JP2636782B2 - Control method of heat transfer gas for sample temperature control - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、真空処理における試料
の保持方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for holding a sample in vacuum processing.

【０００２】[0002]

【従来の技術】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。2. Description of the Related Art One of the important applications of a vacuum processing, for example, a plasma processing (hereinafter abbreviated as "plasma processing"), for example, a dry etching apparatus is one of the important uses of a micro solid state device such as a semiconductor integrated circuit. Formation of fine patterns in the manufacture of This fine pattern is usually formed by dry etching using a pattern drawn by exposing and developing a polymer material called a resist applied on a semiconductor substrate (hereinafter abbreviated to “substrate”) as a mask as a mask. It is performed by transferring to.

【０００３】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。At the time of dry etching of such a substrate, the mask and the substrate are heated by heat of chemical reaction with plasma or impact incident energy such as ions or electrons in the plasma. Therefore, when sufficient heat radiation cannot be obtained, that is, when the temperature of the substrate is not properly controlled, the mask is deformed or deteriorated, and a correct pattern cannot be formed.
A disadvantage arises in that it is difficult to remove the mask from the substrate after the dry etching. In order to eliminate these inconveniences, the following techniques have been conventionally used and proposed. Hereinafter, these conventional techniques will be described.

【０００４】従来技術の第１例としては、例えば、特公
昭56−53853 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、試料台に直流電圧を
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。As a first example of the prior art, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 56-53853, a sample table to which an output of a high-frequency power supply is applied is cooled with water, and a work piece is processed on the sample table. A substance is placed via a dielectric film, and a DC voltage is applied to the sample stage to apply a potential difference to the dielectric film via plasma. In some cases, the thermal resistance between the workpiece and the sample stage is reduced to effectively cool the workpiece.

【０００５】従来技術の第２例としては、例えば、特開
昭57−145321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。As a second example of the prior art, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-145321, a gas gas is blown from the back surface of a wafer and the wafer is directly cooled by the gas gas. is there.

【０００６】従来技術の第３例としては、例えば、E.J.
Egerton 他，Solid StateTechnology，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。As a third example of the prior art, for example, EJ
Egerton et al., Solid State Technology, Vol. 25, No.
8, pages 84 to 87 (1982-8), an electrode which is a water-cooled sample stage, and a substrate which is mounted on the electrode and whose outer periphery is pressed against the electrode by mechanical clamping means and fixed thereto. In some cases, GHe having a pressure of about 6 Torr is passed between the electrodes to reduce the thermal resistance between the electrode and the substrate, thereby effectively cooling the substrate.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、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
分配慮されておらず、以下のような問題があった。However, these prior arts are not sufficiently considered in terms of effective cooling of the sample and the effect of the gas flowing on the back surface of the substrate on the process. There was such a problem.

【０００８】上記第１の従来技術では、上記のように行
っても、まだ、被加工物質と試料台との間の接触部分は
少なく、微視的にみればわずかな隙間を有している。ま
た、この隙間には、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
の間の隙間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、次のような問題があっ
た。In the first prior art, even if the above-described operation is performed, there is still little contact between the material to be processed and the sample table, and there is a slight gap when viewed microscopically. . Further, a process gas enters the gap, and this gas becomes a thermal resistance. In general dry etching equipment,
Usually, the material to be processed is etched by a process gas pressure of about 0.1 Torr, and the gap between the material to be processed and the dielectric film is smaller than the average free path length of the process gas. The reduction in the gap is almost the same in terms of the thermal resistance, and the effect is increased by the increase in the contact area. Therefore, a large electrostatic attraction force is required to reduce the thermal resistance between the material to be processed and the sample stage and to cool the material to be processed more effectively. For this reason, such a technique has the following problems.

【０００９】(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。(1) Since the material to be processed hardly separates from the sample table, it takes time to transport the material to be processed after the etching process is completed, or the material to be processed is damaged.

【００１０】(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、更に歩留まりが悪くなる。(2) In order to generate a large electrostatic attraction force,
It is necessary to give a large potential difference between the dielectric film and the material to be processed. However, if this potential difference is large, the material to be processed, that is, the element in the substrate is greatly damaged, and the yield is reduced. In the case of fine processing of a thin gate film, which is increasingly required as the integration degree of an integrated circuit increases, the yield is further reduced.

【００１１】上記第２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。In the second prior art, the cooling efficiency of the wafer can be improved by using a gas gas having excellent thermal conductivity such as helium gas (hereinafter abbreviated as GHe). However, such a technique has the following problems.

【００１２】(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。(1) Since a large amount of gaseous gas flows into the etching chamber instead of staying on the cooling surface side of the wafer, even an inert gas such as GHe has a large effect on the process. Can not.

【００１３】上記第３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。In the third prior art, even if the outer periphery of the substrate is fixed by a clamp, the flow of GHe into the vacuum processing chamber is unavoidable. Therefore, the same problem as in the above second prior art is obtained. Problem, and also has the following problem.

【００１４】(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。(1) Since the outer periphery of the substrate is pressed by the mechanical clamping means to fix the substrate to the electrode, the substrate is deformed to a convex shape at a middle height in the peripheral support state by the gas pressure of the flowing GHe. For this reason, the gap amount between the back surface of the substrate and the electrode increases, and accordingly, the heat conduction characteristics between the substrate and the electrode deteriorate. Therefore, the cooling of the substrate cannot be performed sufficiently effectively.

【００１５】(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。(2) Since the electrode is provided with mechanical clamping means for pressing and fixing the outer periphery of the substrate, the area for manufacturing the element in the substrate is reduced, and the uniformity of plasma is impaired. During the operation of the mechanical clamping means, there is a risk that reaction products adhered to the mechanical clamping means fall off the mechanical clamping means and generate dust,
Substrate transport becomes extremely complicated, resulting in an increase in the size of the apparatus and a decrease in reliability.

【００１６】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、試料の保持方法を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a sample holding method capable of effectively controlling the temperature of a sample to be vacuum-processed and reducing the influence of a heat transfer gas on the process.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明は、真空処理する
試料を真空処理室内の試料台に載置し、前記試料の少な
くとも外周辺と該外周辺よりも試料中心方向に離間した
位置とを前記試料台に静電吸着・保持した後、該吸着保
持した前記試料の裏面と前記試料台との間の隙間に伝熱
ガスを供給し、流量制御器を制御する制御装置によって
前記伝熱ガスの供給を制御し、前記試料を真空処理した
後、前記試料の残留吸着力の除去前に前記伝熱ガスの供
給を停止することを特徴とする。Means for Solving the Problems The present invention is a sample vacuum processing is placed on the sample stage of the vacuum process chamber, little of the sample
At least the outer periphery and the outer periphery are more separated in the sample center direction
After the position is electrostatically adsorbed and held on the sample stage , a heat transfer gas is supplied to a gap between the back surface of the sample that has been sucked and held and the sample stage , and a control device that controls a flow controller is provided.
The supply of the heat transfer gas was controlled, and the sample was vacuum-processed.
After, characterized by stopping the supply of the heat transfer gas prior to removal of residual adsorption force of the sample.

【００１８】[0018]

【作用】本発明によれば、真空処理室内で真空処理され
る試料を試料台に静電吸着保持させると共に、吸着保持
された試料の裏面と試料台との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の隙間
量の増大が抑制され、真空処理される試料の温度を効果
的に制御できる。また、試料の残留吸着力の除去前に伝
熱ガスの供給を停止するので、伝熱ガスが真空処理室へ
流入するのを抑制することができる。According to the present invention, a sample to be vacuum-processed in a vacuum processing chamber is electrostatically adsorbed and held on a sample table, and a heat transfer gas is supplied to a gap between the back surface of the sample held and adsorbed and the sample table. This prevents deformation of the sample due to the gas pressure of the heat transfer gas, suppresses the increase in the amount of gap between the back surface of the suction-held sample and the sample table, and effectively controls the temperature of the sample to be vacuum-processed. it can. Further, since the supply of the heat transfer gas is stopped before the residual adsorption force of the sample is removed, it is possible to suppress the heat transfer gas from flowing into the vacuum processing chamber.

【００１９】[0019]

【実施例】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。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Vacuum processing of a sample, for example, plasma processing, includes dry etching equipment and plasma CVD.
Although there are an apparatus, a sputtering apparatus, and the like, an embodiment of the present invention will be described using a dry etching apparatus as an example.

【００２０】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３
により説明する。An embodiment of the present invention will now be described with reference to FIGS.
This will be described below.

【００２１】図１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。FIG. 1 shows a schematic configuration of a dry etching apparatus. On the bottom wall of the vacuum processing chamber 10 in this case, a lower electrode 20 serving as a sample stage is electrically insulated and provided airtight through an insulator 11. An upper electrode 40 is provided in the vacuum processing chamber 10 so as to have a discharge space 30 and face the lower electrode 20 in the vertical direction.

【００２２】試料である基板５０の裏面に対応する下部
電極２０の表面には、この場合、基板５０の裏面の周辺
側に対応して絶縁物６０が埋設されている。絶縁物６０
の内側の下部電極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。溝２１は基板５０が載置さ
れていない場合、放電空間３０と連通する。また、絶縁
物６０には、溝２１につながるガス分散用の溝（図示省
略）が形成されている。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２３ｂ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。In this case, an insulator 60 is buried in the surface of the lower electrode 20 corresponding to the back surface of the substrate 50 corresponding to the peripheral side of the back surface of the substrate 50 in this case. Insulator 60
A groove 21 forming a heat transfer gas supply path is formed in the lower electrode 20 on the inside. The groove 21 communicates with the discharge space 30 when the substrate 50 is not placed. In addition, a groove (not shown) for gas dispersion connected to the groove 21 is formed in the insulator 60. The lower electrode 20 has a gas supply passage 23a and a gas discharge passage 23b formed in communication with the groove 21. In the lower electrode 20, a coolant channel 22 is formed. The lower electrode 20 is formed with a refrigerant supply path 24a and a refrigerant discharge path 24b in communication with the refrigerant flow path 22.

【００２３】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２
３ｂには、導管７０ｂの一端が連結されている。導管７
０ａ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。The gas supply passage 23a is connected to a conduit 70a connected to a gas source (not shown).
One end of a conduit 70b is connected to 3b. Conduit 7
A mass flow controller (hereinafter abbreviated as MFC) 71 is provided at 0a, and an adjustment valve 72 is provided at a conduit 70b. The other end of the conduit 70b is connected to the vacuum processing chamber 10
And a vacuum conduit 80 that connects the vacuum pump 80 and the vacuum pump 80. A conduit 90a connected to a refrigerant source (not shown) is connected to the refrigerant supply path 24a, and a refrigerant discharge pipe 90b is connected to the refrigerant discharge path 24b.

【００２４】下部電極２０には、マッチングボックス１
００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。The lower electrode 20 has a matching box 1
A high-frequency power supply 101 is connected via a high-frequency circuit 00 and a DC power supply 103 is connected via a high-frequency cutoff circuit 102. The vacuum processing chamber 10, the high-frequency power supply 101, and the DC power supply 103 are each grounded.

【００２５】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。The upper electrode 40 is formed with a processing gas discharge hole (not shown) opened to the discharge space 30 and a processing gas flow path (not shown) communicating with the processing gas discharge hole. A processing gas supply device (not shown) is provided in the processing gas passage.
Are connected to each other (not shown).

【００２６】次に、図１の下部電極２０の詳細構造例を
図２，図３により説明する。Next, an example of the detailed structure of the lower electrode 20 of FIG. 1 will be described with reference to FIGS.

【００２７】図２，図３で、図１に示したガス供給路２
３ａ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の外側
には、図１に示したガス排出路２３ｂを形成して導管２
５ｂが配設されている。導管２５ｂの外側には、図１に
示した冷媒供給路２４ａを形成して導管２５ｃが配設さ
れている。導管２５ｃの外側には、図１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につなが
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。2 and 3, the gas supply path 2 shown in FIG.
3a is formed in this case by a conduit 25a,
In this case, is provided so as to be able to move up and down about the center of the substrate mounting position of the lower electrode 20 as an axis. Outside the conduit 25a, the gas discharge passage 23b shown in FIG.
5b is provided. Outside the conduit 25b, a conduit 25c is provided by forming the refrigerant supply passage 24a shown in FIG. Outside the conduit 25c, a conduit 25d is formed by forming the refrigerant discharge passage 24b shown in FIG. The upper end of the conduit 25b is connected to the upper electrode plate 26, and the conduit 25d
Is connected to an electrode upper plate receiver 27 below the electrode upper plate 26. An empty space 28 is formed at the upper end of the conduit 25b by the upper electrode plate 26, the upper electrode plate receiver 27, and the conduit 25b. A dividing plate 29 is formed in the vacant space 28 so as to form the refrigerant passage 22, and the upper end of the conduit 25 c is connected to the dividing plate 29.

【００２８】基板（図示省略）が載置される電極上板２
６の表面には、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とが複数条
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、基板が
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、絶縁膜がコーティングされて
いる。Electrode upper plate 2 on which a substrate (not shown) is placed
In this case, a plurality of grooves 21a for dispersing heat transfer gas radially and grooves 21b for dispersing heat transfer gas circumferentially are formed on the surface of 6 in this case. Grooves 21a and 21b for dispersing heat transfer gas
Is connected to the conduits 25a and 25b. An insulator 60 is provided on the surface of the electrode upper plate 26 on which the substrate is mounted. In this case, the insulating film is coated.

【００２９】なお、図２，図３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の表面以外
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
面側から支持するピン１１３が、この場合、１２０度間
隔で３本配設されている。In FIGS. 2 and 3, reference numeral 110 denotes an electrode cover for protecting the surface of the electrode upper plate 26 where the substrate is not mounted, and reference numeral 111 denotes a portion for protecting the lower electrode 20 other than the surface of the electrode upper plate 26. The insulating cover 112 is a shield plate. Further, at the upper end of the conduit 25a, pins 113 for supporting the substrate from the back side when the substrate is mounted on the electrode upper plate 26 and when the substrate is detached from the electrode upper plate 26, in this case, three pins at 120 ° intervals. This is installed.

【００３０】また、溝２１ａ,２１ｂの深さは、基板吸
着時の基板の裏面と溝２１ａ,２１ｂの底面との間の隙
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。The depth of the grooves 21a and 21b is determined by the gap between the back surface of the substrate and the bottom of the grooves 21a and 21b (hereinafter abbreviated as groove gap) when the substrate is sucked. In this case, the heat transfer effect of the heat transfer gas is reduced, so that the depth of the grooves 21a and 21b is selected so that the groove gap is preferably equal to or less than the average free path length of the heat transfer gas. Good to do.

【００３１】また、基板の裏面で絶縁膜に静電吸着され
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。The area of the portion of the back surface of the substrate that is electrostatically attracted to the insulating film (hereinafter, abbreviated as the attracting portion) is determined by the pressure difference between the gas pressure of the heat transfer gas and the pressure of the vacuum processing chamber 10. In order to prevent floating from the lower electrode 20, the selection is made based on a required electrostatic attraction force determined by a differential pressure between the gas pressure of the heat transfer gas and the pressure of the vacuum processing chamber 10. For example, if the pressure of the heat transfer gas is 1
When the pressure of the vacuum processing chamber 10 is 0.1 Torr and the pressure of the vacuum processing chamber 10 is 0.1 Torr, the required electrostatic attraction force for preventing the substrate from floating from the lower electrode 20 is about 1.3 g / cm ^2. The area of the portion is selected to be about 1/5 of the rear surface area of the substrate.

【００３２】上記のように構成された図１ないし図３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２
０に載置される。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に静電吸着されて固定
される。その後、溝２１ａ，２１ｂには、ガス源よりＭ
ＦＣ７１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。このとき、ＧHeは、ＭＦＣ
７１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、基板裏面の空間にＧHeを
封じ込めた使用も可能である。これにより、冷媒流路２
２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との熱抵抗は減少さ
せられ、基板５０は効果的に冷却される。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
気的に接地されたピン１１３が基板５０に当接すること
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。In the dry etching apparatus of FIGS. 1 to 3 configured as described above, the substrate 50 is loaded into the vacuum processing chamber 10 by a known transfer device (not shown).
The outer peripheral portion of the lower electrode is made to correspond to the insulator 60 so that the lower electrode 2
0. After the mounting of the substrate 50 on the lower electrode 20 is completed, the processing gas supplied to the gas flow passage from the processing gas supply device via the conduit flows through the gas flow passage, and then flows from the gas discharge hole of the upper electrode 40 to the discharge space 30. Will be released. After adjusting the pressure in the vacuum processing chamber 10, high-frequency power is applied to the lower electrode 20 from the high-frequency power supply 101, and a glow discharge occurs between the lower electrode 20 and the upper electrode 40. The processing gas in the discharge space 30 is turned into plasma by the glow discharge, and the etching of the substrate 50 is started by the plasma. At the same time, a DC voltage is applied to the lower electrode 20 from the DC power supply 103. The substrate 50 is electrostatically attracted to the lower electrode 20 and fixed by the self-bias voltage generated by the plasma processing process and the DC voltage applied to the lower electrode 20 by the DC power supply 103 when the etching process of the substrate 50 by the plasma is started. Is done. After that, the grooves 21a and 21b receive M
Heat transfer gas through the FC 71 and the gas supply path 23a in order,
For example, GHe is supplied. At this time, GHe is MFC
The gas amount is controlled and supplied by the operation of the control valve 71 and the adjustment valve 72. In some cases, GHe can be used in a space on the back surface of the substrate. Thereby, the refrigerant flow path 2
The thermal resistance between the lower electrode 20 and the substrate 50, which are cooled by a coolant flowing through the substrate 2, such as water or a low-temperature liquefied gas, is reduced, and the substrate 50 is effectively cooled. Thereafter, when the etching is approached, the supply of GHe to the grooves 21a and 21b is stopped, and the supply of the processing gas to the discharge space 30 and the DC voltage and the high-frequency power to the lower electrode 20 are completed. Is stopped. Thereafter, the electrostatic attraction force generated on the substrate 50 is subsequently released, and in this case, the static electricity is removed by the contact of the electrically grounded pin 113 with the substrate 50, and the operation of the pin 113 causes the substrate 50 to be removed. It is removed from the lower electrode 20. Thereafter, the substrate 50 is carried out of the vacuum processing chamber 10 by a known transfer device. The static electricity can also be removed by stopping the application of the DC voltage and then stopping the application of the high-frequency power.

【００３３】以上、本実施例によれば、次のような効果
が得られる。As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【００３４】(1）基板の裏面の外周辺だけでなくその裏
面の他の部分も使用して基板を下部電極に固定できるた
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
の間の隙間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、基板を効率
的に冷却できる。(1) Since the substrate can be fixed to the lower electrode using not only the outer periphery of the back surface of the substrate but also other portions of the back surface, deformation of the substrate due to the gas pressure of GHe as a heat transfer gas can be prevented. In addition, it is possible to suppress an increase in a gap amount between the lower electrode and the back surface of the substrate fixed to the lower electrode. Therefore, it is possible to prevent deterioration of the heat conduction characteristic between the substrate and the lower electrode, and it is possible to efficiently cool the substrate.

【００３５】(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。(2) Since at least the outer periphery of the back surface of the substrate is adsorbed, GHe, which is a heat transfer gas, is suppressed from flowing into the vacuum processing chamber at the adsorbing portion, so that the influence on the GHe process is reduced. , Can be used for all processes.

【００３６】(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。(3) Compared with the prior art in which the contact area between the substrate and the lower electrode is increased by electrostatic attraction to reduce the thermal resistance, in this embodiment, the magnitude of the electrostatic attraction is GHe
The pressure required for preventing the substrate from floating due to the pressure difference between the pressure in the vacuum processing chamber and the pressure between the GHe pressure and the plasma pressure is determined by the difference between the GHe pressure and the plasma pressure. Even if the electrostatic attraction force is reduced, the effect of cooling the substrate can be sufficiently obtained by reducing the thermal resistance within the range permitted by the thermal resistance.

【００３７】(4）静電吸着力が小さいため、基板の下部
電力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。(4) Since the electrostatic attraction force is small, the substrate can be easily separated from the lower power, so that the time for transporting the substrate after the etching process can be shortened and the substrate can be prevented from being damaged.

【００３８】(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。(5) Since the electrostatic attraction force may be small, the potential difference applied to the substrate is small, and damage to elements in the substrate can be reduced. Therefore, there is no fear that the yield is deteriorated even in the fine processing of the thin gate film.

【００３９】(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。(6) Since the substrate is fixed to the lower electrode by electrostatic attraction without using mechanical clamping means, it is possible to prevent a reduction in the element manufacturing area within the substrate and to maintain good plasma uniformity. Also, there is no danger of generating dust when the substrate is placed on the lower electrode and when the substrate is removed from the lower electrode, and further, the substrate can be easily transported, and as a result, the size of the apparatus can be suppressed. In addition, reliability can be improved.

【００４０】図４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１２０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１２４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、図１と同一装置等は、同一符号で
示し説明を省略する。FIG. 4 shows another example of the dry etching apparatus embodying the present invention. The top wall of the vacuum processing chamber 10 and the upper electrode 40 are provided outside the vacuum processing chamber 10 and the discharge space 30.
And an optical path 120 is formed. Light path 120
On the outside of the vacuum processing chamber 10, a light-transmitting window 121 is provided in an airtight manner. Vacuum processing chamber 10 corresponding to translucent window 121
Externally, a temperature measuring means, for example, an infrared thermometer 122
Is provided. The output of the infrared thermometer 122 is input to the process control computer 124 via the amplifier 123, and the command signal calculated by the process control computer 124 is input to the MFC 71. In addition, the same devices and the like as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【００４１】本実施例によれば、更に次のような効果が
得られる。According to this embodiment, the following effects can be further obtained.

【００４２】(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。(1) The supply amount of GHe is adjusted while measuring the temperature of the substrate, that is, the MFC for supplying GHe is connected to the process control computer, and the amount of GHe supplied between the substrate temperature and the supply amount of GHe obtained in advance is determined. By controlling the supply amount of GHe from the relationship, the temperature of the substrate can be maintained at a constant temperature.
Such control is particularly effective at the time of dry etching of the Al-Cu-Si material, and the residue of the material to be etched can be reduced by controlling the temperature to a high temperature within a range where the photoresist is not damaged.

【００４３】(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。(2) In the case where the plasma pressure is high, there is also a process in which the etching rate increases with an increase in the temperature of the substrate. In such a case, the temperature of the substrate exceeds a predetermined temperature. In this case, the etching time can be reduced while flowing GHe to increase the cooling effect and prevent damage to the photoresist.

【００４４】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。In the embodiment described above, the electrostatic attraction force is used for the substrate attraction. However, it is also possible to use the vacuum attraction force in a process in which the pressure of the plasma gas is high. Alternatively, the positive electrode and the negative electrode may be alternately arranged on the lower surface of the insulator to apply electrostatic attraction to the substrate. Further, in the case where overetching is further performed after the base material starts to be exposed, the supply of GHe is stopped when the base material starts to be exposed, and a DC voltage is applied reversely to the lower electrode. With this configuration, the electrostatic force remaining on the substrate at the end of the etching can be further reduced, so that the substrate is not damaged at the time of unloading the substrate, and the time required for unloading the substrate can be shortened. However, in this case, it is necessary to control so that the temperature of the substrate during etching is reduced by the temperature rise during over-etching. In addition, hydrogen gas,
A gas having good heat conductivity such as neon gas may be used.

【００４５】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。The present invention has a similar effect in controlling the temperature of a sample that is placed and held on another substrate substrate to be cooled and subjected to vacuum processing.

【００４６】[0046]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、真空処
理される試料を試料台に静電吸着保持させると共に、吸
着保持された試料の裏面と試料台との間隙に伝熱ガスを
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
間の隙間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るという効果がある。As described above, according to the present invention, a sample to be vacuum-processed is electrostatically adsorbed and held on a sample table, and a heat transfer gas is supplied to a gap between the backside of the sample and the sample table held by suction. By doing so, the deformation of the sample due to the gas pressure of the heat transfer gas can be prevented, the increase in the amount of clearance between the back surface of the sample held by suction and the sample table can be suppressed, and the temperature of the sample subjected to vacuum processing can be reduced. And it is possible to suppress the outflow of the heat transfer gas into the vacuum processing chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】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。FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a dry etching apparatus embodying the present invention.

【図２】図１の下部電極の詳細平面図。FIG. 2 is a detailed plan view of a lower electrode of FIG. 1;

【図３】図２のＡ−Ａ視断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 2;

【図４】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。FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of the dry etching apparatus embodying the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…真空処理室、２０…下部電極、２１，２１ａ，２
１ｂ…溝、２２…冷媒流路、５０…基板10: vacuum processing chamber, 20: lower electrode, 21, 21a, 2
1b groove, 22 refrigerant channel, 50 substrate

───────────────────────────────────────────────────── 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) 特開 昭58−132937（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−115047（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭56−53853（ＪＰ，Ｂ２) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yukiya Hiratsuka 502 Kandamachi, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Notoaki, Yamamoto, Inventor Noriaki Yamamoto, 794, Higashi-Toyoi, Katsumatsu-shi, Yamaguchi Pref.Hitachi, Ltd.Kasato Plant, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-58-32410 (JP, A) JP-A-58-132937 (JP, A) JP-A-55-115047 (JP, U) JP-B-56-53853 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】真空処理する試料を真空処理室内の試料台
に載置し、前記試料の少なくとも外周辺と該外周辺より
も試料中心方向に離間した位置とを前記試料台に静電吸
着・保持した後、該吸着保持した前記試料の裏面と前記
試料台との間の隙間に伝熱ガスを供給し、流量制御器を
制御する制御装置によって前記伝熱ガスの供給を制御
し、前記試料を真空処理した後、前記試料の残留吸着力
の除去前に前記伝熱ガスの供給を停止することを特徴と
する試料温度制御用伝熱ガスの制御方法。 1. A sample to be vacuum-processed is placed on a sample stage in a vacuum processing chamber, and at least an outer periphery of the sample is measured from the outer periphery.
After electrostatically attracting and holding an even spaced in the sample center direction position on the sample stage, wherein the back surface of the sample held adsorption
Supply heat transfer gas to the gap between the sample stage and the flow controller.
Controlling the supply of the heat transfer gas by a controlling device
A method of controlling a heat transfer gas for controlling a temperature of a sample , wherein the supply of the heat transfer gas is stopped before the sample is subjected to a vacuum treatment and before the residual adsorption force of the sample is removed .