JPH02214533A - 真空処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空処理方法及び装置に係り、特に半導体素
子基板等の試料を温度制御して真空処理するのに好適な
真空処理方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

半導体素子基板等の試料を温度制御して真空処理する技
術においては、真空処理される試料が設置される試料台
に電圧を印加することが、通常、なされている。

例えば、試料が設置される試料台に電圧を印加し、試料
を冷却して真空処理する技術が、例えば、特開昭５７−
６７１７３号公報、特開昭６３−７２８７７号公報、特
開昭６３−１４３２５３号公報等に記載されている。

また、例えば、試料が設置される試料台に電圧を印加し
、試料を加温して真空処理する技術は、例えば、特開昭
６０−２４５７７６号公報等に記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、試料台に熱を付与し該試料台を冷却若
し鳴は加温する熱媒体と試料台に印加される電圧との絶
縁については、何等、配慮されていない。

このため、上記従来技術では、次のような問題を有して
いる。

（１）熱媒体の電気絶縁性が定常であれば、試料台には
所期の電圧が印加され試料の処理も安定して良好に実施
し得る。しかし、使用経時により熱媒体の電気絶縁性が
劣化した場合、試料台には所期の電圧が印加され得す、
また、該電圧が変動し、二のため、試料を安定して良好
に処理することが困難となる。

（２）　　試料台に印加される電圧の一部が熱媒体およ
び熱媒体供給系を介してリークし、このため、該リーク
分を見込んだ余分の電圧を電源から供給する必要がある
。従って、電源の使用容量が増大し装置の運転費が増大
する。

（３）　　熱媒体供給系において、試料台に印加される
電圧に対する特別な絶縁対策が必要となり、その構成が
複雑なものとなる。

本発明の主な目的は、試料台への電圧印加を安定して維
持することで、試料を安定して良好に処理できる真空処
理方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、真空処理方法を、試料台に設置した試料の
温度を前記試料台を介して制御する工程と、前記試料台
に電圧を印加する工程と、温度制御された前記試料を減
圧下で処理する工程と、前記試料台に熱を付与する媒体
を前記電圧から絶縁する工程とを有する方法とし、真空
処理装置を、真空室と、該真空室内に設けられ試料設置
面を有する試料台と、該試料台に熱を付与する手段と、
前記試料台に電圧を印加する手段と、前記試料台と熱付
与手段とを電気的に絶縁する手段とを具備したものとす
ることにより、達成される。

〔作　　用〕

試料台には、熱付与手段により熱が付与され、これによ
り、試料台は、冷却若し喝は加温される。

真空室内には、試料が搬入され、該試料は、試料台の試
料設置面に設置される。試料台に設置された試料は、冷
却若しくは加温された試料台を介して冷却若しくは加温
されて、その温度を制御される。温度制御された試料は
、真空室内で所定処理される。該処理時に、試料台には
電圧印加手段により電圧が印加される。試料台と熱付与
手段とは、電気絶縁手段により電気絶縁されており、試
料台に熱を付与する媒体は、試料台に印加される電圧か
ら絶縁される。従って、使用経時により熱媒体の電気絶
縁性が劣化した場合でも、試料台に印加される電圧は何
等影響を受けず、試料台への電圧印加は安定して維持さ
れる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図で、真空室ｌＯ内には、試料台孔が配置されてい
る。試料台軸４は、この場合、その上部を真空室１０内
に突出させ、また、その下部を真空室１０外に突出させ
て真空室１０の、この場合、底壁に設けられている。試
料台軸２１の上端には、試料金回が略水平に設けられて
いる。試料台孔は、その表面に試料設置面を有している
。試料台Ｉ、試料合軸ｎは、電気的に導通させられてい
る。真空室ｌＯと試料台軸４とは、電気的に絶縁されて
いる。

この場合、試料台（９）の試料設置面は略水平面である
が、該試料設置面の姿勢は、いずれの姿勢でも採用し得
る。また、真空室ｌＯは、例えば、真空処理装置がプラ
ズマ処理装置の場合、処理室である。

また、プラズマ処理装置が、例えば、有磁場型や無磁場
型のマイクロ波プラズマ処理装置の場合、バイアス電圧
が印加されろ試料台が内部に設けられた処理室であり、
例えば、平行平板電極型のプラズマ処理装置の場合、対
向して電極（試料が設置され電圧が印加される電極が、
この場合の試料台に相当）を有する処理室であり、例え
ば、プラズマ輸送型のプラズマ処理装置の場合、プラズ
マが内部に輸送（移送）されると共に試料が設置され電
圧（バイアス用若しくは２段プラズマ発生用の電圧）が
印加される試料台が内部に設けられた処理室である。但
し、真空室１０としては、上記処理室には特に限定され
ず、試料が設置され電圧が印加される試料台を有するも
のであれば良い。試料台軸４は、真空室１０内の気密を
保持して往復動、この場合、上下動可能に設けられてい
る。試料台軸ガは、上下動駆動手段、例えば、シリンダ
（図示省略）により上下動させられる。シリンダは、真
空室１０外に設けられている。電圧印加用電源、例えば
、バイアス電圧印加用電源、例えば、高周波電１１３０
が、真空室１０外に設けられている。試料台軸ガは、高
周波電源刃に接続されている。高周波電源刃は、接地さ
れている。また、真空室１０も、二の場合、接地されて
いる。熱付与手段は、この場合、熱媒体供給袋＠４０．
熱媒体流路４１を有する伝熱板４２．熱媒体供給装置お
よび熱媒体排出管ｉ等を備えている。伝熱板４２は、熱
伝導性の良好な材料で形成されている。伝熱板４２の形
状、大きさは、この場合、試料台列のそれらと略一致さ
せられている。伝熱販社の内部には、熱媒体流路４１が
形成されている。熱媒体流路４１の熱媒体入口と熱媒体
供給装置４０とは、熱媒体供給管４で連結されている。

また、熱媒体流路４１の熱媒体出口と熱媒体供給ＩＡＷ
Ｌ４０とは、熱媒体排出管Ｉで連結されている。熱媒体
供給装置恥は、真空室１０外に設けられている。熱媒体
供給管荀、熱媒体排出管材は、真空室１０内の気密を保
持し、その底壁に挿設されている。この場合、試料台列
は、真空室ｌＯ内で上下動可能であるため、その上下動
址な許容可能に真空室１０内にある熱媒体供給管４３．
熱媒体排出管材は形成されている。この場合、真空室１
０内にある熱波体供給管梠、熱媒体排出管４は伸縮可能
にら線状に形成されている。伝熱板４２は、電気絶縁板
（資）を介して試料台列の裏面に設けられている。

また、伝熱板４２は、試料台軸２１と電気絶縁カラー５
１により電気的に絶縁されている。電気絶縁板（資）は
、電気絶縁性を有し、かつ、熱伝導性の良好な材料、例
えば、ボロンナイトライド（ＢＮ　）、酸化アルミナ、
窒化シリコン、アルミナイドライド（Ａ／ｌ　Ｎ　）等
で形成されている。また、電気絶縁カラー５１は、フッ
素樹脂等の電気絶縁材で形成されている。

第１図で、真空室ｌＯ内は、減圧排気手段（図示省略）
により所定圧力に減圧排気される。一方、熱媒体供給！
ｊｔＨ４０から熱媒体、例えば、冷却水。

液化フッ素系化合物、液化炭化水素、液体窒素。

液体ヘリウム等の液冷媒が、例えば、所定流量で熱媒体
供給管４を介して熱媒体流路４１に供給される。液冷媒
は熱媒体出口に向って熱媒体流路４１を流通し、その後
、熱媒体排出管材を介して熱媒体供給装置ｊ１４ｏに戻
される。これにより伝熱板４２は所定温度に冷却される
。また、これにより試料台列は、電気絶縁板間を介して
所定温度に冷却される。

真空室１０内には、試料ωが、この場合、１個搬入され
、該試料ωは、その被処理面を上向姿勢として試料台列
の試料設置面に設置される。試料台列に設置された試料
釦は、冷却されている試料台（９）を介して冷却され、
その温度を所定温度に制御される。該試料ωは、例えば
、プラズマを利用して、その被処理面を、例えば、エツ
チング処理される。

試料ωのエツチング処理時に高周波電＃（９）の作動に
より試料台列には試料台軸４を介して所定電力の高周波
バイアス電圧が印加される。これにより、試料ωのエツ
チング処理速度および精度が向上させられる。このよう
な試料ωのエツチング処理が終了した時点で、試料合印
への高周波バイアス電圧の印加等が停止される。その後
、エツチング処理済みの試料ωは、試料台りから除去さ
れて真空室１０外へ搬出され、また、新規な試料が真空
室ｌＯ内に搬入されて試料台美に設置される。その後、
該新規な試料は、上記操作によりエツチング処理される
。

本実施例では、次のような効果がある。

１１）伝熱板の熱媒体流路を流通する液冷媒は、高周波
バイアス電圧から電気的に絶縁されているので、使用経
時により液冷媒の電気絶縁性が劣化した場合でも、高周
波バイアス電圧は何等影響を受けず、試料台への高周波
バイアス電圧印加を安定して維持できる。このため、試
料を安定して良好にエツチング処理することができる。

（２）　　高周波バイアス電圧の液冷媒および熱媒体供
給手段を介してのリークが防止できるため、リーク分を
見込んだ余分な高周波バイアス電圧を高周波電源から供
給する必要がな鳴なる。従って、電源の使用容量の増大
を抑制でき装置の運転費を軽減することができる。

（３）　　熱媒体供給手段において、高周波バイアス電
圧に対する特別な絶縁対策を不要にでき、その構成を簡
素化できる。

なお、上記一実施例でバイアス電圧印加用電源として直
流電源や高周波域外の交流電源が用いられる。

電気絶縁手段としては、上記一実施例での他に次のよう
なものが採用し得る。

（１）熱伝導性の良好な材料に電気絶縁性を有し、かつ
、熱伝導性の良好な材料を被覆したもの。

（２）電τ絶縁性を有し、かつ、熱伝導性の良好な流体
、例えば、ガスを上記一実施例での試料台裏面と伝熱波
との間に介在させるようにしたもの。

また、この他に、電気絶縁性を有し、かつ、熱伝導性の
良好な材料を上記一実施例での試料台裏面に被覆（例え
ば、アルミナを溶射）し、該被覆材に上記一実施例での
伝熱板を密着して設けても良い。また、上記一実施例で
は伝熱板自体を、電気絶縁性を有し、かつ、熱伝導性の
良好な材料で形成しても良い。

また、上記一実施例では、伝熱板内部に熱媒体流路を形
成したものを用いているが、その他に、伝熱板に熱媒体
流通管が設けられたものや、上記一実施例での試料台に
熱媒流通管が設けられたもの等が採用し得る。ここで、
熱媒体流通管は、電気絶縁性を有し、かつ、熱・伝導性
の良好な材料で被覆されるが、該材料を介して伝熱板や
試料台に設けられる。

〔゛発明の効果〕

本発明によれば、試料台への電圧印加を安定して維持す
ることができるので、試料を安定して良好に処理できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

ｆＥ１図は、本発明の一実施例の真空処理装置の要部構
成図である。 １０・・・・・・真空室、田・・・・・・試料台、（９
）・・・・・・高周波電源、荀・・・・・・熱媒体供給
装置、４１・・・・・・熱媒体流路、Ｃ・・・・・・伝
熱板、超・・・・・・熱媒体供給管、Ｉ・・面熱媒体排
出管、父・・・・・・電気絶縁板、５】・・・・・・電
気絶縁カラー、ω・・−・・試料

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料台に設置した試料の温度を前記試料台を介して
   制御する工程と、前記試料台に電圧を印加する工程と、
   温度制御された前記試料を減圧下で処理する工程と、前
   記試料台に熱を付与する媒体を前記電圧から絶縁する工
   程とを有することを特徴とする真空処理方法。 ２、前記熱媒体として、前記試料台を冷却する媒体を用
   いる第１請求項に記載の真空処理方法。 ３、前記熱媒体として、前記試料台を加温する媒体を用
   いる第１請求項に記載の真空処理方法。 ４、真空室と、該真空室内に設けられ試料設置面を有す
   る試料台と、該試料台に熱を付与する手段と、前記試料
   台に電圧を印加する手段と、前記試料台と熱付与手段と
   を電気的に絶縁する手段とを具備したことを特徴とする
   真空処理装置。 ５、前記熱付与手段が、熱媒体流路を有する伝熱板を備
   え、前記試料台が、前記電気絶縁手段を介して前記伝熱
   板に設けられた第４請求項に記載の真空処理装置。 ６、前記電気絶縁手段が、熱良導体セラミックスで形成
   された第５請求項に記載の真空処理装置。 ７、前記電気絶縁手段が、熱伝導性の良好な流体を用い
   た手段である第５請求項に記載の真空処理装置。 ８、前記熱付与手段が、冷凍機のコールドステーション
   を備え、前記試料台が、前記電気絶縁手段を介して前記
   コールドステーションに設けられた第４請求項に記載の
   真空処理装置。 ９、減圧下で試料を処理する装置において、前記試料が
   設置され電圧が印加される試料台と該試料台に熱を付与
   する手段とを電気的に絶縁したことを特徴とする真空処
   理装置。