JP3657089B2 - プラズマ処理方法および装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や液晶表示素子（ＬＣＤ）製造に用いられるドライエッチング装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置などのプラズマ処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置におけるシリコン基板のプラズマ処理装置において、しばしば基板の温度制御の伝熱手段として、静電吸着方式の電極が用いられる。
【０００３】
図４は従来のドライエッチング装置を示す。
図４において、１は真空容器、２は真空排気ポンプ、３は下面にガス吹出し口を有する上部電極で、上部にガス供給口４を有し、アース５に接続されている。
【０００４】
６は被処理基板であるシリコンウエハ、７は下部電極であり、絶縁板８に載置されており、端子９を通じてコンデンサ１０、高周波電源１１につながっている。
【０００５】
下部電極７の内部の上部には、静電チャック１２が設けられている。静電チャック１２は端子１３，１４を通じて直流電源１５に接続されている。
下部電極７の外周には絶縁リング１６があり、その上面は下部電極７のシリコンウエハの６の載置面よりも０．３ｍｍ程低く設定されている。また下部電極７の内部には冷却水路１７があり冷却水が循環している。
【０００６】
以上のように構成されたドライエッチング装置において、以下その動作について説明する。
まず、シリコンウエハ６を下部電極７の上に載せ、直流電源１５により静電チャック１２に直流電圧を印加し静電力を発生させて下部電極７にシリコンウエハ６を吸着させる。
【０００７】
次いで、真空ポンプ２で真空容器１の空気を排気し、ガス供給口４から微量のエッチングガスを導入しつつ、高周波電源１１により高周波を印加して下部電極７と上部電極３の間にプラズマを作り、シリコンウエハ６をエッチングする。
【０００８】
プラズマは高温なのでエッチングの間にシリコンウエハ６を同時に加熱する。シリコンウエハ６と下部電極７は、静電力により密着しており、シリコンウエハ６の熱は、冷却水路１７の冷却水により冷却された下部電極７に伝わり放熱されて、シリコンウエハ６がプラズマの熱で過熱してレジストが変質しエッチング不良になるのを防止している。またシリコンウエハ６の温度を一定に保ってエッチング特性を良好にしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電吸着方式の電極を用いたプラズマ処理装置では、絶縁リング１６と被処理基板であるシリコンウエハ６との間の０．３ｍｍほどの隙間１８からプラズマが回り込み、被処理基板の裏面や電極がエッチングされていた。
【００１０】
その結果、エッチングされた微粒子が被処理基板のエッチング面に飛散し、エッチングの不良を起こしていた。また下部電極７のプラズマに対する絶縁が破壊され電極の寿命を短くしていた。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み、エッチング不良が少なく、電極の寿命が長いプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のプラズマ処理装置は、被処理基板を載置し、被処理基板を吸着する直流電圧供給手段を有する電極の外周に載置される絶縁リングの高さが電極の被処理基板載置面よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、電極の寿命が長く、エッチング不良が少ないプラズマ処理装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理方法は、真空容器内にガスを導入しつつ排気し、前記真空容器内に配置された電極に高周波電力を印加することで、前記電極の上に配設された被処理基板をプラズマ処理するに際し、前記電極の外周部に設けた絶縁リングの高さを前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられ被処理基板が載置される電極と、前記電極の外周部に設けられた絶縁リングと、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源とを有し、前記電極の外周部に設けられた絶縁リングの高さは前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置は、請求項２において、被処理基板を載置する電極と絶縁リングとの高さの差が被処理基板の厚みの１／２以下であることを特徴とする。
【００１６】
以下、本発明の各実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。
なお、従来例を示す図４と同一の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の（実施の形態１）のプラズマ処理装置を示す。
下部電極７と絶縁リング１６の関係が従来例を示す図４とは次のように異なっている。
【００１８】
この（実施の形態１）の下部電極７はシリコンウエハ６よりも径が小さく、下部電極７の外周に設けられた絶縁リング１６の上面１６ａは、下部電極７の上面７ａよりも高く設定されており、下部電極７の外周部から絶縁リング１６がほぼ垂直に立ち上がる段部１９が形成されている。段部１９の寸法はシリコンウエハ６の厚みの（１／２）以下が適当である。
【００１９】
具体的には、シリコンウエハ６の大きさがφ２００ｍｍで厚みが０．７２５ｍｍの場合に、上面１６ａと上面７ａとの段差は０．３ｍｍ程に設定した。
このように構成したため、まずφ２００ｍｍシリコンウエハ６を図２の（ａ）に示すように下部電極７の上に載せ、直流電源１５により静電チャック１２に直流電圧を印加し静電力を発生させて、図２の（ｂ）に示すように下部電極７にφ２００シリコンウエハ６を吸着させる。
【００２０】
すると、シリコンウエハ６の外周部は平板・円板の微少たわみ理論から導き出される曲面に撓む。このとき、φ２００シリコンウエハ６の外周部は静電力により絶縁リング１６に押さえ付けられている。
【００２１】
この状態で、真空ポンプ２で真空容器１の空気を排気し、ガス供給口４から微量のエッチングガスを導入しつつ、高周波電源１１により高周波を印加して下部電極７と上部電極３の間にプラズマを作り、シリコンウエハ６をエッチングする。
【００２２】
したがって、シリコンウエハ６の外周部は静電力により絶縁リング１６に押さえ付けられ、シリコンウエハ６の裏面、および下部電極７はプラズマにさらされることがなくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の（実施の形態２）の要部２を示す。
（実施の形態１）で絶縁リング１６と下部電極７との段部は、下部電極７の外周部から絶縁リング１６がほぼ垂直に立ち上がる段部１９で形成したが、この（実施の形態２）では、下部電極７の外周部から絶縁リング１６が曲面で次第に立ち上がっている。この曲面は、平板・円板の微少たわみ理論から導き出される。
【００２４】
このように構成したため、静電チャック１２を運転して下部電極７にシリコンウエハ６を静電させると、絶縁リング１６のφ２００シリコンウエハ６の接触面は、下部電極７の外径を支点とし、φ２００シリコンウエハ６が外径に所定の荷重を受け０．３ｍｍ撓んだときの曲面であるので、被処理基板の裏面と絶縁リングとの隙間は極小になり、プラズマが回り込む空間がほとんどなくなる。
【００２５】
なお、上記の各実施の形態では、絶縁リング１６のシリコンウエハとの接触面を水平面、あるいは曲面で構成した例で説明したが、テーパ面で構成しても同様に実施可能である。又、絶縁リングを下部電極の外周に固定した例で説明したが、絶縁リングを上下動させる駆動手段や絶縁リングを弾性体で支持する手段を設けても同様に実施可能である。
【００２６】
また、この装置は、ドライエッチング装置のみならず、スパッタ装置やＣＶＤ装置においても同様に実施可能である。
上記の各実施の形態において、段部１９の寸法を０．３ｍｍ程に設定したが、これは被処理基板の材質の弾性と厚さ、および被処理基板面内のエッチング特性に応じて決定されるもので、被処理基板がシリコンウエハやガラス基板の場合には、被処理基板の厚みの１／２以下が適当であった。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマ処理装置によると、被処理基板を載置する電極の外周の絶縁リングが、電極の被処理基板載置面よりも高いので、被処理基板は電極、絶縁リングの両方に接触し、電極はプラズマにさらされず、被処理基板のエッチング不良が低減され、電極の寿命も長くすることができ、良好なプラズマ処理を長期にわたって安定して処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）のプラズマエッチング装置の断面図
【図２】同実施の形態の要部の静電吸着の前後の状態の拡大図
【図３】本発明の（実施の形態２）のプラズマエッチング装置の要部のエッチング状態の拡大図
【図４】従来のプラズマエッチング装置の断面図
【符号の説明】
１ 真空容器
６ シリコンウエハ
７ 下部電極
７ａ 下部電極の上面
１６ 絶縁リング
１６ａ 絶縁リングの上面
１９ 段部
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や液晶表示素子（ＬＣＤ）製造に用いられるドライエッチング装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置などのプラズマ処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置におけるシリコン基板のプラズマ処理装置において、しばしば基板の温度制御の伝熱手段として、静電吸着方式の電極が用いられる。
【０００３】
図４は従来のドライエッチング装置を示す。
図４において、１は真空容器、２は真空排気ポンプ、３は下面にガス吹出し口を有する上部電極で、上部にガス供給口４を有し、アース５に接続されている。
【０００４】
６は被処理基板であるシリコンウエハ、７は下部電極であり、絶縁板８に載置されており、端子９を通じてコンデンサ１０、高周波電源１１につながっている。
【０００５】
下部電極７の内部の上部には、静電チャック１２が設けられている。静電チャック１２は端子１３，１４を通じて直流電源１５に接続されている。
下部電極７の外周には絶縁リング１６があり、その上面は下部電極７のシリコンウエハの６の載置面よりも０．３ｍｍ程低く設定されている。また下部電極７の内部には冷却水路１７があり冷却水が循環している。
【０００６】
以上のように構成されたドライエッチング装置において、以下その動作について説明する。
まず、シリコンウエハ６を下部電極７の上に載せ、直流電源１５により静電チャック１２に直流電圧を印加し静電力を発生させて下部電極７にシリコンウエハ６を吸着させる。
【０００７】
次いで、真空ポンプ２で真空容器１の空気を排気し、ガス供給口４から微量のエッチングガスを導入しつつ、高周波電源１１により高周波を印加して下部電極７と上部電極３の間にプラズマを作り、シリコンウエハ６をエッチングする。
【０００８】
プラズマは高温なのでエッチングの間にシリコンウエハ６を同時に加熱する。シリコンウエハ６と下部電極７は、静電力により密着しており、シリコンウエハ６の熱は、冷却水路１７の冷却水により冷却された下部電極７に伝わり放熱されて、シリコンウエハ６がプラズマの熱で過熱してレジストが変質しエッチング不良になるのを防止している。またシリコンウエハ６の温度を一定に保ってエッチング特性を良好にしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の静電吸着方式の電極を用いたプラズマ処理装置では、絶縁リング１６と被処理基板であるシリコンウエハ６との間の０．３ｍｍほどの隙間１８からプラズマが回り込み、被処理基板の裏面や電極がエッチングされていた。
【００１０】
その結果、エッチングされた微粒子が被処理基板のエッチング面に飛散し、エッチングの不良を起こしていた。また下部電極７のプラズマに対する絶縁が破壊され電極の寿命を短くしていた。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑み、エッチング不良が少なく、電極の寿命が長いプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のプラズマ処理装置は、被処理基板を載置し、被処理基板を吸着する直流電圧供給手段を有する電極の外周に載置される絶縁リングの高さが電極の被処理基板載置面よりも高いことを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、電極の寿命が長く、エッチング不良が少ないプラズマ処理装置が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のプラズマ処理方法は、真空容器内にガスを導入しつつ排気し、前記真空容器内に配置された電極に高周波電力を印加することで、前記電極の上に配設された被処理基板をプラズマ処理するに際し、前記電極の外周部に設けた絶縁リングの高さを前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理することを特徴とする。
本発明の請求項２に記載のプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられ被処理基板が載置される電極と、前記電極の外周部に設けられた絶縁リングと、前記電極に高周波電力を印加する高周波電源とを有し、前記電極の外周部に設けられた絶縁リングの高さは前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理することを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に記載のプラズマ処理装置は、請求項２において、被処理基板を載置する電極と絶縁リングとの高さの差が被処理基板の厚みの１／２以下であることを特徴とする。
【００１６】
以下、本発明の各実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。
なお、従来例を示す図４と同一の作用を成すものには同一の符号を付けて説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１と図２は本発明の（実施の形態１）のプラズマ処理装置を示す。
下部電極７と絶縁リング１６の関係が従来例を示す図４とは次のように異なっている。
【００１８】
この（実施の形態１）の下部電極７はシリコンウエハ６よりも径が小さく、下部電極７の外周に設けられた絶縁リング１６の上面１６ａは、下部電極７の上面７ａよりも高く設定されており、下部電極７の外周部から絶縁リング１６がほぼ垂直に立ち上がる段部１９が形成されている。段部１９の寸法はシリコンウエハ６の厚みの（１／２）以下が適当である。
【００１９】
具体的には、シリコンウエハ６の大きさがφ２００ｍｍで厚みが０．７２５ｍｍの場合に、上面１６ａと上面７ａとの段差は０．３ｍｍ程に設定した。
このように構成したため、まずφ２００ｍｍシリコンウエハ６を図２の（ａ）に示すように下部電極７の上に載せ、直流電源１５により静電チャック１２に直流電圧を印加し静電力を発生させて、図２の（ｂ）に示すように下部電極７にφ２００シリコンウエハ６を吸着させる。
【００２０】
すると、シリコンウエハ６の外周部は平板・円板の微少たわみ理論から導き出される曲面に撓む。このとき、φ２００シリコンウエハ６の外周部は静電力により絶縁リング１６に押さえ付けられている。
【００２１】
この状態で、真空ポンプ２で真空容器１の空気を排気し、ガス供給口４から微量のエッチングガスを導入しつつ、高周波電源１１により高周波を印加して下部電極７と上部電極３の間にプラズマを作り、シリコンウエハ６をエッチングする。
【００２２】
したがって、シリコンウエハ６の外周部は静電力により絶縁リング１６に押さえ付けられ、シリコンウエハ６の裏面、および下部電極７はプラズマにさらされることがなくなる。
【００２３】
（実施の形態２）
図３は本発明の（実施の形態２）の要部２を示す。
（実施の形態１）で絶縁リング１６と下部電極７との段部は、下部電極７の外周部から絶縁リング１６がほぼ垂直に立ち上がる段部１９で形成したが、この（実施の形態２）では、下部電極７の外周部から絶縁リング１６が曲面で次第に立ち上がっている。この曲面は、平板・円板の微少たわみ理論から導き出される。
【００２４】
このように構成したため、静電チャック１２を運転して下部電極７にシリコンウエハ６を静電させると、絶縁リング１６のφ２００シリコンウエハ６の接触面は、下部電極７の外径を支点とし、φ２００シリコンウエハ６が外径に所定の荷重を受け０．３ｍｍ撓んだときの曲面であるので、被処理基板の裏面と絶縁リングとの隙間は極小になり、プラズマが回り込む空間がほとんどなくなる。
【００２５】
なお、上記の各実施の形態では、絶縁リング１６のシリコンウエハとの接触面を水平面、あるいは曲面で構成した例で説明したが、テーパ面で構成しても同様に実施可能である。又、絶縁リングを下部電極の外周に固定した例で説明したが、絶縁リングを上下動させる駆動手段や絶縁リングを弾性体で支持する手段を設けても同様に実施可能である。
【００２６】
また、この装置は、ドライエッチング装置のみならず、スパッタ装置やＣＶＤ装置においても同様に実施可能である。
上記の各実施の形態において、段部１９の寸法を０．３ｍｍ程に設定したが、これは被処理基板の材質の弾性と厚さ、および被処理基板面内のエッチング特性に応じて決定されるもので、被処理基板がシリコンウエハやガラス基板の場合には、被処理基板の厚みの１／２以下が適当であった。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマ処理装置によると、被処理基板を載置する電極の外周の絶縁リングが、電極の被処理基板載置面よりも高いので、被処理基板は電極、絶縁リングの両方に接触し、電極はプラズマにさらされず、被処理基板のエッチング不良が低減され、電極の寿命も長くすることができ、良好なプラズマ処理を長期にわたって安定して処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）のプラズマエッチング装置の断面図
【図２】同実施の形態の要部の静電吸着の前後の状態の拡大図
【図３】本発明の（実施の形態２）のプラズマエッチング装置の要部のエッチング状態の拡大図
【図４】従来のプラズマエッチング装置の断面図
【符号の説明】
１ 真空容器
６ シリコンウエハ
７ 下部電極
７ａ 下部電極の上面
１６ 絶縁リング
１６ａ 絶縁リングの上面
１９ 段部
Claims (3)
- 真空容器内にガスを導入しつつ排気し、前記真空容器内に配置された電極に高周波電力を印加することで、前記電極の上に配設された被処理基板をプラズマ処理するに際し、
前記電極の外周部に設けた絶縁リングの高さを前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理する
プラズマ処理方法。 - 真空容器内に設けられ被処理基板が載置される電極と、
前記電極の外周部に設けられた絶縁リングと、
前記電極に高周波電力を印加する高周波電源と
を有し、前記電極の外周部に設けられた絶縁リングの高さは前記電極の被処理基板載置面よりも高く、かつ被処理基板の外形寸法は前記電極の外形寸法よりも大きく、前記被処理基板を前記電極に吸着させた状態で前記被処理基板をプラズマ処理する
プラズマ処理装置。 - 被処理基板を載置する電極と絶縁リングとの高さの差が被処理基板の厚みの１／２以下であることを特徴とする
請求項２記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP23754397A JP3657089B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | プラズマ処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23754397A JP3657089B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | プラズマ処理方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187315A JPH1187315A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3657089B2 true JP3657089B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
ID=17016895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23754397A Expired - Fee Related JP3657089B2 (ja) | 1997-09-03 | 1997-09-03 | プラズマ処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3657089B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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Family Cites Families (5)
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| JPH0263541U (ja) * | 1988-11-01 | 1990-05-11 | ||
| US5325261A (en) * | 1991-05-17 | 1994-06-28 | Unisearch Limited | Electrostatic chuck with improved release |
| JPH07130826A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-05-19 | Anelva Corp | 静電チャック |
| US5636098A (en) * | 1994-01-06 | 1997-06-03 | Applied Materials, Inc. | Barrier seal for electrostatic chuck |
| JP3312164B2 (ja) * | 1995-04-07 | 2002-08-05 | 日本電信電話株式会社 | 真空吸着装置 |
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1997
- 1997-09-03 JP JP23754397A patent/JP3657089B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1187315A (ja) | 1999-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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