JP2005340693A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エッチング前のウェーハの浮きを防止して製品の信頼性及び歩留りを向上させるとともに、装置稼動率の向上及び生産コストの低減を行うことができるプラズマエッチング装置を提供する。
【解決手段】 本発明のプラズマエッチング装置1は、絶縁リング１１の上面に新たに前後左右４つの第１ガイドピン２３と、それらの上部に第１ガイドピン２３よりも径の小さい第２ガイドピン２４が設けられている。さらに、カソードカバー１０の下面には、前後左右４つの嵌合孔１０ａが設けられ、絶縁リング１１の第２ガイドピン２４と嵌合するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

この発明は、真空の反応室内にてエッチングガスのプラズマを用いて被処理物である半導体ウェーハ（以下、「ウェーハ」と言う）をエッチングするプラズマエッチング装置に関し、特に、エッチング前のウェーハの傾きを防止する機能を供えたプラズマエッチング装置に関する。

半導体装置の製造工程では、ウェーハの表面に形成された所定膜を除去するためにエッチングガスを用いたプラズマエッチング装置が用いられる。この装置の原理としては、エッチングガスをプラズマ雰囲気でイオンやラジカルに活性化し、所定膜と反応させ、反応生成物が気化することによりエッチングを行うものである。

このような技術は、例えば、特開平２００４−８７５７６号公報（特許文献１）に開示されている。図８は、従来のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図である。図８に示す従来のプラズマエッチング装置８１は、真空チャンバ８２内に上部電極８３と下部電極８４とが対向して配置されている。上部電極８３は中空で、その内部にガス供給管８５から反応ガスが供給される複数のガス孔８３ａが形成してあり、アースに接続されゼロ電位に保持されている。また、ガス供給管８５にはガス供給バルブ８６、ガス流量調整部８７を介してガス供給部８８が接続されている。

一方、下部電極８４の上部には、被エッチング物であるウェーハＷを静電力により吸着保持するＥＳＣステージ８９が配置され、そのＥＳＣステージ８９の外周を囲むように、カソードカバー９０と絶縁リング９１が配置されている。また、ＥＳＣステージ８９には、冷却水管９２が配置されており、この冷却水管９２は温度制御部９３に接続されている。この温度制御部９３によって冷却水の温度が制御され、これによってＥＳＣステージ８９の温度が調節される。

さらに、ＥＳＣステージ８９にはその表面に達するＨｅガス等の冷媒供給管９４が配置され、冷媒循環部９５に接続されている。そして、冷媒供給管９４にＨｅガスを供給することによって被エッチング物であるウェーハＷが冷却される。また、下部電極８４は、駆動機構９６に接続された昇降軸９７により支持されて、上下動自在に構成されるとともに、整合器９８を介して高周波電源９９が電気的に接続されている。

また、真空チャンバ８２の側壁の一部にはウェーハＷを搬入、搬出する搬出入口１００が形成され、この搬出入口１００はゲートバルブ１０１を介して真空予備室（図示せず）に接続され、このゲートバルブ１０１を開放することにより真空チャンバ８２と真空予備室でウェーハＷの搬入、搬出を行うことができる。また、真空チャンバ８２側壁の他の部分には、真空引き用の排気口１０２が形成され、この排気口１０２に接続された真空ポンプ（図示せず）によって真空チャンバ８２内を真空雰囲気を作ることができるように構成されている。

次に、この従来のプラズマエッチング装置８１の動作を説明する。

先ず、真空チャンバ８２内を真空ポンプ（図示せず）により所定の減圧状態にした後、ゲートバルブ１０１を開放して、搬送アーム（図示せず）により搬出入口１００から真空チャンバ８２内へウェーハＷを搬入し、ＥＳＣステージ８９上に載置する。次に、ゲートバルブ１０１を閉じて、真空チャンバ８２内を密閉する。次に、駆動機構９６により、昇降軸９７とともに下部電極８４、ＥＳＣステージ８９及びカソードカバー９０を上昇させ、ウェーハＷを所定位置に配置した後、ＥＳＣステージ８９に電圧をかけ、ウェーハＷを静電力により吸着固定する。次に、エッチング処理中のウェーハＷ温度上昇防止のため、冷却水とＨｅガスを下部電極８４下方から冷却水管９２と冷媒供給管９４を通じて、所定の時間ウェーハＷ裏面へ供給する。

次に、エッチングガスを、ガス供給部８８、ガス流量調整部８７、ガス供給バルブ８６を介して、上部電極８３に設けた複数のガス孔８３ａから真空チャンバ８２内へ供給する。次に、高周波電源９９により、上部電極８３と下部電極８４の間に高周波電力を印加し放電を発生させ、ウェーハＷのエッチング処理を行う。

エッチング終了後は、駆動機構９６と昇降軸９７により、下部電極８４、ＥＳＣステージ８９及びカソードカバー９０を下降させて、ウェーハＷを搬出入口１００から真空チャンバ８２外へ搬出する。
特開２００４−８７５７６号公報（第４〜６頁、００１７段落〜００２４段落、図１）

しかしながら、従来のプラズマエッチング装置８１には、以下のような問題があった。図９（ａ）、（ｂ）は、図８におけるウェーハＷ周辺部を拡大した平面図及び断面図である。図９（ａ）、（ｂ）に示すように、従来のプラズマエッチング装置８１は、カソードカバー９０の溝９０ａと絶縁リング９１の溝９１ａが全周に亘って嵌合し、エッチング時には絶縁リング９１が固定された状態で、カソードカバー９０のみが上昇する構造になっている。そのため、長期間の装置稼動によりカソードカバー９０が上下動を繰り返すと、絶縁リング９１の溝９１ａが変形したり、エッチングガスの反応副生成物や汚れ等の異物１０３が溝９１ａ内に付着し、堆積する。

このように絶縁リング９１の溝９１ａが一部でも変形したり、エッチング副生成物や汚れ等の異物１０３が付着、堆積すると、カソードカバー９０の溝９０ａとの嵌合状態が悪くなり、ウェーハＷとＥＳＣステージ８９の間に隙間１０４ができてウェーハＷが浮いた状態になる。このような状態で、ウェーハＷ、下部電極７４、ＥＳＣステージ７９及びカソードカバー８０を上昇させてウェーハＷのエッチング処理を行うと、冷媒循環部９５からウェーハＷ裏面にＨｅガスを供給しても、ウェーハＷ全体が均一に冷却されなくなり、部分的に冷却不足の箇所が生じる。その結果、エッチング中にウェーハＷ温度が上昇してレジスト焼けが発生する。レジスト焼けとは、熱によりレジストパターンが変形する現象であり、これによりウェーハWのエッチングが不均一になり、製品の信頼性及び歩留りを大きく低下させる。

また、絶縁リング９１に異物が付着した場合は薬液洗浄により除去できるが、付着箇所が溝９１ａの一部であっても、その度に装置８１から絶縁リング９１を取り外して洗浄を行わなくてはならず、メンテナンス回数が増えて装置稼動率を大きく低下させることになる。また、溝９１ａが変形した場合は、変形箇所がたとえ一部であっても新しい他の絶縁リングと交換する必要が生じ、交換の部品コストが増え、生産コストを増大させることになる。

本発明は、上記問題を解決するために考えられたもので、エッチング前のウェーハの浮きを防止して製品の信頼性及び歩留りを向上させるとともに、装置稼動率の向上及び生産コストの低減を行うことができるプラズマエッチング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のプラズマエッチング装置は、反応室に少なくとも上部電極、下部電極、ガス孔、カソードカバー及び絶縁リングがあり、前記ガス孔からエッチングガスが前記反応室に導入され、前記上部電極と前記下部電極の間に高周波電力が印加されることにより前記エッチングガスがプラズマ化し、エッチング時には前記カソードカバーが上昇して前記絶縁リングから離脱され、エッチング終了時には前記カソードカバーが下降して前記絶縁リングに固定されるプラズマエッチング装置であって、前記絶縁リングの上面に少なくとも３つ以上のガイドピンが設けられ、前記カソードカバーの下面に前記ガイドピンが嵌合する少なくとも３つ以上の嵌合孔が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、絶縁リングに設けたガイドピンによりカソードカバーと絶縁リングを安定して勘合させることができる。さらに絶縁リングとカソードカバーの接触面積を従来よりも大幅に減らすことができるので、嵌合部の変形、異物付着等による嵌合悪化の影響を極めて少なくすることができる。

また、請求項２記載のプラズマエッチング装置は、請求項１記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンが、第１ガイドピンと径の小さい第２ガイドピンとから構成され、前記第１ガイドピンが前記絶縁リングの上面に設けられ、前記第２ガイドピンが前記第１ガイドピンの上部に設けられていることを特徴とする。この構成によれば、第１ガイドピンの上部に設けた第２ガイドピンによりカソードカバーを支持するので、カソードカバーと絶縁リングをより安定して嵌合させることができる。

また、請求項３記載のプラズマエッチング装置は、請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンに異物除去手段が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、前記ガイドピンの先端部に付着、堆積した異物を異物除去手段により除去できるので、長期に亘りカソードカバーと絶縁リングを安定して嵌合させることができる。

また、請求項４記載のプラズマエッチング装置は、請求項３記載のプラズマエッチング装置であって、前記異物除去手段が、前記ガイドピンの内部に形成された吸引通路と、前記吸引通路に接続された吸引部とから構成されていることを特徴とする。この構成によれば、エッチング後にガイドピンの先端部に付着、堆積した異物を吸引通路から直ちに吸引するので、容易かつ確実に異物を除去できる。また、吸引力により、カソードカバーと絶縁リングをより安定して勘合させることもできる。

また、請求項５記載のプラズマエッチング装置は、請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンに圧力検出手段が設けられていることを特徴とする。この構成によれば、ガイドピンにかかる圧力を圧力検出手段で検出することにより、カソードカバーと絶縁リングの勘合状態の良否を判別することができる。

また、請求項６記載のプラズマエッチング装置は、請求項５記載のプラズマエッチング装置であって、前記圧力検出手段が、前記ガイドピンの下部に設けられた圧力センサと、前記圧力センサの出力に応じて制御信号を出力する制御部と、前記制御部の制御信号により圧力異常の有無を表示する表示部とから構成されていることを特徴とする。この構成によれば、ガイドピンにかかる圧力を圧力センサにより検出し、その出力を制御部、表示部へ送るので、容易かつ確実に嵌合状態の良否を判別することができる。

また、請求項７記載のプラズマエッチング装置は、請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンが、前記絶縁リングから脱着可能であることを特徴とする。この構成によれば、ガイドピンに変形、異物付着等が発生しても、絶縁リングからそのガイドピンだけを直ちに取り外して、エッチング処理を続けることができ、洗浄等のメンテナンス回数を低減することができる。

また、請求項８記載のプラズマエッチング装置は、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンの大きさ又は形状が、１つだけ他のガイドピンと異なるように設定されていることを特徴とする。この構成によれば、大きさ又は形状の異なるガイドピンを用いてウェーハの位置決めを容易に行うことができ、エッチングにおけるウェーハの面内ばらつきを精度よく調べることができる。

また、請求項９記載のプラズマエッチング装置は、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマエッチング装置であって、前記ガイドピンの形状が、円柱状、円錐状、半円状、三角錐状、四角柱状であることを特徴とする。この構成によれば、絶縁リングに設けたガイドピンによりカソードカバーと絶縁リングを安定して勘合させることができる。

以上述べたように、本発明のプラズマエッチング装置によれば、絶縁リングの上面に少なくとも３つ以上の第１ガイドピンと、その上部に第１ガイドピンよりも径の小さい第２ガイドピンを設けるとともに、カソードカバーの下面に第２ガイドピンが嵌合する少なくとも３つ以上の嵌合孔を設けるようにしたので、カソードカバーと絶縁リングを安定して嵌合させることができる。さらに、カソードカバーと絶縁リングの接触面積を従来よりも大幅に減らすことができるので、嵌合部の変形、異物付着等による嵌合悪化の影響を極めて少なくすることができる。これにより、カソードカバーが傾いてウェーハがＥＳＣステージから浮くことがなくなり、安定してウェーハＷのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。

また、ガイドピンに異物除去手段を設けるようにしたので、ガイドピンの先端部に付着、堆積した異物を吸引通路から直ちに吸引除去することができる。また、ウェーハが搬送ポジションにある状態で吸引通路より吸引を行うことにより、カソードカバーと絶縁リングをより安定して嵌合させることもできる。これにより、ウェーハの浮きを防止し、安定してウェーハのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。さらに、絶縁リングの洗浄等のメンテナンス回数も減少するので、装置稼働率を大幅に向上させることができる。

また、ガイドピンに圧力検出手段を設けるようにしたので、カソードカバーと絶縁リングの嵌合状態の良否を電気信号により、容易かつ確実に確認できる。これにより、ウェーハの浮きを防止し、安定してウェーハのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。

また、ガイドピンを絶縁リングから脱着可能なように構成したので、ガイドピンに変形、異物付着等が発生しても、絶縁リングからそのガイドピンだけを直ちに取り外して、エッチング処理を続けることができる。これにより、洗浄等のメンテナンス回数を減らし、装置稼動率を大きく向上させることができる。同時に、部品交換にかかるコストが減少し、生産コストを大幅に低減させることもできる。

また、ガイドピンの大きさ又は形状を、１つだけ他のガイドピンと異なるように設定したので、ウェーハの位置決めを容易に行うことができる。これにより、エッチング特性のウェーハ面内ばらつきを精度よく調べることができ、製品の特性向上を図ることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施例であるプラズマエッチング装置の構成を示す断面図及びＡ部拡大平面図である。

図1（ａ）、（ｂ）に示す本発明のプラズマエッチング装置１は、真空チャンバ２内に上部電極３と下部電極４とが対向して配置されている。上部電極３は中空で、その内部にガス供給管５から反応ガスが供給される複数のガス孔３ａが形成してあり、アースに接続されゼロ電位に保持されている。また、ガス供給管５にはガス供給バルブ６、ガス流量調整部７を介してガス供給部８が接続されている。

一方、下部電極４の上部には、被エッチング物であるウェーハＷを静電力により吸着保持するＥＳＣステージ９が配置され、そのＥＳＣステージ９の外周を囲むように、カソードカバー１０と絶縁リング１１が配置されている。カソードカバー１０、絶縁リング１１は、下部電極４とＥＳＣステージ９をプラズマから保護するものであり、セラミック、テフロン（登録商標）、ポリイミド等の電気的に絶縁性で耐熱性がある材料で構成されている。

また、ＥＳＣステージ９には、冷却水管１２が配置されており、この冷却水管１２は温度制御部１３に接続されている。温度制御部１３によって冷却水の温度が制御され、これによってＥＳＣステージ９の温度が調節される。さらに、ＥＳＣステージ９にはその表面に達するＨｅガス等の冷媒供給管１４が配置され、冷媒循環部１５に接続されている。そして、冷媒供給管１４にＨｅガスを供給することによって被エッチング物であるウェーハＷが冷却される。また、下部電極５４は、駆動機構１６に接続された昇降軸１７により支持されて、上下動自在に構成されるとともに、整合器１８を介して高周波電源１９が電気的に接続されている。

また、真空チャンバ２の側壁の一部にはウェーハＷを搬入、搬出する搬出入口２０が形成され、この搬出入口２０はゲートバルブ２１を介して真空予備室（図示せず）に接続され、このゲートバルブ２１を開放することにより真空チャンバ２と真空予備室でウェーハＷの搬入、搬出を行うことができる。また、真空チャンバ２側壁の他の部分には、真空引き用の排気口２２が形成され、この排気口２２に接続された真空ポンプ（図示せず）によって真空チャンバ２内を真空雰囲気を作ることができるように構成されている。

さらに、本実施例のプラズマエッチング装置1は、絶縁リング１１の上面に新たに前後左右４つの第１ガイドピン２３と、それらの上部に第１ガイドピン２３よりも径の小さい第２ガイドピン２４が設けられている。さらに、カソードカバー１０の下面には、前後左右４つの嵌合孔１０ａが設けられ、絶縁リング１１の第２ガイドピン２４と嵌合するように構成されている。

次に、本実施例のプラズマエッチング装置１の動作を、図面を参照して説明する。図２（ａ）、（ｂ）は本実施例のプラズマエッチング装置１の搬送ポジション及びエッチングポジションを示す断面図である。

先ず、図２（ａ）に示すように、真空チャンバ２内を真空ポンプにより所定の減圧状態にした後、ゲートバルブ２１を開放して、搬送アーム（図示せず）により搬出入口２０から真空チャンバ２内へウェーハＷを搬入し、リフトピン（図示せず）により、ウェーハＷをＥＳＣステージ９の上部にセットする。次に、リフトピン（図示せず）をゆっくり下げ、ウェーハＷをカソードカバー１０を介してＥＳＣステージ９上に載置する。このとき、カソードカバー１０の下面の設けられた嵌合孔２５は、絶縁リング１１上面に設けられた４つの第１ガイドピン２３上の第２ガイドピン２４に嵌合され、第１ガイドピン２３上の平坦部により安定して支持されるので、カソードカバー１０が傾いてウェーハＷがＥＳＣステージ９から浮くことがない。さらに、ゲートバルブ２１を閉じて、真空チャンバ２内を密閉する。

次に、図２（ｂ）に示すように、駆動機構１６により昇降軸１７とともに下部電極４、ＥＳＣステージ９及びカソードカバー１０を上昇させ、ウェーハＷを所定位置に配置した後、ＥＳＣステージ９に電圧をかけ、ウェーハＷを静電力により吸着固定する。次に、エッチング処理中のウェーハＷ温度上昇防止のため、冷却水とＨｅガスを下部電極４下方から冷却水管１２と冷媒供給管１４を通じて、所定の時間ウェーハＷ裏面へ供給する。

次に、エッチングガスを、ガス供給部８、ガス流量調整部７、ガス供給バルブ６を介して、上部電極３に設けた複数のガス孔３ａから真空チャンバ２内へ供給する。そして、エッチングガスの供給と真空ポンプ（図示せず）の排気速度が釣り合うようにして、エッチングガスの圧力を一定に保つ。エッチングガスの圧力が安定した後、高周波電源１９により、上部電極３と下部電極４の間に高周波電力を印加し放電を発生させ、ウェーハＷのエッチング処理を行う。高周波電力を加えると、ウェーハＷ上の薄膜はエッチングガスのプラズマと反応して気化し、次第に薄くなって除去される。エッチングすべき膜の材質に応じてエッチングガスの種類を選べば、選択的にエッチングすることができる。

エッチング終了後は、再び、図２（ａ）に示すように、駆動機構１６と昇降軸１７により、下部電極４、ＥＳＣステージ９及びカソードカバー１０を下降させて、ウェーハＷを搬出入口２０から真空チャンバ２外へ搬出する。

本実施例のプラズマエッチング装置1は、絶縁リング１１の上面に４つの第１ガイドピン２３と、これらの上部に第１ガイドピン２３よりも径の小さい第２ガイドピン２４が設けられ、さらにカソードカバー１０の下面には、第２ガイドピン２４に嵌合する４つの嵌合孔１０ａが設けられているので、カソードカバー１０と絶縁リング１１を安定して嵌合させることができる。加えて、カソードカバー１０と絶縁リング１１の接触面積を従来よりも大幅に減らすことができるので、第１ガイドピン２３及び第２ガイドピン２４の変形や異物付着による嵌合悪化の影響を極めて少なくすることができる。これにより、カソードカバー１０が傾いてウェーハＷがＥＳＣステージ９から浮くことがなくなり、安定してウェーハＷのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを向上させることができる。なお、上述した第１ガイドピン２３、第２ガイドピン２４は、カソードカバー１０を安定して支持できる本数であればよく、少なくとも３つ以上あればよい。

次に、本発明の他の実施の形態について、図面を参照して説明する。図３（ａ）、（ｂ）は第２実施例のプラズマエッチング装置３１の構成を示す断面図及びＢ部拡大断面図である。なお、図３（ａ）、（ｂ）において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、第１ガイドピン２３と第２ガイドピン２４に新たに異物除去手段を設けたことである。この異物除去手段は、第１ガイドピン２３と第２ガイドピン２４の内部に形成された吸引通路３２と、吸引通路３２に接続された真空ポンプ、コンバム（登録商標、ガスの排気流速を利用した真空発生器）等の吸引部３３とから構成されている。

ウェーハWのエッチングを繰り返すと、エッチングガスの反応副生成物や汚れ等の異物が第２ガイドピン２４の先端部に付着、堆積する。この状態を放置すると、異物の堆積量が次第に多くなり、カソードリング１０と絶縁リング１１の嵌合状態を悪化させる。本実施例のように第１ガイドピン２３と第２ガイドピン２４の内部に吸引通路３２を設け、吸引部３３により吸引することにより、付着した異物を直ちに除去することができる。また、ウェーハＷが搬送ポジションにある状態で吸引通路３２より吸引を行うことにより、カソードカバー１０と絶縁リング１１をより安定して嵌合させることもできる。これにより、カソードカバー１０が傾いてウェーハＷがＥＳＣステージ９から浮くことがなくなり、安定してウェーハＷのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを向上させることができる。さらに、絶縁リング１１の洗浄等のメンテナンス回数も減少するので、装置稼働率を大幅に向上させることもできる。また、本実施例の吸引通路３２は異物除去以外にも、その真空度をモニタすることにより、カソードカバー１０と絶縁リング１１の嵌合状態の調べることもできる。変形や異物等の影響で、両者１０、１１の嵌合状態が悪くなれば真空度が低下するので、容易に嵌合状態の良否を判別することができる。

次に、本発明の他の実施の形態について、図面を参照して説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、第３実施例のプラズマエッチング装置４１の構成を示す断面図及びＣ部拡大断面図である。なお、図４（ａ）、（ｂ）において第１実施例と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。この実施例において前述した第１実施例と相違するところは、第１ガイドピン２３又は第２ガイドピンに新たに圧力検出手段を設けたことである。この圧力検出手段は、第１ガイドピン２３又は第２ガイドピン２４の下部に設けられた圧力センサ４２と、圧力センサ４２の出力に応じて制御信号を出力する制御部４３と、制御部４３の制御信号により圧力異常の有無を表示する表示部４４とから構成されている。また、圧力センサ４２の周囲には、圧力調整用の弾性材４５が設けられている。

絶縁リング１１の第２ガイドピン２４がカソードカバー１０の嵌合孔１０ａに正常に嵌合すれば、第２ガイドピン２４の先端部が一定の圧力を受け、圧電素子等からなる圧力センサ４２にその圧力が加わり電気信号に変換される。しかし、変形や異物等の影響によりカソードカバー１０が浮いた状態になると、第２ガイドピン２４の先端部にかかる圧力が弱くなり、圧力センサ４２からの電気信号が小さくなる。この圧力センサ４２からの電気信号は制御部４３へ送られる。制御部４３では、この電気信号を予め定めた設定値と比較し、設定値以上であればカソードカバー１０と絶縁リング１１の嵌合状態が良好であると判断する。これらの結果は、制御信号として表示部４４に送られ、表示部４４に設けたＬＥＤを赤や青に点灯させる。これにより、オペレータが確実にカソードカバー１０と絶縁リング１１の嵌合状態の良否を判別できる。全ての圧力センサ４２から出力される電気信号が設定値以上であることを確認した後、ウェーハＷをエッチングポジションに移動するようにしておけば、ウェーハWが浮いた状態でエッチング処理されるのを確実に防止することができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。また、本実施例の圧力センサ４２、弾性材４５は第１ガイドピン２３の下部以外にも、例えば第２ガイドピン２４の下部、すなわち第１ガイドピン２３の内部に設けることもできる。

上述した各実施例では、各第１ガイドピン２３、第２ガイドピン２４が絶縁リング１１に一体化されている場合について説明したが、例えば図５（ａ）に示すように、第１ガイドピン２３の下部にネジ部５１を設けて絶縁リング１１に取り付けるようにしてもよい。さらに、図５（ｂ）に示すように、第２ガイドピン２４の下部にもネジ部５２を設けて第１ガイドピン２３に取り付けるようにしてもよい。

このように、第１ガイドピン２３、第２ガイドピン２４を絶縁リング１１から脱着可能なように構成すれば、変形や異物付着が発生しても、絶縁リング１１から対象となる第１ガイドピン２３や第２ガイドピン２４だけを取り外して新品と交換した後、直ちにウェーハＷのエッチング処理を続けることができる。その結果、洗浄等のメンテナンス回数が減少し、装置稼動率を大幅に向上させることができる。同時に、部品交換にかかるコストが減少し、生産コストを大幅に低減させることもできる。

また、図６（ａ）に示すように、ウェーハＷのオリフラ６１を基準にして大径の第２ガイドピン６２を設けるようにしてもよい。また、図６（ｂ）に示すように、四角柱状の第２ガイドピン６３を設けるようにしてもよい。このように、ウェーハＷのオリフラ６１の位置に合せて、他と大きさや形状の異なる第２ガイドピン６２、６３を使用すれば、ウェーハＷの位置決めを容易に行うことができる。これにより、エッチング特性のウェーハＷ面内ばらつきを精度よく調べることができ、エッチング条件を最適化することができる。その結果、製品の特性向上を図ることができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。

また、本発明に用いられる第２ガイドピン２４の形状は特に限定されるものではないが、カソードカバー１０と絶縁リング１１を安定して嵌合させるものであればよく、例えば図７（ａ）〜（ｅ）に示すように、円柱状７１、円錐状７２、半円状７３、三角錐状７４、四角柱状７５であってもよい。

絶縁リングの上面に少なくとも３つ以上の第１ガイドピンと、その上部に第１ガイドピンよりも径の小さい第２ガイドピンを設けるとともに、カソードカバーの下面に第２ガイドピンが嵌合する少なくとも３つ以上の嵌合孔を設けることによって、カソードカバーと絶縁リングを安定して嵌合させることができる。さらに、カソードカバーと絶縁リングの接触面積を従来よりも大幅に減らすことができるので、嵌合部の変形、異物付着等による嵌合悪化の影響を極めて少なくすることができる。これにより、カソードカバーが傾いてウェーハがＥＳＣステージから浮くことがなくなり、安定してウェーハＷのエッチング処理を行なうことができ、製品の信頼性及び歩留りを大きく向上させることができる。

本発明の第１実施例のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図及びＡ部拡大平面図 本発明の第１実施例のプラズマエッチング装置の動作を説明する断面図 本発明の第２実施例のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図及びＢ部拡大断面図 本発明の第３実施例のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図及びＣ部拡大断面図 本発明の他の実施例の第１及び第２ガイドピンの拡大断面図 本発明の他の実施例の第１及び第２ガイドピンの配置を示す平面図 本発明の他の実施例の第１及び第２ガイドピンの形状を示す斜視図 従来のプラズマエッチング装置の構成を示す断面図 従来のプラズマエッチング装置のＤ部拡大平面図及び拡大断面図

符号の説明

１ 本発明の第１実施例のプラズマエッチング装置
２ 真空チャンバ
３ 上部電極
３ａ ガス孔
４ 下部電極
５ ガス供給管
６ ガス供給バルブ
７ ガス流量調整部
８ ガス供給部
９ ＥＳＣステージ
１０ カソードカバー
１０ａ 嵌合孔
１１ 絶縁リング
１２ 冷却水管
１３ 温度制御部
１４ 冷媒供給管
１５ 冷媒循環部
１６ 駆動機構
１７ 昇降軸
１８ 整合器
１９ 高周波電源
２０ 搬出入口
２１ ゲートバルブ
２２ 排気口
２３ 第１ガイドピン
２４ 第２ガイドピン
３１ 本発明の第２実施例のプラズマエッチング装置
３２ 吸引通路
３３ 吸引部
４１ 本発明の第３実施例のプラズマエッチング装置
４２ 圧力センサ
４３ 制御部
４４ 表示部
４５ 弾性材
５１ 第１ガイドピンのネジ部
５２ 第２ガイドピンのネジ部
６１ オリフラ
６２ 大径の第２ガイドピン
６３ 四角柱状の第２ガイドピン
７１ 円柱状の第２ガイドピン
７２ 円錐状の第２ガイドピン
７３ 半円状の第２ガイドピン
７４ 三角錐状の第２ガイドピン
７５ 四角柱状の第２ガイドピン
８１ 従来のプラズマエッチング装置
８２ 真空チャンバ
８３ 上部電極
８３ａ ガス孔
８４ 下部電極
８５ ガス供給管
８６ ガス供給バルブ
８７ ガス流量調整部
８８ ガス供給部
８９ ＥＳＣステージ
９０ カソードカバー
９０ａ 溝
９１ 絶縁リング
９１ａ 溝
９２ 冷却水管
９３ 温度制御部
９４ 冷媒供給管
９５ 冷媒循環部
９６ 駆動機構
９７ 昇降軸
９８ 整合器
９９ 高周波電源
１００ 搬出入口
１０１ ゲートバルブ
１０２ 排気口
１０３ 異物
１０４ 隙間

Claims (9)

1. 反応室に少なくとも上部電極、下部電極、ガス孔、カソードカバー及び絶縁リングがあり、前記ガス孔からエッチングガスが前記反応室に導入され、前記上部電極と前記下部電極の間に高周波電力が印加されることにより前記エッチングガスがプラズマ化し、エッチング時には前記カソードカバーが上昇して前記絶縁リングから離脱され、エッチング終了時には前記カソードカバーが下降して前記絶縁リングに固定されるプラズマエッチング装置において、前記絶縁リングの上面に少なくとも３つ以上のガイドピンが設けられ、前記カソードカバーの下面に前記ガイドピンが嵌合する少なくとも３つ以上の嵌合孔が設けられていることを特徴とするプラズマエッチング装置。
2. 前記ガイドピンが、第１ガイドピンと径の小さい第２ガイドピンとから構成され、前記第１ガイドピンが前記絶縁リングの上面に設けられ、前記第２ガイドピンが前記第１ガイドピンの上部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のプラズマエッチング装置。
3. 前記ガイドピンに異物除去手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置。
4. 前記異物除去手段が、前記ガイドピンの内部に形成された吸引通路と、前記吸引通路に接続された吸引部とから構成されていることを特徴とする請求項３記載のプラズマエッチング装置。
5. 前記ガイドピンに圧力検出手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマエッチング装置。
6. 前記圧力検出手段が、前記ガイドピンの下部に設けられた圧力センサと、前記圧力センサの出力に応じて制御信号を出力する制御部と、前記制御部の制御信号により圧力異常の有無を表示する表示部とから構成されていることを特徴とする請求項５記載のプラズマエッチング装置。
7. 前記ガイドピンが、前記絶縁リングから脱着可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラズマエッチング装置。
8. 前記ガイドピンの大きさ又は形状が、１つだけ他のガイドピンと異なるように設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマエッチング装置。
9. 前記ガイドピンの形状が、円柱状、円錐状、半円状、三角錐状、四角柱状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマエッチング装置。

Images