JP2010080990A - Insulation film etching apparatus - Google Patents

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Yasumi Sago
康実 佐護
Yoneichi Ogawara
米一 小河原
Masanori Miyamae
昌典 宮前
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an insulation film etching apparatus that effectively prevents particles from depositing onto a substrate and is excellent in performance. <P>SOLUTION: The substrate 9 is held on a substrate holder 2 in a process chamber 1, and gas for etching is introduced by a gas introduction system 3. Plasma is formed in a plasma formation means 4 by a means, and the insulation film on the surface of the substrate 9 is etched by action of active species and ions in the plasma. A control unit 8 introduces gas for cleaning by the gas introduction system 3 after completion of etching, forms plasma by the means 4 for plasma formation, and removes a film deposited on an exposure surface in the process chamber 1 by the action of plasma. A cooling trap 12 provided at a portion lower than a substrate holding surface is cooled forcedly, and a gas molecular having sedimentation is captured to deposit a number of films. The cooling trap 12 is replaceable. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本願の発明は、基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置に関する。   The present invention relates to an insulating film etching apparatus for etching an insulating film on a surface of a substrate.

基板に対する表面処理は、LSI(大規模集積回路)やLCD(液晶ディスプレイ)のような電子デバイスの製造プロセスにおいて盛んに行われている。このうち、基板の表面の絶縁膜をエッチングするプロセスは、微細回路を形成する際の主要なプロセスの一つとなっている。例えば、表面がシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜で覆われたシリコン基板上にフォトリソグラフィによってレジストパターンを形成し、これをマスクにしてレジストパターンに沿った形状で絶縁膜のエッチングが行われる。そして、エッチングした部分にタングステンやアルミニウム等を埋め込んで微細な配線が形成される。   Surface treatments for substrates are actively performed in the manufacturing process of electronic devices such as LSI (Large Scale Integrated Circuit) and LCD (Liquid Crystal Display). Among these, the process of etching the insulating film on the surface of the substrate is one of the main processes when forming a fine circuit. For example, a resist pattern is formed by photolithography on a silicon substrate whose surface is covered with an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, and the insulating film is etched in a shape along the resist pattern using this as a mask. Is called. Then, fine wiring is formed by filling tungsten or aluminum into the etched portion.

絶縁膜エッチング装置は、プラズマを用いたドライエッチングを行うものが主流となっている。具体的には、プロセスチャンバー内にガスを導入し、高周波放電によりプラズマを形成する。導入されるガスは、CHFのような反応性ガスであり、反応性ガスのプラズマ中で生成される活性種の作用とイオンの作用によりエッチング(反応性イオンエッチング,RIE)が行われる。 Insulating film etching apparatuses mainly perform dry etching using plasma. Specifically, a gas is introduced into the process chamber, and plasma is formed by high frequency discharge. The introduced gas is a reactive gas such as CHF 3 , and etching (reactive ion etching, RIE) is performed by the action of active species generated in the reactive gas plasma and the action of ions.

特開2000−195830号公報JP 2000-195830 A 特開2000−150487号公報JP 2000-150487 A 特開2001−267297号公報JP 2001-267297 A 特開平11−150100号公報JP-A-11-150100 特開平8−022980号公報Japanese Patent Laid-Open No. 8-022980

製品である電子デバイスの高機能化、高集積度化、性能の更なる向上等を背景として、絶縁膜エッチング装置への要求もますます厳しくなってきている。特に、プロセスチャンバー内の雰囲気の清浄度に関する要求は、回路の微細化を背景としてますます厳しくなってきている。この点で、絶縁膜エッチング装置で問題となるのは、エッチングに使用したガスによるプロセスチャンバー内の膜堆積である。以下、この点について、シリコン酸化膜のエッチングを例にして説明する。   With the background of higher functionality, higher integration, and further improvement in performance of electronic devices, which are products, demands for insulating film etching apparatuses are becoming increasingly severe. In particular, the requirements regarding the cleanliness of the atmosphere in the process chamber are becoming more and more strict against the background of circuit miniaturization. In this respect, a problem in the insulating film etching apparatus is film deposition in the process chamber by the gas used for etching. Hereinafter, this point will be described by taking etching of a silicon oxide film as an example.

シリコン酸化膜をエッチングする場合、CHFのようなフッ化炭化水素系ガス(フロンガス)のプラズマを形成して行う。フッ化炭化水素系ガスのプラズマ中で遊離したフッ素は、シリコンと反応して揮発性のSiFを生成する。また、プラズマ中で遊離した水素や炭素は、酸素と反応して水蒸気や炭酸ガスのような揮発物を生成する。このように、シリコン酸化膜を反応によって揮発物に変換することでエッチングが行われる。
しかしながら、フッ化炭化水素系ガスを用いたエッチングでは、未反応ガスや未分解ガスの影響などにより、エッチングの過程でプロセスチャンバー内の露出面に炭素系の薄膜が堆積し易い。膜堆積は、エッチング終了後に残留ガスによって生じる場合もある。尚、堆積膜は、フッ素、炭素、水素等の材料から成る重合物の膜である。
When the silicon oxide film is etched, plasma of a fluorinated hydrocarbon gas (CFC gas) such as CHF 3 is formed. Fluorine liberated in the plasma of the fluorinated hydrocarbon gas reacts with silicon to generate volatile SiF 4 . In addition, hydrogen and carbon liberated in the plasma react with oxygen to generate volatiles such as water vapor and carbon dioxide. In this way, etching is performed by converting the silicon oxide film into volatiles by reaction.
However, in etching using a fluorinated hydrocarbon-based gas, a carbon-based thin film tends to be deposited on the exposed surface in the process chamber during the etching due to the influence of unreacted gas and undecomposed gas. Film deposition may be caused by residual gas after etching is completed. The deposited film is a polymer film made of a material such as fluorine, carbon, or hydrogen.

このようにプロセスチャンバー1内の露出面に堆積した膜は、内部応力や自重により剥離することがある。堆積膜が剥離すると、ある程度の大きさの微粒子(以下、パーティクル)が放出される。このパーティクルが基板の表面に付着すると、エッチング形状の異常の他、回路の断線や短絡のような重大な欠陥を招く恐れがある。また、剥離した堆積膜が基板ホルダーの基板保持面上に付着すると、次のエッチングの際、基板と基板保持面との接触性を低下させる問題が生ずる。基板と基板保持面との接触性が低下すると、エッチング中の基板の温度が不安定になったり不均一になったりすることがあり、エッチング特性を悪くする恐れもある。   Thus, the film deposited on the exposed surface in the process chamber 1 may be peeled off due to internal stress or its own weight. When the deposited film peels off, fine particles (hereinafter referred to as particles) having a certain size are released. If these particles adhere to the surface of the substrate, in addition to abnormal etching shapes, there is a risk of causing serious defects such as circuit disconnection or short circuit. Further, when the peeled deposited film adheres to the substrate holding surface of the substrate holder, there arises a problem that the contact property between the substrate and the substrate holding surface is lowered in the next etching. If the contact between the substrate and the substrate holding surface is lowered, the temperature of the substrate during etching may become unstable or non-uniform, and the etching characteristics may be deteriorated.

特に、最近では、製品の微細化や高機能化を背景として、種々の作用のあるガスを添加して用いることがあり、添加ガスの影響で膜堆積が助長される傾向がある。その一方で、エッチング処理に影響を与えるパーティクルの放出量は極力少なくすることが求められており、ある意味では相反する厳しい要請が絶縁膜エッチング装置に課せられている。
本願の発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、基板へのパーティクルの付着を効果的に防止した優れた性能の絶縁膜エッチング装置を提供する技術的意義がある。
In particular, recently, there are cases where gases having various actions are added and used against the background of miniaturization and high functionality of products, and film deposition tends to be facilitated by the influence of the additive gas. On the other hand, it is required to reduce the amount of particles that affect the etching process as much as possible. In a sense, there are strict demands on the insulating film etching apparatus that conflict with each other.
The invention of the present application has been made in order to solve such problems, and has technical significance to provide an insulating film etching apparatus with excellent performance that effectively prevents adhesion of particles to a substrate.

上記課題を解決するため、本願の請求項1記載の発明は、排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーに保持された基板の表面より下方の位置を占めるようにして、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられており、前記基板ホルダーは上面において前記基板を保持するものであり、前記冷却トラップは、前記基板ホルダーの側面に取り付けられており、前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、さらに、前記基板ホルダーには、基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続され、このバイアス用電源を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記エッチング処理の際にはこのバイアス用電源を動作させるとともに前記クリーニングの際には前記エッチングの際よりも小さい自己バイアス電圧になるように動作させる制御を行うものであるという構成を有する。   In order to solve the above-mentioned problems, an invention according to claim 1 of the present application includes a process chamber having an exhaust system and performing an etching process therein, a substrate holder for holding the substrate at a predetermined position in the process chamber, and an etching action. Gas introduction system for introducing a certain gas into the process chamber, plasma forming means for forming plasma of the introduced gas, untreated substrates are loaded into the process chamber, and processed substrates are unloaded from the process chamber An insulating film etching apparatus that etches an insulating film on the surface of a substrate by the action of species generated in plasma, the substrate being held in the substrate holder in the process chamber A cooling trap for forced cooling is provided so as to occupy a position below the surface. The cooling trap collects gas molecules having a deposition action and deposits more films than other places, and is attached so as to be replaceable. The substrate holds the substrate, the cooling trap is attached to a side surface of the substrate holder, and the plasma forming means includes a counter electrode provided to face the substrate holder, and a counter electrode. A high-frequency power source for plasma formation that applies a high-frequency voltage; and further, ions are extracted from the plasma and made incident on the substrate holder by a self-bias voltage formed by applying the high-frequency voltage to the substrate holder. A bias power supply is connected, and a control unit for controlling the bias power supply is provided. Is the time of packaging processes with operating the bias power supply during the cleaning has a configuration that performs control to operate so that the small self-bias voltage than during the etching.

以下に説明する通り、本願の請求項1記載の発明によれば、堆積作用のあるガス分子を冷却トラップが捕集するので、問題となる箇所への膜の堆積量が相対的に少なくなる。
また、上記効果に加え、クリーニングの際にバイアス用電源を停止させて基板に浮遊電位を与える制御が行われるので、基板ホルダーを損傷させることなくクリーニングが行われる。
As described below, according to the invention described in claim 1 of the present application, since the cooling trap collects gas molecules having a depositing action, the deposition amount of the film at a problematic location is relatively reduced.
Further, in addition to the above effects, control is performed to stop the bias power supply and apply a floating potential to the substrate during cleaning, so that cleaning is performed without damaging the substrate holder.

本願発明の実施形態の絶縁膜エッチング装置の主要部の構成を示した正面断面概略図である。It is the front sectional schematic diagram showing the composition of the principal part of the insulating film etching device of the embodiment of the present invention. 図1に示す装置の全体を概略的に示した平面図である。It is the top view which showed schematically the whole apparatus shown in FIG. 制御部8が備えたシーケンス制御プログラムの概略を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing an outline of a sequence control program provided in the control unit 8. プラズマ密度の分布の調整について確認した実験の結果について示した図である。It is the figure shown about the result of the experiment confirmed about adjustment of distribution of plasma density.

本願発明の実施の形態(以下、実施形態)について説明する。
図1は、本願発明の実施形態の絶縁膜エッチング装置の主要部の構成を示した正面断面概略図である。図1に示す装置は、排気系11を備えて内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバー1と、プロセスチャンバー1内の所定位置に基板9を保持する基板ホルダー2と、プロセスチャンバー1内にエッチング作用のあるガスを導入するガス導入系3と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段4と、未処理の基板9をプロセスチャンバー1内に搬入するとともに処理済みの基板9をプロセスチャンバー1から搬出する搬送系とを備えている。
Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described.
FIG. 1 is a schematic front sectional view showing a configuration of a main part of an insulating film etching apparatus according to an embodiment of the present invention. The apparatus shown in FIG. 1 includes a process chamber 1 having an exhaust system 11 in which etching is performed, a substrate holder 2 that holds a substrate 9 at a predetermined position in the process chamber 1, and an etching action in the process chamber 1. A gas introduction system 3 for introducing a certain gas, plasma forming means 4 for forming plasma of the introduced gas, and an untreated substrate 9 are carried into the process chamber 1 and the treated substrate 9 is loaded into the process chamber 1. And a transport system for unloading.

プロセスチャンバー1は、気密な真空容器である。プロセスチャンバー1は、ステンレス等の金属で形成されており、電気的には接地されている。排気系11は、ドライポンプ等の真空ポンプ111及び排気速度調整器112を備えており、プロセスチャンバー1内を10−3Pa〜10Pa程度の真空圧力に維持することが可能になっている。
基板ホルダー2は、主ホルダー部21と、主ホルダー部21に接して設けられた基板保持ブロック22とから構成されている。主ホルダー部21は、アルミニウム又はステンレス等の金属で形成されている。基板保持ブロック22は、アルミナ等の誘電体で形成されており、その上面が基板保持面になっている。
基板ホルダー2には、基板9を静電気によって吸着させる基板吸着機構28が設けられている。基板吸着機構28は、基板保持ブロック22の内部に設けられた基板吸着電極282と、基板吸着電極282に所定の負の直流電圧を印加する基板吸着電源281とから構成されている。
基板ホルダー2には、内部を貫き基板保持ブロック22に通じるように絶縁管284が設けられている。絶縁管284の内部には、導入部材283が挿通されており、一端が基板吸着電極282に接続されている。導入部材283の他端は、基板吸着電源281に接続されている。尚、基板吸着電極282が無く、主ホルダー21全体が静電吸着電極として用いられる場合もある。
The process chamber 1 is an airtight vacuum vessel. The process chamber 1 is made of a metal such as stainless steel and is electrically grounded. The exhaust system 11 includes a vacuum pump 111 such as a dry pump and an exhaust speed adjuster 112, and the inside of the process chamber 1 can be maintained at a vacuum pressure of about 10 −3 Pa to 10 Pa.
The substrate holder 2 includes a main holder portion 21 and a substrate holding block 22 provided in contact with the main holder portion 21. The main holder portion 21 is made of a metal such as aluminum or stainless steel. The substrate holding block 22 is made of a dielectric material such as alumina, and its upper surface is a substrate holding surface.
The substrate holder 2 is provided with a substrate adsorption mechanism 28 that adsorbs the substrate 9 by static electricity. The substrate suction mechanism 28 includes a substrate suction electrode 282 provided inside the substrate holding block 22 and a substrate suction power source 281 that applies a predetermined negative DC voltage to the substrate suction electrode 282.
An insulating tube 284 is provided in the substrate holder 2 so as to penetrate the inside and communicate with the substrate holding block 22. An introduction member 283 is inserted inside the insulating tube 284, and one end is connected to the substrate adsorption electrode 282. The other end of the introduction member 283 is connected to the substrate suction power source 281. In some cases, there is no substrate adsorption electrode 282, and the entire main holder 21 is used as an electrostatic adsorption electrode.

基板保持ブロック22は、全体としては凸状の断面形状となっており、周状に段差が形成されている。基板保持面は、突出部分の表面である。基板保持ブロック22の周辺部分の段差に載るようにして補正リング25が設けられている。補正リング25は、単結晶シリコン等の基板9と同じ材料で形成されている。
エッチングの際のエッチング用ガスの消費と反応生成物の発生については、基板9の外側部分は、基板9の中央部分とは異なる。このため、プラズマの成分も、基板9の中央部分を臨む領域と、基板9の外側部分を臨む領域では異なる。この影響で、基板9の表面のうち周辺部ではエッチング特性が変化してしまうことがある。このような周辺部におけるエッチング特性のバラツキを補正する目的で、補正リング25が設けられている。
また、補正リング25は、基板9と同様にホルダー冷却機構27により冷却され、基板9と同じ温度になるよう温度制御される。この結果、補正リング25は、基板9の端面からの熱放散に見合うだけの熱を基板9に与えることになり、基板9の周辺部の温度低下を抑制する。温度にバラツキがあれば、反応生成物の発生等にもバラツキが生じ、同様にエッチング特性が不均一になるが、補正リング25によりこれも防止されている。
The substrate holding block 22 has a convex cross-sectional shape as a whole, and a step is formed in a circumferential shape. The substrate holding surface is the surface of the protruding portion. A correction ring 25 is provided so as to be placed on a step in the peripheral portion of the substrate holding block 22. The correction ring 25 is made of the same material as the substrate 9 such as single crystal silicon.
Regarding the consumption of the etching gas and the generation of reaction products during the etching, the outer portion of the substrate 9 is different from the central portion of the substrate 9. For this reason, the plasma component also differs between the region facing the central portion of the substrate 9 and the region facing the outer portion of the substrate 9. As a result, the etching characteristics may change in the peripheral portion of the surface of the substrate 9. A correction ring 25 is provided for the purpose of correcting such variations in etching characteristics in the peripheral portion.
The correction ring 25 is cooled by the holder cooling mechanism 27 in the same manner as the substrate 9, and the temperature is controlled so as to be the same temperature as the substrate 9. As a result, the correction ring 25 gives heat to the substrate 9 that is commensurate with the heat dissipation from the end face of the substrate 9, and suppresses a temperature drop in the peripheral portion of the substrate 9. If the temperature varies, the generation of reaction products also varies, and the etching characteristics become non-uniform as well, but this is also prevented by the correction ring 25.

尚、基板ホルダー2は、基板保持面と基板9との間の隙間に熱伝達用ガスを導入する不図示の熱伝達用ガス導入系を備えている。熱伝達用ガスとしては、通常、ヘリウムが使用される。
基板ホルダー2は、絶縁ブロック26を介してプロセスチャンバー1に取り付けされている。絶縁ブロック26は、アルミナ等の絶縁材で形成されており、主ホルダー部21とプロセスチャンバー1とを絶縁するとともに、主ホルダー部21をプラズマから保護するようになっている。尚、プロセスチャンバー1内に真空リークが生じないようにするため、基板ホルダー2と絶縁ブロック26との間及びプロセスチャンバー1と絶縁ブロック26との間に不図示のOリング等の封止部材が設けられている。
The substrate holder 2 includes a heat transfer gas introduction system (not shown) that introduces a heat transfer gas into the gap between the substrate holding surface and the substrate 9. Normally, helium is used as the heat transfer gas.
The substrate holder 2 is attached to the process chamber 1 via an insulating block 26. The insulating block 26 is formed of an insulating material such as alumina, and insulates the main holder portion 21 from the process chamber 1 and protects the main holder portion 21 from plasma. In order to prevent a vacuum leak from occurring in the process chamber 1, sealing members such as an O-ring (not shown) are provided between the substrate holder 2 and the insulating block 26 and between the process chamber 1 and the insulating block 26. Is provided.

また、基板ホルダー2には、冷却機構27が設けられている。この冷却機構(以下、ホルダー冷却機構)27は、主ホルダー部21内に設けられた空洞に冷媒を流通させる機構となっている。ホルダー冷却機構27は、主ホルダー21内の空洞に冷媒を供給する冷媒供給管271と、空洞から冷媒を排出する冷媒排出管272と、冷媒の供給及び排出のためのポンプ又はサーキュレータ273等から構成されている。冷媒としては、例えば20〜80℃程度の3M社製のフロリナート(商品名)が使用され、エッチング処理中に基板ホルダー2を全体に同程度の温度に冷却するよう構成されている。これにより、基板9は、エッチング中、70〜130℃程度に冷却される。   The substrate holder 2 is provided with a cooling mechanism 27. The cooling mechanism (hereinafter referred to as “holder cooling mechanism”) 27 is a mechanism for circulating a refrigerant in a cavity provided in the main holder portion 21. The holder cooling mechanism 27 includes a refrigerant supply pipe 271 that supplies a refrigerant to a cavity in the main holder 21, a refrigerant discharge pipe 272 that discharges the refrigerant from the cavity, a pump or circulator 273 for supplying and discharging the refrigerant, and the like. Has been. As the coolant, for example, Fluorinert (trade name) manufactured by 3M Company having a temperature of about 20 to 80 ° C. is used, and the substrate holder 2 is entirely cooled to the same temperature during the etching process. Thereby, the board | substrate 9 is cooled to about 70-130 degreeC during an etching.

ガス導入系3が導入するエッチング作用のあるガス(以下、エッチング用ガス)は、C、CF又はCHFを等のフッ化炭化水素系ガスである。また、アルゴンや酸素等が使用されることもある。ガス導入系3は、エッチング用ガスを溜めた不図示のガスボンベと、ガスボンベとプロセスチャンバー1とを繋ぐ配管31と、配管31上に設けられたバルブ32や流量調整器33等から構成されている。 The gas having an etching action (hereinafter referred to as an etching gas) introduced by the gas introduction system 3 is a fluorinated hydrocarbon gas such as C 4 F 8 , CF 4, or CHF 3 . Moreover, argon, oxygen, etc. may be used. The gas introduction system 3 includes a gas cylinder (not shown) that stores an etching gas, a pipe 31 that connects the gas cylinder and the process chamber 1, a valve 32 and a flow rate regulator 33 that are provided on the pipe 31. .

プラズマ形成手段4は、導入されたエッチング用ガスに高周波放電を生じさせてプラズマを形成するようになっている。プラズマ形成手段4は、基板ホルダー2に対向するようにして設けられた対向電極41と、対向電極41に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源42とから主に構成されている。
対向電極41と基板ホルダー2とは、いわゆる平行平板電極を構成するものである。対向電極41と基板ホルダー2との間の放電空間は、プラズマ形成用高周波電源42による高周波回路を容量的に結合するものである。つまり、プラズマ形成手段4は、容量結合性プラズマを形成するものである。
The plasma forming means 4 generates plasma by generating high frequency discharge in the introduced etching gas. The plasma forming means 4 is mainly composed of a counter electrode 41 provided so as to face the substrate holder 2 and a plasma forming high frequency power source 42 for applying a high frequency voltage to the counter electrode 41.
The counter electrode 41 and the substrate holder 2 constitute a so-called parallel plate electrode. The discharge space between the counter electrode 41 and the substrate holder 2 capacitively couples a high-frequency circuit by the plasma-forming high-frequency power source 42. That is, the plasma forming means 4 forms capacitively coupled plasma.

対向電極41は、絶縁ブロック44を介してプロセスチャンバー1の上部器壁に気密に嵌め込まれている。対向電極41は、ガス導入系3によるガスの導入経路にも兼用されている。即ち、図1に示すように、対向電極41の前面には、前面板411が固定されている。前面板411は、中空の断面形状となっており、基板ホルダー2に対向する面には、多数のガス吹き出し孔が形成されている。ガス導入系3は、前面板411内にガスを一旦溜めた後、各吹き出し孔から吹き出させるようになっている。
プラズマ形成用高周波電源42は、周波数10MHz〜600MHz程度、出力0〜5000W程度のものが使用されている。対向電極41とプラズマ形成用高周波電源42との間には、整合器421が設けられている。
The counter electrode 41 is fitted in an upper wall of the process chamber 1 through an insulating block 44 in an airtight manner. The counter electrode 41 is also used as a gas introduction path by the gas introduction system 3. That is, as shown in FIG. 1, a front plate 411 is fixed to the front surface of the counter electrode 41. The front plate 411 has a hollow cross-sectional shape, and a large number of gas blowing holes are formed on the surface facing the substrate holder 2. The gas introduction system 3 is configured to temporarily store gas in the front plate 411 and then blow it out from each blowing hole.
As the plasma forming high-frequency power source 42, one having a frequency of about 10 MHz to 600 MHz and an output of about 0 to 5000 W is used. A matching unit 421 is provided between the counter electrode 41 and the plasma forming high frequency power source 42.

また、対向電極41にも、冷却機構43が設けられている。この冷却機構(以下、電極冷却機構)43は、対向電極41内に設けられた空洞に冷媒を流通させる機構となっている。電極冷却機構43は、対向電極41内の空洞に冷媒を供給する冷媒供給管431と、空洞から冷媒を排出する冷媒排出管432と、冷媒の供給及び排出のためのポンプ又はサーキュレータ433等から構成されている。冷媒としては、同様に20〜80度程度のフロリナートが使用され、エッチング処理中に対向電極41は90〜150度程度に冷却される。   The counter electrode 41 is also provided with a cooling mechanism 43. The cooling mechanism (hereinafter referred to as an electrode cooling mechanism) 43 is a mechanism for circulating a refrigerant in a cavity provided in the counter electrode 41. The electrode cooling mechanism 43 includes a refrigerant supply pipe 431 that supplies a refrigerant to the cavity in the counter electrode 41, a refrigerant discharge pipe 432 that discharges the refrigerant from the cavity, a pump or circulator 433 for supplying and discharging the refrigerant, and the like. Has been. Similarly, a fluorinate of about 20 to 80 degrees is used as the coolant, and the counter electrode 41 is cooled to about 90 to 150 degrees during the etching process.

また、本実施形態では、基板ホルダー2に高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して基板の表面に入射させるバイアス用電源6が接続されている。バイアス用電源6は、プラズマ形成用高周波電源42とは別の高周波電源である。バイアス用電源6は、周波数400kHz〜13.56MHz、出力0〜5000W程度である。また、基板ホルダー2とバイアス用電源6との間には可変キャパシタ61が設けられている。尚、バイアス用電源6と基板ホルダー2との間には不図示の整合器が設けられており、可変キャパシタ61は整合器の一部の場合もある。   In the present embodiment, a bias power source 6 is connected to extract ions from the plasma and make them incident on the surface of the substrate by a self-bias voltage formed by applying a high frequency voltage to the substrate holder 2. The bias power source 6 is a high frequency power source different from the plasma forming high frequency power source 42. The bias power source 6 has a frequency of 400 kHz to 13.56 MHz and an output of about 0 to 5000 W. A variable capacitor 61 is provided between the substrate holder 2 and the bias power source 6. A matching unit (not shown) is provided between the bias power source 6 and the substrate holder 2, and the variable capacitor 61 may be a part of the matching unit.

プロセスチャンバー1内にプラズマが形成されている状態で、キャパシタンスを介して基板9に高周波電圧を印加すると、プラズマと高周波電界の相互作用により、基板9の表面の電位は、高周波に負の直流電圧を重畳した変化となる。この負の直流分の電圧が自己バイアス電圧である。自己バイアス電圧により、プラズマから基板9に向かう電界が形成され、この電界によりプラズマ中のイオンが引き出されて基板9に効率よく入射する。   When a high frequency voltage is applied to the substrate 9 through a capacitance in a state where plasma is formed in the process chamber 1, the potential of the surface of the substrate 9 is negative DC voltage with respect to the high frequency due to the interaction between the plasma and the high frequency electric field. It becomes the change which superimposed. This negative DC component voltage is the self-bias voltage. An electric field from the plasma toward the substrate 9 is formed by the self-bias voltage, and ions in the plasma are extracted by this electric field and efficiently enter the substrate 9.

図2は、図1に示す装置の全体を概略的に示した平面図である。図2に示すように、この装置では、中央に搬送チャンバー50が設けられ、その周囲にプロセスチャンバー1やロードロックチャンバー7が設けられている。各チャンバーの境界部分には、ゲートバルブ10が設けられている。尚、図2には複数のプロセスチャンバー1が示されているが、同様のエッチング処理を行うものである場合もあるし、エッチング処理の前工程又は後工程の処理を行うものである場合もある。   FIG. 2 is a plan view schematically showing the entire apparatus shown in FIG. As shown in FIG. 2, in this apparatus, a transfer chamber 50 is provided at the center, and a process chamber 1 and a load lock chamber 7 are provided around the transfer chamber 50. A gate valve 10 is provided at the boundary between the chambers. Although a plurality of process chambers 1 are shown in FIG. 2, there may be a case where the same etching process is performed, and a case where the process before or after the etching process is performed. .

搬送系としては、本実施形態では、多関節アーム型のロボット51が使用されている。ロボット(以下、搬送ロボット)51は、アームの先端に基板9を保持し、アームの伸縮運動、垂直な軸の周りの回転運動、アームの昇降運動を行って基板9を任意の位置に搬送するようになっている。
搬送ロボット51は、中央の搬送チャンバー50内に設けられている。未処理の基板9は、大気側からロードロックチャンバー7に搬入される。搬送ロボット51は、ロードロックチャンバー7から基板9を取り出し、プロセスチャンバー1内に搬入し、基板ホルダー2上に載置する。エッチング処理後、搬送ロボット51は、基板9を基板ホルダー2から取り去り、ロードロックチャンバー7に戻すようになっている。
尚、ロードロックチャンバー7の外側(大気側)には、オートローダ52が設けられている。オートローダ52は、大気側に配置されたカセット53から未処理の基板9をロードロックチャンバー7に搬入するとともに、処理済みの基板9をロードロックチャンバー7から大気側のカセット53に搬出する。
As the transport system, an articulated arm type robot 51 is used in this embodiment. A robot (hereinafter referred to as a transfer robot) 51 holds the substrate 9 at the tip of the arm, and transfers the substrate 9 to an arbitrary position by performing an arm expansion / contraction motion, a rotational motion around a vertical axis, and an arm lifting motion. It is like that.
The transfer robot 51 is provided in the central transfer chamber 50. The unprocessed substrate 9 is carried into the load lock chamber 7 from the atmosphere side. The transfer robot 51 takes out the substrate 9 from the load lock chamber 7, loads it into the process chamber 1, and places it on the substrate holder 2. After the etching process, the transfer robot 51 removes the substrate 9 from the substrate holder 2 and returns it to the load lock chamber 7.
An autoloader 52 is provided outside the load lock chamber 7 (atmosphere side). The autoloader 52 carries the unprocessed substrate 9 from the cassette 53 arranged on the atmosphere side into the load lock chamber 7 and carries the processed substrate 9 from the load lock chamber 7 to the cassette 53 on the atmosphere side.

また、図1に示すように、絶縁膜エッチング装置は、各部を制御する制御部8を備えている。制御部8は、排気系11、ガス導入系3、基板吸着機構28、プラズマ形成用高周波電源42、バイアス用電源6、ホルダー冷却機構27、搬送系等の動作を制御する。
本実施形態の装置の大きな特徴点の一つは、エッチング処理の際にプロセスチャンバー1内の露出面に堆積した膜(以下、堆積膜)を除去するクリーニングが行えるようになっている点である。以下、この点について詳説する。
Further, as shown in FIG. 1, the insulating film etching apparatus includes a control unit 8 that controls each unit. The control unit 8 controls operations of the exhaust system 11, the gas introduction system 3, the substrate adsorption mechanism 28, the plasma forming high frequency power supply 42, the bias power supply 6, the holder cooling mechanism 27, the transport system, and the like.
One of the major features of the apparatus according to the present embodiment is that cleaning for removing a film (hereinafter, deposited film) deposited on an exposed surface in the process chamber 1 during the etching process can be performed. . Hereinafter, this point will be described in detail.

まず、ガス導入系3は、前述したエッチング用ガスに加え、クリーニング作用のあるガス(以下、クリーニング用ガス)を導入することが可能となっている。クリーニング用ガスとしては、本実施形態では酸素が採用されている。ガス導入系3は、制御部8による制御に従いバルブ32を開閉して、エッチング用ガスとクリーニング用ガスのどちらかを導入するようになっている。   First, in addition to the etching gas described above, the gas introduction system 3 can introduce a gas having a cleaning action (hereinafter referred to as a cleaning gas). As the cleaning gas, oxygen is used in this embodiment. The gas introduction system 3 opens or closes the valve 32 under the control of the control unit 8 to introduce either the etching gas or the cleaning gas.

クリーニングは、導入された酸素のプラズマを形成することで行われる。酸素プラズマの形成は、エッチングの際と同様、高周波放電により行われる。本実施形態では、プラズマ形成用高周波電源42がクリーニングにも兼用されている。プラズマ形成用高周波電源42により酸素プラズマが形成されると、酸素イオンや酸素活性種がプラズマ中で盛んに生成される。プロセスチャンバー1内の露出面の堆積物は、これらのイオンや活性種の到達により除去される。   Cleaning is performed by forming a plasma of the introduced oxygen. The oxygen plasma is formed by high frequency discharge as in the etching. In the present embodiment, the plasma forming high-frequency power source 42 is also used for cleaning. When oxygen plasma is formed by the plasma forming high-frequency power source 42, oxygen ions and oxygen active species are actively generated in the plasma. Deposits on the exposed surface in the process chamber 1 are removed by the arrival of these ions and active species.

具体的に説明すると、本実施形態では、前述したのと同様に、シリコン酸化膜をエッチングすることが想定されており、エッチング用ガスはフッ化炭化水素系(フロン系)ガスである。従って、堆積膜は、炭素、炭化水素等より成る。プラズマ中の酸素イオンや酸素活性種は、こられの材料と反応して炭酸ガスや水蒸気のような揮発物を生成する。揮発物は、排気系11によってプロセスチャンバー1外に排出される。   More specifically, in the present embodiment, it is assumed that the silicon oxide film is etched as described above, and the etching gas is a fluorocarbon (fluorocarbon) gas. Therefore, the deposited film is made of carbon, hydrocarbon, or the like. Oxygen ions and active oxygen species in the plasma react with these materials to generate volatiles such as carbon dioxide and water vapor. Volatiles are exhausted out of the process chamber 1 by the exhaust system 11.

また、制御部8は、クリーニングのための装置各部の最適制御を含む制御を行うシーケンス制御プログラムを備えている。図3は、制御部8が備えたシーケンス制御プログラムの概略を示すフローチャートである。以下、本装置の動作の説明も兼ねて、制御部8が備えたシーケンス制御プログラムについて図3を使用して説明する。   In addition, the control unit 8 includes a sequence control program that performs control including optimal control of each part of the apparatus for cleaning. FIG. 3 is a flowchart showing an outline of a sequence control program provided in the control unit 8. Hereinafter, the sequence control program provided in the control unit 8 will be described with reference to FIG.

装置の稼働が開始されると、シーケンス制御プログラムは、各チャンバーをそれぞれの排気系によって排気させ、所定の真空圧力になっているか確認する。次に、搬送系を動作させて、一枚目の基板9をプロセスチャンバー1内に搬入して基板ホルダー2上に載置する。制御部8は、静電吸着機構28を動作させて基板9を基板ホルダー2上に静電吸着するとともに、ガス導入系3を動作させてエッチング用ガスを所定の流量で導入する。プロセスチャンバー1内の圧力及びエッチング用ガスの流量が所定の値になっているのを確認した後、プラズマ形成用高周波電源42を動作させてプラズマを形成するとともに、バイアス用電源6を動作させる。これにより、プラズマ中のイオンや活性種の作用により基板9の表面の絶縁膜がエッチングされる。尚、ホルダー冷却機構27及び電極冷却機構43は、装置の稼働中、基本的には常時動作しており、基板ホルダー2及び対向電極41の冷却が行われている。   When the operation of the apparatus is started, the sequence control program exhausts each chamber by the respective exhaust system and confirms whether or not a predetermined vacuum pressure is obtained. Next, the transport system is operated to carry the first substrate 9 into the process chamber 1 and place it on the substrate holder 2. The controller 8 operates the electrostatic adsorption mechanism 28 to electrostatically adsorb the substrate 9 onto the substrate holder 2 and operates the gas introduction system 3 to introduce the etching gas at a predetermined flow rate. After confirming that the pressure in the process chamber 1 and the flow rate of the etching gas are predetermined values, the plasma forming high frequency power source 42 is operated to form plasma, and the bias power source 6 is operated. Thereby, the insulating film on the surface of the substrate 9 is etched by the action of ions and active species in the plasma. The holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 are basically constantly operating during operation of the apparatus, and the substrate holder 2 and the counter electrode 41 are cooled.

エッチングの開始後、シーケンス制御プログラムは、タイマーをスタートさせ、タイマーのカウントが所定の値に達すると、バイアス用電源6、静電吸着機構28及びプラズマ形成用高周波電源42の動作をこの順に止める。そして、ガス導入系3によるエッチング用ガスの導入も止め、排気系11によってプロセスチャンバー1内を再度排気する。その後、搬送系を制御して基板9をプロセスチャンバー1から取り出し、ロードロックチャンバー7に戻す。   After the start of etching, the sequence control program starts a timer. When the count of the timer reaches a predetermined value, the operations of the bias power source 6, the electrostatic adsorption mechanism 28, and the plasma forming high frequency power source 42 are stopped in this order. Then, the introduction of the etching gas by the gas introduction system 3 is also stopped, and the inside of the process chamber 1 is exhausted again by the exhaust system 11. Thereafter, the transfer system is controlled to take out the substrate 9 from the process chamber 1 and return it to the load lock chamber 7.

シーケンス制御プログラムは、次に、クリーニングのための制御に移る。具体的には、排気系11を動作させてプロセスチャンバー1内を再度排気する。不図示の真空計により所定の圧力まで排気されたことを確認した後、ガス導入系3に信号を送ってバルブ32を切り替え、酸素ガスを所定の流量で導入させる。酸素ガスの導入量及びプロセスチャンバー1内の圧力が所定の値に維持されていることを確認した後、シーケンス制御プログラムは、プラズマ形成用高周波電源42を動作させ、プラズマを形成する。この結果、前述したように、酸素プラズマの作用により堆積膜が除去される。シーケンス制御プログラムは、プラズマ形成用高周波電源42の動作とほぼ同時に、ホルダー冷却機構27及び電極冷却機構43の動作を止める。即ち、冷媒の流通を停止させる。   Next, the sequence control program shifts to control for cleaning. Specifically, the exhaust system 11 is operated to exhaust the process chamber 1 again. After confirming that the exhaust gas is exhausted to a predetermined pressure by a vacuum gauge (not shown), a signal is sent to the gas introduction system 3 to switch the valve 32 to introduce oxygen gas at a predetermined flow rate. After confirming that the amount of oxygen gas introduced and the pressure in the process chamber 1 are maintained at predetermined values, the sequence control program operates the plasma forming high-frequency power source 42 to form plasma. As a result, as described above, the deposited film is removed by the action of oxygen plasma. The sequence control program stops the operations of the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 almost simultaneously with the operation of the plasma forming high frequency power supply 42. That is, the circulation of the refrigerant is stopped.

シーケンス制御プログラムは、クリーニングの開始とともにタイマーのカウントをスタートさせ、タイマーのカウントが所定の値に達したら、プラズマ形成用高周波電源42の動作を停止させる。同時に、ガス導入系3の動作を停止させる。また、ホルダー冷却機構27及び電極冷却機構43の動作を再開させる。
次に、シーケンス制御プログラムは、次の基板9を処理する準備を行う。即ち、排気系11を動作させてプロセスチャンバー1内を再度排気し、所定の圧力まで排気されているのを確認した後、搬送系を動作させて次の基板9をプロセスチャンバー1内に搬入する。以降は、前述したのと同様のシーケンスでエッチングを行う。そして、処理終了後、処理枚数カウンタを1を加えて更新する。
The sequence control program starts counting the timer as the cleaning starts, and stops the operation of the plasma-forming high-frequency power source 42 when the timer count reaches a predetermined value. At the same time, the operation of the gas introduction system 3 is stopped. Further, the operations of the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 are resumed.
Next, the sequence control program prepares for processing the next substrate 9. That is, the exhaust system 11 is operated to exhaust the process chamber 1 again, and after confirming that the process chamber 1 is exhausted to a predetermined pressure, the transport system is operated to carry the next substrate 9 into the process chamber 1. . Thereafter, etching is performed in the same sequence as described above. Then, after the processing is completed, the processing number counter is updated by adding 1.

このようにして、毎回の処理のたびごとにクリーニングを行いながら、枚葉処理にて基板9のエッチングを行う。本実施形態では、カセット53には25枚の基板9が収容されており、25枚の基板9のエッチングが終了すると、1ロットの処理が終了したことになる。本実施形態では、次のロットの処理に移る前にも、クリーニングを行うようになっている。即ち、図3には図示が省略されているが、シーケンス制御プログラムは、処理枚数カウンタが25に達したら、次のロットの最初の基板9の搬入の前に、もう一度クリーニングを行う。   In this manner, the substrate 9 is etched by single wafer processing while cleaning is performed for each processing. In the present embodiment, 25 substrates 9 are accommodated in the cassette 53, and when the etching of the 25 substrates 9 is completed, one lot of processing is completed. In the present embodiment, the cleaning is performed before the processing of the next lot. That is, although not shown in FIG. 3, when the processing number counter reaches 25, the sequence control program performs cleaning again before the first substrate 9 of the next lot is carried.

また、図3では示されていないが、シーケンス制御プログラムは、装置の稼働を開始した後、最初のロットの処理を始める前にもクリーニングを行うようになっている。即ち、本実施形態では、各基板9の処理の合間、及び、各ロットの処理の合間にクリーニングを行うようになっている。
制御部8は、具体的には、CPU、メモリ、ハードディスク等を備えたマイクロコンピュータである。上述したシーケンス制御プログラムは、ハードディスクにインストールされており、装置の稼働時には、ハードディスクから読み出されてメモりに記憶され、CPUで実行されるようになっている。
Although not shown in FIG. 3, the sequence control program performs cleaning before starting the processing of the first lot after starting the operation of the apparatus. That is, in this embodiment, cleaning is performed between the processing of each substrate 9 and between the processing of each lot.
Specifically, the control unit 8 is a microcomputer including a CPU, a memory, a hard disk, and the like. The sequence control program described above is installed on the hard disk, and when the apparatus is in operation, it is read from the hard disk, stored in a memory, and executed by the CPU.

本実施形態の絶縁膜エッチング装置では、堆積膜がクリーニングによって除去されるので、堆積膜の剥離によるパーティクル発生が抑制される。このため、パーティクルが基板9の表面に付着することによる回路欠陥等の異常の発生が効果的に防止される。また、パーティクルが基板保持面に付着することで次のエッチングの際に基板9の温度が不均一になったり不安定になったりすることがない。特に、基板と基板保持面との間にヘリウムのような熱伝達用ガスを導入する構成では、熱伝達用ガスが界面に閉じ込められる必要があるが、パーティクルが付着するとこの閉じ込めがエラーになる恐れがある。本実施形態では、このような熱伝達用ガスの閉じ込めエラーも防止される。
ちなみに、プラズマ形成用高周波電源42を60MHz,1500Wで動作させ、クリーニング用ガスとして酸素ガスを100sccmの流量で導入し、圧力5Paとしてクリーニングを行うと、基板9に付着する粒径0.2μm以上のパーティクルの数は、20個未満に安定して抑えられる。
In the insulating film etching apparatus of the present embodiment, since the deposited film is removed by cleaning, the generation of particles due to the peeling of the deposited film is suppressed. For this reason, generation | occurrence | production of abnormality, such as a circuit defect, by the particle adhering to the surface of the board | substrate 9 is prevented effectively. Further, since the particles adhere to the substrate holding surface, the temperature of the substrate 9 does not become non-uniform or unstable during the next etching. In particular, in a configuration in which a heat transfer gas such as helium is introduced between the substrate and the substrate holding surface, the heat transfer gas needs to be confined at the interface. There is. In this embodiment, such a heat transfer gas confinement error is also prevented.
By the way, when the plasma-forming high-frequency power source 42 is operated at 60 MHz and 1500 W, oxygen gas is introduced as a cleaning gas at a flow rate of 100 sccm, and cleaning is performed at a pressure of 5 Pa, the particle size of 0.2 μm or more adhering to the substrate 9 is increased. The number of particles can be stably suppressed to less than 20.

本実施形態では、基板9のエッチングのたびにクリーニングが行われるので、上述した効果が高くなっている。また、ロット毎にもクリーニングが行われるので、上記効果はさらに高くなっている。つまり、基板9のエッチングのたびに行われるクリーニングの際に堆積膜が完全には除去しきれない場合、処理枚数が増えるにつれて残留する堆積膜が多くなる。そこで、1ロットの処理が終了したタイミングで付加的なクリーニングを行い、残留した堆積膜を完全に除去するようにする。
尚、一回のエッチングの際に堆積する堆積膜の量がそれほど多くない場合、クリーニングの頻度を上述したものより少なくすることはあり得る。例えば、数回のエッチングのたびにクリーニングを行ったり、1ロット毎のクリーニングのみとしたりである。
In this embodiment, since the cleaning is performed each time the substrate 9 is etched, the above-described effect is enhanced. Further, since the cleaning is performed for each lot, the above effect is further enhanced. That is, if the deposited film cannot be completely removed during the cleaning performed each time the substrate 9 is etched, the deposited film that remains increases as the number of processed sheets increases. Therefore, additional cleaning is performed at the timing when the processing of one lot is completed to completely remove the remaining deposited film.
If the amount of the deposited film deposited in one etching is not so large, the cleaning frequency may be less than that described above. For example, cleaning is performed every several etchings, or only cleaning for each lot is performed.

装置がある程度の長時間稼働した後、プロセスチャンバー1内をウェットクリーニングが行われる場合がある。この場合でも、上述したようなドライクリーニングを行っておくと、ウェットクリーニングに要する全体の時間は飛躍的に短くできる。一例を示せば、200時間の稼働時間の後ウェットクリーニングを行うような装置でも、上述した条件でクリーニングを行っておくと、ウェットクリーニングに要する全体の時間は、3時間未満となり、装置の稼働効率が大きく向上する。   After the apparatus has been operating for a long time, the inside of the process chamber 1 may be subjected to wet cleaning. Even in this case, if the dry cleaning as described above is performed, the total time required for the wet cleaning can be remarkably shortened. For example, even in an apparatus that performs wet cleaning after an operating time of 200 hours, if cleaning is performed under the above-described conditions, the total time required for wet cleaning is less than 3 hours, and the operating efficiency of the apparatus is reduced. Is greatly improved.

上述したシーケンス制御プログラムの構成で重要な点の一つは、エッチングの際にはホルダー冷却機構27及び電極冷却機構43を動作させているが、クリーニング中は動作させない点である。この点は、クリーニングの効率を向上させてクリーニングを短時間に終了させる技術的意義を有する。
エッチング中に基板ホルダー2を冷却する点は、主に、プラズマからの熱によって基板9が限度以上に加熱されないようにするためである。対向電極41についても、熱的損傷を受けないよう加熱する。一方、クリーニングの際には、基板ホルダー2上には基板9は無く、クリーニングの所要時間もエッチングに比較して短い。そして、クリーニングは、酸素イオンや酸素活性種との反応によるので、温度が高いほど効果が上がる。
One of the important points in the configuration of the sequence control program described above is that the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 are operated during etching, but are not operated during cleaning. This point has the technical significance of improving the cleaning efficiency and ending the cleaning in a short time.
The reason for cooling the substrate holder 2 during the etching is mainly to prevent the substrate 9 from being heated more than the limit by the heat from the plasma. The counter electrode 41 is also heated so as not to be thermally damaged. On the other hand, at the time of cleaning, there is no substrate 9 on the substrate holder 2, and the time required for cleaning is shorter than etching. Since cleaning is based on a reaction with oxygen ions or oxygen active species, the higher the temperature, the higher the effect.

そこで、本実施形態では、エッチングの際よりも基板ホルダー2や対向電極41の温度が高くなるよう、ホルダー冷却機構27や電極冷却機構43の動作をクリーニング中は停止させている。基板ホルダー2の補正リング25の表面や対向電極41の対向面(下面)には、膜が多く堆積しているが、これらの膜は、高温と酸素イオン・酸素活性種に晒され、迅速に除去される。尚、ホルダー冷却機構27や電極冷却機構43をクリーニング中に完全に停止させる場合の他、エッチングの際に比べて能力を落として動作させる場合もある。能力を落とすとは、冷媒の温度を上げたり、冷媒の流通量を減らしたりである。   Therefore, in this embodiment, the operations of the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 are stopped during cleaning so that the temperature of the substrate holder 2 and the counter electrode 41 is higher than that during etching. A large amount of film is deposited on the surface of the correction ring 25 of the substrate holder 2 and the opposing surface (lower surface) of the counter electrode 41, but these films are exposed to high temperatures and oxygen ions / oxygen-activated species quickly. Removed. In addition to completely stopping the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 during cleaning, the holder cooling mechanism 27 and the electrode cooling mechanism 43 may be operated with a reduced capability compared to the etching. Decreasing the capacity means increasing the temperature of the refrigerant or decreasing the circulation amount of the refrigerant.

また、上記シーケンス制御プログラムの構成でもう一つ重要な点は、クリーニング中は、バイアス用電源6を動作させない点である。この点は、クリーニング中に基板ホルダー2に過剰にイオンが入射するのを防止することで基板ホルダー2を保護する技術的意義がある。
前述したように、バイアス用電源6は、プラズマからイオンを引き出して基板9に入射させることでエッチングの効率を高める作用を有する。しかしながら、クリーニング中は基板9が無いので、イオンを過剰に引き出してしまうと、基板ホルダー2の基板保持面がイオン入射によって損傷を受ける場合がある。そこで、クリーニング中はバイアス用電源6を動作させないようにしている。
Another important point in the configuration of the sequence control program is that the bias power source 6 is not operated during cleaning. This point has technical significance in protecting the substrate holder 2 by preventing excessive ions from being incident on the substrate holder 2 during cleaning.
As described above, the bias power source 6 has an effect of increasing the etching efficiency by extracting ions from the plasma and making them enter the substrate 9. However, since there is no substrate 9 during cleaning, if the ions are excessively extracted, the substrate holding surface of the substrate holder 2 may be damaged by the incidence of ions. Therefore, the bias power source 6 is not operated during cleaning.

但し、基板保持面以外には膜が堆積しているので、ある程度バイアス用電源6を動作させるようにする場合もある。この場合でも、基板ホルダー2の表面に生ずる自己バイアス電圧は、基板保持面の損傷が無い程度にエッチングの場合より小さくなるようにする。どの程度の自己バイアス電圧であれば基板保持面の損傷が無いかは、圧力にも依存するので、一概に言えないが、クリーニング時の圧力として通常考えられる1〜100Paの範囲では、自己バイアス電圧は0〜100V程度にしておけばよい。   However, since a film is deposited on the surface other than the substrate holding surface, the bias power source 6 may be operated to some extent. Even in this case, the self-bias voltage generated on the surface of the substrate holder 2 is made smaller than that in the case of etching to the extent that the substrate holding surface is not damaged. The degree of self-bias voltage at which the substrate holding surface is not damaged depends on the pressure. Therefore, it cannot be generally stated, but the self-bias voltage is within the range of 1 to 100 Pa, which is normally considered as the pressure during cleaning. Should be about 0 to 100V.

また、本実施形態の装置は、上述したクリーニングを行いつつも、生産性の低下が抑えられるよう、特別の工夫を凝らしている。以下、この点について説明する。
生産性低下を抑制する技術手段として、本実施形態の装置は、堆積膜を積極的に堆積させる冷却トラップ12を備えている。冷却トラップ12は、基板9の表面よりも下方の位置に設けられている。具体的には、図1に示すように、冷却トラップ12は、基板ホルダー2の側面に設けられている。
In addition, the apparatus according to the present embodiment is specially devised so as to suppress a decrease in productivity while performing the above-described cleaning. Hereinafter, this point will be described.
As a technical means for suppressing a decrease in productivity, the apparatus of this embodiment includes a cooling trap 12 that actively deposits a deposited film. The cooling trap 12 is provided at a position below the surface of the substrate 9. Specifically, as shown in FIG. 1, the cooling trap 12 is provided on the side surface of the substrate holder 2.

また、冷却トラップ12を冷却する部材として、装置は、冷媒ブロック121を有している。冷媒ブロック121は、内部に冷媒が流通することで直接的に冷却される部材である。冷媒ブロック121は、基板ホルダー2の下端部分を取り囲むリング状の部材である。そして、冷媒ブロック121内の空洞に冷媒を供給する冷媒供給管122と、空洞から冷媒を排出する冷媒排出管123と、冷媒の供給及び排出のためのポンプ又はサーキュレータ124が設けられている。尚、排出される冷媒を所定温度まで冷却して供給するための不図示の温調部が設けられている。   In addition, the apparatus includes a refrigerant block 121 as a member for cooling the cooling trap 12. The refrigerant block 121 is a member that is directly cooled by the refrigerant flowing therein. The refrigerant block 121 is a ring-shaped member that surrounds the lower end portion of the substrate holder 2. A refrigerant supply pipe 122 that supplies the refrigerant to the cavity in the refrigerant block 121, a refrigerant discharge pipe 123 that discharges the refrigerant from the cavity, and a pump or circulator 124 for supplying and discharging the refrigerant are provided. A temperature control unit (not shown) is provided for cooling and supplying the discharged refrigerant to a predetermined temperature.

冷却トラップ12は、基板ホルダー2を取り囲む形状の筒状である。冷却トラップ12は、図1に示すように、下端部分にフランジ部を有している。冷却トラップ12は、フランジ部の部分が冷媒ブロック121にネジ止めされることで冷媒ブロック121に対して熱接触性良く固定されている。尚、両者の熱接触性をさらに向上させるよう、不図示の薄いシート状の部材(例えばカーボンシート)が界面に挟み込まれている。冷却トラップ12や冷媒ブロック121の表面は完全な平坦面ではなく微小な凹凸がある。従って、両者の界面には、微小な空間が形成される。この空間は、真空圧力であるので、熱伝導性が良くない。シート状の部材はこの空間を埋めて熱伝達性を向上させる。 The cooling trap 12 has a cylindrical shape surrounding the substrate holder 2. As shown in FIG. 1, the cooling trap 12 has a flange portion at the lower end portion. The cooling trap 12 is fixed to the refrigerant block 121 with good thermal contact by screwing the flange portion to the refrigerant block 121. A thin sheet member (not shown) (for example, a carbon sheet) is sandwiched between the interfaces so as to further improve the thermal contact between the two. The surfaces of the cooling trap 12 and the refrigerant block 121 are not completely flat but have minute irregularities. Therefore, a minute space is formed at the interface between the two. Since this space is under vacuum pressure, the thermal conductivity is not good. A sheet-like member fills this space and improves heat transferability.

冷媒としては例えばフロリナート又はガルデンが使用され、供給される冷媒の温度は20〜80℃程度である。これにより、冷却トラップ12は、エッチング中に40〜100℃程度に冷却される。尚、冷却トラップ12の強制冷却は、エッチング中に行われることが必須であるが、装置の稼働中に常時強制冷却するようにしても良い。   For example, Fluorinert or Galden is used as the refrigerant, and the temperature of the supplied refrigerant is about 20 to 80 ° C. Thereby, the cooling trap 12 is cooled to about 40-100 degreeC during an etching. The forced cooling of the cooling trap 12 is essential to be performed during etching, but it may be always forcedly cooled during operation of the apparatus.

エッチング中の膜の堆積は、プロセスチャンバー1内で温度の低い所の露出面に生じ易い。これは、堆積作用をもつ未反応・未分解のエッチング用ガスの分子が、温度の低い所でエネルギーを奪われて露出面に捕らえられる結果である。温度の高い所では、堆積作用のあるガス分子は、露出面に達しても高いエネルギーを維持するため露出面から離れて再びプロセスチャンバー1内を浮遊する。
本実施形態の装置によれば、堆積作用のあるガス分子は、冷却トラップ12に多く捕集されて膜に成長する。このため、プロセスチャンバー1内の他の箇所への膜堆積は相対的に少なくなる。従って、冷却トラップ12が無い場合に比べ、1回のエッチング処理の際に堆積する膜(エッチング後の残留ガスによる堆積も含む)の量も少なくなる。このことは、クリーニングの頻度が少なくて済むことを意味している。つまり、冷却トラップ12を設けた本実施形態によれば、クリーニングを行うことによってパーティクルの少ない良質なエッチング処理を可能にしつつも、クリーニングの頻度が多くなることによる生産性の低下を効果的に抑制する技術的意義がある。
Film deposition during etching tends to occur on the exposed surface at a low temperature in the process chamber 1. This is a result of the unreacted and undecomposed etching gas molecules having a deposition action being deprived of energy at a low temperature and trapped on the exposed surface. At high temperatures, the depositing gas molecules float again in the process chamber 1 away from the exposed surface to maintain high energy even when the exposed surface is reached.
According to the apparatus of the present embodiment, a large amount of gas molecules having a deposition action are collected in the cooling trap 12 and grow into a film. For this reason, film deposition on other locations in the process chamber 1 is relatively reduced. Therefore, compared to the case where there is no cooling trap 12, the amount of a film (including deposition due to residual gas after etching) deposited in one etching process is reduced. This means that less frequent cleaning is required. That is, according to the present embodiment provided with the cooling trap 12, it is possible to effectively perform a cleaning process with less particles while effectively reducing a decrease in productivity due to an increase in the frequency of cleaning. Has technical significance.

冷却トラップ12の表面には、捕集したガス分子により薄膜が堆積して成長する。このため、ある程度の回数のエッチング処理に使用された後、冷却トラップ12は交換される。プロセスチャンバー1は、不図示の分割部で分割可能となっている。冷却トラップ12を交換する場合、プロセスチャンバー1内をベントして大気圧に戻した後、プロセスチャンバー1を分割し、冷却トラップ12を冷媒ブロック121から取り外す。そして、新しい又は表面の堆積膜が除去された冷却トラップ12を取り付ける。   A thin film is deposited and grown on the surface of the cooling trap 12 by the collected gas molecules. For this reason, the cooling trap 12 is replaced after being used for a certain number of etching processes. The process chamber 1 can be divided by a dividing unit (not shown). When replacing the cooling trap 12, the process chamber 1 is vented to return to atmospheric pressure, and then the process chamber 1 is divided, and the cooling trap 12 is removed from the refrigerant block 121. Then, the cooling trap 12 from which the new or surface deposited film is removed is attached.

本実施形態では、冷却トラップ12内に直接冷媒を流通させて冷却するのではなく、冷媒ブロック121内に冷媒を流通させ、冷媒ブロック121に対して冷却トラップ12を着脱自在に取り付けている。冷却トラップ12に直接冷媒を流通させる構成であると、冷却トラップ12の交換の際には冷媒を流通を止めて冷媒を冷却トラップ12から抜き取る作用が必要になるが、本実施形態ではこのような面倒はない。   In the present embodiment, the refrigerant is not circulated and cooled directly in the cooling trap 12, but the refrigerant is circulated in the refrigerant block 121 and the cooling trap 12 is detachably attached to the refrigerant block 121. When the coolant is directly circulated through the cooling trap 12, when the cooling trap 12 is replaced, it is necessary to stop the circulation of the refrigerant and to extract the refrigerant from the cooling trap 12. There is no trouble.

また、冷却トラップ12の表面は、図1中に拡大して示すように、微小な凹凸が形成されている。この凹凸は、堆積膜の剥離を防止するものである。平坦な表面であると堆積膜は剥離し易いが、凹凸が設けられていると、凹凸に食い込んで捉えられるため、剥離が防止される。
このような凹凸は、例えば加熱・融解させたアルミナを噴射するアルミナ熔射により形成される。また、アルミニウムの表面にサンドブラスト法により凹凸を形成した後、表面をアルマイト処理する場合もある。
Further, the surface of the cooling trap 12 is formed with minute irregularities as shown in an enlarged view in FIG. This unevenness prevents peeling of the deposited film. The deposited film is easy to peel off when the surface is flat, but when unevenness is provided, peeling is prevented because it is caught by the unevenness.
Such unevenness is formed by alumina spraying, for example, by spraying heated and melted alumina. In some cases, the surface of the aluminum is alumite-treated after forming irregularities by sandblasting.

いずれにしても、冷却トラップ12の表面は酸化物又は絶縁物より成っていることが好ましい。これは、絶縁膜エッチングに使用されるガスの種類との関係から、堆積膜は有機系の場合が多いからである。有機系の膜の場合、アルミニウムやステンレスのよりも酸化物や絶縁物の方が親和性が高く、剥離が少ないからである。従って、冷却トラップ12の表面にフッ素樹脂製のコーティングが施される場合もある。尚、冷却トラップ12の本体や冷媒ブロック121は、熱伝導性を考慮し、アルミニウム、ステンレス又は銅のような金属製である。   In any case, the surface of the cooling trap 12 is preferably made of an oxide or an insulator. This is because the deposited film is often organic based on the relationship with the type of gas used for insulating film etching. This is because in the case of an organic film, an oxide or an insulator has higher affinity and less peeling than aluminum or stainless steel. Therefore, the surface of the cooling trap 12 may be coated with a fluororesin. The main body of the cooling trap 12 and the refrigerant block 121 are made of metal such as aluminum, stainless steel, or copper in consideration of thermal conductivity.

尚、冷却トラップ12が基板9の表面よりも下方の位置に設けられている点は、冷却トラップ12から万が一パーティクルが放出された場合の問題を考慮した
ものである。冷却トラップ12は、上述したように、堆積膜の剥離が少なくなっているが、それでも剥離する可能性はゼロではない。もし堆積膜が剥離した場合、冷却トラップ12が基板9の表面よりも高い位置にあると、落下の際に基板9の表面に付着する可能性が高い。また、排気系11による排気経路の点を考慮すると、冷却トラップ12は、プロセスチャンバー1の器壁に設けられた排気口に対して、基板9の表面によりも近い位置に設けられることが好ましい。これは、もし堆積膜が剥離したとしても、パーティクルが基板9の表面に到達せずに排気系11によって排気される可能性を高くするためである。図1に示すように、本実施形態の装置は、この構成も満足している。
The cooling trap 12 is provided at a position below the surface of the substrate 9 in consideration of a problem in the event that particles are emitted from the cooling trap 12. As described above, the cooling trap 12 has less peeling of the deposited film, but the possibility of peeling is not zero. If the deposited film is peeled off, if the cooling trap 12 is positioned higher than the surface of the substrate 9, there is a high possibility that it adheres to the surface of the substrate 9 when dropped. Considering the point of the exhaust path by the exhaust system 11, the cooling trap 12 is preferably provided at a position closer to the surface of the substrate 9 with respect to the exhaust port provided in the wall of the process chamber 1. This is to increase the possibility that particles will not reach the surface of the substrate 9 and be exhausted by the exhaust system 11 even if the deposited film is peeled off. As shown in FIG. 1, the apparatus of this embodiment also satisfies this configuration.

また、本実施形態の装置は、クリーニングの効果をより高くするため、プラズマの形成の仕方について特別の工夫を凝らしている。以下、この点について説明する。
前述したように、堆積膜が問題となるのは、剥離によりパーティクルを生じ、それが基板9の表面に付着するためである。従って、基板ホルダー2に保持される基板9に近い場所に堆積する堆積膜ほど、問題を生じやすい。本実施形態の構成では、基板ホルダー2の基板保持面を取り囲む補正リング25及びその付近に堆積する膜がこれに当たる。そして、クリーニングは、プラズマ中で生成される酸素イオンや酸素活性種の作用による。このようなことから、プラズマ密度は、基板ホルダー2の周辺部分を臨む空間で高くしておくことが好ましいことになる。
In addition, the apparatus of the present embodiment has a special contrivance for the plasma formation method in order to further increase the cleaning effect. Hereinafter, this point will be described.
As described above, the reason why the deposited film becomes a problem is that particles are generated by peeling and adhere to the surface of the substrate 9. Therefore, a problem is more likely to occur as the deposited film is deposited near the substrate 9 held by the substrate holder 2. In the configuration of the present embodiment, the correction ring 25 surrounding the substrate holding surface of the substrate holder 2 and the film deposited in the vicinity thereof correspond to this. The cleaning is based on the action of oxygen ions or oxygen active species generated in the plasma. For this reason, it is preferable to increase the plasma density in a space that faces the peripheral portion of the substrate holder 2.

発明者の研究によると、本実施形態のような平行平板型の容量結合型高周波プラズマにおいて、電源と電極との間に設けた可変キャパシタのキャパシタンスの大きさを調整すると、電極(対向電極41及び基板ホルダー2)に平行な方向でのプラズマ密度の分布を調整できることが解っている。   According to the inventor's research, in the parallel plate capacitively coupled high-frequency plasma as in the present embodiment, when the magnitude of the capacitance of the variable capacitor provided between the power source and the electrode is adjusted, the electrode (the counter electrode 41 and the electrode) is adjusted. It has been found that the plasma density distribution in a direction parallel to the substrate holder 2) can be adjusted.

図4は、この点を確認した実験の結果について示した図である。図4に示す実験は、以下の条件により行われた。尚、バイアス用電源6を動作させているが、自己バイアス電圧はエッチングの際よりも小さいのは、前述した通りである。尚、「sccm」は、0度1気圧に換算した気体の流量(standard cubic centimeter par minute)である。
プラズマ形成用高周波電源42:周波数60MHz,出力1800W
バイアス用電源6:周波数1.6MHz,出力1800W
プロセスチャンバー1内の圧力:3.3Pa
導入されたガス:酸素
ガス流量:100sccm
FIG. 4 is a diagram showing the results of an experiment confirming this point. The experiment shown in FIG. 4 was performed under the following conditions. Although the bias power source 6 is operated, the self-bias voltage is smaller than that during etching as described above. “Sccm” is a gas flow rate (standard cubic centimeter par minute) converted to 0 degree and 1 atm.
Plasma forming high frequency power supply 42: frequency 60 MHz, output 1800 W
Bias power supply 6: frequency 1.6 MHz, output 1800 W
Pressure in the process chamber 1: 3.3 Pa
Introduced gas: Oxygen Gas flow rate: 100 sccm

図4の横軸は、放電空間における電極に平行な方向での位置、縦軸はプラズマ密度(電子又はイオンの数密度)である。図4中、●でプロットされたデータは、可変キャパシタ61におけるキャパシタンスをゼロにした場合、■でプロットされたデータは、55pF程度にした場合である。尚、可変キャパシタ61のキャパシタンスがゼロの場合でも、浮遊容量や基板保持ブロック22の静電容量等があるため、基板9とアースの間にはある程度のキャパシタンスが存在している。
図4に示すように、可変キャパシタ61のキャパシタンスがゼロの場合に比べ、キャパシタンスを50〜60pF程度にすると、周辺部分でのプラズマ密度の突出が確認される。
The horizontal axis in FIG. 4 is the position in the direction parallel to the electrode in the discharge space, and the vertical axis is the plasma density (number density of electrons or ions). In FIG. 4, the data plotted with ● is when the capacitance of the variable capacitor 61 is zero, and the data plotted with ▪ is when the capacitance is about 55 pF. Even when the capacitance of the variable capacitor 61 is zero, a certain amount of capacitance exists between the substrate 9 and the ground because of the stray capacitance and the capacitance of the substrate holding block 22.
As shown in FIG. 4, when the capacitance of the variable capacitor 61 is set to about 50 to 60 pF as compared with the case where the capacitance of the variable capacitor 61 is zero, the protrusion of the plasma density in the peripheral portion is confirmed.

本実施形態では、このような点を考慮し、バイアス用電源6と基板ホルダー2との間に可変キャパシタ61を設け、所望のプラズマ密度分布になるようキャパシタンスの調整を可能としている。どの程度のキャパシタンスにすると周辺部におけるプラズマ密度の突出があるかは、圧力、プラズマ形成用高周波電源42の周波数や出力等にもよる。従って、最適なクリーニング条件下においてプラズマ密度の突出が観察されるキャパシタンスを予め実験的に調べておく。そして、そのキャパシタンスになるようクリーニングの際に制御部8に制御を行わせる。つまり、エッチングとクリーニングとのそれぞれについて最適なキャパシタンスになるよう制御部8は個別に可変キャパシタ61を制御する。尚、プラズマ形成用高周波電源42と対向電極41との間に可変キャパシタを設け、これを制御するようにしても良い。   In the present embodiment, in consideration of such points, a variable capacitor 61 is provided between the bias power supply 6 and the substrate holder 2 so that the capacitance can be adjusted so as to obtain a desired plasma density distribution. The degree of capacitance that causes the plasma density to protrude in the peripheral portion depends on the pressure, the frequency and output of the high-frequency power source 42 for forming plasma. Therefore, the capacitance at which plasma density protrusion is observed under optimum cleaning conditions is experimentally examined in advance. Then, the control unit 8 is controlled to perform the cleaning so as to obtain the capacitance. That is, the control unit 8 individually controls the variable capacitors 61 so as to obtain the optimum capacitance for each of etching and cleaning. A variable capacitor may be provided between the plasma forming high-frequency power source 42 and the counter electrode 41 to control this.

尚、上述した条件において、55pFのキャパシタンスは、実は、基板ホルダー2と下方のアース部との間でプラズマ形成用高周波電源42の周波数の高周波が共振するためのものとして採用されている。但し、この共振が達成されることは、上述した周辺部のプラズマ密度の突出にとって必須の条件という訳ではない。   Note that, under the above-described conditions, the capacitance of 55 pF is actually used for the resonance of the high frequency of the plasma-forming high-frequency power source 42 between the substrate holder 2 and the ground portion below. However, the achievement of this resonance is not an essential condition for the above-described protrusion of the plasma density in the peripheral portion.

上述した本実施形態の絶縁膜エッチング装置において、クリーニング中に基板ホルダー2の基板保持面を保護するため、基板9と同様の形状寸法の被覆部材を基板保持面に配置するようにしても良い。被覆部材は、エッチング中は、ロードロックチャンバー7等に待機させておき、クリーニングの際に搬送系によって搬送して基板9と同様に基板保持面に配置する。このようにすると、基板保持面は保護されるので、エッチング時と同程度の自己バイアス電圧を生じさせてイオン入射を多くさせても問題はなくなる。被覆部材は、汚染物質を放出することがないよう、酸素プラズマによってエッチングされない材料か、もしくはシリコンやカーボンのようなエッチングされても問題とならない材料で形成される。   In the insulating film etching apparatus of this embodiment described above, a covering member having the same shape and dimension as the substrate 9 may be disposed on the substrate holding surface in order to protect the substrate holding surface of the substrate holder 2 during cleaning. The covering member is kept waiting in the load lock chamber 7 or the like during the etching, and is transported by a transport system during cleaning and is disposed on the substrate holding surface in the same manner as the substrate 9. In this way, the substrate holding surface is protected, and there is no problem even if the ion bias is increased by generating a self-bias voltage comparable to that during etching. The covering member is formed of a material that is not etched by oxygen plasma or a material that does not cause a problem even if it is etched, such as silicon or carbon, so as not to release contaminants.

本願発明の絶縁膜エッチング装置でエッチングされる絶縁膜は、上述したシリコン酸化膜やシリコン窒化膜には限られない。また、クリーニング用ガスとしては、酸素の他、N、H、NH、HO、CF、CHF等が使用されることもある。 The insulating film etched by the insulating film etching apparatus of the present invention is not limited to the above-described silicon oxide film or silicon nitride film. In addition to oxygen, N 2 , H 2 , NH 3 , H 2 O, CF 4 , CHF 3 or the like may be used as the cleaning gas.

1 プロセスチャンバー
11 排気系
12 冷却トラップ
2 基板ホルダー
25 補正リング
27 ホルダー冷却機構
28 静電吸着機構
3 ガス導入系
32 バルブ
4 プラズマ形成手段
41 対向電極
42 プラズマ形成用高周波電源
43 電極冷却機構
51 搬送ロボット
6 バイアス用電源
61 可変キャパシタ
7 ロードロックチャンバー
8 制御部
9 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process chamber 11 Exhaust system 12 Cooling trap 2 Substrate holder 25 Correction ring 27 Holder cooling mechanism 28 Electrostatic adsorption mechanism 3 Gas introduction system 32 Valve 4 Plasma formation means 41 Counter electrode 42 High frequency power supply 43 for plasma formation Electrode cooling mechanism 51 Transfer robot 6 Bias power supply 61 Variable capacitor 7 Load lock chamber 8 Control unit 9 Substrate

Claims (1)

排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、
前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーに保持された基板の表面より下方の位置を占めるようにして、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられており、
前記基板ホルダーは上面において前記基板を保持するものであり、前記冷却トラップは、前記基板ホルダーの側面に取り付けられており、
前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、
さらに、前記基板ホルダーには、基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続され、このバイアス用電源を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記エッチング処理の際にはこのバイアス用電源を動作させるとともに前記クリーニングの際には前記エッチングの際よりも小さい自己バイアス電圧になるように動作させる制御を行うものであることを特徴とする絶縁膜エッチング装置。
A process chamber having an exhaust system and in which an etching process is performed; a substrate holder that holds the substrate in a predetermined position in the process chamber; and a gas introduction system that introduces an etching gas into the process chamber. A plasma forming means for forming a plasma of a gas, and a transfer system for carrying an untreated substrate into the process chamber and carrying the treated substrate out of the process chamber, by the action of species generated in the plasma. An insulating film etching apparatus for etching an insulating film on a surface of a substrate,
A cooling trap that is forcibly cooled is provided in the process chamber so as to occupy a position below the surface of the substrate held by the substrate holder, and the cooling trap is a gas molecule having a deposition action. It collects more films than other places by collecting, and is attached so that it can be replaced.
The substrate holder is for holding the substrate on the upper surface, and the cooling trap is attached to a side surface of the substrate holder,
The plasma forming means comprises a counter electrode provided so as to face the substrate holder, and a plasma forming high frequency power source for applying a high frequency voltage to the counter electrode,
Further, the substrate holder is connected with a bias power source for extracting ions from the plasma by a self-bias voltage formed by applying a high frequency voltage to the substrate holder, and controlling the bias power source. The control unit operates the bias power source during the etching process and controls the self-bias voltage to be smaller during the cleaning than during the etching. An insulating film etching apparatus that performs the above-described process.
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