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JP6981652B2 - Substrate tray for plasma processing - Google Patents
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Description

本発明は、ウエハ等の薄板状の被処理材(以下、これを「基板」と呼ぶ。)にプラズマ処理を行うに際して、該基板を載置するためのトレイに関する。 The present invention relates to a tray on which a thin plate-shaped material to be treated such as a wafer (hereinafter, referred to as "a substrate") is subjected to plasma treatment and the substrate is placed.

基板の表面にエッチング、積層等のプラズマ処理を施す場合、処理中に該基板が移動、変形しないようにするため、基板を基板台上に固定しておく必要がある。この基板の固定のために、通常、静電チャック(ESC)と呼ばれる吸着保持装置が用いられる。この静電チャックにはまた、基板冷却機構も設けられる。これは、プラズマ処理により基板の温度が過度に上昇し、基板が損傷したり、プラズマ処理条件が変化することを防止するためである。この基板冷却機構は多くの場合、静電チャック内に設けられた流路と、該流路にヘリウムガス等の冷却媒体を流通させるための冷却媒体源から成る。 When plasma treatment such as etching or lamination is applied to the surface of a substrate, it is necessary to fix the substrate on a substrate base so that the substrate does not move or deform during the treatment. A suction holding device called an electrostatic chuck (ESC) is usually used for fixing the substrate. The electrostatic chuck is also provided with a substrate cooling mechanism. This is to prevent the temperature of the substrate from being excessively raised by the plasma treatment, damaging the substrate, and changing the plasma treatment conditions. In many cases, this substrate cooling mechanism comprises a flow path provided in the electrostatic chuck and a cooling medium source for circulating a cooling medium such as helium gas through the flow path.

基板の表面全体に均等にプラズマ処理を施す必要がある場合、生成するプラズマの密度や温度を広い範囲に亘って均等にしたとしても、基板の中心部と周辺部とではその幾何学的条件に差異があるため、プラズマ処理量、速度等に差異が生じる。そこで、基板の周囲を囲うような、基板の表面と同じ高さのリングを設け、そのようなプラズマ処理条件の差異をできるだけ少なくする手法が開発されている。例えば、特許文献1には、フォーカスリングと呼ばれるリングをウエハの周囲に設けることが開示されている。 When it is necessary to apply plasma treatment evenly to the entire surface of the substrate, even if the density and temperature of the generated plasma are made uniform over a wide range, the geometrical conditions of the central part and the peripheral part of the substrate will be met. Since there is a difference, there is a difference in the amount of plasma processed, the speed, and the like. Therefore, a method has been developed in which a ring having the same height as the surface of the substrate is provided so as to surround the periphery of the substrate, and the difference in such plasma processing conditions is minimized. For example, Patent Document 1 discloses that a ring called a focus ring is provided around a wafer.

しかし、基板とフォーカスリングの間には隙間を設けざるを得ないことから、その隙間からプラズマが侵入し、静電チャックを侵食するという問題がある。これを解決するため、特許文献2には、その隙間の下面にイットリア(Y2O3)等の耐プラズマ性の高い材料から成る保護層を設けることが開示されている。 However, since there is no choice but to provide a gap between the substrate and the focus ring, there is a problem that plasma invades through the gap and erodes the electrostatic chuck. In order to solve this problem, Patent Document 2 discloses that a protective layer made of a material having high plasma resistance such as ytria (Y 2 O 3) is provided on the lower surface of the gap.

特開2002-246370号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-246370 特開2017-050468号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-050468 特開2012-074650号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-074650

基板をプラズマ処理室に搬入したり処理後の基板を処理室から搬出する際に基板の損傷を防止しハンドリング性を高めるために、基板をトレイ上に載置して搬送し、また、トレイ上に載置したまま処理が行われることが多い。更に、処理効率を高めるために、複数の基板を1台のトレイに載置し、該トレイで複数枚の基板をまとめて搬送し、処理室でまとめて処理を行うということも行われる(特許文献3)。 In order to prevent damage to the substrate and improve handleability when the substrate is carried into the plasma processing chamber or the processed substrate is carried out from the processing chamber, the substrate is placed on a tray and transported, and also on the tray. In many cases, the processing is performed while it is placed on the screen. Further, in order to improve the processing efficiency, it is also possible to place a plurality of substrates on one tray, transport the plurality of substrates together in the tray, and perform the processing collectively in the processing chamber (patented). Document 3).

トレイ上に載置した基板を処理室内でプラズマ処理する際には、該トレイを処理室内の基板台上に載置し、基板台に設けられた静電チャックによりトレイを吸着するとともに、トレイに載置された基板も静電チャックにより間接的に吸着する。また、トレイにも冷却媒体を流通させるための機構を設ける。 When the substrate placed on the tray is subjected to plasma treatment in the processing chamber, the tray is placed on the substrate base in the processing chamber, the tray is attracted by the electrostatic chuck provided on the substrate base, and the tray is placed on the tray. The mounted substrate is also indirectly attracted by the electrostatic chuck. In addition, the tray is also provided with a mechanism for distributing the cooling medium.

このように、基板をトレイに載置した状態でも、基板のみを静電チャック上に直接載置した場合と同様にプラズマ処理を施すことが可能であるが、特にトレイに複数の基板を載置した場合、単純に1枚の基板を処理する場合と比較すると平面視した場合の幾何学的構成が複雑となっているため、各基板の内部と周辺とで処理結果に差異が生じやすい。また、トレイは繰り返し使用するものであるが、その劣化が激しいとトレイが早期に使用不可能となり、生産効率が悪い上に生産コストも上昇する。 In this way, even when the substrate is placed on the tray, plasma treatment can be performed in the same manner as when only the substrate is directly placed on the electrostatic chuck, but in particular, a plurality of substrates are placed on the tray. In this case, the geometrical configuration in a plan view is more complicated than in the case of simply processing one substrate, so that the processing result tends to differ between the inside and the periphery of each substrate. In addition, the tray is used repeatedly, but if the deterioration is severe, the tray becomes unusable at an early stage, resulting in poor production efficiency and an increase in production cost.

本発明が解決しようとする課題は、1枚又は複数枚の基板をトレイに載置した状態でプラズマ処理を施す場合に、各基板に対して均等な処理を施すとともに、長期に亘って使用することのできるトレイを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that when one or more substrates are placed on a tray and plasma treatment is performed, each substrate is uniformly treated and used for a long period of time. It is to provide a tray that can be used.

上記課題を解決するために成された本発明は、1枚又は複数枚の被処理基板をトレイに載置し、該トレイを静電チャック上に載置した状態で該被処理基板に対してプラズマ処理を施す場合に使用するトレイであって、
a) 上面に、各被処理基板を個別に収容する、該被処理基板の厚さに対応する深さを有する1又は複数の穴部を有するとともに、
b) 前記各穴部の周囲の下方部分に耐プラズマ性の高い耐久部が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置用トレイである。
In the present invention made to solve the above problems, one or a plurality of substrates to be processed are placed on a tray, and the tray is placed on an electrostatic chuck with respect to the substrate to be processed. This tray is used for plasma processing.
a) The upper surface has one or more holes having a depth corresponding to the thickness of the substrate to be processed, which individually accommodates each substrate to be processed.
b) This is a tray for plasma processing equipment, characterized in that a durable portion having high plasma resistance is provided in the lower portion around each of the holes.

上記において、該被処理基板の厚さに対応する深さとは、その深さが該被処理基板の厚さにより決定されるという意味であり、具体的には被処理基板の厚さと同じである場合もあるし、それよりも浅い(小さい)場合も深い(大きい)場合もある。これは後述の目的に応じて設定する。 In the above, the depth corresponding to the thickness of the substrate to be processed means that the depth is determined by the thickness of the substrate to be processed, and specifically, it is the same as the thickness of the substrate to be processed. In some cases, it may be shallower (smaller) or deeper (larger) than that. This is set according to the purpose described later.

また、各穴部の周囲の下方部分とは、各穴部の周囲の底部又は各穴部の側部の下方、或いはそれら双方である。 Further, the lower portion around each hole portion is the bottom portion around each hole portion, the lower portion of the side portion of each hole portion, or both of them.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイは、各穴部に被処理基板を挿入した後、プラズマ処理室内の静電チャック上に載置する。そして、静電チャックで本トレイ及び被処理基板を吸着固定した上で、プラズマ処理を行う。 The tray for a plasma processing apparatus according to the present invention is placed on an electrostatic chuck in a plasma processing chamber after a substrate to be processed is inserted into each hole. Then, after adsorbing and fixing the tray and the substrate to be processed with an electrostatic chuck, plasma processing is performed.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイでは、穴部の深さを被処理基板の厚さと等しくすることにより、各被処理基板の内部と周囲のプラズマの密度や温度をほぼ均等にすることができる。また、穴部の深さを被処理基板の厚さよりも浅くし、或いは深くすることにより、被処理基板の周囲のプラズマ処理の程度を内部よりも高くし或いは低くする等の意図的な処理度合いの差異を設けることも可能である。 In the plasma processing apparatus tray according to the present invention, by making the depth of the hole equal to the thickness of the substrate to be processed, the density and temperature of the plasma inside and around each substrate to be processed can be made substantially equal. .. Further, by making the depth of the hole portion shallower or deeper than the thickness of the substrate to be processed, the degree of plasma treatment around the substrate to be processed is intentionally made higher or lower than the inside. It is also possible to make a difference.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイではまた、各穴部の周囲の下方部分に耐プラズマ性の高い耐久部が設けられているため、各穴部に被処理基板を挿入してプラズマ処理を行った場合に、各穴部の周囲とその穴部に挿入された被処理基板の間の隙間から侵入するプラズマによりトレイが侵食されるという事態が生じにくい。 Further, in the tray for a plasma processing apparatus according to the present invention, since a durable portion having high plasma resistance is provided in a lower portion around each hole portion, a substrate to be processed is inserted into each hole portion to perform plasma processing. In this case, it is unlikely that the tray will be eroded by the plasma that invades from the gap between the periphery of each hole and the substrate to be processed inserted in the hole.

本発明における耐久部は、前記各穴部の周囲の下方部分のみのものであってもよいし、穴部の内部全体であってもよい。更には、トレイ全体であってもよい。この耐久部は、例えばイットリア(Y2O3)、石英、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア(ZrO2)等で構成することができる。 The durable portion in the present invention may be only the lower portion around each hole portion, or may be the entire inside of the hole portion. Furthermore, it may be the entire tray. This durable portion can be made of, for example, yttrium (Y 2 O 3 ), quartz, aluminum nitride (AlN), zirconia ( Zr O 2 ), or the like.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイは、具体的には次のような態様(第1態様)とすることができる。すなわち、
a) 各被処理基板を個別に収容する1又は複数の孔部を有する、該被処理基板の厚さに対応した厚さを有する板状の上部材と、
b) 前記上部材の下に配置される板状の部材であって、上面の、前記孔部の周囲に対応する部分に耐プラズマ性の高い材料から成る耐久部を有する下部材と
を備えるプラズマ処理装置用トレイとすることができる。
Specifically, the tray for a plasma processing apparatus according to the present invention can have the following aspects (first aspect). That is,
a) A plate-shaped upper member having one or more holes for individually accommodating each substrate to be processed and having a thickness corresponding to the thickness of the substrate to be processed.
b) Plasma having a plate-shaped member arranged under the upper member and having a lower member having a durable portion made of a material having high plasma resistance at a portion corresponding to the periphery of the hole portion on the upper surface. It can be a tray for processing equipment.

ここで、上部材の孔部は、前記穴部とは異なり、上部材の上下面を貫通する孔である。 Here, the hole portion of the upper member is a hole that penetrates the upper and lower surfaces of the upper member, unlike the hole portion.

第1態様のプラズマ処理装置用トレイにおいて、上部材と下部材は固定されたものであってもよいし、分離されており、使用時に積み重ねられるものであってもよい。 In the tray for the plasma processing apparatus of the first aspect, the upper member and the lower member may be fixed or separated, and may be stacked at the time of use.

第1態様のプラズマ処理装置用トレイにおいて、前記耐久部は、下部材の表面に溝を設け、該溝に耐プラズマ性の高い材料を充填することにより形成することができる。 In the tray for the plasma processing apparatus of the first aspect, the durable portion can be formed by providing a groove on the surface of the lower member and filling the groove with a material having high plasma resistance.

この耐プラズマ性の高い材料の充填は、耐プラズマ性の高い材料を該溝に溶射することで行うことができる。 The filling of the material having high plasma resistance can be performed by spraying the material having high plasma resistance into the groove.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイは、次のような態様(第2態様)とすることもできる。すなわち、
a) 各被処理基板を個別に収容する孔部を有し、該被処理基板の厚さに対応した厚さを有するとともに、該孔部の周囲から内部に張り出す、耐プラズマ性の高い材料から成る耐久を有する板状の上部材と、
b) 前記上部材の下に配置される板状の部材である下部材と
を備えるプラズマ処理装置用トレイとすることができる。
The tray for a plasma processing apparatus according to the present invention can also have the following aspects (second aspect). That is,
a) A material with high plasma resistance that has a hole for individually accommodating each substrate to be processed, has a thickness corresponding to the thickness of the substrate to be processed, and projects from the periphery of the hole to the inside. A plate-shaped upper member with a durable edge made of
b) It can be a tray for a plasma processing device provided with a lower member which is a plate-shaped member arranged under the upper member.

前記の耐プラズマ性の高い材料としては、イットリア(Y2O3)、石英、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア(ZrO2)を用いることができる。 As the material having high plasma resistance, yttrium (Y 2 O 3 ), quartz, aluminum nitride (AlN), and zirconia (ZrO 2 ) can be used.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイでは、例えば穴部の深さを被処理基板の厚さと同じにすることにより、各被処理基板の内部と周囲のプラズマの密度や温度をほぼ均等にすることができる。また、穴部の深さを被処理基板の厚さよりも浅くし、或いは深くすることにより、被処理基板の周囲のプラズマ処理の程度を内部よりも高くし或いは低くする等の意図的な処理度合いの差異を設けることも可能である。 In the plasma processing apparatus tray according to the present invention, for example, by making the depth of the hole portion the same as the thickness of the substrate to be processed, the density and temperature of the plasma inside and around each substrate to be processed are made substantially equal. Can be done. Further, by making the depth of the hole portion shallower or deeper than the thickness of the substrate to be processed, the degree of plasma treatment around the substrate to be processed is intentionally made higher or lower than the inside. It is also possible to make a difference.

本発明に係るプラズマ処理装置用トレイではまた、各穴部の周囲の下方部分に耐プラズマ性の高い耐久部が設けられているため、各穴部に被処理基板を挿入してプラズマ処理を行った場合に、各穴部の周囲とその穴部に挿入された被処理基板の間の隙間から侵入するプラズマによりトレイが侵食されるという事態が生じにくい。このため、本発明に係るプラズマ処理装置用トレイは長期に亘って損傷の少ない状態で使用することができ、生産効率を高めることができると共に生産コストを低下させることができる。 Further, in the tray for a plasma processing apparatus according to the present invention, since a durable portion having high plasma resistance is provided in a lower portion around each hole portion, a substrate to be processed is inserted into each hole portion to perform plasma processing. In this case, it is unlikely that the tray will be eroded by the plasma that invades from the gap between the periphery of each hole and the substrate to be processed inserted in the hole. Therefore, the tray for the plasma processing apparatus according to the present invention can be used in a state of less damage for a long period of time, and the production efficiency can be improved and the production cost can be reduced.

プラズマ処理装置の全体構成を示す概略図。The schematic which shows the whole structure of a plasma processing apparatus. 本発明の一実施形態であるトレイの上面図。Top view of a tray according to an embodiment of the present invention. 前記実施形態のトレイの中心断面図。The central sectional view of the tray of the said embodiment. 前記実施形態のトレイを構成する上部材の上面図(a)、下部材の上面図(b)、及び下部材の中心断面図(c)。The top view (a) of the upper member, the top view (b) of the lower member, and the central sectional view (c) of the lower member constituting the tray of the embodiment. 他の3種の実施形態であるトレイの断面図。Sectional view of the tray which is the other three embodiments. 他の実施形態であるトレイおよび静電チャックの側面図。A side view of a tray and an electrostatic chuck according to another embodiment. 他の実施形態であるトレイの上面図。Top view of the tray according to another embodiment.

以下、添付の図面を参照しながら、本発明を実施したプラズマ処理装置について説明する。以下の実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。 Hereinafter, the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are examples that embody the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.

<1.全体構成>
プラズマ処理装置用のトレイ20(以下、単に「トレイ20」という。)について説明する前に、これが用いられるプラズマ処理装置10の全体構成について、図1を参照しながら説明する。図1は、プラズマ処理装置10の全体構成を示す概略図である。
<1. Overall configuration>
Before explaining the tray 20 for the plasma processing apparatus (hereinafter, simply referred to as “tray 20”), the overall configuration of the plasma processing apparatus 10 in which the tray 20 is used will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the plasma processing apparatus 10.

プラズマ処理装置10は、真空容器11と、その内部に対向して設けられた上部電極12及び下部電極13を備える。各電極12,13には、これに高周波電圧を印加するための高周波電源(図示省略)が接続されている。 The plasma processing device 10 includes a vacuum container 11 and an upper electrode 12 and a lower electrode 13 provided facing the inside of the vacuum container 11. A high frequency power supply (not shown) for applying a high frequency voltage to each of the electrodes 12 and 13 is connected to the electrodes 12 and 13.

下部電極13の上面には誘電層14が設けられており、この誘電層14の上面に、被処理基板(以下、単に基板と言う。)30が載置されたトレイ20が載置される。つまり、誘電層14の上面が、トレイ20が載置される載置面を構成し、下部電極13と誘電層14が、トレイ20を静電吸着する静電チャック部(静電吸着装置)15を構成する。この静電チャック部15はJ-R力型のものであり、誘電層14は体積抵抗率が1×109〜1×1012Ω・cm程度の低抵抗の材料で構成される。静電チャック部15は単極型、双極型のどちらであってもよいが、単極型とすることによりトレイ20の吸着性を特に良好なものとすることができる。 A dielectric layer 14 is provided on the upper surface of the lower electrode 13, and a tray 20 on which a substrate to be processed (hereinafter, simply referred to as a substrate) 30 is placed is placed on the upper surface of the dielectric layer 14. That is, the upper surface of the dielectric layer 14 constitutes a mounting surface on which the tray 20 is mounted, and the lower electrode 13 and the dielectric layer 14 electrostatically attract the tray 20 to the electrostatic chuck portion (electrostatic adsorption device) 15. To configure. The electrostatic chuck portion 15 is of a JR force type, and the dielectric layer 14 is made of a low resistance material having a volume resistivity of about 1 × 10 9 to 1 × 10 12 Ω · cm. The electrostatic chuck portion 15 may be either a unipolar type or a bipolar type, but by adopting the unipolar type, the adsorptivity of the tray 20 can be made particularly good.

誘電層14の上面には、ヘリウムガス等の冷却媒体を流通させるための溝16が設けられており、この溝16は、図示しない冷却媒体供給装置と接続されている。下部電極13には、その内部に冷却水を循環させるための冷却機構17が接続されており、これによって下部電極13及びトレイ20が冷却されるようになっている。 A groove 16 for circulating a cooling medium such as helium gas is provided on the upper surface of the dielectric layer 14, and the groove 16 is connected to a cooling medium supply device (not shown). A cooling mechanism 17 for circulating cooling water is connected to the lower electrode 13, whereby the lower electrode 13 and the tray 20 are cooled.

プラズマ処理装置10は上述した各要素に加え、真空容器11内にプラズマ発生のための各種のガス等を供給するガス供給部、真空容器11内を排気する真空排気装置等(いずれも図示省略)を備えている。 In addition to the above-mentioned elements, the plasma processing device 10 has a gas supply unit that supplies various gases for generating plasma into the vacuum vessel 11, a vacuum exhaust device that exhausts the inside of the vacuum vessel 11 (all not shown). It is equipped with.

<2.トレイ20>
トレイ20の構成について、図1に加え、図2、図3及び図4を参照しながら説明する。図2はトレイ20の上面図であり、図3はトレイ20の中心断面図(図2のIII−III断面図)、そして図4はトレイ20を構成する上部材22及び下部材23の上面図、そして下部材23の中心断面図(図4(b)のc−c断面図)である。
<2. Tray 20>
The configuration of the tray 20 will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4 in addition to FIG. 2 is a top view of the tray 20, FIG. 3 is a central sectional view of the tray 20 (a sectional view taken along line III-III of FIG. 2), and FIG. 4 is a top view of the upper member 22 and the lower member 23 constituting the tray 20. , And is a central cross-sectional view of the lower member 23 (c-c cross-sectional view of FIG. 4 (b)).

<2−1.全体構成>
トレイ20は、プラズマ処理装置10にて処理すべき基板30を1枚あるいは複数枚載置するための器具であり、図2に示すように、その上面には基板30(図2においてその外形を点線で示す)を1枚載置する部分(以下「基板載置領域」とも呼ぶ)21が1個以上(図2の例では4個)設けられる。各基板載置領域21は、平面視にて基板30よりも僅かに大きなサイズの領域とされる。
<2-1. Overall configuration>
The tray 20 is an instrument for mounting one or a plurality of substrates 30 to be processed by the plasma processing apparatus 10, and as shown in FIG. 2, the substrate 30 (the outer shape thereof in FIG. 2 is shown on the upper surface thereof). One or more portions (hereinafter, also referred to as “board mounting area”) 21 on which one sheet (indicated by a dotted line) is placed are provided (four in the example of FIG. 2). Each substrate mounting area 21 is a region having a size slightly larger than that of the substrate 30 in a plan view.

図3に示すように、本実施形態におけるトレイ20は上部材22と下部材23が積層されて成る。上部材22と下部材23は積層された状態で固定されていてもよいし、分離した状態で用意され、プラズマ処理時に積層して使用されるものであってもよい。後者の場合には、上部材22と下部材23の位置決めをするための機構が上部材22と下部材23のいずれか又は双方に設けられていることが望ましい。 As shown in FIG. 3, the tray 20 in the present embodiment is formed by laminating the upper member 22 and the lower member 23. The upper member 22 and the lower member 23 may be fixed in a laminated state, or may be prepared in a separated state and used by being laminated during plasma treatment. In the latter case, it is desirable that a mechanism for positioning the upper member 22 and the lower member 23 is provided on either or both of the upper member 22 and the lower member 23.

上部材22は図4(a)に示すように、1枚の基板30を収容する孔24が所定数(図4の例では4個)形成された円形の平板である。下部材23は図4(b)に示すように、上部材22と同径の円形の平板となっており、上部材22が重ねられたときに、その孔24の周囲に対応するリング状の領域は、本発明の耐久部に相当する耐プラズマ領域25とされている。耐プラズマ領域25は、上部材22が載置されたときにその孔24(図4(b)において内側の点線で示す)よりも外側から、基板30が載置されたときにその周囲(図において内側の点線で示す)よりも内側までを覆う。 As shown in FIG. 4A, the upper member 22 is a circular flat plate having a predetermined number of holes 24 (4 in the example of FIG. 4) for accommodating one substrate 30. As shown in FIG. 4B, the lower member 23 is a circular flat plate having the same diameter as the upper member 22, and when the upper members 22 are stacked, the lower member 23 has a ring shape corresponding to the periphery of the hole 24. The region is a plasma resistant region 25 corresponding to the durable portion of the present invention. The plasma resistant region 25 is located from the outside of the hole 24 (indicated by the dotted line inside in FIG. 4B) when the upper member 22 is placed, and around the hole 24 when the substrate 30 is placed (FIG. 4B). Covers up to the inside of the inside (indicated by the dotted line).

下部材23において、耐プラズマ領域25は、当該領域に設けられた溝に、耐プラズマ性の高い材料であるイットリア(Y2O3)を溶射により充填して形成されている。耐プラズマ性の高い材料としてはその他に、石英、窒化アルミニウム(AlN)、ジルコニア(ZrO2)等を用いることができる。 In the lower member 23, the plasma resistant region 25 is formed by spraying a groove provided in the region with ytria (Y 2 O 3), which is a material having high plasma resistance. In addition, quartz, aluminum nitride (AlN), zirconia (ZrO 2 ) and the like can be used as the material having high plasma resistance.

上部材22の厚さを基板30の厚さと同じとしておくことにより、トレイ20の基板載置領域21に基板30を載置したとき、トレイ20の上面と基板30の上面が面一となる。これにより、基板30がプラズマによってより均一に処理されるようになる。 By setting the thickness of the upper member 22 to be the same as the thickness of the substrate 30, when the substrate 30 is placed in the substrate mounting area 21 of the tray 20, the upper surface of the tray 20 and the upper surface of the substrate 30 are flush with each other. As a result, the substrate 30 is treated more uniformly by the plasma.

上部材22は図3に示すように下部材23の上面側のみを覆うように構成してもよいし、図5(a)に示すように、当該上面側に加えて下部材23の側面を覆うように構成してもよい。この構成によると、下部材23の側面部分がプラズマでエッチングされて不純物が放出されるといった事態が生じない。もっとも、トレイ20の側面に接するプラズマの強度はその上面に接するプラズマの強度に比べて小さく、当該側面は上面に比べてエッチングされにくい。したがって、下部材23の側面が上部材22に覆われることは必須ではない。 The upper member 22 may be configured to cover only the upper surface side of the lower member 23 as shown in FIG. 3, or as shown in FIG. 5A, the side surface of the lower member 23 may be provided in addition to the upper surface side. It may be configured to cover. According to this configuration, the side surface portion of the lower member 23 is not etched by plasma to release impurities. However, the intensity of the plasma in contact with the side surface of the tray 20 is smaller than the intensity of the plasma in contact with the upper surface thereof, and the side surface is less likely to be etched than the upper surface. Therefore, it is not essential that the side surface of the lower member 23 is covered with the upper member 22.

<2−2.形成材料>
トレイ20の静電チャック部15に接する下部材23は低体積抵抗率材により構成され、プラズマに曝される上部材22は高体積抵抗率材料により構成される。ここでいう「低体積抵抗率材料」とは、体積抵抗率が1×1013Ω・cm以下の材料(好ましくは、体積抵抗率が1×107Ω・cm以上かつ1×1013Ω・cm以下の材料)である。また、ここでいう「高体積抵抗率材料」とは、体積抵抗率が1×1013Ω・cmを超える材料である。
<2-2. Forming material>
The lower member 23 in contact with the electrostatic chuck portion 15 of the tray 20 is made of a low volume resistivity material, and the upper member 22 exposed to plasma is made of a high volume resistivity material. The "low volume resistivity material" here means a material having a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω ・ cm or less (preferably, a volume resistivity of 1 × 10 7 Ω ・ cm or more and 1 × 10 13 Ω ・ ・. Material of cm or less). The "high volume resistivity material" here is a material having a volume resistivity exceeding 1 × 10 13 Ω · cm.

下部材23の形成材料(低体積抵抗率材料)は、例えばセラミック(特に、炭素を多く含むセラミックが好ましい)であり、具体的には例えば、炭化ケイ素(SiC)である。下部材23の形成材料としてはその他に、体積抵抗率が1011Ω・cm程度の低抵抗窒化アルミニウム材料を用いることもできる。「低抵抗窒化アルミニウム材料」とは、窒化アルミニウム(体積抵抗率は1014Ω・cm程度)に、炭化チタンや炭素繊維などの導電材料(導電性添加物)を分散させることにより、体積抵抗率を低下させたものである。
また、上述したとおり、静電チャック部15の誘電層14は体積抵抗率が1×109〜1×1012Ω・cm程度の低抵抗の材料で形成されており、下部材23を、この誘電層14の形成材料と同じ材料で形成することも好ましい。
The forming material (low volume resistivity material) of the lower member 23 is, for example, a ceramic (particularly, a ceramic containing a large amount of carbon is preferable), and specifically, for example, silicon carbide (SiC). As the material for forming the lower member 23, a low resistivity aluminum nitride material having a volume resistivity of about 10 11 Ω · cm can also be used. "Low resistivity aluminum nitride material" means volume resistivity by dispersing conductive materials (conductive additives) such as titanium carbide and carbon fiber in aluminum nitride (volume resistivity is about 10 14 Ω · cm). Is reduced.
Further, as described above, the dielectric layer 14 of the electrostatic chuck portion 15 is made of a low resistance material having a volume resistivity of about 1 × 10 9 to 1 × 10 12 Ω · cm, and the lower member 23 is formed of this material. It is also preferable to use the same material as the material for forming the dielectric layer 14.

上部材22の形成材料(高体積抵抗率材料)は、酸素を多く含む材料が好ましく、具体的には例えば、アルミナ(Al2O3)である。上部材22の形成材料としてはその他に、石英、窒化アルミニウム(AlN)、イットリア(Y2O3)、ジルコニア(ZrO2)、等を用いることもできる。 The material for forming the upper member 22 (high volume resistivity material) is preferably a material containing a large amount of oxygen, and specifically, for example, alumina (Al 2 O 3 ). As the material for forming the upper member 22, quartz, aluminum nitride (AlN), yttrium (Y 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), or the like can also be used.

トレイ20の下面側に配置される下部材23が体積抵抗率が1×1013Ω・cm以下の低体積抵抗率材料で構成されることによって、トレイ20が静電チャック部15に確実に吸着されるとともに、基板30がトレイ20に確実に吸着される。これにより、誘電層14とトレイ20の間の密着性、及び、トレイ20と基板30の間の密着性が向上し、プラズマ処理により基板30及びトレイ20に生じる熱が、トレイ20を通して誘電層14および下部電極13(外部)に良好に放出される。 The lower member 23 arranged on the lower surface side of the tray 20 is made of a low volume resistivity material having a volume resistivity of 1 × 10 13 Ω · cm or less, so that the tray 20 is surely attracted to the electrostatic chuck portion 15. At the same time, the substrate 30 is reliably attracted to the tray 20. As a result, the adhesion between the dielectric layer 14 and the tray 20 and the adhesion between the tray 20 and the substrate 30 are improved, and the heat generated in the substrate 30 and the tray 20 by the plasma treatment is transferred to the dielectric layer 14 through the tray 20. And is well discharged to the lower electrode 13 (outside).

また、下部材23は、これとは別の材料(高体積抵抗率材料)で構成された上部材22で覆われているので、例えば、下部材23に抵抗コントロール用の導電性添加物等が添加されている場合であっても、これがエッチングにより放出されて基板30が汚染されるということがない。 Further, since the lower member 23 is covered with the upper member 22 made of a material different from this (high volume resistivity material), for example, the lower member 23 is provided with a conductive additive for resistance control or the like. Even if it is added, it will not be released by etching and contaminate the substrate 30.

特に、ここでは上部材22が、体積抵抗率が1×1013Ω・cmを超える高体積抵抗率材料で構成されている。つまり、下部材23はこれが静電チャック部15に吸着されるように比較的低い体積抵抗率の材料で構成する必要があったが、上部材22にはそのような制限がなく、その構成材料として体積抵抗率が比較的高いもの(具体的には、体積抵抗率が1×1013Ω・cmを超える高体積抵抗率材料)が許容される。この高体積抵抗率材料においては、当然のことながら抵抗コントロール用の導電性添加物を添加する必要がなく、高純度の物質から形成することができる。したがって、仮に上部材22がエッチングされたとしても、基板30の汚染原因となる導電性添加物が放出されることがない。 In particular, here, the upper member 22 is made of a high volume resistivity material having a volume resistivity of more than 1 × 10 13 Ω · cm. That is, the lower member 23 had to be made of a material having a relatively low volume resistivity so that it could be attracted to the electrostatic chuck portion 15, but the upper member 22 has no such limitation, and the constituent material thereof. A material having a relatively high volume resistivity (specifically, a high volume resistivity material having a volume resistivity of more than 1 × 10 13 Ω · cm) is permitted. As a matter of course, in this high volume resistivity material, it is not necessary to add a conductive additive for resistance control, and it can be formed from a high-purity substance. Therefore, even if the upper member 22 is etched, the conductive additive that causes contamination of the substrate 30 is not released.

また、上部材22にはこのような制限がないので、上部材22の構成材料として、上記に例示したイットリア等のように、プラズマによるエッチング耐性が比較的高いものを採用することも可能となる。このような材料を採用することで、耐久性に優れたトレイ20を得ることができる。 Further, since the upper member 22 does not have such a limitation, it is possible to use a material having a relatively high etching resistance due to plasma, such as ytria exemplified above, as a constituent material of the upper member 22. .. By adopting such a material, a tray 20 having excellent durability can be obtained.

本実施形態によると、低体積抵抗率材料からなる下部材23と高体積抵抗率材料からなる上部材22が分離可能に形成されるので、下部材23だけ(あるいは上部材22だけ)を交換することができる。例えば、異なる材料で形成された上部材22を複数個作製しておき、プロセス条件に応じて最適な上部材22を選択して用いることができる。また例えば、上部材22が不要なプロセス条件の場合は、上部材22を取り外して下部材23だけをトレイとして用いることで、上部材22の無駄な消耗を抑制することができる。
また、例えば、孔24のサイズや形成位置が異なる上部材22を複数個作製しておき、トレイ20に載置するべき基板30のサイズや個数に応じて最適な上部材22を選択することができる。この場合、下部材23は共通のものを使用することができる。
According to the present embodiment, since the lower member 23 made of the low volume resistivity material and the upper member 22 made of the high volume resistivity material are separably formed, only the lower member 23 (or only the upper member 22) is replaced. be able to. For example, a plurality of upper members 22 made of different materials can be produced, and the optimum upper member 22 can be selected and used according to the process conditions. Further, for example, in the case of a process condition in which the upper member 22 is unnecessary, by removing the upper member 22 and using only the lower member 23 as a tray, unnecessary consumption of the upper member 22 can be suppressed.
Further, for example, it is possible to prepare a plurality of upper members 22 having different sizes and forming positions of the holes 24, and select the optimum upper member 22 according to the size and number of the substrates 30 to be placed on the tray 20. can. In this case, a common lower member 23 can be used.

<2−3.他の構成例>
上記の実施形態においては、上部材22の孔24はストレートなものであったが、図5(b)に示すように、上部材22の下面側において孔の内側に張り出すようになっていてもよい。この場合、その張出部26が本発明の耐久部となる。更に、図5(a)の例と同様に、上部材22が下部材23の周囲を覆うようにしてもよい(図5(c))。
<2-3. Other configuration examples>
In the above embodiment, the hole 24 of the upper member 22 is straight, but as shown in FIG. 5 (b), it projects to the inside of the hole on the lower surface side of the upper member 22. May be good. In this case, the overhanging portion 26 becomes the durable portion of the present invention. Further, similarly to the example of FIG. 5 (a), the upper member 22 may cover the periphery of the lower member 23 (FIG. 5 (c)).

上記のように下部材23と上部材22を重ねてトレイ20を形成する場合(特に、上部材22に下部材23の側面を覆う部分が設けられない場合(図5(b)))、下部材23と上部材22とを位置合わせするとともに位置ずれを防止ための要素を設けることも好ましい。具体的には例えば、下部材23および上部材22のうちの一方に、その外周縁の3箇所以上の位置に立設する位置決めピンを設けることができる。
When the tray 20 is formed by stacking the lower member 23 and the upper member 22 as described above (particularly, when the upper member 22 is not provided with a portion covering the side surface of the lower member 23 (FIG. 5 (b) )), the lower member It is also preferable to align the member 23 and the upper member 22 and provide an element for preventing misalignment. Specifically, for example, one of the lower member 23 and the upper member 22 may be provided with positioning pins that are erected at three or more positions on the outer peripheral edge thereof.

上記の実施形態において、例えば図6に示されるように、基板載置領域21に、冷却媒体が流通するための溝からなる冷却通路27が設けられることも好ましい。冷却通路27は、例えば、図7(a)に示すように、基板載置領域21の中心から放射状に延在してもよいし、図7(b)に示すように、基板載置領域21の中心と同心に配置された複数の円に沿って形成してもよい。 In the above embodiment, for example, as shown in FIG. 6, it is also preferable that the substrate mounting area 21 is provided with a cooling passage 27 formed of a groove for the cooling medium to flow through. The cooling passage 27 may extend radially from the center of the substrate mounting region 21, for example, as shown in FIG. 7 (a), or may extend radially from the center of the substrate mounting region 21, or as shown in FIG. 7 (b), the substrate mounting region 21. It may be formed along a plurality of circles arranged concentrically with the center of the.

トレイ20に冷却通路27を設けることによって、トレイ20に載置された基板30を、冷却通路27を流れる冷却媒体に直接接触させることができるので、基板30を効果的に冷却することができる。 By providing the cooling passage 27 in the tray 20, the substrate 30 placed on the tray 20 can be brought into direct contact with the cooling medium flowing through the cooling passage 27, so that the substrate 30 can be effectively cooled.

トレイ20に冷却通路27を設ける場合、冷却通路27を、例えば連通路28を介して誘電層14の上面に設けられた溝16と連通させることも好ましい。こうすることによって、溝16に流通される冷却媒体を、冷却通路27にまで流通させることができる。つまり、1つの流通通路で、誘電層14とトレイ20の間、及び、トレイ20と基板30の間に冷却媒体を流すことができる。したがって、プラズマ処理の間、効率よく基板30を冷却することができるようになる。 When the tray 20 is provided with the cooling passage 27, it is also preferable to allow the cooling passage 27 to communicate with the groove 16 provided on the upper surface of the dielectric layer 14 via, for example, the communication passage 28. By doing so, the cooling medium distributed in the groove 16 can be distributed to the cooling passage 27. That is, the cooling medium can flow between the dielectric layer 14 and the tray 20 and between the tray 20 and the substrate 30 in one flow passage. Therefore, the substrate 30 can be efficiently cooled during the plasma processing.

上記の実施形態においては、トレイ20は下部材23と上部材22のみからなる2層構造であるとしたが、トレイ20はそれ以外の層を含んでいてもよい。 In the above embodiment, the tray 20 has a two-layer structure consisting of only the lower member 23 and the upper member 22, but the tray 20 may include other layers.

10…プラズマ処理装置
11…真空容器
12…上部電極
13…下部電極
14…誘電層
15…静電チャック部
16…溝
17…冷却機構
20…トレイ
21…基板載置領域
22…上部材
23…下部材
24…孔
25…耐プラズマ領域
26…張出部
27…冷却通路
28…連通路
30…基板
10 ... Plasma processing device 11 ... Vacuum container 12 ... Upper electrode 13 ... Lower electrode 14 ... Dielectric layer 15 ... Electrostatic chuck portion 16 ... Groove 17 ... Cooling mechanism 20 ... Tray 21 ... Substrate mounting area 22 ... Upper member 23 ... Lower Member 24 ... Hole 25 ... Plasma resistant region 26 ... Overhanging portion 27 ... Cooling passage 28 ... Communication passage 30 ... Substrate

Claims (4)

1枚又は複数枚の被処理基板をトレイに載置し、該トレイを静電チャック上に載置した状態で該被処理基板に対してプラズマ処理を施す場合に使用するトレイであって、
a) 各被処理基板を個別に収容する孔部を有する、該被処理基板の厚さに対応した厚さを有する板状の上部材と、
b) 前記上部材の下に配置される板状の部材であって、上面の、前記孔部の周囲に対応する部分に耐プラズマ性の高い材料から成る耐久部を有する下部材と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置用トレイ。
A tray used when one or more substrates to be processed are placed on a tray and the tray is placed on an electrostatic chuck and plasma treatment is applied to the substrate to be processed.
a) A plate-shaped upper member having a hole corresponding to the thickness of the substrate to be processed and having a hole for individually accommodating each substrate to be processed.
b) A plate-shaped member arranged under the upper member, which is provided with a lower member having a durable portion made of a material having high plasma resistance in a portion corresponding to the periphery of the hole portion on the upper surface. A tray for plasma processing equipment.
前記耐久部が、下部材に形成された溝内に充填された耐プラズマ性の高い材料から成ることを特徴とする請求項に記載のプラズマ処理装置用トレイ。 The tray for a plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the durable portion is made of a material having high plasma resistance filled in a groove formed in a lower member. 前記耐プラズマ性の高い材料がイットリア(Y2O3)であることを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置用トレイ。 The tray for a plasma processing apparatus according to claim 1 or 2 , wherein the material having high plasma resistance is ytria (Y 2 O 3). 1枚又は複数枚の被処理基板をトレイに載置し、該トレイを静電チャック上に載置した状態で該被処理基板に対してプラズマ処理を施す場合に使用するトレイであって、
a) 各被処理基板を個別に収容する孔部を有し、該被処理基板の厚さに対応した厚さを有するとともに、該孔部の周囲から内部に張り出す、耐プラズマ性の高い材料から成る耐久縁を有する板状の上部材と、
b) 前記上部材の下に配置される板状の部材である下部材と
を備え
前記上部材が石英又はジルコニア(ZrO 2 )であることを特徴とするプラズマ処理装置用トレイ。
A tray used when one or more substrates to be processed are placed on a tray and the tray is placed on an electrostatic chuck and plasma treatment is applied to the substrate to be processed.
a) A material with high plasma resistance that has a hole for individually accommodating each substrate to be processed, has a thickness corresponding to the thickness of the substrate to be processed, and projects from the periphery of the hole to the inside. A plate-shaped upper member with a durable edge made of
b) Provided with a lower member which is a plate-shaped member arranged under the upper member .
The plasma processing apparatus trays the upper material, characterized in quartz or zirconia (ZrO 2) der Rukoto.
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