(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた冷却部の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、
前記冷却部の表面にリング状の樹脂製シ−ル材を介して接合され、静電チャックを構成するための電極が表面部に埋め込まれた中間誘電体プレ−トと、
前記シ−ル材で囲まれた領域に熱伝導用の気体を供給するための手段とを備え、
前記中間誘電体プレ−トの表面に、当該中間誘電体プレ−トの静電チャックによる静電気力により前記誘電体プレ−トを接合したことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
リング状の樹脂製シ−ル材と誘電体プレ−トとの間に、静電チャックを構成するための電極が埋め込まれた中間誘電体プレ−トを複数枚設け、中間誘電体プレ−ト同士を静電気力により接合したことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた冷却部の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、
前記誘電体プレ−トの被処理基板の載置面と反対の面側に設けられた中間誘電体プレ−トと、
前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給するための手段とを備え、
前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの間の熱伝導度を制御することを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に凹凸が形成され、これにより前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に形成された隙間に熱伝導用の気体が供給されることを特徴とする請求項３記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記中間誘電体プレ−トに静電チャックを構成するための電極を埋め込み、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとを静電チャックの静電気力により接合したことを特徴とする請求項３又は４記載の真空処理装置。
【請求項６】
真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた冷却部の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、
前記誘電体プレ−トの被処理基板の載置面と反対の面側に設けられ、静電チャックを構成するための電極が埋め込まれた中間誘電体プレ−トを備え、
前記中間誘電体プレ−トと冷却部とを静電チャックの静電気力により接合したことを特徴とする真空処理装置。
【請求項７】
前記中間誘電体プレ−トに静電チャックを構成するための電極を埋め込み、前記中間誘電体プレ−トと冷却部とを静電チャックの静電気力により接合したことを特徴とする請求項１，２，３，４，又は５記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記中間誘電体プレ−トに加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２，３，４，５，６，７記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記冷却部と中間誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記冷却部と中間誘電体プレ−トとの間の熱伝導度を制御することを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７又は８記載の真空処理装置。
【請求項１０】
誘電体プレ−トと中間誘電体プレ−トとの間に導電性プレ−トを設けたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８又は９記載の真空処理装置。
【請求項１１】
前記中間誘電体プレ−トと導電性プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記中間誘電体プレ−トと導電性プレ−トとの間の熱伝導度を制御することを特徴とする請求項１０記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理基板を載置台に静電吸着させて真空処理を行う装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハに集積回路を形成する工程として、成膜やエッチングなどを行うために真空中で処理する工程がある。このような真空処理はウエハＷを真空チャンバ内の載置台に載置させて行われるが、載置台に設けられた温調手段によりウエハを所定の温度に均一に維持させるためには、ウエハを載置台に押し付けることが必要である。真空中では真空チャックを使用できないため、例えば静電気力でウエハを載置台表面に吸着保持する静電チャックが使用されている。
【０００３】
図１３に真空処理装置としてＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）を利用したプラズマ処理装置を例にとって、載置台も含めた全体の概略構成を示す。この真空処理装置は、プラズマ生成室１Ａ内に例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管１１を介して供給すると共に、例えば８７５ガウスの磁界を電磁コイル１２により印加して、マイクロ波と磁界との相互作用でプラズマ生成用ガス例えばＡｒガスやＯ2 ガスを高密度プラズマ化し、このプラズマにより成膜室１Ｂ内に導入された反応性ガス例えばＳｉＨ4 ガスを活性化させて半導体ウエハＷ表面に薄膜を形成するものである。
【０００４】
ここで載置台１０について説明すると、載置台１０は例えばアルミニウムからなる載置台本体１３の上面に、例えばバイトン、カルレッツ等の樹脂製のＯリング１４を介して誘電体プレ−ト１５を設けて構成されている。この誘電体プレ−ト１５は、その内部の表面近傍に例えばタングステンからなる金属電極１６が設けられており、表面部が静電チャックとして構成されている。また前記載置台本体１３内には冷媒流路１７が設けられると共に、誘電体プレ−ト１５内には例えばタングステンの電極からなるヒ−タ１８が設けられている。
【０００５】
前記載置台本体１３の表面と誘電体プレ−ト１５の裏面とは共に完全な平坦面ではないので、両者を単に重ねただけでは両者の間にはわずかな隙間が形成されることになるが、この載置台１０は真空中に置かれるため、この隙間が断熱領域となってしまう。このため既述のようにＯリング１４を介在させ、Ｏリング１４により閉じ込められた領域にＨｅガスを供給して均一な熱伝導を確保するようにしている。
【０００６】
このような載置台１０は、既述のようにウエハＷを静電気力で載置面上に吸着保持するものであるが、ウエハＷを所定温度に加熱するという役割をも果たしており、冷媒を冷媒流路１７に通流させることにより載置台本体１３の表面を１５０℃に調整して基準温度を得、ヒ−タ１８との組み合わせによりウエハを常に一定温度にコントロ−ルしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の載置台１０では、載置台本体１３と誘電体プレ−ト１５の間にＯリング１４が設けられているが、このＯリング１４は樹脂製であって耐熱温度がせいぜい２００℃であるため、それ以上の温度になると変質してしまい、気密性を保持できなくなってしまう。従ってＯリング１４と接触する誘電体プレ−ト１５の裏面側を２００℃以上にすることはできない。
【０００８】
ところで近年デバイスの動作についてより一層の高速化を図るために、層間絶縁膜をＳｉＯ2 膜よりも比誘電率が低いＳｉＯＦ膜又はＣＦｘ膜により形成することが進められている。このＳｉＯＦ膜又はＣＦｘ膜も上述のＥＣＲプラズマ装置において成膜できるが、処理はＳｉＯ2 膜よりも高温で行なわれ、プロセス中の誘電体プレ−ト１５の表面は３２０〜４００℃程度の温度にすることが要求される。
【０００９】
ここで前記誘電体プレ−ト１５は焼結体であるため厚さの大きいものを製造することは困難であり、厚くてもせいぜい十数ｍｍ程度が限度である。この程度の厚さでは、仮に誘電体プレ−ト１５の表面が３２０℃程度になるまで加熱すると、当該プレ−ト１５の裏面側の温度は３００℃程度になってしまうので、このような高温プロセスでは上述の載置台１０を用いることができない。
【００１０】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、高温のプロセスにおいても載置台に設けられたＯリングの変質を抑え、また面内均一性の高い真空処理を行うことができる真空処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた載置台本体の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、前記載置台本体の表面にリング状の樹脂製シ−ル材を介して接合され、静電チャックを構成するための電極が表面部に埋め込まれた中間誘電体プレ−トと、前記シ−ル材で囲まれた領域に熱伝導用の気体を供給するための手段とを備え、前記中間誘電体プレ−トの表面に、当該中間誘電体プレ−トの静電チャックによる静電気力により前記誘電体プレ−トを接合したことを特徴とする。この際前記中間誘電体プレ−トは複数枚設けてもよいし、前記中間誘電体プレ−トに加熱手段を設けてもよい。
【００１２】
また本発明は、真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた載置台本体の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、前記載置台本体と誘電体プレ−トとの間に設けられた中間誘電体プレ−トと、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給するための手段とを備え、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの間の熱伝導度を制御することを特徴とする。
【００１３】
この際前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に凹凸が形成され、これにより前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの接合面に形成された隙間に熱伝導用の気体が供給されるようにしてもよい。また前記中間誘電体プレ−トに静電チャックを構成するための電極が埋め込み、前記中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとを静電チャックの静電気力により接合するようにしてもよい。
【００１４】
さらに本発明は、真空室と、この真空室内に設けられた被処理基板の載置台とを備え、誘電体プレ−トに加熱手段と被処理基板吸着用の静電チャックを構成するための電極とを設け、この誘電体プレ−トを冷却手段を備えた冷却部の上に設けて前記載置台を構成した真空処理装置において、前記誘電体プレ−トの被処理基板の載置面と反対の面側に設けられ、静電チャックを構成するための電極が埋め込まれた中間誘電体プレ−トを備え、前記中間誘電体プレ−トと冷却部とを静電チャックの静電気力により接合したことを特徴とする。
【００１５】
ここで本発明においては前記冷却部と中間誘電体プレ−トとの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記冷却部と中間誘電体プレ−トとの間の熱伝導度を制御するようにしてもよいし、誘電体プレ−トと中間誘電体プレ−トとの間に導電性プレ−トを設け、さらにこれらの接合面に熱伝導用の気体を供給し、当該接合面内の前記熱伝導用の気体の圧力を調整することにより、前記中間誘電体プレ−トと導電性プレ−トとの間の熱伝導度を制御するようにしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第１の実施の形態について説明するが、本実施の形態は真空処理装置において、静電チャック用電極と加熱手段とを埋め込んだ誘電体プレ−トとリング状の樹脂製シ−ル材との間に、静電チャック用の電極が埋め込まれた中間誘電体プレ−トを介在させ、この中間誘電体プレ−トと前記誘電体プレ−トとを静電気力により接合させることにより、中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トとの熱伝導の面内均一性を向上させながら、加熱手段とシ−ル材との間を熱的に分離し、高温のプロセスにおいてもシ−ル材が熱により変質しないようにするものである。
【００１７】
図１は本発明を真空処理装置例えばＥＣＲプラズマ装置に適用した実施の形態を示す概略断面図であり、図２は被処理基板例えば半導体ウエハ（以下ウエハという）の載置台を示す断面図である。先ずＥＣＲプラズマ装置の全体構成について簡単に説明すると、この装置は真空容器２の上部側のプラズマ室２１内に、高周波電源部２０よりの例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波Ｍを導波管２２から透過窓２３を介して導くと共に、プラズマガス用ノズル２４からプラズマ室２１内にＡｒガスやＯ2 ガス等のプラズマガスを供給し、更にプラズマ室２１の外側に設けた電磁コイル２５により磁界Ｂを印加して電子サイクロトロン共鳴を発生させるように構成されている。また真空容器２の下部側の反応室２６においては、反応性ガスノズル２７が突入されて反応性ガス供給部２８を介して反応性ガスが供給されるように構成されている。また反応室２６の底部には排気管２９が接続されている。
【００１８】
そして反応室２６の内部には、被処理基板であるウエハを保持するための載置台３が昇降自在に設けられている。この載置台３は、例えば冷却部３１の上に１枚以上例えば２枚の中間誘電体プレ−ト４Ａ，４Ｂを積層して設け、この上面にウエハＷ載置用の誘電体プレ−ト５を設けて構成されている。なお前記誘電体とは一般にいう絶縁体の他に半導体をも含むものである。このような載置台３は円柱状の支持部材３３の上部に設けられており、前記支持部材３３は真空容器２の底壁Ｔを貫通するように設けられていて、真空容器２に対して気密性を保持しつつ昇降できるように構成されている。
【００１９】
続いて載置台３の詳細について図２により説明する。前記冷却部３１は例えばアルミニウムにより構成され、内部に冷媒を通流させるための冷媒流路３２が設けられている。この冷媒は例えば１５０℃に正確に温度調整されて、冷却部３１の表面を均一な基準温度面とする役割を果たしている。この冷却部３１の上面には例えばバイトン、カルレッツ等の樹脂により構成された樹脂製シ−ル材をなすＯリング３３を介して第１の中間誘電体プレ−ト４Ａと第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂとが積層して設けられている。
【００２０】
この両プレ−ト４Ａ、４Ｂ間のＯリング３３により囲まれた気密な領域には、真空雰囲気に対して陽圧例えば２００Ｔｏｒｒの圧力をかけた状態で熱伝導ガス例えばＨｅ（ヘリウム）ガスが封入されている。このＨｅガスは冷却部３１と第１の中間誘電体プレ−ト４Ａとの間において熱を均一に伝導する役割を果たしている。
【００２１】
前記各誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５は、例えばいずれもＡｌＮ（窒化アルミニウム）等の誘電体により構成され、例えば厚さ１５ｍｍ、直径１９６〜２０５ｍｍ（８インチのウエハを処理する場合）の円形状に成形されている。これら誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５には、表面側に近い位置に例えばタングステン箔よりなる静電チャック用の電極４１（５１）が埋設されて表面部が静電チャックとして構成されると共に、さらにその内部に加熱手段である抵抗発熱体よりなるヒ−タ４２（５２）が埋設されている。
【００２２】
前記電極４１（５１）及びヒ−タ４２（５２）については図示の便宜上略解的に記載してあるが、実際には図３にて誘電体プレ−ト５を代表して示すように、電極５１（５１ａ，５１ｂ）は例えば双極であり、これらの電極５１には給電線５３によりスイッチ５４を介して静電チャック用の直流電源５５が接続されている。さらに電極５１にはウエハＷにイオンを引き込むためのバイアス電圧を印加するように高周波電源部５６も接続されている。またヒ−タ５２を構成する抵抗発熱体の両端には夫々給電線５７が接続されており、この給電線５７を介して電源部５８が接続されている。なお給電線５３、５７は夫々筒状体５３ａ、５７ａ内に挿入されている。
また誘電体プレ−ト５の裏面側（第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂ側）の表面に近い位置には、便宜上図示はしていないが、第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂの電極４１の対向電極が埋設されており、この対向電極には図示しない静電チャック用の直流電源が接続されている。同様に第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂの裏面側（第１の中間誘電体プレ−ト４Ａ側）の表面に近い位置には、第１の中間誘電体プレ−ト４Ａの電極４１の対向電極が埋設されている。これにより誘電体プレ−ト５と第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂとの間、及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂと第１の中間誘電体プレ−ト４Ａとの間では静電気力が発生し、静電吸着が行われるが、仮に誘電体プレ−ト５や第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂの裏面側に対向電極を設けない場合であっても、これらのプレ−トにヒ−タ５２，４２が設けられているので、このヒ−タ５２，４２と電極４１とにより静電吸着が行われる。
【００２３】
このような載置台３は、冷却部３１と第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂを貫通して誘電体プレ−ト５の下部側に至るように、各部材の周縁領域例えば電極４１、５１の外側の領域に形成された図示しないネジ孔にネジ３６を螺合させることにより、各部材がネジ止めによって着脱自在に接合されるように構成されている。
【００２４】
続いて上述の実施の形態の作用について、ウエハＷ上に層間絶縁膜であるＳｉＯＦ膜を成膜する場合を例にとって説明する。先ず図示しないロ−ドロック室から図示しない搬送ア−ムにより、ウエハＷの受け渡し位置にある載置台３の誘電体プレ−ト５上に、載置台３に内蔵された図示しないリフトピンとの協動作用によりウエハＷを受け渡し、ウエハＷを当該誘電体プレ−ト５上に静電吸着させる。このとき電極４１の印加電圧は例えば１．５ｋＶであり、電極５１の印加電圧は例えば１．５ｋＶである。
【００２５】
続いて載置台３を支持部材３３によりプロセス位置まで上昇させ、冷却手段である冷媒流路３２の冷媒及びヒ−タ４２、５２の組み合わせによりウエハＷの温度を所定の温度例えば３４０℃に加熱する。一方排気管２９により真空容器２内を所定の真空度に維持しながら、プラズマガス用ノズル２４からプラズマガス例えばＡｒガス及びＯ2 ガスと、反応性ガス用ノズル２７から反応性ガス例えばＳｉＨ4 ガス、Ｏ2 ガス、ＳｉＦ4 ガスとを夫々所定の流量で導入する。そして反応室２６内に流れ込んだプラズマイオンにより前記反応性ガスを活性化させてウエハＷ上にＳｉＯＦ膜を生成する。
【００２６】
この際載置台３では、図４に示すように、冷却部３１の表面は冷媒により１５０℃に調整されており、第１の中間誘電体プレ−ト４Ａの表面はヒ−タ４２により例えば２００℃程度、第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂの表面はヒ−タ４２により例えば２７０℃程度、誘電体プレ−ト５の表面はヒ−タ５２により例えば３４０℃程度に調整されている。
【００２７】
ここで冷却部３１と第１の中間誘電体プレ−ト４Ａとの間にはＯリング３３が設けられており、既述のようにＨｅガスにより均一に熱が伝導されているが、第１の中間誘電体プレ−ト４Ａと第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂとの間、第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂと誘電体プレ−ト５との間では、誘電体プレ−トが２００℃以上の温度となるのでＯリング３３は用いることができず、誘電体プレ−ト同士の面接触により熱が伝導されている。
【００２８】
この際各誘電体プレ−トはネジ止めにより接合されているが、誘電体プレ−トの表面は完全な平坦面ではないので、例えば図５（ａ）に第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂを代表して示すように、両者の間にはわずかな隙間が形成されており、周縁領域をネジ止めしているため、中央領域の接合力は周縁領域に比べて弱くなり、中央領域ではこの隙間が大きくなってしまう。
【００２９】
ところが本実施の形態では、第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂの間と、第２の誘電体プレ−ト４Ｂと誘電体プレ−ト５との間を静電吸着力により接合させているので、例えば図５（ｂ）に示すように、中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂが静電力により互いに引き付けられ、当該プレ−ト４Ａ、４Ｂ間に存在する隙間が小さくなる。
【００３０】
ここで誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５の接合部分における隙間は真空雰囲気であるため、この部分では熱はほとんど伝導されず、従って接触している部位と接触していない部位との間で熱伝導の面内均一性が悪くなる。このため隙間が小さいと熱伝導の面内均一性が高くなり、この結果誘電体プレ−ト５の表面の温度の均一化が図られ、面内均一性の高い真空処理を行うことができる。
【００３１】
また各誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５をネジ止めにより接合した場合には、周縁領域ではネジ止めにより大きな接合力が得られ、ネジ３３よりも内側であって電極４１、５１が設けられている中央領域では静電吸着力による大きな接合力が得られるので、面内全体に亘って大きな接合力が得られる。これにより各誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５の接合部分の隙間が面内に亘って小さいものとなり、熱伝導の面内均一性が高くなる。このようにネジ止めによる接合はより有効であると考えられるが、本実施の形態においてはネジ止めによる接合は必ずしも必要な構成ではない。
【００３２】
さらに第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂと誘電体プレ−ト５に夫々ヒ−タ４２、５２を設け、各誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ、５を独立して温度コントロ−ルを行っているため、各プレ−ト間の熱伝導が均一になりやすい。何故ならプレ−トの接合面には隙間の存在する部位と接触している部位とがあって熱の伝わり方を完全に均一にすることはできないが、プレ−ト自体に内蔵されているヒ−タによりある程度各プレ−トの表面（裏面）の温度の均一化が図られているため、プレ−ト間の温度勾配つまり接合部分の対向している面同士の温度勾配を制御できる。このため前記温度勾配を小さくすることにより熱の伝わり方の差を小さく抑えることができるので、この結果熱伝導の面内均一性を高め、面内均一性の高い真空処理を行うことができる。
【００３３】
さらにまた誘電体プレ−ト５のみにヒ−タ５２を設けると、誘電体プレ−ト５の表面を所定の温度まで上昇させようとしても、当該誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂとの温度勾配が大きいので、誘電体プレ−ト４Ｂ等へ伝導していく熱量が多く、なかなか誘電体プレ−ト５の表面の温度が上昇しないが、中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂにもヒ−タ４２を設けて所定の温度まで加熱するようにすれば、初期段階においても誘電体プレ−ト５と第２の中間誘電体プレ−ト４Ｂとの温度勾配が小さくなるので、その分当該プレ−ト４Ｂへ伝導していく熱量が減り、この結果誘電体プレ−ト５が所定の温度に安定するまでの時間が短縮される。従って上述実施の形態のように中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂにもヒ−タ４２を設けることは有効である。
【００３４】
このように本実施の形態の載置台３では、Ｏリング３３とウエハＷとの間に第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂと誘電体プレ−ト５を介在させ、各誘電体プレ−トの温度をウエハＷに近付くに連れて高くなるように制御することにより、Ｏリング３３とウエハＷとの間の温度差を大きくとることができる。この際載置台３では誘電体プレ−ト５から冷却部３１に向けて温度が低くなるように温度勾配があるので、各誘電体プレ−トでは表面側よりも裏面側の方が温度が低くなっている。
【００３５】
従ってウエハＷの載置面を３４０℃と３００℃以上の温度としながらもＯリング３３と接触する中間誘電体プレ−ト４Ａの温度は２００℃以下とすることができる。これによりＯリング３３は２００℃以下の面と１５０℃の面（冷却部３１の表面）との間に介在することになるので、Ｏリング３３自身は２００℃よりもかなり低い温度になり、Ｏリング３３の変質を防止することができ、この結果気密性を保持できる。
【００３６】
なお上述の第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂ間の接合を、従来の装置において誘電体プレ−ト５と冷却部３１との間に適用する構成（第１及び第２の中間誘電体プレ−ト４Ａ、４Ｂを用いない構成）とすると、冷却部３１の表面のいわば装置の温度の基準となる１５０℃程度の基準冷却面に、直接３００℃以上の温度の誘電体プレ−ト５が接合されることになる。従って誘電体プレ−ト５から基準冷却面に直接大きな熱量が伝わってしまうので、当該基準冷却面の温度均一性が崩れ、温度調整が行いにくいという不都合が生じる。
【００３７】
また本発明の真空処理装置では、中間誘電体プレ−ト同士の接合面のいずれか一方あるいは、中間誘電体プレ−トと誘電体プレ−トの接合面のいずれか一方に、例えば図６に示すような凹凸加工を施すようにしてもよい。このような構成では、凹部は真空雰囲気の隙間となるので、この部分での熱伝導はほとんど起こらないため、熱伝導の程度を制御することができる。例えば各誘電体プレ−トをネジ止めにより接合した場合には、ネジ止めした領域の方が接合力が強くて熱伝導率が大きくなるが、この場合例えばネジ止めした領域以外の領域では凸部の面積を大きくすることにより、面内における熱伝導率を均一にすることができる。
【００３８】
続いて本発明の第２の実施の形態について図７により説明する。本実施の形態が上述の実施の形態と異なる点は、載置台６において、冷却部３１とウエハＷ載置用の誘電体プレ−ト５との間に中間誘電体プレ−ト６０を設け、この中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５との間の隙間に熱伝導ガス例えばＨｅガスを充填し、このＨｅガスの圧力を調整することにより両者の間の熱伝導度を調整して誘電体プレ−ト５の温度を制御し、結果としてウエハＷの温度を制御するようにしたことである。
本実施の形態の載置台６を具体的に説明すると、冷却部３１と誘電体プレ−ト５との間に設けられた中間誘電体プレ−ト６０の誘電体プレ−ト５と接合する面のほぼ全面には例えば四角柱形状の凹部６１ａが多数形成されており、こうして当該接合面に凹凸が形成され、これにより中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５との間には隙間が形成されることとなる。ここで中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５とは凸部６１ｂの上面を介して接合されるが、この接合部分の面積は誘電体プレ−ト５と冷却部３１の温度差に応じて決定され、例えば誘電体プレ−ト５の接合面の面積の２０％〜５０％程度に設定される。また中間誘電体プレ−ト６０の内部には通気室６２が形成されており、この通気室６２と前記凹部６１ａのいくつかとは通気管６３により連通されている。
【００３９】
さらに例えば通気室６２の底部には例えば載置台６の中央部から下側に向けて伸びるガス供給管６４が接続されており、このガス供給管６４の他端側は載置台６の外部において、バルブＶ１，圧力調整バルブＶ２を介してＨｅガス供給源６５に接続されている。この際圧力調整バルブＶ２は、例えば圧力調整バルブＶ２とＨｅガス供給源６５との間のガス供給管６４内の圧力を圧力計６６により検出し、この検出値に基づいて圧力コントロ−ラ６７により開度が調整されるように構成されている。本実施の形態では、Ｈｅガス供給源６５やガス供給管６４、通気室６２や通気管６３により誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト６０との隙間にＨｅガスを供給する手段が構成されている。
【００４０】
このような中間誘電体プレ−ト６０は、第１の実施の形態の中間誘電体プレ−ト４Ａ，４Ｂと同様に表面側に近い位置に静電チャック用の電極６８が埋設されて表面部が静電チャックとして構成されており、こうして中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５とは静電チャックにより接合されている。
【００４１】
また誘電体プレ−ト５のウエハＷが載置される表面は鏡面加工されており、冷却部３１と中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５とは、上述の実施の形態の載置台３と同様にネジ３６により周縁領域を着脱自在に接合されている。この他の構成は上述の第１の実施の形態と同様である。
【００４２】
このような載置台６では、バルブＶ１を開いてＨｅガス供給源６５よりガス供給管６４を介してＨｅガスを供給すると、Ｈｅガスは通気室６２から通気管６３を介して凹部６１ａ内に供給され、さらに中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５の接合面は完全な平坦面ではなく、両者の間にはわずかな隙間が形成されているので、この隙間を介して中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５との間の全ての隙間に拡散していく。
【００４３】
このように前記隙間内にＨｅガスを供給すると、中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５との間はＨｅガスにより熱伝導され、両者の間の熱伝導度はＨｅガスの圧力に応じて変化する。つまりこれらの間の熱伝導度はＨｅガスの量に依存し、例えば隙間内のＨｅガスの圧力が高い場合には、熱伝導の媒体となるＨｅガスの量が多いので熱伝導度が大きくなり、誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト６０との温度差△Ｔ（図８参照）が小さくなる。反対に例えば隙間内のＨｅガスの圧力が低い場合には、熱伝導の媒体となるＨｅガスの量が少なく、真空に近い状態となるで熱伝導度が小さくなり、前記△Ｔは大きくなる。
【００４４】
このように前記隙間内のＨｅガスの圧力と前記△Ｔとの間には図９に示すような比例関係があるが、このＨｅガスの圧力は、ガス供給管６４内の圧力を圧力計６６にて検出し、この検出値６４に基づいて圧力調整バルブＶ２の開度を圧力コントロ−ラ６７により調整することにより制御することができる。
【００４５】
ところでウエハＷの温度はプラズマからの熱の供給量と、誘電体プレ−ト５から冷却部３１へ向けて流れる熱の放熱量とのバランスで決まってくるので、前記熱伝導度を調整することによりウエハＷの温度を制御することができる。従って前記隙間内のＨｅガスの圧力を調整することにより△Ｔが調整され、これにより誘電体プレ−ト５から冷却部３１へ向けて伝導する熱量が制御されるので、誘電体プレ−ト５のヒ−タ５２やプラズマによる加熱と冷却部３１による冷却との組み合わせにより誘電体プレ−ト５の表面の温度が調整され、ウエハＷの温度が制御される。
【００４６】
実際のプロセスでは予め前記隙間内のＨｅガスの圧力と前記△Ｔとの関係を求めておき、この関係に基づいて誘電体プレ−ト５の表面を所定の温度に設定するための圧力が決定されるので、ウエハＷを載置する前に前記隙間内のＨｅガスの圧力を決定された圧力範囲内に維持してウエハＷの温度を制御することができる。
【００４７】
ここで誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト６０との間の隙間にＨｅガスを充填しない場合には、当該隙間は真空領域となり熱伝導が起こらないので当該隙間を熱抵抗とすることができず、誘電体プレ−ト５の温度制御が困難になる。
【００４８】
本実施の形態では中間誘電体プレ−ト６０の表面に凹凸を設け、ここにＨｅガスを供給する構成としたが、凹凸は誘電体プレ−ト５側に形成するようにしてもよいし、誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト６０との両方に形成するようにしてもよい。また両プレ−ト５，６０の接合面に凹凸を形成せず、両者の接合面の平面度に応じて存在するわずかな隙間にＨｅガスを供給するようにしてもよい。
【００４９】
さらに中間誘電体プレ−ト６０に第１の実施の形態の中間誘電体プレ−ト４Ａ，４Ｂと同様にヒ−タを設ける構成としてもよく、この場合には温度制御をさらに容易に行うことができる。また中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５との間のみならず、ウエハＷと誘電体プレ−ト５との間の隙間にＨｅガスを供給し、その圧力により熱伝導度を変えてウエハＷの温度を制御するようにしてもよい。さらにまた冷却部３１と中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５とをネジにより接合する構成としたが、中間誘電体プレ−ト６０と誘電体プレ−ト５とを静電チャックのみで接合させるようにしてもよい。
【００５０】
続いて本発明の第３の実施の形態の載置台７について図１０により説明する。この例の載置台７は、冷却部３１の上に載置される中間誘電体プレ−ト７０の冷却部３１側の表面に近い位置に例えばタングステン箔よりなる静電チャック用の第１の電極７１を埋設し、冷却部３１と中間誘電体プレ−ト７０との間を静電チャックによる静電吸着力により接合するように構成されている。この場合中間誘電体プレ−ト７０には、上述の第１の実施の形態の中間誘電体プレ−ト４と同様に、誘電体プレ−ト５との間を静電吸着するための静電チャック用の第２の電極７２が表面側に埋設されると共に、加熱手段であるヒ−タ７３が設けられている。また第１及び第２の電極７１，７２は夫々静電チャック用の直流電源７４，７５、ヒ−タ７３は電源部７６にに夫々接続されている。冷却部３１や誘電体プレ−ト５の構成は上述の実施の形態と同様である。
【００５１】
このような載置台７では、冷却部３１と中間誘電体プレ−ト７０との間が静電吸着力により接合されているので、両者の界面の隙間が小さくなる。このため既述のようにこの間の熱伝導の面内均一性が高くなるので、冷却部３１の表面の温度（基準温度）が均一性の高い状態で伝導され、ウエハＷの温度調整が容易になる。
【００５２】
ここで本実施の形態は第２の実施の形態の載置台６に適用してもよい。またこの例では、冷却部３１と中間誘電体プレ−ト７０との間を静電吸着力とネジとの組み合わせで接合する構成としたが、静電チャックのみで接合させるようにしてもよい。
【００５３】
以上において本発明は、図１１や図１２に示す載置台８，９に適用するようにしてもよい。図１１に示す載置台は、中間誘電体プレ−ト８０の底面のほぼ中央部を円筒体の支持部材８１により支持し、この支持部材８１の外周囲を囲むようにリング状の冷却部８２を設けるように構成した例であり、中間誘電体プレ−ト８０の上面にはウエハＷ載置用の誘電体プレ−ト５が設けられている。
【００５４】
冷却部８２は上述の実施の形態の冷却部３１と同様に例えばアルミニウムよりなり、接地されていると共に、内部に冷媒を通流させるための冷媒流路８２ａが形成されていて、冷却部８２の表面は均一な基準温度面になるように構成されている。この冷却部８２の上面には樹脂製のＯリング８３を介して前記中間誘電体プレ−ト８０が設けられており、冷却部８２と中間誘電体プレ−ト８０との接合面には、熱伝導ガスであるＨｅガスが供給され、第２の実施の形態の中間誘電体プレ−ト７０と誘電体プレ−ト５との間と同様に、Ｈｅガスの圧力制御がなされるように構成されている。
【００５５】
前記冷却部８２の下面の一部は樹脂製のＯリング８４を介して真空容器２の底壁に接合されている。また真空容器２の底壁の一部には前記支持部材８１の底部に合わせて凹部８５が形成されており、当該凹部８５と支持部材８１の底面との間は樹脂製のＯリング８６を介して接合されている。
【００５６】
前記中間誘電体プレ−ト８０には第３の実施の形態の中間誘電体プレ−ト７０と同様に、冷却部８２との間を静電吸着するための第１の電極８０ａと、誘電体プレ−ト５との間を静電吸着するための第２の電極８０ｂと、ヒ−タ８０ｃとが埋設されている。誘電体プレ−ト５の構成は上述の実施の形態と同様である。
【００５７】
このような載置台８では、冷却部８２と中間誘電体プレ−ト８０との間ではＨｅガスにより熱伝導され、中間誘電体プレ−ト８０と誘電体プレ−ト５との間では誘電体プレ−ト同士の面接触により熱伝導される。そしてプラズマからの熱の供給量と、誘電体プレ−ト５から冷却部８２への熱の放熱量とのバランスでウエハＷの温度が調整される。
【００５８】
この際冷却部８２と中間誘電体プレ−ト８０との間は静電チャックの静電吸着により接合されているので、両者の界面の隙間が小さくなり、面内均一性の高い熱伝導が行われる上、両者の間の熱伝導度は既述のようにＨｅガスの圧力により制御される。このためＯリング８３とウエハＷ載置面とを熱的に分離し、Ｏリング８３の熱による変質を抑えながら、ウエハＷの温度を所定の処理温度にするための温度制御をより容易に行うことができる。
【００５９】
また図１２に示す載置台９は、誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト９０との間に導電性材料例えばアルミニウムによりなる導電性プレ−ト９１を介在させた例であり、導電性プレ−ト９１の底面のほぼ中央部を円筒体の支持部材９２により支持し、この支持部材９２の外周囲を囲むようにリング状の中間誘電体プレ−ト９０と冷却部９３とを設けるように構成されている。
【００６０】
冷却部９３は例えばアルミニウムよりなり、内部に冷媒を通流させるための冷媒流路９３ａが形成されていて、冷却部９３の表面は均一な基準温度面になるように構成されていると共に、冷却部９３の上面には樹脂製のＯリング９４を介して前記リング状の中間誘電体プレ−ト９０が設けられている。
【００６１】
この中間誘電体プレ−ト９０は冷却部９３との間を静電吸着するための電極９０ａとヒ−タ９０ｂとを備えており、中間誘電体プレ−ト９０と導電性プレ−ト９１との接合面には、熱伝導ガスであるＨｅガスが供給され、第２の実施の形態の中間誘電体プレ−ト７０と誘電体プレ−ト５との間と同様に、Ｈｅガスの圧力制御がなされるように構成されている。誘電体プレ−ト５の構成は上述の実施の形態と同様である。
【００６２】
このような載置台９では、冷却部９３と中間誘電体プレ−ト９０との間では面接触により、中間誘電体プレ−ト９０と導電性プレ−ト９１との間ではＨｅガスにより、導電性プレ−ト９１と誘電体プレ−ト５との間は面接触により夫々熱伝導されて、プラズマからの熱の供給量と誘電体プレ−ト５から冷却部９３への熱の放熱量とのバランスでウエハＷの温度が調整される。
【００６３】
この載置台９においては、冷却部９３と中間誘電体プレ−ト９０との間や導電性プレ−ト９１と誘電体プレ−ト５との間は静電チャックの静電吸着により接合されているので両者の界面の隙間が小さくなり、面内均一性の高い熱伝導が行われると共に、中間誘電体プレ−ト９０と導電性プレ−ト９１との間の熱伝導度はＨｅガスの圧力により制御される。このためＯリング９４とウエハＷ載置面とを熱的に分離し、Ｏリング９４の熱による変質を抑えながら、ウエハＷの温度を所定の処理温度にするための温度制御をより容易に行うことができる。
【００６４】
本発明では、図１１に示す載置台８の中間誘電体プレ−ト８０や図１２に示す載置台９の中間誘電体プレ−ト９０を、第２の実施の形態の中間誘電体プレ−ト６０のように構成してもよい。また図１２に示す載置台９では誘電体プレ−ト５と導電性プレ−ト９１との間に第１或いは第２の実施の形態の中間誘電体プレ−ト４，６０を設けるようにしてもよいし、中間誘電体プレ−ト９０に静電チャック用の電極を埋め込み、導電性プレ−ト９１と中間誘電体プレ−ト９０との間を静電吸着させるようにしてもよい。
【００６５】
以上において本発明はＥＣＲプラズマ装置以外の真空処理装置にも適用することができる。また第１の実施の形態及び第２に実施の形態の中間誘電体プレ−トは１枚であってもよいし、２枚以上積層して設けるようにしてもよく、さらに第１の実施の形態の中間誘電体プレ−トと第２の実施の形態の中間誘電体プレ−トとを積層して設けるようにしてもよい。さらにまた第１の実施の形態の中間誘電体プレ−トにはヒ−タを設けない構成としてもよいし、第１或いは第２の実施の形態の載置台３，６の誘電体プレ−ト５と中間誘電体プレ−ト４，６０との間に導電性プレ−トを設ける構成としてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、高温のプロセスにおいても載置台に設けられたＯリングの変質を抑え、また面内均一性の高い真空処理を行うことができ、特に請求項３〜５の発明によれば、誘電体プレ−トと中間誘電体プレ−トとの間の熱伝導度が調整できるので被処理基板の温度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る真空処理装置の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の真空処理装置に用いられる載置台の一例を示す断面図である。
【図３】前記載置台の一部を示す断面図である。
【図４】層間絶縁膜を成膜する際の載置台の温度を示す説明図である。
【図５】前記載置台の作用を説明するための説明図である。
【図６】本発明の真空処理装置に用いられる載置台の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明の真空処理装置に用いられる載置台のさらに他の例を示す断面図である。
【図８】前記載置台の作用を説明するための説明図である。
【図９】前記載置台の作用を説明するための特性図である。
【図１０】本発明の真空処理装置に用いられる載置台のさらに他の例を示す断面図である。
【図１１】本発明の真空処理装置に用いられる載置台のさらに他の例を示す断面図である。
【図１２】本発明の真空処理装置に用いられる載置台のさらに他の例を示す断面図である。
【図１３】従来のＥＣＲプラズマ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
２      真空容器
２１    プラズマ室
２６    反応室
３，６，７，８，９    載置台
３１，８２，９３      冷却部
３２，８２ａ，９３ａ  冷媒流路
３３，８３，９４      Ｏリング
４Ａ    第１の中間誘電体プレ−ト
４Ｂ    第２の中間誘電体プレ−ト
４１，５１    電極
４２，５２    ヒ−タ
５      誘電体プレ−ト
６０，７０，８０，９０  中間誘電体プレ−ト
６１          凹部
７１，７２，８０ａ，８０ｂ，９０ａ  電極
９１          導電性プレ−ト
【図１】
0004256503.tif 000002
【図２】
0004256503.tif 000003
【図３】
0004256503.tif 000004
【図４】
0004256503.tif 000005
【図５】
0004256503.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004256503.tif 000008
【図８】
0004256503.tif 000009
【図９】
0004256503.tif 000010
【図１０】
0004256503.tif 000011
【図１１】
0004256503.tif 000012
【図１２】
0004256503.tif 000013
【図１３】
0004256503.tif 000014