JPS60187024A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理装置ＩＩこ関するものである。

〔発明の背景〕

反応性スパッタエツチング装置で代表されるドライエツ
チング装置やイオン打込み装置やイオンビームミーリン
グ装置等のプラズマ処理装置では、試料とプラズマとの
化学反応熱やイオンの衝撃入射エネルギにより試料が加
熱され、このままの状態では、処理精度が低下するため
、試料を処理時に冷却する必要がある。

一般に、試料を冷却する技術としては、試料が処理時に
載置、保持される試料台を水冷し、該水冷された試料台
を介して試料を冷却する技術が採用されている。しかし
、このような技術では、試料の冷却が不充分であり、そ
こで、近年、例えば特公昭５６−５３８５３号公報に開
示されたような、試料を静電吸着力により試料台に吸着
固定させ試料と試料台との間の熱抵抗を減少させて試料
を充分に冷却する試みがなされている。このような技術
を第１図により説明する。

第１図で、試料台２の試料載置面上には、導電性ゴムシ
ート１０が設けられ、導電性ゴムシートｌ。

上には絶縁シート５が敷かれている。試料３は被処理面
を上面として絶縁シート５上に載置される。

その後、下部電極を構成する試料台２に直流電源７を印
加し、ガスプラズマの導電性を利用して試料３は、絶縁
シート５．導電性ゴムシート１ｏを介して試料台２に静
電吸着固定され、固定された試料は冷却器ルにより冷却
される。その他、第１図で、１は高周波電源、４は上部
電極、６は試料台２とチャンバ１３との間に設けられた
絶縁体、８は高周波しゃ断回路、９はマツチング回路、
１１はカバー、１４は排気装置、ｂはガス導入装置であ
る。

このようなプラズマ処理装置では、試料と試料台との間
の熱抵抗を減少させることができ、処理時に試料を充分
に冷却することが可能である。しかし、試料とカバーと
でカバーされない絶縁シートの部分は、直接プラズマに
露呈され、直進性を有するイオンの衝撃を受けるため、
絶縁シートの寿命が充分に′４Ｍ・られないという改良
すべき点がある。

二の対策として、例えば、特開昭５６−８５８２８号公
報で開示された技術が提案されている。

特開昭５６−８５８２８号公報で開示された技術は、第
２図に示すように、絶縁シート５に載置された試料３の
被処理面の周縁端部にカバー１１′の試料側端部が重な
るようにして絶縁シート５が直接プラズマに露呈される
のを防止し、直進性を有するイオンのａｍによる絶縁シ
ートの寿命の低下を抑制するものである。

このように特公昭５６−５３８５３号公報に開示された
ような技術に、特開昭５６−８５８２８号公報に開示さ
れたような技術を付加したプラズマ処理装置では、処理
時に試料を充分に冷却できると共に、直進性を有するイ
オンの衝撃による絶縁シートの寿命の低下を抑制できる
ものの、次のような問題を有している。

即ち、試料の絶縁シートへの載！、除去時に、その都度
、カバーを退避させる必要があり、このため、装置が複
雑となって自動化に対する信頼性が低下し、また、カバ
ーに付着したプロセスからのコンタミがカバー退避によ
る移動時にカバーから離脱してじん埃となる可能性があ
り、超微細加工が要求される最近の半導体製造技術分野
では充分なスループットが得られない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、試料の絶縁シートへの載置。

除去時にカバーの退避を不要にすることで、充分なスル
ープットを得ることができるプラズマ処理装置を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明は、試料台の少な４とも試料が固定される部分に
絶縁材を設け、該絶縁材に試料を載置した状態でプラズ
マに露呈される試料台の他の部分と試料のプラズマに露
呈されない面の周縁端部に対応する試料台の更に他の部
分とにカバーを設けたことを特徴とするもので、試料の
絶縁材への載置、除去時にカバーの退避を不要にしたも
のである。

〔発明の実施例〕

太を１１１１の一宇施俸１を箪３図により饅明する〜第
３図で、真空処理室加は、この場合、上部型［３０と下
部型１＋ｔｊ　４０とが上下方向に対向して内股されて
いる。上部電極間は、電極板３１と電極軸諺とで構成さ
れでいる。電極軸羽の上端は、真空処理室房の頂壁に設
けられ、電極軸羽の下端には電極板３１が設けられてい
る。電極軸羽には、ガス流路（図示省略）が形成され、
電極板３１には、ガス流路と連通し下部電極切に向って
開口したガス放出孔（図示省略）が穿設されている。電
極軸乾には、ガス供給装置（図示省略）に連結されたガ
ス供給管２１がガス流路と連通して連結されている。下
部電極４０は、試料台４１と電極軸４２とで構成されて
いる。上部電極（資）の電極板３１と対向する試料台４
１の面側には、試料台４１の中心を中心とする高台４が
形成されている。上部電極刃の電極板３１と対向する高
台化の面の大きさは、高台化の中心と中心な略一致させ
て高台化に試料３を載置した場合、試料３の周縁端部が
高台化より出る程度の大きさである。試料台４１には、
高台間の中心を軸心とし高台４側に凹を有する穴４４ａ
が穿設され、穴４４ａの回りで冷媒流路柘が形成されて
いる。電極軸４２には、試料台４１の穴４４ａと同一寸
法の穴４４ｂが長手方向に穿設され、試料台４１の冷媒
流路６と連通ずる冷媒供給装置と冷媒排出路４７とが形
成されている。電極軸４２は、その上端部を真空処理室
ｍ内に突用し絶縁体荀を介して真空処理室房の底壁に設
けられている。電極軸４２の上端には高台間が形成され
た面と反対側面で試料台４１が設けられている。

この場合、試料台４１の高台４３が形成された面は、上
部電極（資）の電極板３１と対向し、穴４４ａ、４４ｂ
は一致し、試料台４１の冷媒流路４５と電極軸４２の冷
媒供給路柘、冷媒排出路４７とは連通させられている。

電極板３１と対向する試料台４１の面には、この場合、
高台間だけではなく、全面に亘って絶縁材である絶縁膜
４９がコーティングされている。即ち、試料台４１の高
台間が形成された面の全面に、例えば、フッ素樹脂を静
電粉体塗装後焼成させて絶縁膜４９がコーティングされ
ている。また、電極板３１と対向しない試料台４１のそ
の他の面には絶縁体化が取付けられている。高台４３に
試料３を載置した状態でプラズマに露呈される試料台４
１の他の部分と試料３のプラズマに露呈されない面の周
縁部に対応する試料台４１の更に他の部分とには、カバ
ー（資）が設けられている。カバー関の高台４側端部の
′厚さは、高台間の絶縁膜４９の表面以下となる厚さで
あり、その他の部分の厚さ、形状は、高台心の絶縁膜４
９への試料３の載置、除去を阻害しないものとなってい
る。真空処理室（９）外にある電極軸４２の下端部には
、冷媒供給装置と連通して冷媒人口５１が形成され、冷
媒排出路４７と連通して冷媒出口５２が形成されている
。冷媒供給装置（図示省略）に一端が連結された冷媒供
給装置の他端が冷媒人口５１と連通して連結され、冷媒
排出管図の一端が冷媒出口５２と連通して連結されてい
る。冷媒排出管図の他端は、他の場所に設けられた排出
溝（図示省略）に開口させても良いし、また、冷媒供給
装置に連結しても良い。電極軸４２の下端には、マツチ
ング回踏５５と高周波電源間とが接続され、これらと並
列に高周波しゃ断回路５７と直流電源団とが接続されて
いる。高周波電源間と直流電源間とはそれぞれアースさ
れている。穴４４ａ、４４ｂには、試料エレベータωの
ロッド６１が昇降動可能に挿設されている。ロッド６１
の真空処理室ｍ内端にはフランジ６２が設けられ、フラ
ンジ６２は昇降駆動装置（図示省略）に設けられている
。電極軸４２の下端とフランジ６２とには金属ベローズ
Ｂが跨設され、穴４４ａ、４４ｂを介しての真空処理室
（支）の真空破壊が防止されている。ロッド６２の真空
処理室ｍ内端１（ には、穴４４ａの高台４側の凹ｐ収容可能な大きさ。

形状の試料受具例が設けられている。なお、真空処理室
加には、真空排気装置７０が連結され、真空処理室房は
アースされている。

第３図で、真空処理室加は真空排気装置７０の作動によ
り所定圧力に減圧排気される。試料３は、真空処理室加
に真空間ゲート（図示省略）を介駿て具設された副真空
室（図示省略）に搬入され、試料３の搬入後、副真空室
は真空処理室ｍと同程度の圧力に減圧排気される。その
後、真空間ゲートが開放され副真空室から真空処理室加
に真空間ゲートを介して試料３が、この場合は、１枚だ
け公知の搬送手段、例えば、試料すくい部を有する回転
アーム（図示省略）により搬入され、試料台４１の高台
４３に対応する位置まで搬送される。このように搬送さ
れてきた試料３は、昇降駆動装置を駆動して試料受具例
をフランジ６２．ロンドロ１を介して高台４３の絶縁膜
４９以上の高さに上昇させることで、試料受具θに受取
られる。試料３を試料受具例に渡した回転アームは真空
間ゲートを介して真空処理室加から副真空室へ退出させ
られ、その後、真空間ゲートは閉止される。一方、昇降
駆動装置を駆動して試料受具６をフランジ６２．ロッド
６１を介して穴４４　ａの高台０側の凹に収容するよう
に下降することで、試料３は高台４３の絶縁膜４９に渡
され、被処理面をプラズマに露呈可能に載置される。そ
の後、ガス供給装置からガス供給管２１を経てガス流路
に所定流量で処理カスが供給され、この処理ガスはガス
流路を流通してガス放出孔に至りガス放出孔から試料３
に向って放出される。

これと共に、真空排気装置１７０の作動により放出され
た処理ガスの一部は所定流量で排気され、これにより真
空処理室□□□内は所定の処理圧力に調整されて保持さ
れる。この状態で試料台４１に電極軸４２を介して高周
波電源間を印加することで、電極板３１と試料台４１と
の間で放電が生じ処理ガスはプラズマ化される。また、
試料台４１に電極軸４２を介して直流電源間を印加しガ
スプラズマの導電性を利用して試料３は静電吸着力によ
り絶縁膜４９を介して高台０に吸着固定され、これによ
り、試料３と高台招との間の熱抵抗が減少させられる。

また、冷媒供給装置から冷媒供給管郭、冷媒人口５１を
介して冷媒供給装置に冷媒、例えば、冷却水が供給され
、この冷却水は、冷媒供給装置を流通した後に冷媒流路
６に入り、冷媒流路弱を循環する。これにより試料台４
１は冷却される。なお、冷媒流路柘を循環した冷却水は
、その後、冷媒排出路４７゜冷媒出口５２．冷媒排出管
刺を介して、例えば、排出溝に排出される。高台ｌに絶
縁膜４９を介して吸着固定された試料３の被処理面は、
ガスプラズマにより所定処理され、この処理時に試料３
は、水冷されている試料台４１を介して充分に冷却され
る。

なお、処理済みの試料３は、上記した操作と逆操作によ
り真空処理室温から副真空室へ、更に、副真空室外へ排
出される。

本実施例のようなプラズマ処理装置では、次のような効
果が得られる。

（１）試料の高台への載置、除去時にカバーの退避が不
要であるため、装置が簡単となって自動化に対する信頼
性の低下を防止でき、また、カバーに付ｉｌしたプロセ
スからのコンタミがカバーＩｔ連 から離ツしてじん埃となる可能性も抑制でき、超微細加
工が要求される場合でも充分なスループットを得ること
ができる。

（２）試料と高台との間の熱抵抗を減少させることがで
きるため、処理時に試料を充分−二冷却することができ
、処理精度を向上できる。

（３）絶縁膜にプラズマに露呈される部分がなえなるた
め、直進性を有するイオンの衝撃による絶縁膜の寿命の
低下を抑制できる。

第４図は、本発明の他の実施例を説明するもので、試料
台４１’が、高台超等を有する試料台上部（資）と、冷
媒流路６等を有する試料台下部８１とに分離されている
。この場合、試料台上部（資）は、試料台下部８１に載
置され取り付はボルト８２により取り外し可能に取り付
けられている。試料台上部間と試料台下部８１との接触
はメタルタッチであるが、それぞれの仕上げ精度をよく
してお畷ことで、取り付はボルト８２による締付は力、
中央部での下からの冷媒圧力による押し付は力により、
この間の熱抵抗は充分に低下する。なお、その他の装置
、部品等は第３図と同一であり同一符号で示して説明を
省略する。

本実施例のようなプラズマ処理装置では、上記した一実
施例での効果の他に、コーティングした絶縁膜の変更が
容易であるという効果がある。

なお、上記した一実施例、他の実施例の他に、バラキシ
レン重合物のような高絶縁性高分子樹脂を真空蒸着して
成膜するようにしても良い。このようにした場合は、フ
ッ素樹脂の絶縁膜の１０倍以上の絶縁破壊電圧を得るこ
とができるため、大きな静電吸着力を得ることができる
。また、ポリイミド等の耐電圧性の高い高分子の塗布に
よっても同様の効果を１ぶることができる。

第５図、第６図は、本発明の更に他の実施例を説明する
もので、この場合、高台招に、例えば、フッ素樹脂製の
絶縁シート４９′が敷かれている。絶縁シート４９′の
一部は高台招の角部に沿って折り曲げられ試料台４１の
高台４が形成された面で高台招を除鳴面の一部をおおっ
て延長されており、カバー（資）が絶縁シート４９′の
プッシャーとしての役目も果している。なお、その他の
装置、部品等は第３図と同様であり同一符号で示して説
明を省略する。

本実施例のようなプラズマ処理装置では、上記した一実
施例での効果の他に、絶縁シートの交換を極めて容易に
行えるという効果がある。

なお、本実施例では、カバーに絶縁ソートのプッシャー
としての機能も持たせているが、この他に別にプッシャ
ーを別に設けても良い。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、試料台の少なくとも試
料が固定される部分に絶縁材を設け、該絶縁材に試料を
載置した状態でプラズマに露呈されるＥ斜台の他の部分
と試料のプラズマに露呈されない面の周縁端部に対応す
る試料台の更に他の部分とにカバーを設けたことで、試
料の絶縁材への載置、除去時にカバーの退避を不要にで
きるので、充分なスループットを得ることができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のプラズマ処理装置の真空処理室部の縦
断面図、ｆＪＳＺ図は、従来の改良されたプラズマ処理
装置の下部電極部の部分縦断面図、第３図は、本発明に
よるプラズマ処理装置の一実施例を示す真空処理室部の
縦断面図、第４図は、本発明によるプラズマ処理装置の
他の実施例を示す下部電極部の部分縦断面図、第５図は
、本発明によるプラズマ処理装置の更に他の実施例を示
す真空処理室部の縦断面図、第６図は、第５図のＡ　−
Ａ親図である。 ３・・・・・・試料、４１・・・・・・試料台、葛・・
・・・・高台、４９・・・絶縁膜、４ｖ・・・・・・絶
縁シート、関・・・・・・カバー１１図 ′＋２図 ｔｔ’ わ団 ３１−５図 才６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、静電吸着力により試料台に試料を固定し、該試料を
   プラズマにより処理する装置において、前記試料台の少
   な畷とも前記試料が固定される部分に絶縁材を設け、該
   絶縁材に試料を載置した状態で前記プラズマに露呈され
   る試料台の他の部分と試料のプラズマに露呈されない面
   の周縁端部に対応する試料台の更に他の部分とにカバー
   を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。 ２、前記試料を載置した状態で該試料の周縁端部が出る
   大きさの高台を前記試料台の試料が固定される部分に形
   成し、少なくとも該高台に前記絶縁材を設けた特許請求
   の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。