JPS6356920A

JPS6356920A - ドライエツチング装置

Info

Publication number: JPS6356920A
Application number: JP20206286A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sekine; 誠関根
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-28
Filing date: 1986-08-28
Publication date: 1988-03-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「発明の目的」（産業上の利用分野）本発明は、ドライエツチング装置に係わり、特に静電チ
ャックを利用したドライエツチング装置に関する。

（従来の技術）近年、高集積デバイス製造のための微細加工には、主と
して反応性イオンエツチング法が使用されている。反応
性イオンエツチング法とは、−対の対向づ′る電極を有
する真空容器内の片方の電極上に被処理基体を置き、例
えばＣＦ４等のハロゲン元素を含有するガスを該容器内
に導入し、上記一対の電極間に高周波１カを印加してガ
スを放電せしめ、発生したイオンやラジカルを用いて被
処理基体をエツチングする方法である。

上記方法を利用したエツチング下置では、大形チャンバ
内に例えば１０〜２０枚の被処理基体を一度に入れてエ
ツチングを行うバッチ装置と、小型チャンバ内に１枚の
被処理基体をのみを入れてエツチングを行う枚葉式装置
とがある。今後ＬＳＩの寸法は益々＠細化し、且っ３ｉ
ウエハ径は６インチ、８インチと拡大する一途を辿って
いる。従って、大口径ウェハ表面上に均一に極微細パタ
ーンを形成するためには、枚葉式装置の方が有利であり
、徐々にではあるが主流になりつつある。当然のことで
あるが、枚葉式エツチング装置は、もしエツチング速度
が等しければバッチ式エツチング装置に比較して処理能
力は低い。従って、枚葉式エツチング装置では、高いエ
ツチング速度を得るために電極に印加する高周波電力を
高める等して高密度プラズマを生成し、大量のイオンを
ウェハに照射しなければならない。その結果、ウェハに
は大きな高周波Ｔ；Ｌ流が流れ、その温（９）上昇をま
ぬがれない。

エツチングマスクに用いられるレジストは熱に弱く、ま
た昇温によりエツチング特性は大ぎく変化する。従って
、ウェハを十分に冷却する必要がある。この冷却手段と
しては、ウェハＩ！胃の？ｌ１ｉｌ（ＩＩを冷却してお
き、ウェハの熱を電極側に吸収させるのが通常である。

しかしながら、この種の装置にあっては次のような問題
があった。即ち、ウェハの径が大きくなると、ウェハ自
体の反りが大きく、このウェハを電（船に十分密着させ
ることが困！＃である。そこで、ウェハを電極側に押付
けることが考えられるが、真空容器内でウェハをＴＬ権
側に押付けるＩ４構を設けることは極めて困難である。

ざらにウェハの表面にはレジスト等のマスクが（ａ布さ
れており、ウェハ表面に押付は部材等を接触させること
は望ましくない。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来装置では、大口径ウェハ等の被処理基体
を電極に十分密着させることはできず、被処理基体を十
分冷却することは困難であった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、真空容器内でエツチングされる？＋！
処理基体を十分冷却することができ、エツチングの信頼
性向上をはかり得るドライエツチング装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、被処理基体をｇＶｉ′ｆｒｉチャック
１１（１の付いたトレーに載置してエツチング下への出
し入れを行い、エツチング中にトレーを電極に密着させ
ることにより、被処理基体を冷却することにある。

即ち本発明は、半導体ウェハ等の被処理基体をエツチン
グするドライエツチング装置において、対向配置された
第１及び第２の１！極を備えた容器と、この容器内にガ
スを導入する手段と、上記容器内のガスを排気する手段
と、前記第１の電極或いは第１及び第２の両電橿に高周
波電力を印加する手段と、前記第１の電極を冷却する手
口と、被処理基体を載置して前記Ｍ１の電極上に軟菌さ
れるトレーと、このトレーと上記被処理基体との間に電
圧を印加し該基体を！・シー上に静電的に吸着する手段
と、前記トレーを前記容器内の第１の電極上と容器外と
の間で搬送する手段と、Ｉ／ｉ記トシトレー記第１の電
極に密着させる手段とを設けるようにしたものである。

（作用）上記構成であれば、被処理基体はトレーに静電チャック
により吸着されるので被処理基体とトレーとの密着性は
良好なものとなる。ざらに、容器内でトレーを電極に密
着させることは容易である。従って、被処理基体から電
極までの熱伝導度を良好にすることができ、これにより
トレーを介して被処理基体を十分冷却することが可能と
なる。

（実施例）以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるドライエツチング装
置を示す概略構成図である。図中１０は真空容器であり
、この容器１０は接地されている。

容器１０内には、第２の７１Ｂ極として作用する容器上
壁１２に対向して第１の電極１１が収容されている。こ
の第１の電極１１上には、ウェハ（被処理基体）１３を
載置したトレー１４が載置される。

第１の′ｉＦＬｍ１１には、マツチング回路１５を介し
て＾周波電源１６が接続されている。また、第１のＮ極
１１には冷却流体を通流するための配管１７が接続され
ており、これにより第１の’ＩＬ　ｆｌｌｌが冷却され
るものとなっている。

一方、前記容器１０内には、ガス導入口１８を介して反
応ガス〈塩素や弗素等のハロゲン元素を含むガス）が導
入される。そして、容器１０内のガスは、ガス排気口１
９及び真空バルブ２０を介して排気されるものとなって
いる。なお、図中２１．２２は前記トレー１４を容器か
ら出し入れするためのゲートバルブであり、２３．２４
はこれらの駆動し１構である。また、２５は弗素８１１
１Ｆ！　’！ｊの絶縁物、２６は第１の電極１１を支持
する支持体であり、これらにより第１の電極１１を容器
１０と絶縁して支持している。

前記トレー１４は、第２図にその要部拡大断面を示す如
く、アルミニウム等の比較的軽い金属板１４ａの表面を
カブ［−ン、ポリマー或いは酸化アルミニウム等の高誘
電体膜（絶縁Ｐｌ＞１４ｂで被償して形成されている。

また、トレー１４の一部には、該トレー１４を上下に貫
通したｎ通口１４ｃが形成されると共に、その下面側の
高ｌｉｄ体１１１１４ｂを一部除去した開口１４ｄが形
成されている。そして、ウェハ１３をトレー１４上に載
置した状態で、ウェハ１３及びトレー１４間に直流電圧
を印加することにより、ウェハ１３がトレー１４上に静
電的に吸着、即ち静電チャックされるものとなっている
。また、静電チャックの解除は、ウェハ１３及びトレー
１４間を短絡することにより行われるものとなっている
。なお、図中２７はスイッチ、２８は直流電源を示して
いる。

前記第１の電極１１は、第３図にその要部拡大断面を示
す如く、内部に冷却水を通流するための流路１１ａが形
成されており、この流路１１ａに前記水冷管１７が接続
されている。また、第１の？！！極１１には、前記貫通
口１４Ｃに連通ずる貫通口１１Ｃが設けられると共に、
前記開口１４ｄに連通する貫通口１１ｄが設けられてい
る。

第１の電極１１の下方には、静電チャック１１阿３０が
設けられている。この静電チャック機構３０は、前記貫
通口１１Ｃ，１１ｄに挿通される針３），３２、スプリ
ング３３、電源３４．３５、スイッチ３６及び上下駆動
機構３７等から形成されている。針３）は、貫通口１１
ｃ、１４ｃに挿入されており、上下駆動機構３７によリ
ーヒ界ぜられた状態で前記ウェハ１３の下面に接触する
。針３２は、前記貫通口１１ｄ及び開口１４ｄに挿入さ
れており、上下駆動機構３７により一ト昇ぜられた状態
で前記トレー１４の金属板１４ａに接触する。そして、
針３２と第１の１！［１１との間に電源３４を接続する
ことにより、トレー１４が第１の電極１１上に静電チャ
ックされる。さらに、計３２と第１の１１１間を短絡す
ることにより、上記静電チャックが解除される。また、
針３）゜３２間に電Ｉ！！３４．３５を接続することに
より、ウェハ１３がトレー１４上に静電チャックされる
ものとなっている。

次に、上記構成された本装置におけるエツチング工程に
ついて、第４図を参照して説明する。第４図は本装置を
上から見た時の構成を示す模式図である。

まず、ウェハキトリア４１に乗ったウェハ１３をトレー
１４上に搬送し、ここでウェハ１３をトレー１４に固定
する。即ち、ウェハ１３とトレー１４の金属板１４ａと
の間に直流電源２８を接続することにより、ウェハ１３
をトレー１４に静電チャックする。これにより、反りの
ある大口径のウェハであっても、トレー１４上に密着性
良く固定される。この静電チャックは、上記電圧印加を
停止しても、ウェハ１３及びトレー１４の金属板１４、
８間の蓄積電荷によって保持される。

次いで、ウェハ１３を静電チャックしたトレー１４をゲ
ートバルブ２１を介して容器１０内に搬送し、第１の′
／！ｉ極１１上に載置する。ここで、前記第３図に示す
如くトレー１４と第１の電極１１との間に直流電圧を印
加することにより、トレー１４を電極１１上に静電チャ
ックする。また、この位冑でウェハ１３及びトレー１４
間に直流電圧を印ＩＩＯすることにより、ウェハ１３を
トレー１４に静電チャックする。この電圧印加は、エツ
チング終了まで続ける。この状態で、ウェハ１３はトレ
ー１４に密着性良く吸着され、さらにトレー１４は第１
の電極１１上にしっかりと固定される。

ここで、１５１０内においてもウェハ１３及びトレー１
４間に電圧を印加しているが、これは既にトレー１４に
密着されたウェハ１３がエツチング中に徐々に静電気力
が弱まるため、長時間のエツチングには容器１０中でも
電位を与え続ける方が望ましいからである。また、ウェ
ハ１３及びトレー１４間に常に電圧を印加しない場合は
、ウェハ１３及びトレー１４間の高：（電体膜に蓄積し
た電荷により吸着力が発生している。従って、長時間の
強い吸着力を得ろためには、ウェハ１３及びトレー１４
間に多くの電荷が蓄えられるようにするとよい。即ち、
トレー１４の内部に簡単なコンデンサを埋込み、電荷を
蓄えておく等すると有効である。

次いで、容器１０内へのガス導入及び゛［ｉｌｌ。

１２間への高周波電力印加によりエツチングを行う。こ
のエツチングの際、ウェハ１３がトレー１４に十分密着
されておりしかもトレー１４が第１の電極１１に十分密
着されているので、ウェハ１３はトレー１４を介して第
１の電ｌ１１１により十分冷ｕ１されることになり、ウ
ェハ１３の温度上昇を防止することができる。また、ト
レー１４の径が第１の？！［１１の径と同等であるため
、エツチングの際に第１の電極１１がプラズマに晒され
該電極１１が劣化する等の不都合はない。エツチングが
終了したら、第１の電極１１とトレー１４との間を短絡
し、これらの静電チャックを解除する。

次いで、トレー１４をゲートバルブ２２を介して容器１
０外に搬出したのち、ウェハ１３とトレー１４間を短絡
し、これらの静電チャックを解除する。そして、ウェハ
１３をウェハキャリア４２内に収容し、トレー１４を搬
送路４３を介してウェハキャリア４１側に戻す。これを
繰返すことにより、枚葉式のエツチングが可能となる。

かくして本実施例によれば、ウェハ１３を載置したトレ
ー１４を容器１０内外で搬送することにより、ウェハ１
３のエツチングを枚葉式で行うことができる。そしてこ
の場合、ウェハ１３は１〜レー１４に静電チャックされ
るので、ウェハ１３をトレー１４上に密着性良く固定す
ることができる。

さらに、トレー１４は第１のＮ極１１上に静電チャック
されるので、トレー１４を第１の電極１１上に密着性良
く固定することができる。このため、ウェハ１３と第１
の電力１１との間の熱伝導性を良くすることができ、エ
ツチング中に加熱されるウェハ１３の熱をトレー１４を
介して第１の電極１１に逃がすことにより、ウェハ１３
の濃度上昇を未然に防止することができる。しかも、ウ
ェハ１３上に押付は部材等を押付ける必要もなく、ウェ
ハ１３上に塗布されたレジストに悪影響を与えることも
ない。従って、レジストの温度上背に起因するエツチン
グ特性の変化を防止でき、良好なエツチングを行うこと
ができる。また、ウェハ１３とトレー１４との密着及び
脱離を容器１０の外部で行っているので、反応ガスが導
入され且つ真空排気される容器内に複惟な門構を設ける
必要がなくなり、これによりエツチング装置としての信
頼性が向ｔする。

また実施１ン１では、容器１０内に、７？いてもウェハ
１３及びトレー１４間に電圧を印加しているので、長時
間のエツチングにおいてもウェハ１３及びトレー１４間
に十分強い吸着力を帷持することができる。さらに、ト
レー１４の径を第１の電極１１と同等としているので、
第１の電極１１がエツチング中にプラズマに晒されるこ
とがなく、第１の電極１１の劣化を未然に防止し得る等
の利点もある。

なお、本発明は上述した実浦例に限定されるものではな
い。例えば、前記トレーを偶成する金属板及び高誘電体
膜の材ｔ１は、仕様に応じて適宜変更可能である。また
、トレーの径は、必ずしも第１の電極の径と同等である
必要（まなく、ウェハの径に応じて変更すればよい。但
し、エツチング中における第１のｉ＋の劣化を防止する
ためには、第１の電極の径と同等若しくはそれ以上が望
ましい。さらに、トレーを第１の渭（唄に固定づる手段
は、必−すしも静電チャックに■るものではなく、押付
は部材等を用いたメカニカルチャックであってもよい。

この場合であっても、ウェハを直１妄押付けるのではな
くトレーを第１の電極に押付けるので、ウェハ上に塗布
されたレジストに消ｆ１を与える等の不都合はない。そ
の仙、本発明の要旨を逸賑しない範囲で、種々変形して
天熱することができる。

［発明の効果］以」こ詳述したように本発明によれば、大「］径の被姐
理基体であっても、該基体をトレー１に密着性良く固定
することができ、さらにトレーを第１の電（引上に密着
性良く固定Ｊることかできろ。

従って、第１の電極を冷却しておくことにより、被９８
理基体を十分に冷却することができ、被処理基体の温度
上昇を未然に防止しエツチング中１１の向上をはかり得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるドライエツチング装
置を示テ概略（１１成図、第２図（ニド配装置に使用し
たトレーの具体的構造を示す拡大断面図、第３図は上記
装置に使用した第１の電（（及び静電チャック機構を示
す拡大断面図、第４図１ｊ本実施例の作用を説明するた
めの模式図である。１０・・・真空容器、１１・・・第１の雷（参、１１ａ
・・・流路、１１ｃ、１１ｄ・・・４通口、１２・・・
第２の電（唄、１３・・・ウェハ（被処理車体）、１４
・・・トレー、１４ｒ］・・・金属板、１．４　ｂ・・
・高誘電体膜、１４ｃ・・・ｈ通口、１４ｄ・・・開［
］、１５・・・マッヂング回路、１６・・・高周波電源
、１７・・・配管、１８・・・ガス導入口、１つ・・・
ガス排気口、２０・・・バルブ、３０・・・静電チャッ
ク機構、３）．３２・・・針、３７・・・上下駆１）門
構。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ↓ 第７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対向配置された第１及び第２の電極を備えた容器
と、この容器内にガスを導入する手段と、上記容器内の
ガスを排気する手段と、前記第１の電極或いは第１及び
第２の両電極に高周波電力を印加する手段と、前記第１
の電極を冷却する手段と、被処理基体を載置して前記第
１の電極上に載置されるトレーと、このトレーと上記被
処理基体との間に電圧を印加し該基体をトレー上に静電
的に吸着する手段と、前記トレーを前記容器内の第１の
電極上と容器外との間で搬送する手段と、前記トレーを
前記第１の電極上に密着させる手段とを具備してなるこ
とを特徴とするドライエッチング装置。
（２）前記トレーは、表面が高誘電体膜に覆われた金属
板からなるものであることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のドライエッチング装置。
（３）前記トレーは、前記第１の電極上に静電的に吸着
されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のドライエッチング装置。
（４）前記トレーは、前記第１の電極上に機械的に固定
されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のドライエッチング装置。
（５）前記トレーの径は、前記第１の電極の径と同等若
しくはそれより大きいものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のドライエッチング装置。
（６）前記被処理基体を前記トレーに静電的に吸着する
手段として、前記容器外で上記被処理基体及びトレー間
に電圧を印加することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のドライエッチング装置。
（７）前記被処理基体を前記トレーに静電的に吸着する
手段として、前記容器外で上記被処理基体及びトレー間
に一時的に電圧を印加し、且つ前記容器内で上記被処理
基体及びトレー間に電圧を印加し続けることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のドライエッチング装置。