JP2005051098A - Device and method for plasma treating - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treating device for carrying out a plasma treatment of a substrate attracted and held by electrostatic power on an electrostatic stage, by improving the attraction of the substrate with the electrostatic stage, and preventing plasma treatment failures such as etching failures generated due to the shortage of an attraction power. <P>SOLUTION: This plasma treating device equipped with an electrostatic stage for attracting a substrate by electrostatic power is provided with a control means for dividing the plasma discharge into a first plasma discharge for charging the back face of the substrate, and a second plasma discharge for plasma-treating the surface of the substrate to generate a plasma. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

従来、プラズマ処理装置として、ドライエッチング装置の一つであるプラズマエッチング装置が広く知られている。   Conventionally, a plasma etching apparatus which is one of dry etching apparatuses is widely known as a plasma processing apparatus.

プラズマエッチング装置の一例として、真空チャンバ内に静電吸着ステージを設けたものがあり、かかるプラズマエッチング装置では、前記静電吸着ステージ上に被処理物である基板(ウェーハ)を吸着保持し、前記真空チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化して、このプラズマにより前記基板をエッチングするようにしている。   As an example of the plasma etching apparatus, there is one in which an electrostatic adsorption stage is provided in a vacuum chamber. In such a plasma etching apparatus, a substrate (wafer) to be processed is adsorbed and held on the electrostatic adsorption stage. The processing gas supplied into the vacuum chamber is turned into plasma, and the substrate is etched by this plasma.

前記静電吸着ステージは、ステージ上部層に位置する絶縁部材中に埋設された電極に直流電圧を印加することで基板と絶縁部材表面との間に静電気を生じさせ、この静電気を利用して基板を吸着固定させる所謂静電チャック機構を備えている(例えば、特許文献1を参照。)。   The electrostatic adsorption stage generates a static electricity between the substrate and the surface of the insulating member by applying a DC voltage to an electrode embedded in the insulating member located in the upper layer of the stage, and the substrate is made using this static electricity. Is provided with a so-called electrostatic chuck mechanism (see, for example, Patent Document 1).

なお、基板を前記基板支持体に固定させる手段として、基板の外周部をクランプする機械的なチャック機構も考えられるが、基板裏面と静電吸着ステージとを静電気力で吸着させる前記静電チャック機構は、クランプと基板とを物理的に直接接触させる機械的なチャック機構に比べ、パーティクルの発生を防止する上で有利といえる。
特開平10−27780号公報
As a means for fixing the substrate to the substrate support, a mechanical chuck mechanism that clamps the outer peripheral portion of the substrate is also conceivable. However, the electrostatic chuck mechanism that attracts the back surface of the substrate and the electrostatic adsorption stage with electrostatic force. Can be said to be advantageous in preventing the generation of particles as compared with a mechanical chuck mechanism in which the clamp and the substrate are in direct physical contact.
JP-A-10-27780

しかし、上述した静電吸着ステージを用いて基板を吸着固定してプラズマ処理を行うようにした従来のプラズマ処理装置では、基板が十分に吸着されない場合があり、プラズマエッチングなどの処理に支障をきたすことがあった。   However, in the conventional plasma processing apparatus in which the substrate is sucked and fixed using the electrostatic chucking stage described above to perform the plasma processing, the substrate may not be sufficiently sucked, which hinders processing such as plasma etching. There was a thing.

特に、石英基板を用いるTFT(Thin Film Transistor)などの製造工程においては、前記石英基板の裏面に予め導電膜を形成して静電チャックするようにしているが、前記導電膜の厚みが不足した場合は吸着力が不十分となり、基板と静電吸着ステージとの接触性が低下して種々のエッチング不良を引起すことがあった。   In particular, in a manufacturing process of a TFT (Thin Film Transistor) using a quartz substrate, a conductive film is formed on the back surface of the quartz substrate in advance for electrostatic chucking, but the thickness of the conductive film is insufficient. In such a case, the attracting force becomes insufficient, and the contact between the substrate and the electrostatic attracting stage is lowered, which may cause various etching defects.

すなわち、基板と静電吸着ステージとの接触不足によって、基板が反った状態となったり、前記静電吸着ステージに設けたヒータを介して加熱される基板の温度コントロールにばらつきが生じてエッチングの均一性が低下したり、基板面のバイアス電圧が不均一になってエッチング量のばらつきなどが生じたりするおそれがあった。   That is, due to insufficient contact between the substrate and the electrostatic adsorption stage, the substrate is warped, or the temperature control of the substrate heated via the heater provided on the electrostatic adsorption stage varies, resulting in uniform etching. There is a risk that the performance may be reduced, or the bias voltage on the substrate surface may be non-uniform, resulting in variations in etching amount.

また、かかる不具合は、特にエッチング時間の短いプロセスの場合、基板と静電吸着ステージとの密着が不安定のままエッチングが終了することになるので顕著に表れる傾向にある。   In addition, in the case of a process with a short etching time, such a defect tends to be prominent because etching is terminated while the adhesion between the substrate and the electrostatic adsorption stage is unstable.

本発明では、上記課題を解決することのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを目的としている。   It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that can solve the above-described problems.

請求項1記載の本発明では、基板を静電気力により吸着する静電吸着ステージを備えたプラズマ処理装置において、前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電と、前記基板の表面をプラズマ処理するための第2のプラズマ放電とに分割してプラズマを発生させる制御手段を具備する構成とした。   According to the first aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus provided with the electrostatic adsorption stage for adsorbing the substrate by electrostatic force, the first plasma discharge for charging the back surface of the substrate and the surface of the substrate being plasma Control means for generating plasma by dividing it into a second plasma discharge for processing is provided.

請求項2記載の本発明では、前記制御手段は、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行するように制御することとした。   In the present invention according to claim 2, the control means adsorbs the substrate on the electrostatic adsorption stage by electrostatic force, executes the first plasma discharge, and terminates the first plasma discharge. Thereafter, control was performed so as to execute the second plasma discharge after a predetermined time.

請求項3記載の本発明では、真空チャンバ内に基板を収容し、この基板を静電吸着ステージ上に静電気力により吸着した状態でプラズマ処理するプラズマ処理方法において、前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電を所定時間実行し、この第1のプラズマ放電を一旦終了した後、所定時間経過後にプラズマ処理用の第2のプラズマ放電を実行して前記基板の表面にプラズマ処理を施すこととした。   According to a third aspect of the present invention, in the plasma processing method of storing a substrate in a vacuum chamber and performing plasma processing in a state where the substrate is adsorbed on an electrostatic adsorption stage by electrostatic force, the back surface of the substrate is charged. The first plasma discharge is performed for a predetermined time, and after the first plasma discharge is temporarily terminated, the plasma processing is performed on the surface of the substrate by executing the second plasma discharge for plasma processing after the predetermined time has elapsed. It was decided.

請求項4記載の本発明では、上記請求項3記載のプラズマ処理方法において、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行して前記基板にプラズマ処理を施すこととした。   According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma processing method according to the third aspect, the substrate is adsorbed on the electrostatic adsorption stage by electrostatic force, and the first plasma discharge is performed. After the plasma discharge was finished, a second plasma discharge was performed after a predetermined time to perform plasma treatment on the substrate.

(1)請求項1記載の本発明では、基板を静電気力により吸着する静電吸着ステージを備えたプラズマ処理装置において、前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電と、前記基板の表面をプラズマ処理するための第2のプラズマ放電とに分割してプラズマを発生させる制御手段を具備する構成としたために、基板と静電吸着ステージとの間で、静電気力による密着力が即座に高まり、たとえ短時間のエッチング工程であっても接触性が向上して均一なエッチングが行えるとともに、基板面内でエッチング残りなどが発生しなくなる。そして、かかる効果を奏するプラズマ処理装置を、特別な構成を付加することなく簡単に提供することができる。   (1) In the present invention described in claim 1, in the plasma processing apparatus provided with the electrostatic adsorption stage for adsorbing the substrate by electrostatic force, the first plasma discharge for charging the back surface of the substrate, Since the control means for generating plasma by dividing the surface into the second plasma discharge for plasma processing is provided, the adhesion force due to electrostatic force is instantly generated between the substrate and the electrostatic adsorption stage. Even if it is a short etching process, the contact property is improved and uniform etching can be performed, and no etching residue or the like occurs in the substrate surface. And the plasma processing apparatus which shows this effect can be provided simply, without adding a special structure.

(2)請求項2記載の本発明では、前記制御手段は、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行するように制御することとしたために、基板吸着がより安定し、上記(1)の効果をより高めることができる。   (2) In the present invention according to claim 2, the control means adsorbs the substrate on the electrostatic adsorption stage by electrostatic force, and executes the first plasma discharge, and the first plasma discharge. Since the second plasma discharge is controlled to be executed after a predetermined time after the process is finished, the substrate adsorption is more stable and the effect (1) can be further enhanced.

(3)請求項3記載の本発明では、真空チャンバ内に基板を収容し、この基板を静電吸着ステージ上に静電気力により吸着した状態でプラズマ処理するプラズマ処理方法において、前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電を所定時間実行し、この第1のプラズマ放電を一旦終了した後、所定時間経過後にプラズマ処理用の第2のプラズマ放電を実行して前記基板の表面にプラズマ処理を施すこととしたために、静電気力による基板の吸着力が即座に高まり、たとえ短時間のエッチング工程であっても接触性が向上して均一なエッチングが行えるとともに、基板面内でエッチング残りなどが発生しなくなる。   (3) In the present invention as set forth in claim 3, in the plasma processing method in which the substrate is housed in a vacuum chamber and the substrate is plasma-treated in a state of being adsorbed on an electrostatic adsorption stage by electrostatic force, A first plasma discharge for charging is performed for a predetermined time, and after the first plasma discharge is once terminated, a second plasma discharge for plasma processing is performed after the predetermined time has elapsed to generate plasma on the surface of the substrate. Because the processing is performed, the adsorption force of the substrate due to electrostatic force increases immediately, and even in a short etching process, the contact is improved and uniform etching can be performed, and the etching residue within the substrate surface, etc. Will not occur.

(4)請求項4記載の本発明では、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行して前記基板にプラズマ処理を施すこととしたために、上記(3)の効果をより高めることができる。   (4) In this invention of Claim 4, while adsorb | sucking the said board | substrate on the said electrostatic adsorption stage by electrostatic force, performing the said 1st plasma discharge, and after complete | finishing this 1st plasma discharge, Since the second plasma discharge is performed after a predetermined time to perform the plasma treatment on the substrate, the effect (3) can be further enhanced.

本発明は、基板を静電気力により吸着する静電吸着ステージを備えたプラズマ処理装置において、前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電と、前記基板の表面をプラズマ処理するための第2のプラズマ放電とに分割してプラズマを発生させる制御手段を具備する構成としたものである。   The present invention provides a plasma processing apparatus having an electrostatic adsorption stage for adsorbing a substrate by electrostatic force, a first plasma discharge for charging the back surface of the substrate, and a first plasma for plasma processing the surface of the substrate. And a control means for generating plasma divided into two plasma discharges.

すなわち、前記プラズマを発生させるに際し、第1のプラズマ放電として、基板裏面に帯電させるために高周波を仮放電し、その後、基板表面をプラズマ処理するために高周波を本放電するようにしたものである。   That is, when the plasma is generated, a high frequency is temporarily discharged as a first plasma discharge for charging the back surface of the substrate, and then a high frequency is discharged for plasma treatment of the substrate surface. .

このように、本実施の形態によれば、前記下部電極からなる静電吸着ステージ上に、基板を静電気力により吸着保持させるとともに、予め第1のプラズマ放電を実行することによって、基板の裏面に電荷を帯電させ、静電吸着ステージと基板との静電気力による吸着性を大幅に向上させるようにしている。   As described above, according to the present embodiment, the substrate is attracted and held by the electrostatic force on the electrostatic adsorption stage composed of the lower electrode, and the first plasma discharge is performed in advance to The charge is charged, and the adsorptivity by the electrostatic force between the electrostatic adsorption stage and the substrate is greatly improved.

このような安定した基板保持状態で接触性を向上させて第2のプラズマ放電を実行してプラズマエッチングを行うことにより、均一なエッチングを行うことができ、基板面内でエッチング残りなどの発生を防止することができる。   By performing plasma etching by improving the contactability in such a stable substrate holding state and executing the second plasma discharge, uniform etching can be performed, and etching residue and the like are generated within the substrate surface. Can be prevented.

また、上述した構成は、一般的なプラズマ処理装置に上述した制御を実行可能な制御装置を付加するだけでよいので、プラズマ処理装置(プラズマエッチング装置)の製造も容易であり、安定した基板保持機能を有するプラズマ処理装置を大きなコストアップとなることなく提供することができる。   In addition, since the above-described configuration only needs to add a control device capable of executing the control described above to a general plasma processing apparatus, it is easy to manufacture the plasma processing apparatus (plasma etching apparatus), and stable substrate holding is possible. A plasma processing apparatus having a function can be provided without significant cost increase.

なお、本実施の形態では、上記プラズマ処理装置を、真空チャンバ内にプラズマ発生用の下部電極と上部電極とを設け、かつ前記下部電極が前記静電吸着ステージを兼ねた構成の平行平板型プラズマエッチング装置として説明する。しかし、本発明はかかる構成に限ることはなく、プラズマ処理装置としては、例えばCVD装置、スパッタ装置なども考えられ、また、誘導コイル型などのように、必ずしも平行平板電極を有するものでなくても構わない。   In this embodiment, the plasma processing apparatus includes a parallel plate type plasma in which a lower electrode and an upper electrode for generating plasma are provided in a vacuum chamber, and the lower electrode also serves as the electrostatic adsorption stage. The etching apparatus will be described. However, the present invention is not limited to such a configuration, and as a plasma processing apparatus, for example, a CVD apparatus, a sputtering apparatus, etc. are conceivable, and it does not necessarily have parallel plate electrodes such as an induction coil type. It doesn't matter.

前記制御手段は、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行するように制御している。   The control means adsorbs the substrate on the electrostatic adsorption stage by electrostatic force, executes the first plasma discharge, and after completing the first plasma discharge, waits for a predetermined time before the second plasma discharge. The plasma discharge is controlled to be executed.

すなわち、前記静電吸着ステージに直流電圧を印加して前記基板を静電気力により吸着した後、前記第1のプラズマ放電を実行するか、若しくは前記静電吸着ステージへの直流電圧印加と、前記第1のプラズマ放電とを同時に実行する。そして、いずれにしても前記第1のプラズマ放電を所定時間実行した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行するように制御可能とするのである。   That is, after applying a DC voltage to the electrostatic adsorption stage to adsorb the substrate by electrostatic force, the first plasma discharge is performed, or a DC voltage is applied to the electrostatic adsorption stage and the first 1 plasma discharge is simultaneously performed. In any case, after the first plasma discharge is executed for a predetermined time, the second plasma discharge can be executed after a predetermined time.

このように、第1のプラズマ放電を最初に行うのではなく、少なくとも前記下部電極に直流電圧を印加して静電チャック機能を発現させ、その後第1のプラズマ放電を実行することにより、安定した基板吸着が可能となって、エッチング不良などの発生を確実に防止することができる。   In this way, the first plasma discharge is not performed first, but a DC voltage is applied to at least the lower electrode to develop an electrostatic chuck function, and then the first plasma discharge is performed, thereby stabilizing the discharge. Substrate adsorption becomes possible, and the occurrence of etching defects and the like can be reliably prevented.

静電チャック機能は時間とともに安定してくることが分かっており、第1のプラズマ放電を所定時間実行した後、所定時間をあけることで、基板をより安定させた状態でプラズマ処理することが可能となる。   It has been found that the electrostatic chuck function becomes stable with time, and after performing the first plasma discharge for a predetermined time, it is possible to perform plasma processing in a more stable state by leaving a predetermined time. It becomes.

なお、通常のプラズマエッチング装置を用いる場合は好ましいことではないが、静電チャック機能を発現させる前に第1のプラズマ放電を最初に行なって予め基板に電荷を帯電させておき、前記下部電極に直流電圧を印加すると即座に強力な静電チャック機能が発揮させるようにすることも考えられる。   Although it is not preferable when a normal plasma etching apparatus is used, the first plasma discharge is first performed before the electrostatic chuck function is manifested to charge the substrate in advance, and the lower electrode is applied to the lower electrode. It is also conceivable that a powerful electrostatic chuck function is exhibited immediately when a DC voltage is applied.

上記プラズマ処理装置(プラズマエッチング装置)を用いたプラズマ処理(プラズマエッチング処理)は、下記のように実行される。   Plasma processing (plasma etching processing) using the plasma processing apparatus (plasma etching apparatus) is performed as follows.

先ず、プラズマ発生用の上部電極と下部電極とを設けたチャンバ内に基板を収容する。そして、前記下部電極に直流電圧を印加して静電チャック機能により前記基板を吸着固定するとともに、上部電極と下部電極間に高周波を放電して、先ず第1のプラズマ放電を所定定時間実行し、前記基板裏面に電荷を帯電させる。そして、前記第1のプラズマ放電を一旦終了した後、所定時間経過後に再度上部電極と下部電極間に高周波を放電して、第2のプラズマ放電を実行してプラズマエッチング処理を行うのである。   First, a substrate is accommodated in a chamber provided with an upper electrode and a lower electrode for generating plasma. Then, a DC voltage is applied to the lower electrode to attract and fix the substrate by an electrostatic chuck function, and a high frequency is discharged between the upper electrode and the lower electrode, and first plasma discharge is first performed for a predetermined time. The electric charge is charged on the back surface of the substrate. Then, after the first plasma discharge is once ended, a high frequency is discharged again between the upper electrode and the lower electrode after a predetermined time has elapsed, and a second plasma discharge is executed to perform a plasma etching process.

ところで、例えばTFTの製造プロセスなどにおいて、前記基板を石英基板とした場合、この石英基板の裏面には予め導電膜を形成しておくとよい。これにより、基板裏面に確実な電荷の帯電がなされ、安定した静電気による吸着力が得られる。   By the way, for example, in the TFT manufacturing process, when the substrate is a quartz substrate, a conductive film may be formed on the back surface of the quartz substrate in advance. As a result, the charge on the back surface of the substrate is reliably charged, and a stable electrostatic attraction can be obtained.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながらさらに具体的に説明する。図1は本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の模式的説明図、図2はプラズマ発生と静電チャック機能発生のタイミングを示す説明図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of the plasma etching apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view showing timings of plasma generation and electrostatic chuck function generation.

なお、本実施の形態では、プラズマエッチング装置1をTFT(Thin Film Transistor)の製造工程で用いるものとして説明する。そして、基板7としては裏面に導電膜70を形成した石英基板を用いたものとしている。   In the present embodiment, the description will be made assuming that the plasma etching apparatus 1 is used in a manufacturing process of a TFT (Thin Film Transistor). The substrate 7 is a quartz substrate having a conductive film 70 formed on the back surface.

本実施の形態に係るプラズマエッチング装置1は、図1に示すように、略円筒状の真空チャンバ10を備え、この真空チャンバ10の底部に基板載置用の静電吸着ステージを兼用する下部電極2を設けるとともに、この下部電極2に対向するように、チャンバ上部に接地した上部電極3を配設した平行平板型として構成している。11はガス排気管であり、コントロールバルブ12を介して真空ポンプ13に連通連結している。   As shown in FIG. 1, the plasma etching apparatus 1 according to the present embodiment includes a substantially cylindrical vacuum chamber 10, and a lower electrode that also serves as an electrostatic adsorption stage for placing a substrate on the bottom of the vacuum chamber 10. 2 and a parallel plate type in which an upper electrode 3 grounded is disposed on the upper portion of the chamber so as to face the lower electrode 2. Reference numeral 11 denotes a gas exhaust pipe, which is connected to a vacuum pump 13 through a control valve 12.

前記下部電極2は、高周波電源4と可変直流電源5とが接続されており、上層部には、上面を基板載置面とした絶縁材部20が設けられ、この絶縁材部20内に複数の内部電極21,22を埋設するとともに、これら内部電極21,22に可変直流電源6を接続している。   The lower electrode 2 is connected to a high frequency power source 4 and a variable DC power source 5, and an upper layer portion is provided with an insulating material portion 20 whose upper surface is a substrate mounting surface, and a plurality of insulating material portions 20 are provided in the insulating material portion 20. The internal electrodes 21 and 22 are embedded, and the variable DC power source 6 is connected to the internal electrodes 21 and 22.

そして、前記絶縁材部20内に埋設した内部電極21,22とこれに接続した前記可変直流電源6により静電チャック機構が構成されており、内部電極21,22に直流電圧を印加することで載置された基板7と絶縁材部20との間に静電気力を発生させ、これを利用して基板7を吸着するようにしている。本実施の形態では、複数の内部電極21,22の隣り合う電極それぞれに正・負の極性を有する電圧を印加して基板7を吸着させるようにした双極型の静電チャック機構を採用している。   And the electrostatic chuck mechanism is comprised by the internal electrodes 21 and 22 embedded in the said insulating material part 20, and the said variable DC power supply 6 connected to this, By applying a DC voltage to the internal electrodes 21 and 22, An electrostatic force is generated between the placed substrate 7 and the insulating material portion 20, and the substrate 7 is attracted by using this. In the present embodiment, a bipolar electrostatic chuck mechanism is employed in which a voltage having positive and negative polarities is applied to each of adjacent electrodes of the plurality of internal electrodes 21 and 22 to attract the substrate 7. Yes.

また、下部電極2には図示しないヒータを内蔵させており、吸着する基板7をプラズマ処理に応じた所定温度に加熱可能としている。   The lower electrode 2 incorporates a heater (not shown) so that the adsorbing substrate 7 can be heated to a predetermined temperature according to the plasma processing.

一方、上部電極3は接地されており、図示しない複数の噴出口を設けて、例えばCF4などのエッチングガスを真空チャンバ10内に供給可能としている。8はアース線、9はガス供給管である。 On the other hand, the upper electrode 3 is grounded and provided with a plurality of jetting ports (not shown) so that an etching gas such as CF 4 can be supplied into the vacuum chamber 10. 8 is a ground wire, and 9 is a gas supply pipe.

上記構成において、本プラズマエッチング装置1の特徴をなすのは、前記基板7の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電と、基板7表面をプラズマエッチング処理するための第2のプラズマ放電とに分割してプラズマを発生させる制御手段(図示せず)を具備させたことにある。この制御手段は、上述した構成の動作全体を制御し、特に、高周波電源4、可変直流電源5,6による印加タイミングや電圧の制御を下記のように行う。   In the above configuration, the plasma etching apparatus 1 is characterized by a first plasma discharge for charging the back surface of the substrate 7 and a second plasma discharge for plasma etching the surface of the substrate 7. There is a control means (not shown) for generating plasma by dividing. This control means controls the overall operation of the above-described configuration, and in particular controls the application timing and voltage by the high-frequency power source 4 and the variable DC power sources 5 and 6 as follows.

すなわち、図示しない基板搬送手段を介して基板7を真空チャンバ10内へ搬入し、ステージとなる下部電極2上に載置する。そして、前記真空ポンプ13を駆動して真空チャンバ10内を真空引きし、エッチングガスを導入する。このとき真空チャンバ10内の圧力は所定圧力に維持する。   That is, the substrate 7 is carried into the vacuum chamber 10 through a substrate transfer means (not shown) and placed on the lower electrode 2 serving as a stage. Then, the vacuum pump 13 is driven to evacuate the vacuum chamber 10, and an etching gas is introduced. At this time, the pressure in the vacuum chamber 10 is maintained at a predetermined pressure.

次いで、図2に示すように、前記下部電極2に埋設した内部電極21,22に直流電圧を印加して静電チャック機能を発現させ、前記基板7を静電気力により吸着する。そして、内部電極21,22への直流電圧印加と同時に、下部電極2に高周波電力を印加して第1のプラズマ放電を実行し、基板7の裏面に予め形成されている導電膜70に正負の電荷を帯電させる。なお、下部電極2への高周波電力の印加タイミングは、内部電極21,22への直流電圧印加の直後であってもよい。   Next, as shown in FIG. 2, a DC voltage is applied to the internal electrodes 21 and 22 embedded in the lower electrode 2 to develop an electrostatic chuck function, and the substrate 7 is attracted by electrostatic force. At the same time as the DC voltage is applied to the internal electrodes 21 and 22, high-frequency power is applied to the lower electrode 2 to execute the first plasma discharge, and positive and negative are applied to the conductive film 70 formed in advance on the back surface of the substrate 7. Charge the charge. The application timing of the high frequency power to the lower electrode 2 may be immediately after the application of the DC voltage to the internal electrodes 21 and 22.

なお、本実施の形態では、前記第1のプラズマ放電の時間T1を1秒に設定している。また、本実施の形態では、静電チャックのための印加電圧Vを、初期状態ではV1=750V、その後の第2のプラズマ放電実行時はV=700Vに設定しているが、初めから通して一定値であってもよい(図3参照)。 In the present embodiment, the first plasma discharge time T 1 is set to 1 second. In the present embodiment, the applied voltage V for the electrostatic chuck is set to V 1 = 750 V in the initial state and V 2 = 700 V in the subsequent execution of the second plasma discharge. It may be a constant value (see FIG. 3).

そして、前記第1のプラズマ放電終了後10秒経過した後、再度、前記下部電極2に高周波電力を印加して第2のプラズマ放電を実行し、基盤7の表面をエッチング処理する。   Then, after 10 seconds have elapsed from the end of the first plasma discharge, high frequency power is applied to the lower electrode 2 again to execute a second plasma discharge, and the surface of the substrate 7 is etched.

第1のプラズマ放電の時間T1としては、特に限定するものではないが、基板7に電荷を帯電させるのには1秒程度で十分であることが実験的に確認されている。また、第1のプラズマ放電と第2のプラズマ放電との間に設けるインターバルInt.は静電チャック機能が安定して発揮されるようにするためであり、5〜20秒程度が好ましいことが実験的に分かっているが、本実施の形態では確実な静電チャック機能と処理効率とから10秒に設定している。このインターバルInt.を設けることで、基板7をより確実に保持した状態でエッチング処理がなされ、基板7の保持が不安定なことから生じるエッチング不良を防止できる。なお、エッチング時間T2は25秒とした。 The time T 1 for the first plasma discharge is not particularly limited, but it has been experimentally confirmed that about 1 second is sufficient to charge the substrate 7 with electric charges. Further, the interval Int. Provided between the first plasma discharge and the second plasma discharge is for the purpose of stably exhibiting the electrostatic chuck function, and it is preferable that about 5 to 20 seconds is preferable. However, in the present embodiment, 10 seconds is set from the reliable electrostatic chuck function and the processing efficiency. By providing this interval Int., The etching process is performed in a state where the substrate 7 is more securely held, and it is possible to prevent an etching failure caused by the unstable holding of the substrate 7. The etching time T 2 was 25 seconds.

エッチング処理終了後、高周波電力の印加を停止してエッチングガスを真空チャンバ10外に排気するとともに、基板7の静電チャック用に下部電極2に印加していた直流電圧と逆の電圧を印加し、エッチング処理済みの基板7を取り出す。   After the etching process is finished, the application of the high frequency power is stopped and the etching gas is exhausted to the outside of the vacuum chamber 10, and a voltage opposite to the DC voltage applied to the lower electrode 2 for the electrostatic chuck of the substrate 7 is applied. Then, the etched substrate 7 is taken out.

このように、本実施の形態では、第1のプラズマ放電により、基板7の裏面に予め電荷を帯電させておくことで、前記下部電極2に直流電圧を印加すると即座に強力な静電チャック機能が発揮でき、第2のプラズマ放電が短時間で済むようなエッチング処理であっても基板7の安定した吸着保持が可能となって、エッチング不良などの発生を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, the first plasma discharge is used to charge the back surface of the substrate 7 in advance, so that when a DC voltage is applied to the lower electrode 2, a powerful electrostatic chuck function can be obtained immediately. Even if the etching process is such that the second plasma discharge can be completed in a short time, the substrate 7 can be stably adsorbed and held, and the occurrence of defective etching can be prevented.

ところで、上述したように、本実施の形態では、第1のプラズマ放電終了後に下部電極2に直流電圧を印加して静電チャックするようにしているが、図3に示すように、第1のプラズマ放電が実行されている間に下部電極2に直流電圧を印加するようにしてもよい。なお、この図3に示した例では、静電チャックのための印加電圧は、V=750Vで一定としている。   By the way, as described above, in the present embodiment, after the first plasma discharge is finished, a DC voltage is applied to the lower electrode 2 for electrostatic chucking. However, as shown in FIG. A DC voltage may be applied to the lower electrode 2 while the plasma discharge is being performed. In the example shown in FIG. 3, the applied voltage for the electrostatic chuck is constant at V = 750V.

以上説明してきたように、プラズマ発生用の下部電極2と上部電極2とを設けた真空チャンバ10内に、裏面に導電膜70を形成した基板7を収容し、この基板7を前記下部電極2上に静電気力により吸着した状態でプラズマ処理するに際し、前記基板7の裏面(導電膜70)に帯電させるための第1のプラズマ放電を所定時間実行し、この第1のプラズマ放電を一旦終了した後、所定時間経過後にプラズマエッチングを行うための第2のプラズマ放電を実行するようにしたために、基板7と下部電極2との間で、静電気力による密着力が高まり、たとえ前記導電膜70の膜厚にばらつきがあったり、厚みが足りなかったりした場合でも、基板7と下部電極2との接触性が良好となり、均一なエッチングが行えるとともに、基板面内でエッチング残りなどが発生しなくなる。しかも、エッチング処理が開始されるまでに静電チャック機能は十分に発揮されるので、短時間のエッチング工程であっても前記効果を奏することができる。   As described above, the substrate 7 having the conductive film 70 formed on the back surface is accommodated in the vacuum chamber 10 provided with the lower electrode 2 and the upper electrode 2 for generating plasma. When performing plasma processing while being adsorbed by electrostatic force, a first plasma discharge for charging the back surface (conductive film 70) of the substrate 7 was performed for a predetermined time, and the first plasma discharge was temporarily terminated. After that, since the second plasma discharge for performing plasma etching is performed after a predetermined time has elapsed, the adhesion force due to electrostatic force is increased between the substrate 7 and the lower electrode 2, even if the conductive film 70 is formed. Even if the film thickness varies or the thickness is insufficient, the contact between the substrate 7 and the lower electrode 2 is improved, and uniform etching can be performed and etching can be performed within the substrate surface. Such is not generated grayed remaining. In addition, since the electrostatic chuck function is sufficiently exhibited before the etching process is started, the above-described effect can be obtained even in a short etching process.

本発明は、プラズマエッチング装置やCVD装置、あるいはスパッタ装置など、静電吸着ステージ上に、基板を静電気力により吸着保持する構成であって、プラズマ源を用いてプラズマ処理を行う装置に好適に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention has a configuration in which a substrate is adsorbed and held by an electrostatic force on an electrostatic adsorption stage, such as a plasma etching apparatus, a CVD apparatus, or a sputtering apparatus, and is suitably used for an apparatus that performs plasma processing using a plasma source. be able to.

本実施の形態に係るプラズマエッチング装置の模式的説明図である。It is typical explanatory drawing of the plasma etching apparatus which concerns on this Embodiment. プラズマ発生と静電チャック機能発生のタイミングの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the timing of plasma generation and electrostatic chuck function generation. プラズマ発生と静電チャック機能発生のタイミングの一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the timing of plasma generation and electrostatic chuck function generation.

符号の説明Explanation of symbols

1 プラズマエッチング装置
2 下部電極
3 上部電極
7 基板
10 真空チャンバ
21,22 内部電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma etching apparatus 2 Lower electrode 3 Upper electrode 7 Substrate 10 Vacuum chamber 21, 22 Internal electrode

Claims (4)

基板を静電気力により吸着する静電吸着ステージを備えたプラズマ処理装置において、
前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電と、前記基板の表面をプラズマ処理するための第2のプラズマ放電とに分割してプラズマを発生させる制御手段を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus equipped with an electrostatic adsorption stage that adsorbs a substrate by electrostatic force,
Control means for generating plasma by dividing into a first plasma discharge for charging the back surface of the substrate and a second plasma discharge for plasma processing the surface of the substrate. Plasma processing equipment.
前記制御手段は、前記静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行するように制御することを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The control means adsorbs the substrate on the electrostatic adsorption stage by electrostatic force, executes the first plasma discharge, and after completing the first plasma discharge, waits for a predetermined time before the second plasma discharge. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is controlled to perform plasma discharge. 真空チャンバ内に基板を収容し、この基板を静電吸着ステージ上に静電気力により吸着した状態でプラズマ処理するプラズマ処理方法において、
前記基板の裏面に帯電させるための第1のプラズマ放電を所定時間実行し、この第1のプラズマ放電を一旦終了した後、所定時間経過後にプラズマ処理用の第2のプラズマ放電を実行して前記基板の表面にプラズマ処理を施すことを特徴とするプラズマ処理方法。
In a plasma processing method of storing a substrate in a vacuum chamber and performing plasma processing in a state where this substrate is adsorbed on an electrostatic adsorption stage by electrostatic force,
A first plasma discharge for charging the back surface of the substrate is performed for a predetermined time, and after the first plasma discharge is temporarily terminated, a second plasma discharge for plasma processing is performed after a predetermined time has elapsed. A plasma processing method comprising performing plasma processing on a surface of a substrate.
前記真空チャンバ内に配設した静電吸着ステージ上に前記基板を静電気力により吸着するとともに、前記第1のプラズマ放電を実行し、この第1のプラズマ放電を終了した後、所定時間をあけて第2のプラズマ放電を実行して前記基板にプラズマ処理を施すことを特徴とする請求項3記載のプラズマ処理方法。

The substrate is adsorbed by an electrostatic force on an electrostatic adsorption stage disposed in the vacuum chamber, and the first plasma discharge is performed. After the first plasma discharge is finished, a predetermined time is passed. The plasma processing method according to claim 3, wherein the substrate is subjected to plasma processing by executing a second plasma discharge.

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