JP5378902B2 - プラズマ処理装置のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。

高周波又はマイクロ波にてプラズマを発生させ、この発生させたプラズマに半導体基板を曝すことによって、半導体基板に対してドライエッチング、表面改質、アッシング等を行うプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１）。

この種のプラズマ処理装置は、例えば、半導体基板上に形成したレジスト膜を、酸素プラズマを用いてアッシング（灰化）するアッシング処理装置では、プラズマ生成室をチャンバの上側部に設けるとともに、半導体基板を載置したステージを下側部に設けている。

プラズマ生成室で生成された酸素プラズマは、プラズマ生成室を区画形成する下蓋の中央位置に形成された導出穴から導出して、拡散板を介して下方に設けられたステージに載置された半導体基板に吹き付けられる。そして、ステージに載置された半導体基板は、この酸素プラズマに曝されることによってアッシングされる。

特開２００５−１２２９３９号公報

このようなプラズマ処理装置において、ステージとステージに載置された半導体基板との間に、酸素プラズマが入り込み、半導体基板の裏面にダメージを与える。特に、近年、半導体基板（ウェハー）の厚さが益々薄くなり、当プラズマ装置導入以前の前工程までの複合処理により、例えば、半導体基板上に形成される膜ストレス等に起因して、半導体基板は、不特定方向の反りを有している。そのため、ステージと半導体基板との間の隙間が大きくなり、プラズマがより入り込み易く、半導体基板の裏面を損傷させていた。そのため、半導体基板の裏面に保護膜を形成し、プラズマからのダメージを防止していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、半導体基板の裏面へのプラズマの侵入を防止して、半導体基板の裏面の損傷を防止することのできるプラズマ処理装置のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置を提供するにある。

請求項１に記載の発明は、チャンバ内に形成したプラズマ生成室で生成したプラズマを、前記チャンバ内に設けた円環状のサセプタに前記サセプタの貫通穴を閉塞するように収容配置した加工用基板に対して上方から曝して、前記加工用基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理装置は、円柱形状をなし、上面の外周部に環状の段差面を形成して前記段差面の内側に前記サセプタの前記貫通穴より小さい内径を有する円柱状の突出部を突出形成したステージを前記チャンバ内に有し、前記加工用基板を収容配置した前記貫通穴を前記突出部に貫挿させて、前記加工用基板を前記ステージに載置して加熱する工程と、前記サセプタを上方に移動して前記ステージから前記加工用基板を離間させ、前記貫通穴を閉塞するように、前記加工用基板を前記サセプタの前記貫通穴内に収容配置し、前記加工用基板の表面をプラズマ処理する工程とを順に有する。

請求項１に記載の発明によれば、加工用基板が貫通穴内に収容されたとき、加工用基板は、その裏面外周縁が貫通穴の内周面に当接し、サセプタの貫通穴を閉塞することから、加工用基板の裏面外周縁と貫通穴の内周面との間を通って、上方からのプラズマが加工用基板の裏面に回り込んで侵入することはない。従って、加工用基板の表面がプラズマ処理されているときに加工用基板の裏面がプラズマによってダメージを受けることはない。

請求項２に記載の発明は、チャンバ内に形成したプラズマ生成室で生成したプラズマを、前記チャンバ内に設けた円環状のサセプタに前記サセプタの貫通穴を閉塞するように収
容配置された加工用基板に対して上方から曝して、前記加工用基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、円柱状をなし、上面の外周部に環状の段差面を形成して前記段差面の内側に前記サセプタの前記貫通穴より小さい内径を有する円柱状の突出部を突出形成したステージを前記チャンバ内に有し、前記ステージを加熱し、前記ステージを介して前記加工用基板を加熱する加熱手段と、前記サセプタを上下動させ、前記加工用基板を前記ステージに対して上下動させる移動手段と、を備え、前記サセプタを下動させて前記サセプタの前記貫通穴を前記突出部に貫挿させ、前記加工用基板を前記ステージに載置して加熱し、前記サセプタを上動させて前記加工用基板を前記ステージから離間させ、前記貫通穴を閉塞するように前記加工用基板を前記サセプタの前記貫通穴内に収容配置した状態で、前記加工用基板の表面をプラズマ処理する。

請求項２に記載の発明によれば、サセプタに配置された加工用基板の裏面にプラズマの一部が加熱手段にて加熱された加工用基板の裏面に回り込もうとするが、加工用基板はサセプタの貫通穴内に収容され同貫通穴を閉塞しているため、加工用基板とサセプタの貫通穴の内周面との間を介して加工用基板の裏面にプラズマが回り込まない。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプラズマ処理装置において、前記貫通穴を有したサセプタは、円環状板体であって、前記貫通穴の内周面が表面側から裏面側に向かうほどその内径が縮径する傾斜面を有し、円板状の前記加工用基板の外周縁が前記傾斜面と係合する。

請求項３に記載の発明によれば、加工用基板の外周縁が傾斜面と係合することで、サセプタが移動手段にて、ステージから上動すると、円板状の加工用基板も上動して加工用基板は、ステージから離間する。また、加工用基板の外周縁が傾斜面と係合することで、加工用基板の外周縁と内周面との間に隙間ができない。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置において、前記サセプタは、上面側の表面を失活し難い表面構造で形成し、下面側の表面を失活し易い表面構造で形成した。

請求項４に記載の発明によれば、サセプタの上方からのプラズマは、プラズマ中のラジカル（活性種）が失活し難くなり、加工用基板の表面のプラズマ処理をより効率的に行え、加工用基板の裏面に回り込もうとするプラズマに対しては、そのラジカル（活性種）を失活させ、加工用基板の裏面のダメージをより低減させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のプラズマ処理装置において、前記上面側の表面を失活し難い表面構造は、フッ化表面層で形成し、下面側の表面を失活し易い表面構造は、前記フッ化表面層を形成しないサセプタの素材そのものである。

請求項５に記載の発明によれば、フッ化表面層によって、プラズマ中のラジカル（活性種）が失活し難くなり、フッ化表面層を形成しないサセプタの素材そのものによって、プラズマ中のラジカル（活性種）が失活し易くなる。

請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか１に記載のプラズマ処理装置において、前記ステージの載置面に独立したガスノズル設け、前記サセプタの上方動作時において、前記加工用基板の裏面と前記ステージの載置面との間の空間に、前記ガスノズルから、前記加工用基板の裏面に向かって積極的にガス供給可能とする。

請求項６に記載の発明によれば、加工用基板の裏面に向かってガスを積極的に供給されることによって、加工用基板の裏面と載置面の間にプラズマが回り込まない。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプラズマ処理装置において、前記加工用基板を上部より押さえる保持機構を設けた。

請求項７に記載の発明によれば、ガスの供給によって、加工用基板が浮き上がることがない。

本発明によれば、半導体基板の裏面へのプラズマの入り込みを防止し、半導体基板の裏面の損傷を防止することができる。

プラズマアッシング装置の概略断面図。 ステージとサセプタを説明するための斜視図。 サセプタと半導体基板がステージから離間された状態を説明するための要部断面図。 サセプタに半導体基板が支持された状態を説明するための説明図。 半導体基板がステージに載置された状態を示す説明図。 プラズマアッシング装置の別例を説明するための説明図。 サセプタの別例を説明するための断面図。

以下、本発明のプラズマ処理装置の１つであるプラズマアッシング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、プラズマ処理装置としてのプラズマアッシング装置１の概略断面図を示す。プラズマアッシング装置１のチャンバ２は、全体形状が直方体をなし、アルミニウム（Ａｌ）製で形成されている。チャンバ２の底板３の内底面には、脚部４を介してステージ５が配置固定されている。

ステージ５は、円柱形状をなし、下面に加熱手段としてのヒータＨを有し、同ヒータＨにて加熱され、加熱された熱にて、ステージ５に載置されたプラズマ処理（アッシング）する加工用基板としての半導体基板Ｗを加熱するようになっている。ステージ５は、図２に示すように、その上面外周縁を切り欠いて円環状の段差面５ａを形成している。そして、ステージ５は、円環状の段差面５ａの内側に形成された小径の円柱状の突出部５ｂの上面を載置面５ｃとしている。

ステージ５の段差面５ａには、複数の貫通穴６が形成されている。その各貫通穴６には、環状のサセプタ７を支承する移動手段を構成する昇降ロッドＲ１が貫挿され、各昇降ロッドＲ１はそれぞれの移動手段を構成する昇降モータＭ１にて、段差面５ａから出没し、環状のサセプタ７を上下動させるようになっている。そして、各昇降ロッドＲ１が各貫通穴６に没入した時、サセプタ７は、ステージ５の突出部５ｂに後記する基板保持穴９が貫挿された状態でステージ５の段差面５ａに載置される。

サセプタ７は、図２に示すように円環状板体であって、その内周面８が表面側から裏面側に向かうほどその内径が縮径する傾斜面であって、この傾斜した内周面８を有した貫通穴を基板保持穴９としている。サセプタ７の基板保持穴９の裏面側の開口部の内径は、ステージ５の突出部５ｂの直径より大きくなるように形成されている。

サセプタ７は、この傾斜した内周面８で円板状の半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁を支持して、半導体基板Ｗを基板保持穴９内に収容するようになっている。つまり、基板保持穴９内に収容される半導体基板Ｗは、その直径が縮径した基板保持穴９の裏面側の開口部の内径より大きい半導体基板である。

従って、半導体基板Ｗが基板保持穴９内に収容されたとき、図１、図３及び図４に示すように、サセプタ７の基板保持穴９は、半導体基板Ｗによって閉塞される。
また、サセプタ７の板厚は、ステージ５の突出部５ｂの高さと半導体基板Ｗの厚さを加えた値より、大きな値に設定されている。しかも、本実施形態では、基板保持穴９内に半導体基板Ｗが収容されているとき、半導体基板Ｗの裏面Ｗａからサセプタ７の下面までの距離が、ステージ５の突出部５ｂの高さより短くなるようになっている。

従って、各昇降ロッドＲ１を各貫通穴６に没入させて、突出部５ｂにサセプタ７の基板保持穴９を貫挿させてサセプタ７を段差面５ａに載置させたとき、ステージ５の突出部５ｂは、サセプタ７から突出することなく内包されるとともに、突出部５ｂの上面（載置面５ｃ）は、基板保持穴９の内周面８に当接している半導体基板Ｗを持ち上げてサセプタ７（基板保持穴９）から離間させる。その結果、図５に示すように、半導体基板Ｗは、ステージ５の載置面５ｃに載置される。そして、ステージ５の載置面５ｃに載置された半導体基板Ｗは、ステージ５を介してヒータＨにて加熱される。

反対に、各昇降ロッドＲ１を各貫通穴６から突出させて、サセプタ７を段差面５ａから上動させたとき、突出部５ｂの載置面５ｃに載置されていた半導体基板Ｗは、図１及び図３に示すように、その裏面Ｗａ外周縁が基板保持穴９の内周面８と係合してサセプタ７の基板保持穴９を閉塞しサセプタ７とともに上動し載置面５ｃから離間する。そして、サセプタ７に支持され載置面５ｃから離間した半導体基板Ｗは、上方からのプラズマに曝されてプラズマ処理がなされる。

このとき、半導体基板Ｗが基板保持穴９内に収容されたとき、半導体基板Ｗは、その裏面Ｗａの外周縁が基板保持穴９の傾斜面を有した内周面８に当接し、サセプタ７の基板保持穴９を閉塞する。そのため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａの外周縁と基板保持穴９の内周面８との間を通って、上方からのプラズマが半導体基板Ｗの裏面Ｗａに回り込んで侵入することはない。

チャンバ２を形成するトッププレート１４は、その外側上方に突出した円柱体１５が延出形成され、その円柱体１５の中央位置にチャンバ２の外側と内側を貫通する貫通穴１８が形成されている。

円柱体１５の上面１５ａには、導波管１９が連結固定されている。導波管１９は、前記貫通穴１８に対応する位置に連結穴１９ａが形成され、その連結穴１９ａには円板状のマイクロ波透過窓２０が、同貫通穴１８の上側開口部を閉塞するように配設されている。マイクロ波透過窓２０は、セラミックスや石英製などの誘電体透過窓であって、円柱体１５の上面１５ａに対して密着固定されている。そして、導波管１９の上流に設けた図示しないマイクロ波発振器からのマイクロ波が導波管１９を伝搬しマイクロ波透過窓２０を介して前記貫通穴１８に導入されるようになっている。

貫通穴１８の下側開口部は、貫通穴１８の内径より大きな内径に拡開形成された嵌合凹部３０が形成されている。
嵌合凹部３０が形成された貫通穴１８の下側開口部は、円板状の下蓋３３にて閉塞されている。下蓋３３は、中央に導出穴３３ａを貫通形成した円板状の下蓋本体３４と、その下蓋本体３４の下側外周面に延出形成したフランジ部３５を有している。下蓋３３は、下蓋本体３４が貫通穴１８に貫挿され、フランジ部３５が嵌合凹部３０に嵌合するようになっている。

そして、フランジ部３５を前記嵌合凹部３０の奥面３０ａにネジ着させることによって、下蓋３３（フランジ部３５の上面）は、トッププレート１４（嵌合凹部３０の奥面３０ａ）に対して締結固定される。

これにより、円柱体１５に形成した貫通穴１８の上下両開口部がマイクロ波透過窓２０と下蓋３３にて閉塞されて形成された空間に、プラズマ生成室Ｓが区画形成される。
下蓋本体３４の外周面には、環状の環状溝４１が形成され、同環状溝４１とその環状溝４１を塞ぐ貫通穴１８の内周面１８ａとで環状通路を形成している。環状溝４１は、前記貫通穴１８の内周面１８ａに形成したガス導入路３２の開口部と対向する位置に形成され、ガス導入路３２から導入されてくるプラズマ形成用ガス（酸素）が環状通路（環状溝４１）に導入されるようになっている。

下蓋本体３４の上面外周縁には、プラズマ生成室Ｓと環状溝４１（環状通路）を連通する切り溝４２が、切り欠き形成されている。そして、環状溝４１に導入されたプラズマ形成用ガス（酸素）は、該切り溝４２を介してプラズマ生成室Ｓに導入される。

プラズマ生成室Ｓに導入されたプラズマ形成用ガス（酸素）は、同じくマイクロ波透過窓２０を介して投入されたマイクロ波によって励起され酸素プラズマとなる。そして、プラズマ生成室Ｓで生成された酸素プラズマは、下蓋３３に形成された導出穴３３ａを介して下方のステージ５に載置された半導体基板Ｗに向かって導出される。

下蓋本体３４の下側であって前記導出穴３３ａの開口部と対向する位置に拡散板４３が配置されている。拡散板４３は、アルミニウム（Ａｌ）製よりなり、同じくアルミニウム（Ａｌ）製の間隔保持部材４４を介してボルト４５にて下蓋本体３４に対して連結固定されている。拡散板４３は、下蓋本体３４の導出穴３３ａから導出された酸素プラズマを分散させて、同酸素プラズマが前記サセプタ７に支持された半導体基板Ｗに均一に曝されるようにしている。そして、サセプタ７に支持された半導体基板Ｗは、その半導体基板Ｗの表面Ｗｂに形成したレジスト膜が酸素プラズマにてアッシングされるようになっている。

また、トッププレート１４の内底面には、拡散板４３を囲むように円筒形状のスカート４６が取着されている。スカート４６はアルミニウム（Ａｌ）製であって、拡散板４３から導出された酸素プラズマが拡散しないように下方に配置された半導体基板Ｗに導くようにしている。

また、チャンバ２の底板３の四隅には、排気穴５０（図１参照）がそれぞれ形成されている。四隅の各排気穴５０は、チャンバ２内のガスを排気する際の排気穴であって、それぞれ排気管５１が接続されている。そして、その排気管５１は下流側に設けた図示しない開閉弁を介して吸気ポンプに接続されている。

従って、拡散板４３から導出された下方に配置された半導体基板Ｗに導かれその表面Ｗｂを曝された酸素プラズマは、チャンバ２の底板３の四隅に設けた排気穴５０に向かって導かれる。その結果、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃとの間の空間にプラズマが回り込むことはないため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａがプラズマに曝されてダメージを受けることはない。

次に、上記のように構成したプラズマアッシング装置１の作用について説明する。
いま、サセプタ７を昇降ロッドＲ１にて上方位置に配置した状態において、図示しない基板受け渡し装置によって、サセプタ７の基板保持穴９に半導体基板Ｗが裏面Ｗａを下方にして配置される。これによって、半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁が基板保持穴９の内周面８と当接し、基板保持穴９に収容される。

半導体基板Ｗが基板保持穴９に収容されると、昇降ロッドＲ１をステージ５の段差面５ａの貫通穴６に没入するまで下動させてサセプタ７を下降させる。
これによって、サセプタ７は、その基板保持穴９にステージ５の突出部５ｂを貫挿させながら下降し、サセプタ７の下面は、ステージ５の段差面５ａに当接する。このとき、ステージ５の突出部５ｂに貫挿されて行く過程において、突出部５ｂの載置面５ｃが、基板保持穴９の内周面８に当接している半導体基板Ｗを持ち上げて基板保持穴９から離間させる。そして、図５に示すように、半導体基板Ｗを、ステージ５の載置面５ｃに載置させる。

半導体基板Ｗがステージ５の載置面５ｃに載置させると、ステージ５に設けたヒータＨを駆動して、ステージ５を介して載置面５ｃに載置した半導体基板Ｗを加熱する。そして、所定の温度まで半導体基板Ｗが加熱されると、昇降ロッドＲ１を図１及び図３に示す位置まで上動させてサセプタ７をステージ５の段差面５ａから離間させる。

このとき、サセプタ７を上動させていく過程において、突出部５ｂの載置面５ｃに載置されていた半導体基板Ｗは、その裏面Ｗａ外周縁が基板保持穴９の内周面８と係合してサセプタ７とともに上動し載置面５ｃから離間する。その結果、サセプタ７の下面（半導体基板Ｗの裏面Ｗａ）とステージ５の段差面５ａ（載置面５ｃ）との間に、空間が形成される。また、サセプタ７の基板保持穴９は、半導体基板Ｗにより閉塞される。

サセプタ７（半導体基板Ｗ）を図３に示す位置に配置すると、プラズマ生成室Ｓにて生成された酸素プラズマが拡散板４３を介して上方から供給される。
このとき、半導体基板Ｗは、基板保持穴９内に収容され、半導体基板Ｗの裏面Ｗａの外周縁が基板保持穴９の内周面８に当接して、サセプタ７の基板保持穴９を閉塞されるようにしている。そのため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａの外周縁と基板保持穴９の内周面８との間を通って、プラズマが半導体基板Ｗの裏面Ｗａに侵入することはない。

また、拡散板４３から導出された下方に配置された半導体基板Ｗに導かれその表面Ｗｂを曝された酸素プラズマは、チャンバ２の底板３の四隅に設けた排気穴５０に向かって導かれる。そのため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃとの間の空間にプラズマが回り込むことはないため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａがプラズマに曝されてダメージを受けることはない。

従って、半導体基板Ｗの表面Ｗｂのレジスタ膜がプラズマに曝されてプラズマ処理（アッシング）されている間、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃとの間の空間にプラズマが回り込むことはないため、半導体基板Ｗの裏面Ｗａがプラズマに曝されてダメージを受けることはない。

以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態によれば、半導体基板Ｗを、サセプタ７の基板保持穴９内に収容し、半導体基板Ｗの裏面Ｗａの外周縁が基板保持穴９の内周面８に当接して、サセプタ７の基板保持穴９を半導体基板Ｗにて閉塞させて、半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁と基板保持穴９の内周面８との間を通って、プラズマが半導体基板Ｗの裏面Ｗａに侵入しないようにした。

従って、半導体基板Ｗの表面Ｗｂに形成したレジスト膜をアッシング処理している時に、半導体基板Ｗの裏面Ｗａへのダメージを与えることがない。その結果、ダメージを受けないために半導体基板Ｗの裏面Ｗａに保護膜を形成する必要がないため、製造プロセスが短縮でき生産効率の向上を図ることができる。しかも、より薄い半導体基板Ｗについてもアッシング等のプラズマ処理をすることができる。

（２）本実施形態によれば、チャンバ２の底板３の四隅には、排気穴５０を設け、チャンバ２内のガスを四隅から排気するようにした。
従って、拡散板４３から導出されて下方に配置された半導体基板Ｗの表面Ｗｂを曝された酸素プラズマは、チャンバ２の底板３の四隅に設けた排気穴５０に向かって導かれることから、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃとの間の空間にプラズマが回り込むことはなく、半導体基板Ｗの裏面Ｗａがプラズマに曝されてダメージを受けることはない。

従って、非常に簡単な構成で、酸素プラズマの一部が半導体基板Ｗの裏面Ｗａに回り込ませないようにすることができる。
（３）本実施形態によれば、サセプタ７の傾斜面を有した内周面の基板保持穴９内に半導体基板Ｗを収容保持するサセプタ７を設けた。また、ステージ５を、その上面に外周部に、環状の段差面５ａを形成して、その環状の段差面５ａの内側にサセプタ７の基板保持穴９を貫挿する突出部５ｂを形成した。

そして、基板保持穴９内に半導体基板Ｗを収容保持した状態でサセプタ７を、段差面５ａに当接すように下動させると、基板保持穴９内に収容保持された半導体基板Ｗは、サセプタ７から離間しステージ５（突出部５ｂ）の載置面５ｃに載置させることができるようにした。従って、半導体基板ＷをヒータＨにて加熱されたステージ５にて所定の温度まで加熱させることができる。

また、サセプタ７を上動させてステージ５の段差面５ａから離間させると、突出部５ｂの載置面５ｃに載置されていた半導体基板Ｗは、その裏面Ｗａ外周縁が基板保持穴９の内周面８と係合してサセプタ７とともに上動し載置面５ｃから離間する。

また、半導体基板Ｗを基板保持穴９内に収容されたとき、半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁を基板保持穴９の傾斜面を有した内周面８に当接させて、半導体基板Ｗによってサセプタ７の基板保持穴９を閉塞されるようにした。従って、半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁が基板保持穴９の内周面８と当接し、半導体基板Ｗの裏面Ｗａ外周縁と基板保持穴９の内周面８との間を通って、プラズマが半導体基板Ｗの裏面Ｗａに侵入するのを防止することができる。

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、サセプタ７に形成した基板保持穴９の内周面８は、表面側から裏面側に向かうほどその内径が縮径する傾斜面であったが傾斜面でなくてもよい。つまり、内周面８の内径が大径と小径を有する段差形状の基板保持穴９であってもよい。この場合、半導体基板Ｗは、その基板保持穴９内の段差面に収容配置される。

・上記実施形態では、半導体基板Ｗの裏面Ｗａを載置面５ｃから離間させた状態でアッシングを行ったが、この時、半導体基板Ｗを載置面５ｃから不活性ガスを吐出させるようにし、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃの間に積極的にプラズマが侵入しないようして実施してもよい。

・上記実施形態では、ヒータＨを使ってステージ５を加熱し、その加熱されたステージ５にて半導体基板Ｗを加熱するようにしたが、ヒータＨによる加熱以外に、例えば、誘導加熱を使った加熱でもよい。

・上記実施形態では、プラズマ処理装置をプラズマアッシング装置１に具体化したが、プラズマを利用して半導体基板Ｗに対してドライエッチングを行うプラズマ処理装置に応用したり、表面改質を行うプラズマ処理装置に応用してもよい。

・上記実施形態において、サセプタ７を介して半導体基板Ｗを載置面５ｃから上動した状態でアッシングを行う際、半導体基板Ｗと載置面５ｃとの間の空間に、例えば、図６に示すように、ステージ５の載置面５ｃに設けた独立したガスノズルＮから、半導体基板Ｗの裏面Ｗａに向かってガスを積極的に供給して、半導体基板Ｗの裏面Ｗａと載置面５ｃの間にプラズマが回り込まないようにしてもよい。

この場合、半導体基板Ｗと載置面５ｃに対して、ガスを供給することによって、半導体基板Ｗが浮き上がることがないように、図６に示すように、サセプタ７に収容された半導体基板Ｗを上方から押さえる保持機構としての押さえ部材５５を設けて実施してもよい。

・上記実施形態において、サセプタ７が、例えば、プラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し易いアルミナ等で形成されている場合、図７に示すように、サセプタ７の上面側の表面構造をプラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し難いフッ化表面層ＦＳにて形成し、一方、サセプタ７の下面側の表面構造にはフッ化表面層ＦＳを形成しない素材そのものにしたサセプタ７を用いて実施してもよい。

これによって、サセプタ７の上面側をフッ化表面層ＦＳを形成することにより、サセプタ７の上方からのプラズマは、プラズマ中のラジカル（活性種）が失活し難くなり、半導体基板Ｗの表面Ｗｂのプラズマ処理をより効率的に行える。一方、半導体基板Ｗの裏面Ｗａに回り込もうとするプラズマはサセプタ７のフッ化表面層ＦＳが形成されていない下面側を回り込もうとすると、プラズマ中のラジカル（活性種）が下面に触れ失活される。その結果、半導体基板Ｗの裏面Ｗａのダメージはより低減させることができる。

尚、フッ化表面層ＦＳは、公知のフッ化処理行うことによって形成され、例えば、フッ化含有コート材料の塗布及びベークによるコーティングや、フッ素ガス、三フッ化窒素ガス等のプラズマを表面に曝して形成する。

尚、サセプタ７の上面側に形成したプラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し難い材料は、フッ化表面層ＦＳに限定されるものではなく、プラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し難い材料であればなんでもよい。また、当活性種と反応し難い、あるいは、反応した場合であっても半導体基板上の加工対象膜と同等以下の反応速度である材料であってもよい。また、サセプタ７の下面側のプラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し易い材料は、プラズマ中のラジカル（活性種）が触れると失活し易い材料であればなんでもよい。また、当活性種と反応し易い材料であってもよい。

勿論、図６で示した押さえ部材５５の表面をフッ化表面層ＦＳで形成してもよい。

１…プラズマアッシング装置、２…チャンバ、５…ステージ、５ａ…段差面、５ｂ…突出部、５ｃ…載置面、６…貫通穴、７…サセプタ、８…内周面、９…基板保持穴、１４…トッププレート、１５…円柱体、１８…貫通穴、１８ａ…内周面、１９…導波管、１９ａ…開口部、２０…マイクロ波透過窓、３０…嵌合凹部、３２…ガス導入路、３３…下蓋、３３ａ…導出穴、３４…下蓋本体、３５…フランジ部、４１…環状溝、４２…切り溝、５０…排気穴、５１…排気管、５５…押さえ部材、ＦＳ…フッ化表面層、Ｈ…ヒータ、Ｍ１…昇降モータ、Ｎ…ガスノズル、Ｒ１…昇降ロッド、Ｓ…プラズマ生成室、Ｗ…半導体基板、Ｗａ…裏面、Ｗｂ…表面。

Claims (7)

1. チャンバ内に形成したプラズマ生成室で生成したプラズマを、前記チャンバ内に設けた円環状のサセプタに前記サセプタの貫通穴を閉塞するように収容配置した加工用基板に対して上方から曝して、前記加工用基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって、
   前記プラズマ処理装置は、
   円柱形状をなし、上面の外周部に環状の段差面を形成して前記段差面の内側に前記サセプタの前記貫通穴より小さい内径を有する円柱状の突出部を突出形成したステージを前記チャンバ内に有し、
   前記加工用基板を収容配置した前記貫通穴を前記突出部に貫挿させて、前記加工用基板を前記ステージに載置して加熱する工程と、
   前記サセプタを上方に移動して前記ステージから前記加工用基板を離間させ、前記貫通穴を閉塞するように、前記加工用基板を前記サセプタの前記貫通穴内に収容配置し、前記加工用基板の表面をプラズマ処理する工程とを順に有することを特徴とするプラズマ処理装置のプラズマ処理方法。
2. チャンバ内に形成したプラズマ生成室で生成したプラズマを、前記チャンバ内に設けた円環状のサセプタに前記サセプタの貫通穴を閉塞するように収容配置された加工用基板に対して上方から曝して、前記加工用基板の表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
   円柱状をなし、上面の外周部に環状の段差面を形成して前記段差面の内側に前記サセプタの前記貫通穴より小さい内径を有する円柱状の突出部を突出形成したステージを前記チャンバ内に有し、
   前記ステージを加熱し、前記ステージを介して前記加工用基板を加熱する加熱手段と、
   前記サセプタを上下動させ、前記加工用基板を前記ステージに対して上下動させる移動手段と、を備え、
   前記サセプタを下動させて前記サセプタの前記貫通穴を前記突出部に貫挿させ、前記加工用基板を前記ステージに載置して加熱し、
   前記サセプタを上動させて前記加工用基板を前記ステージから離間させ、前記貫通穴を閉塞するように前記加工用基板を前記サセプタの前記貫通穴内に収容配置した状態で、前
   記加工用基板の表面をプラズマ処理することを特徴とするプラズマ処理装置。
3. 請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
   前記貫通穴を有したサセプタは、円環状板体であって、前記貫通穴の内周面が表面側から裏面側に向かうほどその内径が縮径する傾斜面を有し、円板状の前記加工用基板の外周縁が前記傾斜面と係合することを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置において、
   前記サセプタは、上面側の表面を失活し難い表面構造で形成し、下面側の表面を失活し易い表面構造で形成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 請求項４に記載のプラズマ処理装置において、
   前記上面側の表面を失活し難い表面構造は、フッ化表面層で形成し、下面側の表面を失活し易い表面構造は、前記フッ化表面層を形成しないサセプタの素材そのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１に記載のプラズマ処理装置において、
   前記ステージの載置面に独立したガスノズル設け、前記サセプタの上方動作時において、前記加工用基板の裏面と前記ステージの載置面との間の空間に、前記ガスノズルから、前記加工用基板の裏面に向かって積極的にガス供給可能とすることを特徴とするプラズマ処理装置。
7. 請求項６に記載のプラズマ処理装置において、
   前記加工用基板を上部より押さえる保持機構を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。

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