DE69433903T2 - Halteverfahren und Haltesystem für ein Substrat - Google Patents

Halteverfahren und Haltesystem für ein Substrat Download PDF

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Halten eines Substrats und ein Substrathaltesystem zum sicheren Halten eines Substrats in einem Produktionsverfahren zum Behandeln des Substrats, wie beispielsweise eine Halbleitervorrichtung, während diese gekühlt wird.
  • Beschreibung des verwandten Standes der Technik
  • Unter Substratbehandlungsgeräten eines Produktionsverfahrens zur Halbleitervorrichtung gibt es viele Substratbehandlungsgeräte, die das Kühlen des Substrats erfordern, wie beispielsweise ein Plasmabehandlungsgerät, ein Sputtergerät, ein Trockenätzgerät, ein CVD-Gerät (chemical vapor deposition) und ein Hochenergie-Ionenimplantations-Gerät. Weil die Behandlungsumgebung dieser Geräte im Allgemeinen das Vakuum ist, ist es schwierig, das Substrat durch Kontaktieren mit einer Kühloberfläche zu kühlen, wie unter atmosphärischem Druck, wegen des Abfalls in der thermischen Leitfähigkeit. Obwohl es reichlich Literatur zur thermischen Leitfähigkeit im Vakuum (verdünntest Gas) gibt, bleibt die Menge der durch Kontakt transferierten Hitze gering, wegen eines kleinen wirklichen Kontaktbereiches, werden allgemeine Kontaktoberflächen in Kontakt miteinander gelangen. Insbesondere beim Wärmetransfer zwischen einem Substrat und einer Kühloberfläche ist es schwierig, das Substrat fest gegen die Kühloberfläche zu drücken, da die Möglichkeit besteht, das Substrat zu beschädigen, deswegen sind verschiedene Ideen vorgeschlagen worden, wie beispielsweise Anordnung eines weichen Elastomers auf der Oberfläche, die ein Substrat kontaktiert. Jedoch ist es in letztere Zeit üblich geworden, das ein Gas zwischen einem Substrat und einer zu kühlenden Oberfläche eingefügt wird, um das Substrat zu kühlen unter Verwendung des Gases als Kühlmittel, weil die Hitzebelastung des Substrates sich vergrößert, oder das Bedürfnis auftritt, das Substrat auf niedere Temperaturen abzukühlen.
  • Es gibt verschiedene Arten von mit Gas gekühlten Substrathaltesystemen. Diese können grob in die Folgenden kategorisiert werden: (1) ein Gaskühlungstyp, wo die hintere Oberfläche eines Substrats und eine Kühloberfläche miteinander in Kontakt sind und ein Gas in dem Spalt zwischen den beiden Oberflächen eingeleitet wird, der durch die Oberflächen Rauhigkeit geformt ist, sowie (2) ein Gaskühlungstyp, wo die hintere Oberfläche eines Substrats und eine Kühloberfläche nicht miteinander in Kontakt stehen und ein Gas in dem Spalt zwischen den beiden Oberflächen in der gleichen Weise wie vorhergehend eingeleitet wird.
  • Der zugehörige Stand der Technik zu den Vorangehenden wird beschrieben in z. B. der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-27778 (1990), der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62-274625 (1987), der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 1-251375 (1989), der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-154334 (1991) und der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 4-8439 (1992). Und der Stand der Technik von Gaskühlung zur letzteren Bauart, wird beschrieben in z. B. der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-102319 (1988), der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-312223 (1990) und der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-1747719 (1991). Des Weiteren gibt es einen weiteren Typ, der in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-30128 (1990) beschrieben ist, bei welchem vor einem Einleiten eines Kühlgases die hintere Oberfläche eines Substrats und die Kühloberfläche mit einem Kontakt stehen, jedoch wird das Substrat auf Grund des durch das Einleiten eines Kühlgases bewirkten Gasdruckes während des Kühlens nach oben gedrückt und steht nicht in Kontakt mit der Kühloberfläche.
  • Bei dieser Kühlung, vorausgesetzt, dass ein bestimmtes Kühlgas verwendet wird, hängt die Kühlkapazität (Größe der übertragenden Hitze) mit dem Kühlgas von dem Druck des Gases und den Abstand zwischen der Rückoberfläche des Substrates und einer Kühloberfläche (Spalt in der Rückoberfläche des Substrats) ab. 8 zeigt schematisch die charakteristische Wärmeleitfähigkeit bei niedrigem Druck. Wenn der Druck des Kühlgases niedrig ist, ist die Menge der übertragenden Hitze proportional zum Druck des Kühlgases und unabhängig von der Größe des Spaltes zwischen den beiden Oberflächen. Wenn der Druck des Kühlgases größer ist als der Druck P0, wo die mittlere freie Weglänge des Kühlgases nahezu dem Spalt entspricht, wird die Menge der transferierten Wärme konstant und unabhängig von dem Gasdruck. Der Druck des Kühlgases in dem Typ (1), wie oben beschrieben, befindet sich im Allgemeinen im Bereich, in dem der Wärmetransfer proportional zum Druck ist, und der Druck des Kühlgases in dem Typ (2), wie oben beschrieben, befindet sich im Allgemeinen in dem Bereich, in dem der Wärmetransfer unabhängig vom Druck ist. Eigenschaften und Probleme in verschiedenen Kühlmethoden von Substraten werden im Folgenden beschrieben.
  • Zunächst wird eine Beschreibung für den Fall gegebenen, bei dem das Kühlen unter einer Bedingung durchgeführt wird, bei der ein Substrat die Kühloberfläche kontaktiert. Die Kühlverfahren, welche zu diesem Typ gehören, sind die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2-27778 (1990), die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 62-274625 (1987), die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 1-251375 (1989), die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-154334 (1991) und die offengelegte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 4-8439 (1992). In den Kühlverfahren dieser Art, wobei das Substrat und die Kühloberfläche miteinander in Kontakt stehen, kontaktieren nur die am weitersten vorstehenden Abschnitte der Kühloberfläche mit dem Substrat, wenn dieses im Detail beobachtet wird. Die vertieften Abschnitte auf der Kühloberfläche und auf dem Substrat stehen nicht miteinander in Kontakt, und die Spalten betragen ungefähr 10 μm bis 50 μm, obwohl dies von der Oberflächenrauheit abhängt. In einem Fall, wo Kühlgas in den Spalt eingeleitet wird, beträgt der Druck im Allgemeinen einige Torr (1 Torr = 133 Pa), was in einem Bereich ist, der nahezu der mittleren freien Weglänge entspricht. Deswegen kann eine ausreichende, wirksame Kühlung erhalten werden, in dem Druck, wie in 8 gezeigt, entsprechend vorgegeben wird.
  • Jedoch, wenn das Kühlgas von einem spezifischen einzelnen Abschnitt, wie in der Figur in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-27778 (1990) gezeigt, zugeführt wird, ist der Druck am höchsten in dem Versorgungsabschnitt für das Kühlgas und nimmt ab, wenn dieses sich in Richtung des peripheren Abschnitts des Substrates bewegt. Da die Kühlwirksamkeit eine Druckabhängigkeit aufweist, wie in 8 gezeigt, ergibt sich der Nachteil, dass die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung gestört wird, wegen Nicht-Gleichförmigkeit der Kühlwirksamkeit. Falls kein Gasleck vorhanden ist, d. h. kein Gasfluss, erfolgt keine Druckverteilung und die Temperaturverteilung wird gleichförmig. Jedoch, um dies zu erreichen, muss der umgebende Abschnitt des Substrats abgedeckt werden. Dieses Beispiel ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62-274625 (1987) oder in der offengelegten japanischen Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 2-135140 beschrieben. Weiterhin ist das Verfahren, in welchem Kühlgas von verschiedenen Abschnitten zugeführt wird, um die Druckverteilung auf der Rückseite des Substrates gleichförmig zu machen in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 1-251735 (1989) oder in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 4-61325 (1992) beschrieben. Auf jeden Fall ist in diesem Kühlverfahren, da die hintere Oberfläche des Substrats und die Kühloberfläche in einem großen Bereich miteinander in Kontakt stehen, ein Nachteil vorhanden, das aus der hinteren Oberfläche des Substrats durch Kontaktieren mit der Kühloberfläche mit einer Vielzahl von Fremdsubstanzen angebracht ist. Darüber hinaus, um zu verhindern, dass das Kühlgas durch den peripheren Abschnitt des Substrats leckt, unter Verwendung eines Abdeckmaterials, muss das Abdeckmaterial unter Last gesetzt werden. Deswegen, werden Mittel benötigt, um das Substrat auf irgendeine Art sehr fest zu befestigen.
  • Im weiteren wird das Kühlverfahren beschrieben werden, bei dem ein Substrat und eine Kühloberfläche sich von Anfang an nicht berühren und ein Kühlgas in dem Zwischenraum zugeführt wird. Der Stand der Technik dieses Verfahrens wird in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-174719 (1991) oder in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 4-6270 (1992) beschrieben, in welchen ein Substrat mechanisch an einer Kühloberfläche von der Oberfläche der Seitenoberfläche des Substrates befestigt wird. Weil das Substrat in diesem Beispiel mechanisch befestigt wird, gibt es den Nachteil, das Fremdsubstanzen geneigt sind, im Befestigungsabschnitt erzeugt zu werden. In diesen in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 63-102319 (1958) und in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-30128 (1990) beschriebenen Verfahren ist ein Substrat nicht speziell fixiert, jedoch durch das Gewicht des Substrates selbst gehalten. In diesem Fall, um die Leckage des Kühlgases nicht zu sehr zu erhöhen oder um das Substrat nicht anzuheben, muss der Druck des Kühlgases gering gehalten werden. Dies führt zu einem Nachteil, dass die Kühlwirksamkeit reduziert ist.
  • Elektrostatische Anziehung stellt ein bekanntes Verfahren dar zur elektrischen Befestigung eines Substrats. Ein Beispiel, wo ein Substrat an eine Kühloberfläche mit diesem Verfahren fixiert wird, und Vorsprünge in der Umgebung des Substrats vorgesehen sind, ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62-208647 (1987) beschrieben. Ein Substrat kontaktiert eine Kühloberfläche nur an einer Vielzahl von Vorsprüngen, die in separater beabstandeter Beziehung zueinander auf der äußeren Peripherie und der inneren Peripherie des Substrats vorgesehen sind, was als Stand der Technik in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 62.208647 (1987) beschrieben ist. Dieses Beispiel beschreibt, dass das Kühlgas einfach leckt und die Anziehungskraft instabil ist. Des Weiteren, um dieses Verfahren zu verbessern, ist es wirksam, dass die äußere Peripherie vorsteht und die Vorsprünge nur an inneren peripheren Abschnitten vorgesehen sind, und des Weiteren die Vorsprünge in der inneren Peripherie in dem zentralen Ab schnitt, anstatt in separat beabstandeten Beziehung, vorgesehen sind. In diesem Fall, wird der Spalt zwischen dem Substrat und der Kühloberfläche ungleichförmig über die Oberfläche des Substrats, was zu einer ungleichförmigen Druckverteilung auf der hinteren Oberfläche des Substrats führt. Deswegen tritt der Nachteil auf, dass die Temperaturverteilung geneigt ist, auf Grund des Unterschieds in der Kühlwirksamkeit groß zu werden, wie dies aus 8 verständlich wird, selbst wenn die Druckverteilung nicht zu groß ist. Bei dem in diesem Beispiel beschriebenen elektrostatischen Anziehungsverfahren sind eine positive und eine negative Elektrode auf dem Kühlabschnitt vorgesehen, an welchen direkt eine Hochspannung angelegt wird, um eine elektrostatische Anziehungskraft zu erzeugen. In dem elektrostatischen Anziehungsverfahren dieser Art, kann der Nachteil auftreten, dass, wenn ein Substrat in einem Plasma behandelt wird, die elektrische Ladung auf der Oberfläche des Substrats dazu neigt auf Grund von abgestrahlten Ionen oder Elektroden ungleichförmig zu sein, wobei der auf der Oberfläche des Substrats fließenden Strom das Substrat schädigt.
  • Jede der herkömmlichen Technologien, wie oben beschrieben, zielt hauptsächlich darauf ab, das Substrat wirksam abzukühlen. Jedoch mit zunehmender Integration von Halbleitereinrichtungen in jüngeren Jahren, ist es erforderlich die Mengen von kleinen Fremdsubstanzen, wie z. B. Partikeln oder Staub oder Schwermetallverunreinigungen, weiter zu verringern, als ein gestatteter Grenzwert in der Vergangenheit. Das gleiche lässt sich hinsichtlich der Fremdsubstanzen sagen, die auf der hinteren Oberfläche eines Substrats haften. Falls die Menge der Fremdsubstanzen, die auf der hinteren Oberfläche eines Substrats haften, groß ist, dann ergibt sich der Nachteil, dass im nächsten Prozess die Fremdsubstanzen auf der Rückoberfläche an der oberen Oberfläche eines benachbarten Substrats anhaften, oder einmal vom Substrat entfernt werden und an einen anderen Substrat anhaften. Deswegen ist das Herabsetzen der Menge an Fremdsubstanzen ein wichtiges Problem zum Stabilisieren der Halbleiterproduktionsverfahren oder um den Ertrag zu verbessern. Das Anhaften von Fremdsubstanzen auf der hinteren Oberfläche eines Substrats tritt auf durch Kontaktieren der hinteren Oberfläche des Substrats mit einem anderen Element. Hierzu werden eine Vielzahl an Fremdsubstanzen in einem Substrat durch Kontaktieren einer Kühloberfläche mit dem Substrat angehaftet.
  • Darüber hinaus bezieht sich der Stand der Technik nicht auf die Überlegung hinsichtlich der Substratgröße. Obwohl es erwähnt wird, dass der Einfluss auf das Verfahren herabgesetzt ist durch Leckage eines Kühlgases in die Behandlungskammer mit einer Anziehungskraft so niedrig wie möglich, wird die Beziehung zwischen der Anziehungskraft und dem Kühlgasdruck nicht erwähnt.
  • Ein herkömmliches Substrathaltesystem in einem Substratätzgerät wendet im Allgemeinen ein Verfahren an, bei welchen ein Substrat an eine Peripherie mit Haken zum Halten gedrückt wird, wie dies in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-148837 (1990) oder der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-267271 (1990) beschrieben ist. Falls solch ein Element die Oberfläche des Substrats kontaktiert, entstehen Probleme, dass die Kontaktabschnitte an dem Substrat für das Ätzen verdickt sind, wobei das Kontaktieren der Elemente selbst auch auf gewisse Weise zusammen mit dem Substrat geätzt wird. Als Ergebnis haften die Quellen der Fremdsubstanzen, wie beispielsweise Reaktionsprodukte, an dem Kontaktelement an und das Kontaktelement wird beschädigt, was zur Erzeugung von Fremdsubstanzen führen kann.
  • Andererseits wird in einem Substrathalteverfahren, bei dem man Substrat unter Verwendung einer elektrostatischen Kraft (nachfolgend als "elektrostatische Anziehung" beschrieben), wie beschrieben in beispielsweise der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 2-135753 (1990), ein Substrat auf einem elektrostatischen Anziehungsabschnitt angeordnet, der aus einem dielektrischen Material gefertigt ist, und eine Hochspannung wird an dieses angelegt, um das Substrat mit einer elektrostatischen Anziehungskraft zu halten. In diesem Fall gibt es kein spezielles Bauteil, um das Substrat in der Peripherie des Substrats zu drücken. Deswegen ist das Problem der Möglichkeit der Erzeugung von Fremdsubstanzen, wie in dem vorhergehenden Beispiel beschrieben, gelöst. Jedoch ist die positionelle Beziehung zwischen dem Substrat und dem elektrostatischen Anziehungsbauteil am höchsten platziert (Substratätzraumseite) und eine Stufe geformt wird im elektrostatischen Bauteil, so dass das elektrostatische Anziehungsbauteil beim Platzieren unter das Substrat gelangt. Wenn eine solche Stufe existiert, verändert sich der Gasfluss beim Ätzen des Substrats abrupt am Umfang des Substrats, um ein ungleichmäßiges Ätzen im Substrats in einigen Fällen zu verursachen.
  • In US 4,565,601 wird ein Verfahren und eine Anordnung zur Steuerung der Temperatur einer Probe offenbart, welche beabsichtigen zu verhindern, dass eine Probe durch den Druck von Hitzeübertragungsgas durch Anbringung und Befestigung der Probe deformiert wird, welche in einem Vakuum auf einem Probenstand befestigt und verarbeitet wird und Versorgung des Hitzeübertragungsgases in den Spalt zwischen der unteren Oberfläche der Probe demgemäß befestigt und den Probenstand. Weiter ist beabsichtigt, effizient die Temperatur der Probe zu steuern, welche in einem Vakuum verarbeitet wird, durch Begrenzung der Größe des Spaltes zwischen der unteren Oberfläche der Probe und dem Probenstand; und das Hitzeübertragungsgas am wenigstens den Prozess beeinflussen zu lassen durch Begrenzung des Flusses des Hitzeübertragungsgases in die Vakuumverarbeitungskammer hinein.
  • In den japanischen Patentanmeldungen, Bd. 17, Nr. 672 (E-1474), 10. Dezember 1993, JP 05 226292 wird ein elektrostatisches Spannfutter offenbart, welches Kühlgas sowohl als auch Hochdruckstifte bereitstellt, die sich in Durchgangslöchern befinden.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Halten eines Substrats und ein Substrathaltesystem bereitzustellen, bei welchem die Menge an Fremdsubstanzen auf der hinteren Oberfläche herabgesetzt werden kann, und bei welchem eine geringe Menge der Fremdsubstanzen von einem Anbringungstisch zu einem Substrat übertragen werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Halten von Substraten und ein Substrathaltesystem bereitzustellen, bei welchem die Deformation eines Substrats mit einem großen Durchmesser unterdrückt werden kann, und bei welchem die Kühleffizienz für das Substrat ausreichend hoch gehalten werden kann.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Halten eines Substrats und ein Substratshaltesystem bereitzustellen, bei welchem der, während der Behandlung auftretende Schaden eines Substrats verhindert werden kann.
  • Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Halten eines Substrats und ein Substrathaltesystem bereitzustellen, bei welchem ein Kühlgas rasch über die hintere Oberfläche eines Substrats verbreitet werden kann, wenn das Kühlgas eingeleitet wird, nachdem das Substrat elektrostatische angezogen ist, und bei welchem eine Kontrolle der Substrattemperatur, die für eine hohe Produktivität geeignet ist, durchgeführt werden kann.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Produktertrag beim Substratätzen und die Verfügbarkeit des Substratätzgerätes durch Bereitstellung des Substrathaltesystems zu verbessern, das weniger Fremdsubstanzen, wie oben beschrieben, aufweist und geeignet ist, ein gleichförmiges Ätzen durchzuführen.
  • Diese Aufgaben werden erreicht durch ein Substrathaltesystem, wie durch Anspruch 1 vorgegeben und ein Verfahren zum Halten eines Substrats, wie in Anspruch 5 vorgegeben. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine ringförmige gasdichte Oberfläche bereitgestellt, welche einen geraden Probentisch aufweist, der dem Umfang des Substrates entspricht, eine Vielzahl von Kontakthalteabschnitten, angeordnet zwischen ringförmigen gasdichten Oberfläche und elektrostatische Anziehungsmittel zur Erzeugung einer elektrostatischen Anziehungskraft, um das Substrat gegen die ringförmige leckdichte Oberfläche zu ziehen und die Kontakthalteabschnitte. Um die Fremdsubstanz, die an einem Substrat anhaften kann, zu verringern, ist es wirksam, den Kontaktbereich zwischen einer Kühloberfläche und einem Substrat zu verringern. Der Abstand zwischen der Kühloberfläche und der hinteren Oberfläche des Substrats muss jedoch als ein Abstand gehalten werden, so dass die Kühlwirksamkeit durch das Kühlgas nicht verringert wird. Um dies zu verwirklichen, wird eine kleine hohe Stufe auf der Kühloberfläche derartig bereitgestellt, dass die hintere Oberfläche des Substrats und die Kühloberfläche nicht miteinander in Kontakt geraten, unabhängig davon, ob das Kühlgas eingeleitet wird oder nicht. Obwohl die Kühloberfläche und die hintere Oberfläche des Substrats miteinander an vorstehenden Abschnitten, die auf dem Stufenabschnitt der Kühloberfläche vorgesehen sind, in Kontakt stehen, muss der Bereich der Kontaktabschnitte soweit wie nötig gering gehalten werden. In der vorliegenden Erfindung ist hierzu die Kühloberfläche mit einer elektrostatischen Anziehungsfunktion ausgestattet, um das Substrat an die vorstehenden Abschnitte der Kühloberfläche anzuziehen.
  • Verhinderung von Leckage des Kühlgases muss betrachtet werden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass ein ringförmiger abstehender Abschnitt mit einer glatten Oberfläche vorgesehen ist, d. h. eine Oberfläche, die gegen Gasleckage wirkt, auf der Kühloberfläche entsprechend des peripheren Abschnitts eines Substrats, wobei das Fixieren der hinteren Oberfläche des Substrats an der Kühloberfläche mit elektrostatischer Anziehung das Kühlgas an der Leckage hindert.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Wirkungen erzielt. Eine der Wirkungen liegt in der Lösung des Problems im Transport von Fremdsubstanzen in einem Schieberabschnitt in Bezug zur Handhabung von Substrat. Die Schieberstifte, welche innerhalb oder durch den Anbringungs- oder Probentisch bereitgestellt sind, kontaktieren andere Bauteile und können nicht verhindern eine Quelle von Fremdsubstanzen zu sein. In der vorliegenden Erfindung strömt das überschüssige Kühlgas in Richtung der gegenüberliegenden Seite des Anbringungstisches durch ein Loch. Da die erzeugten Fremdsubstanzen in die gegenüberliegende Richtung des Substrats mitgenommen werden, wird die Menge der Fremdsubstanzen, die an dem Substrat anhaften, vermindert.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Deckel an der hinteren Oberfläche des Anbringungstisches bereitgestellt, um den Mechanismus in der Rückoberfläche des Probentisches zu schützen, an der Anlagerung von Reaktionsprodukten für eine lange Zeit soweit wie möglich. Weil komplizierte Mechanismen, wie beispielsweise ein Kühlversorgungssystem und ein vertikaler Antriebsmechanismus für den Befestigungstisch, üblicherweise an der Rückseite des Anbringungstisches konstruiert sind, ist es problematisch hinsichtlich der Handhabung, wenn durch das Ätzen produzierte Reaktionsprodukte sich an diese Teile anlagern. Um dies zu verhindern, ist gemäß der Ausführungsform der Erfindung ein Deckel an der Rückoberfläche des Anbringungstisches vorgesehen, so dass das überschüssige Gas des Kühlgases in die Innenseite der Abdeckung hineinfließt, der Druck innerhalb der Abdeckung wird dabei größer gehalten als der Druck in der Behandlungskammer, während der Behandlung, um zu verhindern, dass Reaktionsprodukte in die Behandlungskammer eintreten, was den Mechanismus an der Rückoberfläche des Anbringungstisches vor der Anlagerung von Reaktionsprodukten für eine lange Zeit soweit wie möglich schützt.
  • Das Verhindern einer Schädigung an dem Substrat kann erreicht werden, indem der elektrische Schaltkreis für die elektrostatische Anziehung von der Substratseite zu einem Erdungsteil, wie beispielsweise der Vakuumkammer, durch das Plasma verbunden wird, um das elektrische Potential über der Oberfläche des Substrats zu minimieren.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kontaktiert ein Substrat eine Kühloberfläche an einer ringförmigen, Gasleckagen-sicheren Oberfläche und an Kontakthalteabschnitten, welche an der Innenseite der ringförmigen, Leckagen-sicheren Oberfläche angeordnet sind. Jedoch, da die hintere Oberfläche des Substrats nicht mit der Kühloberfläche in dem am meisten verbleibenden Teil des Bereichs in Kontakt ist, kann das durch den Kontakt verursachte Anhaften von Fremdsubstanzen verhindert werden. Obwohl die Kühlwirksamkeit für das Kühlen des Substrats allmählich herabgesetzt ist, im Vergleich dazu, wenn das Substrat die Kühloberfläche unter dem gleichen Druck des Kühlgases kontaktiert, kann eine ausreichende Kühlwirksamkeit erhalten werden, indem die Stufe auf der Kühloberfläche kleiner als ungefähr 100-mal der mittleren freien Weglängen des Kühlgases ausgebildet wird. Der Zwischenraum zwischen der hinteren Oberfläche des Substrats und der Kühloberfläche ist groß, im Vergleich zu demjenigen in einem herkömmlichen Kühlverfahren, bei welchem das Substrat und die Kühloberfläche über die gesamte Oberfläche miteinander in Kontakt stehen. Deswegen ist die Leitfähigkeit zwischen den beiden Oberflächen groß, so dass das Einleiten und Ausströmen des Kühlgases einfach durchgeführt werden kann. Das heißt, die Zeit zum Einleiten und Ausleiten des Kühlgases ist kurz, und dann kann die Zeit zum Behandeln eines Substrates verkürzt werden. Darüber hinaus besteht eine Funktion, dass die Leitfähigkeit in dem Kontaktabschnitt der Peripherie des Substrats und der Kühloberfläche im Vergleich zu dem Nicht-Kontaktabschnitt des inneren Abschnitts des Substrats (in der Region des Molekularflusses ist die Leitfähigkeit proportional zu dem Quadrat des Spaltes) sehr klein ist, und der Druckunterschied über dem Nicht-Kontaktabschnitt klein ist, d. h., die Kühlwirksamkeit gleichförmig ist.
  • Wenn eine Substrattemperatur unter Verwendung eines Kühlgases als ein Kühlmittel gesteuert wird, wird ein Druck des Kühlgases benötigt, der höher als 2 Torr ist. Und je höher der Druck ist, um so höher wird die Effizienz des Wärmetrans fers. Andererseits hängt die elektrostatische Anziehungskraft weitesgehend von der zu kontrollierenden Temperatur des Substrats ab. In einem Verfahren einer heutigen Produktionsanlage, beträgt die Temperatur ungefähr –60°C bis +100°C, wobei die Anziehungskraft von 40 bis 100 gf/cm2 (1000 gf = 9,8 N) stabil erhalten wird unter allgemeiner angelegter Spannung von 300 bis 1000 V. In Bezug auf die Druckkontrolle des Kühlgases ist es schwierig, den Druck genau zu kontrollieren, da der Druck sich stark in Abhängigkeit der Zeitkonstante des Gasversorgungssystems oder der Beziehung zwischen der relativen Rauheit der Kontaktoberflächen des Substrats und dem Anbringungstisch ändert. Deswegen kann das Ziel der Drucksteuerung beispielsweise 10 Torr ± 5 Torr sein.
  • Wenn die äußere Peripherie des Substrats durch Anziehung mit dem herkömmlichen Verfahren befestigt wird und ein Gas in der Rückseite der Oberfläche mit einem Druck von 10 Torr eingeleitet wird, deformiert sich das Substrat um 0,1 bis 0,25 mm. Diese Größenordnung der Deformation setzt die Arbeitsgenauigkeit des Substratsätzens herab, und vermindert ebenso die Wirksamkeit des Wärmetransfers durch das Kühlgas. Um dieses Problem zu lösen, sind zusätzlich Anziehungsabschnitte in der mittigen Seite eines Substrats vorgesehen, beispielsweise ein ringförmiger Anziehungsabschnitt für ein 6'' (1'' = 2,54 cm)-Substrat, zwei ringförmige Anziehungsabschnitte für 8''-Substrat zusätzlich zu dem Anziehungsabschnitt an der Peripherie des Substrats. Hiermit kann die Verformung verhindert werden.
  • Es ist wohl bekannt, dass, wenn ein Substrat ein andere Element kontaktiert mit Sicherheit Fremdsubstanzen an den Kontaktpunkt anhaften. Unter diesem Gesichtspunkt ist es klar vorzuziehen, dass die elektrostatische Anziehungsoberfläche gering gehalten wird. Jedoch unter Berücksichtigung des Pegels der Drucksteuerung und der Anziehungskraft, wie oben beschrieben, ist es geeignet zum jetzigen technischen Level, dass der Anziehungsbereich kleiner als ungefähr die Hälfte des Gesamtbereichs des Substrats beträgt. Dies deswegen, weil, wenn die elektrostatische Anziehungskraft 40 gf/cm2 beträgt und die Anziehungsfläche die Hälfte der Gesamtfläche ausmacht, die totale Anziehungskraft für ein 8'' Substrat ungefähr 6280 gf beträgt, und die Trennkraft für das Kühlgas von 15 Torr ungefähr 6100 gf beträgt.
  • Darüber hinaus, durch Bereitstellung eines Schieberstiftes (Schieberstift ?) zum Zwecke des Substratstransportes in einem Loch, welche die Rückoberfläche des Anbringungstisches durchdringt, dient das Kühlgas als Transportgas zum Transport von Fremdsubstanzen, produziert am Schieberabschnitt, um zu verhindern, dass sich Fremdsubstanzen am Substrat anlagern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Kühlgas in die Innenseite einer Abdeckung auf der Rückoberfläche des Anbringungstisches eingeleitet und erhöht den Druck in dem Deckel gegenüber dem Druck in der Behandlungskammer, um Kontamination von und Anlagerung von Reaktionsprodukten an die Mechanismen auf der Rückseite des Anbringungstisches zu verhindern.
  • Um das Auftreten einer abnormalen Entladung zu verhindern, wenn eine Hochfrequenzspannung an dem Substrat angelegt wird, um eine Vorspannung zum Ätzen des Substrats zu erzeugen, können ein Abschnitt zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung und ein Abschnitt eines elektrischen Standardpotentials mit einem elektrisch isolierten Material isoliert sein, um sich nicht direkt gegenüber zu liegen. Zusätzlich zu den obigen Maßnahmen, ist der Stift zum Transport der Substrats bevorzugt so konstruiert ist, dass er elektrisch leitfähig ist. Da die elektrostatische Anziehungskraft auf Grund der verbleibenden Ladung plötzlich verschwunden sein kann, durch Entfernen der in dem Substrat angesammelten Ladung mittels Kontaktieren des Stiftes mit dem Substrat, wenn das Substrat transportiert wird, wird das Substrat nicht mit unnötiger Kraft angehoben.
  • Falls die Strömungspassage zum Leiten des Kühlmittels zum Steuern der Temperatur des Substrats mittels Diffusionsschweißen oder Löten in einer solchen Struktur derart ausgebildet ist, dass der Abschnitt, der die Strömungspassage bildet, vollständig verbunden ist, wird keine Dichtung benötigt, wenn ein Durch gangsloch an irgendeiner Stelle außer der Strömungspassage vorgesehen ist. Deswegen gibt es einen Temperaturfühler oder einen Fühler für die Anwesenheit oder Abwesenheit von Substrat.
  • Um den Gasfluss auf der Oberfläche eines Substrats gleichförmig zu machen, kann ein Element zum Gleichformen des Gasflusses (im Folgenden als "Suszeptor" bezeichnet) vorgesehen sein, in dem äußeren peripheren Abschnitt des Substrats. Die Oberfläche des Suszeptors befindet sich auf einer höheren Ebene, als diejenige des Substrats, so dass der Gasfluss sich nicht abrupt an der Peripherie des Substrats ändert. Die der Peripherie des Substrats gegenüberliegenden Oberfläche des Suszeptors ist senkrecht zu der Oberfläche des Substrats ausgebildet, um die Bewegung in der seitlichen Richtung oder das Gleiten des Substrats zu begrenzen. Des Weiteren gibt es einige Fälle, in welchen die bei Substratätzen erzeugten Reaktionsprodukte oder das Plasma in dem Spalt zwischen dem Deckelement, der hinteren Oberfläche des Substrats an dem peripheren Abschnitt gegenüberliegt, sich an der hinteren Oberfläche des Substrats drehen, um Fremdsubstanzen auf der hinteren Oberfläche des Substrats anzulagern. Dieses Phänomen wird verhindert, indem Abstand zwischen der hinteren Oberfläche des Substrats und dem Deckelbauteil vorgesehen wird.
  • Wie oben beschrieben, weil die Quelle der Fremdsubstanzen, die an einem Substrat anhaften, soweit wie möglich eliminiert ist, können die Fremdsubstanzen vermindert werden. Weiter kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Gasfluss gleichgerichtet werden, und die Gleichförmigkeit im Substratätzen über das Substrat kann verbessert werden. In einer weiteren Ausführungsform, kann ein Fühlen zum Messen der Substrattemperatur und der Fühler zum Messen der Anwesenheit oder Abwesenheit des Substrats einfach installiert werden mittel seiner Veränderung des Aufbaus und des Herstellungsverfahrens des Substrathaltesystems und die Zuverlässigkeit und die Betreibbarkeit des Gerätes kann verbessert werden.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Umriss eines Substratsbehandlungsgerätes zeigt, an welchem ein Substrathaltesystem angewandt wird;
  • 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die einen Ausführungsform des Substrathaltesystems nach 1 zeigt, welche nicht unter die Bedingung der vorliegenden Erfindung fällt;
  • 3 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform des Substratshaltesystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung für die Verwendung in 1 zeigt;
  • 4 ist eine obere Draufsicht, die das Substrathaltesystem von 3 zeigt;
  • 5 ist eine obere Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform des Substratshaltesystems zeigt;
  • 6 ist eine obere Draufsicht, die eine weitere Ausführungsform eines Substrathaltesystems zeigt;
  • 7 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die eine weitere Ausführungsform eines Substrathaltesystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 8 ist eine Ansicht, welche die Eigenschaft des Wärmetransfers im Vakuum erläutert;
  • 9 ist eine erläuternde Ansicht, die das Substrathaltesystem zeigt, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 10 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Substratätzgerät zeigt, das ein Substrathaltesystem gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
  • 11 ist eine vergrößerte Ansicht, die den äußeren peripheren Abschnitt des Substrathaltesystems zeigt;
  • 12 ist eine erläuternde Ansicht, die das Entfernen, der während des Transports eines Substrats angesammelten Ladung zeigt;
  • 13 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die ein Substrathaltesystem zeigt, was keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet;
  • 14 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungspassage für ein Kühlmittel in dem Substrathaltesystem zeigt;
  • 15 ist eine erläuternde Ansicht eines weiteren Substrathaltesystems; und
  • 16 ist eine erläuternde Ansicht der Strömungspassage für das Kühlmittel in einem Halteelement aus 15.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVoRZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine Anordnung, welche einen elektrostatischen Anziehungsschaltkreis zur Befestigung eines Substrats 1 zum Halten eines Bauteils 2 verwendet. In 1 wird ein Mikrowellenplasmaätzgerät zum Behandeln des Substrats 1 verwendet. Ein Substrathaltesystem 9, welches das Substrat 1 hält, ist in der Ätzkammer 10 angeordnet. Die Ätzkammer 10 wird mit einer Vakuumpumpe 11 entleert, ein Gas wird zum Ätzen wird von einer Gasversorgungseinheit zugeführt. Das Substrathaltesystem ist mit einer Hochfrequenzspannungsquelle 12 und einer direkten Stromquelle 13 verbunden. Mikrowellen werden in die Ätzkammer 10 von einem Quarzglasfenster 15 durch ein Wellenführungsrohr 14 eingeleitet. Wenn die Hochfrequenzspannungsquelle 12 in Betrieb genommen ist oder die Mikrowellen eingeleitet werden, wird das Plasma 16 in der Ätzkammer 10 erzeugt. Zu der Zeit, wird ein elektrostatischer Anziehungsschaltkreis 17 durch das Potential der direkten Stromquelle 13 durch das Substrathaltesystem 9, das Substrat 1 und das Plasma 16 ausgebildet. Bei diesem Zustand wird das Substrat 1 an dem Substrathaltesystem 9 befestigt, d. h. durch die in dem Substrathaltesystem hervorgerufene elektrostatische Anziehungskraft fixiert.
  • 2 zeigt einen Querschnitt des Substrathaltesystems 9 aus 1. Ein Substrat 1 ist auf hervorstehenden Abschnitten 3 und 20 und eines Haltebauteils 2 für das Substrat angebracht, wobei der hervorstehende Abschnitt 3 des Halteelements 2 mit einem elektrostatischen Anziehungsschaltkreis 17 verbunden ist und das Substrat 1 an dem Halteelement 2 an den hervorstehenden Abschnitten 3 und 20 be festigt ist. Eine Strömungspassage zum Durchströmen eines Kühlmittels 4 ist in dem Halteelement 2 zum Kühlen des Substrates 1 vorgesehen. Das Kühlmittel wird von einer Versorgungseinheit 5, welche schematisch dargestellt ist, zugeführt und durch einen Auslassabschnitt 6 ausgeströmt, um die Temperatur des Haltebauteils 2 zu steuern. Darüber hinaus ist eine Strömungspassage für ein Kühlgas 7 in dem Zentrum des Halteelements 2 zum Einleiten und Ausleiten des Kühlgases 7 vorgesehen. Die Temperatursteuerung des Substrats 1 wird durch das Kühlgas 7 erhalten, das den eingerückten Abschnitt 8 des Halteelements 2 ausfüllt und einen Wärmetransfer zwischen dem Halteelement 2 und dem Substrat 1 durchführt. Die elektrostatische Anziehungskraft wird durch ein dielektrisches Material 18 erzeugt, welches an der Oberfläche des Halteelements 2 angebracht oder ausgebildet ist.
  • Aluminiumoxid oder eine Mischung von Aluminiumoxid und Titanoxid kann als dielektrisches Material verwendet werden. Die Spannung von mehreren 100 V kann an dem Halteelement als direkte Stromspannung zur Erzeugung der elektrostatischen Kraft angelegt. Damit wird das Substrat elektrostatisch an dem vorstehenden Abschnitt 3 des Haltebauteils 2, gezeigt in 2, befestigt. Das elektrische Potential für die elektrostatische Anziehungskraft wird von der direkten Stromquelle 13 angelegt, wobei das Potential über das Halteelement 2, über den vorstehenden Abschnitt 3 und über die äußere Peripherie des Substrats 1 gleichförmig ist. Hierzu wird der Potentialunterschied, der über der Oberfläche des Substrats 1 erzeugt wird, durch die Verteilung der Elektroden oder Ionen, die auf das Substrat 1 aufgestrahlt werden, verursacht, und ist nicht so hoch, dass der Potentialunterschied das Substrat 1 schädigen könnte. Andererseits besteht in einem Verfahren, bei welchem in dem Halteelement positive und negative elektrische Pole ausgebildet sind, eine Möglichkeit, dass eine hohe Spannungsdifferenz in dem Substrat 1 das Substrat schädigen kann.
  • Dann wird das Kühlgas 7 auf hintere Oberfläche des Substrats 1, welches derartig befestigt ist, zugeführt. Das Kühlgas 7 ist in dem zurückgesetzten Abschnitt 8 des Haltebauteils 2 eingefüllt, wobei der Druck in dem Bereich von mehreren Torr bis 10 Torr liegt. Wenn der Spalt des zurückgesetzten Abschnitts 8 15 μm bis 0,1 oder 0,2 mm beträgt, kann eine Herabsetzung der Kühlwirksamkeit vernachlässigt werden. Das heißt der Spalt muss größer als 15 μm sein, wenn die Existenz von Partikeln oder die Rauheit der Oberfläche betrachtet wird, und die obere Grenze des Spaltes beträgt 0,2 mm, wenn man die thermische Leitfähigkeit des Gases berücksichtigt.
  • Es kann betrachtet werden, dass die elektrostatische Anziehungskraft über dem zurückgesetzten Abschnitt 8 nahezu 0 ist, wo sich der Spalt befindet, und nur über den vorstehenden Abschnitt 3 erzeugt wird. Jedoch, da es möglich ist, die Anziehungskraft stark genug zu vorzugeben um dem Druck des Kühlgases 7 Stand zu halten, indem die Spannung der direkten Stromquelle 13 geeignet gewählt wird, wird das Substrat 1 durch das Kühlwasser 7 nicht bewegt oder getrennt.
  • Die Temperatur des Halteelements 2 wird durch das Kühlen mit dem Kühlmittel 4 gesteuert. Hierzu erreicht das Molekül des Kühlgases 7 das Substrat 1 unmittelbar oder nach einer Anzahl von Kollisionen mit anderen Molekülen des Kühlgases. Das Molekül des Kühlgases, welches das Substrat erreicht hat, erhält Energie vom Substrat 1, was bedeutet, es kühlt das Substrat 1, kehrt zurück zum Haltebauteil. Durch Wiederholung des vorhergehenden Zyklus wird das Substrat 1 gekühlt. Für den Fall, bei welchem der Druck des Kühlgases 7 ausreichend höher als der Druck ist, der die mittlere freie Weglänge entsprechend des Spaltes an den zurückgesetzten Abschnitt 3 aufweist, entsteht ein vorherrschendes Phänomen, das die Moleküle miteinander kollidieren und Energie austauschen, um die thermische Energie des Substrats 1 auf die Kühloberfläche des Halteelements 2 zusätzliche zu dem vorherigen Phänomen der Gasmoleküle übertragen. Jedoch stellt die Wärmeleitung durch das Kühlgas 7 als ein thermisches Medium innerhalb des Bereichs des vorliegenden Falles den thermischen Energietransport dar. Mit anderen Worten ist es nicht das Phänomen, bei dem beispielsweise das Kühlgas 7 mit einer Kühleinheit gekühlt wird, das vorher separat zur Verfügung gestellt wird, und an der hinteren Oberfläche des Substrats 1 zum Kühlen des Substrats mit der Wärmekapazität des Gases überführt wird. Der Spalt des zurückgesetzten Abschnittes 8 und der Druck des Kühlgases 7, die vorherrschende Bedingung erfüllen, werden gewählt.
  • Das Verhältnis des Energietransports zwischen dem Kühlgas 7 und dem Halteelement 2 wird durch einen Wert ausgedrückt, der thermischer Adaptionsfaktor genannt wird. Der thermische Adaptionsfaktor hängt von der Art des Kühlgases und der Oberfläche des Elements ab (Zustand der Kontamination usw.). Der selbe kann auf dem Wärmetransport zwischen dem Substrat 1 und dem Kühlgas 7 angewandt werden. Helium wird als Kühlgas 7 verwendet, da Helium die Ätzeigenschaft, wenn es leckt nicht beeinflusst, und da die Zuleitungs- und Ableitungszeit für das Kühlgas kürzer ist als für andere Gase. Jedoch können auch andere Gase, wie beispielsweise Stickstoff, Argon als Ätzgas verwendet werden, obwohl die Kühleffizienz sich ändert. Das Kühlgas ist nicht speziell auf diese beschränkt.
  • Wie oben beschrieben, wird das Substrat 1 ausreichend durch Kühlgas gekühlt. Darüber hinaus kontaktiert das Substrat das Haltebauteil 2 nur in einem vorstehenden Abschnitt 3. Die Abschnitte, welche die Möglichkeit aufweisen, dass sich Fremdsubstanzen, die durch Kontaktieren der hinteren Oberfläche des Substrats mit einem anderen Element erzeugt werden, sind nur Abschnitte an der hinteren Oberfläche des Substrats, die dem vorstehenden Abschnitt 3 entsprechen. In einem Fall, in dem das Substrat einen größeren Bereich als Halteelement 2 aufweist und einen Teil der Oberfläche des Halteelements aus dem Substrat 1 vorsteht, wie in 2 gezeigt, wird Plasma auf der vorstehenden Oberfläche zum Ätzen ausgestrahlt und die Ätzreaktionsprodukte von dem Substrat 1 haften an der vorstehenden Oberfläche an. Dadurch haften die Fremdsubstanzen an der oberen Seite des Substrats 1 durch die vorstehende Oberfläche an.
  • Dies ist der Grund dafür, dass der Durchmesser des Halteelements 2 kleiner als der Durchmesser des Substrats 1 ist. Jedoch wird der Effekt des Verminderns von Fremdsubstanzen auf der Rückseite nicht abgeschwächt, sogar wenn der Durchmesser des Haltebauteils 2 größer als der Durchmesser des Substrats 1 ist.
  • 3 zeigt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. Obwohl das Substrathaltesystem in 3 im Wesentlichen das gleiche ist wie das in 2, weist das System in 3 einen Schieber 19 (Schieber 19 ?) auf zum Übertragen des Substrates 1. Das Substrat 1 wird von dem Halteelement 2 durch Bewegen des Schiebers 19 nach oben und nach unten übertragen. Der Schieber 19 muss nach oben und nach unten bei jeder Behandlung bewegt werden. Das heißt der Schieber muss unabhängig von dem Halteelement 2 bewegt werden können. Deswegen besteht ein Bedarf einem Zwischenraum zwischen dem Haltebauteil 2 und dem Schieber 19 vorzusehen. Das Kühlgas 7 leckt durch den Spalt. Die Leckmenge des Kühlgases 7 muss so klein wie möglich unterdrückt werden. Um dies zu verwirklichen, ist ein vorstehender Innenseitenabschnitt 20 um den Schieber 19 herum vorgesehen, der eine Oberfläche mit nahezu der gleichen Höhe wie derjenige des vorstehenden Abschnittes 3 aufweist. Da die Oberfläche flach ist und das Substrat 1 kontaktiert, wird die Leckmenge des Kühlgases in einer ... Menge unterdrückt. Die Gründe warum der Schieber vorgesehen ist im Zentrum des vorstehenden Abschnitts 20 sind die Folgenden drei:
    • (1) um überschüssiges Gas auszustoßen,
    • (2) um Fremdsubstanzen, die am Schieberabschnitt erzeugt werden, mit dem Gasfluss auszustoßen,
    • (3) um unnormale Entladungen zu verhindern.
  • Das Auftreten einer abnormalen Entladung hängt von der Art der Gase, dem Umgebungsdruck im Spaltabstand zur Spannungsableitung und der Spannung ab. In einem Fall, wo der Schieber beispielsweise in eine Kühlgasumgebung angeordnet ist, beträgt der Spaltabstand zur Einleitung der Spannung 0,16 bis 0,2 mm, wenn der Druck der Kühlgasumgebung zwischen 8 und 10 Torr (mHg) und die Spannung für die elektrostatische Anziehungskraft für 450 und 700 V beträgt. Jedoch stellt das Ausbilden eines solchen Spalts einen schwierigen Arbeitsvorgang dar.
  • Für den Fall der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Druck der Umgebung, die den Schieber 19 enthält, extrem niedriger als der Druck gemacht werden, da leicht bei der Entladung in Erscheinung tritt und das Auftreten der abnormalen Entlandung kann verhindert werden, selbst wenn der Druck der Umgebung, die den Schieber 19 enthält, höher als der Druck in der Ätzkammer von 3 bis 5 mm Torr ist, durch den Druckunterschied zum Erhöhen der Leitfähigkeit, beispielsweise von 10 mmTorr (1/102 mmHg), wobei der Spaltabstand ungefähr 1 mm beträgt.
  • 4 zeigt eine Ansicht des Substrathaltesystems 9 in 3, bei dem Substrat 1 von der Oberseite gesehen entfernt ist. Ein Zuleitungs- und Ableitungsloch 21 für das Kühlgas 7 ist in dem Zentrum in dem Halteelement 2 vorgesehen und die Schieber 19 und die vorstehenden Innenseiten-Abschnitte 20 sind um das Zuleitungs- und Ableitungsloch angeordnet. Die vorstehenden Innenseiten-Abschnitte 20 dienen auch als auch als Träger gegen ein Durchbiegen des Substrats 1.
  • Obwohl der vorstehende Innenseiten-Abschnitt 20 in 4 bogenförmig ist, ist die Gestalt nicht auf eine Bogenform begrenzt. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Substratshaltesystems 9, das ringförmig ist. In den ringförmigen vorstehenden Abschnitten 22 sind ein Temperatursensor 23 für das Substrat 1, ein Substraterkennungssensor 24 zum Erkennen des Vorhandenseins des Substrats, ein Erdungsanschluss 25 zum Verbinden des Potentials des Substrats 1 mit der Erde zusätzlich zum Schieber 19 vorgesehen. Um eine rasche Zuleitung und eine Ableitung des Kühlgases 7 zu dem zurückgesetzten Abschnitt durchzuführen, sind Teile des ringförmigen vorstehenden Abschnitts 22 aufgeschnitten, um das Kühlgas 7 durch diese Teile leicht durchlassen zu können.
  • Die Verwendung eines Fluoreszentsthermometer als Temperatursensor 23 in einem Gerät, das Plasma verwendet, beseitigt das Geräuschproblem. Ein Beispiel eines Substraterkennungssensors 24 ist eine optische Faser, durch welche ein Laserstrahl eingeleitet wird, um die hintere Oberfläche des Substrats 1 zu bestrahlen.
  • Das Vorhandensein des Substrats 1 wird durch die Existenz eines reflektierenden Lichts detektiert. Da die Ausgabe des Temperatursensors 23 sich in Abhängigkeit des Vorhandenseins des Substrats 1 verändert, kann die Veränderung herangezogen werden, um die Existenz des Substrats zu detektieren.
  • Der Erdungsanschluss wird verwendet, bevor das elektrostatische fixierte Substrat unter Verwendung des Schiebers 19 hochgedrückt wird. Während eine Anziehungskraft in dem elektrostatischen fixierten Substrat existiert, kann der Schieber 19 nicht verwendet werden. Daher, um die Wartezeit zu verkürzen, gibt es einige Fälle, bei denen es notwendig ist, dass das Substrat 1 geerdet wird. Durch Auf- und Abbewegen des Erdungsanschlusses 25, der mit dem Substrat 1 kontaktiert werden soll, wird das Potential des Substrats 1 geerdet. Obwohl der Erdungsanschluss 25 aus einem elektrischleitfähigen Material hergestellt sein kann, ist es wirksam Siliziumkarbid heranzuziehen, das einen weitaus größeren Widerstand als gewöhnliche Metalle aufweist, um eine abnormale Entladung während der Plasmabehandlung zu vermeiden. Darüber hinaus ist es möglich, dass dem Schieber 19 die Funktion gegeben ist, auch in dieser Funktion zu dienen.
  • Obwohl verschiedene Arten von Sensoren auf dem einzigen Bauteil in 5 angeordnet sind, können die Sensoren unabhängig voneinander verwendet werden ohne das Ziel der vorliegenden Erfindung abzuwerten.
  • Durch Anwendung des Substrathaltesystems gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Menge von Fremdsubstanzen, welche an der hinteren Oberfläche des Substrats 1 anhaften, verringert. Darüber hinaus kann durch Verwendung des in dem Substrathaltesystem behandelten Substrats 1 verhindert werden, dass sich die Fremdsubstanzen auf der hinteren Oberfläche an die obere Oberfläche eines anderen benachbarten Substrats anlagern, und das Substrat durch Fremdsubstanzen, die geschmolzen oder von der hinteren Oberfläche abgelöst werden, zu kontaminieren. Der Suszeptor 68 dient als eine Abdeckung für einen Kopfabschnitt 61, um den Kopfabschnitt 61, welche geätzt werden soll, zu schützen, und die seitli che Oberfläche des Kopfabschnittes von dem umgebenden elektrischen Raum zu isolieren.
  • 6 zeigt eine weitere Ausführung eines Substrathaltesystems 9 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Halteelement 2 weist inselförmige Abschnitte 22A, 22B auf, die konzentrisch aneinander gereiht sind. In dieser Ausführungsform wird ein Substrat durch drei konzentrische Abschnitte getragen, durch den vorstehenden Abschnitt 3 in dem peripheren Abschnitt und durch die inselförmigen vorstehenden Abschnitte 22A und 22B. Dieser Aufbau ist insbesondere wirksam, wenn der Durchmesser des Substrats 1 groß ist.
  • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung. 7 ist eine Querschnittsansicht eines Substrathaltesystems 9. Ein Isolierfilm für das elektrostatische Anziehen ist auf der oberen Oberfläche eines Kopfabschnitts 61 überzogen, wobei ein Wert 62a zum Kontaktieren und Fixieren eines Substrats 1 an der Peripherie des Substrats vorgesehen ist, ein Wert 62b und ein Wert 62c ist auf der Innenseite des Werts 62a vorgesehen und ein Loch 66, das die hintere Oberfläche eines Anbringungstisches durchdringt, ist in dem Zentrum des Werts 62c vorgesehen. Ein Raum 64 zur Aufnahme des Kühlmittels ist innerhalb des Kopfabschnitts 61 vorgesehen und eine Passage, welche geeignet ist für das Zuleiten und das Ableiten des Kühlmittels vorgesehen ist. Ein Schaft 63, welcher an dem Kopfabschnitt 61 befestigt ist, ist in der Nähe des Zentrums des Substrathaltesystems 9 vorgesehen und eine Führungspassage zum Einleiten des Kühlgases ist innerhalb des Schafts vorgesehen. Ein Schiebermechanismus zum Transportieren eines Substrats ist bereitgestellt im Eingriff mit dem Loch 66 wie oben beschrieben. Ein Deckel 67 ist in dem äußeren peripheren Abschnitt des Durchgangsloches 66 auf der Rückseite des Anbringungstisches angeordnet.
  • In einem Fall, wo ein Substrat (Wafer) in der Ausführungsform von 7 behandelt wird, wird das Substrat in die Behandlungskammer eingeführt unter Verwendung von Lademitteln (nicht gezeigt) unter Vakuumbedingungen, das Substrat ist dabei auf einem Anbringungstisch 9 angebracht, dessen Temperatur im Voraus mit Kühlmittel gesteuert wird, Strom einer elektromagnetischen Spule 4 zugeführt wird, um ein vorgegebenes magnetisches Feld zu bilden, ein Behandlungsgas eingeführt, Strom angelegt an eine Magnetfeldröhre, um Mikrowellen zu erzeugen, das Gas in ein Plasma verwandelnd, in der Behandlung, durch ECR (Elektronzyklotronresonanz), ein DC-Schaltkreis, gebildet durch das Plasma, um eine elektrostatische Anziehungskraft zu bilden. Dann wird das Kühlgas zwischen dem Substrat 1 und dem Anbringungstisch 9 eingeleitet. Das Kühlgas diffundiert rasch im Inneren des Spaltes mit Ausnahme der anliegenden Kontaktabschnitte und damit wird Wärme übertragen, die von dem Plasma in das Substrat 1 (Wafer) zu einem Kopfabschnitt eindringt, um die Wärme zu dem Kühlmittel zu übertragen. Zur gleichen Zeit wird das Kühlgas zu der Rückseite des Anbringungstisches als ein überschüssiges Gas durch ein Durchgangsloch 66 abgeleitet, das eine räumliche Beziehung aufweist, so dass das Kühlgas aktiv leckt. Da das Gas zwischen dem Substrat und dem Anbringungstisch oberhalb des gegebenen Druckes gehalten werden muss, wird Gas stets in einer Menge eingeleitet, die der Leckagemenge entspricht.
  • Gemäß der Ausführungsform ist es möglich, Plasmabehandlungsgeräte bereitzustellen, bei welchem die Menge der von der hinteren Oberfläche eines Substrats transferierten Fremdsubstanzen vermindert werden, indem die Kontaktfläche verringert wird und der für das Kühlmittel dienende Druck des Kühlgases beibehalten wird, und eine gute Wiederholbarkeit als ein Herstellungsgerät aufweist und geeignet ist für die Behandlung mit Plasma unter der Bedingung des Steuerns der Substrattemperatur und der eine ausgezeichnete Produktivität aufweist.
  • Des Weiteren ist es möglich, ein Plasmagerät bereitzustellen, in welchem die durch den Schieberabschnitt erzeugten Fremdsubstanzen zu der gegenüberliegenden Seite des Substrats durch Ableiten des überschüssigen Kühlgases zu der Rückseite des Anbringungstisches (gegenüberliegende Seite des Substrats) transportiert werden, um die Menge der Fremdsubstanzen, die einem Substrat anhaf ten, zu verringern, gleichzeitig wird das Gas im Inneren eines auf der Rückseite des Anbringungstisches in der Behandlungskammer vorgesehenen Deckels abgeleitet, um den Druck innerhalb des Deckels höher als den Druck in der Behandlungskammer zu halten und um zu verhindern, dass sich Reaktionsprodukte an die Mechanismen des Anbringungstisches anlagern, und deren Eigenschaften sich kaum über die Zeit verändern.
  • Helium wird im Allgemeinen als Kühlgas hier verwendet. Selbst wenn das Kühlgas in die Behandlungskammer durch einige Kubikzentimeter (Kubikzentimeter pro Minute), bis 10 ccm lecken würde, konnte durch ein Experiment bestätigt werden, dass diese Leckagemenge das Verfahren nicht beeinflusst, da die Menge ein 1/100 bis 1/Zehntel der Versorgungsmenge des Prozessgases beträgt.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung für jede der vorhergehenden Ausführungen unter Berücksichtigung der Kühlung des Substrats beschrieben wurde, ist verständlich, dass es keine wesentlichen Unterschiede zu einem Fall des Erwärmens eines Substrats gibt, da der einzige Unterschied darin liegt, dass die Temperatur des Halteelements höher als die Temperatur des Substrats gehalten wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Substrat sicher gekühlt werden und gleichzeitig die Menge der an der hinteren Oberfläche des Substrats anhaftende Fremdsubstanzen verringert werden. Weiterhin kann auch die Menge der an der oberen Oberfläche des Substrats anhaftende Fremdsubstanzen verringert werden, da das Substrat mit elektrostatischer Anziehung befestigt sich und es ist nicht notwendig irgendeine Substratbefestigungshardware zu verwenden, wie zum Kontaktieren des Substrats auf der oberen Oberfläche des Substrats. Darüber hinaus kann eine Substratbehandlung auf der oberen Oberfläche eines Substrats über die Gesamtoberfläche des Substrats durchgeführt werden, da kein Hindernis vorliegt, wie beispielsweise eine Substratbefestigungshardware. Hiermit kann der Produktsertrag in der Substratbehandlung durch Verringerung der Menge der Fremdsubstanzen auf der hinteren Oberfläche verbessert werden. Der Produkter trag kann weiter verbessert werden und die Anzahl der Vorrichtungschips, die von einem einzigen Substrat erhalten werden können, können ebenso durch Verringerung der Menge der Fremdsubstanzen, welche an der oberen Oberfläche des Substrats anhaften, erhöht werden.
  • Der auf Grund einer herkömmlichen elektrostatischen Anziehungselektrode auftretende Schaden des Substrats wird nicht in der vorliegenden Erfindung verursacht, was den Produktionsertrag verbessert.
  • Ein weiteres Substrathaltesystem, welches nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, wird im Einzelnen nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • In 9 wird ein Substrat 1 auf einem dielektrischen Material 18, das aus einem Haltebauteil 2 gebildet wird, gehalten. Unter dem Haltebauteil 2 sind ein Isolationsbauteil 40 und ein Basisbauteil 41 platziert und gestützt mit einer Welle 63. In dem Haltebauteil 2 ist eine Kühlmitteldurchflusspassage 42 zum Leiten eines Kühlmittels, um die Temperatur des Substrats 1 zu kontrollieren, gebildet. Um das Kühlmittel der Kühlmitteldurchflusspassage 42 zu zuführen, ist ein Durchgangsloch bereitgestellt, durch die Basis 41 und das Isolationsbauteil 40 und ein Kühlmittelzufuhrabschnitt 43 ist ebenso bereitgestellt. Ein Schieber 19 ist eingefügt in das Durchgangsloch, welcher das Haltebauteil 2 durchdringt, das Isolationsbauteil 20 und die Basis 41, wobei die Seitenoberfläche des Durchgangslochs aus einer isolierenden Röhre 44 gebildet ist. Der Schieber 19 ist mit einer Führung 45 geführt, welcher um die Welle 63 herum bereitgestellt ist, wobei er in Wellenrichtung der Welle 63 mit einem Aufwärts- und Abwärts-Antriebsmechanismus bewegt wird, der in der Zeichnung nicht gezeigt ist, um das Substrat 1 zu befördern. Ein Hochfrequenzversorgungsschaft 47 ist innerhalb der Welle 63 durch ein isolierendes Material 46 installiert, wobei der Hochfrequenzversorgungsschaft 47 röhrenförmig ausgebildet ist, die Innenseite des Hochfrequenzschaftes bildet ein Substratkühlgaszuführloch 21. Das Isolationsmaterial 46 dringt von der Basis 41 zum Isolationselement 40 durch. Der Hochfrequenzversorgungsschaft 47 durch dringt das Isolationselement 40 bis zum Halteelement 2, wobei ein Ende (untere Seite in 9) des Hochfrequenzversorgungsschaftes 47 mit einer Hochspannungsstromquelle verbunden ist, die in der Figur nicht gezeigt ist, zum Anlegen einer Hochspannung, um das Substrat 1 einem dielektrischen Material 18 durch elektrostatische Anziehung zu halten, und an eine Stromquelle zum Anlegen einer Hochfrequenzvorspannung an das Substrat 1. Ein Substraterkennungssensor 24 zum Erkennen des Vorhandenseins oder des Nicht-Vorhandenseins eines Substrats durch Detektieren der Temperatur des Substrats ist in 9 installiert. In dieser Position kann ein Substratdetektor ebenso angeordnet werden, der den Druck des Kühlgases, anstatt der Substrattemperatur, detektiert. In diesem Fall ist der Drucksensor am oberen Ende des Zapfens in dem Substratdetektionssensor 24 angeordnet, wobei ein Ausgangssignaldraht von dem Drucksensor durch das Innere des Zapfens durchgezogen ist, um mit einem Signalprozessor verbunden zu werden. Da der Druck in dem Raum um das obere Ende des Zapfens in dem Substraterkennungssensor 24 hoch ist, wenn ein Substrat vorhanden ist und niedrig ist, wenn ein Substrat nicht vorhanden ist, detektiert der Signalprozessor das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein eines Substrats durch Beurteilen, ob oder ob nicht ein Drucksignal von dem Drucksensor einen Wert überschreitet, der einem vorher festgelegten Druck entspricht. Ein Suszeptor 36, der als eine Abdeckung für das dielektrische Material 18 dient, und das Halteelement 2 sind an dem äußeren peripheren Abschnitten des Substrats 1 angeordnet, um den Gasfluss für das Substratätzen gleichförmig zu machen. Die innere periphere Oberfläche des Suszeptors 36 ist senkrecht zu der hinteren Oberfläche des Substrats 1 ausgebildet. Der Suszeptor 36 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, wie beispielsweise Aluminium, geformt, das die äußere Umgebung des Halteelements 2, des Isolationselementes 40 und die Basis 41 abdeckt.
  • Das Substrathaltesystem, welches in 9 gezeigt wird, wird beispielsweise in einer Plasmaumgebung, wie in 10 gezeigt, verwendet. 11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht des peripheren Abschnitts des Substrats 1. Obwohl 10 eine schematische Ansicht eines Mikrowellen-Plasmaätzgeräts ist, wird nachfolgend eine Erläuterung für einen Fall gemacht, bei dem das Substrathaltesystem in einem Ätzgerät angewandt wird.
  • Die Vakuumkammer 27 ist mit einer weiteren Vakuumkammer verbunden, um das Substrat 1 von und in einer atmosphärischen Umgebung durch ein Ventil zu beladen und zu entladen. Das Substrat 1, welches in die Vakuumkammer 27 durch den Substratlademechanismus geladen wird, wird auf ein Transportniveau befördert, welche durch eine doppelpunktierte Linie in 10 gezeigt ist. Dazu wird das Substrathaltesystem 9 auf das Förderungsniveau abgesenkt. Das Substrat 1 wird zu einer dielektrischen Materialoberfläche 18 befördert und auf dieser angebracht, durch auf- und abbewegen des Schiebers 19 auf dieser Ebene. Das Kühlmittel zum Steuern der Temperatur des Substrats 1 wird in die Strömungspassage 42 des Kühlmittels von dem Kühlmittelversorgungsabschnitt 43 durch eine getrennte vorgesehene Kühlmitteltemperatursteuerung zugeführt und wird wieder in die Kühlmitteldurchflusspassage zurückführt, um die Temperatur des Haltebauteils 2 und des dielektrischen Materials 18 auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten. Wenn das Substrat 1 auf einem Substrathaltesystem 9 angebracht ist, wird der vom Substraterkennungssensor 24 eingeleitete Laserstrahl der hinteren Oberfläche des Substrats reflektiert, das reflektierte Licht als ein Signal detektiert und die Montage des Substrats 1 bestätigt. Es wird begonnen, die Temperatur des Substrats unter Verwendung des Substratstemperturdetektors (fluoreszierendes Thermometer) zu detektieren, welcher in 9 nicht gezeigt ist, und der in derselben Weise wie der Substraterkennungssensor 24 installiert ist. Wenn das Ätzgas zuge-führt wird und die Mikrowellen eingeleitet werden, beginnt die Endladung. In diesem Zustand, wird direkter Strom zur elektrostatischen Anziehung von der direkten Stromwelle 13 angelegt, ein elektrischer Schaltkreis für die elektrostatische Anziehung durch das Plasma 16 ausgebildet und das Substrat 1 von dem dielektrischen Material 18 angezogen. Dann wird, wenn das Heliumgas von dem Gaszuführungsloch 21 eingeleitet wird, die Substrattemperatursteuerung durch das Heliumgas durchgeführt. In diesem Zustand, da die Vorbereitung des Ätzens abgeschlossen ist, wird das Ätzen durch Festlegen der Mikrowellen auf einen ge gebenen Wert durch Anlegen der Hochfrequenzspannung gestartet. Nach Beendigung der Ätzbehandlung wird die Versorgung der Hochfrequenzspannung gestoppt. Das heißt, das Substrat ist noch elektrostatisch anziehend gehalten. Die Versorgung mit dem Ätzgas wird gestoppt und nicht-ätzendes Gas, wie beispielsweise Argongas, wird anstatt des Ätzgases fallweise eingeleitet, um die durch die elektrostatische Anziehung angesammelte Ladung zu entfernen. In der Zwischenzeit wird die Versorgung mit Heliumgas gestoppt und die Kraft zum Anheben des Substrats 1 von der hinteren Oberfläche des Substrats 1 nicht mehr beaufschlagt. Nach Beendigung der Entladung wird die Versorgung mit Argongas und das Anlegen des direkten Stroms die elektrostatische Anziehung gestoppt. Nachdem das Ätzgas und das Gas für Entladung abgeleitet wurden und ein Hochvakuumzustand erreicht wurde, wird begonnen, das Substrathaltesystem 9 abwärts zu bewegen und das Verfahren zur Entnahme des Substrats 1 wird gestartet. Der Entnahmearbeitsablauf ist als umgekehrter Ablauf des Bestückungsarbeitsablaufes durchgeführt. Ein neues Substrat wird für das nächste Ätzen geladen. Dann wird Ätzen auf dieselbe Weise durchgeführt, wie oben.
  • Obwohl die Reaktionsprodukte (Gas), welche mit dem Ätzgas erzeugt werden, und das Ätzen auf der Oberfläche des Substrats in einer nahezu gleichförmigen Dichte über der Oberfläche des Substrats verteilt sind, kann die Ätzcharakteristik in dem peripheren Abschnitt verschieden sein von derjenigen in dem zentralen Abschnitt, da in dem äußeren peripheren Abschnitt des Substrats der Abschnitt zum Erzeugen der Reaktionsprodukte nicht außerhalb des Substrats existiert und die Strömungsgrenze der Gasströmung sich abrupt ändert. Hierzu ist der Suszeptor 36 nahezu auf der gleichen Ebene wie das Substrat 1 angeordnet, um zu verhindern, dass sich der Gasfluss abrupt ändert. Die Strömung des Ätzgases und der Reaktionsprodukte ist leicht nach oben gerichtet auf Grund des Vorhandenseins der Oberfläche des Suszeptors 36, wobei ein Stillstandseffekt des Ätzgases und der Reaktionsprodukte stattfindet und ein Phänomen bewirkt wird, als wenn ein Ätzreaktionsabschnitt in dem äußeren peripheren Abschnitt des Substrats vorlie genden würde. Hierzu wird das Ätzen in dem peripheren Abschnitt des Substrats gleichförmig durchgeführt.
  • Über das obige hinaus, ist ein Effekt vorhanden, das, da sich die Peripherie des Substrats 1 in einem Zustand befindet, in dem es in dem Suszeptor 36 enthalten ist, und die Seitenwand 36A des Suszeptors 36 ein größeres Verschieben des Substrats 1 begrenzt, es möglich ist, die Situation zu vermeiden, bei welcher das Substrat nicht transportiert werden kann und das Vakuum der Ätzkammer aufgebrochen werden muss, selbst wenn die elektrostatische Anziehungskraft mit einem abnormalen Zustand verschwunden ist und das Substrat durch den Druck des Heliumgases, der an der hinteren Oberfläche des Substrats 1 angelegt ist, bewegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wandert das Substrat 1 nicht auf der horizontalen Oberfläche des Suszeptors 36, sogar wenn das Substrat 1 rutscht, weil die innere Oberfläche 36A des Suszeptors 36, welcher der äußeren peripheren Oberfläche des Substrates 1 gegenüberliegt, nahezu vertikal ist. Dieser Fall unterscheidet sich von einem Fall, bei welchem das Substrat des Suszeptors 36 konisch geformt ist.
  • Nachfolgend wird der Spalt zwischen der hinteren Oberfläche des Substrats 1 und des Suszeptors 36 beschrieben.
  • Auf der Seite der Substratsätzoberfläche wird das Plasma 16 erzeugt und fließt in das Ätzgas und in die Reaktionsprodukte. Deshalb, wenn der Spalt zwischen der hinteren Oberfläche des Substrats 1 und dem Suszeptors 36 vorhanden ist, treten das Ätzgas und die Reaktionsprodukte in den Spalt ein und werden auf der hinteren Oberfläche des Substrats angesammelt. Sie bilden Fremdsubstanzen aus. Dies ist nicht zu bevorzugen, weil sich der Produktertrag des Ätzprozesses vermindert. Andererseits, wenn der Spalt zwischen diesen so klein wie möglich verringert wird, werden das Ätzgas und die Reaktionsprodukte vermindert, welche in den Spalt eintreten und die Fremdsubstanzen, welche an der Rückoberfläche des Substrats angesammelt werden können, vermindert werden. Gemäß dem Ergebnis eines weiteren Experiments, war der oben beschriebene Effekt wirksam, wenn der Spalt kleiner als 0,3 mm beträgt.
  • Das Ätzverfahren wird durchgeführt, indem die Hochfrequenzspannung an das Substrat 1 angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt gibt es einige Fälle, bei denen eine abnormale Entladung zwischen dem Haltebauteil 2, an dem die Hochfrequenzspannung direkt angelegt wird, und der Basis 41 stattfindet. Wenn die abnormale Entladung auftritt, ist die Hochfrequenzspannung nicht korrekt an dem Substrat 1 angelegt, das Ätzen selbst wird abnormal. Dies ist nicht auf das Ätzen begrenzt, sondern kann im Allgemeinen für die Bauart eines Substratsbehandlungsgerätes behauptet werden, bei welchem Plasma unter Verwendung einer Hochfrequenzspannung erzeugt wird. Um diese Phänomene zu verhindern, ist in diesem Substrathaltesystem die Basis 41, welche in einem unterschiedlichen elektrischen Potential von dem Abschnitt vorliegt, an der Hochfrequenzspannung angelegt wird, speziell durch Einfügen eines Isolationsrohres 44 isoliert. Dadurch kann eine abnormale Entladung verhindert werden.
  • Die Beschreibung über die Beförderung des Substrats 1 wird durchgeführt werden. Ladung sammelt sich auf dem Substrat 1 an, während es elektrostatisch angezogen wird. Die Ladung besitzt die Fähigkeit, das Substrat 1 an das dielektrische Material 18 anzuziehen, das Substrat 1 wird sogar an dem dünnen elektrischen Film elektrostatisch angezogen, wenn die direkte Stromquelle 13 für die elektrostatische Anziehung ausgeschaltet wird. Deshalb muss mit dem Transport des Substrats 1 gewartet werden, bis die angesammelte Ladung verschwunden ist. Es besteht das zusätzliche Problem, zu beurteilen, ob die angesammelte Ladung vorliegt oder nicht. Um dieses Problem zu lösen, ist der Schieber 19 aus einem Material hergestellt, welches eine geringe Leitfähigkeit aufweist, wie z. B. Siliziumkarbid, wie in 12 gezeigt. Demnach fließt die angesammelte Ladung zu einer geerdeten Leitung durch den Schieber 19, um zu verschwinden. Hiermit kann ein Problem der Beförderung des Substrats vermieden werden und eine zuverlässige Substratbeförderung verwirklicht werden. Der geerdete Schaltkreis, der mit dem Schieber 19 verbunden ist, kann während der Erzeugung des Plasmas getrennt werden. Es ist vorzuziehen, diese Art und Weise anzuwenden, wenn die geerdete Ladung und der Abschnitt, an dem die Hochfrequenz angelegt wird, nah zueinander angeordnet sind, und die abnormale Entladung stattfindet.
  • Obwohl das Substrat 1 mit einer Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Schiebers 19 befördert wird, tritt ein abnormaler Zustand auf, falls das Substrat während der Beförderung vibriert wird. Deswegen muss sich der Schieber 19 sanft bewegen. Um den Schieber bestimmt zu führen, ist in der vorliegenden Erfindung die Führung 45 auf der Welle 63 bereitgestellt. Dadurch, wird die Länge des Schiebers 19 nicht übermäßig lang und hochzuverlässige Beförderung kann verwirklicht werden.
  • Wie oben beschrieben, wurden die Bestandteile eines hochzuverlässigen Substrathaltesystems klar gestellt. Nachfolgend wird die Beschreibung abgegeben über die Lösung des Problems, in einem Fall, wo das Substratbeförderungsniveau verschieden ist von dem Niveau der Substratbehandlungsposition (die Substratposition entsprechend der Position, welche in 10 veranschaulicht ist).
  • 13 zeigt den verständlichen Aufbau eines Substrathaltesystems. Der obere Abschnitt des Systems ist nahezu der gleiche wie in 9. Der verschiedene Abschnitt von 9 ist, dass die äußere Seitenoberfläche des Haltebauteils 2, an welches die Hochfrequenzspannung angelegt wird mit einem Isolationsbauteil 40 bedeckt ist. Dadurch wird der Abstand, zwischen dem Abschnitt, die an der Hochspannung angelegt und dem geerdeten Abschnitt lang und der verhindernde Effekt gegen die abnormale Entlandung kann verbessert werden.
  • Um zwischen der Substratbeförderungsposition und der Substratätzposition anzuheben und abzusenken, sind Balken 50 zwischen der Welle 63 und dem Substrathaltesystem und dem Flansch 49 vorgesehen. Der Balken 50 dient ebenso als Vakuumdichtung zwischen der Atmosphäre und der Ätzkammer und wird mit einer Führung für die Welle 63 und einem Aufwärts- und Abwärtsantriebsmechanismus, welcher in atmosphärische Umgebung installiert ist, welche nicht in 13 gezeigt sind. Der Balken ist zwischen der Welle 63 und dem Flansch 49 platziert, um den Durchmesser des Balkens 50 zu minimieren. Wenn der Durchmesser des Balkens 50 klein ist, ist die Kraft, mit welcher der Substratbeförderungsmechanismus beaufschlagt ist, ebenso klein und folglich kann es einfach erreicht werden, den Aufwärts- und Abwärtsantriebsmechanismus einfach und hochpräzise herzustellen. Es bedarf nicht der Erwähnung, dass Fremdsubstanzen, die durch Abrieb im Schiebeabschnitt erzeugt werden, vermieden werden, und dass die Zuverlässigkeit der Vakuumdichtung verbessert wird, im Vergleich zu einem Fall, wo im Schiebeabschnitt eine Elastomerdichtung verwendet wird.
  • Obwohl durch Verwendung eines solchen Aufbaus das Substrathaltesystem aufwärts und abwärts bewegt wird, ist die Aussetzung der Balken 50, der Welle 63, des Schiebers 19 zum Plasma nicht zu bevorzugen, angesichts eines Problems von Fremdsubstanzen, die durch Ätzprodukte gebildet werden oder angesichts der Plasmawiderstandsfähigkeit der Materialien. Deswegen, sind auf der Basis 41 und dem Flansch 49 zylindrische Abdeckungen 67A und 67B bereitgestellt, die sich überschneiden. Die Abdeckungen 67A und 67B überschneiden sich miteinander und haben solche Abmessungen, dass die Überschneidung sogar eingehalten wird, wenn das Substrat sich aufwärts und abwärts bewegt. Die beiden Abdeckungen 67A und 67B werden auf geerdetem und elektrischem Potential gehalten, die Bauteile innerhalb der Abdeckungen werden immer vom Plasma abgeschirmt, um vor Verunreinigung geschützt zu sein.
  • Wie oben beschrieben kann ein Substrathaltesystem und ein Verfahren zum Halten eines Substrats, welches weniger Fremdsubstanzen aufweist, und zur Durchführung eines gleichförmigen Ätzens erhalten werden.
  • Es ist verstanden, dass die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf das Ätzgerät ist, sondern breit anwendbar ist auf die Substratbehandlungsvorrichtung und das Behandlungsverfahren, welche es erfordern Substrate zu halten (behandelndes Objekt) mit elektrostatischer Anziehung.
  • In Betrachtung von 9 oder 13 vom Blickpunkt der Herstellung des obigen Substrathaltesystems, ist es schwierig das Substrathaltebauteil 2 herzustellen, weil es die Kühlmitteldurchflusspassage aufweist. Natürlich ist es möglich, ein Bauteil mit derselben Wirkung zu erhalten, indem das Haltebauteil bei der Herstellung in zwei Teile aufgeteilt wird und durch Fräsen hergestellt wird, wie in 9 gezeigt, Zusammenfügung der beiden, Abdichtung des Kühlmittels unter Verwendung einer Elastomerdichtung. Jedoch treten in diesem Verfahren solche Probleme auf, wie Komplexität, Nachlass der Zuverlässigkeit des Extraverbindungsabschnittes oder wird extra Volumen benötigt, weil Dichtoberfläche 55 benötigt wird, eine Dichtung in jedem Loch der Teile benötigt wird, wenn ein Durchgangsloch (z. B. das Loch, welches in die Isolationsröhre 44 eingebracht, ist in 9) im Haltebauteil 2 bereitgestellt wird, wie in 9 gezeigt.
  • Deswegen kann ein Herstellungsverfahren angewendet werden, wo das Haltebauteil 2 aus einer einstückigen Struktur gebildet wird.
  • Die verlorene Wachstechnik wird als Verfahren, um dieses Problem zu lösen, angewendet. 14 zeigt diese Technik. Zunächst wird ein Bauteil, welches dieselbe Form, wie die Kühlmitteldurchflusspassage 42 aufweist, unter Verwendung von Wachs hergestellt. Nachfolgend wird eine Gussform vorbereitet, welche dieselbe Gestalt aufweist, wie die äußere Form des Haltebauteils 2, die Durchflusspassage aus Wachs hergestellt, wird dabei innerhalb der Gussform angebracht, und dann wird das Gießen durchgeführt. Nach Entfernen des Wachses ist das Haltebauteil 2 vervollständigt.
  • 15 und 16 zeigen eine alternative Technik. Ein Gefrästes metallischen Bauteils 52: die Kühlmitteldurchflusspassage 42 und ein Haltebauteil 53 werden im Voraus miteinander durch Verbindungsmaterial 54 verbunden. Wenn das Halte- bauteil aus Aluminium oder Aluminiumverbindungen hergestellt ist, wird eine Aluminiumverbindung verwendet, welche eine niedrige Schmelztemperatur (z. B. eine siliziumhaltige Aluminiumverbindung) aufweist, als Verbindungsmaterial 54. Dann werden die Bauteile 52, 53 auf ungefähr 600°C in einer Vakuumumgebung unter Druck aufgeheizt, wobei das Verbindungsmaterial 54, welches eine niedrige Schmelztemperatur aufweist, geschmolzen wird, und mit den metallischen Bauteilen 52 und 53, welche miteinander verbunden werden sollen, reagiert. Weil die Dichtungsoberfläche 55, welche in 16 gezeigt ist, sicherlich unter Verwendung der Diffusionsschweißmethode angefügt wird, kann das Durchgangsloch 66 ohne spezielle Beachtung hergestellt werden. Weil mit dem Schweißprozess viele Sätze von Bauteilen, nicht auf einen Satz beschränkt, zur selben Zeit geschweißt werden können, besteht kein Problem in der Kostenleistungsfähigkeit mittels der Herstellung vieler metallischer Bauteile 52, 53 im Voraus und das Schweißen derselben zur selben Zeit.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung, weil Substrathalten durch elektrostatische Anziehung sicher durchgeführt werden kann, ohne Verwendung eines Bauteils, wie z. B. eines Gewichts auf der Substratoberfläche zur Verhinderung von Rutschen bei Beförderung des Substrats oder Abhebens in Folge des Gasdrucks auf der Rückoberfläche des Substrats, tritt ein Effekt auf, dass die Entstehung von Fremdsubstanzen während des Substratätzens vermindert werden kann und vom Produktsertrag des Substrats erwartet werden kann, dass der sich verbessert. Darüber hinaus, weil der Betriebszeitabschnitt zwischen Reinigungsdiensten des Substratätzgerätes zur Entfernung von Fremdsubstanzen verlängert wird, gibt es einen Effekt, das von der Betreibbarkeit des Gerätes erwartet werden kann, dass sie sich verbessert. Noch weiterhin, weil keine Elastomerdichtung zum Abdichten des Kühlmittels in der Bildung des Substrathaltesystems benötigt wird, gibt es einen Effekt, dass das Substrathaltesystem einfach hergestellt werden kann.

Claims (8)

  1. Ein Substrathaltesystem zum Halten eines Substrates (11) umfassend: einen Probentisch der Kühlgasversorgungsmittel (21) zur Versorgung von Kühlgas (7) zwischen dem Probentisch und einem Substrat (1) aufweist, das sich auf dem Probentisch befindet; eine ringförmige gasdichte Oberfläche (3) mit einer glatten Oberfläche angeordnet auf dem Probentisch in einer Lage, die der Peripherie des Substrates (1) entspricht, zur Kontaktierung der rückseitigen Oberfläche eines Substrates an seinen Umfang; eine Vielzahl von internen Halteabschnitten (20; 22; 62a, b, c) angeordnet auf dem Probentisch zwischen der ringförmigen gasdichten Oberfläche und dem Zentrum des Probentisches zur Kontaktierung der rückseitigen Oberfläche eines Substrates, um das Substrat abzustützen, Ausnehmungen (8) die im Probentisch zwischen den internen Halteabschnitten und der ringförmigen gasdichten Oberfläche angeordnet sind, wobei diese Vielzahl von internen Halteabschnitten Durchgangslöcher (66) mit Bolzen (19) hindurch enthalten, um das Substrat vom Probentisch zu drücken und elektrostatische Anziehungsmittel (17) zum Befestigen des Substrats auf dem Halter, damit die rückseitige Oberfläche des Substrates die ringförmige gasdichte Oberfläche und die internen Halteabschnitte kontaktiert; wobei ein Zuführloch (21) zur Versorgung von Kühlgas in der Ausnehmung (8) angeordnet ist, angeordnet zwischen der Vielzahl von internen Halteabschnitten, wobei die Durchgangslöcher derartig ausgestaltet sind, dass sie es dem Kühlgas gestatten, welches durch das Zuführloch zugeführt wird, durch die Durchgangslöcher auszuströmen.
  2. Substrathaltesystem gemäß Anspruch 1, wobei die Höhe der ringförmigen gasdichten Oberfläche (3) und der internen Halteabschnitte (20; 22; 62a, b, c) 15 μm bis 200 μm misst.
  3. Substrathaltesystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kontaktbereich der ringförmigen gasdichten Oberfläche (3) und der internen Halteabschnitte (20; 22; 62a, b, c) zum Substrat kleiner ist als die halbe Fläche des Substrates.
  4. Substrathaltesystem gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrostatischen Anziehungsmittel (17) justierbar sind, um die Menge von elektrostatischer Anziehung auf dem Probentisch zu steuern.
  5. Verfahren zum Halten eines Substrates (1) auf einem Probentisch und zur Versorgung eines Kühlgases (7) zwischen dem Probentisch und dem Substrat (1), umfassend: Einbringen des Substrates (1) auf einer ringförmigen gasdichten Oberfläche (3), welche eine glatte Oberfläche aufweist, die auf dem Probentisch in einer Lage entsprechend der Peripherie des Substrates (1) angeordnet ist; Stützen des Substrates mittels einer Vielzahl von internen Halteabschnitten (20; 22; 62a, b, c) angeordnet auf dem Probentisch in einer entsprechenden Lage zwischen der Peripherie des Substrates und dem Zentrum des Substrates, Ausnehmungsabschnitte (8) angeordnet zwischen den internen Halteabschnitten und der ringförmigen gasdichten Oberfläche, wobei die internen Halteabschnitte Durchgangslöcher (66) und Bolzen (19) durch sie hindurch enthalten, um das Substrat vom Probentisch wegzudrücken; Befestigung des Substrates auf dem Probentisch mittels elektrostatischer Anziehungsmittel (17), so dass die rückseitige Oberfläche des Substrates die ringförmige gasdichte Oberfläche und die internen Halteabschnitte kontaktiert; und Zufuhr von Kühlgas (7) zwischen dem Probentisch und dem Substrat (1) durch ein Zuführloch (21), welches in dem Ausnehmungsabschnitt zwischen den internen Halteabschnitten des Probetisches angeordnet ist, wobei das Kühlgas durch die Durchgangslöcher in die internen Halteabschnitte ausströmt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Höhe der ringförmigen gasdichten Oberfläche (3) und der internen Halteabschnitte (20; 22; 62a, b, c) 15 μm bis 200 μm beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 und 6, wobei die Fläche der ringförmigen gasdichten Oberfläche (3) und der internen Halteabschnitte (20; 22; 62a, b, c), die das Substrat kontaktiert, kleiner ist als die Hälfte der Fläche des Substrates.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5, 6 und 7, gekennzeichnet durch Einstellung der elektrostatischen Anziehungsmittel (17), um die Menge von elektrostatischer Anziehung auf dem Probentisch zu steuern.
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