JP2006066824A - Plasma etching equipment and base, and its driving method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、メカニカルクランプを使用する基台を備えたプラズマエッチング装置の改良に関し、ウェーハと基台との間に導入した熱媒体のヘリウムガスを積極的に流動させて、基板剛性の低下したウェーハが反応室側へ膨出するのを防止するとともに冷却能を向上させて、ウェーハの面内温度の均一化を図ったプラズマエッチング装置と基台並びにその駆動方法に関する。 The present invention relates to an improvement of a plasma etching apparatus provided with a base using a mechanical clamp, and a wafer whose rigidity is lowered by actively flowing a helium gas of a heat medium introduced between the wafer and the base. The present invention relates to a plasma etching apparatus, a base, and a driving method thereof for preventing the wafer from bulging out to the reaction chamber side and improving the cooling ability to make the in-plane temperature of the wafer uniform.
シリコンやガラス、GaAsなどのウェーハを用いて、半導体デバイスの作製や、マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステム(micro−electro−mechanical system、以下MEMSという)による各種デバイスの製造には、ウェーハ材料自体あるいはその材料表面に設けた酸化膜をエッチングして所要形状に加工するため、エッチング加工が不可欠であり、プラズマを用いたドライエッチング処理が広く利用されている。 For manufacturing semiconductor devices using wafers such as silicon, glass and GaAs, and for manufacturing various devices using a micro-electro-mechanical system (hereinafter referred to as MEMS), the wafer material itself or the material thereof is used. Etching is indispensable for etching the oxide film provided on the surface into a required shape, and dry etching using plasma is widely used.
プラズマエッチング方法は、減圧雰囲気中で低圧プロセスガスのプラズマを発生させ、発生したプラズマにより例えばシリコンをエッチング加工する。その装置構成例として、プラズマ発生とプラズマ引き込みを個別に制御できる誘導結合型プラズマ装置(Inductively Coupled Plasma ,ICPという)が知られている。 In the plasma etching method, low-pressure process gas plasma is generated in a reduced-pressure atmosphere, and, for example, silicon is etched by the generated plasma. As an example of the apparatus configuration, an inductively coupled plasma apparatus (referred to as Inductively Coupled Plasma, ICP) that can individually control plasma generation and plasma attraction is known.
このICP装置では、コイルに交流電圧を印加してプラズマを発生させ、ウェーハを載置した基板電極に交流電圧を印加して、反応室外で発生させたプラズマを反応室内に引き込み、引き込んだプラズマによってウェーハにエッチングを行う。 In this ICP apparatus, an alternating voltage is applied to the coil to generate plasma, an alternating voltage is applied to the substrate electrode on which the wafer is placed, and the plasma generated outside the reaction chamber is drawn into the reaction chamber, Etch the wafer.
反応室内のウェーハを載置するための基台は、ウェーハを静電吸着やメカニカルクランプ等の手段で載置固定し、基台自体を冷却したり、基台とウエーハの間に熱伝達の媒体としたヘリウムガスを充填するようにしてウエーハの面内温度を均一に保持するよう構成されている。 The base for placing the wafer in the reaction chamber is a place where the wafer is placed and fixed by means such as electrostatic adsorption or mechanical clamp, and the base itself is cooled or a heat transfer medium between the base and the wafer. The in-plane temperature of the wafer is uniformly maintained by filling the helium gas.
従来のメカニカルクランプを採用したプラズマエッチング装置は、電極となる基台アタッチメント表面には放射状と円周状の各冷却ガス分散用溝が複数条形成されており、冷却用のHeガスが基台プラテンを貫通して配置する冷却ガス供給管を介して前記溝に供給される構成からなる。しかし、かかる装置において、GaAs等の化合物半導体基板の場合に、エッチング深さにばらつきが生じる問題が有り、これは溝が基台アタッチメント上の電界分布を不均一することに起因していた。 In a conventional plasma etching apparatus employing a mechanical clamp, a plurality of radial and circumferential cooling gas dispersion grooves are formed on the surface of the base attachment serving as an electrode, and the cooling He gas is supplied to the base platen. It is configured to be supplied to the groove through a cooling gas supply pipe disposed so as to pass through. However, in such an apparatus, in the case of a compound semiconductor substrate such as GaAs, there is a problem that the etching depth varies, and this is because the electric field distribution on the base attachment is uneven due to the groove.
そこで、特許文献2に開示されるように、処理載置するウェーハ化合物半導体ウェーハ上の誘電体膜のエッチング深さの面内均一性を向上させる目的で、図6に示すように、基台アタッチメント13b表面を溝をなくして平坦にして、ウェーハ17と基台アタッチメント13bとの間に空間部16を設けてあり、同空間内に熱媒体のヘリウムガスが導入され、ヘリウムガスは基台アタッチメント13bのクランプ部材18直下位置に周配置されるOリング19により、真空雰囲気の反応室12内へ漏洩しないようシールされている。
図6に示す特許文献2の基台では、その基台アタッチメント13bに載置されたウェーハ17表面に温度差が生じると、エッチング加工量にばらつきを生じることがあった。特に、半導体基板に形成したSiN膜、SiO2膜等の誘電体膜をエッチング加工する場合は、前記ばらつきが顕著であった。
In the base of
一方、ガラスウェーハや厚みが薄く補強のための裏打ち材が設けられたシリコンウェーハなどは、基台への載置に際して静電吸着ができない。また、エッチング加工量が多く加工後に厚みが著しく薄くなるシリコンウェーハなどは、静電吸着では加工後の離脱時に割れる恐れがあるため、ウェーハの外周部をメカニカルクランプされる。 On the other hand, a glass wafer or a silicon wafer having a thin thickness and a reinforcing backing material cannot be electrostatically attracted when placed on a base. In addition, since a silicon wafer or the like that has a large amount of etching processing and has a thickness that becomes extremely thin after processing may be broken at the time of separation after processing by electrostatic attraction, the outer peripheral portion of the wafer is mechanically clamped.
図5に示す上記構成の基台13を有するエッチング装置は、前述のごとく、ウェーハ種や加工パターンによっては、エッチングプロセスの進行に伴って基板の剛性が低くなり、相対的に真空雰囲気の反応室側へヘリウムガス圧力によるウェーハ17の凸撓み量が増え、ウェーハ17中央部と基台アタッチメント13bとの間隔が大きくなり過ぎることがある。
As described above, the etching apparatus having the
この場合、ウェーハ17中央部と基台アタッチメント13bとの間で熱伝達が十分できなくなり、ウェーハの温度分布が悪化し、例えばウェーハの中央部と外周側と40℃以上の温度差を生じてエッチングプロセス性能に悪影響を及ぼすことになる。
In this case, heat transfer between the central portion of the
この発明は、プラズマエッチング装置において、基台にメカニカルクランプとウェーハ冷却用ヘリウムガスを使用するに際し、ウェーハの厚みが薄くまたプロセスの進行に伴い相対的に基板剛性が低下するなど、真空雰囲気の反応室側へのウェーハの撓みが増大し、ウェーハの面内温度の不均一が発生する問題を解消できる構成からなる当該装置と基台ならびにこれらの駆動方法の提供を目的としている。 In the plasma etching apparatus, when a mechanical clamp and a wafer cooling helium gas are used as a base, the wafer is thin and the substrate rigidity is relatively lowered as the process proceeds. An object of the present invention is to provide an apparatus, a base and a driving method for the apparatus and the base, which can solve the problem that the deflection of the wafer to the chamber side increases and the in-plane temperature of the wafer is not uniform.
発明者らは、メカニカルクランプを使用する基台において、載置するウェーハの面内温度の均一化を図ることを目的に、例えば基台外周付近に微小な凸段差を設け、プラテンと基板との間に良好な熱伝達ができる範囲の隙間を確保して、熱媒体のヘリウムガスの導入方法について種々検討した結果、基台外周付近に小径のガス抜き孔を多数設け、ガス抜き孔を通してヘリウムガスを一定流量で均一に流すことにより、ウェーハ背面のヘリウムガス圧力に中心部と外周側との間に所要の傾斜を持たせてウェーハの撓みに合わせることで、ウェーハ面内の温度分布を均一に維持できることを知見した。 In order to achieve uniform temperature in the surface of a wafer to be placed on a base using a mechanical clamp, the inventors provide, for example, a minute convex step near the base outer periphery, As a result of various studies on the method of introducing the helium gas as the heat medium while ensuring a gap in the range where good heat transfer is possible, a number of small-diameter vent holes are provided near the outer periphery of the base, and helium gas is passed through the vent holes. Is uniformly flown at a constant flow rate, so that the helium gas pressure on the backside of the wafer has a required slope between the center and the outer periphery to match the deflection of the wafer, thereby making the temperature distribution in the wafer surface uniform. It was found that it can be maintained.
また、発明者らは、ウェーハのメカニカルクランプが接触する基台外周付近に金属などの多孔質材のリングを配置して排気系を構成してガス導入空間内のガス圧力を所定範囲に制御するとともに、前記ウェーハ背面のヘリウムガス圧力の傾斜を制御することにより、ウェーハの過大な撓みと面内の温度不均一を防止できることを知見し、この発明を完成した。 Further, the inventors arrange a ring of a porous material such as a metal near the outer periphery of the base with which the mechanical clamp of the wafer contacts to constitute an exhaust system to control the gas pressure in the gas introduction space within a predetermined range. At the same time, the inventors have found that controlling the inclination of the helium gas pressure on the backside of the wafer can prevent excessive deflection of the wafer and in-plane temperature non-uniformity, thereby completing the present invention.
すなわち、この発明は、電圧を印加可能な基台であり、ウェーハを載置してその外周部を機械的に固定するクランプ手段を有し、基台上面にウェーハと相似形の1つの凹部あるいは1つのリング状凸部を設けて載置したウェーハの裏面側に1つの冷却ガス導入空間を形成するか、あるいは、基台上面にウェーハと相似形の凹部とリング状凹部あるいは複数のリング状凸部を設けて載置したウェーハの裏面側に2つあるいは複数の冷却ガス導入空間を形成し、ウェーハの裏面に冷却ガスが接触しながら冷却ガス導入空間を移動するように冷却ガス供給孔路と冷却ガス排気孔路を設けたことを特徴とするプラズマエッチング装置用基台である。 That is, the present invention is a base to which a voltage can be applied, has a clamping means for placing a wafer and mechanically fixing the outer periphery thereof, and has a concave portion or a similar shape to the wafer on the upper surface of the base. One cooling gas introduction space is formed on the back side of the wafer mounted with one ring-shaped convex portion, or a concave portion and a ring-shaped concave portion similar to the wafer or a plurality of ring-shaped convex portions on the upper surface of the base. Two or more cooling gas introduction spaces are formed on the back surface side of the wafer placed and placed, and the cooling gas supply passage is arranged to move through the cooling gas introduction space while the cooling gas is in contact with the back surface of the wafer. A plasma etching apparatus base comprising a cooling gas exhaust hole path.
また、この発明は、被処理基板の載置用基台と、該基台に高周波電力を印加する電力供給手段と、室内に処理ガスを流量及び圧力調節して供給する処理ガス供給手段並びにその排気手段を備えた処理室と、前記基台とは独立して高周波電力を印加し、処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生手段とを有し、前記基台は、上述の構成を有することを特徴とするプラズマエッチング装置である。 The present invention also provides a mounting base for a substrate to be processed, a power supply means for applying high-frequency power to the base, a processing gas supply means for supplying a processing gas in a room with a flow rate and a pressure adjusted, and its It has a processing chamber provided with an evacuation means, and a plasma generating means for applying a high frequency power independently of the base and converting the processing gas into plasma, and the base has the above-described configuration. Is a plasma etching apparatus.
さらに、この発明は、上記構成のプラズマエッチング装置において、冷却ガス導入空間への冷却ガスを所定流量で導入し、該導入空間内圧力が一定になるよう冷却ガスの制御を行うことを特徴とするプラズマエッチング装置の駆動方法である。 Furthermore, the present invention is characterized in that, in the plasma etching apparatus having the above configuration, the cooling gas is introduced into the cooling gas introduction space at a predetermined flow rate, and the cooling gas is controlled so that the pressure in the introduction space becomes constant. This is a method for driving a plasma etching apparatus.
この発明によると、プラズマエッチング装置の基台上面に、ウェーハの裏面側に冷却ガス導入空間を形成して、ヘリウムガスを一定流量で均一に流すことにより、該ガス圧力に例えばウェーハの中心が高くなるように傾斜を持たせて、ウェーハの撓みが大きくなる中心部でより多くの熱伝達が行われるように調整することで、ウェーハの温度分布が良好になりエッチングプロセス性能が向上する効果が得られる。 According to the present invention, the cooling gas introduction space is formed on the back surface side of the wafer on the upper surface of the base of the plasma etching apparatus, and the helium gas is allowed to flow uniformly at a constant flow rate. By adjusting so that more heat transfer is performed in the central part where the deflection of the wafer increases, the temperature distribution of the wafer is improved and the etching process performance is improved. It is done.
この発明によると、基台への載置に際して静電吸着ができない材質のウェーハや、加工後に厚みが著しく薄くなるシリコンウェーハなど、メカニカルクランプが必要なウェーハに対して、ウェーハ面内の温度分布のばらつきを発生させることなく、プラズマエッチング加工することが可能であり、ウェーハ面内のいずれの箇所の加工量も同等となり、高品質の加工を提供できる。 According to the present invention, the temperature distribution in the wafer surface is reduced with respect to wafers that require mechanical clamping, such as wafers that cannot be electrostatically attracted when placed on a base, or silicon wafers that become extremely thin after processing. Plasma etching can be performed without causing variations, and the amount of processing in any part of the wafer surface is equal, and high-quality processing can be provided.
この発明によるプラズマエッチング装置用基台1は、図1に示すように基台1上面に載置したウェーハ17の裏面との間に冷却ガス導入空間3を形成し、ウェーハの裏面に冷却ガスが接触しながら冷却ガス導入空間を移動するように冷却ガスの供給系路4と排気系路5を設けたことを特徴とする。なお、図6の例に示す基台アタッチメントとそれを保持する基台プラテンとで基台を構成する場合、両者に前記冷却ガスの供給系路4と排気系路5を設けるが、アタッチメントとプラテンが一体に構成される基台であっても同様であり、図1から図4ではアタッチメントを例示し単に基台1という。
The plasma
冷却ガス導入空間3は、基台1上面にウェーハ17と相似形の凹部あるいはリング状凸部を設けて形成するが、図1に示す例は、ウェーハ17と相似形で熱伝達が実行的になる数十μm深さの凹部を形成したものである。なお、基台1上面の端円周部1aには、リップシール2が配置されて、クランプ部材18で押圧するウェーハ17外周部と冷却ガス導入空間3との間を密封する機能を有している。
The cooling
ここでは、基台1上面の中心部に1つの冷却ガス供給孔路4と、基台1上面のクランプ部材18近傍に複数の冷却ガス排気孔路5を設けてある。冷却ガス排気孔路5には、冷却ガス導入空間3内の圧力を制御するためのバルブ6が配置されている。従って、導入された冷却ガスは、基台1中心から基台1外周側へと均等に流れる。なお、冷却ガス供給孔路4は、基台1上面の中央部に複数個配置することもできる。
Here, one cooling gas supply hole 4 is provided in the center of the upper surface of the
かかる冷却ガス導入空間3は、基台1上面にウェーハ17と外周形状が相似形に配置されるOリングのようなリング状凸部を設けて形成することも可能であり、また、直径の異なるリング状凸部を同心円状に2〜3個配置することも可能であり、冷却ガス導入空間3が2〜3室形成されることになる。
The cooling
図2に示す冷却ガス導入空間3は、ウェーハ17と相似形の凹部を形成した基台1上面の端円周部1aでクランプ部材18近傍に多孔質材7を配置して冷却ガス導入空間3の最外周部を形成してあり、多孔質材7に冷却ガス排気孔路5が接続されている。図示しない基台1上面の中心部の冷却ガス供給孔路4から導入された冷却ガスは基台1外周側に配置されるリング状の多孔質材7方向へ均等に流れていく。かかる多孔質材7を用いた場合は、冷却ガス排気孔路5のみに比較して冷却ガスはより均等に流れる効果がある。
The cooling
なお、リング状多孔質材7の全部を多孔質材料で構成して冷却ガス排気孔路としているが、多孔質材7の所要箇所の一部分を多孔質材料とすることができ、排気口も所要間隔で複数箇所に配置することができる。
The entire ring-shaped
図3に示す冷却ガス導入空間3は、図1の構成と同様であり、基台1上面の中心部に1つの冷却ガス供給孔路4と、基台1上面のクランプ部材18近傍に複数の冷却ガス排気孔路5aを設けてあるが、さらに冷却ガス供給孔路4と冷却ガス排気孔路5aの中間位置で周方向に所定間隔で複数個の多孔質材からなる排気孔8と冷却ガス排気孔路9を設けてある。従って、基台1上面の中心部から導入された冷却ガスを多孔質材からなる排気孔8からも吸引排気することができる。
The cooling
図3の構成において、外周側の冷却ガス排気孔路5aをガス供給孔路に変更することにより、冷却ガス導入空間3の中心部の冷却ガス供給孔路4並びに外周側の複数箇所の転用冷却ガス供給孔路から導入された冷却ガスは、多孔質材からなる排気孔8から吸引排気して流量、圧力を制御する構成を採用することも可能である。
In the configuration of FIG. 3, the cooling
さらに、図1の構成においても、導入系と排気系を入れ替えて、基台上面の中心を冷却ガス排気孔路として、基台上面の外周側のリング状多孔質シール材を冷却ガス導入孔路として、冷却ガスを基台1の外周から導入し基台1中心へと流すことができる。
Further, in the configuration of FIG. 1, the introduction system and the exhaust system are interchanged, and the center of the upper surface of the base is used as the cooling gas exhaust hole, and the ring-shaped porous sealing material on the outer peripheral side of the upper surface of the base is used as the cooling gas introduction hole. As described above, the cooling gas can be introduced from the outer periphery of the
図4の構成は、基本的に図1の構成と同様であるが、基台1上面の中心部の冷却ガス供給孔路4と端円周部1aの間にリング状凸条1bを設けて円形の冷却ガス導入空間3aとリング状の冷却ガス導入空間3bの2室を設けた構成である。リング状凸条1bの内周側に所定間隔で冷却ガス排気孔路5bを配置し、中心部の冷却ガス供給孔路4からガスが冷却ガス導入空間3aの外周部で複数の冷却ガス排気孔路5bから流量、圧力を制御して排気される。また、リング状の冷却ガス導入空間3bの場合も、リング状凸条1bの外周側に所定間隔で冷却ガス供給孔路4bを配置し、基台1外周側の冷却ガス排気孔路5から吸引排気して流量、圧力を制御するすることで、所定量の冷却ガスを導入流下させることができる。
The configuration of FIG. 4 is basically the same as the configuration of FIG. 1, but a ring-shaped
なお、リング状凸条1bは、凸条幅は適宜選定でき、特に狭幅でウェーハ17裏面との接触が不足して円形とリング状の冷却ガス導入空間3a,3bの2室間でリークが生じてもウェーハ17への冷却ガス機能が損なわれることはない。
The ring-shaped
この発明において、多孔質材料としては、公知の金属、合金、セラミックス、樹脂のいずれをも利用でき、具体的には、アルミニウム、ステンレス鋼、チタン、ジルコニア及び各種セラミックなど、各材質の焼結体、ポリテトラフルオロエチレンの多孔質体等を挙げることができる。また、アルミニウムなどの溶射による多孔質体を利用することができる。 In this invention, as the porous material, any of known metals, alloys, ceramics, and resins can be used. Specifically, sintered bodies of various materials such as aluminum, stainless steel, titanium, zirconia, and various ceramics. And a porous body of polytetrafluoroethylene. Moreover, a porous body by thermal spraying such as aluminum can be used.
この発明において、Oリングやリップシールには、フッ素ゴム、パーフロロエラストマー、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムなど公知の多くの材料より適宜選定できる。 In the present invention, the O-ring and the lip seal can be appropriately selected from many known materials such as fluorine rubber, perfluoroelastomer, silicone rubber, and fluorosilicone rubber.
図5は、この発明の一実施形態に係るウェーハのエッチング方法を実施するための誘導結合型プラズマ(ICP)装置の構成説明図である。図5に示すエッチング装置は、処理室10として、プラズマを発生させる上方側のプラズマ発生室11と、発生されたプラズマを引き込んで被エッチング対象であるウェーハ17をプラズマ処理するための基台13を備えた下方側の反応室12とから構成される。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a configuration of an inductively coupled plasma (ICP) apparatus for carrying out a wafer etching method according to an embodiment of the present invention. The etching apparatus shown in FIG. 5 includes, as a
処理室内の排気手段としての排気系路14は、ここでは反応室12に接続する通路部材及びこの通路部材に接続する真空ポンプを備えている。この真空ポンプと反応室12と通路部材間に介在する制御機構を備えた開閉バルブ(図示せず)により、処理室10内の圧力は所要範囲に減圧、制御される。
The
例えば、エッチング用のSF6ガスと、酸素を含む酸化性ガスと、保護膜形成用C4F8ガスとを供給するガス供給系路15は、プラズマ発生室11上部に接続される通路部材と、図示しない各ガスに対応した流量制御装置及びガスボンベとからなる。各種ガスは、ガスボンベから流量制御装置により流量を調整された上で、プラズマ発生室11内に送給される。
For example, the gas
プラズマ発生手段は、セラミック製の円筒形状を有するプラズマ発生室11の外周に配設されたコイル20と、コイル20にマッチングユニット21を介して接続される高周波電源22とからなる。プラズマエッチング装置の稼動時には、周波数13.56MHzの交流電力がコイル20に印加され、処理室に供給されるガスがプラズマ化される。
The plasma generating means includes a
ウェーハ17を載置する基台13は、前記反応室12内に収容されており、コイル20への高周波電力の印加により発生したプラズマを積極的にウェーハ17に引き込むために、基台13に対して、前記コイル20とは別個にマッチングユニット23を介して周波数13.56MHzの高周波電源24が接続されている。
A base 13 on which the
図示しない制御装置は、反応ガス流量制御、基台電力制御、コイル電力制御の各機能を有し、前述のガス流量調整装置を制御してガスボンベからエッチングガス、酸化性ガス、保護膜形成ガスをプラズマ発生室11内に送給し、また、前述の基台13に対し高周波電源22とマッチングユニット21を制御して高周波電力を印加し、さらに、コイル20に対し高周波電源24とマッチングユニット23を制御して高周波電力を印加する。
A control device (not shown) has functions of reactive gas flow rate control, base power control, and coil power control, and controls the gas flow rate control device described above to supply etching gas, oxidizing gas, and protective film forming gas from the gas cylinder. The high
特に反応ガス流量制御は、エッチングガスのみを所定時間供給してエッチングを行うエッチング工程、酸化性ガスのみを所定時間供給して作用させる工程、保護膜形成ガスのみを所定時間供給して保護膜を形成する保護膜を堆積させる工程とを順次繰り返して実行することができる。 In particular, the reactive gas flow rate control includes an etching process in which etching is performed by supplying only an etching gas for a predetermined time, a process in which only an oxidizing gas is supplied for a predetermined time, and a protective film is formed by supplying only a protective film forming gas for a predetermined time. The step of depositing the protective film to be formed can be sequentially repeated.
この発明のエッチング装置において、アタッチメントとプラテンとからなる基台には、前述した図1〜図4に示す構成と同様構成のアタッチメントを採用し、冷却ガス供給孔路又は冷却ガス排気孔路あるいはその両方に、冷却ガス導入空間内の圧力、流量を一定に制御するためのガス圧力又はガス流量あるいはその両方の調整手段を備える。 In the etching apparatus of the present invention, an attachment having the same structure as the structure shown in FIGS. 1 to 4 described above is adopted for the base composed of the attachment and the platen, and the cooling gas supply passage or the cooling gas exhaust passage or the same is adopted. Both are provided with a means for adjusting the gas pressure and / or gas flow rate for controlling the pressure and flow rate in the cooling gas introduction space to be constant.
ここで、冷却ガス導入空間への冷却ガスを所定流量で導入し、該導入空間内圧力が一定になるよう冷却ガスの制御を行うには、冷却ガス導入空間にキャパシタンス真空計とマスフローコントローラを設置して、圧力が一定になるようにマスフローコントローラにより冷却ガス導入流量を制御すると良い。 Here, in order to introduce the cooling gas into the cooling gas introduction space at a predetermined flow rate and control the cooling gas so that the pressure in the introduction space becomes constant, a capacitance vacuum gauge and a mass flow controller are installed in the cooling gas introduction space. Then, the cooling gas introduction flow rate may be controlled by a mass flow controller so that the pressure becomes constant.
また、冷却ガス導入空間の中央部における圧力を基準に制御するが、基本的に中央部における圧力は導入圧力により制御され、外周部圧力は、排気孔形状や寸法及び多孔質材料のガス透過性により決まり、吸引排気を用いる場合は、導入部と同様に圧力制御される。 The pressure in the central part of the cooling gas introduction space is controlled based on the pressure. Basically, the pressure in the central part is controlled by the introduction pressure, and the outer peripheral part pressure is determined by the shape and size of the exhaust hole and the gas permeability of the porous material. When suction exhaust is used, the pressure is controlled in the same manner as the introduction unit.
比較例
図6に示す従来構成のプラズマエッチング装置用基台を備えたエッチング装置において、8インチ外径のシリコンウェーハを用いて、これにサーモラベルを貼りつけ、エッチング工程中の基台上面に載置したウェーハの中心部と、外周部のクランプ部材の内側の温度を測定した。その結果、中心部88〜92℃、外周部49〜53℃、温度差は35〜43℃であった。
Comparative Example In an etching apparatus provided with a base for a plasma etching apparatus having a conventional configuration shown in FIG. 6, an 8 inch outer diameter silicon wafer was used, a thermo label was attached thereto, and the wafer was mounted on the upper surface of the base during the etching process. The center part of the placed wafer and the temperature inside the clamp member at the outer peripheral part were measured. As a result, the central portion was 88 to 92 ° C, the outer peripheral portion was 49 to 53 ° C, and the temperature difference was 35 to 43 ° C.
ウェーハ表面温度測定用プラズマ条件は以下のとおりであった。
ガス種: SF6
コイルパワー(プラズマ励起用電力): 2000W
プラテンパワー(基板電力←プラズマ引き込み用): 15W
ガスフロー: 300sccm
チャンバー圧力: 5Pa
The plasma conditions for measuring the wafer surface temperature were as follows.
Gas type: SF 6
Coil power (plasma excitation power): 2000W
Platen power (substrate power ← for plasma pulling): 15W
Gas flow: 300sccm
Chamber pressure: 5Pa
実施例
図1の基台アタッチメントを備えた図5に示すこの発明のプラズマエッチング装置において、8インチ外径のシリコンウェーハを用いて、比較例と同様にエッチング工程中の基台アタッチメント上面に載置したウェーハの中心部と、外周部のクランプ部材の内側の温度を測定した。その結果、中心部88〜92℃、外周部82〜87℃、温度差は1〜10℃であった。
EXAMPLE In the plasma etching apparatus of the present invention shown in FIG. 5 equipped with the base attachment of FIG. 1, an 8-inch outer diameter silicon wafer was placed on the upper surface of the base attachment during the etching process as in the comparative example. The temperature inside the center portion of the wafer and the inside of the outer peripheral clamp member were measured. As a result, the central portion was 88 to 92 ° C, the outer peripheral portion was 82 to 87 ° C, and the temperature difference was 1 to 10 ° C.
比較例のエッチング装置では、ウェーハの温度分布差が、35〜43℃であったものが、この発明の実施例では、1〜10℃と大幅に低減されることが明らかで、ウェーハ面内の均一性が良好なエッチングプロセス性能が得られることが分かる。 In the etching apparatus of the comparative example, the difference in the temperature distribution of the wafer was 35 to 43 ° C., but in the embodiment of the present invention, it is clear that it is greatly reduced to 1 to 10 ° C. It can be seen that etching process performance with good uniformity can be obtained.
この発明は、静電吸着ができない材質のウェーハ、加工後に厚みが著しく薄くなるシリコンウェーハなど、メカニカルクランプが必要なウェーハに対して、ウェーハ面内の温度分布のばらつきを発生させることなく、プラズマエッチング加工することが可能であり、ウェーハ面内のいずれの箇所の加工量も同等となり、高品質の加工を提供でき、MEMSによる各種デバイスの製造に最適である。 This invention enables plasma etching without causing variations in the temperature distribution in the wafer surface for wafers that require mechanical clamping, such as wafers made of materials that cannot be electrostatically attracted, and silicon wafers that become extremely thin after processing. It can be processed, and the processing amount at any point in the wafer surface is equivalent, can provide high-quality processing, and is optimal for manufacturing various devices by MEMS.
1 基台
2 リップシール
3,3a,3b 冷却ガス導入空間
4,4a,4b 冷却ガス供給孔路
5,5a,5b,9 冷却ガス排気孔路
6 バルブ
7 多孔質材
8 排気孔
10 処理室
11 プラズマ発生室
12 反応室
13 基台
14 排気系路
15 反応ガス供給系路
16 空間部
17 ウェーハ
18 クランプ部材
19 Oリング
20 コイル
21,23 マッチングユニット
22,24 高周波電源
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