JP5981358B2

JP5981358B2 - 伝熱シート貼付方法

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Publication number: JP5981358B2
Application number: JP2013010407A
Authority: JP
Inventors: 啓太神原; 佐藤　直行; 直行佐藤; 琢也石川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2016-08-31
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Description

本発明は、伝熱シート貼付方法に関する。

半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と称する）に対して、エッチング、成膜等のプラズマ処理が多用されている。

プラズマ処理を施すプラズマ処理装置には、ウエハを載置する載置台上にウエハの周囲を囲むように配置されるフォーカスリングが設けられる。フォーカスリングは、ウエハの上方に生じるプラズマの分布域をウエハ上だけでなくフォーカスリング上にまで拡大させて、ウエハ全面に施されるプラズマ処理の均一性を確保する役割を有する。

ウエハ及びフォーカスリングは、プラズマ処理時において、プラズマに直接露出するため、温度が上昇する。このため、載置台の温度を制御することによって、ウエハの温度を制御するとともに、フォーカスリングの温度も調整する。

載置台とフォーカスリングとの間の熱伝達効率が低い場合、フォーカスリングの温度を制御することが困難となる。そのため、載置台とフォーカスリングとの間には、シリコンゴム等の伝熱シートを配置して密着性を高めることで、熱伝達効率が向上される。

伝熱シートをフォーカスリングに貼り付ける際には、気泡が入り込むことがある。気泡が入り込んだ場合、その部分は断熱層となり載置台の熱伝達効率が低下するため、フォーカスリングの温度制御が困難となる。そのため、特許文献１では、伝熱シートを配置した後に真空圧状態にすることによって細かい気泡を集結させ、その後、大気圧状態に戻すことによって集結した気泡を抜く技術が開示されている。

特開２００８−１７１８９９号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、伝熱シートの貼付状態によっては気泡が抜けきれず、載置台とフォーカスリングとの間の熱伝達効率が十分でないという問題点を有していた。

上記課題に対して、載置台とフォーカスリングとの間の熱伝達効率が高い、伝熱シート貼付方法を提供することを目的とする。

プラズマ処理装置の伝熱シート載置部上に載置された伝熱シートに、円板形状の押圧部材でフォーカスリングを押しつけて、前記フォーカスリングに前記伝熱シートを貼付する伝熱シート貼付方法であって、
前記伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程と、
前記伝熱シートを加熱する工程と、
前記押圧部材で前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧する工程と、
を少なくとも所定の時間並列に実行し、
前記押圧する工程では、前記押圧部材の前記フォーカスリングとの当接面とは反対側の面から、前記押圧部材の周方向に亘って形成された伸縮可能なベローズ部材を介して、前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧するものであり、
前記ベローズ部材を配置する位置を変更することによって、前記フォーカスリングを前記伝熱シートへ押圧する荷重の大きさを調整する、
伝熱シート貼付方法が提供される。

載置台とフォーカスリングとの間の熱伝達効率が高い、伝熱シート貼付方法を提供できる。

本実施形態に係る伝熱シートを適用可能なプラズマ処理装置の一例の概略構成図である。本実施形態に係る伝熱シートの加熱発生ガス分析の測定例である。本実施形態に係る伝熱シートの貼付方法における、保持時間と伝熱シートの熱抵抗との間の関係を説明するための概略図である。本実施形態に係る伝熱シート貼付治具の一例の概略構成図である。本実施形態に係る伝熱シート貼付方法のフロー図の一例である。本実施形態に係る伝熱シート貼付治具の他の例の概略構成図である。

以下、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、本明細書では、基板処理装置としてウエハなどの基板に対してエッチング、成膜等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置を挙げ、その載置台に配置されるリング状部材としてフォーカスリングを挙げ、そのフォーカスリングに伝熱シートを貼付する場合について説明する。

（プラズマ処理装置）
先ず、本実施形態の伝熱シートの貼付方法によって伝熱シートが貼り付けられた、プラズマ処理装置について、図を参照して説明する。

図１に、本実施形態に係る伝熱シートを適用可能なプラズマ処理装置の一例の概略構成図を示す。

プラズマ処理装置１００は、ウエハＷをプラズマ処理するための、例えば円筒形状であるチャンバ１０２を備える。チャンバ１０２は、例えば表面が陽極酸化処理（アルマイト処理）されたアルミニウム等から形成することができ、一般的に接地されている。

チャンバ１０２内の底部には、ウエハＷを載置するための、例えば円柱形状の載置台２００が設けられている。載置台２００は、セラミックなどの絶縁板２１０と、絶縁板２１０上に設けられた下部電極を構成するサセプタ２２０とを備える。サセプタ２２０の外周は、絶縁体である絶縁壁２１２で覆われている。

サセプタ２２０内には、温度調節媒体室２２６が設けられている。温度調節媒体室２２６には、導入管を介して温度調節媒体が導入され、導入された温度調節媒体は、温度調節媒体室２２６内を循環し、排出管から排出される。温度調節室２２６内を温度調節媒体が循環することにより、載置台２００、後述するフォーカスリングＦＲ及びウエハＷの温度を制御することができる。

サセプタ２２の上側中央部には、基板を載置する凸状部２２１に形成されており、この凸状部２２１の上には静電チャック２２２が設けられている。ウエハＷは、静電チャック２２２上に静電吸着され、エッチング等のプラズマ処理が実施される。

静電チャック２２２は、絶縁材の間に電極２２４が介在された構成を有し、図示しない直流電源から電極２２４に印加された直流電圧によって、ウエハＷが静電チャック２２２に静電吸着される。

載置台２００には、ウエハＷの静電チャック２２２側の面に伝熱媒体を供給するガス通路２４０が形成されている。ウエハＷの静電チャック２２２側の面に伝熱媒体を供給することにより、伝熱媒体を介して静電チャック２２２とウエハＷとの間で効率的に熱が伝達し、ウエハＷを所定の温度に維持することができる。伝熱媒体としては、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガスなどが挙げられる。

サセプタ２２０の上端周縁部には、ウエハＷの周囲を囲むようにフォーカスリングＦＲが配置されている。フォーカスリングＦＲは、例えばシリコン等から成る導電性のリング状部材であり、上述したように、エッチングなどの処理の均一性を向上させるために配置される。

フォーカスリングＦＲは、例えば図１に示すように、サセプタ２２０の凸状部２２１を囲むように配置されたリング状の誘電性リング２３０上に、例えばシリコンゴム等から形成される伝熱シートＨＳを介して配置される。伝熱シートＨＳは、ウエハＷの周囲を囲むように載置される円環状の形状を有し、プラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処理時にプラズマに曝されないように、フォーカスリングＦＲが伝熱シートＨＳを覆うように配置される。

伝熱シートＨＳを配置することにより、フォーカスリングＦＲと誘電性リング２３０との間の密着性を向上させることができ、フォーカスリングＦＲ、誘電性リング及びサセプタ２２０間の熱伝導効率を向上させることができる。なお、図１の例では、サセプタ２２０上に誘電性リング２３０を配置する例を挙げたが、本発明はこの点において限定されず、誘電性リング２３０の代わりに導電性リングを設けても良い。また、誘電性リング２３０や導電性リングを設けずに、サセプタ２２０上に直接伝熱シートＨＳを介してフォーカスリングＦＲを配置する構成であっても良い。伝熱シートＨＳを、誘電性リング２３０、導電性リング又はサセプタ２２０上に貼付する、本実施形態の貼付方法については、後述する。

サセプタ２２０の上方には、サセプタ２２０と対向するように平行に上部電極１２０が設けられている。下部電極を構成するサセプタ２２０と上部電極１２０との間の空間がプラズマ発生空間となる。上部電極１２０は、サセプタ２２０上のウエハＷと対向してプラズマ生成空間と接する面、即ち対向面を形成する。

この上部電極１２０は、絶縁材１２２を介して、チャンバ１０２の上部に支持されている。また、上部電極１２０は、サセプタ２２０との対向面を構成し、かつ、多数の吐出孔１２３を有する電極板１２４と、電極板１２４を着脱自在に支持する電極支持体１２５と、によって構成されている。

サセプタ２２０には、２周波重畳電力を供給する電力供給装置１４０が接続されている。電力供給装置１４０は、プラズマ生成用の第１周波数の第１高周波電力を供給する第１高周波電源１４２を備える。また、電力供給装置１４０は、バイアス電圧発生用の、第１周波数よりも低い周波数である第２周波数の第２高周波電力を供給する第２高周波電源１４４を備える。第１高周波電源１４２及び第２高周波電源１４４は、各々、第１整合器１４３、第２整合器具１４５を介してサセプタ２２０に電気的に接続される。

第１整合器１４３及び第２整合器１４５は、各々、第１高周波電源１４２、第２高周波電源１４４の内部（又は出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるよう機能する。また、チャンバ１０２内にプラズマが生成されているときに、第１高周波電源１４２及び第２高周波電源１４４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

上部電極１２０における電極支持体１２５の中央には、ガス導入口１２６が設けられており、ガス供給管１２７を介して処理ガス供給源１３０が接続されている。処理ガス供給源１３０には、例えばプラズマエッチングのためのエッチングガスが保持されている。また、ガス供給管１２７には、バルブ１２８及びマスフローコントローラ１２９が設けられ、処理ガスの供給流量を制御することができる。

なお、図１には、ガス供給管１２７、バルブ１２８、マスフローコントローラ１２９及び処理ガス供給源１３０等から成る処理ガス供給系が、１系統である例を示したが、本発明はこの点において限定されない。一般的に、プラズマ処理装置１００は、複数の処理ガス供給系を備えており、各々の処理ガスが独立に流量制御されて、チャンバ１０２内に供給される。

チャンバ１０２の底部には、排気管１３４が接続されており、この排気管１３４には排気手段１３５が接続されている。排気手段１３５は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えており、チャンバ１０２内を所定の真空圧（減圧雰囲気）に調整することができる。後述する本実施形態の伝熱シートＨＳの貼付方法における、「真空」は、この排気手段１３５を利用して実現することができるが、詳細は後述する。

また、チャンバ１０２の側壁にはウエハＷの搬出入口１３１及びゲートバルブＧが設けられ、被処理体であるウエハＷが搬出入口１３１を介して搬出入される。

プラズマ処理装置１００を用いたプラズマ処理として、ウエハＷをプラズマエッチングする例について、簡単に説明する。先ず、図示しない搬送アーム等によりウエハＷをチャンバ１０２内に搬入する。搬入されたウエハＷは、載置台２００上に載置され、静電チャック２２２により静電吸着される。そして、処理ガス供給源１３０からチャンバ１０２内に所定の処理ガスを導入し、排気部１３５によりチャンバ１０２内を排気することにより、チャンバ１０２内を所定の圧力にまで減圧する。チャンバ１０２内を所定の真空圧に維持した状態で、サセプタ２２０に第１高周波電源１４２からプラズマ生成用高周波電力を印加するとともに、第２高周波電源１４４からバイアス用高周波電力を印加することによって、ウエハＷ上に処理ガスのプラズマが生成され、これによりエッチングが進行する。

（伝熱シートの貼付の概略）
次に、上述のプラズマ処理装置１００において、伝熱シートＨＳをフォーカスリングへと貼付する方法の概略について説明する。なお、本実施形態における伝熱シートＨＳの貼付は、プラズマ処理装置１００における、例えば初期設置時又はメンテナンス時に実施される。

上述したように、伝熱シートＨＳは、フォーカスリングＦＲの下面に貼付される。即ち、伝熱シートＨＳが誘電性リング２３０上に配置された状態で、伝熱シートＨＳ上にフォーカスリングＦＲを配置し、伝熱シートＨＳをフォーカスリングへと貼付する。

伝熱シートＨＳは、例えばシリコンゴム等から形成されるため、シリコン等の導電性のフォーカスリングＦＲに貼付する際に、気泡が入り込むことがある。気泡が入り込んだ場合、その部分は断熱層となるため、伝熱シートＨＳと載置台との間の熱伝達効率が低下し、フォーカスリングの温度制御が困難となる。そのため、プラズマ処理時において、フォーカスリングＦＲの温度が高温になり、ウエハＷの特に周縁領域のプラズマ処理特性にばらつきが生じる。

本実施形態では、伝熱シートＨＳをフォーカスリングＦＲに密着性良く貼付するために、「荷重」、「真空」及び「熱」の３つの要素を利用して貼り付ける。

本明細書において、フォーカスリングＦＲに伝熱シートＨＳを貼付する一要素である「荷重」を利用するとは、フォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳに機械的に押圧することを指す。また、後述する「真空」によって生じた、真空圧と大気圧との差圧を利用して、フォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳに押圧しても良い。

「荷重」によりフォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳに押圧する際の、押圧力の大きさとしては、密着性の観点からは押圧力が大きいほど好ましいが、６００ｋｇｆを超える場合、伝熱シートＨＳがフォーカスリングからはみ出す場合がある。そのため、一般的には、３００ｋｇｆ以上６００ｋｇｆ以下の範囲内の押圧力で押圧することが好ましい。

また、本明細書において、フォーカスリングＦＲに伝熱シートＨＳを貼付する一要素である「真空」を利用するとは、伝熱シートＨＳが真空圧に置かれるように減圧することにより、伝熱シートＨＳを貼り付ける際に生じる気泡を脱気することを指す。

真空度としては、特に制限はなく、前述の排気手段１３５で使用されるターボ分子ポンプ等の真空ポンプで達成できる真空度とすることが好ましい。

さらに、本明細書において、フォーカスリングＦＲに伝熱シートＨＳを貼付する一要素である「熱」を利用するとは、伝熱シートＨＳを貼り付ける際に、伝熱シートＨＳ（及びフォーカスリングＦＲ）の温度を向上させることを指す。伝熱シートＨＳの温度を上げることにより、例えば、伝熱シートＨＳの原材料であるシリコン樹脂の化学構造式の側鎖（副鎖）を熱エネルギーによって切断して脱離させる。これにより、伝熱シートＨＳがフォーカスリングＦＲの表面の微小な起伏形状に追従し、伝熱シートＨＳとフォーカスリングＦＲとの間の密着性を向上させることができる。

さらに、伝熱シートＨＳの材料であるシリコンゴムは、主骨格がシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合）で結合された高分子ゴムであり、通常、側鎖としてはメチル基が結合される。このシリコンゴムを、シロキサン結合が切断しない温度であって、Ｓｉ−ＣＨ_３結合及び／又はＣＨ_２−ＣＨ_２結合等の側鎖に係る結合の少なくとも一部を切断する温度に加熱することにより、より高いギャップ追従性を付与することができ、熱抵抗が低下する。

図２に、本実施形態に係る伝熱シートの加熱発生ガス分析（ＴＰＤ−ＭＳ）の測定例を示す。加熱発生ガス分析とは、分析対象物（本実施形態においては伝熱シート）を加熱した場合に、発生するガス種の発生速度を時間の関数として追跡する手法であり、図２の横軸は温度を示し、図２の縦軸は各温度におけるガス種の発生速度を示す。また、図２におけるガス種類は、実線がメタンガスであり、破線が二酸化炭素ガスであり、点線がトリメチルシラノールであり、一点鎖船がシロキサン化合物である。なお、伝熱シートとしては、主骨格がシロキサン結合で結合され、側鎖にメチル基を有するシリコンゴムを使用した。

図２に示されるように、本実施形態においては、シリコンゴムを例えば常温から加熱した場合に、１４０℃前後で二酸化炭素ガスの発生が開始する。二酸化炭素ガスの発生は、シリコンゴムにおける側鎖の切断を意味する。一方、本実施形態においては、２１０℃前後でシロキサン化合物の発生が開始する。このシロキサン化合物の発生は、シリコンゴムの主鎖であるシロキサン結合が切断されたことを意味する。即ち、本実施形態においては、シリコンゴムを約１４０℃以上２１０℃以下の温度に加熱するように「熱」を印加することが好ましい。この温度範囲で「熱」を印加すること、シリコンゴム（伝熱シートＨＳ）がフォーカスリングＦＲの表面の微小な起伏形状に追従し、伝熱シートＨＳとフォーカスリングＦＲとの間の密着性を向上させることができる。

本実施形態の伝熱シートＨＳの貼付方法について、「荷重」、「真空」及び「熱」を利用することが好ましいことを確認した実施形態について、説明する。

図３（ａ）に、本実施形態に係る伝熱シートの貼付方法における、保持時間と伝熱シートの熱抵抗との間の関係を説明するための概略図の一例を示し、図３（ｂ）に、概略図の他の例を示す。より具体的には、図３（ａ）及び図３（ｂ）は、「荷重」、「真空」及び「熱」のうちのいずれか１種類以上の要素を印加した状態で伝熱シートＨＳをフォーカスリングＦＲへと貼付した場合における、印加時間と、伝熱シートの熱抵抗との関係を示した図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）の横軸は要素を印加した印加時間を示し、縦軸は各印加時間における伝熱シートの熱抵抗を示す。

図３（ａ）は、本実施形態の「荷重」、「真空」及び「熱」の３種類全ての要素を印加した例と、「荷重」、「真空」又は「熱」の１種類の要素を印加した例の概略図であり、図中、菱形が「熱」を、正方形が「荷重」を、三角形が「真空」を、円形が「荷重」、「真空」及び「熱」の３種類全てを印加した例を示す。

また、図３（ｂ）は、本実施形態の３種類全ての要素を印加した例と、「荷重」、「真空」及び「熱」のうちの２種類の要素を印加した例の概略図であり、菱形が「熱」及び「荷重」を、正方形が「荷重」及び「真空」を、三角形が「熱」及び「真空」を、円形が「荷重」、「真空」及び「熱」の３種類全てを印加した例を示す。

測定方法としては、先ず、図１で示したアルミニウム性の誘電性リング２３０上に、主骨格がシロキサン結合で結合され、側鎖にメチル基を有するシリコンゴムである伝熱シート及びフォーカスリングＦＲを積層して積層体を形成した。次に、ヒータを内包し、かつ、フォーカスリングＦＲを押圧する押圧力を調整可能な押圧部材を、フォーカスリングＦＲ上に、配置した。そして、各々の測定条件の調整は、「荷重」の印加は押圧部材により、「真空」の印加は図１の排気手段１３５であるターボ分子ポンプにより、「熱」の印加はヒータにより、行った。伝熱シートの熱抵抗は、フォーカスリングＦＲの温度を測定することにより算出した。

測定条件は：
「熱」；１５０℃（印加時）又は室温（印加無し）、
「荷重」；６００ｋｇｆ（印加時）又は３００ｋｇｆ（印加無し）、
「真空」；真空圧（印加時）又は大気圧（印加無し）、
とした。

プラズマ処理装置のメンテナンス性を鑑みると、６０分の貼付時間（印加時間）で、熱抵抗を安定領域、例えば２×１０^−３（ｍ^２・ｋ／ｗ）以下の値まで下げることが好ましい。ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、本実施形態の「荷重」、「真空」及び「熱」の３種類全ての要素を、少なくとも所定の時間並列に印加した実施形態では、６０分以上の保持時間では、伝熱シートＨＳの熱抵抗は飽和しており、２×１０^−３（ｍ^２・ｋ／ｗ）以下の安定領域まで下げることができた。なお、伝熱シートの熱抵抗に関する安定領域は、使用する伝熱シートの種類や装置の仕様にも依存する。しかしながら、本実施形態の「荷重」、「真空」及び「熱」の３種類全ての要素を印加する貼付方法により、６０分以内の短時間の貼付時間で、伝熱シートの熱抵抗を確実に安定領域にまで下げることができる。

一方、図３（ａ）に示す「荷重」、「真空」又は「熱」のいずれか１つの要素のみを印加した実施形態では、１８０分の保持後においても、前述の安定領域まで下げることができなかった。

また、図３（ｂ）に示す「荷重」、「真空」及び「熱」のいずれか２つの要素を印加した実施形態においても、６０分の保持後の伝熱シートＨＳの熱抵抗は、前述の安定領域まで下げることができなかった。

前述したように、プラズマ処理装置のメンテナンス性を鑑みると、６０分の貼付時間（保持時間）で、前述の安定領域まで下げることが好ましい。そのため、「荷重」、「真空」及び「荷重」のいずれか２つを印加した実施形態においても、６０分の保持後の伝熱シートＨＳの熱抵抗は十分でない。そのため、「荷重」、「真空」及び「熱」を少なくとも所定の時間並列に印加して、伝熱シートＨＳの熱抵抗を安定領域まで低下させることが好ましい。これにより、フォーカスリングＦＲの温度制御が容易となり、ウエハＷの特に周縁領域のプラズマ処理特性の再現性を改善することができる。

（伝熱シート貼付治具）
上述した本実施形態の伝熱シート貼付方法を実施することができる伝熱シート貼付治具及び伝熱シート貼付治具を使用した貼付方法の実施形態について、図を参照して説明する。

《第１の実施形態》
図４に、本実施形態に係る伝熱シート貼付治具の一例の概略構成図を示す。

第１の実施形態の伝熱シート貼付治具３００は、フォーカスリングＦＲの上面（伝熱シートＨＳと接しない側の面）に配置され、自重及び後述する差圧によりフォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳへと押圧する押圧部材３１０を有する。

押圧部材３１０は、フォーカスリングＦＲと伝熱シートＨＳとの積層方向から見た平面視で、フォーカスリングＦＲの全面を覆うように（即ち、フォーカスリングＦＲの上面全面に）形成されていることが好ましい。上述の平面視で押圧部材３１０がフォーカスリングＦＲの全面に覆われていない場合、伝熱シートＨＳをフォーカスリングＦＲへと均一に貼付できない場合がある。即ち、押圧部材３１０は、フォーカスリングＦＲの外周形状よりも大きい、例えば円板状の形状とすることができる。

また、押圧部材３１０は、内部に例えばヒータ等の加熱手段３２０を有し、加熱手段３２０により発生した熱によって、押圧部材３１０及びフォーカスリングＦＲを介して、伝熱シートＨＳを加熱することができる。即ち、加熱手段３２０は、本実施形態における「熱」を伝熱シートＨＳに印加することができる。

押圧部材３１０の材料としては、剛性が十分高く熱抵抗が小さい金属又は合金などを使用することが好ましい。また、押圧によってフォーカスリングＦＲが傷つかないように、押圧部材３１０のフォーカスリングＦＲとの接触面は、樹脂で構成されていても良い。

押圧部材３１０の上面（フォーカスリングＦＲとの当接面とは反対側の面）には、円板形状の押圧部材３１０の周方向に亘って形成されたベローズ部材３３０が接続されている。ベローズ部材３３０は、フォーカスリングＦＲ及び伝熱シートＨＳの積層方向に伸縮可能となるよう構成されており、この積層方向に対する変位に追従する。

ベローズ部材３３０は、金属等の剛性が高い材料などで形成される。

また、ベローズ部材３３０の長さは、伝熱シート貼付治具３００の設置時において、押圧部材３１０がフォーカスリングＦＲの上面に当接するよう調整することが好ましい。

ベローズ部材３３０の押圧部材３１０が接続されている端部とは逆側の端部には、伝熱シート貼付治具３００をプラズマ処理装置１００に固定するための固定手段３４０が接続されている。

固定手段３４０は、伝熱シート貼付治具３００をプラズマ処理装置１００に固定することができれば、その固定箇所には限定されないが、剛性などの観点から、チャンバ１０２の一部、例えばチャンバの側壁又は上壁に固定することが好ましい。

固定手段３４０を介して伝熱シート貼付治具３００をチャンバ１０２に固定することにより、押圧部材３１０のフォーカスリングＦＲに対する水平位置の調整を、容易に実行することができる。

次に、本発明の最も好ましい実施形態である、図４で説明した伝熱シート貼付治具３００を使用した、伝熱シートの貼付方法について、図５を参照して説明する。図５に、本実施形態に係る伝熱シート貼付方法のフロー図の一例を示す。

前述の通り、本実施形態の伝熱シートの貼付方法は、「真空」、「熱」及び「荷重」を利用する。より具体的には、本実施形態の伝熱シートの貼付方法は、（ｉ）伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程（Ｓ１００）と、（ｉｉ）伝熱シートを加熱する工程（Ｓ１２０）と、（ｉｉｉ）押圧部材でフォーカスリングを伝熱シートへと押圧する工程（Ｓ１４０）と、を含む。また、減圧する工程と加熱する工程と押圧する工程とは、少なくとも所定の時間並列に実行する、即ち、「真空」、「熱」及び「荷重」が全て印加された状態で、所定の時間保持する（Ｓ１６０）。上述の工程によって、「真空」、「熱」及び「荷重」を用いることで、伝熱シートＨＳをフォーカスリングＦＲへと密着性良く貼り付け、載置台とフォーカスリングとの間の高い熱伝達効率を達成できる。

各々の工程について、より詳細に説明する。

［減圧する工程（Ｓ１００）］
図４の伝熱シート貼付装置において、（ｉ）伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程は、例えばターボ分子ポンプである排気手段１３５により印加することにより実行される。排気手段１３５を用いた排気によって、伝熱シートＨＳが減圧雰囲気下に置かれ、伝熱シートＨＳの貼り付け時に発生する気泡を脱気することができる。

Ｓ１００の減圧する工程は、伝熱シートが所定の真空度雰囲気に曝されるまで実施される（Ｓ１１０）。なお、「真空」は、大気圧から所定の真空圧へと徐々に圧力を下げることで印加しても良いし、一気に圧力を下げることで印加しても良い。

また、第１の実施形態の伝熱シート貼付治具３００は、押付部材３１０の周方向に亘ってベローズ部材３３０が形成されている。そのため、周方向に亘って形成されたベローズ部材３３０の内周側と外周側とで、個別に圧力を制御することができる。具体的には、排気手段１３５を用いた排気によって、例えば、伝熱シートＨＳが存在するベローズ部材３３０の外周側の領域のみを真空圧力とすることができる。この時、ベローズ部材３３０の内周側の領域（押圧部材の、フォーカスリングとの当接面とは反対側の面であってベローズ部材の内周側の面を含む領域）は、大気圧のままとすることができる。

伝熱シートＨＳが存在するベローズ部材３３０の外周側の領域を真空圧とし、ベローズ部材３３０の内周側の領域を大気圧とすることにより、押圧部材３１０のフォーカスリングＦＲとの当接面と、この当接面とは反対側の面であって、ベローズ部材３３０の内周側の面と、の間で差圧が生じる。この差圧により、押圧部材３１０は、フォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳへと押しつける。

具体的には、押圧部材３１０に対して図４で示すＦ３５０の方向に押圧力が発生し、これによって、押圧部材３１０が鉛直方向下向きに移動する。この際、ベローズ部材３３０は、押圧部材３１０の鉛直方向下向きの移動に追従する。そして、押圧部材３１０は、フォーカスリングＦＲの全周面を鉛直方向下向きに押圧し、フォーカスリングＦＲは伝熱シートＨＳへと押し付けられる。

また、押圧部材３１０は、前述の差圧によってＦ３５０の方向にたわむ。そのため、押圧部材でフォーカスリングを内周側から外周側にかけて伝熱シートへと押圧することができる。そのため、貼付時に気泡が発生することを抑制でき、また、貼付時に発生した気泡を、フォーカスリングＦＲの外周側へと押し出すように除去することができる。即ち、フォーカスリングＦＲに伝熱シートＨＳを貼り付ける際に発生し得る気泡を、確実に除去することができる。

即ち、第１の実施形態に係る伝熱シート貼付治具３００は、真空圧と大気圧の差圧を利用することで、「真空」の印加時に、同時に「荷重」を印加することができる。より具体的には、（ｉ）伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程（「真空」の印加）と、（ｉｉｉ）押圧部材でフォーカスリングを伝熱シートへと押圧する工程（「荷重」の印加）と、を同時に実行することができる。

「荷重」の大きさ（程度）の調整は、ベローズ部材３３０を配置する位置を変更することによって調整することができる。具体例として、ベローズ部材３３０の外周側の真空度が十分に高く、ベローズ部材３３０の内周側の圧力が大気圧である場合、フォーカスリングＦＲの中心からφ２７２ｍｍの位置にベローズ部材３３０を配置することにより、伝熱シートＨＳに約６００ｋｇｆの荷重を印加することができる。

［加熱する工程（Ｓ１２０）］
第１の実施形態において、（ｉｉ）伝熱シートを加熱する工程（「熱」の印加）は、加熱手段３２０により伝熱シートＨＳを加熱することで実施することができる。加熱手段３２０により発生した熱によって、押圧部材３１０及びフォーカスリングＦＲを介して、伝熱シートＨＳを加熱することができる。しかしながら、伝熱シートＨＳを加熱することができれば、第１の実施形態の加熱手段３２０の構成に限定されない。

Ｓ１２０の加熱する工程により、伝熱シートは所定の温度まで加熱される（Ｓ１３０）。前述したように、例えば、伝熱シートの側鎖が切断する温度以上であって、伝熱シートの主鎖が切断する温度以下の温度まで加熱される。加熱する際の加熱速度（加熱レート）については、特に限定はなく、当業者が適宜選択することができる。

［押圧する工程（Ｓ１４０）］
第１の実施形態においては、前述した通り、減圧する工程が押圧する工程を兼ねることが可能な構成であり、「真空」と「荷重」の印加を同時に実行することができる。しかしながら、前述の差圧により所定の荷重が得られない場合、押圧力を調節可能に構成された図示しない押圧力調節手段により、追加の荷重を発生させても良い。

押圧による押圧力は、伝熱シートＨＳに所定の荷重が印加されるまで増大される（Ｓ１５０）。荷重を印加する際の荷重印加速度については、特に制限はなく、当業者が適宜選択することができる。

［保持（Ｓ１６０）］
Ｓ１１０、Ｓ１３０及びＳ１５０で所定の真空度、温度及び荷重が得られた後は、その状態で所定の時間保持される。

なお、図５のフロー図においては、「真空」、「熱」及び「荷重」をこの順番で印加したが、本発明はこの点において限定されず、「真空」、「熱」及び「荷重」を印加する順番は如何なる順番であっても良い。即ち、Ｓ１００（及びＳ１１０）、Ｓ１２０（及びＳ１３０）、Ｓ１４０（及びＳ１５０）を実施する順番は、如何なる順番であっても良い。「真空」、「熱」及び「荷重」が少なくとも所定の時間、例えば６０分、並列に印加された状態で保持することで、密着性良く伝熱シートを貼り付けることができる。

以上、第１の実施形態の伝熱シート貼付治具は、「荷重」、「真空」及び「熱」を利用して、伝熱シートＨＳを貼り付けることができる。これによって、伝熱シートを密着性良く貼り付け、載置台とフォーカスリングとの間の高い熱伝達効率を達成することができる。また、第１の実施形態の伝熱シート貼付治具を用いた「真空」の印加時には、大気圧と真空圧との差圧を利用することにより、「真空」と「荷重」を同時に効率良く印加することができる。

《第２の実施形態》
図６に、本実施形態に係る伝熱シート貼付治具の他の例の概略構成図を示す。

本実施形態の伝熱シート貼付治具４００は、フォーカスリングＦＲの上面に配置され、フォーカスリングＦＲを伝熱シートＨＳへと押圧する押圧部材４１０を有する。

押圧部材４１０は、リング状のフォーカスリングＦＲの上面全面に形成されており、例えば円板状の形状とすることができる。また、押圧部材４１０は、内部に例えばヒータなどの加熱手段４２０を有し、加熱手段４２０により発生した熱によって、押圧部材４１０及びフォーカスリングＦＲを介して、伝熱シートＨＳを加熱することができる。

押圧部材４１０の材料としては、第１の実施形態の押圧部材３１０と同様のものを使用することができる。

また、伝熱シート貼付治具４００は、固定手段４４０を有し、押圧部材４１０は、固定手段４４０により、例えば載置台２００に固定されている。

また、伝熱シート貼付治具４００は、押圧部材４１０による押圧力を調節可能に構成された押圧力調節手段４５０を有する。第２の実施形態の伝熱シート貼付治具を用いた（ｉｉｉ）押圧部材でフォーカスリングを伝熱シートへと押圧する工程は、押圧力調節手段４５０で押圧力を調整することによって実行することができる。

押圧力調節手段４５０としては、例えばネジ部材などを使用することができ、ネジ部材のねじ込み距離を適宜調整することで、所定の押圧力で、伝熱シートＨＳに「荷重」を印加することができる。即ち、第２の実施形態においては、押圧部材４１０のフォーカスリングＦＲへの機械的な押圧によって「荷重」を印加する構成を有する。

また、第２の実施形態において、（ｉｉ）伝熱シートを加熱する工程（「熱」の印加）は、第１の実施形態と同様、加熱手段４２０により実施することができる。加熱手段４２０により発生した熱によって、押圧部材４１０及びフォーカスリングＦＲを介して、伝熱シートＨＳを加熱することができる。

第２の実施形態において、（ｉ）伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程は、例えば排気部１３５を使用して、チャンバ１０２内全体を減圧することにより実行される。

即ち、第１の実施形態と第２の実施形態とでは、系内全体を真空圧にするか否かなどの点で異なる。差圧を利用して「真空」及び「荷重」を同時に印加した第１の実施形態と対照的に、第２の実施形態においては、押圧部材４１０のフォーカスリングＦＲへの機械的な押圧によって「荷重」を印加する。

以上、第２の実施形態の伝熱シート貼付治具は、第１の実施形態と同様、「荷重」、「真空」及び「熱」を利用して、伝熱シートＨＳを貼付するためのものである。荷重」、「真空」及び「熱」を少なくとも所定の時間並列に利用することによって、伝熱シートを密着性良く貼り付け、載置台とフォーカスリングとの間の高い熱伝達効率を達成することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

１００プラズマ処理装置
１０２チャンバ
１２０上部電極
１２２絶縁材
１２３吐出孔
１２４電極板
１２５電極支持体
１２６ガス導入口
１２７ガス供給管
１２８バルブ
１２９マスフローコントローラ
１３０処理ガス供給源
１３１搬出入口
１３４排気管
１３５排気部
１４０電力供給装置
１４２第１高周波電源
１４３第１整合器
１４４第２高周波電源
１４５第２整合器
２００載置台
２１０絶縁板
２１２絶縁壁
２２０サセプタ
２２２静電チャック
２２４電極
２３０誘電性リング
２４０ガス通路
３００，４００伝熱シート貼付治具
３１０，４１０押圧部材
３２０，４２０加熱手段
３３０ベローズ部材
３４０，４４０固定手段
４５０押圧力調節手段

Claims

プラズマ処理装置の伝熱シート載置部上に載置された伝熱シートに、円板形状の押圧部材でフォーカスリングを押しつけて、前記フォーカスリングに前記伝熱シートを貼付する伝熱シート貼付方法であって、
前記伝熱シートが減圧雰囲気下に置かれるよう減圧する工程と、
前記伝熱シートを加熱する工程と、
前記押圧部材で前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧する工程と、
を少なくとも所定の時間並列に実行し、
前記押圧する工程では、前記押圧部材の前記フォーカスリングとの当接面とは反対側の面から、前記押圧部材の周方向に亘って形成された伸縮可能なベローズ部材を介して、前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧するものであり、
前記ベローズ部材を配置する位置を変更することによって、前記フォーカスリングを前記伝熱シートへ押圧する荷重の大きさを調整する、
伝熱シート貼付方法。
前記プラズマ処理装置は前記減圧する工程を実行する排気手段を有し、
前記ベローズ部材は、前記排気手段から気密となる固定手段によって、前記プラズマ処理装置に固定され、
前記減圧する工程において、前記排気手段を作動させることにより、前記押圧部材の前記フォーカスリングとの当接面と前記ベローズ部材と前記押圧部材と前記固定手段と前記プラズマ処理装置とで囲まれる第１の領域の内圧を真空圧にし、前記第１の領域の内圧と、前記反対側の面と前記ベローズ部材と前記押圧部材と前記固定手段と前記プラズマ処理装置とで囲まれる第２の領域の内圧と、の間で圧力差を生じさせ、前記圧力差によって、前記押圧部材で前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧する工程を実行する、
請求項１に記載の伝熱シート貼付方法。
円板形状の前記押圧部材の径方向の所望の位置に前記ベローズ部材を接続することによって、所望の圧力で、前記フォーカスリングを前記伝熱シートへと押圧する、
請求項１又は２に記載の伝熱シート貼付方法。
前記圧力差によって、前記押圧部材を前記フォーカスリングと前記伝熱シートとの積層方向にたわませ、前記押圧部材で前記フォーカスリングを内周側から外周側にかけて前記伝熱シートへと押圧する、
請求項２に記載の伝熱シート貼付方法。
前記押圧部材は、前記伝熱シートを加熱する加熱手段を有し、
前記加熱手段により前記加熱する工程を実行する、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の伝熱シート貼付方法。
前記加熱する工程では、前記伝熱シートの側鎖を切断する温度よりも高い温度、かつ、前記伝熱シートの主鎖を切断する温度よりも低い温度に、前記伝熱シートを加熱する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の伝熱シート貼付方法。
前記伝熱シートはウエハの周囲を囲むように載置される円環状の形状であり、
前記フォーカスリングは、前記プラズマ処理装置によるプラズマ処理時において前記伝熱シートがプラズマに曝されないように、伝熱シートを覆っている、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の伝熱シート貼付方法。