JP2008244096A - 熱伝導シート及びこれを用いた被処理基板の載置装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】フォーカスリングと載置台との接触面に配した熱伝導促進用の高分子材料からなる熱伝導シートが、フォーカスリング、又は載置台に固着するのを防止し作業効率を改善する。
【解決手段】被処理基板を収容する減圧された収容室と、該収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備えた被処理基板の載置装置であって、前記載置台と前記フォーカスリングとの間に、少なくとも片側表面に非粘着層が形成されている熱伝導シートを配置した被処理基板の載置装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウェハ等の被処理基板に、エッチング処理等の所定のプラズマ処理を施す際に用いられるフォーカスリングと被処理基板を載置する載置台との間の熱伝導を改善するための熱伝導シート、及びこれを用いた被処理基板の載置装置に関する。
プラズマ処理は、例えば表面処理装置、エッチング装置など、半導体製造装置に広く用いられている。プラズマ処理においては、処理チャンバー内にウェハ等の被処理基板を載置する基板載置装置が設置されている。基板載置装置は、例えば図６に示すように、ウェハ１を載置する載置台２と、この載置台２の外周縁部に配置されるフォーカスリング３とを備えている。
ウェハ１にプラズマ処理を施す場合には、載置台２上にウェハ１を載置した後、処理チャンバーを所定の真空度に保持した状態でウェハ１を固定し、載置台２に高周波電圧を印加して、処理チャンバー内にプラズマを発生させる。
ここで、フォーカスリング３は、被処理基板の周縁部におけるプラズマの不連続性を緩和して、被処理基板全面が均一にプラズマ処理されることを目的として設置されるものである。このため、フォーカスリング３を導電体材料とし、かつその上面の高さを被処理基板の処理面とほぼ同一の高さとすることで、被処理基板の縁部においてもイオンが被処理基板の表面に対して垂直に入射するようにし、被処理基板の縁と中央とでイオン密度に差が生じないようにしている。しかし、それにより被処理基板とフォーカスリング３とが略同電位となり、その電界の形に起因してプラズマが被処理基板の端部裏面側に回り込み易くなり、被処理基板の周縁部（エッジ部）の裏面側にＣＦ系ポリマー等からなる付着物（デポジッション）が発生するという問題がある。
そこで、特許文献１では、フォーカスリングを構成する材料の一部の特性（インピーダンス特性）を調節して、被処理基板周縁部における電界を変化させ、プラズマが被処理基板裏面に侵入し難くすることで、被処理基板の周縁部（エッジ部）の裏面側にＣＦ系ポリマー等からなる付着物（デポジッション）が発生するのを防止する技術が開示されている。
即ち、図７に示すように、フォーカスリング３を上部部材３ａと下部部材３ｂとから構成し、上部部材３ａには導電体材料を用い、下部部材３ｂには誘電体材料を用いることで誘電率を調節し、被処理基板周縁部における電気力線の方向を変化させ、プラズマの被処理基板裏面への回り込みを少なくするという方法である。
また、プラズマ処理においてはウェハ１の温度制御が極めて重要であることから、載置台２内に設けられた冷却機構により、ウェハ１を冷却し所望の温度に調整している。例えば、載置台２の上面から、熱伝導性の良いヘリウムガスをウェハ１の裏面に向けて流し、ウェハ１と載置台２との間の熱伝導率を高めるという方法である。
また、減圧された収容室内においては、載置台２とフォーカスリング３の間に真空断熱層が形成され、載置台２とフォーカスリング３間の熱伝導が非常に悪い。それによって、フォーカスリング３が全く冷却されないため、フォーカスリング３の温度が高くなり、そのためウェハ周辺縁部のプラズマ中のイオン、ラジカルの組成比や密度が変化する。その結果、ウェハ周縁部の例えばエッチングレート、ホール抜け性（エッチングにより所定の深さまで確実に堀り込むことのできる特性）が低下したり、エッチングのアスペクト比が低下する等、ウェハ周辺縁部のエッチング特性が悪くなる。
そこで、フォーカスリングの温度上昇を防止する対策として、特許文献２には、「載置台とフォーカスリングの間に熱伝導媒体を介在させるとともに、フォーカスリングを載置台に押圧・固定する押圧手段を設けることで前記真空断熱層を形成しないようにしたことを特徴とする被処理体の載置装置」が開示されている。
また、特許文献３には、「フォーカスリングを吸着する静電吸着手段を設けた被処理体の載置装置」が開示されている。しかしながら、かかる手段では、フォーカスリングを静電吸着する電極を設ける必要があり、載置装置の構造が複雑になり、設備コストが高くなる。また、このような静電吸着用の電極に起因して、プラズマの異常放電が発生したり、パーティクルやゴミが生成したりするという問題がある。
そこで、発明者らはプラズマ処理室内に設けるフォーカスリングと被処理基板の載置台の間にゲル状物質からなる熱伝導媒体（本明細書における熱伝導シートに相当する）を介在させ、ウェハ周辺部における熱伝導の改善手段を提案している。
この熱伝導シートは、ゲル状ポリマーからなるため柔軟性に富むという特性があり、フォーカスリング３と載置台２との接触面に真空断熱層が生じないようにして、両者間の熱伝導を促進するものである。
また、熱伝導シートは、柔軟性と熱伝導性を兼ね備えることが望ましいが、該シートのＷ／ｍ・Ｋで表される熱伝導率ｋに対するアスカーＣで表される硬度Ｈの比（Ｈ／ｋ）が２０未満であるような材料を選択する。即ち、特に熱伝導性の大きいものを用いることが重要である。かかる熱伝導シートを用いることにより、フォーカスリング３を十分冷却して、被処理基板周縁部のエッチング特性の劣化を防止し得ることが確かめられている。
特開２００５−２７７３６９号公報 特開２００２−１６１２６号公報 特開２００２−３３３７６号公報
上述した熱伝導シートは、フォーカスリングと載置台間の熱伝導を促進する上できわめて有用である。しかし、この熱伝導シートはゲル状ポリマーからなるため、これと接触する金属やセラミックス面に粘着し易いという問題がある。フォーカスリングはプロセスにより頻繁に交換が必要な場合があり、交換の際に熱伝導シートがフォーカスリング、又は載置台の表面に強固に粘着していることが多い。強固に粘着した熱伝導シートは専用の剥離治具を用いなければ容易に取り外すことができず、フォーカスリングや静電チャックの交換の作業能率を著しく低下させていた。
そこで本発明の第一の課題は、フォーカスリングを有する被処理基板の載置装置において、フォーカスリングと載置台との接触面に配した熱伝導促進用の高分子材料からなる熱伝導シートが、フォーカスリング、又は載置台に固着するのを防止することにある。
上述したように、熱伝導シートの固着を防止するには、熱伝導シートの表面の性質を変える必要があるが、熱伝導シートの性質の変更により、その熱伝導特性が低下しては、熱伝導シートの本来の目的に適合しない。そこで本発明の第二の課題は、熱伝導シートの固体面へ固着を防止するに際して、フォーカスリングと載置台との間の熱伝導を低下させないことにある。
本発明は、被処理基板を収容する減圧された収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとの間に配置される熱伝導シートであって、前記熱伝導シートは、少なくとも片側表面に非粘着層が形成されていることを特徴とする。これにより、真空断熱により熱がほとんど伝達されない環境下であっても、フォーカスリングに載置台から熱伝導され、かつ、熱伝導シートがフォーカスリング、又は載置台に固着するのを防止することができる。
前記非粘着層が金属薄膜であることは好適である。また、前記非粘着層は、前記熱伝導シートの表面を離型処理したものであっても良く、シリコン樹脂系、又はフッ素樹脂系離型剤をコーティングすれば良い。更に、前記非粘着層は非粘着性高分子フィルムであっても良く、これがポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルムであることは好適である。また、前記金属薄膜の金属がＡｌであることは好ましい。
本発明は、被処理基板を収容する減圧された収容室と、該収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備えた被処理基板の載置装置であって、前記載置台と前記フォーカスリングとの間に、少なくとも片側表面に非粘着層が形成されている熱伝導シートを配置したことを特徴とする。前記載置台と前記フォーカスリングとの間に熱伝導シートが配置されることにより、真空断熱により熱がほとんど伝達されない環境下であっても、フォーカスリングに載置台から熱伝導され、かつ、熱伝導シートがフォーカスリング、又は載置台に固着するのを防止することができる。
前記フォーカスリングを前記載置台に押圧する押圧手段が設けられていることは好ましい。押圧手段により、フォーカスリングと載置台との接触面に真空断熱層が生じないようにすることで両者間の熱伝導を促進できるためである。
前記押圧手段の押圧力が、５．６３ｋｇｆ／ｃｍ２以上であることは好ましい。また、前記フォーカスリングが、前記載置台と接触する誘電体材料又は導電体材料からなるリング状の下部部材と、該下部部材の上面に載置される導電体材料からなるリング状の上部部材とで構成され、前記押圧手段が、前記下部部材を前記載置台にネジ止めにより締め付けるものであることは好適である。
本発明によれば、フォーカスリングと載置台との接触面に配した熱伝導シートの良好な熱伝導性を確保しつつ、熱伝導シートがフォーカスリング、又は載置台に固着することを防止することができる。これにより、フォーカスリング、載置台を交換する際の作業能率を飛躍的に向上させることができる。
本発明は、被処理基板の載置装置と、これに用いる熱伝導促進用の熱伝導シートに関するものであるが、まず、本発明を実施するのに用いられる被処理基板の載置装置について説明する。図１は、本発明の実施に用いられるプラズマ処理装置の一例を示す断面概要図である。この装置は、半導体ウェハ１を収容するチャンバー４を有し、チャンバー４内にはウェハ１を載置する載置台として、静電チャック１２、円柱状のサセプタ５が配置されている。チャンバー４の内壁面とサセプタ５の側面との間に、ガスを排出するための側方排気路６が形成され、この側方排気路６の途中に、多孔板からなる排気プレート７が配されている。排気プレート７は、チャンバー１を上下に区分する仕切り板としての機能を有し、排気プレート７の上部は反応室８となり、下部は排気室９となる。排気室９には、排気管１０が開口し、図示していない真空ポンプにより、チャンバー４内は真空排気される。
サセプタ５の上部には、静電電極板１１を内蔵する静電チャック１２が配置されている。静電チャック１２は、下部円盤状部材の上に直径の小さい上部円盤状部材を重ねた形状になっている。上部円盤状部材の上面には誘電体（セラミックス等）の層が形成され、直流電源１３に接続された静電電極板１１に直流高電圧を印加することにより、上部円盤状部材表面に誘電電位が生じ、その上に載置したウェハ１をクローン力又はジョンソン・ラーベック力により吸着保持する。
静電チャック１２は、ネジ固定によりサセプタ５に固定されており、絶縁部材１４とウェハ１の間にフォーカスリング３が取り付けられている。この絶縁部材１４は、プラズマが外周方向に向かって広がり過ぎないようにする作用があり、プラズマが広がり過ぎて、排気プレート７から排気側に漏れてしまうことを防止するように電界を規制する。また、フォーカスリング３の表面は、導電体材料、例えばシリコン、シリコンカーバイドなどから形成されている。フォーカスリング３はウェハ１の外周を覆って、その表面が反応室８の空間に露出しており、反応室内のプラズマをウェハに収束させる機能を有する。
反応室内にプラズマを発生させるのは、反応室８上部のガス導入シャワーヘッド１６に上部高周波電源１７から印加された高周波電力と、サセプタ５に下部高周波電源１８から印加された高周波電力の作用による。ガス導入シャワーヘッド１６には、ガス導入管１９から反応ガスが供給され、更に、バッファ室２０を介して上部電極板２１に設けられた多数のガス孔２２を流通する際にプラズマ化されて、反応室８に供給される。
高温のプラズマに晒されたウェハ１は温度が上がるため、サセプタ５への熱伝導により冷却される。そのため、サセプタ５は熱伝導性の良い金属材料で構成され、その内部に冷媒流路２３を設けて、冷媒供給管１５から水やエチレングリコール等の冷媒を循環して冷却する。また、ウェハ１を吸着する面に多数の熱伝導ガス供給孔２４を設け、ヘリウムをこの孔から流出させて、ウェハ１の裏面を冷却している。
図２は、この実施例の装置におけるフォーカスリング３の詳細を示す断面図で、図１のＡ部の拡大図である。ウェハ１は静電チャック１２上に吸着保持されている。静電チャック１２は、ネジ固定によりサセプタ５に固定されており、静電チャック１２の内部には、冷媒流路２３が設けられている。
フォーカスリング３は、上部部材３ａと下部部材３ｂとから構成されている。下部部材３ｂは誘電体材料又は導電体材料からなるリング状の部材で、熱伝導シート２７を介して静電チャック１２上に固定される。上部部材３ａは導電体材料からなるリング状の部材で、下部部材３ｂの上に載置される。下部部材３ｂには、これに挿通するボルト孔（ボルト頭部２５を収容可能な孔）が設けられ、静電チャック１２にはボルト先端部２６と螺合するネジが形成されている。
下部部材３ｂと静電チャック１２の間には、高分子材料からなる熱伝導シート２７が配置されている。この熱伝導シート２７は、フォーカスリング３と静電チャック１２との接触面の間に挟んで両者間の熱伝導を促進させるために用いられるもので、柔軟性と熱伝導性に富む高分子材料（ゲル状ポリマーが好適）からなるものである。
本発明においては、この熱伝導シート２７の少なくとも片側表面（本実施例では静電チャック１２側）に非粘着層を形成して、この熱伝導シート２７が、静電チャック１２又は下部部材３ｂと粘着又は固着するのを防止するように構成されていることが特徴である。
図３は、本実施例で用いた熱伝導シート２７の構造を示す図で、図３(ａ)は静電チャック１２側から見た底面図、図３(ｂ)は図３(ａ)のＸ−Ｘ矢視断面図、図３(ｃ)は図３(ｂ)のＢ部拡大図である。この熱伝導シート２７は、所定の間隔でボルト孔２８が設けられたリング２９に貼り付けられ、その片側表面（この図では上面、ただし実際に使用する際には、リングの上下を逆にするので、下面側になる）に非粘着層３０が形成されてなるものである。
熱伝導シート２７は、ゲル状ポリマーからなるシート又は骨格材となるポリマー（例えば発泡樹脂）のシートにゲル状ポリマーを含浸させたものからなり（必要に応じてゲル状ポリマーに充填材を添加してもよい）、柔軟性と熱伝導性が高いことが特徴である。また、このシートの物性として、Ｗ／ｍ・Ｋで表される熱伝導率ｋに対するアスカーＣで表される硬度Ｈの比（Ｈ／ｋ）の値が２０未満であって、熱伝導率ｋが高いことが望ましい。例えばシリコーンゲルを用い、かつシートの厚みを薄くすることにより、熱伝導シート２７自体の熱伝導抵抗は無視し得る程度に軽減することができる。
非粘着層３０は、熱伝導シート２７がフォーカスリング３又は静電チャック１２に粘着するのを防止するためのものである。非粘着層３０は種々の手段で形成することができるが、具体的には、下記のような形成方法が例示される。
(１)熱伝導シート２７の表面に金属薄膜を形成する方法
金属の種類としては、ウェハ１の汚染原因となり難いもの、例えば、アルミニウム、シリコン等が好ましい。金属薄膜の形成は、金属箔を貼り付ける方法や、蒸着膜を形成する方法のいずれであってもよい。金属箔を貼り付ける場合、箔の厚みが過大であると塑性変形し難くなり、熱伝導シートとフォーカスリングとの密着性が損なわれるので、金属箔の厚みは６μｍ、最大でも１０μｍ程度以下であることが好ましい。これはフォーカスリングの面粗度は０．１μｍ程度であり、静電チャックの面粗度は１．６μｍ程度であることから、金属箔の厚みが１０μｍ以上になると、金属箔がこれらの面の凹凸部を埋めることができなくなるためである。
(２)熱伝導シート２７の表面に非粘着性高分子フィルムを接着する方法
非粘着性高分子フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のフィルムを例示することができる。これらのフィルムは熱伝導率が低いので、その厚みを薄くすることが好ましい。また、かかる高分子フィルムも塑性変形し難いので、その厚みはなるべく薄く、例えば１０μｍ程度以下にすることが好ましい。熱伝導シート２７の表面に上記のようなフィルムを接着する方法は特に限定を要しないが、例えば熱で圧着する方法や、接着剤を用いる方法によれば良い。
(３)熱伝導シート２７の表面に離型作用を有する樹脂をコーティングする方法
離型作用を有する樹脂としては、シリコン樹脂、フッ素樹脂等を例示することができる。コーティングの方法は特に限定を要しないが、溶媒に樹脂を溶解した溶液を、スピンコーティング、スプレーコーティングする方法によれば良い。
熱伝導シート２７の使用箇所としては、フォーカスリング３の下部部材３ｂと静電チャック１２の間に用いる場合と、フォーカスリング３の上部部材３ａと下部部材３ｂの間に用いる場合がある。
本発明者らの検討結果によれば、熱伝導シート２７をフォーカスリング３の上部部材３ａと下部部材３ｂとの間に単に配置した場合には、静電チャック１２の温度がフォーカスリング３に十分に熱伝導されないことが知見されている。これは上部部材３ａの重さだけでは熱伝導シート２７を下部部材３ｂに密着させることができないため、真空断熱層が生じて熱伝導抵抗が大きくなるためである。このため、熱伝導シート２７は、フォーカスリング３の下部部材３ｂと静電チャック１２の間に用いる方がより効果的である。
非粘着層３０は、熱伝導シート２７の少なくとも片側表面に形成されていればよい。非粘着層３０が形成された面を、静電チャック１２側に接触するように下側にすれば、熱伝導シート２７はフォーカスリング３の下部部材３ｂに粘着し、静電チャック１２側に付着しない。通常のフォーカスリング交換においては、熱伝導シート２７はフォーカスリング３側に付着させておいて、フォーカスリング３とともに取り外せばよいから、非粘着層３０を下側にするのが一般的な使い方である。しかし、使用目的によっては、これに限定する必要は無い。また、熱伝導シート２７の両側表面に非粘着層３０が形成されたものを用いてもよい。
本発明の熱伝導シート２７を用いる上で留意すべき点は、非粘着層３０が変形しにくく、対向する固体表面と密着していない場合に、真空断熱層が生じて熱伝導抵抗が大きくなることである。発明者らの知見によれば、多くの場合フォーカスリング３を静電チャック１２に押し付けなければ、フォーカスリング３と静電チャック１２との間の熱伝導抵抗が増し、これによりフォーカスリング３の温度が上昇して好ましくない。
従って、本発明の被処理基板の載置装置は、少なくとも片側表面に非粘着層が形成された熱伝導シート２７を静電チャック１２とフォーカスリング３との接触面の間に配するとともに、フォーカスリング３を静電チャック１２に押圧する手段が設けられていることを特徴とする。この押圧力は、５．６３ｋｇｆ／ｃｍ２以上であればよいことが知見されている。かかる押圧手段としては、図２に示すようなボルト締めによる方法が一般的であるが、これに限る必要はなく、上述の押圧力が得られれば、いかなる手段であってもよい。
図１及び図２に示したようなプラズマ処理装置を用い、非粘着層が形成された本発明の熱伝導シート２７を用いた場合と、非粘着層の無い従来の熱伝導シート２７を用いた場合とにより、熱伝導シート２７の付着状況に関する試験を行い比較した。また、本発明の熱伝導シート２７と従来の熱伝導シート２７のフォーカスリング３から静電チャック１２への抜熱特性を比較した。抜熱特性の評価は、被処理基板周縁におけるプラズマエッチングの速度が、フォーカスリング３の温度に反比例的に依存することから、エッチングの速度を測定することで行った。
実施例１の熱伝導シート２７には、その片面にＰＥＴの非粘着層を形成した。実施例２の熱伝導シート２７には、その片面にＡｌ箔の非粘着層を形成した、比較例には、非粘着層の無い従来から用いられている熱伝導シートを用い、それぞれを比較した。
熱伝導シートは、富士高分子工業（株）の放熱シート（熱伝導率１７Ｗ／ｍＫ、厚さ約０．５ｍｍ）を用いた。非粘着層の厚みは、実施例１ではポリエステルフィルムを使用し約６μｍ、実施例２ではアルミ薄膜で約１０μｍとした。
プラズマ処理は、入熱条件が大きいＨｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ条件（ＨＡＲＣ，Ｈｉｇｈ Ａｓｐｅｔ Ｒａｔｉｏ Ｃｏｎｔａｃｔ：高アスペクト比コンタクトホール）と、入熱条件の小さいＬｏｗ Ｐｏｗｅｒ条件（ＢＡＲＣ，Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏａｔｉｎｇ：裏面反射防止コーティング）の２種類について行った。
Ｈｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ条件（ＨＡＲＣ）は、チャンバー圧力：１５ｍＴ、上部／下部電極パワー：２７００／４５００Ｗ、ガス流量：Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２＝６０／３００／３４ｓｃｃｍとし、６０秒間エッチングした。
Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ条件（ＢＡＲＣ）は、チャンバー圧力：１００ｍＴ、上部／下部電極パワー：５００／５００Ｗ、ガス流量：ＣＦ４＝１５０ｓｃｃｍとし、６０秒間エッチングした。
熱伝導シート２７の取り付けは、非粘着層が下面側（静電チャック側）になるようにした。上記の処理の後に、フォーカスリング３を取り外して熱伝導シート２７がどこに付着しているかを調査した。調査結果は以下のとおりである。
まず、本実施例１及び２では、フォーカスリング３取り外し時に、熱伝導シート２７はすべてフォーカスリング３の下部部材側に付着し、静電チャック側表面には何ら付着物は無かった。そのため、フォーカスリング３取り外しの際に熱伝導シート２７もこれとともに除かれるので、フォーカスリング３交換の際に静電チャック１２をクリーニングする手間を必要としなかった。
これに対して、比較例では、フォーカスリング３取り外し時に、熱伝導シート２７はすべて静電チャック側に付着していた。そのため、フォーカスリング３交換の際に静電チャック１２も取り外して、専用の治具を用いて、熱伝導シート２７を静電チャック１２から取り除く作業が必要となった。
実際の作業時間を比較すると、フォーカスリング３の取り外しに要する時間は２．５〜３分程度であるのに対して、静電チャックのクリーニング（静電チャック内の冷媒除去、静電チャックの取り外し、熱伝導シート２７の除去等）に要する時間は１５分以上であった。従って、本発明の熱伝導シート２７を用いることにより、フォーカスリング３交換の作業時間を１／６以下に短縮できることになり、本発明による作業能率改善の効果は大きいことが判明した。
次に、熱伝導シートに被粘着層を形成しても、その熱伝導特性が低下しないことをエッチングテストにより確認した。エッチングテストはＨｏｔ ａｎｄ Ｃｌｅａｎ Ｍｏｄｅ処理シーケンスのＨＡＲＣ条件及びＢＡＲＣ条件のそれぞれにおいて、被処理基板の直径Ｘ及びＹ方向に約２０〜３０ｍｍ間隔でエッチング速度（Ｅｔｃｈｉｎｇ Ｒａｔｅ）を測定した。エッチング速度の測定は、光干渉式膜厚測定により行った。なお、比較例２は熱伝導シートを用いない場合、即ち、フォーカスリング３と静電チャック１２とが直接接触している場合についてのものである。
図４は、ＨＡＲＣ条件において測定した結果を示したグラフである。まず、Ｈｉｇｈ ＰｏｗｅｒのＨＡＲＣ条件の場合について説明する。非粘着層を形成していない従来の熱伝導シートを用いた比較例１と熱伝導シートを用いていない比較例２とを比べると、比較例２では、ウェハ周縁部のエッチング速度が中央部よりも２０％近く低下しているのに対して、熱伝導シートを用いた比較例１では、周縁部のエッチング速度の低下は、中央部の１０％程度に留まっている。これは、熱伝導シートにより、静電チャック１２からフォーカスリング３への熱伝導が促進されたことによるものである。
一方、実施例１、２と比較例１とを比べて見ると、被処理基板周縁部のエッチング速度低下のパターンが類似していることがわかる。これは表面に非粘着層を形成した熱伝導シート２７と、従来の熱伝導シートとが同じ熱伝導性能を有することを意味するものである。即ち、従来の熱伝導シートの表面に非粘着層を上述したように形成しても、従来の熱伝導シートと同程度に静電チャック１２からフォーカスリング３に熱伝導され、フォーカスリング３の冷却が行われていることを示すものである。
このように熱伝導低下を防止する上では、フォーカスリング３を静電チャック１２に押圧することが重要な要件となるが、本実施例では、フォーカスリング３の下部部材３ｂを静電チャック１２にネジで止めることにより実現している。
図５は、Ｌｏｗ ＰｏｗｅｒのＢＡＲＣ条件における測定結果を示したグラフである。比較例１と比較例２とでは、被処理基板周縁部のエッチング速度の傾向が著しく相違する。これは熱伝導シートを用いない比較例２では、静電チャック１２とフォーカスリング３の間に真空断熱層が形成されて、フォーカスリング３の温度が高くなり、ウェハ周縁部のエッチング速度が著しく低下することによるためと考えられる。
これに対して、実施例１、実施例２では、被処理基板周縁部でエッチング速度が高くなっており、比較例１のパターンと非常に良く類似している。これは、ＨＡＲＣ条件の場合と同様に、表面に非粘着層が形成された熱伝導シート２７を用いても、比較例１の場合と同程度にフォーカスリング３の冷却が行われていることを示すものである。
本発明の実施に用いられるプラズマ処理装置の一例を示す断面概要図である。 本実施例の装置におけるフォーカスリングの構造を示した図である。 本実施例における熱伝導シートの構造を示した図である。 本実施例でＨｉｇｈ Ｐｏｗｅｒ条件におけるエッチング速度の測定結果の例を示した図である。 本実施例でＬｏｗ Ｐｏｗｅｒ条件におけるエッチング速度の測定結果の例を示した図である。 従来の基板載置装置の構成を説明した図である。 従来の基板載置装置におけるフォーカスリングの構造の例を示した図である。
符号の説明
１ ウェハ
２ 載置台
３ フォーカスリング
３ａ 上部部材
３ｂ 下部部材
４ チャンバー
５ サセプタ
６ 側方排気路
７ 排気プレート
８ 反応室
９ 排気室
１０ 排気管
１１ 静電電極板
１２ 静電チャック
１３ 直流電源
１４ 絶縁部材
１５ 冷媒供給管
１６ ガス導入シャワーヘッド
１７ 上部高周波電源
１８ 下部高周波電源
１９ ガス導入管
２０ バッファ室
２１ 上部電極板
２２ ガス孔
２３ 冷媒流路
２４ 伝熱ガス供給孔
２５ ボルト頭部
２６ ボルト先端部
２７ 熱伝導シート
２８ ボルト孔
２９ リング
３０ 非粘着層

Claims (18)

  1. 被処理基板を収容する減圧された収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとの間に配置される熱伝導シートであって、
    前記熱伝導シートは、少なくとも片側表面に非粘着層が形成されていることを特徴とする熱伝導シート。
  2. 前記非粘着層は、金属薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導シート。
  3. 前記非粘着層は、前記熱伝導シートの表面を離型処理したものであることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導シート。
  4. 前記離型処理は、シリコン樹脂系、又はフッ素樹脂系離型剤のコーティングによるものであることを特徴とする請求項３に記載の熱伝導シート。
  5. 前記非粘着層は、非粘着性高分子フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の熱伝導シート。
  6. 前記非粘着性高分子フィルムが、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルムのいずれかであることを特徴とする請求項５に記載の熱伝導シート。
  7. 前記金属薄膜の金属はＡｌであることを特徴とする請求項２に記載の熱伝導シート。
  8. 被処理基板を収容する減圧された収容室と、該収容室内に配置されて前記被処理基板を載置する冷却機構を内蔵した載置台と、前記被処理基板の周縁部を囲うように前記載置台に載置される環状のフォーカスリングとを備えた被処理基板の載置装置であって、
    前記載置台と前記フォーカスリングとの間に、少なくとも片側表面に非粘着層が形成されている熱伝導シートを配置したことを特徴とする被処理基板の載置装置。
  9. 前記フォーカスリングを前記載置台に押圧する押圧手段が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の被処理基板の載置装置。
  10. 前記押圧手段の押圧力が、５．６３ｋｇｆ／ｃｍ２以上である請求項９に記載の被処理基板の載置装置。
  11. 前記フォーカスリングが、前記載置台と接触するリング状の下部部材と、該下部部材の上面に載置されるリング状の上部部材とで構成され、前記押圧手段が、前記下部部材を前記載置台にネジ止めにより締め付けるものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の被処理基板の載置装置。
  12. 前記下部部材が、誘電体材料又は導電体材料からなることを特徴とする請求項１１に記載の被処理基板の載置装置。
  13. 前記非粘着層は、金属薄膜であることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の被処理基板の載置装置。
  14. 前記非粘着層は、前記熱伝導シートの表面を離型処理したものであることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の被処理基板の載置装置。
  15. 前記離型処理は、シリコン樹脂系、又はフッ素樹脂系離型剤のコーティングによるものであることを特徴とする請求項１４に記載の被処理基板の載置装置。
  16. 前記非粘着層は、非粘着性高分子フィルムであることを特徴とする請求項８から１２のいずれかに記載の被処理基板の載置装置。
  17. 前記非粘着性高分子フィルムが、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリエステルフィルム、ポリプロピレンフィルムのいずれかであることを特徴とする請求項１６に記載の被処理基板の載置装置。
  18. 前記金属薄膜の金属はＡｌであることを特徴とする請求項１３に記載の被処理基板の載置装置。
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