JP6261287B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は熱伝導性シリコーンシート及びその製造方法及びこれを用いたプラズマ処理装置に関する。さらに詳しくは、液体成分のブリードアウト量が少ない熱伝導性シリコーンシート及びその製造方法及び、半導体ウエハ等の被処理基板に、エッチング処理等の所定のプラズマ処理を施す際に用いられるフォーカスリングの温度制御性を向上するためにこの熱伝導性シリコーンシートを用いたプラズマ処理装置に関する。

電子機器等に使用されている半導体は使用中に発熱し、その熱のため電子部品の性能が低下することがある。そのため発熱するような電子部品には放熱体が取り付けられる。放熱体は金属であることが多いため電子部品と放熱部との密着がよくない。そのためゲル状又は軟質ゴム状の熱伝導性シートを挿入して密着度を高める方法が採用されている。

例えば、特許文献１には、（Ａ）特定の分岐型オルガノポリシロキサンと、（Ｂ）特定のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）付加反応触媒からなる組成物が提案されている。特許文献２には（Ａ）１分子中に２個以上のケイ素原子結合アルケニル基を有する直鎖状のポリオルガノシロキサン及び特定の脂肪族不飽和結合を有しない分岐状オルガノポリシロキサンと、（Ｂ）特定のオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｃ）白金系触媒からなる組成物が提案されている。特許文献３には（Ａ）分子鎖両末端にのみアルケニル基を有するオルガノポリシロキサンと、（Ｂ）熱伝導性充填剤と、（Ｃ）分子鎖両末端にのみケイ素に直接結合した水素原子を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンと、（Ｄ）白金系触媒からなる組成物が提案されている。

また、プラズマ処理装置は、例えば、表面処理装置やエッチング装置などの半導体製造装置に広く用いられている。プラズマ処理装置においては、処理チャンバ内にウエハ等の被処理基板を載置する基板載置装置が設置されている。また、例えば、特許文献４には、「載置台とフォーカスリングの間に熱伝導媒体を介在させるとともに、フォーカスリングを載置台に押圧・固定する押圧手段を設けることで前記真空断熱層を形成しないようにしたことを特徴とする被処理体の載置装置」が開示されている。

特開２０１０−１４４１３０号公報 特開２００７−１５４０９８号公報 特開２００４−１７６０１６号公報 特開２００２−１６１２６号公報

しかし、前記従来の熱伝導性シリコーンシートないし組成物は液体成分のブリードアウト量が多いという問題がある。また、上述したプラズマ処理装置のフォーカスリングの冷却のための前記熱伝導媒体として、前記従来の熱伝導性シリコーンシートを用いると、フォーカスリングの温度制御性が低下するという問題がある。

本発明は前記従来の問題を解決するため、液体成分のブリードアウト量が少ない熱伝導性シリコーンシート及びその製造方法及びこれを用いたプラズマ処理装置を提供する。

本発明は、被処理基板を収容する減圧された収容室と、該収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備えたプラズマ処理装置であって、前記載置台と前記フォーカスリングとの間に、熱伝導性シリコーンシートを配置しており、前記熱伝導性シリコーンシートは、ポリオルガノシロキサン１００重量部に対して熱伝導性粒子を１００〜２０００重量部含む熱伝導性シリコーンシートであって、前記シートを縦３８ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状とし、直径７０ｍｍの濾紙に挟み、１ｋｇの荷重を掛けた状態で７０℃、１週間保持したときの液体成分のブリードアウト量が３０ｍｇ以下であることを特徴とする。前記載置台と前記フォーカスリングとの間にこの熱伝導性シリコーンシートが配置されることにより、液体成分のブリードアウト量が抑制されるため真空断熱により熱がほとんど伝達されない環境下であっても、フォーカスリングに載置台からの熱が効率良く伝達される。その結果、フォーカスリングの温度制御性を向上させることができる。

本発明は、シリコーンオイルやオリゴマー等の液体成分のブリードアウト量が少ない熱伝導性シリコーンシート及びその製造方法及びこれを用いたプラズマ処理装置を提供できる。本発明によれば、フォーカスリングと載置台との接触面に配した熱伝導性シリコーンシートによりフォーカスリングの温度制御性を向上させることができる。

図１は、基板載置装置の構成の一例を示す図である。 図２は、本発明の一実施例に用いられるプラズマ処理装置の一例を示す断面概要図である。 図３は、本発明の一実施例の装置におけるフォーカスリングの構造を示した図である。 図４は、本発明の一実施例における熱伝導性シリコーンシートの構造を示した図である。 図５は、本発明の一実施例における熱伝導性シリコーンシートの液体成分のブリードアウト測定方法を示す説明図である。

（Ａ）ベースポリマー成分
本発明のベースポリマー成分は、１分子中に平均２個以上かつ分子鎖両末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する直鎖状オルガノポリシロキサン（Ａ１）と、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコーンレジンであり、Ｒ^１ＳｉＯ_３／２単位及び／又はＳｉＯ_４／２単位（Ａ２）を含む。

（Ａ１）成分
本発明の（Ａ１）成分は、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上含有するオルガノポリシロキサンであり、本発明のシリコーンゴム組成物における主剤である。このオルガノポリシロキサンは、アルケニル基として、ビニル基、アリル基等の炭素原子数２〜８、特に２〜６の、ケイ素原子に結合したアルケニル基を一分子中に２個有する。粘度は２５℃で１０〜１００００００ｍＰａ・ｓ、特に１００〜１０００００ｍＰａ・ｓであることが作業性、硬化性などから望ましい。

具体的には、下記一般式（化１）で表される１分子中に平均２個以上かつ分子鎖末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンを使用する。側鎖はトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状オルガノポリシロキサンである。２５℃における粘度は１０〜１００００００ｍＰａ・ｓのものが作業性、硬化性などから望ましい。なお、この直鎖状オルガノポリシロキサンは少量の分岐状構造（三官能性シロキサン単位）を分子鎖中に含有するものであってもよい。

式中、Ｒ^１は互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基であり、Ｒ^２はアルケニル基であり、ｋは０又は正の整数である。

ここで、Ｒ^１の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換の一価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数１〜１０、特に１〜６のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、並びに、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノエチル基等が挙げられる。Ｒ^２のアルケニル基としては、例えば炭素原子数２〜６、特に２〜３のものが好ましく、具体的にはビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ、好ましくはビニル基である。

一般式（１）において、ｋは、一般的には0≦ｋ≦10000を満足する０又は正の整数であり、好ましくは5≦ｋ≦2000、より好ましくは10≦ｋ≦1200を満足する整数である。

（Ａ２）成分
ベースポリマーに加える成分（Ａ２）は、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコーンレジンであり、Ｒ^１ＳｉＯ_３／２単位及び／又はＳｉＯ_４／２単位を含む。平均単位式で示すと（Ｒ^１ _３ＳｉＯ_１／２）_ａ（Ｒ^１ _２ＳｉＯ_２／２）_ｂ（Ｒ^１ＳｉＯ_３／２）_ｃ（ＳｉＯ_４／２）_ｄ（ＸＯ_１／２）_ｅで表されるポリオルガノシロキサンであることが好ましい。式中、Ｒ^１は、脂肪族不飽和結合を除く、同じか又は異なる置換もしくは非置換の１価炭化水素基である。Ｒ^１としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基；並びにこれらの基の炭素原子に結合する水素原子の少なくとも一部がフッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子やシアノ基等で置換された基、例えばクロロメチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノ置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等が挙げられる。特に、メチル基が好ましい。Ｘは、水素原子又はアルキル基である。アルキル基としては、前記と同様の基が例示され、特にメチル基が好ましい。また、ａは０又は正数であり、ｂは０又は正数であり、ｃ又はｄの少なくともいずれか一方は正数であり、ｅは０又は正数であり、０≦ａ／（ｃ＋ｄ）＜４であり、０≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜２であり、０≦ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＜０．４となる数である。（Ａ２）は、１種単独でも、２種以上を併用してもよい。

（Ａ１）成分と（Ａ２）成分とは、重量基準で（Ａ１）／（Ａ２）は６０／４０〜９０／１０となる量割合が好ましい。前記の範囲であれば、好ましい低ブリード性と熱伝導性充填剤の高充填化が満足され、さらにはゲル状又は軟質ゴム状硬化物の良好な物性が得られる。

（Ｂ）架橋成分
（Ｂ）成分は、一般式：Ｒ^２Ｓｉ（ＯＳｉＲ^３ _２Ｈ）_３で表される。式中、Ｒ^２は、炭素原子数１〜４のアルキル基またはフェニル基である。Ｒ^２としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、フェニル基が挙げられる。特に、合成し易いことから、メチル基又はフェニル基が好ましい。Ｒ^３は、炭素原子数１〜４のアルキル基である。Ｒ^３としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基が挙げられる。特に、材料の得やすさ、合成のし易さからメチル基が好ましい。（Ｂ）成分は、上記一般式で表されるシロキサンを１種単独で用いることが好ましい。

（Ｃ）成分
（Ｃ）成分は、本組成物の硬化を促進させる成分である。（Ｃ）成分としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒を用いることができる。例えば白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類やビニルシロキサンとの錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。（Ｃ）成分の配合量は、硬化に必要な量であればよく、所望の硬化速度などに応じて適宜調整することができる。Ａ成分に対して重量単位で０．０１〜１０００ｐｐｍ添加する。

（Ｄ）成分
（Ｄ）成分の熱伝導性粒子は、Ａ成分＋Ｂ成分合計１００重量部に対して１００〜２０００重量部添加する。これにより熱伝導シートの熱伝導率を０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋ、アスカーＣ硬度が５〜６０の範囲とすることができる。熱伝導粒子としては、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。形状は球状，鱗片状，多面体状等様々なものを使用できる。アルミナを使用する場合は、純度９９．５重量％以上のα−アルミナが好ましい。熱伝導性粒子の比表面積は０．０６〜１０ｍ^２／ｇの範囲が好ましい。比表面積はＢＥＴ比表面積であり、測定方法はＪＩＳ Ｒ１６２６にしたがう。平均粒子径を用いる場合は、０．１〜１００μｍの範囲が好ましい。粒子径の測定はレーザー回折光散乱法により、５０％粒子径を測定する。この測定器は例えば堀場製作所製社製のレーザー回折／散乱式粒子分布測定装置ＬＡ−９５０Ｓ２がある。

熱伝導性粒子は平均粒子径が異なる少なくとも２つの無機粒子を併用するのが好ましい。このようにすると大きな粒子径の間に小さな粒子径の熱伝導性無機粒子が埋まり、最密充填に近い状態で充填でき、熱伝導性が高くなるからである。相対的に平均粒子径の小さな無機粒子は、Ｒ（ＣＨ_３）_ａＳｉ（ＯＲ’）_３−ａ（Ｒは炭素数６〜２０の非置換または置換有機基、Ｒ’は炭素数１〜４のアルキル基、ａは０もしくは１）で示されるシラン化合物、もしくはその部分加水分解物で表面処理するのが好ましい。Ｒ（ＣＨ_３）_ａＳｉ（ＯＲ’）_３−ａ（Ｒは炭素数６〜２０の非置換または置換有機基、Ｒ’は炭素数１〜４のアルキル基、ａは０もしくは１）で示されるシラン化合物（以下単に「シラン」）は、一例としてヘキシルトリメトキシラン，ヘキシルトリエトキシシラン，オクチルトリメトキシシラン，オクチルトリエトキシラン，デシルトリメトキシシラン，デシルトリエトキシシラン，ドデシルトリメトキシシラン，ドデシルトリエトキシシラン，ヘキサドデシルトリメトキシシラン，ヘキサドデシルトリエトキシシシラン，オクタデシルトリメトキシシラン，オクタデシルトリエトキシシシラン等がある。前記シラン化合物は、一種又は二種以上混合して使用することができる。ここでいう表面処理とは共有結合のほか吸着なども含む。前記相対的に平均粒子径の大きな無機粒子は、例えば平均粒子径が２μｍ以上のものをいい、粒子全体を１００重量％としたとき５０重量％以上添加するのが好ましい。

（Ｅ）その他の成分
本発明の組成物には、必要に応じて前記以外の成分を配合することができる。例えばベンガラなどの無機顔料、フィラーの表面処理等の目的でアルキルトリアルコキシシランなどを添加してもよい。

本発明の熱伝導性シリコーンシートの熱伝導率は０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲である。好ましくは０．５〜３Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは１〜２Ｗ／ｍ・Ｋである。また当該熱伝導シリコーンシートの硬度は５〜６０、さらに好ましくは５〜４０である。前記の範囲であれば、発熱体と放熱体との間に介在させて効率よく熱伝導させることができる。

次に液体成分のブリードアウトについて説明する。本発明のシートは、縦３８ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状とし、直径７０ｍｍの濾紙に挟み、１ｋｇの荷重を掛けた状態で７０℃、１週間保持したときの液体成分のブリードアウト量が３０ｍｇ以下である。前記荷重と温度は電子部品に組み込んだ際の条件に近似させている。前記の範囲であれば、ブリードアウト量は少なく、半導体や他の電子部品への影響は少ない。測定方法は実施例で説明する。

（プラズマ処理装置）
以下に、図面を適宜参照して、上述の熱伝導性シリコーンシートが配置される本発明のプラズマ処理装置の一例について説明する。なお、本発明のプラズマ処理装置は、以下に説明する構成に限定されるものではない。

プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する減圧された収容室と、収容室内に配置されて被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、被処理基板の周縁部を囲うように載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備える。ここで、プラズマ処理装置は、載置台とフォーカスリングとの間に、上述の熱伝導性シリコーンシートが配置される。

また、プラズマ処理装置では、フォーカスリングを載置台に押圧する押圧手段が設けられている。例えば、フォーカスリングが、載置台と接触するリング状の下部部材と、下部部材の上面に熱伝導性シリコーンシートを介して載置されるリング状の上部部材とで構成され、押圧手段が、下部部材を載置台にネジ止めにより締め付けるものとなる。また、プラズマ処理装置では、下部部材が、誘電体材料又は導電体材料からなる。

図１は、基板載置装置の構成の一例を示す図である。基板載置装置は、例えば、図１に示すように、ウエハ１を載置する載置台２と、この載置台２の外周縁部に配置されるフォーカスリング３とを備えている。

ウエハ１にプラズマ処理を施す場合には、載置台２上にウエハ１を載置した後、処理チャンバを所定の真空度に保持した状態でウエハ１を固定し、載置台２に高周波電圧を印加して、処理チャンバ内にプラズマを発生させる。

ここで、フォーカスリング３は、被処理基板の周縁部におけるプラズマの不連続性を緩和して、被処理基板全面が均一にプラズマ処理されることを目的として設置されるものである。このため、フォーカスリング３を導電体材料とし、かつその上面の高さを被処理基板の処理面とほぼ同一の高さとすることで、被処理基板の縁部においてもイオンが被処理基板の表面に対して垂直に入射するようにし、被処理基板の縁と中央とでイオン密度に差が生じないようにしている。しかし、それにより被処理基板とフォーカスリング３とが略同電位となり、その電界の形に起因してプラズマが被処理基板の端部裏面側に回り込み易くなり、被処理基板の周縁部（エッジ部）の裏面側にＣＦ系ポリマー等からなる付着物（デポジッション）が発生することがある。

また、プラズマ処理においてはウエハ１の温度制御が極めて重要であることから、載置台２内に設けられた冷却機構により、ウエハ１を冷却し所望の温度に調整している。例えば、載置台２の上面から、熱伝導性の良いヘリウムガスをウエハ１の裏面に向けて流し、ウエハ１と載置台２との間の熱伝導率を高めるという方法がある。

また、減圧された収容室内においては、載置台２とフォーカスリング３の間に真空断熱層が形成され、載置台２とフォーカスリング３との間の熱伝導が非常に悪い。それによって、フォーカスリング３が全く冷却されないため、フォーカスリング３の温度が高くなりすぎ、そのためウエハ周辺縁部のプラズマ中のイオン、ラジカルの組成比や密度が変化する。その結果、ウエハ周縁部の例えばエッチングレート、ホール抜け性（エッチングにより所定の深さまで確実に堀り込むことのできる特性）、エッチング膜に対するエッチングマスクのエッチング選択比が低下したり、エッチングのアスペクト比が低下する等、ウエハ周辺縁部のエッチング特性が悪くなる。つまりフォーカスリングの温度の制御性を高くし所望の温度に制御する必要がある。

ここで、本発明に係るプラズマ処理装置では、以下に詳細に説明するように、載置台とフォーカスリングとの間に、上述の熱伝導性シリコーンシートが配置される。

図２は、本発明のプラズマ処理装置の一例を示す概略断面図である。プラズマ処理装置は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ（処理容器）４を有している。このチャンバ４は保安接地されている。

プラズマ処理装置は、半導体ウエハ１を収容するチャンバ４を有し、チャンバ４内にはウエハ１を載置する載置台として、静電チャック１２、円柱状のサセプタ５が配置されている。チャンバ４の内壁面とサセプタ５の側面との間に、ガスを排出するための側方排気路６が形成され、この側方排気路６の途中に、多孔板からなる排気プレート７が配されている。排気プレート７は、チャンバ４を上下に区分する仕切り板としての機能を有し、排気プレート７の上部は反応室８となり、下部は排気室９となる。排気室９には、排気管１０が開口し、図示していない真空ポンプにより、チャンバ４内は真空排気される。

載置台は、サセプタ５と静電チャック１２からなり、サセプタ５の上部には、静電電極板１１を内蔵する静電チャック１２が配置されている。静電チャック１２は、下部円盤状部材の上に直径の小さい上部円盤状部材を重ねた形状になっている。上部円盤状部材の上面には誘電体（セラミックス等）の層が形成され、直流電源１３に接続された静電電極板１１に直流高電圧を印加することにより、上部円盤状部材表面に誘電電位が生じ、その上に載置したウエハ１をクローン力又はジョンソン・ラーベック力により吸着保持する。

静電チャック１２は、ネジ固定によりサセプタ５に固定されており、絶縁部材１４とウエハ１の間にフォーカスリング３が取り付けられている。この絶縁部材１４は、プラズマが外周方向に向かって広がり過ぎないようにする作用があり、プラズマが広がり過ぎて、排気プレート７から排気側に漏れてしまうことを防止するように電界を規制する。また、フォーカスリング３の表面は、導電体材料、例えばシリコン、シリコンカーバイドなどから形成されている。フォーカスリング３はウエハ１の外周を覆って、その表面が反応室８の空間に露出しており、反応室内のプラズマをウエハに収束させる機能を有する。

反応室内にプラズマを発生させるのは、反応室８上部のガス導入シャワーヘッド１６に上部高周波電源１７から印加された高周波電力と、サセプタ５に下部高周波電源１８から印加された高周波電力の作用による。ガス導入シャワーヘッド１６には、ガス導入管１９から反応ガスが供給され、更に、バッファ室２０を介して上部電極板２１に設けられた多数のガス孔２２を流通する際にプラズマ化されて、反応室８に供給される。

高温のプラズマに晒されたウエハ１は温度が上がるため、サセプタ５への熱伝導により冷却される。そのため、サセプタ５は熱伝導性の良い金属材料で構成され、その内部に冷媒流路２３を設けて、冷媒供給管１５から水やエチレングリコール等の冷媒を循環して冷却する。また、ウエハ１を吸着する面に多数の熱伝導ガス供給孔２４を設け、ヘリウムをこの孔から流出させて、ウエハ１の裏面を冷却している。

図３は、この実施例の装置におけるフォーカスリング３の詳細を示す断面図である。図３は、図２のＡ部の拡大図となる。ウエハ１は静電チャック１２上に吸着保持されている。静電チャック１２は、ネジ固定によりサセプタ５に固定されており、静電チャック１２の内部には、冷媒流路２３が設けられている。

フォーカスリング３は、上部部材３ａと下部部材３ｂとから構成されている。熱伝導性シリコーンシート２７は上部部材３ａと下部部材３ｂの間に挟んでフォーカスリング３の熱伝導を促進させるようになっている。また、下部部材３ｂは誘電体材料又は導電体材料からなるリング状の部材で、熱伝導性シリコーンシート２７を介して静電チャック１２上に固定される。上部部材３ａは導電体材料からなるリング状の部材で、熱伝導性シリコーンシート２７を介して下部部材３ｂの上に載置される。下部部材３ｂには、これに挿通するボルト孔（ボルト頭部２５を収容可能な孔）が設けられ、静電チャック１２にはボルト先端部２６と螺合するネジが形成されている。

下部部材３ｂと静電チャック１２の間にも、高分子材料からなる熱伝導性シリコーンシート２７が配置されている。この熱伝導性シリコーンシート２７は、フォーカスリング３と静電チャック１２との接触面の間に挟んで両者間の熱伝導を促進させるために用いられるもので、柔軟性と熱伝導性に富む高分子材料からなるものである。

本発明においては、この熱伝導性シリコーンシート２７が上部部材３ａと下部部材３ｂとの間に挿入され、さらに下部部材３ｂと静電チャック１２との間に挿入され、下部部材３ｂと静電チャック１２がボルトにより固定されていることが特徴である。このような構成によりフォーカスリング３と静電チャック１２の間の熱伝導率が向上し、効率的にフォーカスリング３の温度を所望の温度に制御することができる。

図４は、本実施例で用いた熱伝導性シリコーンシート２７の構造を示す図である。図４（ａ）は静電チャック１２側から見た底面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図、図４（ｃ）は図４（ｂ）のＢ部拡大図である。この熱伝導性シリコーンシート２７は、所定の間隔でボルト孔２８が設けられたリング２９に貼り付けられ、その片側表面（この図では上面、ただし実際に使用する際には、リングの上下を逆にするので、下面側になる）に非粘着層３０が形成されてなるものである。この例ではボルト孔２８が６個形成されているが、この実施例には限定されずに１２個形成されていてもよい。

なお、上述の説明では、熱伝導性シリコーンシート２７が、上部部材３ａと下部部材３ｂとの間と、下部部材３ｂと静電チャック１２との間に設けられる場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、上部部材３ａと下部部材３ｂとの間と、下部部材３ｂと静電チャック１２との間との内、任意の一方にのみ熱伝導性シリコーンシート２７を設けても良く、この場合、好ましくは、上部部材３ａと下部部材３ｂとの間にのみ熱伝導性シリコーンシート２７を設けても良い。

また、上部部材３ａと下部部材３ｂとの間と、下部部材３ｂと静電チャック１２との間とは別の箇所に熱伝導性シリコーンシート２７を設けても良い。例えば、プラズマ処理装置において、上部電極板２１と、シャワーヘッド１６との接触面との間に熱伝導性シリコーンシート２７を設けても良く、上部電極板２１とシャワーヘッド１６との内一方若しくは両方が図示されていない冷却ジャケットと接触している場合には、冷却ジャケットとの接触面に熱伝導性シリコーンシート２７を設けても良い。すなわち、例えば、上部部材３ａと下部部材３ｂとの間に熱伝導性シリコーンシート２７を用いた場合、フォーカスリング３の温度が従来のシートを用いる場合と比較して上がり、この結果、上部電極板２１のうち外周部の温度についても、フォーカスリング３の温度が従来のシートを用いる場合と比較して上がることが想定される。このことを踏まえ、例えば、上部電極板２１と冷却ジャケットとの間に従来のシートではなく熱伝導性シリコーンシート２７を設けることで、上部電極板２１の温度を適切に制御可能となる。

（プラズマ処理装置による効果）
上述したように、本発明に係るプラズマ処理装置は、被処理基板を収容する減圧された収容室と、収容室内に配置されて被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、被処理基板の周縁部を囲うように載置台に載置される環状のフォーカスリング３とを備え、載置台とフォーカスリング３との間に上述の熱伝導性シリコーンシートが配置される。この結果、フォーカスリング３の温度を高温にすることができ、エッチングマスクのマスク選択比を向上可能となる。

また、本発明に係るプラズマ処理装置では、熱伝導性シリコーンシートからのブリードアウト量が従来のシートと比較して抑えられる結果、メンテナンス性を向上可能となる。シートからオイルがでていると、シートと他の部材との間の粘着性が上がる。ここで、例えば、フォーカスリングは消耗品であり、定期的に交換することになるが、シートからオイルがしみ出てフォーカスリングからシートを除去するのが困難となる結果、メンテナンスが大変である。これに対して、上述のプラズマ処理装置によれば、従来のシートを用いる場合と比較してオイルブリード量が抑えられる結果、メンテナンスが楽になる。また、さらに、上述のプラズマ処理装置によれば、従来のシートを用いる場合、フォーカスリングとシートとをネジで硬く取り付けると、オイルブリードによる粘着性の増加と併せて、メンテナンス性がさらに低下することがある。これに対して、上述のプラズマ処理装置では、オイルブリードによる粘着性が抑えられる結果、ネジで硬く付けることで適切に固定可能となる。

（種々の変形例）
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、下部部材３ｂと静電チャック１２との間には後述の実施例１の熱伝導性シリコーンシート２７を配置したが、後述の実施例２の熱伝導性シリコーンシート２７を配置してもよい。また、上記実施形態では、本発明のフォーカスリングが上部部材３ａと下部部材３ｂの二つの部材に分かれておりそれぞれの間に熱伝導性シリコーンシート２７を挿入した。しかし、フォーカスリング３は上部部材３ａと下部部材３ｂのように分かれてない１つのリング状の構造においてもフォーカスリングと載置台の間に熱伝導性シリコーンシート２７を配置するような構造としてもよい。上記実施形態では被処理基板として半導体ウエハを用いているが、本発明の原理上、被処理基板は半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）等の他の基板であってもよい。

本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されない。

＜液体成分のブリードアウト測定方法＞
（１）ブリードアウト量測定方法
直径７０ｍｍの濾紙を準備し、１００℃、３０分間以上加熱乾燥し、その後室温（２５℃）のデシケータに入れて１日放置させた状態で濾紙の重量（Ｗ0）を測定した。この濾紙２枚の間に、縦３８ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状の熱伝導性シリコーンシートを挟み、１ｋｇの荷重を掛けた状態で７０℃、１週間保持した。図５は濾紙３１のほぼ中央部に熱伝導性シリコーンシート３２を乗せた状態の説明図である。その後、直ちにシートを剥がし、濾紙を室温（２５℃）のデシケータに入れて１日放置させた状態で濾紙の重量（Ｗ1）を測定した。ブリードアウト量Ｗ1-Ｗ0により算出した。
（２）濾紙への吸着幅測定方法
前記のブリードアウト量測定で使用した濾紙への吸着幅を測定した。図５に示すように、オイルブリード幅Ｌを吸着幅とした。

＜熱伝導率測定方法＞
ホットディスク法(京都電子工業株式会社)熱物性測定装置ＴＰＡ−５０１(製品名)を使用して測定した。測定試料は以下のように作成した。
各実験例、比較例で記述してあるシート成形方法にて作成した厚み３ｍｍシートを大きさ縦５０ｍｍ×横５０ｍｍにカットしこれを３枚重ね合わせて一つのブロックとした。これを２個用意し、この間に加熱源と温度検出部を備えたセンサーを挟んで測定を行った。 ブロックおよびセンサーを外気に触れないように覆いをし、１５分間放置してから測定を実施した。

（実施例１）
（Ａ）成分
２３℃における粘度が０．４Ｐａ・ｓの分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン７０重量部と、［（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ_１／２］_２．８［ＳｉＯ_４／２］で表されるシロキサン３０重量部
（Ｂ）成分
Ｃ_６Ｈ_５Ｓｉ[ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｈ]_３で表されるポリオルガノハイドロジェンシロキサン１．０６重量部
（Ｃ）成分
塩化白金酸のビニルシロキサン錯体化合物を白金元素として５ｐｐｍ、１−エチニル−１−シクロヘキサノール０．０４重量部
（Ｄ）成分
平均粒子径３０μｍのシリカ粒子を前記Ａ＋Ｂ成分１００重量部に対して３００重量部

以上の成分を混錬器に添加し、均一に混合して、組成物を得た。この組成物を幅２００ｍｍ、長さ３．０ｍの長尺状シートに成形し、１００℃で１０分加熱硬化（架橋）した。以上のようにして得られたシートの物性は後にまとめて表１に示す。

（比較例１）
比較例１において、Ａ成分を２３℃における粘度が０．４Ｐａ・ｓの分子鎖両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖されたジメチルポリシロキサン１００重量部とし、［（ＣＨ_３）_３ＳｉＯ_１／２］_２．８［ＳｉＯ_４／２］で表されるシロキサンを使用しない以外は実施例１と同様に実験した。得られたシートの物性を後にまとめて表１に示す。

（実施例２）
実施例２において、Ｂ成分（架橋剤）及びＤ成分（熱伝導性粒子）を下記のように変えた以外は実施例１と同様に実験した。
Ｂ成分（架橋剤）：Ｃ_６Ｈ_５Ｓｉ[ＯＳｉ（ＣＨ_３）_２Ｈ]_３で表されるポリオルガノハイドロジェンシロキサン０．４重量部
Ｄ成分（熱伝導性粒子）：
（１）平均粒子径３μｍのアルミナを前記Ａ＋Ｂ成分１００重量部に対して２００重量部
（２）平均粒子径０．３μｍのアルミナを前記Ａ＋Ｂ成分１００重量部に対して１００重量部
（３）平均粒子径８０μｍの窒化アルミを前記Ａ＋Ｂ成分１００重量部に対して２００重量部
（注）前記粒子のうち、平均粒子径３μｍ以下の小粒子はシランで表面処理した後に添加した。シランはヘキシルトリエトキシシランを使用し、１００℃で２時間処理した。

表１から明らかなとおり、実施例１のシートはシリコーンオイルやオリゴマー等の液体成分のブリードアウト量が少ない熱伝導性シリコーンシートであることが確認できた。実施例２のシートはさらに熱伝導率が高かった。

（実施例３）
図２及び図３に示したようなプラズマ処理装置として、本発明の上述した実施例２の熱伝導性シリコーンシート２７を用いた場合（実施例３）と、ブリードアウト量が多い上述した比較例１の熱伝導性シリコーンシート２７を用いた場合（比較例２）とにより、熱伝導性シリコーンシート２７によるフォーカスリングの熱制御性について測定した。

より詳細には、実施例３では、フォーカスリング３の上部部材３ａと下部部材３ｂとの間に、本発明の上述した実施例２の熱伝導性シリコーンシート２７（膜厚０．５ｍｍ）を用い、下部部材３ｂと静電チャック１２との間には比較例１の熱伝導性シリコーンシート２７（膜厚０．５ｍｍ）を配置し、プラズマ処理を行った。また、比較例２では、フォーカスリング３の上部部材３ａと下部部材３ｂとの間に、本発明の上述した比較例１の熱伝導性シリコーンシート２７（膜厚０．５ｍｍ）を用い、下部部材３ｂと静電チャック１２との間にも同様の比較例１の熱伝導性シリコーンシート２７（膜厚０．５ｍｍ）を配置し、同一のプラズマ処理を行い、それぞれ比較した。

プラズマ処理は、処理チャンバ圧力２．６Ｐａ、ガス流量：Ｃ４Ｆ６／Ｃ４Ｆ８／Ｏ２／Ａｒ＝４０／４０／５０／４００ｓｃｃｍ、載置台の温度２０℃とし、高周波電力を印加しプラズマを発生させ６０秒間プラズマエッチングした。この条件は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜又はフォトレジスト膜（ＰＲ）をエッチングマスクとして、ＳｉＯ２膜などをエッチングするのに用いられるプラズマ処理条件である。エッチング対象物である被処理基板に、エッチングマスク材料であるポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜を形成したもの、フォトレジスト（ＰＲ）膜を形成したものそれぞれ別に用意し上記プラズマ処理を行った。実施例３及び比較例２についてそれぞれの膜のエッチングレートであるPoly Si E／R（ｎｍ／ｍｉｎ）及びPR E／R（ｎｍ／ｍｉｎ）を測定した。ここで、ポリシリコン膜及びフォトレジスト膜はエッチングマスクとして使用されるため、エッチングレートが低いほうが望ましい。

表２に示すように、Poly Si E／R（ｎｍ／ｍｉｎ）及びPR E／R（ｎｍ／ｍｉｎ）のいずれにおいても、比較例２に対して、実施例３のほうがエッチングレートを低く制御できることがわかった。この結果により、実施例３のプラズマ処理装置のほうがマスク材料のエッチングレートが低く制御できていることがわかる。エッチングレートはフォーカスリングの温度との相関が高い。具体的には、フォーカスリングの温度が高くなるほどフォーカスリング上でエッチングに寄与するラジカルが消費されるためエッチングレートは低下する。この結果から、実施例３のほうがフォーカスリングの温度を高温にすることができるためエッチングマスクのマスク選択比が比較例２に比べて向上していることが分かる。

１ ウエハ
２ 載置台
３ フォーカスリング
４ チャンバ
５ サセプタ
８ 反応室
１１ 静電電極板
１２ 静電チャック
１３ 直流電源
１４ 絶縁部材
１５ 冷媒供給管
１６ シャワーヘッド
１７ 上部高周波電源
１８ 下部高周波電源
１９ ガス導入管
２０ バッファ室
２１ 上部電極板
２２ ガス孔
２３ 冷媒流路
２４ 熱伝導ガス供給孔
２５ ボルト頭部
２６ ボルト先端部
２７ 熱伝導性シリコーンシート
２８ ボルト孔
２９ リング
３０ 非粘着層
３１ 濾紙
３２ 熱伝導性シリコーンシート

Claims (3)

1. 被処理基板を収容する減圧された収容室と、該収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備えたプラズマ処理装置であって、
   前記フォーカスリングを前記載置台に押圧する押圧手段が設けられており、
   前記フォーカスリングが、前記載置台と接触するリング状の下部部材と、該下部部材の上面に熱伝導性シリコーンシートを介して載置されるリング状の上部部材とで構成され、前記押圧手段が、前記下部部材を前記載置台にネジ止めにより締め付けるものであり、
   前記載置台と前記フォーカスリングとの間に、前記熱伝導性シリコーンシートを配置しており、
   前記熱伝導性シリコーンシートは、ポリオルガノシロキサン１００重量部に対して熱伝導性粒子を１００〜２０００重量部含む熱伝導性シリコーンシートであって、前記熱伝導性シリコーンシートを縦３８ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状とし、直径７０ｍｍの濾紙に挟み、１ｋｇの荷重を掛けた状態で７０℃、１週間保持したときの液体成分のブリードアウト量が３０ｍｇ以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記下部部材が、誘電体材料又は導電体材料からな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。
3. 前記熱伝導性シリコーンシートの熱伝導率が０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋであり、硬度が５〜６０（ASKER C）であ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。

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