(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内部の処理室内に配置された試料台上面に載せられた処理対象の試料を当該処
理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記試料台は、基材部と、この基材部上方に配置され前記試料を加熱するヒータを備え
た上部部材とを有すると共に、ベース上に配置された絶縁部材を含むベース部材の上に配
置されており、
前記ベース部材と前記試料台とは位置決めされ、複数の連結部材により連結されており
、
前記連結部材の各々は、前記絶縁部材の外周側部分を貫通する複数の貫通孔の各々の内
部で隙間を空けて配置され且つ前記上部部材と接続され、前記貫通孔内部の前記隙間内を
前記試料台の径方向に移動可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記ベース部材は、前記処理室の内側と気密に封止され大気圧にされた空間の上方に配置され、
前記連結部材の各々は、少なくとも１つの部材で構成されると共に、下端部が前記ベース部材下方の前記大気圧にされた空間に配置され、上端部が前記上部部材に接続されたものであって、前記絶縁部材の前記貫通孔内部と前記空間との間に配置されてこれらの間を気密に封止するシール部材を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記絶縁部材の前記貫通孔内部と前記空間との間を気密に封止する前記シール部材は、
前記連結部材と前記ベース部材との間に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項４】
請求項１乃至3の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記連結部材の各々が、前記絶縁部材の前記貫通孔の下方に配置され前記ベース下方の前記空間および前記貫通孔内部との間を連通する複数のベース側貫通孔の各々の内部に配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記連結部材が、下部と上部とに分割されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空容器と、前記真空容器内部の処理室内に配置された試料台と、プラズマ生成手段と
を有するプラズマ処理装置であって、
前記試料台は、冷媒が循環する冷媒溝を備えた基材部と、この基材部上方に配置され前
記試料台を加熱するヒータを備えた上部部材とを有すると共に、ベース上に配置された絶
縁部材を含むベース部材の上に配置されており、
前記ベース部材と前記試料台とは位置決めされ、複数の連結部材により連結されており
、
前記連結部材の各々は、前記絶縁部材の外周側部分を貫通する複数の貫通孔の各々の内
部で隙間を空けて配置され且つその一端は前記試料台に固定され、その他端は前記ベース
部材に対して摺動可能に取り付けられ、前記ヒータによる前記試料台の熱膨張に応じて前
記貫通孔内部の前記隙間内を前記試料台の径方向に移動可能に構成されていることを特徴
とするプラズマ処理装置。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、
前記ベース部材は、前記連結部材の他端が摺動する部分の表面の摩擦を小さくするため
に鏡面加工され或いは潤滑要素が塗布されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
請求項６に記載のプラズマ処理装置であって、
前記連結部材が前記ベース部材に対して柔軟性を有する真空シール部材を間に挟んで取
り付けられており、真空容器内と前記ベース部材下方の空間との間はシールされているこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】
請求項８に記載のプラズマ処理装置であって、
前記真空シール部材は、Ｏリング、ゴム或いは接着剤であることを特徴とするプラズマ
処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの処理等に用いられるプラズマ処理装置、例えばプラズマエッチング処理装置は、真空状態に減圧した処理容器（以下、真空容器とする）内に処理ガスを供給してプラズマを形成し、ウエハ載置用試料台（以下、試料台とする）に被処理対象であるウエハを載置して処理を施す。試料台は主として、静電気力でウエハを吸着し固定する機能、ウエハの温度を制御する機能、プラズマ中のイオンを引き込んでエッチングをアシストするための高周波バイアス電圧をウエハに印加する機能を持つ。
【０００３】
試料台におけるウエハ温度制御手段は、十分な速度応答性と温度精度を持たせるため、料台の上面に配置された誘電体材料膜の内部に配置された膜状のヒータと、ヒータの排熱を行うための冷媒が循環する冷媒溝とを有する。プラズマエッチング処理においては、ヒータによる加熱と冷媒による排熱とにより所望のウエハの温度分布を実現して、ウエハ状の試料のエッチング処理が行われる。このように試料に隣接した位置にヒータと冷媒が循環する冷媒溝とを配置することにより、試料の温度とその分布を高速に変更することができ、かつプラズマからの入熱が小さい場合でも十分な温度制御を行うことができるという利点がある。ヒータ等を備えた試料台については、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６６６９２号公報
【特許文献２】特開２０１３−５５０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、主にメタル系材料が堆積された試料をエッチングするために、前記試料台を用いて試料を１００℃以上の高温に加熱することが行われてきている。しかしながら、試料を常温から高温に温度変化させることでヒータ近傍の試料台上部ではプロセス温度まで加熱されて膨張し、冷媒が循環する冷媒溝近傍の試料台下部では膨張が抑制されるため、試料台に反りが生じる。これにより、試料台の吸着不良やウエハ面内の温度精度の低下、試料台によりウエハへダメージを与える等の機能不全が生じる可能性がある。また、試料台と試料台を固定する部材との境界において部材同士の擦れや破損が生じ、試料台と試料台を固定する部材の金属片が真空容器中に拡散しウエハ上に付着して歩留まりを低下させる可能性がある。
【０００６】
特許文献１には、試料台のウエハ吸着板に温度調節体をボルト締結し、ウエハ吸着板外周端はウエハ吸着板およびウエハ吸着板と同様に熱伸長するプレートとをボルト締結して、ウエハ吸着板の熱膨張による吸着面の平面度悪化を抑制する方法が示されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１記載の従来技術では、試料台のウエハ径方向への熱膨張ではなく、試料台自体の反りが伴う熱変形に対しては対応できない。また、ウエハ吸着板とウエハ吸着板下部にボルト締結する温度調節体は、試料台中心から外周付近の領域でボルト締結させるため、各々の剛性次第ではボルトによる拘束が試料台の内部応力を高めることになり、試料台内部の機能要素にダメージを与える可能性がある。
【０００８】
また、特許文献２には、試料台と試料台を固定する部材との試料台外周のボルト締結部において、固定点および水平方向への可動が可能な可動点を設けることで、試料台と試料台を固定する部材との熱膨張差を吸収する方法が示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献２記載の従来技術では、試料台外周部を試料台と試料台を固定する部材とボルト締結させるため上記特許文献１で課題の内部応力増加の懸念は小さいが、ボルト締結部が固定点及び可動点を有するため、試料台は固定点を基準に熱変形してしまう。したがって、真空容器内で試料台及び試料台に載置されているウエハの中心軸が常温時よりずれが生じるため、エッチング処理の非軸対称性が懸念される。
【００１０】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、本発明の第1の目的は、試料台の熱変形に伴う試料台内部の内部応力を極力軽減し、かつ試料台が熱変形を生じた際に試料台の軸ズレを抑制可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、真空容器中において試料台と試料台を固定する部材との擦れや破損がなく、試料台と試料台を固定する部材の金属片の真空容器中への拡散を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための一実施形態として、真空容器内部の処理室内に配置された試料台上面に載せられた処理対象の試料を当該処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記試料台は、基材部と、この基材部上方に配置され前記試料を加熱するヒータを備えた上部部材とを有すると共に、ベース上に配置された絶縁部材を含むベース部材の上に配置されており、
前記ベース部材と前記試料台とは位置決めされ、複数の連結部材により連結されており、
前記連結部材の各々は、前記絶縁部材の外周側部分を貫通する複数の貫通孔の各々の内部で隙間を空けて配置され且つ前記上部部材と接続され、前記貫通孔内部の前記隙間内を前記試料台の径方向に移動可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【００１３】
また、真空容器と、前記真空容器内部の処理室内に配置された試料台と、プラズマ生成手段とを有するプラズマ処理装置であって、
前記試料台は、冷媒が循環する冷媒溝を備えた基材部と、この基材部上方に配置され前記試料台を加熱するヒータを備えた上部部材とを有すると共に、ベース上に配置された絶縁部材を含むベース部材の上に配置されており、
前記ベース部材と前記試料台とは位置決めされ、複数の連結部材により連結されており、
前記連結部材の各々は、前記絶縁部材の外周側部分を貫通する複数の貫通孔の各々の内部で隙間を空けて配置され且つその一端は前記試料台に固定され、その他端は前記ベース部材に対して摺動可能に取り付けられ、前記ヒータによる前記試料台の熱膨張に応じて前記貫通孔内部の前記隙間内を前記試料台の径方向に移動可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【００１４】
また、上記プラズマ処理装置であって、
前記連結部材の各々は、前記ベース部材の大気の側と当該ベース部材を貫通して前記上部部材との間を連結するものであって、前記絶縁部材の前記貫通孔内部と前記大気との間に配置されてこれらの間を気密に封止するシール部材を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、試料台の熱変形に伴う試料台内部の内部応力を極力軽減し、かつ試料台が熱変形を生じた際に試料台の軸ズレを抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、真空容器中において試料台と試料台を固定する部材との擦れや破損がなく、試料台と試料台を固定する部材の金属片の真空容器中への拡散を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置における試料台の概略全体構成を説明するための縦断面図である。
【図３】図１に示すプラズマ処理装置における試料台の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図である。
【図４】図１に示すプラズマ処理装置における試料台の他の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台の他の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、同一符号は同一構成要素を示す。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置（プラズマエッチング処理装置）の全体構成の概略を示す縦断面図である。本装置は、真空容器１００と、該真空容器の上方の外周に配置されて真空容器１００内部に電界および磁界を供給する電磁場供給手段と、真空容器１００下方に配置されて真空容器１００の内部を排気する排気手段を備えている。
【００１９】
真空容器１００の内部には処理室１０１が備えられ、真空容器１００の上部には処理室１０１内に高周波を供給する高周波電源１１０と処理室１０１内に電磁波を供給するソレノイドコイル１０９が備えられ、真空容器１００の下部にはウエハなどの被処理対象である板状の試料がその上面に載置される試料台１１１とターボ分子ポンプ１１８などからなる排気装置が備えられている。
【００２０】
電磁場供給手段は、真空容器１００の上部に配置されているソレノイドコイル１０９および、真空容器１００上方に配置されている電磁波を供給する高周波電源１１０からなる。高周波電源１１０から供給された電磁波は図示しないアイソレータ、整合器１０８を経由して導波管１０７内を伝播し共振空間１０６を通過した後、石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して、処理室１０１に導入される。
【００２１】
処理室１０１は、略円筒形状であって、処理対象の試料にプラズマ処理を施す際にプラズマが形成される空間である。
【００２２】
処理室１０１の上方には、処理室１０１を密閉する円筒形状の天井部材が備えられており、この天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート１０５およびシャワープレート１０２から構成され、石英プレート１０５とシャワープレート１０２の間には微小隙間１０３が形成されている。この微小隙間１０３は円筒形状の空間であり、この空間の下方にシャワープレート１０２が配置されている。このシャワープレート１０２には多数の小孔が複数の同心円形状に配置して多数設けられている。石英プレート１０５および、シャワープレート１０２の外周側にはガスリング１０４が配置される。ガスリング１０４には、前記微小隙間１０３に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元１１９から、処理ガス供給配管１２０およびガスリング１０４のガス通路を介して、前記微小隙間１０３に供給され、その後、シャワープレート１０２に設けられた多数の小孔を介して処理室１０１内に均等に分散して供給される。
【００２３】
処理室１０１下方にある試料台１１１は円筒形状を有しており、試料台１１１上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台１１１内部には、同心円状または螺旋状に図示しない流路（冷媒溝）が配置されており、この流路に温調ユニット１１４により温度または流量（流速）を調節された冷媒が導入される。また、誘電体膜内部には図示しないヒータが配置されており、このヒータはヒータ用直流電源１１７により通電加熱される。試料台１１１上面の誘電体膜とウエハ１２１裏面との間には伝熱ガス流路１１２が設けられており、伝熱ガス供給元１１５から伝熱ガス供給配管１２２を介して、Ｈｅ等の熱伝達性を有するガスが供給される。伝熱ガスの圧力値は圧力制御要素１２３の設置位置においてモニタリングされる。さらに、試料台１１１は、ウエハ１２１を試料台１１１に静電気にて吸着させるための直流電源１１３および処理中に試料台１１１に載置されたウエハ１２１表面にイオンを加速させるための高周波バイアス電源１１６を備えている。なお、試料台１１１の下部に配置されているベース部材１２４は、水平方向に配置され内部が中空で大気圧の梁により支持されている。
【００２４】
このようなプラズマエッチング装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ１２１は、試料台１１１上面の載置面上に載置され、直流電源１１３からの直流電圧により静電気で吸着して保持する。
【００２５】
次に、処理ガスが処理ガス供給元１１９より処理ガス供給配管１２０を介して微小隙間１０３に導入され、シャワープレート１０２に形成された多数の小孔を通して処理室１０１内へ供給される。共振空間１０６を通過し石英プレート１０５およびシャワープレート１０２を介して処理室１０１に導入された電磁波と、ソレノイドコイル１０９による磁場の相互作用によって、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ１２１の上方に形成される。さらに、高周波バイアス電源１１６により、試料台１１１に高周波電力が印加され、ウエハ１２１上面上方に形成された高周波バイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ１２１上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ処理が開始される。
【００２６】
エッチング処理の終了後、プラズマおよび高周波バイアスが停止され、直流電源１１３からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。
【００２７】
次に試料台１１１の詳細構造について図２を参照して説明する。
図２は、図１に示すプラズマ処理装置における試料台の概略全体構成を説明するための縦断面図である。試料台１１１は円板形状であり、Ｔｉ、セラミクス含有のアルミニウム、モリブデン、タングステン等の金属で構成される基材部（試料台基材）２０１、基材部２０１の上面に接合されて配置され、内部にヒータ（ヒータ電極膜）２０４を備えたＡｌ２Ｏ３等の誘電体で形成された誘電体膜部２０２、該誘電体膜部２０２の上方に配置され、内部にタングステン等の金属から構成される静電吸着用電極２０５を備えたＡｌ２Ｏ３等の誘電体で形成された誘電体膜部２０６を備える。また、試料台１１１には、ウエハリフト用のピン２１０が貫通する貫通孔２０８が配置されている。ピン２１０は試料台１１１下方に設けられ、貫通孔２０８を介して試料台１１１対して相対的に昇降しウエハの受け渡しを行う。ヒータ２０４は図示しない給電部構造を介し、ヒータ用直流電源１１７と電気的に接続されている。静電吸着用電極２０５は図示しない給電部構造を介し、静電吸着用直流電源１１３と電気的に接続されている。
【００２８】
基材部２０１の内部には、冷媒が内部を環状に流れる冷媒通路である冷媒溝２０３、基材上面の温度を測定する温度センサ２０７が配置されている。
【００２９】
冷媒溝２０３は、冷媒が導入される入口部及び排出される出口部が管路により真空容器１００外部の温調ユニット１１４と連結されている。温調ユニット１１４は冷媒溝２０３を通り循環される冷媒の流量（速度）や冷媒の温度をコントローラ２１１からの指令信号に応じて調節する。冷媒は冷媒溝２０３を流れ、試料台基材２０１を冷却する。試料台基材２０１が冷却されることで、試料台１１１に保持されたウエハ１２１が冷却される。
【００３０】
温度センサ２０７には、熱電対あるいは白金測温抵抗体などが用いられる。温度センサ２０７は孔２０９内部に配置される。温度センサ２０７はコントローラ２１１と電気的に接続されている。
【００３１】
伝熱ガス流路（供給配管）１２２は、ガス供給部（伝熱ガス供給元）１１５と結合しており、伝熱ガスを試料台１１１上部に導入する。伝熱ガス流路１２２の下方には圧力制御要素１２３が配置される。圧力制御要素１２３はコントローラ２１１と電気的に接続されている。
【００３２】
ウエハ１２１は、図示しない搬送手段あるいはピン２１０等の操作により、誘電体膜部２０６上面に載置される。その後、静電吸着用直流電源１１３から静電吸着用電極２０５へ電力が供給されて静電気力が形成される。これにより、ウエハは誘電体膜部２０６に吸着され保持される。
【００３３】
誘電体膜部２０６にウエハ１２１が吸着保持された後、ウエハ１２１にバイアス電位が印加される。プラズマを用いてウエハ１２１を処理するときは、ウエハ１２１に入熱を伴う。この入熱に伴うウエハ１２１温度の上昇はエッチング形状に大きく影響する。このためウエハ１２１を冷却する必要がある。
【００３４】
しかし、処理室１０１は減圧されているため、試料台１１１にウエハを載置しただけでは熱伝達が不十分である。このため、伝熱ガス流路１１２を通してガス供給部（伝熱ガス供給元）１１５より、伝熱ガスを誘電体膜部２０６と誘電体膜部２０６表面に形成された凸部と載置されたウエハ１２１の間に導入する。これにより、ウエハと誘電体膜部２０６間に必要な熱伝達率が確保され、ウエハの温度上昇が抑制される。
【００３５】
基材上面の温度は温度センサ２０７によって検知されている。温度センサ２０７が検知した温度は、コントローラ２１１に受信される。コントローラ２１１は、検出された基材部２０１の温度をもとに、コントローラ２１１内部の演算機を用いて、また、コントローラ２１１内部或いは通信可能に接続されたハードディスク等の外部記憶媒体に記憶されたプログラムを用いて、載置面である誘電体膜部２０６上面の温度、あるいはこれに載せられたウエハ１２１の温度あるいはその分布を推定することができる。
【００３６】
コントローラ２１１は、予め前記記憶装置内に記憶されたプログラムを用いて、誘電体膜部２０６またはウエハ１２１の温度の検出結果に応じヒータ用直流電源１１７が出力すべき電力値を演算して検出する。この電力値を出力するようにヒータ用直流電源１１７に指令を発信することで、ヒータ電極膜２０４の発熱量を調整することができる。このように、検知された試料台１１１の温度は、制御部であるコントローラ２１１にフィードバックされる。これによりヒータ電極膜２０４の発熱量が調節され、加工に最適なウエハの温度またはその分布が実現される。
【００３７】
図３及び図４は、図１に示すプラズマ処理装置における試料台の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図であり、本実施例の試料台１１１及び試料台１１１を固定するベース３０２との連結状態を示す。なお、中空のベース３０２は、水平方向に配置され内部が中空で大気圧の梁により支持されており、その内部は大気圧となっている。
【００３８】
試料台１１１の外周部において、円周方向の数ヶ所に下部のベース３０２と位置決めして連結させるための縦穴が設けられている。この縦穴に試料台１１１上部から締結ボルト３０３を挿入し、試料台１１１下部に挿入する支柱３０４に締結する。この際、試料台１１１の縦穴と支柱３０４はほぼ隙間を設けず挿入され、両者がそれぞれ別個に独立して水平方向に動かないようにする。試料台１１１の下部には、ベース部材１２４を構成する絶縁部材３０１、ベース３０２が配置される。絶縁部材３０１は試料台１１１に固定されず、ベース３０２上に載置される。支柱３０４は絶縁部材３０１及びベース３０２に設けられる縦穴内を通り、ベース３０２内部において水平可動軸３０７と固定される。絶縁部材３０１及びベース３０２に設けられる縦穴寸法は、支柱３０４の外形寸法よりも大きく、支柱３０４が水平方向に移動しても支柱３０４と絶縁部材３０１、ベース３０２が接触しない寸法としている。ベース３０２と水平可動軸３０７の接触面においては、水平可動軸３０７を接触面の平行方向に摺動が可能なように、表面粗さが高精度に加工される（鏡面加工）、もしくは潤滑要素（例えばグリス）が塗布されている。水平可動軸３０７下部には、鉛直方向で拘束するため押さえ部材３０８が配置されるが、押さえ部材３０８によって水平可動軸３０７の水平方向の可動が阻害されないようにする。ベース３０２の内部は大気雰囲気であり、ベース３０２内部と真空容器１００は真空シール部材によりシールされる。図３においては、Ｏリング３０５、Ｏリング３０６が支柱３０４の外周側およびベース３０２の縦穴との隙間に設けられ、真空シールされる。図４に示した試料台の他の連結部材の構造やシールの構成においてはゴムまたは接着剤といった真空シール可能な真空シール部材４０１が支柱３０４の外周側およびベース３０２の縦穴との隙間に設けられ、真空シールされる。真空シール部材３０５、３０６、４０１の外径部はベース３０２に接しており、その内径部は図３或いは図４に示す支柱３０４に接するように設けられる。前記真空シール部材は、支柱３０４及び水平可動軸３０７の水平方向の移動により変形されるものであり柔軟性の高い材料が好ましい。
【００３９】
次に、試料台１１１及び試料台１１１を固定するベース３０２及び連結要素の作用を説明する。試料台１１１の上にウエハ１２１を載置した状態でウエハを高温に保つため、試料台１１１内部のヒータ電極膜２０４により高温に加熱することで、雰囲気温度との温度差が試料台１１１内部に生じて試料台１１１、特にヒータ膜が配置されている試料台１１１の上部が熱膨張する。締結ボルトにより試料台に固定されている支柱３０４、及び支柱３０４に固定されている水平可動軸３０７が試料台１１１の熱膨張に連動し、ベース３０２内の真空シール部材（３０５、３０６、４０１）に隔てられた大気雰囲気において、加熱されない或いは殆ど加熱されず殆ど熱膨張しないベース３０２上を摺動する。この際、水平可動軸３０７は押さえ部材３０８によって鉛直方向が拘束されているため、水平可動軸３０７は水平方向のみ可動される。即ち、試料台１１１は絶縁部材３０１やベース３０２には拘束されていないため試料台１１１が熱膨張により変形されても絶縁部材３０１やベース３０２は連動して変形しない。試料台１１１の変形が絶縁部材３０１やベース３０２に阻害されないことで内部応力を逃がすことができる。また、試料台１１１が熱膨張により変形されても、ベース３０２と水平可動軸３０７との摺動箇所は処理室１０１の外部であり、処理室１０１内ではベース３０２と水平可動軸３０７とが摺動することはなく、摺動箇所の擦れで発生し得る金属片等の異物が処理室１０１内には入らない構造となっている。
【００４０】
図３或いは図４に示す構造を有する試料台を図１に示すプラズマ処理装置に取り付けてプラズマ処理を行った結果、試料台を高温にした際に試料台を固定する連結手段がすべて水平方向へ可動することで、試料台が等方向に熱膨張することで軸ズレを引き起こさず、なおかつ試料台の熱膨張や反りを吸収することができた。また、連結手段の可動箇所は真空容器の大気部にあり、可動箇所と真空容器はＯリング等によりシールされていることで、可動箇所から発生し得る部材同士の擦れによる金属片は真空容器中に入らないため、ウエハの歩留まりへの悪影響は認められなかった。
【００４１】
以上本実施例によれは、試料台の熱変形に伴う試料台内部の内部応力を極力軽減し、かつ試料台が熱変形を生じた際に試料台の軸ズレを抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、真空容器中において試料台と試料台を固定する部材との擦れや破損がなく、試料台と試料台を固定する部材の金属片の真空容器中への拡散を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【実施例２】
【００４２】
本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置について説明する。なお、実施例１に記載され本実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。
【００４３】
図５及び図６は、本実施例に係るプラズマ処理装置における試料台の連結部材の構造やシールの構成を説明するための縦断面図であり、試料台１１１及び試料台１１１を固定するベース３０２との連結状態を示す。
【００４４】
図５及び図６では、実施例１の図３及び図４に示した支柱３０４、水平可動軸３０７の形状が異なり、図５及び図６における支柱５０１は水平可動軸５０２に連結され、真空シール部材が水平可動軸５０２の外形部に接して配置されている。図５においては、Ｏリング３０５、Ｏリング３０６が水平可動軸５０２の外周側およびベース３０２の縦穴との隙間に設けられ、真空シールされる。図６においてはゴムまたは接着剤といった真空シール可能な真空シール部材４０１が水平可動軸５０２の外周側およびベース３０２の縦穴との隙間に設けられ、真空シールされる。真空シール部材３０５、３０６、４０１の外径部はベース３０２に接しており、その内径部は図５或いは図６に示す水平可動軸５０２に接するように設けられる。真空シール部材３０５、３０６、４０１は試料台が加熱されるプラズマ処理毎に変形され、また、水平可動軸３０７は前記処理毎にベース３０２と擦れるため劣化する。本実施例のように、真空シール部材を水平可動軸に取り付けることにより真空シール部材と水平可動軸とをセットで交換でき、実施例１の場合の構成に比べてメンテナンスを容易に行うことができる。
【００４５】
図５或いは図６に示す構造を有する試料台を図１に示すプラズマ処理装置に取り付けてプラズマ処理を行った結果、試料台を高温にした際に試料台を固定する連結手段がすべて水平方向へ可動することで、試料台が等方向に熱膨張することで軸ズレを引き起こさず、なおかつ試料台の熱膨張や反りを吸収することができた。また、連結手段の可動箇所は真空容器の大気部にあり、可動箇所と真空容器はＯリング等によりシールされていることで、可動箇所から発生し得る部材同士の擦れによる金属片は真空容器中に入らないため、ウエハの歩留まりへの悪影響は認められなかった。
【００４６】
以上本実施例によれは、試料台の熱変形に伴う試料台内部の内部応力を極力軽減し、かつ試料台が熱変形を生じた際に試料台の軸ズレを抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、真空容器中において試料台と試料台を固定する部材との擦れや破損がなく、試料台と試料台を固定する部材の金属片の真空容器中への拡散を抑制可能なプラズマ処理装置を提供することができる。また、真空シール部材を水平可動軸に取り付けることにより真空シール部材と水平可動軸とをセットで交換でき、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００４７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、プラズマエッチング処理装置の試料台にかぎらず、イオン打ち込みあるいはスパッタ処理を行うのに適したプラズマＣＶＤ装置も含めた、プラズマ処理装置全般のウエハ載置台に適用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１００…真空容器、１０１…処理室、１０２…シャワープレート、１０３…微小隙間、１０４…ガスリング、１０５…石英プレート、１０６…共振空間、１０７…導波管、１０８…整合器、１０９…ソレノイドコイル、１１０…高周波電源、１１１…試料台、１１２…伝熱ガス流路、１１３…静電吸着用直流電源、１１４…温調ユニット、１１５…伝熱ガス供給元、１１６…高周波バイアス電源、１１７…ヒータ用直流電源、１１８…ターボ分子ポンプ、１１９…処理ガス供給元、１２０…処理ガス供給配管、１２１…ウエハ、１２２…伝熱ガス供給配管、１２３…圧力制御要素、１２４…ベース部材、２０１…試料台基材（基材部）、２０２…誘電体膜部、２０３…冷媒溝、２０４…ヒータ（ヒータ電極膜）、２０５…静電吸着用電極、２０６…誘電体膜部、２０７…温度センサ、２０８…ウエハリフト用ピン貫通孔、２０９…温度センサ配置孔、２１０…ウエハリフト用ピン、２１１…コントローラ、３０１…絶縁部材、３０２…ベース、３０３…締結ボルト、３０４…支柱、３０５…Ｏリング１、３０６…Ｏリング２、３０７…水平可動軸、３０８…押さえ部材、４０１…真空シール部材、５０１…支柱、５０２…水平可動軸。
【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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【図６】
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