JP2017084976A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の構成を示す。図1では、主に真空容器11の断面構成と、真空容器11に接続されている各部を含む機能ブロック構成とを示す。説明上の方向として(X,Y,Z)を示す。Z方向は鉛直方向を示し、載置台20及び試料10の形状における中心軸に対応する。X方向及びY方向は、水平面を構成する直交する2つの方向を示し、載置台20及び試料10の円形における半径方向に対応する。
図2は、実施の形態のプラズマ処理装置における、主に処理室13の内部構成として、載置台20の付近の断面構成を示す。図2では、載置台20の上面に試料10が載置された状態を示し、リフトピン30については省略して図3で後述する。
図3は、処理室13内の載置台20における、リフトピン30を含む機構に関する断面構成を示す。図3では、後述の加熱脱離工程に対応した第1の状態を示す。図3では、リフトピン30を上げることで載置台20と試料10との隙間40が形成されている状態を示す。図3では、電極24等を省略して示す。
図4は、図3と同様に、リフトピン30を含む機構に関する断面構成を示す。図4では、後述の第1冷却工程に対応した第2の状態を示す。図4では、リフトピン30を上げることで載置台20と試料10との隙間40が形成されている状態を示す。図4では、リフトピン30の高さは、図3の状態の第1の高さH1よりも低い第2の高さH2となっている。
図5は、図3と同様に、リフトピン30を含む機構に関する断面構成を示す。図5では、後述の第2冷却工程に対応した第3の状態を示す。図5では、リフトピン30を下げて基準位置とすることで載置台20と試料10との隙間40が形成されない状態を示す。図5では、リフトピン30の高さはH=0となっている。なお、この状態では、隙間40は無いが、前述の溝25により形成される空洞は存在する。説明上、隙間40と溝25とを区別する。
図3を用いて、第1の熱伝導ガスの供給制御について説明する。プラズマ処理装置は、後述の加熱脱離工程の際、ピン駆動部103によりリフトピン30の高さを第1の高さH1として、載置台20から試料10を持ち上げて隙間40が有る第1の状態にし、ランプ16により試料10を加熱する。その際、プラズマ処理装置は、第1のガス供給部101から供給室12を通じて処理室13に不活性ガスを供給する。同時に、プラズマ処理装置は、第2のガス供給部102の第1ガス制御部201から第1の熱伝導ガスを載置台20の溝25aへ供給して隙間40に流す。その際、プラズマ処理装置は、試料10の表面s1にかかる不活性ガスと、試料10の裏面s2にかかる第1の熱伝導ガスとにおける圧力及び流量をバランスさせる。
図4を用いて、第2の熱伝導ガスの供給制御について説明する。プラズマ処理装置は、後述の第1冷却工程の際、ピン駆動部103によりリフトピン30の高さを第2の高さH2として、載置台20から試料10を持ち上げて隙間40が有る第2の状態にし、温調器17を用いて試料10を冷却する。その際、プラズマ処理装置は、第1のガス供給部101から供給室12を通じて処理室13に不活性ガスを供給する。同時に、プラズマ処理装置は、第2のガス供給部102の第1ガス制御部201から第2の熱伝導ガスを載置台20の溝25aへ供給して隙間40に流す。その際、プラズマ処理装置は、試料10の表面s1にかかる不活性ガスと、試料10の裏面s2にかかる第2の熱伝導ガスとにおける圧力及び流量をバランスさせる。
図5を用いて、第3の熱伝導ガスの供給制御について説明する。プラズマ処理装置の制御部110は、加熱脱離工程や第1冷却工程を経た後、試料10の温度が規定値以下になった場合、試料10を載置台20の上面s1に固定させる静電吸着を開始させる。プラズマ処理装置は、その静電吸着を、冷却を伴う第2冷却工程として行う。第1冷却工程の冷却と第2冷却工程の冷却は異なる。
図6は、図2等に対応した、載置台20の誘電体膜23の上面における溝25等の形状の例を示す。矢印は、前述の第1の熱伝導ガスや第2の熱伝導ガスの流れの方向を示す。中心軸の溝25aに、相対的に大きな流量で熱伝導ガスが供給され、溝25aから円周の全体に向けて広がるように熱伝導ガスが流れる。
図7は、実施の形態のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法における、詳しいプラズマ処理のシーケンスに対応するタイミングチャートを示す。このプラズマ処理は、反応層の形成及び脱離を伴うプラズマエッチング処理であり、加熱及び冷却を繰り返す処理である。図5で横軸は時間を示し、縦方向には順に、(a)載置台温度、(b)試料温度、(c)第1電極電圧、(d)第2電極電圧、(e)処理室圧力、(f)第1及び第2の熱伝導ガス流量、(g)第3の熱伝導ガス流量、(h)試料及びピン高さ、を示す。
以上説明したように、実施の形態のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、試料10と載置台20との摩擦や位置ずれ等を防止または低減でき、処理の品質や効率を高めることができ、等方的で高選択性を持つエッチング等を実現できる。
実施の形態のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法として、以下が可能である。
Claims (6)
- 試料に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ処理を制御する制御部と、
前記試料が載置される載置台が配置されている処理室と、
前記試料を加熱する加熱部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する第1のガス供給部と、
前記載置台の流路を通じて、前記試料の裏面へ熱伝導ガスを供給する第2のガス供給部と、
前記載置台に有するリフトピンの高さを変えるように駆動するピン駆動部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第1の高さの位置に持ち上げた第1の状態にし、
前記第1の状態において、
前記加熱部により前記試料を加熱し、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給し、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流し、
前記第1の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせる、
プラズマ処理装置。 - 試料に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ処理を制御する制御部と、
前記試料が載置される載置台が配置されている処理室と、
前記載置台を冷却する冷却部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する第1のガス供給部と、
前記載置台の流路を通じて、前記試料の裏面へ熱伝導ガスを供給する第2のガス供給部と、
前記載置台に有するリフトピンの高さを変えるように駆動するピン駆動部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第2の高さの位置に持ち上げた第2の状態にし、
前記第2の状態において、
前記冷却部により前記載置台を冷却し、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給し、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流し、
前記第2の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせる、
プラズマ処理装置。 - 請求項1記載のプラズマ処理装置において、
前記載置台を冷却する冷却部を備え、
前記制御部は、前記第1の状態の後、前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第2の高さの位置に持ち上げた第2の状態にし、
前記第2の状態において、
前記冷却部により前記載置台を冷却し、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給し、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流し、
前記第2の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせ、
前記第1の状態と前記第2の状態とを含むプロセスを複数回繰り返す、
プラズマ処理装置。 - 試料に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
前記プラズマ処理を制御する制御部と、
前記試料が載置される載置台が配置されている処理室と、
前記試料を加熱する加熱部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する第1のガス供給部と、
前記載置台の流路を通じて、前記試料の裏面へ熱伝導ガスを供給する第2のガス供給部と、
前記載置台に有するリフトピンの高さを変えるように駆動するピン駆動部と、
を備え、
前記制御部により実行するステップとして、
前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第1の高さの位置に持ち上げた第1の状態にするステップと、
前記第1の状態において、
前記加熱部により前記試料を加熱するステップと、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給するステップと、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流すステップと、
を有し、
前記第1の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせる、
プラズマ処理方法。 - 試料に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマ処理装置は、
前記プラズマ処理を制御する制御部と、
前記試料が載置される載置台が配置されている処理室と、
前記載置台を冷却する冷却部と、
前記処理室に不活性ガスを供給する第1のガス供給部と、
前記載置台の流路を通じて、前記試料の裏面へ熱伝導ガスを供給する第2のガス供給部と、
前記載置台に有するリフトピンの高さを変えるように駆動するピン駆動部と、
を備え、
前記制御部により実行するステップとして、
前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第2の高さの位置に持ち上げた第2の状態にするステップと、
前記第2の状態において、
前記冷却部により前記載置台を冷却するステップと、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給するステップと、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流すステップと、
を有し、
前記第2の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせる、
プラズマ処理方法。 - 請求項4記載のプラズマ処理方法において、
前記プラズマ処理装置は、前記載置台を冷却する冷却部を備え、
前記制御部により実行するステップとして、
前記第1の状態の工程の後、前記ピン駆動部を通じて前記リフトピンにより前記試料を前記載置台の上面から第2の高さの位置に持ち上げた第2の状態にするステップと、
前記第2の状態において、
前記冷却部により前記載置台を冷却するステップと、
前記第1のガス供給部により前記処理室に前記不活性ガスを供給するステップと、
前記第2のガス供給部により前記載置台の前記流路を通じて前記試料の裏面に前記熱伝導ガスを供給して、前記試料と前記載置台との隙間に前記熱伝導ガスを流すステップと、
を有し、
前記第2の状態における、前記試料の表面の前記不活性ガスの圧力と、前記試料の裏面の前記熱伝導ガスの圧力とをバランスさせ、
前記第1の状態と前記第2の状態とを含むプロセスを複数回繰り返す、
プラズマ処理方法。
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