JP4709945B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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このプラズマ処理後のトレイの温度上昇は、基板の品質低下や損傷の原因なる。また、温度上昇したトレイをロードロック室内に待機させ、真空中への放熱やトレイを搬出する搬送アームへの熱伝導によりトレイを冷却するのでは、待機時間が必要となるのでスループット低下の原因となる。チャンバに隣接して冷却室(冷却ステージ)を設けてプラズマ処理後のトレイを冷却することが可能である。しかし、この冷却室を設けることは、装置の複雑化とコスト増の原因となる。
本発明は、基板収容孔に基板を収容したトレイを基板サセプタ上に配置するプラズマ処理装置において、プラズマ処理終了後のトレイからの伝熱による基板の温度上昇を低減することを課題とする。
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係るICP(誘導結合プラズマ)型のドライエッチング装置1を示す。
図11から図15Cに示す本発明の第2実施形態では、基板2の下面2aを点接触的な態様でトレイ15に支持するための突起76A〜76Cを設ける代わりに、トレイ15の下面15cにポリイミドテープ91を貼り付けている。ポリイミドテープ91の貼り付けは、真空貼付と熱圧着のいずれか一方又は両方の手法により行うことができる。ポリイミドテープ91はポリイミド製のテープ基材(伝熱材層)92と、このテープ基材92の一方の面に形成された接着材層93を備える。熱圧着する場合は、接着材層93がなくても良く、これにより長期間使用する場合のポリイミドテープ91が熱圧着されているトレイ15の下面15cのエッジから接着材層が剥れる等の問題が生じない。トレイ15の下面15cとテープ基材92との間に接着材層93が介在している。真空貼付による貼り付けの場合、ポリイミドテープ91とトレイ15の下面15cとの間に気泡等が存在せず、両者の密着度が高い。そのため、トレイ15とポリイミドテープ91との間の熱伝導性が良好である。図12において、二点鎖線で示すように、ポリイミドテープ91は、誘電体板23の基板載置部29A〜29C及び昇降ピン18の突出位置に開口が形成された円板状である。
図16から図20Cに示す本発明の第3実施形態では、第1実施形態の点接触的な態様でのトレイ15への基板2の支持(突起76A〜76C)と、第2実施形態のポリイミドテープ91の両方を採用している。
本発明による基板の温度上昇低減効果を確認するための実験を行った。具体的には、従来のトレイと本発明にかかるトレイ15を使用してドライエッチング処理を実行し、ドライエッチング処理中、エッチング後にロードロック室10に搬出してロードロック室を大気開放する前、及びロードロック室10を大気開放後のそれぞれについて基板2やトレイ15の温度を測定した。さらに詳細には、従来例に相当する3つの比較例1〜3と本発明の実施形態に相当する2つの実験例1,2について温度測定を実行した。
2 基板
2a 下面
2b 端面
3 チャンバ
3a ゲート
3b エッチングガス供給口
3c 排気口
4 天板
5 ICPコイル
6 マッチング回路
7 高周波電源
9 基板サセプタ
10 ロードドック室
10a ゲート
12 エッチングガス供給源
13 真空排気装置
15 トレイ
15a トレイ本体
15b 上面
15c 下面
15d 孔壁
15e 位置決め切欠
16 搬送アーム
17 駆動装置
18 昇降ピン
19A〜19I 基板収容孔
21 基板支持部
23 誘電体板
24 金属板
25 スペーサ板
26 ガイド筒体
27 アースシールド
28 トレイ支持面
29A〜29D 基板載置部
31 基板載置面
32 円環状突出部
33 円柱状突起
34 直線状溝
35 円環状溝
36 円形開口
40 静電吸着用電極
41 直流電源
42 抵抗
43 直流電圧印加機構
44 供給孔
45 伝熱ガス供給機構
46 伝熱ガス源
47 供給流路
48 流量計
49 流量制御バルブ
50 圧力計
51 排出流路
52 カットオフバルブ
53 バイパス流路
54 排気口
56 高周波印加機構
57 高周波電源
58 可変容量コンデンサ
59 冷却機構
60 冷媒流路
61 冷媒循環装置
63 コントローラ
71 アラインメント台
72A,72B カセット
73 搬送アーム
74 環状部
74a 上面
74b 下面
74c 先端面
76A〜76C 突起
76a 上面
76b 上側部分
76c 下側部分
91,191 ポリイミドテープ
92 テープ基材
93 接着材層
Claims (6)
- 減圧可能なチャンバと、
前記チャンバ内にプラズマを発生させるプラズマ発生源と、
それぞれ基板が収容される複数の基板収容孔が厚み方向に貫通するように形成されたトレイと、
個々の前記基板収容孔の孔壁に形成されて前記基板収容孔内に収容された前記基板の外周縁部を支持する基板支持部と、
前記チャンバ内に設けられ、前記チャンバ内に搬入される前記基板を収容した前記トレイの下面を支持するトレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出し、かつその上端面である基板載置面に前記基板の下面がそれぞれ載置される複数の基板載置部とを備える、誘電体部材と、
前記誘電体部材を支持する支持部材と、
前記支持部材を冷却する冷却機構と、
前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に形成された絶縁性を有する伝熱材層と、
前記基板載置部に少なくとも一部が内蔵された静電吸着用電極と、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加する直流電圧印加機構と、
前記基板と前記基板載置面との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構と
を備え、
前記基板の搬送時には、前記トレイの前記基板収容孔に収容された前記基板の前記外周縁部の下面が前記トレイの前記基板支持部に支持され、
前記基板の処理時には、
前記誘電体部材の前記基板載置部が前記トレイの下面側から前記基板収容孔に挿入されて、前記トレイの下面が前記誘電体部材の前記トレイ支持面上に前記伝熱材層を介して載置され、
前記トレイ支持面から前記基板支持部の上端までの距離が前記トレイ支持面から前記基板載置面までの距離よりも短いことにより、前記基板の下面が前記トレイの前記基板支持部から浮き上がって前記誘電体部材の前記基板支持面に載置され、
前記直流電圧印加機構から前記静電吸着用電極に印加される直流電圧によって下面が前記誘電体部材の前記基板載置面に静電吸着された前記基板は、前記伝熱ガス供給機構により供給される伝熱ガス、前記誘電体部材、及び前記冷却機構により冷却される前記支持部材の熱伝導により冷却され、かつ
バイアス電圧が印加され、前記トレイ支持面に載置されたトレイ上に発生させるマイナスのシース電位で電位が分極した前記伝熱材層によって前記トレイ支持面に自己静電吸着された前記トレイは、前記伝熱材層、前記誘電体部材、及び前記冷却機構により冷却される前記支持部材の熱伝導により冷却されることを特徴とする、プラズマ処理装置。 - 前記伝熱材層は前記トレイ及び前記誘電体部材よりも高い柔軟性を有することを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記伝熱材層は、前記誘電体部材の前記基板載置部の突出位置に形成された開口を備えることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記伝熱材層は前記トレイの下面に形成されていることを特徴とする、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記基板支持部は、前記基板収容孔の孔壁の前記トレイの下面側から突出する環状部と、前記孔壁及び前記環状部の上面のうちの少なくとも一方に形成され、前記基板収容孔に収容された前記基板の下面側の外周縁部の周方向に互いに間隔を隔てた3箇所以上の複数箇所を接触して支持する複数の基板接触部とを備えることを特徴とする、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- それぞれ基板が収容される厚み方向に貫通する複数の基板収容孔が設けられ、個々の前記基板収容孔の孔壁に基板支持部を備える、基板を搬送可能なトレイを準備し、
減圧可能なチャンバ内に、トレイ支持面と、このトレイ支持面から上向きに突出する複数の基板載置部とを備える誘電体部材を設け、
前記トレイの下面及び前記トレイ支持面の少なくともいずれか一方に絶縁性を有する伝熱材層を設け、
前記基板収容孔に前記基板を収容して前記基板の外周縁部の下面を前記基板支持部で支持した状態で、前記チャンバ内に前記トレイを搬入し、
前記トレイを前記誘電体部材に向けて降下させて前記誘電体部材の前記基板載置部を前記トレイの下面側から前記基板収容孔に挿入し、前記トレイの下面を前記誘電体部材の前記トレイ支持面に前記伝熱材層を介して載置すると共に、前記基板の下面を前記トレイの前記基板支持部の上面から浮き上がらせて前記誘電体部材の前記基板載置部の上端面である基板載置面上に載置し、
前記チャンバ内にプラズマを発生させ、
前記基板載置部に内蔵された静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記基板の下面を前記基板載置面に静電吸着すると共に、前記基板と基板載置面との間に伝熱ガスを供給し、この伝熱ガスを介した熱伝導により前記基板を冷却し、
バイアス電圧が印加され、前記トレイ支持面に載置された前記トレイ上にマイナスのシース電位を発生させて前記伝熱材層の電位を分極させ、分極した前記伝熱材層により前記トレイを前記トレイ支持面に自己静電吸着させると共に、前記伝熱材層を介した熱伝導により前記トレイを冷却する、プラズマ処理方法。
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