(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を気密に閉塞可能とされ、被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理を施すための真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に設けられ、上面に形成された載置面上に前記被処理基板を載置するよう構成された電極と、
前記電極を貫通するように設けられ、当該電極に対して相対的に上下動することにより、前記被処理基板の裏面側を支持して、前記載置面の上方と前記載置面との間で前記被処理基板を上下動させる基板支持部材とを具備したプラズマ処理装置であって、
前記基板支持部材が、前記電極と電気的に接続され、かつ、前記被処理基板の処理中に、前記基板支持部材が前記被処理基板の裏面に当接された状態に維持されるよう構成され、
かつ、前記基板支持部材が、ピン状に形成され、弾性的に伸縮自在とされ、
前記ピン状に形成された基板支持部材が、前記電極に対して相対的に上下動可能とされた支持体上に、前記電極の中心の回りに対称に複数設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記電極に高周波電力を供給するよう構成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記ピン状に形成された基板支持部材の前記被処理基板裏面との当接部が、導電性の樹脂材料または保護膜により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４】
請求項１〜３いずれか一項記載のプラズマ処理装置において、
前記被処理基板にプラズマを作用させてエッチング処理を施すことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか一項記載のプラズマ処理装置を用い、前記被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に係り、特に半導体基板  （半導体ウエハ）やディスプレイ装置用のガラス基板（ガラスウエハ）等の被処理基板に、エッチング等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置の製造分野においては、処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマを処理室内に配置した被処理基板、例えば半導体ウエハやディスプレイ装置用のガラス基板等に作用させて、所定の処理、例えば、エッチング、成膜等を行うプラズマ処理装置が用いられている。
【０００３】
このようなプラズマ処理装置では、内部を気密に閉塞可能とされた真空チャンバ内において、被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理を施すようになっているが、例えば、所謂平行平板型のプラズマ処理装置では、この真空チャンバ内に、上部電極と下部電極が、平行に対向するように設けられており、下部電極上に被処理基板を載置し、上部電極と下部電極との間に高周波電力を供給してプラズマを生起し、被処理基板にこのプラズマを作用させて所定の処理を行うように構成されている。
【０００４】
すなわち、上記のようなプラズマ処理装置では、下部電極が被処理基板の支持台を兼ねた構成となっている。そして、この下部電極に対する被処理基板の搬入搬出は、通常、搬送機構によって自動的に行うようになっている。
【０００５】
このため、下部電極上への被処理基板の載置及び下部電極上に載置された被処理基板の取り出しを容易に行えるように、下部電極には、この下部電極を貫通するように基板支持部材が設けられており、この基板支持部材と下部電極とを相対的に上下動させることによって、基板支持部材を下部電極上に突出させて基板支持部材によって下部電極上に被処理基板を支持した状態、及び、この状態から基板支持部材を下部電極内に引っ込めて下部電極上に被処理基板を載置した状態とすることができるように構成されている。
【０００６】
なお、上記の基板支持部材は、ピン状に形成されたものが多く、このピン状の基板支持部材を３個若しくは４個程度設け、３点若しくは４点で被処理基板を支持するように構成されたものが多い。また、このような基板支持部材を設けるため、下部電極には、上下方向に貫通する貫通孔が、３個若しくは４個設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したとおり、プラズマ処理装置においては、被処理基板の支持台を兼ねた下部電極に、ピン状等の基板支持部材を設けるための貫通孔が設けられている。そして、プラズマ処理中には、基板支持部材を下部電極内に引っ込めた状態とし、下部電極の上面で被処理基板を支持した状態で処理を行っている。
【０００８】
しかしながら、上述した従来のプラズマ処理装置では、下部電極上に載置された被処理基板が、上述した貫通孔の部分で、下部電極と非接触の状態となっている。
【０００９】
このため、この貫通孔の部分の処理速度が他の部分と異なる、例えば貫通孔の部分のエッチングレートが他の部分に比べて遅くなる等の現象が生じ、被処理基板の面内の処理の均一性が損なわれるという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、被処理基板の全面に亙って均一な処理を行うことができ、従来に比べて、被処理基板の面内の処理の均一性を向上させることのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１記載の発明は、内部を気密に閉塞可能とされ、被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理を施すための真空チャンバと、前記真空チャンバ内に設けられ、上面に形成された載置面上に前記被処理基板を載置するよう構成された電極と、前記電極を貫通するように設けられ、当該電極に対して相対的に上下動することにより、前記被処理基板の裏面側を支持して、前記載置面の上方と前記載置面との間で前記被処理基板を上下動させる基板支持部材とを具備したプラズマ処理装置であって、前記基板支持部材が、前記電極と電気的に接続され、かつ、前記被処理基板の処理中に、前記基板支持部材が前記被処理基板の裏面に当接された状態に維持されるよう構成され、かつ、前記基板支持部材が、ピン状に形成され、弾性的に伸縮自在とされ、前記ピン状に形成された基板支持部材が、前記電極に対して相対的に上下動可能とされた支持体上に、前記電極の中心の回りに対称に複数設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記電極に高周波電力を供給するよう構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記ピン状に形成された基板支持部材の前記被処理基板裏面との当接部が、導電性の樹脂材料または保護膜により構成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１〜３いずれか一項記載のプラズマ処理装置において、前記被処理基板にプラズマを作用させてエッチング処理を施すことを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４いずれか一項記載のプラズマ処理装置を用い、前記被処理基板にプラズマを作用させて所定の処理を施すことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の詳細を、実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明を、ウエハのエッチングを行うプラズマエッチング装置に適用した実施の形態の構成の概略を模式的に示すものであり、同図において、符号１は、材質が例えばアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成され、円筒状のプラズマ処理室を構成する真空チャンバを示している。この真空チャンバ１の上部には、シールドボックス１０が設けられており、真空チャンバ１の下部には、後述する下部電極２を上下に移動させるための駆動機構２０が設けられている
【００２０】
上記真空チャンバ１の内部には、被処理基板としてのウエハＷを、被処理面を上側に向けて略水平に支持する下部電極２が設けられており、この下部電極２と平行に対向するように、真空チャンバ１内の天井部には、上部電極３が設けられている。
【００２１】
この上部電極３には、図示しない多数の透孔が形成され、所謂シャワーヘッドが構成されており、これらの透孔から、図示しない処理ガス供給源から供給された所定の処理ガスを、下部電極２上に設けられたウエハＷに向けて均一に送出できるように構成されている。一方、真空チャンバ１の底部には、図示しない排気口が設けられており、図示しない真空ポンプ等の排気機構により、真空チャンバ１内を所定の真空度まで排気できるように構成されている。
【００２２】
また、上部電極３は、整合器２１を介して高周波電源２２と電気的に接続されており、上部電極３に所定の周波数（例えば、３８０ＫＨｚ〜１００ＭＨｚ）の高周波電力を供給可能に構成されている。
【００２３】
また、上記下部電極２と上部電極３との間に位置するように、真空チャンバ１の天井側から支持されたリング状のクランプリング４が設けられており、このクランプリング４は、クランプリング駆動機構４ａによって、上下方向に移動可能に構成されている。そして、これらのクランプリング４及びクランプリング駆動機構４ａによって、ウエハＷの周縁部を下部電極２側に押圧し、ウエハＷを下部電極２上に固定するように構成されている。
【００２４】
さらに、下部電極２には、冷媒を循環するための冷媒流路（図示せず）と、冷媒からの冷熱を効率よくウエハＷに伝達するためにウエハＷの裏面にＨｅガスを供給するガス導入機構（図示せず）とが設けられ、ウエハＷを所望の温度に温度制御できるようになっており、下部電極２の上面（ウエハＷの載置面）には、ウエハＷの裏面を傷付けないように、図示しない樹脂製の膜が設けられている。
【００２５】
また、下部電極２は、例えば、ボール捩子及びこのボール捩子を回転させるモータ等からなる前記した駆動機構２０によって上下動可能に構成されており、下部電極２と真空チャンバ１内の底部との間には、これらの間を気密に閉塞するためのステンレス鋼等からなるベローズ５が設けられている。
【００２６】
さらに、下部電極２の中央部には、基板支持部材としての後述するリフターピンが複数（本例では４本）設けられたリフターユニット６が設けられており、下部電極２の上下動に伴って、リフターピンが下部電極２に設けられた透孔２ａを貫通して、下部電極２上に突出可能に構成されている。
【００２７】
なお、図１において、符号７は、整合器２３を介して高周波電源２４から所定の周波数（例えば、３８０ＫＨｚ〜４０．６８ＭＨｚ）の高周波電力を下部電極２に供給するためのＲＦロッドを示しており、符号８は下部電極２内に設けられた温度センサからの検出信号を導出するための温度センサ用ケーブルを示している。
【００２８】
次に、上述したリフターユニット６の構成について、図２を参照して説明する。なお、図２は、リフターユニット６の構成を模式的に示すもので、図中の中央部分に示す一点鎖線の左側部分は、リフターピン６０を下降させた状態を示し、一点鎖線の右側部分は、リフターピン６０を上昇させた状態を示している。
【００２９】
図２に示すリフターピン６０は、下部電極２に設けられた透孔２ａを貫通するように配置されており、その下側端部が基台６１に捩子止め等により固定されている。このリフターピン６０は、通常３乃至４本程度設けられるが、本実施形態では、基台６１に４本固定されており、下部電極２の中心の回りに、対称に配置されている。
【００３０】
上記基台６１の中央部には、透孔６１ａが設けられている。そして、この透孔６１ａに支軸６２を下側から挿入し、支軸６２の上側端部を、下部電極２に捩子等によって固定するとともに、支軸６２の下側端部に設けられたストッパ６３で基台６１を支持することにより、基台６１が下部電極２に対して相対的に上下動可能なように支持されている。また、支軸６２には、リフタスプリング６４が設けられており、下部電極２に対して基台６１を下側に向けて（リフターピン６０が下降する方向に向けて）付勢するように構成されている。
【００３１】
また、基台６１の下部には、リフターシャフト６５、ロッド６６が設けられており、これらのリフターシャフト６５、ロッド６６を介して、基台６１の底部が押圧され、リフタスプリング６４を収縮させつつ基台６１が下部電極２に対して相対的に上方に移動し、下部電極２の上面にリフターピン６０が突出するように構成されている。なお、かかるリフターシャフト６５及びロッド６６による基台６１の底部の押圧は、下部電極２側を上下動させるか、又は、リフターシャフト６５及びロッド６６を上下動させることによって行われる。
【００３２】
さらに、上記リフターピン６０には、図示しないバネ（コイルスプリング等）が内蔵され、図２の右側端部に示すように、所定ストロークＳ、例えば３ｍｍ程度、弾性的に伸縮可能に構成されており、その先端部には、導電性の樹脂、例えば導電性のテフロン（商品名）によるコーティング膜６０ａが被着され、このコーティング膜６０ａを介してリフターピン６０の頂部がウエハＷの裏面に当接するよう構成されている。なお、被膜層を形成するに限らず、導電性の樹脂材料をリフターピン６０の先端部に接着等により取り付けるように構成してもよい。
【００３３】
上記リフターピン６０、基台６１、支軸６２及びリフタスプリング６４等は、例えば、ステンレス鋼等の導電性の材料から構成されており、上記コーティング膜６０も導電性とされていることから、ウエハＷの裏面に当接するリフターピン６０の頂部は、下部電極２と電気的に接続された状態となっており、実質的に下部電極２と同電位となっている。
【００３４】
なお、上記コーティング膜６０ａは、ウエハＷの裏面に傷が付くことを防止するためのものであり、処理の均一性を向上させるためには、できる限り薄くすることが好ましく、その厚さは、例えば、５０μｍ〜２００μｍ程度とすることが好ましい。また、コーティング膜６０ａを設けずに、リフターピン６０の先端部を機械加工して、ウエハＷの裏面に傷が付くことを防止することも可能である。
【００３５】
そして、リフターピン６０は、下部電極２に対してリフターピン６０を相対的に下降させ、下部電極２上に載置されたウエハＷを前述したクランプリング４で固定してウエハＷに所定のエッチング処理を行っている間は、図２の左側部分に示すように、リフターピン６０の頂部が、リフターピン６０に内蔵されたバネによってウエハＷの裏面に押圧された状態（同図に示すリフターピン６０の残りのストロークＳ1 が例えば1mm 程度となる状態）となり、ウエハＷ裏面の透孔２ａに対応する部分の大部分が、このリフターピン６０の頂部が当接されることによって、電気的には、実質的に下部電極２に接触された状態と同様な状態に保たれるようになっている。
【００３６】
この時、４本設けられた夫々のリフターピン６０が、夫々内蔵された個別のバネの弾性力によって、ウエハＷの裏面に当接されるので、例えば、各リフターピン６０の頂部（ウエハＷとの当接面）の高さに僅かなずれがあっても、各リフターピン６０を４本とも確実にウエハＷの裏面に当接された状態とすることができる。
【００３７】
一方、ウエハＷを下部電極２に対して搬入、搬出する際には、図２の右側部分に示すように、下部電極２に対してリフターピン６０を相対的に上昇させ、リフターピン６０が下部電極２上に突出した状態とし、４本のリフターピン６０によって、ウエハＷを下部電極２上に持ち上げた状態に支持するようになっている。この際、ウエハＷを保持した状態でリフターピン６０はほとんど収縮せず、リフターピン６０が最下点まで下降した状態でリフターピン６０の先端部は、下部電極２の上面に全ストロークＳ（例えば3mm ）からストロークＳ1 減算した値だけ突出するように各リフターピン６０に内蔵されたバネの弾性力が設定されている。
【００３８】
次に、このように構成されたプラズマエッチング装置におけるプラズマエッチング処理について説明する。
【００３９】
まず、図示しないゲートバルブを開放し、このゲートバルブに隣接して配置された図示しないロードロック室を介して、自動搬送機構の搬送アーム等によりウエハＷが真空チャンバ１内に搬入される。この時、予め下部電極２が所定の位置に下降され、下部電極２上に４本のリフターピン６０が突出した状態とされており、これらのリフターピン６０の上に、ウエハＷが載置される。ウエハＷ載置後、搬送アームを真空チャンバ１外へ退避させ、ゲートバルブが閉じられる。
【００４０】
この後、駆動機構２０によって下部電極２が所定の高さまで上昇され、これに伴って、リフターピン６０の略全体が下部電極２内に収容された状態となり、そして、ウエハＷの周縁部がクランプリング４によって下部電極２に押圧され、ウエハＷが下部電極２上に固定される。この時、前述した図２の左側部分に示すように、各リフターピン６０の頂部は、リフターピン６０内に内蔵されたバネによって弾性的にウエハＷの裏面に当接された状態とされている。
【００４１】
しかる後、排気機構により、真空チャンバ１内が排気されるとともに、上部電極３の透孔を介して、真空チャンバ１内に所定の処理ガスが、例えば１００〜１０００ｓｃｃｍの流量で導入され、真空チャンバ１内が所定の圧力、例えば１．３３〜１３３Ｐａ（１０〜１０００ｍＴｏｒｒ）、好ましくは２．６７〜２６．７Ｐａ（２０〜２００ｍＴｏｒｒ）程度に保持される。
【００４２】
そして、この状態で高周波電源２２、２４から、上部電極３、下部電極２に、周波数が例えば３８０ＫＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電力が供給され、真空チャンバ１内に供給された処理ガスがプラズマ化されて、そのプラズマによりウエハＷ上の所定の膜がエッチングされる。
【００４３】
この時、前述したとおり、下部電極２と電気的に接続された各リフターピン６０の頂部が、ウエハＷの裏面と当接されているので、下部電極２の透孔２ａの部分でエッチングレートが低下する等、処理が不均一になることが抑制され、ウエハＷのエッチング処理の面内均一性を向上させることができる。
【００４４】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源２２、２４からの高周波電力の供給及び処理ガスの供給が停止され、エッチング処理が停止されて、上述した手順とは逆の手順で、ウエハＷが真空チャンバ１外に搬出される。
【００４５】
上述したエッチング装置を用いて、真空チャンバ１内の圧力を２６．７Ｐａ  （２００ｍＴｏｒｒ）、処理ガスをＣＨＦ3 （流量45SCCM）＋ＣＦ4 （流量90SCCM）＋Ａｒ（流量600SCCM ）、高周波電力を１１００Ｗとして、ＰＲ（フォトレジスト）／ＴＥＯＳ／ＳｉＯ2 が形成されたウエハＷのエッチングを６０秒間行ったところ、各リフターピン６０（透孔２ａ）に対応するウエハＷの部分のエッチングレートの低下が抑制され、ウエハＷのエッチングレートの面内均一性が３．７％となった。
【００４６】
また、同様な条件で、各リフターピン６０を、バネを内蔵しないものに変更し、これらのリフターピン６０の頂部をウエハＷの裏面に接触させた状態でエッチング処理を行ったところ、エッチングレートの面内均一性が５．０％となった。
【００４７】
また、比較のため、各リフターピン６０を、ウエハＷの裏面に接触させず、同様な条件でエッチング処理を行ったところ、各リフターピン６０（透孔２ａ）に対応するウエハＷの部分のエッチングレートが低下し、エッチングレートの面内均一性が１３．９％となった。
【００４８】
上記の結果から明らかなように、エッチング処理中に、下部電極２と電気的に接続された状態のリフターピン６０の頂部をウエハＷの裏面に接触させることによって、エッチングレートの面内均一性を大幅に向上させることができ、バネを内蔵したリフターピン６０を使用してリフターピン６０を確実にウエハＷの裏面に接触させるようにすることによって、さらにエッチングレートの面内均一性を大幅に向上させることができた。
【００４９】
なお、上記実施の形態においては、本発明をウエハＷのエッチングを行うエッチング装置に適用した場合について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではない。例えば、ウエハＷ以外の基板を処理するものであっても良く、エッチング以外のプラズマ処理、例えばＣＶＤ等の成膜処理装置にも適用することができる。
【００５０】
また、上記実施の形態においては、基板支持部材として、リフターピン６０を４本使用した場合について説明したが、リフターピン６０の本数は、何本でも良く、また、ピン状の基板支持部材に限らず、他の形状の基板支持部材を用いることもできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、被処理基板の全面に亙って均一な処理を行うことができ、従来に比べて、被処理基板の面内の処理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】本発明のプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を模式的に示す図。
【図２】図１のプラズマ処理装置の要部構成を拡大して模式的に示す図。
【符号の説明】
１……真空チャンバ、２……下部電極、２ａ……透孔、３……上部電極、４……クランプリング、５……ベローズ、６……リフターユニット、７……ＲＦロッド、８……温度センサ用ケーブル、６０……リフターピン、６１……基台、６２……支軸、６３……ストッパ、６４……リフタスプリング、６５……リフターシャフト、６６……ロッド。
【図１】
0004860078.tif 000002
【図２】
0004860078.tif 000003