JPH0622213B2 - 試料の温度制御方法及び装置 - Google Patents
試料の温度制御方法及び装置Info
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- JPH0622213B2 JPH0622213B2 JP58222046A JP22204683A JPH0622213B2 JP H0622213 B2 JPH0622213 B2 JP H0622213B2 JP 58222046 A JP58222046 A JP 58222046A JP 22204683 A JP22204683 A JP 22204683A JP H0622213 B2 JPH0622213 B2 JP H0622213B2
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- gas
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
Landscapes
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、試料の温度制御方法及び装置に係り、特に基
板の温度を制御するものに好適な試料の温度制御方法及
び装置に関するものである。
板の温度を制御するものに好適な試料の温度制御方法及
び装置に関するものである。
試料を真空処理、例えば、プラズマを利用して処理（以
下、プラズマ処理と略）する装置、例えば、ドライエッ
チング装置の重要な用途の一つに半導体集積回路等の微
小固体素子の製造における微細パターンの形成がある。
この微細パターンの形成は、通常、試料である半導体基
板（以下、基板と略）の上に塗布したレジストと呼ばれ
る高分子材料に紫外線を露光，現像して描いたパターン
をマスクとしてドライエッチングにより基板に転写する
ことで行われている。
下、プラズマ処理と略）する装置、例えば、ドライエッ
チング装置の重要な用途の一つに半導体集積回路等の微
小固体素子の製造における微細パターンの形成がある。
この微細パターンの形成は、通常、試料である半導体基
板（以下、基板と略）の上に塗布したレジストと呼ばれ
る高分子材料に紫外線を露光，現像して描いたパターン
をマスクとしてドライエッチングにより基板に転写する
ことで行われている。
このような基板のドライエッチング時には、プラズマと
の化学反応熱やプラズマ中のイオンまたは電子などの衝
撃入射エネルギによりマスク及び基板が加熱される。従
って、十分な放熱が得られない場合、即ち、基板の温度
が良好に制御されない場合は、マスクが変形，変質し正
しいパターンが形成されなくなったり、ドライエッチン
グ後の基板からのマスクの除去が困難となってしまうと
いった不都合を生じる。そこで、これら不都合を排除す
るため、次のような技術が従来より種々慣用・提案され
ている。以下、これら従来の技術について説明する。
の化学反応熱やプラズマ中のイオンまたは電子などの衝
撃入射エネルギによりマスク及び基板が加熱される。従
って、十分な放熱が得られない場合、即ち、基板の温度
が良好に制御されない場合は、マスクが変形，変質し正
しいパターンが形成されなくなったり、ドライエッチン
グ後の基板からのマスクの除去が困難となってしまうと
いった不都合を生じる。そこで、これら不都合を排除す
るため、次のような技術が従来より種々慣用・提案され
ている。以下、これら従来の技術について説明する。
従来技術の第１例としては、例えば、特公昭５６−５３
８５３号公報に示されているように、高周波電源の出力
が印加される試料台を水冷し、該試料台上に被加工物質
を誘電体膜を介して載置し、試料台の直流電圧を印加す
ることでプラズマを介して誘電体膜に電位差を与え、こ
れにより生じる静電吸着力によって被加工物質を試料台
に吸着させ、被加工物質と試料台との間の熱抵抗を減少
させて被加工物質を効果的に冷却するものがある。
８５３号公報に示されているように、高周波電源の出力
が印加される試料台を水冷し、該試料台上に被加工物質
を誘電体膜を介して載置し、試料台の直流電圧を印加す
ることでプラズマを介して誘電体膜に電位差を与え、こ
れにより生じる静電吸着力によって被加工物質を試料台
に吸着させ、被加工物質と試料台との間の熱抵抗を減少
させて被加工物質を効果的に冷却するものがある。
本第１例の従来技術では、上記のように被加工物質と試
料台とを静電吸着により実質的に密着させても、微視的
にみれば、完全な平面と成っていないので、まだ被加工
物質と試料台との間の接触部分は少なく、微小な間隙を
沢山有している。また、この間隙には、プロセスガスが
入り込み、このガスは、熱抵抗となる。一般のドライエ
ッチング装置では、通常０．１Torr程度のプロセスガス
圧によって被加工物質をエッチング処理しており、被加
工物質と誘電体膜との間の間隙はプロセスガスの平均自
由行路長より小さくなるため、静電吸着力による隙間の
減少は、熱抵抗の点からはほとんど変わらず、接触面積
が増加した分だけ効果が上がることになる。したがっ
て、被加工物質と試料台との間の熱抵抗を減少させ被加
工物質をより効果的に冷却するためには、大きな静電吸
着力を必要とする。このため、このような技術では、次
のように問題があった。
料台とを静電吸着により実質的に密着させても、微視的
にみれば、完全な平面と成っていないので、まだ被加工
物質と試料台との間の接触部分は少なく、微小な間隙を
沢山有している。また、この間隙には、プロセスガスが
入り込み、このガスは、熱抵抗となる。一般のドライエ
ッチング装置では、通常０．１Torr程度のプロセスガス
圧によって被加工物質をエッチング処理しており、被加
工物質と誘電体膜との間の間隙はプロセスガスの平均自
由行路長より小さくなるため、静電吸着力による隙間の
減少は、熱抵抗の点からはほとんど変わらず、接触面積
が増加した分だけ効果が上がることになる。したがっ
て、被加工物質と試料台との間の熱抵抗を減少させ被加
工物質をより効果的に冷却するためには、大きな静電吸
着力を必要とする。このため、このような技術では、次
のように問題があった。
(1) 被加工物質が試料台から離脱しにくくなるため、
エッチング処理が終了した被加工物質の搬送に時間を要
したり、被加工物質をいためたりする。
エッチング処理が終了した被加工物質の搬送に時間を要
したり、被加工物質をいためたりする。
(2) 大きな静電吸着力を生じるためには、誘電体膜と
被加工物質との間に大きな電位差を与える必要がある
が、しかし、この電位差が大きくなれば、被加工物質、
すなわち、基板内の素子に対するダメージが大きくなる
ため、歩留まりが悪くなり、集積回路の集積度が高まる
につれて要求が高まっている薄いゲート膜の微細加工で
は、差上に歩留まりが悪くなる。
被加工物質との間に大きな電位差を与える必要がある
が、しかし、この電位差が大きくなれば、被加工物質、
すなわち、基板内の素子に対するダメージが大きくなる
ため、歩留まりが悪くなり、集積回路の集積度が高まる
につれて要求が高まっている薄いゲート膜の微細加工で
は、差上に歩留まりが悪くなる。
従来技術の第２例としては、例えば、特開昭５７−１４
５３２１号公報に示されているように、ウェーハの裏面
より気体ガスを吹き付けて、ウェーハを気体ガスにより
直接冷却するものがある。
５３２１号公報に示されているように、ウェーハの裏面
より気体ガスを吹き付けて、ウェーハを気体ガスにより
直接冷却するものがある。
本第２例の従来技術では、ヘリウムガス（以下、ＧHeと
略）のように熱伝導性の優れた気体ガスを用いること
で、ウェーハの冷却効率を向上させることができる。し
かしながら、このような技術では、次のような問題があ
った。
略）のように熱伝導性の優れた気体ガスを用いること
で、ウェーハの冷却効率を向上させることができる。し
かしながら、このような技術では、次のような問題があ
った。
(1) 気体ガスがウェーハの冷却面側にとどまらずエッ
チング室内に多量に流れ込むため、ＧHeのように不活性
ガスでもプロセスに与える影響は大きく、したがって、
すべてのプロセスに使用することができない。
チング室内に多量に流れ込むため、ＧHeのように不活性
ガスでもプロセスに与える影響は大きく、したがって、
すべてのプロセスに使用することができない。
従来技術の第３例としては、例えば、Ｅ．Ｊ．Egerton
他，Solid State Technology,Vol.２５，No.８，Ｐ８４
〜８７（１９８２−８）に示されているように、水冷さ
れた試料台である電極と該電極に載置され機械的クラン
プ手段で外周辺を電極に押圧されて固定された基板との
間に、圧力が６Torr程度のＧHeを流通させて、電極と基
板との間の熱抵抗を減少させ、これにより基板を効果的
に冷却するものがある。
他，Solid State Technology,Vol.２５，No.８，Ｐ８４
〜８７（１９８２−８）に示されているように、水冷さ
れた試料台である電極と該電極に載置され機械的クラン
プ手段で外周辺を電極に押圧されて固定された基板との
間に、圧力が６Torr程度のＧHeを流通させて、電極と基
板との間の熱抵抗を減少させ、これにより基板を効果的
に冷却するものがある。
本第３例の従来技術では、基板の外周辺をクランプによ
って固定しても、ＧHeの真空処理室内への流出は避けら
れず、したがって上記した第２の従来技術での問題点と
同様の問題を有し、更に次のような問題をも有してい
る。
って固定しても、ＧHeの真空処理室内への流出は避けら
れず、したがって上記した第２の従来技術での問題点と
同様の問題を有し、更に次のような問題をも有してい
る。
(1) 機械的クランプ手段により基板の外周辺を押圧し
て、基板を電極に固定するため、基板は、流通するＧHe
のガス圧により周辺支持状態で中高で凸状に変形する。
このため、基板の裏面と電極との間の隙間量が大きくな
り、これに伴って基板と電極との熱伝導特性が悪化す
る。このため、基板の冷却を充分効果的に行うことがで
きない。
て、基板を電極に固定するため、基板は、流通するＧHe
のガス圧により周辺支持状態で中高で凸状に変形する。
このため、基板の裏面と電極との間の隙間量が大きくな
り、これに伴って基板と電極との熱伝導特性が悪化す
る。このため、基板の冷却を充分効果的に行うことがで
きない。
(2)電極に基板の外周辺を押圧して固定する機械的クラ
ンプ手段が設けられているため、基板内の素子製作面積
が減少すると共に、プラズマの均一性が阻害され、ま
た、機械的クランプ手段の動作時に、機械的クランプ手
段に付着した反応生成物が機械的クランプ手段から脱落
して、塵埃の発生する危険性があり、更に、基板搬送が
極めて複雑となり、その結果、装置が大型化すると共に
信頼性が低下する。
ンプ手段が設けられているため、基板内の素子製作面積
が減少すると共に、プラズマの均一性が阻害され、ま
た、機械的クランプ手段の動作時に、機械的クランプ手
段に付着した反応生成物が機械的クランプ手段から脱落
して、塵埃の発生する危険性があり、更に、基板搬送が
極めて複雑となり、その結果、装置が大型化すると共に
信頼性が低下する。
このように、上記これらの従来技術は、試料の効果的な
冷却、及び基板裏面に流すガスのプロセスに与える影響
等の点において、充分配慮されていなかった。
冷却、及び基板裏面に流すガスのプロセスに与える影響
等の点において、充分配慮されていなかった。
本発明の目的は、真空処理される試料の温度を効果的に
制御でき、プロセスに与える伝熱ガスの影響を少なくで
きる試料の温度制御方法及び装置を提供することにあ
る。
制御でき、プロセスに与える伝熱ガスの影響を少なくで
きる試料の温度制御方法及び装置を提供することにあ
る。
本発明は、真空処理される試料の被処理面の反対面であ
る裏面内であって、少くとも該試料の外周辺の面部分
と、該外周辺よりも試料中心方向に離間した位置の面部
分とを試料台に吸着保持させ、前記試料の裏面と前記試
料台との間であって前記吸着保持された面部分以外の間
隙に伝熱ガスをガス供給手段で供給することにより、伝
熱ガスのガス圧による試料の変形を防止して密着保持さ
れた試料の裏面と試料台との間隙量の増大を抑制し、真
空下での試料の温度を効果的に制御すると共に、伝熱ガ
スの真空処理室内への流出を抑制して、プロセスに与え
る伝熱ガスの影響を少なくするものである。
る裏面内であって、少くとも該試料の外周辺の面部分
と、該外周辺よりも試料中心方向に離間した位置の面部
分とを試料台に吸着保持させ、前記試料の裏面と前記試
料台との間であって前記吸着保持された面部分以外の間
隙に伝熱ガスをガス供給手段で供給することにより、伝
熱ガスのガス圧による試料の変形を防止して密着保持さ
れた試料の裏面と試料台との間隙量の増大を抑制し、真
空下での試料の温度を効果的に制御すると共に、伝熱ガ
スの真空処理室内への流出を抑制して、プロセスに与え
る伝熱ガスの影響を少なくするものである。
試料を真空処理、例えば、プラズマ処理する装置として
は、ドライエッチング装置，プラズマＣＶＤ装置，スパ
ッタ装置等があるが、ここでは、ドライエッチング装置
を例にとり本発明の実施例を説明する。
は、ドライエッチング装置，プラズマＣＶＤ装置，スパ
ッタ装置等があるが、ここでは、ドライエッチング装置
を例にとり本発明の実施例を説明する。
以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説
明する。
明する。
第１図にドライエッチング装置の概略構成を示す。真空
処理室10の、この場合、底壁には、絶縁体11を介して試
料台である下部電極20が電気絶縁されて気密に設けられ
ている。真空処理室10には、放電空間30を有し下部電極
20と上下方向に対向して上部電極40が内設されている。
処理室10の、この場合、底壁には、絶縁体11を介して試
料台である下部電極20が電気絶縁されて気密に設けられ
ている。真空処理室10には、放電空間30を有し下部電極
20と上下方向に対向して上部電極40が内設されている。
試料である基板５０の被処理面の反対面である裏面に対
応する下部電極20の表面には、絶縁物60が埋設されてい
る。また、下部電極20には、伝熱ガスの供給路を形成す
る溝21が形成されている。絶縁物60と溝21については、
第２図および第３図を用いて詳細に後述する。下部電極
20には、溝21と連通してガス供給路23a とガス排出路23
b とが形成されている。また、下部電極20内には、冷媒
流路22が形成されている。下部電極20には、冷媒流路22
と連通して冷媒供給路24a と冷媒排出路24b とが形成さ
れている。
応する下部電極20の表面には、絶縁物60が埋設されてい
る。また、下部電極20には、伝熱ガスの供給路を形成す
る溝21が形成されている。絶縁物60と溝21については、
第２図および第３図を用いて詳細に後述する。下部電極
20には、溝21と連通してガス供給路23a とガス排出路23
b とが形成されている。また、下部電極20内には、冷媒
流路22が形成されている。下部電極20には、冷媒流路22
と連通して冷媒供給路24a と冷媒排出路24b とが形成さ
れている。
ガス供給路23a には、ガス源（図示省略）に連結された
導管70a が連結され、ガス排出路23b には、導管70b の
一端が連結されている。導管70a には、マスフローコン
トローラ（以下、ＭＦＣと略）71が設けられ、導管70b
には調整バルブ72が設けられている。導管70b の他端
は、真空処理室10と真空ポンプ80とを連結する排気用の
導管12に合流連結されている。冷媒供給路24a には、冷
媒源（図示省略）に連結された導管90a が連結され、冷
媒排出路24b には、冷媒排出用の導管90b が連結されて
いる。
導管70a が連結され、ガス排出路23b には、導管70b の
一端が連結されている。導管70a には、マスフローコン
トローラ（以下、ＭＦＣと略）71が設けられ、導管70b
には調整バルブ72が設けられている。導管70b の他端
は、真空処理室10と真空ポンプ80とを連結する排気用の
導管12に合流連結されている。冷媒供給路24a には、冷
媒源（図示省略）に連結された導管90a が連結され、冷
媒排出路24b には、冷媒排出用の導管90b が連結されて
いる。
下部電極20には、マッチングボックス100 を介して高周
波電源101 が接続されると共に、高周波遮断回路102 を
介して直流電源103 が接続されている。なお、真空処理
室10，高周波電源101 および直流電源103 はそれぞれ接
地されている。
波電源101 が接続されると共に、高周波遮断回路102 を
介して直流電源103 が接続されている。なお、真空処理
室10，高周波電源101 および直流電源103 はそれぞれ接
地されている。
また、上部電極40には、放電空間30に開口する処理ガス
放出孔（図示省略）と該処理ガス放出孔に連通する処理
ガス流路（図示省略）とが形成されている。処理ガス流
路には、処理ガス供給装置（図示省略）に連結された導
管（図示省略）が連結されている。
放出孔（図示省略）と該処理ガス放出孔に連通する処理
ガス流路（図示省略）とが形成されている。処理ガス流
路には、処理ガス供給装置（図示省略）に連結された導
管（図示省略）が連結されている。
次に、第１図の下部電極20の詳細構造例を第２図，第３
図により説明する。
図により説明する。
第２図、第３図で、第１図に示したガス供給路23a は、
この場合、導管25a で形成され、導管25a は、この場
合、下部電極20の基板載置位置中心を軸心として上下動
可能に設けられている。導管25a 外側には、第１図に示
したガス排出路23b を形成して導管25b が配設されてい
る。導管25b の外側には、第１図に示した冷媒供給路24
a を形成して導管25c が配設されている。導管25c の外
側には、第１図に示した冷媒排出路24b を形成して導管
25d が配設されている。導管25b の上端は電極上板26に
つながり、導管25d の上端は電極上板26の下方の電極上
板受27つながっている。導管25b の上端部には、電極上
板26と電極上板受27と導管25b とで空室28が形成されて
いる。空室28には分割板29が冷媒流路22を形成して内設
され、導管25c の上端は分割板29につながっている。
この場合、導管25a で形成され、導管25a は、この場
合、下部電極20の基板載置位置中心を軸心として上下動
可能に設けられている。導管25a 外側には、第１図に示
したガス排出路23b を形成して導管25b が配設されてい
る。導管25b の外側には、第１図に示した冷媒供給路24
a を形成して導管25c が配設されている。導管25c の外
側には、第１図に示した冷媒排出路24b を形成して導管
25d が配設されている。導管25b の上端は電極上板26に
つながり、導管25d の上端は電極上板26の下方の電極上
板受27つながっている。導管25b の上端部には、電極上
板26と電極上板受27と導管25b とで空室28が形成されて
いる。空室28には分割板29が冷媒流路22を形成して内設
され、導管25c の上端は分割板29につながっている。
基板（図示省略）が載置される電極上板26表面には、こ
の場合、放射状の伝熱ガス分散用の溝21a と円周状の伝
熱ガス分散用の溝21b が複数条形成されている。伝熱ガ
ス分散用の溝21a ，21b は、導管25a ，25b と連結して
いる。また、基板載置される電極上板26の表面には、絶
縁物60が設けられている。この場合は、基板載置される
面内の少なくとも試料の外周辺の面部分と、この外周辺
よりも試料中心方向に離間した位置の面部分コーティン
グされている。
の場合、放射状の伝熱ガス分散用の溝21a と円周状の伝
熱ガス分散用の溝21b が複数条形成されている。伝熱ガ
ス分散用の溝21a ，21b は、導管25a ，25b と連結して
いる。また、基板載置される電極上板26の表面には、絶
縁物60が設けられている。この場合は、基板載置される
面内の少なくとも試料の外周辺の面部分と、この外周辺
よりも試料中心方向に離間した位置の面部分コーティン
グされている。
なお、第２図，第３図で、110 は基板が載置されない部
分の電極上板26の表面を保護する電極カバーで、111 は
下部電極20の電極上板26表面以外を保護する絶縁カバ
ー、112 はシールド板である。また、導管25a の上端に
は、電極上板26への基板の載置時並びに電極上板26から
の基板の離脱時に基板を裏面側から指示するピン113
が、この場合、１２０度間隔で３本配設されている。
分の電極上板26の表面を保護する電極カバーで、111 は
下部電極20の電極上板26表面以外を保護する絶縁カバ
ー、112 はシールド板である。また、導管25a の上端に
は、電極上板26への基板の載置時並びに電極上板26から
の基板の離脱時に基板を裏面側から指示するピン113
が、この場合、１２０度間隔で３本配設されている。
また、溝21a ，21b の深さは、基板吸着時の基板の裏面
と溝21a ，21b の底部との間の隙間（以下、溝部隙間と
略）が伝熱ガスの平均自由行路長以上になれば、伝熱ガ
スの伝熱効果が低下するようになるため、該溝部隙間
が、好ましくは、伝熱ガスの平均自由行路長以下となる
ように溝21a ，21b の深さを選定するのが良い。
と溝21a ，21b の底部との間の隙間（以下、溝部隙間と
略）が伝熱ガスの平均自由行路長以上になれば、伝熱ガ
スの伝熱効果が低下するようになるため、該溝部隙間
が、好ましくは、伝熱ガスの平均自由行路長以下となる
ように溝21a ，21b の深さを選定するのが良い。
また、基板の裏面で絶縁膜に静電吸着により実質的に密
着される部分（以下、吸着部と略）の面積は、伝熱ガス
のガス圧と真空処理室10の圧力との差圧による基板の下
部電極20からの浮上りを防止するために、伝熱ガスのガ
ス圧と真空処理室10の圧力との差圧により決まる必要静
電吸着力により選定する。例えば、伝熱ガスの圧力が１
Torrで真空処理室10の圧力が０．１Torrの場合、基板の
下部電極20からの浮上りを防止するための必要静電吸着
力は約１．３ｇ／cm2であり、従って、これより吸着部
の面積は、基板の裏面面積の約１／５に選定される。な
お、本例は一例であり、吸着部の面積を基板裏面のほぼ
全面まで大きくすれば、それに応じて静電吸着力を小さ
くできることは言うまでもない。
着される部分（以下、吸着部と略）の面積は、伝熱ガス
のガス圧と真空処理室10の圧力との差圧による基板の下
部電極20からの浮上りを防止するために、伝熱ガスのガ
ス圧と真空処理室10の圧力との差圧により決まる必要静
電吸着力により選定する。例えば、伝熱ガスの圧力が１
Torrで真空処理室10の圧力が０．１Torrの場合、基板の
下部電極20からの浮上りを防止するための必要静電吸着
力は約１．３ｇ／cm2であり、従って、これより吸着部
の面積は、基板の裏面面積の約１／５に選定される。な
お、本例は一例であり、吸着部の面積を基板裏面のほぼ
全面まで大きくすれば、それに応じて静電吸着力を小さ
くできることは言うまでもない。
上記のように構成された第１図ないし第３図のドライエ
ッチング装置で、基板50は、公知の搬送装置（図示省
略）により真空処理室10に搬入された後に、その裏面外
周辺部を絶縁物60と対応させて下部電極20に配置され
る。下部電極20への基板50の載置完了後、処理ガス供給
装置から導管を経てガス流通路に供給された処理ガス
は、ガス流通路を流通した後に上部電極40のガス放出孔
より放電空間30に放出される。真空処理室10内の圧力調
整後、下部電極20には高周波電源101 より高周波電力が
印加され、下部電極20と上部電極40との間にグロー放電
が生じる。このグロー放電により放電空間30にある処理
ガスはプラズマ化され、このプラズマにより基板50のエ
ッチング処理が開始される。また、これと共に下部電極
20には、直流電源103 より直流電圧が印加される。基板
50のプラズマによるエッチング処理の開始により、この
プラズマ処理プロセスによって生じるセルフバイアス電
圧と直流電源103 によって下部電極20に印加される直流
電圧とにより、基板50は下部電極20に静電吸着されて、
基板５０の裏面内の少なくとも試料の外周辺の面部分
と、この外周辺よりも試料中心方向に離間した位置の面
部分とを含んだ略全面が実質的に密着し、固定される。
その後、溝21a ，21b には、ガス源よりＭＦＣ71及びガ
ス供給路23a を順次介して伝熱ガス、例えば、ＧHeが供
給される。これにより、実質的に密着している基板裏面
と下部電極20との微小な間隙の全域にわたってに、溝21
a，21b からＧHeが供給される。このとき、ＧHeは、Ｍ
ＦＣ71と調整バルブ72との操作によりガス量を制御され
て供給され、場合によっては、基板裏面と下部電極20、
詳しくは絶縁物60との間隙にＧHeを封じ込めた使用も可
能である。さらに、この場合、基板５０の裏面の略全面
の静電吸着により、すなわち、基板５０の裏面内の少な
くとも試料の外周辺の面部分と、この外周辺よりも試料
中心方向に離間した位置の面部分との静電吸着により、
基板をその内側と外側とで保持し、ガス圧によって基板
５０が中高の凸状に変形し基板５０の裏面と下部電極２
０との間隙が広がるのを防止して、伝熱ガスを基板５０
の裏面の全域にわたって供給できる。これにより、冷媒
流路２２を流通する冷媒、例えば、水や低温液化ガス等
で冷却されている下部電極２０と基板５０との熱抵抗
は、基板裏面の全域にわたって均一に減少させられ、基
板５０は効果的、すなわち、均一に且つ効率良く冷却さ
れる。言い替えれば、基板裏面内の少なくとも外側に位
置する面と該面より内側に位置する面とが吸着保持され
ることにより効果的に基板の冷却が行なえる。その後、
エッチングの終了に近づくと、溝21a ，21b へのＧHeの
供給は停止され、エッチングの終了に伴って、放電空間
30への処理ガスの供給と、下部電極20への直流電圧およ
び高周波電力の印加が停止される。その後、引続き基板
50に生じている静電吸着力は解除、この場合、電気的に
電極上板26と同電位に保たれたピン113 が基板５０に当
節することによって、静電気の除去が行われ、ピン113
の作動により基板50は下部電極20上により除去される。
その後、基板50は、公知の搬送装置により真空処理室10
外へ搬出される。また、静電気の除去については、直流
電圧の印加を停止した後に、高周波電力の印加を停止す
ることによっても行うことができる。
ッチング装置で、基板50は、公知の搬送装置（図示省
略）により真空処理室10に搬入された後に、その裏面外
周辺部を絶縁物60と対応させて下部電極20に配置され
る。下部電極20への基板50の載置完了後、処理ガス供給
装置から導管を経てガス流通路に供給された処理ガス
は、ガス流通路を流通した後に上部電極40のガス放出孔
より放電空間30に放出される。真空処理室10内の圧力調
整後、下部電極20には高周波電源101 より高周波電力が
印加され、下部電極20と上部電極40との間にグロー放電
が生じる。このグロー放電により放電空間30にある処理
ガスはプラズマ化され、このプラズマにより基板50のエ
ッチング処理が開始される。また、これと共に下部電極
20には、直流電源103 より直流電圧が印加される。基板
50のプラズマによるエッチング処理の開始により、この
プラズマ処理プロセスによって生じるセルフバイアス電
圧と直流電源103 によって下部電極20に印加される直流
電圧とにより、基板50は下部電極20に静電吸着されて、
基板５０の裏面内の少なくとも試料の外周辺の面部分
と、この外周辺よりも試料中心方向に離間した位置の面
部分とを含んだ略全面が実質的に密着し、固定される。
その後、溝21a ，21b には、ガス源よりＭＦＣ71及びガ
ス供給路23a を順次介して伝熱ガス、例えば、ＧHeが供
給される。これにより、実質的に密着している基板裏面
と下部電極20との微小な間隙の全域にわたってに、溝21
a，21b からＧHeが供給される。このとき、ＧHeは、Ｍ
ＦＣ71と調整バルブ72との操作によりガス量を制御され
て供給され、場合によっては、基板裏面と下部電極20、
詳しくは絶縁物60との間隙にＧHeを封じ込めた使用も可
能である。さらに、この場合、基板５０の裏面の略全面
の静電吸着により、すなわち、基板５０の裏面内の少な
くとも試料の外周辺の面部分と、この外周辺よりも試料
中心方向に離間した位置の面部分との静電吸着により、
基板をその内側と外側とで保持し、ガス圧によって基板
５０が中高の凸状に変形し基板５０の裏面と下部電極２
０との間隙が広がるのを防止して、伝熱ガスを基板５０
の裏面の全域にわたって供給できる。これにより、冷媒
流路２２を流通する冷媒、例えば、水や低温液化ガス等
で冷却されている下部電極２０と基板５０との熱抵抗
は、基板裏面の全域にわたって均一に減少させられ、基
板５０は効果的、すなわち、均一に且つ効率良く冷却さ
れる。言い替えれば、基板裏面内の少なくとも外側に位
置する面と該面より内側に位置する面とが吸着保持され
ることにより効果的に基板の冷却が行なえる。その後、
エッチングの終了に近づくと、溝21a ，21b へのＧHeの
供給は停止され、エッチングの終了に伴って、放電空間
30への処理ガスの供給と、下部電極20への直流電圧およ
び高周波電力の印加が停止される。その後、引続き基板
50に生じている静電吸着力は解除、この場合、電気的に
電極上板26と同電位に保たれたピン113 が基板５０に当
節することによって、静電気の除去が行われ、ピン113
の作動により基板50は下部電極20上により除去される。
その後、基板50は、公知の搬送装置により真空処理室10
外へ搬出される。また、静電気の除去については、直流
電圧の印加を停止した後に、高周波電力の印加を停止す
ることによっても行うことができる。
以上、本実施例によれば、次のような効果が得られる。
(1) 従来のように基板を外周辺だけ下部電極に押圧し
て固定するだけでなく、基板裏面内の少なくとも外側に
位置する面と該面より内側に位置する面とを静電吸着に
よって密着固定して、実質的に基板裏面の略全面を密着
固定できるため、伝熱ガスであるＧHeのガス圧による基
板の変形を防止でき、下部電極に固定された基板の裏面
と下部電極との間隙量の増大を抑制できる。従って、基
板と下部電極との間の熱伝導特性の悪化を防止でき、基
板を効果的に冷却できる。
て固定するだけでなく、基板裏面内の少なくとも外側に
位置する面と該面より内側に位置する面とを静電吸着に
よって密着固定して、実質的に基板裏面の略全面を密着
固定できるため、伝熱ガスであるＧHeのガス圧による基
板の変形を防止でき、下部電極に固定された基板の裏面
と下部電極との間隙量の増大を抑制できる。従って、基
板と下部電極との間の熱伝導特性の悪化を防止でき、基
板を効果的に冷却できる。
(2) 少なくとも基板の裏面の外周辺を吸着しているの
で、伝熱ガスであるＧHeは吸着部で真空処理室内への流
出を抑制させるため、ＧHeのプロセスに与える影響は少
なくなり、全てのプロセスに使用することができる。
で、伝熱ガスであるＧHeは吸着部で真空処理室内への流
出を抑制させるため、ＧHeのプロセスに与える影響は少
なくなり、全てのプロセスに使用することができる。
(3) 静電吸着によって基板と下部電極との接触面積を
増加させて熱抵抗を減少させる従来の技術と比較する
と、本実施例では、静電吸着力の大きさはＧHeの圧力と
真空処理室内の圧力との圧力差による基板の浮上りを防
止するのに必要な大きさで良く、ＧHeの圧力とプラズマ
の圧力との差圧を、基板の裏面と下部電極との間の熱抵
抗の許す範囲で小さくすることにより静電吸着力を小さ
くしても基板冷却の効果が十分得られる。
増加させて熱抵抗を減少させる従来の技術と比較する
と、本実施例では、静電吸着力の大きさはＧHeの圧力と
真空処理室内の圧力との圧力差による基板の浮上りを防
止するのに必要な大きさで良く、ＧHeの圧力とプラズマ
の圧力との差圧を、基板の裏面と下部電極との間の熱抵
抗の許す範囲で小さくすることにより静電吸着力を小さ
くしても基板冷却の効果が十分得られる。
(4) 静電吸着力が小さいため、基板の下部電極からの
離脱が容易となり、エッチング処理が終了した基板の搬
送時間を短縮できると共に、基板の損傷を防止できる。
離脱が容易となり、エッチング処理が終了した基板の搬
送時間を短縮できると共に、基板の損傷を防止できる。
(5) 静電吸着力が小さくてよいため、基板に与えられ
る電位差は小さく基板内の素子に対するダメージを小さ
くできる。したがって、薄いゲート膜の微細加工でも歩
留まりを悪化させる心配がない。
る電位差は小さく基板内の素子に対するダメージを小さ
くできる。したがって、薄いゲート膜の微細加工でも歩
留まりを悪化させる心配がない。
(6) 基板を機械的クランプ手段によらず静電吸着力に
よって下部電極に固定しているため、基板内の素子製作
面積の減少を防止できると共に、プラズマの均一性を良
好に保持でき、また、下部電極への基板の載置時並びに
下部電極からの基板の除去時に塵埃が発生する危険性が
なく、更に、基板搬送を容易化でき、その結果、装置の
大型化を抑制できると共に信頼性を向上できる。
よって下部電極に固定しているため、基板内の素子製作
面積の減少を防止できると共に、プラズマの均一性を良
好に保持でき、また、下部電極への基板の載置時並びに
下部電極からの基板の除去時に塵埃が発生する危険性が
なく、更に、基板搬送を容易化でき、その結果、装置の
大型化を抑制できると共に信頼性を向上できる。
第４図は、本発明を実施したドライエッチング装置の他
の例を示すもので、真空処理室10の頂壁と上部電極40に
は、真空処理室10外部と放電空間30とを連通して光路12
0 が形成されている。光路120 の真空処理室10外部側に
は、透光窓121 が気密に設けられている。透光窓121 と
対応する真空処理室10外部には、温度計測手段、例え
ば、赤外線温度計122 が設けられている。赤外線温度計
122 の出力はアンプ123 を介してプロセス制御用コンピ
ュータ124 に入力され、プロセス制御用コンピュータ12
4 により演算された指令信号がＭＦＣ71に入力されるよ
うになっている。なお、その他、第１図と同一装置等
は、同一符号で示し説明を省略する。
の例を示すもので、真空処理室10の頂壁と上部電極40に
は、真空処理室10外部と放電空間30とを連通して光路12
0 が形成されている。光路120 の真空処理室10外部側に
は、透光窓121 が気密に設けられている。透光窓121 と
対応する真空処理室10外部には、温度計測手段、例え
ば、赤外線温度計122 が設けられている。赤外線温度計
122 の出力はアンプ123 を介してプロセス制御用コンピ
ュータ124 に入力され、プロセス制御用コンピュータ12
4 により演算された指令信号がＭＦＣ71に入力されるよ
うになっている。なお、その他、第１図と同一装置等
は、同一符号で示し説明を省略する。
本実施例によれば、更に次のような効果が得られる。
(1) 基板の温度を計測しながらＧHeの供給量を調整、
すなわち、ＧHeを供給するＭＦＣをプロセス制御コンピ
ュータと結合し、あらかじめ求めた基板の温度とＧHeの
供給量との間の関係からＧHeの供給量を制御することに
より、基板の温度を一定の温度に保持できる。このよう
な制御は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ材のドライエッチングの際
に特に有効であり、ホトレジストがダメージを受けない
範囲の高い温度に制御して被エッチング材の残渣を減少
させることができる。
すなわち、ＧHeを供給するＭＦＣをプロセス制御コンピ
ュータと結合し、あらかじめ求めた基板の温度とＧHeの
供給量との間の関係からＧHeの供給量を制御することに
より、基板の温度を一定の温度に保持できる。このよう
な制御は、Ａｌ−Ｃｕ−Ｓｉ材のドライエッチングの際
に特に有効であり、ホトレジストがダメージを受けない
範囲の高い温度に制御して被エッチング材の残渣を減少
させることができる。
(2)プラズマの圧力が高い場合には、エッチング速度が
基板の温度上昇に伴って増加するプロセスもあり、この
ような場合には、基板の温度があらかじめ設定した一定
温度を超えた場合に、ＧHeを流して冷却効果を上げホト
レジストのダメージを防止しながらエッチング時間の短
縮を図ることができる。
基板の温度上昇に伴って増加するプロセスもあり、この
ような場合には、基板の温度があらかじめ設定した一定
温度を超えた場合に、ＧHeを流して冷却効果を上げホト
レジストのダメージを防止しながらエッチング時間の短
縮を図ることができる。
以上説明した実施例では、基板の吸着に静電吸着力を用
いているが、プラズマガスの圧力が高いプロセスにおい
ては真空吸着力を用いることも可能である。また、絶縁
物下面に正極と負極とを交互に並べて配置し静電吸着力
を基板に付与するようにしても良い。また、下地の材料
が露出し始めてから更にオーバーエッチングを行うよう
な場合は、下地の材料が露出し始めた時点でＧHeの供給
を停止し下部電極に直流電圧を逆印加するようにする。
このようにすれば、エッチング終了時点での基板に残留
する静電力を更に減少させることができるため、基板搬
出時に基板を損傷させることがなく、基板搬出に要する
時間を短縮することができる。但し、この場合は、エッ
チング中の基板の温度をオーバーエッチング時の温度上
昇分だけ下げておくよう制御してやる必要がある。ま
た、伝熱ガスとしてＧHeの他に水素ガス，ネオンガス等
の熱伝導性の良いガスを用いても良い。
いているが、プラズマガスの圧力が高いプロセスにおい
ては真空吸着力を用いることも可能である。また、絶縁
物下面に正極と負極とを交互に並べて配置し静電吸着力
を基板に付与するようにしても良い。また、下地の材料
が露出し始めてから更にオーバーエッチングを行うよう
な場合は、下地の材料が露出し始めた時点でＧHeの供給
を停止し下部電極に直流電圧を逆印加するようにする。
このようにすれば、エッチング終了時点での基板に残留
する静電力を更に減少させることができるため、基板搬
出時に基板を損傷させることがなく、基板搬出に要する
時間を短縮することができる。但し、この場合は、エッ
チング中の基板の温度をオーバーエッチング時の温度上
昇分だけ下げておくよう制御してやる必要がある。ま
た、伝熱ガスとしてＧHeの他に水素ガス，ネオンガス等
の熱伝導性の良いガスを用いても良い。
なお、本発明は、その他の冷却される基板台に配置保持
されて真空処理される試料の温度を制御するのに同様の
効果を有する。
されて真空処理される試料の温度を制御するのに同様の
効果を有する。
本発明は、以上説明したように、真空処理される試料の
被処理面の反対面である裏面内であって少なくとも試料
の外周辺の面部分と、この外周辺よりも試料中心方向に
離間した位置の面部分とを試料台に吸着保持させ、該吸
着保持された試料の裏面と試料台との微小な間隙に伝熱
ガスを供給することにより、伝熱ガスのガス圧による試
料の変形を防止して吸着保持された試料の裏面と試料台
との間隙量の増大を抑制でき、真空処理される試料の温
度を効果的に制御できると共に、伝熱ガスの真空処理室
内への流出を抑制でき、プロセスに与える伝熱ガスの影
響を少なくできるという効果がある。
被処理面の反対面である裏面内であって少なくとも試料
の外周辺の面部分と、この外周辺よりも試料中心方向に
離間した位置の面部分とを試料台に吸着保持させ、該吸
着保持された試料の裏面と試料台との微小な間隙に伝熱
ガスを供給することにより、伝熱ガスのガス圧による試
料の変形を防止して吸着保持された試料の裏面と試料台
との間隙量の増大を抑制でき、真空処理される試料の温
度を効果的に制御できると共に、伝熱ガスの真空処理室
内への流出を抑制でき、プロセスに与える伝熱ガスの影
響を少なくできるという効果がある。
第１図は本発明を実施したドライエッチング装置の一例
を示す構成図、第２図は第１図の下部電極の詳細平面
図、第３図は第２図のＡ−Ａ視断面図、第４図は本発明
を実施したドライエッチング装置の他の例を示す構成図
である。 10……真空処理室、20……下部電極、21，21a，21b……
溝、22……冷媒流路、50……基板
を示す構成図、第２図は第１図の下部電極の詳細平面
図、第３図は第２図のＡ−Ａ視断面図、第４図は本発明
を実施したドライエッチング装置の他の例を示す構成図
である。 10……真空処理室、20……下部電極、21，21a，21b……
溝、22……冷媒流路、50……基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平塚 幸哉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 柴田 史雄 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 山本 則明 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 坪根 恒彦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献 特開 昭58−32410（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−115047（ＪＰ，Ｕ)
Claims (7)
- 【請求項１】真空処理される試料の被処理面の反対面で
ある裏面内であって、少なくとも該試料の外周辺の面部
分と、該外周辺よりも試料中心方向に離間した位置の面
部分とを試料台に吸着保持させ、 前記試料の裏面と前記試料台との間であって前記吸着保
持された面部分以外の間隙に、該試料台に設けられたガ
ス供給路を介して伝熱ガスを供給することを特徴とする
試料の温度制御方法。 - 【請求項２】前記試料の吸着は、静電吸着により行なう
特許請求の範囲第１項記載の試料の温度制御方法。 - 【請求項３】前記試料の吸着される面部分は、前記伝熱
ガスのガス圧と前記真空処理する室内の圧力との差圧に
よる前記試料の前記試料台からの浮上がりを防止するに
要する面積を有する特許請求の範囲第１項記載の試料の
温度制御方法。 - 【請求項４】真空処理される試料の被処理面の反対面で
ある裏面内であって、少なくとも該試料の外周辺の面部
分と、該外周辺より試料中心方向に離間した位置の面部
分とを試料台に吸着保持させる吸着手段と、 前記試料台に設けられ、前記試料の裏面と前記試料台と
の間であって前記吸着保持された面部分以外の間隙に伝
熱ガスを供給するガス供給路とを具備したことを特徴と
する試料の温度制御装置。 - 【請求項５】前記吸着手段は、静電吸着手段を用いる特
許請求の範囲第４項記載の試料の温度制御装置。 - 【請求項６】前記静電吸着手段は、前記試料の裏面に対
応して前記試料台に設けられる絶縁物と、前記試料台に
接続される直流電源とで成る特許請求の範囲第５項記載
の試料の温度制御装置。 - 【請求項７】前記絶縁物は、前記試料台の金属面に絶縁
膜をコーティングして成る特許請求の範囲第６項記載の
試料の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222046A JPH0622213B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 試料の温度制御方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58222046A JPH0622213B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 試料の温度制御方法及び装置 |
Related Child Applications (8)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249149A Division JP2580791B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 真空処理装置 |
| JP1249150A Division JPH0670984B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 試料の温度制御方法及び装置 |
| JP1249152A Division JPH0670986B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 真空処理装置の試料保持方法 |
| JP1249151A Division JPH0670985B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 試料の温度制御方法及び装置 |
| JP5077995A Division JP2626618B2 (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 真空処理装置の試料保持方法 |
| JP5078395A Division JP2636782B2 (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 試料温度制御用伝熱ガスの制御方法 |
| JP5078095A Division JP2636781B2 (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 真空処理方法 |
| JP5078195A Division JP2679667B2 (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | 真空処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60115226A JPS60115226A (ja) | 1985-06-21 |
| JPH0622213B2 true JPH0622213B2 (ja) | 1994-03-23 |
Family
ID=16776242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58222046A Expired - Lifetime JPH0622213B2 (ja) | 1983-11-28 | 1983-11-28 | 試料の温度制御方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0622213B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10896843B2 (en) | 2017-03-24 | 2021-01-19 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Wafer holding device and wafer chucking and dechucking method |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0691036B2 (ja) * | 1986-12-03 | 1994-11-14 | 三菱電機株式会社 | エッチング処理装置およびエッチング処理方法 |
| JP2713903B2 (ja) * | 1987-05-06 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | ドライエッチング方法 |
| US4949783A (en) * | 1988-05-18 | 1990-08-21 | Veeco Instruments, Inc. | Substrate transport and cooling apparatus and method for same |
| JPH01298721A (ja) * | 1988-05-27 | 1989-12-01 | Tokuda Seisakusho Ltd | 真空処理装置 |
| JPH029120A (ja) * | 1988-06-28 | 1990-01-12 | Tokuda Seisakusho Ltd | 真空処理装置 |
| JPH02210826A (ja) * | 1989-02-10 | 1990-08-22 | Hitachi Ltd | プラズマエッチング方法及び装置 |
| JPH02120832U (ja) * | 1989-03-15 | 1990-09-28 | ||
| JPH0393226A (ja) * | 1989-09-05 | 1991-04-18 | Iwatani Internatl Corp | ウエハのドライエッチング装置でのウエハ冷却装置 |
| JP2714178B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1998-02-16 | 株式会社日立製作所 | 真空処理装置 |
| JP2580791B2 (ja) * | 1989-09-27 | 1997-02-12 | 株式会社日立製作所 | 真空処理装置 |
| JP2537739Y2 (ja) * | 1989-11-22 | 1997-06-04 | 国際電気株式会社 | 静電吸着装置 |
| JP3288200B2 (ja) * | 1995-06-09 | 2002-06-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 真空処理装置 |
| JP4611217B2 (ja) * | 2006-01-30 | 2011-01-12 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | ウエハ載置用電極 |
| WO2014097520A1 (ja) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | キヤノンアネルバ株式会社 | 酸化処理装置、酸化方法、および電子デバイスの製造方法 |
| CN113053715B (zh) * | 2019-12-27 | 2023-03-31 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 下电极组件、等离子体处理装置及其工作方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55115047U (ja) * | 1979-02-06 | 1980-08-13 | ||
| JPS5832410A (ja) * | 1981-08-06 | 1983-02-25 | ザ・パ−キン−エルマ−・コ−ポレイシヨン | ガス状減圧環境下で構造物を処理する方法及び装置 |
| US4512391A (en) * | 1982-01-29 | 1985-04-23 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for thermal treatment of semiconductor wafers by gas conduction incorporating peripheral gas inlet |
-
1983
- 1983-11-28 JP JP58222046A patent/JPH0622213B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10896843B2 (en) | 2017-03-24 | 2021-01-19 | Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. | Wafer holding device and wafer chucking and dechucking method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60115226A (ja) | 1985-06-21 |
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