JP3157551B2 - Workpiece mounting device and processing device using the same - Google Patents

Workpiece mounting device and processing device using the same

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JP3157551B2
JP3157551B2 JP20480091A JP20480091A JP3157551B2 JP 3157551 B2 JP3157551 B2 JP 3157551B2 JP 20480091 A JP20480091 A JP 20480091A JP 20480091 A JP20480091 A JP 20480091A JP 3157551 B2 JP3157551 B2 JP 3157551B2
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gas
mounting
wafer
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support table
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俊久 野沢
淳一 荒見
功宏 長谷川
晴雄 岡野
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Tokyo Electron Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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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】この発明は、例えばプラズマエッ
チング装置などの真空装置においてウエハ等の被処理体
を載置する載置装置及びそれを用いた処理装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting apparatus for mounting an object to be processed such as a wafer in a vacuum apparatus such as a plasma etching apparatus and a processing apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、プラズマエッチング装置におい
ては、ウエハを支持するためにサセプタと称される支持
テーブルが用いられている。エッチング処理時にプラズ
マによりウエハが高温に昇温するため、サセプタにはウ
エハを予め定められた温度に冷却するための温度調節機
構が設けられている。
2. Description of the Related Art In a plasma etching apparatus, for example, a support table called a susceptor is used to support a wafer. Since the temperature of the wafer is raised to a high temperature by the plasma during the etching process, the susceptor is provided with a temperature control mechanism for cooling the wafer to a predetermined temperature.

【0003】ところで、近年、ウエハの大口径化が進
み、品種等によってウエハの径の種類も増えており、各
種サイズのウエハに合わせたサセプタを使用する必要が
ある。このような各種ウエハに合せたサセプタを使用可
能な装置が特開昭59−115521号公報に開示され
ている。
[0003] In recent years, the diameter of wafers has been increasing, and the types of wafer diameters have also increased depending on the types of wafers. Therefore, it is necessary to use susceptors adapted to wafers of various sizes. An apparatus capable of using a susceptor suitable for such various wafers is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-115521.

【0004】また、例えばプラズマエッチングに使用さ
れるようなウエハの支持テーブルは、その表面側がダメ
ージを受けるために消耗品として交換する必要があり、
さらに例えば静電チャックシートを有する場合には、静
電チャックの交換作業も必要である。
In addition, a wafer support table used for plasma etching, for example, needs to be replaced as a consumable because the surface side is damaged.
Further, for example, when an electrostatic chuck sheet is provided, replacement of the electrostatic chuck is also required.

【0005】上記のような理由により、支持テーブルを
固定部と分離部とに2分割し、ウエハのサイズに応じ
て、又は表面がダメージを受けた場合に分離部を取り外
すのみで交換作業を行えることが望まれている。すなわ
ち、支持テーブルを2分割した場合には、温度調節機能
を有する固定部は常設しておくことができ、分離部のみ
ウエハサイズに対応した種類分用意することで各種サイ
ズに対応でき、また、支持テーブル表面又は静電チャッ
クの交換時にも分離部のみ取り外せばよいので、簡易に
交換作業を行うことができる。
For the above reasons, the support table can be divided into a fixed part and a separation part, and the replacement operation can be performed only by removing the separation part according to the size of the wafer or when the surface is damaged. It is desired. That is, when the support table is divided into two, a fixed portion having a temperature control function can be permanently provided, and only a separation portion can be prepared for a type corresponding to a wafer size, and can be adapted to various sizes. When the surface of the support table or the electrostatic chuck is replaced, only the separation portion needs to be removed, so that the replacement operation can be easily performed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、支持テ
ーブルを分割構造とした場合には、分離と固定部部と固
定部との接合部は必ず空隙が生じた状態またはこの空隙
にダストが挟まった状態で合わされるため、固定部と分
離部との間の熱伝達特性が悪化してしまう。このため、
被処理体を効率良く温度調節することができないという
問題が生じる。特に、エッチング装置等の真空処理装置
内で用いられる支持テーブルの場合には、固定部と分離
部との間も真空状態となっているので、気体による熱伝
導は行われず、両者間のボルト締結部付近での固体接触
熱伝導しか期待できない。この際、ボルト締結部は支持
テーブルの周縁部に存在するため、中心部への熱伝達経
路が長くなり、中央部において有効な熱伝達は期待でき
ず、ウエハの均一な温度調節が極めて困難である。
However, when the support table has a divided structure, the separation and the joint between the fixed part and the fixed part always have a gap or a state where dust is trapped in the gap. Therefore, the heat transfer characteristics between the fixed portion and the separation portion are deteriorated. For this reason,
There is a problem that the temperature of the object cannot be efficiently adjusted. In particular, in the case of a support table used in a vacuum processing device such as an etching device, since the space between the fixed portion and the separation portion is also in a vacuum state, heat conduction by gas is not performed, and bolt fastening between the two is performed. Only solid contact heat conduction near the part can be expected. At this time, since the bolted portion is present at the periphery of the support table, the heat transfer path to the center becomes long, and effective heat transfer cannot be expected in the center, and it is extremely difficult to uniformly control the temperature of the wafer. is there.

【0007】この発明は、上記のような状況に鑑みてな
されたものであり、その目的は、その上に支持された被
処理体の温度を有効に調節することができる2分割タイ
プの被処理体の載置装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a two-part type processing target capable of effectively adjusting the temperature of a processing target supported thereon. An object of the present invention is to provide a body mounting device.

【0008】この発明の他の目的は、このような載置装
置を用いた処理装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a processing apparatus using such a mounting device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明に係る載置装置
は、温調機能を有する第1の載置台と、この第1の載置
台上に設けられた第2の載置台と、上記第2の載置台上
に設けられ、被処理体を吸着保持する静電チャックと、
上記第1,第2の載置台の当接面間に気体を導入する
1の気体導入部と、上記被処理体と上記静電チャックと
の間に気体を導入する第2の気体導入部と、を有する
とを特徴とする。また、前記第1,第2の載置台は平面
同士で密着され、前記第1,第2の載置台間はその外周
に沿ってOリングにて気密シールされ、その気密シール
されたギャップ領域に前記第1の気体導入部を介して気
体を導入することが好ましい。
A mounting apparatus according to the present invention comprises a first mounting table having a temperature control function, a second mounting table provided on the first mounting table, An electrostatic chuck provided on the mounting table 2 for sucking and holding the object to be processed;
The first step of introducing gas between the contact surfaces of the first and second mounting tables .
1, the gas introduction unit, the object to be processed, and the electrostatic chuck
And a second gas introduction part for introducing a gas between the two . The first and second mounting tables are flat.
And the outer circumference of the space between the first and second mounting tables.
Is hermetically sealed with an O-ring along the
Through the first gas introduction portion into the gap region thus formed.
It is preferred to introduce the body.

【0010】この発明に係る処理装置は、所定の真空度
に保持される真空室と、この真空室内に配置された請求
項1又は2に記載の被処理体用載置装置と、前記被処理
体に対して適宜の処理を施すための処理手段と、を有す
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus, comprising: a vacuum chamber maintained at a predetermined degree of vacuum; a processing object mounting apparatus according to claim 1 or 2 disposed in the vacuum chamber; Processing means for performing appropriate processing on the body.

【0011】[0011]

【作用】本発明によれば、静電チャックが保持される載
置台を分割構造とすることで、被処理体のサイズが変更
になった場合、あるいは消耗品の交換時などにあって
は、一方の載置台のみを交換するのみで対処でき、しか
も、両載置台の当接面間に第1の気体導入部を介して
体を導入することによって、その間のギャップでの気体
による熱伝導率を高めることができ、所定の温調動作を
も確保することが可能となる。さらに、被処理体と静電
チャックとの間にも第2の気体導入部を介して気体を導
入しているので、被処理体の温度コントロール精度が一
層高められる。
According to the present invention, the mounting table holding the electrostatic chuck has a divided structure, so that when the size of the object to be processed is changed or when consumables are replaced, It can be addressed only to replace only one of the mounting table, moreover, by the introducing the gas <br/> body through the first gas introduction section between the contact surfaces of both the mounting table, the gap therebetween , The heat conductivity of the gas can be increased, and a predetermined temperature control operation can be ensured. Furthermore, the object to be processed and the electrostatic
The gas is also introduced between the chuck and the chuck through the second gas inlet.
Temperature control accuracy of the object
Layer enhanced.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明をプラズマエッチング装置に使
用される静電チャック方式の支持テーブルに適用した一
態様について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment in which the present invention is applied to an electrostatic chuck type support table used in a plasma etching apparatus will be described in detail.

【0013】図1はこの発明の一態様に係る支持テーブ
ルを適用したプラズマエッチング装置の概略構成図であ
る。この装置は、真空チャンバ10と、チャンバ10内
に設けられウエハ1を支持するための第1の電極となる
支持テーブル20と、チャンバ10の上方に設けられた
第2の電極及び真空チャンバ10の外側に設けられたマ
グネットセクション30と、RF電源40とを備えてい
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a plasma etching apparatus to which a support table according to one embodiment of the present invention is applied. The apparatus includes a vacuum chamber 10, a support table 20 provided in the chamber 10 and serving as a first electrode for supporting the wafer 1, a second electrode provided above the chamber 10, and a vacuum chamber 10. It includes a magnet section 30 provided outside and an RF power supply 40.

【0014】真空チャンバ10は、上部チャンバ11と
下部チャンバ12とを有している。上部チャンバ11の
側壁下部には排気口13が設けられており、この排気口
13に接続された排気ポンプ(図示せず)により真空チ
ャンバ10内が排気される。そして、この真空チャンバ
10中が例えば10-6Torr程度まで減圧できるように設
計されている。また、上部チャンバ11の上壁には、エ
ッチングガスを導入するための複数のガス導入口14が
設けられており、これら導入口14には図示しないガス
供給源からエッチングガスを供給するためのガス供給管
14aが接続されている。
The vacuum chamber 10 has an upper chamber 11 and a lower chamber 12. An exhaust port 13 is provided at a lower portion of the side wall of the upper chamber 11, and the inside of the vacuum chamber 10 is exhausted by an exhaust pump (not shown) connected to the exhaust port 13. The vacuum chamber 10 is designed to be able to reduce the pressure to, for example, about 10 −6 Torr. The upper wall of the upper chamber 11 is provided with a plurality of gas inlets 14 for introducing an etching gas, and the inlets 14 are provided with a gas for supplying an etching gas from a gas supply source (not shown). The supply pipe 14a is connected.

【0015】支持テーブル20には、電気絶縁性のセラ
ミック部材15を介して下部チャンバ12上に設置され
ており、下部チャンバ12と支持テーブル20とは電気
的に絶縁されている。この支持テーブル20はウエハの
支持部を有する上部材21と、ウエハの温度調節を行う
ための冷媒流路例えば液体通流路23を備えた下部材2
2とを有している。なお、この支持テーブル20の詳細
な構造は後述する。
The support table 20 is installed on the lower chamber 12 via an electrically insulating ceramic member 15, and the lower chamber 12 and the support table 20 are electrically insulated. The support table 20 includes an upper member 21 having a wafer support portion, and a lower member 2 having a coolant flow path for adjusting the temperature of the wafer, for example, a liquid flow path 23.
And 2. The detailed structure of the support table 20 will be described later.

【0016】高周波電源40は、支持テーブル20の上
部材21に接続されており、上部チャンバ11は設置さ
れている。従って、上記第1及び第2の電極間に高周波
電力が供給された際に、上部チャンバ11の上壁が上部
電極として機能し、上部材21が下部電極として機能し
て、これらの間にプラズマが発生する。
The high frequency power supply 40 is connected to the upper member 21 of the support table 20, and the upper chamber 11 is installed. Therefore, when high-frequency power is supplied between the first and second electrodes, the upper wall of the upper chamber 11 functions as an upper electrode, and the upper member 21 functions as a lower electrode, and a plasma Occurs.

【0017】マグネットセクション30は、電極間に形
成される電界と直交する方向に磁場を印加する役割を有
しており、水平に設けられた支持部材31と、これに支
持された永久磁石32と、これらを図中矢印方向に回転
させるためのモータ33とを有している。
The magnet section 30 has a role of applying a magnetic field in a direction orthogonal to an electric field formed between the electrodes, and includes a horizontally provided support member 31 and a permanent magnet 32 supported by the support member 31. And a motor 33 for rotating these in the direction of the arrow in the figure.

【0018】このようなマグネトロンプラズマエッチン
グ装置においては、チャンバ10内にエッチングガスを
導入し、高周波電力を上部電極と下部電極との間に印加
しつつ、回転されている永久磁石32によって電極間に
磁場を印加するので、直交電磁界により電極間に存在す
る電子がサイクロン運動を行い、電子が分子に衝突する
ことによって分子が電離する回数が増加し、10-2Torr
という比較的低圧力でも、1μm/minという高いエ
ッチング速度を得ることができる。従って、一枚当りの
処理が短時間で済み、エッチングの信頼性が向上すると
いう利点がある。また、イオンの平均エネルギが低くな
るため、ウエハに対するダメージも小さい。
In such a magnetron plasma etching apparatus, an etching gas is introduced into the chamber 10 and high frequency power is applied between the upper electrode and the lower electrode while the rotating permanent magnet 32 rotates between the electrodes. Since a magnetic field is applied, electrons existing between the electrodes perform cyclonic motion due to the orthogonal electromagnetic field, and the number of times of ionization of the molecule increases due to the collision of the electron with the molecule, and 10 −2 Torr
Even at a relatively low pressure, a high etching rate of 1 μm / min can be obtained. Accordingly, there is an advantage that the processing per one sheet can be performed in a short time, and the reliability of etching is improved. Further, since the average energy of ions is low, damage to the wafer is small.

【0019】次に、被処理体としてのウエハの支持テー
ブル20について詳細に説明する。図2は、支持テーブ
ル20を詳細に示す断面図である。この支持テーブル2
0は、上述したように上部材21と下部材22とを有し
ており、さらに上部材21の上面にはウエハを静電気力
(クーロン力)で吸着するための静電チャック24が設
けられている。このチャック24は例えばプラズマが発
生した時にプラズマを介して導通し静電吸着力が発生す
る機構になっている。そして、下部材22は常設され、
他方上部材21及び静電チャック24は交換できるよう
になっている。
Next, the support table 20 for a wafer as an object to be processed will be described in detail. FIG. 2 is a sectional view showing the support table 20 in detail. This support table 2
Reference numeral 0 has the upper member 21 and the lower member 22 as described above, and on the upper surface of the upper member 21 is provided an electrostatic chuck 24 for attracting the wafer by electrostatic force (Coulomb force). I have. The chuck 24 is a mechanism that conducts through the plasma when the plasma is generated, for example, and generates an electrostatic attraction force. And the lower member 22 is permanently installed,
On the other hand, the upper member 21 and the electrostatic chuck 24 can be replaced.

【0020】上部材21は外周部に段部を有した円板状
をなしており、下部材22は単純な円板状をなしてい
る。そして、上部材21の外周近傍には、外周縁に沿っ
て等間隔でボルト挿入孔28が形成されており、下部材
22にはボルト挿入孔28に対応する位置にねじ穴28
aが形成されており、挿入孔28にボルト29が挿入さ
れ、ボルト29によって上部材21と下部材22とが締
結される。そして、ボルト29を外すことにより、上部
材21を下部材22から取り外すことができる。
The upper member 21 has a disk shape having a step on the outer periphery, and the lower member 22 has a simple disk shape. In the vicinity of the outer periphery of the upper member 21, bolt insertion holes 28 are formed at equal intervals along the outer periphery, and the lower member 22 has screw holes 28 at positions corresponding to the bolt insertion holes 28.
a is formed, a bolt 29 is inserted into the insertion hole 28, and the upper member 21 and the lower member 22 are fastened by the bolt 29. Then, by removing the bolt 29, the upper member 21 can be removed from the lower member 22.

【0021】静電チャック24は、図3に示すように、
2枚の絶縁シート(例えばポリイミドシート)24a,
24bと、これらの間に介在された銅などで形成された
導電性シート24cとで構成されている。そして、この
静電吸着シート24上にウエハ10を搭載した後に、そ
のウエハ1と導電性シート24cとの間に、プラズマを
介して図示しない電源から高電圧を印加することによ
り、クーロン力によってウエハ1を吸着する。この静電
チャック24により、上部材21と下部材22とは電気
的に絶縁されている。
The electrostatic chuck 24 is, as shown in FIG.
Two insulating sheets (for example, polyimide sheets) 24a,
24b, and a conductive sheet 24c formed of copper or the like interposed therebetween. After the wafer 10 is mounted on the electrostatic attraction sheet 24, a high voltage is applied between the wafer 1 and the conductive sheet 24c from a power source (not shown) via plasma, so that the wafer 1 is driven by Coulomb force. 1 is adsorbed. By this electrostatic chuck 24, the upper member 21 and the lower member 22 are electrically insulated.

【0022】下部材22には、上述したように、環状の
液体通流路23が設けられており、この液体通流路23
には液体導入路23aと液体導出路23bとが接続され
ており、液体通流路23に所定温度の液体を適宜の流量
で供給することにより、ウエハ1の温度が調節される。
この場合に、処理するウエハの種類に応じて、適宜液体
の温度が設定される。すなわち、エッチング動作の際
に、例えばプラズマの熱によりエッチング化学反応以外
の不必要反応を起して所定のエッチングが困難である場
合には、液体通流路23に冷却媒体例えば−25℃程度
の不凍液を循環させてウエハ温度を−15℃付近に冷却
保持する。また、エッチング処理によっては、例えばウ
エハ1の温度が70〜80℃程度であることが適当な場
合があるが、その場合には液体通流路23に加熱媒体例
えば温熱水を循環させてウエハ1の温度をコントロール
できる。
As described above, the lower member 22 is provided with the annular liquid communication channel 23.
Is connected to a liquid introduction path 23a and a liquid outlet path 23b, and the temperature of the wafer 1 is adjusted by supplying a liquid having a predetermined temperature to the liquid flow path 23 at an appropriate flow rate.
In this case, the temperature of the liquid is appropriately set according to the type of the wafer to be processed. That is, at the time of the etching operation, for example, when an unnecessary reaction other than the etching chemical reaction occurs due to the heat of the plasma and the predetermined etching is difficult, a cooling medium such as about −25 ° C. The wafer temperature is cooled and maintained at around -15 ° C. by circulating the antifreeze. Depending on the etching process, for example, it is appropriate that the temperature of the wafer 1 is about 70 to 80 ° C. In such a case, a heating medium such as hot water is circulated through the liquid passage 23 so that the wafer 1 is heated. Temperature can be controlled.

【0023】下部材22には、その上面の外周近傍に、
外周に沿ってOリング用溝26aが形成されており、さ
らに、その内側には外周に沿ってガス充填用リング溝2
5aが形成されている。溝25aには、ガス導入路25
が接続されており、図示しないガス供給源から後述する
制御機構を及びこの導入路25を介して熱伝達用のガス
例えばHe,Ar,O2 などから選択され溝25aに供
給され、上部材21と下部材22との間にそのガスが介
在される。この実施例ではOリング用溝26a内にはO
リング26が嵌込まれており、熱伝達用のガスが上部材
21と下部材22との間から漏出することを防止してい
る。わずかであればリークしてもよい。
The lower member 22 is provided near the outer periphery of the upper surface thereof.
An O-ring groove 26a is formed along the outer periphery, and a gas-filling ring groove 2a is formed inside the O-ring groove 26a along the outer periphery.
5a are formed. The gas introduction passage 25 is provided in the groove 25a.
Is connected to a gas supply source (not shown), and a control mechanism, which will be described later, and a gas for heat transfer, such as He, Ar, or O 2 , is supplied to the groove 25 a through the introduction path 25 and is supplied to the upper member 21. The gas is interposed between and the lower member 22. In this embodiment, the O-ring groove 26a has O
A ring 26 is fitted to prevent heat transfer gas from leaking from between the upper member 21 and the lower member 22. If it is slight, it may leak.

【0024】この熱伝達用ガスの上部材21と下部材2
2との間における圧力は、例えば図4に示すような機構
により制御される。ガス導入路25は、ガス供給管50
に対し、その途中で上方に分岐するように接続されてい
る。このガス供給管50のIN側にはレギュレータ52
及び絞り弁54が配設され、そのOUT側には絞り弁5
6が配設されている。そして、前記レギュレータ52に
て測定されたゲージ圧を、OUT側の絞り弁56を駆動
する弁駆動部58にフィードバックし、測定されるゲー
ジ圧が常時一定になるようにOUT側の絞り弁56の開
閉駆動を行う。また、弁駆動部58を用いずに、ゲージ
圧を見ながら弁を調節するようにしてもよい。
The upper member 21 and the lower member 2 of this heat transfer gas
2 is controlled by, for example, a mechanism as shown in FIG. The gas introduction path 25 is provided with a gas supply pipe 50.
Are connected so as to branch upward on the way. A regulator 52 is provided on the IN side of the gas supply pipe 50.
And a throttle valve 54, and a throttle valve 5 is provided on the OUT side thereof.
6 are provided. The gauge pressure measured by the regulator 52 is fed back to a valve driving unit 58 that drives the OUT-side throttle valve 56, and the OUT-side throttle valve 56 is controlled so that the measured gauge pressure is always constant. Open / close drive is performed. Further, the valve may be adjusted while checking the gauge pressure without using the valve drive unit 58.

【0025】従来の熱伝達用ガスを流さないタイプの支
持テーブルの場合には、上部材21と下部材22との間
には、平滑度の違いに等によるギャップ、また、表面荒
さによるギャップ、さらに、塵埃が侵入して生じたギャ
ップ等が生じていることになる。このようなギャップが
生じた状態にて下部材22側で温度調節を行っても、真
空処理室内部が真空引きされているため、上部材21と
下部材22との間での気体による熱伝導はほとんど生じ
ず、これら両部材の締結用ボルト29周辺での固体接触
による熱伝導のみしか期待できない。
In the case of a conventional support table that does not allow a heat transfer gas to flow, there is a gap between the upper member 21 and the lower member 22 due to a difference in smoothness, a gap due to surface roughness, and the like. Further, a gap or the like caused by intrusion of dust is generated. Even if the temperature is adjusted on the lower member 22 side in a state where such a gap is generated, since the inside of the vacuum processing chamber is evacuated, the heat conduction by the gas between the upper member 21 and the lower member 22 is performed. Almost no heat is generated, and only heat conduction due to solid contact around the fastening bolt 29 between these two members can be expected.

【0026】これに対して、本発明のように、上部材2
1と下部材22との間に熱伝達用のガスを所定圧力で保
持させる場合には、これら両部材間の熱伝達特性を良好
にすることができ、被処理体としてのウエハを効率良く
温度調節することができる。
On the other hand, as in the present invention, the upper member 2
When a gas for heat transfer is held between the first member and the lower member 22 at a predetermined pressure, the heat transfer characteristics between the two members can be improved, and the wafer as the object to be processed can be efficiently heated. Can be adjusted.

【0027】熱伝達用のガスとして用いるガスの種類は
特に限定されない。しかし、その目的からは熱伝導性が
高いガスが好ましく、He,O2 ,Ar,N2 等が好適
である。この中では特に、Heが好ましい。
The type of gas used as the heat transfer gas is not particularly limited. However, for that purpose, gases having high thermal conductivity are preferred, and He, O 2 , Ar, N 2 and the like are preferred. Of these, He is particularly preferred.

【0028】また、熱伝達用ガスの圧力は、ある特定値
以上であればその効果を得ることができる。このため
に、上述のようにガス圧をコントロールするのである。
ガスの圧力がその特定値以上になると、ガスによる熱伝
導はそのガス圧力にはあまり依存せず、上部材21と下
部材22とのギャップ距離に多く依存することになる。
つまり、熱伝達用のガスの効果は、これら部材の間のギ
ャップが小さいほど大きくなる。従って、これら部材間
のギャップをできる限り小さくすることにより、ガスに
よる熱伝導が良好になり、高精度で温度制御を行うこと
ができる。これら部材の合せ面を精度良く仕上げること
により、ギャップを例えば10μm以下にすることが可
能となり、これにより高効率で熱が伝達し、高精度の温
度制御が実現される。
The effect can be obtained if the pressure of the heat transfer gas is not less than a certain value. For this purpose, the gas pressure is controlled as described above.
When the pressure of the gas exceeds a specific value, the heat conduction by the gas does not depend much on the gas pressure, but largely depends on the gap distance between the upper member 21 and the lower member 22.
That is, the effect of the heat transfer gas increases as the gap between these members decreases. Therefore, by minimizing the gap between these members as much as possible, heat conduction by the gas is improved, and temperature control can be performed with high accuracy. By precisely finishing the mating surfaces of these members, the gap can be reduced to, for example, 10 μm or less, whereby heat is transmitted with high efficiency, and high-precision temperature control is realized.

【0029】このような熱伝達用のガスの効果について
図5に示す。図5は、熱伝達ガスとしてHe,及びO2
を用い、横軸に熱伝達用ガスの上部材と下部材との間に
おける圧力をとり、縦軸に上部材21と下部材22との
間の温度差をとって、これらの間の関係の一例を示すグ
ラフである。ここでは、図2に示した上部材21のA点
及び下部材22のB点の温度を測定して、その間の温度
差をとっている。なお、下部材に通流させる冷媒として
は−25℃の不凍液を用いている。またチャンバ10内
の圧力は3.5×10-3Torrとしている。
FIG. 5 shows the effect of such a heat transfer gas. FIG. 5 shows He and O 2 as heat transfer gases.
The horizontal axis indicates the pressure between the upper and lower members of the heat transfer gas, and the vertical axis indicates the temperature difference between the upper member 21 and the lower member 22. It is a graph which shows an example. Here, the temperature at the point A of the upper member 21 and the temperature at the point B of the lower member 22 shown in FIG. 2 are measured, and the temperature difference between them is taken. Note that an antifreeze at −25 ° C. is used as a refrigerant flowing through the lower member. The pressure in the chamber 10 is 3.5 × 10 −3 Torr.

【0030】この図に示すように、ガス導入前は温度差
が15℃以上あったが、いずれのガスが導入されても、
それにより温度差が減少していることがわかる。また、
ガス圧力が100Torr以上で、より顕著には150Torr
以上で温度減少効果が飽和していることがわかる。温度
減少の効果は、ガスによって異なっており、O2 ガスで
は温度差が10℃程度まで低下しているに過ぎないが、
Heガスでは温度差が4℃程度まで低下していることが
確認される。
As shown in this figure, the temperature difference was 15 ° C. or more before the gas was introduced.
Thus, it can be seen that the temperature difference is reduced. Also,
Gas pressure above 100 Torr, more notably 150 Torr
From the above , it can be seen that the temperature reduction effect is saturated. The effect of the temperature decrease differs depending on the gas. In the case of O2 gas, the temperature difference is reduced only to about 10 ° C.
It is confirmed that the temperature difference is reduced to about 4 ° C. for He gas.

【0031】さらに、ウエハ1と静電チャック24との
間にも、ガス導入路27から熱伝達用のガスが供給され
るようになっており、これによりウエハ1の温度コント
ロール精度がいっそう高められる。このガスとしては特
に制限はないが、上述の熱伝達用ガスと同様He,
2 ,Ar,N2 等が好適である。
Further, a gas for heat transfer is also supplied between the wafer 1 and the electrostatic chuck 24 from the gas introduction path 27, whereby the temperature control accuracy of the wafer 1 is further improved. . Although this gas is not particularly limited, He, He is the same as the above-mentioned heat transfer gas.
O 2 , Ar, N 2 and the like are preferred.

【0032】次に、このように構成されるマグネトロン
エッチング装置の動作について説明する。
Next, the operation of the thus-configured magnetron etching apparatus will be described.

【0033】先ず、ロードロックチャンバからロボット
により被エッチング処理ウエハを所定の真空度に排気し
たのち、静電吸着シート24上にウエハ1をハンドリン
グし、上部チャンバ11と静電吸着シート24の導電性
シート24cとの間に静電チャック電圧例えば2Kボル
トの高電圧を印加する。後述する工程によりプラズマが
発生した時、このプラズマを介して導通するためシート
24に静電気が誘起し、クーロン力によってウエハ1が
静電吸着シート24上に静電吸着される。
First, the wafer to be etched is evacuated from the load lock chamber to a predetermined degree by a robot, and then the wafer 1 is handled on the electrostatic attraction sheet 24. A high voltage of, for example, 2K volts is applied between the sheet 24c and the electrostatic chuck. When plasma is generated in a process described later, static electricity is induced in the sheet 24 due to conduction through the plasma, and the wafer 1 is electrostatically attracted onto the electrostatic attracting sheet 24 by Coulomb force.

【0034】次に、真空チャンバ10内圧力を0.1mT
orr 〜10mTorr 例えば1×10-3Torr程度に真空引き
制御し、ガス導入口14からエッチングガス例えば、O
2 ガス、Clガス、SF6 ガスを常温常圧換算で例えば
50cc/sの流量で導入する。この状態で高周波電源
40から上部電極としての上部チャンバ11の上壁と下
部電極としての上部材21との間にRF電力を供給す
る。これにより、電極間に形成された直交電磁界により
マグネトロン放電が発生しプラズマが生成される。この
結果、ラジカル及びイオンが生成され、ウエハ1の表面
が反応性イオンエッチングされることになる。この際
に、上述したように、永久磁石32からの磁力により、
電極間の電子がサイクロン運動を行うので、エッチング
ガスのプラズマ化が促進され、10-2〜10-3Torrとい
う比較的低圧力でも、1μm/minという高いエッチ
ング速度を得ることができる。
Next, the pressure in the vacuum chamber 10 is set to 0.1 mT
orr to 10 mTorr, e.g., about 1 × 10 -3 Torr.
2 gas, Cl gas, and SF 6 gas are introduced at a flow rate of, for example, 50 cc / s in terms of normal temperature and normal pressure. In this state, RF power is supplied from the high frequency power supply 40 between the upper wall of the upper chamber 11 as the upper electrode and the upper member 21 as the lower electrode. Thus, a magnetron discharge is generated by the orthogonal electromagnetic field formed between the electrodes, and plasma is generated. As a result, radicals and ions are generated, and the surface of the wafer 1 is subjected to reactive ion etching. At this time, as described above, by the magnetic force from the permanent magnet 32,
Since the electrons between the electrodes move in a cyclone, the plasma of the etching gas is promoted, and a high etching rate of 1 μm / min can be obtained even at a relatively low pressure of 10 −2 to 10 −3 Torr.

【0035】この場合に、支持テーブル20の上部材2
1と下部材22との間には、上述したように、熱伝達用
のガスが供給されるので、上部材21と下部材22との
間の熱伝導特性を良好にすることができ、これらの間の
温度差を極めて小さくすることができる。従って、下部
材22において液体通流路23に温度制御用の液体を通
流させることにより、ウエハの温度制御を確実に行うこ
とができる。従って、2分割タイプの支持テーブルであ
りながら、単一構造の載置台とほぼ同等にウエハの温度
制御を行うことができる。
In this case, the upper member 2 of the support table 20
As described above, since the gas for heat transfer is supplied between the first member and the lower member 22, the heat conduction characteristics between the upper member 21 and the lower member 22 can be improved. Can be made very small. Therefore, by allowing the liquid for temperature control to flow through the liquid passage 23 in the lower member 22, the temperature of the wafer can be reliably controlled. Therefore, the temperature of the wafer can be controlled almost in the same manner as the mounting table having a single structure, even though the support table is a two-split type support table.

【0036】さらに、支持テーブル20を、固定側の下
部材22と分離可能な上部材21との分割タテイプにす
ることによって、ウエハ1のインチサイズが変更される
場合には上部材21のみを交換するだけで対処すること
ができ、また、消耗品である静電チャック34の交換時
にあっても、新たな静電チャックを備えた上部材21を
交換するだけでよいという利点を確保することができ
る。
Further, the support table 20 is divided into a fixed lower member 22 and a separable upper member 21 so that only the upper member 21 is replaced when the inch size of the wafer 1 is changed. And the replacement of the consumable electrostatic chuck 34 requires only the replacement of the upper member 21 provided with a new electrostatic chuck. it can.

【0037】なお、以上の説明では、本発明に被処理体
の支持テーブルをマグネトロンプラズマエッチング装置
に適用する例を示したが、本発明の主旨から、真空処理
装置であれば本発明を適用することができる。このよう
な真空処理装置としては、ここに示したマグネトロンプ
ラズマエッチング装置の他に、RIE方式プラズマエッ
チング装置、スパッタ、CVD、イオン注入等の他のプ
ラズマ処理装置、及びイオン源、熱CVD等の非プラズ
マ処理装置がある。その他の種々の分野に用いられる真
空装置に適用することができる。また、支持テーブルは
高温に制御されるものでも低温に制御されるものでもよ
いことはいうまでもない。被処理体としても半導体ウエ
ハに限らず、LCD基板などであってもよい。
In the above description, an example in which the support table of the object to be processed is applied to the magnetron plasma etching apparatus according to the present invention is shown. However, the present invention is applied to a vacuum processing apparatus from the gist of the present invention. be able to. Examples of such a vacuum processing apparatus include, in addition to the magnetron plasma etching apparatus shown here, other plasma processing apparatuses such as an RIE type plasma etching apparatus, sputtering, CVD, and ion implantation, and a non-source such as an ion source and thermal CVD. There is a plasma processing apparatus. The present invention can be applied to vacuum devices used in various other fields. It goes without saying that the support table may be controlled at a high temperature or at a low temperature. The object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but may be an LCD substrate or the like.

【0038】さらに、上部材と下部材との間に導入され
るガスとしては、熱伝達特性を高めることができる各種
ガスを採用することができ、プロセスの種類に応じて適
宜のガスを使用することができる。
Further, as the gas introduced between the upper member and the lower member, various gases capable of improving heat transfer characteristics can be adopted, and an appropriate gas is used according to the type of the process. be able to.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
電チャックが保持される載置台を分割構造とすること
で、被処理体のサイズが変更になった場合、あるいは消
耗品の交換時などにあっては、一方の載置台のみを交換
するのみで対処でき、しかも、両載置台の当接面間と、
被処理体と静電チャックの間とにそれぞれ気体を導入す
ることによって、各間のギャップでの気体による熱伝導
率を高めることができ、所定の温調動作をも確保するこ
とが可能となる。
As described above, according to the present invention, the mounting table for holding the electrostatic chuck has a divided structure, so that when the size of the object to be processed is changed or when the consumables are replaced. In such a case, it can be dealt with simply by replacing only one of the mounting tables, and furthermore, between the contact surfaces of both mounting tables ,
Introduce gas between the workpiece and the electrostatic chuck
Rukoto makes it possible to increase the thermal conductivity by the gas in the gap between each, that Do is possible to ensure even the predetermined temperature control operation.

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

【図1】この発明の一態様に係る支持テーブルを用いた
マグネトロンプラズマエッチング装置を示す概略概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a magnetron plasma etching apparatus using a support table according to one embodiment of the present invention.

【図2】図1の装置に用いられる支持テールの詳細を示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing details of a support tail used in the apparatus of FIG. 1;

【図3】図1の装置の支持テーブルに用いられるウエハ
支持用の静電チャックを示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing an electrostatic chuck for supporting a wafer used for a support table of the apparatus of FIG. 1;

【図4】熱伝達用ガスの圧力を制御するための機構を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a mechanism for controlling the pressure of a heat transfer gas.

【図5】熱伝達用ガスの効果を説明するためのグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph for explaining the effect of the heat transfer gas.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 真空チャンバ 20 支持テーブル 21 上部材 22 下部材 23 液体通路 25 ガス導入路 25a ガス充填用リング溝
TE038001
Reference Signs List 10 vacuum chamber 20 support table 21 upper member 22 lower member 23 liquid passage 25 gas introduction passage 25a ring groove for gas filling
TE0380001

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 功宏 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 総合研究所内 (72)発明者 岡野 晴雄 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝 総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−156321(JP,A) 特開 平1−107541(JP,A) 実開 平2−120831(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 C23C 14/50 C23C 16/44 C23F 4/00 H01L 21/68 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor, Yukihiro Hasegawa 1 Kosuka Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Pref. Toshiba Research Institute, Inc. No. 1 Toshiba Research Institute, Inc. (56) References JP-A-63-156321 (JP, A) JP-A-1-107541 (JP, A) JP-A-2-120831 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 C23C 14/50 C23C 16/44 C23F 4/00 H01L 21/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 温調機能を有する第1の載置台と、 この第1の載置台上に設けられた第2の載置台と、 上記第2の載置台上に設けられ、被処理体を吸着保持す
る静電チャックと、 上記第1,第2の載置台の当接面間に気体を導入する
1の気体導入部と、上記被処理体と上記静電チャックとの間に気体を導入す
る第2の気体導入部と、 を有する ことを特徴とする被処理体用載置装置。
A first mounting table having a temperature control function; a second mounting table provided on the first mounting table; and a second mounting table provided on the second mounting table. An electrostatic chuck for attracting and holding, and a gas inlet for introducing gas between the contact surfaces of the first and second mounting tables .
A gas introduction unit, and a gas introduced between the object to be processed and the electrostatic chuck.
That a second gas introduction section, the processed-body mounting apparatus characterized by having a.
【請求項2】 請求項1において、前記第1,第2の載置台は平面同士で密着され、前記第
1,第2の載置台間はその外周に沿ってOリングにて気
密シールされ、その気密シールされたギャップ領域に前
記第1の気体導入部を介して気体を導入する ことを特徴
とする被処理体用載置装置。
2. The device according to claim 1, wherein the first and second mounting tables are in close contact with each other on a plane.
1. An O-ring is provided between the second mounting table along the outer circumference.
Hermetically sealed, before the hermetically sealed gap area
A mounting device for an object to be processed, wherein a gas is introduced through the first gas introduction unit .
【請求項3】 所定の真空度に保持される真空室と、 この真空室内に配置された請求項1又は2に記載の被処
理体用載置装置と、 前記被処理体に対して適宜の処理を施すための処理手段
と、 を有することを特徴とする処理装置。
3. A vacuum chamber maintained at a predetermined degree of vacuum, the workpiece mounting device according to claim 1 disposed in the vacuum chamber, A processing device, comprising: processing means for performing processing.
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