JP2581026B2 - Processing method and apparatus in low pressure atmosphere - Google Patents

Processing method and apparatus in low pressure atmosphere

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JP2581026B2
JP2581026B2 JP7012276A JP1227695A JP2581026B2 JP 2581026 B2 JP2581026 B2 JP 2581026B2 JP 7012276 A JP7012276 A JP 7012276A JP 1227695 A JP1227695 A JP 1227695A JP 2581026 B2 JP2581026 B2 JP 2581026B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、低圧雰囲気の処理室内
において基板に食刻、成膜、ベーキング処理等の処理を
行う低圧雰囲気内の処理方法及びその装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for processing in a low-pressure atmosphere for performing processes such as etching, film formation and baking on a substrate in a processing chamber in a low-pressure atmosphere.

【0002】詳しくはドライエッチング装置において
は、基板がプラズマから受ける熱により加熱されて基板
上のフォトレジストが変質しないように基板を冷却する
ための装置、また、基板の脱ガスのためのベーキング処
理においては基板を効果的に加熱する必要があるため、
この基板を加熱する装置、また蒸着、スパッタ蒸着装置
などにおいて生成膜の粒径、光学的反射率などの制御の
ために必要な基板の温度制御方法及びその装置に関する
ものである。
More specifically, in a dry etching apparatus, an apparatus for cooling a substrate so that the photoresist on the substrate is not deteriorated by heating the substrate by heat received from plasma, and a baking process for degassing the substrate. In, it is necessary to heat the substrate effectively,
The present invention relates to an apparatus for heating a substrate, a method for controlling a temperature of a substrate required for controlling a particle diameter of a formed film, an optical reflectance, and the like in a vapor deposition or sputter vapor deposition apparatus, and a device therefor.

【0003】[0003]

【従来の技術】低圧雰囲気内の処理装置では、基板と基
板支持台間の熱の授受は、常圧における熱の授受のよう
に十分には行なわれないことが知られている。これは、
2面間の熱の授受には介在気体分子が大きな役割を果た
しているからである。
2. Description of the Related Art It is known that, in a processing apparatus in a low-pressure atmosphere, the transfer of heat between a substrate and a substrate support is not sufficiently performed like the transfer of heat at normal pressure. this is,
This is because intervening gas molecules play a large role in transfer of heat between the two surfaces.

【0004】そのために、単に、基板支持台の温度制御
を行っただけでは、基板の温度制御を効果的に行うこと
はできない。
For this reason, simply controlling the temperature of the substrate support cannot effectively control the temperature of the substrate.

【0005】そこで、2面間の熱の授受を効果的に増大
する方法がいくつか知られている。
There are known several methods for effectively increasing the transfer of heat between two surfaces.

【0006】この従来の基板温度制御装置は、特開昭5
8−32410号に示すように図1に示す如く構成され
ている。
This conventional substrate temperature control apparatus is disclosed in
It is configured as shown in FIG. 1 as shown in 8-32410.

【0007】即ちこのスパッタリングまたはドライエッ
チング等の処理装置は、主に真空室10、スパッタ源19、
陽極20、及び基板支持台12から構成されている。
That is, the processing apparatus such as sputtering or dry etching mainly comprises a vacuum chamber 10, a sputter source 19,
It comprises an anode 20 and a substrate support 12.

【0008】そして真空室10は排気装置18により低圧ま
で排気される。陰極であるスパッタ源19と陽極20との間
で放電を発生し、生じたイオンかスパッタ源19にたたか
れることにより分子がとび出し、基板支持台12に支持さ
れた基板15に達し、基板15上にスパッタ源と同じ材質の
薄膜が形成される。
[0008] The vacuum chamber 10 is evacuated to a low pressure by an exhaust device 18. A discharge is generated between the sputtering source 19, which is a cathode, and the anode 20, and the generated ions are hit by the sputtering source 19, whereby the molecules jump out, and reach the substrate 15 supported by the substrate support 12, and the substrate 15 A thin film of the same material as the sputter source is formed on 15.

【0009】ここで、基板支持台12内には導管11が設け
られていて、管5を通じて水供給装置2から、温度が制
御された水が流されることにより、基板支持台12は適当
な温度に保たれる。
Here, a conduit 11 is provided in the substrate support table 12, and water whose temperature is controlled is flown from the water supply device 2 through the pipe 5, so that the substrate support table 12 has an appropriate temperature. Is kept.

【0010】基板15は、バネ14を設けた基板支持具13に
より全周にわたって均一な荷重で押え付けられている。
またこの時基板15と基板支持台12との間にはOリング17
が設けられていて、ガス室16が作られ、このガス室はO
リング17により真空室10からシールされている。
The substrate 15 is pressed by a substrate support 13 provided with a spring 14 with a uniform load over the entire circumference.
At this time, an O-ring 17 is provided between the substrate 15 and the substrate support 12.
And a gas chamber 16 is created, which is
It is sealed from the vacuum chamber 10 by a ring 17.

【0011】ここで、ガスだめ4は、ガス圧計8、制御
系9、及び弁3により、ガス供給源1からのガス流入量
が制御される。基板15と基板支持台12との間隙に形成さ
れるガス室16は弁6およびガス管7を通して上記ガスだ
め4と結合され、常に一定の圧力に制御されている。
Here, in the gas sump 4, the gas inflow from the gas supply source 1 is controlled by the gas pressure gauge 8, the control system 9 and the valve 3. A gas chamber 16 formed in a gap between the substrate 15 and the substrate support 12 is connected to the gas reservoir 4 through a valve 6 and a gas pipe 7, and is constantly controlled at a constant pressure.

【0012】以上の従来の処理装置においては、基板15
と基板支持台12との間に設けられたガス室内の気体分子
により、基板15と温度制御された基板支持台との間の熱
の授受が行なわれ、基板を単に基板支持台12上に載置し
た場合より効果的な基板温度制御が行なわれる。
In the conventional processing apparatus described above, the substrate 15
Heat is exchanged between the substrate 15 and the temperature-controlled substrate support by gas molecules in a gas chamber provided between the substrate support 12 and the substrate, and the substrate is simply placed on the substrate support 12. Thus, more effective substrate temperature control is performed.

【0013】しかしながら、この従来の処理装置におい
て、次のような問題点を有していた。
However, the conventional processing apparatus has the following problems.

【0014】即ち、例えば、基板15を厚さt=0.5m
m、半径a=50mmのシリコン基板とし、ガス室16内の
圧力pを1000Pa、真空室10内の圧力はpより十分小さ
いとした場合、基板はガス室16内の気体の圧力により変
形を受け、中心から半径方向にrの位置での変形量δr
は以下の(数1)に従う。
That is, for example, when the thickness of the substrate 15 is t = 0.5 m
m, a silicon substrate having a radius a = 50 mm, the pressure p in the gas chamber 16 is 1000 Pa, and the pressure in the vacuum chamber 10 is sufficiently smaller than p, the substrate is deformed by the pressure of the gas in the gas chamber 16. , The amount of deformation δr at a position r in the radial direction from the center
Follows the following (Equation 1).

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】ここで、E、Vはそれぞれシリコンの縦弾
性係数およびポアソン比で、E=13.1×1010(N/
2)、V≒0.3とする。
Here, E and V are the longitudinal modulus of elasticity and Poisson's ratio of silicon, respectively, E = 13.1 × 10 10 (N /
m 2 ) and V ≒ 0.3.

【0017】この時、基板中心すなわちr=0の位置で
の変位量δ0は約270μmになる。
At this time, the displacement δ 0 at the center of the substrate, ie, at the position of r = 0, is about 270 μm.

【0018】この値は、ガスとしてHeを用いた時の適
切なガス室16の厚さ134μmを大きく上まわっている。
すなわち、設計どおりの効果が得られないことになる。
This value greatly exceeds the appropriate thickness of the gas chamber 16 of 134 μm when He is used as the gas.
That is, the effect as designed cannot be obtained.

【0019】さらに、高い熱伝導性を持つHeであって
も、ガス室16中の気体による十分な伝熱効果が得られな
いわけであるから、アルゴンなど真空室10内の処理ガス
と同種のガスを用いた場合、ヘリウムに見られるような
高い伝熱効果を得られないのは明白である。
Furthermore, even if He has a high thermal conductivity, a sufficient heat transfer effect cannot be obtained by the gas in the gas chamber 16, so that the same kind of processing gas as the processing gas in the vacuum chamber 10, such as argon, is used. Obviously, the use of gas does not provide the high heat transfer effect found in helium.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
基板温度制御方法では、高伝導性ガスであるヘリウムを
用いても十分な伝熱特性を得られないし、ガス室16内の
ガスを真空室10内のガスと同種のものを用いた場合、現
実的にはガス室16による効果的な伝熱特性は得られない
という問題点を有していた。
As described above, in the conventional substrate temperature control method, sufficient heat transfer characteristics cannot be obtained even when helium, which is a highly conductive gas, is used. When a gas of the same type as the gas in the vacuum chamber 10 is used, there is a problem that an effective heat transfer characteristic of the gas chamber 16 cannot be obtained in practice.

【0021】さらに、Oリングのシール効果が発生する
Oリングのつぶししろまで、基板15を押えつけること
は、基板の機械的強度の観点から不可能である。
Further, it is impossible to press the substrate 15 to the extent that the O-ring seals the O-ring to produce a sealing effect from the viewpoint of the mechanical strength of the substrate.

【0022】そこで、どうしても気体のもれが発生して
しまい、真空室10内に導入する処理気体と異なる気体を
伝熱用気体とした場合、リークした伝熱用気体が真空室
10内の処理に悪影響を及ぼすという問題点も有してい
た。
Therefore, if a gas different from the processing gas introduced into the vacuum chamber 10 is used as the heat transfer gas, a leaked heat transfer gas is generated.
There was also a problem that processing in step 10 was adversely affected.

【0023】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、低圧雰囲気内で食刻、成膜、ベーキングなど、処
理を行う装置において、基板の温度制御を効果的に行う
ことができるようにした低圧雰囲気内の処理装置を提供
することにある。
An object of the present invention is to provide an apparatus for performing processes such as etching, film formation, and baking in a low-pressure atmosphere in view of the above-mentioned problems of the prior art, so that the temperature of a substrate can be effectively controlled. To provide a processing apparatus in a low-pressure atmosphere.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、基板と基板支持台の間隙距離が、間隙内
に存在する気体の平均自由行程より小さい範囲では、2
面間の熱の授受量は、任意の圧力において気体の種類に
は依存しないことに着目し、基板支持台を凸面にして基
板が気体圧力により凸に変形した場合でも気体層の厚さ
をその気体の平均自由行程より小さくすることにより効
果的な2面間の伝熱特性を高伝導性気体以外の気体にお
いても良くしたことにある。
According to the present invention, in order to attain the above object, the present invention provides a method in which the distance between the substrate and the substrate support is smaller than the mean free path of the gas present in the gap.
Focusing on the fact that the amount of heat transferred between surfaces does not depend on the type of gas at an arbitrary pressure, the thickness of the gas layer is maintained even when the substrate is deformed to be convex due to the gas pressure when the substrate support is made convex. The point is that the heat transfer characteristic between the two surfaces is improved even in gases other than the highly conductive gas by making the mean free path smaller than the gas.

【0025】[0025]

【実施例】以下本発明を図に示す実施例にもとづいて具
体的に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below based on an embodiment shown in the drawings.

【0026】即ち図2を用いて本発明の特徴点を具体的
に説明する。
That is, the features of the present invention will be specifically described with reference to FIG.

【0027】基板と基板支持台間の気体層の厚さをdと
して、気体層の圧力を変えた時、単位温度差当りに2面
間を単位時間、単位面積あたり通過する熱量(熱通過
率)の変化をヘリウム、ちっ素、四塩化炭素について実
験により測定したのが図2である。
Assuming that the thickness of the gas layer between the substrate and the substrate support is d, and the pressure of the gas layer is changed, the amount of heat that passes between two surfaces per unit time per unit temperature difference per unit time per unit area (heat transfer rate) FIG. 2 shows the results of measurement of helium, nitrogen, and carbon tetrachloride by experiment.

【0028】更に、本発明の一実施例を図3、図4およ
び図5にもとづいて具体的に説明する。
Further, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIGS. 3, 4 and 5. FIG.

【0029】本実施例は、真空室24、上部電極30、下部
電極37、高周波電源42から主に構成される平行平板形の
ドライエッチング装置である。
The present embodiment is a parallel plate type dry etching apparatus mainly comprising a vacuum chamber 24, an upper electrode 30, a lower electrode 37, and a high frequency power supply 42.

【0030】真空室24は、排気系41により低圧まで排気
され、真空計39及び制御系40により定圧にされ、処理気
体導入口25から処理気体である例えば四塩化炭素が導入
される。
The vacuum chamber 24 is evacuated to a low pressure by an evacuation system 41, and is evacuated to a constant pressure by a vacuum gauge 39 and a control system 40, and a processing gas such as carbon tetrachloride is introduced from a processing gas inlet 25.

【0031】また、上部電極30および絶縁物38を介した
下部電極37間には、高周波電源42から高周波が印加さ
れ、処理気体はプラズマ状態になり、下部電極37上の基
板34の表面が表面のレジストにより形成されたパターン
通りに食刻される。
High frequency power is applied from a high frequency power supply 42 between the upper electrode 30 and the lower electrode 37 via the insulator 38, and the processing gas is in a plasma state. Is etched according to the pattern formed by the resist.

【0032】この図から明らかなように、気体層の厚さ
dを10μm以下にすると、圧力400Pa程度まではちっ素
および四塩化炭素を気体層に用いても例えば四フッ化炭
素、酸素、ヘリウムを用いた場合と同様の熱通過率を得
られる。すなわち、気体層の厚さは常時10μm程度以下
にしておくと伝熱効果は大きい。
As is apparent from this figure, when the thickness d of the gas layer is set to 10 μm or less, even if nitrogen and carbon tetrachloride are used in the gas layer up to a pressure of about 400 Pa, for example, carbon tetrafluoride, oxygen, helium The same heat transmittance as in the case of using is obtained. That is, if the thickness of the gas layer is always set to about 10 μm or less, the heat transfer effect is large.

【0033】また、ガスの圧力は、気体の種類にもよる
が、気体層の厚さが10μm程度(機械的接触の限界)で
あれば、約1300Pa以上にしても熱通過率は上昇せず、
意味がない。
Although the gas pressure depends on the type of gas, if the thickness of the gas layer is about 10 μm (the limit of mechanical contact), the heat transmission rate does not increase even at about 1300 Pa or more. ,
meaningless.

【0034】さらに、例えば半径50mmの基板が1300P
aの気体から受ける荷重は1Kgであり、これ以上の荷
重を加えるのは基板の破壊の起こる可能性が出てくる。
従って1300Pa程度が限界だと考えられる。
Further, for example, a substrate having a radius of 50 mm is 1300P
The load received from the gas a is 1 kg, and applying a load greater than this may cause the substrate to break.
Therefore, about 1300 Pa is considered to be the limit.

【0035】この図において、直線部21は、気体分子の
平均自由行程が、気体層の厚さより十分大きい場合であ
り、気体の圧力とともに線形に熱通過率は上昇し、気体
層の厚さや気体の種類に関係しない。
In this figure, the straight line portion 21 is a case where the mean free path of the gas molecules is sufficiently larger than the thickness of the gas layer, and the heat transmittance increases linearly with the pressure of the gas, and the thickness and the gas Regardless of the type.

【0036】一方、直線部22は、気体分子の平均自由行
程が、気体層の厚さより十分小さい場合であり、気体層
の厚さが大きくなると熱通過率は下がる。この時熱通過
率は、同種の気体であれば圧力が大きくなっても変化し
ない。
On the other hand, the linear portion 22 is a case where the mean free path of the gas molecules is sufficiently smaller than the thickness of the gas layer, and the heat transmittance decreases as the thickness of the gas layer increases. At this time, the heat transmission rate does not change even if the pressure increases as long as the gases are of the same type.

【0037】また曲線部23はこれら2つの場合の過度的
な状態である。
The curved portion 23 is in an excessive state in these two cases.

【0038】ここで、下部電極37は、内部に導管32が設
けられていて、流体供給源43から、設定温度に保たれた
流体が供給され、設定温度に保たれる。下部電極37を設
定温度に保つ方法としては、流体を流す方法に限らず、
ヒートパイプと冷却源あるいは発熱導線などを用いる方
法であってもさしつかえない。
Here, the lower electrode 37 is provided with the conduit 32 inside, and a fluid maintained at a set temperature is supplied from a fluid supply source 43 to be maintained at the set temperature. The method of keeping the lower electrode 37 at the set temperature is not limited to the method of flowing a fluid,
A method using a heat pipe and a cooling source or a heating wire may be used.

【0039】基板34は、バネ36が設けられた環状または
3〜4点のつめからなり駆動系29により駆動される基板
支持具35により総加重3〜4Kgで押えつけられる。
The substrate 34 is pressed with a total weight of 3 to 4 kg by a substrate support 35 which is formed by an annular or 3 to 4 point pawl provided with a spring 36 and driven by a driving system 29.

【0040】さらに、伝熱用気体が、流量制御装置46お
よび真空計45により圧力が制御された気体だめ44から導
管47を通じ、下部電極37に導入され、図4に示したよう
に円48上に設けられた直径1mm程度の多数の気体導入
穴31を通じ、基板34と下部電極37が作る間隙に送られ
る。
Further, a heat transfer gas is introduced into the lower electrode 37 from the gas reservoir 44, the pressure of which is controlled by the flow control device 46 and the vacuum gauge 45, through the conduit 47, and as shown in FIG. Is supplied to a gap formed by the substrate 34 and the lower electrode 37 through a number of gas introduction holes 31 having a diameter of about 1 mm provided in the substrate.

【0041】また、気体導入口25を通じ真空室24内に導
入される気体および下部電極37を通じ真空室24内に導入
される気体は合せて一本の導管28から供給され、流量制
御装置27により制御され、気体供給源26から真空室に供
給される気体の総量を制御する。
The gas introduced into the vacuum chamber 24 through the gas inlet 25 and the gas introduced into the vacuum chamber 24 through the lower electrode 37 are supplied from a single conduit 28 together. It controls the total amount of gas supplied from the gas supply source 26 to the vacuum chamber.

【0042】また、下部電極37は、凸面形状に加工さ
れ。、表面は、表面荒さ3.2S程度まで研摩されてい
る。
The lower electrode 37 is processed into a convex shape. The surface is polished to a surface roughness of about 3.2S.

【0043】この時、凸面の形状は、式(1)に従うか式
(1)よりやや大きく加工される。これは、気体が導入さ
れて基板が裏面から荷重を受けてもさらに変形しないよ
うにするためであり、その結果基板34は下部電極37に密
着し、かつ必要以上に基板を変形させずにすむ。
At this time, the shape of the convex surface is determined according to equation (1) or
(1) Processed slightly larger. This is to prevent the substrate from being further deformed even when a gas is introduced and the substrate receives a load from the back surface. .

【0044】以上の装置構成において、基板の温度制御
が行なわれる過程について説明する。
The process of controlling the temperature of the substrate in the above-described apparatus configuration will be described.

【0045】気体導入穴31から基板34の裏面に導入され
た気体は、2面の間隙を通して真空室24内に排気される
一方、円48の内部にも導入され、円48の内部の気体の圧
力は気体導入穴31における気体の圧力と同じ値になる。
この定常状態になるまでの時間は、3.2S程度の面とシ
リコン基板との間隙であれば数秒とかからないことが実
験により確認されている。
The gas introduced from the gas introduction hole 31 to the back surface of the substrate 34 is exhausted into the vacuum chamber 24 through the gap between the two surfaces, and is also introduced into the circle 48, and the gas inside the circle 48 is removed. The pressure becomes the same value as the pressure of the gas in the gas introduction hole 31.
It has been experimentally confirmed that the time required to reach the steady state does not take several seconds if the gap is about 3.2 S between the surface and the silicon substrate.

【0046】また、真空室24側に排気される段階で、円
48の外側には、圧力の勾配が生じる。これは、間隙距離
10μmというこの部分の持つコンダクタンスによるもの
である。
At the stage when the air is evacuated to the vacuum chamber 24 side,
Outside of 48, a pressure gradient is created. This is the gap distance
This is due to the conductance of this part of 10 μm.

【0047】この時の、気体層33の半径方向の圧力分布
を図5に示す。
FIG. 5 shows the pressure distribution in the radial direction of the gas layer 33 at this time.

【0048】この時、基板34上の多くの点において、裏
面の気体層33の圧力は設定圧力例えば700Paにしておく
とすると、図2に示したグラフより明らかなように、ヘ
リウム、窒素、四塩化炭素(この他の気体においても同
様だと考えられる。)などの気体全てにおいて、熱通過
率300W/m2・degという大きな値を示す。
At this time, at many points on the substrate 34, if the pressure of the gas layer 33 on the back surface is set to a set pressure, for example, 700 Pa, as is clear from the graph shown in FIG. All gases such as carbon chloride (this is considered to be the same for other gases) show a large value of 300 W / m 2 · deg.

【0049】ここで、円48の外側の部分では基板裏面の
圧力が低いが、基板自身のもつ熱伝導性が気体層の持つ
熱通過率に比べて十分大きいため、基板中心との温度の
差は問題にならない。
Here, the pressure on the back surface of the substrate is low at the portion outside the circle 48, but since the thermal conductivity of the substrate itself is sufficiently larger than the heat transmittance of the gas layer, the temperature difference from the center of the substrate is low. Does not matter.

【0050】ここで、高周波電源42により約200Wの電
力を印加し、シリコン基板上のアルミニウム膜をドライ
エッチングした場合の基板の温度は、下部電極を20℃に
設定した場合、30℃程度であった。これは、基板を単に
載置した場合の250℃という値に比べると極めて良好な
値である。
Here, when a power of about 200 W is applied by the high-frequency power supply 42 and the aluminum film on the silicon substrate is dry-etched, the temperature of the substrate is about 30 ° C. when the lower electrode is set at 20 ° C. Was. This is an extremely good value compared to a value of 250 ° C. when the substrate is simply placed.

【0051】さらに、下部電極37を通じ真空室24に導入
される気体の量を測定してみると、直径100mmのシリ
コン基板を3.2S面に研摩した下部電極上に載置し、気
体層の圧力を1000Paにし、半径45mmの円周上に設け
た気体導入穴から導入した場合のリーク量は、約0.02〜
0.03Pa・m3/sec程度であり、ドライエッチングを行
う場合の通常の反応気体流量である0.5〜2Pa・m3/se
cに比べ1〜2桁小さい値になっており、さらに、10~2
Pa〜10~1Paの低圧雰囲気で処理を行う電子磁気共鳴に
よるマイクロ波プラズマ処理装置における反応気体流量
0.04〜0.06Pa・m3/secよりも少ない値になってい
る。このためマイクロ波放電によるプラズマ処理装置に
おける基板温度制御装置としても用いることもできる。
Further, when the amount of gas introduced into the vacuum chamber 24 through the lower electrode 37 was measured, a silicon substrate having a diameter of 100 mm was placed on the lower electrode polished to a 3.2S surface, and the pressure of the gas layer was measured. Is set to 1000 Pa, and the amount of leak when the gas is introduced from a gas introduction hole provided on a circumference with a radius of 45 mm is about 0.02 to
It is about 0.03 Pa · m 3 / sec, which is 0.5 to 2 Pa · m 3 / se, which is a normal reaction gas flow rate when performing dry etching.
The value is one to two orders of magnitude smaller than c, and 10 to 2
Reactant gas flow rate in microwave plasma processing equipment by electron magnetic resonance processing in low pressure atmosphere of Pa ~ 10 ~ 1 Pa
The value is less than 0.04 to 0.06 Pa · m 3 / sec. Therefore, it can also be used as a substrate temperature control device in a plasma processing apparatus using microwave discharge.

【0052】また、基板支持台を400〜500℃に熱した状
態で基板のベーキングに用いた場合、基板温度Tは以下
の(数2)により上昇する。
When the substrate support is used for baking the substrate while being heated to 400 to 500 ° C., the substrate temperature T rises according to the following (Equation 2).

【0053】[0053]

【数2】 (Equation 2)

【0054】ここで、To、Teはそれぞれ基板の初期
温度、電極の温度、λは基板全面における熱通過量、c
は基板の熱容量である。ここで、λ=3.4W/deg、c=
5.8J/deg、To=20℃、Te=400℃とすると、約4
秒で360℃まで上昇することになる。この値は、実験に
よってもほぼ近い値がでている。
Here, To and Te are the initial temperature of the substrate, the temperature of the electrodes, λ is the amount of heat passing through the entire surface of the substrate, c
Is the heat capacity of the substrate. Here, λ = 3.4 W / deg, c =
5.8 J / deg, To = 20 ℃, Te = 400 ℃, about 4
It will rise to 360 ° C in seconds. This value is almost the same even in experiments.

【0055】さらに、本発明は、真空中における基板温
度制御が必要となる本実施例に説明していない他のプロ
セス処理に適用できることは当業者にとって明らかであ
る。
Further, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be applied to other processing which is not described in this embodiment and requires control of the substrate temperature in a vacuum.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板と基板支持台との間隙に700Pa前後の気体を介在させ
た上で、間隙距離を10μm程度以下にすることができる
ので高伝導性気体であるヘリウム以外の処理気体に用い
る分子量の大きいプロセス処理気体を用いても基板と基
板支持台との間の熱通過率を大きくでき、これにより、
良好な温度制御特性を得られ、かつ、伝熱用気体に処理
気体と同種の気体を使用できるので伝熱用気体のリーク
の問題をも解決することができる効果を有する。
As described above, according to the present invention, since a gas of about 700 Pa is interposed in the gap between the substrate and the substrate support, the gap distance can be reduced to about 10 μm or less. Even when using a process gas having a high molecular weight used for a process gas other than helium, which is a neutral gas, the heat transfer rate between the substrate and the substrate support can be increased, and
Good temperature control characteristics can be obtained, and a gas of the same type as the processing gas can be used as the heat transfer gas, so that there is an effect that the problem of the leak of the heat transfer gas can also be solved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の処理装置を示す縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a conventional processing apparatus.

【図2】熱通過率と気体圧力の関係を示した図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a heat transmittance and a gas pressure.

【図3】本発明の一実施例を示す縦断面図。FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention.

【図4】下部電極および基板の斜視図。FIG. 4 is a perspective view of a lower electrode and a substrate.

【図5】気体層の圧力分布を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a pressure distribution of a gas layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

24…真空室 31…気体導入穴 33…気体層
34…基板 35…基板支持具 37…下部電極 44…気体だ
め。
24… Vacuum chamber 31… Gas introduction hole 33… Gas layer
34 ... substrate 35 ... substrate support 37 ... lower electrode 44 ... gas reservoir.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/302 J ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical indication location H01L 21/302 E

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】低圧雰囲気の処理室内に設けた支持台を該
支持台の内部に温度制御された流体を流すことにより温
度制御し、該温度制御された支持台上に処理する基板を
支持し、該支持された基板と前記支持台との間に圧力を
700Pa以上に調整した気体を導入して該気体を前記
処理室から排気することにより300W/m2・deg
以上の熱通過率で前記基板の温度を制御することを特徴
とする低圧雰囲気内の処理方法。
A temperature of a support provided in a processing chamber in a low-pressure atmosphere is controlled by flowing a temperature-controlled fluid into the support, and a substrate to be processed is supported on the temperature-controlled support. A gas whose pressure is adjusted to 700 Pa or more is introduced between the supported substrate and the support table, and the gas is exhausted from the processing chamber to thereby obtain 300 W / m 2 · deg.
A processing method in a low-pressure atmosphere, wherein the temperature of the substrate is controlled by the heat transmission rate.
【請求項2】前記圧力を700Pa以上に調整した気体
を、前記支持台の前記支持面上で支持する基板の外周に
近い位置に設けられた複数の小孔から供給することを特
徴とする請求項1記載の低圧雰囲気内の処理方法。
2. The gas, wherein the pressure is adjusted to 700 Pa or more, is supplied from a plurality of small holes provided at a position near an outer periphery of a substrate supported on the support surface of the support table. Item 6. A method for processing in a low-pressure atmosphere according to Item 1.
【請求項3】前記低圧雰囲気の処理室内には処理用気体
が導入され、前記複数の小孔から供給される前記圧力を
700Pa以上に調整した気体が、前記処理用気体と同
種の気体であることを特徴とする請求項1または2の何
れかに記載の低圧雰囲気内の処理方法。
3. A processing gas is introduced into the processing chamber in the low-pressure atmosphere, and the gas supplied from the plurality of small holes and adjusted to a pressure of 700 Pa or more is the same kind of gas as the processing gas. The method for treating in a low-pressure atmosphere according to claim 1, wherein:
【請求項4】前記支持台と前記基板との間に導入される
気体は、前記支持台と前記基板とのギャップが10μm
以下になるように圧力を調整することを特徴とする請求
項1記載の低圧雰囲気内の処理方法。
4. The gas introduced between the support and the substrate has a gap of 10 μm between the support and the substrate.
2. The method according to claim 1, wherein the pressure is adjusted to be as follows.
【請求項5】低圧雰囲気に維持される処理室と、該処理
室内で処理する基板を載置し内部に温度制御された流体
を流す流路を設けて前記基板を載置する載置面には複数
の小孔を有する支持手段と、前記基板を前記載置面に押
しつける押しつけ手段と、該押しつけ手段により押しつ
けられた前記基板と前記載置面との間に前記複数の小孔
から圧力を700Pa以上に調整した気体を導入するガ
ス導入手段と、前記処理室内を排気する排気手段とを有
し、前記ガス導入手段により前記載置面と前記基板との
間に前記気体を導入して該気体を前記排気手段により前
記処理室から排気することにより300W/m2・de
g以上の熱通過率で前記基板の温度を制御することを特
徴とする低圧雰囲気内の処理装置。
5. A processing chamber maintained in a low-pressure atmosphere, and a substrate on which a substrate to be processed is mounted in the processing chamber, and a flow path through which a temperature-controlled fluid flows therein are provided. Supporting means having a plurality of small holes, pressing means for pressing the substrate against the mounting surface, pressure from the plurality of small holes between the substrate and the mounting surface pressed by the pressing means. Gas introducing means for introducing a gas adjusted to 700 Pa or more, and exhaust means for exhausting the processing chamber, wherein the gas introducing means introduces the gas between the mounting surface and the substrate by the gas introducing means. By exhausting gas from the processing chamber by the exhaust means, 300 W / m 2 · de
A processing apparatus in a low-pressure atmosphere, wherein the temperature of the substrate is controlled with a heat transmittance of at least g.
【請求項6】前記処理室は前記低圧雰囲気内に処理用気
体を導入する処理ガス導入手段を有し、前記複数の小孔
から前記基板と前記載置面との間に導入する気体が前記
処理ガス導入手段から前記処理室に導入される前記処理
用気体と同種の気体であることを特徴とする請求項5記
載の低圧雰囲気内の処理装置。
6. The processing chamber has processing gas introducing means for introducing a processing gas into the low-pressure atmosphere, and the gas introduced between the substrate and the mounting surface from the plurality of small holes is supplied to the processing chamber. 6. The processing apparatus in a low-pressure atmosphere according to claim 5, wherein the processing gas is the same kind of gas as the processing gas introduced into the processing chamber from the processing gas introduction unit.
【請求項7】前記支持手段は、前記載置面が凸状に形成
され、前記複数の小孔が、前記載置面上に載置する基板
の外周に近い位置に設けられたことを特徴とする請求項
5または6の何れかに記載の低圧雰囲気内の処理装置。
7. The supporting means, wherein the mounting surface is formed in a convex shape, and the plurality of small holes are provided at positions near an outer periphery of a substrate mounted on the mounting surface. The processing apparatus in a low-pressure atmosphere according to claim 5.
【請求項8】前記支持手段の内部に設けた流路には、温
度制御された流体を流して前記支持手段の温度を制御す
ることを特徴とする請求項5記載の低圧雰囲気内の処理
装置。
8. A processing apparatus in a low-pressure atmosphere according to claim 5, wherein a temperature-controlled fluid is caused to flow through a flow path provided inside said support means to control the temperature of said support means. .
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