JP2000058514A - プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents
プラズマ処理方法及び装置Info
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Abstract
載置して基板を処理するプラズマ処理装置において、基
板周縁部での歩留りを向上し、また基板冷却性能が高く
して高パワーを投入して反応速度を上げうるようにす
る。 【解決手段】 トレー3の基板1と接する表面に薄い絶
縁膜2を設け、電極10とトレー3が互いに導通された
状態にする手段を設け、絶縁膜2を分極させて基板1を
トレー3に吸着させて基板1を処理するようにし、それ
によって基板1の周縁部でのクランプリング等の障害物
によるレート低下及び入射イオンの軌道歪曲を防止し、
基板1周縁部での歩留りを向上し、また基板1をより均
一に冷却してレジストの変質を防止しつつ高パワーを投
入して反応速度を上げる。
Description
素子やSAWフィルタ素子などの製造に使用されるプラ
ズマ処理方法及び装置に関するものである。
ィルタ素子(圧電材)などの強度の小さい基板をプラズ
マ処理する装置においては、図4に示すように、反応室
J内に、基板AとトレーB、ステージ電極Gと冷却水循
環部C、スペースリングHと電極保護リングI、クラン
プリングMとクランプ昇降ポールKとクランプ押さえピ
ンLが配設されている。ステージ電極Gには電源Eから
高周波電圧を印加するように構成され、また反応室Jの
ステージ電極Gと対向する面に石英板Nが配設され、そ
の外面にマルチスパイラルコイルOが配設されて電源P
から高周波電圧を印加するように構成されている。Rは
反応室Jの排気口、Qは処理ガス導入口、Dは冷却水導
入口、Fは冷却水排出口である。
レーBに載置し、ステージ電極G上に移送・載置して、
クランプリングMで基板Aを押さえ付け、ステージ電極
Gに電源Eにて高周波電圧を印加し、マルチスパイラル
コイルOに電源Pから高周波電圧を印加することで、誘
導結合による高密度プラズマを生成させて基板Aのプラ
ズマエッチング処理が行われる。
構成で基板Aのエッチング処理を行うと、基板Aの周縁
部を押さえるクランプリングMの近傍で基板Aのエッチ
ング速度が低下したり、基板Aに入射するイオンの軌道
がクランプリングMによって曲げられたりして、基板A
の周縁部の歩留りが低下するという問題があった。
した熱は、トレーB及びステージ電極Gを介してステー
ジ電極G内部を流れる冷却水と熱交換して反応室Jの外
部に排出されるが、基板AとトレーBの間、トレーBと
ステージ電極Gの間はクランプリングMによって押さえ
付けられているだけであるので熱伝達が不十分であり、
基板Aの温度が上昇してレジストに熱による変質が生じ
易く、反応速度を上げるために高パワーの高周波電圧を
投入できないという問題があった。
周縁部での歩留りを向上でき、また基板冷却性能が高
く、高パワーを投入して反応速度を上げることができる
プラズマ処理方法及び装置を提供することを目的として
いる。
法は、電極上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置
して基板を処理するプラズマ処理方法であって、電極と
トレーを互いに導通のとれた状態とし、トレーの基板と
接する表面に設けた薄い絶縁膜を分極させることによ
り、基板をトレーに吸着させて基板を処理するものであ
り、それによって基板の周縁部にクランプリング等の障
害物によるレート低下及び入射イオンの軌道歪曲を防止
することができて基板周縁部での歩留りを向上でき、ま
たトレーと基板が吸着して密着するので全面で熱伝達性
能が向上し、基板をより均一に冷却できるため、レジス
トの変質を防止しつつ高パワーを投入して反応速度を上
げることができる。
ーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティング
することにより、電極とトレーの接する互いの表面がプ
ラズマ雰囲気によって腐食されるのを防止できる。
し、高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異な
る直流電圧を印加すると、プラズマによって発生するセ
ルフバイアス電圧に依存することなく、基板とトレーを
確実に吸着させることができる。
ーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも2
つ以上の表面に分離し、電極側の分離された表面に正ま
たは負の互いに異なる直流電圧を印加するようにする
と、プラズマの有無に関わりなく、基板をトレーに吸着
させることができる。
し、網目状に編まれた金属紐が溝の中に固定され、電極
がトレーと電気的に接するようにすると、トレーと電極
間の導通を確実に行うことができる。
に押さえ付けるようにすると、トレーと電極間の導通お
よび熱伝達を確実に行うことができる。
し、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入するようにす
ると、基板に発生した熱を速やかに排出することがで
き、高パワーを印加して反応速度を向上できる。
スまたはGaAsの場合に、トレー上に載置することで
割れを防ぐことができて効果的である。また、薄い絶縁
膜がアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキま
たはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミド
またはSiラバーゴムであると、トレーと基板の間で分
極を行う作用が確実に得られる。
上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置して基板を
処理するプラズマ処理装置であって、トレーの基板と接
する表面に薄い絶縁膜を設け、電極とトレーが互いに導
通された状態にする手段を設けたものであり、上記と同
様の作用・効果を奏する。
の電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティング
し、また電極に印加する高周波電圧に重畳して高周波電
圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を
印加する手段を設け、また電極のトレーと接する表面及
びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なく
とも2つ以上の表面に分離する手段と、電極側の分離さ
れた表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加す
る手段を設け、また電極のトレーと接する表面に溝を設
け、電極がトレーと電気的に接するように網目状に編ま
れた金属紐を溝の中に固定し、またトレーを電極に押さ
え付けるメカニカルクランプを設け、またトレーの基板
と接する表面に溝を設け、熱交換ガスをトレーと基板の
間に導入する手段を設け、また基板をセラミックスまた
は水晶ガラスまたはGaAsにて構成し、また薄い絶縁
膜をアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキま
たはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミド
またはSiラバーゴムにて構成することにより、それぞ
れ上記と同様の作用・効果を奏する。
及び装置を適用したプラズマエッチング装置の実施形態
について、図を参照して説明する。
のプラズマエッチング装置の構成を示す。図1におい
て、プラズマエッチングチャンバー(以下、単にチャン
バーと称する)13内に、スペーサリング11を介して
ステージ電極10が配設されるとともに、その周囲に電
極保護リング12が配設されている。そして、トレー3
がステージ電極10上に載置され、そのトレー3の上に
基板1が載置されている。ここで、ステージ電極10と
トレー3の接する表面には、導通がとれやすく腐食し難
い金などの耐食性金属コーティング膜16が形成されて
いる。また、トレー3の基板1と接する表面にはアルマ
イトなどの誘電膜2がコーティングされており、ステー
ジ電極10に直流電源17にて直流電圧を印加すること
によって、トレー3の基板1と接する表面の絶縁膜2を
分極させ、プラズマ生成下で基板1をトレー3に静電吸
着させるように構成されている。
導入するガス導入口、5はチャンバー13の排気口、6
はステージ電極10を水冷する冷却水循環部、7は冷却
水導入口、9は冷却水排出口である。ステージ電極10
には高周波電源8から高周波電圧を印加するように構成
されている。また、チャンバー13のステージ電極10
と対向する面に石英板14が配設されてその外面にマル
チスパイラルコイルなどの誘導結合コイル15が配設さ
れており、この誘導結合コイル15に高周波電源8から
高周波電圧を印加するように構成されている。
ッチングガスを導入しつつ、排気口5から排気してチャ
ンバー13を一定の圧力に制御しながら、誘導結合コイ
ル15に高周波電源8から高周波電圧を印加することに
より、石英板14下に誘導結合による高密度プラズマが
励起される。これと同時にステージ電極10に高周波電
源8から高周波電圧を印加することによって基板1上に
イオンシースが形成され、プラズマ中で生成したイオン
が基板1に向かって引き込まれ、イオンアシストエッチ
ング反応が促進される。
度が上昇するが、トレー3と静電吸着されていること
で、基板1からトレー3へ均一に熱が伝わり、トレー3
からステージ電極10へは耐食性金属コーティング膜1
6を介してステージ電極10内部に循環する冷却水と熱
交換されて外部に排出されるので、効果的に冷却されて
基板1温度の上昇が抑制される。また、基板1の周辺部
に障害物が存在しないので、レート低下及び入射イオン
の軌道歪曲が防止される。
のプラズマエッチング装置の構成を示す。なお、第1の
実施形態と同一の構成要素については同一参照番号を付
して説明を省略し、相違点のみを説明する。
属紐であり、ステージ電極10の表面の溝に埋め込まれ
ている。また、トレー3とステージ電極10がそれぞれ
誘電体19と20によって電気的に分離されており、分
離されたステージ電極10にそれぞれ互いに逆極性の直
流電源17が接続されている。
電気的に分離独立した部分に一方は正の直流電圧、他方
の部分に負の直流電圧を印加することによって、ステー
ジ電極10上の溝に埋め込んだ金属紐18、トレー3を
介してトレー3の基板1と接する表面の誘電膜2に正ま
たは負の電荷を誘起して、基板1をトレー3に静電吸着
することができる。これによってプラズマの有無に関わ
らず基板1をトレー3に吸着させることができる。
のプラズマエッチング装置の構成を示す。なお、第2の
実施形態と同一の構成要素については同一参照番号を付
して説明を省略し、相違点のみを説明する。
表面に、熱交換を促進するHeなどの冷却ガスを導入す
るように冷却溝21が形成されるとともに冷却溝21に
冷却ガスを供給する冷却ガス導入口22が設けられてい
る。またトレー3をクランプリング23でステージ電極
10に押さえ付けるように構成されている。クランプリ
ング23は昇降リング25にバネ付き止め具24によっ
て保持されている。
7によってトレー3に静電吸着され、トレー3がクラン
プリング23にてステージ電極10に確実に固定保持さ
れている。この状態で、基板1の裏面にHeガスなどの
冷却ガスを導入することによって基板1の熱が効率的に
トレー3に伝達され、冷却水と熱交換されて外部に排出
され、さらに効果的に基板1温度の上昇が抑制される。
れば、以上のように電極とトレーを互いに導通のとれた
状態とし、トレーの基板と接する表面に設けた薄い絶縁
膜を分極させることによって、基板をトレーに吸着させ
た状態で基板を処理するので、基板の周縁部にクランプ
リング等の障害物が存在せず、レート低下及び入射イオ
ンの軌道歪曲を防止することができて基板周縁部での歩
留りを向上でき、また基板をより均一に冷却できるた
め、レジストの変質を防止しつつ高パワーを投入して反
応速度を上げることができる。
ーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティング
することにより、電極とトレーの接する互いの表面がプ
ラズマ雰囲気によって腐食されるのを防止できる。
し、高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異な
る直流電圧を印加すると、プラズマによって発生するセ
ルフバイアス電圧に依存することなく、基板とトレーを
確実に吸着させることができる。
ーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも2
つ以上の表面に分離し、電極側の分離された表面に正ま
たは負の互いに異なる直流電圧を印加すると、プラズマ
の有無に関わりなく、基板をトレーに吸着させることが
できる。
し、網目状に編まれた金属紐が溝の中に固定され、電極
がトレーと電気的に接するようにすると、トレーと電極
間の導通を確実に行うことができる。
に押さえ付けるようにすると、トレーと電極間の導通お
よび熱伝達を確実に行うことができる。
し、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入するようにす
ると、基板に発生した熱を速やかに排出することがで
き、高パワーを印加して反応速度を向上できる。
スまたはGaAsの場合に、トレー上に載置することで
割れを防ぐことができ、効果的である。
ミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英
または水晶またはポリイミドまたはSiラバーゴムであ
ると、トレーと基板の間で分極を行う作用が確実に得ら
れる。
エッチング装置の第1の実施形態の概略構成を示す縦断
面図である。
エッチング装置の第2の実施形態の概略構成を示す縦断
面図である。
エッチング装置の第3の実施形態の概略構成を示す縦断
面図である。
示す縦断面図である。
Claims (18)
- 【請求項1】 電極上にトレーを載置し、トレー上に基
板を載置して基板を処理するプラズマ処理方法であっ
て、電極とトレーを互いに導通のとれた状態とし、トレ
ーの基板と接する表面に設けた薄い絶縁膜を分極させる
ことにより、基板をトレーに吸着させて基板を処理する
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 - 【請求項2】 電極のトレーと接する表面及びトレーの
電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングした
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項3】 電極に印加する高周波電圧に重畳し、高
周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流
電圧を印加することを特徴とする請求項1記載のプラズ
マ処理方法。 - 【請求項4】 電極のトレーと接する表面及びトレーの
電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも2つ以
上の表面に分離し、電極側の分離された表面に正または
負の互いに異なる直流電圧を印加することを特徴とする
請求項1記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項5】 電極のトレーと接する表面に溝を有し、
網目状に編まれた金属紐が溝の中に固定され、電極がト
レーと電気的に接することを特徴とする請求項4記載の
プラズマ処理方法。 - 【請求項6】 トレーをメカニカルクランプで電極に押
さえ付けることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処
理方法。 - 【請求項7】 トレーの基板と接する表面に溝を有し、
熱交換ガスをトレーと基板の間に導入することを特徴と
する請求項1記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項8】 基板がセラミックスまたは水晶ガラスま
たはGaAsであることを特徴とする請求項1記載のプ
ラズマ処理方法。 - 【請求項9】 薄い絶縁膜がアルマイトまたはセラミッ
クスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英また
は水晶またはポリイミドまたはSiラバーゴムであるこ
とを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理方法。 - 【請求項10】 電極上にトレーを載置し、トレー上に
基板を載置して基板を処理するプラズマ処理装置であっ
て、トレーの基板と接する表面に薄い絶縁膜を設け、電
極とトレーが互いに導通された状態にする手段を設けた
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項11】 電極のトレーと接する表面及びトレー
の電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングし
たことを特徴とする請求項10記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項12】 電極に印加する高周波電圧に重畳して
高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直
流電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする請求項
10記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項13】 電極のトレーと接する表面及びトレー
の電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも2つ
以上の表面に分離する手段と、電極側の分離された表面
に正または負の互いに異なる直流電圧を印加する手段を
設けたことを特徴とする請求項10記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項14】 電極のトレーと接する表面に溝を設
け、電極がトレーと電気的に接するように網目状に編ま
れた金属紐を溝の中に固定したことを特徴とする請求項
13記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項15】 トレーを電極に押さえ付けるメカニカ
ルクランプを設けたことを特徴とする請求項10記載の
プラズマ処理装置。 - 【請求項16】 トレーの基板と接する表面に溝を設
け、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入する手段を設
けたことを特徴とする請求項10記載のプラズマ処理装
置。 - 【請求項17】 基板をセラミックスまたは水晶ガラス
またはGaAsにて構成したことを特徴とする請求項1
0記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項18】 薄い絶縁膜をアルマイトまたはセラミ
ックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英ま
たは水晶またはポリイミドまたはSiラバーゴムにて構
成したことを特徴とする請求項10記載のプラズマ処理
装置。
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