JP6026620B2

JP6026620B2 - 載置台、プラズマ処理装置及び載置台の製造方法

Info

Publication number: JP6026620B2
Application number: JP2015208122A
Authority: JP
Inventors: 康晴佐々木; 武史菅股; 青砥　雅; 雅青砥
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2031-12-20
Also published as: JP2016028448A

Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、載置台及びプラズマ処理装置に関するものである。

プラズマ処理装置は真空環境の維持を可能とする処理容器を備えており、その処理容器内（処理空間）の下方に被処理基体を配置して、ＲＦ電力供給によるプラズマ処理を行う構成が一般的である。したがって、プラズマ処理装置は、処理空間内で被処理基体を保持する機能だけでなく、被処理基体への電力供給機能等、様々な機能を満たす構成となっている。

特許文献１には、上述のような様々な機能を満たす構成として、導電性材料、例えば表面をアルマイト処理されたアルミニウム等により円筒或いは矩形状に成形し、その内部に処理空間を形成する処理容器と、この処理容器内の底部上に絶縁部材、例えばセラミックス等の絶縁板を介して固定された円筒状の基台と、この基台の上面に載置された円板状のヒータ固定台と、このヒータ固定台を上方から包含するように、下部からのＲＦ電力を供給する電極兼用の載置台とからなる多重構造が記載されている。さらに、上面中央部が凸状にされた円板状で、この中央上面に被処理基体を保持するチャック部として、被処理基体と略同径大、好ましくは被処理基体の径より若干小さい径の静電チャックを備える構造も記載されている。

特許文献２には、所望の第１設定温度に制御が可能な支持体基盤と、第１設定温度よりも高温である第２設定温度に加熱するように備えられた１以上の加熱素子が組み込まれた基板支持体とを、アクリル系材料からなる耐浸食性断熱材により、一体として接着結合した構造が記載されている。

特許文献３には、載置台の上面と基板の裏面との間に伝熱ガスを流通させるために、ベース及び静電チャックを貫く貫通孔が形成され、この貫通孔の側壁に絶縁性のスリーブが接着されている構成が記載されている。

特開平７−１８３２７９号公報特開２００８−８５３２９号公報特許第４０９５８４２号公報

上述したように、載置台は、様々な機能を実現するための構造部材が組み込まれるとともに、プラズマ処理により発生するプラズマ又はラジカルに直接曝される構成となる。一般的に、アクリル系材料からなる耐浸食性断熱材等の部材を接着結合するための接着剤は、プラズマ又はラジカルに曝されると、その組成成分が損傷等を受けるので接着剤の消耗や接着強度の劣化を生ずるおそれがある。特に、静電チャックの接着結合に用いられる接着剤が消耗又は劣化すると、静電チャックに結合された部材への熱伝導の制御が難しくなる。その結果、基板面内にわたる均一かつ正確なプロセス処理ができなくなる。

そのため、当技術分野においては、静電チャックの接着結合に用いられる接着剤の劣化を防止することができる載置台、及びそのような載置台を備えるプラズマ処理装置が要請されている。

本発明の一側面に係る載置台は、静電チャック、ベース及び筒状のスリーブを備える。静電チャックは、プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、第１貫通孔に連通され第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成される。スリーブは、第２の接着剤によって、第１貫通孔と連通した状態で静電チャックの裏面に接合される。

本発明の一側面に係る載置台では、ベースに形成された第２貫通孔が静電チャックに形成された第１貫通孔の口径よりも大きな口径とされているので、第１貫通孔と連通させた状態で筒状のスリーブを静電チャックの裏面に接着剤により接合させることができる。このとき、静電チャックとベースとは、第１の接着剤で接着されるとともに、静電チャックとスリーブとは、第２の接着剤により接着される。つまり、第１貫通孔又は第２貫通孔から流入したプラズマ又はラジカルは、スリーブによって遮られるため、第１の接着剤すなわち静電チャックの接着結合に用いられる接着剤が、直接プラズマ又はラジカルに曝露されることを防止することができる。また、スリーブの接合には第２の接着剤が用いられているので、静電チャックとスリーブとを接合する第１の接着剤が、直接プラズマ又はラジカルに曝露されることを防止することができる。よって、本発明の一側面に係る載置台によれば、静電チャックの接着結合に用いられる接着剤の劣化を防止することができる。

一実施形態では、スリーブが、第１貫通孔の口径と同一の内径を有し、第１貫通孔と同軸となるように静電チャックの裏面に接合されてもよい。このように構成することで、第１貫通孔及びスリーブによって、接合部分が連続的な貫通孔を形成することができるので、例えば貫通孔を抵抗損失の少ないガス流路として構成することが可能となる。

一実施形態では、第１の接着剤が、静電チャックとベースとの接触部分のみに設けられてもよい。このように構成することで、第２貫通孔と対向する静電チャックの裏面部分には第１の接着剤が設けられていないため、静電チャックの裏面に接合させるスリーブの接合位置に自由度を持たせることができるとともに、第１の接着剤が直接プラズマ又はラジカルに曝露されることを一層防止することができる。

一実施形態では、スリーブが、第２の貫通孔よりも小さい外径を有してもよい。このように構成することで、スリーブを第２の貫通孔に適切に配置することができる。ここで、一実施形態では、スリーブ及び第２貫通孔によって画成された空間領域に充填された封止剤をさらに備えてもよい。このように構成することで、スリーブを回り込み、スリーブ及び第２貫通孔によって画成された空間領域に進入するラジカルを、封止剤により遮ることができるため、ラジカルによる第１の接着剤の劣化を確実に防止することが可能となる。

一実施形態では、封止剤は、スリーブ及び第２貫通孔によって画成された空間領域に流し込まれ、その後硬化することにより、該空間領域に充填されてもよい。この場合には、空間領域へ封止剤を容易に充填することができる。

一実施形態では、封止剤は、硬化前に２００００ｃｐｓ以下の粘度を有し、硬化後に１ＭＰａ以下のヤング率を有する接着剤であってもよい。この場合には、硬化前には、スリーブ及び第２貫通孔によって画成された空間領域に容易に封止剤を充填することができる。また、封止材は、硬化後には、ベース及びスリーブの熱膨張に追従して変形しつつ、空間領域に確実に留まることが可能となる。

一実施形態では、スリーブが、静電チャックを構成する絶縁体と同一の絶縁体によって形成されてもよい。このように構成することで、スリーブが静電チャックと同様にプラズマ又はラジカルに対して高い耐性を有する構成とすることができる。一実施形態では、スリーブが、セラミックにより形成されてもよい。

一実施形態では、第１の接着剤が、有機系接着剤であってもよい。このように構成することで、弾性を有する第１の接着剤により静電チャックとベースとの変形量差を吸収しつつ、静電チャックとベースとを接着結合することができる。

一実施形態では、第２の接着剤が、無機系接着剤であってもよい。無機接着剤は、耐熱性を有することから、絶縁スリーブの接着結合に用いられる接着剤の劣化を防止することができる。

第２の接着剤が、プラズマ又はラジカルに対して第１の接着剤よりも高い耐性を有する接着剤であってもよい。このように構成することで、絶縁スリーブの接着結合に用いられ、直接プラズマ又はラジカルに曝露される接着剤の劣化を防止することができる。

本発明の他の側面に係るプラズマ処理装置は、処理容器、ガス供給部、第１の電極、及び載置台を備える。処理容器は、プラズマが生成される処理空間を画成する。ガス供給部は、処理空間内に処理ガスを供給する。第１の電極は、処理空間に設けられる。載置台は、処理容器内に収容され、基板を載置する。ここで、載置台は、静電チャック、ベース及び筒状のスリーブを備える。静電チャックは、プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、第１貫通孔に連通され第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成される。スリーブは、第２の接着剤によって、第１貫通孔と連通した状態で静電チャックの裏面に接合される。

このプラズマ処理装置によれば、上述したように静電チャックの接着結合に用いられる接着剤の劣化を防止することができる載置台を備えているので、安定動作するプラズマ処理装置を実現することができる。

本発明の種々の側面及び一実施形態によれば、静電チャックの接着結合に用いられる接着剤の劣化を防止することができる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。一実施形態に係る載置台のガス供給ラインの形成位置における一部端面図である。従来の載置台の一般的構成を示す図である。従来の載置台において有機接着剤が消耗した状態を示す図である。有機接着剤の消耗と静電チャックの温度変化ΔＴとの関係を表すグラフである。従来の載置台を備えるプラズマ処理装置によりドライエッチングを行った際の静電チャックの温度分布を示す図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す図である。図１では、一実施形態に係るプラズマ処理装置の断面が示されている。図１に示すプラズマ処理装置１０は、平行平板型のプラズマ処理装置である。

プラズマ処理装置１０は、処理容器１２を備えている。処理容器１２は、略円筒形状を有しており、その内部空間として処理空間Ｓを画成している。プラズマ処理装置１０は、処理容器１２内に、略円板形状のベース１４を備えている。ベース１４は、処理空間Ｓの下方に設けられている。ベース１４は、例えばアルミニウム製であり、第２の電極を構成している。ベース１４は、プロセスにおいて後述する静電チャック５０の熱を吸熱して、静電チャック５０を冷却する機能を有する。

ベース１４の内部には、冷媒流路１５が形成されており、冷媒流路１５には、冷媒入口配管、冷媒出口配管が接続される。そして、冷媒流路１５の中に適宜の冷媒、例えば冷却水等を循環させることによって、ベース１４及び静電チャック５０を所定の温度に制御可能な構成とされている。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、筒状保持部１６及び筒状支持部１７を更に備えている。筒状保持部１６は、ベース１４の側面及び底面の縁部に接して、ベース１４を保持している。筒状支持部１７は、処理容器１２の底部から垂直方向に延在し、筒状保持部１６を介してベース１４を支持している。プラズマ処理装置１０は、この筒状保持部１６の上面に載置されるフォーカスリング１８を更に備えている。フォーカスリング１８は、例えば、シリコン又は石英から構成され得る。

一実施形態においては、処理容器１２の側壁と筒状支持部１７との間には、排気路２０が形成されている。排気路２０の入口又はその途中には、バッフル板２２が取り付けられている。また、排気路２０の底部には、排気口２４が設けられている。排気口２４は、処理容器１２の底部に嵌め込まれた排気管２８によって画成されている。この排気管２８には、排気装置２６が接続されている。排気装置２６は、真空ポンプを有しており、処理容器１２内の処理空間Ｓを所定の真空度まで減圧することができる。処理容器１２の側壁には、被処理基体（基板）Ｗの搬入出口を開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。

ベース１４には、プラズマ生成用の高周波電源３２が整合器３４を介して電気的に接続されている。高周波電源３２は、所定の高周波数（例えば２７ＭＨｚ以上）の高周波電力を第２の電極、即ち、ベース１４に印加する。

プラズマ処理装置１０は、更に、処理容器１２内にシャワーヘッド３８を備えている。シャワーヘッド３８は、処理空間Ｓの上方に設けられている。シャワーヘッド３８は、電極板４０及び電極支持体４２を含んでいる。

電極板４０は、略円板形状を有する導電性の板であり、第１の電極を構成している。電極板４０には、プラズマ生成用の高周波電源３５が整合器３６を介して電気的に接続されている。高周波電源３５は、所定の高周波数（例えば２７ＭＨｚ以上）の高周波電力を電極板４０に印加する。高周波電源３２及び高周波電源３５によってベース１４及び電極板４０に高周波電力がそれぞれ与えられると、ベース１４と電極板４０との間の空間、即ち、処理空間Ｓには高周波電界が形成される。

電極板４０には、複数のガス通気孔４０ｈが形成されている。電極板４０は、電極支持体４２によって着脱可能に支持されている。電極支持体４２の内部には、バッファ室４２ａが設けられている。プラズマ処理装置１０は、ガス供給部４４を更に備えており、バッファ室４２ａのガス導入口２５にはガス供給導管４６を介してガス供給部４４が接続されている。ガス供給部４４は、処理空間Ｓに処理ガスを供給する。ガス供給部４４は、例えば、ＣＦ系のエッチングガス等を供給し得る。電極支持体４２には、複数のガス通気孔４０ｈにそれぞれ連続する複数の孔が形成されており、当該複数の孔はバッファ室４２ａに連通している。したがって、ガス供給部４４から供給されるガスは、バッファ室４２ａ、ガス通気孔４０ｈを経由して、処理空間Ｓに供給される。

一実施形態においては、処理容器１２の天井部に、環状又は同心状に延在する磁場形成機構４８が設けられている。この磁場形成機構４８は、処理空間Ｓにおける高周波放電の開始（プラズマ着火）を容易にして放電を安定に維持するよう機能する。

一実施形態においては、ベース１４の上面に静電チャック５０が設けられている。静電チャック５０は、略円板状の部材であって、プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有する。この静電チャック５０は、電極５２、並びに、一対の絶縁膜５４ａ及び５４ｂを含んでいる。絶縁膜５４ａ及び５４ｂは、セラミック等の絶縁体により形成される膜である。電極５２は、導電膜であり、絶縁膜５４ａと絶縁膜５４ｂの間に設けられている。この電極５２には、スイッチＳＷを介して直流電源５６が接続されている。直流電源５６から電極５２に直流電圧が与えられると、クーロン力が発生し、当該クーロン力によって被処理基体Ｗが静電チャック５０上に吸着保持される。静電チャック５０の内部には、加熱素子であるヒータ５３が埋め込まれ、被処理基体Ｗを所定温度に加熱できるようになっている。ヒータ５３は、配線を介してヒータ電源に接続される。ベース１４及び静電チャック５０は、載置台７０を構成している。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、ガス供給ライン５８及び６０、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４を更に備えている。伝熱ガス供給部６２は、ガス供給ライン５８に接続されている。このガス供給ライン５８は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面の中央部分において環状に延在している。伝熱ガス供給部６２は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面と被処理基体Ｗとの間に供給する。また、伝熱ガス供給部６４はガス供給ライン６０に接続されている。ガス供給ライン６０は、静電チャック５０の上面まで延びて、当該上面においてガス供給ライン５８を囲むように環状に延在している。伝熱ガス供給部６４は、例えばＨｅガスといった伝熱ガスを、静電チャック５０の上面と被処理基体Ｗとの間に供給する。

一実施形態においては、プラズマ処理装置１０は、制御部６６を更に備えている。この制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給部４４、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４に接続されている。制御部６６は、排気装置２６、スイッチＳＷ、高周波電源３２、整合器３４、高周波電源３５、整合器３６、ガス供給部４４、並びに、伝熱ガス供給部６２及び６４のそれぞれに制御信号を送出する。制御部６６からの制御信号により、排気装置２６による排気、スイッチＳＷの開閉、高周波電源３２からの電力供給、整合器３４のインピーダンス調整、高周波電源３５からの電力供給、整合器３６のインピーダンス調整、ガス供給部４４による処理ガスの供給、伝熱ガス供給部６２及び６４それぞれによる伝熱ガスの供給が制御される。

このプラズマ処理装置１０では、ガス供給部４４から処理空間Ｓに処理ガスが供給される。また、電極板４０とベース１４との間、即ち処理空間Ｓにおいて高周波電界が形成される。これにより、処理空間Ｓにおいてプラズマが発生し、処理ガスに含まれる元素のラジカル等（例えば、酸素ラジカル）により、被処理基体Ｗのエッチングが行われる。

以下、載置台７０の構成について詳細に説明する。図２は、図１に示す載置台７０のガス供給ライン５８の形成位置における一部端面図である。図２に示すように、載置台７０では、静電チャック５０の下面が、ベース１４の上面に第１の接着剤７１により接着されて接合されている。第１の接着剤７１は、静電チャック５０とベース１４との接触部分（接触面）のみに設けられてもよい。

第１の接着剤７１は、異なる線膨張係数を有するベース１４及び静電チャック５０の変形量の差を吸収する機能を有している。このために、第１の接着剤７１は、高い弾力性を有している。また、第１の接着剤７１は、静電チャック５０の熱をベース１４に伝導する機能、及び静電チャック５０とベース１４とを電気的に絶縁する機能を有している。このために、第１の接着剤７１は、高い熱伝導率及び電気抵抗率を有している。この第１の接着剤７１としては、例えばシリコーン系材料、アクリルベースもしくはアクレラートベースのアクリル系材料、又はポリイミドシリカ系材料を含む有機系接着剤を用いることができる。また、第１の接着剤７１は、以下に示される物性値を有することとしてもよい。
（１）接着力：１〜１０ＭＰａ程度（室温）、０．５〜５ＭＰａ程度（１５０℃）
（２）弾性率：１００〜３００ＭＰａ程度（室温）、０．１〜２ＭＰａ（１５０℃）
（３）熱伝導率：０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上
（４）体積抵抗率：１ｅ＋１３Ω・ｃｍ以上（室温）、１ｅ＋８Ω・ｃｍ以上（１５０℃）

ガス供給ライン５８は、載置台７０において、静電チャック５０の厚さ方向に貫く上部ガス供給ライン５８ａ及び下部ガス供給ライン５８ｂを含んでいる。静電チャック５０には、厚さ方向に貫通した口径Ｒ１の第１貫通孔が形成されており、該第１貫通孔が上部ガス供給ライン５８ａを構成する。一方、ベース１４には、厚さ方向に貫通した口径Ｒ２の第２貫通孔が形成されており、該第２貫通孔が、下部ガス供給ライン５８ｂを構成する。静電チャック５０及びベース１４は、第１貫通孔及び第２貫通孔が連通するように配置される。これにより、上部ガス供給ライン５８ａ及び下部ガス供給ライン５８ｂは、貫通孔を構成している。例えば、第１貫通孔の軸線Ｍ１（中心軸）と、第２貫通孔の軸線Ｍ２（中心軸）とが一致するように、すなわち同軸となるように静電チャック５０及びベース１４が配置される。第１貫通孔の口径Ｒ１は、第２貫通孔の口径Ｒ２よりも若干小さく形成されている。すなわち、上部ガス供給ライン５８ａの径は、下部ガス供給ライン５８ｂの径よりも若干小さく形成されている。

下部ガス供給ライン５８ｂ内には、ベース１４の側壁１４Ａ方向に延在する絶縁スリーブ８０が設けられている。すなわち、絶縁スリーブ８０は、ベース１４の第２貫通孔に収容されている。絶縁スリーブ８０は、静電チャックを構成する絶縁体と同一の絶縁体から構成されてもよく、例えばセラミック等の絶縁体からなる。絶縁スリーブ８０は、筒状を呈し、ここでは略円筒状の部材が用いられる。絶縁スリーブ８０の内径Ｒ４は、第１貫通孔の口径Ｒ１と同一とされていてもよい。また、絶縁スリーブ８０の外径Ｒ３は、第２貫通孔の口径Ｒ２と同一又は小さくされていてもよい。絶縁スリーブ８０の軸線方向の長さは、ベース１４の厚さと略等しくなるように形成されている。絶縁スリーブ８０の一端は、静電チャック５０の下面であって、上部ガス供給ライン５８ａの周縁部に、第２の接着剤７２により接着されて取り付けられている。このとき、絶縁スリーブ８０の一端は、絶縁スリーブ８０の軸線Ｍ３と第１貫通孔の軸線Ｍ１（中心軸）とが一致するように、すなわち絶縁スリーブ８０と第１貫通孔とが同軸となるように、取り付けられていてもよい。

第２の接着剤７２は、プラズマ又はラジカルに対して第１の接着剤７１よりも高い耐性を有している。具体的には、第２の接着剤７２は、セラミックと同程度の耐プラズマ消耗性及び耐ラジカル（例えば、酸素ラジカル）消耗性を有し、セラミックと同程度の耐プラズマ透過性及び耐ラジカル透過性を有している。第２の接着剤７２としては、例えばセラミック系材料を含む無機系接着剤を用いることができる。無機系接着剤としては、例えば無機酸化物又は無機系フッ化物を含むものを用いることができる。

図に示すように、絶縁スリーブ８０の外径Ｒ３が第２貫通孔の口径Ｒ２よりも小さい場合には、絶縁スリーブ８０及び第２貫通孔の内壁（ベース１４の側壁１４Ａ）によって空間領域Ｇが画成される。すなわち、絶縁スリーブ８０は、ベース１４の側壁（第２貫通孔の内壁）１４Ａに対して所定の間隔だけ離間させて配置された構成となる。空間領域Ｇの大きさは、絶縁スリーブ８０を構成する材料及びベース１４を構成する材料の線膨張係数及びプロセス温度に応じて定まるものである。例えば、ベース１４がアルミニウムにより形成され、絶縁スリーブ８０がセラミックにより形成され、プロセス温度を１５０℃とすると、ベース１４と絶縁スリーブ８０との間に０．３ｍｍ程度の熱膨張による変形量差が生じる。この場合には、絶縁スリーブ８０を、ベース１４の側壁１４Ａに対して０．３ｍｍ以上離間させて配置させることとする。

一実施形態においては、図２に示すように、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間、すなわち空間領域Ｇに、封止剤７３が介在していてもよい。封止剤７３は、空間領域Ｇを封止することで、第１の接着剤７１を雰囲気から遮断する。すわなち、封止剤７３は、処理空間Ｓから流入して絶縁スリーブ８０を回り込み、第１の接着剤７１に接触することにより第１の接着剤７１を劣化させるラジカルを遮断するように機能する。

封止剤７３は、空間領域Ｇへの充填時（すなわち硬化前）には、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に流し込むことができるような流動性を有している。封止剤７３は、その後硬化することにより、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に留まり、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間すなわち空間領域Ｇを封止する。封止剤７３は、硬化後においても、第２の接着剤７２よりも高い弾力性を有しており、ベース１４及び絶縁スリーブ８０の熱膨張に追従して変形する。例えば、封止剤７３は、硬化前に２００００ｃｐｓ以下の粘度が望ましく、硬化後に１ＭＰａ以下のヤング率を有することが望ましい。封止剤７３としては、例えば、アクリルビニル系材料、アクリル酸エステル系材料又はスチレンブタジエンゴム系材料を有する有機系接着剤が用いられる。なお、封止剤７３として、熱硬化性樹脂もしくは注型用樹脂（すなわち注入可能なプラスチック又はエラストマー化合物）、又はエラストマー等を用いてもよい。

次に、本実施形態の載置台７０の作用効果を説明する。本実施形態の載置台７０の作用効果を説明するにあたり、まず、従来の載置台９０について説明する。図３は、従来の載置台の一般的な構成を示している。図３に示すように、従来の載置台９０は、ベース９２、静電チャック９４、及び絶縁スリーブ９６を備えており、ベース９２、静電チャック９４、及び絶縁スリーブ９６が有機接着剤９８により接着されている。静電チャック９４の内部には加熱素子であるヒータ９５が埋め込まれている。ベース９２の内部には、冷媒が循環する冷媒流路９３が形成されている。また、載置台９０において、静電チャック９４の厚さ方向に貫く上部ガス供給ライン９９ａ及びベース９２の厚さ方向に貫く下部ガス供給ライン９９ｂが形成されている。

静電チャック９４には、厚さ方向に貫通した口径Ｐ１の貫通孔が形成されており、該貫通孔が上部ガス供給ライン９９ａを構成する。一方、ベース９２には、厚さ方向に貫通した口径Ｐ２の貫通孔が形成されており、該貫通孔が、下部ガス供給ライン９９ｂを構成する。静電チャック９４及びベース９２は、それぞれの貫通孔が連通するように配置される。例えば、口径Ｐ１の貫通孔の軸線Ｍ１（中心軸）と、口径Ｐ２の貫通孔の軸線Ｍ２（中心軸）とが一致するように、すなわち同軸となるように静電チャック９４及びベース９２が配置される。上部ガス供給ライン９９ａの径Ｐ１は、下部ガス供給ライン９９ｂの径Ｐ２よりも若干小さく形成されている。下部ガス供給ライン９９ｂ内には、ベース９２の側壁方向に延在する絶縁スリーブ９６が設けられている。絶縁スリーブ９６の内径Ｐ４は、口径Ｒ１よりも大きく、絶縁スリーブ９６の外径Ｐ３は、口径Ｒ２よりも小さい。絶縁スリーブ９６の一端は、絶縁スリーブ９６の軸線Ｍ３と口径Ｐ１の貫通孔の軸線Ｍ１（中心軸）とが一致するように取り付けられている。このような載置台９０では、有機接着剤９８が、上部ガス供給ライン９９ａ及び絶縁スリーブ９６下端部付近において、貫通孔内側に露出している。

ところで、エッチングプロセス処理（通常１〜５分程度）後には、処理容器内壁及び静電チャック９４周辺部の副生成物の堆積物を除去することを目的として、被処理基体Ｗを除去した状態でプラズマを生成するウエハレスドライクリーニング（通常１〜３分程度）を行う。この際、載置台９０はプラズマに直接晒され、プラズマやラジカルが貫通孔内部に流入することになる。そして、有機接着剤９８が貫通孔内側に露出された構造を有する載置台９０では、流入したプラズマやラジカルにより有機接着剤９８が損傷を受けることになる。特に高温環境下でのプロセスでは、有機接着剤９８の劣化及び消耗が促進される。図４に示すように、プラズマやラジカルにより有機接着剤９８が損傷を受けて消耗すると、ベース１４と静電チャック９４との間に空間（接着剤消耗領域Ｋ）が生じることとなる。そのため、ヒータ９５により生じる熱の冷媒流路９３への移動が阻害される。実際のプラズマ処理時には、プラズマ空間から入熱される大きな熱量が冷媒流路９３へ移動することになるため、接着剤消耗領域Ｋでの熱移動阻害に起因する局所的温度上昇は顕著となる。

図５は、有機接着剤９８としてシリコーン接着剤を用いた場合における、有機接着剤９８の消耗量と静電チャック９４の温度変化ΔＴとの関係を表すグラフである。図５に示すグラフにおいて、横軸は有機接着剤９８の静電チャック９４の径方向における消耗量であり、縦軸は静電チャック９４の温度変化ΔＴである。なお、消耗量は、静電チャック９４の径方向において、絶縁スリーブ９６の内壁から有機接着剤９８の外縁までの長さ（ｍｍ）で評価している。図５に示すように、有機接着剤９８の消耗が進むと、静電チャック９４の温度が上昇する。具体的には、有機接着剤９８が３．０ｍｍ消耗すると、静電チャックの温度が５℃上昇する。これは、有機接着剤９８の消耗により静電チャック９４からベース９２への熱伝導が阻害され、ベース９２の放熱量が低下するためである。

図６は、ヒータ９５を加熱してプロセスステップ時の発熱条件としたときの静電チャック９４の温度分布を模式的に表したものである。有機接着剤９８としてシリコーン接着剤を用いた。図６（ａ）は、未使用の載置台９０を用いた場合の静電チャック９４の温度分布であり、図６（ｂ）は、ウエハレスドライクリーニングの実施時間の合計が１２０時間となるプラズマ処理を行った載置台９０を用いた場合の静電チャック９４の温度分布である。

図６（ｂ）に示すように、合計１２０時間の間、プラズマに直接晒された載置台９０を用いてヒータ９５を加熱した場合には、図６（ａ）に示す未使用の載置台９０を用いてヒータ９５を加熱した場合と比較して、上部ガス供給ライン９９ａの周縁部において、静電チャック９４の温度が上昇している。これは、有機接着剤９８が、処理空間Ｓから上部ガス供給ライン９９ａを介して流入するプラズマ及びラジカルに曝露されることで、上部ガス供給ライン９９ａ周縁部の有機接着剤９８が消耗し、接着剤消耗領域Ｋが形成されたことに起因したものである。このように、従来の載置台９０を用いたプラズマ処理装置では、使用に応じて貫通孔周囲の冷却性が低下していく場合がある。

これに対し、本実施形態に係る載置台７０では、絶縁スリーブ８０が、ベース１４と静電チャック５０とを貫く貫通孔の内部に、ベース１４の側壁１４Ａに対して離間して配置される。この絶縁スリーブ８０は、静電チャック５０の下面にプラズマ又はラジカルに対して第１の接着剤７１よりも高い耐性を有する第２の接着剤７２により接着される。つまり、絶縁スリーブ８０は、ベース１４の側壁１４Ａよりも貫通孔の内側に配置されるため、貫通孔から流入したプラズマ又はラジカルは絶縁スリーブ８０によって遮られ、第１の接着剤７１が直接プラズマ又はラジカルに曝露されることが防止される。また、絶縁スリーブ８０に用いられる第２の接着剤７２は、プラズマ又はラジカルに対して高い耐性を有しているため、プラズマ又はラジカルによる劣化の影響は小さい。よって、本実施形態に係る載置台７０によれば、第１の接着剤７１及び第２の接着剤７２の劣化を防止することができる。また、高温環境下（例えば、１５０℃以上）でのプロセスであっても、第１の接着剤７１及び第２の接着剤７２の劣化を適切に防止できる。

また、本実施形態に係る載置台７０は、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に介在する封止剤７３を備えている。このため、絶縁スリーブ８０を回り込み、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に進入するラジカルを封止剤７３により遮ることができるため、ラジカルによる第１の接着剤７１の劣化を確実に防止することができる。

また、本実施形態に係る載置台７０では、封止剤７３により第１の接着剤７１がプラズマ又はラジカルに晒されないため、第１の接着剤７１としてプラズマ又はラジカルに対して耐性が要求されない。すなわち、本実施形態に係る載置台７０では、プラズマ又はラジカルに対する耐性を考慮して接着剤の材料を選択する必要がないため、第１の接着剤７１の材料選定の自由度を高めることができる。つまり、プラズマ又はラジカルに対する耐性の有無を問わず、他の物性値（接着力、弾性率、熱伝導率、体積抵抗率）に優れた材料を第１の接着剤７１として採用することが可能となる。なお、第１の接着剤７１に熱弾性に優れた材料を採用した場合には、載置台７０の熱膨張に対する設計許容値を広げることができる。

また、本実施形態に係る載置台７０では、封止剤７３は、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に流し込まれ、その後硬化することにより、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間を封止する。このため、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に形成される隙間に封止剤７３を容易に充填することができる。その後、封止剤７３がラジカルの影響により消耗した場合においても、封止剤７３を容易に再充填することができる。

また、本実施形態に係る載置台７０では、封止剤７３は、硬化前に２００００ｃｐｓ以下の粘度を有し、硬化後に１ＭＰａ以下のヤング率を有する接着剤である。このため、硬化前には、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に形成される隙間に封止剤７３を容易に充填することができる。また、硬化後には、ベース１４及び絶縁スリーブ８０の熱膨張に追従して変形しつつ、ベース１４の側壁１４Ａと絶縁スリーブ８０との間に形成される隙間に封止剤７３を確実に留まることができる。

さらに、本実施形態に係るプラズマ処理装置１０では、第１の接着剤７１の劣化を防止することができる載置台７０を備えているので、安定動作するプラズマ処理装置を実現することができる。また、プラズマ処理装置１０の高寿命化を図ることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、封止剤７３、絶縁スリーブ８０等が、伝熱ガスを静電チャック５０の上面と被処理基体Ｗとの間に供給するための貫通孔であるガス供給ライン５８に設置されているが、封止剤７３、絶縁スリーブ８０等が、ガス供給ライン６０に設置されてもよい。また、封止剤７３、絶縁スリーブ８０等が、ガス供給ライン５８及び６０とは異なる貫通孔に設置されてもよい。例えば、載置台７０から被処理基体Ｗを持ち上げるリフトピンを嵌挿するための貫通孔に封止剤７３、絶縁スリーブ８０等が設置されていてもよい。

また、上記実施形態では、絶縁スリーブ８０の長さは、ベース１４の厚さと略等しくなるように形成されているが、絶縁スリーブ８０の長さは、任意である。例えば、処理空間Ｓ側から流入するプラズマの流入深さよりも下方まで延在するように、絶縁スリーブ８０を形成してもよい。

１０…プラズマ処理装置、１２…処理容器、１４…ベース、１４Ａ…側壁、冷媒流路…１５、５０…静電チャック、５２…電極、５３…ヒータ、５４ａ，５４ｂ…絶縁膜、５６…直流電源、５８…ガス供給ライン、５８ａ…上部ガス供給ライン、５８ｂ…下部ガス供給ライン、６０…ガス供給ライン、６２…伝熱ガス供給部、６４…伝熱ガス供給部、６６…制御部、７０…載置台、７１…第１の接着剤、７２…第２の接着剤、７３…封止剤、８０…絶縁スリーブ（スリーブ）、Ｓ…処理空間、Ｗ…被処理基体（基板）。

Claims

プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成された静電チャックと、
前記静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、前記第１貫通孔に連通され前記第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成されたベースと、
筒状のスリーブと、
を備え、
前記スリーブが、第２の接着剤によって、前記第１貫通孔と連通した状態で前記静電チャックの裏面に接合され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部が接続された貫通孔である載置台。
プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成された静電チャックと、
前記静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、前記第１貫通孔に連通され前記第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成されたベースと、
筒状のスリーブと、
を備え、
前記スリーブが、第２の接着剤によって、前記第１貫通孔と連通した状態で前記静電チャックの裏面に接合され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記静電チャックに保持された被処理基体を持ち上げるリフトピンが挿入される貫通孔である載置台。
前記スリーブが、前記第１貫通孔の口径と同一の内径を有し、前記第１貫通孔と同軸となるように前記静電チャックの裏面に接合された請求項１又は２に記載の載置台。
前記第１の接着剤が、前記静電チャックと前記ベースとの接触部分のみに設けられる請求項１〜３の何れか一項に記載の載置台。
前記スリーブが、前記第２貫通孔よりも小さい外径を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の載置台。
前記スリーブ及び前記第２貫通孔によって画成された空間領域に充填された封止剤をさらに備える請求項５に記載の載置台。
前記封止剤は、前記空間領域に流し込まれ、その後硬化することにより、前記空間領域に充填される請求項６に記載の載置台。
前記封止剤は、硬化前に２００００ｃｐｓ以下の粘度を有し、硬化後に１ＭＰａ以下のヤング率を有する接着剤である、請求項７に記載の載置台。
前記スリーブが、前記静電チャックを構成する絶縁体と同一の絶縁体によって形成された請求項１〜８の何れか一項に記載の載置台。
前記スリーブが、セラミックにより形成された請求項９に記載の載置台。
前記第１の接着剤が、有機系接着剤である請求項１〜１０の何れか一項に記載の載置台。
前記第２の接着剤が、無機系接着剤である請求項１〜１１の何れか一項に記載の載置台。
前記第２の接着剤が、プラズマ又はラジカルに対して前記第１の接着剤よりも高い耐性を有する接着剤である請求項１〜１２の何れか一項に記載の載置台。
プラズマが生成される処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理空間に設けられた第１の電極と、
前記処理容器内に収容され、基板を載置する載置台と、
を備え、
前記載置台は、
プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成された静電チャックと、
前記静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、前記第１貫通孔に連通され前記第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成されたベースと、
筒状のスリーブと、
を有し、
前記ベースが、第２の電極を構成し、
前記スリーブが、第２の接着剤によって、前記第１貫通孔と連通した状態で前記静電チャックの裏面に接合され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部が接続された貫通孔であるプラズマ処理装置。
プラズマが生成される処理空間を画成する処理容器と、
前記処理空間内に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記処理空間に設けられた第１の電極と、
前記処理容器内に収容され、基板を載置する載置台と、
を備え、
前記載置台は、
プラズマに曝される表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成された静電チャックと、
前記静電チャックの裏面に第１の接着剤によって接合され、前記第１貫通孔に連通され前記第１貫通孔の口径よりも大きい口径の第２貫通孔が形成されたベースと、
筒状のスリーブと、
を有し、
前記ベースが、第２の電極を構成し、
前記スリーブが、第２の接着剤によって、前記第１貫通孔と連通した状態で前記静電チャックの裏面に接合され、
前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔は、前記静電チャックに保持された被処理基体を持ち上げるリフトピンが挿入される貫通孔であるプラズマ処理装置。
表面及び該表面と対向する裏面を有し、第１貫通孔が形成された静電チャックと、
第２貫通孔が形成されたベースと、
筒状のスリーブと、
を備えた載置台の製造方法であって、
前記第２貫通孔は、前記第１貫通孔よりも大きい口径であり、
前記製造方法は、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とを連通させた状態で、前記静電チャックの裏面に前記ベースを第１の接着剤によって接合するステップと、
前記第１貫通孔と前記スリーブとを連通させ、かつ、前記第２貫通孔の内壁に対して前記スリーブを離間させた状態で、前記静電チャックの裏面に前記スリーブを接合するステップと、
前記スリーブと前記第２貫通孔との間に画成された空間領域に流動性を有する封止剤を流し込み、硬化させるステップと、
を有する載置台の製造方法。