JPH09251985A - 電 極 - Google Patents
電 極Info
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- JPH09251985A JPH09251985A JP6056196A JP6056196A JPH09251985A JP H09251985 A JPH09251985 A JP H09251985A JP 6056196 A JP6056196 A JP 6056196A JP 6056196 A JP6056196 A JP 6056196A JP H09251985 A JPH09251985 A JP H09251985A
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- JP
- Japan
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- wafer
- electrode
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】パルス状のバイアス電圧が印加された場合にも
バイアス電圧がウエハ面内で均一に印加されるように電
極を構成する． 【解決手段】ウエハ載置面の静電吸着絶縁膜をウエハ径
より広い部分で一様な膜厚で形成し，ウエハ径より外の
電極面のイオン照射損傷を防止するため，遮蔽リングを
設けた． 【効果】ウエハ面内の絶縁膜が一様となるので，パルス
状のバイアスでもウエハ面内に均一に印加できる．
バイアス電圧がウエハ面内で均一に印加されるように電
極を構成する． 【解決手段】ウエハ載置面の静電吸着絶縁膜をウエハ径
より広い部分で一様な膜厚で形成し，ウエハ径より外の
電極面のイオン照射損傷を防止するため，遮蔽リングを
設けた． 【効果】ウエハ面内の絶縁膜が一様となるので，パルス
状のバイアスでもウエハ面内に均一に印加できる．
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
に係り、特にパルスバイアスを印加して、シリコンなど
の被処理物をエッチングするに好適な電極の構造に関す
る。
に係り、特にパルスバイアスを印加して、シリコンなど
の被処理物をエッチングするに好適な電極の構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ装置の例として，プラズマエッ
チング装置を例に挙げると，プラズマエッチング装置に
おける被処理物載置電極は，米国特許４，９６９，１６
８号明細書に記載のように，ウエハ外径より電極載置面
の直径が小さくできている．これは，ウエハにはバイア
ス電圧の印加によりイオンが引き込まれるが，ウエハ外
周部の電極面にもイオンが照射され，イオン照射損傷に
より電極が消耗するため，初めからイオン照射部を設け
ない構造としたためである．この様な構造とする事で，
電極上のウエハ載置面がいつまでも平坦に保たれる．ま
た，米国特許４，８９７，１７１号明細書に記載の例で
は，ウエハ外径より電極載置面が大きく示されている
が，これらの図は，静電吸着の原理を説明する図であ
り，イオン損傷に対する対策に関しては別の課題であ
り，説明されていない．
チング装置を例に挙げると，プラズマエッチング装置に
おける被処理物載置電極は，米国特許４，９６９，１６
８号明細書に記載のように，ウエハ外径より電極載置面
の直径が小さくできている．これは，ウエハにはバイア
ス電圧の印加によりイオンが引き込まれるが，ウエハ外
周部の電極面にもイオンが照射され，イオン照射損傷に
より電極が消耗するため，初めからイオン照射部を設け
ない構造としたためである．この様な構造とする事で，
電極上のウエハ載置面がいつまでも平坦に保たれる．ま
た，米国特許４，８９７，１７１号明細書に記載の例で
は，ウエハ外径より電極載置面が大きく示されている
が，これらの図は，静電吸着の原理を説明する図であ
り，イオン損傷に対する対策に関しては別の課題であ
り，説明されていない．
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の電極では、被処
理物（ウエハ）の外周部がプラズマに曝されてエッチン
グされるため、次のウエハを載置する場合にウエハ位置
決め精度の関係で必ずしもプラズマにエッチングされて
いない平坦部に載置する事が難しい。そのため、通常は
ウエハより電極の平坦部を小さくし、さらにその外周部
はウエハ裏面と接触しないように別の部材を設けてい
る。この別の部材はアルミナ等のプラズマで消耗しにく
い材料から作成される。しかし、パルス電圧を印加する
場合は、電極面とウエハ間の隙間の真空容量成分がパル
ス電圧の印加程度に影響するため、極力電極とウエハ裏
面間の距離をウエハ全面に渡って一定にする必要があ
る。本発明が解決しようとする課題は、ウエハ裏面と電
極平坦部の接触を一定とし、かつウエハの外周部に当た
る電極のプラズマ損傷部がウエハの繰り返し載置に影響
しないようにすることにある。電極のプラズマ損傷部の
ウエハへの影響は、例えば異物の付着量の増加や損傷部
の盛り上がりによるウエハ受け渡し不良などである。
理物（ウエハ）の外周部がプラズマに曝されてエッチン
グされるため、次のウエハを載置する場合にウエハ位置
決め精度の関係で必ずしもプラズマにエッチングされて
いない平坦部に載置する事が難しい。そのため、通常は
ウエハより電極の平坦部を小さくし、さらにその外周部
はウエハ裏面と接触しないように別の部材を設けてい
る。この別の部材はアルミナ等のプラズマで消耗しにく
い材料から作成される。しかし、パルス電圧を印加する
場合は、電極面とウエハ間の隙間の真空容量成分がパル
ス電圧の印加程度に影響するため、極力電極とウエハ裏
面間の距離をウエハ全面に渡って一定にする必要があ
る。本発明が解決しようとする課題は、ウエハ裏面と電
極平坦部の接触を一定とし、かつウエハの外周部に当た
る電極のプラズマ損傷部がウエハの繰り返し載置に影響
しないようにすることにある。電極のプラズマ損傷部の
ウエハへの影響は、例えば異物の付着量の増加や損傷部
の盛り上がりによるウエハ受け渡し不良などである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明による課題の解決
手段は、まず、ウエハ径よりも電極平坦部を大きくす
る。この様にすることで、電極平坦部にプラズマ損傷が
なければウエハ受け渡し精度の範囲内で常にウエハ裏面
と電極平坦部の距離が一定に保たれる。次に、電極平坦
部のプラズマ損傷を防止するために、ウエハ処理面の外
周部に対向する部分を別に設けた部材でカバーする。
手段は、まず、ウエハ径よりも電極平坦部を大きくす
る。この様にすることで、電極平坦部にプラズマ損傷が
なければウエハ受け渡し精度の範囲内で常にウエハ裏面
と電極平坦部の距離が一定に保たれる。次に、電極平坦
部のプラズマ損傷を防止するために、ウエハ処理面の外
周部に対向する部分を別に設けた部材でカバーする。
【０００５】このプラズマ遮蔽により、ウエハ外周部に
相当する電極平坦部にはプラズマのイオンが到達しな
い。プラズマに曝されるとしても、そのイオンはパルス
電圧の印加によるイオンエネルギーを持ったイオンでは
ないため、電極平坦部の材料をセラミックとしておくこ
とにより、プラズマで損傷を防止できる。
相当する電極平坦部にはプラズマのイオンが到達しな
い。プラズマに曝されるとしても、そのイオンはパルス
電圧の印加によるイオンエネルギーを持ったイオンでは
ないため、電極平坦部の材料をセラミックとしておくこ
とにより、プラズマで損傷を防止できる。
【０００６】さらに、ウエハの温度制御が必要となる
が、これに関しては、従来のガス冷却に関連した技術を
本発明に併合する事で解決できる。たとえば、電極平坦
部に細いガス溝を設けることで、ウエハ裏面のガス圧力
を一定にすることが可能となり、ウエハ温度も均一化さ
れる。
が、これに関しては、従来のガス冷却に関連した技術を
本発明に併合する事で解決できる。たとえば、電極平坦
部に細いガス溝を設けることで、ウエハ裏面のガス圧力
を一定にすることが可能となり、ウエハ温度も均一化さ
れる。
【０００７】本発明によれば、ウエハ裏面と電極間の距
離が一定に保たれるので、ウエハ裏面と電極平坦部の空
間の静電容量がウエハ全面に渡って一様となる。したが
って、ウエハに印加されるパルスバイアスの電圧がウエ
ハ面内で不均一化せず、均一性の優れたプラズマ処理が
可能となる。また、ガス溝も設けられるので、ウエハ温
度分布も均一となる。
離が一定に保たれるので、ウエハ裏面と電極平坦部の空
間の静電容量がウエハ全面に渡って一様となる。したが
って、ウエハに印加されるパルスバイアスの電圧がウエ
ハ面内で不均一化せず、均一性の優れたプラズマ処理が
可能となる。また、ガス溝も設けられるので、ウエハ温
度分布も均一となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下，本発明の一実施例をプラズ
マエッチング装置を例に取り説明する．図１は，本発明
の実施例を模式的に示したものである．図１において、
アルミニウム合金からなる電極ブロック１の表面がウエ
ハ２の載置面であり，表面には静電吸着のための絶縁膜
３が形成されている．電極ブロック１の内部には電極ブ
ロック１の温度制御のための冷媒を流す冷媒流路４が設
けられている．なお，冷媒は，図示していない冷媒温度
制御装置により温度制御され循環している．電極ブロッ
ク１とウエハ２の間の熱伝導を促進するため，ウエハ２
の裏面にヘリウムガスを導入する．ヘリウムガスは，冷
却ガス５から供給される．また，電極ブロック１には，
ウエハ２にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源
６とウエハ２を電極に吸着するための静電吸着電源７が
接続されている．イオン照射遮蔽リング８は，バイアス
電圧でウエハ２に引き込まれたイオンが，ウエハ２の外
周部に対向する電極絶縁膜３を損傷するのを防止する役
目のため設けられている．また，ウエハ２の外周部には
サセプタ９が設けられ，ウエハ位置決めなどの役目をは
たしている．本電極はエッチング処理室に設置される．
実際の電極には，図示していないがウエハ２の受け渡し
のための機構などが設けらており，これらの機構を用い
てウエハ２が搬送され電極上に載置される．次にエッチ
ングガスが処理室に導入され，プラズマが点火され，同
時にウエハ２の静電吸着やバイアス電圧の印加が実施さ
れ，エッチングが開始される．エッチングはプラズマ中
のラジカルのウエハ２への供給とイオン照射により行わ
れる．この時のプラズマからの入熱により，ウエハ２の
温度が上昇するが，高精度エッチングを実現するため，
冷却ガス５からヘリウムガスがウエハ２の裏面に導入さ
れる．電極ブロック１は冷媒流路４に供給されている冷
媒により一定温度に制御され，ヘリウムガスを通してウ
エハ２の温度が制御されている．また，エッチングの制
御は，処理室に導入するエッチングガスの圧力や流量の
制御や，プラズマのパワー制御，などと同時に，入射イ
オンのエネルギーがバイアス電源のパワーを制御するこ
とでコントロールされる．この入射イオンエネルギーの
ウエハ面内分布が発生すると，エッチング特性の差とな
って現れるため，バイアス電圧をウエハ面内で均一に印
加する必要がある．ところで，本発明の一実施例では，
電極表面の絶縁膜３をウエハ２の外径より広い範囲まで
設け，しかも一定の膜厚で形成した．したがって，絶縁
膜３の電気抵抗値と静電容量値は，ウエハ２に対向する
面内で一定である．バイアス電圧の印加回路は，図２に
示したように，バイアス電源１０，電極ブロック１，絶
縁膜３１あるいは絶縁膜３１と隙間３３，プラズマを介
した接続で構成される．また，従来電極であれば，ウエ
ハ２の外周部に隙間３２が設けられている．静電吸着部
は，絶縁膜３１の電気抵抗値Ｒと静電容量値Ｃの並列接
続で等価回路がモデル化される． ウエハ２と絶縁膜３
１の間に隙間３２や隙間３３がある場合は，真空と見な
せる空間であるため，電気抵抗値Ｒは無限大に近く，静
電容量値Ｃは隙間３３の距離に依存する．すなわち，隙
間３３がある部分と接触している絶縁膜３１が混在する
電極面においては，バイアス回路の電気抵抗値Ｒと静電
容量値Ｃのウエハ面内分布が発生する．したがって，ウ
エハ２の面内で入射イオンのエネルギー分布が生じ，エ
ッチング特性の不均一が発生する．この現象は，バイア
ス電圧がパルス状になった場合に特に顕著に現れる．パ
ルス状バイアス電圧を印加すると，絶縁膜３１を透過し
てウエハ２に印加されるパルス電圧の緩和時間がＲＣ値
に比例するためである．パルスバイアス電圧の印加をウ
エハ面内で一定とするには，ＲＣ値を均一にして絶縁膜
を形成することが必要であるが，本発明では，絶縁膜３
の膜厚を一定としてＲＣ値を均一にした．さて，絶縁膜
３の膜厚をウエハ２の面内で一定にした場合，ウエハ２
の外周部のイオン損傷が問題であることは，既に述べ
た．これを，本発明では，イオン照射遮蔽リング８で防
止しているため，絶縁膜３には直接入射するイオンがな
く，イオンにより損傷することがない．従って，繰り返
しエッチングを実施しても，電極絶縁膜の損傷がなく，
ウエハ裏面に損傷によって発生した微粒子が付着した
り，電極面の凹凸発生によるウエハ受け渡し不良の発生
などが生ずることがない．なお，ウエハ２の温度調節の
ために，ウエハ２の裏面にヘリウムガスを導入するが，
このガスを導入するための溝を電極載置面に設けること
も可能である．この場合は，溝の寸法を小さく抑え，バ
イアス電圧の面内分布が生じないように注意する必要が
ある．
マエッチング装置を例に取り説明する．図１は，本発明
の実施例を模式的に示したものである．図１において、
アルミニウム合金からなる電極ブロック１の表面がウエ
ハ２の載置面であり，表面には静電吸着のための絶縁膜
３が形成されている．電極ブロック１の内部には電極ブ
ロック１の温度制御のための冷媒を流す冷媒流路４が設
けられている．なお，冷媒は，図示していない冷媒温度
制御装置により温度制御され循環している．電極ブロッ
ク１とウエハ２の間の熱伝導を促進するため，ウエハ２
の裏面にヘリウムガスを導入する．ヘリウムガスは，冷
却ガス５から供給される．また，電極ブロック１には，
ウエハ２にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源
６とウエハ２を電極に吸着するための静電吸着電源７が
接続されている．イオン照射遮蔽リング８は，バイアス
電圧でウエハ２に引き込まれたイオンが，ウエハ２の外
周部に対向する電極絶縁膜３を損傷するのを防止する役
目のため設けられている．また，ウエハ２の外周部には
サセプタ９が設けられ，ウエハ位置決めなどの役目をは
たしている．本電極はエッチング処理室に設置される．
実際の電極には，図示していないがウエハ２の受け渡し
のための機構などが設けらており，これらの機構を用い
てウエハ２が搬送され電極上に載置される．次にエッチ
ングガスが処理室に導入され，プラズマが点火され，同
時にウエハ２の静電吸着やバイアス電圧の印加が実施さ
れ，エッチングが開始される．エッチングはプラズマ中
のラジカルのウエハ２への供給とイオン照射により行わ
れる．この時のプラズマからの入熱により，ウエハ２の
温度が上昇するが，高精度エッチングを実現するため，
冷却ガス５からヘリウムガスがウエハ２の裏面に導入さ
れる．電極ブロック１は冷媒流路４に供給されている冷
媒により一定温度に制御され，ヘリウムガスを通してウ
エハ２の温度が制御されている．また，エッチングの制
御は，処理室に導入するエッチングガスの圧力や流量の
制御や，プラズマのパワー制御，などと同時に，入射イ
オンのエネルギーがバイアス電源のパワーを制御するこ
とでコントロールされる．この入射イオンエネルギーの
ウエハ面内分布が発生すると，エッチング特性の差とな
って現れるため，バイアス電圧をウエハ面内で均一に印
加する必要がある．ところで，本発明の一実施例では，
電極表面の絶縁膜３をウエハ２の外径より広い範囲まで
設け，しかも一定の膜厚で形成した．したがって，絶縁
膜３の電気抵抗値と静電容量値は，ウエハ２に対向する
面内で一定である．バイアス電圧の印加回路は，図２に
示したように，バイアス電源１０，電極ブロック１，絶
縁膜３１あるいは絶縁膜３１と隙間３３，プラズマを介
した接続で構成される．また，従来電極であれば，ウエ
ハ２の外周部に隙間３２が設けられている．静電吸着部
は，絶縁膜３１の電気抵抗値Ｒと静電容量値Ｃの並列接
続で等価回路がモデル化される． ウエハ２と絶縁膜３
１の間に隙間３２や隙間３３がある場合は，真空と見な
せる空間であるため，電気抵抗値Ｒは無限大に近く，静
電容量値Ｃは隙間３３の距離に依存する．すなわち，隙
間３３がある部分と接触している絶縁膜３１が混在する
電極面においては，バイアス回路の電気抵抗値Ｒと静電
容量値Ｃのウエハ面内分布が発生する．したがって，ウ
エハ２の面内で入射イオンのエネルギー分布が生じ，エ
ッチング特性の不均一が発生する．この現象は，バイア
ス電圧がパルス状になった場合に特に顕著に現れる．パ
ルス状バイアス電圧を印加すると，絶縁膜３１を透過し
てウエハ２に印加されるパルス電圧の緩和時間がＲＣ値
に比例するためである．パルスバイアス電圧の印加をウ
エハ面内で一定とするには，ＲＣ値を均一にして絶縁膜
を形成することが必要であるが，本発明では，絶縁膜３
の膜厚を一定としてＲＣ値を均一にした．さて，絶縁膜
３の膜厚をウエハ２の面内で一定にした場合，ウエハ２
の外周部のイオン損傷が問題であることは，既に述べ
た．これを，本発明では，イオン照射遮蔽リング８で防
止しているため，絶縁膜３には直接入射するイオンがな
く，イオンにより損傷することがない．従って，繰り返
しエッチングを実施しても，電極絶縁膜の損傷がなく，
ウエハ裏面に損傷によって発生した微粒子が付着した
り，電極面の凹凸発生によるウエハ受け渡し不良の発生
などが生ずることがない．なお，ウエハ２の温度調節の
ために，ウエハ２の裏面にヘリウムガスを導入するが，
このガスを導入するための溝を電極載置面に設けること
も可能である．この場合は，溝の寸法を小さく抑え，バ
イアス電圧の面内分布が生じないように注意する必要が
ある．
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、パルスバイアスをウエ
ハ全面に均一に印加できるので、プラズマ処理の均一性
が向上できる。また、電極平坦部の損傷が防止できるの
で、異物の発生が低減され、かつ部品の交換も不要にな
るといった効果がある。また、ウエハ外周部のプラズマ
遮蔽により、ウエハ外周部に入射するプラズマによる入
熱量が低減される。従来は、ウエハ外径より電極平坦部
の外径が小さいため、ウエハ外周部のガス冷却が出来
ず、ウエハ外周部の温度上昇が発生していた。本発明で
は、プラズマ遮蔽により入熱量が低下するとともに、ウ
エハ外径より電極平坦部の外径が大きく、ガス冷却範囲
もより広く取れるので、ウエハ外周部の温度上昇を防止
できるという効果もある。
ハ全面に均一に印加できるので、プラズマ処理の均一性
が向上できる。また、電極平坦部の損傷が防止できるの
で、異物の発生が低減され、かつ部品の交換も不要にな
るといった効果がある。また、ウエハ外周部のプラズマ
遮蔽により、ウエハ外周部に入射するプラズマによる入
熱量が低減される。従来は、ウエハ外径より電極平坦部
の外径が小さいため、ウエハ外周部のガス冷却が出来
ず、ウエハ外周部の温度上昇が発生していた。本発明で
は、プラズマ遮蔽により入熱量が低下するとともに、ウ
エハ外径より電極平坦部の外径が大きく、ガス冷却範囲
もより広く取れるので、ウエハ外周部の温度上昇を防止
できるという効果もある。
【図１】本発明の一実施例の説明図である。
【図２】バイアス電圧印加回路の模式図である。
１…電極ブロック、２…ウエハ、３…絶縁膜、３１…絶
縁膜、３２…隙間、３３…隙間、４…冷媒流路、５…冷
却ガス、６…バイアス電源、７…静電吸着電源、８…イ
オン照射遮蔽リング、９…サセプタ、１０…パルスバイ
アス電源。
縁膜、３２…隙間、３３…隙間、４…冷媒流路、５…冷
却ガス、６…バイアス電源、７…静電吸着電源、８…イ
オン照射遮蔽リング、９…サセプタ、１０…パルスバイ
アス電源。
Claims (2)
- 【請求項１】プラズマ処理装置の被処理物載置用電極に
おいて、前記被処理物にバイアス電圧を印加することに
よりプラズマからイオンを引き込む方法をパルス波形の
電圧印加とし、前記被処理物載置用電極の被処理物に対
向する部分を略平坦とし、前記被処理物の裏面が前記電
極の平坦部とほぼ平行となるか両者が接触するようにし
て被処理物を電極平坦部に載置し、かつ前記被処理物の
被処理面側の外周部に対向して近接あるいは接触するよ
うにイオン遮蔽部を設けたことを特徴とするプラズマ処
理用の電極。 - 【請求項２】請求項１に記載の電極において，該電極平
坦部が静電吸着電極であることを特徴とする電極．
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056196A JPH09251985A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 電 極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6056196A JPH09251985A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 電 極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09251985A true JPH09251985A (ja) | 1997-09-22 |
Family
ID=13145813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6056196A Pending JPH09251985A (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 電 極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09251985A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002540616A (ja) * | 1999-03-31 | 2002-11-26 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理室における不均一なウェハ処理を補正する方法及び装置 |
| JP2009087592A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線応用装置に用いられる試料保持機構 |
| WO2010095299A1 (ja) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | 三菱重工業株式会社 | プラズマ処理装置の基板支持台 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP6056196A patent/JPH09251985A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002540616A (ja) * | 1999-03-31 | 2002-11-26 | ラム リサーチ コーポレーション | プラズマ処理室における不均一なウェハ処理を補正する方法及び装置 |
| JP2009087592A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Hitachi High-Technologies Corp | 電子線応用装置に用いられる試料保持機構 |
| WO2010095299A1 (ja) * | 2009-02-23 | 2010-08-26 | 三菱重工業株式会社 | プラズマ処理装置の基板支持台 |
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