JP2004111468A - Clamping device, etching apparatus, and clamp cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はクランプ装置、エッチング装置およびクランプのクリーニング方法に関し、特に、クランプに付着した反応性生物の剥離を抑制する場合に適用して好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のドライエッチング装置では、クランプでウェハを押さえることにより、ドライエッチング装置内でウェハを固定する方法があった。
ここで、クランプの温度は、エッチングスタンバイ時には常温に保たれ、エッチング処理中には、プラズマの影響などにより、100〜300℃程度に上昇するという温度サイクルが繰り返されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ドライエッチング装置内でエッチング処理が行われると、クランプに反応生成物が付着する。
そして、クランプが温度サイクルを繰り返すと、クランプに付着した反応生成物が膨張・収縮を繰り返して、反応生成物にひび割れが発生し、この反応生成物がクランプから剥離する。
【0004】
そして、エッチング処理中に反応生成物がクランプから剥離すると、反応生成物がウェハ上に落下し、エッチング不良によるパターンショート、Alエッチングによるコロージョンの発生などを引き起こし、半導体製品の品質が劣化するという問題があった。
また、エッチング処理中には、クランプはウェハの近傍に配置され、クランプの温度サイクルは、エッチング特性に大きな影響を及ぼしていた。
【0005】
すなわち、クランプの温度が高いと、反応生成物はクランプに付着しにくく、クランプの温度が低いと、反応生成物はクランプに付着しやすい。
このため、クランプの温度サイクルによって、エッチング処理中のウェハ近傍の反応ガスの量が変動し、エッチング特性が不安定になるという問題があった。そこで、本発明の目的は、クランプによるエッチング特性への影響を抑制することが可能なクランプ装置、エッチング装置およびクランプのクリーニング方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項1記載のクランプ装置によれば、ウェハを押さえる押さえ手段と、前記押さえ手段に内蔵された加熱手段と、前記押さえ手段に設けられた温度検出手段とを備えることを特徴とする。
これにより、クランプ装置の温度を監視しつつ、クランプ装置の温度を制御することが可能となり、プラズマの発生状況や、上下電極、チャンバウォールなどの温度に左右されることなく、クランプ装置の温度を安定化させることが可能となる。
【0007】
このため、クランプ装置の温度変動を低減させて、反応生成物の剥離を抑制することが可能となるとともに、反応生成物の付着量を安定化させることが可能となり、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
また、請求項2記載のクランプ装置によれば、ウェハを押さえる爪部材と、前記爪部材を前記ウェハの周囲で支えるリング状部材と、前記リング状部材に内蔵された加熱手段と、前記爪部材の先端に設けられた温度検出手段とを備えることを特徴とする。
【0008】
これにより、加熱手段がプラズマに直接晒されることを抑制しつつ、クランプ装置の温度を制御することが可能となるとともに、ウェハ表面の温度を監視しながら、エッチング処理を行うことが可能となる。
このため、温度変動を低減させて、反応生成物の剥離を抑制することが可能となるとともに、反応生成物の付着量を安定化させることが可能となり、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
【0009】
また、請求項3記載のエッチング装置によれば、ウェハを隔離するチャンバと、前記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバ内に入れられたウェハを押さえるクランプ手段と、前記クランプ手段に内蔵された加熱手段と、前記チャンバ内で発生するプラズマの発生状態に基づいて、前記加熱手段の温度制御を行う温度制御手段とを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、プラズマがオフしている時は、加熱手段によりクランプ手段を加熱して、クランプ手段の温度を上昇させることが可能となるとともに、プラズマがオンしている時は、加熱手段をオフして、クランプ手段の温度を一定に維持することが可能となる。
このため、プラズマの発生状態に左右されることなく、クランプ手段の温度を安定化させることが可能となり、クランプ手段の温度サイクルがエッチング特性に与える影響を低減させて、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
【0011】
また、請求項4記載のエッチング装置によれば、ウェハを隔離するチャンバと、前記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、前記チャンバ内に入れられたウェハを押さえるクランプ手段と、前記クランプ手段に内蔵された加熱手段と、前記クランプ手段に設けられた温度検出手段と、前記温度検出手段による温度検出結果に基づいて、前記加熱手段の温度制御を行う温度制御手段とを備えることを特徴とする。
【0012】
これにより、クランプ装置の温度を監視しつつ、クランプ装置の温度を制御することが可能となり、処理状況に依存することなく、クランプ装置の温度を安定化させて、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
また、請求項5記載のクランプのクリーニング方法によれば、ドライエッチング装置内でドライエッチング処理を行うことにより、ウェハを押さえるクランプに付着した反応生成物を除去することを特徴とする。
【0013】
これにより、ドライエッチング装置内にクランプを取り付けたまま、クランプに付着した反応生成物を除去することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、クランプからのパーティクルの発生を低減させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係るクランプ装置およびエッチング装置について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【0015】
図1において、チャンバ1には、エッチングガスを導入するガス導入管2および反応ガスを排出するガス排気管3が設けられている。
また、チャンバ1には、チャンバ1内でプラズマP1を発生させる上部電極4および下部電極7が設けられ、上部電極4はRF電源13に接続されるとともに、下部電極7は絶縁層6を介してウェハ載置台5上に設置され、下部電極7内には、ウェハWを加熱するヒータ8が内蔵されている。
【0016】
さらに、下部電極7上には、ウェハクランプ9を昇降させるクランプリフタ12を介してリング状のウェハクランプ9が設けられ、ウェハクランプ9には、ウェハを点接触で上から押さえる爪部材9aが設けられている。
また、ウェハクランプ9には、ウェハクランプ9を加熱するヒータ8が内蔵されるとともに、爪部材9aの先端には、ウェハクランプ9またはウェハWの温度を検出するサーミスタ11が取り付けられている。
【0017】
図2(a)は、図1のウェハクランプの概略構成を示す平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A線で切断した断面図である。
図2において、ウェハクランプ9は、ウェハWの外周に対応してリング状に構成され、ウェハクランプ9の内周には、ウェハWの外周部分を点接触で押さえる爪部材9aが設けられている。
【0018】
なお、ウェハクランプ9および爪部材9aは、例えば、セラミックなどの絶縁体で構成することができる。
また、ウェハクランプ9には、ウェハクランプ9を加熱するヒータ8が内蔵され、例えば、ヒータ8がウェハクランプ9で挟み込まれたサンドイッチ構造とすることができる。
【0019】
また、爪部材9aの先端には、ウェハクランプ9またはウェハWの温度を検出する温度検出手段が設けられ、温度検出手段としては、例えば、サーミスタ11などを用いることができる。
また、図1において、RF電源13は、RF電源13のオン/オフ制御を行うRF電源制御装置14に接続されるとともに、温度制御装置15は、ヒータ8、10、サーミスタ11およびRF電源制御装置14に接続されている。
【0020】
そして、温度制御装置15は、RF電源制御装置14によるRF電源13のオン/オフ制御に基づいて、ヒータ10の温度を制御するとともに、サーミスタ11によるウェハWの表面温度の検出結果に基づいて、ヒータ8の温度を制御する。
図3は、図1のエッチング装置におけるヒータ10のオン/オフ動作を示すタイミングチャートである。
【0021】
図3において、RF電源13がオフしている場合、温度制御装置15は、ヒータ10をオンして、ウェハクランプ9を加熱させ、ウェハクランプ9の温度を上昇させる。
そして、RF電源13がオンして、チャンバ1内にプラズマP1が発生すると、温度制御装置15はヒータ10をオフして、ヒータ10によるウェハクランプ9の加熱を停止させ、プラズマP1によりウェハクランプ9の温度を維持させる(t1)。
【0022】
さらに、ウェハWのエッチング処理が終了し、RF電源13が再びオフすると、温度制御装置15は、ヒータ10をオンして、ウェハクランプ9を加熱させ、ウェハクランプ9の温度を維持させる(t2)。
これにより、プラズマP1の発生状態に左右されることなく、ウェハクランプ9の温度を安定化させることが可能となる。
【0023】
このため、ウェハクランプ9に付着した反応生成物の膨張・収縮を抑制して、ウェハクランプ9に付着した反応生成物の剥離を抑制することが可能となるとともに、ウェハクランプ9への反応生成物の付着量を安定化させることが可能となり、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
なお、ヒータ10の温度は、ウェハWのエッチング特性に影響を及ぼすことなく、ウェハW上に形成されたレジストの焼け焦げを起こさない範囲で随時設定することができ、例えば、ウェハクランプ9の温度が常時100〜200℃になるように設定することができる。
【0024】
図4は、本発明の第2実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
図4において、チャンバ21には、エッチングガスを導入するガス導入管22および反応ガスを排出するガス排気管23が設けられている。
また、チャンバ21には、チャンバ21内でプラズマP2を発生させる上部電極24および下部電極27が設けられ、上部電極24はRF電源31に接続されるとともに、下部電極27は絶縁層26を介してウェハ載置台25上に設置され、下部電極27内には、ウェハWを加熱するヒータ28が内蔵されている。
【0025】
さらに、下部電極27上には、ウェハクランプ29を昇降させるクランプリフタ30を介してリング状のウェハクランプ29が設けられ、ウェハクランプ29には、ウェハを点接触で上から押さえる爪部材29aが設けられている。
そして、チャンバ21内でのエッチング処理により、ウェハクランプ29に反応性生物が付着すると、ウェハWを取り除いた状態で、ウェハクランプ29に付着した反応性生物を除去するためのエッチングガスをチャンバ21内に導入する。
【0026】
そして、RF電源31をオンすることにより、チャンバ21内にプラズマP2を発生させ、ウェハクランプ29に付着した反応性生物をエッチング除去する。これにより、ドライエッチング装置内にウェハクランプ29を取り付けたまま、ウェハクランプ29に付着した反応生成物を除去することが可能となり、スループットの低下を抑制しつつ、ウェハクランプ29からのパーティクルの発生を低減させることができる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ランプ装置の温度を監視しつつ、クランプ装置の温度を制御することにより、クランプ装置の温度を安定化させて、反応生成物の剥離を抑制することが可能となるとともに、反応生成物の付着量を安定化させることが可能となり、半導体製品の品質を安定化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【図2】図2(a)は、図1のウェハクランプの概略構成を示す平面図、図2(b)は、図2(a)のA−A線で切断した断面図である。
【図3】図1のエッチング装置におけるヒータのオン/オフ動作を示すタイミングチャートである。
【図4】本発明の第2実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1、21 チャンバ、2、22 ガス導入管、3、23 ガス排気管、4、24 上部電極、5、25 ウェハ載置台、6、26 絶縁層、7、27 下部電極、8、10、28 ヒータ、9、29 ウェハクランプ、11 サーミスタ、12、30 クランプリフタ、13 RF電源、14、31 RF電源制御装置、15 温度制御装置、9a、29a 爪部材、P1、P2 プラズマ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a clamp device, an etching device, and a method of cleaning a clamp, and is particularly suitable when applied to a case where peeling of a reactive substance attached to the clamp is suppressed.
[0002]
[Prior art]
In a conventional dry etching apparatus, there is a method in which a wafer is fixed in the dry etching apparatus by holding the wafer with a clamp.
Here, the temperature of the clamp was kept at room temperature during the etching standby, and during the etching process, the temperature cycle was repeatedly increased to about 100 to 300 ° C. due to the influence of plasma or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an etching process is performed in a dry etching apparatus, a reaction product adheres to the clamp.
Then, when the clamp repeats the temperature cycle, the reaction product adhered to the clamp repeatedly expands and contracts, and the reaction product cracks, and the reaction product peels off from the clamp.
[0004]
If the reaction product is peeled off from the clamp during the etching process, the reaction product falls on the wafer, causing a pattern short due to poor etching, the occurrence of corrosion due to Al etching, and the like, and the quality of the semiconductor product is deteriorated. was there.
Also, during the etching process, the clamp was placed near the wafer, and the temperature cycle of the clamp had a great effect on the etching characteristics.
[0005]
That is, when the temperature of the clamp is high, the reaction product is unlikely to adhere to the clamp, and when the temperature of the clamp is low, the reaction product is likely to adhere to the clamp.
For this reason, there is a problem that the amount of the reaction gas near the wafer during the etching process fluctuates due to the temperature cycle of the clamp, and the etching characteristics become unstable. Therefore, an object of the present invention is to provide a clamp device, an etching device, and a clamp cleaning method that can suppress the influence of the clamp on etching characteristics.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, according to the clamp device of claim 1, a pressing unit that presses a wafer, a heating unit built in the pressing unit, and a temperature detecting unit provided in the pressing unit are provided. It is characterized by having.
This makes it possible to control the temperature of the clamp device while monitoring the temperature of the clamp device, so that the temperature of the clamp device can be controlled without being affected by the plasma generation state, the temperature of the upper and lower electrodes, the temperature of the chamber wall, and the like. It can be stabilized.
[0007]
For this reason, it is possible to reduce the temperature fluctuation of the clamp device, to suppress the separation of the reaction product, to stabilize the amount of the reaction product attached, and to stabilize the quality of the semiconductor product. It is possible to do.
Further, according to the clamp device according to
[0008]
This makes it possible to control the temperature of the clamp device while suppressing direct exposure of the heating means to the plasma, and to perform the etching process while monitoring the temperature of the wafer surface.
For this reason, it becomes possible to reduce the temperature fluctuation and suppress the separation of the reaction product, and to stabilize the amount of the reaction product attached, thereby stabilizing the quality of the semiconductor product. It becomes possible.
[0009]
Further, according to the etching apparatus of claim 3, a chamber for isolating the wafer, plasma generating means for generating plasma in the chamber, clamp means for holding a wafer placed in the chamber, and the clamp means And a temperature control means for controlling the temperature of the heating means based on the generation state of the plasma generated in the chamber.
[0010]
This makes it possible to heat the clamp means by the heating means when the plasma is off and raise the temperature of the clamp means, and to turn off the heating means when the plasma is on. As a result, the temperature of the clamping means can be kept constant.
This makes it possible to stabilize the temperature of the clamping means without being affected by the state of plasma generation, and to reduce the influence of the temperature cycle of the clamping means on the etching characteristics, thereby stabilizing the quality of semiconductor products. It is possible to do.
[0011]
According to the etching apparatus of the fourth aspect, the chamber for isolating the wafer, the plasma generating means for generating plasma in the chamber, the clamp means for holding down the wafer placed in the chamber, and the clamp means And a temperature control means for controlling the temperature of the heating means based on a temperature detection result provided by the temperature detection means. I do.
[0012]
This makes it possible to control the temperature of the clamp device while monitoring the temperature of the clamp device, and to stabilize the temperature of the clamp device without depending on the processing conditions, thereby stabilizing the quality of semiconductor products. It becomes possible.
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method for cleaning a clamp, wherein a reaction product attached to a clamp for holding a wafer is removed by performing a dry etching process in a dry etching apparatus.
[0013]
Thus, it is possible to remove the reaction products attached to the clamp while the clamp is mounted in the dry etching apparatus, and it is possible to reduce the generation of particles from the clamp while suppressing a decrease in throughput.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a clamp device and an etching device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of the etching apparatus according to the first embodiment of the present invention.
[0015]
In FIG. 1, a chamber 1 is provided with a
The chamber 1 is provided with an upper electrode 4 and a lower electrode 7 for generating plasma P1 in the chamber 1. The upper electrode 4 is connected to an
[0016]
Further, a ring-
The
[0017]
FIG. 2A is a plan view showing a schematic configuration of the wafer clamp of FIG. 1, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2A.
2, the
[0018]
In addition, the
The
[0019]
Further, a temperature detecting means for detecting the temperature of the
In FIG. 1, the
[0020]
Then, the
FIG. 3 is a timing chart showing the on / off operation of the
[0021]
In FIG. 3, when the
Then, when the
[0022]
Further, when the etching process of the wafer W is completed and the
This makes it possible to stabilize the temperature of the
[0023]
For this reason, it is possible to suppress the expansion and contraction of the reaction product attached to the
The temperature of the
[0024]
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic configuration of an etching apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In FIG. 4, a chamber 21 is provided with a
The chamber 21 is provided with an
[0025]
Further, on the
When reactive products adhere to the
[0026]
Then, when the
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by controlling the temperature of the clamp device while monitoring the temperature of the lamp device, it is possible to stabilize the temperature of the clamp device and suppress the separation of the reaction product. And the amount of reaction products attached can be stabilized, and the quality of semiconductor products can be stabilized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of an etching apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2 (a) is a plan view showing a schematic configuration of the wafer clamp of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 (a).
FIG. 3 is a timing chart showing ON / OFF operations of a heater in the etching apparatus of FIG. 1;
FIG. 4 is a sectional view illustrating a schematic configuration of an etching apparatus according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 21 chamber, 2, 22 gas introduction pipe, 3, 23 gas exhaust pipe, 4, 24 upper electrode, 5, 25 wafer mounting table, 6, 26 insulating layer, 7, 27 lower electrode, 8, 10, 28 heater , 9, 29 Wafer clamp, 11 Thermistor, 12, 30 Clamp lifter, 13 RF power supply, 14, 31 RF power control device, 15 Temperature control device, 9a, 29a Claw member, P1, P2 Plasma
Claims (5)
前記押さえ手段に内蔵された加熱手段と、
前記押さえ手段に設けられた温度検出手段とを備えることを特徴とするクランプ装置。Holding means for holding the wafer;
Heating means built into the holding means,
A clamp device comprising: a temperature detection unit provided in the holding unit.
前記爪部材を前記ウェハの周囲で支えるリング状部材と、
前記リング状部材に内蔵された加熱手段と、
前記爪部材の先端に設けられた温度検出手段とを備えることを特徴とするクランプ装置。A claw member for holding the wafer,
A ring-shaped member supporting the claw member around the wafer;
Heating means built into the ring-shaped member,
A clamp device comprising: a temperature detector provided at a tip of the claw member.
前記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内に入れられたウェハを押さえるクランプ手段と、
前記クランプ手段に内蔵された加熱手段と、
前記チャンバ内で発生するプラズマの発生状態に基づいて、前記加熱手段の温度制御を行う温度制御手段とを備えることを特徴とするエッチング装置。A chamber for isolating the wafer;
Plasma generating means for generating plasma in the chamber;
Clamping means for holding a wafer placed in the chamber;
Heating means built into the clamping means,
An etching apparatus comprising: a temperature control unit that controls a temperature of the heating unit based on a generation state of plasma generated in the chamber.
前記チャンバ内でプラズマを発生させるプラズマ発生手段と、
前記チャンバ内に入れられたウェハを押さえるクランプ手段と、
前記クランプ手段に内蔵された加熱手段と、
前記クランプ手段に設けられた温度検出手段と、
前記温度検出手段による温度検出結果に基づいて、前記加熱手段の温度制御を行う温度制御手段とを備えることを特徴とするエッチング装置。A chamber for isolating the wafer;
Plasma generating means for generating plasma in the chamber;
Clamping means for holding a wafer placed in the chamber;
Heating means built into the clamping means,
Temperature detection means provided in the clamp means,
An etching apparatus comprising: a temperature control unit that controls the temperature of the heating unit based on a temperature detection result by the temperature detection unit.
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JP2007329215A (en) * | 2006-06-07 | 2007-12-20 | Fujitsu Ltd | Semiconductor manufacturing apparatus, temperature measuring tool therefor, and temperature measuring method thereof |
KR20210088791A (en) * | 2020-01-06 | 2021-07-15 | 에이피시스템 주식회사 | Substrate treatment apparatus and substrate treatment method |
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