JP2006253204A - Test piece installation electrode of plasma processing apparatus - Google Patents

Test piece installation electrode of plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2006253204A
JP2006253204A JP2005064066A JP2005064066A JP2006253204A JP 2006253204 A JP2006253204 A JP 2006253204A JP 2005064066 A JP2005064066 A JP 2005064066A JP 2005064066 A JP2005064066 A JP 2005064066A JP 2006253204 A JP2006253204 A JP 2006253204A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
pressure
transfer gas
sample
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005064066A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeru Shirayone
茂 白米
Yutaka Omoto
大本  豊
Tsunehiko Tsubone
恒彦 坪根
Toru Aramaki
徹 荒巻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2005064066A priority Critical patent/JP2006253204A/en
Publication of JP2006253204A publication Critical patent/JP2006253204A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control a test piece accurately to a predetermined temperature by accurately measuring the pressure of heat transfer gas between the test piece and a flame spraying film. <P>SOLUTION: A plasma processing apparatus includes a substrate 1 in which a cooling medium passage for pouring a cooling medium is formed inside, a heat transfer gas supply groove formed on the flame spraying film 2 formed in the above substrate front surface, and a heat transfer gas passageway 5 which is formed in the above substrate and communicates with the heat transfer gas supply groove. The test piece installation electrode of the plasma processing apparatus performs the electrostatic adsorption of the test piece laid in the heat transfer gas supply groove formation surface of the above flame spraying film, and holds it. The substrate 1 has a pressure nanometer 10 which is connected with the heat transfer gas passageway 5 formed in the above substrate 1, and measures the pressure of the heat transfer gas. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマ処理装置の試料載置電極に係り、特に試料載置面に供給する伝熱ガスの圧力を正確に測定することのできるプラズマ処理装置の試料載置電極に関する。   The present invention relates to a sample mounting electrode of a plasma processing apparatus, and more particularly to a sample mounting electrode of a plasma processing apparatus capable of accurately measuring the pressure of a heat transfer gas supplied to a sample mounting surface.

半導体製造プロセスでは、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置としては種々の方式の装置が使用されている。このようなプラズマ処理装置は、一般的には、真空容器、これに接続されたガス供給系、処理室内圧力を所定の値に保持する排気系、基板を載置する載置電極、真空容器内にプラズマを発生させるためのアンテナ、真空容器内へ処理ガスを均等に供給するためのシャワープレートなどから構成される。   In the semiconductor manufacturing process, dry etching using plasma is generally performed. Various types of apparatuses are used as plasma processing apparatuses for performing dry etching. Such a plasma processing apparatus generally includes a vacuum vessel, a gas supply system connected to the vacuum vessel, an exhaust system for maintaining a pressure in the processing chamber at a predetermined value, a placement electrode for placing a substrate, and a vacuum vessel And an antenna for generating plasma, a shower plate for uniformly supplying the processing gas into the vacuum vessel, and the like.

前記アンテナに高周波電力を供給することにより、シャワープレートから処理室内に供給した処理ガスを解離してプラズマを発生し、これにより載置電極上に設置されたウエハのエッチングが進行する。   By supplying high-frequency power to the antenna, the processing gas supplied from the shower plate into the processing chamber is dissociated to generate plasma, whereby the etching of the wafer placed on the mounting electrode proceeds.

所望のエッチング性能を確保するためには、プラズマの分布や組成、密度など多数のパラメータの制御が必要であるが、その中のひとつとしてウエハ温度制御がある。ウエハ温度を制御するためには、ウエハ載置電極内に設けた冷媒溝に流す冷媒の温度を制御する方法、載置電極上の溶射膜に静電吸着したウエハと溶射膜間に流す伝熱ガスの圧力を制御する方法がある。   In order to ensure the desired etching performance, it is necessary to control a number of parameters such as plasma distribution, composition and density, and one of them is wafer temperature control. In order to control the wafer temperature, a method of controlling the temperature of the refrigerant flowing in the refrigerant groove provided in the wafer mounting electrode, the heat transfer flowing between the wafer electrostatically adsorbed on the sprayed film on the mounting electrode and the sprayed film There is a method for controlling the gas pressure.

ウエハ載置電極内に設けた冷媒溝に流す冷媒の温度を制御する方法は、比較的長時間にわたる温度制御には有効である。しかし、短時間のうちに冷媒温度、さらにはウエハ温度を制御するのには適していない。また、ウエハと溶射膜間に流す伝熱ガスの圧力を制御する方法は、短時間で圧力を昇圧あるいは減圧させることで、ウエハ温度を変化させることができる。このため、プロセスにあわせてウエハ温度を所望の温度に速やかに制御することが可能になる。   The method of controlling the temperature of the refrigerant flowing in the refrigerant groove provided in the wafer mounting electrode is effective for temperature control over a relatively long time. However, it is not suitable for controlling the refrigerant temperature and further the wafer temperature within a short time. Moreover, the method of controlling the pressure of the heat transfer gas flowing between the wafer and the sprayed film can change the wafer temperature by increasing or decreasing the pressure in a short time. For this reason, it becomes possible to quickly control the wafer temperature to a desired temperature in accordance with the process.

プロセスにあわせてウエハ温度を所望の温度に制御するためには、ウエハと溶射膜間の伝熱ガスの圧力を正確に測定し、その値をフィードバックすることが必要である。例えば、伝熱ガス(冷却ガス)を圧力計で計測し、伝熱ガスが所定の圧力になるようにマスフローコントローラを制御して、前記ウエハと溶射膜間の伝熱ガスの圧力を所望の圧力に制御している(特許文献1参照)。   In order to control the wafer temperature to a desired temperature according to the process, it is necessary to accurately measure the pressure of the heat transfer gas between the wafer and the sprayed film and feed back the value. For example, the heat transfer gas (cooling gas) is measured with a pressure gauge, the mass flow controller is controlled so that the heat transfer gas becomes a predetermined pressure, and the pressure of the heat transfer gas between the wafer and the sprayed film is set to a desired pressure. (See Patent Document 1).

ここで用いられている圧力計は、隔膜真空計(ダイアフラム真空計)が一般に使用される。隔膜真空計は、薄い金属膜を用い、この金属膜が圧力によって僅かに変形する際の静電容量の変化から圧力を求める真空計である。この真空系は測定精度が優れているという長所がある。しかしながら外部振動の影響を受けやすいという短所がある。このため、冷媒が流れていて常に振動しているウエハ載置用電極では使用することができない。従って、前記特許文献1に示される技術では、真空処理装置の外側で伝熱ガスの圧力を測定せざるを得ないことになる。
特開平9−312282号公報
As the pressure gauge used here, a diaphragm vacuum gauge (diaphragm vacuum gauge) is generally used. The diaphragm vacuum gauge is a vacuum gauge that uses a thin metal film and obtains pressure from a change in capacitance when the metal film is slightly deformed by pressure. This vacuum system has the advantage of excellent measurement accuracy. However, it has the disadvantage of being easily affected by external vibration. For this reason, it cannot be used with a wafer mounting electrode in which a coolant is flowing and constantly vibrating. Therefore, in the technique disclosed in Patent Document 1, the pressure of the heat transfer gas must be measured outside the vacuum processing apparatus.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-312282

しかしながら、実際に圧力の測定を要する場所はウエハ等の試料と溶射膜間の圧力である。このため、前記特許文献1に示されるように、載置電極から離れた位置で圧力を測定すると誤差が生じることになる。この誤差により、試料と溶射膜間の圧力を所定の圧力に制御することができず、この結果として試料温度を所定の温度に制御できないことになる。   However, the place where pressure measurement is actually required is the pressure between a sample such as a wafer and the sprayed film. For this reason, as shown in Patent Document 1, an error occurs when the pressure is measured at a position distant from the mounting electrode. Due to this error, the pressure between the sample and the sprayed film cannot be controlled to a predetermined pressure, and as a result, the sample temperature cannot be controlled to a predetermined temperature.

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、試料と溶射膜間の伝熱ガスの圧力を正確に測定し、これにより試料を所定の温度に制御することが可能な試料載置電極を提供するものである。   The present invention has been made in view of these problems, and it is possible to accurately measure the pressure of the heat transfer gas between the sample and the sprayed film and thereby control the sample to a predetermined temperature. An electrode is provided.

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。   In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.

内部に冷媒を流す冷媒通路を形成した基材と、前記基材表面に形成した溶射膜上に形成した伝熱ガス供給溝と、前記基材内に形成されて前記伝熱ガス供給溝と連通する伝熱ガス通路を備え、前記溶射膜の伝熱ガス供給溝形成面に載置された試料を静電吸着して保持するプラズマ処理装置の試料載置電極において、 前記基材内に形成した伝熱ガス通路に連接して伝熱ガスの圧力を測定する圧力計を前記基材内に備えた。   A base material in which a refrigerant passage for flowing a refrigerant is formed, a heat transfer gas supply groove formed on a sprayed film formed on the surface of the base material, and a heat transfer gas supply groove formed in the base material and communicating with the heat transfer gas supply groove In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus that includes a heat transfer gas passage that electrostatically adsorbs and holds the sample mounted on the heat transfer gas supply groove forming surface of the sprayed film, the heat transfer gas passage is formed in the base material. A pressure gauge connected to the heat transfer gas passage to measure the pressure of the heat transfer gas was provided in the base material.

本発明は、以上の構成を備えるため、試料と溶射膜間の伝熱ガスの圧力を正確に測定し、これにより試料を所定の温度に制御することが可能な試料載置電極を提供することができる。   Since the present invention has the above-described configuration, it provides a sample mounting electrode capable of accurately measuring the pressure of a heat transfer gas between a sample and a sprayed film and thereby controlling the sample to a predetermined temperature. Can do.

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る試料載置電極を説明する図である。試料載置電極は、電極の構造体となる基材1、アルミナ製の溶射膜2、温度調整用の冷媒が流れる冷媒通路3、溶射膜に静電吸着可能された試料4、基材1内に形成され伝熱ガスを試料4と溶射膜2の間に形成した例えば溝状の伝熱空間(伝熱ガス供給溝)に供給する伝熱ガス通路5、伝熱ガスの噴出口21,22,23、伝導ガス通路5に伝導ガスを供給するガス供給管13、伝熱ガス(ヘリウム)を供給するヘリウムガスボンベ6、伝熱ガスの流量を制御するマスフローコントローラ7、ガス供給管13内を排気するポンプ8、所定の温度に温度調整された冷媒を冷媒通路3に循環して供給するサーキュレータ9、伝熱ガスの圧力を測定する圧力計10、11を備える。 圧力計10、11、マスフローコントローラ7、ポンプ8、バルブ12は、図示していないコントローラと接続され、圧力計10、11が所定の圧力を示すようにガス通路の圧力を制御することが可能である。なお、図示していないが、図1に示す試料載置電極はプラズマエッチング処理装置内に設置される。   Hereinafter, the best embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a sample mounting electrode according to an embodiment of the present invention. The sample mounting electrode includes a base material 1 serving as an electrode structure, an alumina sprayed film 2, a coolant passage 3 through which a temperature adjusting refrigerant flows, a sample 4 electrostatically adsorbable on the sprayed film, and inside the base material 1 A heat transfer gas passage 5 for supplying heat transfer gas, for example, to a groove-shaped heat transfer space (heat transfer gas supply groove) formed between the sample 4 and the sprayed film 2, and heat transfer gas jets 21 and 22. , 23, a gas supply pipe 13 for supplying a conductive gas to the conductive gas passage 5, a helium gas cylinder 6 for supplying a heat transfer gas (helium), a mass flow controller 7 for controlling the flow rate of the heat transfer gas, and exhausting the gas supply pipe 13 And a circulator 9 for supplying a refrigerant whose temperature is adjusted to a predetermined temperature through the refrigerant passage 3 and pressure gauges 10 and 11 for measuring the pressure of the heat transfer gas. The pressure gauges 10 and 11, the mass flow controller 7, the pump 8, and the valve 12 are connected to a controller (not shown) and can control the pressure in the gas passage so that the pressure gauges 10 and 11 indicate a predetermined pressure. is there. Although not shown, the sample mounting electrode shown in FIG. 1 is installed in the plasma etching apparatus.

処理に際しては、図示しない搬送装置によりプラズマエッチング処理室内に搬送された試料を溶射膜2の上に載置する。処理室内圧力を所定の圧力に調整したのち、処理室内にプラズマを発生させる。次いで、図示しない試料バイアス供給棒を介して試料にバイアス電圧を印加して、試料を溶射膜2に静電吸着させる。   At the time of processing, the sample transported into the plasma etching processing chamber by a transport device (not shown) is placed on the sprayed film 2. After adjusting the processing chamber pressure to a predetermined pressure, plasma is generated in the processing chamber. Next, a bias voltage is applied to the sample via a sample bias supply rod (not shown), and the sample is electrostatically adsorbed to the sprayed film 2.

試料4と溶射膜2間の圧力を示す圧力計11が1.5kPaになるようにマスフローコントローラ7を制御してガス流量を制御する。なお、この圧力制御に際しては、必要に応じて排気ポンプ8を起動してバルブ12で排気流量を制御する。ガスボンベ6には伝熱ガス(冷却用ガス)としてヘリウムガスが充填されているため、試料4と溶射膜2間にはガス噴出口21,22,23を通して噴出するヘリウムガスで満たされる。   The gas flow rate is controlled by controlling the mass flow controller 7 so that the pressure gauge 11 indicating the pressure between the sample 4 and the sprayed film 2 becomes 1.5 kPa. In this pressure control, the exhaust pump 8 is activated as necessary, and the exhaust flow rate is controlled by the valve 12. Since the gas cylinder 6 is filled with helium gas as a heat transfer gas (cooling gas), the space between the sample 4 and the sprayed film 2 is filled with helium gas ejected through the gas ejection ports 21, 22, and 23.

また、サーキュレータ9により20℃に制御した冷媒を、10L/minの流量で冷媒通路3に供給する。なお、圧力計は、この流路では使用しない。   Further, the refrigerant controlled to 20 ° C. by the circulator 9 is supplied to the refrigerant passage 3 at a flow rate of 10 L / min. Note that the pressure gauge is not used in this flow path.

この状態は、試料載置電極を構成する基材1の外に設置した圧力計11により試料4と溶射膜2間の圧力を測定している状態である。なお、圧力計11は隔膜圧力計とする。   This state is a state in which the pressure between the sample 4 and the thermal spray film 2 is measured by the pressure gauge 11 installed outside the base material 1 constituting the sample mounting electrode. The pressure gauge 11 is a diaphragm pressure gauge.

このとき圧力計11は1.5kPaを示しているが、この圧力はあくまで圧力計11で測定した圧力であり、実際に圧力を測定したい試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力ではない。すなわち、圧力計11と、試料4と溶射膜2間はガス供給管13及び伝導ガス通路5を介して接続されているが、これらのガス通路にはコンダクタンスがある。このため圧力計11が示す圧力は、試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力とは一致しない。したがって圧力計11で、試料4と溶射膜2間の圧力を正確に測定することは困難である。しかし、基材1内部に圧力計10を配置し、この圧力計を用いることにより、試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力を正確に測定することができる。   At this time, the pressure gauge 11 shows 1.5 kPa, but this pressure is only the pressure measured by the pressure gauge 11, and is not the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2 for which the pressure is actually to be measured. . That is, the pressure gauge 11, the sample 4 and the sprayed film 2 are connected via the gas supply pipe 13 and the conduction gas passage 5, and these gas passages have conductance. For this reason, the pressure indicated by the pressure gauge 11 does not match the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2. Therefore, it is difficult to accurately measure the pressure between the sample 4 and the sprayed film 2 with the pressure gauge 11. However, by arranging the pressure gauge 10 inside the substrate 1 and using this pressure gauge, the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2 can be accurately measured.

図2は、基材内部に配置した圧力計近傍の詳細を説明する図である。図に示すように、圧力計10は、機材1内に形成した圧力測定室20の内部に設置されている。また、圧力測定室はガス供給管5と連通し、圧力測定室20の内壁は例えばアルミナなどの絶縁物で覆われている。また、圧力計10及び圧力計10と図示しないコントローラを接続する同軸ケーブル等のケーブル22は金属製の接地されたカバー21で被覆する。なお、接地されている金属製のカバー21の外側はアルミナ等の絶縁物で覆われている。   FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the vicinity of the pressure gauge arranged inside the substrate. As shown in the figure, the pressure gauge 10 is installed in a pressure measurement chamber 20 formed in the equipment 1. The pressure measurement chamber communicates with the gas supply pipe 5, and the inner wall of the pressure measurement chamber 20 is covered with an insulator such as alumina. The pressure gauge 10 and a cable 22 such as a coaxial cable that connects the pressure gauge 10 and a controller (not shown) are covered with a metal-grounded cover 21. The outside of the grounded metal cover 21 is covered with an insulator such as alumina.

圧力計10は、試料4と溶射膜2間に形成される伝熱空間に近接している。このため、試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力は圧力計10で正確に測定することができる。また、この測定値をもとにマスフローコントローラ7、バルブ12等を制御することにより、試料4と溶射膜2間の伝熱空間を所定の圧力に正確に制御することができる。このため、試料4を所望の温度に制御可能となり、エッチング性能の向上に大きく貢献することができる。   The pressure gauge 10 is close to a heat transfer space formed between the sample 4 and the sprayed film 2. For this reason, the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2 can be accurately measured by the pressure gauge 10. Further, by controlling the mass flow controller 7, the valve 12 and the like based on this measured value, the heat transfer space between the sample 4 and the sprayed film 2 can be accurately controlled to a predetermined pressure. For this reason, the sample 4 can be controlled to a desired temperature, which can greatly contribute to the improvement of the etching performance.

なお、圧力計10として、伝熱ガスの粘性の変化から圧力を求める圧力計、例えば水晶摩擦真空計、スピニングローターゲージを用いることができる。圧力計10として例えば隔膜真空計を用いた場合には、サーキュレータ9により循環される循環の振動により正確な圧力を測定できない場合がある。また、圧力計自体も大きく、基材1への取付は困難である。また圧力計10として熱伝導の変化を利用する例えばピラニ真空計を用いると、エッチングに使用する腐食性のガスにより真空計を構成するフィラメントが劣化する可能性がある。これに対して、本実施形態のように伝熱ガスの粘性の変化から圧力を求める圧力計を採用する場合には、上記の問題がないため、圧力を長期間にわたって正確かつ容易に測定することができる。   As the pressure gauge 10, a pressure gauge that obtains pressure from a change in the viscosity of the heat transfer gas, such as a quartz friction vacuum gauge or a spinning rotor gauge, can be used. For example, when a diaphragm vacuum gauge is used as the pressure gauge 10, there is a case where an accurate pressure cannot be measured due to a vibration of circulation circulated by the circulator 9. In addition, the pressure gauge itself is large and is difficult to attach to the substrate 1. If, for example, a Pirani vacuum gauge that utilizes a change in thermal conductivity is used as the pressure gauge 10, the filament constituting the vacuum gauge may be deteriorated by the corrosive gas used for etching. On the other hand, when the pressure gauge for obtaining the pressure from the change in the viscosity of the heat transfer gas as in this embodiment is employed, the pressure is accurately and easily measured over a long period because there is no such problem. Can do.

図3は、基材1内に配置した圧力計10の測定値をもとに行うウエハの温度制御の例を説明する図である。   FIG. 3 is a diagram for explaining an example of wafer temperature control performed based on the measurement value of the pressure gauge 10 disposed in the base material 1.

この図の例としては、圧力計10として伝熱ガスの粘性の変化による音叉型水晶振動子の共振状態の変化から圧力を求める水晶摩擦真空計を用いる。水晶摩擦真空計の圧力測定可能範囲は1〜100kPaであり、広い圧力範囲に渡って圧力の測定が可能である。   As an example of this figure, a quartz friction vacuum gauge is used as the pressure gauge 10 to obtain the pressure from the change in the resonance state of the tuning fork type quartz vibrator due to the change in the viscosity of the heat transfer gas. The pressure measurable range of the quartz friction vacuum gauge is 1 to 100 kPa, and the pressure can be measured over a wide pressure range.

図3は、プラズマ処理装置の放電時間と、プラズマ処理装置を構成する処理室内に配置した試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力、及び試料4の表面温度を示した図である。図1には明示していないが、処理室内にはプラズマが存在している。このときの処理条件は、例えば、UHF出力は1000W、試料バイアスは1500W、処理ガスはCFが100sccmである。また、処理室内圧力は3Pa、冷媒設定温度は20℃である。 FIG. 3 is a diagram showing the discharge time of the plasma processing apparatus, the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2 arranged in the processing chamber constituting the plasma processing apparatus, and the surface temperature of the sample 4. Although not clearly shown in FIG. 1, plasma exists in the processing chamber. The processing conditions at this time are, for example, UHF output of 1000 W, sample bias of 1500 W, and processing gas of CF 4 of 100 sccm. Further, the pressure in the processing chamber is 3 Pa, and the refrigerant set temperature is 20 ° C.

図3に示すように、放電時間が0〜10秒までは試料4と溶射膜2間の伝熱ガス(ヘリウム)の圧力を1.0kPaに制御する。圧力の制御方法としては、図示しないコントローラにより、圧力計10の測定値が所定値、この例の場合は1.0kPaになるように、マスフローコントローラ7、排気ポンプ8、バルブ12を制御する。このとき、試料4の温度は40℃となる。   As shown in FIG. 3, the pressure of the heat transfer gas (helium) between the sample 4 and the sprayed film 2 is controlled to 1.0 kPa until the discharge time is 0 to 10 seconds. As a pressure control method, the mass flow controller 7, the exhaust pump 8, and the valve 12 are controlled by a controller (not shown) so that the measured value of the pressure gauge 10 is a predetermined value, in this example, 1.0 kPa. At this time, the temperature of the sample 4 is 40 ° C.

放電時間が10秒になると、エッチング速度を高くするために試料4の温度を高くしたい。そこで試料4と溶射膜2間の伝熱ガスの圧力を0.5kPaまで低くする。すると、試料4の温度は50℃まで上昇する。放電時間が20秒になるまで、この状態を保持する。放電時間が20秒になると、エッチング速度を低くするために試料4の温度を低くしたい。そこで試料4と溶射膜2間の圧力を1.5kPaまで高くする。すると試料4の温度は30℃まで低下する。放電時間が25秒になるまでこの状態を保持する。   When the discharge time is 10 seconds, it is desired to increase the temperature of the sample 4 in order to increase the etching rate. Therefore, the pressure of the heat transfer gas between the sample 4 and the sprayed film 2 is lowered to 0.5 kPa. Then, the temperature of the sample 4 rises to 50 ° C. This state is maintained until the discharge time reaches 20 seconds. When the discharge time is 20 seconds, it is desired to lower the temperature of the sample 4 in order to lower the etching rate. Therefore, the pressure between the sample 4 and the sprayed film 2 is increased to 1.5 kPa. Then, the temperature of the sample 4 falls to 30 ° C. This state is maintained until the discharge time reaches 25 seconds.

このように試料4と溶射膜2間の圧力を変化させることで、試料を所望の温度にすることができるため、所望のプロセスを構築することが可能となる。なお、前述のように圧力計10として、ガスの粘性の変化から圧力を求める水晶摩擦真空計を用いると、プラズマ放電中、あるいは試料バイアス印加中でも高周波の影響を受けることなく、圧力を正確に測定することができる。   Since the sample can be brought to a desired temperature by changing the pressure between the sample 4 and the sprayed film 2 in this way, a desired process can be constructed. As described above, when the quartz friction vacuum gauge that obtains the pressure from the change in the gas viscosity is used as the pressure gauge 10, the pressure is accurately measured without being affected by the high frequency during plasma discharge or sample bias application. can do.

図4は、本発明の他の実施形態に係る試料載置電極を説明する図である。図4に示す試料載置電極の構造は、基本的には図1に示す試料載置電極と同じであるが、伝熱空間(伝熱ガス供給溝)及び該伝熱空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス通路を複数備え、各伝熱空間における伝熱ガスの圧力を個別に測定して制御できる構造となっている。   FIG. 4 is a diagram for explaining a sample mounting electrode according to another embodiment of the present invention. The structure of the sample mounting electrode shown in FIG. 4 is basically the same as that of the sample mounting electrode shown in FIG. 1, but the heat transfer gas is supplied to the heat transfer space (heat transfer gas supply groove) and the heat transfer space. A plurality of heat transfer gas passages to be supplied are provided, and the pressure of the heat transfer gas in each heat transfer space can be individually measured and controlled.

すなわち、図4においては、基材1のガス噴出口33よりも外周側では圧力Aのガスが噴出し、ガス噴出口32よりも内周側では圧力Bのガスが噴出するように、試料面内に2種類の圧力の伝熱ガスを供給できる構造としている。   That is, in FIG. 4, the sample surface is such that the gas of pressure A is ejected on the outer peripheral side of the gas outlet 33 of the substrate 1 and the gas of pressure B is ejected on the inner peripheral side of the gas outlet 32. It has a structure that can supply heat transfer gas of two kinds of pressure inside.

例えば、ガス噴出口33から外周側の圧力を2.0kPaに制御したい場合、試料4を溶射膜2に静電吸着している状態で、ガスボンベ6aからマスフローコントローラ7aを介して試料4と溶射膜2間のガス噴出口33、34近傍の外周側領域に伝熱ガス(ヘリウム)を供給する。また、必要に応じて真空ポンプ8a、バルブ12aを制御してガス噴出口33,34から外周側の圧力を制御する。同様に、ガス噴出口32から内周側の圧力を制御する場合は、ガスボンベ6bからマスフローコントローラ7bを介して試料4と溶射膜2間のガス噴出口1,32近傍の内周側領域に伝熱ガス(ヘリウム)を供給する。また、必要に応じて真空ポンプ8b、バルブ12bを制御してガス噴出口31,32から内周側の圧力を制御する。   For example, when it is desired to control the pressure on the outer peripheral side from the gas outlet 33 to 2.0 kPa, the sample 4 and the sprayed film are transferred from the gas cylinder 6a via the mass flow controller 7a while the sample 4 is electrostatically adsorbed to the sprayed film 2. Heat transfer gas (helium) is supplied to the outer peripheral side region in the vicinity of the gas outlets 33 and 34 between the two. Further, if necessary, the vacuum pump 8a and the valve 12a are controlled to control the pressure on the outer peripheral side from the gas ejection ports 33 and 34. Similarly, when the pressure on the inner peripheral side from the gas outlet 32 is controlled, it is transmitted from the gas cylinder 6b to the inner peripheral side region in the vicinity of the gas outlets 1, 32 between the sample 4 and the sprayed film 2 via the mass flow controller 7b. Supply hot gas (helium). Further, the pressure on the inner peripheral side from the gas ejection ports 31 and 32 is controlled by controlling the vacuum pump 8b and the valve 12b as necessary.

図5は、基材1内の内周側及び外周側にそれぞれ配置した圧力計10a、10bの測定値をもとに行うウエハの温度制御の例を説明する図であり、図5(a)は外周側、図5(b)は内周側における制御値を示している。   FIG. 5 is a diagram for explaining an example of wafer temperature control performed on the basis of the measurement values of the pressure gauges 10a and 10b arranged on the inner peripheral side and the outer peripheral side in the base material 1, respectively. Indicates the control value on the outer peripheral side, and FIG. 5B shows the control value on the inner peripheral side.

図5に示すように、放電時間が5秒までは、試料4と溶射膜2間の伝熱空間の全面に渡って伝熱ガス(ヘリウム)の圧力は1.0kPaでり、このときの試料4の温度は40℃である。放電時間が5秒になると、ガス噴出口33より外周側の圧力を0.5kPaに低下させる。するとガス噴出口33より外周側の試料4の温度は50℃まで上昇する。ガス噴出口32より内周側は、圧力変化がないため試料温度は一定である。   As shown in FIG. 5, until the discharge time is 5 seconds, the pressure of the heat transfer gas (helium) is 1.0 kPa over the entire heat transfer space between the sample 4 and the sprayed film 2, and the sample at this time The temperature of 4 is 40 ° C. When the discharge time reaches 5 seconds, the pressure on the outer peripheral side from the gas outlet 33 is reduced to 0.5 kPa. Then, the temperature of the sample 4 on the outer peripheral side from the gas ejection port 33 rises to 50 ° C. Since there is no pressure change, the sample temperature is constant on the inner peripheral side from the gas jet port 32.

放電時間10秒で、今度はガス噴出口32より内周側の圧力を0.5kPaに低下させると、これに応じてガス噴出口32より内周側の試料4の温度は50℃まで上昇する。放電時間20秒において、ガス噴出口32より内周側の圧力を1.5kPaに、また、ガス噴出口33より外周側の圧力を2.0kPaにすると、試料4の温度はそれぞれの領域で30℃、27℃となる。   If the pressure on the inner peripheral side from the gas jet port 32 is reduced to 0.5 kPa in this case with a discharge time of 10 seconds, the temperature of the sample 4 on the inner peripheral side from the gas jet port 32 rises to 50 ° C. accordingly. . In the discharge time of 20 seconds, when the pressure on the inner peripheral side from the gas outlet 32 is 1.5 kPa and the pressure on the outer peripheral side from the gas outlet 33 is 2.0 kPa, the temperature of the sample 4 is 30 in each region. And 27 ° C.

この例では試料と溶射膜間の領域を二つの領域に分割して制御したが、さらに多くの領域に分割して制御することができる。試料と溶射膜間の領域を分割して、それぞれの領域毎に制御することにより、試料温度分布を所望の温度分布に制御することができる。また、試料載置電極の基材内に圧力計、特に水晶摩擦真空計を設けて、試料と溶射膜間の圧力を正確に測定し制御することにより、試料の温度分布を正確に制御することできる。また、試料と溶射膜間の伝熱ガスとしてヘリウムガスを用いたが、そのほかのガス、例えばアルゴンガスなどを用いることも可能である。   In this example, the region between the sample and the sprayed film is controlled by dividing it into two regions, but it can be controlled by dividing it into more regions. By dividing the region between the sample and the sprayed film and controlling each region, the sample temperature distribution can be controlled to a desired temperature distribution. In addition, the temperature distribution of the sample can be accurately controlled by providing a pressure gauge, especially a quartz friction vacuum gauge, in the substrate of the sample mounting electrode, and accurately measuring and controlling the pressure between the sample and the sprayed film. it can. Further, although helium gas is used as the heat transfer gas between the sample and the sprayed film, other gases such as argon gas can be used.

以上、ドライエッチング装置を例に説明したが、各種の放電(UHF−ECR方式、容量結合放電、誘導結合放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、TCP放電等)を用いたドライエッチング装置において同様の作用効果を得ることができる。さらに他のプラズマ処理装置、例えばプラズマCVD装置、アッシング装置、表面改質装置においても同様の作用効果を得ることができる。   Although the dry etching apparatus has been described above as an example, the same applies to the dry etching apparatus using various discharges (UHF-ECR method, capacitively coupled discharge, inductively coupled discharge, magnetron discharge, surface wave excitation discharge, TCP discharge, etc.). An effect can be obtained. Further, similar effects can be obtained in other plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus, an ashing apparatus, and a surface modification apparatus.

本発明の実施形態に係る試料載置電極を説明する図である。It is a figure explaining the sample mounting electrode which concerns on embodiment of this invention. 基材内部に配置した圧力計近傍の詳細を説明する図である。It is a figure explaining the detail of the pressure gauge vicinity arrange | positioned inside a base material. 基材内に配置した圧力計の測定値をもとに行うウエハの温度制御の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the temperature control of the wafer performed based on the measured value of the pressure gauge arrange | positioned in the base material. 他の実施形態に係る試料載置電極を説明する図である。It is a figure explaining the sample mounting electrode which concerns on other embodiment. 基材内の内周側及び外周側にそれぞれ配置した圧力計の測定値をもとに行うウエハの温度制御の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the temperature control of the wafer performed based on the measured value of the pressure gauge each arrange | positioned in the inner peripheral side and outer peripheral side in a base material.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材
2 溶射膜
3 冷媒通路
4 試料
5 5a 5b 伝導ガス通路
6 6a 6b ガスボンベ
7 7a 7b マスフローコントローラ
8 8a 8b 真空ポンプ
9 サーキュレータ
10 10a 10b 圧力計
11 圧力計
12 12a 12b バルブ
13,13a 13b ガス供給管
20 圧力測定室
21 カバー
22 ケーブル
21,22,23 ガス噴出口
31 32 33 34 ガス噴出口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Sprayed film 3 Refrigerant passage 4 Sample 5 5a 5b Conductive gas passage 6 6a 6b Gas cylinder 7 7a 7b Mass flow controller 8 8a 8b Vacuum pump 9 Circulator 10 10a 10b Pressure gauge 11 Pressure gauge 12 12a 12b Valve
13, 13a 13b Gas supply pipe 20 Pressure measurement chamber 21 Cover 22 Cable
21, 22, 23 Gas outlet 31 32 33 34 Gas outlet

Claims (5)

内部に冷媒を流す冷媒通路を形成した基材と、
前記基材表面に形成した溶射膜上に形成した伝熱ガス供給溝と、
前記基材内に形成されて前記伝熱ガス供給溝と連通する伝熱ガス通路を備え、
前記溶射膜の伝熱ガス供給溝形成面に載置された試料を静電吸着して保持するプラズマ処理装置の試料載置電極において、
前記基材内に形成した伝熱ガス通路に連接して伝熱ガスの圧力を測定する圧力計を前記基材内に備えたことを特徴とするプラズマ処理装置の試料載置電極。
A base material formed with a refrigerant passage through which a refrigerant flows;
A heat transfer gas supply groove formed on the sprayed film formed on the substrate surface;
A heat transfer gas passage formed in the substrate and communicating with the heat transfer gas supply groove;
In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus for electrostatically adsorbing and holding the sample mounted on the heat transfer gas supply groove forming surface of the sprayed film,
A sample mounting electrode of a plasma processing apparatus, comprising a pressure gauge in the base material, which is connected to a heat transfer gas passage formed in the base material and measures the pressure of the heat transfer gas.
請求項1記載のプラズマ処理装置の試料載置電極において、
前記圧力計は、伝熱ガスの圧力による粘性の変化をもとに圧力を測定する圧力計であることを特徴とするプラズマ処理装置の試料載置電極。
In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus according to claim 1,
The sample mounting electrode of a plasma processing apparatus, wherein the pressure gauge is a pressure gauge that measures a pressure based on a change in viscosity due to a pressure of a heat transfer gas.
請求項1記載のプラズマ処理装置の試料載置電極において、
前記圧力計は、水晶振動子の共振インピーダンスの変化をもとに圧力を測定する水晶摩擦真空計であることを特徴とするプラズマ処理装置の試料載置電極。
In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus according to claim 1,
The sample mounting electrode of a plasma processing apparatus, wherein the pressure gauge is a quartz friction vacuum gauge that measures pressure based on a change in resonance impedance of a quartz crystal resonator.
請求項1記載のプラズマ処理装置の試料載置電極において、
伝熱ガス供給溝及び該伝熱ガス供給溝に伝熱ガスを供給する伝熱ガス通路は、それぞれ複数系統備え、各系統にそれぞれ異なる圧力の伝熱ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理装置の試料載置電極。
In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus according to claim 1,
The heat treatment gas supply groove and the heat transfer gas passage for supplying the heat transfer gas to the heat transfer gas supply groove are provided with a plurality of systems, respectively, and each system is supplied with a heat transfer gas having a different pressure. Sample mounting electrode of the device.
請求項1ないし4のいずれか1記載のプラズマ処理装置の試料載置電極において、
圧力計で測定したガス圧力をもとに、伝熱ガス供給溝に供給する伝熱ガスの圧力を調整して試料の温度を制御することを特徴とするプラズマ処理装置の試料載置電極。
In the sample mounting electrode of the plasma processing apparatus of any one of Claim 1 thru | or 4,
A sample mounting electrode of a plasma processing apparatus, wherein the temperature of a sample is controlled by adjusting a pressure of a heat transfer gas supplied to a heat transfer gas supply groove based on a gas pressure measured by a pressure gauge.
JP2005064066A 2005-03-08 2005-03-08 Test piece installation electrode of plasma processing apparatus Pending JP2006253204A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005064066A JP2006253204A (en) 2005-03-08 2005-03-08 Test piece installation electrode of plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005064066A JP2006253204A (en) 2005-03-08 2005-03-08 Test piece installation electrode of plasma processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006253204A true JP2006253204A (en) 2006-09-21

Family

ID=37093396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005064066A Pending JP2006253204A (en) 2005-03-08 2005-03-08 Test piece installation electrode of plasma processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006253204A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020102618A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020102617A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020102620A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
CN111508884A (en) * 2018-12-21 2020-08-07 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP7486018B2 (en) 2018-12-21 2024-05-17 Toto株式会社 Electrostatic Chuck

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020102618A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020102617A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020102620A (en) * 2018-12-21 2020-07-02 Toto株式会社 Electrostatic chuck
CN111508884A (en) * 2018-12-21 2020-08-07 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP7484152B2 (en) 2018-12-21 2024-05-16 Toto株式会社 Electrostatic Chuck
JP7486018B2 (en) 2018-12-21 2024-05-17 Toto株式会社 Electrostatic Chuck
JP7503242B2 (en) 2018-12-21 2024-06-20 Toto株式会社 Electrostatic Chuck

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI688726B (en) Inspection method for valve body leakage of gas supply system
KR100929449B1 (en) Substrate Processing Unit and Focus Ring
KR101892960B1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP4815298B2 (en) Plasma processing method
KR101444228B1 (en) Apparatus and method for plasma treatment
US10692743B2 (en) Method of inspecting gas supply system
KR20120004158U (en) Replaceable upper chamber parts of plasma processing apparatus
WO2015034659A1 (en) Tunable temperature controlled electrostatic chuck assembly
JP4358727B2 (en) Gas supply apparatus, substrate processing apparatus, and supply gas setting method
JP2016219830A (en) Substrate temperature control method and plasma processing apparatus
US20150020969A1 (en) Air Cooled Faraday Shield and Methods for Using the Same
TWI489578B (en) Process treating member, substrate treating apparatus including the member, and substrate treating method using the apparatus
TWI558840B (en) Plasma processing device
JP2000216140A (en) Wafer stage and wafer treating apparatus
US20150000707A1 (en) Cleaning method and processing apparatus
JP2006253204A (en) Test piece installation electrode of plasma processing apparatus
US20070256638A1 (en) Electrode plate for use in plasma processing and plasma processing system
JP4611217B2 (en) Wafer mounting electrode
JP2011040528A (en) Plasma processing apparatus
JP7413128B2 (en) board support stand
JP4410117B2 (en) Gas setting method, gas setting device, etching device and substrate processing system
JP4642358B2 (en) Wafer mounting electrode
US20140202995A1 (en) Plasma heat treatment apparatus
TW202109607A (en) Plasma processing apparatus and calculation method
JP2011151055A (en) Method for measuring temperature, and substrate processing apparatus