(57)【要約】【課題】プラズマによる接合層の消耗を抑制する。【解決手段】載置台は、基台と、基台上に設けられた基板載置部材と、基台と基板載置部材とを接合する接合層と、接合層の外周面が面する空間に配置され、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材と、を有する。【選択図】図２
2020119997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、
前記基台上に設けられた基板載置部材と、
前記基台と前記基板載置部材とを接合する接合層と、
前記接合層の外周面が面する空間に配置され、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材と、
を有する、載置台。
【請求項２】
前記保護部材は、多孔質体で形成される、請求項１に記載の載置台。
【請求項３】
前記保護部材は、繊維状素材及び／又はスポンジで形成される、請求項１に記載の載置台。
【請求項４】
前記保護部材は、メッシュ、不織布、撚糸及び／又は織物で形成される、請求項１に記載の載置台。
【請求項５】
前記保護部材は、フッ素を含有する樹脂材料から形成される、請求項１〜４のいずれか一つに記載の載置台。
【請求項６】
前記保護部材は、前記基台及び前記基板載置部材の熱膨張又は熱収縮を吸収する方向に伸縮する弾性を有する、請求項１〜５のいずれか一つに記載の載置台。
【請求項７】
前記基台は、前記基板載置部材の外側に隆起部を備え、
前記保護部材は、圧縮された状態で前記隆起部の内周面と前記基板載置部材の外周面とによって形成される隙間に配置される、請求項１〜６のいずれか一つに記載の載置台。
【請求項８】
プラズマが生成される処理容器と、
前記処理容器内に配置される、請求項１〜７のいずれか一つに記載の載置台と、 
を有する、基板処理装置。
【請求項９】
基台と、前記基台上に設けられた基板載置部材と、前記基台と前記基板載置部材とを接合する接合層とを有する載置台における、前記接合層を保護する保護方法であって、
前記接合層の外周面が面する空間に、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材を配置する、保護方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、載置台、基板処理装置及び保護方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウエハなどの基板に対してプラズマ処理等の基板処理を行う基板処理装置が知られている。このような基板処理装置は、基台と基板載置部材との間に、基台と基板載置部材とを接合する接合層を有する。接合層は、プラズマにより外周面から消耗する。基板処理装置では、接合層が消耗して外周面が減少すると空間が発生し、空間が発生した部分の温度制御が不均一となり、エッチング特性の面内の均一性が低下する。そこで、基板処理装置では、基台と基板載置部材との間の、接合層の外周面が面する隙間にＯリングを設けてプラズマの侵入を遮断して、接合層を保護している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−５３４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、プラズマによる接合層の消耗を抑制することができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による載置台は、基台と、前記基台上に設けられた基板載置部材と、前記基台と前記基板載置部材とを接合する接合層と、前記接合層の外周面が面する空間に配置され、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、プラズマによる接合層の消耗を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、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２】図２は、図１のプラズマ処理装置における載置台の要部構成の一例を示す概略断面図である。
【図３】図３は、メッシュ素材で形成された保護部材の構造の一例を示す図である。
【図４】図４は、基台と静電チャックとの間の隙間に保護部材を配置した一例を示す図である。
【図５】図５は、基台と静電チャックとの間の隙間に保護部材を配置した他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
従来、半導体ウエハなどの基板に対してプラズマ処理等の基板処理を行う基板処理装置が知られている。このような基板処理装置は、基台と基板載置部材との間に、基台と基板載置部材とを接合する接合層を有する。基板処理装置では、プラズマにより接合層が外周面から消耗する。基板処理装置では、接合層が消耗して外周面が減少すると空間が発生し、空間が発生した部分の温度制御が不均一となり、エッチング特性の面内の均一性が低下する。そこで、基板処理装置では、基台と基板載置部材との間の、接合層の外周面が面する隙間にＯリングを設けてプラズマの侵入を遮断して、接合層を保護している（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
ところで、Ｏリングは、真空引きが行われる際に、吸引を受けて基台と基板載置部材との間の、接合層の外周面が面する隙間から飛び出すことがある。また、Ｏリングは、基台及び基板載置部材の熱膨張又は熱収縮の負荷を受けて基台と基板載置部材との間の、接合層の外周面が面する隙間から飛び出すこともある。さらに、Ｏリングは、Ｏリング自体の熱膨張により基台と基板載置部材との間の、接合層の外周面が面する隙間から飛び出すこともある。Ｏリングが飛び出すと、当該隙間へプラズマが侵入して接合層の外周面に到達してしまう。その結果、プラズマにより接合層が消耗する虞がある。
【００１１】
［プラズマ処理装置の構成］
最初に、基板処理装置について説明する。基板処理装置は、基板に対してプラズマ処理を行う装置である。本実施形態では、基板処理装置を、基板である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）に対してプラズマエッチングを行うプラズマ処理装置とした場合を例に説明する。
【００１２】
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１００の構成を示す概略断面図である。図１に示すように、プラズマ処理装置１００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を有する。処理容器１は、円筒状であり、例えばアルミニウム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は、ウエハＷを処理容器１内に搬入又は搬出するための開口部３と、気密にシールする封止体を介して開閉可能なゲートバルブ４とを有する。封止剤とは、例えば、Ｏリングである。
【００１３】
図１には示されていないが、処理容器１には、ゲートバルブ４を介して、ロードロック室が連設される。ロードロック室には、搬送装置が設けられる。搬送装置は、ウエハＷを処理容器１内に搬入又は搬出する。
【００１４】
また、処理容器１は、側壁底部に、開口して処理容器１内を減圧するための排出口１９を有する。排出口１９は、例えばバタフライ・バルブなどの開閉弁を介して図示しない真空排気装置に接続される。真空排気装置とは、例えば、ロータリーポンプ又はターボ分子ポンプである。
【００１５】
また、処理容器１内には、ウエハＷを支持する載置台２が設けられている。載置台２は、基台１０及び静電チャック（ＥＳＣ:Electrostatic  chuck）９を含んでいる。
【００１６】
基台１０は、略円柱状に形成され、導電性の金属、例えばアルミニウムで構成されている。基台１０は、下部電極としての機能を有する。基台１０は、基台支持台５によって支持されている。基台支持台５は、略円柱状に形成され、導電性の金属、例えばアルミニウムで構成されている。基台支持台５は、冷却媒体を内部に留める冷媒ジャケット６が内部に設けられる。冷媒ジャケット６には、冷却媒体を冷媒ジャケット６に導入するための流路７１と、冷却媒体を排出するための流路７２とが、処理容器１の底面に気密に貫通して設けられる。冷媒ジャケット６には、チラー７０から流路７１、７２を介して所定温度の冷媒が循環供給される。これにより、基台支持台５及び基台１０が所定の温度に制御される。
【００１７】
なお、以下では、冷媒ジャケット６が基台支持台５の内部に設けられる場合を例に説明するが、これに限定されるものではない。例えば、冷媒ジャケット６が、基台１０の内部に設けられても良い。
【００１８】
基台１０には、整合器１１を介して高周波電源１２が接続されている。高周波電源１２は、プラズマ発生用のものであり、この高周波電源１２からは所定の周波数（例えば、１３．５６ＭＨｚ又は４０ＭＨｚ）の高周波電力が載置台２の基台２ａに供給されるように構成されている。
【００１９】
静電チャック９は、例えば、セラミック（線熱膨張率；略７．１×１０−６（ｃｍ／ｃｍ／度））で形成される。静電チャック９は、電極板９ｂとヒーター９ａとを内部に有する。静電チャック９は、上面が平坦な円盤状に形成され、当該上面がウエハＷの載置される載置面とされている。電極板９ｂは、導電線２５の一端側に接続され、導電線２５の他端側が給電棒２６に接続される。導電線２５は、基台１０に内蔵されたテフロン（登録商標）等の絶縁部材により周囲を覆われる。給電棒２６は、例えば、銅で形成され、２００Ｖ〜３ＫＶの高電圧を給電する。また、給電棒２６は、処理容器１の底面に気密かつ絶縁して貫通され、電磁スイッチ２８を介して直流電源２７に接続される。また、電磁スイッチ２８は図示しない装置を制御する制御信号によりＯＮ又はＯＦＦされる。そして、電極板９ｂに直流電源２７からの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が吸着されるように構成されている。静電チャック９は、基板載置部材の一例である。
【００２０】
また、静電チャック９の周縁部には、静電チャック９の載置面に載置されたウエハＷを囲むようにエッジリング２１が配置されている。エッジリング２１は、例えば、石英で形成されている。なお、エッジリング２１は、フォーカスリングとも呼ばれる。
【００２１】
基台１０と静電チャック９とは、接合層２０によって接合されている。そして、接合層２０の外周面が面する空間には、保護部材２２が配置されている。保護部材２２は、プラズマから接合層２０を保護する部材である。接合層２０及び保護部材２２の構造については、後述する。
【００２２】
また、基台１０と基台支持台５と接合層２０と静電チャック９には、貫通穴１６が設けられる。貫通穴１６の内部には、電気的に抵抗又はインダクタンスを介して接地されたプッシャーピン１５が設けられる。プッシャーピン１５は、処理容器１を気密にするとともに伸縮可能としたべローズ１７を介して上下移動手段となるエアーシリンダ１８に接続される。また、プッシャーピン１５は、ロードロック室の搬送装置よりウエハＷの受渡しを行い、静電チャック９にウエハＷを接離する際に、エアーシリンダ１８により上下移動する。
【００２３】
基台１０及び静電チャック９には、伝熱媒体をウエハＷの裏面に均一に供給するための貫通穴１３ａが複数設けられる。貫通穴１３ａは、貫通穴１３ａにかかるＨｅガスの圧力を均一にするためのガス溜め室１３に接続される。ガス溜め室１３は、伝熱媒体を処理容器１の外部より導入するための供給管１４に接続される。伝熱媒体とは、例えば、不活性ガスとしてのＨｅガスである。ただし、これに限定されるものではなく、任意のガスを用いて良い。
【００２４】
一方、基台１０の上方には、上部電極５０が設けられている。上部電極５０は、電気的に接地される。上部電極５０には、ガス供給管５１を介して処理ガスが供給され、上部電極５０の底壁に複数個穿設された放射状の小穴５２よりウエハＷ方向に処理ガスが放出される。ここで、高周波電源１２がＯＮにされることで、放出された処理ガスによるプラズマが上部電極５０とウエハＷとの間に生成される。
【００２５】
上記構成のプラズマ処理装置１００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１００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。
【００２６】
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１００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１００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。
【００２７】
記憶部９３には、プラズマ処理装置１００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１００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）などに格納された状態のものを利用することも可能である。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、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。
【００２８】
［載置台の要部構成］
次に、図２を参照して、載置台２の要部構成について説明する。図２は、図１のプラズマ処理装置１００における載置台２の要部構成の一例を示す概略断面図である。図２に示すように、載置台２は、基台１０と、基台１０上に配置された静電チャック９とを有する。
【００２９】
基台１０は、略円柱状に形成されており、表面に溶射膜１０ａを有している。溶射膜１０ａは、基台１０の表面が処理容器１の内部に直接露出しないように、基台１０の表面を覆っている。溶射膜１０ａは、例えば、Ａｌ２Ｏ２やＹ２Ｏ３で形成されている。基台１０の周辺部分には、中央部分１０ｂよりも高さが高い隆起部１０ｃが形成されている。
【００３０】
基台１０の中央部分１０ｂ上には、静電チャック９が配置されている。静電チャック９は、上面が平坦な円盤状に形成され、当該上面がウエハＷの載置される載置面とされている。また、静電チャック９の外周面と基台１０の隆起部１０ｃの内周面との間には、縦方向に延在する隙間６１が形成されている。
【００３１】
静電チャック９の周縁部には、静電チャック９の載置面に載置されたウエハＷを囲むようにエッジリング２１が配置されている。エッジリング２１は、下面が基台１０の隆起部１０ｃの上面から離間した状態となるように静電チャック９の周縁部に配置されている。すなわち、エッジリング２１の下面と基台１０の隆起部１０ｃの上面との間には、横方向に延在し且つ隙間６１に連続する隙間６２が形成されている。これにより、隙間６２から隙間６１に至るラビリンス経路が構築されるので、プラズマが、隙間６１へ侵入することが抑制される。
【００３２】
基台１０と静電チャック９とは、接合層２０によって接合されている。接合層２０は、静電チャック９と基台１０とを接合し、静電チャック９と基台１０との間の熱伝導を行う。接合層２０の外周面は、基台１０の隆起部１０ｃの内周面と静電チャック９の外周面との間の隙間６１に面している。
【００３３】
接合層２０の外周面が面する空間、すなわち、基台１０の隆起部１０ｃの内周面と静電チャック９の外周面との間の隙間６１には、保護部材２２が配置されている。保護部材２２は、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する部材で形成されている。
【００３４】
ところで、プラズマ処理装置１００では、プラズマエッチングが行われる場合に、プラズマ中のラジカルがエッジリング２１を回り込んで、隙間６１へ侵入することがある。これにより、接合層２０が外周面から消耗する。プラズマ処理装置１００では、接合層２０が消耗して外周面が減少すると、接合層２０の外周面の部分に空間が発生する。そして、プラズマ処理装置１００では、空間が発生した部分の静電チャック９の温度制御が不均一となり、エッチング特性の面内の均一性が低下する。
【００３５】
このため、従来、プラズマ処理装置１００では、定期的にメンテナンスを行う。例えば、プラズマ処理装置１００では、接合層２０の消耗に応じて、静電チャック９を交換して、接合層２０を再形成するなどのメンテナンスを行う。プラズマ処理装置１００では、短い期間でメンテナンスが必要となると、メンテナンスの手間が多くなり、プラズマ処理装置１００の維持費用も高くなる。また、プラズマ処理装置１００では、短い期間でメンテナンスが必要となると、プラズマ処理を実施できないダウンタイムも多くなり、生産性も低下する。
【００３６】
そこで、プラズマ処理装置１００では、図２に示したように、隙間６１に、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材２２を配置する。保護部材２２は、複数の細孔が不規則に分布した多孔質体で形成してもよい。保護部材２２は、例えば、メッシュ、不織布、撚糸、織物等の繊維状素材や、スポンジ等、あるいは繊維状素材とスポンジ等を組み合わせて形成してもよい。
【００３７】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１００では、隙間６１に、メッシュ素材で形成された保護部材２２を配置する。保護部材２２は、例えば、フッ素を含有する樹脂材料をメッシュ状に絡ませて形成される。フッ素を含有する樹脂材料としては、例えば、テフロン（登録商標）が用いられる。
【００３８】
図３は、メッシュ素材で形成された保護部材２２の構造の一例を示す図である。保護部材２２は、図３に示すように、複数の細孔が不規則に形成されたメッシュ状の構造を持ち、複数の細孔の内壁面にラジカルを衝突させて失活させる性質を有する。
【００３９】
本実施形態に係るプラズマ処理装置１００では、隙間６１に、メッシュ素材で形成された保護部材２２を配置することにより、接合層２０の消耗を抑制することができる。これは、メッシュ素材がラジカルを失活させることで、接合層２０の外周面付近のラジカルの密度が減り、消耗の進行速度が減少するためであると考えられる。
【００４０】
保護部材２２は、圧縮された状態で隙間６１に配置される。これにより、保護部材２２における複数の細孔の径が減少するので、ラジカルの失活が促進され、接合層２０の消耗がより効率的に抑制される。
【００４１】
［載置台の組み立て手順］
次に、本実施形態に係る載置台２の組み立て手順について説明する。まず、基台１０と静電チャック９とを接合層２０によって接合する。続いて、接合層２０の外周面が面する空間（例えば、図２に示す隙間６１）に、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有する保護部材２２を配置する。これにより、図２に示した載置台２が完成する。なお、接合層２０の外周面が面する空間に保護部材２２を配置する工程は、接合層２０を保護する保護方法の一例である。
【００４２】
上述したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１００はラビリンス経路を備えているため、保護部材２２は、このラビリンス経路の終端又はその近傍である隙間６１に配置される。これにより、ラビリンス経路を通過するラジカルを効率的に失活させることができる。ただし、プラズマ処理装置１００がラビリンス経路を備えていない場合であっても、保護部材２２を接合層２０の外周面が面する空間に配置することで、ラジカルを失活させることができる。
【００４３】
なお、保護部材２２がＯリングのように通気性を有さない場合、保護部材２２と接合層と２０の間に存在するガスが、処理容器１の真空引きによる吸引を受けると、保護部材２２が隙間６１から飛び出す可能性がある。そこで、保護部材２２は、保護部材２２と接合層２０との間に存在するガスを通過させる通気性を有することが好ましい。これにより、保護部材２２が隙間６１から飛び出す事態が回避され、当該隙間６１へプラズマが侵入して接合層２０の外周面に到達することを抑制することができる。
【００４４】
さらに、保護部材２２は、基台１０及び静電チャック９の熱膨張又は熱収縮を吸収する方向に伸縮する弾性を有することが好ましい。これにより、保護部材２２が基台１０及び静電チャック９の熱膨張又は熱収縮の負荷を受けて隙間６１から飛び出す事態が回避され、当該隙間６１へプラズマが侵入して接合層２０の外周面に到達することを抑制することができる。
【００４５】
以上、実施形態に係るプラズマ処理装置１００は、基台１０と、基台１０上に配置され、プラズマ処理の対象となるウエハＷが載置される静電チャック９と、基台１０と静電チャック９とを接合する接合層２０と、保護部材２２とを有する。保護部材２２は、隙間６１に配置され、ラジカルを失活可能で且つ通気性を有するように形成されている。これにより、プラズマ処理装置１００は、プラズマによる接合層２０の消耗を抑制することができる。この結果、プラズマ処理装置１００は、接合層２０のメンテナンスの手間を軽減でき、プラズマ処理装置１００の維持費用を安くできる。また、プラズマ処理装置１００では、プラズマ処理を実施できないダウンタイムも少なくなり、生産性の低下を抑制できる。
【００４６】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００４７】
例えば、保護部材２２は、基台１０の中央部分１０ｂと静電チャック９との間に、接合層２０が面する隙間が存在する場合、当該隙間に配置されてもよい。図４は、基台１０と静電チャック９との間の隙間に保護部材２２を配置した一例を示す図である。図４に示す接合層２０の外周面は、静電チャック９の外周面よりも径方向の内側に位置している。このため、基台１０の中央部分１０ｂと静電チャック９との間に、接合層２０が面する隙間が形成されている。保護部材２２は、基台１０の中央部分１０ｂと静電チャック９との間の、接合層２０が面する隙間に配置されている。
【００４８】
また、保護部材２２は、基台１０の周辺部分に隆起部１０ｃが形成されていない場合にも、基台１０と静電チャック９との間の、接合層２０が面する隙間に配置され得る。図５は、基台１０と静電チャック９との間の隙間に保護部材２２を配置した他の一例を示す図である。図５に示す接合層２０の外周面は、静電チャック９の外周面よりも径方向の内側に位置している。このため、基台１０と静電チャック９との間に、接合層２０が面する隙間が形成されている。また、図５に示す基台１０は、上面が平坦な円盤状に形成されており、上面の中央部分に静電チャック９が配置され、上面の周辺部分にエッジリング２１が配置されている。すなわち、基台１０の周辺部分に隆起部１０ｃ（図２及び図４参照）が形成されていない。このような場合にも、保護部材２２は、基台１０と静電チャック９との間の、接合層２０が面する隙間に配置されている。
【符号の説明】
【００４９】
１  処理容器
２  載置台
９  静電チャック
１０  基台
２０  接合層
２２  保護部材
１００  プラズマ処理装置
【図１】
2020119997.tif 000003
【図２】
2020119997.tif 000004
【図３】
2020119997.tif 000005
【図４】
2020119997.tif 000006
【図５】
2020119997.tif 000007