JP5648806B2

JP5648806B2 - Dry etching equipment

Info

Publication number: JP5648806B2
Application number: JP2011070313A
Authority: JP
Inventors: 岩井　哲博; 哲博岩井
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-03-28
Also published as: JP2012204769A

Description

本発明は、基板に対してドライエッチング処理を行うドライエッチング装置に関する。 The present invention relates to a dry etching apparatus that performs a dry etching process on a substrate.

従来、このようなドライエッチング装置では、チャンバ内のステージ上に載置された基板を、ステージに内蔵されたＥＳＣ電極を用いて静電吸着により保持した状態で、高周波電圧の作用によりプラズマを発生させて、基板に対する所望のエッチング処理が行われる。 Conventionally, in such a dry etching apparatus, plasma is generated by the action of a high-frequency voltage while a substrate placed on a stage in a chamber is held by electrostatic adsorption using an ESC electrode built in the stage. Thus, a desired etching process is performed on the substrate.

また、このエッチング処理の際には、基板とステージとの間に冷却用Ｈｅガスを供給して基板の冷却が行われ、基板が熱的ダメージを受けることが防止されている（例えば、特許文献１参照）。エッチング処理の際、冷却用Ｈｅガスの圧力はエッチング処理実施中のチャンバ内雰囲気の圧力よりも高く設定されているが、上述の静電吸着によって基板は冷却用Ｈｅガスの圧力に抗する状態でステージ上に引き寄せられて保持される。 In this etching process, a cooling He gas is supplied between the substrate and the stage to cool the substrate, thereby preventing the substrate from being thermally damaged (for example, Patent Documents). 1). During the etching process, the pressure of the cooling He gas is set higher than the pressure in the chamber atmosphere during the etching process, but the substrate is in a state that resists the pressure of the cooling He gas by the electrostatic adsorption described above. It is attracted and held on the stage.

特開２０１０−２１４０５号公報JP 2010-21405 A

通常のドライエッチング装置では、エッチング処理中に異常が発生すると装置の保全や安全を確保する目的で主要な電源を遮断する停止機能を備えている。このため、エッチング処理中に停止機能が作動してＥＳＣ電極へのＤＣ電圧の供給が停止されると、基板とステージとの間の冷却用Ｈｅガスの圧力とチャンバ内雰囲気の圧力との間の差圧により、基板がステージより浮き上がる、あるいは跳ね上がり、ステージ上における基板の載置位置に位置ズレが生じる場合がある。 A normal dry etching apparatus has a stop function for shutting down a main power source for the purpose of ensuring the maintenance and safety of the apparatus when an abnormality occurs during the etching process. For this reason, when the stop function is activated during the etching process and the supply of the DC voltage to the ESC electrode is stopped, the pressure between the pressure of the cooling He gas between the substrate and the stage and the pressure of the atmosphere in the chamber is reduced. Due to the differential pressure, the substrate may be lifted or jumped up from the stage, and a positional shift may occur in the substrate mounting position on the stage.

従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、ドライエッチング処理の実施中に異常が発生した場合に、基板とステージとの間に供給される冷却用ガスの圧力に起因して基板がステージ上より浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレが生じることを防止できるドライエッチング装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and is caused by the pressure of the cooling gas supplied between the substrate and the stage when an abnormality occurs during the dry etching process. Another object of the present invention is to provide a dry etching apparatus capable of preventing a positional deviation caused by a substrate floating or jumping up from a stage.

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明の第１態様によれば、基板に対するドライエッチング処理が施される処理室を形成する処理容器と、
処理室内に配置され、基板が載置されるステージと、
ステージ上に載置された基板を静電吸着する静電吸着部と、
プラズマを発生させるための処理ガスを処理室内に供給する処理ガス供給部と、
処理室内に供給された処理ガスを高周波電圧の作用によってプラズマ化することによりステージ上の基板に対してドライエッチング処理を行うプラズマ発生手段と、
ドライエッチング処理の際に基板を冷却するための冷却用ガスをステージと基板との間に第１流路を通して供給する冷却用ガス供給部と、
処理室内に連通された排気流路を介して処理室内を排気する排気手段と、
処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧を減少させる差圧解消手段と、
ドライエッチング処理の異常発生を検出する異常検出手段と、
異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、差圧解消手段を作動させる処理を行う停止手段と、を備える、ドライエッチング装置を提供する。 According to the first aspect of the present invention, a processing container that forms a processing chamber in which a dry etching process is performed on a substrate;
A stage disposed in the processing chamber and on which a substrate is placed;
An electrostatic adsorption unit that electrostatically adsorbs the substrate placed on the stage;
A processing gas supply unit for supplying a processing gas for generating plasma into the processing chamber;
Plasma generating means for performing dry etching processing on the substrate on the stage by converting the processing gas supplied into the processing chamber into plasma by the action of a high-frequency voltage;
A cooling gas supply unit for supplying a cooling gas for cooling the substrate during the dry etching process through the first flow path between the stage and the substrate;
An exhaust means for exhausting the processing chamber through an exhaust passage communicated with the processing chamber;
Differential pressure canceling means for reducing the differential pressure between the pressure in the processing chamber and the pressure in the first flow path;
An abnormality detection means for detecting the occurrence of abnormality in the dry etching process;
When the abnormality detecting means detects an abnormality, the plasma generating means, the supply of the processing gas from the processing gas supply section, and the cooling gas supply from the cooling gas supply section are stopped, and the process of operating the differential pressure elimination means is performed. A dry etching apparatus comprising: stop means for performing the operation.

本発明の第２態様によれば、差圧解消手段が、排気流路と第１流路とを連通する第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら開閉弁を開くことにより差圧を減少させる、第１態様に記載のドライエッチング装置を提供する。 According to the second aspect of the present invention, the differential pressure elimination means is a second flow path that communicates the exhaust flow path and the first flow path, and an on-off valve provided on the second flow path,
The stopping means provides the dry etching apparatus according to the first aspect, in which, when the abnormality detecting means detects an abnormality, the differential pressure is reduced by opening the on-off valve.

本発明の第３態様によれば、差圧解消手段が、処理室と第１流路とを連通する第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら開閉弁を開くことにより差圧を減少させる、第１態様に記載のドライエッチング装置を提供する。 According to the third aspect of the present invention, the differential pressure eliminating means is a second flow path that communicates the processing chamber and the first flow path, and an on-off valve provided on the second flow path.
The stopping means provides the dry etching apparatus according to the first aspect, in which, when the abnormality detecting means detects an abnormality, the differential pressure is reduced by opening the on-off valve.

本発明の第４態様によれば、ドライエッチング処理の際に生じた基板の残留静電吸着力を減少させる除電処理を行う除電処理手段をさらに備え、
冷却用ガスはＨｅガスであり、除電処理手段は、除電処理時に開閉弁を開いて第２流路を通して冷却用ガスを除電用ガスとして処理室内に供給して除電処理を開始させ、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、開閉弁を開く処理を行う、第３態様に記載のドライエッチング装置を提供する。 According to the fourth aspect of the present invention, it further comprises a static elimination processing means for performing a static elimination process for reducing the residual electrostatic attraction force of the substrate generated during the dry etching process,
The cooling gas is He gas, and the charge removal processing means opens the on-off valve during the charge removal process and supplies the cooling gas as the charge removal gas into the processing chamber through the second flow path to start the charge removal process.
When the abnormality detecting means detects an abnormality, the stopping means stops the supply of the processing gas from the plasma generating means, the processing gas supply unit, and the cooling gas supply from the cooling gas supply unit, and opens the on-off valve. A dry etching apparatus according to the third aspect is provided.

本発明によれば、ドライエッチング処理の異常発生が検出された場合に、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却用ガスの供給を停止するとともに、ステージおよび基板の間に供給される第１流路内の冷却用ガスの圧力と処理室内の圧力との間の差圧を減少させる処理を開始するようにしている。これにより、エッチング処理中に異常が発生した場合であっても、処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧が減少されるため、差圧により基板がステージより浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレ等が生じることを防止できる。 According to the present invention, when the occurrence of abnormality in the dry etching process is detected, the supply of the processing gas from the plasma generation means, the processing gas supply unit, and the supply of the cooling gas from the cooling gas supply unit are stopped. At the same time, a process for reducing the pressure difference between the pressure of the cooling gas in the first flow path supplied between the stage and the substrate and the pressure in the processing chamber is started. As a result, even if an abnormality occurs during the etching process, the differential pressure between the pressure in the processing chamber and the pressure in the first flow path is reduced, so that the substrate floats or jumps up from the stage due to the differential pressure. This can prevent misalignment.

本発明の実施の形態１に係るドライエッチング装置の構成図Configuration diagram of dry etching apparatus according to Embodiment 1 of the present invention トレイ、基板および基板ステージの斜視図Perspective view of tray, substrate and substrate stage トレイ、基板および基板ステージの斜視図（トレイ載置状態）Perspective view of tray, substrate and substrate stage (tray placement state) ドライエッチング処理の手順を示す動作説明図Operation explanatory diagram showing the procedure of dry etching process 冷却用Ｈｅガスとチャンバ内雰囲気との差圧の変化を示す図The figure which shows the change of the differential pressure | voltage between He gas for cooling, and the atmosphere in a chamber 本発明の実施の形態２に係るドライエッチング装置の構成図Configuration diagram of dry etching apparatus according to Embodiment 2 of the present invention 本発明の実施の形態３に係るドライエッチング装置の構成図Configuration diagram of dry etching apparatus according to Embodiment 3 of the present invention

以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るドライエッチング装置の一例としてＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置１の構成図を図１に示す。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a configuration diagram of an ICP (inductively coupled plasma) type dry etching apparatus 1 as an example of the dry etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.

ドライエッチング装置１は、基板２（図２〜図４参照）に対してドライエッチング処理を行う処理室（処理空間）を構成するチャンバ（処理容器）３を備える。チャンバ３の上端開口は石英等の誘電体により形成された天板４（隔壁）により密閉状態で閉鎖されている。天板４上にはＩＣＰコイル５が配置されており、ＩＣＰコイル５はコイルカバー部１０により覆われている。ＩＣＰコイル５にはマッチング回路を含む第１の高周波電源部７が電気的に接続されている。天板４と対向するチャンバ３内の底部側には、バイアス電圧が印加される下部電極としての機能及び基板２の保持台としての機能を有する基板ステージ９が配置されている。チャンバ３には、例えばロードロック室（図示せず）と連通する開閉可能な搬入出用のゲートバルブ（図示せず）が設けられており、図示しない搬送機構が備えるハンド部により基板２が保持されて、開放状態のゲートバルブを通して基板２の搬入・搬出動作が行われる。 The dry etching apparatus 1 includes a chamber (processing vessel) 3 that constitutes a processing chamber (processing space) that performs a dry etching process on a substrate 2 (see FIGS. 2 to 4). The upper end opening of the chamber 3 is closed in a sealed state by a top plate 4 (partition wall) formed of a dielectric such as quartz. An ICP coil 5 is disposed on the top plate 4, and the ICP coil 5 is covered with a coil cover portion 10. The ICP coil 5 is electrically connected to a first high frequency power supply unit 7 including a matching circuit. A substrate stage 9 having a function as a lower electrode to which a bias voltage is applied and a function as a holding table for the substrate 2 is disposed on the bottom side in the chamber 3 facing the top plate 4. The chamber 3 is provided with, for example, an openable / closable gate valve (not shown) that communicates with a load lock chamber (not shown), and the substrate 2 is held by a hand unit provided in a transfer mechanism (not shown). Then, the loading / unloading operation of the substrate 2 is performed through the opened gate valve.

また、天板４の処理室側の面には複数のガス導入口４ａが形成されており、これらのガス導入口４ａには、処理ガス供給路１６を介してエッチング処理用の処理ガス供給部１２が接続されている。処理ガス供給部１２には、複数種類の処理ガスの供給ライン（例えば、ＢＣｌ_３、Ｃｌ_２、Ａｒ、Ｏ_２、ＣＦ_４など）が備えられており、それぞれのガス種のライン毎に設けられた開閉バルブ１２ａおよび流量調整部１２ｂの開閉動作および開度が選択的に制御されることにより、処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａから所望の流量および仕様の処理ガスを供給できる。また、処理ガス供給部１２には、後述する除電放電処理にて使用される除電ガスとしてＨｅガスを供給する除電ガス供給部５１が備えられており、他の処理ガスと同様に、開閉バルブ５１ａおよび流量調整部５１ｂの開閉動作および開度が選択的に制御されることにより、処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａから所望の流量にてＨｅガスを供給できる。 A plurality of gas inlets 4 a are formed on the surface of the top plate 4 on the side of the processing chamber, and a processing gas supply unit for etching processing is connected to these gas inlets 4 a via a processing gas supply path 16. 12 is connected. The processing gas supply unit 12 is provided with a plurality of types of processing gas supply lines (for example, BCl ₃ , Cl ₂ , Ar, O ₂ , CF _4, etc.), and is provided for each gas type line. By selectively controlling the opening / closing operation and the opening degree of the opening / closing valve 12a and the flow rate adjusting unit 12b, a processing gas having a desired flow rate and specifications can be supplied from the gas inlet 4a through the processing gas supply path 16. Further, the processing gas supply unit 12 is provided with a static elimination gas supply unit 51 for supplying He gas as a static elimination gas used in a static elimination discharge process to be described later. As with other processing gases, an open / close valve 51a is provided. In addition, by selectively controlling the opening / closing operation and the opening degree of the flow rate adjusting unit 51b, He gas can be supplied from the gas inlet 4a through the processing gas supply path 16 at a desired flow rate.

チャンバ３に設けられた排気口３ａには、コンダクタンスバルブ１１およびターボ分子ポンプ１３が接続されている。さらにターボ分子ポンプ１３は排気流路５２を通してドライポンプ５３に接続されており、排気流路５２には開閉バルブ５４が設けられている。本実施の形態１では、コンダクタンスバルブ１１、ターボ分子ポンプ１３、排気流路５２、ドライポンプ５３、および開閉バルブ５４が排気手段の一例を構成している。排気手段によりチャンバ３内が所望の圧力に保たれる。また、チャンバ３には、チャンバ３内の雰囲気の圧力を検出する圧力検出部５５が設けられている。 A conductance valve 11 and a turbo molecular pump 13 are connected to an exhaust port 3 a provided in the chamber 3. Further, the turbo molecular pump 13 is connected to a dry pump 53 through an exhaust passage 52, and an open / close valve 54 is provided in the exhaust passage 52. In the first embodiment, the conductance valve 11, the turbo molecular pump 13, the exhaust passage 52, the dry pump 53, and the open / close valve 54 constitute an example of the exhaust means. The inside of the chamber 3 is maintained at a desired pressure by the exhaust means. Further, the chamber 3 is provided with a pressure detector 55 that detects the pressure of the atmosphere in the chamber 3.

次に、本実施の形態１のドライエッチング装置１にて取り扱われる基板２を保持するトレイ１５について、図２および図３の斜視図および図４の断面図を用いて説明する。 Next, the tray 15 holding the substrate 2 handled by the dry etching apparatus 1 of the first embodiment will be described with reference to the perspective views of FIGS. 2 and 3 and the sectional view of FIG.

トレイ１５は薄板円板状のトレイ本体１５ａを備える。トレイ本体１５ａには、上面１５ｂから下面１５ｃまで厚み方向に貫通する４個の基板収容孔１９が設けられている。基板収容孔１９は、上面１５ｂ及び下面１５ｃから見てトレイ本体１５ａの中心に対して等角度間隔で配置されている。図４に詳細に示すように、それぞれの基板収容孔１９の内壁１５ｄには、孔中心に向けて突出する基板支持部２１が設けられている。本実施の形態１では、基板支持部２１は内壁１５ｄの全周に設けられており、平面視で円環状である。 The tray 15 includes a thin disc-shaped tray body 15a. The tray body 15a is provided with four substrate accommodation holes 19 penetrating in the thickness direction from the upper surface 15b to the lower surface 15c. The substrate accommodation holes 19 are arranged at equiangular intervals with respect to the center of the tray main body 15a when viewed from the upper surface 15b and the lower surface 15c. As shown in detail in FIG. 4, a substrate support portion 21 that protrudes toward the center of the hole is provided on the inner wall 15 d of each substrate accommodation hole 19. In the first embodiment, the substrate support portion 21 is provided on the entire circumference of the inner wall 15d and has an annular shape in plan view.

それぞれの基板収容孔１９にはそれぞれ１枚の基板２が収容される。基板収容孔１９に収容された基板２は、その外周縁部２ａの下面部分が基板支持部２１の上面に支持される。また、基板収容孔１９はトレイ本体１５ａを厚み方向に貫通するように形成されているので、トレイ本体１５ａの下面側から見ると、基板収容孔１９により基板２の下面が露出した状態とされている。 Each substrate accommodation hole 19 accommodates a single substrate 2. The lower surface portion of the outer peripheral edge 2 a of the substrate 2 accommodated in the substrate accommodation hole 19 is supported on the upper surface of the substrate support portion 21. Further, since the substrate accommodation hole 19 is formed so as to penetrate the tray main body 15a in the thickness direction, the lower surface of the substrate 2 is exposed by the substrate accommodation hole 19 when viewed from the lower surface side of the tray main body 15a. Yes.

トレイ本体１５ａには、外周縁を部分的に切り欠いたノッチ１５ｅが形成されており、搬送時などでトレイ１５を取り扱う際に、センサ等を用いてトレイ１５の向きを容易に確認できる。 The tray main body 15a is formed with a notch 15e with a part of the outer peripheral edge notched, and when the tray 15 is handled during transport or the like, the orientation of the tray 15 can be easily confirmed using a sensor or the like.

次に、図１〜図４を参照して、基板ステージ９について説明する。 Next, the substrate stage 9 will be described with reference to FIGS.

基板ステージ９は、セラミクス等の誘電体部材により形成されたステージ上部２３と、バイアス電圧（高周波電圧）が印加される下部電極として機能する金属ブロック２４ａを内蔵したステージ下部２４とを備える。 The substrate stage 9 includes a stage upper part 23 formed of a dielectric member such as ceramics, and a stage lower part 24 incorporating a metal block 24a functioning as a lower electrode to which a bias voltage (high frequency voltage) is applied.

図２に示すように、ステージ上部２３は円板状に形成されており、ステージ上部２３の上端面は、トレイ１５の下面１５ｃを支持するトレイ支持部２８となっている。また、トレイ１５のそれぞれの基板収容孔１９と対応する短円柱状の４個の基板保持部２９がトレイ支持部２８から上向きに突出している。さらにステージ上部２３上には、トレイ支持部２８を囲むように配置され、ステージ上部２３から上向きに突出して形成された環状のガイドリング３０が配置されている。このガイドリング３０は、ステージ上部２３において、トレイ１５の配置位置を案内する役目を担っている。 As shown in FIG. 2, the stage upper portion 23 is formed in a disk shape, and the upper end surface of the stage upper portion 23 is a tray support portion 28 that supports the lower surface 15 c of the tray 15. Further, four short cylindrical substrate holding portions 29 corresponding to the respective substrate accommodation holes 19 of the tray 15 protrude upward from the tray support portion 28. Further, an annular guide ring 30 is disposed on the stage upper portion 23 so as to surround the tray support portion 28 and protrudes upward from the stage upper portion 23. The guide ring 30 plays a role of guiding the arrangement position of the tray 15 in the stage upper part 23.

また、図１、図４に示すように、ステージ上部２３に設けられた個々の基板保持部２９には、ＥＳＣ電極（静電吸着部）４０が内蔵されている。これらのＥＳＣ電極４０は電気的に互いに絶縁されており、直流電源を内蔵するＥＳＣ駆動電源部４１（図１参照）から静電吸着用の直流電圧（ＤＣ）が印加される。 As shown in FIGS. 1 and 4, each substrate holding part 29 provided on the stage upper part 23 includes an ESC electrode (electrostatic adsorption part) 40. These ESC electrodes 40 are electrically insulated from each other, and a DC voltage (DC) for electrostatic adsorption is applied from an ESC drive power supply unit 41 (see FIG. 1) incorporating a DC power supply.

ステージ下部２４は、基板ステージ９にて下部電極として機能する金属ブロック２４ａと金属ブロック２４ａの外周を覆う誘電体２４ｂとで構成されている。金属ブロック２４ａには、バイアス電圧としての高周波を印加する第２の高周波電源部５６が電気的に接続されており、第２の高周波電源部５６はマッチング回路を備えている。なお、本実施の形態１では、第１の高周波電源部７、ＩＣＰコイル５が、処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段となっている。金属ブロック２４ａは、誘電体２４ｂによってチャンバ３及び処理空間から絶縁された状態でチャンバ３の底部に装着されている。 The stage lower part 24 includes a metal block 24a that functions as a lower electrode in the substrate stage 9 and a dielectric 24b that covers the outer periphery of the metal block 24a. The metal block 24a is electrically connected to a second high frequency power supply unit 56 that applies a high frequency as a bias voltage, and the second high frequency power supply unit 56 includes a matching circuit. In the first embodiment, the first high-frequency power supply unit 7 and the ICP coil 5 serve as plasma generating means for converting the processing gas into plasma. The metal block 24a is mounted on the bottom of the chamber 3 while being insulated from the chamber 3 and the processing space by the dielectric 24b.

図４に示すように、それぞれの基板保持部２９の上面には冷却ガス供給口４４が設けられており、それぞれの冷却ガス供給口４４は冷却ガス供給路４７（第１流路）を通じて共通の冷却ガス供給部４５に接続されている。なお、本実施の形態１では、冷却ガスとしてヘリウム（Ｈｅ）が用いられ、プラズマ処理中において、基板保持部２９の上面と基板２との間に冷却ガスが供給されることで基板２の冷却が行われる。なお、図１に示すように、冷却ガス供給部４５は、冷却ガス供給路４７への冷却ガスの供給をＯＮ／ＯＦＦする開閉バルブ４５ａと、供給流量を調節する流量調整部４５ｂとを備えている。また、冷却ガス供給路４７と排気流路５２とを連通する連通流路５７が設けられており、連通流路５７上には圧力制御バルブ５８が設けられている。冷却ガス供給路４７上には、圧力検出部５９が設けられており、圧力検出部５９にて検出された冷却ガス供給路４７内の圧力が所定の圧力となるように圧力制御バルブ５８の開度が調節される。また、連通流路５７には、圧力制御バルブ５８を回避するバイパス流路６０（第２流路）が設けられており、このバイパス流路６０上には開閉バルブ６１が設けられている。この開閉バルブ６１は、常時は閉じた状態となっているが、後述する異常発生時の差圧解消処理のときにのみ開放される。 As shown in FIG. 4, a cooling gas supply port 44 is provided on the upper surface of each substrate holding part 29, and each cooling gas supply port 44 is shared through a cooling gas supply path 47 (first flow path). The cooling gas supply unit 45 is connected. In the first embodiment, helium (He) is used as the cooling gas, and cooling of the substrate 2 is performed by supplying a cooling gas between the upper surface of the substrate holding unit 29 and the substrate 2 during the plasma processing. Is done. As shown in FIG. 1, the cooling gas supply unit 45 includes an opening / closing valve 45a for turning on / off the supply of the cooling gas to the cooling gas supply path 47, and a flow rate adjusting unit 45b for adjusting the supply flow rate. Yes. Further, a communication channel 57 that connects the cooling gas supply channel 47 and the exhaust channel 52 is provided, and a pressure control valve 58 is provided on the communication channel 57. A pressure detection unit 59 is provided on the cooling gas supply path 47, and the pressure control valve 58 is opened so that the pressure in the cooling gas supply path 47 detected by the pressure detection unit 59 becomes a predetermined pressure. The degree is adjusted. The communication channel 57 is provided with a bypass channel 60 (second channel) that avoids the pressure control valve 58, and an open / close valve 61 is provided on the bypass channel 60. The on-off valve 61 is normally closed, but is opened only during a differential pressure elimination process when an abnormality occurs, which will be described later.

図４に示すように、基板ステージ９には、トレイ支持部２８上に配置された状態のトレイ１５をその下面側から押し上げて（突き上げて）トレイ１５とともにそれぞれの基板２を上昇させる複数本のトレイ押上ロッド１８が備えられている。それぞれのトレイ押上ロッド１８は、トレイ支持部２８の上面より突出した押上位置と、トレイ支持部２８内に格納された格納位置との間で駆動機構（図示せず）により昇降駆動される。 As shown in FIG. 4, the substrate stage 9 has a plurality of trays 15 that are arranged on the tray support portion 28 and are pushed up (push up) from the lower surface side to raise each substrate 2 together with the tray 15. A tray push-up rod 18 is provided. Each tray push-up rod 18 is driven up and down by a drive mechanism (not shown) between a push-up position protruding from the upper surface of the tray support portion 28 and a storage position stored in the tray support portion 28.

また、ドライエッチング装置１には、上述したそれぞれの構成部の動作を互いに関連づけながら統括的に制御する制御部７０が備えられており、例えば、各種センサ等により検出された情報に基づいて、予め設定されたプログラムにしたがって各構成部の動作が制御され、ドライエッチング処理が行われる。 In addition, the dry etching apparatus 1 includes a control unit 70 that performs overall control while associating the operations of the above-described components with each other. For example, based on information detected by various sensors or the like, The operation of each component is controlled according to the set program, and a dry etching process is performed.

また、制御部７０は、ドライエッチング処理中に、ＩＣＰコイル５への電圧印加が停止されるなどの何らかの原因でプラズマ放電が消滅したことを検出する異常検出手段の一例として、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の入力停止を検出する電圧入力停止検出手段７１が備えられている。この電圧入力停止検出手段７１は、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への高周波電圧の入力停止を検出する機能を有している。異常検出手段としては、ドライエッチング処理時において、プラズマ放電の異常を検出するような構成を採用しても良い。また、異常検出手段が、オペレータがドライエッチング装置１の非常停止ボタン等を操作してドライエッチング処理を停止させる信号を異常信号として検出するような構成を採用しても良い。 In addition, the control unit 70 is a first high-frequency power supply as an example of an abnormality detection unit that detects that the plasma discharge has disappeared for some reason, such as voltage application to the ICP coil 5 being stopped during the dry etching process. A voltage input stop detection means 71 for detecting a stop of input of the high frequency voltage from the unit 7 to the ICP coil 5 is provided. The voltage input stop detection means 71 has a function of detecting input stop of the high frequency voltage from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5. As the abnormality detection means, a configuration that detects an abnormality of plasma discharge during the dry etching process may be adopted. Further, the abnormality detection means may employ a configuration in which the operator detects a signal for stopping the dry etching process by operating an emergency stop button or the like of the dry etching apparatus 1 as an abnormality signal.

また、制御部７０は、電圧入力停止検出手段７１により電圧入力の停止が検出（すなわち異常が検出）された場合に、各構成部の動作を停止させてドライエッチング処理を停止させる制御を行う停止手段７２を備えている。停止手段７２は、電圧入力停止の検出を受けて、第１の高周波電源部７よりＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を停止させる処理、第２の高周波電源部５６より基板ステージ９の金属ブロック２４ａへの高周波電圧の印加を停止させる処理、処理ガス供給部１２よりチャンバ３内への処理ガスの供給を停止させる処理、ＥＳＣ駆動電源部４１による直流電圧の印加を停止する処理、および冷却ガス供給部４５よりの冷却ガスの供給を停止させる処理を行う。さらに停止手段７２は、この電圧入力停止の検出を受けて、閉止状態にあった開閉バルブ６１を開状態とさせてバイパス流路６０を通じて、冷却ガス供給路４７内のＨｅガスを排気流路５２へと排出させる処理を行う。このような処理を行うことにより、冷却ガス供給路４７内の圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を減少させることができ、後述するように差圧解消処理として実行される。 Further, when the voltage input stop detection unit 71 detects the stop of the voltage input (that is, when an abnormality is detected), the control unit 70 stops the operation of each component unit and stops the dry etching process. Means 72 are provided. The stop means 72 receives the detection of the voltage input stop and stops the application of the high frequency voltage from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5, and the metal block of the substrate stage 9 from the second high frequency power supply unit 56. A process for stopping the application of the high-frequency voltage to 24a, a process for stopping the supply of the processing gas from the processing gas supply unit 12 into the chamber 3, a process for stopping the application of the DC voltage by the ESC drive power supply unit 41, and a cooling gas Processing for stopping the supply of the cooling gas from the supply unit 45 is performed. Further, the stop means 72 receives the detection of the voltage input stop, opens the open / close valve 61 in the closed state, and passes the He gas in the cooling gas supply passage 47 through the bypass passage 60 through the exhaust passage 52. To be discharged. By performing such processing, the differential pressure between the pressure in the cooling gas supply path 47 and the pressure in the chamber 3 can be reduced, and is executed as a differential pressure elimination processing as will be described later.

次に、上述したような構成を有するドライエッチング装置１を用いて、複数の基板２に対してエッチング処理を行う方法について、図１および図４（Ａ）〜（Ｄ）のドライエッチング処理の手順を示す動作説明図を用いて説明する。なお、以降に説明するそれぞれの処理は、ドライエッチング装置１が備える制御部７０によりそれぞれの構成部が予め設定されたプログラムおよび運転条件に基づいて制御されることにより実施される。 Next, with respect to a method for performing an etching process on a plurality of substrates 2 using the dry etching apparatus 1 having the above-described configuration, the procedure of the dry etching process in FIGS. 1 and 4A to 4D is performed. The operation will be described with reference to FIG. In addition, each process demonstrated below is implemented by controlling each structure part based on the program and driving | running condition which were preset by the control part 70 with which the dry etching apparatus 1 is provided.

（トレイ搬入処理）
まず、トレイ搬入処理を実施する。具体的には、ドライエッチング装置１において、ゲートバルブを開放状態とさせる。その後、４個の基板収容孔１９にそれぞれ基板２が収容された状態のトレイ１５を、搬送機構のハンド部により保持して、例えばロードロック室からゲートバルブを通ってチャンバ３内に搬入する。 (Tray import processing)
First, a tray carry-in process is performed. Specifically, in the dry etching apparatus 1, the gate valve is opened. Thereafter, the tray 15 in which the substrate 2 is accommodated in each of the four substrate accommodation holes 19 is held by the hand portion of the transport mechanism and is carried into the chamber 3 from the load lock chamber through the gate valve, for example.

図４（Ａ）に示すように、チャンバ３内では、駆動装置によって駆動されたトレイ押上ロッド１８が上昇し、ハンド部からトレイ押上ロッド１８の上端にトレイ１５が移載される。トレイ１５の移載後、ハンド部はロードロック室に待避し、ゲートバルブが閉鎖される。 As shown in FIG. 4A, in the chamber 3, the tray push-up rod 18 driven by the driving device rises, and the tray 15 is transferred from the hand portion to the upper end of the tray push-up rod 18. After the transfer of the tray 15, the hand unit is retracted to the load lock chamber, and the gate valve is closed.

その後、上端にトレイ１５を支持したトレイ押上ロッド１８は、その押上位置から基板ステージ９内に格納される格納位置に向けて降下する。トレイ１５は下面１５ｃが基板ステージ９のステージ上部２３のトレイ支持部２８まで降下し、トレイ１５はステージ上部２３のトレイ支持部２８によって支持される。トレイ１５がトレイ支持部２８に向けて降下する際に、ステージ上部２３の基板保持部２９がトレイ１５の対応する基板収容孔１９内にトレイ１５の下面１５ｃ側から進入する。トレイ１５の下面１５ｃがトレイ支持部２８に当接する前に、基板保持部２９が基板２の下面に当接する。さらにトレイ１５を下降させてトレイ１５の下面１５ｃをトレイ支持部２８上に載置すると、それぞれの基板２の縁部２ａが基板支持部２１の上面から持ち上げられて、トレイ１５と基板２とが互いに離間した状態となる（すなわち、図４（Ｂ）の状態となる。）。なお、図４では、ガイドリング３０の図示を省略している。 Thereafter, the tray push-up rod 18 that supports the tray 15 at the upper end descends from the push-up position toward the storage position stored in the substrate stage 9. The lower surface 15 c of the tray 15 is lowered to the tray support portion 28 of the stage upper portion 23 of the substrate stage 9, and the tray 15 is supported by the tray support portion 28 of the stage upper portion 23. When the tray 15 descends toward the tray support portion 28, the substrate holding portion 29 of the stage upper portion 23 enters the corresponding substrate accommodation hole 19 of the tray 15 from the lower surface 15c side of the tray 15. Before the lower surface 15 c of the tray 15 contacts the tray support portion 28, the substrate holding portion 29 contacts the lower surface of the substrate 2. When the tray 15 is further lowered and the lower surface 15c of the tray 15 is placed on the tray support portion 28, the edge portion 2a of each substrate 2 is lifted from the upper surface of the substrate support portion 21, and the tray 15 and the substrate 2 are separated from each other. They are separated from each other (that is, the state shown in FIG. 4B). In FIG. 4, the guide ring 30 is not shown.

その後、それぞれの基板保持部２９に内蔵されたＥＳＣ電極４０に対してＥＳＣ駆動電源部４１から直流電圧を印加する。これにより、それぞれの基板２が基板保持部２９の上面に静電吸着される。 Thereafter, a DC voltage is applied from the ESC drive power supply unit 41 to the ESC electrode 40 built in each substrate holding unit 29. Thereby, each substrate 2 is electrostatically attracted to the upper surface of the substrate holding part 29.

（エッチング処理）
次に、エッチング処理を実施する。具体的には、処理ガス供給部１２からガス導入口４ａを介してチャンバ３内にエッチング処理用の処理ガスが供給されるとともに、コンダクタンスバルブ１１の開度制御が行われながらターボ分子ポンプ１３およびドライポンプ５３によりチャンバ３内は所定圧力に維持される。続いて、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５に高周波電圧を印加する。これにより天板４を介してチャンバ３内に電磁波エネルギが導入されてチャンバ３内にプラズマＰが発生する（図４（Ｂ）参照）。 (Etching process)
Next, an etching process is performed. Specifically, a processing gas for etching is supplied from the processing gas supply unit 12 through the gas inlet 4a into the chamber 3, and the opening of the conductance valve 11 is controlled and the turbo molecular pump 13 and The inside of the chamber 3 is maintained at a predetermined pressure by the dry pump 53. Subsequently, a high frequency voltage is applied from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5. As a result, electromagnetic wave energy is introduced into the chamber 3 through the top 4 and plasma P is generated in the chamber 3 (see FIG. 4B).

また、チャンバ３内にプラズマＰが発生することにより基板２と基板保持部２９の間の静電吸着力が増大され、それぞれの基板保持部２９の上面に基板２がさらに密着して静電吸着される。基板２の下面はトレイ１５を介することなく基板保持部２９の上面に直接配置されている。したがって、基板２は基板保持部２９の上面に対して高い密着度で保持される。 Further, the generation of the plasma P in the chamber 3 increases the electrostatic adsorption force between the substrate 2 and the substrate holding unit 29, and the substrate 2 is further adhered to the upper surface of each substrate holding unit 29 and electrostatic adsorption is performed. Is done. The lower surface of the substrate 2 is directly disposed on the upper surface of the substrate holding portion 29 without the tray 15 interposed. Therefore, the substrate 2 is held with a high degree of adhesion to the upper surface of the substrate holding portion 29.

その後、バイパス流路６０の開閉バルブ６１が閉止された状態にて、冷却ガス供給路４７の開閉バルブ４５ａが開放される。これにより、それぞれの基板保持部２９の上面と基板２の下面との間に存在する空間内に、冷却ガス供給路４７および冷却ガス供給口４４を通して冷却ガス供給部４５から冷却ガス（Ｈｅガス）が供給され、この空間に冷却ガスが充填される。冷却ガスが十分に充填された状態（所定の圧力に保たれた状態）にて、第２の高周波電源部５６により基板ステージ９のステージ下部２４に内蔵されている金属ブロック２４ａ（下部電極）にバイアス電圧を印加し、チャンバ３内で発生したプラズマを基板ステージ９側へ引き寄せる。これにより、基板２に対するエッチング処理が行われて、基板２の表面に対するドライエッチング加工が実施される。１枚のトレイ１５で４枚の基板２を基板ステージ９上に載置できるので、バッチ処理が可能である。 Thereafter, the open / close valve 45a of the cooling gas supply passage 47 is opened in a state where the open / close valve 61 of the bypass flow path 60 is closed. Thus, the cooling gas (He gas) is supplied from the cooling gas supply unit 45 through the cooling gas supply path 47 and the cooling gas supply port 44 into the space existing between the upper surface of each substrate holding unit 29 and the lower surface of the substrate 2. Is supplied, and this space is filled with a cooling gas. The metal block 24a (lower electrode) built in the stage lower part 24 of the substrate stage 9 by the second high-frequency power supply unit 56 in a state where the cooling gas is sufficiently filled (a state where the cooling gas is maintained at a predetermined pressure). A bias voltage is applied, and the plasma generated in the chamber 3 is drawn toward the substrate stage 9 side. Thereby, the etching process with respect to the board | substrate 2 is performed, and the dry etching process with respect to the surface of the board | substrate 2 is implemented. Since four substrates 2 can be placed on the substrate stage 9 with one tray 15, batch processing is possible.

所定の処理時間経過すると、第２の高周波電源部５６による基板ステージ９の金属ブロック２４ａへのバイアス電圧の印加を停止する。それとともに、処理ガス供給部１２の開閉バルブ１２ａを閉止して、処理ガス供給路１６およびガス導入口４ａを通してのエッチング処理用の処理ガスの供給を停止して、基板２に対するエッチング処理が完了する。 When a predetermined processing time has elapsed, the application of the bias voltage to the metal block 24a of the substrate stage 9 by the second high-frequency power supply unit 56 is stopped. At the same time, the opening / closing valve 12a of the processing gas supply unit 12 is closed to stop the supply of the processing gas for the etching process through the processing gas supply path 16 and the gas inlet 4a, and the etching process for the substrate 2 is completed. .

（除電放電処理）
続いて、エッチング処理の実施の際に、基板２と基板保持部２９との間に生じた残留静電吸着力を低減させるための除電放電処理を実施する。 (Static discharge treatment)
Subsequently, a discharging process for reducing the residual electrostatic attraction force generated between the substrate 2 and the substrate holding part 29 is performed during the etching process.

エッチング処理が完了すると、まず、冷却ガス供給部４５の開閉バルブ４５ａを閉止して、冷却ガス供給路４７および冷却ガス供給口４４を通じた冷却ガスの供給を停止する。さらに、第１の高周波電源部７によるＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を、エッチング処理時の電圧よりも低い除電放電処理用電圧に切り換える。 When the etching process is completed, first, the opening / closing valve 45a of the cooling gas supply unit 45 is closed, and the supply of the cooling gas through the cooling gas supply path 47 and the cooling gas supply port 44 is stopped. Further, the application of the high-frequency voltage to the ICP coil 5 by the first high-frequency power supply unit 7 is switched to a charge for discharging operation that is lower than the voltage during the etching process.

次に、除電ガス供給部５１の開閉バルブ５１ａを開放して処理ガス供給路１６を通してガス導入口４ａよりチャンバ３内にＨｅガスを除電ガスとして供給する。この除電ガスの供給中は、ターボ分子ポンプ１３によりチャンバ３内が所定圧力に継続して維持される。第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５へは除電放電処理用の電圧が印加されているため、チャンバ３内には除電放電処理用のプラズマが生成され、このプラズマにより基板２と基板保持部２９との間に残留している静電吸着力を低減させる除電放電処理が実施される。 Next, the opening / closing valve 51a of the static elimination gas supply unit 51 is opened, and He gas is supplied as a static elimination gas into the chamber 3 from the gas inlet 4a through the processing gas supply path 16. During the supply of the static elimination gas, the inside of the chamber 3 is continuously maintained at a predetermined pressure by the turbo molecular pump 13. Since the voltage for the discharge process is applied from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5, the discharge process plasma is generated in the chamber 3, and the plasma and the substrate 2 are held by the plasma. 29, a static elimination discharge process is performed to reduce the electrostatic attraction force remaining between.

また、この除電放電処理の実施中には、ＥＳＣ駆動電源部４１によるＥＳＣ電極４０への直流電圧の印加量が段階的に低減され、最終的には電圧印加が停止され、それぞれの基板２に対する静電吸着保持が解除される。 In addition, during the discharge process, the amount of DC voltage applied to the ESC electrode 40 by the ESC driving power supply unit 41 is reduced in stages, and finally the voltage application is stopped. The electrostatic chucking is released.

また、除電放電処理の実施中には、圧力制御バルブ５８が全開状態とされ、冷却ガス供給路４７と排気流路５２とが連通流路５７を介して連通される。これにより、冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧が、エッチング処理時の差圧よりも減少される。ＥＳＣ駆動電源部４１によるＥＳＣ電極４０への直流電圧の印加が停止されると、基板２と基板保持部２９との間の隙間から冷却ガスがチャンバ３内へ漏洩して、差圧は徐々に解消する。 Further, during the discharging process, the pressure control valve 58 is fully opened, and the cooling gas supply passage 47 and the exhaust passage 52 are communicated with each other via the communication passage 57. Thereby, the differential pressure between the pressure of the cooling gas in the cooling gas supply path 47 and the pressure in the chamber 3 is reduced more than the differential pressure during the etching process. When the application of the DC voltage to the ESC electrode 40 by the ESC drive power supply unit 41 is stopped, the cooling gas leaks into the chamber 3 from the gap between the substrate 2 and the substrate holding unit 29, and the differential pressure gradually increases. Eliminate.

所定時間経過すると、第１の高周波電源部７によるＩＣＰコイル５への高周波電圧の印加を停止するとともに、除電ガス供給部５１の開閉バルブ５１ａが閉止されて、チャンバ３内へのＨｅガスの供給が停止される。これにより、基板２と基板保持部２９との間に残留している静電吸着力を低減させる除電放電処理が完了する。 When a predetermined time has elapsed, the application of the high-frequency voltage to the ICP coil 5 by the first high-frequency power supply unit 7 is stopped, and the open / close valve 51a of the static elimination gas supply unit 51 is closed to supply the He gas into the chamber 3 Is stopped. Thereby, the static elimination discharge process which reduces the electrostatic attraction force which remains between the board | substrate 2 and the board | substrate holding | maintenance part 29 is completed.

（トレイ搬出処理）
続いて、チャンバ３内からそれぞれの基板２をトレイ１５とともに搬出するトレイ搬出処理を実施する。具体的には、図４（Ｃ）に示すようにそれぞれのトレイ押上ロッド１８を上昇させる。トレイ押上ロッド１８が上昇すると、その上端でトレイ１５の下面１５ｃが押し上げられ、ステージ上部２３のトレイ支持部２８からトレイ１５が浮き上がる（図４（Ｃ）の状態）。トレイ押上ロッド１８とともにトレイ１５がさらに上昇すると、図４（Ｄ）に示すように、トレイ１５の基板支持部２１と基板２の縁部２ａの下面とが接触して、それぞれの基板２がトレイ１５により支持された状態にて押し上げられ、基板保持部２９の上面から浮き上がる。このとき、基板２と基板保持部２９との間の残留静電吸着力は、先の除電放電処理の実施により充分に低減されているため、基板２に大きなストレスが掛かること、および基板２が基板保持部２９から離脱する際に基板２が跳ね上がる挙動を確実に防止できる。 (Tray unloading process)
Subsequently, a tray unloading process for unloading each substrate 2 together with the tray 15 from the chamber 3 is performed. Specifically, each tray push-up rod 18 is raised as shown in FIG. When the tray push-up rod 18 is raised, the lower surface 15c of the tray 15 is pushed up at the upper end thereof, and the tray 15 is lifted from the tray support portion 28 of the upper stage 23 (the state shown in FIG. 4C). When the tray 15 is further raised together with the tray push-up rod 18, the substrate support portion 21 of the tray 15 and the lower surface of the edge portion 2a of the substrate 2 come into contact with each other, as shown in FIG. 15 is lifted up from the upper surface of the substrate holding part 29. At this time, the residual electrostatic attraction force between the substrate 2 and the substrate holding portion 29 is sufficiently reduced by performing the above-described static elimination discharge process, so that a large stress is applied to the substrate 2 and the substrate 2 It is possible to reliably prevent the substrate 2 from jumping up when the substrate holder 29 is detached.

その後、ゲートバルブが開放されて、搬送機構のハンド部を用いてトレイ１５に支持された状態の基板２がチャンバ３内から搬出される。 Thereafter, the gate valve is opened, and the substrate 2 supported by the tray 15 is unloaded from the chamber 3 using the hand portion of the transport mechanism.

なお、それぞれのトレイ押上ロッド１８を用いてトレイ１５を押し上げる動作は、除電放電処理が行われている間に、並行して実施してもよい。 In addition, you may implement in parallel the operation | movement which pushes up the tray 15 using each tray push-up rod 18 while the static elimination discharge process is performed.

（異常発生時の差圧解消処理）
次に、ドライエッチング処理の実施中に、何らかの原因によりプラズマ放電の消滅が検出された場合に、チャンバ３内の圧力と冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力との間の差圧を減少させる差圧解消処理について説明する。 (Differential pressure elimination processing when an abnormality occurs)
Next, when the extinction of the plasma discharge is detected for some reason during the execution of the dry etching process, the differential pressure between the pressure in the chamber 3 and the pressure of the cooling gas in the cooling gas supply path 47 is reduced. The differential pressure elimination process to be performed will be described.

エッチング処理の実施中には、電圧入力停止検出手段７１により、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧入力に対する出力信号が検出される。電圧入力停止検出手段７１にて、この電圧入力に対する出力信号が検出されている間は、ＩＣＰコイル５への電圧印加に異常が発生していないものと判断される。電圧入力停止検出手段７１により、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧入力に対する出力信号が検出されなかった場合には、ＩＣＰコイル５への電圧印加に異常が発生したものと判断される。この場合、ドライエッチング処理の停止処理が実行される。具体的には、処理ガス供給部１２よりチャンバ３内への処理ガスの供給、冷却ガス供給部４５よりのＨｅガスの供給、第１の高周波電源部７からＩＣＰコイル５への電圧印加、および第２の高周波電源部５６から金属ブロック２４ａへのバイアス電圧の印加のそれぞれの停止処理が、制御部７０の停止手段７２により実行される。また、ＥＳＣ駆動電源部４１よりＥＳＣ電極４０への電圧印加も停止され、ターボ分子ポンプ１３およびドライポンプ５３の運転が停止されるとともに、コンダクタンスバルブ１１が閉止される。 During the execution of the etching process, the voltage input stop detection means 71 detects an output signal corresponding to the voltage input from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5. While the voltage input stop detection means 71 detects an output signal corresponding to this voltage input, it is determined that no abnormality has occurred in the voltage application to the ICP coil 5. If the voltage input stop detection means 71 does not detect an output signal corresponding to the voltage input from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5, it is determined that an abnormality has occurred in the voltage application to the ICP coil 5. Is done. In this case, a dry etching process stop process is executed. Specifically, supply of the processing gas from the processing gas supply unit 12 into the chamber 3, supply of He gas from the cooling gas supply unit 45, voltage application from the first high frequency power supply unit 7 to the ICP coil 5, and Each stop process of the application of the bias voltage from the second high frequency power supply unit 56 to the metal block 24 a is executed by the stop unit 72 of the control unit 70. In addition, voltage application from the ESC drive power supply unit 41 to the ESC electrode 40 is also stopped, the operation of the turbo molecular pump 13 and the dry pump 53 is stopped, and the conductance valve 11 is closed.

さらに、停止手段７２は、バイパス流路６０の開閉バルブ６１を開放させて、冷却ガス供給路４７を排気流路５２にバイパス流路６０を通して連通させる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガス供給路４７との間の差圧を減少させる差圧解消処理が行われる。この差圧解消処理を実施することにより、基板２と基板保持部２９との間の空間の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を短時間で減少させることができる。 Further, the stop means 72 opens the opening / closing valve 61 of the bypass flow path 60 so that the cooling gas supply path 47 communicates with the exhaust flow path 52 through the bypass flow path 60. As a result, a differential pressure elimination process for reducing the differential pressure between the pressure in the chamber 3 and the cooling gas supply path 47 is performed. By performing this differential pressure elimination process, the differential pressure between the pressure of the cooling gas in the space between the substrate 2 and the substrate holder 29 and the pressure in the chamber 3 can be reduced in a short time.

ここで、冷却ガス供給路４７内の冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との差圧の変化を図５のグラフに示す。図５に示すように、差圧解消処理を開始する時点である時間Ｔ１では、冷却ガスの圧力Ｐ１とチャンバ３内の圧力Ｐ２との間には差圧が生じている。この差圧解消処理を行うことにより、冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力とが徐々に減少しながら差圧も減少される。やがて時間Ｔ２には、両者の圧力が共にＰ３となって、差圧が実質的に解消される。なお、ドライエッチング装置１において、停止処理および差圧解消処理の開始のタイミングや各構成部の動作状況によってはこの差圧が完全に無くすことができずに僅かに残る場合もあるが、少なくともこの処理の実施により差圧が減少すれば良い。 Here, the change in the differential pressure between the pressure of the cooling gas in the cooling gas supply passage 47 and the pressure in the chamber 3 is shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 5, at time T <b> 1 when the differential pressure elimination process is started, a differential pressure is generated between the pressure P <b> 1 of the cooling gas and the pressure P <b> 2 in the chamber 3. By performing the differential pressure elimination processing, the differential pressure is also reduced while the pressure of the cooling gas and the pressure in the chamber 3 are gradually reduced. Eventually, at time T2, both pressures become P3, and the differential pressure is substantially eliminated. In the dry etching apparatus 1, the differential pressure may not be completely eliminated and may remain slightly depending on the timing of starting the stop process and the differential pressure elimination process and the operation status of each component. What is necessary is just to reduce a differential pressure | voltage by implementation of a process.

このように、冷却ガスの圧力とチャンバ３内の圧力との間の差圧を短時間で減少させることができるため、ＥＳＣ電極４０による基板２の静電吸着が突然解除されたとしても、基板２が基板保持部２９より浮き上がってあるいは跳ね上がって位置ズレが生じることを防止できる。 Thus, since the differential pressure between the pressure of the cooling gas and the pressure in the chamber 3 can be reduced in a short time, even if the electrostatic adsorption of the substrate 2 by the ESC electrode 40 is suddenly released, the substrate It is possible to prevent the position 2 from being lifted up or jumped up from the substrate holding portion 29 to cause a positional deviation.

また、本実施の形態１では、バイパス流路６０と開閉バルブ６１とが差圧解消手段を構成するが、圧力制御バルブ５８とは別に開閉バルブ６１を設けているため、異常発生時に開閉バルブ６１を迅速に開放させることができ、差圧解消処理を迅速に実施することができる。特に、このような開閉バルブ６１には、その閉止状態から開放状態へ迅速に動作するようなバルブを採用することが好ましい。 In the first embodiment, the bypass flow path 60 and the open / close valve 61 constitute a differential pressure canceling means. However, since the open / close valve 61 is provided separately from the pressure control valve 58, the open / close valve 61 is provided when an abnormality occurs. Can be released quickly, and the differential pressure elimination process can be performed quickly. In particular, such an open / close valve 61 is preferably a valve that operates quickly from its closed state to its open state.

（実施の形態２）
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。本発明の実施の形態２のドライエッチング装置１０１の構成図を図６に示す。上述の実施の形態１のドライエッチング装置１と、本実施の形態２のドライエッチング装置１０１とは、差圧解消手段の構成が相違するものの、その他の構成は実質的に同じである。以下の説明では、同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略するとともに、相違点についてのみ説明する。 (Embodiment 2)
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement in another various aspect. FIG. 6 shows a configuration diagram of the dry etching apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention. The dry etching apparatus 1 according to the first embodiment and the dry etching apparatus 101 according to the second embodiment are substantially the same in other configurations, although the configuration of the differential pressure eliminating means is different. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences are described.

図６に示すように、ドライエッチング装置１０１は、差圧解消手段として、実施の形態１におけるバイパス流路６０および開閉バルブ６１に代えて、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通する連通流路１０２と、この連通流路１０２上に設けられた開閉バルブ１０３とが備えられている。 As shown in FIG. 6, the dry etching apparatus 101 communicates with the cooling gas supply path 47 and the chamber 3 in place of the bypass flow path 60 and the open / close valve 61 in the first embodiment as a differential pressure canceling means. A flow path 102 and an open / close valve 103 provided on the communication flow path 102 are provided.

このドライエッチング装置１０１にて、ドライエッチング処理が行われる場合には、開閉バルブ１０３は閉止された状態にあり、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通する連通流路１０２は遮断された状態にある。 When dry etching processing is performed in this dry etching apparatus 101, the open / close valve 103 is closed, and the communication flow path 102 that connects the cooling gas supply path 47 and the inside of the chamber 3 is blocked. Is in a state.

一方、ドライエッチング処理の実施中に電圧入力停止検出手段によりＩＣＰコイル５への電圧入力の停止が検出された場合は、停止手段７２により、処理ガスの供給、冷却ガスの供給、ＩＣＰコイル５への電圧印加、およびバイアス電圧の印加のそれぞれが停止される。 On the other hand, when the stop of voltage input to the ICP coil 5 is detected by the voltage input stop detection unit during the dry etching process, the stop unit 72 supplies the processing gas, the cooling gas, and the ICP coil 5. Each of the voltage application and the bias voltage application are stopped.

その後、差圧解消処理として、連通流路１０２の開閉バルブ１０３が開放されて、冷却ガス供給路４７とチャンバ３内が連通された状態とされる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガスの圧力との差圧を解消できる。 Thereafter, as the differential pressure elimination process, the open / close valve 103 of the communication channel 102 is opened, and the cooling gas supply channel 47 and the chamber 3 are in communication with each other. Thereby, the pressure difference between the pressure in the chamber 3 and the pressure of the cooling gas can be eliminated.

特に、上述の実施の形態１では、バイパス流路６０を介して冷却ガス供給路４７を排気流路５２に連通させることで差圧の解消を図っているが、このような構成では、排気流路５２とチャンバ３との間にコンダクタンスバルブ１１およびターボ分子ポンプ１３が存在するため、差圧を減少できるが完全に無くすことが困難な場合もあり得る。しかしながら、本実施の形態２では、連通流路１０２を用いて冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通させているため、差圧を短時間で減少させて実質的に無くすことが可能となる。例えば、図５の差圧変化を示すグラフにおいて、差圧が無くなるまでの時間（Ｔ２−Ｔ１）は、実施の形態１の場合よりも短縮できる。 In particular, in the above-described first embodiment, the cooling gas supply path 47 is communicated with the exhaust flow path 52 via the bypass flow path 60 to eliminate the differential pressure. Since the conductance valve 11 and the turbo molecular pump 13 exist between the passage 52 and the chamber 3, the differential pressure can be reduced, but it may be difficult to completely eliminate the pressure difference. However, in the second embodiment, since the cooling gas supply path 47 and the inside of the chamber 3 are communicated using the communication flow path 102, the differential pressure can be reduced in a short time and substantially eliminated. Become. For example, in the graph showing the differential pressure change in FIG. 5, the time until the differential pressure disappears (T2-T1) can be shortened compared to the case of the first embodiment.

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３のドライエッチング装置２０１の構成図を図７に示す。上述の実施の形態１と同じ構成については同じ参照符号を付してその説明を省略するとともに、相違点についてのみ説明する。 (Embodiment 3)
Next, the block diagram of the dry etching apparatus 201 of Embodiment 3 of this invention is shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences are described.

図７に示すように、ドライエッチング装置２０１では、処理ガス供給部１２には、実施の形態１にみられた除電ガス供給部を設けられていない。その代りに、冷却ガス供給路４７と処理ガス供給路１６とを連通する連通流路２０２が設けられており、この連通流路２０２上には開閉バルブ２０３が設けられている。また、連通流路５７上において圧力制御バルブ５８の上流側に開閉バルブ２０４が設けられており、実施の形態１におけるバイパス流路６０並びに開閉バルブ６１が廃止されている。 As shown in FIG. 7, in the dry etching apparatus 201, the processing gas supply unit 12 is not provided with the static elimination gas supply unit seen in the first embodiment. Instead, a communication channel 202 that connects the cooling gas supply channel 47 and the processing gas supply channel 16 is provided, and an open / close valve 203 is provided on the communication channel 202. Further, the open / close valve 204 is provided on the upstream side of the pressure control valve 58 on the communication flow path 57, and the bypass flow path 60 and the open / close valve 61 in the first embodiment are eliminated.

このような構成のドライエッチング装置２０１において、ドライエッチング処理が行われる際には、開閉バルブ２０３が閉止状態とされて、処理ガス供給路１６と冷却ガス供給路４７との間の連通が遮断される。一方、開閉バルブ２０４は開放状態とされて、圧力制御バルブ５８の開度調節が行われて、冷却ガス供給路４７内の圧力が所定の圧力に保たれる。 In the dry etching apparatus 201 having such a configuration, when the dry etching process is performed, the opening / closing valve 203 is closed, and the communication between the processing gas supply path 16 and the cooling gas supply path 47 is blocked. The On the other hand, the opening / closing valve 204 is opened, the opening degree of the pressure control valve 58 is adjusted, and the pressure in the cooling gas supply path 47 is maintained at a predetermined pressure.

また、除電放電処理が行われる際には、開閉バルブ２０４が閉止状態とされて、連通流路５７および圧力制御バルブ５８を通してのＨｅガスの排出が遮断された状態とされる。さらに、開閉バルブ２０３を開放させて、連通流路２０２を介して冷却ガス供給路４７と処理ガス供給路１６とを連通させるとともに、冷却ガス供給部４５からＨｅガスを連通流路２０２および処理ガス供給路１６を通してチャンバ３内に除電ガスとして供給する。すなわち、冷却ガス供給部４５が除電ガス供給部としての機能を兼用する。 Further, when the discharging process is performed, the opening / closing valve 204 is closed, and the discharge of He gas through the communication flow path 57 and the pressure control valve 58 is blocked. Further, the on-off valve 203 is opened to allow the cooling gas supply path 47 and the processing gas supply path 16 to communicate with each other via the communication flow path 202, and He gas is supplied from the cooling gas supply section 45 to the communication flow path 202 and the processing gas. A charge eliminating gas is supplied into the chamber 3 through the supply path 16. That is, the cooling gas supply unit 45 also functions as a static elimination gas supply unit.

一方、ドライエッチング処理の実施中に電圧入力停止検出手段によりＩＣＰコイル５への電圧入力の停止が検出された場合には、停止手段７２により、処理ガスの供給、冷却ガスの供給、ＩＣＰコイル５への電圧印加、およびバイアス電圧の印加のそれぞれが停止される。 On the other hand, when the stop of voltage input to the ICP coil 5 is detected by the voltage input stop detection means during the dry etching process, the stop means 72 supplies the processing gas, the cooling gas, and the ICP coil 5. Each of the voltage application to and the bias voltage application is stopped.

その後、差圧解消処理として、連通流路２０２の開閉バルブ２０３が開放されて、冷却ガス供給路４７が、連通流路２０２および処理ガス供給路１６を通してチャンバ３内に連通された状態とされる。これにより、チャンバ３内の圧力と冷却ガスの圧力との差圧を解消できる。 Thereafter, as the differential pressure elimination process, the open / close valve 203 of the communication flow path 202 is opened, and the cooling gas supply path 47 is brought into communication with the chamber 3 through the communication flow path 202 and the processing gas supply path 16. . Thereby, the pressure difference between the pressure in the chamber 3 and the pressure of the cooling gas can be eliminated.

本実施の形態３では、連通流路２０２および処理ガス供給路１６を用いて冷却ガス供給路４７とチャンバ３内とを連通させているため、差圧を短時間で減少させて実質的に無くすことが可能となる。 In the third embodiment, since the cooling gas supply path 47 and the inside of the chamber 3 are communicated with each other using the communication flow path 202 and the processing gas supply path 16, the differential pressure is reduced in a short time and substantially eliminated. It becomes possible.

さらに、この差圧解消のための連通流路２０２を用いて、冷却ガス供給部４５からＨｅガスを除電ガスとしてチャンバ３内に供給できるため、装置構成を簡素化できる。 Furthermore, since the He gas can be supplied from the cooling gas supply unit 45 as the charge removal gas into the chamber 3 using the communication flow path 202 for eliminating the differential pressure, the apparatus configuration can be simplified.

なお、上述のそれぞれの実施の形態１〜３では、基板２としてサファイア基板を用いることができる。一般的なシリコンウェハでは、８〜１２インチ程度の外径サイズに対して、その厚みが７５０μｍ程度となっている。サファイア基板は、その外径サイズに対する厚みの比率が大きく、このような厚みの比率からシリコンウェハよりも剛性が高い。さらにシリコンウェハに比してサファイア基板ではドライエッチング処理の実施により残留する電荷（残留静電吸着力）が小さい。そのため、ドライエッチング処理が異常停止した際に、チャンバ内と冷却ガスとの差圧によりサファイア基板はシリコンウェハよりも浮き上がるあるいは跳ね上がる可能性が高い。このような観点からは、サファイア基板に対するドライエッチング処理に対して本発明の差圧解消処理を適用することは効果的であると言える。 In each of the above first to third embodiments, a sapphire substrate can be used as the substrate 2. A typical silicon wafer has a thickness of about 750 μm with respect to an outer diameter size of about 8 to 12 inches. The sapphire substrate has a large thickness ratio with respect to the outer diameter size, and the rigidity of the sapphire substrate is higher than that of the silicon wafer. Furthermore, compared to a silicon wafer, a sapphire substrate has a smaller charge (residual electrostatic attraction force) remaining due to dry etching. Therefore, when the dry etching process is abnormally stopped, the sapphire substrate is more likely to float or jump than the silicon wafer due to the differential pressure between the chamber and the cooling gas. From such a viewpoint, it can be said that it is effective to apply the differential pressure elimination process of the present invention to the dry etching process for the sapphire substrate.

また、トレイを用いて複数の基板が取り扱われるように、比較的小さな外径サイズの基板は、その外径サイズに対する厚みの比率が比較的高いことから、このような基板のドライエッチング処理に対しても本発明を適用することが効果的であると言える。 In addition, a relatively small outer diameter substrate has a relatively high thickness ratio to the outer diameter size so that a plurality of substrates can be handled using a tray. However, it can be said that applying the present invention is effective.

なお、上述の実施の形態では、基板２が円形状である場合を例として説明したが、円形状の他、四角形状の基板などについても本発明を適用できる。 In the above-described embodiment, the case where the substrate 2 has a circular shape has been described as an example. However, the present invention can be applied to a rectangular substrate as well as a circular shape.

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。 It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.

本発明は、基板に対してドライエッチング処理を行うドライエッチング装置および方法に有用である。 The present invention is useful for a dry etching apparatus and method for performing a dry etching process on a substrate.

１ドライエッチング装置
２基板
２ａ縁部
３チャンバ
４天板
５ＩＣＰコイル
７第１の高周波電源部
９基板ステージ
１２処理ガス供給部
１３ターボ分子ポンプ
１５トレイ
１５ａトレイ本体
１８トレイ押上ロッド
１９基板収容孔
２１基板支持部
２３ステージ上部
２４ステージ下部
２８トレイ支持部
２９基板保持部
３０ガイドリング
４０ＥＳＣ電極
４１ＥＳＣ駆動電源部
４５冷却ガス供給部
４５ａ開閉バルブ
４７冷却ガス供給路
５１除電ガス供給部
５２排気流路
５３ドライポンプ
５６第２の高周波電源部
５７連通流路
５８圧力制御バルブ
６０バイパス流路
６１開閉バルブ
７０制御部
７１電圧入力停止検出手段
７２停止手段
１０１ドライエッチング装置
１０２連通流路
１０３開閉バルブ
２０１ドライエッチング装置
２０２連通流路
２０３開閉バルブ
２０４開閉バルブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dry etching apparatus 2 Substrate 2a Edge 3 Chamber 4 Top plate 5 ICP coil 7 1st high frequency power supply part 9 Substrate stage 12 Process gas supply part 13 Turbo molecular pump 15 Tray 15a Tray main body 18 Tray push-up rod 19 Substrate accommodation hole 21 Substrate support section 23 Upper stage 24 Stage lower section 28 Tray support section 29 Substrate holding section 30 Guide ring 40 ESC electrode 41 ESC drive power supply section 45 Cooling gas supply section 45a Open / close valve 47 Cooling gas supply path 51 Static elimination gas supply section 52 Exhaust flow path 53 Dry pump 56 Second high-frequency power source 57 Communication channel 58 Pressure control valve 60 Bypass channel 61 Open / close valve 70 Control unit 71 Voltage input stop detection unit 72 Stop unit 101 Dry etching apparatus 102 Communication channel 103 Open / close valve 201 Dry Etching device 2 Second communicating passage 203 closing valve 204 closing valve

Claims

基板に対するドライエッチング処理が施される処理室を形成する処理容器と、
処理室内に配置され、基板が載置されるステージと、
ステージ上に載置された基板を静電吸着する静電吸着部と、
プラズマを発生させるための処理ガスを処理室内に供給する処理ガス供給部と、
処理室内に供給された処理ガスを高周波電圧の作用によってプラズマ化することによりステージ上の基板に対してドライエッチング処理を行うプラズマ発生手段と、
ドライエッチング処理の際に基板を冷却するための冷却用ガスをステージと基板との間に第１流路を通して供給する冷却用ガス供給部と、
処理室内に連通された排気流路を介して処理室内を排気する排気手段と、
処理室内の圧力と第１流路内の圧力との差圧を減少させる差圧解消手段と、
ドライエッチング処理の異常発生を検出する異常検出手段と、
異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、差圧解消手段を作動させる処理を行う停止手段と、
ドライエッチング処理の際に生じた基板の残留静電吸着力を減少させる除電処理を行う除電処理手段と、を備え、
差圧解消手段が、処理室と第１流路とを連通する、処理容器の外側に設けられた第２流路と、第２流路上に設けられた開閉弁であり、
冷却用ガスはＨｅガスであり、除電処理手段は、除電処理時に開閉弁を開いて第２流路を通して冷却用ガスを除電用ガスとして処理室内に供給して除電処理を開始させ、
停止手段は、異常検出手段が異常を検出したら、プラズマ発生手段、処理ガス供給部からの処理ガスの供給、および冷却用ガス供給部からの冷却ガスの供給を停止するとともに、開閉弁を開くことにより差圧を減少させる処理を行う、ドライエッチング装置。 A processing vessel forming a processing chamber in which a dry etching process is performed on the substrate;
A stage disposed in the processing chamber and on which a substrate is placed;
An electrostatic adsorption unit that electrostatically adsorbs the substrate placed on the stage;
A processing gas supply unit for supplying a processing gas for generating plasma into the processing chamber;
Plasma generating means for performing dry etching processing on the substrate on the stage by converting the processing gas supplied into the processing chamber into plasma by the action of a high-frequency voltage;
A cooling gas supply unit for supplying a cooling gas for cooling the substrate during the dry etching process through the first flow path between the stage and the substrate;
An exhaust means for exhausting the processing chamber through an exhaust passage communicated with the processing chamber;
Differential pressure canceling means for reducing the differential pressure between the pressure in the processing chamber and the pressure in the first flow path;
An abnormality detection means for detecting the occurrence of abnormality in the dry etching process;
When the abnormality detecting means detects an abnormality, the plasma generating means, the supply of the processing gas from the processing gas supply section, and the cooling gas supply from the cooling gas supply section are stopped, and the process of operating the differential pressure elimination means is performed. Stop means to perform,
A charge removal processing means for performing charge removal processing to reduce the residual electrostatic attraction force of the substrate generated during the dry etching process,
The differential pressure canceling means is a second flow path provided outside the processing vessel, which communicates the processing chamber and the first flow path, and an on-off valve provided on the second flow path,
The cooling gas is He gas, and the charge removal processing means opens the on-off valve during the charge removal process and supplies the cooling gas as the charge removal gas into the processing chamber through the second flow path to start the charge removal process.
The stop means stops the supply of the processing gas from the plasma generation means, the processing gas supply section, and the cooling gas supply from the cooling gas supply section and opens the on-off valve when the abnormality detection means detects an abnormality. A dry etching apparatus that performs a process of reducing the differential pressure.