JPH01200625A

JPH01200625A - 半導体ウェーハ処理装置

Info

Publication number: JPH01200625A
Application number: JP63023903A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekine; 誠関根; Takuhiro Hasegawa; 長谷川　巧宏
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1989-08-11

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、各種半導体装置の製造に用いられ、る半導体
ウェーハ処理装置に係り、特にプラズマを生成する処理
容器内での静電チャック電極を用いた基板支持部の構造
の改良に関する。

（従来の技術）近年、半導体集積回路の発展は目覚ましく、サブミクロ
ン寸法のＬＳＩも試作されている。−方生産性を向上さ
せるため、Ｓｉウェーハは大口径化が進み、６インチ、
８インチなどのウェーハが主流になる日も近い。従来の
エツチング工程では、小さい径のウェーハを大きい処理
チャンバを持つエツチング装置で一度にたくさん処理す
ることが可能であった。しかし大口径のウェーハを一つ
のチャンバで数多く処理して均一性、再現性を損わない
ようにすることは容易ではない。そのためウェーハを一
枚ずつ処理する枚葉式エツチング装置が多く開発されて
いる。この枚葉式エツチング装置で生産性を高めるため
には、高いエツチング速度を与える・ことが必要である
。反応性ガスのイオンを照射してエツチングを行う反応
性イオンエツチングはそのための有効な方法として、最
近多用されている。この方法で高いエツチング速度を得
るためには、電極に印加するＲＦ電力を高める等して高
密度プラズマを生成し、大量のイオンを照射する。その
結果、ウェーハには多くのＲＦ雷電流流れ、温度上昇は
免れない。エツチング・マスクに用いられるフォトレジ
ストは熱に弱く、また耐熱性のあるマスクを使用したと
しても昇温によりエツチング特性は大きく変化する。従
ってウェーハを十分に冷却することが重要になる。つ工
−ハを冷却するためには、内部に冷却水を流した電極を
用いて、この電極表面にウェーハを密着させなければな
らない。ウェーハを電極に密着させる方法としては、ウ
ェーハ周辺部をツメ等で押える方法があるが、これはプ
ラズマを乱したり、ツメ自体が昇温しで新たな熱源とな
る、等の問題がある。そこで、静電気力を利用してウェ
ーハを電極に密着させる静電チャックが用いられる。静
電チャック電極は薄い金属箔の表裏に薄い絶縁膜を接着
して作られ、カソード電極上に固定される。

静電チャック電極は、高電圧が印加されるため何回も使
用している間に絶縁耐圧が劣化してリークを起こす。こ
のためカソード電極から剥がして交換できるように、従
来はこれを粘着剤によりカソード電極に固定していた。

ところが粘着剤は、−時的暫定的な固定用に用いられる
ものであるために、通常有機溶剤が使用後も含まれたま
まで固化しない。従って、真空中ではこの−Ｕ機溶剤や
気泡が膨張して、静電チャック電極を剥がす方向に力が
働く。この結果静電チャック電極とカソード電極との密
着性が低下し、ウェーハからカソード電極までの熱伝導
効率が徐々に低下する。これは、ウェーハの冷却が十分
に行われなくなることを意味する。

（発明が解決しようとする課ＷｆＪ）以上のように従来のドライエツチング装置等に用いられ
る静電チャック電極は、カソード電極に対する密着性が
十分ではなく、従ってウェーハを確実に冷却することが
できない、という問題があった。

本発明は、この様な問題を解決した半導体つ工−ハ処理
装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明にかかる半導体ウェーハ処理装置は、真空容器内
にプラズマを生成するための互いに対向する第１．第２
の平板電極を有し、その第１の平板電極上に静電チャッ
ク電極を用いて半導体ウェーハを保持する、という基本
構成を有する。この様な処理装置において本発明では、
第１の電極を、その表面プレート部が取外し可能で、こ
の表面プレート部の裏面に冷却媒体が流れる空間を有す
る構造とし、且つ静電チャック電極をその表面プレート
部に接着固定したことを特徴とする。

（作用）本発明によれば、静電チャック電極をプラズマ生成用の
電極の表面プレート部と一体化しで、静電チャック電極
が劣化した時には表面ブレード部ごと交換できるように
しているから、静電チャック電極そのものを粘着剤で一
時的に固定して交換可能とした場合と異なり、有機溶剤
や気泡の膨張がない状態として、静電チャック電極の剥
がれを確実に防止することができる。これにより、プラ
ズマ中での被処理ウェーハを確実に冷却することができ
、ウェーハ処理の信頼性、再現性を向にすることができ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、一実施例のドライエツチング装置の概略構成
を示し、第２図はその要部拡大図である。１は真空容器
であり、反応性ガス導入口２と排気口３を有する。真空
容器１には、プラズマを生成するための相対向する第１
．第２の平板電極４．５が設けられている。第２の平板
電極５は実質的に容器の上部蓋を構成するもので、絶縁
リングを介して上端に取付けられている。第２の平板電
極５の大気側には、電磁石または永久磁石からなる磁界
発生装置８が設置されている。これは、第２の平板電極
４の表面付近に電極と平行な磁界を形成するもので、第
１．第２の電極４，５間で放電を起こした時にこの磁界
によってマグネトロン放電を起こし、これにより高密度
プラズマを生成しようとするものである。第１の平板電
極４は、絶縁体６により容器から電気的に絶縁されてい
る。

容器１および上部の第２の平板電極５を接地して、第１
の平板電極４にはＲＦ電源１０からのＲＦ電力を整合回
路１１を介して印加するようになっている。

第１の平板電極４は、第２図の拡大図から明らかなよう
に、表面プレート部４１とその下の凹型部４２によって
内部に冷却媒体を流す空間１５を形成しており、表面プ
レート部４１は取り外し自在に構成されている。そして
この表面プレート部４１に静電チャック電極７は接着剤
により一体的に固定されている。より具体的に説明すれ
ば、静電チャック電極７は、第２図のＡ部を拡大した第
３図に示されるように、熱伝導の良好な銅等の金属箔７
、をポリイミド樹脂フィルムなどの絶縁膜７２で覆った
構造を有する。このような静電チャック電極７は、ＡＪ
！、Ｃｕ等により形成された第１の平板電極４の表面プ
レート部４１上にエポキシ樹脂系接着剤を用いてホット
プレスにより強固に固定される。そしてこの静電チャッ
ク電極７上に肢処理半導体ウェーハ９が裁置される。

静電チャック電極７は、ウェーハ載置部分が円板状をな
し、その金属箔７１に直流高電圧を印加するための同様
の構造のリード部（図では省略）を有する。このリード
部は第２の電極４の表面から側面を通って外部に導出さ
れ、容器１外部の直流電源１２から所定の直流電圧を印
加できるようになっている。第２の平板電極４の下には
、冷却媒体空間１５に通じる冷却用バイブ１７が接続さ
れていて、ＲＦ電力はこの冷却用バイブ１７を介して第
２の平板電極４に与えられる。

静電チャック電極７が固定された第２の平板電極４の周
囲には、電極表面をプラズマから保護するために絶縁保
護膜１６が被覆されている。これは、第２の平板電極４
が熱伝導および電気伝導を考慮してＡＩ！またはＣｕ等
により構成されるが、これらの金属材料はドライエツチ
ングに用いられる反応性ガスによりエツチングされ易い
からである。具体的にこの保護膜１６には、耐エツチン
グ性の高い石英やアルミナ、或いはウェーハを汚染する
心配の少ない窒化シリコン、炭化シリコン等のセラミッ
クス、或いはポリイミドなどの有機樹脂が用いられる。

そして好ましくは、第３図に示されるように保護膜１６
がウェーハ９とオーバーラツプするようにして、第１の
平板電極４が直接プラズマに晒されないようにする。

半導体ウェーハ９と第２の平板電極４の間は、静電チャ
ックにより吸着した後にも、ミクロにみると第４図に示
すようにそれぞれの面に凹凸があるため、完全に密着す
る訳ではない。そこでこの実施例では、このウェーハ９
と静電チャック電極７の゛間隙部に数ｔｏｒｒ程度のガ
スを導入するように、外部のガス導入装置１３および排
気装置１４を連結している。排気装置１４は、ウェーハ
９の裏面のガス圧力を、容器内真空度に影響を与えない
程度の一定値に保つために設けられている。この様にウ
ェーハ裏面にガスを導入することによって、隙間がある
ことによる熱伝導率の低下を補償して、高い熱伝導率を
得ることができるようになっている。

この様な構成として、ドライエツチング工程は所定の反
応性ガスをガス導入口２から一定流量で導入した後、排
気口３から排気しながら一定圧力を保ち、ＲＦ電力によ
り二つの平板電極４，５間に高周波放電を起こし、反応
性プラズマを生成して行われる。このとき静電チャック
電極７には、１．５〜３ｋＶの直流高電圧が印加される
。電極間にプラズマが生成されるとこのプラズマを介し
てウェーハ９と第２の平板電極５間の導通がとれ、その
結果ウェーハ９と静電チャック電極７の内部金属箔間に
直流高電圧が印加されて、静電チャックが作用すること
になる。複数回の使用により静電チャック電極が劣化し
た場合には、これを第２の平板電極４の表面プレート部
４１ごと取外して交換する。

こうしてこの実施例によれば、粘着剤により静電チャッ
ク電極を取外し可能に平板電極に張付ける従来法と異な
り、静電チャック電極は平板電極の表面プレート部と一
体化されているかろ、変形や熱伝導率の変化がほとんど
ない。このためウェーハの冷却効率は高くしかも安定し
ており、エツチング工程の信頼性、再現性が高いものと
なる。

また静電チャック電極の粘着剤による張替え作業は習熟
を要し、また寿命が短いために頻繁に張替えなければな
らないのに対し、この実施例では交換作業が楽であり、
しかも交換頻度が少なくて済む。

本発明は上記実施例に限られるものではない。

例えば実施例では、ドライエツチング装置を説明したが
、プラズマＣＶＤ装置等、同様の条件下でウェーハ処理
を行う他の装置にも本発明を適用することが可能である
。

［発明の効果］以上述べたように本発明によれば、静電チャック電極部
を改良して信頼性、再現性の高いプラズマ処理を可能と
した半導体ウェーハ処理装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のドライエツチング装置の概
略構成を示す図、第２図はその要部構成を拡大して示す
図、第３図は更に第２図の一部を拡大して示す図、第４
図はウェーハと静電チャック電極の接触部を拡大して示
す図である。１・・・真空容器、２・・・ガス導入口、３・・・排気
口、４・・・第１の平板電極、４□・・・表面プレート
部、４□・・・凹型部、５・・・第２の平板電極、６・
・・絶縁体、７・・・静電チャック電極、７１・・・金
属箔、７２・・・絶縁膜、８・・・磁界発生装置、９・
・・半導体ウェーハ、１０・・・ＲＦ主電源１１・・・
整合回路、１２・・・直流電源、１３・・・ガス導入装
置、１４・・・排気装置、１５・・・冷却媒体空間、１
６・・・保護膜、１７・・・冷却バイブ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

　真空容器と、この真空容器内に互いに対向させて配置
されたプラズマを生成するための第１、第２の平板電極
と、第１の平板電極上に被処理半導体ウェーハを保持す
るために配置された静電チャック電極とを備えた半導体
ウェーハ処理装置において、前記第１の電極は、表面プ
レート部が取外し可能に構成されており、この表面プレ
ート部の裏面に冷却媒体を流す空間を有し、前記静電チ
ャック電極は前記表面プレート部に接着固定されている
ことを特徴とする半導体ウェーハ処理装置。