JPH07183279A

JPH07183279A - 処理装置

Info

Publication number: JPH07183279A
Application number: JP34733693A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Komino; 光明小美野
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理体を処理する処理温度に伴う、熱膨張
或いは熱収縮が生じても、被処理体を保持する載置台の
被処理体保持面に対する水平度を維持でき被処理体を均
一に処理することができる処理装置を提供することにあ
る。【構成】被処理体Ｗを載置台６に保持し、前記被処理
体Ｗを加熱して又は／及びプラズマを生起し、このプラ
ズマ中の活性種によって処理する処理装置であって、少
なくとも前記載置台６の被処理体Ｗを保持する保持面
に、ポリベンズアゾール被膜９を設けたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】真空容器内に設けられた試料台上に固定
された試料を静電的に吸着する静電チャック機構として
特開平１−２９８７２１号公報が開示されている。この
技術の静電チャック機構としては、高周波遮断回路を介
して直流電源と接続される電極の上下面を第一及び第二
の絶縁層としてポリミド樹脂フィルムからなるフレキシ
ブルシート材で被覆して構成され、そのポリミド樹脂フ
ィルム上に試料を載置し、直流電源をＯＮすることによ
り試料を静電気力にて吸着し保持するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電チ
ャック機構の試料を吸着保持する面にポリミド樹脂フィ
ルムを用いると、試料台とポリミド樹脂フィルムとの間
を接着する接着剤として一般に有機系、例えばエポキシ
系の接着剤が用いられており、この接着剤の耐熱温度は
約１５０℃なので、試料を処理する処理温度をその温度
以上で処理することができなかった。また、試料台は半
導体処理装置の場合は、通常アルミニウムの母材にアル
マイト処理が施された部材で形成されており、このアル
ミニウムの熱膨張率は、約２．３×１０^-5／℃であり、
ポリミド樹脂フィルムの熱膨張率は、約５×１０^-5／℃
であるので、これらの熱膨張率の違いから静電チャック
機構が加熱又は冷却された場合、ポリミド樹脂フィルム
が試料台から剥離してしまうという問題があった。ま
た、試料を静電チャック機構のポリミド樹脂フィルムに
吸着保持し、プラズマを生起させ、このプラズマにより
試料を処理、例えばエッチング又はＣＶＤ等の処理をす
る場合、ポリミド樹脂フィルムがプラズマ中のイオン等
により衝撃され、ポリミド樹脂フィルム中に含有されて
いるＭｇ，Ｎｉ等の重金属が放出して、試料に付着して
しまい、試料の歩留りを低下させてしまうという問題が
あった。また、試料を処理する真空容器の容器内をクリ
ーニングする際、プラズマレスのクリーニングにおいて
は、腐食性ガス、例えば塩素系のＣＬＦ₃ガスを用いる
とポリミド樹脂フィルム自体が腐食してしまうとう改善
点があった。本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、被処理体を処理する処理温度に伴う、熱膨張
或いは熱収縮が生じても、被処理体を保持する載置台の
被処理体保持面に対する水平度を維持でき被処理体を均
一に処理することができる処理装置を提供することにあ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被処
理体を載置台に保持し、前記被処理体を加熱して又は／
及びプラズマを生起し、このプラズマ中の活性種によっ
て処理する処理装置であって、少なくとも前記載置台の
被処理体を保持する保持面に、ポリベンズアゾール被膜
を設け構成されたものである。請求項２の発明は、処理
室内の載置台に設けられた静電チャックにより被処理体
をクーロン力で吸着保持し、前記被処理体を加熱して又
は／及びプラズマを生起し、このプラズマ中の活性種に
よって処理する処理装置であって、少なくとも前記静電
チャックの被処理体を吸着保持する保持面又は／及び前
記載置台との接合面にに、ポリベンズアゾール被膜を設
け構成されたものである。請求項３の発明は、前記被処
理体を処理する温度は、−２００℃〜４３５℃の所定の
温度であることを特徴とする。請求項４の発明は、前記
静電チャックは、所定の電圧が印加される電極板をポリ
ベンズアゾールで形成された部材で挟設して構成又は異
なる電圧が印加される少なくとも２枚以上の電極板を挟
設して構成されたことを特徴とする。請求項５の発明
は、静電チャックと前記載置台とを接合する接着剤とし
て、ポリベンズイミダゾール溶液を用いたことを特徴と
する。請求項６の発明は、前記載置台は、アルミニウム
で形成されたことを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明は、少なくとも載置台の被処理体を保持
する保持面に又は被処理体をクーロン力で吸着保持する
静電チャックの被処理体を吸着保持する保持面又は／及
び前記載置台との接合面に、載置台と熱膨張率が略同一
のポリベンズアゾール被膜を設けて構成したので、被処
理体を載置台と電気的に絶縁することができ、被処理体
を処理する処理温度に伴う、熱膨張或いは熱収縮が生じ
てもポリベンズアゾールが載置台から剥離するのを抑制
することができる。

【０００６】

【実施例】以下に、本発明に係る処理装置の一実施例と
してプラズマエッチング装置を添付図面に基づいて詳述
する。

【０００７】このエッチング装置は、図１に示すよう
に、導電性材料、例えば表面をアルマイト処理されたア
ルミニウム等により円筒或いは矩形状に成形された処理
室としての処理容器１を有しており、この容器１内に
は、被処理体、例えば半導体ウエハＷを載置保持する支
持台２が設置されている。この支持台２は、サセプタ等
とも称されるもので、ウエハＷの温度コントロール用の
冷却ジャケットやヒータの組み合わせ等のために多重構
造とされている。即ち、処理容器１内の底部上に絶縁部
材、例えばセラミックス等の絶縁板３を介して固定され
た円筒状の基台４と、この基台４の上面に載置された円
板状のヒータ固定台５と、このヒータ固定台５を上方か
ら包含するように前記基板４上に載置された下部電極兼
用の載置台６とからなる多重構造である。そして、これ
ら基台４とヒータ固定台５と載置台６とは、導電部材、
例えばアルミニウムから形成され。それぞれボルト締め
により脱着可能に締結されている。

【０００８】さらに、前記載置台６は、上面中央部が凸
状にされた円板状で、この中央上面には、ウエハＷを保
持するチャック部として、例えば静電チャック８がウエ
ハＷと略同径大、好ましくはウエハＷの径より若干小さ
い径で設けられている。この静電チャック８は、ウエハ
Ｗを載置保持する面として図２に示すように、高分子材
料であって絶縁部材、例えば化１のａに示すようなポリ
ベンズアゾール系の材質、このポリベンズアゾール系の
材質としては、ポリベンズアゾールのＸ基が異なる例え
ば化１のｂに示すポリベンズイミダゾール系の材質又は
化１のｃに示すポリベンゾチアゾール系の材質又は化１
のｄに示すポリベンゾオキサドール系の材質より成形さ
れた例えば２枚のフィルム９間に銅箔等の導電膜６０を
挟み込むこんで静電チャックシート６１が形成されてい
る。また、前記ポリベンズアゾール系の材質の熱膨張率
は、約２．３×１０^-5／℃であり、アルミニウムで形成
された載置台６等の線膨張率と略同一である。また、硬
さにおいてもＥスケールで１２５以上の材質であり、熱
変形温度は４３５℃と高く、極低温でも−２００℃と物
性が安定している。

【０００９】そして、前記載置台６には、貫通孔６２が
設けられており、この貫通孔６２内に、絶縁部材、例え
ば前述のポリベンズアゾール系の材質で形成された環状
部材６３が配置され、この環状部材６３の内側には導電
部材、例えばアルミニウム等の材質からなる円筒状の導
電ピン６４が配置されている。この導電ピン６４の上部
には、導電部材の接続導体６５が設けられており、この
接続導体６５を介して前記導電ピン６４と前記導電膜６
０とは、電気的に接続されている。さらに、前記導電ピ
ン６４は、電圧供給リード６６により、図１に示すよう
に、途中、高周波をカットするフィルタ６８例えばコイ
ルを介して可変直流高電圧源６７に接続されている。従
って、その導電膜６０に高電圧を印加することによっ
て、静電チャック８、つまり前記フィルム９の上面にウ
エハＷをクーロン力により吸引保持し得るように構成さ
れている。

【００１０】また、前記フィルム９と導電膜６０との
間，接続導体６５と導電膜６０との間，フィルム９と載
置台６との間，載置台６と絶縁部材との間，導電ピン６
４と絶縁部材６３との間の接合方法としては、まず、そ
れぞれの接合部に接着剤としてポリベンズイミダゾール
溶液を塗布する。このポリベンズイミダゾール溶液を調
製するための溶剤としては、例えばポリベンズイミダゾ
ールの乾式紡糸液の生成において、一般に用いられるよ
うな極性溶剤を使用することができる。好ましくは、該
溶剤は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメ
チルホルムアミド、ジメチルスルホキシド及びＮ−メチ
ル−２−ピロリドンからなる群から選択された少なくと
も一種の溶剤であり、特に好ましい溶剤は、沸点が１６
７℃のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドである。また、該
溶剤に、さらに例えばケロシンなどのテルペン類や、例
えばメチルエチルケトンなどのケトン類を混合溶剤とし
て添加することにより、溶剤の溶解性を損なうことな
く、ポリベンズイミダゾールの乾燥効率などを改善する
ことができる。

【００１１】ついで、それらの部材を昇温炉内に入れ、
常温から所定温度、例えば１５０℃〜２２０℃程度まで
除々に昇温させる。なお、最終温度は、ポリベンズイミ
ダゾールを溶解する溶剤の沸点に依存しており、例えば
ポリベンズイミダゾールをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミ
ド（ＤＭＡＣ）に溶解した溶液を用いた場合には、１６
７℃以上、好ましくは１８０℃程度にまで加熱すること
により、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを揮発させ、ポ
リベンズイミダゾールを架橋させ硬化させることによっ
て、それぞれの部材間を接合して構成している。

【００１２】また、図１に示すように、前記載置台６の
上面中央凸部の周囲には、静電チャック８上のウエハＷ
の外周側を囲むように環状のフォーカスリング１５が配
置されている。このフォーカスリング１５は反応性イオ
ンを引き寄せない絶縁性の材質からなり、反応性イオン
を内側の半導体ウエハＷにだけ効果的に入射せしめる働
きをなすものである。こうした、支持台２上に載置保持
したウエハＷのプラズマ処理の際の温度コントロール用
として、基台４中に冷却手段、例えば冷却ジャケット
（冷媒環状流路）２０が設けられており、このジャケッ
ト２０には例えば液体窒素等の冷媒が冷媒導入管２１を
介して導入されてジャケット２０内を循環し、冷媒排出
管２２より液体窒素の蒸発による気体を容器外へ排出さ
れるようになっている。また、その冷却ジャケット２０
を内蔵する基台４とその上のヒータ固定台５及び載置台
６には、ウエハＷへの電熱性を良くすべく、一連のガス
通路２３が形成され、ここに外部からＨｅ等の電熱促進
ガスが供給され、前記静電チャック８に伝熱するよう構
成されている。

【００１３】更に、前記基台４と載置台６との間に介在
されたヒータ固定台５には、この上面の環状凹部内に上
面を面一に埋め込むようにして厚さ数ｍｍ程度の帯板環
状の温度調整用ヒータ２５が設けられている。これは、
熱電導率並びに耐熱性に優れた部材、例えばＡｌＮ（窒
化アルミニウム）の焼結体よりなる絶縁体内部に、例え
ばタングステンやカーボン或いはＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金
よりなる線状或いは帯状の抵抗発熱体２５ａをインサー
トした構成で、この抵抗発熱体２５ａが電力供給リード
２６によりフィルタ２７を介して電力源２８から所望の
電力を受けて発熱し、前記冷却ジャケット２０からの冷
熱がウエハＷに伝熱される伝熱量を適宜に制御してウエ
ハＷの温度制御を行なう。また、このヒータ固定台５に
も伝熱性をよくするために、前記ガス通路２３からの分
岐路２３ａが形成されている。尚、図中３０は載置台６
の温度を検出するための温度検出器で、この検出器で検
出された検出信号が温度検出リード３１により高周波ノ
イズ除去フィルタ３２を介し装置全体を監視する制御す
る、例えばＣＰＵ等よりなる制御部３３に送られ、これ
を基に前記温度調整用ヒータ２５の発熱が自動的にコン
トロールされてウエハＷの温度調整を行なうように構成
されている。

【００１４】また、前記載置台６には、この下側に配置
する部材を貫通して設けた導電体よりなる中空に成形さ
れたパイプリード３６と配線３７とにより、ノイズカッ
ト用フィルタ３８及びマッチング用のコンデンサ３９を
順次介して、例えば１３．５６ＭＨｚまたは４０．６８
ＭＨｚ等のプラズマ発生用の高周波電源４０に接続され
ている。一方、前記容器１内には、前記載置台６と対向
するとともに約１５〜２０ｍｍ程度離間させた位置に、
上部電極４２が設けられている。この上部電極４２は、
処理ガス導入経路を兼用するもので、例えばアルミニウ
ム等の導電部材により一体成形された中空円盤状をな
し、電気的に接地された電極部４２ａと処理ガス、例え
ばＣＦ4 等のエッチングガスを容器１内に供給する処理
ガス導入管４２ｂとを備え、その処理ガス導入管４２ｂ
が容器１に接続され、電極部４２ａの表面に形成された
多数の小孔４２ｃよりエッチングガスを下方の処理空間
に吹き出すように構成されている。

【００１５】また、前記容器１の下部周側壁には排気経
路として排気管４５が接続されており、容器１内の雰囲
気を図示しない排気経路途中のバタフライ弁等の弁部材
を介し排気ポンプにより真空排気し得るように構成され
ている。また、前記容器１の側部には被処理体搬入出口
４７が設けられ、この搬入出口４７が図示しない駆動機
構により自動開閉するゲートバルブ４８を介してロード
ロック室４９に連通・遮断可能とされている。そのゲー
トバルブ４８はＯリング５０と圧接して搬入出口４７を
気密に閉塞シール可能に構成されている。なお、そのロ
ードロック室４９内には被処理体であるウエハＷを一枚
ずつ容器１内に挿脱するハンドリングアーム等の搬送機
構５１が設けられ、以上プラズマエッチング装置が構成
されている。

【００１６】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について述べる。まず、ロードロック室４９内を外
部（大気）と隔離した状態でゲートバルブ４８を開き、
そのロードロック室４９よりウエハＷを所定の圧力例え
ば１×１０ー４〜数torr程度に減圧された容器１内に搬
入して、支持台２のウエハＷを吸着保持する載置台６上
の静電チャック８に載置する。この際、冷却ジャケット
２０に冷媒を流通させて、この部分を−１９６℃に維持
し、これからの冷熱を載置台６を介してウエハＷに伝え
るとともに、温度用調整用ヒータ２５の発熱量を制御し
て該ウエハＷを所定の温度、例えば冷温処理である場
合、−１０℃〜−２００℃の範囲の所定温度に調整維持
する。そして、上部電極４２の小孔４２ｃを介して処理
ガスを処理空間に流し、高周波電源４０をＯＮすること
により、下部電極としての載置台６と上部電極４２との
間にパイプリード３６を介して、高周波電力を印加し、
処理ガスをプラズマ化し、このプラズマ中の活性種によ
ってウエハＷの処理面をエッチング処理する。

【００１７】次に、本実施例の効果について説明する。
静電チャック８のウエハＷを載置保持する面に、少なく
とも高分子材料であって絶縁部材のポリベンズアゾール
系の材質を施しているので、プラズマの生起によって、
プラズマ中のイオン等の衝撃を受けても、従来のポリミ
ド樹脂フィルムに比べ、Ｍｇ或いはＮｉ等の重金属を含
有していない或いは含有量が少ないので、その重金属が
浮遊又は飛散して半導体ウエハＷに付着する付着量を抑
制でき、半導体ウエハＷの歩留りを向上することができ
る。

【００１８】さらに、半導体ウエハＷを処理する処理温
度を常温から低温に下げても或いは加熱して処理する装
置では、高温に上げても、載置台６とポリベンズアゾー
ルのフィルム９或いはそれらの接着剤が略同一の熱膨張
率であるので、従来のポリミド樹脂フィルムのような剥
離が起こりにくく、装置の寿命を延命化することができ
る。また、剥離によって半導体ウエハＷの載置面におけ
る水平度が維持できなくなるという問題も解消すること
ができる。

【００１９】また、静電チャック８のウエハＷを載置保
持する面に、少なくとも高分子材料であって絶縁部材の
ポリベンズアゾール系の材質を施しているので、ウエハ
Ｗ等の接触による保持面の損傷が、従来のポリミド樹脂
フィルムの硬さがＥスケールで９９程度であるのに比
べ、ポリベンズアゾールはＥスケールで１２５以上なの
で、傷がつきにくく、寿命を延命化することができる。

【００２０】また、容器１内をクリーニングする際に使
用する、腐食性ガス、例えば塩素系のＣＬＦ₃ガスを用
いても、容器１内の圧力を１Ｔｏｒｒとし、この容器１
内にＣＬＦ₃ガスを７００ｓｃｃｍ，Ｎ₂ガス２８００
ｓｃｃｍ流して、データによる比較を行なった場合、従
来のポリミド樹脂フィルムでは５０００Å／ｍｉｎ以上
のｅｔｃｈｉｎｇｒａｔｅであったものが、ポリベン
ズアゾールでは、２５００Å／ｍｉｎ以下のｅｔｃｈｉ
ｎｇｒａｔｅであり、腐食或いはエッチングの進行を
抑制することができ、また静電チャック自体の寿命を延
命化することができる。

【００２１】尚、上記実施例にあっては、本発明をプラ
ズマエッチング装置へ適用した場合について説明した
が、これに限定されず、加熱して処理する処理装置、例
えば３０℃〜４３５℃の範囲の所定温度下にて被処理体
を処理する装置、例えば熱処理装置或いはＣＶＤ装置或
いはプラズマＣＶＤ装置にも適応することができる。ま
た、静電チャックシートにポリベンズアゾールで導電膜
を挟設したが、載置台との熱膨張率の影響のない温度下
であれば、従来のポリミド樹脂フィルムの表面にポリベ
ンズアゾールの膜を施して構成しても良く、またセラミ
ックで形成されたチャック或いはＳｉｃ等で形成された
チャック或いはその他の部材で形成されたチャックの少
なくとも表面にポリベンズアゾールの膜を施して構成し
ても良いことは勿論である。さらに、表面がアルマイト
処理が施された、載置台に被処理体の周縁部等を押圧し
て保持するメカ的、保持機構、例えばメカクランプを使
用する場合、載置台の被処理体載置面にポリベンズアゾ
ールの膜を施して構成しても良い。また、被処理体とし
て半導体ウエハを用いた例を述べたがこれに限定されず
ＬＣＤ等の液晶基板等も勿論使用することが可能であ
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、被処理体を処理する処理温度
に伴う、熱膨張或いは熱収縮が生じてもポリベンズアゾ
ールが載置台から剥離するのを抑制することができるの
で、載置台の被処理体保持面に対する水平度を維持でき
被処理体を均一に処理することができ、被処理体の歩留
りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る処理装置の一実施例を示すプラズ
マエッチング処理装置の概略断面図である。

【図２】図１の載置台の被処理体載置部近傍を示す拡大
概略断面図である。

【化１】

【ａ】ポリベンズアゾールの化学式である。

【ｂ】ポリベンズイミダゾールの化学式である。

【ｃ】ポリベンゾチアゾールの化学式である。

【ｄ】ポリベンゾオキサドールの化学式である。

【符号の説明】

１処理室６載置台８静電チャック９フィルム（ポリベンズアゾール）６３絶縁部材Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を載置台に保持し、前記被処理
体を加熱して又は／及びプラズマを生起し、このプラズ
マ中の活性種によって処理する処理装置であって、少な
くとも前記載置台の被処理体を保持する保持面に、ポリ
ベンズアゾール被膜を設けたことを特徴とする処理装
置。
【請求項２】処理室内の載置台に設けられた静電チャ
ックにより被処理体をクーロン力で吸着保持し、前記被
処理体を加熱して又は／及びプラズマを生起し、このプ
ラズマ中の活性種によって処理する処理装置であって、
少なくとも前記静電チャックの被処理体を吸着保持する
保持面又は／及び前記載置台との接合面にに、ポリベン
ズアゾール被膜を設けたことを特徴とする処理装置。
【請求項３】前記被処理体を処理する温度は、−２０
０℃〜４３５℃の範囲の所定の温度であることを特徴と
する請求項１記載の処理装置又は請求項２項記載の処理
装置。
【請求項４】前記静電チャックは、所定の電圧が印加
される電極板をポリベンズアゾールで挟設して構成又は
異なる電圧が印加される少なくとも２枚以上の電極板を
挟設して構成されたことを特徴とする請求項２記載の処
理装置。
【請求項５】前記静電チャックと前記載置台とを接合
する接着剤として、ポリベンズイミダゾール溶液を用い
たことを特徴とする請求項２記載の処理装置。
【請求項６】前記載置台は、アルミニウムで形成され
たことを特徴とする請求項１記載の処理装置又は請求項
２項記載の処理装置。