DE68924359T2 - Ätzgerät. - Google Patents
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ätzvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Vorrichtung.
- Die FR-A-25 59 953 offenbart eine Ätzvorrichtung zum reaktiven Ionenätzen oder anderer Behandlungen dieses Typs, bei der eine Elektrodenstruktur mit Kühldurchgängen versehen ist. Ein gasförmiges Kühlmedium wird durch Durchgänge in der Elektrodenstruktur geleitet, um ringförmige Kanäle zu erreichen, die zwischen einem Halbleiter-Wafer und der oberen Oberfläche der Elektrode definiert sind.
- Aus dem deutschen Textbuch "Grundlagen der Schweißtechnik - Energiequellen und Einrichtungen" (The Fundamentals of Welding Technology - Energy Sources and Devices), veröffentlicht durch den Veb Verlag Technik Berlin, 1988, wird ein Verfahren zur Zuführung von Gas und einem Kühlwasser an einem Plasmabrenner beschrieben. Durch einen Energieverlust in dem Plasmabrenner erwärmtes Kühlwasser wird in einen Wärmetauscher gepumpt und durch einen Luftfluß gekühlt. Ein Temperatursensor und ein Stromsensor steuern die Brennerkühlung und erzeugen eine Unterbrechung des Plasmaflusses für den Fall eines Ausfalls.
- Eine Plasmaätzvorrichtung, die Reaktionskomponenten im Gasplasma verwendet, hat kürzlich auf eine Einrichtung zum Ätzen auf verschiedene Arten von Dünnfilmen Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Diese Ätzvorrichtung kann den komplizierten Herstellungsprozeß von Halbleiterelementen vereinfachen und automatisieren. Ferner kann sie Halbleiterelemente mit Mikromustern mit einer hohen Genauigkeit erzeugen.
- Gemäß dieser Ätzvorrichtung befindet sich eine aus Aluminium hergestellte Blockelektrode an dem unteren Abschnitt eines luftdichten Behälters, der mit einer Vakuumeinrichtung in Verbindung steht. Eine andere Blockelektrode, die aus Aluminium hergestellt und mit einer aus amorphem Kohlenstoff hergestellten Elektrode versehen ist, befindet sich über der unteren Blockelektrode in dem luftdichten Behälter. Eine RF- Energiequelle ist mit der aus amorphem Kohlenstoff hergestellten Elektrode und der aus Aluminium hergestellten oberen Blockelektrode verbunden. Ein zu behandelndes Substrat, d.h. ein Halbleiter-Wafer, ist auf der unteren aus Aluminium hergestellten Blockelektrode angebracht. Energie wird an die RF-Energiequelle und an die Elektroden angelegt, während ein gewünschtes Verarbeitungsgas zwischen die obere und untere Blockelektrode gleichzeitig zugeführt wird. Das Verarbeitungsgas wird somit durch die angelegte elektrische Energie in ein Plasma verwandelt. Die Oberfläche des Halbleiter-Wafers wird durch das Verarbeitungsgas, das in ein Plasma geändert worden ist, geätzt.
- Im Fall der voranstehend erwähnten Plasma-Ätzvorrichtung wird allerdings eine elektrische Energie an die Elektroden zur Veränderung des Verarbeitungsgases in ein Plasma angelegt. Der Halbleiter-Wafer wird durch eine Energie erwärmt, die zu der Zeit erzeugt wird, wenn das Verarbeitungsgas in ein Plasma verändert wird. Die Fotolackschicht auf dem Halbleiter-Wafer wird durch diese Wärme beschädigt. Es ist deshalb erforderlich, daß der Halbleiter-Wafer gekühlt wird, während er geätzt wird.
- Die vorläufig geöffnete japanische Patentanmeldung SHO 61- 206225 offenbart beispielsweise eine Technik zum Kühlen des Halbleiter-Wafers und dergleichen. Gemäß dieser Technik wird der Halbleiter-Wafer auf der Elektrode angebracht, während er entlang seines Umfangsrandes gedrückt wird. Ein Kühlgas wird zwischen den Halbleiter-Wafer und die Elektrode zugeführt, so daß es sich von der Mitte des Wafers an seinen Umfang verteilt, um so den Halbleiter-Wafer zu kühlen. Das Kühlgas wird in dieser Weise nur an die Unterseite des Halbleiter- Wafers geführt, so daß es sich von der Mitte des Wafers an seinen Umfang verteilt. Deshalb ist der Druck und die Flußrate des Kühlgases an unterschiedlichen Positionen auf der Unterseite des Halbleiter-Wafers unterschiedlich. Der Halbleiter-Wafer wird somit manchmal von der Elektrode abgehoben, so daß seine Fläche, die mit der Elektrode in Kontakt steht, kleiner gemacht wird. Dies macht es unmöglich, eine gleichmäßige Ätzung auf die gesamte Oberfläche des Halbleiter-Wafers anzuwenden.
- In der herkömmlichen Plasma-Ätzvorrichtung wird eine elektrische Energie an beide Blockelektroden angelegt. Die obere Blockelektrode wird auf 150 - 180ºC in diesem Fall erwärmt. Die aus amorphem Kohlenstoff hergestellte Elektrode und die mit dieser aus amorphem Kohlenstoff hergestellten Elektrode versehene obere Blockelektrode werden durch die Wärme ausgedehnt. Amorpher Kohlenstoff unterscheidet sich von Aluminium hinsichtlich des thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Dies versursacht Sprünge an der aus amorphen Kohlenstoff hergestellten Elektrode.
- Die japanische Patentveröffentlichung SHO 62-48758 offenbart eine Technik zum Kühlen der Elektroden zur Beseitigung des voranstehend erwähnten Nachteils. Gemäß dieser Technik wird elektrische Energie an die Blockelektroden zugeführt, während die aus amorphem Kohlenstoff hergestellte Elektrode gekühlt wird. Dies verhindert, daß Sprünge in der Elektrode auftreten. Wenn elektrische Energie an die Blockelektroden zugeführt wird, während die Elektrode nicht gekühlt wird, werden jedoch Sprünge in der aus amorphem Kohlenstoff hergestellten Elektrode aufgrund einer thermischen Ausdehnung verursacht.
- Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
- - eine Ätzvorrichtung bereitzustellen, die eine gleichmäßige Ätzung auf eine zu verarbeitende Materie durch Steuern des Drucks und der Flußrate eines Kühlgases anwenden kann.
- Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin,
- - eine Ätzvorrichtung bereitzustellen, die verhindern kann, daß durch eine thermische Ausdehnung Sprünge der Elektrode verursacht werden, um ihre Haltbarkeit zu vergrößern.
- Gemäß eine Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Ätzvorrichtung vorgesehen, umfassend: eine in einem Vakuumbehälter angeordnete untere Elektrode zum Haltern eines zu verarbeitenden Substrats;
- eine obere Elektrode, die angeordnet ist, so daß sie auf die untere Elektrode zugekehrt ist; eine Energieversorgung, die zur Anwendung einer Hochfrequenzspannung zwischen den unteren und oberen Elektroden zum Erzeugen eines Plasmas dient; eine an der oberen Elektrode angebrachte Blockelektrode; eine Kühlmittel-Versorgungseinrichtung zum Zuführen eines Kühlkmittels an die Ummantelung der Blockelektrode; eine Einrichtung, die angeordnet ist, um die Flußrate des zugeführten Kühlmittels aufgrund einer Temperaturänderung davon zu steuern, um den Betrag einer Deformation einer oberen Elektrode zu verringern; eine Gasversorgungseinrichtung zur Zuführung eines Gases an einen zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat gebildeten Freiraum; einen Drucksensor, der in einem Durchgang der Gasversorgungseinrichtung angebracht ist, zum Detektieren des Drucks des zugeführten Gases; einen Flußraten-Einsteller, der in dem Durchgang der Gasversorgungseinrichtung angebracht ist, zum Steuern des Gaszuführungsbetrags; eine Steuereinrichtung zum Steuern des Flußrateneinstellers; eine Vakuumeinrichtung zum Ausgeben des an dem Freiraum zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat gelieferten Gases nach außen durch einen Überbrückungs-Durchgang; ein in dem Überbrückungs-Durchgang angebrachtes Steuerventil und eine Drucksteuereinrichtung, die zum Steuern des Steuerventils auf der Grundlage des durch den Druckdetektor detektierten Drucks dient, um so die Flußrate und den Druck des von der Gasversorgungseinrichtung an den Freiraum zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat gelieferten Gases zu steuern, wobei das zugeführte Gas durch den Überbrückungsdurchgang teilweise nach außen abgegeben werden kann, während Gas in einer Überschußmenge an den Freiraum zwischen die untere Elektrode und das Substrat geliefert werden kann.
- Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Ätzvorrichtung mit einer oberen Elektrode, einer unteren Elektrode und einer an der oberen Elektrode angebrachten Blockelektrode vorgesehen, umfassend die folgenden Schritte: Anordnen eines zu verarbeitenden Substrats über der unteren Elektrode, die angeordnet ist, so daß sie auf die obere Elektrode innerhalb eines Vakuumbehälters zugekehrt ist, um einen Freiraum zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat zu bilden; Zuführen eines Kühlgases an den zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat gebildeten Freiraum; Zuführung eines Kühlmittels in die Blockelektrode; Detektieren eines Drucks des Kühlgases; Steuern einer Flußrate und eines Zuführungsdrucks des Kühlgases an den Freiraum durch Abgeben eines Teils des zugeführten Kühlgases nach außen in Abhängigkeit von dem detektierten Druck des Kühlgases; Zuführen eines Verarbeitungsgases in den Vakuumbehälter, während eine Hochfrequenzspannung zwischen die oberen und unteren Elektroden zur Erzeugung eines Plasmas angelegt wird; Detektieren einer Temperaturänderung des Kühlmittels, wenn das Plasma erzeugt wird; Steuern einer Flußrate des Kühlmittels auf der Grundlage der detektierten Temperaturänderung, um den Betrag einer thermischen Deformation der oberen Elektrode zu verkleinern; und Steuern der Temperatur der Blockelektrode gemäß der Temperaturänderung in dem Kühlmittel.
- Diese Erfindung läßt sich aus der folgenden eingehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verstehen. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig.1 eine Querschnittansicht, die ein Beispiel einer Ätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
- Fig. 2A, 2B und 2C Graphen, die zeigen, wie sich die Oberflächentemperatur des Halbleiter-Wafers ändert, wenn die Flußrate und der Druck des Kühlgases in der in Fig.1 gezeigten Ätzvorrichtung geändert werden; und
- Fig. 3 ein System zum Steuern der Flußrate und des Drucks des Kühlgases in der in Fig. 1 gezeigten Ätzvorrichtung; und
- Fig. 4A und 5A Positionen von denjenigen Löchern, durch die das Kühlgas in die in Fig. 1 gezeigte Ätzvorrichtung zugeführt wird; und
- Fig. 4B und 5B Graphen, die den Zusammenhang zwischen einer Wafer-Temperatur und einem Klemmansteuerungsdruck zeigen; und
- Fig. 6 eine Anordnung der Einrichtungen zum Stoppen der Erzeugung eines Plasmas.
- Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben.
- Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel der Ätzvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
- Eine Blockelektrode 4, die durch ein Hebesystem 2 angehoben werden kann, befindet sich an einem oberen Abschntit eines Reatkionsbehälters 1, der aus einem leitenden Material hergestellt ist, beispielsweise Aluminium und der eine mit eloxiertem Aluminium verarbeitete Oberfläche aufweist. Ein Hebesystem 2 umfaßt einen Luftzylinder, eine Kugelschraube und Verbindungsstab 3 und ein Behälter 1 ist luftdicht hergestellt. Eine Blockelektrode 4 ist aus einem leitenden Material hergestellt, beispielsweise Aluminium, und ihre Oberfläche ist mit eloxiertem Aluminium verarbeitet. Eine Blockelektrode 4 besitzt eine Kühleinrichtung, die einen Durchgang oder Kanal 5 umfaßt, der durch die Blockelektrode 4 verläuft. Ein Durchgang 5 ist mit einer (nicht dargestellten) Kühleinrichtung verbunden, die sich außerhalb des Reaktionsbehälters 1 befindet, durch Rohre 6 und Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, das eine bestimmte Temperatur aufweist, wird durch Rohre 6 und den Durchgang 5 zirkuliert. Die Kühleinrichtung verwendet eine Flüssigkeit als ihr Kühlmediun, aber sie kann eine Gebläsekühlungseinrichtung sein, die gekühlte Luft zirkuliert.
- Eine obere Elektrode 7, die beispielsweise aus amorphem Kohlenstoff hergestellt ist, befindet sich unter der Blockelektrode 4 und ist elektrisch mit der letzteren verbunden. Zwischen der oberen Elektrode 7 und der Blockelektrode 4 ist ein geringer Freiraum 8 gebildet und ein Gaszuführungsrohr 9 steht mit diesem Zwischenraum 8 in Verbindung. Ein Reaktionsgas, beispielsweise Argon oder Freon, wird von einer (nicht dargestellten) Gaszuführungsquelle, die sich außerhalb des Reaktionsbehälters 1 befindet, in den Zwischenraum 8 durch das Gaszuführungsrohr 9 zugeführt. Eine obere Elektrode 7 ist mit mehreren Löchern 10 versehen, die den Fluß des Reaktionsgases in den Zwischenraum 8 in den Innenraum des Reaktionsbehälters 1 durch die obere Elektrode 7 ermöglichen. Ein Isolationsring 11 umschließt die obere und die Blockelektrode 7 und 4. Ein Abdichtungsring 12 verläuft von der Unterseite des Isolationsrings 11 an den Umfangsrand der Unterseite der oberen Elektrode 7. Ein Abdichtungsring 12 ist aus einem isolierenden Material, beispielsweise Äthylen- Tetrafluorid-Harz in solcher Weise hergestellt, daß ein Plasma erzeugt werden kann, so daß es im wesentlichen den gleichen Radius wie derjenige eines zu ätzenden Substrats oder Halbleiter-Wafers aufweist.
- Ein Halbleiter-Wafer 13 ist auf der Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 angebracht, die der oberen Elektrode 7 gegenüberliegt. Die untere Blockelektrode 14 ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt, wobei ihre Oberläche mit einem eloxierten Aluminium verarbeitet und flach hergestellt ist. Die obere Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 ist gekrümmt (R) oder in einer konvexen Form, wobei sie sich von ihrem Oberteil nach unten an ihren Umfangsrand neigt. Diese gekrümmte Oberfläche (R) ist wünschenswert, um eine sogenannte Kurve mit gleichförmiger Last zu bilden. Eine gleichförmige Ätzung wird durch diese gekrümmte Oberfläche erzielt. Mit anderen Worten steht die Rückseite des Halbleiter-Wafers 13 vollständig mit der Elektrode 14 in Kontakt. Ein Klemmring 15 ist entlang des Randes der unteren Blockelektrode 14 angeordnet. Er ist so bemessen, daß er den Umfangsrandabschnitt des Halbleiter- Wafers 13 mit der konvexen Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 kontaktiert. Er ist beispielsweise aus Aluminium hergestellt, wobei seine Oberfläche mit eloxiertem Aluminium verarbeitet und mit Alumina (Alaunerde) beschichtet ist. Durch ein (nicht dargestelltes) Hebesystem wird er angehoben und abgesenkt, um den Halbleiter-Wafer 13 auf die untere Blockelektrode 14 mit einem bestimmten Druck zu drücken.
- Die untere Blockelektrode 14 ist mit vier Durchlöchern 16 versehen, die beispielsweise vertikal durch die Elektrode 14 verlaufen. Ein Hebestift 17 ist in jedem der Durchlöcher 16 untergebracht. Vier Hebestifte 17 werden frei angehoben und abgesenkt zusammen mit einer Platte 18, von der Hebestifte 17 aufgerichtet sind und die durch das Hebesystem 19 angetrieben wird. Wenn das Hebesystem 19 nicht angetrieben wird, wird die Platte 18 durch eine Spiralfeder 20 nach unten gedrückt. Der Oberteil jeder der Hebestifte 17 wird unter der unteren Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 gehalten. Ein Kühlgasflußrohr 21 ist mit den Durchlöchern 16 verbunden. Es steht ebenfalls mit mehreren oder 16 Öffnungen 22 in Verbindung, die auf demjenigen Abschnitt der oberen Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 angeordnet sind, der dem Umfangsrandabschnitt des Halbleiter-Wafers 13 entspricht. Ein Kühlgas-Einleitungsrohr 23, das mit einer Kühlgas- Versorgungsquelle (nicht gezeigt) verbunden ist, befindet sich unter einem Reaktionsbehälter 1, um ein Kühlgas, beispielsweise gekühltes Heliumgas, an die Unterseite des Halbleiter-Wafers 13 durch die Öffnungen 22 und die Durchlöcher 16 zuzuführen.
- Wenn an die untere Blockelektrode 14 elektrische Energie angelegt wird, wird die Elektrode 14 ähnlich wie im Fall der oberen Elektrode 7 erwärmt. Ein Kühlsystem oder ein Durchgang 24 ist somit vorgesehen, der die Unterseite der unterne Blockelektrode 14 kontaktiert. Rohre 25, die mit dem Durchgang 24 verbunden sind, stehen z.B. mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung (nicht gezeigt) in Verbindung, um Kühlflüssigkeit oder Wasser durch die Rohre 25 und den Durchgang 24 zu zirkulieren. Die untere Blockelektrode 14 kann durch ein Gebläsekühlsystem, eine natürliches Luftkühlsystem oder ein elektrisches Kühlsystem gekühlt werden, wie voranstehend für die obere Elektrode 7 erwähnt. Die untere Blockelektrode und die obere Blockelektrode 14 und 7 sind elektrisch mit einer RF-Energiequelle 26 verbunden.
- Ein mit einem Auslaßloch 27 versehener Auslaßring 28 ist zwischen der Seite der unteren Blockelektrode 14 und der inneren Fläche des Reaktionsbehälters 1 angebracht. Ein Auslaßrohr 29, welches sich von einer Seite des Reaktionsbehälters 1 unter den Auslaßring 28 erstreckt, ist mit einer Auslaß- oder Auspuffeinerichtung (nicht gezeigt) verbunden, um Gas von dem Inneren des Reaktionsbehälters 1 auszustoßen.
- Die Ätzvorrichtung 30 besitzt den voranstehend beschriebenen Aufbau.
- Ein zu verarbeitendes Substrat oder ein Halbleiter-Wafer 13 wird durch einen (nicht dargestellten) Sperraum von einer Wafer-Kassette oder einem Transportsystem (nicht gezeigt) in den Reaktionsbehälter 1 transportiert. Dieser Transport des Halbleiter-Wafers 13 wird gemäß einem vorgegebenen Programm durchgeführt. Der Halbleiter-Wafer 13 wird in einer höheren Position als die Position der Elektrode 14 aufgenommen, durch Hebestifte 17, die höher als die obere Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 durch ein Hebesystem 19 durch die Durchlöcher 16 angehoben worden sind. Wenn die Anhebestifte 17 abgesenkt werden (oder wenn die Elektrode 14 nach oben bewegt wird) wird der Halbleiter-Wafer 13 mit der unteren Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 kontaktiert. Der Halbleiter-Wafer 13 wird gegen die untere Blockelektrode 14 durch den Klemmring 15 an den Umfangsrandabschhnitt davon gedrückt und der Halbleiter-Wafer 13 wird entlang der Elektrode 14 gehalten. Die obere Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 ist gekrümmt (R) oder in einer konvexen Form. Selbst wenn eine Wölbung oder Biegung des Halbleiter- Wafers 13 in dem voranstehenden Prozeß verursacht wird, kann er deshalb zuverlässig mit der oberen Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 kontaktiert werden. Der Reaktions-Behälter 1 ist luftdicht hergestellt und besitzt ein Vakuum auf ein gewünschtes Ausmaß. Dieser Prozeß einer Herstellung eines Vakuums für den Reaktions-Behälter 1 kann vorher ausgeführt werden, unter Verwendung einer Hilfskammer, zu der Zeit, wenn der Halbleiter-Wafer 13 in den Reaktions-Behälter 1 transportiert wird. Infolgedessen wird die gesamte Rückseiten-Oberfläche des Halbleiter-Wafers 13 gleichmäßig mit der Elektroden-14-Oberfläche kontaktiert.
- Die Blockelektrode 4 wird dann abgesenkt durch ein Hebesystem 2 durch einen Verbindungsstab 3 zum Halten der oberen Elektrode 7 und der unteren Blockelektrode 14 getrennt voneinander in einen gewünschten Abstand oder mehreren Millimetern, um beispielsweise ein Plasma zu erzeugen. Das Reaktionsgas, beispielsweise Freongas oder Argongas, wird von der Gasversorgungsquelle (nicht gezeigt) durch ein Gaszuführungsrohr 9 in den Raum 8 zugeführt. Das in den Raum 8 zugeführte Reaktionsgas fließt an die Oberfläche des Halbleiter-Wafers 13 durch mehrere Löcher 10 in der oberen Elektrode 7. Eine elektrischer Hochfrequenzstrom wird gleichzeitig von einer RF-Energiequelle 26 an die obere Elektrode 7 und die untere Blockelektrode 14 angelegt, um das Reaktionsgas in ein Plasma zu verwandeln. Der Halbleiter- Wafer 13 wird durch dieses Plasma des Reaktions-Gases geätzt. Die obere Elektrode 7 und die untere Blockelektrode 14 werden durch den angelegten elektrischen Hochfrequenzstrom erwärmt. Wenn die obere Elektrode 7 erwärmt wird, erfährt sie eine thermische Ausdehnung. Die obere Elektrode 7 ist aus amorphem Kohlenstoff hergestellt, während die mit dieser oberen Elektrode 7 kontaktierte Blockelektrode aus Aluminium hergestellt wird. Deshalb besitzen sie einen unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zueinander und ein Sprung wird in einer dieser Elektroden 7 und 4 verursacht. Um zu verhindern, daß Sprünge in der oberen Elektrode 7 verursacht werden, ermöglicht die Kühleinrichtung (nicht gezeigt), daß Kühlwasser in die Blockelektrode 4 durch Rohre 6 und den Durchgang 5 fließt, um die obere Elektrode 7 indirekt zu kühlen.
- Wenn die untere Blockelektrode 14 erwärmt wird, wird auch die Temperatur des Halbleiter-Wafers 13 erhöht. Dies kann bewirken, daß das Fotolackmuster auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 13 beschädigt wird. In ähnlicher Weise wie für den Fall der oberen Elektrode 7 wird Kühlwasser oder dergleichen von der Kühleinrichtung (nicht dargestellt) in die untere Blockelektrode 14 durch Rohre 25 und den Durchgang 24 geliefert. Dieses Kühlwasser wird so gesteuert, daß es eine Tempertur von 20 - 80ºC aufweist, um so zu ermöglichen, daß der Halbleiter-Wafer 13 bei einer bestimmten Temperatur verarbeitet wird. Der Halbleiter-Wafer 13 wird ebenfalls durch die thermische Energie des Plasmas erwärmt. Der Halbleiter-Wafer 13 wird deshalb in solcher Weise gekühlt, daß ein Kühlgas, beispielsweise Heliumgas, von der Kühlgas- Versorgungsquelle (nicht dargestellt) an die Unterseite des Halbleiter-Wafers 13 durch das Gas-Einleitungsrohr 23, das Gasflußrohr 21, mehrere oder sechzehn Öffnungen 22 entlang des Umfangsrands der unteren Blockelektrode 14 und vier Durchlöcher 16 in der Mitte der Elektrode 14 zugeführt wird. Öffnungen 22 und Durchlöcher 16 werden dabei durch den Halbleiter-Wafer 13 geschlossen, aber ein kleiner Freiraum wird zwischen dem Halbleiter-Wafer 13 und der oberen Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 gelassen. Ein Heliumgas wird in diesen Freiraum zugeführt, um den Halbleiter-Wafer 13 zu kühlen.
- Die Fig. 2A, 2B und 2C sind dafür vorgesehen, um optimale Werte für den Druck und die Flußrate des Heliumgases zu erzielen. Es wurde angenommen, daß der Vakuumgrad des Reaktions-Behälters 1 320 Pa (2,4 Torr) war, der Ausgang der RF-Energiequelle 26 500 W war, die Flußrate des Freongases, das als das Reaktionsgas diente, 80 cc/min war und die Flußrate des Argongases 500 cc/min war. Die Flußrate des Heliumgases, das als das Kühlgas diente, wurde von 3 cc/min (Fig. 2A) auf 5 cc/min (Fig. 2B) und auf 8 cc/min (Fig. 2C) geändert. Die Temperatur wurde in der Mitte C und an zwei anderen Punkten E&sub1; und E&sub2; in dem Umfangsrandabschnitt des Halbleiter-Wafers 13 gemessen. Wie in Fig. 2B gezeigt, wurde die Temperatur an den Punkten C, E&sub1; und E&sub2; auf dem Halbleiter-Wafer 13 gleich, als die Flußrate des Heliumgases 5 cc/min und der Druck davon 1000 Pa (7,5 Torr) war. Es läßt sich deshalb erkennen, daß eine gleichmäßige Ätzung auf die Oberfläche des Halbleiter-Wafers 13 angewendet werden kann, wenn die Flußrate und der Druck des Heliumgases diese Werte besitzen.
- Fig. 3 zeigt ein Beispiel des Steuersystems für das Kühlgas und das Heliumgas. Die Flußrate des Heliumgases wird auf einen gewünschten Wert durch eine Flußraten-Einstell- Steuereinrichtung 31 eingestellt und ein Flußraten-Einsteller 32 zugeordnet der Flußraten-Einstell-Steuereinrichtung 31 stellt dann automatisch das Heliumgas, das von der Gaszuführungsquelle 33 geliefert wird, so ein, daß es diesen gewünschten Wert der Flußrate aufweist. Das Heliumgas, dessen Flußrate eingestellt worden ist, wird an die Unterseite des Halbleiter-Wafers 13 durch das Ventil 35, das durch ein Solenoid 34a geöffnet und geschlossen wird, ein Rohr 36 und das Gas-Einleitungsrohr 23 in der unteren Blockelektrode 14 zugeführt. Eine Drucküberwachungseinrichtung oder Manometer 37 zum Erfassen des Drucks des fließenden Heliumgases ist an dem Rohr 36 angebracht. Eine erfaßte Druckinformation wird der Druck-Steuereinrichtung 38 eingegeben. Diese Druck- Steuereinrichtung 38 schließt und öffnet ein Steuerventil 39 im Ansprechen auf die eingegebene Druck-Information. Ein Steuerventil 39 ist auf einem Rohr 41 verbunden mit einer Vakuumeinrichtung 40 und ist mit einem Rohr 36 durch ein Ventil 42 verbunden, das zusammen mit dem Ventil 35 durch das Solenoid 35a angesteuert wird. Wenn dieses Steuerventil 39 angesteuert wird, kann Heliumgas so eingestellt werden, daß es den gewünschten Druck aufweist.
- Das Rohr 43 zum Herstellen des gleichen Drucks an der Unterseite des Halbleiter-Wafers 13 und im Reaktions-Behälter 1, nachdem der Halbleiter-Wafer 13 verarbeitet ist, ist zwischen dem Reaktions-Behälter 1 und dem Rohr 36 angeordnet. Ein Ventil 44, das durch das Solenoid 34b angesteuert wird, befindet sich auf dem Rohr 43 und es wird geöffnet, wenn der Druck gleich zu der Unterseite des Halbleiter-Wafers 13 und in dem Reaktions-Behätler 1 gemacht werden soll. Wenn das Ventil 44 geöffnet wird, werden die Solenoide 34a und 34b invertiert, um die Zuführung von Heliumgas zu stoppen, während sie einen Druck an der Unterseite des Halbleiter- Wafers 13 und in dem Reaktions-Behälter 1 gleich machen.
- Die Gleichförmigkeit einer Ätzung kann verbessert werden, wenn der Druck und die Flußrate eines an die Unterseite eines Halbleiter-Wafers 13 zugeführten Kühlgases, wie voranstehend beschrieben, gesteuert wird.
- Diese Gleichförmigkeit einer Ätzung wird durch die Kraft eines Klemmrings 15 beeinflußt, mit dem der Halbleiter-Wafer 13 an dem Umfangsrandabschnitt davon gedrückt wird und auch durch die Position der Öffnungen 22 auf der Oberfläche der unteren Blockelektrode 14. Wenn vier Öffnungen 22 in der Mitte der Oberfläche der unteren Blockelektrode 14 angeordnet sind, wie in Fig. 4A gezeigt, dann ist die Charakteristik des Halbleiter-Wafers 13, wie in Fig. 4B gezeigt. Wenn vier Öffnungen 22 an der Mitte der unteren Blockelektrode 14 und andere sechzehn Öffnungen 22 an dem Umfangsrandabschnitt davon angeordnet sind, wie in Fig. 5A gezeigt, dann ist die Charakteristik des Halbleiter-Wafers 13 wie in Fig. 5B gezeigt. In den Fig. 4B und 5B wurde angenommen, daß der Druck oder der Vakuumgrad in dem Reaktions-Behälter 1 320 Pa (2,4 Torr) war, der Ausgang einer RF-Energiequelle 26 500 W war, eine Flußrate des Freongases, das als das Reaktionsgas diente, 80 cc/min war, die Flußrate des Argongases 500 cc/min war, eine Temperatur der oberen Elektrode 7 20ºC war und eine Temperatur der unteren Blockelektrode 14 kleiner als 8ºC war. Die Flußrate und der Druck des Kühlgases für die untere Blockelektrode 14 wurde von 2 cc/min und 1330 Pa (10 Torr) in Fig. 4A auf 5 cc/min und 1000 Pa (7,5 Torr) geändert. Die Temperatur wurde an einem Punkt C in der Mitte und an anderen zwei Punkten E&sub1; und E&sub2; in dem Umfangsrandabschnitt auf der Oberfläche des Halbleiter-Wafers 13 gemessen, während der Ansteuerdruck des Klemmrings 15 verändert wurde. Wie sich aus den Fig. 4B und 5B ersehen läßt, wird die Temperaturverteilung des Halbleiter-Wafers 13 gleichförmiger, wenn die Öffnungen 22 auch an dem Umfangsrandabschnitt der unteren Blockelektrode 14 angeordnet sind. Ferner findet man, daß die Temperatur an den Punkten C, E&sub1; und E&sub2; auf dem Halbleiter-Wafer 13 gleich werden, wenn der eingestellte Druck des Klemmrings 15 gleich 6,0 kg/cm² ist.
- Durch die Zuführung von Kühlgas, wie voranstehend beschrieben, kann verhindert werden, daß der Halbleiter-Wafer 13 durch erzeugtes Plasma erwärmt wird, um die Gleichförmigkeit einer Ätzung zu reduzieren. Die Temperaturverteilung des Halbleiter-Wafers 13 kann durch diese Zuführung von Kühlgas zur Verbesserung der Gleichförmigkeit einer Ätzung bestimmt gemacht werden.
- Das Gas in dem Reaktions-Behälter 1 nach dem Ätzprozeß und die Luft in dem Reaktions-Behälter 1 zu der Zeit, wenn der Halbleiter-Wafer 13 in den Reaktions-Behälter 1 transportiert werden soll, werden in geeigneter Weise an die Auslaßeinrichtung (nicht gezeigt) ausgegeben, die sich außerhalb des Reaktions-Behälters 1 befindet, nämlich durch das Durchloch 27 in dem Auslaßring 28 und das Auslaßrohr 29.
- Obwohl in der Mitte der unteren Blockelektrode vier Öffnungen angeordnet wurden, während andere sechzehn Öffnungen an dem Umfangsrandabschnitt davon zur Zuführung des Kühlgases an die Unterseite des Halbleiter-Wafers durch diese Öffnungen angeordnet sind, ist die Anzahl dieser Öffnungen nicht auf die voranstehende beschränkt. Ferner ist die Zuführung des Kühlgases auch durch diese vier Öffnungen in der Mitte der unteren Blockelektrode, in der die Hebestifte untergebracht sind, ausgeführt worden, aber diese vier Öffnungen in der Mitte der unteren Blockelektrode können unabhängig von denjenigen gebildet sein, in denen die Hebestifte aufgenommen sind.
- Gemäß der Ätzvorrichtung, wie voranstehend beschrieben, kann die Flußrate und der Druck von Kühlgas, das an den Freiraum zwischen dem zu verarbeitenden Substrat und der unteren Blockelektrode, auf der das Substrat angebracht ist, zugeführt wird, gesteuert werden, um das Substrat zu kühlen, so daß die Temperatur an jedem Punkt auf dem Substrat zur Verbesserung der Gleichförmigkeit einer Ätzung gleich gemacht werden kann. Ferner kann der Druck und die Flußrate des Kühlgases auf gewünschte Werte gesteuert werden, durch Überwachung des Drucks und der Flußrate des Kühlgases. Selbst wenn die Zuführung des Kühlgases durch einen Unfall gestoppt wird, kann sie ferner erfaßt werden und behandelt werden, um zu verhindern, daß die Produktivität der Halbleiter-Wafer reduziert wird.
- Die obere Elektrode wird durch die Kühleinrichtung 51 in dem Fall der voranstehend beschriebenen Ätzvorrichtung gekühlt. Wie in Fig. 6 gezeigt, kann in diesem Fall vorgesehen werden, daß sich eine Einrichtung zum Detektieren einer schlechten Kühlung oder ein Durchflußschalter 52 auf dem Rohr 6 befindet, so daß er erfaßt, ob die Flußrate des Kühlwassers, die durch das Rohr 6 fließt, in einem Bereich von eingestellten Werten liegt oder nicht oder ob das Kühlwasser durch das Rohr 6 fließt oder nicht und daß eine Einrichtung vorgesehen wird, um die Erzeugung des Plasmas zu stoppen, wenn die Flußrate des Kühlwassers nicht in den Bereich von eingestellten Werten ist oder wenn das Kühlwasser nicht durch das Rohr 6 fließt. Die Einrichtung zum Stoppen der Erzeugung des Plasmas wird in solcher Weise gebildet, daß durch einen Durchflußschalter 52 erfaßt wird, ob die Flußrate des Kühlwassers gleich einem eingestellten Wert oder in dem Bereich von eingestellten Werten liegt oder nicht und daß, wenn sie nicht gleich dem eingestellten Wert ist oder in dem Bereich von eingestellten Werten liegt, der Durchflußschalter 52 geöffnet wird, um den von der RF-Energiequelle angelegten elektrischen Strom auszuschalten, um so die für den Ätzprozeß erforderliche Plasmaentladung zu stoppen.
- Das Gebläsekühlsystem, bei dem Luft gekühlt und zirkuliert wird, das natürliche Luftkühlsystem, das Kühlrippen kontaktiert mit der Blockelektrode 4 verwendet, oder das elektrische Kühlsystem, bei dem Elemente mit Peltier-Effekt in der Blockelektrode 4 angeordnet sind, können anstelle des Flüssigkeits-Kühlsystems verwendet werden, bei dem eine gekühlte und gesteuerte Flüssigkeit verwendet wird. Die Flußrate von Luft wird zum Detektieren einer schlechten Kühlung für den Fall des Gebläsekühlsystems verwendet. Die Temperatur der Blockelektrode 4 wird zum Detektieren einer schlechten Kühlung im Fall des natürlichen Luftkühlsystems verwendet. Die Temperatur von Kühlelementen oder der zugeführte elektrische Strom wird überwacht, um eine schlechte Kühlung im Fall des elektrischen Kühlsystems zu detektieren. Der gleiche Effekt kann in jedem Fall erzielt werden.
- Die untere Blockelektrode 14 und die obere Elektrode 7 sind mit einer RF-Energiequelle 26 mit einem Durchflußschalter 52 verbunden, der sich zwischen der oberen Elektrode 7 und der RF-Energiequelle 26 befindet. Wenn der Durchflußschalter 52 die schlechte Kühlung der oberen Elektrode 7 erfaßt, wird der von der RF-Energiequelle 26 zugeführte elektrische Strom abgeschaltet.
- Die obere Elektrode 7 und die untere Blockelektrode 14 werden wie voranstehend beschrieben gekühlt, um einen stabilen Ätzprozeß zu erzielen. Wenn die Kühlung der oberen Elektrode 7 schlecht ist, können jedoch Sprünge in der oberen Elektrode 7 verursacht werden und die Temperatur des Halbleiter-Wafers 13 wird durch Strahlungswärme verändert, um die Produktivität der Halbleiter-Wafer zu verschlechtern. Dies ist der Grund dafür, warum sich der Durchflußschalter 32 auf dem Rohr 6 befindet, als die Einrichtung zum Detektieren der schlechten Kühlung der Blockelektrode 4, um zu erfassen, ob die Flußrate des Kühlwassers, das durch das Rohr 6 fließt, sich in einem Bereich von eingestellten Werten befindet oder nicht oder ob das Kühlwasser durch das Rohr 6 fließt oder nicht. Dies ist auch der Grund dafür, daß eine andere Einrichtung vorgesehen ist, um die Erzeugung des Plasmas zu stoppen, wenn sich die Flußrate des Kühlwassers nicht in dem Bereich von eingestellten Werten befindet. Gemäß dieser Einrichtung zum Stoppen der Erzeugung des Plasmas wird die voranstehend erwähnte Detektion durch den Durchfluß-Schalter 52 ausgeführt und wenn die Flußrate des Kühlwassers nicht gleich einem eingestellten Wert oder in dem Bereich der eingestellten Werte ist, wird der Durchflußschalter 52 geöffnet, um einen von der RF-Energiequelle 26 zugeführten elektrischen Strom abzuschalten, um so die für den Ätzprozeß erforderliche Plasmaentladung zu stoppen. Dieser Stopp einer Stromzuführung verhindert, daß die obere Elektrode 7 gebrochen wird. Es verhindert ferner, daß der Halbleiter-Wafer 13 irgendeinem unterwünschten Einfluß im Verlauf des Ätzprozesses ausgesetzt wird. Dieser Stopp des Ätzprozesses kann den Betreibern durch einen Alarmton oder eine Anzeige mitgeteilt werden.
- Der Durchflußschalter wurde als die Einrichtung zum Detektieren einer schlechten Kühlung in der in Fig. 6 gezeigten Ätzvorrichtung verwendet und durch diesen Durchflußschalter wurde detektiert, ob die Durchflußrate des Kühlwassers, das durch das Rohr 6 fließt, in einem Bereich von eingestellten Werten ist oder nicht oder ob das Kühlwasser durch das Rohr fließt oder nicht. Allerdings ist das Detektionssystem für eine schlechte Kühlung nicht darauf beschränkt. Es kann vorgesehen werden, daß eine Temperaturerfassungseinrichtung, beispielsweise ein Thermistor-Thermoelement oder ein Thermograph an der Blockelektrode oder an der oberen Elektrode angebracht ist und daß die Temperatur der Blockelektrode oder der oberen Elektrode durch diese Einrichtung überwacht wird, um die Erzeugung des Plasmas zu stoppen, wenn die Temperatur nicht in dem Bereich von eingestellten Werten liegt.
- Die Ätzvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann auf die CVD-Vorrichtung, die Ioneninjektions-Vorrichtung, die Aufstäubungs- oder Sputter-Vorrichtung und dergleichen angewendet werden, um den gleichen Effekt wie vorstehend erwähnt zu erzielen.
- Gemäß der in Fig. 6 gezeigten Ätzvorrichtung wird die Blockelektrode, die mit einer oberen Elektrode versehen ist, die einer anderen unteren Blockelektrode gegenüberliegt, auf der ein zu verarbeitendes Substrat angebracht ist, durch die Kühleinrichtung gekühlt und wenn die schlechte Kühlung der Blockelektrode durch die Detektoreinrichtung erfaßt wird, wird die Erzeugung des Plasmas oder die Zuführung des elektrischen Stroms gestoppt, um zu verhindern, daß die Blockelektrode und die obere Elektrode durch einen zugeführten Strom anormal erwärmt werden. Wenn die anormale Erwärmung so gestoppt wird, kann verhindert werden, daß sich Sprünge in der oberen Elektrode, die aus einem derartigen Material hergestellt ist, welches sich von dem Material der Blockelektrode im thermischen Ausdehnungskoeffizienten wesentlich unterscheidet, durch die thermische Ausdehnung der Blockelektrode Sprünge ergeben, wodurch die Haltbarkeit der Ätzvorrichtung verbessert werden kann. Wenn die anormale Erwärmung gestoppt wird und die Temperatur der oberen Elektrode durch die Kühleinrichtung gesteuert wird, dann kann die Temperatur des zu verarbeitenden Substrats sicher gehalten werden, was keinen unerwünschten Einfluß auf den Ätzprozeß ergibt.
- Bei der Verwendung der voranstehend beschriebenen Ätzvorrichtung wird die Erzeugung des Plasmas im Ansprechen auf das angelegte Detektionssignal gestoppt, wenn erfaßt wird, daß die Blockelektroden nicht auf das gewünschte Ausmaß gekühlt werden. Dies verhindert, daß die Blockelektroden durch die an die Blockelektroden zur Erzeugung des Plasmas angelegte elektrische Energie anormal erwärmt werden. Selbst wenn die obere Blockelektrode und ihre zugehörige Elektrode aus derartigen Materialien hergestellt sind, die sich voneinander im thermischen Ausdehnungskoeffizienten wesentlich unterscheiden, werden deshalb keine Sprünge in der Elektrode wegen einer thermischen Ausdehnung verursacht, wodurch die Haltbarkeit der Ätzvorrichtung verbessert wird.
- Die Flußrate und der Druck des Kühlgases können in dem Kühlgas-Versorgungsprozeß gesteuert werden.
- Ferner kann die Erzeugung eines Plasmas gestoppt werden, wenn erfaßt wird, daß die Elektroden nicht auf das gewünschte Ausmaß gekühlt werden.
- Gemäß dem hier beschriebenen Ätzverfahren wird das zu verarbeitende Substrat durch eine Steuerung der Flußrate und des Drucks des Kühlgases gekühlt, das zwischen das Substrat und die Blockelektrode, auf der das Substrat angebracht ist, zugeführt wird. Die Temperatur des Substrats kann somit an jedem Punkt auf dem Substrat gleichgemacht werden. Eine Ätzung wird auf das Substrat angewendet, während es in diesem Zustand gehalten wird, wodurch die Gleichförmigkeit einer Ätzung verbessert werden kann.
Claims (7)
1. Ätzvorrichtung, umfassend:
eine untere Elektrode (14), die innerhalb eines
Vakuumbehälter (1) zum Haltern eines zu verarbeitenden
Substrats (13) angeordnet ist;
eine obere Elektrode (7), die angeordnet ist, so daß sie
der unteren Elektrode zugekehrt ist;
eine Energieversorgung (26), die dazu dient, eine
Hochfrequenzspannung zwischen die unteren und oberen
Elektroden zum Erzeugen eines Plasmas anzulegen;
eine Blockelektrode (4), die an der oberen Elektrode
angebracht ist;
eine Kühlmittel-Zuführungseinrichtung (6, 51) zum
Zuführen eines Kühlmittels an die Ummantelung der
Blockelektrode (4);
eine Einrichtung, die angeordnet ist, um die Flußrate
des zugeführten Kühlmittels auf der Grundlage einer
Temperaturänderung davon zu steuern, um den Betrag einer
Deformation einer oberen Elektrode (7) zu verkleinern;
eine Gas-Zuführungseinrichtung (23, 33, 36) zur
Zuführung eines Gases an einen Freiraum, der zwischen
der unteren Elektrode (14) und dem Substrat (13)
gebildet ist;
einen Druckdetektor (37), der in einem Durchgang (36)
der Gas-Zuführungseinrichtung zum Detektieren des Drucks
des zugeführten Gases angebracht ist;
einen Flußraten-Einsteller (32), der in dem Durchgang
(36) der Gas-Zuführungseinrichtung zum Steuern des
Gaszuführungsbetrags angebracht ist;
eine Steuereinrichtung (31) zum Steuern des
Flußrateneinstellers (32);
eine Vakuumeinrichtung (40) zum Ausgeben des an dem
Freiraum zwischen der unteren Elektrode und dem Substrat
gelieferten Gases nach außen durch einen Überbrückungs-
Durchgang (41);
ein in dem Überbrückungs-Durchgang (41) angebrachtes
Steuerventil (39); und
eine Drucksteuereinrichtung (38), die zum Steuern des
Steuerventils (39) auf der Grundlage des durch den
Druckdetektor (37) detektierten Drucks dient, um so die
Flußrate und den Druck des von der Gas-
Zuführungseinrichtung an den Freiraum zwischen der
unteren Elektrode (14) und dem Substrat (13) zugeführten
Gases zu steuern;
wobei das zugeführte Gas teilweise durch den
Überbrückungsdurchgang nach außen abgegeben werden kann,
während Gas in einer übermäßigen Menge an den Freiraum
zwischen der unteren Elektrode (14) und dem Substrat
(13) geliefert werden kann.
2. Ätzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Elektrode (7) aus amorphem Kohlenstoff
hergestellt ist und sowohl die Blockelektrode (4) als
auch die untere Elektrode (14) aus Al oder einer Al-
Legierung hergestellt ist.
3. Ätzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die obere Elektrode (7) aus einem Material
hergestellt ist, das einen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der sich von
demjenigen der Blockelektrode (4) unterscheidet.
4. Ätzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die obere Elektrode (7) eine
große Anzahl von Gaslöchern (10) in der Mitte davon
aufweist und der Umfang der oberen Elektrode (7) an der
Blockelektrode (4) fixiert ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Ätzvorrichtung mit einer
oberen Elektrode (7), einer unteren Elektrode (14) und
einer Blockelektrode (4) angebracht an der oberen
Elektrode, umfassend die folgenden Schritte:
Anordnen eines zu verarbeitenden Substrats (13) über der
unteren Elektrode (14), die angeordnet ist, so daß sie
auf die obere Elektrode (7) zugekehrt ist, innerhalb
eines Vakuumbehälters (1), um einen Freiraum zwischen
der unteren Elektrode (14) und dem Substrat zu bilden;
Zuführen eines Kühlgases an den zwischen der unteren
Elektrode (14) und den Substrat gebildeten Freiraum;
Zuführung eines Kühlmittels in die Blockelektrode (4);
Detektieren eines Drucks des Kühlgases;
Steuern einer Flußrate und eines Zuführungsdrucks des
Kühlgases an den Freiraum durch Abgeben eines Teils des
zugeführten Kühlgases nach außen in Abhängigkeit von dem
detektierten Druck des Kühlgases;
Zuführen eines Verarbeitungsgases in den Vakuumbehälter
(1), während eine Hochfrequenzspannung zwischen die
oberen und unteren Elektroden zur Erzeugung eines
Plasmas angelegt wird;
Detektieren einer Temperaturänderung des Kühlmittels,
wenn das Plasma erzeugt wird;
Steuern einer Flußrate des Kühlmittels auf der Grundlage
der detektierten Temperaturänderung, um den Betrag einer
thermischen Deformation der oberen Elektrode zu
verkleinern; und
Steuern der Temperatur der Blockelektrode gemäß der
Temperaturänderung des Kühlmittels.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kühlgas vom Inneren der unteren Elektrode in
Richtung auf dem Vakuumbehälter zugeführt wird, um das
Substrat in einem kleinen Freiraum über der unteren
Elektrode zu halten.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Substrat an seinem Umfangsrand gegen die untere
Elektrode durch einen Klemmring geklemmt wird.
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Families Citing this family (65)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5248370A (en) * | 1989-05-08 | 1993-09-28 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for heating and cooling semiconductor wafers in semiconductor wafer processing equipment |
DE69130987T2 (de) * | 1990-04-20 | 1999-09-30 | Applied Materials, Inc. | Vorrichtung zur Behandlung von Halbleiter-Plättchen |
US5673750A (en) * | 1990-05-19 | 1997-10-07 | Hitachi, Ltd. | Vacuum processing method and apparatus |
US5096536A (en) * | 1990-06-12 | 1992-03-17 | Micron Technology, Inc. | Method and apparatus useful in the plasma etching of semiconductor materials |
US5074456A (en) | 1990-09-18 | 1991-12-24 | Lam Research Corporation | Composite electrode for plasma processes |
FR2666821B1 (fr) * | 1990-09-19 | 1992-10-23 | Ugine Aciers | Dispositif de traitement superficiel d'une plaque ou d'une tole d'un materiau metallique par plasma basse temperature. |
US5304248A (en) * | 1990-12-05 | 1994-04-19 | Applied Materials, Inc. | Passive shield for CVD wafer processing which provides frontside edge exclusion and prevents backside depositions |
US5187046A (en) * | 1991-03-18 | 1993-02-16 | Aluminum Company Of America | Arc-grained lithoplate |
JPH05166757A (ja) * | 1991-12-13 | 1993-07-02 | Tokyo Electron Ltd | 被処理体の温調装置 |
FR2694131B1 (fr) * | 1992-07-21 | 1996-09-27 | Balzers Hochvakuum | Procede et installation pour la fabrication d'un composant, notamment d'un composant optique, et composant optique ainsi obtenu. |
US5328722A (en) * | 1992-11-06 | 1994-07-12 | Applied Materials, Inc. | Metal chemical vapor deposition process using a shadow ring |
US5292554A (en) * | 1992-11-12 | 1994-03-08 | Applied Materials, Inc. | Deposition apparatus using a perforated pumping plate |
JP3242166B2 (ja) * | 1992-11-19 | 2001-12-25 | 株式会社日立製作所 | エッチング装置 |
US5382311A (en) * | 1992-12-17 | 1995-01-17 | Tokyo Electron Limited | Stage having electrostatic chuck and plasma processing apparatus using same |
KR960006958B1 (ko) * | 1993-02-06 | 1996-05-25 | 현대전자산업주식회사 | 이시알 장비 |
KR960006956B1 (ko) * | 1993-02-06 | 1996-05-25 | 현대전자산업주식회사 | 이시알(ecr) 장비 |
JP3172758B2 (ja) * | 1993-11-20 | 2001-06-04 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマエッチング方法 |
WO1995016800A1 (en) * | 1993-12-17 | 1995-06-22 | Brooks Automation, Inc. | Apparatus for heating or cooling wafers |
US5441568A (en) * | 1994-07-15 | 1995-08-15 | Applied Materials, Inc. | Exhaust baffle for uniform gas flow pattern |
JP2770753B2 (ja) * | 1994-09-16 | 1998-07-02 | 日本電気株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
US5605600A (en) * | 1995-03-13 | 1997-02-25 | International Business Machines Corporation | Etch profile shaping through wafer temperature control |
US6140612A (en) * | 1995-06-07 | 2000-10-31 | Lam Research Corporation | Controlling the temperature of a wafer by varying the pressure of gas between the underside of the wafer and the chuck |
JPH098012A (ja) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Sony Corp | 半導体製造用エッチング装置 |
US5609720A (en) * | 1995-09-29 | 1997-03-11 | Lam Research Corporation | Thermal control of semiconductor wafer during reactive ion etching |
US6786998B1 (en) * | 1995-12-29 | 2004-09-07 | Cypress Semiconductor Corporation | Wafer temperature control apparatus and method |
JP3437026B2 (ja) * | 1996-02-15 | 2003-08-18 | 東海カーボン株式会社 | プラズマエッチング用電極板およびその製造方法 |
US5961851A (en) * | 1996-04-02 | 1999-10-05 | Fusion Systems Corporation | Microwave plasma discharge device |
US5906683A (en) * | 1996-04-16 | 1999-05-25 | Applied Materials, Inc. | Lid assembly for semiconductor processing chamber |
US5711851A (en) * | 1996-07-12 | 1998-01-27 | Micron Technology, Inc. | Process for improving the performance of a temperature-sensitive etch process |
US6602348B1 (en) | 1996-09-17 | 2003-08-05 | Applied Materials, Inc. | Substrate cooldown chamber |
US6033478A (en) * | 1996-11-05 | 2000-03-07 | Applied Materials, Inc. | Wafer support with improved temperature control |
KR100252210B1 (ko) * | 1996-12-24 | 2000-04-15 | 윤종용 | 반도체장치 제조용 건식식각장치 |
JPH10240356A (ja) | 1997-02-21 | 1998-09-11 | Anelva Corp | 基板処理装置の基板温度制御法と基板温度制御性判定法 |
US5879461A (en) * | 1997-04-21 | 1999-03-09 | Brooks Automation, Inc. | Metered gas control in a substrate processing apparatus |
US5856906A (en) * | 1997-05-12 | 1999-01-05 | Applied Materials, Inc. | Backside gas quick dump apparatus for a semiconductor wafer processing system |
US5937541A (en) * | 1997-09-15 | 1999-08-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Semiconductor wafer temperature measurement and control thereof using gas temperature measurement |
US6165910A (en) * | 1997-12-29 | 2000-12-26 | Lam Research Corporation | Self-aligned contacts for semiconductor device |
US6015465A (en) * | 1998-04-08 | 2000-01-18 | Applied Materials, Inc. | Temperature control system for semiconductor process chamber |
US6057244A (en) * | 1998-07-31 | 2000-05-02 | Applied Materials, Inc. | Method for improved sputter etch processing |
US6639783B1 (en) | 1998-09-08 | 2003-10-28 | Applied Materials, Inc. | Multi-layer ceramic electrostatic chuck with integrated channel |
US6572814B2 (en) | 1998-09-08 | 2003-06-03 | Applied Materials Inc. | Method of fabricating a semiconductor wafer support chuck apparatus having small diameter gas distribution ports for distributing a heat transfer gas |
JP2000345345A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-12 | Mitsubishi Electric Corp | Cvd装置およびcvd装置用気化装置 |
JP4394778B2 (ja) * | 1999-09-22 | 2010-01-06 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
JP2001127041A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 基板のプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
US6414271B2 (en) * | 2000-05-25 | 2002-07-02 | Kyocera Corporation | Contact heating device |
JP3594583B2 (ja) * | 2002-01-10 | 2004-12-02 | Necエレクトロニクス株式会社 | エッチング装置及びその温度制御方法 |
JPWO2005045913A1 (ja) * | 2003-11-05 | 2007-05-24 | 大見 忠弘 | プラズマ処理装置 |
US7712434B2 (en) * | 2004-04-30 | 2010-05-11 | Lam Research Corporation | Apparatus including showerhead electrode and heater for plasma processing |
JP4653419B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2011-03-16 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 真空処理装置 |
JP4653418B2 (ja) * | 2004-05-17 | 2011-03-16 | 芝浦メカトロニクス株式会社 | 真空処理装置および光ディスクの製造方法 |
US20060108069A1 (en) * | 2004-11-19 | 2006-05-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Plasma reaction chamber and captive silicon electrode plate for processing semiconductor wafers |
KR100920384B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2009-10-07 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 평판표시소자 제조장치의 리프트 핀 모듈 |
US8709162B2 (en) * | 2005-08-16 | 2014-04-29 | Applied Materials, Inc. | Active cooling substrate support |
US8375890B2 (en) * | 2007-03-19 | 2013-02-19 | Micron Technology, Inc. | Apparatus and methods for capacitively coupled plasma vapor processing of semiconductor wafers |
US8849585B2 (en) * | 2008-06-26 | 2014-09-30 | Lam Research Corporation | Methods for automatically characterizing a plasma |
WO2010005931A2 (en) * | 2008-07-07 | 2010-01-14 | Lam Research Corporation | Capacitively-coupled electrostatic (cce) probe arrangement for detecting dechucking in a plasma processing chamber and methods thereof |
KR101588482B1 (ko) * | 2008-07-07 | 2016-01-25 | 램 리써치 코포레이션 | 플라즈마 처리 챔버에 사용하기 위한 진공 갭을 포함하는 플라즈마 대향 프로브 장치 |
TWI511622B (zh) | 2008-07-07 | 2015-12-01 | Lam Res Corp | 用來偵測電漿處理腔室中之原位電弧事件的被動電容耦合靜電探針裝置 |
CN102084471B (zh) | 2008-07-07 | 2012-11-28 | 朗姆研究公司 | 用于检测等离子体处理室中的等离子体不稳定的无源电容耦合静电(cce)探针装置 |
TWI458850B (zh) * | 2008-07-07 | 2014-11-01 | Lam Res Corp | 用來鑑定電漿處理腔室中之薄膜之特性的射頻偏壓電容耦合靜電探針裝置 |
CN104320899A (zh) | 2008-07-07 | 2015-01-28 | 朗姆研究公司 | 用于检测等离子处理室中激发步骤的电容耦合静电(cce)探针装置及其方法 |
TW201037100A (en) * | 2009-03-16 | 2010-10-16 | Alta Devices Inc | Vapor deposition reactor system and methods thereof |
US9728429B2 (en) * | 2010-07-27 | 2017-08-08 | Lam Research Corporation | Parasitic plasma prevention in plasma processing chambers |
KR20150046966A (ko) * | 2013-10-23 | 2015-05-04 | 삼성디스플레이 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 |
US10871477B2 (en) * | 2015-08-20 | 2020-12-22 | The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Contaminant cleaning systems and related methods using one or more reactive substances, reaction byproduct measurements, and differential pressure or vacuum transfer of the reactive substances and reaction byproducts |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH593754A5 (de) * | 1976-01-15 | 1977-12-15 | Castolin Sa | |
JPS5349398A (en) * | 1976-10-15 | 1978-05-04 | Fujitsu Ltd | Plasma etching method |
US4361749A (en) * | 1980-02-04 | 1982-11-30 | Western Electric Co., Inc. | Uniformly cooled plasma etching electrode |
JPS56151170A (en) * | 1980-04-23 | 1981-11-24 | Kubota Ltd | Method and device for plasma welding |
US4367114A (en) * | 1981-05-06 | 1983-01-04 | The Perkin-Elmer Corporation | High speed plasma etching system |
JPS5919328A (ja) * | 1982-07-23 | 1984-01-31 | Hitachi Ltd | ドライエツチング装置 |
US4547648A (en) * | 1983-02-28 | 1985-10-15 | Rca Corporation | Apparatus for mounting crystal |
US4603466A (en) * | 1984-02-17 | 1986-08-05 | Gca Corporation | Wafer chuck |
US4534816A (en) * | 1984-06-22 | 1985-08-13 | International Business Machines Corporation | Single wafer plasma etch reactor |
US4695700A (en) * | 1984-10-22 | 1987-09-22 | Texas Instruments Incorporated | Dual detector system for determining endpoint of plasma etch process |
US4659899A (en) * | 1984-10-24 | 1987-04-21 | The Perkin-Elmer Corporation | Vacuum-compatible air-cooled plasma device |
JPS6218028A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-27 | Toshiba Corp | デイスカム装置 |
JPS6372877A (ja) * | 1986-09-12 | 1988-04-02 | Tokuda Seisakusho Ltd | 真空処理装置 |
JPS63204726A (ja) * | 1987-02-20 | 1988-08-24 | Anelva Corp | 真空処理装置 |
-
1989
- 1989-01-12 KR KR1019890000260A patent/KR0129663B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1989-01-19 EP EP89100868A patent/EP0325243B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-19 DE DE68924359T patent/DE68924359T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1989-01-19 US US07/298,892 patent/US4963713A/en not_active Expired - Lifetime
-
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5155331A (en) | 1992-10-13 |
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KR0129663B1 (ko) | 1998-04-06 |
US4963713A (en) | 1990-10-16 |
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KR890012367A (ko) | 1989-08-26 |
EP0325243B1 (de) | 1995-09-27 |
DE68924359D1 (de) | 1995-11-02 |
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