JP2009212286A - Plasma treatment device - Google Patents

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dielectric film
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Yoshiharu Inoue
喜晴 井上
Hiroshi Akiyama
博 秋山
Hideki Kihara
秀樹 木原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device which suppresses the ununiformity of temperature distribution near the outermost periphery of a test piece and is achieved in the reduction of a cost of a product. <P>SOLUTION: The plasma treatment device is provided with a sample stand 115 whose upper surface has a dielectric film 35 for electrostatic attraction and whose inside has the flow passage of a refrigerant which is formed therein, and plasma is formed above the sample stand to treat the test piece W disposed on the dielectric film 35. A first recess 31 and a second recess 34 through which heat transfer gas is supplied to the dielectric film 35 are formed while a first protrusion 31 and a second protrusion 33 are formed as electrostatic attraction surfaces. In this case, the flow rate of heat transfer gas which flows out along an arrow sign A is controlled by regulating a size L so as to permit the control of the temperature of a part protruded from the periphery of the sample stand 115 in the outer peripheral part of the test piece W independently from the temperature of a part except the outer peripheral part of the test piece W. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマを用いて試料を処理するプラズマ処理装置に係り、特に、試料を試料台に静電吸着し裏面に熱伝達ガスを供給して温度制御する方式のプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a sample using plasma, and more particularly, to a plasma processing apparatus of a type in which a sample is electrostatically adsorbed on a sample stage and a heat transfer gas is supplied to the back surface to control the temperature.

半導体装置の製造に用いられるプラズマ処理装置は、通例、真空容器と、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、試料となるウエハを静電吸着して固定する試料台、真空容器内にプラズマを生成するアンテナなどにより構成され、混合ガスを真空容器内に供給し、放電によってプラズマ化し、これによって発生した各種活性種により試料台に載置したウエハなどの試料にエッチングが行なわれるようにしている。   Generally, a plasma processing apparatus used for manufacturing a semiconductor device electrostatically adsorbs a vacuum vessel, a gas supply system connected to the vacuum container, an exhaust system that maintains the processing chamber pressure at a predetermined value, and a wafer as a sample. It is composed of a sample stage to be fixed, an antenna for generating plasma in a vacuum vessel, etc., a mixed gas is supplied into the vacuum vessel, it is turned into plasma by discharge, and a wafer placed on the sample stand by various active species generated thereby This sample is etched.

ところで、このプラズマ処理装置の場合、所望のエッチング性能が確保されるようにするためには種々のパラメータの制御が必要であるが、このときのパラメータの一種にウエハ温度があり、このため試料台に高電圧を印加し、試料ウエハを試料台上の誘電体膜に静電吸着させた上で、試料台の内部から試料の裏面に、例えばヘリウムガスを供給し、試料と試料台の間に熱伝達ガスが介在するようにして熱の伝達性を向上させ、これにより試料の温度が所望値を保ち、温度分布が所望の状態になるように調整する方法が従来から採用されている。   By the way, in the case of this plasma processing apparatus, it is necessary to control various parameters in order to ensure a desired etching performance. One of the parameters at this time is the wafer temperature. A high voltage is applied to the sample wafer, and the sample wafer is electrostatically adsorbed to the dielectric film on the sample table. Then, for example, helium gas is supplied from the inside of the sample table to the back surface of the sample, and the sample is placed between the sample table and Conventionally, a method has been employed in which heat transfer gas is interposed to improve heat transfer properties, thereby maintaining the sample temperature at a desired value and adjusting the temperature distribution to a desired state.

そして、このとき、更に試料の裏面を中央部と外周部の各領域に分け、各領域毎に異なる圧力の熱伝達ガスを供給することにより、所望の温度分布が試料面に形成できるようにした技術についても従来から種々のものが知られている。
例えば、或る提案では、試料台内に複数の冷媒経路を設け、それぞれに所定の異なる温度の冷媒を流すことで、試料台内に温度勾配を与え、それを熱伝達ガスを介して試料に与えるという技術について開示している(例えば特許文献1参照)。
At this time, the back surface of the sample is further divided into a central region and an outer peripheral region, and a desired temperature distribution can be formed on the sample surface by supplying a heat transfer gas having a different pressure for each region. Various techniques have been conventionally known.
For example, in one proposal, a plurality of refrigerant paths are provided in the sample stage, and a temperature gradient is given to the sample stage by flowing a refrigerant having a predetermined different temperature to each of them, and this is applied to the sample via the heat transfer gas. The technique of giving is disclosed (for example, refer to Patent Document 1).

また、他の提案では、熱伝達ガスを充填する領域を多数に分け、各々の領域で独立に圧力を制御することにより熱伝達を制御するという技術について開示している(例えば特許文献2参照)。
特開2004−259829号公報 特開平10−41378号公報
In another proposal, a technique is disclosed in which heat transfer is controlled by dividing the area filled with the heat transfer gas into a large number and independently controlling the pressure in each area (see, for example, Patent Document 2). .
JP 2004-259829 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-41378

上記従来技術は、試料の周辺部における温度制御に考慮がされているとはいえず、製造歩留まりの向上に問題があった。
すなわち、このようなプラズマ処理装置の場合、試料の最外周端部は試料台の載置部分から外側にはみ出して固定されているが、このとき従来技術では、この外側にはみ出している部分には熱伝達ガスによる冷却作用が充分に働かないので局所的に温度が上昇してしまう。
In the above prior art, it cannot be said that the temperature control in the peripheral portion of the sample is considered, and there is a problem in improving the manufacturing yield.
That is, in the case of such a plasma processing apparatus, the outermost peripheral end portion of the sample protrudes outward from the mounting portion of the sample stage and is fixed. Since the cooling effect by the heat transfer gas does not work sufficiently, the temperature rises locally.

従って、従来技術の場合、試料の最外周部分に温度の調節が困難な領域が存在してしまうことになり、この領域では中央側の処理と同等の結果が得られないので、半導体デバイスの製造に用いることができず、この結果、単位試料当りのデバイス数が減るという製造歩留まりの低下が避けられず、製造コストが増大してしまうという問題が生じてしまうのである。   Therefore, in the case of the prior art, there will be a region where it is difficult to adjust the temperature in the outermost peripheral portion of the sample, and in this region, a result equivalent to the processing on the center side cannot be obtained. As a result, a decrease in the manufacturing yield that the number of devices per unit sample is reduced is unavoidable, resulting in a problem that the manufacturing cost increases.

本発明は、上記の従来の技術では考慮されていない点に鑑みてなされたもので、その目的は、試料最外周近傍での温度分布の不均一が抑制でき、製品コストの低減が図れるようにしたプラズマ処理装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the points that are not taken into consideration in the above-described conventional technique, and the object thereof is to suppress uneven temperature distribution in the vicinity of the outermost periphery of the sample, and to reduce the product cost. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus.

上記目的は、上面に静電吸着用の誘電体膜が設けられ内部に冷媒の流通路が形成されている試料台を処理室内に配置し、前記処理室内の前記試料台の上方にプラズマを形成し、前記誘電体膜上に載置した試料を処理するプラズマ処理装置において、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分の温度を、当該試料の外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられていることにより達成される。   The purpose is to place a sample stage in the processing chamber, which is provided with a dielectric film for electrostatic adsorption on the upper surface and in which a refrigerant flow path is formed, and to form plasma above the sample stage in the processing chamber In the plasma processing apparatus for processing the sample placed on the dielectric film, when the sample is placed on the dielectric film, the sample protrudes from the periphery of the sample stage at the outer periphery of the sample. This is achieved by providing sample temperature control means for controlling the temperature of the portion independently of the temperature of the portion other than the outer peripheral portion of the sample.

このとき、前記試料温度制御手段が、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第1の凹み部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記円形領域の外周側に環状の領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第2の凹み部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第1と前記第2の凹み部の間に位置し、前記試料の裏面に当接してこれら第1と第2の凹み部の間をシールするようにして前記誘電体膜に形成された第1の環状の凸部と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第2の凹み部の外周側で当該第2の凹み部と前記処理室内との間を区画する第2の環状凸部と、前記第1の凹み部に熱伝達ガスを供給する第1の管路と、前記第2の凹み部に熱伝達ガスを供給する第2の管路とで構成されるようにしても上記目的を達成することができる。   At this time, the sample temperature control means is formed on the dielectric film such that when the sample is placed on the dielectric film, a circular area is defined in the center of the back surface of the sample. 1 dent and a second dent formed in the dielectric film such that when the sample is placed on the dielectric film, an annular area is defined on the outer peripheral side of the circular area. And when the sample is placed on the dielectric film, the sample is positioned between the first and second recesses, and abuts against the back surface of the sample to form the first and second recesses. A first annular convex portion formed on the dielectric film so as to seal the gap, and when the sample is placed on the dielectric film, the first convex portion on the outer peripheral side of the second concave portion. A heat transfer gas is supplied to the second annular convex portion partitioning between the second concave portion and the processing chamber, and the first concave portion. A first conduit, can achieve the above object so as to be composed of a second conduit for supplying the heat transfer gas into the second recess.

この場合、前記第1の凸部の外周端と前記第2の凸部の外周端までの距離が、前記試料の厚さの8倍以下であるようにしてもよく、前記第2の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量が、前記第1の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量よりも多くされているようにしてもよく、更には前記第2の管路が、前記第2の凹み部の円周方向に略均等の間隔で配置された複数本の管路であるようにしてもよい。   In this case, the distance from the outer peripheral end of the first convex portion to the outer peripheral end of the second convex portion may be 8 times or less the thickness of the sample, and the second concave portion The flow rate of the heat transfer gas supplied to the first recess may be greater than the flow rate of the heat transfer gas supplied to the first recess, and further, the second conduit may be You may make it be the several pipe line arrange | positioned by the substantially equal space | interval in the circumferential direction of 2 dent parts.

また、このとき、前記試料温度制御手段が、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された凹み部と、前記凹み部に熱伝達ガスを供給する第1の管路と、前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分に直接熱伝達ガスを供給する第2の管路とで構成されるようにしても上記目的を達成することができる。   Further, at this time, the sample temperature control means is formed on the dielectric film so that when the sample is placed on the dielectric film, a circular region is defined in the center of the back surface of the sample. When the sample is placed on the dielectric film, the first conduit for supplying a heat transfer gas to the recess, and the dielectric film, the outer periphery of the sample, from the periphery of the sample stage The above-described object can be achieved even if it is constituted by the second pipe that supplies the heat transfer gas directly to the protruding portion.

この場合、前記第2の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っているようにしてもよく、更には前記第2の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っている部分に断熱材が備えられているようにしてもよい。   In this case, the second duct may pass through the focus ring for protecting the dielectric film, and further, the second duct may be connected to the focus ring for protecting the dielectric film. You may make it the heat insulating material be provided in the part which has passed through.

本発明によれば、試料の最外周での局所的な温度分布の不均一が抑制できるので、試料の最外周部分も半導体デバイスの製造に用いることができるようになり、この結果、製品のコストを低減することができる。   According to the present invention, since the local temperature distribution non-uniformity at the outermost periphery of the sample can be suppressed, the outermost peripheral portion of the sample can also be used for manufacturing a semiconductor device. Can be reduced.

以下、本発明によるプラズマ処理装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施の形態であり、ここで、この実施形態に係るプラズマ処理装置は、上部の真空容器11を主体とする処理部と下部のベッド部119に大別され、このとき真空容器11は脚118によりベッド部119の上部に支持される。
まず、処理部の上方には、この真空容器11内に電磁場を発生させるためのマグネトロン13を主体とする電磁波発生装置が設けられ、下方には、真空容器11内部を排気して減圧する真空排気装置121が設けられている。
Hereinafter, a plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Here, the plasma processing apparatus according to this embodiment is roughly divided into a processing section mainly composed of an upper vacuum vessel 11 and a lower bed section 119. Sometimes the vacuum vessel 11 is supported on the top of the bed portion 119 by the legs 118.
First, an electromagnetic wave generator mainly composed of a magnetron 13 for generating an electromagnetic field in the vacuum vessel 11 is provided above the processing unit, and below the vacuum vessel 11 is evacuated to evacuate and depressurize the inside of the vacuum vessel 11. A device 121 is provided.

また、真空容器11の内部には処理室19があり、処理室19内には試料台115が設けられ、この試料台115には、非処理物である半導体ウェハ等の試料Wが載置されるステージ110が備えられている。
一方、下部のベッド部119には、試料台115の内部の温度分布を制御する熱交換器121と、試料台115内に配置された導電性部材から構成される電極に高周波電力を供給して試料の上面にバイアス電位を形成するための高周波電源123、試料Wをステージ110に静電吸着するための電力を供給する直流電源124が備えられている。
In addition, a processing chamber 19 is provided inside the vacuum vessel 11, and a sample stage 115 is provided in the processing chamber 19, and a sample W such as a semiconductor wafer that is a non-processed product is placed on the sample stage 115. Stage 110 is provided.
On the other hand, the lower bed portion 119 is supplied with high frequency power to a heat exchanger 121 that controls the temperature distribution inside the sample table 115 and an electrode composed of a conductive member disposed in the sample table 115. A high-frequency power source 123 for forming a bias potential on the upper surface of the sample and a DC power source 124 for supplying power for electrostatically attracting the sample W to the stage 110 are provided.

更に、試料Wとステージ110の間に試料Wと試料台115間の熱伝達効率を高める働きをする熱伝導ガスの供給とその流量を調節するガス供給ユニット125が備えられている。
ここで、このガス供給ユニット125は、ここにいう熱伝導ガスだけではなく処理用ガスの供給も行っている。
このとき、ベッド部119は略直方体の形状に作られ、これにより、上記した特定の装置を収納するための空間が得られるようにしているが、このとき、その平坦な上面は、作業者が乗載可能な踏み台として機能し、例えば真空容器11の内外の装置を取り扱う作業に際して作業者が利用できるようにしてある。
Further, a gas supply unit 125 is provided between the sample W and the stage 110 to supply a heat conduction gas that functions to increase the heat transfer efficiency between the sample W and the sample stage 115 and to adjust the flow rate thereof.
Here, the gas supply unit 125 supplies not only the heat conduction gas mentioned here but also the processing gas.
At this time, the bed portion 119 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape, so that a space for storing the above-described specific device is obtained. At this time, the flat upper surface is formed by the operator. It functions as a stepping board that can be mounted, and can be used by an operator when working with devices inside and outside the vacuum vessel 11, for example.

また、真空容器11の内部には処理室19が形成され、その上方には、試料Wの径よりも大きな径の略円形の板であるシャワープレート18が、処理室19の天井面を構成するようにして配置されている。
このときシャワープレート18は、試料台115又はこれに載置される試料Wの中心とほぼ同軸の点を中心にしてその周囲に均等に配置された複数の貫通孔を備え、ガス供給ユニット125のユニットcからシャワープレート18の上面に供給された処理用ガスは、上記した貫通孔を通って処理室19の天井部に流入されるようにしてある。
A processing chamber 19 is formed inside the vacuum vessel 11, and a shower plate 18, which is a substantially circular plate having a diameter larger than the diameter of the sample W, forms the ceiling surface of the processing chamber 19 above the processing chamber 19. It is arranged like that.
At this time, the shower plate 18 is provided with a plurality of through holes arranged uniformly around the sample stage 115 or a point substantially coaxial with the center of the sample W placed thereon, The processing gas supplied from the unit c to the upper surface of the shower plate 18 flows into the ceiling portion of the processing chamber 19 through the above-described through hole.

そして、このシャワープレート18の上方には、例えば石英などの誘電体で作られた略円板形状の窓部材15が所定の間隔をもって配置され、更にその上方にはマイクロ波のアンテナ16が設けられている。
そこで、このアンテナ16から放射されたマイクロ波が窓部材15とシャワープレート18を介して処理室19内の試料台115とその上方のシャワープレート18との間の空間に導入され、処理用ガスをプラズマ化するために用いられる。
このとき、真空容器11の窓部材15の上方の部分は略円筒形の空間として形成され、ここに導入されたマイクロ波が増幅されやすい形状を備えている。
Above the shower plate 18, a substantially disk-shaped window member 15 made of a dielectric material such as quartz is disposed at a predetermined interval, and a microwave antenna 16 is further provided above the window member 15. ing.
Therefore, the microwave radiated from the antenna 16 is introduced into the space between the sample stage 115 in the processing chamber 19 and the shower plate 18 thereabove through the window member 15 and the shower plate 18, and the processing gas is supplied. Used to turn into plasma.
At this time, the upper part of the window member 15 of the vacuum vessel 11 is formed as a substantially cylindrical space, and has a shape in which the microwave introduced therein is easily amplified.

真空容器11の中で試料台115の下方の部分は、試料台115の上方にある処理室19内部のプラズマや反応性ガス、プラズマ処理に伴って形成された反応生成物の粒子が流入する空間を形成している。
そこで、真空容器11の底面に真空排気装置121に連通した開口120が設けられ、これにより試料台115の下方の部分に流入した粒子等は開口120から処理室19外に排出されるようになっている。
このとき開口120と真空排気装置121の間の通路には回転可能な複数の板状のフラップ弁が配置され、このフラップ弁を回動させることにより通路の断面積を調整し、真空排気装置121による処理室19内の排気量が調節できるよになっている。
In the vacuum vessel 11, the lower part of the sample stage 115 is a space into which plasma and reactive gas inside the processing chamber 19 above the sample stage 115 and particles of reaction products formed by the plasma treatment flow. Is forming.
Therefore, an opening 120 communicating with the evacuation apparatus 121 is provided on the bottom surface of the vacuum vessel 11, whereby particles and the like flowing into the lower part of the sample stage 115 are discharged from the opening 120 to the outside of the processing chamber 19. ing.
At this time, a plurality of rotatable plate-shaped flap valves are disposed in the passage between the opening 120 and the vacuum exhaust device 121, and the sectional area of the passage is adjusted by rotating the flap valve. The amount of exhaust in the processing chamber 19 can be adjusted.

真空容器11内の上方にはマグネトロン13が配置されており、このマグネトロン13により生成されたマイクロ波は、断面が略矩形状の導波管12により略水平方向に伝播した後下方に進行向きを変え、アンテナ16から窓部材15の上方の増幅用空間へ導入される。この空間において増幅した所定周波数のマイクロ波が窓部材15及びシャワープレート18を介して下方の処理室19内に供給される。
また、ガス供給ユニット125から供給された処理用ガスは、処理ガス導入口を介して窓部材15とシャワープレート18の間の空間に供給され、この空間の全体を充たすように行き渡り、シャワープレート18の貫通孔からその下方の処理室19内の試料台115に向かい供給される。
A magnetron 13 is disposed above the inside of the vacuum vessel 11, and the microwave generated by the magnetron 13 propagates in a substantially horizontal direction through a waveguide 12 having a substantially rectangular cross section and then travels downward. Instead, it is introduced from the antenna 16 into the amplification space above the window member 15. A microwave having a predetermined frequency amplified in this space is supplied into the lower processing chamber 19 through the window member 15 and the shower plate 18.
Further, the processing gas supplied from the gas supply unit 125 is supplied to the space between the window member 15 and the shower plate 18 through the processing gas introduction port, and spreads to fill the entire space. Is supplied from the through hole toward the sample stage 115 in the processing chamber 19 below the through hole.

このとき、図示してないが、上記した各部の動作を調節するため、各種のセンサが設けてあり、これらのセンサからの信号を通信手段を介し受信し、受信した信号から各部の状態を検出し、その結果に基づき、これら各部の動作を指令する信号を通信手段を介して発信し、これらの動作を調節する制御装置CTRLが備えられている。
また、これも図示してないが、試料Wを真空容器11内の処理室19に搬入する前に予備的に搬送される場所として、B室と名付けられている設備が真空容器11に隣接して設けられている。
At this time, although not shown, various sensors are provided to adjust the operation of each unit described above, and signals from these sensors are received via communication means, and the state of each unit is detected from the received signal. Then, based on the result, a control device CTRL is provided that transmits a signal for instructing the operation of each of these units via the communication means, and adjusts these operations.
Also, although not shown in the figure, an equipment named B room is adjacent to the vacuum container 11 as a place where the sample W is preliminarily transported before being carried into the processing chamber 19 in the vacuum container 11. Is provided.

そして、このB室と真空容器11はゲート111を介して連通されており、そのゲート111はゲートバルブ116とシリンダー117により開閉されるようになっている。
そこで、試料WがB室に搬送されると、ゲートバルブ116によりゲート111が開かれ、ロボットアーム112がB室から試料台115上方に試料Wを搬送する。
そして搬送を済ますと、ロボットアーム112はB室内に収められ、ゲートバルブ116によりゲート111が閉じ、その後、真空排気装置121により真空容器11内が減圧される。
The B chamber and the vacuum vessel 11 communicate with each other via a gate 111, and the gate 111 is opened and closed by a gate valve 116 and a cylinder 117.
Therefore, when the sample W is transferred to the B chamber, the gate 111 is opened by the gate valve 116, and the robot arm 112 transfers the sample W from the B chamber to the upper side of the sample stage 115.
When the transfer is completed, the robot arm 112 is housed in the room B, the gate 111 is closed by the gate valve 116, and then the inside of the vacuum container 11 is decompressed by the vacuum exhaust device 121.

試料台115の上に搬送された試料Wは、直流電源124から供給された電力に応じて発生される静電場の力により試料載置面に吸着保持され、この後、処理室19内に処理用ガスが供給される。
このとき真空容器11の上部にはソレノイドコイル14が設けてあり、これにより処理室19内に磁場が形成されている。従って、ここにマイクロ波が供給されると、マイクロ波と磁場の相互作用により処理用ガスが励起されてプラズマが発生する。
そこで、このプラズマを用いて試料Wの表面に形成されている少なくとも一層の処理対象の膜がエッチング処理されることになる。
The sample W transported on the sample stage 115 is attracted and held on the sample mounting surface by the force of the electrostatic field generated according to the electric power supplied from the DC power supply 124, and thereafter processed in the processing chamber 19. A working gas is supplied.
At this time, a solenoid coil 14 is provided on the upper portion of the vacuum vessel 11, and a magnetic field is formed in the processing chamber 19. Therefore, when a microwave is supplied here, the processing gas is excited by the interaction between the microwave and the magnetic field, and plasma is generated.
Therefore, at least one layer to be processed formed on the surface of the sample W is etched using this plasma.

このとき試料台115の電極には高周波電源123から高周波電力が供給され、これにより試料Wの上方に所定のバイアス電位が形成される。そこで、このバイアス電位とプラズマの電位差に応じてプラズマ中の荷電粒子が試料W表面に誘引され、異方性を有するエッチング処理が促進される。
プラズマ及び処理用ガス、生成物などの粒子は、真空容器11内の処理室19の内側壁と処理台の側壁面との間の通路を通り、処理台下方の空間に移動して、真空排気装置121の動作により開口120から処理室19外に排出される。
ここで処理中は、ガス供給ユニット125による処理用ガスの供給と真空排気装置121による開口120からの排出とが調節され、この結果、両者のバランスがとれて処理室19内が所定の圧力に調節されることになる。このとき真空容器11の側壁面や底部面は接地される。
At this time, high frequency power is supplied from the high frequency power source 123 to the electrode of the sample stage 115, thereby forming a predetermined bias potential above the sample W. Therefore, charged particles in the plasma are attracted to the surface of the sample W in accordance with the difference between the bias potential and the plasma potential, and an anisotropic etching process is promoted.
Particles such as plasma, processing gas, and products pass through a passage between the inner wall of the processing chamber 19 in the vacuum vessel 11 and the side wall surface of the processing table, move to a space below the processing table, and are evacuated. The apparatus 121 is discharged from the opening 120 to the outside of the processing chamber 19 by the operation of the apparatus 121.
Here, during the processing, the supply of the processing gas by the gas supply unit 125 and the discharge from the opening 120 by the vacuum exhaust device 121 are adjusted, and as a result, both are balanced and the inside of the processing chamber 19 is kept at a predetermined pressure. Will be adjusted. At this time, the side wall surface and the bottom surface of the vacuum vessel 11 are grounded.

このとき開口120は略円形に作られ、その上で略円筒形状の試料台115の中心軸とほぼ同心上に配置されている。従って、この実施形態によれば、処理室19及び窓部材15、シャワープレート18、試料台115及び開口120と真空排気装置121内の真空ポンプとが略同一の軸を中心にして配置されていることになり、この結果、、試料Wの軸周りと周方向について処理の均一性が良くなり、処理の歩留まりが向上される。   At this time, the opening 120 is formed in a substantially circular shape, and is disposed substantially concentrically with the central axis of the substantially cylindrical sample stage 115. Therefore, according to this embodiment, the processing chamber 19, the window member 15, the shower plate 18, the sample stage 115, the opening 120, and the vacuum pump in the vacuum evacuation device 121 are arranged around substantially the same axis. As a result, the uniformity of the processing is improved about the axis and the circumferential direction of the sample W, and the processing yield is improved.

エッチング処理が終了したら直流電源124がOFFに切り替わり、試料Wと試料台115は除電される。その後、高周波電源123がOFFに切り替わり、処理ガスの供給は停止され、マグネトロン13はマイクロ波の放出を停止する。
この結果、プラズマはエネルギー供給源とガス供給源を失って消滅し、残ったガスは真空排気装置121により排気される。その後、排気を止め、ガス供給ユニット125から空気を供給し、この結果、真空容器11内は換気(ベント)される。その後、ゲートバルブ116がゲート111を開き、B室内のロボットアーム112が試料Wを試料台115上からB室内に搬出し、ゲートバルブ116がゲート111を閉じて、エッチングの全行程が終了する。
When the etching process is completed, the DC power supply 124 is turned off, and the sample W and the sample stage 115 are neutralized. Thereafter, the high frequency power supply 123 is turned off, the supply of the processing gas is stopped, and the magnetron 13 stops the emission of the microwave.
As a result, the plasma loses the energy supply source and the gas supply source and disappears, and the remaining gas is exhausted by the vacuum exhaust device 121. Thereafter, the exhaust is stopped and air is supplied from the gas supply unit 125. As a result, the inside of the vacuum vessel 11 is ventilated. Thereafter, the gate valve 116 opens the gate 111, the robot arm 112 in the B chamber carries the sample W from the sample stage 115 into the B chamber, the gate valve 116 closes the gate 111, and the entire etching process is completed.

試料台115には2本のガス導入管113、114が設けてあり、このとき一方のガス導入管113は、第1の管路として試料台115のほぼ中央に上下に貫通した状態で形成してあり、他方のガス導入管114は、第2の管路として試料台115の周辺部に上下に貫通した状態で形成してある。
そして、エッチング処理中、ガス導入管113には、冷媒としてガス供給ユニット125のユニットbから熱伝達ガスが供給され、ガス導入管114には、冷媒としてガス供給ユニット125のユニットaから熱伝達ガスが供給される。
The sample stage 115 is provided with two gas introduction pipes 113 and 114. At this time, one of the gas introduction pipes 113 is formed as a first pipe line in a state of penetrating up and down substantially at the center of the sample stage 115. The other gas introduction pipe 114 is formed in a state of penetrating vertically around the periphery of the sample stage 115 as a second pipe line.
During the etching process, the gas introduction pipe 113 is supplied with heat transfer gas from the unit b of the gas supply unit 125 as a refrigerant, and the gas introduction pipe 114 is supplied with heat transfer gas from the unit a of the gas supply unit 125 as refrigerant. Is supplied.

ここで、図2は、ガス供給ユニット125のユニットaとユニットbの詳細で、始めにユニットaについて説明すると、まず、ガス導入管113内の圧力を圧力計21で計り、この圧力計21からの信号に基づいて流量を調節するようMFC25に指令を与え、これによりガス導入管113内の圧力が所定の値になるように流量が制御され、この結果、ガス導入管113内の圧力は所定の値でほぼ一定に保たれる。このとき、バルブ23は、エッチング処理中は開いておき、そうでないときは閉じておく。   Here, FIG. 2 shows details of the unit a and the unit b of the gas supply unit 125. First, the unit a will be described. First, the pressure in the gas introduction pipe 113 is measured by the pressure gauge 21, and the pressure gauge 21 A command is given to the MFC 25 to adjust the flow rate based on this signal, and thereby the flow rate is controlled so that the pressure in the gas introduction pipe 113 becomes a predetermined value. As a result, the pressure in the gas introduction pipe 113 is predetermined. The value is kept almost constant. At this time, the valve 23 is opened during the etching process, and is closed otherwise.

次に、ユニットbについて説明すると、この場合、圧力計22でガス導入管114内の圧力を計り、圧力計22からの信号に基づいて、圧力が所定の値よりも低ければバルブ24を開いてガスを供給し、バルブ27は閉めておく。このときの流量は圧力計22からの信号に基づいてMFC26が制御する。
一方、ガス導入管114内の圧力が所定の値よりも高い場合は、バルブ24を閉め、バルブ27を開いて真空ポンプ28により排気し、減圧する。ここでエッチング処理してないときはバルブ24、27の双方を閉じておく。
なお、この実施形態では流量制御にMFC(マスフローコントローラ)を用いているが、PCVに代えてもよい。
Next, the unit b will be described. In this case, the pressure in the gas introduction pipe 114 is measured by the pressure gauge 22, and the valve 24 is opened if the pressure is lower than a predetermined value based on the signal from the pressure gauge 22. Gas is supplied and the valve 27 is closed. The flow rate at this time is controlled by the MFC 26 based on a signal from the pressure gauge 22.
On the other hand, when the pressure in the gas introduction pipe 114 is higher than a predetermined value, the valve 24 is closed, the valve 27 is opened, the vacuum pump 28 is exhausted, and the pressure is reduced. Here, when the etching process is not performed, both the valves 24 and 27 are closed.
In this embodiment, an MFC (mass flow controller) is used for flow rate control, but it may be replaced with PCV.

次に、試料Wが載置されるステージ110の詳細について説明する。
図3は、試料台115の上部の外周端部を拡大し断面図として示したもので、この図では、試料台115上面に静電吸着力の媒体となる誘電体膜35で覆われた部分があり、この部分において、試料Wが載置されたとき、試料Wの裏面が接している範囲がステージ110として定義されている。
ステージ110の中心には、試料Wとステージ110の間に熱伝達ガスを供給するガス導入管113があり、ステージ110の外周部には、同じく試料Wとステージ110の間に熱伝達ガスを供給するガス導入管114がある。
そして、試料台115の上部でステージ110の外周側には、誘電体膜35をプラズマから守るためのフォーカスリング36が備えられている。
Next, details of the stage 110 on which the sample W is placed will be described.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the outer peripheral edge of the upper part of the sample stage 115. In this figure, the upper surface of the sample stage 115 is covered with a dielectric film 35 serving as a medium of electrostatic attraction force. In this portion, when the sample W is placed, the range where the back surface of the sample W is in contact is defined as the stage 110.
At the center of the stage 110, there is a gas introduction pipe 113 for supplying a heat transfer gas between the sample W and the stage 110, and a heat transfer gas is also supplied between the sample W and the stage 110 on the outer periphery of the stage 110. There is a gas introduction pipe 114 to be used.
A focus ring 36 for protecting the dielectric film 35 from plasma is provided on the outer periphery side of the stage 110 above the sample stage 115.

このとき誘電体膜35の上面は平面ではなく、図で上から見て円形の凹み部31と環状の凹み部34、同じく環状の凸部32、33が形成してある。
このとき、図4に示すように、凹み部31は試料台115の中央部に位置し、環状の凹み部34と環状の凸部32、33は、この凹み部31を中心として同心円状に形成してあり、ここでガス導入管113は凹み部31に開口され、ガス導入管114は凹み部34に開口されており、従って、凹み部31、34は熱伝達ガスの導入部となる。そして、凸部32、33が試料台115による試料Wの静電吸着面となり、ここで凸部32は内側吸着面を形成し、凸部33は外側吸着面を形成することになる。
そこで、以下、内側吸着面のことも内側吸着面32と記載し、外側吸着面も外側吸着面33と記載する。
At this time, the upper surface of the dielectric film 35 is not a plane, but is formed with a circular recess 31 and an annular recess 34 as well as annular protrusions 32 and 33 as viewed from above.
At this time, as shown in FIG. 4, the recess 31 is located at the center of the sample stage 115, and the annular recess 34 and the annular protrusions 32, 33 are formed concentrically around the recess 31. Here, the gas introduction tube 113 is opened to the recess 31 and the gas introduction tube 114 is opened to the recess 34. Therefore, the recesses 31 and 34 become introduction portions of the heat transfer gas. And the convex parts 32 and 33 become the electrostatic adsorption surface of the sample W by the sample stand 115, and the convex part 32 forms an inner adsorption surface here, and the convex part 33 forms an outer adsorption surface.
Therefore, hereinafter, the inner suction surface is also referred to as the inner suction surface 32, and the outer suction surface is also referred to as the outer suction surface 33.

ここで、まず、内側吸着面32は、ガス導入管113から凹み部31内に導入された熱伝達ガスが外部に流出するのを静電吸着により抑制する働きをする。
次に、外側吸着面33も、ガス導入管114から凹み部34内に導入された熱伝達ガスが外部に流出するのを静電吸着により抑制する働きをするが、このとき、凹み部34の中の熱伝達ガスが外側吸着面33から適量漏れ出すようにする。そして、この漏れ出した熱伝達ガスが、図3に矢印Aで示すように、試料Wの周辺部の裏面から当該試料Wの外周端面に沿って流れ、これにより試料Wの周辺部の温度が、試料Wの他の部分とは独立に調整できるようにする。
Here, first, the inner adsorption surface 32 functions to suppress the heat transfer gas introduced into the recess 31 from the gas introduction pipe 113 from flowing out to the outside by electrostatic adsorption.
Next, the outer adsorption surface 33 also functions to suppress the heat transfer gas introduced into the recess 34 from the gas introduction pipe 114 from flowing out to the outside by electrostatic adsorption. An appropriate amount of heat transfer gas leaks from the outer adsorption surface 33. Then, as shown by an arrow A in FIG. 3, the leaked heat transfer gas flows from the back surface of the peripheral portion of the sample W along the outer peripheral end surface of the sample W, whereby the temperature of the peripheral portion of the sample W is increased. The sample W can be adjusted independently of the other parts.

つまり、この場合、試料Wの外周部で、試料台115の周辺部からはみ出した部分の温度を、試料Wの外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられていることになり、これが、この実施形態の特徴である。
そして、ここでは、内側吸着面32による熱伝達ガスの流出抑制の程度と、外側吸着面33による熱伝達ガスの流出抑制の程度に差を持たせるようにしており、以下、この点について、更に具体的に説明する。
That is, in this case, sample temperature control means is provided for controlling the temperature of the portion of the outer periphery of the sample W that protrudes from the periphery of the sample stage 115 independently from the temperature of the portion other than the outer periphery of the sample W. This is a feature of this embodiment.
Here, a difference is set between the degree of suppression of the heat transfer gas flow out by the inner adsorption surface 32 and the degree of heat transfer gas outflow suppression by the outer adsorption surface 33. This will be specifically described.

エッチング処理中、凹み部34内には熱伝達ガスが供給され、凹み部34内の平均圧力が一定に維持されるように、ガスの流出と流入のバランスがガス供給ユニット125により調節されている。
このとき、まず、内側吸着面32の幅は、凹み部31による内周側熱伝達ガスの導入部からの熱伝達ガスの流出又はガス導入管114以外からの熱伝達ガスの流入による圧力分布の乱れが、試料Wの表面で周方向の温度分布幅に影響を及ぼさないように充分に大きくしておく。
During the etching process, a heat transfer gas is supplied into the recess 34 and the balance between the outflow and inflow of the gas is adjusted by the gas supply unit 125 so that the average pressure in the recess 34 is maintained constant. .
At this time, first, the width of the inner adsorption surface 32 is such that the pressure distribution due to the outflow of the heat transfer gas from the introduction portion of the inner peripheral heat transfer gas by the recess 31 or the inflow of the heat transfer gas from other than the gas introduction pipe 114. The disturbance is made sufficiently large so that it does not affect the temperature distribution width in the circumferential direction on the surface of the sample W.

そこで、図示のように、外側吸着面33の幅を内側吸着面32の幅よりも小さくしておけば、外側吸着面33によるガスの密閉性は内側吸着面32よりも弱くなり、この結果、矢印Aで示した熱伝達ガスの流出(方性流出)が現れ、この結果、ガスが試料Wに接触する裏面の部分に温度勾配を与え、その上方にある試料W表面の温度分布幅の増大を引き起こすが、ここで、このときの温度分布幅の増大は、試料Wに対するガス接触面の幅、つまり凹み部34の幅と外側吸着面33の幅の和Lを狭くすることにより抑えられる。   Therefore, as shown in the figure, if the width of the outer adsorption surface 33 is made smaller than the width of the inner adsorption surface 32, the gas sealing property by the outer adsorption surface 33 becomes weaker than that of the inner adsorption surface 32. The heat transfer gas outflow (directional outflow) indicated by the arrow A appears, and as a result, a temperature gradient is given to the portion of the back surface where the gas contacts the sample W, and the temperature distribution width of the surface of the sample W above it increases. Here, the increase in the temperature distribution width at this time can be suppressed by narrowing the width L of the gas contact surface with respect to the sample W, that is, the sum L of the width of the recessed portion 34 and the width of the outer adsorption surface 33.

ここで、図5は、このときの和Lによる温度分布特性を示したもので、縦軸のMは、試料Wが凹み部34の内周端から外側吸着面33の外周端に接している部分、すなわち試料WのLで表わされている部分における表面と裏面の温度分布幅の比、つまり試料表面温度分布幅/試料裏面温度分布幅を表わす。このとき試料Wの厚さは0.5mmとする。
従って、試料Wの厚さに対して相対的に和Lを小さくしてやれば、ガスの異方性流出による温度分布幅の増大は熱拡散の効果により充分に抑制できることになり、この結果、試料台115の周辺部からはみ出した部分に充分に極限して、その温度だけを試料Wの外周部以外の部分の温度とは独立に制御できることが判り、実用的には、和Lを試料Wの厚みの8倍以下に抑えてやればよいことが判る。
Here, FIG. 5 shows the temperature distribution characteristic by the sum L at this time, and M on the vertical axis indicates that the sample W is in contact with the outer peripheral end of the outer suction surface 33 from the inner peripheral end of the recessed portion 34. The ratio of the temperature distribution width between the front surface and the back surface of the portion, that is, the portion represented by L of the sample W, that is, the sample surface temperature distribution width / the sample back surface temperature distribution width is represented. At this time, the thickness of the sample W is 0.5 mm.
Therefore, if the sum L is made relatively small with respect to the thickness of the sample W, an increase in the temperature distribution width due to the anisotropic outflow of gas can be sufficiently suppressed due to the effect of thermal diffusion. It is understood that the portion protruding from the periphery of 115 is sufficiently limited, and only the temperature can be controlled independently of the temperature of the portion other than the outer peripheral portion of the sample W. In practice, the sum L is the thickness of the sample W. It can be seen that it should be suppressed to 8 times or less.

このとき、可能な限り試料Wの最外周側に極限して冷やすという観点からすれば、外側吸着面33の幅は狭い方が良いが、しかし狭すぎれば、加工精度の問題から、外側吸着面33のガス密閉性が低下し過ぎ、ガス流量制御ユニットの最大流量でも凹み部34内の平均圧力を所定の圧力に到達させることができなかったり、真空排気装置121の性能の問題で、処理室19内に流れ込むガスの量が真空排気装置121による排気量を上回ってしまい、処理室19内部が加圧されてしまう虞があり、従って、このような問題が生じない程度に外側吸着面33幅を狭めることが望ましい。   At this time, from the viewpoint of cooling as much as possible to the outermost peripheral side of the sample W as much as possible, the width of the outer suction surface 33 should be narrow, but if it is too narrow, the outer suction surface becomes difficult due to processing accuracy. 33, the gas tightness of the gas flow control unit is too low, the average pressure in the recess 34 cannot reach the predetermined pressure even at the maximum flow rate of the gas flow rate control unit, or the performance of the vacuum evacuation device 121 is a problem. The amount of gas flowing into the chamber 19 may exceed the amount exhausted by the vacuum evacuation device 121, and the inside of the processing chamber 19 may be pressurized. Therefore, the width of the outer suction surface 33 is such that such a problem does not occur. It is desirable to narrow.

次に、図6は、上記実施形態による場合と、従来技術による場合を比較して示した図である。
ここで、まず、上側の特性(a)は、試料表面の温度分布を示したもので、このとき縦軸は温度で、横軸は中心を原点とした試料表面の位置である。
次に、下側の特性(b)は、試料表面のCD(Critical-Dimension:超微細寸法)シフト量分布を示したもので、このとき縦軸はCDシフト量で、横軸は中心を原点とした試料表面位置である。
上側の特性(a)と下側の特性(b)において、実線が上記実施形態による特性で、破線は従来技術による特性であり、従って、これらの図から、本発明の実施形態によれば、従来技術よりも試料の外周側を冷やすことができ、且つ、CDシフト量が細る領域をより外周側に寄せることができので、EEを狭めることができることが判る。
Next, FIG. 6 is a diagram showing a comparison between the case of the above embodiment and the case of the prior art.
Here, the upper characteristic (a) shows the temperature distribution on the sample surface, where the vertical axis is the temperature and the horizontal axis is the position of the sample surface with the center as the origin.
The lower characteristic (b) shows the CD (Critical-Dimension) shift amount distribution on the sample surface, where the vertical axis is the CD shift amount, and the horizontal axis is the center. The sample surface position.
In the upper characteristic (a) and the lower characteristic (b), the solid line is the characteristic according to the above embodiment, and the broken line is the characteristic according to the prior art. Therefore, from these figures, according to the embodiment of the present invention, It can be seen that the outer peripheral side of the sample can be cooled more than the prior art, and the region where the CD shift amount is narrowed can be brought closer to the outer peripheral side, so that the EE can be narrowed.

次に、本発明の他の実施形態について、図7により説明する。
ここで、この図7の実施形態が、図3で説明した実施形態と異なる点は、熱伝導ガスの導入管を試料台115の内部から外周部に移し、試料台115の上部でステージ110の外周側に備えられているフォーカスリング36を通してガス導入管71を設け、これにより試料Wの最外周部でステージ110からはみ出している部分の真下から熱伝導ガスが吹き出されるようしたところにあり、この結果、図3の実施形態における凹み部34とガス導入管114は除かれ、ガス導入管71には、図2に示したガス供給ユニット125のユニットaから熱伝導ガスが供給されることになる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, the embodiment of FIG. 7 differs from the embodiment described in FIG. 3 in that the heat transfer gas introduction pipe is moved from the inside of the sample stage 115 to the outer periphery, and the stage 110 is placed above the sample stage 115. A gas introduction pipe 71 is provided through a focus ring 36 provided on the outer peripheral side, whereby the heat conduction gas is blown out from directly below a portion protruding from the stage 110 at the outermost peripheral portion of the sample W. As a result, the recess 34 and the gas introduction pipe 114 in the embodiment of FIG. 3 are removed, and the heat introduction gas is supplied to the gas introduction pipe 71 from the unit a of the gas supply unit 125 shown in FIG. Become.

従って、この図7の実施形態においては、熱伝導ガスが試料Wの最外周部に直接、吹き付けられ、これにより試料Wの最外周が冷却されることになるが、このときフォーカスリング36は、エッチング処理時、プラズマからの入熱により加熱されている。
そこで、この実施形態では、ガス導入管71がフォーカスリング36内を通っている部分に断熱材72を施し、この部分が断熱材72により覆われ、フォーカスリング36の熱が熱伝導ガスに伝わらないようにしている。
このときガス導入管71から吹き出されるガスの温度は、試料台115内の温度にも依存する。そこで、熱交換装置122により試料台115の温度を制御し、ガス供給ユニット125のユニットaによる熱伝導ガスの流量を制御することにより試料Wの最外周部分の温度を調整する。
Therefore, in the embodiment of FIG. 7, the heat conduction gas is sprayed directly on the outermost periphery of the sample W, thereby cooling the outermost periphery of the sample W. At this time, the focus ring 36 is During the etching process, it is heated by heat input from plasma.
Therefore, in this embodiment, a heat insulating material 72 is applied to a portion where the gas introduction pipe 71 passes through the focus ring 36, and this portion is covered with the heat insulating material 72, so that the heat of the focus ring 36 is not transmitted to the heat conduction gas. I am doing so.
At this time, the temperature of the gas blown out from the gas introduction pipe 71 also depends on the temperature in the sample stage 115. Accordingly, the temperature of the sample stage 115 is controlled by the heat exchange device 122, and the temperature of the outermost peripheral portion of the sample W is adjusted by controlling the flow rate of the heat conduction gas by the unit a of the gas supply unit 125.

この図7の実施形態においても、ガス導入管71は等間隔で複数本配置する方が、熱伝導ガスの総流量の節約に繋がる。
また、この図7の実施形態においても、試料Wの最外周部分で熱伝導ガスが吹き付けられる部分の幅を調整することにより、最外周部分の温度分布幅の広がりが制御でき、このときも上記した幅を試料Wの厚みの8倍の長さ以下であれば、充分に抑えられる。
Also in the embodiment of FIG. 7, arranging a plurality of gas introduction pipes 71 at equal intervals leads to saving of the total flow rate of the heat conduction gas.
In the embodiment of FIG. 7 as well, by adjusting the width of the portion to which the heat conduction gas is sprayed at the outermost peripheral portion of the sample W, the spread of the temperature distribution width at the outermost peripheral portion can be controlled. If the obtained width is 8 times or less the thickness of the sample W, it can be sufficiently suppressed.

本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態における熱伝達ガスの供給手段を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the supply means of the heat transfer gas in one Embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 本発明の一実施形態における試料台の詳細説明図である。It is detailed explanatory drawing of the sample stand in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における試料台の拡大図である。It is an enlarged view of the sample stand in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における試料に対するガス接触面の幅の和Lによる温度分布特性図である。It is a temperature distribution characteristic view by the sum L of the width | variety of the gas contact surface with respect to the sample in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による試料最外周の温度分布とCDシフト量分布を従来技術と比較して示した特性図である。It is the characteristic view which showed the temperature distribution and CD shift amount distribution of the sample outermost periphery by one Embodiment of this invention compared with the prior art. 本発明の他の一実施形態における試料台の詳細説明図である。It is detailed explanatory drawing of the sample stand in other one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11:真空容器
12:導波管
13:マグネトロン
14:ソレノイドコイル
15:窓部材
16:アンテナ
17:処理ガス導入口
18:シャワープレート
19:処理室
21:圧力計
22:圧力計
23:バルブ
24:バルブ
25:MFC
26:MFC
27:バルブ
28:真空ポンプ
31:凹み部
32:凸部(内側吸着面)
33:凸部(外側吸着面)
34:凹み部
35:誘電体膜
36:フォーカスリング
71:ガス導入管
72:断熱材
110:ステージ
111:ゲート
112:ロボットアーム
113:ガス導入管
114:ガス導入管
115:試料台
116:ゲートバルブ
117:シリンダー
118:脚
119:ベッド部
120:開口
121:真空排気装置
122:熱交換装置
123:高周波電源
124:直流電源
125:ガス供給ユニット
11: Vacuum container 12: Waveguide 13: Magnetron 14: Solenoid coil 15: Window member 16: Antenna 17: Processing gas inlet 18: Shower plate 19: Processing chamber 21: Pressure gauge 22: Pressure gauge 23: Valve 24: Valve 25: MFC
26: MFC
27: Valve 28: Vacuum pump 31: Recess 32: Convex (inner suction surface)
33: Convex part (outer suction surface)
34: Depression 35: Dielectric film 36: Focus ring 71: Gas introduction pipe 72: Heat insulating material 110: Stage 111: Gate 112: Robot arm 113: Gas introduction pipe 114: Gas introduction pipe 115: Sample stage 116: Gate valve 117: Cylinder 118: Leg 119: Bed part 120: Opening 121: Vacuum exhaust device 122: Heat exchange device 123: High frequency power supply 124: DC power supply 125: Gas supply unit

Claims (8)

上面に静電吸着用の誘電体膜が設けられ内部に冷媒の流通路が形成されている試料台を処理室内に配置し、前記処理室内の前記試料台の上方にプラズマを形成し、前記誘電体膜上に載置した試料を処理するプラズマ処理装置において、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分の温度を、当該試料の外周部以外の部分の温度とは独立に制御する試料温度制御手段が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
A sample stage having a dielectric film for electrostatic adsorption provided on the upper surface and having a coolant flow passage formed therein is disposed in the processing chamber, and plasma is formed above the sample stage in the processing chamber to form the dielectric. In a plasma processing apparatus for processing a sample placed on a body membrane,
When the sample is placed on the dielectric film, the temperature of the outer peripheral portion of the sample that protrudes from the peripheral portion of the sample stage is controlled independently of the temperature of the portion other than the outer peripheral portion of the sample. A plasma processing apparatus, characterized in that a sample temperature control means is provided.
請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料温度制御手段が、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第1の凹み部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記円形領域の外周側に環状の領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された第2の凹み部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第1と前記第2の凹み部の間に位置し、前記試料の裏面に当接してこれら第1と第2の凹み部の間をシールするようにして前記誘電体膜に形成された第1の環状の凸部と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、前記第2の凹み部の外周側で当該第2の凹み部と前記処理室内との間を区画する第2の環状凸部と、
前記第1の凹み部に熱伝達ガスを供給する第1の管路と、
前記第2の凹み部に熱伝達ガスを供給する第2の管路とで構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The sample temperature control means comprises:
When the sample is placed on the dielectric film, a first recess formed in the dielectric film so that a circular region is defined in the center of the back surface of the sample;
When the sample is placed on the dielectric film, a second recess formed in the dielectric film so that an annular region is defined on the outer peripheral side of the circular region;
When the sample is placed on the dielectric film, the sample is positioned between the first and second recesses, and is in contact with the back surface of the sample between the first and second recesses. A first annular protrusion formed on the dielectric film so as to seal;
When the sample is placed on the dielectric film, a second annular convex portion that partitions the second concave portion and the processing chamber on the outer peripheral side of the second concave portion;
A first conduit for supplying a heat transfer gas to the first recess;
A plasma processing apparatus comprising: a second pipe for supplying a heat transfer gas to the second recess.
請求項2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第1の凸部の外周端と前記第2の凸部の外周端までの距離が、前記試料の厚さの8倍以下であることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 2,
The plasma processing apparatus, wherein a distance between an outer peripheral end of the first convex portion and an outer peripheral end of the second convex portion is not more than eight times the thickness of the sample.
請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第2の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量が、前記第1の凹み部に供給される熱伝達ガスの流量よりも多くされていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the flow rate of the heat transfer gas supplied to the second recess is greater than the flow rate of the heat transfer gas supplied to the first recess.
請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第2の管路が、前記第2の凹み部の円周方向に略均等の間隔で配置された複数本の管路であることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the second pipeline is a plurality of pipelines arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the second recess.
請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記試料温度制御手段が、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の裏面の中央部に円形領域が区画されるようにして前記誘電体膜に形成された凹み部と、
前記凹み部に熱伝達ガスを供給する第1の管路と、
前記誘電体膜に前記試料が載置されたとき、当該試料の外周部で、前記試料台の周辺部からはみ出した部分に直接熱伝達ガスを供給する第2の管路とで構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The sample temperature control means comprises:
When the sample is placed on the dielectric film, a recess formed in the dielectric film so that a circular region is defined at the center of the back surface of the sample,
A first pipe for supplying a heat transfer gas to the recess;
When the sample is placed on the dielectric film, the outer peripheral portion of the sample is configured with a second pipe that supplies heat transfer gas directly to a portion protruding from the peripheral portion of the sample stage. A plasma processing apparatus.
請求項6に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第2の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 6,
The plasma processing apparatus, wherein the second pipe passage passes through the focus ring for protecting the dielectric film.
請求項7に記載のプラズマ処理装置であって、
前記第2の管路が前記誘電体膜保護用のフォーカスリングの中を通っている部分に断熱材が備えられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 7,
A plasma processing apparatus, wherein a heat insulating material is provided in a portion where the second conduit passes through the focus ring for protecting the dielectric film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016184645A (en) * 2015-03-26 2016-10-20 住友大阪セメント株式会社 Electrostatic chuck device

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