(57)【要約】【課題】腐食性ガスまたはプラズマによって接着剤層が浸食され難い基板載置部材およびそのような基板載置部材を用いた基板処理装置を提供すること。【解決手段】基板Ｗに腐食性ガスによる処理またはプラズマ処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材３は、金属製の本体８ａとその周縁を覆う絶縁層８ｂとを有するベース部材８と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャック９と、ベース部材８および静電チャック９を接着する接着剤層１０とを具備し、静電チャック９は、誘電性部材１６とその中に設けられた電極１７とを有し、誘電性部材１６は、接着剤層１０の周縁が実質的に露出しないように、その周縁に実質的にベース部材８の絶縁層８ｂのみに接触する突出部１６ａを有している。【選択図】　　　図２
2004071791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に腐食性ガスによる処理またはプラズマ処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材であって、
金属製のベース部材と、
その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、
前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層と
を具備し、
前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、
前記ベース部材および前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられていることを特徴とする基板載置部材。
【請求項２】
基板に腐食性ガスによる処理またはプラズマ処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材であって、
金属製の本体とその周縁を覆う絶縁層とを有するベース部材と、
その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、
前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層と
を具備し、
前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、
前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁に実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有していることを特徴とする基板載置部材。
【請求項３】
前記誘電性部材の突出部は、その内側に下方に向けて幅が狭くなるようなテーパーを有し、その下端が前記ベース部材の絶縁層の最外周に接していることを特徴とする請求項２に記載の基板載置部材。
【請求項４】
前記突出部は、前記ベース部材の絶縁層よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板載置部材。
【請求項５】
真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられかつ基板を載置する基板載置部材と、
前記チャンバー内において、基板に対し腐食性ガスによる処理またはプラズマによる処理を施す処理手段と
を具備する基板処理装置であって、
前記基板載置部材は、
金属製のベース部材と、
その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、
前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層と
を有し、
前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、
前記ベース部材および前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項６】
真空に保持可能なチャンバーと、
前記チャンバー内に設けられかつ基板を載置する基板載置部材と、
前記チャンバー内において、基板に対し腐食性ガスによる処理またはプラズマによる処理を施す処理手段と
を具備する基板処理装置であって、
前記基板載置部材は、
金属製の本体とその周縁を覆う絶縁層とを有するベース部材と、
その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、
前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層と
を有し、
前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、
前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁に実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有していることを特徴とする基板処理装置。
【請求項７】
前記誘電性部材の突出部は、その内側に下方に向けて幅が狭くなるようなテーパーを有し、その下端が前記ベース部材の絶縁層の最外周に接していることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記突出部は、前記ベース部材の絶縁層よりも薄く形成されていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板に腐食性ガスまたはプラズマによる処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材、およびそのような基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等の製造プロセスにおいては、プラズマエッチングのように高真空下での処理が多用されている。このような高真空下では、基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）の保持に真空吸引を利用することができない。そのため、従来、ウエハを機械的に保持するメカニカルクランプ法が用いられていたが、半導体ウエハを保持する際に、その被処理面にクランプの先端を接触させる必要があるため、発塵やウエハ表面の汚染等を生じていた。
【０００３】
このような問題を解決するものとして、近年、静電チャックが広く利用されている。静電チャックはセラミック材料のような絶縁性の高い部材中に電極を埋設し、この電極に直流電圧を印加することにより生じるクーロン力等の静電力によりウエハを吸着するものである。
【０００４】
このような静電チャックは、一般的に、アルミニウム等からなるベース部材に接着剤により接着されており、この静電チャックと、ベース部材と、これらを接着する接着剤とにより基板であるウエハを載置する基板載置部材が構成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造の基板載置部材をプラズマエッチング装置等の腐食性の高いプロセスガスやプラズマアタックが存在する環境下で使用する場合には、これらによって比較的短時間に接着剤が浸食されてしまう。
【０００６】
接着剤が浸食されると、その部分で熱伝達が阻害され、ウエハの温度制御が困難となることから、基板載置部材を交換せざるを得ず、基板載置部材の寿命が短いという問題点がある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、腐食性ガスまたはプラズマによって接着剤層が浸食され難い基板載置部材およびそのような基板載置部材を用いた基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、基板に腐食性ガスによる処理またはプラズマ処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材であって、金属製のベース部材と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを具備し、前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、前記ベース部材および前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられていることを特徴とする基板載置部材を提供する。
【０００９】
本発明の第２の観点では、基板に腐食性ガスによる処理またはプラズマ処理を施す基板処理装置において基板を載置する基板載置部材であって、金属製の本体とその周縁を覆う絶縁層とを有するベース部材と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを具備し、前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁が実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有していることを特徴とする基板載置部材を提供する。
【００１０】
本発明の第３の観点では、真空に保持可能なチャンバーと、前記チャンバー内に設けられかつ基板を載置する基板載置部材と、前記チャンバー内において、基板に対し腐食性ガスによる処理またはプラズマによる処理を施す処理手段とを具備する基板処理装置であって、前記基板載置部材は、金属製のベース部材と、
その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを有し、前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、前記ベース部材および前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられていることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第４の観点では、真空に保持可能なチャンバーと、前記チャンバー内に設けられかつ基板を載置する基板載置部材と、前記チャンバー内において、基板に対し腐食性ガスによる処理またはプラズマによる処理を施す処理手段とを具備する基板処理装置であって、前記基板載置部材は、金属製の本体とその周縁を覆う絶縁層とを有するベース部材と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを有し、前記静電チャックは、誘電性部材とその中に設けられた電極とを有し、前記誘電性部材は、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁が実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有していることを特徴とする基板処理装置を提供する。
【００１２】
上記本発明の第１および第３の観点によれば、金属製のベース部材と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを具備する基板載置部材において、前記ベース部材および前記誘電性部材が、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられているので、接着剤層へは腐食性ガスまたはプラズマがほとんど浸入せず、接着剤層が腐食性ガスまたはプラズマによって浸食されることを有効に防止することができる。
【００１３】
また、上記本発明の第２および第４の観点によれば、前記誘電性部材が、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁が実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有しているので、一般的に熱伝達性が悪い誘電性部材が、一般的に熱伝達性の高いベース部材の金属部分から比較的熱伝導性の良い材料を用いている接着剤層を介しての熱伝達をほとんど低下させることがなく、基板への熱伝達性の低下を極めて少なくしつつ、接着剤層が腐食性ガスまたはプラズマによって浸食されることを有効に防止することができる。
【００１４】
上記第２および第４の観点において、前記誘電性部材の突出部が、その内側に下方に向けて幅が狭くなるようなテーパーを有し、その下端が前記ベース部材の絶縁層の最外周に接していることが好ましい。これにより誘電性部材とベース部材との接触面積が極小となり、一般的に熱伝導性が小さい誘電性部材によるベース部材の金属部分から接着剤層を介しての熱伝達の低下をほとんどともなわず、かつ、静電チャックとベース部材との接着時に余分な接着剤を容易に排出することができるので、製造性がよい。
【００１５】
また、前記突出部を、前記ベース部材の絶縁層よりも薄く形成することにより、ベース部材の金属部分に確実に接着剤層を形成した状態とすることができ、ベース部材の金属部分から接着剤層を介しての熱伝達を有効に行わせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る基板載置部材を搭載したプラズマエッチング装置を示す断面図である。このプラズマエッチング装置１は、電極板が上下平行に対向し、一方にプラズマ形成用電源が接続された容量結合型平行平板エッチング装置として構成されている。
【００１７】
このプラズマエッチング装置１は、例えば表面がセラミック溶射処理されたアルミニウムからなる円筒形状のチャンバー２を有しており、このチャンバー２は保安接地されている。前記チャンバー２内の底部には、絶縁材料からなる支持部材５が設けられており、その上にシールリング６を介してＲＦプレート４が設けられ、ＲＦプレート４の上には基板としてのウエハＷを載置する基板載置部材３が設けられている。シールリング６により支持部材５とＲＦプレート４との間に形成される空間は、真空引きされることにより真空断熱層７となる。
【００１８】
前記基板載置部材３は、その上中央部が凸状の円板状に成形され、アルミニウム等の金属からなる本体８ａとその表面に形成された例えばセラミック溶射により形成された絶縁層８ｂとからなるベース部材８と、このベース部材８の上に設けられた静電チャック９と、ベース部材８と静電チャック９とを接着する接着剤層１０とを有している。接着剤層１０はアルミニウムを多量に含む有機物質からなっており、全体として熱伝導性が良好となっている。
【００１９】
【００２０】
静電チャック９はセラミックス等からなる誘電性部材１６の内部に電極１７が埋設されて構成されており、電極１７には給電線１８を介して直流電源１９が接続されている。そして、この直流電源１９から電極１７に直流電圧が印加されることにより、静電力、例えばクーロン力によってウエハＷを静電吸着する。
【００２１】
ＲＦプレート４はアルミニウムからなり、給電棒２４が接続されている。この給電棒２４の先端にはマッチャー２５が接続されており、マッチャー２５にはＲＦ電源２６が接続されている。このＲＦ電源２６からは所定の周波数の高周波電力がＲＦプレート４を介して基板載置部材３に印加される。基板載置部材３は下部電極として機能する。
【００２２】
支持部材５、ＲＦプレート４、基板載置部材３を貫通してそれぞれウエハＷ裏面の端部および中央部に熱伝達用ガス、例えばＨｅガスを供給するガス供給路２７ａ，２７ｂが設けられており、これらはガス供給機構２８に接続されており、このガス供給機構２８からガス供給路２７ａ，２７ｂおよび静電チャック９の上面に設けられた多数の孔を通って熱伝達用ガスがウエハＷ裏面の全面に供給されることにより、チャンバー２が排気されて真空に保持されていても、冷媒室１１内の冷媒によりウエハＷを有効に冷却可能となる。
【００２３】
基板載置部材３の上方には、これと平行に対向して上部電極として機能するシャワーヘッド３０が設けられている。このシャワーヘッド３０は、絶縁材３１を介して、チャンバー２の天壁に支持されており、基板載置部材３と対向するシャワープレート３２には多数のガス吐出孔３３を有している。
【００２４】
前記シャワーヘッド３０の上部中央にはガス導入口３４が設けられ、さらにこのガス導入口３４には、ガス供給管３５が接続されており、さらにこのガス供給管３５には、エッチングガス供給系３６が接続されている。そして、エッチングガス供給系３６から、所定のエッチングガスが供給される。エッチングガスとしては、ハロゲン元素含有ガス等、通常この分野で用いられるガスが使用される。
【００２５】
上部電極として機能するシャワーヘッド３０には、給電棒４１が接続されている。この給電棒４１の先端にはマッチャー４２が接続されており、マッチャー４２にはＲＦ電源４３が接続されている。このＲＦ電源４３からは、例えば６０ＭＨｚの周波数の高周波電力が供給される。また、シャワーヘッド３０にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４４が接続されている。
【００２６】
ＲＦプレート４に接続された上述のＲＦ電源２６は、その周波数が例えば２ＭＨｚであり、イオン引き込み用のＲＦ電源として機能する。なお、ＲＦプレート４にはハイパスフィルター（ＨＰＦ）４５が接続されている。
【００２７】
したがって、ＲＦ電源４３からシャワーヘッド３０に印加される高周波電力により下部電極として機能する基板載置部材３とシャワーヘッド３０との間の空間に高周波電界が形成されてエッチングガスのプラズマが形成されるとともに、ＲＦ電源２６から基板載置部材３に印加される高周波電力によりイオンがウエハＷに引き込まれ、ウエハＷを効率良くプラズマエッチングすることが可能となっている。
【００２８】
前記チャンバー２の底壁には排気管３７が接続されており、この排気管３７には排気装置３８が接続されている。排気装置３８はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー２内を所定の減圧雰囲気、例えば１Ｐａ以下の所定の圧力まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバー２の側壁にはウエハ搬入出口３９が設けられており、このウエハ搬入出口３９はゲートバルブ４０により開閉可能となっている。そして、このゲートバルブ４０を開にした状態でウエハ搬入出口３９を介してウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００２９】
次に、前記基板載置部材３の詳細な構造について図２を参照して説明する。
図２は、基板載置部材３の主要部を拡大して示す断面図である。この図に示すように、ベース部材８と静電チャック９の誘電性部材１６は、接着剤層１０の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触している。より具体的には、静電チャック９の誘電性部材１６は、その周縁の下部に実質的にベース部材８の絶縁層８ｂのみに接触する突出部１６ａを有しており、これにより接着剤層１０の周縁が実質的に露出しないようになっている。突出部１６ａは、その内側に下方に向けて幅が狭くなるようなテーパーを有し、その下端が前記ベース部材の絶縁層８ｂの最外周に接している。
【００３０】
次に、このように構成されるプラズマエッチング装置における処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ４０を開にしてウエハ搬入出口３９を介して図示しないウエハ搬送機構によりウエハＷをチャンバー２内に搬入し、基板載置部材３の静電チャック９上に載置し、ゲートバルブ４０を閉じた後、排気装置３８により排気管３７を介してチャンバー２内が排気される。
【００３１】
チャンバー２内が所定の真空度になった後、チャンバー２内にエッチングガス供給系３６から所定のエッチングガスを所定の流量で導入するとともに、直流電源１９から給電線１８を介して電極１７に直流電圧を印加してウエハＷを静電チャック９によって静電吸着させる。
【００３２】
そして、この状態でＲＦ電源４３からシャワーヘッド３０に所定の周波数の高周波電力を印加し、これにより、上部電極としてのシャワーヘッド３０と下部電極としての基板載置部材３との間に高周波電界を生じさせ、エッチングガスをプラズマ化し、このプラズマによりウエハＷの所定の膜をエッチングする。このとき、ＲＦ電源２６から下部電極である基板載置部材３に所定の周波数の高周波電力を印加してプラズマ中のイオンを基板載置部材３側へ引き込むようにし、エッチング効率を高める。
【００３３】
この場合に、冷媒室１１内に冷媒を通流させるとともに、ガス供給機構２８からガス供給路２７ａ，２７ｂを通ってウエハ裏面に熱伝達用ガスをウエハＷ裏面の全面に供給する。これにより、ベース部材８、接着剤層１０、静電チャック９および熱伝達用ガスを介して冷媒の冷熱をウエハＷに有効に伝熱することができ、ウエハＷの温度を所定の低温に制御して高いエッチングレートを確保することができる。
【００３４】
以上のようなエッチングは、腐食性ガスのプラズマにより行われるため、従来のように接着剤層１０が露出していると、このようなエッチング処理を何回も繰り返すことにより、接着剤層１０が浸食されていく。有機接着剤としては、上述のように冷熱の伝達が有効になされるように、熱伝導率の高いものが選択されており、このような接着剤層が大きく浸食されると、十分な熱伝達が行われず、ウエハＷの温度制御が困難となる。
【００３５】
これに対し、本実施形態では、図２に示すように、ベース部材８および誘電性部材１６の突出部１６ａがベース部材８の周縁に接触して、接着剤層１０の周縁が実質的に露出しないようになっているので、接着剤１０層へは腐食性ガスのプラズマがほとんど浸入せず、接着剤層１０が腐食性ガスのプラズマによって浸食されることを有効に防止することができる。
【００３６】
また、静電チャック９の誘電性部材１６が突出部１６ａを有し、この突出部１６ａがベース部材８のアルミニウム等の金属からなる本体８ａには接触せずに、絶縁層８ａのみに接触するように設けられているので、一般的に熱伝達性が悪い誘電性部材１６が、一般的に熱伝達性が高いベース部材８の金属製本体８ａから比較的熱伝導性の良い材料を用いている接着剤層１０を介しての熱伝達を妨げず、ウエハＷへの熱伝達性を実質的に低下させない。
【００３７】
突出部１６ａは、具体的には、その内側に下方に向けて幅が狭くなるようなテーパーを有し、その下端が前記ベース部材の絶縁層８ｂの最外周に接しているので、誘電性部材１６とベース部材８との接触面積が極小となり、熱伝達を担保している接着剤層１０をベース部材８の周縁まで保持して熱伝達性を維持しつつ、このようなテーパーの存在により製造時に余分な接着剤を容易に外部に押し出すことができ、良好な製造性を確保することができる。
【００３８】
次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。
図３は、本発明の他の実施形態に係る基板載置部材の主要部を拡大して示す断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る基板載置部材３′は、テーパーを有する突出部１６ａの代わりにストレートの突出部１６ｂを有する静電チャック９′が、上記実施形態と同様の構造を有するベース部材８上に接着剤層１０を介して設けられた構造を有する。突出部１６ｂはベース部材８の絶縁層８ｂよりも薄く形成されている。したがって、ベース部材８の金属製本体８ａには、確実に接着剤層１０を形成した状態とすることができ、この実施形態においてもベース部材８の本体８ａから接着剤層を介しての熱伝達を有効に行わせることができ、ウエハＷへの熱伝達性を実質的に低下させない。この場合に、突出部１６ｂを薄くすることにより、ベース部材８の周縁近くまで接着剤層１０を同じ厚さで保持することができるので、突出部１６ａのテーパーに従って周縁付近で誘電体層１６が厚くなる従前の実施形態よりも熱伝達性が良好となる可能性はあるが、ベース部材８の絶縁層８ｂの厚さは数百ｎｍと極めて薄いため、薄い突出部１６ｂを形成する際の加工が難しい。これに対して、従前の実施形態のようにテーパー形状の突出部１６ａを設ける場合には、加工が比較的容易である。
る。
【００３９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、本発明を、高周波上下印加タイプの平行平板型のエッチング装置に用いられる基板載置部材に適用した例について示したが、これに限らず、腐食性ガスまたはプラズマを用いる処理であれば適用することができる。例えば、腐食性ガスをプラズマ化せずに用いる熱ＣＶＤ等、プラズマを用いない装置であっても適用可能である。また、上記実施形態では、静電チャックの誘電性部材に突出部を設けてそれをベース部材の周縁部に接触するようにしたが、ベース部材の周縁部に突出部を設けてもよく、ベース部材および誘電体部材の両方に突出部を設けてもよい。さらに、上記実施形態では半導体ウエハを処理する装置の基板載置部材に本発明を適用した場合を例示したが、これに限らず、ＬＣＤ基板等他の基板を処理する装置の基板載置部材に適用することもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、金属製のベース部材と、その上に設けられた基板吸着用の静電チャックと、前記ベース部材および前記静電チャックを接着する接着剤層とを具備する基板載置部材において、前記ベース部材および前記誘電性部材が、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、これらの周縁が接触して設けられているので、接着剤層へは腐食性ガスまたはプラズマがほとんど浸入せず、接着剤層が腐食性ガスまたはプラズマによって浸食されることを有効に防止することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、前記誘電性部材が、前記接着剤層の周縁が実質的に露出しないように、その周縁が実質的に前記ベース部材の絶縁層のみに接触する突出部を有しているので、一般的に熱伝達性が悪い誘電性部材が、一般的に熱伝達性の高いベース部材の金属部分から比較的熱伝導性の良い材料を用いている接着剤層を介しての熱伝達をほとんど低下させることがなく、基板への熱伝達性の低下を極めて少なくしつつ、接着剤層が腐食性ガスまたはプラズマによって浸食されることを有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板載置部材を搭載したプラズマエッチング装置を示す断面図。
【図２】図１の基板載置部材の主要部を拡大して示す断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る基板載置部材の主要部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１；プラズマエッチング装置
２；チャンバー
３；基板載置部材
８；ベース部材
８ａ；本体
８ｂ；絶縁層
９；静電チャック
１０；接着剤層
１６；誘電性部材
１６ａ，１６ｂ；突出部
１７；電極
Ｗ；半導体ウエハ（基板）
【図１】
2004071791.tif 000003
【図２】
2004071791.tif 000004
【図３】
2004071791.tif 000005