(57)【要約】【課題】  反りがある被処理部材を固定した場合でも、被処理部材に反り力が生じない状態で被処理部材を保持面に均一に当接させる。【解決手段】  ウエハ１３の反りに応じた曲率のウエハステージ２１に吸引手段によりウエハ１３を吸引させ、反り力を生じさせることなくウエハ１３をウエハステージ２１の上面に保持させ、保持面に対してウエハ１３を均一に当接させる。また、ウエハ１３の反りに応じた傾斜面２９を有するホルダ２６により、ウエハ１３の周縁部に対して面方向の相対移動がない状態でウエハ１３をウエハステージ２１に固定する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビームの照射により被処理部材に処理を施すための真空処理室と、
前記真空処理室に配され前記被処理部材の反りに応じた曲率の保持面を有する固定ステージと、
前記固定ステージに設けられ真空処理室における処理圧力よりも高真空状態で前記被処理部材を前記保持面に吸着させる吸引手段とを備えた
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の真空処理装置において、
前記固定ステージの前記保持面に保持された前記被処理部材の周縁に当接して前記保持面との間に前記被処理部材を挟持する押さえ部材を備え、
前記押さえ部材の前記被処理部材との当接面は、前記被処理部材の反りに応じた傾斜面とされている
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項１もしくは請求項２に記載の真空処理装置において、
前記保持面の温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記保持面に吸着された前記被処理部材が所望の温度に制御される
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の真空処理装置において、
前記イオンビームの照射による処理は、不活性ガスイオンによるイオンミリングである
ことを特徴とする真空処理装置。
【請求項５】
被処理部材の反りに応じた曲率の保持面に前記被処理部材を載置し、
処理圧力よりも高真空で前記保持面に前記被処理部材を吸引して保持し、
イオンビームの照射により被処理部材に処理を施す
ことを特徴とする真空処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の真空処理方法において、
前記被処理部材を前記保持面に保持した後、前記被処理部材の反りに応じた傾斜面を有する押さえ部材により、前記保持面との間に前記被処理部材の周縁部を前記保持面との間に挟持する
ことを特徴とする真空処理方法。
【請求項７】
請求項５もしくは請求項６に記載の真空処理方法において、
前記保持面の温度を所定の温度に制御することで前記保持面に吸着された前記被処理部材が所望の温度に制御される
ことを特徴とする真空処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の真空処理方法において、
前記イオンビームの照射による処理は、不活性ガスイオンによるイオンミリングである
ことを特徴とする真空処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置及び真空処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造には、イオンミリングやスパッタエッチング等のイオンの衝突による物理的作用を利用して配線や素子の加工を行う真空処理装置としてイオンビーム処理装置が用いられている。イオンビーム処理装置は、加工に異方性が得られる点や、制御の容易な点等から半導体装置の製造に広く用いられている。
【０００３】
半導体ウエハを被処理部材とするイオンミリング装置では、ステージ上に複数枚のウエハを載置し、ステージを回転させながらイオン発生源によって生成したイオン（例えば、Ａｒイオン）を高電圧によって加速し、ターゲットであるウエハの表面に衝突させる。イオンをウエハの表面に衝突させることにより、レジスト膜以外の場所のターゲットの表面を削り取り、所望の素子等の形状に加工している。
【０００４】
イオンミリング装置では、固定ステージにウエハが載置され、固定ステージの下方からＡｒガス等の不活性ガスをウエハに供給してウエハを所定温度に冷却している。イオンミリング装置による処理は真空雰囲気下で実施され、ウエハには下側から不活性ガスが供給され、ウエハには中心部分が凸状に曲げられる力が働く。
【０００５】
このため、予め中心付近を凸状に湾曲させた固定ステージ（保持面）を用い、不活性ガスのガス圧と処理中の圧力による変形が考慮された状態で、所定のギャップが保たれるように（冷却が均一に行なわれるように）ウエハが保持面に沿って固定されるようになっている。
【０００６】
素子等を加工するウエハは加工面に凹状の反りがあり、予め中心付近を凸状に湾曲させた固定ステージにウエハを固定する場合、反りと反対側にウエハを反らせて周縁部を押え付けることになっていた。このため、周縁部を押さえ治具により押し付ける際に、押さえ治具が相対的にウエハの周縁部に対して面方向に移動してしまい、ウエハに擦れ等が生じてパーティクルが発生する虞があった。
【０００７】
ウエハの反りに応じた形状の治具を用いてウエハを固定ステージに保持する技術が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。ウエハの反りに応じた形状の治具を用いることで、周縁部に擦れ等が生じない状態でウエハを固定ステージに保持することができる。
【０００８】
しかし、ウエハの冷却を均一に行なうために、加工面に凹状の反りがあるウエハを、予め中心付近を凸状に湾曲させた固定ステージに固定する場合、反りと反対側にウエハを反らせる必要があり、ウエハの中心部への応力集中は避けられず、中心部にクラックが多発することが考えられる。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２２４０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、反りがある被処理部材を固定した場合でも、被処理部材に反り力が生じることがない状態で被処理部材を保持面に均一に当接させることができる真空処理装置を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、反りがある被処理部材を固定した場合でも、被処理部材に反り力が生じることがない状態で被処理部材を保持面に均一に当接させることができる真空処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の真空処理装置は、イオンビームの照射により被処理部材に処理を施すための真空処理室と、前記真空処理室に配され前記被処理部材の反りに応じた曲率の保持面を有する固定ステージと、前記固定ステージに設けられ真空処理室における処理圧力よりも高真空状態で前記被処理部材を前記保持面に吸着させる吸引手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の真空処理装置では、被処理部材の反りに応じた曲率の保持面に吸引手段により被処理部材を吸引させることにより、反り力を生じさせることなく被処理部材を固定ステージに保持させることができ、保持面に対して被処理部材を均一に当接させることができる。このため、反りがある被処理部材を固定した場合でも、被処理部材に反り力が生じることなく載置面に均一に当接させることができる。
【００１３】
そして、上述した真空処理装置において、前記固定ステージの前記保持面に保持された前記被処理部材の周縁に当接して前記保持面との間に前記被処理部材を挟持する押さえ部材を備え、前記押さえ部材の前記被処理部材との当接面は、前記被処理部材の反りに応じた傾斜面とされていることを特徴とする。
これにより、押さえ部材の被処理部材との当接面が被処理部材の反りに応じた傾斜面とされているので、押さえ部材が被処理部材の周縁部に対して面方向に相対的に移動することがない。
【００１４】
また、上述した真空処理装置において、前記保持面の温度を所定の温度に制御する温度制御手段を備え、前記保持面に吸着された前記被処理部材が所望の温度に制御されることを特徴とする。
【００１５】
また、上述した真空処理装置において、前記イオンビームの照射による処理は、不活性ガスイオンによるイオンミリングであることを特徴とする。
これにより、保持面に対して均一に当接した被処理部材を所望の温度に制御してイオンミリングを実施することができる。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の真空処理方法は、被処理部材の反りに応じた曲率の保持面に前記被処理部材を載置し、処理圧力よりも高真空で前記保持面に前記被処理部材を吸引して保持し、イオンビームの照射により被処理部材に処理を施すことを特徴とする。
本発明の真空処理方法では、被処理部材の反りに応じた曲率の保持面に被処理部材を吸引させることにより、反り力を生じさせることなく被処理部材を保持面に保持させることができ、保持面に対して被処理部材を均一に当接させることができる。このため、反りがある被処理部材を固定した場合でも、被処理部材に反り力が生じることなく載置面に均一に当接させることができる。
【００１７】
そして、上述した真空処理方法において、前記被処理部材を前記保持面に保持した後、前記被処理部材の反りに応じた傾斜面を有する押さえ部材により、前記保持面との間に前記被処理部材の周縁部を前記保持面との間に挟持することを特徴とする。
これにより、押さえ部材の傾斜面が被処理部材の周縁部を押圧し、被処理部材に対して押さえ部材が面方向に相対的に移動することがない。
【００１８】
また、上述した真空処理方法において、前記保持面の温度を所定の温度に制御することで前記保持面に吸着された前記被処理部材が所望の温度に制御されることを特徴とする。また、上述した真空処理方法において、前記イオンビームの照射による処理は、不活性ガスイオンによるイオンミリングであることを特徴とする。
【００１９】
これにより、保持面に対して均一に当接した被処理部材を所望の温度に制御してイオンミリングを実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１には本発明の一実施形態例に係る真空処理装置としてのイオンミリング装置の概略構成、図２には固定ステージの要部斜視、図３、図４には固定ステージの要部断面を示してある。
【００２１】
図１に示すように、イオンミリング装置１の処理室としての真空処理チャンバ２にはイオン源チャンバ３が接続され、イオン源チャンバ３には不活性ガスであるアルゴンガス（Ａｒガス）が導入される導入管４が接続されている。真空処理チャンバ２の反対側の面におけるイオン源チャンバ３には熱電子を放出するフィラメント５が設けられ、フィラメント５には電源６が接続されている。真空処理チャンバ２側におけるイオン源チャンバ３には加速電極７及び減速電極８が設けられている。
【００２２】
一方、真空処理チャンバ２の内部には支持軸１０によって回転自在に支持された回転ステージ１１が設けられ、回転ステージ１１にはウエハ保持手段１２が複数固定されている。詳細は後述するが、ウエハ保持手段１２には被処理部材としてのウエハ１３が載置保持されている。例えば、回転ステージ１１上には支持軸１０を中心とする同一円周上に６個のウエハ保持手段１２が所定間隔で設けられている。回転ステージ１１及び６個のウエハ保持手段１２により固定ステージが構成されている。
【００２３】
回転ステージ１１とイオン源チャンバ３の減速電極８との間にはシャッタ１４が配置され、イオン源チャンバ３から引き出されるイオンビームがシャッタ１４により必要に応じて遮断される。ウエハ１３の加工時には、回転ステージ１１はイオン源チャンバ３から引き出されるイオンビームの照射方向に対して所定角度で傾斜した状態に配されるようになっている。
【００２４】
真空処理チャンバ２には排気系（ロータリポンプとターボモレキュラーポンプまたはクライオンポンプ等）１５が接続され、排気系１５により真空処理チャンバ２及びイオン源チャンバ３の内部が所定の圧力に減圧保持されるようになっている。尚、排気系１５を真空処理チャンバ２及びイオン源チャンバ３の両方に接続することも可能である。
【００２５】
上記構成のイオンミリング装置１では、排気系１５によって真空処理チャンバ２及びイオン源チャンバ３の内部が所定の圧力に減圧され、イオン源チャンバ３に導入管４からＡｒガスが導入される。イオン源チャンバ３の内部にＡｒガスが充填された状態で電源６からフィラメント５に電力が供給されると、イオン源チャンバ３の内部のＡｒガスがイオン化される。図示しない電源により加速電極７及び減速電極８に電圧を印加することにより、イオン化されたＡｒガス（Ａｒイオン）が加速され、真空処理チャンバ２の内部にＡｒイオンがイオンビームとして引き出される。
【００２６】
真空処理チャンバ２の内部に配置されているシャッタ１４を開放することにより、ウエハ保持手段１２に保持されたウエハ１３にイオンビームが照射される。この時、ウエハ保持手段１２が設けられた回転ステージ１１は所定速度で連続的に回転され、回転ステージ１１上のウエハ保持手段１２に保持されたウエハ１３がそれぞれ均一にミリング加工される。
【００２７】
図２〜図４に基づいてウエハ保持手段１２を説明する。
【００２８】
固定ステージの回転ステージ１１にはウエハ保持手段１２が備えられ、ウエハ保持手段１２にはウエハ１３が載置されるウエハステージ２１が設けられている。ウエハステージ２１の上面が保持面とされている。ウエハステージ２１は外形が略円形に形成され、ウエハステージ２１の周縁部近傍には円周溝２２が形成されている。円周溝２２にはＯリング２５が嵌合され、ウエハ１３はＯリング２５を介してウエハステージ２１の上面に載置される。
【００２９】
円周溝２２の内周側のウエハステージ２１には吸引溝２３が設けられ、吸引溝２３は円周溝２２と同心円状の部位と互いに直行する径方向の部位とで構成されている。吸引溝２３には通路２４が接続され、吸引溝２３は通路２４を介して図示しない減圧手段につながれている。ウエハステージ２１にウエハ１３が載置され、減圧手段により吸引溝２３に吸引力を生じさせることで、ウエハ１３がウエハステージ２１の上面（保持面）に吸着される。減圧手段による吸引圧力は、真空処理チャンバ２における処理時の圧力（処理圧力）よりも低い圧力（高真空状態）でウエハ１３に吸引力を発生させる。つまり、吸引溝２３、通路２４及び図示しない減圧手段により吸引手段が構成されている。
【００３０】
ウエハステージ２１の周縁には押さえ部材としての円環状のホルダ２６が昇降自在に支持され、ホルダ２６はガイド部材２７がウエハステージ２１のガイド孔２８に案内されることで昇降動する。ホルダ２６はウエハステージ２１上のウエハ１３の周縁部をウエハステージ２１側に押圧して保持するためのものである。
【００３１】
図３、図４に示すように、素子等を加工するウエハ１３は中央部が凹状に湾曲して反りが生じた状態になっている。ウエハ１３の反りは、例えば、ミクロン単位の曲率で凹状に湾曲している。この曲率は加工される素子の種類により略一定であり、ウエハステージ２１の上面（保持面）はウエハ１３の反りに応じた曲率に湾曲した湾曲面とされている。即ち、ウエハ１３がウエハステージ２１の上面に載置された場合、ウエハステージ２１の上面の全面に亘りウエハ１３が接触した状態で載置される（図４参照）。
【００３２】
一方、ホルダ２６の内周側の下面（ウエハ１３の周縁部との当接面）は、ウエハ１３の反りに応じた傾斜面２９とされている（図３参照）。円環状のホルダ２６によりウエハ１３の周縁部をウエハステージ２１の上面との間に挟持した場合、ウエハステージ２１の上面の全面に接触しているウエハ１３の周縁部（傾斜した状態の面）にホルダ２６の傾斜面２９が接触することになる。このため、ホルダ２６の傾斜面２９がウエハ１３の周縁部に対して面方向に相対的に移動することがなく、ウエハ１３の周縁部がホルダ２６によって擦られることがない。
【００３３】
ウエハステージ２１には温度制御手段が備えられている。即ち、ウエハステージ２１には媒体通路３２が設けられ、媒体通路３２に温度制御された媒体を流通させることによりウエハステージ２１（保持面）が所定の温度に制御される。所定の温度に制御されたウエハステージ２１の上面の全面に亘りウエハ１３を接触させて保持することにより、ウエハ１３は全面に亘り所望の温度に制御（冷却）される。
【００３４】
上述したイオンミリング装置１におけるウエハ１３のイオンミリング方法（真空処理方法）を説明する。
【００３５】
ウエハステージ２１は温度制御手段により所定の温度に制御され、所定の温度に制御されたウエハステージ２１の上面にウエハ１３を載置する。図示しない減圧手段により吸引溝２３を高真空状態にし、ウエハ１３をウエハステージ２１の保持面に吸着させる。ウエハステージ２１の上面はウエハ１３の反りに応じた曲率に湾曲した湾曲面とされているので、ウエハステージ２１の上面の全面に亘りウエハ１３が接触し、ウエハ１３が所望の温度に均一に制御（冷却）される。
【００３６】
このため、ウエハ１３の反りに応じた曲率の保持面にウエハ１３を吸着させることができ、反り力を生じさせることなくウエハ１３をウエハステージ２１の上面に保持させることができ、保持面に対してウエハ１３を均一に当接させて均一な冷却を行うことができる。
【００３７】
ホルダ２６を下降させて（ウエハステージ２１側に移動させて）ホルダ２６の傾斜面２９をウエハ１３の周縁部に押し付け、円環状のホルダ２６によりウエハ１３の周縁部をウエハステージ２１の上面との間に挟持する。そして、保持面に対して均一に当接したウエハ１３が所望の温度に制御された（冷却された）状態でイオンミリングが実施される。
【００３８】
このため、湾曲したウエハ１３の周縁部がホルダ２６の傾斜面２９により押圧され、ウエハ１３に対してホルダ２６の傾斜面２９が面方向に相対的に移動することがない。
【００３９】
従って、反りがあるウエハ１３をウエハステージ２１に固定した場合でも、ウエハ１３の周縁部が擦られることがない状態でウエハ１３の反り力の発生をなくし、保持面に均一に当接させることができる。このため、ウエハステージ２１への固定によるウエハ１３の応力集中をなくしてクラックの発生をなくすことができる。
【００４０】
上述したイオンミリング装置１は、ウエハ１３の反りに応じた曲率のウエハステージ２１に吸引手段によりウエハ１３を吸引させることにより、反り力を生じさせることなくウエハ１３をウエハステージ２１の上面に保持させることができ、保持面に対してウエハ１３を均一に当接させることができる。また、ホルダ２６のウエハ１３との当接面は、ウエハ１３の反りに応じた傾斜面２９となっているので、ウエハ１３の反りに応じた曲率のウエハステージ２１の形状と相俟って、ホルダ２６がウエハ１３の周縁部に対して面方向に相対的に移動すること（ウエハ１３の位置ずれ）がない。
【００４１】
従って、反りがあるウエハ１３を固定した場合でも、反り力が生じない状態でウエハ１３をウエハステージ２１の保持面に均一に当接させ、ウエハ１３の応力集中をなくしてクラックの発生をなくすことができる。
【００４２】
上述したイオンミリング装置１は、半導体、液晶表示体、ＭＥＭＳ等の薄膜微細加工技術の分野で適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態例に係るイオンミリング装置の概略構成図である。
【図２】固定ステージの要部斜視図である。
【図３】固定ステージの要部断面図である。
【図４】固定ステージの要部断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  イオンミリング装置、  ２  真空処理チャンバ、  ３  イオン源チャンバ、  ４  導入管、  ５  フィラメント、  ６  電源、  ７  加速電極、  ８  減速電極、  １０  支持軸、  １１  回転ステージ、  １２  ウエハ保持手段、  １３  ウエハ、  １４  シャッタ、  １５  排気系、  ２１  ウエハステージ、  ２２  円周溝、  ２３  吸引溝、  ２５  Ｏリング、  ２６  ホルダ、  ２７  ガイド部材、  ２８  ガイド孔、  ２９  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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