TWI666679B - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

提供使良率提升的電漿處理裝置。
一種電漿處理裝置，具備：被配置在被 配置於真空容器內部的處理室內並在上表面配置被利用電漿而處理的晶圓的樣品台、配置於此樣品台的內部的溫度調節器、構成前述樣品台的前述上表面並在內側具備膜狀的電極的介電體製的膜、配置於此介電體製的膜之上表面的外周側的區域並將該上表面之中央側的區域環狀地包圍而配置的凸部、配置於前述介電體製的膜之上表面之中央側的區域並供於在載置前述晶圓的狀態下將氣體導入於該晶圓之間的間隙用的導入口、對前述介電體製的膜內的前述電極供應形成吸附配置於上方的前述晶圓的靜電力的電力的電源、和對來自前述電源的電力與來自前述導入口的氣體的量進行調節而將前述晶圓在前述介電體製的膜上方非接觸地保持的控制器。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明有關電漿處理裝置及電漿處理方法，尤其有關適合於非接觸保持樣品台上的樣品的電漿處理裝置及電漿處理方法。
應付半導體裝置的製造方法，期望以不同的處理溫度連續地處理晶圓。在如此的處理係具有如下問題：由於晶圓與保持晶圓的靜電吸盤之間的熱脹差，使得晶圓背面與靜電吸盤磨擦而產生顆粒。用於解決如此的課題的技術方面，係例如已知揭露於日本專利特開2015-8249號公報(專利文獻1)者。於專利文獻1，係已揭露透過進行包含降溫控制程序與淨化程序的溫度控制方法，從而有效地抑制顆粒的產生的技術，降溫控制中的熱脹差被抑制且顆粒產生被有效地抑制，其中該降溫控制程序係將可溫度調節的靜電吸盤控制為第1溫度的狀態下在處理室內執行被處理體的電漿處理後，將靜電吸盤的溫度階段性控制為比第1溫度低的第2溫度，該淨化程序係執行電 漿處理後，將處理室內透過惰性氣體而淨化，另外已揭露透過並列進行降溫控制程序與淨化程序，從而立刻將所產生的顆粒從腔室往外部排氣，減低顆粒數。
專利文獻1揭露者，係在為了防止在晶圓的背面所產生的成為異物的原因的粒子捲起於晶圓的表面方面有效。然而，此現有技術係由於無法防止在晶圓的背面產生粒子本身，故例如將晶圓從處理室內部搬出至外部時附著於晶圓背面的粒子飛散而附著於晶圓搬送路徑上，搬送別的晶圓時恐附著於該別的晶圓成為異物而造成汙染。
再者，如此的先前技術係無法防止構成樣品台的晶圓載置面的構材的表面與晶圓滑動而磨耗所致的構材的表面的形狀與該傳熱特性歷時變化，故具有無法抑制該歷時變化所致的良率的降低如此的問題。要解決此問題，係需要進一步抑制晶圓、構成被載置此的樣品台的晶圓載置面的構材、晶圓背面之間所產生的熱脹差所致的磨擦、滑動等。
用於此的手段方面，係考量：(1)使樣品與構成樣品台的載置面的構材為相同的材料；或(2)將樣品在樣品台上表面上方以不予以與此接觸的狀態進行保持同時在兩者之間使熱傳達等。另一方面，使構成樣品台上表面的構材的材料為屬構成樣品例如半導體晶圓的典型的材料的矽或其化合物，係如此的材料與於先前技術所使用至今的陶瓷比較下抗電漿性低，故在使用如此的材料的裝置係反而不得不以短時間進行樣品台載置面的保養，無法 跨長期間發揮性能使得保養的作業的頻率、時間等增加造成裝置方面的整體上的處理的效率降低。
所以，期望如(2)般使在電漿處理裝置內以靜電吸盤與晶圓的非接觸狀態下的傳熱為可能的構成。如此般將晶圓以非接觸進行保持的技術方面，係例如，已知記載於日本專利特開平8-264626號公報(專利文獻2)者。
於專利文獻2，係已揭露一種具備樣品保持面的樣品保持裝置，該樣品保持面係利用由於在應保持的樣品與對向於該樣品的樣品保持面之間使流體流動而產生的白努利效應以將該樣品進行非接觸保持，其中具有如下構成：樣品保持面係作用於被保持的樣品的外周緣與樣品保持面之間的張力的大小急劇改變的形成於該樣品保持面上的以邊界所包圍的區域的大小，與樣品的大小在應抑制相對於該樣品保持面的樣品的位置偏移的方向上，大致相同。
此外，已揭露使流體為氣體的情況下，由於為了使白努利效應發生而流放的氣體，使得保持具的樣品保持面帶電，由於該電氣影響使樣品帶電，獲得供於抑止保持的樣品的橫向的位置偏移用的抑制力；在保持具的樣品保持面上配置電極等，更積極地作成使保持具及樣品帶電的構成，可實現更穩定的非接觸保持。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本專利特開2015-8249號公報
[專利文獻2]日本專利特開平8-264626號公報
然而，上述現有技術係在以下方面的考量不充分故發生問題。
專利文獻1，係如前所述，無法防止在晶圓的背面產生粒子本身，故具有附著於別的晶圓而汙染之虞。此外，無法防止構成樣品台的晶圓載置面的構材的表面與晶圓滑動而磨耗所致的構材的表面的形狀與該傳熱性歷時變化，故具有無法抑制該歷時變化所致的良率的降低如此的問題。
此外，專利文獻2，係於往利用電漿在減壓下處理樣品的電漿處理裝置的應用方面未充分考量，具有無法進行有效的處理如此的問題。亦即，要發揮供應至晶圓背面的氣體所致的白努利效應，係比使用於電漿處理的氣體量需要大量的氣體，具有對於減壓下的電漿處理造成影響如此的問題。
例如1Pa的減壓下的電漿處理，係處理氣體流量方面被供應300SCCM的氣體而電漿化。於如此的處理條件下，係從晶圓背面的使晶圓上浮的氣體的流出量多時為了維持既定的減壓環境而需要大容量的真空排氣裝 置，具有裝置大型化如此的問題。此外，從晶圓背面流出的氣體係擴散於被生成電漿的處理室內，對於處理氣體的電漿狀態造成影響而具有無法獲得既定的處理結果如此的問題。為此，在上述現有技術，係損及半導體晶圓等基板狀的樣品的處理的良率，產生樣品的真空處理的效率減低如此的問題。
本發明之目的，係在於提供可使處理的良率提升，使處理的效率提升的電漿處理裝置或電漿處理方法。
上述目的，係透過以下而達成：在電漿處理裝置內具有供於設置被加工樣品用的樣品台，在樣品台的表面係具有將導電體以絕緣體而遮蓋的靜電吸附膜、和被設置至少3點以上的傳熱氣體供應用通路，在比傳熱氣體供應通路靠外周側的樣品台表面係具有環狀的凸狀，在被加工樣品的外周部係被設置限制被加工樣品的徑向移動範圍的絕緣體，對靜電吸附力與傳熱氣體的供應壓力進行控制，從而一面將被加工樣品背面與樣品台表面保持非接觸狀態，一面調節被加工樣品的溫度。
再者，透過以下而達成：在電漿處理裝置內具有供於設置被加工樣品用的樣品台，在樣品台的表面係具有將導電體以絕緣體而遮蓋的靜電吸附膜、和被設置至少3點以上的傳熱氣體供應用通路，在比傳熱氣體供應通 路靠外周側的樣品台表面係具有環狀的凸狀，在被加工樣品的外周部係被設置限制被加工樣品的徑向移動範圍的絕緣體，對靜電吸附力與傳熱氣體的供應壓力進行控制，從而將被加工樣品背面與樣品台表面保持非接觸狀態，且一面使被加工樣品旋轉，一面進行電漿處理。
依本發明時，使因靜電吸盤而產生的靜電吸附力與因傳熱氣體而產生的上浮力平衡，使得可將晶圓以非接觸狀態固定於樣品台上表面。藉此，防止對樣品台進行溫度控制時的晶圓與樣品台表面的磨擦，可抑制磨耗所致的異物的產生及傳熱性能的經時變化。
此外，依本發明的構成，樣品台表面係成為具有抗電漿性的絕緣體，故靜電吸附用電極不會直接曝露於電漿，可防止靜電吸附力的經時變化、及電極材料所致的處理室內的重金屬汙染。此外，於樣品台表面外周設置環狀的凸狀，使得使晶圓背面側的傳熱氣體壓力在面內均勻化，使使樣品台表面的溫度分布直接反映於晶圓。
再者，可透過於非接觸固定狀態，使在晶圓背面與樣品台表面之間隙內流動的傳熱氣體流於圓周方向，從而使晶圓旋轉。藉此，可使電漿處理中的圓周方向的加工均勻性提升。
11‧‧‧冷媒流路
20‧‧‧真空容器
21‧‧‧高頻電源
26‧‧‧調溫單元
31‧‧‧處理室壁
32‧‧‧蓋構材
33‧‧‧處理室
34‧‧‧氣體導入管
35‧‧‧處理氣體
36‧‧‧排氣口
37‧‧‧壓力調節閥
38‧‧‧渦輪分子泵浦
39‧‧‧微波振盪器
40‧‧‧微波
41‧‧‧導波管
42‧‧‧螺線管線圈
43‧‧‧電漿
202‧‧‧電極塊
203‧‧‧靜電吸附層
203-1‧‧‧內部電極
203-2‧‧‧絕緣體
204‧‧‧傳熱氣體供應通路
205‧‧‧傳熱氣體
206‧‧‧流量控制閥
207‧‧‧直流電源
208‧‧‧升降銷
209‧‧‧偏移防止構材
209a‧‧‧環蓋
210‧‧‧密封部
211‧‧‧撓性配管
212‧‧‧排氣控制閥
215‧‧‧直流電源
216‧‧‧氣溝
217‧‧‧排氣溝
218‧‧‧排氣孔
218-1‧‧‧空洞
219‧‧‧排氣線
220‧‧‧穿通管
221‧‧‧真空泵浦
222‧‧‧檢測孔
223‧‧‧壓力計
224‧‧‧轉數控制器
225‧‧‧接著劑
[圖1]針對本發明的第1實施例相關之電漿處理裝置的構成的概略進行繪示的縱剖面圖。
[圖2]圖2(a)係針對示於圖1的裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的縱剖面圖，圖2(b)係從箭頭A視看圖2(a)時的平面圖。
[圖3]針對示於圖1的裝置所實施的處理的動作的流程進行繪示的時序圖。
[圖4]針對示於圖1的裝置所實施的其他處理的動作的流程進行繪示的時序圖。
[圖5]針對示於圖1的裝置所實施的再其他處理的動作的流程進行繪示的時序圖。
[圖6]圖6(a)係示意性針對在應用於圖3及圖4的處理的樣品台所形成的靜電吸附力進行繪示的縱剖面圖，圖6(b)係示意性針對在應用於圖5的處理的樣品台所形成的靜電吸附力進行繪示的縱剖面圖。
[圖7]針對圖2的樣品台的他例的構成的概略進行繪示的縱剖面圖。
[圖8]圖8(a)係針對本發明的第2實施例相關的電漿處理裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的平面圖，圖8(b)係從箭頭B-B視看圖8(a)時的局部縱剖面圖。
[圖9]圖9(a)係針對示於圖8的樣品台的他例的構成的概略進行繪示的平面圖，圖9(b)係從箭頭C-C視看圖9(a)時的局部縱剖面圖。
[圖10]針對本發明的第3實施例相關的電漿處理裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的縱剖面圖。
[圖11]圖11(a)係針對圖10的樣品台的靜電吸附層的構成的概略進行繪示的縱剖面圖，圖11(b)係針對圖11(a)的他例進行繪示的縱剖面圖。
[圖12]圖12(a)係箭頭D視看圖10的樣品台時的左半部分的省略的平面圖，圖12(b)係針對圖12(a)的他例進行繪示的左半部分的省略的平面圖。
[圖13]圖13(a)及圖13(b)係針對透過圖10的樣品台所致的晶圓W的旋轉進行繪示的平面圖，圖13(c)係示意性針對晶圓W的旋轉及伴隨旋轉而檢測的壓力的變化之例進行繪示的圖。
[圖14]圖14(a)係對應於圖10的樣品台針對示出本發明的第3實施例的比較例的樣品台的構成的概略進行繪示的縱剖面圖，圖12(b)係從箭頭E視看圖12(a)時的平面圖。
[圖15]示意性針對本發明的樣品搬送機相關的實施例相關的樣品保持器的構成的概略進行繪示的側面圖。
[圖16]示意性針對在示於圖1至10的實施例的將晶圓非接觸地保持的樣品台與示於圖15的實施例的樣品搬送機之間搬送晶圓的動作進行繪示的圖。
[圖17]示意性針對使用示於圖15的實施例相關的電漿處理裝置而對晶圓的表面及背面實施電漿處理的動作的概略進行繪示的圖。
[圖18]示意性針對利用在圖15~圖17所說明的樣品搬送機104及樣品台101而對晶圓W的表面及背面的兩面實施利用電漿下的處理之例進行繪示的圖。
本發明，係在真空處理室內變更樣品的溫度而處理樣品的情況下，使樣品靜電吸附保持於具有靜電吸盤的樣品台後，在樣品台與樣品背面之間供應壓力高的傳熱氣體而使樣品上浮，使由於傳熱氣體的氣體壓力而作用於樣品的上浮力與由於靜電吸盤而作用於樣品的靜電吸附力平衡，同時將樣品台與上浮的樣品之間隙維持為可透過傳熱氣體而傳熱的間隙並將樣品進行非接觸保持，維持將樣品非接觸保持下變更為既定的溫度，抑制從樣品背面外周的傳熱氣體的流出而防止對樣品的處理的影響而進行樣品的處理。
再者，在樣品背面的傳熱氣體的流動方面予以具有圓周方向的成分而對樣品進行非接觸旋轉保持，使樣品的處理的均勻性提升。
此外，在不使往樣品背面外周流出的微少的傳熱氣體流出至真空處理室內下，從樣品台的外周部排出，防止對於減壓下的樣品處理的影響。
以下，利用圖式說明本發明的實施形態。
[實施例1]
針對本發明的第1實施例利用圖1~圖4進行說明。
圖1，係針對作為本發明的實施例相關的電漿處理裝置的有磁場微波電漿處理裝置的示意構成進行繪示的縱剖面圖。
於本圖中，電漿處理裝置100，係包含以下而構成：在內部具有其內側被加壓至適於處理的既定的真空度的處理室33的真空容器20、配置於其上方及側方的周圍而形成供於在處理室33內形成電漿用的電場或磁場而供應的電漿形成單元、和配置於真空容器20下方並經由處理室33下部的排氣口36與處理室33內連通而被配置並包含渦輪分子泵浦38等的真空泵浦的排氣單元。真空容器20，係具備包圍處理室33的外周而配置的具有圓筒形的金屬製的處理室壁31、和載於該圓形之上端部之上而以石英玻璃等的微波可透射的介電體而成的圓板狀的蓋構材32。
蓋構材32的外周緣部下表面與處理室壁31之上端部，係在此等間夾著O形環等的密封構材使得處理室33的內外被氣密地密封。於處理室33的內側下部，係配置具有圓形上表面的樣品台101，該樣品台101係被配置作為處理對象的樣品的半導體晶圓等的基板(以下，晶圓W)。在處理室33之上部係連接將供於進行蝕刻處理用的處理氣體35導入於處理室33內的氣體導入管34。
在處理室33的樣品台101下方的底面係配置 排氣口36，排氣口36係透過排氣用的管路經由壓力調節閥37而連通於構成排氣單元的此情況下渦輪分子泵浦38。
透過壓力調節閥37而調節處理室33的排氣的流量或速度，處理室33內的壓力被調節至既定的範圍內的值。在本實施例，處理室33內的壓力係調節至數Pa程度至數十Pa的範圍內的既定的值。
在處理室33的上方，係具備構成電漿形成單元的導波管41及配置於導波管41端部的磁控等的微波振盪器39。從微波振盪器39所發出的微波40，係在導波管41內傳播而在導波管41下端部的放大導波管部被轉換為既定的電場的模式並透射蓋構材32而導入於處理室33內。
在真空容器20的外周側及上方係具備將真空容器20及導波管41的放大導波管部包圍而配置的螺線管線圈42，在處理室33內形成線圈軸方向的磁場。導入於處理室33的處理氣體35係微波40的電場與透過螺線管線圈42所產生的磁場的相互作用使得被激發而生成電漿43。
對於樣品台101係供應從高頻電源21所輸出的既定的頻率的高頻電力，於配置在樣品台101上的晶圓W產生偏壓電位，由於該偏壓電位使得電漿43中的帶電粒子被引誘，進行晶圓W蝕刻處理。
在本實施例，係為了實現適於晶圓W的處理 的既定的晶圓溫度，具備調節樣品台101的溫度的構成。樣品台101具有是具有圓筒形的金屬製的構材的電極塊，配置有冷媒在其內部流通的冷媒流路11。在冷媒流路11係經由管路而連接被配置於真空容器20外部且具備將冷媒的溫度調節為所設定的範圍內的值的功能的冷卻器等的調溫單元26，構成冷媒的循環路徑。
於此構成中，供應至冷媒流路11的冷媒，係與和晶圓W熱連接的電極塊進行熱交換，以電極塊或晶圓W的溫度成為期望的範圍內的值的方式進行調節。
透過未圖示的檢測器利用電漿43的發光的分析等的周知的技術而檢測出蝕刻處理到達終點的情形時，停止來自高頻電源21的高頻電力的供應及電場與磁場的供應而使電漿43被熄滅而停止蝕刻處理。之後，晶圓W係被從處理室33搬出並對處理室33內供應氣體而形成供於將附著於處理室33內的構材表面的物質消除用的電漿，以實施洗淨處理室33的程序。
圖2，係針對示於圖1的實施例相關的電漿處理裝置所具備的樣品台的構成的概略進行繪示的圖。圖2(a)係樣品台101的縱剖面圖，圖2(b)係針對從箭頭A視看圖2(a)時的樣品台101的晶圓載置面進行繪示的平面圖。
於本圖，樣品台101，係具備是具有圓板或圓筒形的構材的金屬製的電極塊202、和覆蓋其上表面而配置並構成與此接合的靜電吸盤的靜電吸附層203。電極塊 202，係於上部外周形成低一階的環狀的階差部，具有比晶圓W若干大的圓形平坦的中高凸部，在其下部內部配置被溫度調節為既定範圍內的熱交換媒體(以下，冷媒)流通的冷媒流路11。
另外，於本圖中雖未記載，於樣品台101，在電極塊202之上部外周緣的階差部，石英、氧化鋁、氧化釔等的陶瓷製的蓋體被覆蓋該階差部之上表面或側面而配置。此蓋體，係抑制：形成於處理室33內的電極塊202因與電漿43的相互作用而被削去；或於電極塊202附著生成物。
在電極塊202之中高凸部係具備靜電吸附層(靜電吸盤)203，靜電吸附層203係具有屬導電體製的膜狀的構材的內部電極203-1、和覆蓋該內部電極203-1的整體的膜狀的絕緣體203-2。內部電極203-1的材料方面係使用鎢，絕緣體203-2的材料方面係使用具有抗電漿性的氧化鋁陶瓷、氧化釔等的陶瓷。
在配置於靜電吸附層203內的內部電極203-1，係從配置於樣品台101外部並與此電性連接的直流電源207供應電力。利用透過該電力而形成的電壓以於晶圓W之間的絕緣體203-2內產生極化的電荷，藉此在靜電吸附層203與晶圓W之間產生靜電力，使得吸附晶圓W之力作用於靜電吸附層203上表面。
內部電極203-1的外徑係被設為與晶圓W的外徑同值或近似於視為此的程度的值。內部電極203-1， 係複數個膜狀的電極，此情況下以利用圖2(b)的虛線所表示的內外2個電極而構成，包含具有圓形的膜狀的內側內部電極203-1a與外側內部電極203-1b，該內側內部電極203-1a係被配置於作為靜電吸附層203的晶圓載置面的內側的中央部的區域並透過前述電壓賦予1個極性，該外側內部電極203-1b係包圍內側內部電極203-1a並與內側內部電極203-1a絕緣的環狀且膜狀的電極，並被賦予與內側內部電極203-1a不同的極性。
亦即，內部電極203-1係構成所謂雙極型的靜電吸附用的電極，而對於內外的電極賦予不同的極性。藉此，不同的極性的電荷於該內部電極203-1的表面被以極化於晶圓W內的半徑方向的狀態而形成，被構成為即使於處理室33內未形成電漿43的狀態下仍可形成將晶圓W在靜電吸附層203上方吸附或支撐的靜電力。
另外，內部電極203-1的平面形狀係非限定於示於圖2(b)的圓形及環形，亦可為賦予不同的極性的電極彼此鄰接的形狀，亦即梳狀、包含半圓形的複數個扇形狀等其他形狀。再者，亦可將內外的內部電極203-1a及203-1b於半徑方向或圓周方向分割為複數個。
此外，靜電吸附層203，係可覆蓋電極塊202上表面而透過電漿噴塗法等形成絕緣體203-2及內部電極203-1的層，或亦可為以燒結板而形成，其中該燒結板係將於內部包含構成內部電極203-1的金屬製的膜的狀態下的陶瓷等的材料形成為膜狀後將此燒結而成形為板狀者。 前者的情況係透過吹附粒子而堆積為膜狀的程序，後者的情況係透過配置於燒結板與電極塊202上表面或配置於其上的構材之間的接著劑，使得電極塊202與靜電吸附層203被接合為一體的構材而構成樣品台101。
再者，在靜電吸附層203上表面係設有以外徑d1的環狀的至少一個凸部而形成的密封部210，該凸部係對應於晶圓W的外周部並被配置為與樣品台101同心且被設定為比晶圓W的外徑稍小。使密封部210的外徑d1比晶圓W徑小，換言之予以位於晶圓W的內側，使得可從電漿保護密封部210上表面。密封部210的高度，係從靜電吸附層203上表面稍高，例如具有數μm至數十μm程度的高度。藉此，將晶圓W靜電吸附於靜電吸附層203上時，密封部210的內側的靜電吸附層203與晶圓W背面之間，尤其在接近密封部210的部分之間係容易形成間隙。此外，在密封部210內側的靜電吸附層201上表面在複數處設置與密封部210相同高度的局部凸部，使得可於密封部210內側整體形成間隙。
在密封部210所包圍的內側的靜電吸附層203之上表面，係貫通靜電吸附層203及電極塊202而配置於樣品台101的3個以上的傳熱氣體供應通路204的開口及3個升降銷208的開口被以個別的半徑配置於圓周上。
將晶圓W靜電吸附於靜電吸附層203之上表面的狀態下，在晶圓W的背面與靜電吸附層203之間的間隙經由傳熱氣體供應通路204而供應He等的具有傳熱 性的傳熱氣體205。
傳熱氣體205被供應而存在於晶圓W的背面與靜電吸附層203之間，使得即使為被設為既定的真空度的處理室33的內側，仍促進晶圓W、樣品台101、電極塊202或在其內部的冷媒流路11內流通的冷媒之間的傳熱，變得容易將晶圓W的溫度實現為期望的範圍內的值。將傳熱氣體205供應至間隙的流量或速度，係利用來自檢測傳熱氣體的流量的流量計(圖示省略)的輸出透過配置於傳熱氣體供應通路204上的流量控制閥206的動作而調節。
再者，在本實施例，係在配置於電極塊202中央側且貫通樣品台101的3個貫通孔內分別收納升降銷208。於樣品台101的下部，配置升降銷208的貫通孔的開口，係由包含伸縮於上下方向的伸縮管的撓性配管211包圍，透過配置於該處的O形環等的密封構材使得撓性配管211及貫通孔內被氣密地密封。另外，示於圖1的樣品台101下部的空間，亦即圖2的樣品台101的下部，係被與處理室33的環境隔離而成為大氣壓或同等於視為此的程度的壓力的環境。
傳熱氣體205，係一面從傳熱氣體供應通路204之上側開口朝靜電吸附層203上方，透過流量控制閥206的動作而調節其流量或速度一面進行供應，同時從連結並連通於撓性配管211的排氣用管路，被通過內置升降銷208的貫通孔而排出。傳熱氣體205的排出的流量或速 度，係被透過配置於排氣用配管上的排氣控制閥212的動作而調節，與往靜電吸附層203上方的傳熱氣體205的供應的調節同時，使排氣控制閥212為「閉(或閉塞)」狀態，從而使晶圓W與靜電吸附層203之間的間隙內的壓力增大，使排氣控制閥212為「開(或全開)」的狀態，從而使壓力減低。
在如上述般構成的電漿處理裝置，係透過連結於真空容器20的未圖示的真空搬送容器的搬送用機器人及升降銷208而使晶圓W被載於樣品台101之上表面。載置於樣品台101之上表面的晶圓W係被靜電吸附於靜電吸附層203上。
於電漿處理裝置，係具備如下構成：將傳熱氣體205供應至在被靜電吸附於樣品台101上的晶圓W的背面與靜電吸附層203之間所形成的間隙，使由於該間隙內的氣體壓力而往晶圓W背面作用的上方向的力(上浮力)與由於供應至靜電吸附層203的內部電極203-1的電力而作用於晶圓W的靜電吸附力(吸附力)平衡，使晶圓W上浮於靜電吸附層203上而以非接觸狀態進行支撐。亦即，如歷來般將晶圓W靜電吸附而固定保持於樣品台101上，對晶圓背面供應傳熱氣體進行電漿處理的情況下，係將靜電吸附力設定為反抗發揮傳熱效果的傳熱氣體的壓力而使晶圓W不會上浮，惟本實施例係反抗靜電吸附力並使晶圓背面氣體壓力提高從而使晶圓W上浮，將晶圓W非接觸保持於樣品台。
將晶圓W靜電吸附於樣品台101上的狀態下，在密封部210的內側亦即在中央側區域對靜電吸附層203與晶圓W背面之間的間隙從傳熱氣體供應通路204供應傳熱氣體。所供應的傳熱氣體205，係擴散於透過具有既定的高度的密封部210而形成的中央側區域之間隙，於密封部210處阻礙往晶圓W外周的流出。亦即密封部210的電導降低，使得促進中央側區域之間隙的傳熱氣體205的充滿。藉此，與被供應傳熱氣體205的環狀的密封部210的內側對應的晶圓W背面的氣體壓力分布係面內分布的變異性在晶圓W背面被減低，接近更均勻，在該間隙的晶圓W與樣品台101的傳熱的性能接近更均勻。此係進一步提高傳熱氣體壓力使晶圓W從密封部210上浮時亦為如此。
晶圓W被以非接觸保持於靜電吸附層203之上方時，密封部210的平坦的上表面與晶圓W背面之間的間隙的大小h2、和密封部210之中央側的靜電吸附層203表面與晶圓W的背面之間的間隙的大小h1係h1>h2。並且，於密封部210被設定為具有密封部210不會接觸於晶圓W背面的微少的間隙h2，將密封部210的高度與間隙h2相加的密封部210的內側區域之間隙h1的大小，係設定成可獲得透過密封部210的內側區域的傳熱氣體而達成的充分的傳熱效果的間隙。例如，間隙h1的大小係15μm~150μm。具有間隙h1及h2的空間，係與晶圓W外周的處理室33內的空間成為連通狀態。
作用於晶圓W的上浮力與吸附力的平衡，係透過以下而進行：晶圓W上浮使得在對向於密封部210的晶圓W外周部產生間隙h2，傳熱氣體從該間隙流出使得密封部210的內側區域之間隙h1的傳熱氣體壓力於與處理室33內的壓力的差壓及吸附力的關係下達成平衡。傳熱氣體壓力變高時間隙h1、h2進一步變大而傳熱氣體的流出量增加，傳熱氣體壓力下降時間隙h1、h2變小而傳熱氣體的流出量變少。
如此般予以對抗於晶圓W的外周部而設置環狀的密封部21，使得可抑制來自密封部21的傳熱氣體的流出並提高晶圓W背面的傳熱氣體壓力。藉此，可抑制傳熱氣體的供應量而以非接觸保持晶圓W，於真空環境內亦無須為了真空維持而使用大容量的排氣泵浦，此外亦可抑制對傳熱氣體的處理環境的影響。
此外，使上述的晶圓W上浮而非接觸保持時的控制，係預先將靜電吸附力與傳熱氣體流量的關係資料化而保存於省略圖示的控制裝置，透過控制裝置控制流量控制閥206及直流電源207而進行。
此外，傳熱氣體205被經由傳熱氣體供應通路204朝向晶圓W的背面而供應，晶圓W從密封部210上表面游離而開始上浮時，於形成靜電吸附層203與晶圓W之間的間隙的區域內，氣體壓力最高之處係靜電吸附層203表面的傳熱氣體供應通路204的開口與其附近。由此，傳熱氣體供應通路204的開口的正上方的晶圓W的 背面，係成為局部支撐晶圓W之處。
在本實施例，係如此的支撐處對應於晶圓W的面內而設置3處以上，以晶圓W之中心或靜電吸附層203的晶圓W載置面之中心位於以將至少3處的開口彼此連結的直線所包圍的靜電吸附層203上表面的區域的方式而配置。優選上，係將支撐處之中心位置與靜電吸附層203的晶圓W載置面中心同心地配置，作成與晶圓W之中心位置實質上同心，使得晶圓W被往靜電吸附層203上方從與密封部210相接的狀態被朝上方以與靜電吸附層203表面平行的狀態而上推。
傳熱氣體205被供應至間隙後的晶圓W的保持狀態，係針對直流電源207的電壓值與傳熱氣體205的流量或速度的值進行檢測，控制裝置(圖示省略)使用此等值與既定的基準進行比較而判定。例如，供應至內部電極203-1的直流電源207的電壓值被保持為一定而該間隙因某些理由而減少的情況下，係對抗作用於晶圓W的靜電吸附力的增加而上浮力亦增加以達成平衡，晶圓W背面的傳熱氣體的壓力增加。換言之，取決於該間隙的開口面積減少而抑制晶圓W背面的傳熱氣體的流出以使傳熱氣體壓力增加而平衡。亦即，被密封部210之上表面與晶圓W背面所夾的該間隙的減少使得傳熱氣體的流出減少，換言之供應的傳熱氣體205的流量或速度減少。
配置於複數個傳熱氣體供應通路204上的各者的流量控制閥206係具備流量計，根據對從此等所檢測 出的傳熱氣體205的流量或速度的大小進行比較的結果，可檢測在分別對應的傳熱氣體供應通路204的開口上方的晶圓W與開口的距離(間隙)的變異性。
使用此所檢測的結果，控制裝置係將調節從各傳熱氣體供應通路204所供應的傳熱氣體205的流量或速度的指令信號向流量控制閥206發出而予以動作。藉此，控制裝置，係使傳熱氣體供應通路204的開口上方之間隙的大小分別增減，減低晶圓W的高度的偏差而進行平行於靜電吸附層203或使高度在面內方向接近均勻的調節。
此外，控制裝置，係伴隨晶圓處理的靜電吸附層203表面的歷時變化使得靜電力發生變動的情況下，仍以傳熱氣體205的流量或速度成為與晶圓處理最初的值相同或近似於視為此的程度的值的容許值的方式，而進行調節直流電源207的電壓值的動作。藉此，因供應至間隙的傳熱氣體205的壓力而形成的晶圓W的向上的力的變動被減低使得間隙的高度的歷時變化被抑制。
再者，為了一面以非接觸支撐晶圓W一面抑制其位置在樣品台101的半徑方向上發生偏移(橫偏移)，內部電極203-1的外徑係被設為與晶圓W的外徑同值或近似於視為此的程度的值。藉此，被設為實質上同徑的晶圓W與內部電極203-1的外周部的分離距離成為最短，靜電吸附力變強，同時晶圓W朝一方偏移的情況下在內部電極203-1與晶圓W之間，相對於晶圓W具有 相同方向的傾斜的靜電吸附力產生作用，於該靜電吸附力產生相對於晶圓W平行的成分的使晶圓W的偏移恢復的力，此力作用為調心作用，而抑制晶圓W的徑向(橫向)移動，亦即抑制橫滑。
晶圓W的徑向移動量係優選上作成盡量小，故內部電極3-1的外徑與晶圓W的外徑的差係被設為±1mm以內。再者，越提高直流電源207的電壓則吸附晶圓W的靜電力可變越大，抑制晶圓W的移動的力可變越大。
在本實施例，係為了抑制傳熱氣體205的供應時的晶圓W的橫偏移而將晶圓W進行非接觸保持，首先設定或選擇可獲得晶圓W的期望的徑向的拘束力的直流電源7的輸出值，將該值的輸出供應至內部電極203-1。之後，以晶圓W成為期望之上浮量的方式而設定或選擇傳熱氣體205的壓力、供應量等，以成為此設定值的方式調節傳熱氣體205的供應的流量或速度。
通常，係如上述般抑制晶圓W的橫偏移，惟由於某些理由使得在晶圓W意外地發生徑向的移動(橫滑)的情況下，係具有為了將晶圓W吸附支撐而作用的靜電力變過小使得晶圓W無法被保持而從樣品台101上方的位置落下之虞。
在本實施例，係配置於晶圓W的外側且在與晶圓W的外周緣之間具有既定之間隙的環狀的偏移防止構材209被設置於靜電吸附層203上表面。該間隙係在透 過靜電吸附力的往晶圓W的調心作用發生的範圍內，被設定為晶圓W與偏移防止構材209不會接觸的間隙。此外，偏移防止構材209係具有晶圓W上浮時至少晶圓W之側面可抵接的高度。另外，偏移防止構材209，係以由抗電漿性的材料而成的絕緣體構材所構成，此情況下與絕緣體203-2相同以陶瓷材料而構成。透過此偏移防止構材209，使得可阻礙晶圓W半徑方向的既定距離以上的晶圓W的移動，可抑制晶圓W的位置偏移量超過容許值。
從如此的樣品台101去除晶圓W而搬出至處理室33外的情況下，係在不將電漿43形成於處理室33下實施針對將與保持晶圓W的狀態相反的極性賦予內側內部電極203-1a、外側內部電極203-1b而極化形成的電荷進行抵消的除電的程序，之後升降銷208被透過未圖示的驅動用的致動器的動作而往上方移動以將晶圓W從樣品台101抬起而予以分離，透過未圖示的搬送機器人將晶圓W搬出至處理室33外。
利用圖3，而說明上述的電漿處理裝置的動作。圖3，係針對示於圖1的實施例相關的電漿處理裝置所實施的處理的動作的流程進行繪示的時序圖。在本圖，係示出有關對於電漿處理裝置100中的晶圓W所實施的典型的處理。
圖3，係示出從晶圓W被載置於樣品台101上的狀態開始的施加於內部電極203-1的靜電吸附用的直流電源207的電壓、供應至晶圓W背面的傳熱氣體流 量、樣品台101上的晶圓W上浮狀態、樣品台101溫度、和晶圓W溫度的關係。
如前述般靜電吸附層203的內部電極203-1，係被構成為雙極型的電極，於內側內部電極203-1a係電性連接直流電源207-2，於外側內部電極203-1b係電性連接直流電源207-1，個別供應電力(後述的圖6(a)參照)。首先，基於來自控制裝置的指令信號，對內側內部電極203-1a、外側內部電極203-1b分別從直流電源207-2、207-1供應電力，使晶圓W靜電吸附於靜電吸附層203而將晶圓W吸附/保持於樣品台101上。此情況下，於外側內部電極203-1b係被賦予正電位，於內側內部電極203-1a係被賦予負電位。往晶圓W背面的傳熱氣體205的供應比直流電源207-1及207-2的電壓施加早的情況下，係無靜電吸附力所致的拘束故具有晶圓W會因傳熱氣體的壓力而上浮並橫滑之虞。
所以，從透過直流電源207的電力供應起空隔既定時間差t1，基於來自控制裝置的指令信號而調節流量控制閥206，此情況下以流量Q1供應傳熱氣體205。所供應的傳熱氣體205充滿於晶圓W背面的密封部210的內側區域使得此空間內的氣體壓力升高，作用於晶圓W的向上的上浮力變比晶圓W的靜電吸附力大時，晶圓W從密封部210上表面上浮而上升，在靜電吸附力與上浮力平衡的高度的位置被相對於靜電吸附層203以非接觸的狀態而保持。
接著，作為上浮的晶圓W的位置在既定的高度穩定為止的時間而預先決定的時間差t2經過後，開始樣品台101的溫度控制步驟。或者，透過控制裝置，利用流量控制閥206的流量計的輸出及直流電源207的電壓值而檢測出晶圓W之上浮高度成為既定的容許的範圍內後，開始樣品台101的溫度控制步驟。溫度控制，係基於來自控制裝置的指令信號而使樣品台101的溫度變化，此情況下使調溫單元26的冷媒溫度上升而使樣品台的溫度變高。藉此，熱經由晶圓W背面的傳熱氣體在樣品台101與晶圓W之間傳導，晶圓W的溫度配合樣品台101的溫度而變化，進行晶圓W的溫度的調節。另外，溫度控制前的樣品台101的溫度，係設定為搬入於處理室33的晶圓W的溫度，此情況下設定為常溫。
此外，亦可採取樣品台101的調溫亦即溫度的增減，係在電極塊202的內部或靜電吸附層203內配置加熱器等的發熱體，調節供應至發熱體的電力而使該發熱量增減。
如此般晶圓W的溫度控制步驟，係被在使晶圓W上浮的非接觸的狀態下實施。為此，在接觸的狀態下被實施的晶圓W的溫度的調節中因各自的熱脹的差而發生的磨擦係其發生原則上被抑制，因滑動而成為異物的原因的微粒子、碎片等的產生被減低而晶圓W的處理的良率提升。
檢測到晶圓W的溫度到達適於晶圓的處理條 件的溫度而穩定時，基於從控制裝置所發出的指令信號使得流量控制閥206被控制且傳熱氣體205的供應量被從Q1減低至Q2。藉此，使靜電吸附力>上浮力使晶圓W下降而從非接觸狀態予以載置/接觸於靜電吸附層203的載置面。
透過控制裝置從傳熱氣體205的流量或速度的值檢測出晶圓W的背面接於密封部210上表面而支撐於樣品台時，之後時間差t3經過後，開始晶圓W的處理程序，此情況下開始蝕刻處理。
另外，對膜構造的處理對象按膜層利用3個以上的處理程序而蝕刻處理的情況下，係在各處理程序之間設定將晶圓W的溫度調節為適於下個處理程序的範圍的溫度的步驟，如前述般非接觸以進行晶圓W的溫度控制，晶圓溫度成為既定值時將晶圓吸附保持於樣品台101，而進行晶圓的處理，依需求而反復實施溫度控制步驟與晶圓處理程序。
此外，在示於圖3的處理動作，係雖示為使晶圓W上浮後的時間差t2後晶圓W的溫度上升，惟當初的樣品台101的溫度與晶圓W的溫度存在溫度差的情況下，從將晶圓W靜電吸附時起晶圓W溫度會變化。然而，被供應傳熱氣體前係氣體所致的傳熱作用不起作用故在時間差t1的晶圓W的溫度變動小，此外從被供應傳熱氣體起係晶圓W成為非接觸，故晶圓W與樣品台101的磨擦係實質上可忽視。
接著，於圖4示出圖3中的溫度控制步驟的他例。圖4，係針對與圖3同樣的電漿處理裝置所實施的處理的動作的流程進行繪示的時序圖。
於本圖中直流電源207-1及207-2的電壓、電熱氣體205流量、晶圓W上浮狀態的動作，係如同圖3而省略說明。本圖與圖3不同的點，係樣品台101的溫度被設定為晶圓處理時的溫度而控制為一定溫度，隨此晶圓W的溫度被調整。
晶圓W的溫度係設為被搬入處理室33內時的真空搬送室內的溫度(一般而言室溫)。樣品台101的溫度係被設定為比該室溫高溫或低溫，此情況下被設定為高溫的處理溫度。晶圓W被載置於靜電吸附層203上，晶圓W被靜電吸附後對晶圓W與靜電吸附層203之間供應流量Q1的傳熱氣體205。藉此，時間差t1後晶圓W係上浮於靜電吸附層203上方而被非接觸地支撐，同時被經由樣品台101與晶圓W之間的傳熱氣體而傳熱使得晶圓W的溫度被調節為適於接著被實施的處理的溫度。檢測到於溫度控制步驟中晶圓W的溫度與樣品台101之間的溫度差成為既定的容許範圍內後，使傳熱氣體205的供應量減低至Q2並使晶圓W下降至靜電吸附層203上而予以接觸。之後，如同前述圖3在時間差t3後實施晶圓的處理程序。
另外，如本例般使樣品台101的溫度為一定的情況下，樣品台101或電極塊202、靜電吸附層203等 與晶圓W之間的溫度差的測定，係難以透過感測器等的手段而檢測。為此，在利用電漿處理裝置100的晶圓W的處理的實施前預先進行實驗、測試等，從而求出溫度差成為期望的容許範圍內且溫度穩定的時間，一面僅此時間使晶圓W上浮一面實施調節溫度的溫度控制步驟。
上述的圖3的溫度控制係晶圓W的處理溫度與進行溫度控制的晶圓W的溫度的差小時，或短時間進行樣品台101的溫度控制時間時為有利。圖4的溫度控制係晶圓W的處理溫度與進行溫度控制的晶圓W的溫度的差大時，或於樣品台101的溫度控制方面需要時間時為有利。
接著，作為利用前述的電漿處理裝置下的處理的動作的他例，利用圖5而說明在非接觸地保持晶圓W的狀態下進行蝕刻處理之例。圖5，係針對電漿處理裝置所實施的處理的動作的流程的別例進行繪示的時序圖。
本例與前例的圖3及圖4大為不同的點，係於晶圓W的蝕刻處理，相對於前例係將所非接觸保持的晶圓W進行接觸保持而蝕刻處理，本例係維持將晶圓W非接觸保持下進行蝕刻處理。
圖5，係示出從晶圓W被載置於樣品台101上的狀態開始的施加於內部電極203-1的靜電吸附用的直流電源207的電壓、供應至晶圓W背面的傳熱氣體流量、樣品台101上的晶圓W上浮狀態、電漿形成用電源的電力、和偏壓形成用電源的電力的關係。
如同前述的圖3及圖4般內部電極203-1，係被構成為雙極型的電極，於內側內部電極203-1a係連接直流電源207-2，於外側內部電極203-1b係電性連接直流電源207-1，個別供應電力(後述的圖6(b)參照)。
首先，基於來自控制裝置的指令信號，對內側內部電極203-1a、外側內部電極203-1b分別從直流電源207-2、207-1供應電力，使晶圓W靜電吸附於靜電吸附層203而將晶圓W吸附/保持於樣品台101上。此情況下，於外側內部電極203-1b係被賦予正電位，於內側內部電極203-1a係被賦予負電位。
從透過直流電源207的電力供應起空隔既定時間差t1，基於來自控制裝置的指令信號而調節流量控制閥206，將傳熱氣體205供應於晶圓W與靜電吸附層203之間的間隙。所供應的傳熱氣體205充滿於晶圓W背面的密封部210的內側區域使得此空間內的氣體壓力升高，作用於晶圓W的向上的上浮力變比晶圓W的靜電吸附力大時，晶圓W從密封部210上表面上浮而上升，在靜電吸附力與上浮力平衡的高度的位置被相對於靜電吸附層203以非接觸的狀態而保持。
接著，雖省略時序圖的圖示惟處理氣體35通過連接於真空容器20的氣體導入管34而被供應至處理室33內。此情況下，處理室33內部係透過渦輪分子泵浦38而被從排氣口36排出，使該排氣流量或速度被透過壓力調節閥37而調節，處理氣體35的供應與排氣的平衡使得 處理室33內的壓力被調節為適於晶圓W的處理的值。
於此狀態下開始傳熱氣體205的供應起經過時間差t4後，對於處理室33內供應供於形成電漿43用的電力。亦即，透過微波振盪器39而發出的微波40被供應至處理室33內同時利用螺線管線圈42而產生的磁場被形成於處理室33。藉此，被供應於處理室33內的處理氣體35被激發使得電漿43被形成於處理室33內，開始晶圓處理程序。
另外，在本例中雖如上述般在晶圓W的非接觸保持後進行處理氣體的供應，惟從處理量縮短的觀點而言，亦可採取：晶圓W被載置於樣品台101上，關閉真空容器20的晶圓搬入口後，開始處理氣體205的供應並實施處理室33內的壓力調整的期間，依次進行晶圓W的靜電吸附程序、和利用傳熱氣體205供應而進行的晶圓W的非接觸保持程序。任一者處理室33內的處理壓力調整與上浮的晶圓W的高度位置在時間差t4之期間皆會穩定。亦即，由於處理室33內的壓力使得影響作用於晶圓W的上浮力故處理室33內的壓力穩定時晶圓W的非接觸保持狀態亦穩定化。
接著，被供應電漿形成用的電力，經過時間差t5後，供於對於晶圓W賦予偏壓電位用的偏壓電力，被從高頻電源21供應至樣品台101，開始晶圓W的實質上的蝕刻處理。另外，時間差t5，係至被供應電漿形成用的電力且電漿43的強度、電位等的狀態穩定為止的時 間，透過未圖示的控制裝置而進行檢測，或為透過預先的實驗等而求出的電漿形成用的電力供應至電漿43穩定為止的時間。此外，晶圓W雖從樣品台101上浮並成為具有間隙h1的狀態，惟間隙h1係如前述般極小的間隙，不影響透過電漿而形成的高頻偏壓的高頻電路的形成，如同將晶圓W載置於樣品台101上時，於晶圓W形成自偏壓電位。藉此，電漿43中的離子等帶電粒子被朝晶圓W上表面而引誘並衝撞以對晶圓W的處理對象的膜層進行異方性蝕刻而促進蝕刻處理。
此外，在本例中，係電漿形成用的電力的供應開始或緊接著於處理室33形成電漿43後，以同極性將從直流電源207-1、207-2供應的電壓調節為同電位。此情況下，內側內部電極203-1a的電壓被從負調節為與外側內部電極203-1b相同的正的值。藉此，成為單極式的靜電吸附，即使於晶圓W形成自偏壓電位仍對應於內外的內部電極203-1a、203-1b，於晶圓W面內係作用相同的靜電吸附力，穩定的非接觸保持成為可能。
透過控制裝置使得檢測到晶圓W的處理對象的膜層的蝕刻終點或檢測到實施預先決定的處理的時間的經過時，基於來自控制裝置的指令信號而停止來自高頻電源21的偏壓形成用的電力的供應。之後，既定時間差t6的經過後，電漿形成用的電力的供應被停止而晶圓處理程序結束。與此同時從直流電源207-2供應於內側內部電極203-1a的電壓被調節為與晶圓處理程序前相同的負電位。 另外，透過直流電源207-2的正電位往負電壓的切換，係與電漿形成用的電力的供應停止同時或緊接著供應停止前被切換。此外，傳熱氣體205的流量或速度被減低而晶圓W之上浮力被減低，晶圓W下降至下方而接於靜電吸附層203的密封部210而保持於樣品台101上。另外，傳熱氣體205的供應減低係亦可在時間差t6內被實施。
依本例時，晶圓W的利用電漿43下的處理中晶圓W亦可在靜電吸附層203上方保持與此非接觸的狀態，尤其在晶圓W的處理中從電漿43往晶圓W的熱輸入量大，藉此晶圓W及樣品台101被加熱而產生顯著的熱脹的情況下，仍不會產生晶圓W背面與樣品台101的表面的磨擦，可減低汙染、異物等的發生而提升良率。
圖6，係示意性針對在示於圖2的樣品台所形成的靜電吸附力進行繪示的縱剖面圖。圖6(a)係對應於前述的圖3及圖4，示出在處理室33內於樣品台101上方未產生電漿43的狀態下的靜電吸附力。
靜電吸附層203的外側內部電極203-1b及內側內部電極203-1a的面積為同等，透過來自與此等電極的各者電性連接的直流電源207-1及直流電源207-2的電力於各電極形成不同的極性的電壓，亦即形成絕對值相等的電壓。例如，於各個的電極施加+1000V及-1000V的電壓的情況下，係朝靜電吸附層203的吸附力F1作用於各個電極與晶圓W之間故於晶圓W係整體上作用均勻的向下的靜電吸附力。
圖6(b)係對應於前述的圖5，示出在處理室33內產生電漿43的狀態下的靜電吸附力。在本圖，係電漿43被形成於處理室33內，同時對於構成樣品台101的電極塊202從偏壓形成用的高頻電源21供應高頻電力，如同圖6(a)示出對於內側內部電極203-1a與外側內部電極203-1b施加不同的極性的電壓的情況。
此條件下於晶圓W係作為自偏壓電位而產生負電位-Vdc。靜電吸附力係與內部電極203-1與晶圓W的電位的差成比例，故晶圓W的電位變化時與靜電吸附層203內的內部電極203-1之間的電位差，係正側的電位差變小，此外負側的電位差變大，使得該絕對值在晶圓W的內側與外側不同，作用於晶圓W的靜電吸附力係在晶圓W的面內方向上變異性變大。亦即，於外側內部電極203-1b在正的電壓方面施加+1000V，於內側內部電極203-1a在負的電壓方面施加-1000V，於晶圓W在自偏壓電位方面產生-300V的情況下，係內側內部電極203-1a與晶圓W之間的電位差成為1300V，外側內部電極203-1b與晶圓W之間的電位差成為700V。為此在內側內部電極203-1a及外側內部電極203-1b的各者上方作用於晶圓W的靜電吸附力F2(內側)、F3(外側)係前者大(F2>F3)，於晶圓W的面內產生吸附力的變異性。
另一方面，晶圓W背面的傳熱氣體的壓力均勻，故晶圓W之上浮力與靜電吸附力的平衡於晶圓W的面內變不均勻，晶圓W之上浮高度在晶圓W的內側、外 側不同，此情況下存在內側的吸附力變大使得晶圓W之中央部接觸於靜電吸附層203之虞。為此，在圖5之例，係於使用電漿43下的晶圓W的處理中，係以成為單極式的靜電吸附的方式切換施加於內側內部電極203-1a的電壓的極性，同時使電位為與施加於外側內部電極203-1b的電位同電位，使吸附力不出現差異。另外，在此例雖採單極式，惟亦可採取：維持偶極式下使施加於外側內部電極203-1b的正電位大自偏壓份，使施加於內側內部電極203-1a的負電位小自偏壓份，於吸附力方面不發生差異。
另外，前述的圖3、4，5之例，係針對使晶圓W在真空容器內上浮而非接觸保持的處理裝置的處理動作的一例進行繪示者，亦可將此等依需求選擇或組合而實施。
〔變化例〕
接著，利用圖7說明有關示於圖2的樣品台101的變化例。圖7，係針對示於圖1的電漿處理裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的縱剖面圖。
本圖與圖2不同的點，係圖2中的電極塊202的成為晶圓載置面的中高部的外徑比晶圓W的外徑大，而本圖係比晶圓W外徑稍小，且在電極塊202的外周階差部設置具有內部電極的環蓋。於本圖中與圖2相同符號係表示相同構材，省略說明。
如示於圖3般在樣品台101a的電極塊202a 之上表面係設置靜電吸附層203a，於靜電吸附層203a上表面外周部係設有與前述同樣的密封部210。此外，於電極塊202a之上部外周緣的階差部，係配置以絕緣體而成的環蓋209a。於環蓋209a的內部，係此情況下設置被埋設在與內側內部電極203-1a及外側內部電極203-1b的高度相同的高度並具有與晶圓W的外徑大致同徑的外徑的環狀的電極203-1c，電極203-1c係與連接於外側內部電極203-1b的直流電源207-1連接。此外，在環蓋209a的內部，亦即在電極203-1c的外側係隔開距離而埋設電極203-3。於電極203-3係連接直流電源215。於環蓋209a之上部外周係以比晶圓W的外徑稍大的內徑形成在內側具有研缽狀的傾斜的環狀的凸部。
在上述構成的樣品台101a，係被構成為在晶圓W被載置於靜電吸附層203a上的狀態下晶圓W的外周緣部比電極塊202a之上部中央側區域的凸部外周緣整周突出於外周側。環蓋209a係由氧化鋁陶瓷、石英等具有抗電漿性的介電體製的材料而構成，覆蓋電極塊202a的階差部上表面及形成階差部的圓筒形的凸部側壁面。環蓋209a，係被構成為由於所入射的電漿43中的帶電粒子的衝撞而被削減，或由於電漿處理使得附著物的附著量增加的情況下，可僅將環蓋209a從電極塊202a卸除而交換。此外，於環蓋209a設置電極203-1c，附加作為在靜電吸附層203上的半徑方向的晶圓W的定位用的功能。環蓋209a之上部的環狀凸部係在晶圓W被載於靜電吸附層 203上的狀態下包圍晶圓W的外周緣而從晶圓W上表面朝上方延伸，進行晶圓W的預想外的偏移防止，可防止相對於晶圓W的樣品台101的位置偏移變大而脫落或變得不可進行晶圓W的搬送等的問題。
此外，於晶圓W的處理中，對於從上方視看時位於比晶圓W的外徑外側的電極203-3從直流電源215供應電力而形成負的電壓。藉此，相對於作為自偏壓電位而產生負電位-Vdc的晶圓W，於晶圓W的外周部形成透過電極203-3的負的電位，可透過庫侖力(斥力)而抑制晶圓W的位置偏移。
另外，於具備本例的構成的電漿處理裝置，亦當然可實施在實施例1所示的流程的動作而處理晶圓W。
[實施例2]
以下，利用圖8、9說明有關本發明的第2實施例。本第2實施例，係在減壓環境內使予以上浮而非接觸保持的晶圓W旋轉之例。圖8，係針對本發明的實施例相關的電漿處理裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的圖，圖8(a)係從上表面視看樣品台時的平面圖，圖8(b)係示意性針對從BB視看圖8(a)時的傳熱氣體供應通路構成進行繪示的縱剖面圖。
本圖與示於圖2的樣品台不同的點，係從開口設在樣品台的晶圓載置面的傳熱氣體供應孔的傳熱氣體 的噴出角度，相對於圖2係設置為對於晶圓W的背面而直角地噴出氣體，本例係從設置複數個於圓周方向的傳熱氣體供應通路以相同角度而傾斜噴出氣體。雖省略形成供於使將晶圓吸引於樣品台的方向的力產生用的靜電力的電極等的圖示惟其他構成如同圖2，省略說明。
如示於圖8(a)般在被樣品台101b的靜電吸附層203b的密封部210所包圍的中央側的區域中的至少一者的半徑的圓周上配置複數個傳熱氣體供應通路204，如示於圖8(b)般在傳熱氣體供應通路204的前端具備以角度θ傾斜的開口801，開口801被配置於靜電吸附層203b之上表面。此外，此等圓筒形的開口801的傾斜係從靜電吸附層203b之中心所見時於相同方向各者具有角度θ而被配置。於此構成，傳熱氣體205係在晶圓W被配置於靜電吸附層203上方的狀態下供應於相對於該背面形成角度θ的方向802。
依此構成，如同實施例1，在晶圓W與靜電吸附層203之間的間隙傳熱氣體205被從開口801供應，使在該間隙內的以密封部210而包圍的區域的壓力增大而予以作用晶圓W的向上的力使得晶圓W上浮時，於晶圓W係傳熱氣體205的流動的剪切力沿著傳熱氣體205流動的方向802而作用使得作用繞晶圓W之中心予以旋轉之力。另一方面，密封部210內周側之間隙內的氣體壓力係作用於垂直於晶圓W背面的方向，同時施加於內部電極203-1的電壓所致的靜電吸附力作用於晶圓W，在晶圓W 的面內方向方面的位移受到抑制。
在此狀態下，晶圓W係如同實施例1在靜電吸附層203上方與此在既定的高度以非接觸的狀態被保持同時在靜電吸附層203上方繞晶圓W或載置面之中心而旋轉。於本例，開口801的傾斜角度θ或傳熱氣體205的流量、速度等被調節，使得可調節晶圓W的每單位時間的轉數(旋轉角速度)。
此外，以被配置複數個的此等開口801的傾斜角度θ為不同的方式而配置亦可。例如，在圖8，係6個傳熱氣體供應通路204的開口801從上方視看時被逆時針旋轉配置於傳熱氣體205流出的方向802，惟6個之中的3個具備以使傳熱氣體205流出於順時針旋轉的方向的方式具有開口801的軸方向的構成亦可。
或者，亦可配置為於靜電吸附層203b的密封部210的內周側的載置面將傳熱氣體供應通路204繞9個載置面的中心軸地配置，使3個開口801的軸形成傳熱氣體205從上方視看時流出於繞逆時針的方向的角度，剩下中的3個的開口801係繞順時針的方向，剩下的3個係垂直於載置面的方向或形成傳熱氣體205流出於沿著電極塊202之中心軸的方向的角度。依每3個的開口801的集合將傳熱氣體205導入於晶圓W與靜電吸附層203之間的間隙，使得可予以實施如下的不同的動作：使各個集合之中以繞順時針或繞逆時針的角度而配置者中的何一者進行晶圓W的轉數(旋轉角速度)的增加(開始)、減低 (停止)，使垂直方向者進行晶圓W之上浮狀態的維持，此外亦可將此等在晶圓W的處理中、溫度的調節時進行組合而使用。
另外，在本例係於靜電吸附層203b設置開口801，惟靜電吸附層203b的厚度薄的情況下，係從電極塊202設置開口801亦可。
圖9，係針對示於圖8的樣品台的變化例的示意構成進行繪示的圖。圖9(a)係從上表面視看樣品台時的平面圖，圖9(b)係示意性針對從CC視看圖9(a)時的傳熱氣體供應通路進行繪示的縱剖面圖。
在本變化例，係為了使供應至樣品台101c的靜電吸附層203c的表面的傳熱氣體205流動的方向繞樣品台101c的中心軸而旋轉，而在靜電吸附層203c的外周側的區域具備被環狀地配置的氣溝216。氣溝216，係於在構成靜電吸附層203c的載置面的表面的外周側的區域被環狀地配置的密封部210的平坦的上表面，從上方視看時由繞載置面之中心在不同的半徑位置被配置為多重的同心圓狀或螺旋狀的至少一個凹部而構成，被供應至密封部210的內周側之間隙的傳熱氣體205在溝的凹部內部流於繞圖面上逆時針的圓周方向，使得於晶圓W作用誘發往該方向的旋轉的剪切力。
在示於圖2的實施例，係在密封部210的內周側的區域從傳熱氣體供應通路204供應至晶圓W背面之間隙的傳熱氣體205，係在該間隙內擴散而充滿同時經 由晶圓W與密封部210之間的間隙而流出至處理室33。亦即，該間隙內的傳熱氣體205係至少在晶圓W的背面的外周側的區域具備具有從晶圓W之中心側朝外周側的可謂半徑方向的成分的方向902的流動。
配置於本例的密封部210上表面的氣溝216，係將在密封部210與晶圓W之間的間隙流動的傳熱氣體205的流動的方向從徑向轉換為圓周方向，可透過在該間隙流動於圓周方向的傳熱氣體205的剪切力予以有效地作用使晶圓W旋轉的力。另外，本例的氣溝的至少1個終端部，係於環狀的密封部210上表面的外周緣經由配置於密封部210之側壁上端部的開口與密封部210的外周的空間連通，在氣溝216內流過來的傳熱氣體205係從該開口流出至處理室33內。
利用示於上述圖8及圖9的本例的樣品台的構成，可在利用形成於處理室33內的電漿43而處理晶圓W中，一面將晶圓W在靜電吸附層203上方與非接觸地保持一面予以繞晶圓W或靜電吸附層203的載置面之中心地旋轉。藉此，可於晶圓W的面內方向，尤其可於圓周方向上良好地抑制作為蝕刻處理的結果的處理對象的膜層的加工後的形狀的變異性而使處理的良率提升。
此外，不限於晶圓W的處理中，在開始使用電漿43下的晶圓W的處理的程序前，或於複數個處理的程序之間所實施的調節晶圓W的溫度的程序，一面使晶圓W在靜電吸附層203上方與此非接觸地保持一面使晶 圓W旋轉，使得可在晶圓W的面內方向，尤其可在圓周方向上良好地抑制溫度的變異性而對於接著實施的晶圓W上的處理對象的膜層處理的程序實現更適合的晶圓W的溫度的面內方向的分布，可使處理的良率提升。此外，使晶圓W在靜電吸附層203上方在既定的高度而非接觸地保持的狀態下旋轉，使得即使作用使晶圓W的面內方向上的位置變化的某些外力仍可有效地抑制該位置偏差的發生或擴大，結果可使晶圓W的處理的良率提升。
另外，上述的實施例雖說明利用微波的電場及磁場透過ECR使電漿43產生的電漿處理裝置，惟即使為其他形成電漿的手段如透過感應耦合、電容耦合等而形成電漿的構成，本發明係不會對該作用、效果發生制約而可加以應用。
[實施例3]
以下，透過圖10~圖13說明使用本發明的樣品台下的第3實施例。
圖10，係示意性針對本發明的第3實施例相關的電漿處理裝置的樣品台的構成的概略進行繪示的縱剖面圖。本圖，係放大示出本實施例的樣品台101d的主要部分。
實施例相關的樣品台101d，係替換示於圖1的電漿處理裝置的處理室33內的樣品台101而具備者。樣品台101d，係如同示於圖2的樣品台101，其上部係具 有：具有圓筒形的金屬製的電極塊202與被接合於其上表面而配置的介電體製的靜電吸附層203d。
於本實施例的樣品台101d的靜電吸附層203d之上表面外周部，亦配置環狀的密封部210。本例中與圖2的靜電吸附層203的差異，係具備被配置於被與靜電吸附層203d之中央側部分一體而形成的密封部210內的至少2個傳熱氣體的排氣路徑，在此等中的一者配置供於檢測晶圓W的槽口的通過用的檢測器。
傳熱氣體的排氣路徑，係具備以下而構成：於在密封部210上表面從上方視看時被配置為環狀的排氣溝217的底面具有開口的排氣孔218、和與被配置於排氣溝217的外周側的密封部210上表面的開口所連通的檢測孔222。貫通樣品台101d的排氣孔218與檢測孔222的各者，係經由在樣品台101d的下表面由配管而構成的排氣線219與配置在處理室33外部的真空泵浦221連接。透過此真空泵浦221的動作使得在密封部210上表面與晶圓W背面之間的間隙的傳熱氣體205被通過排氣溝217或排氣孔218之上端的開口及檢測孔222上端的開口而排出。
另外，設置如上述的排氣溝217、排氣孔218、檢測孔222的靜電吸附層203d與電極塊202的接合及此等組合，係非限定於示於圖10之例，亦可為如示於圖11的構成。
圖11(a)，係示出如下的構成：將靜電吸附 層203e以將陶瓷等燒成為圓板狀的燒結構材而構成，將作為該燒結板的靜電吸附層203e與電極塊202在此等間夾入層狀的接著劑225而一體接合。在如此之構成方面，配置於靜電吸附層203e上表面的外周側的是環狀的凸部的密封部210、排氣溝217、排氣孔218等的形狀，係在實施將構成靜電吸附層203e的燒結板黏合於電極塊202上表面的程序後進行切削加工而形成。另外，排氣孔218及檢測孔222的通路中的接著層係成為空洞218-1，接著劑225係被以不阻塞上述兩孔之中途的方式而配置。
圖11(b)，係示出靜電吸附層203f被以將半熔化狀態的氧化釔、氧化鋁等的陶瓷的粒子等放射或噴吹以積層的噴塗法而形成的別的變化例。此情況下，在電極塊202b之上表面加工凹凸形狀後，實施上述噴塗而形成靜電吸附層203f，使得可形成依照上述凹凸形狀的靜電吸附層203f。透過如此的方法，使得可在樣品台101d表面形成例如數百微米級的相較下大的凹凸形狀。必要的凹凸尺寸為微細的情況下，係將電極塊202b之上表面加工為平坦，之後以噴塗法形成平面狀的靜電吸附層203f，最後在靜電吸附層203f表面實施微細加工即可。
如此構成的排氣溝217、排氣孔218、檢測孔222係如示於圖12(a)般被配置於靜電吸附層203的密封部210。傳熱氣體的排氣路徑，係具備在包圍具有圓形或同等於視為圓形的程度的形狀的靜電吸附層203之中央部的密封部210上部具有環狀的凹部的排氣溝217、和在 其底面具有開口而於上下方向貫通靜電吸附層203的複數個排氣孔218。在此構成下，係流入於排氣溝217內的密封部210與晶圓W之間的傳熱氣體205，係被從複數個開口吸引至透過真空泵浦221的驅動而減壓的排氣孔218的內部而排出至處理室33外部。
在本例中，排氣孔218或與其上端連通的開口，係在樣品台101d或靜電吸附層203d之中心的周圍被配置複數個於形成均等或近似於視為此的程度的角度的分離之處。被通過如此的環狀的排氣溝217與配置於其底面的複數個開口而排出的傳熱氣體205的按排氣孔218各者的排氣的量的變異性被減低，晶圓W的外周部背面與密封部210之間的傳熱氣體的壓力的圓周方向上的分布與因此所致的晶圓W之上浮高度的偏差被減低。
此外，傳熱氣體的排氣路徑係非限於前述的構成者而亦可為如示於圖12(b)般，去除圖12(a)的排氣溝217而使排氣孔218被更密地配置的構成。此外，亦可採如下構成：排氣孔218的下端部，不經由排氣線219與真空泵浦219連接，而開口被設於連通於處理室33之處，被設成比處理室33內的壓力高的壓力的密封部210之上表面與該上方的晶圓W之間的間隙的傳熱氣體205通過排氣孔218而流出至處理室33。
接著，說明有關利用設於密封部210的檢測孔222及壓力計223而進行的晶圓W的旋轉檢測。
在檢測孔222的排氣線219上，係具備從此 分支而連接的壓力計223。於圖13示出：在晶圓W被在處理室33內於樣品台101d之上方以非接觸而保持的狀態下利用此構成依晶圓W的旋轉以壓力計223所檢測出的壓力的變化。
圖13(a)、(b)係示出在旋轉的晶圓W之中心周圍的特定的角度位置的晶圓W的槽口位置，圖13(c)係示出在晶圓W旋轉的狀態下隨著時間的經過透過來自壓力計223的輸出信號而檢測的壓力的變化。
如示於圖13(a)，在檢測孔222之上端部的開口之上方存在晶圓W的槽口部1202的期間，係成為在檢測孔222上端的開口上方不存在將此覆蓋的晶圓W的可謂被開放的狀態。另一方面，如示於圖13(b)，旋轉的晶圓W的槽口部1202通過檢測孔222的開口上的狀態下，該開口之上方係隔著間隙而被晶圓W覆蓋。
如此，因應於伴隨晶圓W的旋轉的槽口部1202的圓周方向的角度位置的週期性的移動，而週期性產生槽口部1202通過密封部210上表面的檢測孔222之上端部的開口之上方而不存在晶圓W的被開放的期間。於如此之構成，處理室33內側被減壓維持於既定的壓力如10Pa，檢測孔222內部及排氣線219，被與動作中的真空泵浦221連通，而被設為比處理室33內側的壓力低的壓力。例如被減壓至1Pa以下的情況下，在圖13(a)的狀態係大量的氣體從處理室33及晶圓W與密封部210之間的間隙流入至檢測孔222內，此結果排氣線219內的壓 力上升。
另一方面，在圖13(b)的狀態，檢測孔222之上端部開口係被晶圓W覆蓋，處理室33內的氣體往檢測孔222內的流入係比起圖13(a)的情況成為相對小的量。晶圓W的週期性的旋轉使得往檢測孔222的氣體的流入的量及內部的壓力的值，係如示於圖13(c)，大致分為2個狀態被週期性地反復。
亦即，如圖13(a)般從晶圓W之上方視看時檢測孔222之上端部的開口與往晶圓W的槽口部1202的下方所投影的區域內重疊而存在於該區域內的期間，從被配置於與排氣線219連通之處的壓力計223所輸出的信號所檢測出的壓力，係成為比在圖13(b)的期間所檢測出者脈衝狀地高的值。針對每個成為如此的脈衝狀的值的該單位時間的次數進行計數使得可算出晶圓W的每單位時間的轉數(轉數速度)。
在本實施例，從示於圖10的壓力計223的輸出係以電壓等的信號而被發送至與壓力計223電性連接的轉數控制器224。轉數控制器224，係基於配置於其內部的運算器所接收的壓力計223的信號與從ROM、硬碟等的記憶裝置所讀出的軟體的演算法，而算出晶圓W的轉數，進行所算出的轉數與作為預先記憶於記憶裝置的資料的轉數的目標值的比較。
轉數控制器224，係判定為所算出的轉數比目標值低的情況下，對配置於傳熱氣體供應通路204上的傳 熱氣體205的流量控制閥206發出指令信號而使該開度增加而使傳熱氣體205的供應量增加。往晶圓W與靜電吸附層203之間的間隙的傳熱氣體205的供應量被增加，使得作用於晶圓W而予以旋轉的外力增加致使晶圓W的轉數增加。
另一方面，所算出的晶圓W的轉數被判定為比目標值高的情況下，依來自轉數控制器224的指令信號使傳熱氣體205的流量控制閥206的開度被減低致使傳熱氣體205的供應量降低。藉此，晶圓W的轉數被減低。
如此，在本實施例，係將如此般所檢測出的晶圓W的轉數進行反饋使得傳熱氣體205的供應被調節，從而使晶圓W的轉數被調節為期望的範圍內的值。在本實施例係在密封構材210上表面具有開口而將靜電吸附層203之中心側部分包圍並被環狀地配置的排氣溝217或複數個排氣孔218被配置於針對槽口部1202位於上方或通過的情形進行檢測的檢測孔222的開口之中心部側。
通過如此的排氣溝217或複數個排氣孔218而將被供應至靜電吸附層203之中心部與晶圓W之間的傳熱氣體205排出，使得減低從該中心部往晶圓W的外周側的處理室33內部的傳熱氣體205的流量而抑制晶圓W從中心由於從槽口部1202所流出的傳熱氣體205的反力而於水平方向發生位置偏移或其大小超過容許範圍。再者，檢測孔222係與真空泵浦221連通而被排氣使得被調成處理室33內的壓力>檢測孔221內的壓力，使槽口部 1202通過檢測孔222的開口上方而被開放的期間的來自處理室33或密封部210間隙內的氣體的流量比該開口被以晶圓W覆蓋的期間大，使得晶圓W的旋轉所致的槽口部1202的通過與其次數可被更明確地檢測。
另外，於圖14，示出不具備上述第3實施例所具備的傳熱氣體的排氣路徑的比較例。示於圖14(a)的樣品台101e，係於靜電吸附層203的密封部210，不具備示於圖10的排氣溝217、排氣孔218、檢測孔222。於密封部210之中央側的靜電吸附層203上表面配置與傳熱氣體供應通路204連通的開口，從該開口對於靜電吸附層203與晶圓W之間的間隙供應傳熱氣體205。所供應的傳熱氣體205的一部分，係在以密封部210而包圍的晶圓W背面與靜電吸附層203上表面之間的間隙的空間擴散，其餘一部分係通過密封部210與晶圓W之間的間隙而從晶圓W中心放射狀地朝向晶圓W的外周側的處理室33內部而流出。
如此的傳熱氣體205的圓周方向上的排出量的分布，係在屬晶圓W的槽口部分的WN的位置變最多。此係在靜電吸附層203的外周側部分具備密封部210且晶圓W與密封部210之間的間隙的高度比靜電吸附層203之中心側部分小，使得傳熱氣體205容易從該中心側部分往外周側的處理室33流出的情形被阻礙。於此構成，於晶圓W的槽口部1202所位於的WN的密封部210，係存在其上方未被以晶圓W的外周緣覆蓋的可謂被 開放的部分，故在因密封部210而產生的靜電吸附層203中央側部分與外周側的處理室33之間間隙被調小使得阻礙(或密封)傳熱氣體205的流通的距離變短。
為此，於位置WN傳熱氣體205的流出量比晶圓W的外周緣的其他地方局部變大使得圓周方向上不均勻或偏差變大。此流出量的偏差變大時使晶圓W偏於與從中心朝向WN者相反的方向，具有增加晶圓W上表面的面內方向上的電漿與作為處理的結果的加工後的形狀的尺寸的變異性之虞。
為此，被配置於上述第3實施例所具備的傳熱氣體的排氣路徑的密封部210上部上表面的排氣溝217或排氣孔218的開口，係晶圓W被以非接觸保持於靜電吸附層203上方的狀態下，晶圓W的半徑方向上被配置為比槽口部1202的最中央側的端部位於更中央側。再者，密封部210上表面的檢測孔222上端的開口，係旋轉的晶圓W的半徑方向上被配置於比該晶圓W的槽口部1202的最中央側的端部靠外周側，亦即被配置於比晶圓W的外周端靠中央側。
[實施例4]
利用圖15至18，而說明將在上述的實施例所說明的在樣品台上使晶圓以非接觸上浮而保持的構成應用於晶圓的搬送之例。在本例，係將使迄今所說明的實施例的樣品台101或1001，應用為對使機械臂等的載置晶圓 的臂伸縮於搬送的方向而搬送的構造體的晶圓進行保持的部分。
另外，於樣品台101及1001方面電極塊202，係電性連接高頻電源21同時配置冷媒於內部流通的冷媒流路11而連接調溫單元26，惟本例的晶圓的保持用的資料保持器102的樣品台係未連接高頻電源亦不具備冷媒流路11。樣品保持器102，係搬送晶圓中不需要予以旋轉的情況下係可具備示於圖2的實施例的樣品台101的構成，予以旋轉的情況係可具備示於圖8或9的樣品台101或圖10的樣品台1001的構成。
圖15，係示意性針對本發明的樣品搬送機相關的實施例相關的樣品保持器的構成的概略進行繪示的側面圖。圖15(a)，係示出在樣品保持器102上表面上方隔著間隙而使晶圓W上浮而非接觸保持的狀態下進行搬送的本實施例的樣品搬送機。
本圖的搬送晶圓W的樣品保持器102，係包含配置在伸縮於期望的方向的搬送臂件103的前端的樣品台，該樣品台係具備具有圓筒狀的金屬製的電極塊202及配置於其上表面的靜電吸附層203。於本例，亦將由於被供應至配置於靜電吸附層203內的未圖示的膜狀的電極的直流電力而形成並將晶圓W朝向靜電吸附層203引誘的靜電吸附力、和被供應至晶圓W與靜電吸附層203之間的氣體所致的使晶圓W分離的力予以平衡而以非接觸在靜電吸附層203上方保持搬送晶圓W。
此外，依本例的構成時，於圖15(a)的構成，使樣品保持器102之上下相反而使樣品保持器102的靜電吸附層203朝向下方的狀態下相對於其表面使晶圓W分離而以非接觸保持的狀態下，可使搬送臂件103伸縮而使樣品保持器102移動而搬送晶圓W。將如此的例示於圖15(b)。
於本實施例，在樣品保持器102上保持搬送晶圓W的期間不調節晶圓W的溫度的情況下，係被供應至樣品保持器102的靜電吸附層203表面與晶圓W之間的氣體係只要可產生上浮力者即可，不需要熱導性高，故可從更多的種類選擇氣體。
此外，將上述的實施例的樣品台101或樣品台1001與本例的樣品保持器102組合，使得可將晶圓W以非接觸在機械臂等的樣品搬送機與樣品台之間相互傳遞。利用圖16及圖17說明如此之例。
圖16及圖17，係示意性針對在示於圖1至10的實施例的將晶圓非接觸地保持的樣品台與示於圖15的實施例的樣品搬送機之間搬送晶圓的動作進行繪示的圖。另外，於此等圖中雖示出示於圖2至9的樣品台101作為例子，惟亦可應用以圖10的實施例所示的樣品台1001的構成。
圖16(a)，係針對晶圓W被在示於圖15的具有樣品保持器102及臂件103的樣品搬送機104的表面上非接觸保持而從處理室33的外部搬送至樣品台101的 靜電吸附層203之上方的狀態進行繪示的圖。在此狀態下，樣品台101的靜電吸附層203上表面與樣品保持器102的靜電吸附層203上表面或晶圓W的表面(圖面上下表面)係以成為平行或視為與此同等的方式樣品保持器102的位置或姿勢被調節。
在樣品保持器102的下方被保持的晶圓W之上下方向之中心的軸、和以下方的樣品台101的靜電吸附層203所覆蓋的晶圓W被保持的具有圓形或具有近似於視為與此同等的程度的形狀的保持面之中心軸相符或近似於視為此的程度的位置，如示於圖16(b)，晶圓W被保持的狀態下，使由於被供應至樣品保持器102的靜電吸附層203內的膜狀電極的直流電力使得樣品搬送機104對於晶圓W產生的靜電吸附力逐漸降低，而使由於被供應至樣品保持器102的靜電吸附層203表面的氣體而形成的從樣品保持台102的表面上方使晶圓W分離的力相對地比靜電吸附力大，而在樣品台101側(圖面上下方)使晶圓W一面保持非接觸狀態一面移動。
另外，於晶圓W的移動中，對於樣品台101的靜電吸附層203上表面上方供應傳熱氣體205同時對靜電吸附層203內的膜狀的電極供應直流電力，而予以作用傳熱氣體205所致的往樣品台101上方之上浮力與往下方的靜電力。從樣品台101使此等2個力作用於從上方移動來的晶圓W，而在樣品台101之上表面在予以非接觸地上浮的位置使移動停止而保持。
之後，樣品搬送機104係透過臂件103的收縮而從處理室33內部移動至真空容器20的外部，未圖示的閘閥氣密地將閘口閉塞使得處理室33被密封。在此狀態下，如示於圖16(c)，於樣品台101上方使晶圓W非接觸地上浮而於上下方向及水平方向定位的狀態下，使用利用供應至處理室33內的處理用氣體而形成的電漿43而實施配置於晶圓W上表面的膜構造的處理用的膜層的蝕刻處理。
圖17(a)，係透過未圖示的檢測器而檢測到示於圖16(c)的晶圓W上表面的處理對象的膜層的既定的蝕刻處理結束後，示意性示出以下狀態：上述閘閥被開放而樣品搬送機104從處理室33的外部使臂件103伸長而使樣品保持器102移動至使該靜電吸附膜203朝向下方的樣品台101而保持於其上部的靜電吸附膜203上方的晶圓W之上方。臂件103，係如同圖16(b)，在樣品保持器102的靜電吸附膜203的保持晶圓W的具有圓形或與此同等的形狀的保持面之上下方向之中心的軸與下方的樣品台101的靜電吸附層203的晶圓W的保持面或其上的晶圓W之中心軸相符或與此同等的位置其位置停止而保持。
接著，如示於圖17(b)，對於樣品台101的晶圓W所產生的靜電吸附力被逐漸減低，使被供應至樣品台101上的靜電吸附層203與晶圓W之間的傳熱氣體205所致的晶圓W之上浮力比靜電吸附力相對小。為此， 晶圓W係朝向圖面上上方的樣品搬送器104的樣品保持器102而移動而被送出。
本圖，係示意性針對一面使晶圓W保持非接觸狀態一面從樣品台101之上表面上方接近於樣品搬送機104的樣品保持器202而予以移動的狀態進行繪示的圖。另外，在本實施例的樣品保持機104，係將從下方移動來的晶圓W於其下表面上方接收而保持時，係對於樣品保持器102的下表面上方供應傳熱氣體205而形成的上浮力與由於被供應至配置於構成樣品保持器102下表面的靜電吸附層203內的膜狀的電極的直流電力而形成的靜電力被適切地調節，晶圓W被以非接觸狀態於樣品搬送手機104下表面以上浮的狀態而保持。
如此般樣品搬送機104保持晶圓W的狀態下，移動至處理室33的外部使得晶圓W被從處理室33搬出。圖17(c)，係示意性針對使樣品搬送機104的臂件103收縮而從樣品台101上方移動至處理室33外部的狀態進行繪示的圖。
圖18，係示意性針對利用在圖15~圖17所說明的樣品搬送機104及樣品台101而對晶圓W的表面及背面的兩面實施利用電漿下的處理之例進行繪示的圖。亦即，利用在圖15~圖17所說明的樣品台101與樣品搬送機104之間的晶圓W的傳遞的構成，維持將晶圓W非接觸保持於樣品台101及樣品搬送機104的狀態而針對晶圓W將兩面各者朝向樣品台101上方的處理室33之側而 非接觸保持，使配置於各表面的膜構造的處理對象的膜層曝露於電漿而可實施處理。
首先，如示於圖18(a)般，晶圓W係在樣品台101上表面上方採與示於圖2或圖7或圖9的實施例同樣的方式而被以非接觸的狀態且以使晶圓W的A面朝向形成電漿的空間(朝向處理室33之上方)狀態而保持，電漿被形成於處理室33內並使用此而實施在A面上預先形成的膜構造的處理。之後，晶圓W相對於進入處理室33內的示於圖15至17的樣品搬送機104的樣品保持器102下表面與該下表面隔著間隙而被以非接觸狀態傳遞，透過往樣品搬送機104的處理室33的退出從而被搬出至處理室33外。
之後，使晶圓W上下反轉(未圖示)，再度與樣品搬送機104的樣品保持器104的下表面隔著間隙而使晶圓W在使該下表面與B面對向的狀態下被非接觸保持，被搬入至處理室33內部，於樣品台101上表面上方維持非接觸狀態而傳遞。並且，晶圓W被使B面朝向形成電漿的空間(朝向處理室33之上方)而保持的狀態下，如示於圖18(b)，電漿被形成於處理室33內並使用此而實施在B面上預先形成的膜構造的處理。
在上述的構成係晶圓W的面向電漿的上表面的膜構造被透過電漿而處理的期間，下表面係與其下方的樣品台101上表面以非接觸狀態而在其上方被保持，故抑制由於先實施的面的處理而形成的膜構造的形狀在後實施 的面的處理中與樣品台101接觸而使得形狀變化而損及良率或表面被汙染。作成如此，使得可一面抑制晶圓W的表面的汙染、處理的良率的降低等一面對晶圓W之上下的2面實施利用電漿的處理。
另外，在處理室33的外使晶圓W上下反轉的手段方面，晶圓W的A面的處理結束後，將晶圓W收納於可收納晶圓W的收容器內並重新使該收容器之上下反轉而設置後，將晶圓W再度以樣品搬送機104非接觸保持而從收容器取出亦可。此情況下，收容器，係優選為把持晶圓的外周附近的構造。
〔產業利用性〕
本發明，係不限定於上述的實施例，亦可轉用於一面抑制異物的發生，一面需要精密的晶圓溫度管理的其他裝置。例如，應亦有益於一面高溫加熱晶圓一面進行處理的灰化裝置、濺鍍裝置、離子植入裝置等。

Claims (14)

  1. 一種電漿處理裝置，具備：處理室，其配置於真空容器內部，在內側形成電漿；樣品台，其配置於前述處理室內，在上表面配置被利用前述電漿而處理的晶圓；溫度調節器，其配置於前述樣品台的內部，供於調節該樣品台的溫度；介電體製的膜，其構成前述樣品台的前述上表面，在內側具備膜狀的電極；凸部，其配置於此介電體製的膜之上表面的外周側的區域，將該上表面之中央側的區域環狀地包圍而配置；導入口，其配置於前述介電體製的膜之上表面之中央側的區域，供於在載置前述晶圓的狀態下將氣體導入於該晶圓之間的間隙；電源，其對前述介電體製的膜內的前述電極，供應形成吸附配置於上方的前述晶圓的靜電力的電力；控制器，其對來自前述電源的電力與來自前述導入口的氣體的量進行調節，將前述晶圓在前述介電體製的膜上方非接觸地保持；介電體製的環體，其環狀地配置於前述介電體製的膜的外周側，在前述晶圓被配置於該介電體製的膜上的狀態下將前述晶圓包圍；環狀的電極，其在前述環體內被配置於包圍前述晶圓的外周的位置，被賦予與前述晶圓的外周緣相同的極性。
  2. 一種電漿處理裝置，具備：處理室，其配置於真空容器內部，在內側形成電漿；樣品台，其配置於前述處理室內，在上表面配置被利用前述電漿而處理的晶圓；溫度調節器，其配置於前述樣品台的內部，供於調節該樣品台的溫度；介電體製的膜，其構成前述樣品台的前述上表面，在內側具備膜狀的電極；凸部，其配置於此介電體製的膜之上表面的外周側的區域，將該上表面之中央側的區域環狀地包圍而配置；導入口，其配置於前述介電體製的膜之上表面之中央側的區域，供於在載置前述晶圓的狀態下將氣體導入於該晶圓之間的間隙；電源，其對前述介電體製的膜內的前述電極，供應形成吸附配置於上方的前述晶圓的靜電力的電力；控制器，其對來自前述電源的電力與來自前述導入口的氣體的量進行調節，將前述晶圓在前述介電體製的膜上方非接觸地保持；其中，一面使前述晶圓旋轉，一面將該晶圓非接觸地保持。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其在前述晶圓的處理的實施前或實施後，實施在前述晶圓被非接觸地保持的狀態下變更前述晶圓的溫度的程序。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，前述控制器在前述晶圓的處理中將前述晶圓非接觸地保持。
  5. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其具備溝部，該溝部被在前述介電體膜之上表面的圓周方向上圓弧狀地配置於前述凸部之上表面，前述氣體在內側流動。
  6. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其具備複數個第1排氣口、第2排氣口和壓力檢測器，該複數個第1排氣口被配置於前述介電體製的膜上表面的前述導入口的外周側，排出前述氣體，該第2排氣口係在前述介電體製的膜上表面的前述第1排氣口的外周側，亦即在比前述被載置而旋轉的前述晶圓的外周緣靠中心側，被配置於比該晶圓的槽口部之中央側端部靠外周側，排出前述處理室內的氣體，該壓力檢測器被連通於與該第2排氣口連通的排氣路徑而配置，對前述排氣路徑內的壓力的變化進行檢測，前述控制器使用利用來自前述壓力檢測器的輸出而檢測的晶圓的轉數，調節前述氣體的供應。
  7. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中，在前述晶圓被非接觸地保持於前述介電體製的膜上方的狀態下，前述處理室內的壓力被設為，比前述凸部的內側的前述介電體製的膜與前述晶圓之間的間隙的壓力低，且比前述凸部與前述晶圓之間隙的壓力高。
  8. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其中，前述複數個第1排氣口分別被以從前述樣品台之中心隔半徑方向的既定的距離，配置於繞該中心相等的角度的位置。
  9. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置，其具備在前述凸部上表面具有開口而被繞前述中心環狀地配置的溝部，前述複數個第1排氣口被配置於前述溝部內面。
  10. 一種電漿處理方法，在被配置於真空容器內部的處理室內並在內側具備溫度調節器的樣品台上配置作為處理對象的晶圓，在前述處理室內形成電漿而處理前述晶圓，前述晶圓被配置於前述樣品台上的狀態下，在被將構成此樣品台之上表面的介電體製的膜之中央側的區域環狀地包圍而配置的凸部的內側的前述中央側的區域，對與晶圓之間的間隙導入氣體，同時對被配置於前述介電體製的膜的內部的膜狀的電極供應電力而形成將前述晶圓吸附的靜電力，一面將前述電力與前述氣體的量進行調節而在前述介電體製的膜上方非接觸地保持前述晶圓，一面將前述樣品台的溫度調節為既定的範圍內的值，一面使前述晶圓旋轉一面將該晶圓非接觸地保持。
  11. 一種電漿處理方法，在被配置於真空容器內部的處理室內並在內側具備溫度調節器的樣品台上配置作為處理對象的晶圓，在前述處理室內形成電漿而處理前述晶圓，前述晶圓被配置於前述樣品台上的狀態下，在被將構成此樣品台之上表面的介電體製的膜之中央側的區域環狀地包圍而配置的凸部的內側的前述中央側的區域，對與晶圓之間的間隙導入氣體，同時對被配置於前述介電體製的膜的內部的膜狀的電極供應電力而形成將前述晶圓吸附的靜電力，一面將來自前述電源的電力與來自前述導入口的氣體的量進行調節而在前述介電體製的膜上方非接觸地保持前述晶圓，一面將前述樣品台的溫度調節為既定的範圍內的值，前述介電體製的膜內的前述電極具備被賦予不同的極性的複數個膜狀的電極，在利用前述電漿的前述晶圓的處理中，相同的極性被賦予此等複數個電極，在未形成前述電漿的狀態下，被賦予不同的極性。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之電漿處理方法，其係在前述晶圓的處理的實施前或實施後，實施在將前述晶圓非接觸地保持的狀態下變更前述晶圓的溫度的程序。
  13. 如申請專利範圍第10或11項之電漿處理方法，其係在將前述晶圓非接觸地保持的狀態下，實施該晶圓的處理。
  14. 如申請專利範圍第11項之電漿處理方法，其中，在利用前述電漿下的前述晶圓的處理中，相同的值的電壓被施加於前述複數個電極。
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