JP4547182B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to plasma processing equipment.
通常、プラズマ処理装置としてCVD装置、エッチング装置、若しくはアッシング装置等が広く知られている。このプラズマ処理装置におけるプラズマ処理室内には、被処理体であるウエハWを載置する載置装置が設置されている。この載置装置は、図10に示すように、ウエハWを載置する円板状の静電チャック51と、この静電チャック51上面の外周縁部に配置された導電体、若しくは誘電体のみから成るフォーカスリング52とを備える。
Usually, a CVD apparatus, an etching apparatus, an ashing apparatus, or the like is widely known as a plasma processing apparatus. In the plasma processing chamber of this plasma processing apparatus, a mounting apparatus for mounting a wafer W as an object to be processed is installed. As shown in FIG. 10, this mounting apparatus includes only a disk-shaped
ウエハWにプラズマ処理を施す場合には、静電チャック51上にウエハWを載置した後、処理室を所定の真空度に保持しつつ、処理ガス、例えば、C4F8,O2,Arで構成される処理ガスを充填した状態で静電チャック51上にウエハWを静電吸着力によって固定し、静電チャック51に高周波電力を印加して処理室内で処理ガスからプラズマを発生させる。このプラズマは静電チャック51上のフォーカスリング52によってウエハW上に収束し、ウエハWに対し所定のプラズマ処理(例えば、ドライエッチング(RIE)処理)を施す。このとき、ドライエッチング処理が施されることによってウエハWの温度が上昇するが、該温度が上昇したウエハWは静電チャック51が内蔵する冷却機構によって冷却される。この冷却の際、静電チャック51上面から熱伝達性に優れたヘリウムガス等のバックサイドガスをウエハWの裏面に向けて流し、静電チャック51とウエハW間の熱伝達性を向上することによってウエハWは効率良く冷却される。
When plasma processing is performed on the wafer W, after the wafer W is placed on the
一方、フォーカスリング52の裏面と静電チャック51の外周縁部の上面との間には、フォーカスリング52の裏面の表面粗さに起因する凹凸により、ミクロ単位の隙間が存在する。処理室内を減圧して真空状態にすると、当該隙間は真空状態となり、真空断熱層を形成するため、静電チャック51とフォーカスリング52との間における熱伝達性が低くなり、フォーカスリング52をウエハWのように効率良く冷却できず、その結果、フォーカスリング52の温度はウエハWの温度よりも上昇する。このフォーカスリング52の温度上昇によってウエハWの外周縁部がその内側部よりも高温になり、当該外周縁部のエッチング特性が悪くなり、ホール抜け性が悪化したり、エッチングの選択比が低下したりする。
On the other hand, a micro-unit gap exists between the back surface of the
ところが近年、ウエハWの大口径化、ウエハWの超微細加工化が飛躍的に進んだため、一枚のウエハWから数多くのデバイスを生産するようになっている。そのため、ウエハWの外周縁部からもデバイスを生産する場合がある。従って、フォーカスリング52の温度上昇を防止して外周縁部におけるエッチング特性の悪化を防止する必要がある。
However, since the diameter of the wafer W and the ultra-fine processing of the wafer W have been dramatically increased in recent years, many devices are produced from a single wafer W. Therefore, a device may be produced from the outer peripheral edge of the wafer W. Therefore, it is necessary to prevent the temperature of the
このフォーカスリングの温度上昇を防止するには、フォーカスリング及び静電チャックの熱伝達性を改善する必要があり、この熱伝達性を改善する載置装置として、図11に示すように、冷媒流路61を内蔵した静電チャック62と、静電チャック62におけるウエハWの載置面の外周縁部に配置されたフォーカスリング63と、静電チャック62及びフォーカスリング63の間に介在する熱伝達媒体64と、フォーカスリング63を静電チャック62に対して押圧、固定する固定治具65とを備える載置装置66が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
In order to prevent the temperature rise of the focus ring, it is necessary to improve the heat transfer performance of the focus ring and the electrostatic chuck. As a mounting device for improving the heat transfer performance, as shown in FIG.
この載置装置66では、熱伝達媒体64が、固定治具65からフォーカスリング63を介して荷重を負荷されることによって変形し、これにより、静電チャック62及びフォーカスリング63の間隙を充填するので、静電チャック62及びフォーカスリング63の密着度が向上し、もって、静電チャック62及びフォーカスリング63の熱伝達性が改善される。
In the
また、フォーカスリングの温度上昇を防止するエッチング装置として、図12に示すように、反応室71内に設けられた静電チャック72と、該静電チャック72の上部側周に設けられたフォーカスリング73と、フォーカスリング73の下面に沿って設けられた冷却手段(冷却ユニット)74とを備え、この冷却ユニット74は、フォーカスリング73の下面に密着させて設けられた熱伝導性の良好な材料からなる基材74aと、該基材74aに内設された、冷媒を循環させる冷媒管74bとを有するエッチング装置75が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
As an etching apparatus for preventing the temperature rise of the focus ring, as shown in FIG. 12, an
また、他のエッチング装置として、静電チャック上面から熱伝達性に優れたヘリウム(He)ガス等のバックサイドガスをフォーカスリングの裏面に向けて流すことによって、静電チャックとフォーカスリングとの間に存在する真空の間隙をバックサイドガスによって拡散充填し、もって、静電チャックとフォーカスリングと間の熱伝達性を改善する装置が知られている。 As another etching apparatus, a backside gas such as helium (He) gas having excellent heat transfer properties is flowed from the upper surface of the electrostatic chuck toward the rear surface of the focus ring, so that the gap between the electrostatic chuck and the focus ring is increased. There is known an apparatus for diffusing and filling a vacuum gap existing in the backside gas with a backside gas, thereby improving heat transfer between the electrostatic chuck and the focus ring.
さらに、フォーカスリング及び静電チャックの熱伝達性を改善するためには、フォーカスリングと静電チャックとの密着性を向上させるのがよい。そのために、フォーカスリングに対向するように静電チャックに内包される電極を備えるエッチング装置が知られている。この装置では、電圧を印加された電極が静電吸着力によってフォーカスリングを静電チャックに吸着させるため、フォーカスリングと静電チャックとの密着性が向上する。
しかしながら、上述した載置装置66は、従来の載置装置の構成部品に加えて熱伝達媒体64及び固定治具65が必要であるため、イニシャルコストが上昇する。さらに、固定治具65はプラズマに暴露されるため、プラズマ処理の繰り返しと共に消耗し、これにより、定期的なメンテナンスを必要とする。したがって、メンテナンスコストが上昇するという問題がある。
However, since the
また、静電チャック62に内蔵された冷媒流路61は、フォーカスリング63の熱だけでなく固定治具65の熱まで回収してしまうため、フォーカスリング63の冷却効率を期待した程改善することができないという問題がある。
Further, the
また、上述したエッチング装置75でも、冷却ユニット74が必要とされるため、イニシャルコストが上昇し、さらに、冷却ユニット74がプラズマに暴露されているならば、冷却ユニット74はプラズマ処理の繰り返しと共に消耗し、これに対応して定期的なメンテナンスを必要とするので、メンテナンスコストも上昇するという問題がある。
In the
さらに、他のエッチング装置では、静電チャックとフォーカスリングとの間に存在する真空の間隙の厚みが小さいため、バックサイドガスを当該真空の間隙において十分に拡散させることができず、その結果、静電チャックとフォーカスリングと間の熱伝達性を十分に改善できない。したがって、フォーカスリングの冷却効率を期待した程改善できないという問題がある。 Furthermore, in other etching apparatuses, since the thickness of the vacuum gap existing between the electrostatic chuck and the focus ring is small, the backside gas cannot be sufficiently diffused in the vacuum gap, and as a result, The heat transfer between the electrostatic chuck and the focus ring cannot be sufficiently improved. Therefore, there is a problem that the cooling efficiency of the focus ring cannot be improved as expected.
また、通常、プラズマ処理は複数の工程からなり、プラズマ発生のための高周波電力の大きさ等が工程毎に変化することがあるため、フォーカスリングの温度が変化することがある。一方、バックサイドガスの圧力や静電チャックに内包される電極に印加される電圧は、工程毎に変化せず、プラズマ処理を通じて一定のままであるため、フォーカスリングと静電チャックとの熱伝達能力は変化しない。したがって、高周波電力の大きさの変化に起因するフォーカスリングの温度変化を抑制することができず、フォーカスリングの冷却効率を改善できないという問題がある。 In general, the plasma treatment includes a plurality of processes, and the magnitude of the high-frequency power for generating the plasma may vary from process to process, so the temperature of the focus ring may change. On the other hand, the pressure of the backside gas and the voltage applied to the electrode included in the electrostatic chuck do not change from process to process and remain constant throughout the plasma treatment, so heat transfer between the focus ring and the electrostatic chuck The ability does not change. Therefore, there is a problem in that the temperature change of the focus ring due to the change in the magnitude of the high frequency power cannot be suppressed, and the cooling efficiency of the focus ring cannot be improved.
本発明の目的は、コストの上昇を防止すると共に、フォーカスリングの冷却効率を飛躍的に改善することができるプラズマ処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide thereby preventing an increase in cost, the plasma treatment equipment that can dramatically improve the cooling efficiency of the focus ring.
上記目的を達成するために、請求項1記載のプラズマ処理装置は、プラズマ処理が施される被処理体を載置する静電チャックと、前記静電チャックに接触部にて接触するフォーカスリングとを有する被処理体の載置装置を備えるプラズマ処理装置において、前記フォーカスリングは、静電吸着力により前記静電チャックに吸着保持され、前記接触部を形成する第1の誘電体部と、前記第1の誘電体部を介して前記静電チャックに対向する導電体部と、前記導電体部を介して前記第1の誘電体部に対向する第2の誘電体部と、を有し、前記静電チャックは、前記被処理体を吸着保持するための静電吸着力を発生させる第1の電極と、前記フォーカスリングを吸着保持するための静電吸着力を発生させる第2の電極と、を有し、前記第1の電極と前記第2の電極にはそれぞれ異なる電源から電圧が印加されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to claim 1 includes an electrostatic chuck on which a workpiece to be subjected to plasma processing is placed, and a focus ring that contacts the electrostatic chuck at a contact portion. In the plasma processing apparatus including the processing object mounting apparatus having the first object, the focus ring is attracted and held by the electrostatic chuck by an electrostatic attraction force, and the first dielectric part that forms the contact part; possess a conductor portion facing the electrostatic chuck via the first dielectric portion, and a second dielectric portion opposite the first dielectric portion through the conductor portion, The electrostatic chuck includes a first electrode that generates an electrostatic attraction force for attracting and holding the object to be processed, and a second electrode that generates an electrostatic attraction force for attracting and holding the focus ring. And having the first electrode Serial to the second electrode voltages from different power each, characterized in that it is applied.
請求項2記載のプラズマ処理装置は、請求項1記載のプラズマ処理装置において、前記第2の誘電体部を成す材料は二酸化珪素であることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to claim 2 is the plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the material forming the second dielectric portion is silicon dioxide .
請求項3記載のプラズマ処理装置は、請求項1又は2記載のプラズマ処理装置において、前記第1の誘電体部は、前記導電体部を成す材料の酸化物から成ることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to claim 3 is the plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first dielectric portion is made of an oxide of a material forming the conductor portion.
請求項4記載のプラズマ処理装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置において、前記導電体部を成す材料はシリコンであることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to claim 4 is the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the material forming the conductor portion is silicon.
請求項5記載のプラズマ処理装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置において、前記第1の誘電体部を成す材料は二酸化珪素であることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to claim 5 is the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the material forming the first dielectric portion is silicon dioxide.
請求項1記載のプラズマ処理装置によれば、被処理体にプラズマ処理を施す際に、静電チャック及びフォーカスリング間の静電吸着力を生じさせるための電荷の量を多くすることができ、これにより、静電チャック及びフォーカスリング間における静電吸着力を高め、静電チャック及びフォーカスリングの密着度を向上させて熱伝達性を改善することができる。したがって、載置装置のコストの上昇を防止すると共に、フォーカスリングの冷却効率を飛躍的に改善することができる。 According to the plasma processing apparatus according to claim 1 Symbol placement, when performing a plasma process on a target object, it is possible to increase the amount of charge for generating electrostatic attraction force between the electrostatic chuck and the focus ring As a result, the electrostatic chucking force between the electrostatic chuck and the focus ring can be increased, the degree of adhesion between the electrostatic chuck and the focus ring can be improved, and the heat transfer performance can be improved. Therefore, an increase in the cost of the mounting device can be prevented, and the cooling efficiency of the focus ring can be dramatically improved.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る被処理体の載置装置が用いられるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus in which a processing object mounting apparatus according to a first embodiment of the present invention is used.
図1において、RIE型のプラズマ処理装置として構成されるプラズマ処理装置は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の保安接地された円筒型チャンバ10を有し、該チャンバ10内に、被処理体としてのウエハWを載置する円板状のサセプタ(下部電極)11が配設されている。このサセプタ11は、例えば、アルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部材12を介してチャンバ10の底から垂直上方に延びる筒状支持部13に支持されている。
In FIG. 1, a plasma processing apparatus configured as an RIE type plasma processing apparatus has a
チャンバ10の側壁と筒状支持部13との間には排気路14が形成され、この排気路14の入口又は途中に環状のバッフル板15が配設されると共に、底部に排気口16が設けられ、該排気口16に排気管17を介して排気装置18が接続されている。ここで、排気装置18は、真空ポンプを有し、チャンバ10内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。また、排気管17は可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁(automatic pressure control valve)(以下「APC」という)(不図示)を有し、該APCは自動的にチャンバ10内の圧力制御を行う。さらに、チャンバ10の側壁には、ウエハWの搬入出口19を開閉するゲートバルブ20が取り付けられている。
An
サセプタ11には、プラズマ生成およびRIE用の高周波電源21が整合器22および給電棒23を介して電気的に接続されている。この高周波電源21は、所定の高周波、例えば、60MHzの高周波電力をサセプタ11に印加する。また、チャンバ10の天井部には、後述する接地電位の上部電極としてのシャワーヘッド24が配設されている。これにより、高周波電源21からの高周波電圧がサセプタ11とシャワーヘッド24との間に印加される。
A high
サセプタ11の上面にはウエハWを静電吸着力で吸着する静電チャック25が配設されている。この静電チャック25は、円板状の中心部25aと、環状の外周部25bとからなり、中心部25aは外周部25bに対して図中上方に突出している。また、中心部25aは、導電膜からなる電極板25cを一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成される一方、外周部25bは、導電膜からなる電極板25dを一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成され、さらに、電極板25cには直流電源26がスイッチ27を介して電気的に接続されている一方、電極板25dには直流電源28がスイッチ29を介して電気的に接続されている。そして、静電チャック25は、直流電源26からの直流電圧によりクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってウエハWを吸着保持する。
An
静電チャック25の外周部25bの上面には、中心部25aを環状に囲むフォーカスリング30が載置されている。そして、サセプタ11、静電チャック25及びフォーカスリング30は被処理体の載置装置を構成する。
On the upper surface of the outer
また、サセプタ11の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室31が設けられている。この冷媒室31には、チラーユニット32から配管33,34を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によって静電チャック25上のウエハWの処理温度を制御する。さらに、伝熱ガス供給部35からの伝熱ガス、例えば、Heガスが、ガス供給ライン36を介して静電チャック25の上面とウエハWの裏面との間隙に供給され、ウエハWと静電チャック25との熱伝達性を向上させる。
Further, for example, an annular
天井部のシャワーヘッド24は、多数のガス通気孔37aを有する下面の電極板37と、該電極板37を着脱可能に支持する電極支持体38とを有する。また、該電極支持体38の内部にバッファ室39が設けられ、このバッファ室39のガス導入口38aには処理ガス供給部40からのガス供給配管41が接続されている。また、チャンバ10の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石42が配置されている。
The
このプラズマ処理装置の各構成要素、例えば、排気装置18、高周波電源21、静電チャック用のスイッチ27,29、チラーユニット32、伝熱ガス供給部35および処理ガス供給部40等は、これらの動作を制御する制御部43に接続されている。
Each component of the plasma processing apparatus, for example, the
このプラズマ処理装置のチャンバ10内では、磁石42によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、サセプタ11とシャワーヘッド24との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のRF電界が形成され、これにより、チャンバ10内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、サセプタ11の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。
In the
このプラズマ処理装置では、ドライエッチング処理の際、先ずゲートバルブ20を開状態にして加工対象のウエハWをチャンバ10内に搬入し、静電チャック25の上に載置する。そして、処理ガス供給部40より処理ガス(例えば、所定の流量比率のC4F8ガス、O2ガス及びArガスから成る混合ガス)を所定の流量および流量比でチャンバ10内に導入し、排気装置18等によりチャンバ10内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源21より高周波電力をサセプタ11に供給し、直流電源26より直流電圧を静電チャック25の電極板25cに印加して、ウエハWを静電チャック25上に吸着する。そして、シャワーヘッド24より吐出された処理ガスは上述したようにプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによってウエハWの表面がエッチングされる。
In this plasma processing apparatus, at the time of dry etching processing, first, the
このプラズマ処理装置では、サセプタ11に対して従来(一般に27MHz以下)よりも格段に高い周波数領域(50MHz以上)の高周波を印加することにより、処理ガスを好ましい解離状態まで解離させる。解離された処理ガスはプラズマとなるため、低圧の条件下でも高密度プラズマを生成できる。この高密度プラズマは低ダメージの酸化・窒化処理の実現を可能にし、半導体デバイスの高性能化、低消費電力化に大きく寄与する。すなわち、プラズマ中の高エネルギー粒子や、該高エネルギー粒子の衝突等によって処理室の内壁等から放出された金属原子によるウエハWの損傷や汚染等を防止できるため、高品位の絶縁膜形成が要求されるゲート形成工程へのプラズマ処理の適用が可能となり、それ故、本実施の形態に係るプラズマ処理装置はウエハWの加工微細化の進展によって発生するであろう技術的課題に対応することができる。
In this plasma processing apparatus, the processing gas is dissociated to a preferable dissociation state by applying a high frequency in a frequency region (50 MHz or more) much higher than the conventional (generally 27 MHz or less) to the
図2は、本第1の実施の形態に係る載置装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the mounting apparatus according to the first embodiment.
本第1の実施の形態に係る載置装置は、ウエハWのエッチング対象膜が酸化膜であるプラズマ処理装置に用いられる。 The mounting apparatus according to the first embodiment is used in a plasma processing apparatus in which the etching target film of the wafer W is an oxide film.
図2において、本第1の実施の形態に係る載置装置は、上述したように、サセプタ11と、サセプタ11の上面に配置される静電チャック25と、該静電チャック25の外周部25bの上面に載置されるフォーカスリング30とから成る。
2, the mounting device according to the first embodiment includes the
サセプタ11は冷媒室31を有し、静電チャック25は中心部25aの内部に電極板25cを有し且つ外周部25bの内部に電極板25dを有し、フォーカスリング30は、外周部25bと接触する接触部を形成する誘電体部30aと、該誘電体部30aを介して外周部25bに対向する導電体部30bとを有する。
The
ここで、ウエハWのエッチング対象膜が酸化膜であるため、フォーカスリング30においてプラズマに暴露される部位は、シリコン(Si)で形成されるのがよく、従って、導電体部30bはシリコンから成り、誘電体部30aはシリコンの酸化物である二酸化珪素(SiO2)から成る。
Here, since the etching target film of the wafer W is an oxide film, the portion of the
ウエハWにドライエッチング処理を施す際には、高周波電源21により高周波電力をサセプタ11に供給してプラズマを生成し、直流電源26から電極板25cに高電圧を印加して静電吸着力によって中心部25aにウエハWを吸着させ、直流電源28から電極板25dに高電圧を印加して静電吸着力によって外周部25bにフォーカスリング30を吸着させる。電極板25c,dに印加される高電圧は、制御部43によって制御される。プラズマが生成される際、従来の導電体のみから成るフォーカスリングでは、フォーカスリング全体がプラズマと同じマイナスの電位となるが、フォーカスリング及び静電チャック間に電荷の流れを遮るものが存在しないため、フォーカスリングに帯電されたマイナスの電荷は、フォーカスリング及び静電チャックの接触面を通じて静電チャックへと流出する。したがって、フォーカスリング及び静電チャック間の静電吸着力を発生させる電荷が減少する。一方、本第1の実施の形態に係るフォーカスリング30では、導電体部30bがプラズマと同じマイナスの電位となり、誘電体部30aにおける導電体部30bとの界面にはプラスの電荷が誘起されるため、誘電体部30aにおける静電チャック25との界面には誘電分極によってマイナスの電荷が生じる。また、静電チャック25の表面部が誘電体で構成されている場合、該表面部における誘電体部30aとの界面には誘電分極によってプラスの電荷が生じる。そして、これらの電荷の作用によって、静電チャック25及びフォーカスリング30間の静電吸着力をより高めることができる。
When dry etching processing is performed on the wafer W, high frequency power is supplied from the high
このとき、直流電源28が電極板25dに印加する電圧は、誘電体部30aの固有抵抗値により決定される。すなわち、固有抵抗値が10 13 Ω以上であれば、導電体部30bに誘起された電荷により発生する静電吸着力はクーロン力であるため、印加される電圧は約1.5〜4.0KVであり、固有抵抗値が10 13 Ω未満であれば、上記静電吸着力はジョンソン・ラーベック力であるため、印加される電圧は約0〜1.0KVである。
At this time, the voltage applied by the
また、誘電体部30aの厚みは、フォーカスリング30の半径方向に関して一定であるが、誘電体部30aの厚みが大きいほど、静電チャック25及び導電体部30bの熱伝達性が悪化するので、当該厚みは薄いことが好ましい。但し、本第1の実施の形態では、ウエハWのエッチング対象膜が酸化膜であるため、二酸化珪素から成る誘電体部30aはプラズマ処理の繰り返しと共に消耗する。従って、誘電体部30aの厚みは、少なくとも1メンテナンスサイクルの間に消耗される厚み以上である必要がある。
Further, the thickness of the
本第1の実施の形態に係る載置装置によれば、フォーカスリング30は、外周部25bとの接触部を形成する誘電体部30aと、該誘電体部30aを介して静電チャック25における外周部25bに対向する導電体部30bとを備えるので、ウエハWにドライエッチング処理を施す際に、フォーカスリング30の誘電体部30aから接触部を介した静電チャック25への電荷の流れを遮断することができ、従来のフォーカスリングに比べて静電吸着力を発生させる電荷の量の損失を抑えることができ、もって、静電チャック25及びフォーカスリング30間の静電吸着力を高め、静電チャック25及びフォーカスリング30の密着度を向上させて熱伝達性を改善することができ、その結果、載置装置のコストの上昇を防止すると共に、フォーカスリング30の冷却効率を飛躍的に改善することができる。
According to the mounting apparatus according to the first embodiment, the
また、誘電体部30aの厚みは、フォーカスリング30の半径方向に関して一定であるので、静電チャック25及びフォーカスリング30間の静電吸着力を一定にして密着度を均一化でき、もってフォーカスリング30を均一に冷却してエッチング特性の局所的な悪化の発生を防止できる。
Further, since the thickness of the
さらに、導電体部30bの材料はシリコンであるので、材料の入手が容易である。したがって、載置装置のコストの上昇をさらに防止することができ、さらに、誘電体部30aを成す材料は、二酸化珪素であるので、誘電体部30aをスパッタリング等によって容易に形成でき、もって載置装置のコストの上昇を確実に防止することができる共に、スパッタリングによって形成された誘電体部30aはフォーカスリング30の接触部の表面を円滑にするため、静電チャック25及びフォーカスリング30の密着度をより向上することができる。
Furthermore, since the material of the
上述した本第1の実施の形態に係る載置装置では、誘電体部30aは、フォーカスリング30の半径方向に関してその厚みが一定であるが、図3に示すように、フォーカスリング30の内側から外側にかけて当該厚みが増すように構成されてもよく、また、図4に示すように、フォーカスリング30の外側から内側にかけて当該厚みが増すように構成されてもよい。
In the mounting device according to the first embodiment described above, the
また、誘電体部30aの誘電率が、フォーカスリング30の内側から外側にかけて増すように構成されてもよく、また、誘電体部30aの誘電率が、フォーカスリング30の外側から内側にかけて増すように構成されてもよい。
Further, the dielectric constant of the
次に、本発明の第2の実施の形態に係る被処理体の載置装置について詳述する。 Next, the processing object placing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described in detail.
本第2の実施の形態に係る被処理体の載置装置は、その構成、作用が上述した本第1の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。 Since the placing apparatus for the object to be processed according to the second embodiment has basically the same configuration and operation as those of the first embodiment described above, the redundant configuration and operation will be described. Omitted, and different configurations and operations will be described below.
図5は、本第2の実施の形態に係る載置装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the mounting apparatus according to the second embodiment.
本第2の実施の形態に係る載置装置は、ウエハWのエッチング対象膜がポリシリコンであるプラズマ処理装置に用いられる。 The mounting apparatus according to the second embodiment is used in a plasma processing apparatus in which the etching target film of the wafer W is polysilicon.
図5において、本第2の実施の形態に係る載置装置では、フォーカスリング30が、静電チャック25の外周部25bと接触する接触部を形成する誘電体部30cと、該誘電体部30cを介して外周部25bに対向する導電体部30dと、該導電体部30dの上面に配置される他の誘電体部30eとから成る。
In FIG. 5, in the mounting device according to the second embodiment, the
尚、サセプタ11、静電チャック25の構成は本第1の実施の形態と同じである。
The configurations of the
ここで、ウエハWのエッチング対象膜がポリシリコンであるため、フォーカスリング30におけるプラズマに暴露される部位は、シリコン以外で形成されるのがよく、従って、他の誘電体部30eは二酸化珪素から成る。また、誘電体部30cも二酸化珪素から成る一方、導電体部30dはシリコンから成り、導電体部30dの一部はプラズマに暴露し且つ接触する。
Here, since the etching target film of the wafer W is polysilicon, the portion of the
ウエハWにドライエッチング処理を施す際に、直流電源28は電極板25dに高電圧を印加する。プラズマが生成される際、プラズマに接触する導電体部30dはプラズマと同じマイナスの電位になり、誘電体部30cにおける導電体部30dとの界面にはプラスの電荷が誘起されると共に、誘電体部30cにおける静電チャック25との界面には誘電分極によってマイナスの電荷が生じる。また、静電チャック25の表面部が誘電体で構成されている場合、該表面部における誘電体部30cとの界面には誘電分極によってプラスの電荷が生じる。そして、これらの電荷の作用によって、静電チャック25及びフォーカスリング30間の静電吸着力をより高めることができる。
When performing dry etching on the wafer W, the
ここで、従来の誘電体のみから成るフォーカスリングにおいて、電極板25dとプラズマとをコンデンサの両電極と見立てたとき、両電極間に介在する誘電体(フォーカスリング)に電荷が蓄積されることを例え考慮したとしても、当該誘電体の厚さが大きすぎるため、コンデンサの容量が少なすぎる、すなわち、静電吸着力を発生させる電荷を多量に蓄積することができない。一方、本第2の実施の形態に係るフォーカスリング30では、電極板25dと導電体部30dとをコンデンサの両電極と見立てたとき、両電極間に介在する誘電体は、従来のフォーカスリングと比較して十分に薄い誘電体部30cであるため、コンデンサの容量を大きくすること、すなわち、静電吸着力を発生させる電荷を多量に蓄積することができる。
Here, in the conventional focus ring made of only a dielectric, when the
誘電体部30c及び導電体部30dの厚みは、フォーカスリング30の半径方向に関して一定であるが、いずれの厚みも薄いことが好ましい。但し、本第2の実施の形態では、ウエハWのエッチング対象膜がポリシリコンであるため、シリコンから成る導電体部30dはプラズマ処理の繰り返しと共に消耗する。従って、導電体部30dの厚みは、少なくとも1メンテナンスサイクルの間に消耗される厚み以上である必要がある。
The thickness of the
本第2の実施の形態に係る載置装置によれば、フォーカスリング30は、静電チャック25における外周部25bとの接触部を形成する誘電体部30cと、該誘電体部30cを介して外周部25bに対向する導電体部30dとを備えるので、ウエハWにドライエッチング処理を施す際に、静電吸着力を発生させる電荷の量を多くすることができ、もって、静電チャック25及びフォーカスリング30間の静電吸着力を高め、静電チャック25及びフォーカスリング30の密着度を向上させて熱伝達性を改善することがでる。したがって、載置装置のコストの上昇を防止すると共に、フォーカスリング30の冷却効率を飛躍的に改善することができる。
According to the mounting device of the second embodiment, the
ここで、本第2の実施の形態に係る載置装置では、誘電体部30cは、その厚みがフォーカスリング30の半径方向に関して一定であるが、フォーカスリング30の内側から外側にかけて、若しくは、外側から内側にかけて当該厚みが増すように構成されてもよく、また、誘電体部30cの誘電率が、フォーカスリング30の内側から外側にかけて、若しくは、外側から内側にかけて増すように構成されてもよいのは、上述した本第1の実施の形態に係る載置装置と同様である。
Here, in the mounting apparatus according to the second embodiment, the thickness of the
上述した本第1及び2の実施の形態に係る載置装置では、導電体部の材料としてシリコンを用いたが、導電体部を成す材料はプラズマに接触して負に帯電するものであれば、如何なるものを用いてもよく、例えば、アルミ(Al)や半導体等を用いてもよい。これにより、導電体部に誘起される電荷をより増やすことができ、もって静電チャック25及びフォーカスリング30の密着度をより向上させて熱伝達性をより改善することができる。
In the mounting apparatuses according to the first and second embodiments described above, silicon is used as the material of the conductor portion. However, as long as the material forming the conductor portion is in contact with plasma and is negatively charged. Any material may be used. For example, aluminum (Al), a semiconductor, or the like may be used. Thereby, the electric charge induced in the conductor part can be further increased, so that the degree of adhesion between the
また、上述した本第1及び2の実施の形態に係る載置装置では、誘電体部の材料として二酸化珪素を用いたが、誘電体部の材料は絶縁性を有し、特に誘電率の大きいものであれば、如何なるものを用いてもよく、例えば、窒化珪素(SiN)やアルマイト等を用いてもよい。このとき、誘電体部の材料として導電体部を成す材料の酸化物を用いれば、導電体部を酸化することによって誘電体部を形成することができる。したがって、フォーカスリング30を容易に形成することができると共に、誘電体部及び導電体部の間における間隙の発生を防止することができ、もって導電体部に誘起される電荷をさらに増やすことができる。
Moreover, in the mounting apparatuses according to the first and second embodiments described above, silicon dioxide is used as the material of the dielectric part. However, the material of the dielectric part has insulating properties, and particularly has a large dielectric constant. Any material may be used, for example, silicon nitride (SiN), alumite, or the like may be used. At this time, if the oxide of the material forming the conductor portion is used as the material of the dielectric portion, the dielectric portion can be formed by oxidizing the conductor portion. Therefore, the
また、誘電体部の形成方法は、スパッタリングに限られず、材料に応じてCVDやディッピング等を適宜用いてよい。 Moreover, the formation method of a dielectric part is not restricted to sputtering, You may use CVD, a dipping, etc. suitably according to material.
また、上述した本第1及び2の実施の形態に係る載置装置では、静電チャック25と誘電体部30a又は30cとが直接接触するが、導電性シリコンゴム等の耐熱性のある弾性部材を静電チャック25と誘電体部30a又は30cとの間に介在させてもよく、これにより、静電チャック25とフォーカスリング30との間の熱伝達性をさらに改善することができる。また、バックサイドガスとしてのヘリウムガスを静電チャック25と誘電体部30a又は30cとの間に充填させてもよく、これにより、同様の効果を更に一層奏することができる。
In the mounting apparatuses according to the first and second embodiments described above, the
次に、本発明の第3の実施の形態に係る被処理体の載置装置について詳述する。 Next, the processing object placing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described in detail.
本第3の実施の形態に係る被処理体の載置装置は、その構成、作用が上述した本第1の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。 Since the placing device for the object to be processed according to the third embodiment is basically the same in configuration and operation as those in the first embodiment described above, the redundant configuration and operation will be described. Omitted, and different configurations and operations will be described below.
本第3の実施の形態に係る被処理体の載置装置では、後述するように、伝熱ガス供給部35からの伝熱ガス(熱媒体)、例えば、Heガスが、ガス供給ライン46を介して静電チャック25の中心部25aの上面及びウエハWの裏面の間隙、静電チャック25の外周部25bの上面及びフォーカスリング30の裏面の間隙、並びにサセプタ11及び静電チャック25の間隙に供給され、ウエハW及び静電チャック25、フォーカスリング30及び静電チャック25、並びに静電チャック25及びサセプタ11の熱伝達性を向上させる。
In the processing object mounting apparatus according to the third embodiment, as will be described later, a heat transfer gas (heat medium) from the heat transfer
図6は、本第3の実施の形態に係る載置装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the mounting apparatus according to the third embodiment.
図6において、本第3の実施の形態に係る載置装置は、本第1の実施の形態に係る載置装置と同様に、サセプタ11と、サセプタ11の上面に配置される静電チャック25と、該静電チャック25の外周部25bの上面に載置されるフォーカスリング30とから成る。
In FIG. 6, the mounting device according to the third embodiment is similar to the mounting device according to the first embodiment. The
ここで、ガス供給ライン46は、中心部25aの上面に開口するウエハ部ライン46aと、外周部25bの上面の2箇所において開口するフォーカスリング部ライン46bとを有し、フォーカスリング部ライン46bの開口部は、外周部25bの上面において中心部25aの中心に関して対称に配置される(図7(a)参照)。
Here, the
ウエハ部ライン46aは、PCV(pressure control valve)80と開閉バルブ81とを備え、PCV80及び開閉バルブ81は、これらの動作を制御する制御部43に接続される。PCV80は、ウエハ部ライン46aがウエハWの裏面に供給するHeガスの圧力を制御し、開閉バルブ81は、制御部43の指令に応じてウエハ部ライン46aを伝熱ガス供給部35から遮断する。
The
フォーカスリング部ライン46bも、PCV82と開閉バルブ83とを備え、PCV82及び開閉バルブ83は、これらの動作を制御する制御部43に接続される。PCV82は、フォーカスリング部ライン46bが後述の伝熱ガス導入溝44に供給するHeガスの圧力を制御し、開閉バルブ83は、制御部43の指令に応じてフォーカスリング部ライン46bを伝熱ガス供給部35から遮断する。
The focus
また、フォーカスリング部ライン46bは、該フォーカスリング部ライン46bの開口部と開閉バルブ83との間に、チャンバ開放系統84を有する。このチャンバ開放系統84は2つのライン85a,bからなる。ライン85a,bは、一端においてフォーカスリング部ライン46bとそれぞれ連通すると共に、他端において互いに接続されて一系統を成し、チャンバ10内に連通する。ライン85aは開閉バルブ86を有し、ライン85bは開閉バルブ87及びオリフィス部88を有する。開閉バルブ86,87は、これらの動作を制御する制御部43に接続される。
The focus
なお、ウエハ部ライン46aが、図に示すようにチャンバ開放系統84と同様の系統を備えていてもよい。
The
また、ウエハ部ライン46aが複数設けられ、各ウエハ部ライン46aが、中心部25aの上面においてそれぞれウエハWの裏面の中心部および周縁部に対向するように開口するのが好ましい。これにより、ウエハWの温度を適切に制御することができる。
It is preferable that a plurality of
また、フォーカスリング30は、外周部25bと接触する接触面において伝熱ガス導入溝44を有し、その材料は、ウエハWのエッチング対象膜が酸化膜の場合には、シリコン(Si)が用いられ、ウエハWのエッチング対象膜がポリシリコンの場合には、二酸化珪素(SiO2)が用いられる等、ウエハWのエッチング対象膜の種類に応じて適宜選択される。例えば、窒化珪素(SiN)やアルマイト処理されたアルミ(Al)、炭化ケイ素(SiC)等も用いられる。
The
図7は、図6における伝熱ガス導入溝44の概略構成を示す図であり、(a)はフォーカスリング30を接触面から眺めた図であり、(b)は図7(a)における線III−IIIに沿う断面図である。
7 is a diagram showing a schematic configuration of the heat transfer
図7において、伝熱ガス導入溝44は、接触面においてフォーカスリング30と同心の環状を呈する内側導入溝44aと、同じく接触面において該内側導入溝44aを囲うように配置され且つフォーカスリング30と同心の環状を呈する外側導入溝44bと、内側導入溝44a及び外側導入溝44bを連結する放射状導入溝44cとを有し、外側導入溝44bの直径は、外周部25bの上面における2つのフォーカスリング部ライン46bの開口部の間の距離と略一致する。
In FIG. 7, the heat transfer
通常、静電チャック25における中心部25aの中心と、フォーカスリング30の中心は一致するため、フォーカスリング30を外周部25bの上面に載置した際、フォーカスリング部ライン46bの開口部と外側導入溝44bとが対向し、これにより、フォーカスリング部ライン46bの開口部から供給されるHeガスは伝熱ガス導入溝44内に充填される。
Normally, the center of the
また、内側導入溝44a、外側導入溝44b及び放射状導入溝44cの断面形状は略矩形を呈し、その幅は、例えば、1mmであり、その深さは0.1〜1.0mm、さらには、0.5mm以上であるのが好ましく、その隅角部はR形状に成形されている。
Further, the cross-sectional shapes of the
次に、ドライエッチング処理における伝熱ガス導入溝44へのHeガスの供給圧力(以下「He圧力」という)の変化及びフォーカスリング30を静電チャック25の外周部bに吸着させるための、電極板25dに印加される高電圧(High Voltage)(以下「F/Rチャック電圧」という)の変化について説明する。
Next, an electrode for adsorbing the
図8は、連続ドライエッチング処理におけるHe圧力及びF/Rチャック電圧の変化を示すシーケンス図である。 FIG. 8 is a sequence diagram showing changes in the He pressure and the F / R chuck voltage in the continuous dry etching process.
図8において、連続ドライエッチング処理は、PCV82の0点調整を行うPCV0点調整シーケンス、伝熱ガス導入溝44へ供給されるHeガスのリークをチェックするリークチェックシーケンス、ウエハWをチャンバ10に搬入する搬入シーケンス、搬入されたウエハWにドライエッチングを施すプロセスシーケンス、ドライエッチングを施されたウエハWをチャンバ10から搬出する搬出シーケンス、及びドライエッチングの際に帯電したサセプタ11を除電するサセプタ除電シーケンスを有し、これらのシーケンスを適宜組み合わせることによって実行される。
In FIG. 8, the continuous dry etching process includes a PCV 0 point adjustment sequence for adjusting the
まず、プラズマ処理装置は、N2ガスをチャンバ10に導入し(N2パージON)、APCを開放すると共に、排気装置18を作動させてチャンバ10内を減圧する。
First, plasma processing apparatus, N 2 gas was introduced into the chamber 10 (N2 purge ON), while opening the APC, the
続くPCV0点調整シーケンスでは、PCV82を閉鎖して、フォーカスリング部ライン46bを伝熱ガス供給部35から遮断すると共に、開閉バルブ83,86及び87を開放する。したがって、フォーカスリング部ライン46bは、チャンバ開放系統84を介して排気装置18により真空引きされる。所定時間だけ真空引きを継続した後、フォーカスリング部ライン46b内の圧力に基づいてPCV82の0点調整を行う(PCV0点調整ON)。連続ドライエッチング処理の最初に、PCV82の0点調整を行うことにより、以降のシーケンスにおけるHe圧力の制御を正確に行うことができる。また、チャンバ10内の減圧の際、フォーカスリング部ライン46bを真空引きすることにより、チャンバ10内と伝熱ガス導入溝44内との圧力差を無くすことができる。これにより、圧力差に起因するフォーカスリング30の離脱を防止することができる。
In the subsequent PCV0 point adjustment sequence, the
次いで、リークチェックシーケンスでは、APCを閉じて、APCにより制御されるチャンバ10内の圧力(以下「APC制御圧」という)を上昇させ、該APC制御圧をリークチェック時のチャンバ10内圧力であるF/Rチャック吸着圧力に設定する。APC制御圧の上昇の際、APC制御圧が6.65×104Pa(500torr)に達すると、電極板25dに高電圧を印加してF/Rチャック電圧を、仮吸着のためのF/Rチャック仮吸着電圧に設定し、さらに2.5秒後に、本吸着のためのF/Rチャック吸着電圧に設定する。電極板25dへの高電圧の印加を、APC制御圧が6.65×104Paに達するまで開始しないのは、チャンバ10内の圧力が低いときには、電極板25dに高電圧を印加してもフォーカスリング30が静電チャック25に吸着しないためである。
Next, in the leak check sequence, the APC is closed, the pressure in the
そして、Heガスを、フォーカスリング部ライン46bから伝熱ガス導入溝44に供給し、He圧力がF/Rリークチェック圧力に達してからPCV82を閉じ(He圧力をOFFし)、所定時間経過後、フォーカスリング部ライン46b内の圧力を測定し、測定された圧力が所定の範囲内にあるか否かを判定する。なお、リークチェックは、フォーカスリング部ライン46b内の圧力の測定ではなく、フォーカスリング部ライン46b内のガス流量を測定することによって行ってもよい。
Then, He gas is supplied from the focus
測定された圧力が所定の範囲内にあれば、続く搬入シーケンスにおいて、APCを開放すると共に、F/Rチャック電圧を搬入時F/Rチャック電圧に設定し、He圧力を搬入時F/R冷却圧力に設定する。He圧力が安定すると、ウエハWをチャンバ10内に搬入し、静電チャック25に載置して吸着すると共に、N2ガスのチャンバ10への導入を中断する(N2パージOFF)。
If the measured pressure is within the predetermined range, the APC is opened in the subsequent loading sequence, the F / R chuck voltage is set to the F / R chuck voltage at loading, and the He pressure is cooled to F / R at loading. Set to pressure. When the He pressure is stabilized, the wafer W is loaded into the
次いで、プロセスシーケンスでは、APCを閉じて、APC制御圧をドライエッチングに必要なチャンバ10内の圧力であるプロセス圧力まで上昇させ、ドライエッチング開始後、ドライエッチングのレシピにおける各ステップに対応して、He圧力を、例えば、F/R冷却圧力(ステップ1)やF/R冷却圧力(ステップ2)等に変更すると共に、F/Rチャック電圧を、例えば、F/Rチャック電圧(ステップ1)やF/Rチャック電圧(ステップ2)等に変更する。F/R冷却圧力(ステップ1)及びF/Rチャック電圧(ステップ1)等の値は、ステップ毎にサセプタ11への印加高周波電圧や電極板25cへの印加高電圧が変化しても、フォーカスリング30の温度を一定に保つように、予め設定されている。なお、本第3の実施形態に係るプラズマ処理装置では、F/R冷却圧力(ステップn)及びF/Rチャック電圧(ステップn)は、それぞれ24ステップに対応して設定することができる。
Next, in the process sequence, the APC is closed, and the APC control pressure is increased to a process pressure that is a pressure in the
ドライエッチングの終了後、搬出シーケンスでは、APCを開放し、F/Rチャック電圧を搬出時F/Rチャック電圧に設定すると共に、上述したPCV0点調整シーケンスと同様に、PCV82を閉鎖し、開閉バルブ83,86及び87を開放してPCV82の0点調整を行う(PCV0点調整ON)。その後、N2ガスをチャンバ10に導入する(N2パージON)と共に、He圧力を搬出時F/R冷却圧力に設定し、ドライエッチングが施されたウエハWをチャンバ10から搬出する。
After completion of dry etching, in the carry-out sequence, the APC is opened, the F / R chuck voltage is set to the F / R chuck voltage at the time of carry-out, and the
ウエハWが搬出された後、サセプタ除電シーケンスでは、APCを閉じて、APC制御圧をプロセス圧力に設定すると共に、サセプタ11の除電を行い、続く搬入シーケンスでは、APCを開放すると共に、F/Rチャック電圧を搬入時F/Rチャック電圧に設定し、He圧力を搬入時F/R冷却圧力に設定し、N2ガスのチャンバ10への導入を中断する(N2パージOFF)。そして、次のウエハW(第2のウエハW)をチャンバ10内に搬入し、静電チャック25に載置して吸着する。
After the wafer W is unloaded, in the susceptor charge removal sequence, the APC is closed, the APC control pressure is set to the process pressure, the
次いで、上述したプロセスシーケンス及び搬出シーケンスを実行し、ドライエッチングが施された第2のウエハWを搬出した後、上述したサセプタ除電シーケンスを実行する。 Next, the above-described process sequence and unloading sequence are executed, and after the second wafer W subjected to the dry etching is unloaded, the above-described susceptor charge elimination sequence is performed.
以上の搬入シーケンス、プロセスシーケンス、搬出シーケンス、及びサセプタ除電シーケンスを1ロットにおけるウエハWの枚数、例えば、25枚に対応して、繰り返し実行する。 The above carry-in sequence, process sequence, carry-out sequence, and susceptor charge elimination sequence are repeatedly executed corresponding to the number of wafers W in one lot, for example, 25.
搬出シーケンスおよび搬入シーケンスにおいて、F/Rチャック電圧及びHe圧力を0とせず、フォーカスリング30の冷却を行うのは、次のウエハWのドライエッチングに備え、フォーカスリング30の熱を完全に除去し、ウエハW毎のドライエッチング条件を均一にするためである。
In the carry-out sequence and the carry-in sequence, the
また、各搬入シーケンスでは、必ずPCV82の0点調整が行われる。すなわち、各プロセスシーケンスに対応して、必ずPCV82の0点調整が行われる。これにより、各プロセスシーケンスにおいてHe圧力の制御を正確に行うことができる。
Further, in each carry-in sequence, the zero point adjustment of the
当該ロットにおける最後のサセプタ除電シーケンスが実行されると、APCを開放すると共に、F/Rチャック電圧を搬入時F/Rチャック電圧に設定し、He圧力を搬入時F/R冷却圧力に設定し、所定時間経過後、PCV82を閉鎖し、開閉バルブ83,86及び87を開放して、フォーカスリング部ライン46bの真空引きを行う。そして、フォーカスリング部ライン46bからHeガスを排除した後、再び、He圧力を搬入時F/R冷却圧力に設定し、さらに、F/Rチャック電圧を0に設定して、フォーカスリング30の静電チャック25への静電吸着を解除する。
When the last susceptor static elimination sequence in the lot is executed, the APC is opened, the F / R chuck voltage is set to the F / R chuck voltage at loading, and the He pressure is set to the F / R cooling pressure at loading. After a predetermined time has elapsed, the
なお、図8のシーケンス図におけるF/Rチャック電圧やHe圧力のグラフの高低は、F/Rチャック電圧やHe圧力の値の大小に無関係であり、単に値が変化することを示す。 The level of the F / R chuck voltage and He pressure graph in the sequence diagram of FIG. 8 is irrelevant to the F / R chuck voltage and He pressure values, and simply indicates that the values change.
図8のシーケンスによれば、F/Rチャック電圧及びHe圧力の設定値が、搬入シーケンス、プロセスシーケンス及び搬出シーケンスに応じて変更され、特に、プロセスシーケンスの各ステップに応じて変更されるので、フォーカスリング30の冷却を安定して行うことができる。したがって、ウエハWにおけるエッチング特性の局所的な悪化の発生を防止できる。
According to the sequence of FIG. 8, the set values of the F / R chuck voltage and the He pressure are changed according to the carry-in sequence, the process sequence, and the carry-out sequence, and in particular, changed according to each step of the process sequence. The
本第3の実施の形態に係る載置装置によれば、フォーカスリング30は、静電チャック25における外周部25bと接触する接触面において伝熱ガス導入溝44を有し、フォーカスリング30を外周部25bの上面に載置した際、フォーカスリング部ライン46bの開口部と伝熱ガス導入溝44とが対向してフォーカスリング部ライン46bからのHeガスが伝熱ガス導入溝44に充填されるので、静電チャック25及びフォーカスリング30の間に冷却ユニットを必要とせず、また、Heガスを静電チャック25及びフォーカスリング30の間において確実に拡散させることができると共に、フォーカスリング30とHeガスとの接触面積を増加させることができる。したがって、静電チャック25とフォーカスリング30と間の熱伝達性を十分に改善でき、これにより、プラズマ処理装置のコストの上昇を防止すると共に、フォーカスリング30の冷却効率をより飛躍的に改善することができる。また、伝熱ガス導入溝44がフォーカスリング30の剛性を適度に低下させることによってフォーカスリング30を静電チャック25の形状に倣って変形させることができ、これにより、静電チャック25及びフォーカスリング30の密着度を向上することができる。その結果、フォーカスリング30の冷却効率をさらに飛躍的に改善することができる。
According to the mounting device according to the third embodiment, the
また、伝熱ガス導入溝44の深さは0.1mm以上であるので、コンダクタンスを大きくすることができ、もってHeガスの迅速な伝熱ガス導入溝44への充填を行うことができ、その結果、フォーカスリング30の冷却効率を著しく改善することができる。
Further, since the depth of the heat transfer
さらに、伝熱ガス導入溝44における隅角部はR形状に成形されているので、伝熱ガス導入溝44における亀裂の発生を防止することができ、もって、フォーカスリング30の耐久性を向上することができ、その結果、メンテナンスコストの上昇を防止することができる。
Further, since the corner portion of the heat transfer
また、伝熱ガス導入溝44は、上記接触面においてフォーカスリング30と同心の環状を呈する内側導入溝44aと、同じく接触面において該内側導入溝44aを囲うように配置され且つフォーカスリング30と同心の環状を呈する外側導入溝44bと、内側導入溝44a及び外側導入溝44bを連結する放射状導入溝44cとを有するので、静電チャック25及びフォーカスリング30の間(すなわち、上記接触面)においてHeガスを均等に拡散させることができ、もってフォーカスリング30を均等に冷却することができる。
Further, the heat transfer
上述した第3の実施の形態に係る載置装置では、伝熱ガス導入溝44が上記接触面において2重の環状を呈しているが、伝熱ガス導入溝44の構造はこれに限られず、フォーカスリング30の大きさ、剛性に応じて適宜変更され、例えば、1重の環状や、3重以上の環状を呈していてもよい。
In the mounting device according to the third embodiment described above, the heat transfer
また、伝熱ガス導入溝44は、放射状導入溝44cを有していなくてもよく、この場合、内側導入溝44aに対応したガス供給ライン46の開口部が外周部25bの上面に配置されるのがよい。
The heat transfer
フォーカスリング部ライン46bの開口部も2箇所に限られず、外周部25bの上面に3箇所以上配置されてもよい。
The number of openings of the focus
次に、本発明の第4の実施の形態に係る被処理体の載置装置について詳述する。 Next, a processing object mounting apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described in detail.
本第4の実施の形態に係る被処理体の載置装置は、その構成、作用が上述した本第3の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。 Since the placing apparatus for the object to be processed according to the fourth embodiment has basically the same configuration and operation as those of the third embodiment described above, the redundant configuration and operation will be described. Omitted, and different configurations and operations will be described below.
図9は、本第4の実施の形態に係る載置装置の概略構成を示す断面図である。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the mounting apparatus according to the fourth embodiment.
図9において、本第4の実施の形態に係る載置装置も、サセプタ11と、サセプタ11の上面に配置される静電チャック25と、該静電チャック25の外周部25bの上面に載置されるフォーカスリング30とから成る。
In FIG. 9, the mounting apparatus according to the fourth embodiment is also mounted on the upper surface of the
ここで、静電チャック25は、外周部25bの上面において伝熱ガス導入溝45を有し、該伝熱ガス導入溝45は、外周部25bの上面において中心部25aと同心の環状を呈する内側導入溝45aと、同じく外周部25bの上面において該内側導入溝45aを囲うように配置され且つ中心部25aと同心の環状を呈する外側導入溝45bと、内側導入溝45a及び外側導入溝45bを連結する放射状導入溝(不図示)とを有し、ガス供給ライン46におけるフォーカスリング部ライン46bは、外側導入溝45bに連結する。これにより、フォーカスリング部ライン46bの開口部から供給されるHeガスは伝熱ガス導入溝45内に充填される。
Here, the
通常、静電チャック25における中心部25aの中心と、フォーカスリング30の中心は一致するため、フォーカスリング30を外周部25bの上面に載置した際、内側導入溝45a及び外側導入溝45bは、フォーカスリング30に対しても同心円状に配置される。
Usually, since the center of the
また、内側導入溝45a、外側導入溝45b及び放射状導入溝の断面形状も略矩形を呈し、その幅は、例えば、1mmであり、その深さは0.1〜1.0mm、さらには、0.5mm以上であるのが好ましく、その隅角部はR形状に成形されている。
Further, the cross-sectional shapes of the
本第4の実施の形態に係る載置装置によれば、静電チャック25は、外周部25bの上面において伝熱ガス導入溝45を有し、ガス供給ライン46におけるフォーカスリング部ライン46bは、外側導入溝45bに連結してHeガスを伝熱ガス導入溝45に供給するので、静電チャック25及びフォーカスリング30の間に冷却ユニットを必要とせず、フォーカスリング30において伝熱ガス導入溝を形成する必要を無くすことができ、また、Heガスを静電チャック25及びフォーカスリング30の間において確実に拡散させることができる。したがって、静電チャック25とフォーカスリング30と間の熱伝達性を十分に改善でき、これにより、プラズマ処理装置のイニシャルコストを低減することができると共に、フォーカスリング30の冷却効率をより飛躍的に改善することができる。
According to the mounting apparatus of the fourth embodiment, the
また、伝熱ガス導入溝45は、外周部25bの上面において中心部25aと同心の環状を呈する内側導入溝45aと、同じく接触面において該内側導入溝45aを囲うように配置され且つ中心部25aと同心の環状を呈する外側導入溝45bと、内側導入溝45a及び外側導入溝45bを連結する放射状導入溝とを有するので、フォーカスリング30との接触面である外周部25bの上面においてHeガスを均等に拡散させることができ、もってフォーカスリング30を均等に冷却することができる。
Further, the heat transfer
上述した第4の実施の形態に係る載置装置では、伝熱ガス導入溝45は、外周部25bの上面において2重の環状を呈しているが、伝熱ガス導入溝45の構造はこれに限られず、フォーカスリング30の大きさに応じて適宜変更され、例えば、1重の環状や、3重以上の環状を呈していてもよい。
In the mounting device according to the fourth embodiment described above, the heat transfer
また、上述した本第3及び第4の実施の形態に係る載置装置では、フォーカスリング30及び静電チャック25のいずれか一方のみが伝熱ガス導入溝を有するが、フォーカスリング30及び静電チャック25の各々が伝熱ガス導入溝を有していてもよく、これにより、フォーカスリング30の冷却効率をさらに向上させることができる。
In the mounting devices according to the third and fourth embodiments described above, only one of the
さらに、本第1乃至第4の実施の形態に係る載置装置では、静電チャック25は円板状であり、フォーカスリング30は円環状であるが、静電チャック25及びフォーカスリング30の形状はこれに限られず、例えば、被処理体がLCD等である場合、LCDの形状に対応して静電チャック25は方形の板状体からなり且つフォーカスリング30が方形の枠状体からなっていてもよい。
Further, in the mounting apparatuses according to the first to fourth embodiments, the
なお、上記実施の形態においては、本発明を半導体ウエハのエッチングに適用した場合について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、例えば、液晶表示装置用のガラス基板等、他の被処理基板のエッチングを行う場合についても同様にして適用することができる。 In the above embodiment, the case where the present invention is applied to etching of a semiconductor wafer has been described. However, the present invention is not limited to such a case, for example, a glass substrate for a liquid crystal display device, etc. The same applies to the case where the substrate to be processed is etched.
上述したプラズマ処理装置では、1メンテナンスサイクルの間において経時的に消耗されるフォーカスリング30の厚みに応じて、F/R冷却圧力及びF/Rチャック電圧の値を予め設定可能である。また、光センサなどの検知手段によってフォーカスリング30の消耗度合を検知し、該検知された値をF/R冷却圧力及びF/Rチャック電圧の設定値へフィードバックすることにより、フォーカスリング30の消耗度合を次回の処理におけるプロセスレシピに反映することも可能である。
In the plasma processing apparatus described above, the values of the F / R cooling pressure and the F / R chuck voltage can be set in advance according to the thickness of the
また、本発明はエッチング装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置、例えば、CVD装置、若しくはアッシング装置にも適用可能である。 The present invention can be applied not only to an etching apparatus but also to other plasma processing apparatuses such as a CVD apparatus or an ashing apparatus.
W ウエハ
10 チャンバ
11 サセプタ
25 静電チャック
25a 中心部
25b 外周部
25c,25d 電極板
26,28 直流電源
30 フォーカスリング
30a,30c 誘電体部
30b,30d 導電体部
30e 他の誘電体部
36、46 ガス供給ライン
46a ウエハ部ライン
46b フォーカスリング部ライン
44,45 伝熱ガス導入溝
44a,45a 内側導入溝
44b,45b 外側導入溝
Claims (5)
前記フォーカスリングは、静電吸着力により前記静電チャックに吸着保持され、
前記接触部を形成する第1の誘電体部と、
前記第1の誘電体部を介して前記静電チャックに対向する導電体部と、
前記導電体部を介して前記第1の誘電体部に対向する第2の誘電体部と、を有し、
前記静電チャックは、前記被処理体を吸着保持するための静電吸着力を発生させる第1の電極と、前記フォーカスリングを吸着保持するための静電吸着力を発生させる第2の電極と、を有し、
前記第1の電極と前記第2の電極にはそれぞれ異なる電源から電圧が印加されることを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus comprising: an electrostatic chuck for mounting an object to be processed that is subjected to plasma processing; and a mounting device for the object to be processed having a focus ring that contacts the electrostatic chuck at a contact portion;
The focus ring is attracted and held on the electrostatic chuck by electrostatic attraction force,
A first dielectric part forming the contact part;
A conductor portion facing the electrostatic chuck via the first dielectric portion;
Have a, a second dielectric portion opposite the first dielectric portion through the conductor portion,
The electrostatic chuck includes a first electrode that generates an electrostatic attraction force for attracting and holding the object to be processed, and a second electrode that generates an electrostatic attraction force for attracting and holding the focus ring. Have
A plasma processing apparatus , wherein a voltage is applied to each of the first electrode and the second electrode from different power sources .
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