JP2892787B2 - 電気信号の抽出方法 - Google Patents

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、高周波電極の近傍に設けられた測定子から
の電気信号の抽出方法に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題） 例えば、RIE方式のプラズマエッチング装置では、被
処理体であるウエハを載置するサセプターを下部電極と
し、これと対向するチャンバー等を上部電極とし、この
対向電極間にRFパワーを供給してエッチングガスによる
プラズマを生成し、プラズマエッチングを実行してい
る。ここで、上記サセプターにRF電源を接続した場合、
このサセプターが高周波電極すなわちRFカソードとして
作用する。

ところで、この種のプラズマエッチングを行なうに際
して、被処理体であるウエハはプラズマによって加熱さ
れた状態になっていて、そのウエハを冷却することによ
り異方性の高いエッチンクが可能であることが確認され
ており、ウエハの冷却をサセプターを介して実施してい
る。

サセプターの温度を測定することにより、ウエハ温度
を間接的に知ることができ、それによってエッチングに
与えるウエハ温度の影響を一定に保つことができる。こ
のときのサセプターの温度を測定するために測温体を用
いる。

ところが、このサセプターはRFカソードとして用いら
れるので、温度測定信号にRFノイズが誘導されて重畳
し、正確な温度測定が困難となっていた。

そこで、本発明の目的とするところは、高周波誘導ノ
イズを除去して正確な電気信号の抽出を可能とする電気
信号の抽出方法を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１に記載の発明に係る電気信号の抽出方法は、
測定子を金属容器内に絶縁して設け、この金属容器を高
周波電極より絶縁して前記測定子を上記高周波電極内に
設置し、かつ、前記金属容器を直流的にフローティング
とした状態にて、前記測定子からの電気信号を、この電
気信号に誘導された高周波を除去するフィルタ回路を介
して取り出すことを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る電気信号の抽出方法は、
請求項１において、前記測定子は測温体であることを特
徴とする。

（作 用） 請求項１に記載の発明によれば、測定子を金属容器内
に絶縁して設けている。高周波電極は、金属性の導電体
であるので、この測定子を高周波電極内に設置するに際
して、その金属容器部を高周波電極から絶縁している。
測定子を覆う金属容器は、通常薄い金属構造等であるの
で電磁波のシールド効果を有し、高周波ノイズに対して
もシールド効果を有する。また、この金属容器は接地す
ることなく、直流的にフローティング状態とされる。こ
れをグランドにおとすと、高周波電極の共通グランドと
なり誘導ノイズが乗ってしまうからである。このように
して、測定子の電気信号に高周波誘導ノイズが重畳する
ことを極力防止し、さらに、この電気信号に重畳された
高周波をフィルタ回路でろ波することで、信頼性の高い
測定信号を検出できる。

請求項２に記載の発明によれば、測定子を測温体で形
成することで、高周波信号を除去した信頼度の高い温度
測定信号を得ることができ、例えば温度制御等を精密か
つ正確に行うことができる。

（実施例） 以下、本発明をプラズマエッチング装置でのサセプタ
ーの温度測定に適用した一実施例について、図面を参照
して具体的に説明する。

被処理体であるウエハ10は、第１のサセプター12の上
面に載置固定される。この載置固定方式としては、例え
ば静電チャック方式により、クーロン力によってウエハ
10を吸引して固定している。前記第１のサセプター12
は、第２のサセプター14の上面に対して着脱自在に固定
される。このように、サセプターを２つに分割している
理由は、サセプターが汚染された場合には上側の第１の
サセプター12のみを交換し、そのメインテナンスを容易
にするためである。

第1,第２のサセプター12,14の側面および底面は、第
１の絶縁セラミック16によって覆われている。そして、
第1,第２のサセプター12,14の側面と、第１の絶縁セラ
ミック16の内側面との間には、断熱用の第１の間隙18が
形成されている。

前記第２のサセプター14には、前記第１のサセプター
12の底面に臨んでセラミックヒータ26が配設され、第１
のサセプター12の温度コントロールが可能となってい
る。

前記第１の絶縁セラミック16の下面には、冷却部とし
ての液体チッ素収容部20が設けられている。この液体チ
ッ素収容部20の内壁底面は、例えばポーラスに形成さ
れ、核沸騰を起すことができるようになっており、その
内壁底面をほぼ−196℃に維持できる。また、前記液体
チッ素収容部20の底面側には、第２の絶縁セラミック22
が固定されている。反応室を形成するためのチャンバー
は、上部チャンバー30と下部チャンバー32とから形成さ
れる。前記下部チャンバー32は、第１のサセプター12の
ウエハ載置面側のみをチャンバー室内に露出し、他の部
分を覆うような有底筒部を有し、すなわち、前記第1,第
２のサセプター12,14,第１の絶縁セラミック16,液体チ
ッ素収容部20および第２の絶縁セラミック22の側面を覆
う側壁32aと、前記第２の絶縁セラミック22の底面を受
けて載置する支持壁32bとを有する。前記側壁32aのうち
の内壁は、上記各側面に密着せず、その間に断熱用の第
２の間隙24が形成されている。

一方、前記上部チャンバー30は、第１のサセプター12
の上面側を覆い、かつ、下部チャンバー32の側壁32aの
周囲を覆うように筒状に形成され、その下端側が前記下
部チャンバー32と連結固定されている。

前記上部チャンバー30および下部チャンバー32で構成
されるチャンバー室内は、第１の排気系34によって真空
引きが可能である。

一方、前記第１の間隙18および第２の間隙24をそれぞ
れ真空断熱層とするために、第１の間隙18の上端側には
第１のＯリングシール40によってシールされ、第２の間
隙上端側は第２のＯリングシール44によってシールされ
ており、この各間隙18,24を、第２の排気系36によって
真空引き可能としている。なお、第1,第２の間隙18,24
をそれぞれ連通させるために、前記第１の絶縁セラミッ
ク16および第２の絶縁セラミック22には穴部等が形成さ
れている。この真空引きの結果、第１の間隙18は第１真
空断熱層42として作用し、第２の間隙24は第２の真空断
熱層46として作用する。

本実施例では、上部チャンバー30を接地し、第1,第２
のサセプター12,14にRF電源38を接続することにより対
向電極を構成し、RIE方式のプラズマエッチング装置を
構成している。この結果、第1,第２のサセプター12,14
はRFカソードとして作用する。

次に、ウエハ10の温度コントロール系について説明す
る。

ウエハ10の温度を直接測定することが不能であるの
で、RFカソードである第１のサセプター12にシース型白
金測温体50を埋没している。このシース型白金測温体50
は、第２図に詳図するように、測温体である２本の白金
測温端子52の周囲を、金属容器例えばステンレス薄状の
シース部54で絶縁部を介して被覆して構成されている。
このシース型白金測温体50を第１のサセプター12内に埋
没固定するために、第１のサセプター12に穴12aを形成
し、シース型白金測温体50を埋没可能な熱伝導性の良い
絶縁セラミック12bを上記穴12aに埋込み、シース型白金
測温体50のシース部54と前記絶縁セラミック12bとの間
には熱伝導性の良い接着剤12cが充填されている。

前記シース部54は、白金測温端子52の引き出し方向で
ある下方に向かって、この白金測温端子52を被覆するよ
うに延在形成されるが、いずれの箇所も接地されること
なく電気的にフローティング状態とされている。

前記白金測温端子52は、ローパスフィルタ56に接続さ
れ、この出力は温度表示部58と温度コントロール部60と
に入力される。前記温度コントロール部60は前記セラミ
ックヒータ26を温度コントロールするもので、例えばウ
エハ10を−60℃に維持する。

次に、作用について説明する。

チャンバー内を真空引きした状態にて、エッチングガ
スを導入すると共に対向電極間にRFパワーを供給し、上
記対向電極間にエッチングガスによるプラズマを生成し
ている。

ここで、上記のプラズマエッチングを行うに際して、
被処理体であるウエハ10を例えば−60℃程度に冷却して
いる。このために、冷却部としての液体チッ素収容部20
が設けられ、−196℃の低温体の液体チッ素を利用し
て、ウエハ10を冷却している。

ところで、プラズマエッチング時にはプラズマの熱に
よりウエハ10が昇温し、ウエハ10の一定冷却温度の維持
が不可能となる。そこで、本実施例では直接温度測定が
できないウエハ10の温度を一定に維持するために、RFカ
ソードとして作用する第１のサセプター12の温度をシー
ス型白金測温体50で検出し、この測定温度を温度コント
ロール部60にフィードバックし、この温度コントロール
部60にてセラミックヒータ26の温度制御を行なってい
る。

第１のサセプター12の温度は、熱伝導性の良好な絶縁
セラミック12b,接着剤12cを介して白金測温端子52で検
出される。この際、この第１のサセプター12に埋没され
ている部分の白金測温端子52の周囲は、金属薄状のシー
ス部54に被覆されているので、電磁シールド効果により
RFノイズの重畳を防止できる。また、白金測温端子52の
引き出し方向に沿って同様にシース部54で白金測温端子
52を被覆しているので、この領域においても同様なシー
ルド効果を奏することができる。さらに、シース部54は
RFカソードとしての第１のサセプター12より絶縁され、
いずれの箇所も設置されていないので電気的にフローテ
ィング状態として維持されている。従って、このシース
部54がRFカソードと共通グランドに設定されることはな
く、この共通グランドからノイズが乗ると言う事態も防
止できる。

上記のようにシース部54によるシールド効果および共
通グランドからのノイズ混入除去対策を施しても、完全
にRFノイズの重畳を防止することは困難である。そこ
で、白金測温端子52からの温度測定信号を低周波ろ波回
路（ローパスフィルタ）56に入力し、ここでRFの高周波
信号を除去した温度測定信号を取り出すことで、誤差の
少ない温度測定信号を得るようにしている。このような
温度測定信号に基づきセラミックヒータ26を温度コント
ロールすることで、ウエハ10をプラズマによる熱に拘ら
ずほぼ一定温度に維持することが可能となる。

また、温度測定にシース型測温体を採用することで、
シース部54により補強がなされ、耐久性が向上すること
に加えて、上記補強により測温端子52の線径を細くでき
るので、測温部の小型化が図れるという効果もある。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々変形実施が可能である。

例えば、本発明は必ずしもRIEエッチング装置に適用
するものに限らず、RFカソードとして作用する各種部位
の温度測定に好適に適用できる。また、金属容器で被覆
した測温体を有する温度測定手段としても本発明の作用
を実現できる各種のものを採用でき、高周波電極への設
定に関しても少なくとも金属容器を絶縁して配設するも
のであれば良い。

また、温度測定に限らず測定子からの微小信号を抽出
する場合にも適用できる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、従来高周波誘導ノイズの重
畳により正確な測定が不可能であった高周波電極の各種
測定に際し、測定子を覆う金属容器を直流的にフローテ
ィング状態としたことで、比較的簡易な構成でありなが
ら信頼性の高い電気信号の抽出が実現できるという効果
がある。

請求項２の発明によれば、信頼度の高い温度測定信号
を得、例えば温度制御等を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したRIEエッチング装置の一実
施例の概略断面図、 第２図は、シース型測温体のRFカソードへの設置部分を
示す拡大断面図である。 12……RFカソード（サセプター）、 12b,12c……絶縁体、 50……シース型測温体、 52……温度測定端子、 54……シース部、56……ローパスフィルタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 幸正 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−118884（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−101065（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290223（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01K 7/00 H01L 21/302 H01L 21/66 C23F 4/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】測定子を金属容器内に絶縁して設け、この
   金属容器を高周波電極より絶縁して前記測定子を上記高
   周波電極内に設置し、かつ、前記金属容器を直流的にフ
   ローティングとした状態にて、前記測定子からの電気信
   号を、この電気信号に誘導された高周波を除去するフィ
   ルタ回路を介して取り出すことを特徴とした電気信号の
   抽出方法。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記測定子は測温体であることを特徴とする電気信号の
   抽出方法。