(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉塞空間を有する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配設され、基板が載置されるとともに、載置される基板よりも外周部が外側に張り出すように形成された基台と、前記基台上に載置された基板を吸着して固定する吸着手段と、前記処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧する排気手段と、前記基台に高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置であって、
環状且つ板状に形成され、前記基台の外周部に載置可能に構成されるとともに、前記基台の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって、前記基台上の基板との間に隙間が形成された状態でこの基板の外周側縁部上面を覆う保護部材と、
前記処理チャンバ内に配設され、前記保護部材を支持する支持手段と、
前記基台及び支持手段のいずれか一方を昇降させ、その昇降途中で、前記支持手段によって支持された保護部材を前記基台の外周部に載置する昇降手段とを備え、
前記保護部材の下面には、この保護部材が前記基台上に載置される際に前記基台の外周部と係合する少なくとも３つの第１突起が第１ピッチ円上に形成され、
前記第１ピッチ円は、その中心が前記保護部材の中心軸と同軸に設定され、
前記支持手段は、前記保護部材が載置されてその下面を支持する支持部材から構成され、
前記保護部材には、前記第１ピッチ円よりも大きい第２ピッチ円上に設けられた少なくとも３つの第２突起、及び、前記第２突起と係合可能に構成され、長手方向が前記第２ピッチ円の中心に向くように設けられた少なくとも３つの長穴の内のいずれか一方が形成されるとともに、前記支持部材には、前記第２突起及び長穴の他方が形成され、
前記第２ピッチ円は、その中心が前記基台の中心軸と同軸に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
閉塞空間を有する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配設され、基板が載置されるとともに、載置される基板よりも外周部が外側に張り出すように形成された基台と、前記基台上に載置された基板を吸着して固定する吸着手段と、前記処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧する排気手段と、前記基台に高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置であって、
環状且つ板状に形成され、前記基台の外周部に載置可能に構成されるとともに、前記基台の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって、前記基台上の基板との間に隙間が形成された状態でこの基板の外周側縁部上面を覆う保護部材と、
前記処理チャンバ内に配設され、前記保護部材を支持する支持手段と、
前記基台及び支持手段のいずれか一方を昇降させ、その昇降途中で、前記支持手段によって支持された保護部材を前記基台の外周部に載置する昇降手段とを備え、
前記保護部材の下面には、この保護部材が前記基台上に載置される際に前記基台の外周部と係合する少なくとも３つの第１突起が第１ピッチ円上に形成され、
前記第１ピッチ円は、その中心が前記保護部材の中心軸と同軸に設定され、
前記支持手段は、前記保護部材の下方に配置されて前記処理チャンバの底面に載置される下部部材と、前記下部部材と保護部材とを接続する接続部材とから構成され、
前記下部部材には、第２ピッチ円上に設けられた少なくとも３つの第２突起、及び、前記第２突起と係合可能に構成され、長手方向が前記第２ピッチ円の中心に向くように設けられた少なくとも３つの長穴の内のいずれか一方が形成されるとともに、前記処理チャンバの底面には、前記第２突起及び長穴の他方が形成され、
前記第２ピッチ円は、その中心が前記基台の中心軸及び第１ピッチ円の中心と同軸に設定され、
前記昇降手段は、前記基台を昇降させ、その昇降途中で、前記処理チャンバの底面に載置された、前記保護部材，接続部材及び下部部材からなる構造体を前記基台上に載置し、前記基台上に載置された前記構造体を前記処理チャンバの底面に載置するように構成されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記基台は、前記電力供給手段によって高周波電力が供給される電極と、前記電極上に設けられ、前記電極の外周部が外側に張り出すように外径がこの電極の外径よりも小径に形成された絶縁体と、環状且つ板状に形成され、環内部に前記絶縁体のみ若しくは前記絶縁体及び基板のみが位置するように前記電極上に設けられる環状部材とを備え、前記絶縁体上に前記基板が載置されるように構成され、
前記保護部材は、その第１突起が前記環状部材の外周部と係合してこの環状部材上に載置されるように構成され、
前記保護部材，環状部材及び絶縁体は、線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃の材料からそれぞれ構成されてなることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理チャンバ内に所定の処理ガスを供給してプラズマ化し、プラズマ化した処理ガスによって処理チャンバ内の基板を処理するプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理の一例としてエッチング処理がある。このエッチング処理は、エッチング対象となる基板を処理チャンバ内に配置された基台上に載置した後、前記処理チャンバ内にエッチングガスを供給してプラズマ化するとともに、前記基台にバイアス電位を与えることによって実施される。
【０００３】
ところで、エッチング対象となる基板には、その外周側縁部上面にレジスト膜が形成されていないものもあり、このような場合には、基板の外周側縁部上面の、レジスト膜が形成されていない部分がエッチングされてしまう。そして、従来、このような不都合を防止可能な装置として、例えば、図８及び図９に示すようなプラズマエッチング用治具１００がある（特開２００７−１５００３６号公報参照）。
【０００４】
このプラズマエッチング用治具１００は、同図８及び図９に示すように、リング状の部材から構成されており、基板Ｋの外径よりも内径が大きく形成され、環内部に基板Ｋが収容される収容部１０１と、この収容部１０１の内側に形成され、基板Ｋの外周端部上面に当接可能な当接部１０２と、この当接部１０２から内側に張り出すように形成され、基板Ｋの上面から間隔を隔てた上方位置に設けられる張出部１０３とを備える。
【０００５】
このプラズマエッチング用治具１００によれば、基板Ｋのエッチング時に、基板Ｋの外周端部上面に当接部１０２が当接するように当該治具１００が配置され、基板Ｋの外周側縁部上面が張出部１０３及び当接部１０２によって覆われるので、基板Ｋの外周側縁部上面については、基台１０５に与えられたバイアス電位によるイオン入射が防止され、エッチングが防止される。
【０００６】
しかしながら、このようなプラズマエッチング用治具１００を基板Ｋの上面に配置すると、基板Ｋの外周側縁部上面の、前記張出部１０３によって覆われた部分の近傍では、バイアス電位が均一にかかり難くなるので、基板Ｋに対しイオンが垂直に入射せず、斜めに入射し易くなり、図１２に示すように、エッチングによって形成される穴Ｈや溝Ｈの側壁が基板Ｋに対し垂直ではなく、例えば、傾斜角度αやβで傾斜して、高精度なエッチング形状を得ることができないという問題を生じる。尚、図１２では、傾斜しているときの側壁を実線で、垂直なときの側壁を二点鎖線で示す。また、符号Ｍはマスクを示している。
【０００７】
このため、前記プラズマエッチング用治具１００は、基台１０５及び基板Ｋと同軸となるように高精度に配置されている必要がある。即ち、図８乃至図１１に示すように、基板Ｋの外周端と、これから一定寸法ｄだけ内側に寄った部分との間は低精度なエッチング形状しか得られないとしても、前記一定寸法ｄだけ内側に寄った部分よりも中心側の領域Ｒ（φＤの領域）については、高精度なエッチング形状が要求されるところ、当該治具１００の配置精度が低いと、前記領域Ｒと、治具１００（前記張出部１０３）によって覆われた部分の近傍で高精度なエッチング形状を得ることができない領域Ｓとが重なることがあり、前記領域Ｒであっても、低精度なエッチング形状しか得られない場合があるため、前記治具１００は、基台１０５及び基板Ｋと同軸となるように高精度に配置されていなければならない。尚、図８及び図９は、プラズマエッチング用治具１００の配置精度が高い場合を、図１０及び図１１は、プラズマエッチング用治具１００の配置精度が低い場合をそれぞれ示している。
【０００８】
そこで、本願発明者らは、基板Ｋの外周側縁部上面を覆う部材の位置決め精度を高めることが可能なエッチング装置として、図１３及び図１４に示すようなものを提案している。このエッチング装置１００は、同図１３及び図１４に示すように、閉塞空間を有する処理チャンバ１１と、エッチング対象となるシリコン基板Ｋを保持する基板保持装置８０と、基板保持装置８０の基台８１を昇降させる昇降シリンダ８５と、基板保持装置８０により保持されたシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆う保護部材９０と、保護部材９０を支持する支持体９１と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置４０と、処理チャンバ１１内に処理ガスを供給するガス供給装置４５と、処理チャンバ１１内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置５０と、基板保持装置８０の電極８２に高周波電力を供給する高周波電源５５などを備えて構成される。
【０００９】
前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する円筒状の下部容器１２及び上部容器１３から構成されており、上部容器１３は、下部容器１２よりも小さく形成され、下部容器１２の上面中央部に配設される。また、下部容器１２の底面には２つの位置決めピン１９が立設されている。
【００１０】
前記基板保持装置８０は、円板状をした電極８２と、電極８２の上面に形成され、シリコン基板Ｋが上面に載置される絶縁体８３とから構成される基台８１と、電極８２に直流電圧を印加する直流電源８４とを備え、直流電源８４によって電極８２に直流電圧を印加することによりシリコン基板Ｋと絶縁体８３との間に吸着力を生じさせてシリコン基板Ｋを吸着，保持する。前記電極８２及び絶縁体８３は、絶縁体８３上に載置されるシリコン基板Ｋよりも外周部が外側に張り出すように外径がシリコン基板Ｋの外径よりも大径に形成される。尚、前記基台８１は前記下部容器１２内に配置される。
【００１１】
前記昇降シリンダ８５は、前記電極８２の下面に接続しており、前記基台８１を上昇端位置と下降端位置（待機位置）との間で昇降させる。
【００１２】
前記保護部材９０は、環状且つ板状に形成され、前記基台８１（絶縁体８３）の外周部に載置可能に構成される。また、この保護部材９０は、基台８１の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって基台８１上のシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆うようになっている。
【００１３】
前記支持体９１は、前記保護部材９０の下方に配置されて下部容器１２の底面に載置される環状且つ板状の下部部材９２と、下部部材９２の上面と保護部材９０の下面とを接続する棒状の接続部材９４とから構成されており、前記上昇端位置と下降端位置との間に保護部材９０を支持する。また、前記下部部材９２には、その中心を基準にして１８０°隔てた位置に、上下に貫通し且つ前記位置決めピン１９と係合する２つの貫通穴９３が形成されている。
【００１４】
前記排気装置４０は、排気ポンプ４１と、排気ポンプ４１と下部容器１２の側面とを接続する排気管４２とから構成され、排気管４２を介して下部容器１２内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。前記ガス供給装置４５は、エッチングガスを含んだガスを前記処理ガスとして供給するガス供給部４６と、ガス供給部４６と上部容器１３の上面とを接続する供給管４７とから構成され、ガス供給部４６から供給管４７を介して上部容器１３内に処理ガスを供給する。
【００１５】
前記プラズマ生成装置５０は、上部容器１３の外周部に上下に並設される、複数の環状をしたコイル５１と、各コイル５１に高周波電力を供給する高周波電源５２とから構成され、高周波電源５２によってコイル５１に高周波電力を供給することにより、上部容器１３内に供給された処理ガスをプラズマ化する。前記高周波電源５５は、前記電極８２に高周波電力を供給することにより、この電極８２と処理チャンバ１１内のプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせる。
【００１６】
そして、このように構成されたエッチング装置１００によれば、排気装置４０により処理チャンバ１１内が減圧され、下降端位置にある基台８１上にシリコン基板Ｋが載置された後、直流電源８４により直流電圧が電極８２に印加されてシリコン基板Ｋが吸着，保持され、この後、昇降シリンダ８５により基台８１が下降端位置から上昇端位置に向けて上昇せしめられる。その上昇途中では、保護部材９０が基台８１上に載置され、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面が保護部材９０の内周側縁部により覆われるとともに、保護部材９０及び支持体９１からなる構造体が基台８１とともに上昇せしめられる（図１５参照）。
【００１７】
基台８１が上昇端位置まで上昇すると、ガス供給装置４５によって処理ガスが処理チャンバ１１内に供給され、各高周波電源５２，５５によってコイル５１及び電極８２に高周波電力がそれぞれ供給される。供給された処理ガスはプラズマ化され、このプラズマ化により生成されたラジカルと化学反応したり、プラズマ化により生成されたイオンがバイアス電位によりシリコン基板Ｋに入射することによってシリコン基板Ｋがエッチングされる。尚、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面では、保護部材９０によってイオン入射が防止されるため、シリコン基板Ｋは、その外周側縁部上面を除いた部分がエッチングされる。
【００１８】
この後、エッチングが完了すると、昇降シリンダ８５により基台８１が上昇端位置から下降端位置に向けて下降せしめられ、その下降途中では、下部部材９２が下部容器１２の底面に載置されて保護部材９０が基台８１から離れる（図１３参照）。
【００１９】
このように、このエッチング装置１００では、下部部材９２の貫通穴９３と下部容器１２の底面の位置決めピン１９との係合関係によって、保護部材９０（保護部材９０及び支持体９１からなる構造体）の位置決め精度が高められている。これによって、シリコン基板Ｋの外周端から一定寸法だけ内側に寄った部分より中心側の領域におけるエッチング形状の悪化が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００７−１５００３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記エッチング装置１００では、下部部材９２に形成された貫通穴９３と下部容器１２の底面に立設された位置決めピン１９との係合関係によって保護部材９０（保護部材９０及び支持体９１からなる構造体）を位置決めしているので、保護部材９０から離れた下方位置で間接的にしか保護部材９０を位置決めすることができず、保護部材９０の位置決め精度を高めるには一定の限界があった。また、保護部材９０の位置決めに前記貫通穴９３及び位置決めピン１９を２組しか用いていないので、このことによっても、保護部材９０の位置決め精度を高めるには一定の限界がある。更に、下部容器１２の温度変化によって位置決めピン１９の位置が変動し、保護部材９０の位置決め精度が低下するという問題もある。
【００２２】
このため、シリコン基板Ｋの外周端から一定寸法だけ内側に寄った部分より中心側の領域で高精度なエッチング形状が要求される領域と、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面の、保護部材９０によって覆われた部分の近傍とが重なる場合があり、そのような場合には、当該領域においても、斜めに入射するイオンにより、エッチングによって形成される穴や溝の側壁がシリコン基板Ｋに対し垂直ではなく傾斜して低精度なエッチング形状しか得られなかった。
【００２３】
本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、基板の外周側縁部上面を覆う保護部材を高精度に位置決めすることができるプラズマ処理装置の提供をその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記目的を達成するための本発明は、
閉塞空間を有する処理チャンバと、前記処理チャンバ内に配設され、基板が載置されるとともに、載置される基板よりも外周部が外側に張り出すように形成された基台と、前記基台上に載置された基板を吸着して固定する吸着手段と、前記処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、前記処理チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記処理チャンバ内のガスを排気して内部を減圧する排気手段と、前記基台に高周波電力を供給する電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置であって、
環状且つ板状に形成され、前記基台の外周部に載置可能に構成されるとともに、前記基台の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって、前記基台上の基板との間に隙間が形成された状態でこの基板の外周側縁部上面を覆う保護部材と、
前記処理チャンバ内に配設され、前記保護部材を支持する支持手段と、
前記基台及び支持手段のいずれか一方を昇降させ、その昇降途中で、前記支持手段によって支持された保護部材を前記基台の外周部に載置する昇降手段とを備え、
前記保護部材の下面には、この保護部材が前記基台上に載置される際に前記基台の外周部と係合する少なくとも３つの第１突起が第１ピッチ円上に形成され、
前記第１ピッチ円は、その中心が前記保護部材の中心軸と同軸に設定されてなることを特徴とするプラズマ処理装置に係る。
【００２５】
この発明によれば、基板が基台上に載置されて、吸着手段により基台上に吸着，固定された後、基台及び支持手段のいずれか一方が昇降手段によって昇降せしめられる。その昇降途中では、支持手段により支持された保護部材が基台の外周部に載置されて、保護部材がこの基台とともに昇降する。保護部材が基台に載置される際には、保護部材の下面に形成された少なくとも３つの第１突起と基台の外周部とが係合してこの保護部材が基台に対し位置決めされる。このようにして、基台上の基板の外周側縁部上面が保護部材の内周側縁部によって覆われる。
【００２６】
この後、基台が所定の位置まで昇降すると、ガス供給手段によって処理チャンバ内に処理ガスが供給され、供給された処理ガスがプラズマ生成手段によってプラズマ化されるとともに、電力供給手段によって高周波電力が基台に供給され、この電極と処理ガスのプラズマとの間に電位差（バイアス電位）が生じる。尚、処理チャンバ内のガスは排気手段によって排気されており、内部の圧力が所定圧力に減圧されている。
【００２７】
そして、基台上の基板には、プラズマ中のラジカルや、バイアス電位により基板に入射するプラズマ中のイオンによって所定のプラズマ処理が実施される。このとき、基板の外周側縁部上面では保護部材によってイオン入射が防止されており、これによって、基板は、その外周側縁部上面を除いた部分がプラズマ処理される。
【００２８】
この後、基板に対するプラズマ処理が完了すると、基台及び支持手段のいずれか一方が昇降手段によって昇降せしめられ、基台及び保護部材が元の位置に戻る。基台が元の位置に戻ると、プラズマ処理された基板が基台から取り外される。
【００２９】
このように、本発明に係るプラズマ処理装置によれば、保護部材の下面に形成された少なくとも３つの第１突起と基台の外周部とを係合させてこの保護部材を基台に対し位置決めしているので、保護部材を基台の近傍で、しかも、直接位置決めすることができ、保護部材をこれと基台及び基板とが同軸となるように高精度に位置決めすることができる。更に、３点で位置決めすることによっても、従来の２点に比べ、より高精度に位置決めすることができる。
【００３０】
これにより、基板の外周端から一定寸法だけ内側に寄った部分よりも中心側の領域と、保護部材によって覆われた部分の近傍で高精度なエッチング形状を得ることができない領域とが重なることはなく、基板の外周端から一定寸法だけ内側に寄った部分よりも中心側の領域については、確実に高精度なエッチング形状を得ることができる。また、歩留まりが向上するという効果も得ることができる。
【００３１】
また、第１突起と基台の外周部とは点接触であるので、これらの間に作用する摩擦力がほとんどなく、保護部材が基台に乗り上げるように傾斜して載置されるのを効果的に防止することもできる。
【００３２】
上述のように、本例では、保護部材と基台上の基板との間に隙間を形成している。これは、上記従来のプラズマエッチング用治具のように、基板の外周端部上面に当接部が当接するように当該治具を配置すると、基板の外周側縁部上面にレジスト膜が形成されていない場合であっても、生成されたプラズマの熱により加熱されて熱変形した当該治具とレジスト膜とが接触する可能性があり、当該治具とレジスト膜とが接触すると、前記レジスト膜が焼けて損傷し、エッチング精度が低下するからである。したがって、本例のように隙間を形成しておくことで、このような問題が生じるのを確実に防止することができる。
【００３３】
尚、前記支持手段は、前記保護部材が載置されてその下面を支持する支持部材から構成され、前記保護部材には、前記第１ピッチ円よりも大きい第２ピッチ円上に設けられた少なくとも３つの第２突起、及び、前記第２突起と係合可能に構成され、長手方向が前記第２ピッチ円の中心に向くように設けられた少なくとも３つの長穴の内のいずれか一方が形成されるとともに、前記支持部材には、前記第２突起及び長穴の他方が形成され、前記第２ピッチ円は、その中心が前記基台の中心軸及び第１ピッチ円の中心と同軸に設定され、前記昇降手段は、前記基台及び支持部材のいずれか一方を昇降させ、その昇降途中で、前記支持部材上に載置された保護部材を前記基台上に載置し、前記基台上に載置された保護部材を前記支持部材上に載置するように構成されていても良い。
【００３４】
或いは、前記支持手段は、前記保護部材の下方に配置されて前記処理チャンバの底面に載置される下部部材と、前記下部部材と保護部材とを接続する接続部材とから構成され、前記下部部材には、第２ピッチ円上に設けられた少なくとも３つの第２突起、及び、前記第２突起と係合可能に構成され、長手方向が前記第２ピッチ円の中心に向くように設けられた少なくとも３つの長穴の内のいずれか一方が形成されるとともに、前記処理チャンバの底面には、前記第２突起及び長穴の他方が形成され、前記第２ピッチ円は、その中心が前記基台の中心軸及び第１ピッチ円の中心と同軸に設定され、前記昇降手段は、前記基台を昇降させ、その昇降途中で、前記処理チャンバの底面に載置された、前記保護部材，接続部材及び下部部材からなる構造体を前記基台上に載置し、前記基台上に載置された前記構造体を前記処理チャンバの底面に載置するように構成されていても良い。
【００３５】
この場合、保護部材及び支持部材の一方に形成された少なくとも３つの長穴と、保護部材及び支持部材の他方に形成された少なくとも３つの第２突起との係合関係により、この保護部材を基台及び基板と同軸となるように支持部材に対し位置決めすることができる。或いは、下部部材及び処理チャンバの底面の一方に形成された少なくとも３つの長穴と、下部部材及び処理チャンバの底面の他方に形成された少なくとも３つの第２突起との係合関係により、この下部部材（保護部材，接続部材及び下部部材からなる構造体）を、保護部材と基台及び基板とが同軸となるように処理チャンバの底面に対し位置決めすることができる。このように、支持部材に対して保護部材を位置決めしたり、処理チャンバの底面に対して前記構造体を位置決めしておけば、保護部材を基台上に載置する際により精度良く位置決めすることができる。尚、長穴と突起との係合関係であるので、保護部材や支持部材、下部部材、処理チャンバの温度変化によって第２突起の位置が変動したとしても、保護部材の位置決め精度が低下することはない。
【００３６】
また、前記基台は、前記電力供給手段によって高周波電力が供給される電極と、前記電極上に設けられ、前記電極の外周部が外側に張り出すように外径がこの電極の外径よりも小径に形成された絶縁体と、環状且つ板状に形成され、環内部に前記絶縁体のみ若しくは前記絶縁体及び基板のみが位置するように前記電極上に設けられる環状部材とを備え、前記絶縁体上に前記基板が載置されるように構成され、前記保護部材は、その第１突起が前記環状部材の外周部と係合してこの環状部材上に載置されるように構成され、前記保護部材，環状部材及び絶縁体は、線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃の材料からそれぞれ構成されていても良い。
【００３７】
絶縁体，環状部材及び保護部材は、生成されたプラズマの熱により加熱されて温度上昇し、熱膨張する。このため、絶縁体，環状部材及び保護部材を、線膨張係数が大きい材料や、線膨張係数が大きく異なる材料から構成すると、絶縁体の外周部と環状部材の内周部との間、及び、環状部材の外周部と保護部材の第１突起との間のクリアランスが絶縁体，環状部材及び保護部材の温度によって大きく変化することとなり、クリアランスを大きく設定する必要がある。
【００３８】
そこで、上述のように、絶縁体，環状部材及び保護部材を、線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃といった線膨張係数が小さい材料から構成すれば、絶縁体の外周部と環状部材の内周部との間、及び、環状部材の外周部と保護部材の第１突起との間のクリアランスが高温時と低温時とであまり変化せず、クリアランスを小さく設定することができる。これにより、基台に対する保護部材の位置決め精度を更に高めることができる。尚、絶縁体，環状部材及び保護部材は、線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃の範囲にあれば、必ずしも同一材料から構成されていなくても良く、異なる材料から構成されていても良い。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明に係るプラズマ処理装置によれば、保護部材の中心と基台及び基板の中心とが高精度に一致するように、この保護部材を基台に対して位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示した断面図である。
【図２】本実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持部材を示した断面図であって、基台が下降端位置にある場合を示したものである。
【図３】本実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持部材を示した断面図であって、基台が上昇端位置にある場合を示したものである。
【図４】図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持体を示した断面図であって、基台が下降端位置にある場合を示したものである。
【図６】本発明の他の実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持体を示した断面図であって、基台が上昇端位置にある場合を示したものである。
【図７】図５における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【図８】プラズマエッチング用治具などの概略構成を示した断面図であって、当該治具の配置精度が高い場合を示したものである。
【図９】図８における矢示Ｃ方向の平面図である。
【図１０】プラズマエッチング用治具などの概略構成を示した断面図であって、当該治具の配置精度が低い場合を示したものである。
【図１１】図１０における矢示Ｄ方向の平面図である。
【図１２】従来の問題点を説明するための断面図である。
【図１３】従来のエッチング装置の概略構成を示した断面図である。
【図１４】図１３における矢示Ｅ方向の平面図である。
【図１５】従来の下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持体を示した断面図であって、基台が上昇端位置にある場合を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示した断面図であり、図２及び図３は、本実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持部材を示した断面図であって、図２は基台が下降端位置にある場合、図３は基台が上昇端位置にある場合をそれぞれ示したものであり、図４は、図２における矢示Ａ−Ａ方向の断面図である。また、本例のエッチング装置（プラズマ処理装置）１は、上述したエッチング装置１００を改良したものであるため、上記エッチング装置１００の構成と同じ構成部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。
【００４２】
図１乃至図４に示すように、本例のエッチング装置１は、前記処理チャンバ１１と、エッチング対象となるシリコン基板Ｋを保持する基板保持装置２０と、基板保持装置２０の基台２１を昇降させる昇降シリンダ３０と、基板保持装置２０により保持されたシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆う保護部材３１と、保護部材３１を支持する３つの支持部材３５と、前記排気装置４０と、前記ガス供給装置４５と、前記プラズマ生成装置５０と、前記高周波電源５５などを備えて構成される。尚、下部容器１２の底面に立設された位置決めピン１９は省略されている。また、高周波電源５５は、基板保持装置２０の電極２２に高周波電力を供給する。
【００４３】
前記基板保持装置２０は、小径部２４と、小径部２４の下側に設けられ、外周部が外側に張り出した大径部２３とからなる円板状の電極２２と、小径部２４の上面に形成され、シリコン基板Ｋが上面に載置される絶縁体２５と、大径部２３の外周部上面に設けられ、環内部に小径部２４及び絶縁体２５の下部が配置される第１環状部材２６と、第１環状部材２６の上面に設けられ、環内部に絶縁体２５の上部及びシリコン基板Ｋが配置される第２環状部材２７とから構成される基台２１と、電極２２に直流電圧を印加する直流電源２８とを備えており、前記基台２１が前記下部容器１２内に配置される。前記電極２２及び第１環状部材２６は、例えば、アルミニウムから構成される。
【００４４】
前記第２環状部材２７は、その内周面がシリコン基板Ｋの外周面から間隔を隔てるように形成され、また、外周部が外側に突出するように外径が前記第１環状部材２６の外径よりも大きく形成されている。また、第２環状部材２７及び絶縁体２５は、線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃で同じ材料から構成され、このような線膨張係数の材料としては、例えば、酸化アルミニウムからなるセラミック、酸化イットリウムからなるセラミック、窒化アルミニウムからなるセラミックなどが挙げられる。尚、この基板保持装置２０は、直流電源２８によって電極２２に直流電圧を印加することによりシリコン基板Ｋと絶縁体２５との間に吸着力を生じさせてシリコン基板Ｋを吸着，保持する。
【００４５】
前記昇降シリンダ３０は、前記電極２２の下面に接続しており、前記基台２１を上昇端位置と下降端位置（待機位置）との間で昇降させる。
【００４６】
前記保護部材３１は、円環状且つ板状に形成され、前記基台２１の外周部（前記第２環状部材２７）の上面に載置可能に構成されており、基台２１の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって基台２１（絶縁体２５）上のシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆うようになっている。
【００４７】
この保護部材３１には、その外周端から半径方向に延設され、前記支持部材３５によって支持される３つの突出部３２が円周方向等間隔で設けられており、この突出部３２の付け根部分には、下部が先細のテーパ状となった３つの第１位置決めピン（第１突起）３３が第１ピッチ円Ｐ１上に形成され、この第１位置決めピン３３の形成位置よりも外側には３つの長穴３４が上下に貫通するように形成される。前記第１ピッチ円Ｐ１は、その中心が保護部材３１の中心軸と同軸になっている。また、前記第１位置決めピン３３は、保護部材３１が基台２１の外周部に載置される際に第２環状部材２７の外周部と係合可能に構成され、前記長穴３４は、その長手方向が保護部材３１の中心に向くように形成される。
【００４８】
また、保護部材３１は、これが基台２１の外周部に載置されたとき、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面及び外周面との間に隙間が設けられるように形成される。このような保護部材３１は、例えば、酸化アルミニウムからなるセラミック、酸化イットリウムからなるセラミック、窒化アルミニウムからなるセラミックなどの線膨張係数が３×１０−６／℃〜８×１０−６／℃で前記第２環状部材２７及び絶縁体２５と同じ材料から構成される。尚、この保護部材３１には、上下に貫通するガス抜き用の貫通穴３１ａが形成されていることが好ましい。
【００４９】
前記支持部材３５は、前記下部容器１２の内壁に固設され、前記保護部材３１の突出部３２に対応するように配置されており、保護部材３１を、前記基台２１が上昇端位置にあるときの前記第２環状部材２７の上面よりも低い位置であり、且つ前記基台２１が下降端位置にあるときの前記第２環状部材２７の上面よりも高い位置に支持する。この支持部材３５は、上面に前記突出部３２が載置されてその下面を支持する支持部３６を備え、この支持部３６には、前記長穴３４と係合可能で上部が先細のテーパ状となった第２位置決めピン（第２突起）３７が前記第１ピッチ円Ｐ１よりも大きい第２ピッチ円Ｐ２上に形成される。前記第２ピッチ円Ｐ２は、その中心が前記基台２１（第２環状部材２７）の中心軸及び第１ピッチ円Ｐ１の中心と同軸になっている。
【００５０】
以上のように構成された本例のエッチング装置１によれば、まず、シリコン基板Ｋが処理チャンバ１１の下部容器１２内に搬入され、下降端位置にある基台２１上にシリコン基板Ｋが載置された後、直流電源２８により直流電圧が電極２２に印加されてシリコン基板Ｋが吸着，保持され、この後、昇降シリンダ３０により基台２１が下降端位置から上昇端位置に向けて上昇せしめられる。
【００５１】
その上昇途中では、支持部材３５（支持部３６）によって支持された保護部材３１が基台２１（第２環状部材２７）上に載置されてシリコン基板Ｋの外周側縁部上面が保護部材３１の内周側縁部により覆われる（図３参照）。保護部材３１が基台２１上に載置される際には、保護部材３１の下面に形成された３つの第１位置決めピン３３と基台２１の外周部とが係合してこの保護部材３１が基台２１に対し位置決めされる。
【００５２】
この後、基台２１が保護部材３１とともに上昇端位置まで上昇すると、基台２１上のシリコン基板Ｋがエッチングされるが、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面では、保護部材３１によってイオン入射が防止されるため、シリコン基板Ｋは、その外周側縁部上面を除いた部分がエッチングされる。
【００５３】
この後、エッチングが完了すると、昇降シリンダ３０により基台２１が上昇端位置から下降端位置に向けて下降せしめられる。その下降途中では、基台２１上に載置された保護部材３１が支持部材３５（支持部３６）上に載置されて保護部材３１が基台２１から離れ、基台２１及び保護部材３１がそれぞれ元の位置に戻る（図２参照）。保護部材３１が支持部材３５上に載置される際には、支持部３６に形成された３つの第２位置決めピン３７と保護部材３１の長穴３４とが係合してこの保護部材３１が支持部材３５に対し位置決めされる。基台２１が元の位置に戻ると、エッチングされたシリコン基板Ｋが基台２１から取り外され、下部容器１２の外部に搬出される。
【００５４】
斯くして、本例のエッチング装置１によれば、保護部材３１を基台２１上に載置する際に、保護部材３１の３つの第１位置決めピン３３と基台２１の外周部とを係合させてこの保護部材３１を基台２１に対し位置決めしているので、保護部材３１を基台２１の近傍で、しかも、直接位置決めすることができ、保護部材３１をこれと基台２１及びシリコン基板Ｋとが同軸となるように高精度に位置決めすることができる。更に、３点で位置決めすることによっても、従来の２点に比べ、より高精度に位置決めすることができる。
【００５５】
これにより、シリコン基板Ｋの外周端から一定寸法だけ内側に寄った部分よりも中心側の領域と、保護部材３１によって覆われた部分の近傍で高精度なエッチング形状を得ることができない領域とが重なることはなく、シリコン基板Ｋの上面の所定領域については、確実に高精度なエッチング形状を得ることができる。また、歩留まりが向上するという効果も得ることができる。
【００５６】
また、第１位置決めピン３３と基台２１の外周部とは点接触であるので、これらの間に作用する摩擦力がほとんどなく、保護部材３１が基台２１に乗り上げるように傾斜して載置されるのを効果的に防止することもできる。
【００５７】
上述のように、本例のエッチング装置１では、保護部材３１と基台２１上のシリコン基板Ｋとの間に隙間を形成している。これは、上記従来のプラズマエッチング用治具のように、基板の外周端部上面に当接部が当接するように当該治具を配置すると、基板の外周側縁部上面にレジスト膜が形成されていない場合であっても、生成されたプラズマの熱により加熱されて熱変形した当該治具とレジスト膜とが接触する可能性があり、当該治具とレジスト膜とが接触すると、前記レジスト膜が焼けて損傷し、エッチング精度が低下するからである。したがって、本例のエッチング装置１のように隙間を形成しておくことで、このような問題が生じるのを確実に防止することができる。
【００５８】
更に、保護部材３１を支持部材３５上に載置する際に、支持部材３５の３つの第２位置決めピン３７と保護部材３１の長穴３４とを係合させているので、この保護部材３１を基台２１及びシリコン基板Ｋと同軸となるように支持部材３５に対し位置決めすることができる。また、支持部材３５の温度変化により第２位置決めピン３７の位置が変動したとしても、保護部材３１の位置決め精度が低下することはない。このようにして、支持部材３５に対し保護部材３１を位置決めしておけば、保護部材３１を基台２１上に載置する際により精度良く位置決めすることができる。
【００５９】
電極２２，絶縁体２５，第１環状部材２６，第２環状部材２７及び保護部材３１は、生成されたプラズマの熱により加熱されて温度上昇し、熱膨張する。このため、第１環状部材２６を省略して第２環状部材２７を直接大径部２３の外周部上面に設けると、小径部２４と第２環状部材２７とでは熱膨張量が大きく異なることから、小径部２４の外周部と第２環状部材２７の内周部との間のクリアランスを大きく設定する必要がある。また、絶縁体２５，第２環状部材２７及び保護部材３１を、線膨張係数が大きい材料や、線膨張係数が大きく異なる材料から構成すると、絶縁体２５の外周部と第２環状部材２７の内周部との間、及び、第２環状部材２７の外周部と保護部材３１の第１位置決めピン３３との間のクリアランスが絶縁体２５，第２環状部材２７及び保護部材３１の温度によって大きく変化することとなり、クリアランスを大きく設定する必要がある。
【００６０】
そこで、本例では、上述のように、大径部２３の外周部上面に第１環状部材２６を介して第２環状部材２７を設けることにより、この第２環状部材２７の環内部に小径部２４が配置されないようにし、即ち、シリコン基板Ｋ及び絶縁体２５のみを配置し、更に、絶縁体２５，第２環状部材２７及び保護部材３１を、線膨張係数が低い同一の材料から構成している。したがって、第２環状部材２７と電極２２の線膨張係数の違いを考慮しなくて済み、また、絶縁体２５の外周部と第２環状部材２７の内周部との間、及び、第２環状部材２７の外周部と保護部材３１の第１位置決めピン３３との間のクリアランスが高温時と低温時とであまり変化しないことから、クリアランスを小さく設定することができる。これにより、基台２１に対する保護部材３１の位置決め精度を更に高めることができる。
【００６１】
この他、エッチング装置１００の改良によりエッチング装置１とすることができるという効果もある。
【００６２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。
【００６３】
例えば、前記保護部材３１及び支持部材３５に代えて、図５乃至図７に示すような保護部材６０及び支持体６５を設けたエッチング装置２としても良い。尚、以下の説明では、上記エッチング装置１の構成と同じ構成部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。また、図５及び図６は、本発明の他の実施形態に係る下部容器，基板保持装置，昇降シリンダ，保護部材及び支持体を示した断面図であり、図７は、図５における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【００６４】
図５乃至図７に示すように、前記エッチング装置２は、前記処理チャンバ１１と、前記基板保持装置２０と、前記昇降シリンダ３０と、基板保持装置２０により保持されたシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆う保護部材６０と、保護部材６０を支持する支持体６５と、前記排気装置４０と、前記ガス供給装置４５と、前記プラズマ生成装置５０と、前記高周波電源５５などを備えて構成される。
【００６５】
前記保護部材６０は、前記保護部材３１と同様、円環状且つ板状に形成され、前記基台２１の外周部（前記第２環状部材２７）の上面に載置可能に構成されており、基台２１の外周部に載置されたときに、内周側縁部によって基台２１上のシリコン基板Ｋの外周側縁部上面を覆うようになっている。
【００６６】
この保護部材６０の下面には、下部が先細のテーパ状に形成され、保護部材６０が基台２１の外周部に載置される際に第２環状部材２７の外周部と係合可能な３つの第１位置決めピン（第１突起）６１が第１ピッチ円Ｐ１上に円周方向等間隔で形成される。前記第１ピッチ円Ｐ１は、その中心が保護部材６０の中心軸と同軸になっている。また、保護部材６０は、これが基台２１の外周部に載置されたとき、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面及び外周面との間に隙間が設けられるように形成される。このような保護部材６０は、前記第２環状部材２７及び絶縁体２５と同じ材料から構成される。尚、この保護部材６０には、上下に貫通するガス抜き用の貫通穴６０ａが形成されていることが好ましい。
【００６７】
前記支持体６５は、環内部に前記第１位置決めピン６１が配置されるように且つ前記保護部材６０と同軸となるように保護部材６０の外周側下面に設けられる円環状且つ板状の上部部材６６と、上部部材６６の下方に配置されて下部容器１２の底面に載置される円環状且つ板状の下部部材６７と、上部部材６６と下部部材６７とが同軸となるように上部材６６の下面と下部部材６７の上面とを接続する棒状の接続部材６９とから構成されており、保護部材６０を、前記基台２１が上昇端位置にあるときの前記第２環状部材２７の上面よりも低い位置であり、且つ前記基台２１が下降端位置にあるときの前記第２環状部材２７の上面よりも高い位置に支持する。前記下部部材６７には、３つの長穴６８が上下に貫通するように且つ長手方向が下部部材６７の中心に向くように円周方向等間隔で形成される。
【００６８】
前記下部容器１２の底面には、前記長穴６８と係合可能な３つの第２位置決めピン（第２突起）１４が前記第１ピッチ円Ｐ１よりも大きい第２ピッチ円Ｐ２上に円周方向等間隔で立設されており、この第２ピッチ円Ｐ２は、その中心が前記基台２１（第２環状部材２７）の中心軸及び第１ピッチ円Ｐ１の中心と同軸になっている。前記第２位置決めピン１４は、上部が先細のテーパ状に形成されるとともに、付け根部分に鍔部１５が形成されている。
【００６９】
このように構成されたエッチング装置２では、下降端位置にある基台２１上にシリコン基板Ｋが載置され、吸着，保持されると、基台２１が上昇端位置に向けて上昇せしめられる。その上昇途中では、支持体６５によって支持された保護部材６０が基台２１（第２環状部材２７）上に載置されてシリコン基板Ｋの外周側縁部上面が保護部材６０の内周側縁部により覆われる（図６参照）。保護部材６０が基台２１上に載置される際には、保護部材６０の下面に形成された３つの第１位置決めピン６１と基台２１の外周部とが係合してこの保護部材６０が基台２１に対し位置決めされる。
【００７０】
この後、基台２１が保護部材６０及び支持体６５とともに上昇端位置まで上昇すると、基台２１上のシリコン基板Ｋがエッチングされるが、シリコン基板Ｋの外周側縁部上面では、保護部材６０によってイオン入射が防止されるため、シリコン基板Ｋは、その外周側縁部上面を除いた部分がエッチングされる。
【００７１】
この後、エッチングが完了すると、基台２１が下降端位置に向けて下降せしめられる。その下降途中では、基台２１上に載置された、保護部材６０及び支持体６５からなる構造体が下部容器１２の底面（前記鍔部１５）に載置されて保護部材６０が基台２１から離れ、基台２１，保護部材６０及び支持体６５がそれぞれ元の位置に戻る（図５参照）。前記構造体が下部容器１２の底面に載置される際には、下部容器１２の底面に立設された第２位置決めピン１４と下部部材６７の長穴６８とが係合して下部部材６７（前記構造体）が下部容器１２の底面に対し位置決めされる。そして、基台２１が元の位置に戻ると、エッチングされたシリコン基板Ｋが基台２１から取り外される。
【００７２】
このように、このエッチング装置２によっても、保護部材６０を基台２１上に載置する際に、保護部材６０の３つの第１位置決めピン６１と基台２１の外周部とを係合させることで、エッチング装置１と同様、保護部材６０を基台２１の近傍で、しかも、直接位置決めすることができ、保護部材６０をこれと基台２１及びシリコン基板Ｋとが同軸となるように高精度に位置決めすることができるなど、上記と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
また、前記構造体（下部部材６７）を下部容器１２の底面に載置する際に、下部容器１２の底面の３つの第２位置決めピン１４と下部部材６７の長穴６８とを係合させているので、前記構造体を基台２１及びシリコン基板Ｋと同軸となるように下部容器１２の底面に対し位置決めすることができる。また、下部容器１２の温度変化により第２位置決めピン１４の位置が変動したとしても、前記構造体の位置決め精度が低下することはない。このようにして、下部容器１２の底面に対し前記構造体を位置決めしておけば、保護部材６０を基台２１上に載置する際により精度良く位置決めすることができる。
【００７４】
前記エッチング装置１では、保護部材３１に長穴３４を形成し、支持部材３５に第２位置決めピン３７を形成したが、保護部材３１に第２位置決めピンを形成し、支持部材３５に長穴を形成するようにしても良く、前記エッチング装置２においても同様に、下部部材６７に位置決めピンを形成し、下部容器１２の底面に長穴を形成するようにしても良い。
【００７５】
また、上例では、プラズマ処理の一例としてエッチング処理を挙げたが、これに限定されるものではなく、アッシング処理や成膜処理などにも本発明を適用することができる。また、処理対象となる基板Ｋは、シリコン基板に限られず、ガラス基板など、どのような基板であっても良い。
【符号の説明】
【００７６】
１    エッチング装置（プラズマ処理装置）
１１  処理チャンバ
２０  基板保持装置
２１  基台
２２  電極
２５  絶縁体
２６  第１環状部材
２７  第２環状部材
３０  昇降シリンダ
３１  保護部材
３３  第１位置決めピン
３４  長穴
３５  支持部材
３７  第２位置決めピン
４０  排気装置
４５  ガス供給装置
５０  プラズマ生成装置
５１  コイル
５２，５５  高周波電源
【図１】
0005562065.tif 000002
【図２】
0005562065.tif 000003
【図３】
0005562065.tif 000004
【図４】
0005562065.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005562065.tif 000007
【図７】
0005562065.tif 000008
【図８】
0005562065.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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