DE10052889A1 - Plasmabearbeitungseinrichtung und Plasmabearbeitungsverfahren für Substrate - Google Patents

Abstract

Es werden eine Plasmabearbeitungseinrichtung und ein Plasmabearbeitungsverfahren vorgeschlagen, mit denen eine gleichmäßige Plasmabearbeitung über der gesamten Oberfläche eines Substrats erzielt werden kann, ohne damit einhergehende Beschädigungen durch Wärmeeinwirkungen. In einem Bearbeitungsraum (2), in welchem ein Halbleiterwafer (4) auf eine untere Elektrode (3) aufgelegt ist, um durch Plasma bearbeitet zu werden, wird der Halbleiterwafer (4), der auf einer Harzplatte (4a) befestigt wurde, deren Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als jener des Halbleiterwafers (4), am Umfangsrand durch ein Substrathaltegerät (5) auf die Oberfläche der unteren Elektrode (3) gedrückt. Bei einer derartigen Anordnung kann der Zentrumsabschnitt des Halbleiterwafers ebenfalls auf die untere Elektrode (3) über die Harzplatte (4a) gedrückt werden. Daher ist kein Spalt zwischen der Oberfläche der unteren Elektrode (3) und dem Substrat vorhanden, was dazu beiträgt, Beschädigungen durch Wärmeeinwirkung infolge einer abnorm hohen Temperatur auszuschalten und eine lokale Entladung zu verhindern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Plasmabearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Halbleiterwafers oder anderer Substrate mit einem Plasma, sowie ein zugehöriges Bearbeitungsverfahren.

Eine Plasmabearbeitungseinrichtung ist eine Einrichtung, die einen hermetisch abgedichteten Raum aufweist, in welchem Elektroden vorgesehen sind. Ein zu bearbeitender Gegenstand, beispielsweise ein Substrat für Halbleitergeräte, wird auf die Elektrode aufgesetzt, und es wird eine Plasmaentladung in einer Atmosphäre mit verringertem Druck erzeugt, um das Substrat zu reinigen oder zu ätzen, oder um eine bestimmte Schicht auf dem Substrat abzulagern. Bei der Plasmaentladung wird Wärme erzeugt; dies führt dazu, daß die Temperatur eines Substrats im Verlauf der Plasmabearbeitung ansteigt. In einem extremen Fall, in welchem die Temperatur auf ein extrem hohes Niveau angestiegen ist, kann das Substrat verbrannt werden, oder infolge der Wärmeeinwirkung brechen. Um dies zu verhindern, ist eine Plasmabearbeitungseinrichtung normalerweise mit einem Kühlsystem versehen, das dazu dienen soll, zu verhindern, daß ein Substrat eine zu hohe Temperatur annimmt, und zwar durch Kühlen der Elektrode.

Wenn der durch Plasmabearbeitung zu bearbeitende Gegenstand jedoch ein dünnes Substrat ist, dessen Dicke in Bezug auf die Fläche sehr gering ist, kann sich das Substrat einfach verbiegen, wenn die Temperatur ansteigt. Dann hebt sich ein Teil des Substrats von der Oberfläche der Elektrode während der Plasmabearbeitung ab, wodurch ein Spalt zwischen dem Substrat und der Elektrode hervorgerufen wird. Sobald ein derartiger Spalt entstanden ist, wird die Wärmeübertragung von dem Substrat an die Elektrode blockiert, oder kann anders ausgedrückt die Kühlwirkung nicht das Substrat erreichen, obwohl die Elektrode gekühlt wird. In einer derartigen Situation steigt die Temperatur des Substrats weiter an, und wird das Substrat durch Wärmeeinwirkung beschädigt. Eine anomale Entladung, die über dem Spalt hervorgerufen wird, beeinträchtigt darüber hinaus die Gleichmäßigkeit der Plasmabehandlung.

Die Bereitstellung von mechanischem Druck auf das Substrat am Umfangsrand stellt eine der üblicherweise eingesetzten Gegenmaßnahmen zum Verhindern des Verbiegens dar.

Beispielsweise beschreibt das japanische offengelegte Patent Nr. 211703/1995 (herkömmliche Technik) ein Verfahren, bei welchem ein Siliziumwafer 1, der auf eine Probenelektrode 3 aufgesetzt ist, mechanisch am Rand durch ein Probenhaltegerät 4 druckbeaufschlagt wird. Ein derartiges Verfahren arbeitet jedoch nicht zufriedenstellend in Bezug darauf, das Anheben eines Siliziumwafers im Zentrumsabschnitt zu unterdrücken. Die Bereitstellung einer elektrostatischen Saugvorrichtung (elektrostatische Spannvorrichtung) auf der Elektrode könnte eine Lösung darstellen. Allerdings sind die Kosten für eine derartige Vorrichtung relativ hoch, was wiederum zu hohen Produktionskosten führt.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Plasmabearbeitungseinrichtung und eines zugehörigen Plasmabearbeitungsverfahrens, durch welche eine Substrat wirksam während der Plasmabearbeitung gekühlt werden kann, eine Beschädigung durch Wärmeeinwirkung verhindert wird, und eine gleichmäßige Behandlung durch das Plasma zur Verfügung gestellt wird.

Bei einer Plasmabearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat einstückig auf der Bodenoberfläche mit einem Halterungsteil versehen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als jener des Substrats, wobei die Plasmabearbeitungseinrichtung eine Substrathaltevorrichtung aufweist, um einen Kontakt mit dem Umfangsrand des Substrats herzustellen, und dort eine Druckbeaufschlagung hervorzurufen, wobei das Substrat so auf eine Elektrode gelegt wird, daß das Halterungsteil unten liegt, also von oben aus auf die Elektrode, und eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Elektrode vorgesehen ist.

In der Praxis wird eine Harzplatte als das voranstehend geschilderte Halterungsteil eingesetzt, und stellt ein Halbleiterwafer das Substrat dar.

Eine Plasmabearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie ein Substrat behandelt, welches als Halbleitersubstrat ausgebildet ist, bei dem ein Schaltungsmuster auf der vorderen Oberfläche vorgesehen ist, und ein Halterungsteil auf der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats angebracht ist. Zur Plasmabearbeitung wird das Halbleitersubstrat mit der rückwärtigen Oberfläche auf eine Elektrode aufgesetzt.

Bei der vorliegenden Plasmabearbeitungseinrichtung drückt die Substrathaltevorrichtung ein Substrat auf die Elektrode mit einer Kraft, die es zuläßt, daß das Substrat und das Halterungsteil sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnen oder schrumpfen können.

Bei einem Plasmabearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat einstückig an der Bodenoberfläche mit einem Halterungsteil versehen, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als jener des Substrats. Das Plasmabearbeitungsverfahren umfaßt die Schritte, das Substrat mit dem Halterungsteil nach unten auf die obere Oberfläche einer Elektrode aufzusetzen, das Substrat am Umfangsrand auf die Elektrode zu drücken, und ein Plasma in einer Bearbeitungskammer durch Anlegen einer Frequenz mit hoher Spannung an die Elektrode zu erzeugen, während die Elektrode gekühlt wird.

In der Praxis wird eine Harzplatte als das voranstehend geschilderte Halterungsteil eingesetzt, das an der Bodenoberfläche des Substrats angebracht ist, und wird ein Halbleiterwafer als das Substrat verwendet.

Bei dem Plasmabearbeitungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Substrat ein Halbleitersubstrat, welches auf seiner vorderen Oberfläche ein Schaltungsmuster aufweist, und bei welchem das Halterungsteil an der vorderen Oberfläche des Halbleitersubstrats angebracht ist. Das Halbleitersubstrat wird mit der rückwärtigen Oberfläche auf die Elektrode aufgesetzt, um dann durch das Plasma bearbeitet zu werden.

Bei dem vorliegenden Plasmabearbeitungsverfahren wird das Substrat um Umfangsrand mit einer Kraft angedrückt, die es zuläßt, daß das Substrat und das Halterungsteil sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnen bzw. schrumpfen.

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist besonders gut zur Herstellung von Halbleitergeräten geeignet. Auf der Grundlage des vorliegenden Verfahrens können dünnere Halbleitergeräte erzeugt werden.

Wenn bei der voranstehend geschilderten Anordnung ein Substrat an der Bodenoberfläche mit einem Halterungsteil befestigt wird, und das Substrat durch ein Plasma bearbeitet wird, während es durch die Substrathaltevorrichtung druckbeaufschlagt wird, die einen Kontakt am Umfangsrand bewirkt, und zwar auf die Elektrode, so wird eine Kraft, die durch Verformung mittels Wärmeeinwirkung des Substrats mit dem Halterungsteil hervorgerufen wird, in eine Kraft umgewandelt, die so wirkt, daß das Substrat enger an der Elektrodenoberfläche anhaftet. Dieses einfache Verfahren ist dazu wirksam, das Anheben eines Substrats infolge einer Verformung bei Wärmeeinwirkung zu verhindern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer gesamten Plasmabearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Substrats gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2(a) eine Teilquerschnittsansicht einer Plasmabearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Substrats gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2(b) eine Teilperspektivansicht der Plasmabearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten eines Substrats gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung der Verformung bei Wärmeeinwirkung eines Substrats bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer gesamten Plasmabearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Substrats gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Fig. 2(a) ist eine Teilquerschnittsansicht der Plasmabearbeitungseinrichtung, Fig. 2(b) ist eine Teilperspektivansicht der Plasmabearbeitungseinrichtung, und

Fig. 3 ist eine Darstellung zur Erläuterung der Verformung unter Wärmeeinwirkung eines Substrats.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Aufbau der Plasmabearbeitungseinrichtung beschrieben. Eine Plasmabearbeitungseinrichtung bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Ätzeinrichtung zum Ätzen der rückwärtigen Oberfläche eines Wafers zu dessen Verdünnung. In Fig. 1 ist eine Vakuumkammer 1 ein hermetisch abgeschlossener Behälter, in welchem ein Bearbeitungsraum 2 für die Plasmabearbeitung vorgesehen ist. Innerhalb des Bearbeitungsraums 2 ist eine scheibenförmige, untere Elektrode 3 vorgesehen, wobei die untere Elektrode 3 ein Säulenteil 3a am Boden aufweist, das durch einen Isolierkörper 1a hindurchgeht, der in einem isolierenden Durchgangsloch angeordnet ist, das an einem Teil des Bodens der Vakuumkammer 1 vorgesehen ist. Ein Luftauslaßloch 1b ist an einem Bodenteil der Vakuumkammer 1 vorgesehen, und dieses Auslaßloch steht in Verbindung mit einem Vakuumpumpenabschnitt 10. Die Luft in dem Bearbeitungsraum 2 wird zur Erzeugung eines Vakuums infolge des Betriebs des Vakuumpumpenabschnitts 10 entfernt.

Die obere Oberfläche der unteren Elektrode 3 bildet eine Plattform, auf welche ein durch Plasmabearbeitung zu bearbeitender Gegenstand aufgesetzt werden kann, oder ein Halbleiterwafer 4 (nachstehend einfach als "Wafer" bezeichnet). Wie aus Fig. 2(a) hervorgeht, ist der Wafer 4, der hauptsächlich aus Silizium besteht, mit einer Harzplatte 4a versehen, die mit einem Kleber so auf die Bodenoberfläche geklebt ist, daß die gesamte Fläche abgedeckt wird. Die Harzplatte 4 weist einen Wärmeausdehnungskoeffizienten α1 auf, der größer ist als jener von Silizium (α2 = 3 × 10^-6), welches das Material bildet, aus dem der Wafer 4 besteht. Das Material der Harzplatte 4a, das beim vorliegenden Beispiel eingesetzt wird, ist Polyolefin, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient α1 = 100 × 10^-6 ist. Der Wafer 4 wird daher einstückig mit einem aus Polyolefin bestehenden Halterungsteil versehen, oder eine Harzplatte 4a, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als jener von Silizium. Die Harzplatte 4a ist wärmebeständig, und ist an dem Wafer 4 auf der Oberfläche angebracht, auf welcher eine Schaltung vorgesehen ist.

Eine obere Elektrode 6 ist gegenüberliegend der oberen Oberfläche der unteren Elektrode angeordnet, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Ein Dichtlager 8 ist in einem Teil des oberen Abschnitts der Vakuumkammer 1 vorgesehen, und ein Gleitabschnitt 6b der oberen Elektrode 6 ist mit einem Durchgangsloch 8a des Dichtlagers 8 so gekuppelt, daß sich der Gleitabschnitt nach oben und unten bewegen kann, jedoch die Vakuumkammer hermetisch abgedichtet ist. Die obere Elektrode 6 steht im Eingriff mit einem Aufwärts/Abwärtsbewegungsmechanismus 9, der die obere Elektrode 6 in dem Bearbeitungsraum 2 nach oben und unten bewegt.

Wenn sich die obere Elektrode 6 in der unteren Position befindet, ist ein Zwischenraum zwischen der unteren Oberfläche der oberen Elektrode 6 und der unteren Elektrode 3 vorhanden, wobei dieser Zwischenraum ein Elektrodenspalt ist, der für die Plasmabearbeitung geeignet ist; befindet sich die obere Elektrode 6 in einer angehobenen Position, wird ein Raum auf der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3 zum Anordnen eines Wafers 4 auf der Plattform zur Verfügung gestellt. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, ist eine Tür in der Vakuumkammer 1 zu dem Zweck vorgesehen, das Einbringen und Ausbringen des Wafers 4 zu gestatten.

Die obere Elektrode 6 weist eine innere Gasleitung 6c auf, die mit mehreren Gasdüsen 6a verbunden ist, die in dem Boden gegenüberliegend der unteren Elektrode 3 vorgesehen sind. Die Gasleitung 6c steht in Verbindung mit einer Gasversorgung 11, welche Sauerstoffgas, Fluorgas oder andere Gase liefert, die zur Erzeugung von Plasma erforderlich sind, und durch die Gasdüse 6a über dem Wafer 4 ausgespritzt werden sollen, der auf der unteren Elektrode 3 innerhalb des Bearbeitungsraums 2 angeordnet wurde.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist ein ringförmiges Substrathalterungsgerät 5 oberhalb der unteren Elektrode 3 vorgesehen. Der Innenumfangsrand 5a des Substrathaltegerätes 5 befindet sich unmittelbar oberhalb dem Rand des Wafers 4. Wenn das Substrathaltegerät 5 nach unten verbracht wird, so daß es an dem Innenumfangsrand 5a mit der oberen Oberfläche des Wafers 4 in Berührung gelangt, drückt das Substrathaltegerät 5 mit seinem Eigengewicht den Wafer 4 auf die obere Oberfläche der unteren Elektrode 3. Die Größe der Kraft, mit welcher das Substrathaltegerät 5 das Substrat 4 druckbeaufschlagt, ist so gewählt, daß das Substrat 4 und die Harzplatte 4a sich bei Wärmeeinwirkung ausdehnen bzw. schrumpfen können. Dadurch kann eine Konzentration der mechanischen Belastung infolge der Wärmeausdehnung im zentralen Teil eines Wafers verhindert werden.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die obere Elektrode 6 mit mehreren Armen 7 versehen, die sich zunächst radial erstrecken, und dann herunterhängen, wobei das Endteil 7a jedes Arms 7 unterhalb des Substrathaltegerätes 5 gelangt. Das Substrathaltegerät 5 ist mit einem Stift 5b versehen, der nach unten hin vorspringt, wogegen das Endteil 7a des Arms 7 mit einem Loch 7b versehen ist, das an einem Ort entsprechend dem Stift 5b angeordnet ist. Das Substrathaltegerät 5 wird durch das Endteil 7a so gehaltert, daß der Stift 5a lose in das Loch 7b eingeführt ist. Die Arme 7 stellen jene Teile dar, die das Substrathaltegerät 5 durch die obere Elektrode 6 haltern.

Wenn die obere Elektrode 6 angehoben wird, werden auch die Arme 7 angehoben, was dazu führt, daß sich das Substrathaltegerät 5 nach oben bewegt. Wenn andererseits die obere Elektrode 6 abgesenkt wird, führt das Substrathaltegerät 5 eine entsprechende Bewegung durch, und berührt den Umfangsrand der oberen Oberfläche des Wafers 4, der auf die untere Elektrode 3 aufgesetzt ist, und die Bodenoberfläche des Substrathaltegeräts 5 wird von der oberen Oberfläche des Endteils 7a des Arms 7 gelöst. In diesem Zustand drückt das Substrathaltegerät 5 mit seinem Eigengewicht den Wafer 4 auf die untere Elektrode 3.

In jenem Zustand, in welchem sich die obere Elektrode 6 in der unteren Position befindet, drückt daher das Substrathaltegerät 5 den Wafer 4 auf die untere Elektrode 3; wird dagegen die obere Elektrode 6 angehoben, so wird die Andruckkraft von dem Wafer 4 weggenommen. Die Aufwärts/Abwärtsbewegung des Substrathaltegerätes 5 wird durch den voranstehend geschilderten Aufwärts/Abwärtsbewegungsmechanismus 9 durchgeführt. Der Aufwärts/Abwärtsbewegungsmechanismus 9 stellt daher eine Vorrichtung zum Bewegen des Substrathaltegerätes 5 in Bezug auf die untere Elektrode 3 dar. Bei einer anderen Ausführungsform kann die untere Elektrode 3 nach oben bzw. unten bewegt werden, um dasselbe Ziel zu erreichen.

Innerhalb der unteren Elektrode 3 befinden sich innere Kanäle 3b, 3c, die mit einem Wassermantel 3d verbunden sind, der in dem oberen Teil der unteren Elektrode 3 vorgesehen ist. Die inneren Kanäle 3b, 3c sind mit einer Kühleinheit 13 verbunden, welche Kühlwasser durch den Wassermantel 3d umwälzt, um die untere Elektrode 3 zu kühlen. Die Kühleinheit 13 und der Wassermantel 3d stellen daher eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der unteren Elektrode 3 dar. Die untere Elektrode 3 ist mit einer Hochfrequenzversorgung 12 verbunden, die eine hochfrequente Spannung zwischen der an Masse gelegten oberen Elektrode 6 und der unteren Elektrode 3 zur Verfügung stellt.

Nachstehend wird der Betriebsablauf bei der wie voranstehend geschildert aufgebauten Plasmabearbeitungseinrichtung beschrieben. Zuerst wird die Tür (nicht dargestellt) der Vakuumkammer 1 geöffnet, und wird ein Wafer 4, an dessen unterer Oberfläche eine Harzplatte 4a befestigt ist, auf die obere Oberfläche der unteren Elektrode 3 aufgesetzt. Die Tür wird geschlossen, damit der Bearbeitungsraum 12 hermetisch abgeschlossen ist, und die obere Elektrode 6 wird abgesenkt. Daher entsteht ein Zwischenraum zwischen der unteren Oberfläche der oberen Elektrode 6 und der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3, wobei dieser Zwischenraum eine bestimmte Entladungsentfernung aufweist; gleichzeitig gelangt das Substrathaltegerät 5 herunter, so daß es in Berührung mit dem oberen Umfangsrand des Wafers 4 gelangt. Die Harzplatte 4a, die auf der unteren Oberfläche des Wafers 4 vorgesehen ist, wird daher zur Berührung mit der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3 veranlaßt.

Nunmehr wird der Vakuumpumpenabschnitt 10 in Betrieb genommen, um die Luft im Inneren des Bearbeitungsraums 2 zu entfernen und diesen hierdurch zu evakuieren. Nachdem ein bestimmtes Vakuum erreicht wurde, wird die Gasversorgung 11 in Betrieb gesetzt, damit Plasmaerzeugungsgas durch die Gasdüsen 6a eingespritzt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Hochfrequenzstromversorgung 12 in Betrieb gesetzt, um eine hochfrequente Spannung zwischen der oberen Elektrode 6 und der unteren Elektrode 3 anzulegen. Hierdurch wird eine Plasmaentladung zwischen der oberen Elektrode 6 und der unteren Elektrode 3 erzeugt, und wird die Oberfläche des Wafers 4 durch das so erzeugte Plasma bearbeitet.

Mit fortschreitender Plasmabearbeitung ergibt sich eine hohe Temperatur des Wafers 4 und der Harzplatte 4b. Die Kühleinheit 13 wälzt Kühlwasser durch den Wassermantel 3d um, der in der unteren Elektrode 3 vorgesehen ist, um die untere Elektrode 3 zu kühlen. Die in dem Wafer 4 infolge der Plasmabearbeitung hervorgerufene hohe Temperatur wird auf die untere Elektrode 3 übertragen, und hierdurch wird verhindert, daß der Wafer 4 eine zu hohe Temperatur annimmt.

Nunmehr wird unter Bezugnahme auf Fig. 3 das Verhalten des Wafers 4, der einstückig an seiner unteren Oberfläche mit der Harzplatte 4a versehen ist, während der Plasmabearbeitung beschrieben. Fig. 3(a) zeigt einen verformten Zustand des Wafers 4 bei erhöhter Temperatur, ohne Begrenzung durch ein Substrathaltegerät.

Da der Wafer 4 auf einer Harzplatte 4a durch Kleben befestigt wurde, welche einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der höher ist als jener des Wafers 4, wird bei der Harzplatte 4a eine stärkere Wärmeausdehnung als beim Wafer 4 hervorgerufen; dies führt zu einer Verbiegung (in Aufwärtsrichtung konkav, in Abwärtsrichtung konvex), wie dies in Fig. 3(a) dargestellt ist, wenn keine Begrenzung durch eine Substrathaltevorrichtung erfolgt. Ein Wafer 4 bei der vorliegenden Ausführungsform, an dessen Bodenoberfläche eine Harzplatte 4a befestigt wurde, zeigt daher eine derartige Verformung unter Wärmeeinwirkung, daß sich der Wafer von der unteren Elektrode 3 am Umfangsrand abhebt. Eine derartige Biegeverformung ist besonders deutlich bei Wafern 4 mit geringerer Dicke.

Fig. 3(b) zeigt einen Zustand des voranstehend geschilderten Wafers 4, der in einer Plasmabearbeitungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform bearbeitet wird. In diesem Zustand wird der Wafer 4 an dem Umfangsrandabschnitt durch das Substrathaltegerät 5 auf die untere Elektrode 3 mit einer Kraft gedrückt, die eine Ausdehnung bzw. ein Schrumpfen infolge der Ausdehnung unter Wärmeeinwirkung gestattet.

Selbst wenn die Temperatur während der Plasmabearbeitung so hoch wird, daß eine Verformung unter Wärmeeinwirkung auftritt, bleibt daher der Wafer 4 in jenem Zustand, in welchem er am Umfangsrand druckbeaufschlagt wird, und tritt keine derartige konkave Verformung auf, wie sie in Fig. 3(a) dargestellt ist.

In dem vorliegenden Zustand, bei welchem eine Verwerfung eines Substrats infolge des Unterschieds der Wärmeausdehnungskoeffizienten bei der Harzplatte 4a und dem Wafer 4 durch Krafteinwirkung ausgeglichen wird, wird eine Kraft im Inneren erzeugt, die den zentralen Abschnitt des Wafers in Richtung auf die obere Oberfläche der unteren Elektrode 3 über die Harzplatte 4a drückt, zusätzlich zu jener Kraft, die verhindert, daß sich der Wafer 4 am Umfang anhebt. Dies führt dazu, daß eine gleichmäßige Berührung des Wafers 4 über der gesamten Oberfläche mit der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3 über die Harzplatte 4a aufrechterhalten wird.

Der Anhebeeffekt im zentralen Bereich eines Substrats, den man beobachtet, wenn ein normales Substrat mit geringer Dicke auf eine Elektrode aufgesetzt wird, und am Umfang druckbeaufschlagt wird (in Fig. 3(b) durch gestrichelte Linien 4' dargestellt), wird bei der vorliegenden Erfindung nicht beobachtet. Daher ist kein Spalt zwischen dem Wafer 4 und der oberen Oberfläche der unteren Elektrode 3 vorhanden, wird die Wärme, die bei dem Wafer 4 infolge der Plasmabearbeitung erzeugt wird, wirksam an die gekühlte, untere Elektrode 3 übertragen, und nimmt die Temperatur des Wafers 4 kein anomales Niveau an. Weiterhin tritt bei der vorliegenden Erfindung keine ungleichmäßige Plasmabearbeitung auf, die infolge einer lokalen Entladung über den Spalt auftreten könnte.

Bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform 1 ist an einem dünnen Substrat, beispielsweise dem Wafer 4, an der Bodenoberfläche ein Halterungsteil befestigt, dessen Material einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als jener des dünnen Substrats, und wird bei dem dünnen Substrat eine Plasmabearbeitung durchgeführt, während es am Umfang auf die Elektrode gedrückt wird. Eine Verformung unter Wärmeeinwirkung, die bei einem dünnen Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Wärme hervorgerufen wird, die bei der Plasmabearbeitung auftritt, führt zu einem derartigen Verhalten des dünnen Substrats, daß dieses insgesamt auf die Oberfläche der Elektrode gedrückt wird, so daß die Erzeugung eines Spaltes zwischen dem dünnen Substrat und der Elektrode verhindert wird.

Wie voranstehend geschildert wird gemäß der vorliegenden Erfindung an einem Substrat ein Halterungsteil befestigt, das aus einem Material besteht, dessen Wärmeausdehnungskoeffizient größer ist als jener des Substrats, und wird das Substrat durch Plasma bearbeitet, während es von oben druckbeaufschlagt wird, am Umfang des Substrats oder am Umfang des Halterungsteils, durch ein Substrathaltegerät, und zwar auf die Elektrode, um einen sicheren Kontakt mit der Elektrode herzustellen. Daher wird eine Verformung infolge von Wärmeeinwirkung, falls sie überhaupt auftritt, die auf dem Substrat durch hohe Temperatur hervorgerufen wird, in eine Kraft umgewandelt, die das Substrat zu einem derartigen Verhalten veranlaßt, daß es gleichmäßig auf die Elektrode gedrückt wird, so daß die Erzeugung eines Spalts zwischen dem Substrat und der Elektrode verhindert wird. Auf diese Weise können mögliche Beschädigungen eines Substrats durch eine abnorm hohe Temperatur verhindert werden, und kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine gleichmäßige Bearbeitung eines Substrats mittels Plasma sichergestellt werden.

Claims (11)

1. Plasmabearbeitungseinrichtung zur Bearbeitung eines Substrats, welches einen zu bearbeitenden Gegenstand darstellt, das auf eine Elektrode aufgesetzt ist, die in einer Bearbeitungskammer vorgesehen ist, welche einen hermetisch abgedichteten Raum bildet, wobei
das Substrat einstückig an seiner Bodenoberfläche mit einem Halterungsteil versehen ist, das einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als jener des Substrats wobei die Einrichtung aufweist
eine Substrathaltevorrichtung zum Drücken des Substrats, das mit der Oberfläche des Halterungsteils unten auf die Elektrode aufgesetzt ist, auf die Elektrode mittels Berührung von oben mit dem Substrat am Umfangsrand, und
eine Kühlvorrichtung zum Kühlen der Elektrode.

2. Plasmabearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil eine Harzplatte ist.

3. Plasmabearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Halbleiterwafer ist.

4. Plasmabearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Halbleitersubstrat ist, welches auf der vorderen Oberfläche ein Schaltungsmuster aufweist, wobei das Halbleitersubstrat auf der vorderen Oberfläche mit dem Halterungsteil versehen ist, das auf die Elektrode aufgelegt werden soll, damit eine Plasmabearbeitung an der rückwärtigen Oberfläche durchgeführt werden kann.

5. Plasmabearbeitungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrathaltevorrichtung das Substrat auf die Elektrode mit einer Kraft drückt, welche es zuläßt, daß das Substrat und das Halterungsteil unter Wärmeeinwirkung sich ausdehnen bzw. schrumpfen können.

6. Plasmabearbeitungsverfahren zur Bearbeitung eines Substrats, welches einen zu bearbeitenden Gegenstand darstellt, das auf eine Elektrode aufgesetzt ist, die in einer hermetisch abgedichteten Bearbeitungskammer vorgesehen ist, mit folgenden Schritten:
Bereitstellung eines Halterungsteils einstückig auf der Bodenoberfläche des Substrats, wobei das Halterungsteil einen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, der größer ist als jener des Substrats, und Anordnen des Substrats mit dem Halterungsteils unten auf der oberen Oberfläche der Elektrode,
Drücken des Substrats, das auf die Elektrode aufgesetzt ist, am Umfangsrand auf die Elektrode, und
Erzeugung eines Plasmas in der Bearbeitungskammer durch Anlegen einer hochfrequenten Spannung an die Elektrode, während diese gekühlt wird.

7. Plasmabearbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Halterungsteil eine Harzplatte ist, die durch Kleben an der Bodenoberfläche des Substrats befestigt wird.

8. Plasmabearbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Halbleiterwafer ist.

9. Plasmabearbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein Halbleitersubstrat ist, das an der vorderen Oberfläche ein Schaltungsmuster aufweist, und daß bei dem Halbleitersubstrat ein Halterungsteil auf der vorderen Oberfläche vorgesehen wird, die auf die Elektrode aufgesetzt wird, damit eine Plasmabearbeitung an der rückwärtigen Oberfläche stattfinden kann.

10. Plasmabearbeitungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat am Umfangsrand auf die Elektrode mit einer Kraft gedrückt wird, die es gestattet, daß das Substrat und das Halterungsteil unter Wärmeeinwirkung sich ausdehnen bzw. schrumpfen können.

11. Halbleitergerät, das durch eines der Plasmabearbeitungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 bearbeitet wurde.