JP2017147278A - Substrate mounting table and substrate processing apparatus - Google Patents

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芳彦 佐々木
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雅人 南
和男 佐々木
Kazuo Sasaki
和男 佐々木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate mounting table having an electrostatic chuck in which cracks and peeling are unlikely to occur in a dielectric layer composed of a ceramic thermal spray coating of an electrostatic chuck even at a temperature exceeding 120°C.SOLUTION: A substrate mounting table 30 that is used at a temperature higher than 120°C, on which a substrate is placed on a substrate processing apparatus that performs processing on a substrate to be processed in a processing container 4, includes: a metal base 31; a dielectric layer 45 provided on the substrate 31 and composed of a ceramic thermal spray coating; a suction electrode 46 provided inside the dielectric layer 45; and an electrostatic chuck 32 for sucking the substrate to be processed. At least a portion of the substrate 31 in contact with the dielectric layer 45 is made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、基板を載置する基板載置台およびそれを用いた基板処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate mounting table on which a substrate is mounted and a substrate processing apparatus using the same.

フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造過程においては、被処理基板に対して、エッチング、スパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等の処理が行われる。   In the manufacturing process of a flat panel display (FPD), processing such as etching, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) is performed on a substrate to be processed.

このような処理を施す基板処理装置としては、チャンバー（処理容器）内に配置された基板載置台に被処理基板を載置し、処理容器内を真空に保持した状態で、チャンバー内にプラズマを生成して被処理基板に対してプラズマ処理を施すものが知られている。   As a substrate processing apparatus for performing such processing, a substrate to be processed is mounted on a substrate mounting table disposed in a chamber (processing container), and plasma is generated in the chamber while the processing container is kept in a vacuum. A device that is generated and plasma-treated on a substrate to be processed is known.

このような基板処理装置の基板載置台としては、基材と、その上に設けられた静電チャックとを有するものが用いられている。静電チャックは、セラミックス溶射皮膜からなる誘電体層と、その中に設けられた吸着電極とを有し、吸着電極に直流電圧を印加することにより、静電吸着力、例えばクーロン力やジョンセン・ラーベック力によって被処理基板を吸着固定するものである。   As the substrate mounting table of such a substrate processing apparatus, a substrate having a base material and an electrostatic chuck provided thereon is used. The electrostatic chuck has a dielectric layer made of a ceramic sprayed coating and an adsorption electrode provided therein. By applying a DC voltage to the adsorption electrode, an electrostatic adsorption force such as Coulomb force or Johnsen The substrate to be processed is adsorbed and fixed by the Laebeck force.

従来、基材としてアルミニウムが多用され、誘電体層としてアルミナが多用されていたが、アルミニウムの線膨張係数が２３．８×１０−６／℃であるのに対し、アルミナの線膨張係数は６．４×１０−６／℃であり、プラズマ等の熱により基板載置台の温度が上昇すると、誘電体層に大きなストレスが加わり、誘電体層にクラックや剥がれが発生することが懸念されていた。特に、大型のＦＰＤ基板用の載置台においてこのような問題が顕著となっていた。 Conventionally, aluminum has been frequently used as a base material and alumina has been frequently used as a dielectric layer. The linear expansion coefficient of aluminum is 23.8 × 10 −6 / ° C., whereas the linear expansion coefficient of alumina is 6 .4 × 10 −6 / ° C. When the temperature of the substrate mounting table rises due to heat of plasma or the like, there is a concern that a large stress is applied to the dielectric layer, and the dielectric layer is cracked or peeled off. . In particular, such a problem is conspicuous in a mounting table for a large FPD substrate.

そこで、誘電体層を、基材の線膨張係数との差の絶対値が１４×１０−６／℃以下である線膨張係数を有するセラミックス溶射膜によって形成し、このような誘電体層のクラックを防止する技術が提案されている（特許文献１）。 Therefore, the dielectric layer is formed by a ceramic sprayed film having a linear expansion coefficient whose absolute value of the difference from the linear expansion coefficient of the base material is 14 × 10 −6 / ° C. or less, and such a dielectric layer is cracked. A technique for preventing the above has been proposed (Patent Document 1).

特許第４９９４１２１号公報Japanese Patent No. 4994121

ところで、ＦＰＤ基板に対する処理として、成膜処理等の高温処理が存在するが、静電チャックを有する基板載置台では、その温度が１２０℃を超えると、特許文献１の技術に基づいて静電チャックの誘電体層と基材との熱膨張差を調整しただけでは、誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜が基材の伸びに追従できず、誘電体層のクラックや剥がれを有効に防止することが困難である。   By the way, as a process for the FPD substrate, there is a high-temperature process such as a film forming process. In a substrate mounting table having an electrostatic chuck, if the temperature exceeds 120 ° C., the electrostatic chuck is based on the technique of Patent Document 1. By simply adjusting the difference in thermal expansion between the dielectric layer and the substrate, the ceramic spray coating that forms the dielectric layer cannot follow the elongation of the substrate and effectively prevent cracking and peeling of the dielectric layer. Is difficult.

一方、高温処理として化学蒸着（ＣＶＤ）を行う成膜装置では、静電チャックを用いない構造の基板載置台を用いる場合もあるが、基板を吸着する構造がないため、基板と載置台表面との間にギャップが生じてしまい、基板を高精度で温度コントロールすることは困難である。また、基板をメカニカルにクランプする機構を用いる場合もあるが、基板の外周部のみのクランプであるため、基板の中央部にはギャップが残り、やはり基板の温度コントロールを行うことは困難である。   On the other hand, in a film forming apparatus that performs chemical vapor deposition (CVD) as a high-temperature treatment, there is a case where a substrate mounting table having a structure that does not use an electrostatic chuck is used. A gap is generated between them, and it is difficult to control the temperature of the substrate with high accuracy. In addition, a mechanism for mechanically clamping the substrate may be used. However, since the clamping is performed only on the outer peripheral portion of the substrate, a gap remains in the central portion of the substrate, and it is difficult to control the temperature of the substrate.

したがって、１２０℃を超える温度でも、静電チャックのセラミックス溶射皮膜からなる誘電体層にクラックや剥がれが生じ難い、静電チャックを有する基板載置台、およびそれを用いた基板処理装置を提供することを課題とする。   Accordingly, it is possible to provide a substrate mounting table having an electrostatic chuck and a substrate processing apparatus using the same, in which cracks and peeling are unlikely to occur in a dielectric layer made of a ceramic spray coating of an electrostatic chuck even at a temperature exceeding 120 ° C. Is an issue.

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、処理容器内で被処理基板に処理を施す基板処理装置において基板を載置し、１２０℃を超える温度で使用される基板載置台であって、金属製の基材と、前記基材の上に設けられ、セラミックス溶射皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極とを有し、被処理基板を吸着する静電チャックとを有し、前記基材の少なくとも前記誘電体層と接触する部分がマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼により構成されていることを特徴とする基板載置台を提供する。   In order to solve the above problems, a first aspect of the present invention is a substrate mounting table in which a substrate is mounted in a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed in a processing container and used at a temperature exceeding 120 ° C. A substrate made of metal, a dielectric layer provided on the substrate and made of a ceramic spray coating, and an adsorption electrode provided inside the dielectric layer, Provided is a substrate mounting table comprising an electrostatic chuck that adsorbs, and at least a portion of the base material that is in contact with the dielectric layer is made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel. .

上記第１の観点において、前記基材および前記静電チャックを介して前記静電チャック上の被処理基板を所定温度に温調する温調機構をさらに有し、前記温調機構により前記基板載置台が１２０℃を超える温度となるように構成することができる。この場合に、前記基材は、前記静電チャックの前記誘電体層と接する上部プレートと、前記上部プレートの下に設けられ、前記温調機構により温調される下部プレートとを有し、少なくとも前記上部プレートがマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼により構成されている構造とすることができる。   In the first aspect, the apparatus further includes a temperature adjustment mechanism that adjusts the temperature of the substrate to be processed on the electrostatic chuck to a predetermined temperature via the base material and the electrostatic chuck, and the substrate mounting by the temperature adjustment mechanism. It can comprise so that a mounting table may become the temperature exceeding 120 degreeC. In this case, the base material includes an upper plate that is in contact with the dielectric layer of the electrostatic chuck, and a lower plate that is provided under the upper plate and is temperature-controlled by the temperature control mechanism, The upper plate may have a structure made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel.

本発明の第２の観点は、処理容器内で被処理基板に処理を施す基板処理装置において基板を載置し、１２０℃を超える温度で使用される基板載置台であって、金属製の基材と、前記基材の上に設けられ、セラミックス溶射皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極とを有し、被処理基板を吸着する静電チャックとを有し、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜のヤング率をＥとし、前記基材の少なくとも前記誘電体層と接触する部分と、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜との線膨張係数差をΔαとした場合に、Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を満たすことを特徴とする基板載置台を提供する。 A second aspect of the present invention is a substrate mounting table on which a substrate is mounted in a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed in a processing container and used at a temperature exceeding 120 ° C. An electrostatic chuck provided on the base material and having a dielectric layer made of a ceramic sprayed coating, and an adsorption electrode provided inside the dielectric layer, for adsorbing a substrate to be processed. And having a Young's modulus of the ceramic spray coating constituting the dielectric layer as E, and a line between at least a portion of the base material that contacts the dielectric layer and the ceramic spray coating constituting the dielectric layer Provided is a substrate mounting table that satisfies E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] where Δα is an expansion coefficient difference.

上記第２の観点において、前記基材および前記静電チャックを介して前記静電チャック上の被処理基板を所定温度に温調する温調機構をさらに有し、前記温調機構により前記基板載置台が１２０℃を超える温度となるように構成することができる。この場合に、前記基材は、前記静電チャックの前記誘電体層と接する上部プレートと、前記上部プレートの下に設けられ、前記温調機構により温調される下部プレートとを有し、前記上部プレートと、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜との線膨張係数差をΔαとした場合に、Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を満たすようにすることができる。 In the second aspect, the apparatus further includes a temperature adjustment mechanism that adjusts the temperature of the substrate to be processed on the electrostatic chuck to a predetermined temperature via the base material and the electrostatic chuck, and the substrate mounting by the temperature adjustment mechanism. It can comprise so that a mounting table may become the temperature exceeding 120 degreeC. In this case, the base material includes an upper plate that is in contact with the dielectric layer of the electrostatic chuck, and a lower plate that is provided under the upper plate and is temperature-controlled by the temperature control mechanism, When the difference in linear expansion coefficient between the upper plate and the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is Δα, E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] is satisfied. can do.

上記第１および第２の観点において、前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択された少なくとも一種を用いることができる。また、前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択されたものであることが好ましい。また、前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、溶射する粉末の配合を任意に変えた混合体である、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種とで構成されたものであってもよい。さらに、前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択された少なくとも一種と、溶射する粉末の配合を任意に変えた混合体である、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種とで構成されたものであってもよい。 In the first and second aspects, the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is made of Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3. , And at least one selected from Y 2 O 3 (yttria) can be used. Further, the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is selected from MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3 , and Y 2 O 3 (yttria). It is preferable. Further, the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is a mixture in which the composition of the powder to be sprayed is arbitrarily changed, Y 2 O 3 .Al 2 O 3 .SiO 2 and Y 2 O 3 .Al 2 O. It may be composed of at least one of 3 · SiO 2 · Si 3 N 4 . Further, the ceramic sprayed coating constituting the dielectric layer is made of Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3 , and Y 2 O 3 (yttria). Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 and Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 · are mixtures in which the composition of the powder to be sprayed is arbitrarily changed. It may be composed of at least one of Si 3 N 4 .

本発明の第３の観点は、被処理基板に対して処理を施すための処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する上記第１の観点または第２の観点に記載された基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理ガス供給機構から供給された前記処理ガスを前記処理容器内に導入する処理ガス導入部と、前記処理容器内を排気する排気機構とを具備することを特徴とする基板処理装置を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a processing container for performing processing on a substrate to be processed, and the substrate mounting described in the first aspect or the second aspect in which the substrate is placed in the processing container. A stage, a processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container, a processing gas introduction unit for introducing the processing gas supplied from the processing gas supply mechanism into the processing container, and the inside of the processing container. Provided is a substrate processing apparatus comprising an exhaust mechanism for exhausting air.

本発明によれば、基材としてマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼を用いること、または、誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜のヤング率をＥとし、基材の少なくとも誘電体層と接触する部分と、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜との線膨張係数差をΔαとした場合に、Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を満たすことにより、１２０℃を超える温度でも、静電チャックのセラミックス溶射皮膜からなる誘電体層にクラックや剥がれが生じ難くすることができる。 According to the present invention, martensitic stainless steel or ferritic stainless steel is used as the base material, or the Young's modulus of the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is E, and at least the dielectric layer of the base material is in contact with the base material. By satisfying E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.], where Δα is a linear expansion coefficient difference between the portion to be coated and the ceramic spray coating forming the dielectric layer Even at temperatures exceeding 120 ° C., it is possible to prevent cracks and peeling from occurring in the dielectric layer made of the ceramic spray coating of the electrostatic chuck.

本発明の一実施形態に係る基板載置台を用いた基板処理装置であるプラズマ処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma processing apparatus which is a substrate processing apparatus using the substrate mounting base which concerns on one Embodiment of this invention. アルミニウム基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ａ）、オーステナイト系ステンレス鋼基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ｂ）、マルテンサイト系ステンレス鋼基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ｃ）について、線膨張係数差Δαと耐熱温度との関係、およびΔαとＥ×Δαとの関係を示す図である。A substrate mounting table (structure A) having a structure combining an aluminum base material and an Al 2 O 3 sprayed film, a substrate mounting table (structure B) having a structure combining an austenitic stainless steel base material and an Al 2 O 3 sprayed film, martens The relationship between the coefficient of linear expansion coefficient Δα and the heat-resistant temperature and the relationship between Δα and E × Δα are shown for the substrate mounting table (structure C) having a structure in which a site-based stainless steel substrate and an Al 2 O 3 sprayed film are combined. FIG. 本発明の他の実施形態に係る基板載置台を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the substrate mounting base which concerns on other embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Note that common parts are denoted by common reference numerals throughout the drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る基板載置台を用いた基板処理装置であるプラズマ処理装置を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus which is a substrate processing apparatus using a substrate mounting table according to an embodiment of the present invention.

図１に示すように、このプラズマ処理装置は、ＦＰＤ用の矩形状ガラス基板（以下、単に「基板」と記す）Ｇに対してエッチングを行う誘導結合型プラズマエッチング装置として構成されている。ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（Electro Luminescence；ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が例示される。   As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus is configured as an inductively coupled plasma etching apparatus that performs etching on a rectangular glass substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) G for FPD. Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like.

このプラズマ処理装置１００は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１を有する。この本体容器１は分解可能に組み立てられており、接地線１ａにより接地されている。本体容器１は、誘電体壁２により上下に区画されており、上側がアンテナ室を画成するアンテナ容器３となっており、下側が処理室を画成するチャンバー（処理容器）４となっている。誘電体壁２はチャンバー４の天井壁を構成している。誘電体壁２は、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス、石英等で構成されている。 The plasma processing apparatus 100 includes a rectangular tube-shaped airtight main body container 1 made of a conductive material, for example, aluminum whose inner wall surface is anodized. The main body container 1 is assembled so as to be disassembled, and is grounded by a ground wire 1a. The main body container 1 is divided vertically by a dielectric wall 2, the upper side is an antenna container 3 that defines an antenna room, and the lower side is a chamber (processing container) 4 that defines a processing room. Yes. The dielectric wall 2 constitutes the ceiling wall of the chamber 4. The dielectric wall 2 is made of ceramics such as Al 2 O 3 , quartz, or the like.

本体容器１におけるアンテナ容器３の側壁３ａとチャンバー４の側壁４ａとの間には内側に突出する支持棚５が設けられており、この支持棚５の上に誘電体壁２が載置される。   A support shelf 5 protruding inward is provided between the side wall 3 a of the antenna container 3 and the side wall 4 a of the chamber 4 in the main body container 1, and the dielectric wall 2 is placed on the support shelf 5. .

誘電体壁２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１は十字状に設けられており、誘電体壁２を下から支持する構造、例えば梁構造となっている。なお、上記誘電体壁２を支持するシャワー筐体１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１の天井に吊された状態となっている。金属支持棚５およびシャワー筐体１１は誘電体部材で被覆されていてもよい。   A shower casing 11 for supplying a processing gas is fitted into the lower portion of the dielectric wall 2. The shower housing 11 is provided in a cross shape, and has a structure that supports the dielectric wall 2 from below, for example, a beam structure. The shower housing 11 that supports the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the main body container 1 by a plurality of suspenders (not shown). The metal support shelf 5 and the shower housing 11 may be covered with a dielectric member.

このシャワー筐体１１は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１には水平に伸びるガス流路１２が形成されており、このガス流路１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１２ａが連通している。一方、誘電体壁２の上面中央には、このガス流路１２に連通するようにガス供給管２０ａが設けられている。ガス供給管２０ａは、本体容器１の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系２０に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系２０から供給された処理ガスがガス供給管２０ａを介してシャワー筐体１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１２ａからチャンバー４内へ吐出される。   This shower casing 11 is made of a conductive material, preferably a metal, for example, aluminum whose inner surface or outer surface is anodized so as not to generate contaminants. The shower casing 11 is formed with a gas channel 12 extending horizontally, and a plurality of gas discharge holes 12 a extending downward are communicated with the gas channel 12. On the other hand, a gas supply pipe 20 a is provided at the center of the upper surface of the dielectric wall 2 so as to communicate with the gas flow path 12. The gas supply pipe 20a penetrates from the ceiling of the main body container 1 to the outside and is connected to a processing gas supply system 20 including a processing gas supply source and a valve system. Therefore, in the plasma processing, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 is supplied into the shower housing 11 through the gas supply pipe 20a, and is discharged into the chamber 4 from the gas discharge holes 12a on the lower surface thereof. .

アンテナ容器３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１３が配設されている。高周波アンテナ１３は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線１３ａを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。   A radio frequency (RF) antenna 13 is disposed in the antenna container 3. The high-frequency antenna 13 is configured by arranging antenna wires 13a made of a highly conductive metal such as copper or aluminum in an arbitrary shape such as an annular shape or a spiral shape. A multiple antenna having a plurality of antenna units may be used.

アンテナ線１３ａの端子２２にはアンテナ容器３の上方へ延びる給電部材１６が接続されている。給電部材１６の上端には、給電線１９より高周波電源１５が接続されている。また、給電線１９には整合器１４が介装されている。さらに、高周波アンテナ１３は絶縁部材からなるスペーサ１７により誘電体壁２から離間している。そして、高周波アンテナ１３に、高周波電源１５から例えば周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、チャンバー４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１から供給された処理ガスがプラズマ化され、誘導結合プラズマが生成される。   A power feeding member 16 extending above the antenna container 3 is connected to the terminal 22 of the antenna wire 13a. A high frequency power supply 15 is connected to the upper end of the power supply member 16 through a power supply line 19. A matching unit 14 is interposed in the power supply line 19. Further, the high frequency antenna 13 is separated from the dielectric wall 2 by a spacer 17 made of an insulating member. Then, when a high frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the high frequency power supply 15 to the high frequency antenna 13, an induction electric field is formed in the chamber 4, and the processing supplied from the shower housing 11 by this induction electric field. The gas is turned into plasma and inductively coupled plasma is generated.

チャンバー４内の底壁には、アルミナ等の絶縁性セラミックスからなる絶縁部材２６を介して、基板Ｇを載置する基板載置台３０が設けられている。基板載置台３０の詳細な構造は後述する。   A substrate mounting table 30 on which the substrate G is mounted is provided on the bottom wall in the chamber 4 via an insulating member 26 made of insulating ceramics such as alumina. The detailed structure of the substrate mounting table 30 will be described later.

チャンバー４の底部４ｂには、複数の排気口５０が設けられており、各排気口５０には排気管５１が接続されている。この排気管５１には排気装置５２が接続されるとともに、図示しない圧力調整弁が設けられている。排気装置５２はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー４内を排気して所定の真空度まで真空引き可能なように構成されている。   A plurality of exhaust ports 50 are provided at the bottom 4 b of the chamber 4, and an exhaust pipe 51 is connected to each exhaust port 50. An exhaust device 52 is connected to the exhaust pipe 51 and a pressure adjusting valve (not shown) is provided. The exhaust device 52 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured to be able to evacuate the chamber 4 to a predetermined vacuum level.

また、チャンバーの側壁４ａには、基板Ｇをチャンバー４に対して搬入出するための搬入出口５５が設けられており、搬入出口５５はゲートバルブ５６によって開閉可能となっている。チャンバー４に隣接して図示しない搬送室が設けられており、ゲートバルブ５６を開にすることにより、搬送室内に設けられた搬送機構（図示せず）により搬入出口５５を介して基板Ｇの搬入出が可能となる。   A loading / unloading port 55 for loading / unloading the substrate G into / from the chamber 4 is provided on the side wall 4a of the chamber. The loading / unloading port 55 can be opened and closed by a gate valve 56. A transfer chamber (not shown) is provided adjacent to the chamber 4. When the gate valve 56 is opened, the transfer mechanism (not shown) provided in the transfer chamber loads the substrate G through the transfer port 55. It becomes possible to go out.

また、プラズマ処理装置１００は、プラズマ処理装置１００の各構成部を制御するためのマイクロプロセッサ（コンピュータ）を有する制御部６０を備えている。   In addition, the plasma processing apparatus 100 includes a control unit 60 having a microprocessor (computer) for controlling each component of the plasma processing apparatus 100.

次に、基板載置台３０の詳細な構造について説明する。
基板載置台３０は、上述した絶縁部材２６の上に設けられた、基材３１と、基材の上に設けられた静電チャック３２と、基材３１および静電チャック３２の側壁を覆う側壁絶縁部材３３とを有している。基材３１および静電チャック３２は基板Ｇの形状に対応した矩形状をなし、基板載置台３０の全体が四角板状または柱状に形成されている。側壁絶縁部材３３は、アルミナ等の絶縁性セラミックスで構成されている。 Next, the detailed structure of the substrate mounting table 30 will be described.
The substrate mounting table 30 includes a base 31 provided on the insulating member 26, an electrostatic chuck 32 provided on the base, and a side wall that covers the side walls of the base 31 and the electrostatic chuck 32. And an insulating member 33. The base material 31 and the electrostatic chuck 32 have a rectangular shape corresponding to the shape of the substrate G, and the entire substrate mounting table 30 is formed in a square plate shape or a column shape. The side wall insulating member 33 is made of an insulating ceramic such as alumina.

基材３１は、上面に静電チャック３２が形成される上部プレート３５と、上部プレート３５を支持する下部プレート３６とを有する。   The base material 31 includes an upper plate 35 on which an electrostatic chuck 32 is formed on the upper surface, and a lower plate 36 that supports the upper plate 35.

下部プレート３６の内部には、温調媒体流路３７およびヒーター３８が設けられている。温調媒体流路３７には温調媒体通流管３９が接続されており、温調媒体通流管３９は温調媒体供給部４０に接続されている。そして、温調媒体供給部４０から温調媒体通流管３９を介して温調媒体流路３７に所定の温度の温調媒体が供給される。また、ヒーター３８にはヒーター電源４１が接続されており、ヒーター３８はヒーター電源４１から給電されることにより発熱する。温調媒体流路３７、ヒーター３８、温調媒体通流管３９、温調媒体供給部４０、ヒーター電源４１は基板載置台３０の温調機構を構成する。このような温調機構により、下部プレート３６が所定温度に温調され、下部プレート３６から上部プレート３５および静電チャック３２を介して基板Ｇが温調されるようになっている。本実施形態では、温調機構による温調温度が１２０℃を超える場合に好適である。   Inside the lower plate 36, a temperature control medium flow path 37 and a heater 38 are provided. A temperature control medium flow pipe 39 is connected to the temperature control medium flow path 37, and the temperature control medium flow pipe 39 is connected to the temperature control medium supply unit 40. Then, a temperature adjustment medium having a predetermined temperature is supplied from the temperature adjustment medium supply unit 40 to the temperature adjustment medium flow path 37 via the temperature adjustment medium flow pipe 39. A heater power supply 41 is connected to the heater 38, and the heater 38 generates heat when supplied with power from the heater power supply 41. The temperature control medium flow path 37, the heater 38, the temperature control medium flow pipe 39, the temperature control medium supply unit 40, and the heater power supply 41 constitute a temperature control mechanism of the substrate platform 30. With such a temperature adjustment mechanism, the temperature of the lower plate 36 is adjusted to a predetermined temperature, and the temperature of the substrate G is adjusted from the lower plate 36 via the upper plate 35 and the electrostatic chuck 32. In this embodiment, it is suitable when the temperature control temperature by a temperature control mechanism exceeds 120 degreeC.

温調媒体とヒーター３８とは、温調温度により使い分けることができる。例えば、温調温度が２００℃程度までは温調媒体を用い、それを超えるとヒーター３８を用いる。温調範囲が限定されているときは、基板載置台３０の温調機構として温調媒体流路３７およびヒーター３８のいずれか一方のみを用いてもよい。   The temperature control medium and the heater 38 can be properly used depending on the temperature control temperature. For example, the temperature adjustment medium is used until the temperature adjustment temperature is about 200 ° C., and the heater 38 is used when the temperature adjustment temperature is exceeded. When the temperature adjustment range is limited, only one of the temperature adjustment medium flow path 37 and the heater 38 may be used as the temperature adjustment mechanism of the substrate platform 30.

静電チャック３２は、上部プレート３５の表面、すなわち基材３１の表面に形成されたセラミックス溶射膜からなる誘電体層４５と、誘電体層４５の内部に水平に設けられた吸着電極４６とを有する。吸着電極４６は板状、膜状、格子状、網状等種々の形態をとることができる。吸着電極４６には、給電線４７を介して直流電源４８が接続されており、吸着電極４６に直流電圧が印加されるようになっている。吸着電極４６への給電は、スイッチ（図示せず）でオンオフされるようになっている。吸着電極４６に直流電圧を印加することにより、クーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電吸着力が発生し基板Ｇが吸着される。   The electrostatic chuck 32 includes a dielectric layer 45 made of a ceramic sprayed film formed on the surface of the upper plate 35, that is, the surface of the substrate 31, and an adsorption electrode 46 provided horizontally inside the dielectric layer 45. Have. The adsorption electrode 46 can take various forms such as a plate shape, a film shape, a lattice shape, and a net shape. A DC power supply 48 is connected to the adsorption electrode 46 through a power supply line 47 so that a DC voltage is applied to the adsorption electrode 46. The power supply to the adsorption electrode 46 is turned on and off by a switch (not shown). By applying a DC voltage to the attracting electrode 46, an electrostatic attracting force such as a Coulomb force or a Johnsen-Rahbek force is generated and the substrate G is attracted.

基板載置台３０には、基板Ｇの受け渡しを行うための複数のリフタピン（図示せず）が基板載置台３０の上面（すなわち静電チャック３２の上面）に対して突没可能に設けられており、基板Ｇの受け渡しは、基板載置台３０の上面から上方に突出した状態のリフタピンに対して行われる。また、基板載置台３０に基板Ｇが載置された状態で、基板Ｇと基板載置台３０との間に熱伝達のための伝熱ガスが供給されるようになっている。伝熱ガスとしては熱伝達性の高いＨｅガスを好適に用いることができる。   A plurality of lifter pins (not shown) for transferring the substrate G are provided on the substrate mounting table 30 so as to protrude and retract with respect to the upper surface of the substrate mounting table 30 (that is, the upper surface of the electrostatic chuck 32). The transfer of the substrate G is performed with respect to the lifter pins that protrude upward from the upper surface of the substrate mounting table 30. In addition, a heat transfer gas for heat transfer is supplied between the substrate G and the substrate mounting table 30 in a state where the substrate G is mounted on the substrate mounting table 30. As the heat transfer gas, a He gas having a high heat transfer property can be suitably used.

基材３１のうち、少なくとも、静電チャック３２と直接する部分を構成する上部プレート３５は、マルテンサイト系ステンレス鋼、またはフェライト系ステンレス鋼により構成されることが好ましい。これらの中ではマルテンサイト系ステンレス鋼がより好ましい。   Of the base material 31, at least the upper plate 35 that constitutes a portion directly in contact with the electrostatic chuck 32 is preferably made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel. Among these, martensitic stainless steel is more preferable.

マルテンサイト系ステンレス鋼は、金属組織が主にマルテンサイト相であり、ＪＩＳ規格でＳＵＳ４０３、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０Ｊ１、ＳＵＳ４２０Ｊ２が好適である。その他のマルテンサイト系ステンレス鋼としては、ＳＵＳ４１０Ｓ、ＳＵＳ４４０Ａ、ＳＵＳ４１０Ｆ２、ＳＵＳ４１６、ＳＵＳ４２０Ｆ２、ＳＵＳ４３１等を挙げることができる。   Martensitic stainless steel mainly has a martensitic phase in the metal structure, and SUS403, SUS410, SUS420J1, and SUS420J2 are suitable according to JIS standards. Examples of other martensitic stainless steels include SUS410S, SUS440A, SUS410F2, SUS416, SUS420F2, and SUS431.

フェライト系ステンレス鋼は、金属組織が主にフェライト相であり、ＪＩＳ規格でＳＵＳ４３０が好適である。その他のフェライト系ステンレス鋼としては、ＳＵＳ４０５、ＳＵＳ４３０ＬＸ、ＳＵＳ４３０Ｆ、ＳＵＳ４４３Ｊ１、ＳＵＳ４３４、ＳＵＳ４４４等を挙げることができる。   Ferritic stainless steel has a metal structure mainly of a ferrite phase, and SUS430 is suitable according to JIS standards. Examples of other ferritic stainless steels include SUS405, SUS430LX, SUS430F, SUS443J1, SUS434, and SUS444.

マルテンサイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼は、従来基材として用いられているアルミニウムやオーステナイトステンレス鋼に比べて線膨張係数が小さく、１２０℃を超えるような高温での使用においても、その上に形成される静電チャック３２のセラミックス溶射皮膜として構成される誘電体層４５に及ぼされる熱ストレスを小さくすることができる。   Martensitic stainless steel and ferritic stainless steel have a smaller coefficient of linear expansion than conventional aluminum and austenitic stainless steels, and even when used at high temperatures exceeding 120 ° C. The thermal stress exerted on the dielectric layer 45 configured as the ceramic spray coating of the electrostatic chuck 32 to be formed can be reduced.

例えば、アルミニウムの線膨張係数は２３．８×１０−６／℃であり、オーステナイト系ステンレス鋼の線膨張係数は、ＳＵＳ３０３およびＳＵＳ３０４で１７．３×１０−６／℃、ＳＵＳ３１６で１６×１０−６／℃であるのに対して、マルテンサイト系ステンレス鋼の線膨張係数は、ＳＵＳ４０３およびＳＵＳ４２０Ｊ１が１０．４×１０−６／℃、ＳＵＳ４１０およびＳＵＳ４４０Ｃが１０．１×１０−６／℃であり、フェライト系ステンレス鋼の線膨張係数は、ＳＵＳ４３０で１１×１０−６／℃である。 For example, the linear expansion coefficient of aluminum is 23.8 × 10 -6 / ℃, linear expansion coefficient of austenitic stainless steel, 17.3 × 10 -6 / ℃ in SUS303 and SUS304, SUS316 in 16 × 10 - against 6 is / ℃ of linear expansion coefficient of the martensitic stainless steels, SUS 403 and SUS420J1 is 10.4 × 10 -6 / ℃, SUS410 and SUS440C is located at 10.1 × 10 -6 / ℃ The linear expansion coefficient of ferritic stainless steel is 11 × 10 −6 / ° C. in SUS430.

また、マルテンサイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼の熱伝導率は、アルミニウムよりも低いもののオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きく、温調効果はオーステナイト系ステンレス鋼を用いた場合よりも良好となる。   Moreover, although the thermal conductivity of martensitic stainless steel and ferritic stainless steel is lower than that of aluminum, it is greater than that of austenitic stainless steel, and the temperature control effect is better than when austenitic stainless steel is used.

例えば、アルミニウムの熱伝導率は１３８Ｗ／ｍ・Ｋであり、オーステナイト系ステンレス鋼の熱伝導率はＳＵＳ３０３およびＳＵＳ３１６で１５Ｗ／ｍ・Ｋ、ＳＵＳ３０４で１６．３Ｗ／ｍ・Ｋであるのに対して、マルテンサイト系ステンレス鋼の熱伝導率は、ＳＵＳ４０３で２５．１Ｗ／ｍ・Ｋ、ＳＵＳ４１０で２４．９Ｗ／ｍ・Ｋ、ＳＵＳ４２０Ｊ１で３０Ｗ／ｍ・Ｋ、ＳＵＳ４４０Ｃで２４．３Ｗ／ｍ・Ｋであり、フェライト系ステンレス鋼の熱伝導率は、ＳＵＳ４３０で２６．４Ｗ／ｍ・Ｋである。   For example, the thermal conductivity of aluminum is 138 W / m · K, whereas the thermal conductivity of austenitic stainless steel is 15 W / m · K for SUS303 and SUS316 and 16.3 W / m · K for SUS304. The thermal conductivity of martensitic stainless steel is 25.1 W / m · K for SUS403, 24.9 W / m · K for SUS410, 30 W / m · K for SUS420J1, and 24.3 W / m · K for SUS440C. Yes, the thermal conductivity of ferritic stainless steel is 26.4 W / m · K for SUS430.

なお、線膨張係数が十分小さく、基材３１として適した熱伝導率を有する材料として、他にＴｉやＡｌＮがあるが、いずれも高価な材料であり、しかもＴｉは難加工性であり、ＡｌＮは大型品の作製が困難であるので、基板載置台の基材としては不適である。   In addition, Ti and AlN are other materials having a sufficiently small linear expansion coefficient and suitable thermal conductivity as the base material 31. However, Ti and AlN are all expensive materials, and Ti is difficult to process. Since it is difficult to produce a large product, it is not suitable as a base material for a substrate mounting table.

下部プレート３６は静電チャック３２と直接接触せず、誘電体層４５に対する熱膨張の影響が小さいので、下部プレート３６をマルテンサイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼以外の金属材料、例えばアルミニウムやオーステナイト系ステンレス鋼で構成することができる。特に熱伝導率が高く温度を制御しやすいアルミニウムを用いることが好ましい。ただし、下部プレート３６を、上部プレート３５と同様、マルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼で構成してもよい。この場合に、上部プレート３５と同じ組成のマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼で構成されることが好ましい。   Since the lower plate 36 is not in direct contact with the electrostatic chuck 32 and the influence of thermal expansion on the dielectric layer 45 is small, the lower plate 36 is made of a metal material other than martensitic stainless steel and ferritic stainless steel, such as aluminum or austenite. It can be made of stainless steel. In particular, it is preferable to use aluminum which has a high thermal conductivity and can easily control the temperature. However, the lower plate 36 may be made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel like the upper plate 35. In this case, it is preferable that the upper plate 35 is made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel having the same composition.

静電チャック３２の誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜は、誘電体セラミックスを溶射することにより得られる。溶射方法としてはプラズマ溶射が好ましい。誘電体層４５を構成するセラミックスとしては、クーロン力やジョンセン・ラーベック力で基板を吸着できる抵抗率を有する誘電体が用いられ、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）が好ましい。また、これらの混合体を用いることもできる。溶射の場合は、溶射する粉末の配合を変えることで任意の比率の混合体とすることができる。また、このような混合体である、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２やＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種を、誘電体層４５を構成するセラミックス皮膜として用いることもできる。この場合に、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２やＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種のみで誘電体層４５を構成してもよいが、これらを、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）、またはこれらの混合体とともに、例えば積層膜（混合膜）として用いることが好ましい。 The ceramic sprayed coating constituting the dielectric layer 45 of the electrostatic chuck 32 is obtained by spraying dielectric ceramics. As a thermal spraying method, plasma spraying is preferable. As the ceramic constituting the dielectric layer 45, a dielectric having a resistivity capable of adsorbing the substrate by Coulomb force or Johnsen-Rabeck force is used. For example, Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite) ) 2MgO.SiO 2 (forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria) are preferred. Moreover, these mixtures can also be used. In the case of thermal spraying, it is possible to obtain a mixture having an arbitrary ratio by changing the composition of the powder to be sprayed. In addition, at least one of Y 2 O 3 .Al 2 O 3 .SiO 2 and Y 2 O 3 .Al 2 O 3 .SiO 2 .Si 3 N 4 which is such a mixture is used as the dielectric layer 45. It can also be used as a constituent ceramic film. In this case, the dielectric layer 45 may be composed of at least one of Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 and Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 · Si 3 N 4. These are laminated together with Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria), or a mixture thereof, for example. It is preferable to use as a film (mixed film).

一方、基板載置台３０の温度が上昇することにより、セラミックス溶射膜（誘電体層４５）には応力が発生する。その際の膜応力σは、以下の（１）式で表すことができる。
σ＝Ｅ×Δε＝Ｅ×ΔＴ×Δα ・・・（１）
ただし、Ｅはセラミックス溶射皮膜のヤング率、Δεは基材（上部プレート）とセラミックス溶射皮膜とのひずみの差、ΔＴは温度差、Δαは基材（上部プレート）とセラミックス溶射皮膜の線膨張係数差である。 On the other hand, when the temperature of the substrate mounting table 30 rises, stress is generated in the ceramic sprayed film (dielectric layer 45). The film stress σ at that time can be expressed by the following equation (1).
σ = E × Δε = E × ΔT × Δα (1)
Where E is the Young's modulus of the ceramic spray coating, Δε is the strain difference between the substrate (upper plate) and the ceramic spray coating, ΔT is the temperature difference, and Δα is the linear expansion coefficient between the substrate (upper plate) and the ceramic spray coating. It is a difference.

膜応力σが大きくなると、誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜のクラックや膜剥がれが生じるおそれがあるため、σを極力小さくする必要があるが、上記（１）式で示すように、膜応力σは、特許文献１に示すように単純に基材とセラミックス溶射皮膜の線膨張係数差Δαを小さくするのみならず、皮膜自体のヤング率Ｅと線膨張係数差Δαとを小さくすることにより小さくなるのであり、ヤング率Ｅと線膨張係数差Δαの積の値を小さくすることが重要である。   If the film stress σ becomes large, cracks and film peeling of the ceramic spray coating constituting the dielectric layer 45 may occur. Therefore, it is necessary to make σ as small as possible, but as shown by the above equation (1), the film As shown in Patent Document 1, the stress σ not only simply reduces the linear expansion coefficient difference Δα between the base material and the ceramic spray coating, but also reduces the Young's modulus E and the linear expansion coefficient difference Δα of the coating itself. It is important to reduce the product of the Young's modulus E and the linear expansion coefficient difference Δα.

そして、皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値が２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下であれば、基板載置台３０を１２０℃より高い温度に加熱しても、静電チャックの誘電体層（セラミックス溶射皮膜）にクラックや剥がれを有効に防止することができる。すなわち、Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］であることが好ましい。ここで、線膨張係数差Δαを算出する基準となるのは基材３１の誘電体層４５と接している部分であり、本実施形態では上部プレート３５である。 If the value of the Young's modulus E × linear thermal expansion coefficient difference Δα of the film is 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] or less, the substrate mounting table 30 is heated to a temperature higher than 120 ° C. In addition, cracks and peeling can be effectively prevented in the dielectric layer (ceramic spray coating) of the electrostatic chuck. That is, it is preferable that E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.]. Here, the reference for calculating the linear expansion coefficient difference Δα is a portion in contact with the dielectric layer 45 of the base material 31, which is the upper plate 35 in this embodiment.

従来から用いられているアルミニウム基材とＡｌ２Ｏ３（アルミナ）溶射皮膜膜との組み合わせでは、アルミニウムの線熱膨張係数が２３．８×１０−６／℃であり、Ａｌ２Ｏ３の線膨張係数が６．４×１０−６／℃であるので、Δαが１７．４×１０−６／℃であり、Ａｌ２Ｏ３のヤング率Ｅが３７０×１０９Ｎ／ｍ２であるので、Ｅ×Δαの値は６．４４×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］と大きい値となる。また、オーステナイト系ステンレス鋼基材とＡｌ２Ｏ３との組み合わせでもΔαが１０．９×１０−６／℃であり、Ｅ×Δαの値は４．０３×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］と大きい値となる。 In the combination of an aluminum base material and an Al 2 O 3 (alumina) sprayed coating film that has been used conventionally, the linear thermal expansion coefficient of aluminum is 23.8 × 10 −6 / ° C., and the Al 2 O 3 wire Since the expansion coefficient is 6.4 × 10 −6 / ° C., Δα is 17.4 × 10 −6 / ° C., and the Young's modulus E of Al 2 O 3 is 370 × 10 9 N / m 2 . The value of E × Δα is as large as 6.44 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.]. In addition, Δα is 10.9 × 10 −6 / ° C. even in a combination of an austenitic stainless steel base material and Al 2 O 3, and the value of E × Δα is 4.03 × 10 6 [(N / m 2 ). / ° C] and a large value.

これに対して、基材として上述したマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた場合には、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）溶射皮膜との組み合わせでもΔαが３．７×１０−６〜４×１０−６／℃であり、Ｅ×Δαの値は１．３７×１０６〜１．４８×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］と小さい値となる。 On the other hand, when the above-described martensitic stainless steel is used as the substrate, Δα is 3.7 × 10 −6 to 4 × 10 −6 even in combination with an Al 2 O 3 (alumina) sprayed coating. The value of E × Δα is as small as 1.37 × 10 6 to 1.48 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.].

他のセラミックス溶射皮膜材料であるＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）の線膨張係数は、それぞれ７．７×１０−６／℃、１２．５×１０−６／℃、１３×１０−６／℃、８．２×１０−６／℃となる。また、これらのヤング率は、それぞれ１２０×１０９Ｎ／ｍ２、１５０×１０９Ｎ／ｍ２、４１×１０９Ｎ／ｍ２、１６０×１０９Ｎ／ｍ２となる。このように、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）は、いずれもＡｌ２Ｏ３（アルミナ）よりも線膨張係数が大きくヤング率が低いため、セラミック溶射皮膜としてこれらを用いることにより、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を用いた場合よりもＥ×Δαの値が小さくなり、より有利である。 The linear thermal expansion coefficients of MgO.SiO 2 (steatite), 2MgO.SiO 2 (forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria), which are other ceramic spray coating materials, are 7.7 × 10 −6 , respectively. /℃,12.5×10 -6 / ℃, a 13 × 10 -6 /℃,8.2×10 -6 / ℃ . These Young's moduli are 120 × 10 9 N / m 2 , 150 × 10 9 N / m 2 , 41 × 10 9 N / m 2 , and 160 × 10 9 N / m 2 , respectively. Thus, MgO.SiO 2 (steatite), 2MgO.SiO 2 (forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria) are all larger in linear expansion coefficient than Al 2 O 3 (alumina). Since the Young's modulus is low, the use of these as the ceramic sprayed coating is more advantageous because the value of E × Δα becomes smaller than when Al 2 O 3 (alumina) is used.

基材３１としてマルテンサイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼を用い、誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜材料としてＡｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）等を用いることが好ましいが、皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値が２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下であれば、他の組み合わせでもよい。 Martensitic stainless steel and ferritic stainless steel are used as the base material 31, and Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 are used as the ceramic spray coating material constituting the dielectric layer 45. (Forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria), etc. are preferably used, but the Young's modulus E × linear thermal expansion coefficient difference Δα of the film is 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / [° C.] Other combinations may be used.

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１００における処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部６０の制御のもとに行われる。
まず、排気装置５２によってチャンバー４内を排気して所定の圧力とし、ゲートバルブ５６を開放して搬入出口５５から図示しない搬送手段によって基板Ｇを搬入し、図示しないリフタピンを上昇させた状態でその上に基板Ｇを受け取り、リフタピンを下降させることにより基板載置台３０上に基板Ｇを載置させる。搬送手段をチャンバー４から退避させた後、ゲートバルブ５６を閉じる。 Next, the processing operation in the plasma processing apparatus 100 configured as described above will be described. The following processing operations are performed under the control of the control unit 60.
First, the inside of the chamber 4 is evacuated to a predetermined pressure by the exhaust device 52, the gate valve 56 is opened, the substrate G is loaded from the loading / unloading port 55 by a conveying means (not shown), and the lifter pin (not shown) is raised. The substrate G is received on the substrate, and the substrate G is placed on the substrate platform 30 by lowering the lifter pins. After the transfer means is retracted from the chamber 4, the gate valve 56 is closed.

この状態で、圧力調整弁（図示せず）によりチャンバー４内の圧力を所定の真空度に調整するとともに、処理ガス供給系２０から、ガス供給管２０ａおよびシャワー筐体１１を介して処理ガスをチャンバー４内に供給する。   In this state, the pressure in the chamber 4 is adjusted to a predetermined degree of vacuum by a pressure adjusting valve (not shown), and the processing gas is supplied from the processing gas supply system 20 through the gas supply pipe 20a and the shower casing 11. Supply into the chamber 4.

このとき、基板載置台３０を、基材３１の下部プレート３６内の温調媒体流路３７に温調媒体を通流させるか、またはヒーター３８に給電することにより所定温度に温調し、基板Ｇの裏面側にはＨｅガスのような熱伝達用ガスを供給する。このとき、プラズマ処理が成膜処理等の高温処理の場合は、例えば基板載置台３０を１２０℃を超える温度に温調する。   At this time, the temperature of the substrate mounting table 30 is adjusted to a predetermined temperature by passing the temperature adjusting medium through the temperature adjusting medium flow path 37 in the lower plate 36 of the base material 31 or by supplying power to the heater 38. A heat transfer gas such as He gas is supplied to the back side of G. At this time, when the plasma treatment is a high-temperature treatment such as a film formation treatment, the temperature of the substrate mounting table 30 is adjusted to a temperature exceeding 120 ° C.

次いで、高周波電源１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１３に印加し、これにより誘電体壁２を介してチャンバー４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、チャンバー４内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Ｇに対して所定のプラズマ処理、例えば成膜処理やエッチング処理が行われる。   Next, a high frequency of, for example, 13.56 MHz is applied from the high frequency power supply 15 to the high frequency antenna 13, thereby forming a uniform induction electric field in the chamber 4 through the dielectric wall 2. Due to the induction electric field formed in this manner, the processing gas is turned into plasma in the chamber 4 and high-density inductively coupled plasma is generated. With this plasma, a predetermined plasma process such as a film forming process or an etching process is performed on the substrate G.

このとき、基板載置台３０の温度を１２０℃より高い温度に加熱する必要がある場合は、従来のように、基材としてアルミニウムやオーステナイト系ステンレス鋼を用いるときには、特許文献１のように、静電チャック３２の誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜の材料を選択しても、セラミックス溶射皮膜が基材の伸びに追従できず、誘電体層の割れを有効に防止することが困難であった。   At this time, when it is necessary to heat the substrate mounting table 30 to a temperature higher than 120 ° C., when aluminum or austenitic stainless steel is used as a base material as in the prior art, Even if the material of the ceramic spray coating that constitutes the dielectric layer 45 of the electric chuck 32 is selected, the ceramic spray coating cannot follow the elongation of the base material, and it is difficult to effectively prevent the dielectric layer from cracking. It was.

これに対して、基材３１の少なくとも静電チャック３２と接する部分、本実施形態の場合は少なくとも上部プレート３５をマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼とすることにより、基板載置台３０の温度を１２０℃よりも高い温度に加熱しても、静電チャック３２の誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜が基材３１の伸びに追従することができ、セラミックス溶射皮膜のクラックや剥がれを防止することができる。   On the other hand, the temperature of the substrate mounting table 30 is obtained by using at least a portion of the base material 31 in contact with the electrostatic chuck 32, in the case of this embodiment, at least the upper plate 35 made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel. Even when heated to a temperature higher than 120 ° C., the ceramic sprayed coating constituting the dielectric layer of the electrostatic chuck 32 can follow the elongation of the base material 31 and prevent cracking or peeling of the ceramic sprayed coating. be able to.

このとき、基板載置台３０の温度が上昇することによりセラミックス溶射膜（誘電体層４５）に発生する応力は、上記（１）式のように表すことができ、膜応力σは、特許文献１に示すように単純に基材とセラミックス溶射皮膜の線膨張係数差Δαを小さくするのみならず、皮膜自体のヤング率Ｅと線膨張係数差Δαとを小さくすることにより小さくなるのであり、ヤング率Ｅと線膨張係数差Δαの積の値を小さくすることが重要であること、および皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値が２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下であれば、基板載置台３０を１２０℃より高い温度に加熱しても、静電チャックの溶射皮膜（セラミックス溶射膜）のクラックや剥がれを有効に防止することができることが見出された。 At this time, the stress generated in the ceramic sprayed film (dielectric layer 45) when the temperature of the substrate mounting table 30 rises can be expressed as the above equation (1). In addition to simply reducing the linear expansion coefficient difference Δα between the base material and the ceramic spray coating, the Young's modulus is reduced by reducing the Young's modulus E and the linear expansion coefficient difference Δα of the coating itself. It is important to reduce the value of the product of E and the linear expansion coefficient difference Δα, and the Young's modulus E × the linear thermal expansion coefficient difference Δα of the film is 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C. In the following, it was found that even if the substrate mounting table 30 was heated to a temperature higher than 120 ° C., cracking and peeling of the sprayed coating (ceramic sprayed coating) of the electrostatic chuck could be effectively prevented. .

そして、基材３１の材料をマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼にすることにより、誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜として、上記好ましい材料の中で最も熱膨張係数が小さくかつヤング率が大きいＡｌ２Ｏ３（アルミナ）を用いた場合でも、皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値を２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下とすることができる。 And by making the material of the base material 31 into martensitic stainless steel or ferritic stainless steel, the ceramic thermal spray coating constituting the dielectric layer 45 has the smallest thermal expansion coefficient and the Young's modulus among the above preferred materials. Even when Al 2 O 3 (alumina) having a large value is used, the value of the Young's modulus E × linear thermal expansion coefficient difference Δα of the film can be 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] or less. .

また、このように皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値を２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下とすることにより、基板載置台３０の耐熱性を２００℃以上、さらには２５０℃以上とすることも可能となる。 In addition, by setting the value of the Young's modulus E × linear thermal expansion coefficient difference Δα of the film to 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] or less, the heat resistance of the substrate mounting table 30 is 200 ° C. In addition, the temperature can be set to 250 ° C. or higher.

さらに、基材３１としてマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼を用い、誘電体層４５を構成するセラミックス溶射皮膜の材料として、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）よりも線膨張係数が大きくヤング率が低いＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３（イットリア）を用いれば、皮膜のヤング率Ｅ×線熱膨張係数差Δαの値を１×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下とすることができる。このため、より高い耐熱性を得ることができ、基板載置台３０の耐熱性をより容易に２５０℃以上とすることができる。 Further, martensitic stainless steel or ferritic stainless steel is used as the base material 31, and the material for the ceramic spray coating constituting the dielectric layer 45 has a higher linear expansion coefficient than that of Al 2 O 3 (alumina) and a Young's modulus. If low MgO.SiO 2 (steatite), 2MgO.SiO 2 (forsterite), YF 3 , Y 2 O 3 (yttria) are used, the value of the Young's modulus E × linear thermal expansion coefficient Δα of the film is 1 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] or less. For this reason, higher heat resistance can be obtained and the heat resistance of the substrate mounting table 30 can be easily set to 250 ° C. or higher.

次に、実際に、アルミニウム基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ａ）、オーステナイト系ステンレス鋼基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ｂ）、マルテンサイト系ステンレス鋼基材とＡｌ２Ｏ３溶射膜を組み合わせた構造の基板載置台（構造Ｃ）を作製し、これらについて耐熱温度を評価した。耐熱温度は、各構造の基板載置台を加熱したときにセラミックス溶射皮膜に損傷が生じないことが保証される温度である。 Next, a substrate mounting table (structure A) having a structure in which an aluminum base material and an Al 2 O 3 sprayed film are actually combined, and a substrate mounting table having a structure in which an austenitic stainless steel base material and an Al 2 O 3 sprayed film are combined. (Structure B), a substrate mounting table (structure C) having a structure in which a martensitic stainless steel base material and an Al 2 O 3 sprayed film were combined was prepared, and the heat resistant temperature was evaluated. The heat-resistant temperature is a temperature that ensures that the ceramic sprayed coating is not damaged when the substrate mounting table having each structure is heated.

表１に、これら構造の材料の組み合わせ、線膨張係数差Δα、皮膜のヤング率Ｅ×Δαの絶対値、および耐熱温度をまとめたものを示す。また、図２にこれら構造について、線膨張係数差Δαと耐熱温度との関係、およびΔαとＥ×Δαとの関係を示す。   Table 1 shows a summary of the combinations of materials having these structures, the linear expansion coefficient difference Δα, the absolute value of the Young's modulus E × Δα of the film, and the heat resistance temperature. FIG. 2 shows the relationship between the linear expansion coefficient difference Δα and the heat-resistant temperature and the relationship between Δα and E × Δα for these structures.

Figure 2017147278
Figure 2017147278

表１および図２に示すように、従来の構造Ａおよび構造Ｂは、Δαが１０×１０−６／℃以上と大きく、Ｅ×Δαの値（絶対値）が６．４４×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］および４．０３×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］と２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を大幅に超えた値となり、それぞれ耐熱温度が４０℃、１２０℃と低い結果となった。これに対し、基材としてマルテンサイト系ステンレス鋼を用いた構造Ｃは、Δαが３．７×１０−６／℃と小さく、Ｅ×Δαの値（絶対値）が１．３７×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］と２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］より小さいため、耐熱温度が２５０℃と従来よりも極めて高い耐熱性を示した。 As shown in Table 1 and FIG. 2, in the conventional structures A and B, Δα is as large as 10 × 10 −6 / ° C. or more, and the value of E × Δα (absolute value) is 6.44 × 10 6 [( N / m 2 ) / ° C.] and 4.03 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] and 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.], each having heat resistance The results were as low as 40 ° C and 120 ° C. On the other hand, in the structure C using martensitic stainless steel as the base material, Δα is as small as 3.7 × 10 −6 / ° C., and the value of E × Δα (absolute value) is 1.37 × 10 6 [ Since it was smaller than (N / m 2 ) / ° C.] and 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.], the heat resistant temperature was 250 ° C., which was much higher than conventional.

次に、基材としてマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼を用い、誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜の材料としてＡｌ２Ｏ３以外のＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３を用いた構造Ｄ〜Ｋについて検討した。表２には構造Ｄ〜Ｋの基材の材料、セラミックス溶射皮膜の材料、線膨張係数差Δα、皮膜のヤング率Ｅ×Δαの値を示す。 Next, martensitic stainless steel or ferritic stainless steel is used as a base material, and MgO.SiO 2 other than Al 2 O 3 , 2MgO.SiO 2 , YF 3 , as a material for the ceramic spray coating constituting the dielectric layer, The structures D to K using Y 2 O 3 were examined. Table 2 shows the values of the base material of structures D to K, the material of the ceramic spray coating, the linear expansion coefficient difference Δα, and the Young's modulus E × Δα of the coating.

Figure 2017147278
Figure 2017147278

表２に示すように、基材としてマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼を用い、誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜の材料として、Ａｌ２Ｏ３よりも線膨張係数が大きくヤング率が低いＭｇＯ・ＳｉＯ２、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２、ＹＦ３、Ｙ２Ｏ３を用いることにより、Ｅ×Δαの値を構造Ｃよりもさらに低く１×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］以下にできることが確認された。この結果から、これら構造Ｄ〜Ｋは、構造Ｃの２５０℃よりもさらに高い耐熱温度、例えば３００℃以上の耐熱温度を期待することができる。 As shown in Table 2, martensitic stainless steel or ferritic stainless steel is used as the base material, and as a material for the ceramic spray coating constituting the dielectric layer, the coefficient of linear expansion is larger than that of Al 2 O 3 and the Young's modulus is higher. By using low MgO.SiO 2 , 2MgO.SiO 2 , YF 3 , Y 2 O 3 , the value of E × Δα is lower than that of the structure C and is not more than 1 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] It was confirmed that From this result, these structures D to K can be expected to have a heat resistance temperature higher than 250 ° C. of the structure C, for example, a heat resistance temperature of 300 ° C. or more.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図３は本発明の他の実施形態に係る基板載置台を示す断面図である。この基板載置台３０′は、基本構造は上記基板載置台３０と同様であるが、基材３１（下部プレート３６）に給電線７１を介して接続された高周波電源７３が付加されている。なお、給電線７１には整合器７２が介装されている。この高周波電源７３は、基板載置台３０′上に載置されている基板Ｇに高周波バイアスを与えて基板Ｇにイオンを引き込む作用を有し、プラズマ処理が例えばエッチング処理の場合に有効に機能する。また、このように高周波電源７３を接続することにより、図１のアンテナ１３、高周波電源１５等からなる誘導結合プラズマ生成機構の代わりに、接地した上部電極を設けることにより、平行平板型の容量結合プラズマ生成機構を構成することができる。 Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a substrate mounting table according to another embodiment of the present invention. The substrate mounting table 30 ′ has a basic structure similar to that of the substrate mounting table 30 except that a high-frequency power source 73 connected to the base material 31 (lower plate 36) via a feeder line 71 is added. A matching unit 72 is interposed in the power supply line 71. The high-frequency power source 73 has a function of applying a high-frequency bias to the substrate G placed on the substrate mounting table 30 ′ and drawing ions into the substrate G, and functions effectively when the plasma processing is, for example, an etching processing. . Further, by connecting the high frequency power source 73 in this way, a parallel plate type capacitive coupling is provided by providing a grounded upper electrode instead of the inductively coupled plasma generating mechanism including the antenna 13, the high frequency power source 15 and the like of FIG. A plasma generation mechanism can be configured.

このとき、高周波電力が供給される基材３１を構成する材料は比透磁率が低いほうが好ましい。基材３１として好ましい材料であるマルテンサイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼は、比透磁率がそれぞれ７５０〜９５０および１０００〜１８００であり、いずれも高周波電力を供給することが可能であるが、比透磁率がより低いマルテンサイト系ステンレス鋼のほうが好ましい。   At this time, the material constituting the base material 31 to which the high frequency power is supplied preferably has a low relative magnetic permeability. The martensitic stainless steel and the ferritic stainless steel, which are preferable materials for the base material 31, have a relative magnetic permeability of 750 to 950 and 1000 to 1800, respectively. Martensitic stainless steel with lower magnetic permeability is preferred.

＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、本発明の基板載置台を誘導結合型のプラズマ処理装置に適用した例について説明したが、これに限らず他のプラズマ処理装置の基板載置台に適用してもよい。他のプラズマ処理装置としては、上述したような容量結合型プラズマ処理装置を用いることができる。 <Other applications>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the idea of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example in which the substrate mounting table of the present invention is applied to an inductively coupled plasma processing apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this and may be applied to a substrate mounting table of another plasma processing apparatus. As another plasma processing apparatus, the above-described capacitively coupled plasma processing apparatus can be used.

また、本発明は、プラズマ処理装置に限らず、基板を基板載置台に載置して処理する基板処理装置全般に適用可能である。さらに、本発明は、基板載置台が１２０℃以上の高温で使用される用途に適用できれば、上記成膜処理やエッチング処理に限定されるものではない。   Further, the present invention is not limited to the plasma processing apparatus, and can be applied to all substrate processing apparatuses for processing by mounting a substrate on a substrate mounting table. Furthermore, the present invention is not limited to the above film forming process and etching process as long as the substrate mounting table can be applied to an application in which the substrate mounting table is used at a high temperature of 120 ° C. or higher.

また、上記実施形態では、基材として、上部プレートと下部プレートに分割したタイプのものを例示したが、基材が一体構造であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although the thing of the type divided | segmented into the upper plate and the lower plate was illustrated as a base material, a base material may be integral structure.

また、上記実施形態では、基材の下部プレートを温調するようにしたが、温調機構は基材外に設けてもよい。また、本発明は、基板載置台が１２０℃を超える温度となる処理に適用されるものであればよく、温調機構が必須ではない。   In the above embodiment, the temperature of the lower plate of the base material is controlled. However, the temperature control mechanism may be provided outside the base material. In addition, the present invention is not limited to the temperature control mechanism as long as it is applied to a process in which the substrate mounting table has a temperature exceeding 120 ° C.

さらに、本発明は、ＦＰＤ用のガラス基板以外の基板を載置する基板載置台全般に用いることができる。ただし、矩形基板であるＦＰＤ用のガラス基板を載置する基板載置台、特に、一辺の長さが７００ｍｍ以上の矩形基板を載置する基板載置台は、温度が１２０℃を超えると静電チャックの誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜にクラックや剥がれが生じやすくなる。このため、本発明はこのような大きさの矩形基板を載置する基板載置台に特に有効である。   Furthermore, this invention can be used for the board | substrate mounting stand with which board | substrates other than the glass substrate for FPD are mounted. However, a substrate mounting table on which a glass substrate for FPD, which is a rectangular substrate, is mounted, particularly a substrate mounting table on which a rectangular substrate having a side length of 700 mm or more is placed on an electrostatic chuck when the temperature exceeds 120 ° C. Cracks and peeling are likely to occur in the ceramic sprayed coating constituting the dielectric layer. Therefore, the present invention is particularly effective for a substrate mounting table on which a rectangular substrate having such a size is mounted.

１；本体容器
２；誘電体壁
３；アンテナ容器
４；チャンバー
５；金属支持棚
１１；シャワー筐体
１３；高周波アンテナ
１４；整合器
１５；高周波電源
１６；給電部材
１７；スペーサ
１９；給電線
２０；処理ガス供給系
２２；端子
３０；基板載置台
３１；基材
３２；静電チャック
３３；側壁絶縁部材
３５；上部プレート
３６；下部プレート
３７；温調媒体流路
３８；ヒーター
３９；温調媒体通流管
４０；温調媒体供給部
４１；ヒーター電源
４５；誘電体層（セラミックス溶射皮膜）
４６；吸着電極
４７；給電線
４８；直流電源
５２；排気装置
６０；制御部
７３；高周波電源
１００；プラズマ処理装置
Ｇ；基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Main body container 2; Dielectric wall 3; Antenna container 4; Chamber 5; Metal support shelf 11; Shower housing 13; High-frequency antenna 14; Matching device 15; High-frequency power supply 16; Processing gas supply system 22; terminal 30; substrate mounting table 31; substrate 32; electrostatic chuck 33; side wall insulating member 35; upper plate 36; lower plate 37; Flow pipe 40; Temperature control medium supply unit 41; Heater power supply 45; Dielectric layer (ceramic spray coating)
46; Adsorption electrode 47; Feed line 48; DC power source 52; Exhaust device 60; Control unit 73; High-frequency power source 100; Plasma processing device G;

Claims (11)

処理容器内で被処理基板に処理を施す基板処理装置において基板を載置し、１２０℃を超える温度で使用される基板載置台であって、
金属製の基材と、
前記基材の上に設けられ、セラミックス溶射皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極とを有し、被処理基板を吸着する静電チャックと
を有し、
前記基材の少なくとも前記誘電体層と接触する部分がマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼により構成されていることを特徴とする基板載置台。 A substrate mounting table in which a substrate is mounted in a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed in a processing container, and used at a temperature exceeding 120 ° C.,
A metal substrate;
A dielectric layer made of a ceramic sprayed coating provided on the base material, an adsorption electrode provided inside the dielectric layer, and an electrostatic chuck for adsorbing a substrate to be processed;
A substrate mounting table, wherein at least a portion of the base material in contact with the dielectric layer is made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel. 前記基材および前記静電チャックを介して前記静電チャック上の被処理基板を所定温度に温調する温調機構をさらに有し、前記温調機構により前記基板載置台が１２０℃を超える温度となることを特徴とする請求項１に記載の基板載置台。   The temperature control mechanism further adjusts the temperature of the substrate to be processed on the electrostatic chuck to a predetermined temperature via the base material and the electrostatic chuck, and the temperature of the substrate mounting table exceeds 120 ° C. by the temperature control mechanism. The substrate mounting table according to claim 1, wherein: 前記基材は、前記静電チャックの前記誘電体層と接する上部プレートと、前記上部プレートの下に設けられ、前記温調機構により温調される下部プレートとを有し、少なくとも前記上部プレートがマルテンサイト系ステンレス鋼またはフェライト系ステンレス鋼により構成されていることを特徴とする請求項２に記載の基板載置台。   The substrate includes an upper plate that contacts the dielectric layer of the electrostatic chuck, and a lower plate that is provided under the upper plate and is temperature-controlled by the temperature adjustment mechanism, and at least the upper plate is The substrate mounting table according to claim 2, which is made of martensitic stainless steel or ferritic stainless steel. 処理容器内で被処理基板に処理を施す基板処理装置において基板を載置し、１２０℃を超える温度で使用される基板載置台であって、
金属製の基材と、
前記基材の上に設けられ、セラミックス溶射皮膜からなる誘電体層と、前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極とを有し、被処理基板を吸着する静電チャックと
を有し、
前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜のヤング率をＥとし、前記基材の少なくとも前記誘電体層と接触する部分と、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜との線膨張係数差をΔαとした場合に、
Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を満たすことを特徴とする基板載置台。 A substrate mounting table in which a substrate is mounted in a substrate processing apparatus for processing a substrate to be processed in a processing container, and used at a temperature exceeding 120 ° C.,
A metal substrate;
A dielectric layer made of a ceramic sprayed coating provided on the base material, an adsorption electrode provided inside the dielectric layer, and an electrostatic chuck for adsorbing a substrate to be processed;
The Young's modulus of the ceramic spray coating that constitutes the dielectric layer is E, and the difference in linear expansion coefficient between at least a portion of the substrate that contacts the dielectric layer and the ceramic spray coating that constitutes the dielectric layer Is Δα,
A substrate mounting table that satisfies E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.]. 前記基材および前記静電チャックを介して前記静電チャック上の被処理基板を所定温度に温調する温調機構をさらに有し、前記温調機構により前記基板載置台が１２０℃を超える温度となることを特徴とする請求項４に記載の基板載置台。   The temperature control mechanism further adjusts the temperature of the substrate to be processed on the electrostatic chuck to a predetermined temperature via the base material and the electrostatic chuck, and the temperature of the substrate mounting table exceeds 120 ° C. by the temperature control mechanism. The substrate mounting table according to claim 4, wherein: 前記基材は、前記静電チャックの前記誘電体層と接する上部プレートと、前記上部プレートの下に設けられ、前記温調機構により温調される下部プレートとを有し、前記上部プレートと、前記誘電体層を構成する前記セラミックス溶射皮膜との線膨張係数差をΔαとした場合に、
Ｅ×Δα≦２×１０６［（Ｎ／ｍ２）／℃］を満たすことを特徴とする請求項５に記載の基板載置台。 The base material has an upper plate that is in contact with the dielectric layer of the electrostatic chuck, and a lower plate that is provided under the upper plate and is temperature-controlled by the temperature control mechanism, the upper plate, When the difference in linear expansion coefficient from the ceramic spray coating constituting the dielectric layer is Δα,
The substrate mounting table according to claim 5, wherein E × Δα ≦ 2 × 10 6 [(N / m 2 ) / ° C.] is satisfied. 前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択された少なくとも一種であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置台。 The ceramic spray coating constituting the dielectric layer is made of Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3 , and Y 2 O 3 (yttria). The substrate mounting table according to claim 1, wherein the substrate mounting table is at least one selected. 前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択されたものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置台。 The ceramic sprayed coating constituting the dielectric layer is selected from MgO.SiO 2 (steatite), 2MgO.SiO 2 (forsterite), YF 3 , and Y 2 O 3 (yttria). The substrate mounting table according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate mounting table is characterized in that: 前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、溶射する粉末の配合を任意に変えた混合体である、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置台。 The ceramic spray coating constituting the dielectric layer is a mixture in which the composition of the powder to be sprayed is arbitrarily changed, Y 2 O 3 .Al 2 O 3 .SiO 2 and Y 2 O 3 .Al 2 O 3. The substrate mounting table according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate mounting table is at least one kind of SiO 2 · Si 3 N 4 . 前記誘電体層を構成するセラミックス溶射皮膜は、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）、ＭｇＯ・ＳｉＯ２（ステアタイト）、２ＭｇＯ・ＳｉＯ２（フォルステライト）、ＹＦ３、およびＹ２Ｏ３（イットリア）から選択された少なくとも一種と、溶射する粉末の配合を任意に変えた混合体である、Ｙ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４の少なくとも一種とで構成されたものであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の基板載置台。 The ceramic spray coating constituting the dielectric layer is made of Al 2 O 3 (alumina), MgO · SiO 2 (steatite), 2MgO · SiO 2 (forsterite), YF 3 , and Y 2 O 3 (yttria). Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 and Y 2 O 3 · Al 2 O 3 · SiO 2 · Si 3 , which are mixtures in which the composition of the powder to be sprayed is arbitrarily changed with at least one selected substrate mounting table as claimed in any one of claims 6, characterized in that those composed of at least one N 4. 被処理基板に対して処理を施すための処理容器と、
前記処理容器内で基板を載置する請求項１から請求項１０のいずれかに記載された基板載置台と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理ガス供給機構から供給された前記処理ガスを前記処理容器内に導入する処理ガス導入部と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備することを特徴とする基板処理装置。 A processing container for processing a substrate to be processed;
The substrate mounting table according to any one of claims 1 to 10, wherein the substrate is mounted in the processing container,
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container;
A processing gas introduction unit for introducing the processing gas supplied from the processing gas supply mechanism into the processing container;
A substrate processing apparatus comprising an exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container.
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