JP6688715B2 - 載置台及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本開示は、載置台及びプラズマ処理装置に関する。

特許文献１には、真空空間を構成可能な処理容器と、当該処理容器内に下部電極を兼ねた加工物を保持する載置台と、当該載置台と対向するように配置された上部電極とを備えたプラズマ処理装置が記載されている。特許文献１に記載のプラズマ処理装置においては、下部電極を兼ねた載置台と上部電極との間に高周波電力が印加されることにより、載置台に配置されたウエハ等の加工物に対し、プラズマ処理を行う。

また、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、載置台の上面に出没自在で、載置台上に加工物を持ち上げるための複数のリフターピンを備えている。そして、載置台は、当該リフターピンを内部に収容するためのピン用孔を有している。また、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、加工物の裏面と静電チャックの表面との間に熱伝達のためのヘリウムガス等を供給するためのガス孔を有している。

特許文献１記載のプラズマ処理装置は、加工物と載置台との間に発生する放電を防止すべく、その上端部が逆テーパー形状に形成されたリフターピンと、その上端部がテーパー形状に形成されたピン用貫通孔と、を有する。リフターピンの上端部は、リフターピンがピン用貫通孔に収容されたときにピン用貫通孔の上端部と面接触する。

特開２０１４−１４３２４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成においては、例えばガス孔における放電を防止するために改善の余地がある。本技術分野では、異常放電を防止することのできる載置台及び該載置台を備えるプラズマ処理装置が望まれている。

すなわち本発明の一側面に係る載置台は、電圧印加可能に構成された載置台である。載置台は、静電チャック、ベース、スペーサ及びピンを備える。静電チャックは、加工物を載置する載置面及び載置面に対向する裏面を有し、載置面に第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に接合され、第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成される。スペーサは、筒状を呈し、第２貫通孔に挿入される。ピンは、第１貫通孔及びスペーサに収容される。ピンは、第１貫通孔及びスペーサそれぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、第１貫通孔とピンとの隙間は、スペーサとピンとの隙間よりも大きい。

この載置台では、載置面に形成された第１貫通孔、及び第１貫通孔に連通する第２貫通孔に挿入された筒状のスペーサにピンが収容される。これにより、載置台に設けられた穴の空間を狭くすることができるので、電子が加速するための空間を設けないようにすることができる。このため、第１貫通孔及びスペーサにおける放電を防止することが可能となる。さらに、ピンは、第１貫通孔及びスペーサそれぞれの内壁に対して隙間を空けて配置されるため、ガス供給機能やリフト機能を阻害することなく、放電を防止することができる。また、静電チャックとベースとの材質が異なる場合、熱膨張係差によって第１貫通孔及びスペーサとの接続箇所がずれるおそれがある。この載置台では、第１貫通孔とピンとの隙間は、スペーサとピンとの隙間よりも大きい。このため、静電チャックとベースとの材質が異なる場合であっても、第１貫通孔及びスペーサに挿入されたピンが破損することを回避することができる。さらに、本発明者は、ベース側の空間を狭くした方が静電チャック側の空間を狭くした場合と比べて、異常放電を効果的に防止することができることを見出した。つまり、ピンの破損を回避するために必要な空間を第１貫通孔とピンとの隙間に持たせることにより、ピンの破損を回避しつつ、異常放電を効果的に防止することができる。

本発明の他の側面に係る載置台は、電圧印加可能に構成された載置台である。載置台は、静電チャック、ベース及びピンを備える。静電チャックは、加工物を載置する載置面及び載置面に対向する裏面を有し、載置面に第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に接合され、第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成される。ピンは、第１貫通孔及び第２貫通孔に収容される。ピンは、第１貫通孔及び第２貫通孔それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、第１貫通孔とピンとの隙間は、第２貫通孔とピンとの隙間よりも大きい。

この載置台では、載置面に形成された第１貫通孔、及び第１貫通孔に連通する第２貫通孔にピンが収容される。これにより、載置台に設けられた穴の空間を狭くすることができるので、電子が加速するための空間を設けないようにすることができる。このため、第１貫通孔及び第２貫通孔における放電を防止することが可能となる。さらに、ピンは、第１貫通孔及び第２貫通孔それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置されるため、ガス供給機能やリフト機能を阻害することなく、放電を防止することができる。また、静電チャックとベースとの材質が異なる場合、熱膨張係差によって第１貫通孔及び第２貫通孔との接続箇所がずれるおそれがある。この載置台では、第１貫通孔とピンとの隙間は、第２貫通孔とピンとの隙間よりも大きい。このため、静電チャックとベースとの材質が異なる場合であっても、第１貫通孔及び第２貫通孔に挿入されたピンが破損することを回避することができる。さらに、本発明者は、ベース側の空間を狭くした方が静電チャック側の空間を狭くした場合と比べて、異常放電を効果的に防止することができることを見出した。つまり、ピンの破損を回避するために必要な空間を第１貫通孔とピンとの隙間に持たせることにより、ピンの破損を回避しつつ、異常放電を効果的に防止することができる。

一実施形態においては、静電チャックは、セラミックスで形成され、その内部に電極を有してもよい。ベースは金属で形成されてもよい。静電チャックとベースとの間に熱膨張係数差が存在した場合であっても、ピンの破損を回避しつつ、異常放電を効果的に防止することができる。

一実施形態においては、第１貫通孔は、冷熱伝達用ガスを供給するガス孔であってもよい。この場合、加工物の裏面を冷却することができる載置台において、異常放電を効果的に防止することができる。

一実施形態においては、ピンは、載置台上に加工物を持ち上げるためのリフターピンであってもよい。第１貫通孔は、ピン用貫通孔であってもよい。この場合、加工物を上昇させることができる載置台において、異常放電を効果的に防止することができる。

一実施形態においては、第１貫通孔内の隙間の長さをｇ１、ベースの熱膨張率をα１、静電チャックの熱膨張率をα２、載置面の中心から第１貫通孔までの距離をＲ、ピンの直径をＤ、第２貫通孔内の隙間の直径をｄ２、第１貫通孔と第２貫通孔とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、第１貫通孔内の隙間の長さｇ１が以下の式１の関係を満たしてもよい。
ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）
このように構成した場合、孔の形成位置及び加工物処理時の目標温度に応じて、第１貫通孔とピンとの隙間の長さを決定することができる。

本発明のさらに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、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。載置台は、処理空間内に収容され、加工物を載置する。載置台は、電圧印加可能に構成される。載置台は、静電チャック、ベース、スペーサ及びピンを備える。静電チャックは、加工物を載置する載置面及び載置面に対向する裏面を有し、載置面に第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に接合され、第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成される。スペーサは、筒状を呈し、第２貫通孔に挿入される。ピンは、第１貫通孔及びスペーサに収容される。ピンは、第１貫通孔及びスペーサそれぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、第１貫通孔とピンとの隙間は、スペーサとピンとの隙間よりも大きい。このプラズマ処理装置によれば、上述した載置台と同一の効果を奏する。

本発明のさらに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、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。載置台は、処理空間内に収容され、加工物を載置する。載置台は、電圧印加可能に構成される。載置台は、静電チャック、ベース及びピンを備える。静電チャックは、加工物を載置する載置面及び載置面に対向する裏面を有し、載置面に第１貫通孔が形成される。ベースは、静電チャックの裏面に接合され、第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成される。ピンは、第１貫通孔及び第２貫通孔に収容される。ピンは、第１貫通孔及び第２貫通孔それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、第１貫通孔とピンとの隙間は、第２貫通孔とピンとの隙間よりも大きい。このプラズマ処理装置によれば、上述した載置台と同一の効果を奏する。

本発明の種々の側面及び実施形態によれば、異常放電を防止することのできる載置台及びプラズマ処理装置を提供することができる。

第１実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。 図１のプラズマ処理装置における載置台を示す概略断面図である。 図１のプラズマ処理装置における載置台を示す概略断面図である。 図２及び図３の載置台におけるガス孔の構成を模式的に示す概略断面図である。 図４のガス孔を構成する部材の位置関係を説明する図である。 異常放電を説明する図である。 第２実施形態に係るガス孔の構成を模式的に示す概略断面図である。 実施例及び比較例における放電発生の有無を示す表である。

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。また、「上」「下」の語は、図示する状態に基づくものであり、便宜的なものである。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。プラズマ処理装置は、気密に構成され、電気的に接地電位とされた処理容器１を有している。この処理容器１は、円筒状とされ、例えばアルミニウム等から構成されている。処理容器１は、プラズマが生成される処理空間を画成する。処理容器１内には、加工物である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗを水平に支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基材（ベース）２ａ及び静電チャック６を含んで構成されている。基材２ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック６は、ウエハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台２は、絶縁板３を介して導体の支持台４に支持されている。また、載置台２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング５が設けられている。さらに、載置台２及び支持台４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材３ａが設けられている。

基材２ａには、第１の整合器１１ａを介して第１のＲＦ電源１０ａが接続され、また、第２の整合器１１ｂを介して第２のＲＦ電源１０ｂが接続されている。第１のＲＦ電源１０ａは、プラズマ発生用のものであり、この第１のＲＦ電源１０ａからは所定の周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。また、第２のＲＦ電源１０ｂは、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、この第２のＲＦ電源１０ｂからは第１のＲＦ電源１０ａより低い所定周波数の高周波電力が載置台２の基材２ａに供給されるように構成されている。このように、載置台２は電圧印加可能に構成されている。一方、載置台２の上方には、載置台２と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するシャワーヘッド１６が設けられており、シャワーヘッド１６と載置台２は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。

静電チャック６は、該絶縁体６ｂの間に電極６ａを介在させて構成されており、電極６ａには直流電源１２が接続されている。そして電極６ａに直流電源１２から直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウエハＷが吸着されるよう構成されている。絶縁体６ｂは、例えばセラミックスなどで形成される。

載置台２の内部には、冷媒流路２ｄが形成されており、冷媒流路２ｄには、冷媒入口配管２ｂ、冷媒出口配管２ｃが接続されている。そして、冷媒流路２ｄ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、載置台２を所定の温度に制御可能に構成されている。また、載置台２等を貫通するように、ウエハＷの裏面にヘリウムガス等の冷熱伝達用ガス（バックサイドガス）を供給するためのガス供給管３０が設けられており、ガス供給管３０は、図示しないガス供給源に接続されている。これらの構成によって、載置台２の上面に静電チャック６によって吸着保持されたウエハＷを、所定の温度に制御する。ガス供給管３０の構造については、後述する。

載置台２には、複数、例えば３つのピン用貫通孔２００が設けられており（図１には１つのみ示す。）、これらのピン用貫通孔２００の内部には、夫々リフターピン６１が配設されている。リフターピン６１は、駆動機構６２に接続されており、駆動機構６２により上下動される。ピン用貫通孔２００の構造については、後述する。

上記したシャワーヘッド１６は、処理容器１の天壁部分に設けられている。シャワーヘッド１６は、本体部１６ａと電極板をなす上部天板１６ｂとを備えており、絶縁性部材９５を介して処理容器１の上部に支持される。本体部１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１６ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。

本体部１６ａの内部には、ガス拡散室１６ｃが設けられ、このガス拡散室１６ｃの下部に位置するように、本体部１６ａの底部には、多数のガス通流孔１６ｄが形成されている。また、上部天板１６ｂには、当該上部天板１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１６ｅが、上記したガス通流孔１６ｄと重なるように設けられている。このような構成により、ガス拡散室１６ｃに供給された処理ガスは、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

本体部１６ａには、ガス拡散室１６ｃへ処理ガスを導入するためのガス導入口１６ｇが形成されている。このガス導入口１６ｇにはガス供給配管１５ａが接続されており、このガス供給配管１５ａの他端には、処理ガスを供給する処理ガス供給源（ガス供給部）１５が接続される。ガス供給配管１５ａには、上流側から順にマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１５ｂ、及び開閉弁Ｖ２が設けられている。そして、処理ガス供給源１５からプラズマエッチングのための処理ガスが、ガス供給配管１５ａを介してガス拡散室１６ｃに供給され、このガス拡散室１６ｃから、ガス通流孔１６ｄ及びガス導入孔１６ｅを介して処理容器１内にシャワー状に分散されて供給される。

上記した上部電極としてのシャワーヘッド１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７２が電気的に接続されている。この可変直流電源７２は、オン・オフスイッチ７３により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７２の電流・電圧ならびにオン・オフスイッチ７３のオン・オフは、後述する制御部９０によって制御される。なお、後述のように、第１のＲＦ電源１０ａ、第２のＲＦ電源１０ｂから高周波が載置台２に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部９０によりオン・オフスイッチ７３がオンとされ、上部電極としてのシャワーヘッド１６に所定の直流電圧が印加される。

処理容器１の側壁からシャワーヘッド１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１ａは、その上部に天壁を有している。

処理容器１の底部には、排気口８１が形成されており、この排気口８１には、排気管８２を介して第１排気装置８３が接続されている。第１排気装置８３は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。一方、処理容器１内の側壁には、ウエハＷの搬入出口８４が設けられており、この搬入出口８４には、当該搬入出口８４を開閉するゲートバルブ８５が設けられている。

処理容器１の側部内側には、内壁面に沿ってデポシールド８６が設けられている。デポシールド８６は、処理容器１にエッチング副生成物（デポ）が付着することを防止する。このデポシールド８６のウエハＷと略同じ高さ位置には、グランドに対する電位が制御可能に接続された導電性部材（ＧＮＤブロック）８９が設けられており、これにより異常放電が防止される。また、デポシールド８６の下端部には、内壁部材３ａに沿って延在するデポシールド８７が設けられている。デポシールド８６，８７は、着脱自在とされている。

上記構成のプラズマ処理装置は、制御部９０によって、その動作が統括的に制御される。この制御部９０には、ＣＰＵを備えプラズマ処理装置の各部を制御するプロセスコントローラ９１と、ユーザインターフェース９２と、記憶部９３とが設けられている。

ユーザインターフェース９２は、工程管理者がプラズマ処理装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。

記憶部９３には、プラズマ処理装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ９１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース９２からの指示等にて任意のレシピを記憶部９３から呼び出してプロセスコントローラ９１に実行させることで、プロセスコントローラ９１の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用したり、又は、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用したりすることも可能である。

次に、図２及び図３を参照して、載置台２の要部構成について説明する。図２及び図３は、図１のプラズマ処理装置における載置台２を示す概略断面図である。図２は、リフターピン６１を上昇させてウエハＷを支持した場合を示し、図３は、リフターピン６１を下降させてウエハＷを静電チャック６上に支持した場合を示している。上述のとおり、載置台２は、基材２ａと、静電チャック６とにより構成されており、基材２ａの下方から静電チャック６の上方へリフターピン６１が挿通可能に構成されている。

静電チャック６は、円板状を呈し、ウエハＷを載置するための載置面２１と、当該載置面に対向する裏面２２とを有している。載置面２１は、円形を呈し、ウエハＷの裏面と接触して円板状のウエハを支持する。基材２ａは、静電チャック６の裏面２２に接合されている。静電チャック６は、基材２ａの上面に接着材を用いて接合され得る。

載置面２１には、ガス供給管３０の端部（ガス孔）が形成されている。ガス供給管３０は、冷却用のヘリウムガス等を供給している。ガス供給管３０の端部は、第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８によって形成されている。第１貫通孔１７は、静電チャック６の裏面２２から載置面２１までを貫通するように設けられている。すなわち、第１貫通孔１７の内壁は、静電チャック６によって形成されている。一方、第２貫通孔１８は、基材２ａの裏面から静電チャック６との接合面までを貫通するように設けられている。すなわち、第２貫通孔１８の内壁は、基材２ａによって形成されている。第２貫通孔の孔径は、例えば第１貫通孔の孔径よりも大きい。そして、第１貫通孔１７及び第２貫通孔が連通するように、静電チャック６及び基材２ａが配置されている。ガス供給管３０には、ガス用スペーサ２０４が配置されている。

ガス用スペーサ２０４は、例えば、セラミックス等の絶縁体からなり、円筒形状を呈する。そして、ガス用スペーサ２０４は、第２貫通孔１８内において基材２ａと接するように、第２貫通孔１８の孔径とほぼ同一の外径を有し、基材２ａの下面側から上面側に向かって、第２貫通孔１８内に嵌め込まれるように取り付けられている。ガス用スペーサ２０４は、第１貫通孔１７の孔径よりも小さい内径を有している。

ガス孔には、ピン３１が収容されている。ピン３１は、第１貫通孔１７及びガス用スペーサ２０４に収容される。ピン３１の外径は、第１貫通孔１７及びガス用スペーサ２０４の内径よりも小さい。つまり、ガス用スペーサ２０４は、第１貫通孔１７の孔径よりも小さく、ピン３１の外径よりも大きい内径を有している。ピン３１は、例えばセラミックスなどの絶縁体で形成され得る。

また、載置面２１には、リフターピン６１を収容するピン用貫通孔２００が形成されている。ピン用貫通孔２００は、第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８によって形成されている。上述のとおり、第１貫通孔１７は静電チャック６に形成され、第２貫通孔１８は基材２ａに形成されている。ピン用貫通孔２００を形成する第１貫通孔１７は、リフターピン６１の外径に合わせた孔径、すなわち、リフターピン６１の外径より僅かに大きい（例えば、０．１〜０．５ｍｍ程度大きい）孔径とされ、内部にリフターピン６１を収容可能とされている。第２貫通孔の孔径は、例えば第１貫通孔の孔径よりも大きい。そして、第１貫通孔１７の内壁及び第２貫通孔１８の内壁と、リフターピン６１との間には、ピン用スペーサ２０３が配置されている。

ピン用スペーサ２０３は、ピン用貫通孔２００を形成する第２貫通孔１８内に配設されている。ピン用スペーサ２０３は、例えば、セラミックス等の絶縁体からなり、円筒形状を呈する。そして、ピン用スペーサ２０３は、第２貫通孔１８内において基材２ａと接するように、第２貫通孔１８の孔径とほぼ同一の外径を有し、基材２ａの下面側から上面側に向かって、第２貫通孔１８内に嵌め込まれるように取り付けられている。ピン用スペーサ２０３は、第１貫通孔１７の孔径よりも小さく、リフターピン６１の外径よりも大きい内径を有している。

リフターピン６１は、絶縁性のセラミックス又は樹脂等からピン形状に形成されたピン本体部６１ａ及びピン上端部６１ｂを具備している。このピン本体部６１ａは、円筒形状を呈し、外径が例えば数ｍｍ程度を有している。ピン上端部６１ｂは、ピン本体部６１ａが面取りされることにより形成され、球状の面を有している。この球状の面は、例えば曲率を非常に大きくし、リフターピン６１のピン上端部６１ｂ全体をウエハＷ裏面に近づけている。リフターピン６１は、図１に示す駆動機構６２によりピン用貫通孔２００内を上下動し、載置台２の載置面２１から出没自在に動作する。なお、駆動機構６２は、リフターピン６１が収容された際に、リフターピン６１のピン上端部６１ｂがウエハＷ裏面直下に位置するように、リフターピン６１の停止位置の高さ調整を行う。

図２に示されるように、リフターピン６１を上昇させた状態では、ピン本体部６１ａの一部及びピン上端部６１ｂが載置台２の載置面２１から突出した状態となり、載置台２の上部にウエハＷを支持した状態となる。一方、図３に示されるように、リフターピン６１を下降させた状態では、ピン本体部６１ａがピン用貫通孔２００内に収容された状態となり、ウエハＷは載置面２１に載置される。このように、リフターピン６１はウエハＷを上下方向に搬送する。

図４は、図２及び図３の載置台におけるガス孔の構成を模式的に示す概略断面図である。図４に示されるように、ピン３１の側部と第１貫通孔１７との間に、隙間ＣＬ１が形成されている。また、ピン３１の側部とガス用スペーサ２０４の内壁２０４ａとの間に、隙間ＣＬ２が形成されている。また、ピン３１の上端とウエハＷの裏面との間に、隙間ＣＬ３が形成されている。隙間ＣＬ１は、隙間ＣＬ２よりも大きくされている。

図５は、図４のガス孔を構成する部材の位置関係を説明する図である。図５に示されるように、載置面２１の中心をＰ１、ガス孔の中心をＰ２、載置面２１の中心Ｐ１から第１貫通孔１７（ガス孔の中心Ｐ２）までの距離をＲ、ピン３１の直径をＤ、第１貫通孔１７内の隙間ＣＬ１の直径をｄ１、第２貫通孔１８内の隙間ＣＬ２の直径をｄ２、第１貫通孔１７内の隙間の長さをｇ１、第２貫通孔１８内の隙間の長さをｇ２、基材２ａの熱膨張率をα１、静電チャック６の熱膨張率をα２、第１貫通孔１７と第２貫通孔１８とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、第１貫通孔内の隙間の長さｇ１は以下の式１の関係を満たす。
ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）
なお、図中ではガス用スペーサ２０４を省略している。第２貫通孔１８内の隙間ＣＬ２の直径は、ガス用スペーサ２０４が存在する場合には、ガス用スペーサ２０４の内壁とピン３１の側部との間の距離であり、ガス用スペーサ２０４が存在しない場合には、第２貫通孔１８の内壁とピン３１の側部との間の距離である。

次に、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２が異常放電に与える影響を説明する。異常放電を回避するためには、電子が加速するための空間を設けないようにすることが重要であるため、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の両方を可能な限り狭くする必要がある。しかし、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の両方を狭くした場合、基材２ａと静電チャック６との熱膨張率差によってピン３１が破損するおそれがある。このため、余裕（遊び）を持たせるために、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の何れか一方は広く設定する必要がある。

図６は、異常放電を説明する図である。図６の（Ａ）〜（Ｃ）は、隙間ＣＬ２が隙間ＣＬ１よりも大きい場合であり、図６の（Ｄ）〜（Ｆ）は、隙間ＣＬ１が隙間ＣＬ２よりも大きい場合である。なお、ガス用スペーサ２０４は省略している。

最初に、隙間ＣＬ２が隙間ＣＬ１よりも大きい場合について説明する。図６の（Ａ）に示されるように、載置台に電圧が印加された場合、隙間ＣＬ２を構成する基材２ａの側部２ａｅ（ガス用スペーサ２０４がある場合にはガス用スペーサ２０４の側部）とウエハＷの裏面において対応する部分ＷＥとの間で電界が発生する。このとき、電子が加速するために十分な空間が存在するため、隙間ＣＬ２においてマイクロホロー陰極放電ＰＬ１が発生する。そして、図６の（Ｂ）に示されるように、隙間ＣＬ２から隙間ＣＬ１へ供給電子が発生する。これにより、図６の（Ｃ）に示されるように、ウエハＷの裏面においてグロー放電が発生する。つまり、隙間ＣＬ２が大きい場合、マイクロホロー陰極放電を起因とした異常放電が発生すると考えられる。

次に、隙間ＣＬ１が隙間ＣＬ２よりも大きい場合について説明する。図６の（Ｄ）に示されるように、載置台に電圧が印加された場合、隙間ＣＬ２を構成する基材２ａの側部２ａｅ（ガス用スペーサ２０４がある場合にはガス用スペーサ２０４の側部）とウエハＷの裏面において対応する部分ＷＥとの間で電界が発生する。このとき、電子が加速するために十分な空間が存在しないため、隙間ＣＬ２においてマイクロホロー陰極放電ＰＬ１は発生しない。したがって、図６の（Ｅ）及び（Ｆ）に示されるように、ウエハＷの裏面においてグロー放電も発生しない。つまり、隙間ＣＬ２が小さい場合、マイクロホロー陰極放電を起因とした異常放電の発生を抑制できると考えられる。

以上説明したとおり、第１実施形態に係る載置台２及びプラズマ処理装置では、載置面２１に形成された第１貫通孔１７、及び第１貫通孔１７に連通する第２貫通孔１８に挿入されたガス用スペーサ２０４にピン３１が収容される。これにより、載置台２に設けられた穴の空間を狭くすることができるので、電子が加速するための空間を設けないようにすることができる。このため、第１貫通孔１７及びガス用スペーサ２０４における放電を防止することが可能となる。さらに、ピン３１は、第１貫通孔１７及びガス用スペーサ２０４それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置されるため、ガス供給機能を阻害することなく、放電を防止することができる。また、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の両方を狭くすることができないため、何れか一方を狭くする場合には、異常放電の発生の抑制に効果的な隙間ＣＬ２を狭くすることにより、ピン３１の破損を回避しつつ、異常放電を効果的に防止することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態に係る載置台及びプラズマ処理装置は、第１実施形態に係る載置台及びプラズマ処理装置と比べて、ピン用スペーサ２０３及びガス用スペーサ２０４を備えていない点で相違し、その他は同一である。以下では、第１実施形態と重複する説明は省略し、相違点を中心に説明する。

図７は、載置台におけるガス孔の構成を模式的に示す概略断面図である。図７に示されるように、ピン３１の側部と第１貫通孔１７との間に、隙間ＣＬ１が形成されている。また、ピン３１の側部と第２貫通孔１８との間に、隙間ＣＬ２が形成されている。また、ピン３１の上端とウエハＷの裏面との間に、隙間ＣＬ３が形成されている。隙間ＣＬ１は、隙間ＣＬ２よりも大きくされている。その他の構成は第１実施形態に係る載置台と同一である。

第２実施形態に係る載置台２及びプラズマ処理装置では、載置面２１に形成された第１貫通孔１７、及び第１貫通孔１７に連通する第２貫通孔１８にピン３１が収容される。これにより、載置台２に設けられた穴の空間を狭くすることができるので、電子が加速するための空間を設けないようにすることができる。このため、第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８における放電を防止することが可能となる。さらに、ピン３１は、第１貫通孔１７及び第２貫通孔１８それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置されるため、ガス供給機能を阻害することなく、放電を防止することができる。また、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の両方を狭くすることができないため、何れか一方を狭くする場合には、異常放電の発生の抑制に効果的な隙間ＣＬ２を狭くすることにより、ピン３１の破損を回避しつつ、異常放電を効果的に防止することができる。

以上、一実施形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。

例えば、図４においては、第１貫通孔１７の孔径をガス用スペーサ２０４の内径よりも大きくすることで隙間ＣＬ１を隙間ＣＬ２よりも大きくしているが、ピン３１の形状を変更することにより、隙間ＣＬ１を隙間ＣＬ２よりも大きくしてもよい。同様に、図７においては、第１貫通孔１７の孔径を第２貫通孔１８の内径よりも大きくすることで隙間ＣＬ１を隙間ＣＬ２よりも大きくしているが、ピン３１の形状を変更することにより、隙間ＣＬ１を隙間ＣＬ２よりも大きくしてもよい。

また、上述した実施形態において、ピン３１がリフターピンであってもよい。

また、第１実施形態及び第２実施形態において、プラズマ処理装置は、ラジアルラインスロットアンテナ（Radical line slot antenna）で発生させたプラズマを用いていてもよい。

［実施例］
以下、上記効果を説明すべく本発明者が実施した実施例及び比較例について述べる。

（実施例１）
第１実施形態に係るプラズマ処理装置を用いた。ウエハＷを載置台２に配置し、載置台２に電圧を印加してプラズマを生成した（第１のＲＦ電源１０ａ：２７００Ｗ、第２のＲＦ電源１０ｂ：１９０００Ｗ、圧力：３０Ｔｏｒｒ（３．９×１０^３Ｐａ））。伝熱ガスはＨｅを用いた。隙間ＣＬ１を０．１５ｍｍ、隙間ＣＬ２を０．０５ｍｍとし、隙間ＣＬ３を０．２ｍｍとした。そして、所定時間プラズマ処理をした。その後、ウエハＷの裏面に放電痕が存在するか否か確認した。
（実施例２）
隙間ＣＬ３を０．３ｍｍとした。その他の条件は、実施例１と同一とした。
（比較例１）
第１実施形態に係るプラズマ処理装置を用いた。ウエハＷを載置台２に配置し、載置台２に電圧を印加してプラズマを生成した。隙間ＣＬ１を０．０３５ｍｍ、隙間ＣＬ２を０．２ｍｍとし、隙間ＣＬ３をほぼ０ｍｍとした。所定時間プラズマ処理した後、ウエハＷの裏面に放電痕が存在するか否か確認した。処理条件は、実施例１と同一とした。

結果を図８に示す。図８に示されるように、比較例１（隙間ＣＬ１＜隙間ＣＬ２）の場合、ウエハＷの裏面において異常放電が発生していることが確認された。一方、実施例１、２（隙間ＣＬ１＞隙間ＣＬ２）ではウエハＷの裏面において異常放電が発生していないことが確認された。このように、隙間ＣＬ１を狭めるよりも隙間ＣＬ２を狭めた方が、異常放電の発生を効果的に防止することができることが確認された。

１…処理容器、２…載置台、２ａ…基材（ベース）、６…静電チャック、１７…第１貫通孔、１８…第２貫通孔、３１…ピン、６１…リフターピン、２００…ピン用貫通孔、２０３…ピン用スペーサ，２０４…ガス用スペーサ。

Claims (7)

1. 電圧印加可能に構成された載置台であって、
   加工物を載置する載置面及び前記載置面に対向する裏面を有し、前記載置面に第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接合され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成されたベースと、
   前記第２貫通孔に挿入された筒状のスペーサと、
   前記第１貫通孔及び前記スペーサに収容されたピンと、
   を備え、
   前記ピンは、前記第１貫通孔及び前記スペーサそれぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、
   前記第１貫通孔と前記ピンとの隙間は、前記スペーサと前記ピンとの隙間よりも大きく、
   前記第１貫通孔内の隙間の長さをｇ１、前記ベースの熱膨張率をα１、前記静電チャックの熱膨張率をα２、前記載置面の中心から前記第１貫通孔までの距離をＲ、前記ピンの直径をＤ、前記第２貫通孔内の隙間の直径をｄ２、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、前記第１貫通孔内の隙間の長さｇ１が以下の式１の関係を満たす、載置台。
   ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）
2. 電圧印加可能に構成された載置台であって、
   加工物を載置する載置面及び前記載置面に対向する裏面を有し、前記載置面に第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接合され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成されたベースと、
   前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に収容されたピンと、
   を備え、
   前記ピンは、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、
   前記第１貫通孔と前記ピンとの隙間は、前記第２貫通孔と前記ピンとの隙間よりも大きく、
   前記第１貫通孔内の隙間の長さをｇ１、前記ベースの熱膨張率をα１、前記静電チャックの熱膨張率をα２、前記載置面の中心から前記第１貫通孔までの距離をＲ、前記ピンの直径をＤ、前記第２貫通孔内の隙間の直径をｄ２、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、前記第１貫通孔内の隙間の長さｇ１が以下の式１の関係を満たす、載置台。
   ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）
3. 前記静電チャックは、セラミックスで形成され、その内部に電極を有し、
   前記ベースは金属で形成された、請求項１又は２に記載の載置台。
4. 前記第１貫通孔は、冷熱伝達用ガスを供給するガス孔である、請求項１〜３の何れか一項に記載の載置台。
5. 前記ピンは、前記載置台上に加工物を持ち上げるためのリフターピンであり、
   前記第１貫通孔は、ピン用貫通孔である、請求項１〜３の何れか一項に記載の載置台。
6. 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、
   前記処理空間内に収容され、加工物を載置する載置台と、
   を具備し、
   前記載置台は、電圧印加可能に構成され、
   加工物を載置する載置面及び前記載置面に対向する裏面を有し、前記載置面に第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接合され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成されたベースと、
   前記第２貫通孔に挿入された筒状のスペーサと、
   前記第１貫通孔及び前記スペーサに収容されたピンと、
   を備え、
   前記ピンは、前記第１貫通孔及び前記スペーサそれぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、
   前記第１貫通孔と前記ピンとの隙間は、前記スペーサと前記ピンとの隙間よりも大きく、
   前記第１貫通孔内の隙間の長さをｇ１、前記ベースの熱膨張率をα１、前記静電チャックの熱膨張率をα２、前記載置面の中心から前記第１貫通孔までの距離をＲ、前記ピンの直径をＤ、前記第２貫通孔内の隙間の直径をｄ２、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、前記第１貫通孔内の隙間の長さｇ１が以下の式１の関係を満たす、プラズマ処理装置。
   ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）
7. 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、
   前記処理空間内に収容され、加工物を載置する載置台と、
   を具備し、
   前記載置台は、電圧印加可能に構成され、
   加工物を載置する載置面及び前記載置面に対向する裏面を有し、前記載置面に第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接合され、前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が形成されたベースと、
   前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔に収容されたピンと、
   を備え、
   前記ピンは、前記第１貫通孔及び前記第２貫通孔それぞれの内壁に対して隙間を空けて配置され、
   前記第１貫通孔と前記ピンとの隙間は、前記第２貫通孔と前記ピンとの隙間よりも大きく、
   前記第１貫通孔内の隙間の長さをｇ１、前記ベースの熱膨張率をα１、前記静電チャックの熱膨張率をα２、前記載置面の中心から前記第１貫通孔までの距離をＲ、前記ピンの直径をＤ、前記第２貫通孔内の隙間の直径をｄ２、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とが同軸に配置されたときの温度である基準温度からの目標温度差をΔＴとしたとき、前記第１貫通孔内の隙間の長さｇ１が以下の式１の関係を満たす、プラズマ処理装置。
   ｇ１≧（２・（Ｒ・（α１−α２）・ΔＴ＋Ｄ）−ｄ２−Ｄ）／２ …（式１）