invention, in the present invention, the electrostatic chuck layer 3 is not limited to one formed of a sintered body, and may be formed by thermal spraying. In this case, after the bonding layer 4 is placed on the support portion 21, the electrostatic chuck layer 3 is sprayed on the upper surface of the bonding layer 4. Further, the present invention can be applied not only to an etching process but also to a process such as ashing in addition to a film forming process and an ion implantation process.

〔第2の実施の形態〕
さらに本発明の他の実施の形態について説明する。図6は、この実施の形態に用いられる載置台7を示す図である。この実施の形態に係る処理装置(エッチング装置)の他の部分は、図1と同様の構成である。また、図6において、図2と同一の符号は、同一部分を示している。接合層70は、静電チャック層3と支持部21とを接合するためのものであり、例えばシリコーンゴム系の接着剤からなる。そして接合層70の側周面には、プラズマにより生じる活性種例えばフッ素ラジカルやフッ素イオンから前記接合層70を保護するための柔軟な被覆部材71が設けられている。また、図6(a)の一部を拡大した図6(b)に示すように、支持台21の上面中央部、即ち、静電チャック層3に接合される部位である凸部の周縁部には溶射膜72が形成されている。この溶射膜72は、プラズマの異常放電の発生を防止するために、絶縁部として形成されたものである。
[Second Embodiment]
Further, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing the mounting table 7 used in this embodiment. Other parts of the processing apparatus (etching apparatus) according to this embodiment have the same configuration as that of FIG. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same parts. The bonding layer 70 is for bonding the electrostatic chuck layer 3 and the support portion 21 and is made of, for example, a silicone rubber adhesive. A flexible covering member 71 is provided on the side peripheral surface of the bonding layer 70 to protect the bonding layer 70 from active species generated by plasma, such as fluorine radicals and fluorine ions. Further, as shown in FIG. 6B, which is an enlarged view of a part of FIG. 6A, the central portion of the upper surface of the support base 21, that is, the peripheral portion of the convex portion that is a portion bonded to the electrostatic chuck layer 3 A sprayed film 72 is formed on the surface. The sprayed film 72 is formed as an insulating part in order to prevent the occurrence of abnormal plasma discharge.

前記被覆部材71としては、例えばフッ素樹脂からなる熱収縮チューブが用いられる。このフッ素樹脂を具体的に挙げると例えば四フッ化エチレンペルフォルオロアルコキシビニルエーテル(PFA)、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体(FEP)及び四フッ化エチレン(PTFE)などを挙げることができる。フッ素樹脂を用いる利点としては、フッ素樹脂は耐熱性が高く、例えばPFAでは260℃、FEPでは200℃の温度まで耐えることができ、また、ガス透過性が低いので、活性種を接合層70まで透過させないし、フッ素樹脂の表面が活性種と反応しても消耗し難いといった点が挙げられる。さらにフッ素樹脂は含有不純物が少ないため、フッ素樹脂を長時間使用することでフッ素樹脂の表面が活性種と反応して消耗しても、不純物が飛散しないという特性がある。また、熱収縮チューブは、所定温度の熱を加えると収縮し、一回収縮してしまうと元の大きさには戻らないという特性がある。例えば載置台7が直径200mmのウエハを載置するためのサイズである場合に用いられる熱収縮チューブの特性の例を挙げると、FEPからなる直径206mmの熱収縮チューブを例えば150〜200℃の温度で加熱すると、その直径が206mmから160mmに収縮する。あるいは、PFAからなる直径211mmの熱収縮チューブを例えば150〜200℃の温度で加熱すると、その直径が211mmから185mmに収縮する。この収縮特性により、例えば載置台7の外周が完全な円形でなくても、側周面全体を被覆することができる。   As the covering member 71, for example, a heat shrinkable tube made of a fluororesin is used. Specific examples of this fluororesin include, for example, tetrafluoroethylene perfluoroalkoxy vinyl ether (PFA), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and tetrafluoroethylene (PTFE). Can do. As an advantage of using the fluororesin, the fluororesin has high heat resistance. For example, PFA can withstand temperatures up to 260 ° C. and FEP up to 200 ° C., and has low gas permeability. It is not permeated, and it is difficult to wear even if the surface of the fluororesin reacts with active species. Further, since the fluororesin contains few impurities, the use of the fluororesin for a long time has a characteristic that the impurity does not scatter even if the surface of the fluororesin reacts with the active species and is consumed. The heat-shrinkable tube has a characteristic that it shrinks when heat at a predetermined temperature is applied and does not return to its original size once it shrinks. For example, when the example of the characteristic of the heat shrinkable tube used when the mounting table 7 is a size for mounting a wafer having a diameter of 200 mm, a heat shrinkable tube made of FEP having a diameter of 206 mm is set to a temperature of 150 to 200 ° C., for example. When heated at, the diameter shrinks from 206 mm to 160 mm. Alternatively, when a heat-shrinkable tube made of PFA and having a diameter of 211 mm is heated at a temperature of, for example, 150 to 200 ° C., the diameter shrinks from 211 mm to 185 mm. Due to this shrinkage characteristic, for example, even if the outer periphery of the mounting table 7 is not completely circular, the entire side peripheral surface can be covered.

次に、接合層70の側周面に被覆部材71である熱収縮チューブを装着する具体的な方法について図7を参照しながら説明する。図7(a)に示すように例えばその上に接合層70を介して静電チャック層3が設けられた支持部21の中央の凸部及び静電チャック層3の外周を囲むように静電チャック層3の直径よりも僅かに大きい、熱収縮チューブを輪切りにしたリング状の熱収縮チューブを支持部21の上に設置する。そして、このままの状態で載置台7を恒温槽の中に入れ、例えば130℃程度の温度で加熱することで、図7(b)に示すように熱収縮チューブは、熱により収縮して縮径化し、この内側に向かう収縮力によって静電チャック層3の側周面及び溶射膜72で覆われた支持部21の凸部の側周面に密着することになる。この時、載置するウエハのノッチやオリフラ部に対応して、載置台7の一部にDカット部3a(静電チャック層3の側周面の一部に設けられた直線部)が設けられた場合でも、側周面全体を密着した状態で被覆することができる。そして、この載置台7を恒温槽から取り出し、真空チャンバ1内に設置される。なお、載置台7に当該載置台7を加熱するためのヒーターを取り付け、ヒーターの温度を上げて熱収縮チューブの縮径化を行えば、上記の恒温槽を用いる必要はない。   Next, a specific method for mounting the heat shrinkable tube as the covering member 71 on the side peripheral surface of the bonding layer 70 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7 (a), for example, electrostatically so as to surround the central convex portion of the support portion 21 on which the electrostatic chuck layer 3 is provided via the bonding layer 70 and the outer periphery of the electrostatic chuck layer 3. A ring-shaped heat-shrinkable tube that is slightly larger than the diameter of the chuck layer 3 and is formed by cutting the heat-shrinkable tube into a circle is placed on the support portion 21. In this state, the mounting table 7 is placed in a thermostat and heated at a temperature of, for example, about 130 ° C., so that the heat-shrinkable tube contracts by heat and contracts as shown in FIG. 7B. By this contraction force toward the inside, it comes into close contact with the side peripheral surface of the electrostatic chuck layer 3 and the side peripheral surface of the convex portion of the support portion 21 covered with the sprayed film 72. At this time, a D-cut portion 3a (a linear portion provided on a part of the side peripheral surface of the electrostatic chuck layer 3) is provided on a part of the mounting table 7 in correspondence with the notch and the orientation flat part of the wafer to be mounted. Even in such a case, the entire side peripheral surface can be covered in a close contact state. Then, the mounting table 7 is taken out of the thermostatic bath and installed in the vacuum chamber 1. In addition, if the heater for heating the said mounting base 7 is attached to the mounting base 7, and the temperature of a heater is raised and diameter reduction of a heat-shrinkable tube is performed, it is not necessary to use said thermostat.

PFAやFEPからなる熱収縮チューブは、一般に150〜200℃の温度で加熱すると急速に収縮するが、100〜150℃の温度で加熱しても収縮可能である。よって、耐熱性が150℃程度で、アルマイト被膜等が施されている一般的な静電チャック層3であっても、熱によるダメージを静電チャック層3に与えることなく熱収縮チューブを装着させることができる。   A heat-shrinkable tube made of PFA or FEP generally shrinks rapidly when heated at a temperature of 150 to 200 ° C., but can be shrunk even when heated at a temperature of 100 to 150 ° C. Therefore, even with a general electrostatic chuck layer 3 having a heat resistance of about 150 ° C. and an alumite coating or the like, the heat shrinkable tube is attached without causing damage to the electrostatic chuck layer 3. be able to.

このようにして設けられた被覆部材71は、接合層70の側周面が処理室内雰囲気に晒されないようにするために、静電チャック層3及び支持部21と密着しているが、接合層70の側周面に対しては密着していてもよいし、隙間があってもよい。   The covering member 71 thus provided is in close contact with the electrostatic chuck layer 3 and the support portion 21 so that the side peripheral surface of the bonding layer 70 is not exposed to the atmosphere in the processing chamber. The side peripheral surface of 70 may be in close contact, or there may be a gap.

また、上述した熱収縮チューブは、フッ素樹脂に限られず、シリコーンゴム、ポリオレフィンなどを用いてもよい。熱収縮チューブとしてフッ素樹脂以外の材質を用いる場合には、活性種によるその材質の劣化例えば樹脂の劣化を防止するために当該熱収縮チューブの表面をフッ素コーティングすることが望ましい。   The heat-shrinkable tube described above is not limited to a fluororesin, and silicone rubber, polyolefin, or the like may be used. When a material other than fluororesin is used as the heat shrinkable tube, it is desirable to coat the surface of the heat shrinkable tube with fluorine in order to prevent deterioration of the material due to active species, for example, deterioration of the resin.

ここで基材をフッ素コーティングする方法の一例について説明する。先ず、下地処理としてブラスト等により基材(ここでは、熱収縮チューブである。)の表面を粗面化し、粗面化された表面にプライマーを塗布し、加熱炉において焼成させる。そして、最後に表面にフッ素コーティング材料を塗布し、加熱炉において加熱し、焼成させる。この場合、最後の工程を複数回繰り返すことによって、基材の表面に所望のフッ素コーティング層を形成させるようにしてもよい。   Here, an example of a method for coating the substrate with fluorine will be described. First, the surface of a base material (here, a heat-shrinkable tube) is roughened by blasting or the like as a base treatment, a primer is applied to the roughened surface, and is fired in a heating furnace. Finally, a fluorine coating material is applied to the surface, heated in a heating furnace, and fired. In this case, a desired fluorine coating layer may be formed on the surface of the substrate by repeating the last step a plurality of times.

なお、支持部21、接合層70及び静電チャック層3の側周面にフッ素コーティング材料を塗布し、加熱炉において加熱し、焼結させることで、支持部21、接合層70及び静電チャック層3の側周面に直接フッ素コーティング層を形成させてもよい。   The support part 21, the bonding layer 70, and the electrostatic chuck layer 3 are coated with a fluorine coating material, heated in a heating furnace, and sintered, thereby supporting the part 21, the bonding layer 70, and the electrostatic chuck. A fluorine coating layer may be directly formed on the side peripheral surface of the layer 3.

このような実施の形態によれば次のような作用効果がある。第1の実施の形態で述べたようにエッチング処理時に処理ガス例えばC4F8ガス、NF3ガス、SF6ガスがプラズマ化され、フッ素ラジカルなどを含む活性種が生成される。このときプラズマ中の活性種群がウエハWとリング体6との間に入り込むが、被覆部材71は収縮力が作用した状態で装着されているので、つまり内側に締め付けられる力が作用した状態で静電チャック層3と支持部21とに対して密着しているので、活性種と接合層70の側周面との接触が阻止される。このため接合層70に用いられる接着剤が浸食されないので接合層70の熱伝導率が変化せず、従ってウエハの外周部の経時的な温度上昇が発生し難く、長時間に亘って安定した処理を行うことができ、載置台7の寿命を長くすることができる。特にNF3ガス、SF6ガスを使った処理では、フッ素ラジカル濃度が高くなるため、従来構造で接合層70がシリコーンゴム系の接着剤だと、接合層の浸食が激しく、寿命が極めて短命になるのに対し、本実施の形態によれば、載置台7の寿命を大幅に改善することができる。   According to such an embodiment, the following operational effects are obtained. As described in the first embodiment, during the etching process, a processing gas such as C4F8 gas, NF3 gas, and SF6 gas is turned into plasma, and active species including fluorine radicals are generated. At this time, the active species group in the plasma enters between the wafer W and the ring body 6. However, since the covering member 71 is mounted in a state in which a contracting force is applied, that is, in a state in which a force tightened inward is applied. Since the electric chuck layer 3 and the support portion 21 are in close contact with each other, the contact between the active species and the side peripheral surface of the bonding layer 70 is prevented. For this reason, since the adhesive used for the bonding layer 70 is not eroded, the thermal conductivity of the bonding layer 70 does not change, and therefore the temperature rise of the outer peripheral portion of the wafer hardly occurs over time, and stable treatment over a long period of time. Thus, the life of the mounting table 7 can be extended. In particular, in the treatment using NF3 gas and SF6 gas, the fluorine radical concentration becomes high. Therefore, if the bonding layer 70 is a silicone rubber adhesive in the conventional structure, the erosion of the bonding layer is severe and the life is extremely short. On the other hand, according to the present embodiment, the life of the mounting table 7 can be greatly improved.

また、エッチング処理時には静電チャック層3と支持台21とがプラズマの熱により昇温して膨張するが、一般には静電チャック層3に用いられるセラミック板は支持台21に用いられる金属基材よりも線膨張係数が小さいため、例えば被覆部材71が硬質な材質で作られていると静電チャック層3及び支持台21の熱膨張に追随できずに脆性破壊するか、あるいは隙間が形成されて剥れてしまう。これに対して当該被覆部材71は柔軟であるため、静電チャック層3及び支持台21の熱膨張に追随でき、脆性破壊や剥離のおそれもなく、密着状態が維持される。   Further, during the etching process, the electrostatic chuck layer 3 and the support base 21 are heated and expanded by the heat of plasma. Generally, a ceramic plate used for the electrostatic chuck layer 3 is a metal substrate used for the support base 21. For example, if the covering member 71 is made of a hard material, it cannot follow the thermal expansion of the electrostatic chuck layer 3 and the support base 21 and breaks brittlely, or a gap is formed. Will peel off. On the other hand, since the covering member 71 is flexible, the covering member 71 can follow the thermal expansion of the electrostatic chuck layer 3 and the support base 21, and is kept in a close contact state without fear of brittle fracture or peeling.

また、前記被覆部材71は熱収縮チューブに限らず、例えばゴムあるいはエラストマなどの弾性体を用いてもよい。このような弾性体のリングを広げた状態で支持部21の凸部及び静電チャック層3の各側周面に跨って装着すれば、リングの復元力がこれら側周面に作用した状態で密着するので上述と同様な作用効果を呈する。この場合には、弾性体に対して既述のフッ素コーティング処理を施すことが好ましい。また、フッ素コーティング処理の代わりに、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)コーティングを施してもよい。なお、PFAからなる熱収縮チューブの末端をフッ化処理して安定化させた材料を用いれば、活性種等との反応時にフッ素イオンがより発生し難くなるため好ましい。   The covering member 71 is not limited to a heat shrinkable tube, and may be an elastic body such as rubber or elastomer. If the elastic ring is mounted across the convex portion of the support portion 21 and each side peripheral surface of the electrostatic chuck layer 3 with the ring expanded, the restoring force of the ring is applied to these side peripheral surfaces. Since they are in close contact, the same effects as described above are exhibited. In this case, it is preferable to apply the above-described fluorine coating treatment to the elastic body. Moreover, you may give DLC (diamond like carbon) coating instead of a fluorine coating process. In addition, it is preferable to use a material in which the end of the heat shrinkable tube made of PFA is stabilized by fluorination treatment because fluorine ions are less likely to be generated during the reaction with active species or the like.

次に、被覆部材71の密着構造の他の例について図8を参照しながら簡単に説明する。図8(a)は、静電チャック層3の周縁部を接合層70よりも外方側に突出させ、その突出部分の下面を内方側に向かうにつれて低くなるように傾斜した傾斜面として形成すると共に、傾斜面と支持部21における接合層70よりも外方側に突出している部位の上面と接合層70とにより形成された凹部73内に、断面形状が円形状のOリングなどと呼ばれるエラストマ製のリング体からなる被覆部材71を嵌合させた構成である。このような構成にすると、静電チャック層3の前記傾斜面に沿って当該被覆部材71が内側に向かって収縮し、そして凹部73における接触面に対してその復元力により押圧した状態で嵌合するので、静電チャック層3及び支持部21と被覆部材71と間で高い密着性が得られる。また、図8(b)は、静電チャック層3における周縁部の突出部分の下面と支持部21とにより形成された断面形状が矩形の溝部74に断面形状が角型の例えばエラストマからなる被覆部材71を嵌入させて、前記接合層70を保護するようにしたものである。   Next, another example of the close contact structure of the covering member 71 will be briefly described with reference to FIG. 8A, the peripheral edge of the electrostatic chuck layer 3 protrudes outward from the bonding layer 70, and the lower surface of the protruding portion is formed as an inclined surface that is inclined so as to become lower toward the inner side. In addition, an O-ring having a circular cross-sectional shape is formed in the concave portion 73 formed by the inclined surface and the upper surface of the portion of the support portion 21 that protrudes outward from the bonding layer 70 and the bonding layer 70. It is the structure which fitted the coating | coated member 71 which consists of an elastomer ring body. With such a configuration, the covering member 71 contracts inward along the inclined surface of the electrostatic chuck layer 3 and is fitted in a state in which it is pressed against the contact surface of the recess 73 by its restoring force. Therefore, high adhesion can be obtained between the electrostatic chuck layer 3 and the support portion 21 and the covering member 71. FIG. 8B shows a covering made of, for example, an elastomer having a rectangular cross section on a groove 74 having a rectangular cross section formed by the lower surface of the protruding portion at the peripheral edge of the electrostatic chuck layer 3 and the support portion 21. A member 71 is inserted to protect the bonding layer 70.

この第2の実施の形態で用いられる接合層70は、シリコーン系接着性樹脂であってもよいし、アクリル系接着性樹脂であってもよい。また、それ以外の接着性樹脂であってもよい。   The bonding layer 70 used in the second embodiment may be a silicone adhesive resin or an acrylic adhesive resin. Other adhesive resins may be used.

なお、実際にPFAからなる熱収縮チューブを用いて、オリエンテーションフラットを有するウエハを載置するための載置台、即ち、オリエンテーションフラットを有するウエハ形状の相似形状として作成された載置台の表面部(静電チャック層及び支持部の表面部)に既述のようにして熱収縮チューブを密着させたところ、オリエンテーションフラットの部位も含めて載置台の表面部と熱収縮チューブとの間の隙間が全く見られず、ムラ無く密着していることを確認している。   It should be noted that the surface portion of the mounting table prepared as a mounting table for mounting a wafer having an orientation flat using a heat shrinkable tube made of PFA, ie, a similar shape to the wafer shape having an orientation flat (static When the heat-shrinkable tube is brought into close contact with the surface portion of the electric chuck layer and the support portion as described above, the gap between the surface portion of the mounting table and the heat-shrinkable tube including the portion of the orientation flat is completely seen. It is confirmed that the contact is made without unevenness.

〔第3の実施の形態〕
本発明に係る処理装置の第3の実施の形態について、説明する。図9は、本発明の実施にかかる処理装置であるプラズマ装置をエッチング装置に適用し、その装置の全体構造を示す縦断面図である。図中120は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなり、気密に形成された処理容器であり、この処理容器120は接地されている。当該処理容器120には、所定の処理ガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極130と、被処理基板であるウエハWを載置するための下部電極を兼ねた載置台140とが互いに対向するようにして設けられている。また処理容器120の底部には排気管121が接続されており、この排気管121には真空排気手段例えばターボ分子ポンプやドライポンプなどの真空ポンプ122が接続されている。更に処理容器120の側壁には、開閉自在なゲートバルブ123aを備えた、ウエハWの搬入又は搬出するための開口部123が設けられている。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a plasma apparatus, which is a processing apparatus according to an embodiment of the present invention, applied to an etching apparatus. In the figure, reference numeral 120 denotes a process vessel made of a conductive member such as aluminum and formed hermetically, and the process vessel 120 is grounded. The processing vessel 120 also serves as an upper electrode 130 that also serves as a gas shower head that is a gas supply unit for introducing a predetermined processing gas, and a lower electrode that is used to place a wafer W that is a substrate to be treated. The mounting table 140 is provided so as to face each other. Further, an exhaust pipe 121 is connected to the bottom of the processing container 120, and a vacuum pump 122 such as a turbo molecular pump or a dry pump is connected to the exhaust pipe 121. Further, an opening 123 for loading / unloading the wafer W, which is provided with a gate valve 123a that can be freely opened and closed, is provided on the side wall of the processing container 120.

前記上部電極130の下面側には、ガス供給路131と連通する多数のガス拡散孔132が穿設されており、前記載置台140上に載置されたウエハWに向かって処理ガスが供給されるように構成されている。更に前記ガス供給路131は、基端側が流量調整部131aを介してガス供給源131bに接続されている。また上部電極130には、ローパスフィルタ133を介して、例えば60MHzの周波数を有する高周波電力を供給するための高周波電源部134に接続されている。更にまた、上部電極130の周囲には、環状の石英からなるシールドリング135が上部電極130の外周部に嵌合されて設けられている。   A number of gas diffusion holes 132 communicating with the gas supply path 131 are formed on the lower surface side of the upper electrode 130, and a processing gas is supplied toward the wafer W placed on the mounting table 140. It is comprised so that. Further, the gas supply path 131 has a base end connected to a gas supply source 131b via a flow rate adjusting unit 131a. The upper electrode 130 is connected to a high frequency power supply unit 134 for supplying high frequency power having a frequency of 60 MHz, for example, via a low pass filter 133. Furthermore, a shield ring 135 made of annular quartz is provided around the upper electrode 130 so as to be fitted to the outer peripheral portion of the upper electrode 130.

前記載置台140は、導電性部材例えばアルミニウムなどからなる円柱状の支持部(載置台本体)150を備えており、この支持部150の表面には静電チャック層160が設けられている。この静電チャック層160は、図10にも示すように誘電体例えばアルミナ(Al2O3)などのセラミックスからなる誘電体プレートであるセラミックプレート161内に箔状のチャック電極162を埋設して構成され、セラミックプレート161の厚さは例えば1〜5mmである。ここで用いられるセラミックスとしては、アルミナ以外に、例えば窒化アルミニウム(AlN)、酸化イットリウム(Y2O3)、窒化鉛(PbN)、炭化ケイ素(SiC)、チタンナイトライド(TiN)、酸化マグネシウム(MgO)などが用いられる。   The mounting table 140 includes a columnar support portion (mounting table body) 150 made of a conductive member such as aluminum, and an electrostatic chuck layer 160 is provided on the surface of the support portion 150. As shown in FIG. 10, the electrostatic chuck layer 160 is configured by embedding a foil-like chuck electrode 162 in a ceramic plate 161 which is a dielectric plate made of a dielectric such as alumina (Al 2 O 3). The thickness of the ceramic plate 161 is, for example, 1 to 5 mm. As ceramics used here, in addition to alumina, for example, aluminum nitride (AlN), yttrium oxide (Y2O3), lead nitride (PbN), silicon carbide (SiC), titanium nitride (TiN), magnesium oxide (MgO), etc. Is used.

支持部150の表面と静電チャック層160との間には、複数のスペーサ171が介在しており、更にその隙間には接合層172が形成されている。スペーサ171は例えば厚さ0.01〜0.1mm、直径1〜5mmの円形状に形成されたセラミック片であり、例えば図11に示すように支持部150の中心部に1個と、その他放射状に複数個設けられている。セラミック片としては静電チャック層160の材質として掲げたものを用いることができ、例えば静電チャック層160のセラミックプレート161と同じ材質のものが用いられる。スペーサ171及び接合層172が配置される隙間の高さ(静電チャック層160と支持部150との離間距離)は例えば0.01〜0.1mmとされる。静電チャック層160を支持部150の上に接着する工程は、先ず支持部150の上に熱硬化性接着性樹脂を塗布し、その接合層172にスペーサを埋め込み、その上にセラミックプレートを置いて押圧した後、加熱して接着性樹脂を硬化させるようにして行われる。なおその後セラミックプレート161の表面を研削して平面度を出す工程が行われる。   A plurality of spacers 171 are interposed between the surface of the support portion 150 and the electrostatic chuck layer 160, and a bonding layer 172 is formed in the gap. The spacer 171 is, for example, a ceramic piece formed in a circular shape having a thickness of 0.01 to 0.1 mm and a diameter of 1 to 5 mm. For example, one piece is provided at the center of the support portion 150 as shown in FIG. A plurality are provided. As the ceramic piece, those listed as materials for the electrostatic chuck layer 160 can be used. For example, the same material as the ceramic plate 161 of the electrostatic chuck layer 160 is used. The height of the gap in which the spacer 171 and the bonding layer 172 are disposed (the separation distance between the electrostatic chuck layer 160 and the support portion 150) is, for example, 0.01 to 0.1 mm. The step of adhering the electrostatic chuck layer 160 onto the support part 150 includes first applying a thermosetting adhesive resin on the support part 150, embedding a spacer in the bonding layer 172, and placing a ceramic plate thereon. After pressing, the adhesive resin is cured by heating. After that, a step of grinding the surface of the ceramic plate 161 to obtain flatness is performed.

更に接合層172としては、例えばシリコーン系接着性樹脂またはアクリル系接着性樹脂にセラミック粉末をフィラー材料として混合したものを用いることができる。そしてスペーサ171と接合層172とは比誘電率が同等になるように構成材料が選定されている。ここでいう同等とは、前記スペーサ171の比誘電率をε1、接合層172の比誘電率をε2とすると、0.90ε2≦ε1≦1.10ε2が成立するという意味である。本発明の目的からすればε1=ε2であることが理想であるが、実際にはフィラー材料の配合比などを調整して両者の比誘電率を揃えるようにするため、両者の間で10%程度のばらつきを生じることがある。   Further, as the bonding layer 172, for example, a mixture obtained by mixing ceramic powder as a filler material with silicone-based adhesive resin or acrylic-based adhesive resin can be used. The constituent materials are selected so that the dielectric constants of the spacer 171 and the bonding layer 172 are equal. Equivalent here means that 0.90ε2 ≦ ε1 ≦ 1.10ε2 is established, where ε1 is the dielectric constant of the spacer 171 and ε2 is the dielectric constant of the bonding layer 172. For the purpose of the present invention, it is ideal that ε1 = ε2, but actually, in order to adjust the blending ratio of filler materials and the like so that the relative dielectric constants of the two are uniform, 10% between the two. There may be some degree of variation.

フィラー材料として使用するセラミック粉末としては例えばスペーサ171を構成するセラミック片と同種のものを用いることができるが、異なるものを用いてもよい。また例えばスペーサ171の比誘電率よりも高い比誘電率のセラミック粉末を用い、このセラミック粉末とスペーサ171の比誘電率よりも低い接着性樹脂とを混合してスペーサ171の比誘電率と同等の比誘電率になるように調整してもよい。更に同種のセラミックス例えばアルミナであっても比誘電率は様々であることから、スペーサ171の比誘電率よりも高い比誘電率のセラミック粉末を用いる場合、セラミック粉末(フィラー)としては比誘電率の高いアルミナを用い、スペーサ171としては比誘電率の低いアルミナを用いるようにしてもよい。   As the ceramic powder used as the filler material, for example, the same kind as the ceramic piece constituting the spacer 171 can be used, but a different one may be used. Further, for example, ceramic powder having a relative dielectric constant higher than that of the spacer 171 is used, and this ceramic powder and an adhesive resin lower than the relative dielectric constant of the spacer 171 are mixed to have the same dielectric constant as that of the spacer 171. You may adjust so that it may become a dielectric constant. Furthermore, even if the same kind of ceramic, for example, alumina, has a different dielectric constant, when ceramic powder having a dielectric constant higher than that of the spacer 171 is used, the ceramic powder (filler) has a relative dielectric constant. High alumina may be used, and alumina having a low relative dielectric constant may be used as the spacer 171.

なおスペーサ171としてはセラミック片に限られるものではないが、比誘電率が大きい材料例えば比誘電率が9.0以上の材料であるセラミック片を用いることが、高周波の効率を高くすることつまりエッチングレートを大きくするという点で好ましい。   The spacer 171 is not limited to a ceramic piece. However, using a ceramic piece made of a material having a large relative dielectric constant, for example, a material having a relative dielectric constant of 9.0 or more can increase the efficiency of high frequency, that is, etching. This is preferable in terms of increasing the rate.

静電チャック層160のチャック電極162には、スイッチ163を介して直流電源部164が接続されており、チャック電極162に直流電圧を印加することによりセラミックプレート161におけるチャック電極162の上層部に発生する例えば静電引力によりウエハWを静電吸着するように構成されている。静電チャック層160の周囲には、当該静電チャック層160に吸着保持されたウエハWの周囲を囲むようにしてフォーカスリング165が設けられ、更に例えば石英からなるカバーリング166が設けられている。   A DC power supply unit 164 is connected to the chuck electrode 162 of the electrostatic chuck layer 160 via a switch 163. When a DC voltage is applied to the chuck electrode 162, it is generated in the upper layer of the chuck electrode 162 in the ceramic plate 161. For example, the wafer W is electrostatically attracted by electrostatic attraction. Around the electrostatic chuck layer 160, a focus ring 165 is provided so as to surround the periphery of the wafer W attracted and held by the electrostatic chuck layer 160, and further, for example, a cover ring 166 made of quartz is provided.

また前記支持部150には、ハイパスフィルタ151を介して例えば2MHzの周波数を有するバイアス用の電圧を印加する高周波電源部152が接続されている。更にまた支持部150内には、流入路153及び流出路154が接続され、例えば120℃の温調媒体が通流するための温調手段をなす温調流体流路155が設けられている。この温調手段はウエハWがプラズマから熱を受けときにその熱を吸熱してウエハWの温度を設定温度に調整する役割を持っている。載置台140は処理容器120の下部に設けられた昇降機構156により昇降自在に構成されると共に、載置台140内部にはウエハWを図示しない搬送アームに対して受け渡しを行うための昇降ピン(図示せず)を備えている。なお157はプラズマが載置台140の下に入り込まないようにするためのベローズである。   Further, a high frequency power supply unit 152 for applying a bias voltage having a frequency of 2 MHz, for example, is connected to the support unit 150 through a high pass filter 151. Furthermore, in the support portion 150, an inflow path 153 and an outflow path 154 are connected, and for example, a temperature adjustment fluid flow path 155 that forms a temperature adjustment means for allowing a temperature adjustment medium of 120 ° C. to flow therethrough is provided. This temperature adjusting means has a role of adjusting the temperature of the wafer W to a set temperature by absorbing the heat when the wafer W receives heat from the plasma. The mounting table 140 is configured to be movable up and down by an elevating mechanism 156 provided at the lower portion of the processing container 120, and the mounting table 140 has an elevating pin for transferring the wafer W to a transfer arm (not shown). Not shown). Reference numeral 157 denotes a bellows for preventing plasma from entering under the mounting table 140.

続いて上述のエッチング処理装置の作用について説明する。先ずゲートバルブ123aを開放し、レジスト膜からなるマスクパターンが表面に形成されたウエハWを図示しないロードロック室から処理容器120内に搬入して、載置台140の静電チャック層160上に載置し、この後ゲートバルブ123aを閉じて処理容器120を気密な状態にする。そして真空ポンプ122により処理容器120内を真空排気する一方で、ガス供給管131を介して処理ガス例えばC、Cなどのハロゲン化炭素ガス、酸素ガスおよびアルゴンガスを含むエッチングガスを所定の流量で導入し、ガス拡散孔132を介してウエハWの表面に向けて均一に噴射させ、処理容器120内を例えば数十mTorrの真空度に維持する。そして処理容器120内に供給されたエッチングガスは、ウエハWの表面に沿って径方向外方に向かって流れ、載置台140の周囲から均一に排気される。 Next, the operation of the above etching processing apparatus will be described. First, the gate valve 123a is opened, and the wafer W on which a mask pattern made of a resist film is formed is loaded into the processing container 120 from a load lock chamber (not shown) and mounted on the electrostatic chuck layer 160 of the mounting table 140. After that, the gate valve 123a is closed to make the processing container 120 airtight. Then, while the inside of the processing vessel 120 is evacuated by the vacuum pump 122, the etching including a processing gas, for example, a halogenated carbon gas such as C 4 F 6 and C 2 F 6 , an oxygen gas, and an argon gas is performed via the gas supply pipe 131. A gas is introduced at a predetermined flow rate and uniformly injected toward the surface of the wafer W through the gas diffusion holes 132, and the inside of the processing container 120 is maintained at a vacuum level of, for example, several tens of mTorr. Then, the etching gas supplied into the processing container 120 flows radially outward along the surface of the wafer W and is uniformly exhausted from the periphery of the mounting table 140.

更に続いて、上部電極130に高周波電源部134から例えば60MHzの高周波電圧を例えば1800Wで印加し、更に例えば1秒以下のタイミングをあけて載置台140に高周波電源部152から例えば2MHzのバイアス用の電圧を例えば1850〜2250Wで印加する。高周波電源部134からの高周波はウエハWに到達し、更に静電チャック層160を通ってスペーサ171または接合層172を介して支持部150に到達し、ハイパスフィルタ151にてアースに流れる。一方バイアス用の高周波電源部152からの高周波は、支持部150からスペーサ171または接合層172を介して静電チャック層160に到達し、更にウエハWに達する。この結果高周波電源部134からの高周波により処理ガスであるエッチングガスがプラズマ化し、このプラズマの活性種が高周波バイアスのかかっているウエハW表面に向かって高い垂直性をもって入射し、例えばシリコン酸化膜およびレジスト膜が所定の選択比でエッチングされる。   Subsequently, for example, a high frequency voltage of 60 MHz, for example, is applied to the upper electrode 130 from the high frequency power supply unit 134 at, for example, 1800 W, and further, for example, at a timing of 1 second or less, A voltage is applied at 1850-2250W, for example. The high frequency from the high frequency power supply unit 134 reaches the wafer W, further passes through the electrostatic chuck layer 160, reaches the support unit 150 via the spacer 171 or the bonding layer 172, and flows to the ground by the high pass filter 151. On the other hand, the high frequency from the high frequency power supply unit 152 for bias reaches the electrostatic chuck layer 160 from the support unit 150 via the spacer 171 or the bonding layer 172 and further reaches the wafer W. As a result, the etching gas, which is the processing gas, is turned into plasma by the high frequency from the high frequency power supply unit 134, and the active species of this plasma is incident with high perpendicularity on the surface of the wafer W to which the high frequency bias is applied. The resist film is etched with a predetermined selectivity.

ここで図12は、スペーサ171の投影領域における高周波の通路(スペーサ171を含む上下方向の領域)Paと、接合層172においてスペーサ171の投影領域と同じ大きさの投影領域における高周波の通路Pbとについて、等価回路を示したものである。C1はスペーサ171の静電容量、C2は接合層172の静電容量、C3は静電チャック層160の静電容量であるとすると、前記通路Paにおいて静電チャック層160及びスペーサ171の合計静電容量Caは、(1)式で表される。
Ca=C1・C3/(C1+C3)
=(ε0・ε1/d)・(ε0・ε3/d3)・S/{(ε0・ε1/d)+(ε0・ε3/d3)}(1)
また通路Pbにおいて静電チャック層160及び接合層172の合計静電容量Cbは(2)式で表される。
Here, FIG. 12 shows a high-frequency path (a vertical region including the spacer 171) Pa in the projection area of the spacer 171 and a high-frequency path Pb in the projection area of the bonding layer 172 having the same size as the projection area of the spacer 171. Is an equivalent circuit. Assuming that C1 is the electrostatic capacity of the spacer 171, C2 is the electrostatic capacity of the bonding layer 172, and C3 is the electrostatic capacity of the electrostatic chuck layer 160, the total static capacity of the electrostatic chuck layer 160 and the spacer 171 in the passage Pa. The capacitance Ca is expressed by the formula (1).
Ca = C1 · C3 / (C1 + C3)
= (Ε0 · ε1 / d) · (ε0 · ε3 / d3) · S / {(ε0 · ε1 / d) + (ε0 · ε3 / d3)} (1)
In addition, the total capacitance Cb of the electrostatic chuck layer 160 and the bonding layer 172 in the passage Pb is expressed by equation (2).

Cb=C2・C3/(C2+C3)
=(ε0・ε2/d)・(ε0・ε3/d3)・S/{(ε0・ε2/d)+(ε0・ε3/d3)}(2)
ただしε0は真空中の比誘電率、ε1はスペーサ71の比誘電率、ε2は接合層172の比誘電率、ε3は静電チャック層160の比誘電率、dはスペーサ171の厚さ(接合層172の厚さ)、d3は静電チャック層160の厚さ、Sはスペーサ171の横断面積である。
Cb = C2 / C3 / (C2 + C3)
= (Ε0 ・ ε2 / d) ・ (ε0 ・ ε3 / d3) ・ S / {(ε0 ・ ε2 / d) + (ε0 ・ ε3 / d3)} (2)
Where ε0 is the relative permittivity in vacuum, ε1 is the relative permittivity of the spacer 71, ε2 is the relative permittivity of the bonding layer 172, ε3 is the relative permittivity of the electrostatic chuck layer 160, and d is the thickness of the spacer 171 (bonding) The thickness of the layer 172), d3 is the thickness of the electrostatic chuck layer 160, and S is the cross-sectional area of the spacer 171.

高周波に対する通路Pa及びPbのインピーダンスは夫々1/ω・Ca及び1/ω・Cbで表されるので、スペーサ171の比誘電率ε1及び接合層172の比誘電率ε2が互いに異なると、両通路Pa及びPbの間で、上記の(1)、(2)式の値の逆数に対応する分だけ高周波電源部134から供給される高周波電力の大きさが異なってしまい、プラズマの状態が異なってしまうが、ε1、ε2の値を揃えると(同等な値にすると)、高周波電力の大きさが実質同じになり、プラズマの状態も同じになる。またこのことはバイアス用の高周波電源部152から供給されるバイアス電圧についても同様である。即ちプラズマ発生用の高周波よりも遙かに周波数の低いバイアス電圧をウエハWに印加することにより、プラズマ中のイオンがウエハW表面に引き込まれようとして、イオンが高い垂直性でウエハW表面に入射するが、この場合においても両通路Pa及びPbの間でイオンの衝突エネルギーが揃うことから、エッチングの面内均一性に寄与することになる。   Since the impedances of the passages Pa and Pb with respect to the high frequency are expressed by 1 / ω · Ca and 1 / ω · Cb, respectively, if the relative dielectric constant ε 1 of the spacer 171 and the relative dielectric constant ε 2 of the bonding layer 172 are different from each other, Between Pa and Pb, the magnitude of the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply unit 134 differs by an amount corresponding to the reciprocal of the values of the above equations (1) and (2), and the plasma state differs. However, if the values of ε1 and ε2 are made equal (equal values), the magnitude of the high frequency power becomes substantially the same, and the plasma state becomes the same. The same applies to the bias voltage supplied from the high frequency power supply unit 152 for bias. That is, when a bias voltage having a frequency much lower than the high frequency for generating plasma is applied to the wafer W, ions in the plasma try to be attracted to the surface of the wafer W, and the ions are incident on the surface of the wafer W with high perpendicularity. However, even in this case, since the collision energy of ions is uniform between both passages Pa and Pb, it contributes to the in-plane uniformity of etching.

従って上述の実施の形態によれば、ウエハWの表面において、スペーサ171の投影領域に対応する領域と、接合層172の投影領域に対応する領域との間でエッチングレート(エッチング速度)が揃う。実際にはウエハWの中央部と周縁部との間でエッチングレートが揃うようにガス流量や圧力などのパラメータを調整することになるが、その場合でも上記の2つの領域の間で高周波電力の効率が揃っていれば、パラメータの調整などによって結果としてエッチレートについて高い面内均一性を確保することができ、デバイスの薄膜化及びパターンの微細化に対応するために有意な技術である。   Therefore, according to the above-described embodiment, the etching rate (etching rate) is uniform between the region corresponding to the projection region of the spacer 171 and the region corresponding to the projection region of the bonding layer 172 on the surface of the wafer W. Actually, parameters such as gas flow rate and pressure are adjusted so that the etching rate is uniform between the central portion and the peripheral portion of the wafer W, but even in this case, the high frequency power between the above two regions is adjusted. If the efficiency is uniform, a high in-plane uniformity can be secured with respect to the etch rate as a result by adjusting parameters and the like, which is a significant technique for coping with the thinning of the device and the miniaturization of the pattern.

スペーサ171としては、既述のように小さな円形状に形成する代わりに、例えば図13に示すように中央部に円形状のスペーサ171を配置し、その外方側に当該スペーサ171を囲むようにリング状のスペーサ171を配置するようにしてもよい。   As the spacer 171, instead of forming a small circular shape as described above, for example, as shown in FIG. 13, a circular spacer 171 is arranged at the center and the spacer 171 is surrounded on the outer side. A ring-shaped spacer 171 may be arranged.

また本発明の対象となるプラズマ処理はエッチング処理に限らず、成膜処理、アッシング処理など他の処理であってもよい。更にまた本発明の対象となる装置は、上述の実施の形態にて記載した平行平板方式のプラズマ処理に限られるものではなく、例えばマイクロ波をアンテナを通じて処理容器内に導入してプラズマを発生させる装置あるいは電子サイクロトロン共鳴を利用してプラズマを発生させる装置であって、載置台に高周波バイアスを印加する装置に対しても適用できる。   In addition, the plasma processing that is an object of the present invention is not limited to etching processing, and may be other processing such as film formation processing or ashing processing. Furthermore, the apparatus that is the subject of the present invention is not limited to the parallel plate type plasma processing described in the above embodiment, and for example, microwaves are introduced into a processing container through an antenna to generate plasma. The present invention can also be applied to a device that generates plasma using electron cyclotron resonance or a device that applies a high frequency bias to a mounting table.

本発明の効果を確認するために、アルミナプレート内にチャック電極を埋設して構成した静電チャック層をアルミニウムからなる支持部の表面に図11に示すレイアウトでアルミナ片からなるスペーサを介在させてシリコーン系接着性樹脂により接着した。この接着性樹脂にはフィラー材料としてアルミナ粉末を混合し、接合層とスペーサの比誘電率と同等とした。スペーサの比誘電率は9.5であり、接合層の比誘電率は9.0に調整した。このようにして構成した載置台140に、酸化シリコン膜を形成したウエハWを載置し、上述の実施の形態で記載したプロセス条件でエッチングレートを調べたところ、エッチングレートの面内均一性が良好であった。   In order to confirm the effect of the present invention, an electrostatic chuck layer constituted by embedding a chuck electrode in an alumina plate is provided on the surface of a support portion made of aluminum with a spacer made of alumina pieces interposed in the layout shown in FIG. Adhesion was performed with a silicone-based adhesive resin. This adhesive resin was mixed with alumina powder as a filler material so as to have the same dielectric constant as that of the bonding layer and the spacer. The relative dielectric constant of the spacer was 9.5, and the relative dielectric constant of the bonding layer was adjusted to 9.0. When the wafer W on which the silicon oxide film is formed is mounted on the mounting table 140 configured as described above and the etching rate is examined under the process conditions described in the above embodiment, the in-plane uniformity of the etching rate is found. It was good.

なお、当該第3の実施の形態は、上述した第2の実施の形態と組み合わせた構成であってもよい。即ち、図10において、接合層172の側周面に第2の実施の形態で述べた被覆部材71を密着させる構成としてもよい。   The third embodiment may have a configuration combined with the second embodiment described above. That is, in FIG. 10, the covering member 71 described in the second embodiment may be closely attached to the side peripheral surface of the bonding layer 172.

〔第4の実施の形態〕
本発明に係る処理装置の第4の実施の形態を、説明する。図14は本発明の実施にかかる処理装置であるプラズマエッチング装置の全体構造を示す縦断面図である。
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment of the processing apparatus according to the present invention will be described. FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a plasma etching apparatus which is a processing apparatus according to the present invention.

図中210は処理装置を構成する真空チャンバであり、アルミニウムなどの導電性材料により気密構造をなすように形成されており、真空チャンバ210は保安接地されている。また、真空チャンバ210の内面には、略円筒形状のデポシールド212が配置され、内面がプラズマにより損傷されるのを防止する。そして、真空チャンバ210内には、上部電極を兼用するガスシャワーヘッド214と、下部電極を兼用する載置台216と、が対向して設けられ、底面には、たとえばターボ分子ポンプやドライポンプなどからなる真空排気手段(図示せず)と連通する真空排気路218が形成される。   In the figure, reference numeral 210 denotes a vacuum chamber constituting the processing apparatus, which is formed so as to form an airtight structure with a conductive material such as aluminum, and the vacuum chamber 210 is grounded for safety. A substantially cylindrical deposition shield 212 is disposed on the inner surface of the vacuum chamber 210 to prevent the inner surface from being damaged by plasma. In the vacuum chamber 210, a gas shower head 214 that also serves as an upper electrode and a mounting table 216 that also serves as a lower electrode are provided to face each other, and a bottom surface is provided with, for example, a turbo molecular pump or a dry pump. An evacuation passage 218 communicating with the evacuation means (not shown) is formed.

真空チャンバ210の側壁部には、被処理基板であるウエハWを搬入出するための開口部220が形成され、エアシリンダなどにより昇降するシャッタ222により開閉自在とされている。ガスシャワーヘッド214は、高周波プレート214aと、クーリングプレート214bと、電極板214cとから構成される。高周波プレート214aには、整合器224を介して高周波電源226が接続され、たとえば、13.56MHz〜100MHzの高周波電力が印加される。   An opening 220 for loading and unloading the wafer W, which is a substrate to be processed, is formed on the side wall of the vacuum chamber 210, and can be opened and closed by a shutter 222 that moves up and down by an air cylinder or the like. The gas shower head 214 includes a high frequency plate 214a, a cooling plate 214b, and an electrode plate 214c. A high frequency power source 226 is connected to the high frequency plate 214a via a matching unit 224, and for example, high frequency power of 13.56 MHz to 100 MHz is applied.

高周波プレート214aの内部には、媒体循環路228が設けられ、図示しない温度調整手段を能動することによって、高周波プレート214aに接触して配置されるクーリングプレート214bおよび電極板214cを所望の温度に設定することができる。温度調整手段は、冷媒を媒体循環路228を介して循環させるための導入管230を有し、適当な温度に調整された冷媒が、この導入管230によって媒体循環路228内に供給され、熱交換後の冷媒が、排出管(図示せず)によって外部に排出される。なお、媒体循環路228はクーリングプレート214bに設けるようにしてもよい。これにより、電極板214cをより積極的に冷却することができ、好ましい。   A medium circulation path 228 is provided inside the high-frequency plate 214a, and the cooling plate 214b and the electrode plate 214c disposed in contact with the high-frequency plate 214a are set to desired temperatures by activating a temperature adjusting unit (not shown). can do. The temperature adjusting means has an introduction pipe 230 for circulating the refrigerant through the medium circulation path 228, and the refrigerant adjusted to an appropriate temperature is supplied into the medium circulation path 228 by the introduction pipe 230, and the heat The exchanged refrigerant is discharged to the outside through a discharge pipe (not shown). The medium circulation path 228 may be provided on the cooling plate 214b. Thereby, the electrode plate 214c can be cooled more positively, which is preferable.

ガスシャワーヘッド214には、ガス供給手段232が接続され、図示しないガス源に接続されたガス供給管234を通って流量制御または圧力制御されたプロセスガスが、真空チャンバ210内に供給される。クーリングプレート214bおよび電極板214cには、載置台216上のウエハWのサイズに対応して、複数のガス供給経路およびガス孔236が貫通して形成され、ガス供給手段232からのプロセスガスを、当該ガス供給経路およびガス孔236を介してウエハWの表面へ均一に供給するように構成されている。   A gas supply means 232 is connected to the gas shower head 214, and a process gas whose flow rate or pressure is controlled is supplied into the vacuum chamber 210 through a gas supply pipe 234 connected to a gas source (not shown). A plurality of gas supply paths and gas holes 236 are formed in the cooling plate 214b and the electrode plate 214c so as to correspond to the size of the wafer W on the mounting table 216, and the process gas from the gas supply means 232 is supplied to the cooling plate 214b and the electrode plate 214c. It is configured to supply uniformly to the surface of the wafer W through the gas supply path and the gas holes 236.

載置台216は、ガスシャワーヘッド214の下方に約5〜150mmの間隔で離間して設けられており、たとえば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムなどからなる電極本体244と、電極本体244を真空チャンバ210から絶縁するためのインシュレータ238とを備えている。電極本体244は、ウエハWを吸着保持する静電吸着機構を有するとともに、整合器240を介して高周波電源242が接続されている。そして、電極本体244には、高周波電源242から、たとえば、800kHz〜3.2MHzの高周波電力が印加される。   The mounting table 216 is provided below the gas shower head 214 at an interval of about 5 to 150 mm. For example, an electrode main body 244 made of aluminum whose surface is anodized and the electrode main body 244 are placed in a vacuum chamber. And an insulator 238 for insulating from 210. The electrode main body 244 has an electrostatic attraction mechanism for attracting and holding the wafer W, and a high-frequency power source 242 is connected via the matching unit 240. Then, for example, high-frequency power of 800 kHz to 3.2 MHz is applied to the electrode body 244 from the high-frequency power source 242.

電極本体244の周囲には、環状のフォーカスリング246が配置され、このフォーカスリング246は、プロセスに応じて、絶縁性または導電性の材料が選択され、反応性イオンを閉じ込めるまたは拡散させるように作用する。またフォーカスリング246の外側には、全体が絶縁材料からなるかまたは導電性材性の表面に絶縁膜が被覆されて構成されたインシュレータ248が設けられる。   An annular focus ring 246 is disposed around the electrode body 244, and an insulating or conductive material is selected depending on the process and acts to confine or diffuse reactive ions. To do. Further, an insulator 248 is formed outside the focus ring 246. The insulator 248 is made of an insulating material as a whole or is covered with an insulating film on a conductive material surface.

また、載置台216と真空チャンバ210の側壁との間の載置台216表面(載置面)よりも下方位置には、複数の排気孔が穿設された排気リング250が、載置台216を囲むように配置される。この排気リング250により、排気流の流れが整えられるとともに、載置台216とガスシャワーヘッド214との間にプラズマが最適に閉じ込められる。さらに、載置台216の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間でウエハWの受け渡しを行うための昇降部材である昇降ピン252が複数たとえば3本(2本のみ図示)突没自在に設けられ、この昇降ピン252は図示しない駆動機構により昇降するように構成されている。   Further, an exhaust ring 250 in which a plurality of exhaust holes are formed surrounds the mounting table 216 at a position below the surface (mounting surface) of the mounting table 216 between the mounting table 216 and the side wall of the vacuum chamber 210. Are arranged as follows. The exhaust ring 250 regulates the flow of the exhaust flow and optimally confines plasma between the mounting table 216 and the gas shower head 214. Further, inside the mounting table 216, a plurality of elevating pins 252 that are elevating members for transferring the wafer W to and from a transfer arm (not shown) can be projected and retracted, for example, three (only two are shown). The raising / lowering pin 252 is provided so as to be raised and lowered by a driving mechanism (not shown).

次に、図15に示す電極本体244を模式的に表した概略断面図を参照して、本実施の形態の要部について詳述する。   Next, with reference to a schematic cross-sectional view schematically showing the electrode main body 244 shown in FIG. 15, the main part of the present embodiment will be described in detail.

図15に示すように、電極本体244は、静電吸着部(静電吸着装置)254と高周波プレート256とから構成され、高周波プレート256には、上述したように、高周波電源242が整合器240を介して接続され、800kHz〜3.2MHzの高周波電力が印加される。また、この実施の形態において、高周波プレート256には、媒体循環路258が形成され、図示しない媒体供給手段から供給路260を介して、温度調整された媒体がこの媒体循環路258に供給される。   As shown in FIG. 15, the electrode main body 244 includes an electrostatic adsorption unit (electrostatic adsorption device) 254 and a high-frequency plate 256, and the high-frequency plate 256 is provided with the high-frequency power source 242 as described above. And high frequency power of 800 kHz to 3.2 MHz is applied. In this embodiment, a medium circulation path 258 is formed in the high-frequency plate 256, and a medium whose temperature is adjusted is supplied to the medium circulation path 258 from a medium supply means (not shown) via the supply path 260. .

高周波プレート256の上部に設けられる静電吸着部254は、誘電体254aと、それに内包される吸着電極254bと、吸着電極254bの裏面側に設けられる強磁性体254cとから構成される。すなわち、本実施の形態では、静電吸着部254と強磁性体254cとは、一体的に構成されている。誘電体254aは、焼結または溶射成形したセラミックなどからなり、たとえば、酸化アルミニウム(Al)、窒化アルミニウム(AlN)などの材料から選択される。また、これらの材料に二酸化チタン(TiO)炭化珪素(SiC)などを添加して、体積固有抵抗値または誘電率を調整することによって、所望の吸着力を得るようにすることもできる。 The electrostatic attraction unit 254 provided on the high-frequency plate 256 includes a dielectric 254a, an adsorption electrode 254b included therein, and a ferromagnetic body 254c provided on the back side of the adsorption electrode 254b. That is, in the present embodiment, the electrostatic attraction unit 254 and the ferromagnetic body 254c are integrally configured. The dielectric 254a is made of a sintered or spray-formed ceramic, and is selected from materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN). Further, by adding titanium dioxide (TiO 2 ), silicon carbide (SiC) or the like to these materials and adjusting the volume specific resistance value or the dielectric constant, a desired adsorption force can be obtained.

吸着電極254bは、電極本体244の表層近傍に配置され、たとえばタングステンなどから箔状に形成される。この吸着電極254bは、スイッチ部SW1を介して直流電源262とアースとの間で切り替え接続できるように構成されている。そして、この吸着電極254bに直流電圧を印加することによって、誘電体254aとウエハWとの間において静電吸着力を発生する。   The adsorption electrode 254b is disposed in the vicinity of the surface layer of the electrode main body 244, and is formed in a foil shape from, for example, tungsten. The adsorption electrode 254b is configured to be switched and connected between the DC power supply 262 and the ground via the switch unit SW1. Then, an electrostatic adsorption force is generated between the dielectric 254a and the wafer W by applying a DC voltage to the adsorption electrode 254b.

上記強磁性体254cは、吸着電極254bの裏面側に接触または近接して設けられている。強磁性体254cは、真空チャンバ210内で実施されるプロセスに応じてその材料が選択され、具体的には、制御しようとする温度にキュリー点を有する材料が選択される。たとえば、ウエハWを110〜120℃に加熱したい場合には、Mn−ZnフェライトやNi−Znフェライトなどが選択される。   The ferromagnetic body 254c is provided in contact with or close to the back side of the adsorption electrode 254b. The material of the ferromagnet 254c is selected according to the process performed in the vacuum chamber 210. Specifically, a material having a Curie point at a temperature to be controlled is selected. For example, when the wafer W is to be heated to 110 to 120 ° C., Mn—Zn ferrite, Ni—Zn ferrite, or the like is selected.

この強磁性体254cは、強磁性体を溶媒に熔かした後、公知の塗布方法または溶射法によって、吸着電極254bあるいは誘電体254aに形成することができる。また、焼結方法により、強磁性体を板状に形成して、誘電体254aに接着剤などにより接合してもよいし、強磁性体を粒子状にして、誘電体254aに添加するようにしてもよい。さらに、誘電体254aが多孔質で構成される場合には、溶媒に熔かした強磁性体254cを誘電体254aの気孔に充填することもできる。このように、強磁性体の材料や使用環境などに応じて、強磁性体254cの形成方法を選択するのが好ましい。   The ferromagnetic material 254c can be formed on the adsorption electrode 254b or the dielectric 254a by a known coating method or thermal spraying method after the ferromagnetic material is melted in a solvent. Further, a ferromagnetic material may be formed into a plate shape by a sintering method and bonded to the dielectric 254a with an adhesive or the like, or the ferromagnetic material may be made into particles and added to the dielectric 254a. May be. Further, when the dielectric 254a is made of a porous material, the pores of the dielectric 254a can be filled with a ferromagnetic material 254c melted in a solvent. Thus, it is preferable to select a method of forming the ferromagnetic body 254c according to the material of the ferromagnetic body, the usage environment, and the like.

次に、このように構成されるプラズマエッチング装置における処理動作について説明する。   Next, a processing operation in the plasma etching apparatus configured as described above will be described.

まず、開口部220およびシャッタ222を介して、ウエハWを真空チャンバ210内に搬入し、ウエハWを載置台216上に載置し、シャッタ222を閉じた後、真空排気手段により排気路218を介して、真空チャンバ210内を所定の真空度に排気する。そして、真空チャンバ210内にプロセスガスを供給するとともに、直流電源262から吸着電極254bに直流電圧を印加して、ウエハWを載置台216表面に静電吸着させる。   First, the wafer W is loaded into the vacuum chamber 210 through the opening 220 and the shutter 222, the wafer W is placed on the mounting table 216, and the shutter 222 is closed. Accordingly, the inside of the vacuum chamber 210 is exhausted to a predetermined degree of vacuum. Then, a process gas is supplied into the vacuum chamber 210 and a DC voltage is applied to the adsorption electrode 254b from the DC power source 262 to electrostatically adsorb the wafer W onto the surface of the mounting table 216.

次いで、この状態で高周波電源226および242から所定周波数の高周波電力をそれぞれ印加する。これにより、ガスシャワーヘッド214と載置台216との間に高周波電界が発生し、プロセスガスがプラズマ化されて、載置台216上のウエハWにエッチング処理が施される。載置台216内部には、制御したい温度にキュリー点をもった強磁性体254cが設けられているので、高周波プレート214aおよび256に高周波電力が印加されることで、誘電作用により生じる渦電流損によって、強磁性体254cは発熱する。   Next, high-frequency power of a predetermined frequency is applied from the high-frequency power sources 226 and 242 in this state. As a result, a high-frequency electric field is generated between the gas shower head 214 and the mounting table 216, the process gas is turned into plasma, and the wafer W on the mounting table 216 is etched. Since the ferromagnetic material 254c having a Curie point at the temperature to be controlled is provided inside the mounting table 216, high-frequency power is applied to the high-frequency plates 214a and 256, thereby causing eddy current loss caused by dielectric action. The ferromagnetic body 254c generates heat.

すなわち、強磁性体254cの内部を高周波電流が通過すると、それにより、強磁性体254cの表面には、高周波電流による磁力線(磁界)が発生し、その磁力線を打ち消すように渦電流が発生する。この渦電流による抵抗熱によって、強磁性体254cは表面付近で発熱する。   That is, when a high frequency current passes through the inside of the ferromagnetic body 254c, a magnetic force line (magnetic field) due to the high frequency current is generated on the surface of the ferromagnetic body 254c, and an eddy current is generated so as to cancel the magnetic field line. Due to the resistance heat caused by the eddy current, the ferromagnetic body 254c generates heat near the surface.

この発熱によって強磁性体254cの温度が上昇し、その温度がキュリー点を超えると、常磁性体となって発熱しなくなり、一定温度に維持される。そして、必要に応じて、媒体循環路258に循環させる冷媒流量や冷媒温度を制御することによって、載置台216上のウエハWの温度を高精度に制御することが可能となる。   Due to this heat generation, the temperature of the ferromagnetic body 254c rises, and when the temperature exceeds the Curie point, it becomes a paramagnetic body and does not generate heat, and is maintained at a constant temperature. Then, if necessary, the temperature of the wafer W on the mounting table 216 can be controlled with high accuracy by controlling the flow rate and temperature of the refrigerant circulated through the medium circulation path 258.

強磁性体254cは、スキンデプス(SKIN DEPTH)の2倍より僅かに大きい程度の厚みに設定されるのが望ましい。スキンデプスとは、電流が流れる深さの目安として用いられるものであって、以下の(3)式で表される。   The ferromagnetic body 254c is preferably set to a thickness slightly larger than twice the skin depth (SKIN DEPTH). Skin depth is used as a measure of the depth at which current flows, and is expressed by the following equation (3).

スキンデプスδ=(2ρ/ωμ)1/2………(3)
ただし、ρ:抵抗率、ω:2πf {fは周波数}、μ:μ(1+χ) {μ:真空の透過率、χ:磁化率}
以上のように、本実施の形態によれば、高周波電力が印加される電極を強磁性体254cを有するものとしたので、強磁性体254cの温度をその材料のキュリー点に制御することができ、従来のような加熱機構を設けることなく、極めて簡単な構成で真空チャンバ210内の電極を加熱制御することができる。そして、強磁性体254cは、その材料固有のキュリー点温度で正確に発熱を停止するので、入熱量を把握して、ウエハWを精度良く温度制御することができる。
Skin depth δ = (2ρ / ωμ) 1/2 (3)
Where ρ: resistivity, ω: 2πf {f is frequency}, μ: μ 0 (1 + χ) {μ 0 : vacuum transmittance, χ: magnetic susceptibility}
As described above, according to the present embodiment, since the electrode to which high-frequency power is applied has the ferromagnetic body 254c, the temperature of the ferromagnetic body 254c can be controlled to the Curie point of the material. The electrodes in the vacuum chamber 210 can be heated and controlled with a very simple configuration without providing a conventional heating mechanism. And since the ferromagnetic body 254c stops heat_generation | fever correctly at the Curie point temperature intrinsic | native to the material, the heat input can be grasped | ascertained and the wafer W can be temperature-controlled accurately.

次に、以上のような温度制御のための構成を上部電極として機能するガスシャワーヘッドに適用した実施の形態について説明する。図16は、このような実施の形態に適用されるガスシャワーヘッド214’を模式的に表した概略断面図であり、図15の実施の形態と同様、あるキュリー点をもった強磁性体を電極内すなわちガスシャワーヘッド214’に配置して、ガスシャワーヘッド214’を加熱するようにしている。   Next, an embodiment in which the above-described configuration for temperature control is applied to a gas shower head that functions as an upper electrode will be described. FIG. 16 is a schematic cross-sectional view schematically showing a gas shower head 214 ′ applied to such an embodiment. Like the embodiment of FIG. 15, a ferromagnetic material having a certain Curie point is shown. The gas shower head 214 ′ is heated by being disposed in the electrode, that is, in the gas shower head 214 ′.

図16に示すように、ガスシャワーヘッド214’は図14のガスシャワーヘッド214と同様に、上から、高周波プレート214a、クーリングプレート214b、電極板214cを有している他、電極板214cの下に接触または近接して強磁性体264を有している。この強磁性体264には、ガス供給経路およびガス孔236に連通する孔が貫通して設けられている。図15の実施例と同様、強磁性体264は、公知の塗布法または溶射法を用いて、電極板214cの下面側に膜状に形成してもよく、また、焼結法により板状に形成して電極板214c面に接着してもよく、強磁性体材料を粉末にして、電極板214cに添加するようにしてもよい。そして、少なくとも強磁性体264の表面が、セラミックや樹脂などの絶縁膜266によって被覆される。   As shown in FIG. 16, the gas shower head 214 ′ has a high frequency plate 214a, a cooling plate 214b, and an electrode plate 214c from the top, as well as the gas shower head 214 of FIG. The ferromagnet 264 is in contact with or in close proximity to. The ferromagnetic body 264 is provided with a hole that communicates with the gas supply path and the gas hole 236. As in the embodiment of FIG. 15, the ferromagnetic material 264 may be formed in a film shape on the lower surface side of the electrode plate 214c using a known coating method or thermal spraying method, or may be formed into a plate shape by a sintering method. It may be formed and adhered to the surface of the electrode plate 214c, or the ferromagnetic material may be powdered and added to the electrode plate 214c. At least the surface of the ferromagnetic material 264 is covered with an insulating film 266 such as ceramic or resin.

高周波電力が高周波プレート214aに印加されると、強磁性体264がキュリー点まで発熱し、上述したように、その温度がキュリー点を超えると、常磁性体となって発熱しなくなるため、強磁性体264は、キュリー点の温度に維持される。そして、ガスシャワーヘッド214’の温度をモニタしつつ、媒体循環路228に温度調整した冷媒を循環させることによって、ガスシャワーヘッド214’を所望の温度に精度よく制御することができる。   When high frequency power is applied to the high frequency plate 214a, the ferromagnetic material 264 generates heat up to the Curie point. As described above, when the temperature exceeds the Curie point, it becomes a paramagnetic material and does not generate heat. The body 264 is maintained at the temperature of the Curie point. Then, by monitoring the temperature of the gas shower head 214 ′ and circulating the refrigerant whose temperature is adjusted in the medium circulation path 228, the gas shower head 214 ′ can be accurately controlled to a desired temperature.

なお、図15の実施形態では、静電吸着層254内に強磁性体254cを配置した装置について説明したが、たとえば、高周波電力が印加される高周波プレート256を強磁性体で構成するようにしてもよい。同様に、図16に実施形態において、強磁性体264を電極板214cに接触または近接して設けるようにしたが、高周波プレート214a自体を強磁性体の材料で構成することもできる。   In the embodiment of FIG. 15, the apparatus in which the ferromagnetic body 254c is arranged in the electrostatic adsorption layer 254 has been described. For example, the high-frequency plate 256 to which high-frequency power is applied is made of a ferromagnetic body. Also good. Similarly, in the embodiment shown in FIG. 16, the ferromagnetic body 264 is provided in contact with or close to the electrode plate 214c, but the high-frequency plate 214a itself may be made of a ferromagnetic material.

さらに、上記実施の形態において、ウエハWを保持する下部電極と、それに対応する上部電極とが、上下方向に平行に配置されている場合を例に挙げて説明したが、それに限定されず、本発明は、たとえば、2つの電極が水平方向に離間して配置される処理装置にも適用することができる。また、上部電極のみまたは下部電極のみに高周波電力を印加する処理装置や、上部電極と下部電極の両方の電極に高周波電力を印加する処理装置に適用することもできる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the lower electrode holding the wafer W and the corresponding upper electrode are arranged in parallel in the vertical direction has been described as an example. The invention can also be applied to, for example, a processing apparatus in which two electrodes are spaced apart in the horizontal direction. The present invention can also be applied to a processing apparatus that applies high-frequency power only to the upper electrode or only the lower electrode, or a processing apparatus that applies high-frequency power to both the upper electrode and the lower electrode.

また、上記実施の形態において、平行平板型のプラズマエッチング装置を例に挙げて説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。本発明は、マグネトロン型や誘導結合型などの各種プラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明は、プラズマエッチング処理のみならず、アッシング処理や成膜処理などの各種処理装置にも適用できる、また、本発明は、LCD用ガラス基板に処理を施す装置にも適用できる。   Moreover, in the said embodiment, although demonstrated taking the parallel plate type plasma etching apparatus as an example, this invention is not limited to this structure. The present invention can also be applied to various plasma processing apparatuses such as a magnetron type and an inductively coupled type. Further, the present invention can be applied not only to a plasma etching process but also to various processing apparatuses such as an ashing process and a film forming process. The present invention can also be applied to an apparatus for processing a glass substrate for LCD.

このような実施の形態によれば、高周波電力が印加される高周波プレートを有する電極を、さらに強磁性体から構成される発熱体を有するものとしたので、発熱体の温度をその材質のキュリー点に制御することができ、従来のような加熱機構を設けることなく、極めて簡単な構成で電極を加熱制御することができる。そして、発熱体を構成する強磁性体は、その材料固有のキュリー点温度で正確に発熱を停止するので、入熱量を把握して、被処理体を精度良く温度制御することができる。   According to such an embodiment, since the electrode having the high frequency plate to which the high frequency power is applied has the heating element made of the ferromagnetic material, the temperature of the heating element is set to the Curie point of the material. It is possible to control the heating of the electrode with a very simple configuration without providing a conventional heating mechanism. And since the ferromagnetic material which comprises a heat generating body stops heat_generation | fever correctly at the Curie point temperature intrinsic | native to the material, it can grasp | ascertain the amount of heat inputs and can temperature-control a to-be-processed object accurately.

本発明の第1の実施の形態に係る処理装置の一例の全体構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the whole structure of an example of the processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 前記処理装置に設けられる載置台を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting base provided in the said processing apparatus. 前記載置台に設けられる接合層の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the joining layer provided in the mounting table mentioned above. 前記載置台の製造方法を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing method of the mounting table mentioned above. 本発明の第1の実施の形態における効果を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the effect in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における載置台を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting base in the 2nd Embodiment of this invention. 前記載置台に設けられる被覆部材の設置方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the installation method of the coating | coated member provided in the said mounting table. 被覆部材の具体的な形態について説明した説明図であるIt is explanatory drawing explaining the specific form of the coating | coated member. 本発明の第3の実施の形態に係るプラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the plasma processing apparatus which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 上記のプラズマ処理装置が備える載置台を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the mounting base with which said plasma processing apparatus is provided. 支持部上のスペーサの配置レイアウトの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the arrangement layout of the spacer on a support part. ウエハから支持部に至るまでの高周波の通路の等価回路を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the equivalent circuit of the high frequency path | route from a wafer to a support part. 支持部上のスペーサの配置レイアウトの他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the arrangement layout of the spacer on a support part. 本発明の第4の実施の形態に係るプラズマエッチング装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the plasma etching apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 図14に示すプラズマエッチング装置の載置台を構成する電極本体を模式的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows typically the electrode main body which comprises the mounting base of the plasma etching apparatus shown in FIG. 本発明の第4の実施の形態に係るプラズマエッチング装置のガスシャワーヘッドを模式的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows typically the gas shower head of the plasma etching apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 従来の技術に係る処理装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the processing apparatus concerning a prior art. 従来の技術に係る処理装置の載置台を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the mounting base of the processing apparatus which concerns on the prior art.

符号の説明Explanation of symbols

W ウエハ
1 真空チャンバ
11 上部電極
2 載置台
25 高周波電源
3 静電チャック層
31 チャック電極
4 接合層
5 保護層
6 リング部材
7 載置台
70 接合層
71 被覆部材
72 溶射膜
73 空間
74 溝部
W wafer 1 vacuum chamber 11 upper electrode 2 mounting table 25 high frequency power supply 3 electrostatic chuck layer 31 chuck electrode 4 bonding layer 5 protective layer 6 ring member 7 mounting table 70 bonding layer 71 coating member 72 sprayed film 73 space 74 groove part

Claims (7)

基板に対してプラズマ処理を行うための処理容器と、
前記処理容器に設けられると共に、チャック電極に電圧を印加することにより、前記基板を前記静電吸着力により保持するための、チャック電極を絶縁層で被覆してなる静電チャック層と、
この静電チャック層を支持するための静電チャック層とは材質が異なる支持部と、
この支持部と静電チャック層との間に支持部と静電チャック層とを接合するために設けられる接合層と、
プラズマにより生じる活性種から前記接合層を保護するために前記接合層の側周面を被覆するように設けられた柔軟な熱収縮チューブと、を備えたことを特徴とする処理装置。
A processing container for performing plasma processing on the substrate;
An electrostatic chuck layer that is provided in the processing container and that covers the chuck electrode with an insulating layer for holding the substrate by the electrostatic adsorption force by applying a voltage to the chuck electrode;
A support portion made of a material different from that of the electrostatic chuck layer for supporting the electrostatic chuck layer;
A bonding layer provided for bonding the support portion and the electrostatic chuck layer between the support portion and the electrostatic chuck layer;
A processing apparatus comprising: a flexible heat shrinkable tube provided to cover a side peripheral surface of the bonding layer in order to protect the bonding layer from active species generated by plasma.
前記熱収縮チューブは、フッ素樹脂からなることを特徴とする請求項1記載の処理装置。 The processing apparatus according to claim 1 , wherein the heat shrinkable tube is made of a fluororesin. 前記フッ素樹脂は、PFA、FEPまたはPTFEであることを特徴とする請求項2記載の処理装置。 The processing apparatus according to claim 2 , wherein the fluororesin is PFA, FEP, or PTFE. 前記被覆部材は、フッ素によりコーティングされていることを特徴とする請求項1記載の処理装置。 The processing apparatus according to claim 1 , wherein the covering member is coated with fluorine. プラズマを発生させるために支持部に高周波電力が供給され、
静電チャック層と支持部との間には、その比誘電率が接合層の比誘電率と同等であるスペーサが介在していることを特徴とする請求項1記載の処理装置。
High frequency power is supplied to the support to generate plasma,
Between the electrostatic chuck layer and the support portion, the processing apparatus according to claim 1, wherein the spacer relative dielectric constant is equivalent to the dielectric constant of the bonding layer is characterized by being interposed.
前記スペーサは、セラミック片であり、前記接合層は、接着性樹脂にセラミック粉末をフィラー材料として混合したものであることを特徴とする請求項5記載の処理装置。 6. The processing apparatus according to claim 5 , wherein the spacer is a ceramic piece, and the bonding layer is a mixture of an adhesive resin and ceramic powder as a filler material. 前記接合層は、シリコーン系接着性樹脂またはアクリル系接着性樹脂であることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一に記載の処理装置。 The bonding layer, the processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that a silicone-based adhesive resin or an acrylic adhesive resin.
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