(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面が曲面形状の試料台上に載置されたオリエンテーションフラット部を有するウエハの周縁部を押さえ部で押さえるクランプ板であって、
前記押さえ部のウエハのオリエンテーションフラット部に対応する部分は、ウエハのオリエンテーションフラット部が位置する試料台載置面の曲面または試料台載置面にウエハを密着させたときのウエハの曲面に合わせて成形されており、
前記押さえ部のウエハのオリエンテーションフラット部に対応しない部分は、平面で成形されていることを特徴とするクランプ板。
【請求項２】
ウエハの載置面が曲面形状である試料台と、
該試料台上に載置されたウエハを保持する請求項１に記載のクランプ板と
を備えることを特徴とするエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置の試料台上などにウエハを保持するクランプ板及びエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の製造に用いられるエッチング装置やＣＶＤ装置の試料台上に半導体ウエハを保持する方法として、ウエハの周縁部を押さえて保持する機械的なクランプ方法がある。
【０００３】
図２は、この機械的クランプ法により試料台上にウエハを保持する機構を備えた平行平板型エッチング装置の模式的断面図である。
【０００４】
処理室１１は、処理容器壁１９で囲まれており、処理室１１の上方には上部基台１３に固定された上部電極１２が配設されている。上部電極１２には、上部基台１３および高周波整合器（図示せず）を介して高周波電源３１が接続されている。上部電極１２および上部基台１３は、絶縁部材１７および１８により処理容器壁１９から絶縁されており、上部電極１２には、上部電極１２を冷却するための冷媒循環路１５が設けられている。プロセスガスは、上部基台１３および上部電極１２に形成されたプロセスガス供給路１６、拡散空間１４および多数の孔１２ａから処理室１１に供給され、排気路２７から排気される。
【０００５】
処理室１１の下方には、下部基台２２上に固定され、かつ電気的に接地された試料台（下部電極）２１が配設されている。この試料台２１は、アルミニウムなどの熱伝導率の大きい金属で形成されており、その周囲はシールド部材２５で覆われ、また絶縁部材２６によって処理室１１と絶縁されている。
【０００６】
試料台２１の下部には、試料台２１を冷却してウエハＳの温度を制御するために、冷媒循環路２３が形成されている。また、試料台２１とウエハＳとの間にＨｅガスを供給して、試料台２１とウエハＳとの間の熱伝達を向上させるためのＨｅガス供給路２４が設けられている。
【０００７】
ウエハＳは、その周縁部をクランプ板１０で押さえつけることにより、試料台２１上に保持される。ウエハＳをエッチング処理する場合には、エッチング用のガスを処理室１１内に供給し、上部電極１２と試料台（下部電極）２１との間に高周波電力を印加してプラズマを生成させて、ウエハＳをエッチングする。その際、ウエハＳと試料台２１との間にヘリウム（Ｈｅ）を導入し、ウエハＳを均一に効率よく冷却する。
【０００８】
ウエハＳの温度制御性をさらに高める手段として、試料台の試料載置面の形状を凸状とする方法がいくつか提案されている。例えば、特開平１−２２７４３８号公報では、この試料台の試料載置面の形状をウエハが等分布荷重により変形した曲面と同一の曲面形状とすることにより、ウエハ面内における試料台とウエハとの間の接触圧力の均一性を高めるものが提案されている。
【０００９】
図３は、ウエハＳをクランプ板１０で押さえている部分を拡大した模式的断面図である。その下端面が水平のクランプ板の押さえ部１０ａにより、ウエハＳが試料台２１上に押さえられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図５は、従来のクランプ板を説明する模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’斜視図、（ｄ）はＣ−Ｃ’斜視図、（ｅ）は、従来のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＢ−Ｂ’断面図、（ｆ）は、従来のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＣ−Ｃ’断面図である。
【００１１】
従来のクランプ板のウエハ押さえ部１０ａは、その下端面の高さが同一平面上にあり、下端面の高さが、オリエンテーションフラット部以外もオリエンテーションフラット部（Ｘ１−Ｘ２）も、周方向で一定である（図５（ｃ）、図５（ｄ））。
【００１２】
この従来のクランプ板を用いた場合、オリエンテーションフラット部（Ｘ１−Ｘ２）では、試料台２１のウエハ載置面が凸状であり、オリエンテーションフラット部の中央部が端部に比べて突きだした形状であるため、オリエンテーションフラット部（Ｘ１−Ｘ２）の中央部で、ウエハはクランプ板に押さえられる。また、その他の部分では、ウエハ中心に対するオリエンテーションフラット部の反対側（Ｙ１−Ｙ２）の中央部で、ウエハはクランプ板にもっとも強く押さえられる。したがって、ウエハの周縁すべてを均一に押さえることができず、試料台２１とウエハＳとの間に隙間４０を生じてしまう（図５（ｅ））。
【００１３】
この隙間４０は、オリエンテーションフラット部の両端が最も広いので、この部分から洩れるＨｅ量がそれ以外の部分から洩れるＨｅ量に比べて多くなる。そのため、Ｈｅによるウエハと試料台との間の熱伝達が不均一になる。したがって、ウエハを均一に冷却することができず、また、エッチング処理する場合には、ウエハ面内におけるエッチングレートの分布が不均一となっていた。
【００１４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ウエハの周縁を均一に押さえつけることができるクランプ板及び該クランプ板を備えたエッチング装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための課題】
本発明のクランプ板は、載置面が曲面形状の試料台上に載置されたオリエンテーションフラット部を有するウエハの周縁部を押さえ部で押さえるクランプ板であって、前記押さえ部のウエハのオリエンテーションフラット部に対応する部分は、ウエハのオリエンテーションフラット部が位置する試料台載置面の曲面または試料台載置面にウエハを密着させたときのウエハの曲面に合わせて成形されており、前記押さえ部のウエハのオリエンテーションフラット部に対応しない部分は、平面で成形されていることを特徴としている。
また、本発明のエッチング装置は、ウエハの載置面が曲面形状である試料台と、該試料台上に載置されたウエハを保持する前記クランプ板とを備えることを特徴としている。
【００１６】
本発明のクランプ板は、この試料台の断面形状の変化にあわせて、オリエンテーションフラット部に対応するクランプ板の押さえ部の形状を、ウエハを押さえたときにウエハと試料台との間に間隙を生じないような曲面としている。そのため、従来存在した、ウエハのオリエンテーションフラット部の端部を中心としたウエハと試料台との間の隙間をなくし、それ以外の部分においても隙間を生じさせることなく、均一な力でウエハを押さえることができる。
【００１７】
その結果、ウエハの全周縁部にわたって洩れるＨｅ量を均一にして、ウエハの冷却を均一にできる。
また、本発明のエッチング装置は、エッチング処理をする場合にはウエハ面内におけるエッチングレートの均一性を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明のクランプ板の１例について説明する。
【００１９】
図１は、本発明のクランプ板を説明する模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’斜視図、（ｄ）はＣ−Ｃ’斜視図、（ｅ）は、本発明のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＢ−Ｂ’断面図、（ｆ）は、本発明のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＣ−Ｃ’断面図である。
【００２０】
本発明のクランプ板は、ウエハのオリエンテーションフラット部を押さえる部分（Ｘ１−Ｘ２）のウエハ押さえ部のオリエンテーションフラット方向の形状が、ウエハを試料台に密着させたときにウエハが持つ曲率に応じた曲面となっている（図１（ｃ））。また、ウエハのオリエンテーションフラット部を押さえる部分以外（例えば、Ｙ１−Ｙ２）のウエハ押さえ部の形状は、その下端面が同一平面上にある（図１（ｄ））。
【００２１】
そうすることにより、ウエハのオリエンテーションフラット部を押さえる部分（Ｘ１−Ｘ２）およびそれ以外の部分で、ウエハの周縁部を試料台との間に隙間を生じさせることなく、均一に押さえることができる（図１（ｅ）、（ｆ））。
【００２２】
なお、載置面が凸状の試料台の例について説明したが、それ以外の形状、例えば凹状の曲面にも本発明を適用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明のクランプ板の実施例について、図１に基づき具体的に説明する。本実施例のクランプ板は、８インチシリコンウエハ用のものである。クランプ板の材料はアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）である。ウエハのオリエンテーションフラット部以外の部分を押さえる部分の内径Ｄを１９５．５０ｍｍとし、中心からウエハのオリエンテーションフラット部までの長さＬを９３．２５ｍｍとした。ウエハ押さえ部の下端面は、ウエハのオリエンテーションフラット部以外の部分では周方向に同一高さとし、ウエハのオリエンテーションフラット部では、曲率半径Ｒが５７２５ｍｍの曲面となるように加工した。
【００２４】
試料台は、その直径が２０１．７８ｍｍであり、その試料載置面の曲面形状は、中央が端に対して３５ｍｉｌ（０．８８９ｍｍ）高い凸形とした。
【００２５】
このクランプ板および試料台を用いて、ウエハにエッチング処理を施し、エッチングレートの均一性を調べることによって、クランプ板の性能を評価した（本発明例）。この評価に用いたエッチング装置は、図２に示したものであり、説明は省略する。また、比較例として、図５に示した従来のクランプ板を用いて同様の評価を行った（従来例）。
【００２６】
使用したウエハは、表面にＳｉＯ2 とＳｉＮが順次成膜されたシリコンウエハである。エッチング条件は以下のとおりである。プロセスガスとして、ＳＦ6 とＣＨＦ3 を１：４の流量比で供給し、圧力は４２５ｍＴｏｒｒとした。高周波電力（１３．５６ＭＨｚ）は２５０Ｗ、試料台冷媒温度は４０℃、Ｈｅ背圧は５Ｔｏｒｒとした。
【００２７】
図４は、ＳｉＮのエッチングレートの測定結果を示すグラフである。○は本発明例の結果であり、×は従来例の結果である。測定はウエハの周方向の８ヶ所で行った。本発明例の場合には、ウエハ全面にわたってＳｉＮのエッチングレートが均一であった。それに対して、比較例は、ＳｉＮのエッチングレートの分布が不均一であった。
【００２８】
以上の結果から、本発明のクランプ板を用いることにより、ウエハを試料台に均一に押さえることができることが確認された。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のクランプ板によれば、載置面が曲面形状である試料台上にウエハの周縁を均一に押さえつけることができる。したがって、例えばエッチング装置に本発明のクランプ板を適用した場合、ウエハ面内のエッチングレートの均一性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のクランプ板を説明する模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’斜視図、（ｄ）はＣ−Ｃ’斜視図、（ｅ）は、本発明のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＢ−Ｂ’断面図、（ｆ）は、本発明のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＣ−Ｃ’断面図である。
【図２】機械的クランプ法により試料台上にウエハを保持する機構を備えた平行平板型エッチング装置の模式的断面図である。
【図３】ウエハＳをクランプ板で押さえている部分を拡大した模式的断面図である。
【図４】ＳｉＮのエッチングレートの測定結果を示すグラフである。
【図５】従来のクランプ板を説明する模式図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）はＡ−Ａ’断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ’斜視図、（ｄ）はＣ−Ｃ’斜視図、（ｅ）は、従来のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＢ−Ｂ’断面図、（ｆ）は、従来のクランプ板により凸状の試料台上にウエハを押さえつけたときのＣ−Ｃ’断面図である。
【符号の説明】
１０  クランプ板
１０ａ  ウエハ押さえ部
１１  処理室
１２  上部電極
１２ａ  孔
１３  上部基台
１４  拡散空間
１５  冷媒循環路
１６  ガス供給路
１７  絶縁部材
１８  絶縁部材
１９  処理容器壁
２１  試料台（下部電極）
２２  下部基台
２３  冷媒循環路
２４  Ｈｅガス供給路
２５  シールド部材
２６  絶縁部材
２７  排気路
３１  高周波電源
４０  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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