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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Plasmabearbeitungsvorrichtung,
die eine Plasmabearbeitung für
einen Wafer durchführt.
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Technischer Hintergrund
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Da
die Stärke
von Halbleitergeräten
dazu tendiert verringert zu werden, wird während eines Verfahrens, das
bei der Herstellung von Wafern für diese
Halbleitergeräte
verwendet wird, eine Stärkeverringerungsbearbeitung
durchgeführt,
um die Stärke
von Substraten zu verringern. Als Teil des Stärkeverringerungsablaufs wird
ein Schaltmuster auf einer Fläche
eines Siliziumsubstrats ausgebildet, und die gegenüberliegende
Fläche
wird mechanisch geschliffen. Anschließend an das Schleifen wird
eine Plasmabearbeitung verwendet, um unter Verwendung einer Ätzung eine
beschädigte
Schicht von der Fläche
des Siliziumsubstrats zu entfernen, für welches das Maschinenschleifen
durchgeführt
wurde.
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Da
Wafer in einer Vielfalt von Größen vorkommen,
ist es wünschenswert,
dass eine einzelne Plasmabearbeitungsvorrichtung für das Durchführen eine
solchen Wafer-Plasmabearbeitung
in der Lage ist, Wafer, die unterschiedliche Größen aufweisen, zu bearbeiten.
Folglich wurden gegenwärtig
wohlbekannte Plasmabearbeitungsvorrichtungen entwickelt, für die ein
Teil oder eine gesamte Elektrode, auf der ein Wafer positioniert
wird, ab hängig
von der Größe des Wafers,
der bearbeitet werden soll, ausgetauscht werden kann (siehe zum
Beispiel Patentschriften 1 und 2). Nach dem Beispiel in Patentschrift 1
wird eine Elektrode aus einer Vielzahl von Schichten aufgebaut,
und nur die oberste Schicht, auf der ein zu bearbeitender Wafer
positioniert wird, wird ausgetauscht. Nach dem Beispiel in Patentschrift
2 wird ein gesamtes Elektrodenelement, durch das Kühlwasserkanäle ausgebildet
sind, ausgetauscht.
- [Patentschrift 1] JP-A-10-223725
- [Patentschrift 2] JP-A-2001-210622
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Die
Plasmabearbeitungsvorrichtungen, die in diesen herkömmlichen
Beispielen offengelegt werden, weisen jedoch die folgenden Probleme
auf. Während
der Plasmabearbeitung muss zunächst eine
Elektrode in geeigneter Weise gekühlt werden, um einen übermäßigen Temperaturanstieg
der Elektrode oder eines Wafers, der durch das Plasma erwärmt wird,
zu vermeiden. Da nach dem Beispiel in der Patentschrift 1 eine Elektrode
in zwei Schichten aufgeteilt ist, wird die Wärmeleitung bei der Verbindungsstelle
jedoch blockiert, wo der Abschnitt einer Elektrode, der ausgetauscht
wird, den Abschnitt berührt,
der nicht ausgetauscht wird, und eine Verminderung der Kühlleistung
wird unvermeidlich.
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Nach
dem Beispiel in der Patentschrift 2 erhöhen sich die Kosten, da ein
teures Elektrodenelement gefertigt werden muss, das der Größe des Wafers
entspricht. Da der Raum für
das Entfernen und Anbringen der Elektrode begrenzt ist, wird die
Arbeitsleistung für
das Austauschen einer Elektrode zusätzlich niedrig; übermäßige Arbeit
und Zeit werden erforderlich. Außerdem neigt während der
Austauschbearbeitung das Kühlwasser,
das in der Elektrode gehalten wird, dazu, in eine Bearbeitungskammer
auszulaufen, was eine häufige
Ursache für
eine Verunreinigung ist. Wie oben beschrieben, ist es üblicherweise
schwierig, eine Vielzahl von Wafern, die verschiedene Größen aufweisen,
unter Verwendung einer einzelnen Plasmabearbeitungsvorrichtung leicht
und kostengünstig
zu bearbeiten.
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Offenlegung der Erfindung
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Es
ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Plasmabearbeitungsvorrichtung
als eine einzelne Einheit bereitzustellen, die leicht und kostengünstig eine
Vielzahl von Wafern, die verschiedene Größen aufweisen, bearbeiten kann.
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Um
dieses Ziel zu erreichen, umfasst eine Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung, die eine Plasmabearbeitung der Rückseite
eines Wafers durchführt,
bei dem eine isolierende Scheibe an der Vorderseite angeklebt wird, und
die für
die Plasmabearbeitung so eingerichtet wird, dass sie wenigstens
zwei Größen von
Wafern, d.h. einen großen
Wafer und einen kleinen Wafer, verarbeitet Folgendes: ein integral
ausgebildetes Elektrodenelement, das sich in einer Bearbeitungskammer
befindet, die einen geschlossenen Raum umgrenzt und die eine Anbringungsfläche aufweist, die
größer ist
als ein großer
Wafer, so dass ein Wafer angebracht werden kann, und dabei die isolierende Scheibe
in Kontakt mit der Anbringungsfläche
ist; eine Druckverringerungseinheit zum Ableiten eines Gases aus
dem geschlossenen Raum, um den Druck zu verringern; eine Gaszuführeinheit
zum Zuführen eines
Plasmaerzeugungsgases zu dem geschlossenen Raum, in dem der Druck
verringert worden ist; eine gegenüberliegende Elektrode, die
gegenüber dem
Elektrodenelement angeordnet wird; eine Plasmaerzeugungseinrichtung
zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen dem Elektrodenelement
und der gegenüberliegenden
Elektrode, um das Plasmaerzeugungsgas in einen Plasmazustand zu versetzen;
eine Gleichspannungs-Anlegeeinheit zum Anlegen einer Gleichspannung
an das Elektrodenelement, um den Wafer, der auf der Anbringungsfläche angeordnet
wird, elektrostatisch anzuziehen; eine Kühleinheit zum Kühlen des
Elektrodenelements, wobei die Anbringungsfläche des Elektrodenelements
unterteilt ist in: einen ersten Bereich, der sich in der Mitte der
Anbringungsfläche
befindet, an der ein Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement
verwendet wird, frei liegt, einen ersten isolierenden Bereich, dessen
Oberfläche
mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, der den äußeren Rand des
ersten Bereiches wie ein Ring umschließt, einen zweiten Bereich,
in dem das Metall freiliegt, der sich wie ein Ring um den äußeren Rand
des ersten isolierenden Bereiches erstreckt, und einen zweiten isolierenden
Bereich, dessen Oberfläche
mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, und der den äußeren Rand
des zweiten Bereiches wie ein Ring umschließt, wobei eine Grenze zwischen
dem ersten Bereich und dem ersten isolierenden Bereich innerhalb
des äußeren Randes
eines kleinen Wafers vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert
wird, und eine Grenze zwischen dem ersten isolierenden Bereich und
dem zweiten Bereich außerhalb
des äußeren Randes
des kleinen Wafers vorgesehen ist, wobei eine Grenze zwischen dem zweiten
Bereich und dem zweiten isolierenden Bereich innerhalb des äußeren Randes
eines großen Wafers
vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert
wird, und sich der zweite isolierende Bereich von dem großen Wafer
nach außen erstreckt,
und wobei ein Abdeckungselement, das eine Ringform aufweist, und
das von der Anbringungsfläche
abnehmbar ist, bereitgestellt wird, um den zweiten Bereich völlig abzudecken.
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Nach
der vorliegenden Erfindung wird die Anbringungsfläche des
Elektrodenelements, auf dem ein Wafer positioniert wird, der bearbeitet
werden soll, aufgeteilt in: den ersten Bereich, der wie ein Kreis
mit dem Elektrodenelement in der Mitte ausgebildet wird, und in
der ein Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement verwendet
wird, frei liegt; den ersten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit
einem isolierenden Film abgedeckt wird, der das Äußere des ersten Bereiches wie
ein Ring umschließt;
den zweiten Bereich, der sich wie ein Ring um das Äußere von
dem ersten isolierenden Bereiches erstreckt, und in dem das Metall
freiliegt; den zweiten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit
einem isolierenden Film abgedeckt wird, und der das Äußere des
zweiten Bereiches wie ein Ring umschließt. Da der erste isolierende
Bereich und der zweite isolierende Bereich gemäß den Stellen der äußeren Ränder eines
kleinen Wafers und eines großen
Wafers angeordnet werden, kann dieselbe Plasmabearbeitungsvorrichtung
leicht und kostengünstig eine
Vielzahl von Wafern bearbeiten, die unterschiedliche Größen aufweisen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine seitliche Querschnittansicht einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine seitliche Querschnittansicht der Vakuumkammer der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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3 ist
eine Querschnittansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach
der ersten Ausführungsform.
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4 ist
eine Draufsicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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5 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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7 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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9 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der ersten Ausführungsform.
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10 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der zweiten Ausführungsform.
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12 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der zweiten Ausführungsform.
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13 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der
Erfindung.
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14 ist
eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der dritten Ausführungsform.
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15 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der dritten Ausführungsform.
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16 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der
Erfindung.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der vierten Ausführungsform.
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18 ist
eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der vierten Ausführungsform.
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19 ist
eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung.
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Beste Methode für das Ausführen der
Erfindung
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(Erste Ausführungsform)
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Zunächst wird
der Aufbau der Plasmabearbeitungsvorrichtung unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Die Plasmabearbeitungsvorrichtung führt eine Plasmabearbeitung
für die
Rückseite eines
Wafers durch, auf dem eine isolierende Scheibe auf die Vorderseite
geklebt wird. In dieser Ausführungsform
soll eine Vielzahl von Wafern bearbeitet werden, die mindestens
einen großen
Wafer und einen kleinen Wafer beinhaltet.
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In 1 ist
eine Vakuumkammer 1 ein Behälter mit einem Deckelelement 1a,
das durch einen Scharniermechanismus 5 (siehe 2)
an der oberen Seite geöffnet
und geschlossen werden kann. Ein Schließzylinder 7 befindet
sich am Ende der oberen Fläche
des Deckelelements 1a, und sobald das Deckelelement 1a geschlossen
wird, wird eine Stange 7a in einen Eingreifabschnitt 1d eingepasst,
der an der Seitenfläche
der Vakuumkammer 1 so befestigt wird, dass das Deckelelement 1a verriegelt
wird und einen geschlossenen Raum bereitstellt.
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Durch
das Schließen
des Deckelelements 1a, wird der geschlossene Raum in der
Vakuumkammer 1 umgrenzt, und er wird als eine Bearbeitungskammer 2 verwendet,
worin das Plasma unter verringertem Druck erzeugt wird, um eine
Plasmabearbeitung durchzuführen.
Eine Öffnung 1b,
die mit einem Türelement 8 eingepasst
wird, wird an der Seitenfläche
der Vakuumkammer 1 angeordnet. Die Öffnung 1b wird durch
das Anheben oder Absenken des Türelements 8 freigelegt
oder blockiert, und sobald sie freigelegt wird, kann ein Bearbeitungsobjekt
in die Bearbeitungskammer 2 eingesetzt oder aus ihr entfernt
werden. Sobald das Deckelelement 1a durch den Scharniermechanismus 5 nach
oben geschwenkt wird, ist die Bearbeitungskammer 2, wie
in 2 gezeigt, ferner von oben offen, so dass, wie später beschrieben
wird, das Austauschen eines Gestells und die interne Instandhaltung
leicht durchgeführt
werden kann, wenn ein Wafer verwendet wird, der eine andere Größe aufweist.
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In
der Bearbeitungskammer 2 sind eine erste Elektrode 3 und
eine zweite Elektrode 4 einander gegenüberliegend vertikal so angeordnet,
dass die zweite Elektrode 4 bezüglich der ersten Elektrode 3 eine
gegenüberliegende
Elektrode ist. Die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 4 sind
zylindrisch geformt und konzentrisch in der Bearbeitungskammer 2 positioniert.
Die erste Elektrode 3 wird aus einem leitfähigen Metall
wie Aluminium gefertigt und so konstruiert, dass ein Stützabschnitt 3c sich
von einem scheibenförmigen
Hauptkörper
nach unten erstreckt, an dem ein Elektrodenabschnitt (Elektrodenelement) 3a befestigt
wird. Der Stützabschnitt 3c wird in
der Vakuumkammer 1 durch ein isolierendes Element so gehalten,
dass in der Vakuumkammer 1, der Stützabschnitt 3c elektrisch
isoliert wird. Ein zu bearbeitender Wafer 6 (siehe entweder
Wafer 6A oder 6B in 5) wird
bei dem Elektrodenabschnitt 3a positioniert.
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Die
zweite Elektrode 4 wird ebenso wie die erste Elektrode 3 aus
einem leitfähigen
Metall wie Aluminium gefertigt und weist einen Stützabschnitt 4b auf,
der sich von einem scheibenförmigen
Elektrodenabschnitt 4a nach oben erstreckt. Der Stützabschnitt 4b wird
so gehalten, dass er in der Vakuumkammer 1 elektrisch leitend
ist, und sobald das Deckelelement 1a geschlossen wird,
wird ein Entladungsraum 2a zur Plasmaerzeugung zwischen
einem Elektrodenabschnitt 4a und dem Elektrodenabschnitt 3a der
ersten Elektrode 3, der sich darunter befindet, umgrenzt.
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Eine
Vakuumpumpeneinheit 11 wird mit einem Luftabscheideanschluss 1c verbunden,
der mit der Bearbeitungskammer 2 in Verbindung steht. Sobald
die Vakuumpumpeneinheit 11 angesteuert wird, wird die Luft
innerhalb der Bearbeitungskammer 2 der Vakuumkammer 1 herausgepumpt,
und der Druck in der Bearbeitungskammer 2 verringert sich. Die
Vakuumpumpeneinheit 11 dient als Druckverringerungseinrichtung
für das
Herauspumpen von Gas durch den Luftabscheideanschluss 1c,
von der Bearbeitungskammer 2, einem geschlossenen Raum, und
zur Verringerung des Drucks darin.
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Die
erste Elektrode 3 wird elektrisch mit einer Hochfrequenz-Stromquelle 16 verbunden.
Sobald die Hochfrequenz-Stromquelle 16 angesteuert wird, wird
deshalb eine Hochfrequenzspannung zwischen der zweiten Elektrode 4 und
der ersten Elektrode 3 angelegt, die in der Vakuumkammer 1 leitend
sind, die geerdet wird. Als ein Ergebnis tritt eine Plasmaentladung
in der Bearbeitungskammer 2 auf. Die Hochfrequenz-Stromquelle 16 dient
als Plamaerzeugungseinrichtung für
das Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode 3 und der
zweiten Elektrode 4 und für das Verändern eines Plasmaerzeugungsgases
in den Plasmazustand.
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Ferner
wird eine Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung
durch einen HF-Filter 13 mit
der ersten Elektrode 3 verbunden. Sobald die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische
Anziehung angesteuert wird, wird eine negative Ladung an der Oberfläche der
ersten Elektrode 3 akkumuliert. Sobald die Hochfrequenz-Stromquelle 16 angesteuert
wird, um ein Plasma in der Bearbeitungskammer 2 zu erzeugen,
wird in diesem Zustand eine negative Ladung auf einem Wafer 6 akkumuliert.
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Dann
halten Coulomb-Kräfte,
die zwischen der negativen Ladung, die auf der ersten Elektrode 3 akkumuliert
ist, und der positiven Ladung, die auf dem Wafer 6 akkumuliert
ist, wirken, den Wafer 6 durch eine isolierende Scheibe 6a,
die ein dielektrisches Element ist, an der ersten Elektrode 3.
Zu diesem Zeitpunkt verhindert der HF-Filter 13, dass die Hochfrequenz-Stromquelle 16 eine
Hochfrequenzspannung unmittelbar an die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische
Anziehung anlegt. Die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische
Anziehung dient als eine Gleichspannungs-Anlegungseinrichtung für das Anlegen
einer Gleichspannung an das Elektrodenelement 3a der ersten
Elektrode 3, um einen Wafer 6 elektrostatisch
anzuziehen, der an einer Anbringungsfläche 3b positioniert
wird.
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Die
ausführliche
Struktur der zweiten Elektrode 4 wird nun beschrieben.
Gasantriebslöcher 4d werden
in der Mitte der unteren Fläche
der zweiten Elektrode 4 ausgebildet. Die Gasantriebslöcher 4d stehen
durch ein Gaszuführloch 4c,
das im Innern des Stützabschnitts 4b ausgebildet
wird, in Verbindung mit einer Gaszuführeinheit 17. Da die
Gasantriebslöcher 4d mit
einer porösen
Platte 4e bedeckt sind, wird ein Gas, das durch die Gasantriebslöcher 4d vorrwärts getrieben
wird, durch die poröse
Platte 4e verteilt. Sobald die Gaszuführeinheit 17 angesteuert
wird, wird ein Plasmaerzeugungsgas, das Fluor enthält, durch
die Gasantriebslöcher 4d und
die poröse
Platte 4e geleitet und dem Entladungsraum 2a zugeführt. Die
Gaszuführeinheit 17 dient
als eine Gaszuführeinrichtung
für das
Zuführen
eines Plasmaerzeugungsgases zu der Bearbeitungskammer 2, worin
der Druck verringert wurde.
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In
der in 1 gezeigten Anordnung werden der Schließzylinder 7,
die Vakuumpumpeneinheit 11, die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische
Anziehung, eine Vakuumpumpe 14, ein Kühlmechanismus 15,
die Hochfrequenz-Stromquelle 16 und die Gaszuführeinheit 17 durch
ein Steuergerät 10 gesteuert,
und die Plasmabearbeitung wird durchgeführt während durch das Steuergerät 10 die
Steuerung auf diese einzelnen Abschnitte ausgeführt wird.
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Nun
wird eine Erläuterung
für einen
Wafer 6 gegeben, der durch die Plasmabearbeitungsvorrichtung
bearbeitet werden soll. Der Wafer 6 ist ein Halbleitersubstrat,
und eine logische Schaltung wird auf seiner Vorderseite ausgebildet.
Die Fläche,
die der Schaltungsausbildungsfläche
gegenüber
liegt, wird durch eine Maschine geschliffen, und danach wird unter
Verwendung einer Ätzung
eine Plasmabearbeitung auf diese Rückseite des Halbleitersubstrats durchgeführt, um
Mikrorisse, die durch das maschinelle Bearbeiten verursacht werden,
zu entfernen
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Die
isolierende Scheibe 6a wird an dem Schaltungsausbildungsabschnitt
der Vorderseite (die untere Seite in 5, 7 und 9)
des Wafers 6 angeklebt. Und während der Plasmabearbeitung wird
die isolierende Scheibe 6a so in Berührung mit der Anbringungsfläche 3b gebracht,
welche die obere Fläche
der ersten Elektrode 3 ist, dass der Wafer mit der mechanisch
geschliffenen Fläche
nach oben zeigend positioniert wird. Die isolierende Scheibe 6a, eine
Harzscheibe, auf der ein ca. 100 μm
starker Film, aufgebaut aus einem isolierenden Harz, wie Polyolefin,
Polyimid oder Poly(-Ethylenterephthalat), abgeschieden wurde, wird
unter Verwendung eines Haftklebstoffs an der Schaltungsausbildungsfläche des
Wafers 6 angeklebt. Die auf den Wafer 6 geklebte
isolierende Scheibe 6a schützt die Schaltungsausbildungsfläche des
Wafers 6 und fungiert außerdem als ein dielektrisches
Element für
die elektrostatische Anziehung des Wafers 6, was später beschrieben wird.
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Wie
oben beschrieben, bearbeitet die Plasmabearbeitungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung Wafer 6A und 6B, die eine
Vielzahl von Größen aufweisen
(in dieser Ausführungsform
werden zwei Größen bearbeitet:
groß (30,48
cm) und klein (20,32 cm)), und sie führt die Plasmabearbeitung für beide dieser
Wafer durch, die bei dem gemeinsamen Elektrodenelement 3a positioniert
wurden. Deshalb ist die Anbringungsfläche 3b, welche die
obere Fläche
des Elektrodenelements 3a ist, größer als der große Wafer 6A,
so dass aus der Vielzahl der Wafer ein großer Wafer 6A positioniert
werden kann. Um einen kleinen Wafer 6B zu bearbeiten, wird
ein getrennt bereitgestelltes Abdeckungselement verwendet, um den
Abschnitt des Anbringungsabschnitts 3b, der frei liegt, so
abzudecken, dass der frei liegende Abschnitt während der Bearbeitung, die
für den
kleineren Wafer durchgeführt
wird, nicht durch das Plasma beschädigt wird.
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Unter
Bezug auf 3, 4 und 5 wird
nun eine Erläuterung
für die
ausführliche
Struktur der ersten Elektrode 3 gegeben, an der das Elektrodenelement 3a befestigt
ist, das, wie oben beschrieben, gemeinsam für die zwei Größen, die
durch Wafer 6A und Wafer 6B repräsentiert
werden, verwendet werden kann. Ein Querschnitt der ersten Elektrode 3 wird
in 3 gezeigt. Für
die erste Elektrode 3 wird ein ringförmig ausgesparter Abschnitt 20a in
der oberen Fläche
einer Basis 20 ausgebildet, die im Wesentlichen wie eine
Scheibe geformt ist, und das Elektrodenelement 3a wird
integral damit ausgebildet und in den ausgesparten Abschnitt 20a eingepasst,
während
ein äußeres Ringelement 22 um
den äußeren Rand
der Basis 20 herum angepasst wird.
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Mehrere
Sauglöcher 3e,
die in der oberen Fläche
des Elektrodenelements 3a ausgebildet werden, öffnen sich
nach oben in Richtung der Anbringungsfläche 3b. Die Sauglöcher 3e stehen
durch ein internes Loch 3d, das horizontal innerhalb des
Elektrodenelements 3a ausgebildet wird, mit einem Saugloch 3g in
Verbindung, das sich nach unten in Richtung dem unteren Ende des
Stützabschnitts 3c öffnet. Wie
in 1 gezeigt, steht das Saugloch 3g mit der
Vakuumpumpe 14 in Verbindung, und sobald die Vakuumpumpe 14 angesteuert
wird, wird ein Vakuum erzeugt und ein Ansaugen produziert, das durch
die Sauglöcher 3e einen
Wafer 6 nach unten zieht, der an der Anbringungsfläche 3b positioniert
ist, und es hält ihn
an der Anbringungsfläche 3b.
Die Vakuumpumpe 14 ist eine Vakuumerzeugungseinrichtung
zur Herstellung des Ansaugens, das durch die Sauglöcher 3e einen
Wafer 6 nach unten zieht und ihn an der Anbringungsfläche 3b hält. Ein
Abdichtungselement 23 ist an der Fläche vorhanden, bei der das Elektrodenelement 3a und
die Basis 20 einander berühren, so dass während das
durch Vakuum erzeugte Ansaugen angewendet wird, eine luftdichte
Abdichtung gewährleistet
wird.
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Eine
Vielzahl von umlaufenden Nuten und eine Vielzahl von diametralen
Nuten werden in der unteren Fläche
des Elektrodenabschnitts 3a ausgebildet. Sobald das Elektrodenelement 3a in
den ausgesparten Abschnitt 20a eingebaut wird, dienen diese
Nuten als KühlmittelFlusswege 3f für das Kühlen des
Elektrodenelements 3a. Die Enden der Kühlmittel-Flusswege 3f öffnen sich
zu dem unteren Ende des Stützabschnitts 3c und
sind, wie in 1 gezeigt, mit dem Kühlmechanismus 15 verbunden.
Sobald der Kühlmechanismus 15 angesteuert
wird, zirkuliert ein Kühlmittel
wie Kühlwasser
entlang der Kühlmittel-Flusswege 3f,
so dass das Elektrodenelement 3a, dessen Temperatur durch
die Wärme,
die während
der Plasmabearbeitung erzeugt wird, erhöht ist, und eine isolierende
Scheibe 6a eines Wafers 6, die bei dem Elektrodenelement 3a positioniert
ist, gekühlt
werden. Die Kühlmittel-Flusswege 3f und
der Kühlmechanismus 15 bilden
eine Kühleinrichtung
zur Kühlung
des Elektrodenelements 3a. Ein Abdichtungselement 24 ist
an der Fläche
befestigt, an der das Elektrodenelement 3a und die Basis 20 einander berühren, so
dass während
das Kühlmittel
zirkuliert, eine luftdichte Abdichtung gewährleistet wird.
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Nun
wird die Anbringungsfläche 3b des
Elektrodenelements 3a erläutert. Die Anbringungsfläche 3b des
Elektrodenelements 3a wird entlang der konzentrischen Grenzen
in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt. Wie in 4 gezeigt,
wird insbesondere ein erster Bereich 31, der ein Ringsegment
ist, konzentrisch mit dem Elektrodenelement 3a in der Mitte der
Anbringungsfläche 3b angeordnet.
Ein leitfähiges Metall,
d.h. das Material, das für
das Elektrodenelement 3a verwendet wird, wird in der Oberfläche des ersten
Bereichs 31 frei gelegt, in der die Sauglöcher 3e ausgebildet
werden. Ein erster ringförmiger
isolierender Bereich 31a, der mit einem isolierenden Film 27 bedeckt
ist, der aus einem aluminiumhalti gen keramischen Material ausgebildet
wird (siehe 3 und 5), umschließt den äußeren Rand
des ersten Bereichs 31.
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Ferner
befindet sich ein zweiter Bereich 32, ein ringförmiges Segment,
an der Außenseite
des ersten isolierenden Bereichs 31a. Und genau wie in dem
ersten Bereich 31 wird ein leitfähiges Metall, d.h. das Material,
das für
das Elektrodenelement 3a verwendet wird, in der Oberfläche des
zweiten Bereichs 33 frei gelegt, in der ebenfalls Sauglöcher 3e ausgebildet
werden. Ferner umschließt
ein zweiter ringförmiger
isolierender Bereich 32a, der mit einem isolierenden Film 26 bedeckt
ist, der aus einem aluminiumhaltigen keramischen Material ausgebildet
wird (siehe 3 und 6), den äußeren Rand
des zweiten Bereichs 32.
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Unter
Bezug auf 5 wird eine Erläuterung gegeben
für die
Beziehung, die zwischen den isolierenden Bereichen der so definierten
Segmente der Anbringungsfläche 3b,
d. h., der Abschnitte der Anbringungsfläche 3b, die mit dem
isolierenden Filmen 26 und 27 bedeckt sind, und
den Größen der
Wafer 6 existiert. Die isolierenden Bereiche werden jeweils bereitgestellt,
um das Metall, das der leitende Abschnitt des Elektrodenelements 3a ist,
vor der unmittelbaren Freilegung gegenüber dem Plasma in dem Entladungsbereich 2a zu
schützen.
In 5 wird die Beziehung zwischen den Positionen der
isolierenden Filme 26 und 27 und den Positionen
der äußeren Ränder des
großen
und kleinen Wafers 6A und 6B gezeigt, die in der
Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert
werden.
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Wenn
ein großer
Wafer 6A positioniert werden soll, wird ein Ringelement 29 an
einem äußeren Ringelement 22 befestigt.
Das Ringelement 29 wird verwendet, um einen großen Wafer 6A einzufügen und
zu führen,
und um die Positionsverschiebung des Wafers 6A relativ
zu der Anbringungsfläche 3b zu
vermeiden. Um einen kleinen Wafer 6B zu positionieren,
wird ein ablösbares
Abdeckungselement 25 an der Anbringungsfläche 3b befestigt.
Das Abdeckungselement 25 wird ebenfalls verwendet, um einen
kleinen Wafer 6B einzufügen und
zu führen,
und um die Positionsverschiebung des Wafers 6B zu vermeiden.
Die Funktion des Abdeckungselements 25 wird später beschrieben.
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Zunächst wird
eine Positionsbeziehung zwischen einem Wafer 6B und dem
ersten isolierenden Bereich 31a erläutert. Wie in 5 gezeigt,
befindet sich eine Grenze C1 (siehe 4) zwischen
dem ersten Bereich 31 und dem ersten isolierenden Bereich 31a innerhalb
des äußeren Randes
eines Wafers 6B, der in der Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert
wird, und wird völlig
durch den Wafer 6B verdeckt. Eine Grenze C2 (siehe 4)
zwischen dem ersten isolierenden Bereich 31a und dem zweiten
Bereich 32 befindet sich außerhalb des äußeren Randes
des Wafers 6B, so dass sie nicht von dem Wafer 6B verdeckt
wird.
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Außerdem befindet
sich eine Grenze C3 (siehe 4) zwischen
dem zweiten Bereich 32 und dem zweiten isolierenden Bereich 32a innerhalb
des äußeren Randes
eines Wafers 6A, der in der Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert
wird, und wird völlig
durch den Wafer 6A verdeckt. Eine Grenze C4 des äußeren Randes
(siehe 4) des zweiten isolierenden Bereichs 32a befindet
sich außerhalb
des äußeren Randes
des Wafers 6A, so dass sie nicht von dem Wafer 6A verdeckt
wird.
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Nun
wird das Abdeckungselement 25 beschrieben. Das Abdeckungselement 25 (siehe 8)
wird aus einem keramischen Material gefertigt und ist ringähnlich geformt,
so dass, sobald es an der Anbringungsfläche 3b von oben befestigt
wird, es den zweiten Bereich 32 (der Bereich, der sich
von der Grenze C2 bis zu der Grenze C3 erstreckt) völlig abdeckt.
Das Abdeckungselement 25 ist an der Anbringungsfläche 3b vorhanden,
wenn ein Wafer 6B bearbeitet werden soll, oder es wird
von der Anbringungsfläche 3b entfernt,
wenn ein Wafer 6A bearbeitet werden soll.
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Um
das Abdeckungselement 25 an der Anbringungsfläche 3b zu
befestigen, wird ein ringförmiges
Verschlusselement 9 in dem zweiten Bereich 32 der
Anbringungsfläche 3b angeordnet.
Das Verschlusselement 9 ist ein Dummy-Wafer, an den eine isolierende
Scheibe 9a, die aus demselben Material gefertigt wird wie
die isolierende Scheibe 6a, die an die Wafer 6A und 6B geklebt
wird, auf eine Fläche (die
untere Fläche
in 5) einer Ringplatte geklebt wird, die aus demselben
Silizium gefertigt wird wie die Wafer 6A und 6B.
Das Verschlusselement 9 kann eine Harzplatte sein, die
zum Beispiel aus glasfaserverstärktem
Epoxydharz oder Poly(-Ethylenterephthalat) gefertigt wird.
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Da
das Verschlusselement 9 befestigt wird, berührt das
Verschlusselement 9 während
der Vakuumansaugbearbeitung, die unter Verwendung der Sauglöcher 3e durchgeführt wird,
die Anbringungsfläche 3b eng
und blockiert die Sauglöcher 3e,
die in dem zweiten Bereich 32 ausgebildet werden. Deshalb
wird das durch Vakuum erzeugte Ansaugen auf einen Wafer 6B nur
durch die Sauglöcher 3e ausgeübt, die
in dem ersten Bereich 31 ausgebildet werden, welches der
Ansaugbereich ist, der für
einen Wafer 6B erforderlich ist. Ferner folgt aus dem Obigen,
dass das so bereitgestellte Verschlusselement 9 durch das
Abdeckungselement 25 völlig
verdeckt ist. Deshalb kann das Verschlusselement 9 vor
dem Freilegen gegenüber
dem Plasma geschützt
werden, und eine Abnützung
des Bauelements kann vermieden werden.
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In
dieser Ausführungsform
ist der äußere Durchmesser
des Abdeckungselements 25 gleich dem äußeren Durchmesser des Ringelements 29 (siehe 5).
Die äußeren Durchmesser
dieser Elemente können
sich jedoch unterscheiden. Mit dieser Anordnung kann ein Unterschied
bei dem äußeren Durchmesser
durch einen optischen Sensor ermittelt werden, und ob das Abdeckungselement 25 an
dem Elektrodenelement 3a befestigt ist, kann automatisch bestimmt
werden.
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Nun
wird die Plasmabearbeitung beschrieben. Wenn, wie in 6 gezeigt,
ein Wafer 6A verwendet wird, wird in einer Vorbereitungsbearbeitung das
Ringelement 29 an dem Elektrodenelement 3a befestigt.
Diese Bearbeitung wird durchgeführt
während
die Bearbeitungskammer 2, wie in 2 gezeigt,
offen ist. Nachdem diese Bearbeitung abgeschlossen wurde und die
Bearbeitungskammer 2 geschlossen wurde, wird die Plasmabearbeitung
gestartet, und ein Wafer 6A wird an dem Elektrodenelement 3a befestigt.
In dem Zustand, in dem der Wafer 6A positioniert wird,
ruht der äußere Rand
des Wafers 6A, wie in 7 gezeigt,
auf dem isolierenden Film 26, und die Grenze C3 zwischen
dem isolierenden Film und dem zweiten Bereich 32 ist völlig verdeckt.
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Wenn,
wie in 8 gezeigt, ein Wafer 6B bei der Vorbereitungsbearbeitung
verwendet wird, wird das Verschlusselement 9 an dem Elektrodenelement 3a befestigt
und das Abdekkungselement 25 wird befestigt, um das Verschlusselement 9 abzudecken. Sobald
diese Bearbeitung abgeschlossen wurde und die Bearbeitungskammer 2 geschlossen
wurde, wird die Plasmabearbeitung eingeleitet, und der Wafer 6B wird
an dem Elektrodenelement 3a befestigt. In dem Zustand,
in dem der Wafer 6B, wie in 9 gezeigt, angebracht
wurde, ruht der äußere Rand
des Wafers 6B auf dem isolierenden Film 27, und
die Grenze C1 zwischeu dem isolierenden Film 27 und dem
ersten Bereich 31 ist durch den Wafer 6B völlig verdeckt.
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Während der
Gestellaustauschsbearbeitung, die durchgeführt wird sobald die Wafer,
wie in 2 gezeigt, gewechselt werden, können das
Ringelement 29 und das Abdeckungselement 25 wirksam ausgetauscht
werden während
die Bearbeitungskammer 2 offen ist. Da das Elektrodenelement 3a integral
ausgebildet wird, kann die Gestellaustauschsbearbeitung ferner durchgeführt werden
während
die Kühlmittel-Flusswege 3f für das Kühlen eines
Elektrodenelements völlig
geschlossen sind, so dass das Innere der Bearbeitungskammer 2 vor
einer Beschädigung
infolge des Auslaufens von Kühlmittel
geschützt
werden kann.
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Wenn
entweder ein Wafer 6A oder ein Wafer 6B an der
Anbringungsfläche 3b positioniert
wurden, wird die Bearbeitungskammer 2 geschlossen und die Plasmabearbeitung
wird begonnen. Während
der Plasmabearbeitung wird zunächst
die Vakuumpumpe 14 angesteuert, die ein Vakuum erzeugt
und ein Ansaugen produziert, das durch die Ansauglöcher 3e und 3g den
Wafer 6A oder 6B nach unten zieht und ihn so hält, dass
er engen Kontakt mit der Anbringungsfläche 3b hat.
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Dann
wird die Vakuumpumpeneinheit 11 angesteuert, um ein Vakuum
zu erzeugen und die Luft aus der Bearbeitungskammer 2 herauszupumpen, und
die Gaszuführeinheit 17 führt der
Bearbeitungskammer 2 ein Plasmaerzeugungsgas zu. Danach wird
die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung
angesteuert um eine Gleichspannung anzulegen, und die Hochfrequenz-Stromquelle 16 wird angesteuert,
um die Plasmaentladung zu beginnen. Durch diese Bearbeitung wird
in dem Entladungsraum 2a ein Plasma erzeugt, um die Plasmabearbeitung
für den
Wafer 6A oder 6B durchzuführen. Während dieser Plasma bearbeitung
wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Elektrodenelement 3a und
dem Wafer 6A oder 6B erzeugt, so dass der Wafer 6A oder 6B durch
die elektrostatische Anziehungskraft an dem Elektrodenelement 3a gehalten
wird.
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Während der
elektrostatischen Anziehungsbearbeitung wird die Mitte der isolierenden
Scheibe 6a mit der Mitte des Elektrodenelements 3a in
Kontakt gebracht, und der äußere Rand
der isolierenden Scheibe 6a wird mit dem isolierenden Film 26 oder 27 in
Kontakt gebracht. Dann wird hauptsächlich der Mittelabschnitt
der isolierenden Scheibe 6a als ein dielektrisches Element
für die
Durchführung
der elektrostatischen Anziehungsbearbeitung verwendet, und der Wafer 6A oder 6B in
der Mitte der oberen Fläche wird
elektrostatisch angezogen während
der äußere Rand
der isolierenden Scheibe 6a in engen Kontakt mit dem isolierenden
Film 26 oder 27 gebracht wird. Als ein Ergebnis
wird der leitende Abschnitt des Elektrodenelements 3a von
dem Plasma isoliert. Und deshalb kann eine wirksame elektrostatische
Anziehung erzielt werden, ohne dass die Ladung, die für die elektrostatische
Anziehung verwendet wird, zu der Plasmaseite durchgelassen wird.
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Unabhängig davon,
welcher von den Wafern 6A und 6B verwendet wird,
werden während
der Plasmabearbeitung der erste Bereich 31 und der zweite
Bereich 32, welche die leitfähigen Abschnitte sind, welche
die Oberfläche
des Elektrodenelements 3a ausbilden, völlig von dem Plasma isoliert,
das in dem Entladungsraum 2a erzeugt wird. Deshalb kann eine
anormale Plasmaentladung vermieden werden, und der Betriebszustand
der Plasmabearbeitungsvorrichtung kann stabilisiert werden.
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(Zweite Ausführungsform)
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10 und 12 sind
Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, und 11 ist eine perspektivische
Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der zweiten Ausführungsform.
Für die
zweite Ausführungsform wird
das Abdeckungselement 25 der Plasmabearbeitungsvorrichtung
in der ersten Ausführungsform
in zwei Ringe geteilt, einen Inneren und einen Äußeren.
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In 10 weist
eine erste Elektrode 3 dieselbe Struktur auf wie die erste
Elektrode 3, die in 5 für die erste
Ausführungsform
gezeigt wird, d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine
Basis 20 eingepasst, und ein äußeres Ringelement 22 wird
mit dem äußeren Rand
der Basis 20 zusammengefügt. Wie in der ersten Ausführungsform
wird eine Anbringungsfläche 3b,
welche die obere Fläche
des Elektrodenelements 3a ist, durch isolierende Filme 26 und 27 in einen
ersten Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen
ersten isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden
Bereich 32a aufgeteilt (siehe 4).
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Wenn
ein Wafer 6B für
die Plasmabearbeitung verwendet wird, wird dasselbe Verschlusselement 9,
das für
die erste Ausführungsform
verwendet wird, auch in der zweiten Ausfüh rungsform an der Anbringungsfläche 3b angeordnet,
um den zweiten Bereich 32 völlig zu verdecken, und ferner
ist ein Abdeckungselement 125, das dieselbe Funktion wie das
Abdeckungselement 25 in der ersten Ausführungsform aufweist, vorgesehen,
um das Verschlusselement 9 abzudecken. Das Abdeckungselement 125,
das für
die zweite Ausführungsform
verwendet wird, wird erzielt, indem das Abdeckungselement 25 in
der ersten Ausführungsform
in zwei Ringelemente geteilt wird, d. h., einen äußeren Ring 125a und
einen inneren Ring 125b. Der äußere Ring 125a und
der innere Ring 125b werden aus demselben keramischen Material
gefertigt, wie es für
das Abdeckungselement 25 verwendet wird.
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Wie
in 11 gezeigt, wird ein Stufenabschnitt 125i entlang
des Innenumfangs des äußeren Rings 125a ausgebildet,
um in einen äußeren Rand 125e des
inneren Rings 125b einzugreifen. Sobald, wie in 10 gezeigt,
der äußere Rand 125e in
den Stufenabschnitt 125i eingreift, wird das Abdeckungselement 125 erzielt,
das dieselbe äußere Form
und dieselbe Funktion hat wie das Abdeckungselement 25 in
der ersten Ausführungsform.
Bei dem Eingreifabschnitt, wo der äußere Rand 125e in
den Stufenabschnitt 125i eingreift, ist der Außendurchmesser bei
dem äußeren Rand 125e kleiner
als der Innendurchmesser bei dem Stufenabschnitt 125i,
und zwar um einen Abstand, der durch einen vorbestimmten Spalt G
repräsentiert
wird, der basierend auf einer Differenz in der Wänneausdehnung des äußeren Rings 125a und
des inneren Rings 125b während der Plasmabearbeitung
berechnet wird.
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In 12 wird
der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 125 befestigt
ist, wenn ein Wafer 6A für die Plasmabearbeitung verwendet
wird. Das Abdeckungselement 125 wird insbesondre durch
das Eingreifen des äußeren Rings 125a mit
einem Stufenabschnitt, der durch den isolierenden Film 26 und
die obere Fläche
des äußeren Ringelements 22 ausgebildet
wird, befestigt. Da der innere Ring 125b so geformt ist,
dass er sich von dem oberen Abschnitt des äußeren Rings 125a nach
innen erstreckt und das Verschlusselement 9 abdeckt, ist
der äußere Ring 125a ein
dicker, während
der innere Ring 125b ein dünnerer ist als der äußere Ring 125a, und
zwar um einen Wert, der sich durch Addieren der Höhendifferenz
des Stufenabschnitts des isolierenden Films 26 und des
Spaltes ergibt, der erforder lich ist, um das Verschlusselement 9 abzudecken.
Das heißt,
das Abdeckungselement 125 wird durch den dicken äußeren Ring 125a und
den dünnen
inneren Ring 125b, der in den äußeren Ring 125a eingreift, ausgebildet.
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Da
das Abdeckungselement 125 in die äußeren und inneren Segmente
aufgeteilt ist, kann ein fehlerhafter Betrieb während des Entfernens des angebrachten
Abdeckungselements 125 auftreten, d. h., der innere Ring 125b kann
entfernt werden, während der äußere Ring 125a nicht
entfernt werden kann. Um einen solchen fehlerhaften Betrieb zu vermeiden, ist
eine besondere (nicht gezeigte) Sperrvorrichtung für den äußeren Ring 125a vorgesehen,
so dass der äußere Ring 125a und
der innere Ring 125b sich ständig im Eingriff befinden und
als eine einzelne Einheit vorgesehen sind, und das gesamte Abdeckungselement 125 kann
angebracht oder entfernt werden.
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Sobald
ein Wafer 6B angebracht wird, ruht, wie in 9 der äußere Umfang
des Wafers 6B so auf dem isolierenden Film 27,
dass die Grenze C1 zwischen dem isolierenden Film 27 und
dem ersten Bereich 31 durch den Wafer 6B völlig verdeckt
wird, und der zweite Bereich 32 zwischen den isolierenden Filmen 26 und 27 wird
durch das Verschlusselement 9 abgedeckt, das durch das
Abdeckungselement 125 abgedeckt wird. Während der Plasmabearbeitung liegt
die obere Fläche
des Abdeckungselements 125 gegenüber dem Plasma frei, und die
Temperatur des Abdeckungselements 125 erhöht sich
durch die Wärme,
die durch das Plasma erzeugt wird.
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In
diesem Fall ist die Plasmadichte in einem Entladungsraum 2a nicht
gleichmäßig, und
sie ist in dem Abschnitt außerhalb
des Elektrodenelements 3a niedriger als in dem Innenabschnitt.
Da die Temperatur des Abdeckungselements 125 sich durch
die Wärme,
die durch das Plasma erzeugt wird, erhöht, tritt deshalb eine Temperaturdifferenz
zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Abdeckungselements 125 auf. Infolge dieser Temperaturdiffe renz,
die das Wärmeausdehnungsverhalten
des Abdeckungselements 125 betrifft, ist die thermische
Verschiebung des inneren Rings 125b größer als die des äußeren Rings 125a.
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Unter
Beachtung der Wärmeausdehnungsdifferenz,
wird zu diesem Zeitpunkt, wie zuvor beschrieben, ein Spalt G umgrenzt,
sobald der innere Ring 125b in den äußeren Ring 125a eingreift.
Sobald sich der innere Ring 125b ausdehnt, ist er deshalb
nicht an den äußeren Ring 125a gebunden,
und es tritt keine thermische Spannung auf. Selbst wenn ein integriertes
Abdeckungselement bereitgestellt wird, kann deshalb das Abdeckungselement
vor einer Beschädigung
infolge der thermischen Spannung geschützt werden, die dazu neigt
erzeugt zu werden.
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(Dritte Ausführungsform)
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13 und 15 sind
Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer dritten Ausführungsform
der Erfindung. 14 ist eine perspektivische
Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der dritten Ausführungsform.
In der dritten Ausführungsform
dient das Abdeckungselement 25 der Plasmabearbeitungsvorrichtung
in der ersten Ausführungsform
auch als Verschlusselement 9.
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In 13 weist
eine erste Elektrode 3 dieselbe Struktur auf wie die erste
Elektrode 3 in 5 für die erste Ausführungsform,
d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine Basis 20 eingepasst,
und ein äußeres Ringelement 22 wird
mit dem äußeren Rand der
Basis 20 zusammengefügt.
Eine Anbringungsfläche 3b,
welche die obere Fläche
des Elektrodenelements 3a ist, wird, in derselben Weise
wie in der ersten Ausführungsform
und der zweiten Ausführungsform,
durch die isolierenden Filme 26 und 27 in einen ersten
Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen ersten
isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden Bereich 32a aufgeteilt.
Sauglöcher 3e werden
in dem ersten Bereich 31 und dem zweiten Bereich 32 ausgebildet
(siehe 4).
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In
der dritten Ausführungsform
werden der zweite Bereich 32 und die Sauglöcher 3e,
die sich in dem zweiten Bereich 32 befinden, völlig durch
ein Abdeckungselement 225, das eine Ringform aufweist,
verdeckt, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet
wird. Um die Sauglöcher 3e abzudecken,
wird das Abdeckungselement 225 so geformt, dass seine untere
Fläche
die Anbringungsfläche 3b berührt, wenn
das Abdeckungselement 225 für die erste Elektrode 3 vorgesehen
ist.
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Das
Abdeckungselement 225 wird aus demselben keramischen Material
gefertigt wie das Abdeckungselement 25, und eine Harzschicht 33 wird
an den Abschnitt geklebt, wo der Hauptkörper des Abdeckungselements 225 den
zweiten Bereich 32 berühren
soll. Die Harzschicht 33 wird unter Verwendung eines Klebstoffs 34,
wie Epoxydharz, das hervorragende Wärmewiderstandseigenschaften
aufweist, durch das Ankleben einer Harzscheibe, wie eine Polyimid-Scheibe,
die ebenfalls hervorragende Wärmewiderstandseigenschaften
aufweist, an das Abdeckungselement 225 bereitgestellt.
In 14 wird der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 225,
an das die Harzschicht 33 geklebt wird, umgedreht wird.
Das heißt,
die Harzschicht 33 wird an der Position ausgebildet, an
der die untere Fläche
des keramischen Hauptkörpers
des Abdeckungselements 225 den zweiten Bereich 32 berührt.
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In 15 wird
der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 225 angebracht
ist, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird.
Insbesondere um das Abdeckungselement 225 zu befestigen,
wird der äußere dicke
Abschnitt des Abdeckungselements 225 in einen Stufenabschnitt eingepasst,
der durch den isolierenden Film 26 und die obere Fläche des äußeren Ringelements 22 ausgebildet
wird. Die gesamte innere Fläche
des Abdeckungselements 225, wo die Harzschicht 33 ausgebildet
wird, berührt
die Anbrin gungsfläche 3b und verdeckt
den zweiten Bereich 32 und alle Sauglöcher 3e, die darin
ausgebildet werden, völlig.
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Das
heißt,
in der dritten Ausführungsform
ist das Abdeckungselement 225 von der Anbringungsfläche 3b lösbar und
weist eine Ringform auf, so dass es, wenn es angebracht ist, engen
Kontakt mit der Oberfläche
des zweiten Bereichs 32 haben kann und den zweiten Bereich 32 und
alle Sauglöcher 3e,
die darin ausgebildet werden, völlig
verdeckt. Bei dieser Anordnung muss ein Verschlusselement für das Abdecken
der Sauglöcher 3e in
dem zweiten Bereich 32 nicht getrennt angefertigt werden,
und es wird befestigt oder entfernt während eine Gestellaustauschbearbeitung
durchgeführt
wird. Als ein Ergebnis können die
Kosten und die Arbeit, die für
das Durchführen der
Gestellaustauschbearbeitung notwendig ist, verringert werden.
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(Vierte Ausführungsform)
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16 und 18 sind
Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine
perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach der vierten Ausführungsform.
In der vierten Ausführungsform
wird das Abdeckungselement 225 der Plasmabearbeitungsvorrichtung
in der dritten Ausführungsform
in zwei Ringe aufgeteilt, einen inneren Ring und einen äußeren Ring.
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In 16 weist
eine erste Elektrode 3 denselben Aufbau auf wie die erste
Elektrode 3 in 5 für die erste Ausführungsform,
d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine Basis 20 eingepasst,
und ein äußeres Ringelement 22 wird
mit dem äußeren Rand der
Basis 20 zusammengefügt.
Eine Anbringungsfläche 3b,
welche die obere Fläche
des Elektrodenelements 3a ist wird, in derselben Weise
wie für
die erste und die dritte Ausführungsform,
durch die isolierenden Filme 26 und 27 in einen
ersten Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen
ersten isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden
Bereich 32a aufgeteilt (siehe 4)
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In
der vierten Ausführungsform
werden, wie in der dritten Ausführungsform,
der zweite Bereich 32 und die Sauglöcher 3e, die sich
in dem zweiten Bereich 32 befinden, völlig durch ein Abdeckungselement 325 verdeckt,
wenn ein Wafer 6B für
die Plasmabearbeitung verwendet wird. Das Abdeckungselement 325 in
dieser Ausführungsform
wird erzielt, indem das Abdeckungselement 225 in der dritten
Ausführungsform
in zwei ringförmige
Elemente aufgeteilt, die aus demselben keramischen Material gefertigt
werden wie das Abdeckungselement 225, d. h., einen äußeren Ring 125a und
einen inneren Ring 125b. Eine Harzschicht 33 wird
durch einen Klebstoff 34 an die untere Fläche des
inneren Rings 125b geklebt.
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Wie
in 16 und 17 gezeigt,
ist ein Stufenabschnitt 325e für den inneren Ring 325b vorgesehen,
um mit einem inneren Rand 325i des äußeren Rings 325a im
Eingriff zu stehen. Sobald der äußere Rand 325e in
den Stufenabschnitt 325i eingreift, kann das Abdeckungselement 325,
das dieselbe äußere Form
aufweist wie das Abdeckungselement 225 in der dritten Ausführungsform,
erzielt werden. Wie in der zweiten Ausführungsform, ist in dieser Ausführungsform
der Außendurchmesser
bei dem äußeren Randes 325e kleiner
als der Innendurchmesser bei dem Stufenabschnitts 325i,
und zwar um einen Abstand, der durch einen vorbestimmten Spalt G
repräsentiert
wird, der unter Beachtung des Wärmeausdehnungskoeffizienten
des inneren Rings 325b während der Plasmabearbeitung
berechnet wird.
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In 18 wird
der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 325 befestigt
wird, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet
wird. Insbesondere um den äußeren Ring 325a zu
befestigen, wird der äußere dicke
Abschnitt an den Stufenabschnitt angepasst, der durch die oberer
Fläche
des äußeren Ringelements 22 und
den isolierenden Film 26 ausgebildet wird. Eine untere
Abdeckungsfläche des
Abdeckungselements 325, auf der die Harzschicht 33 ausgebildet
wird, berührt
die Anbringungsfläche 3b,
während
sie den gesamten zweiten Bereich 32 und alle Sauglöcher 3e,
die sich dann befinden, verdeckt.
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Da
der innere Ring 325b sich von dem oberen Abschnitt des äußeren Rings 325a nach
innen erstreckt, um die Anbringungsfläche 3b abzudecken, ist
der äußere Ring 325a dick,
während
der innere Ring 325b um die Höhendifferenz des Stufenabschnitts
des isolierenden Films 26 dünner ist. Das heißt, das
Abdeckungselement 325 wird aus dem dicken äußeren Ring 325a und
dem dünnen
inneren Ring 325b, der in den äußeren Ring 325a eingreift, sowie
der Harzschicht 33 für
das Abdecken der Sauglöcher 3e ausgebildet,
und es wird an der unteren Fläche
des inneren Rings 325b so positioniert, dass es den zweiten
Bereich 32 berührt.
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Da
das Abdeckungselement 325, wie in der zweiten Ausführungsform,
in die inneren und äußeren Segmente
aufgeteilt wird, kann der oben beschriebene fehlerhafte Betrieb
auftreten, d. h., der innere Ring 325b kann entfernt werden
während
der äußere Ring 325a nicht
entfernt werden kann. Um diesen fehlerhaften Betrieb zu vermeiden,
ist eine besondere (nicht gezeigte) Sperrvorrichtung für den äußeren Ring 325a vorgesehen,
so dass der äußere Ring 325a und
der innere Ring 325b sich ständig im Eingriff befinden und
als eine einzelne Einheit vorgesehen sind, und das gesamte Abdeckungselement 325 kann
angebracht oder entfernt werden.
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Wie
in den vorherigen Ausführungsformen, liegt
während
der Plasmabearbeitung die obere Fläche des Abdeckungselements 325 gegenüber dem Plasma
frei, und die Temperatur des Abdeckungselements 325 erhöht sich
durch die Wärme,
die durch das Plasma erzeugt wird. Da zu diesem Zeitpunkt die Plasmadichte
in einem Entladungsraum 2a nicht gleichmäßig ist,
tritt eine Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des
Abdeckungselements 325 auf. Unter Beachtung der Wärmeausdehnungsdifferenz
zwischen dem äußeren Ring 325a und
dem inneren Ring 325b, wird jedoch, wie in der zweiten
Ausführungsform,
ein Spalt G bei dem Abschnitt umgrenzt, wo der innere Ring 325b in den äußeren Ring 325a eingreift.
Sobald sich der innere Ring 325b ausdehnt, ist er deshalb
nicht an den äußeren Ring 325a gebunden,
und es tritt keine thermische Spannung auf. Selbst wenn ein integriertes Abdeckungselement
bereitgestellt wird, kann deshalb das Abdeckungselement vor einer
Beschädigung
infolge der thermischen Spannung geschützt werden, die dazu neigt
erzeugt zu werden.
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(Fünfte Ausführungsform)
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19 ist
eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung
nach einer fünften
Ausführungsform
der Erfindung. Während
in den Ausführungsformen
eins bis vier große
und kleine Wafer 6A und 6B verwendet werden, ist
die vorliegende Erfindung nicht auf diese zwei beschränkt, und
es können
weitere Wafer unterschiedlicher Größe verwendet werden. Sobald
auch ein Wafer 6C bearbeitet werden soll, der kleiner ist als
ein Wafer 6B, wird zum Beispiel, wie in 19 gezeigt,
ein isolierender Bereich, der mit einem isolierenden Film 28,
der wie die isolierenden Filme 26 und 27 ist,
abgedeckt wird, zusätzlich
an einer Anbringungsfläche 3b an
einer Stelle positioniert, die dem Außenumfang des Wafers 6C entspricht.
Ferner wird ein Abdeckungselement 250 in Übereinstimmung
mit der Größe des Wafers 6C angefertigt.
In diesem Fall ist der Wafer 6C, ebenso wie der Wafer 6B,
kleiner als der Wafer 6A.
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Das
Abdeckungselement 250 kann, wie die Abdeckungselemente 25 und 225 in
der ersten und der dritten Ausführungsform,
als eine einzelne Einheit bereitgestellt werden, oder er kann, wie
die Abdeckungselemente 125 und 325 in zweiten
und der vierten Ausführungsform,
in zwei Segmente aufgeteilt werden. Wenn das Abdeckungselement,
das verwendet wird, eines ist wie die Abdeckungselemente 25 oder 125 in
der ersten und der zweiten Ausführungsform,
auf dessen unterer Fläche
keine Harzschicht abgeschieden wird, wird in Übereinstimmung mit der Größe des Wafers 6C ein
Verschlusselement 90 angefertigt. Wenn aber das Abdeckungselement, das
verwendet wird, eines ist wie die Abdeckungsele mente 225 oder 325 in
der dritten und der vierten Ausführungsform,
auf dessen unterer Fläche
eine Harzschicht 33 abgeschieden wird, ist, wie oben beschrieben,
kein Verschlusselement erforderlich.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Nach
der vorliegenden Erfindung kann eine einzelne Plasmabearbeitungsvorrichtung
eine Vielzahl von Wafern unterschiedlicher Größe leicht und kostengünstig bearbeiten.
Deshalb kann die vorliegende Erfindung wirkungsvoll für eine Plasmabearbeitungsvorrichtung
verwendet werden, die für
die Durchführung
einer Wafer-Ätzbearbeitung
unter Verwendung eines Plasmas vorgesehen ist.