JP3438496B2 - Wafer stage, manufacturing method thereof and dry etching apparatus - Google Patents

Wafer stage, manufacturing method thereof and dry etching apparatus

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JP3438496B2 JP32367996A JP32367996A JP3438496B2 JP 3438496 B2 JP3438496 B2 JP 3438496B2 JP 32367996 A JP32367996 A JP 32367996A JP 32367996 A JP32367996 A JP 32367996A JP 3438496 B2 JP3438496 B2 JP 3438496B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置の
製造に用いられるウエハステージに係り、詳しくはウエ
ハを高温に加熱してプラズマ処理を行うプロセスに好適
に用いられるウエハステージと、これの製造方法、およ
びこのウエハステージを備えたドライエッチング装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer stage mainly used for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a wafer stage suitably used for a process of heating a wafer to a high temperature to perform a plasma treatment, and a wafer stage of the same. The present invention relates to a manufacturing method and a dry etching apparatus equipped with this wafer stage.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造においては、プラズマ
エッチングやプラズマCVDなど、ウエハにプラズマ処
理を施すプロセスが多くある。このようなプラズマプロ
セスにおいては、特にプラズマエッチングなどにおい
て、その加工精度を上げるため常温から低温でのエッチ
ングなどが採用されつつあり、そのためウエハの温度制
御が重要であることが認識されつつある。
2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices, there are many processes such as plasma etching and plasma CVD for subjecting a wafer to plasma treatment. In such a plasma process, particularly in plasma etching and the like, etching from room temperature to low temperature is being adopted in order to improve the processing accuracy, and it is recognized that wafer temperature control is important.

【0003】ところで、近年では、LSIにおける多層
配線技術の進歩に伴い、配線材料として例えば低抵抗化
のためCuを用いたいといったような新材料への要求
や、ギャップフィル技術に高密度プラズマCVDを採用
したいなどといった要求がなされるようになってきてお
り、前述したような常温から低温でのプラズマ処理を行
うプロセスだけでなく、高温でのプラズマ処理を行うプ
ロセスについてもその重要度が増してきている。
By the way, in recent years, along with the progress of the multi-layer wiring technology in LSI, there is a demand for a new material such as Cu to be used as a wiring material for reducing the resistance, and high density plasma CVD is used for the gap fill technology. Requirements such as adoption are becoming more and more important, and not only in the process of performing plasma treatment at room temperature to low temperature as described above, but also in the process of performing plasma treatment at high temperature, its importance is increasing. There is.

【0004】ところが、このようなプラズマ処理では、
エッチングプロセスにおけるイオン衝撃や、ギャップフ
ィルCVDプロセスにおける高密度プラズマの照射など
により、プラズマからウエハへ大きな入熱があり、例え
ばウエハの温度がプラズマ発生前に比べて40℃程度か
ら100℃程度以上も上昇してしまうことがある。した
がって、ウエハを保持するウエハステージによってウエ
ハを加熱し、高温下でプラズマ処理するプロセスにおい
ても、プラズマからウエハへの入熱の影響を抑え、ウエ
ハを設定温度に制御することが重要になっている。
However, in such plasma treatment,
There is a large heat input from the plasma to the wafer due to ion bombardment in the etching process, irradiation with high-density plasma in the gap fill CVD process, etc., for example, the temperature of the wafer is about 40 ° C. to 100 ° C. or more compared to before plasma generation. It may rise. Therefore, even in the process of heating the wafer by the wafer stage that holds the wafer and performing plasma processing at a high temperature, it is important to suppress the influence of heat input from the plasma to the wafer and control the wafer to a preset temperature. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は高温下においてこのようなウエハ温度制御が十分行わ
れておらず、プロセス処理中に前述した程度の温度上昇
が起こるのが当然とされ、このような温度上昇を見込ん
で予めウエハステージの温度を低めに設定し、プロセス
条件を組んでいるのが実状である。しかして、このよう
に温度上昇を見込んでプロセスを進めるのでは、プロセ
ス時間が延びてスループットが低下したり、温度変化が
大きいことによってプロセスの再現性や制御性が低下す
るなどといった、多くの改善すべき課題が残されてい
る。
However, conventionally, such wafer temperature control is not sufficiently performed at a high temperature, and it is natural that the temperature rise of the above-mentioned degree occurs during the process treatment. In reality, the temperature of the wafer stage is set to a low level in advance in anticipation of such a temperature rise, and the process conditions are set. However, if the process is performed in anticipation of a rise in temperature in this way, there are many improvements such as the process time being extended and the throughput being reduced, and the reproducibility and controllability of the process being reduced due to a large temperature change. There are issues to be solved.

【0006】このような課題を解決する手段の一つとし
て、高温加熱されたウエハステージの上に静電チャック
を搭載することが考えられる。しかしながら、ウエハス
テージの上に静電チャックを搭載するには、加熱された
ウエハステージと静電チャックにおける誘電体との接合
をどうするかという大きな問題があり、この問題が静電
チャック搭載ウエハステージの実用化を阻んできた。す
なわち、加熱仕様のウエハステージでは、静電チャック
を介してウエハをステージ上に吸着固定した際、該ウエ
ハに効率良く熱を伝え得ることが必要条件となる。した
がって、ウエハステージと静電チャックとは、熱伝導の
良い状態で接合されていることが必要となるのである。
As one of means for solving such a problem, it is possible to mount an electrostatic chuck on a wafer stage heated at high temperature. However, mounting the electrostatic chuck on the wafer stage has a big problem of how to bond the heated wafer stage and the dielectric in the electrostatic chuck. It has been impeding practical application. That is, in the wafer stage of heating specification, it is a necessary condition that heat can be efficiently transferred to the wafer when the wafer is sucked and fixed on the stage via the electrostatic chuck. Therefore, it is necessary that the wafer stage and the electrostatic chuck are bonded in a state of good heat conduction.

【0007】ところで、エッチングやCVD等のプロセ
ス装置におけるウエハステージの材料としては、その熱
伝導率や加工のし易さなどから、アルミニウム(Al)
が用いられることが多い。しかし、Alはその線膨張係
数が約23×10-6/℃と大きく、一般に静電チャック
の誘電体として用いられるセラミックスでは、Alとの
線膨張係数の差に起因して、高温加熱時に破壊されてし
まうのである。
By the way, as a material of a wafer stage in a process apparatus such as etching or CVD, aluminum (Al) is used because of its thermal conductivity and easiness of processing.
Is often used. However, Al has a large linear expansion coefficient of about 23 × 10 −6 / ° C., and ceramics generally used as a dielectric for an electrostatic chuck are destroyed by high temperature heating due to the difference in linear expansion coefficient with Al. It will be done.

【0008】このため、現在では静電チャックをネジ止
め等の方法でウエハステージに固定し、これを用いてい
る。しかしながら、このような構造では、プラズマ処理
装置内にて減圧下で使用した際、静電チャックとウエハ
ステージとの接合界面が真空断熱されてしまい、ウエハ
ステージから静電チャックを介してウエハに効率良く熱
を伝えることができず、結果的にウエハがプラズマから
熱を受け、設定以上に温度が上昇してしまうのである。
Therefore, at present, the electrostatic chuck is fixed to the wafer stage by a method such as screwing and used. However, with such a structure, when the electrostatic chuck and the wafer stage are used under reduced pressure in the plasma processing apparatus, the bonding interface between the electrostatic chuck and the wafer stage is vacuum-insulated, and the wafer is efficiently transferred to the wafer through the electrostatic chuck. The heat cannot be transferred well, and as a result, the wafer receives heat from the plasma, and the temperature rises above the set value.

【0009】本発明は前記事情に鑑みてなされもので、
その目的とするところは、静電チャックを搭載し、か
つ、高温加熱時における不都合を解消してウエハの高温
加熱を可能にしたウエハステージと、その製造方法、お
よびこのウエハステージを備えたドライエッチング装置
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances.
The purpose of this is to provide a wafer stage equipped with an electrostatic chuck and capable of heating a wafer at a high temperature by eliminating the inconvenience at the time of high temperature heating, a manufacturing method thereof, and a dry etching including the wafer stage. To provide a device.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明における請求項1
記載のウエハステージでは、温調ジャケットに静電チャ
ック機能を付与してなるウエハステージであり、前記温
調ジャケットは、その内部にヒータと温調手段に接続さ
れる温媒配管とを埋め込み、かつその上面部に、熱緩衝
層を備えて一体化されたアルミニウムあるいはアルミニ
ウム合金製のものであり、前記熱緩衝層は、板状の多孔
質Al2 3 の孔内にアルミニウムまたはアルミニウム
合金を流し込んでこれらが複合化されて形成されたもの
であり、該温調ジャケットの前記熱緩衝層の上には、溶
射法によって誘電体膜が形成され、前記温調ジャケット
が電極として用いられることにより、該温調ジャケット
と前記誘電体膜とが静電チャックとしての機能を発揮す
るものとなることを前記課題の解決手段とした。
[Means for Solving the Problems] Claim 1 in the present invention
The wafer stage described above is a wafer stage in which a temperature control jacket is provided with an electrostatic chuck function, and the temperature control jacket has therein a heater and a temperature medium pipe connected to a temperature control means, and The upper surface is made of aluminum or an aluminum alloy integrated with a thermal buffer layer, and the thermal buffer layer is formed by pouring aluminum or an aluminum alloy into the holes of the plate-shaped porous Al 2 O 3. Are formed in a composite manner, on the thermal buffer layer of the temperature control jacket, a dielectric film is formed by a thermal spraying method, by using the temperature control jacket as an electrode, The temperature control jacket and the dielectric film function as an electrostatic chuck to solve the above problems.

【0011】このウエハステージによれば、熱緩衝層
が、板状の多孔質Al2 3 の孔内にアルミニウムまた
はアルミニウム合金を流し込んでこれらが複合化されて
形成されたものであるから、その線膨張係数がAl2
3 とアルミニウムとの中間的な値となり、したがって、
線膨張係数が大きい金属と、線膨張係数が小さい絶縁材
料との間の線膨張係数を有するものとなる。よって、絶
縁材料からなる誘電体膜は、アルミニウムあるいはアル
ミニウム合金からなる温調ジャケットによる加熱を受け
た際、直接熱伝導されることなく熱緩衝層を介して熱伝
導されることから、これらの間の線膨張係数の差に起因
して誘電体膜に割れや剥離等が発生することが抑えられ
る。また、誘電体膜が温調ジャケット上に溶射法で成膜
されていることから、これら温調ジャケットと誘電体膜
とがより一体化し、これによりこれらの間の応力緩和が
図れるとともに、温調ジャケットから誘電体膜への熱伝
導が速やかになる。
According to this wafer stage, the heat buffer layer is formed by pouring aluminum or aluminum alloy into the holes of the plate-like porous Al 2 O 3 and compounding them. Linear expansion coefficient is Al 2 O
It is an intermediate value between 3 and aluminum, and therefore
It has a linear expansion coefficient between a metal having a large linear expansion coefficient and an insulating material having a small linear expansion coefficient. Therefore, when a dielectric film made of an insulating material is heated by a temperature control jacket made of aluminum or an aluminum alloy, it is thermally conducted via the thermal buffer layer without being directly conducted. It is possible to prevent the dielectric film from cracking or peeling due to the difference in the linear expansion coefficient. In addition, since the dielectric film is formed on the temperature control jacket by the thermal spraying method, the temperature control jacket and the dielectric film are more integrated, and the stress between them can be relaxed and the temperature control can be achieved. The heat conduction from the jacket to the dielectric film becomes quick.

【0012】本発明における請求項3記載のウエハステ
ージの製造方法では、鋳型内の底部に板状の多孔質Al
2 3 を設け、かつこれの上にヒータ、温媒配管を設
け、この状態で鋳型内に溶融アルミニウムあるいは溶融
アルミニウム合金を流し込み、高圧鋳造法によって温調
ジャケットを形成し、その後、該温調ジャケットにおけ
る前記多孔質Al2 3 側の面に、溶射法によって絶縁
材料を成膜して誘電体膜を形成することを前記課題の解
決手段とした。
In the method of manufacturing a wafer stage according to a third aspect of the present invention, a plate-shaped porous Al is formed at the bottom of the mold.
2 O 3 is provided, and a heater and a heating medium pipe are provided thereon, and molten aluminum or molten aluminum alloy is poured into the mold in this state to form a temperature control jacket by a high pressure casting method, and then the temperature control is performed. The means for solving the above problems is to form a dielectric film by forming an insulating material on the surface of the jacket on the side of the porous Al 2 O 3 by a thermal spraying method.

【0013】このウエハステージの製造方法によれば、
鋳型の底部に設けた多孔質Al2 3 に溶融アルミニウ
ムあるいは溶融アルミニウム合金を流し込み、高圧鋳造
法によって温調ジャケットを形成するので、得られる温
調ジャケットでは、多孔質Al2 3 側が表面側にほぼ
露出した状態となる。また、この多孔質Al2 3
は、その孔内にアルミニウムあるいはアルミニウム合金
が充填されることにより、この多孔質Al2 3 部分が
Al2 3 とアルミニウムあるいはアルミニウム合金と
の中間的な性質を有する複合材となり、例えば線膨張係
数についてもこれらの中間的な値となる。よって、この
多孔質アルミナ側の面に溶射法によって絶縁材料を成膜
して誘電体膜を形成することにより、絶縁材料からなる
誘電体膜はその線膨張係数に近い前記多孔質アルミナ部
分を介して温調ジャケットの本体部分となるアルミニウ
ムあるいはアルミニウム合金に間接的に接続することに
なる。したがって、得られるウエハステージにあって
は、その誘電体膜と温調ジャケットとの間の線膨張係数
の差に起因して、誘電体膜に割れや剥離等が発生するこ
とが抑えられる。
According to this wafer stage manufacturing method,
Porous Al provided on the bottom of the mold2O 3Molten aluminum
High-pressure casting by pouring aluminum or molten aluminum alloy
The temperature control jacket is formed by the method
Porous Al in the tone jacket2O3Side is almost the front side
It will be exposed. In addition, this porous Al2O3To
Is aluminum or aluminum alloy in its hole
Is filled with this porous Al2O3Part
Al2O3And aluminum or aluminum alloy
It is a composite material with intermediate properties of
The number is also an intermediate value between these. Therefore, this
Insulating material is deposited on the surface of porous alumina by spraying method
Made of an insulating material by forming a dielectric film
The dielectric film has the above-mentioned porous alumina portion close to its linear expansion coefficient.
Aluminum that becomes the body of the temperature control jacket through the minute
Indirect connection to aluminum or aluminum alloy
Become. Therefore, in the obtained wafer stage
Is the coefficient of linear expansion between the dielectric film and the temperature control jacket.
The dielectric film may be cracked or peeled due to the difference in
And can be suppressed.

【0014】本発明における請求項5記載のドライエッ
チング装置では、前記請求項1記載のウエハステージを
具備してなることを前記課題の解決手段とした。
According to a fifth aspect of the present invention, the dry etching apparatus is provided with the wafer stage according to the first aspect, which is a means for solving the above-mentioned problems.

【0015】このドライエッチング装置によれば、前記
ウエハステージを具備していることから、高温エッチン
グ処理を行っても、ウエハステージに誘電体膜の割れ等
の不都合が生ずることなく、しかも該ウエハステージ上
に静電吸着したウエハを加熱して所望温度、例えば20
0〜250℃といった高温に安定させることが可能にな
る。
According to this dry etching apparatus, since it is equipped with the wafer stage, there is no inconvenience such as cracking of the dielectric film on the wafer stage even when the high temperature etching process is performed, and the wafer stage is also provided. The wafer electrostatically attracted onto the wafer is heated to a desired temperature, for example, 20
It becomes possible to stabilize at a high temperature such as 0 to 250 ° C.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1は、本発明のウエハステージの一実施形態例を示す
図であり、図1中符号1はウエハステージである。この
ウエハステージ1は、静電チャック機能を有したもの
で、円盤状の温調ジャケット2上に溶射下地層3を介し
て静電チャック機能における誘電体膜4を形成したもの
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is described in detail below.
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a wafer stage of the present invention, in which reference numeral 1 is a wafer stage. The wafer stage 1 has an electrostatic chuck function, and has a dielectric film 4 having an electrostatic chuck function formed on a disk-shaped temperature control jacket 2 with a thermal spraying base layer 3 interposed therebetween.

【0017】温調ジャケット2は、高圧鋳造法によって
形成されたアルミニウム製のもので、その内部にヒータ
5と温媒配管6とを埋め込み、かつその上面部に、複合
化アルミニウム材料からなる熱緩衝層7を備えて一体化
されたものである。ヒータ5は、温調ジャケット2の面
積(底面積)に応じた大型で大容量のシーズヒータから
なるもので、図示しない配線を介して電源に接続された
ものである。温媒配管6は、後述する温調手段に接続さ
れたAlやCuなどの熱伝導率が高い金属からなるもの
で、温調手段から供給された温媒を温調ジャケット2内
に流し、温調ジャケット2との間で熱交換を行わせるた
めのものである。
The temperature control jacket 2 is made of aluminum and is formed by a high-pressure casting method. The heater 5 and the heating medium pipe 6 are embedded in the temperature control jacket 2 and a thermal buffer made of a composite aluminum material is provided on the upper surface thereof. It is integrated with layer 7. The heater 5 is composed of a large-sized and large-capacity sheathed heater corresponding to the area (bottom area) of the temperature control jacket 2, and is connected to a power source via a wiring (not shown). The temperature medium pipe 6 is made of a metal having a high thermal conductivity such as Al or Cu connected to the temperature control means described later, and the temperature medium supplied from the temperature control means is caused to flow into the temperature control jacket 2 to control the temperature. This is for causing heat exchange with the tone jacket 2.

【0018】熱緩衝層7は、後に製造方法について述べ
るように、ファイバーボードと称される板状の多孔質A
23の孔内に、アルミニウムが流し込まれて複合化さ
れ形成された、厚さ10mm程度のものである。そし
て、この例では、多孔質Al23としてその空孔率が5
0%のものが選択されたことにより、その線膨張係数が
金属アルミニウムの線膨張係数(約23×10 -6 /℃)
半分程度に調整され、また熱伝導率が150〔W/m
・K〕と、金属アルミニウムの熱伝導率が240〔W/
m・K〕であるのと近い値に調整されたものとなってい
る。
The thermal buffer layer 7 is a plate-shaped porous material A called a fiberboard, as will be described later.
Aluminum having a thickness of about 10 mm was formed by pouring aluminum into the holes of l 2 O 3 to form a composite. In this example, the porosity is 5 as porous Al 2 O 3.
By selecting 0%, its linear expansion coefficient
Linear expansion coefficient of metal aluminum (about 23 × 10 -6 / ° C)
It is adjusted to about half, and the thermal conductivity is 150 [W / m
.K] and the thermal conductivity of metallic aluminum is 240 [W /
[m · K].

【0019】また、このような構成の温調ジャケット2
の上には、その熱緩衝層7の上に、溶射下地層3、誘電
体膜4がこの順に形成されている。溶射下地層3は、こ
の例ではNi−5%Alによって形成されたものであ
り、誘電体膜4は、絶縁材料であるAl23にTiO2
が適量添加されて形成されたものである。また、これら
溶射下地層3、誘電体膜4は、後述するようにいずれも
溶射法によって温調ジャケット2上に形成されたもの
で、溶射下地層3は0.4mm程度の厚さに、誘電体膜
4は0.2mm程度の厚さに形成されたものである。こ
こで、溶射下地層3としては、該熱緩衝層7の線膨張係
数と誘電体膜4の線膨張係数との中間的な線膨張係数を
有する材料によって形成されるもので、この例では、
記したようにNi−5%Alが用いられている。
Further, the temperature control jacket 2 having such a structure.
A thermal spraying base layer 3 and a dielectric film 4 are formed in this order on the thermal buffer layer 7. The thermal sprayed base layer 3 is formed of Ni-5% Al in this example, and the dielectric film 4 is formed of Al 2 O 3 which is an insulating material and TiO 2
Is formed by adding an appropriate amount. The thermal spraying base layer 3 and the dielectric film 4 are both formed on the temperature control jacket 2 by a thermal spraying method as described later, and the thermal spraying base layer 3 has a thickness of about 0.4 mm and a dielectric The body film 4 is formed to have a thickness of about 0.2 mm. Here, the thermal spraying base layer 3 is formed of a material having a linear expansion coefficient intermediate between the linear expansion coefficient of the thermal buffer layer 7 and the linear expansion coefficient of the dielectric film 4. In this example, Previous
As noted, Ni-5% Al is used.

【0020】このような構成のもとにウエハステージ1
は、前記温調ジャケット2に配線(図示略)を介してD
C電圧が印加され、したがって該温調ジャケット2が電
極して用いられることにより、後述するように該温調ジ
ャケット2と前記誘電体膜4とが静電チャックとして機
能するものとなっている。なお、このウエハステージに
は、誘電体膜4上に載置保持されるウエハを押し上げる
ためのプッシャーピン(図示略)が埋設され、さらに該
プッシャーピンには、これを誘電体4の面上に突出させ
あるいは該面下に埋没させる出没機構(図示略)が接続
されている。
Under such a structure, the wafer stage 1
Through the wiring (not shown) to the temperature control jacket 2
Since the C voltage is applied and the temperature control jacket 2 is used as an electrode, the temperature control jacket 2 and the dielectric film 4 function as an electrostatic chuck as described later. A pusher pin (not shown) for pushing up the wafer placed and held on the dielectric film 4 is embedded in the wafer stage, and the pusher pin is attached to the surface of the dielectric 4 on the pusher pin. A projecting / withdrawing mechanism (not shown) that projects or is buried under the surface is connected.

【0021】このような構成のウエハステージ1を作製
するには、まず、図2に示すように鋳型30内の底部に
板状の多孔質Al2 3 31を置き、その上にヒータ5
を置く。続いて、この上にスペーサとしてAl板32を
置き、さらにその上に温媒配管6を置く。そして、この
状態でAl板32を予備加熱しておき、その後、この鋳
型30内に溶融アルミニウム33を流し込む。そして、
鋳型30内に1ton/cm2 程度の高圧をかける高圧
鋳造法により、温調ジャケット2を得る。
In order to manufacture the wafer stage 1 having such a structure, first, as shown in FIG. 2, a plate-like porous Al 2 O 3 31 is placed on the bottom of the mold 30, and the heater 5 is placed thereon.
Put. Subsequently, an Al plate 32 is placed on this as a spacer, and the heating medium pipe 6 is placed thereon. Then, the Al plate 32 is preheated in this state, and then the molten aluminum 33 is poured into the mold 30. And
The temperature control jacket 2 is obtained by a high pressure casting method in which a high pressure of about 1 ton / cm 2 is applied in the mold 30.

【0022】このようにして温調ジャケッット2を形成
すると、多孔質Al2 3 31にはその孔内に溶融アル
ミニウム33が充填され、さらにこれが冷却固化せしめ
られることにより、多孔質Al2 3 31は複合化アル
ミニウム材料となる。そして、この複合化アルミニウム
材料により、熱緩衝層7が形成されるのである。なお、
前述したように多孔質Al2 3 の空孔率を選択するこ
とにより、得られる複合化アルミニウム材料(熱緩衝層
7)の物性、例えば線膨張係数や熱伝導度を所望する値
に調整することができる。
When the temperature control jacket 2 is formed in this way, the porous Al 2 O 3 31 is filled with molten aluminum 33 in its pores, and this is cooled and solidified, whereby porous Al 2 O 3 is formed. 31 is a composite aluminum material. The thermal buffer layer 7 is formed of this composite aluminum material. In addition,
By selecting the porosity of the porous Al 2 O 3 as described above, the physical properties of the obtained composite aluminum material (thermal buffer layer 7), such as the linear expansion coefficient and the thermal conductivity, are adjusted to desired values. be able to.

【0023】次いで、得られた温調ジャケット2の多孔
質Al2 3 31側の面、すなわち熱緩衝層7の上面
に、図1に示したようにNi−5%Alを溶射し、溶射
下地層3を形成する。その後、該溶射下地層3の上にA
2 3 を溶射し、誘電体膜4を形成し、ウエハステー
ジ1を得る。ここで、誘電体膜4の形成に際しては、該
誘電体膜4を静電チャックの誘電体として機能させるべ
く、Al2 3 中にTiO2 を適宜量添加し、その堆積
固有抵抗を1011Ω/cm2 オーダーに調整した。誘電
体膜4がこの固有抵抗値の範囲より高くなると、静電チ
ャックとして用いた場合にその吸着力が強くなりすぎ、
ウエハが外しにくくなるといった不都合を招くおそれが
あるからであり、また、前記固有抵抗値の範囲より低く
なると、ウエハステージ1を高温で用いた際抵抗がさら
に低くなることから、ウエハと誘電体膜4との界面で電
流が生じるおそれがあるからである。
Next, as shown in FIG. 1, Ni-5% Al is thermally sprayed on the surface of the obtained temperature control jacket 2 on the porous Al 2 O 3 31 side, that is, the upper surface of the thermal buffer layer 7, and the thermal spraying is performed. The base layer 3 is formed. After that, A is formed on the thermal spraying base layer 3.
l 2 O 3 is sprayed to form the dielectric film 4, and the wafer stage 1 is obtained. Here, when the dielectric film 4 is formed, an appropriate amount of TiO 2 is added to Al 2 O 3 so that the dielectric film 4 functions as a dielectric of the electrostatic chuck, and the deposition resistivity thereof is 10 11. It was adjusted to the order of Ω / cm 2 . When the dielectric film 4 is higher than the range of the specific resistance value, the attraction force becomes too strong when used as an electrostatic chuck,
This is because the wafer may be difficult to remove, and if it is lower than the range of the specific resistance value, the resistance becomes further lower when the wafer stage 1 is used at a high temperature. This is because an electric current may be generated at the interface with 4.

【0024】このような製造方法によれば、高圧鋳造法
で温調ジャケット2を形成することにより、多孔質Al
2 3 31の孔内に溶融アルミニウム33を十分に充填
することができ、これにより機械的強度はもちろん線膨
張係数や熱伝導度などの物性についても、多孔質Al2
3 31の空孔率からAl2 3 とアルミニウムとの量
比によって推算される値にほぼ近い値の複合化アルミニ
ウム材料が、温調ジャケット2の表層部に一体化された
状態で得られる。
According to such a manufacturing method, by forming the temperature control jacket 2 by the high pressure casting method, the porous Al
The 2 O 3 31 holes in the molten aluminum 33 can be sufficiently filled, thereby regard to physical properties such as mechanical strength, of course coefficient of linear expansion and thermal conductivity, the porous Al 2
A composite aluminum material having a value close to the value estimated from the porosity of O 3 31 by the amount ratio of Al 2 O 3 and aluminum is obtained in a state of being integrated with the surface layer portion of the temperature control jacket 2. .

【0025】したがって、このようにして得られたウエ
ハステージ1では、温調ジャケット2における熱緩衝層
7が、その線膨張係数がAl2 3 とアルミニウムとの
中間的な値となることから、当然Al2 3 からなる誘
電体膜4と、アルミニウムを主材料とする温調ジャケッ
ト2との間の線膨張係数を有するものとなる。しかも、
溶射下地層3が、該熱緩衝層7と誘電体膜4との間の線
膨張係数を有する材料によって形成されているので、誘
電体膜4は、温調ジャケット2による高温加熱を受けた
際、直接熱伝導されることなく、熱緩衝層7、溶射下地
層3と段階的に線膨張係数が小さくなる材料を介して熱
伝導されることになり、したがって、温調ジャケット2
の主材料であるアルミニウムとAl2 3 からなる誘電
体膜4との線膨張係数の差に起因して、該誘電体膜4に
割れや剥離等が発生することが抑えられる。また、誘電
体膜4が温調ジャケット2上に溶射法で成膜されている
ことから、これら温調ジャケット2と誘電体膜4とがよ
り一体化し、これによりこれらの間の応力緩和が図れる
とともに、温調ジャケット2から誘電体膜4への熱伝導
が速やかになり、後述するように誘電体膜4上に保持固
定されるウエハの温度制御を迅速に行うことができる。
Therefore, in the wafer stage 1 thus obtained, the coefficient of linear expansion of the thermal buffer layer 7 in the temperature control jacket 2 is an intermediate value between Al 2 O 3 and aluminum. Naturally, it has a coefficient of linear expansion between the dielectric film 4 made of Al 2 O 3 and the temperature control jacket 2 made mainly of aluminum. Moreover,
Since the thermal spraying base layer 3 is formed of a material having a linear expansion coefficient between the thermal buffer layer 7 and the dielectric film 4, the dielectric film 4 is not heated by the temperature control jacket 2 at a high temperature. , The thermal buffer layer 7 and the thermal spraying base layer 3 are not directly thermally conducted, but are thermally conducted through the material whose linear expansion coefficient is gradually reduced.
It is possible to prevent the dielectric film 4 from cracking or peeling due to the difference in linear expansion coefficient between the main material of aluminum and the dielectric film 4 of Al 2 O 3 . Further, since the dielectric film 4 is formed on the temperature control jacket 2 by the thermal spraying method, the temperature control jacket 2 and the dielectric film 4 are more integrated, and the stress between them can be relaxed. At the same time, the heat conduction from the temperature adjustment jacket 2 to the dielectric film 4 becomes quick, and the temperature of the wafer held and fixed on the dielectric film 4 can be quickly controlled as described later.

【0026】なお、前記例では温調ジャケット2を、ア
ルミニウムを主材料として形成したが、線膨張係数や熱
伝導度等を考慮して、アルミニウム合金を主材料として
形成してもよい。また、誘電体膜4の材質を適宜選択
し、温調ジャケット2との間で線膨張係数や熱伝導度の
差を小さくした場合には、前記溶射下地層3をなくし、
誘電体膜4を温調ジャケット2の熱緩衝層7上に直接溶
射してもよい。
In the above example, the temperature control jacket 2 is made of aluminum as the main material, but it may be made of aluminum alloy as the main material in consideration of the coefficient of linear expansion and thermal conductivity. Further, when the material of the dielectric film 4 is appropriately selected and the difference in linear expansion coefficient or thermal conductivity between the dielectric film 4 and the temperature control jacket 2 is reduced, the sprayed base layer 3 is eliminated,
The dielectric film 4 may be directly sprayed on the thermal buffer layer 7 of the temperature control jacket 2.

【0027】次に、本発明のドライエッチング装置の一
実施形態例として、図1に示したウエハステージ1を備
えたドライエッチング装置を図3を参照して説明する。
図3において符号10はドライエッチング装置(以下、
エッチング装置と略称する)であり、このエッチング装
置10は、RFアンテナを二箇所に設置したヘリコン波
プラズマ発生源と、上下方向に移動可能なステージとを
備えて構成されたもので、拡散チャンバー11と、この
拡散チャンバー11の上部に設けられたRFアンテナ1
2、12と、拡散チャンバー11の天板11aの上にル
ープ状に設置されたRFアンテナ13と、拡散チャンバ
ー11の下部外側に設けられてエレクトロンの壁での消
失を抑えるためのカスプ磁場を形成するマルチポール磁
石14とを有したものである。
Next, as an embodiment of the dry etching apparatus of the present invention, a dry etching apparatus equipped with the wafer stage 1 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
In FIG. 3, reference numeral 10 is a dry etching apparatus (hereinafter,
This etching device 10 is configured to include a helicon wave plasma generation source having RF antennas installed at two locations and a stage movable in the vertical direction. And the RF antenna 1 provided above the diffusion chamber 11.
2 and 12, an RF antenna 13 installed in a loop on the top plate 11a of the diffusion chamber 11, and a cusp magnetic field provided outside the lower part of the diffusion chamber 11 for suppressing disappearance of electrons on the wall. And a multi-pole magnet 14 that operates.

【0028】RFアンテナ12、12は、拡散チャンバ
ー11の上部に形成された直径350mmの円筒状石英
菅からなるベルジャー15の外側を周回して設けられた
ものであり、M=1モードのプラズマが立つアンテナ形
状のものである。これらRFアンテナ12、12の外側
には、内周コイルと外周コイルとからなるソレノイドコ
イルアッセンブリ16が配設されている。このソレノイ
ドコイルアッセンブリ16のうち内周コイルは、ヘリコ
ン波の伝搬に寄与し、外周コイルは生成されたプラズマ
の輸送に寄与するものである。また、RFアンテナ1
2、12にはマッチングネットワーク17を介して電源
18が接続されており、RFアンテナ13にはマッチン
グネットワーク19を介して電源20が接続されてい
る。
The RF antennas 12 and 12 are provided around the outside of a bell jar 15 formed of a cylindrical quartz tube having a diameter of 350 mm formed in the upper part of the diffusion chamber 11, and M = 1 mode plasma is generated. It has a standing antenna shape. A solenoid coil assembly 16 including an inner peripheral coil and an outer peripheral coil is arranged outside the RF antennas 12, 12. The inner peripheral coil of the solenoid coil assembly 16 contributes to the propagation of the helicon wave, and the outer peripheral coil contributes to the transportation of the generated plasma. Also, the RF antenna 1
A power supply 18 is connected to 2 and 12 via a matching network 17, and a power supply 20 is connected to the RF antenna 13 via a matching network 19.

【0029】また、拡散チャンバー11内には、試料と
なるウエハWを保持固定するための前記ウエハステージ
1が設けられ、さらに拡散チャンバー11内のガスを排
気するための排気口21が真空ポンプ等の負圧手段(図
示略)に接続されて形成されている。ウエハステージ1
には、ウエハWへの入射イオンエネルギーを制御するた
めのバイアス電源22が接続され、さらに温調ジャケッ
ト2には誘電体膜4に静電吸着力を発揮させるためのD
C電源23が接続されている。
The diffusion chamber 11 is provided with the wafer stage 1 for holding and fixing a sample wafer W, and an exhaust port 21 for exhausting the gas in the diffusion chamber 11 is a vacuum pump or the like. It is formed by being connected to negative pressure means (not shown). Wafer stage 1
Is connected to a bias power source 22 for controlling the energy of ions incident on the wafer W, and the temperature control jacket 2 has D for causing the dielectric film 4 to exert an electrostatic adsorption force.
The C power supply 23 is connected.

【0030】また、このウエハステージ1には、その温
調ジャケット2の温媒配管6に配管24a、24bを介
して温媒供給装置25が接続され、さらにウエハWの温
度を計測するための蛍光ファイバ温度計26が接続され
ている。温媒供給装置25は、シリコンオイル等の熱媒
(温媒)を、配管24aを介してウエハステージ1の温
媒配管6内に供給し、かつ配管24bを介して温媒配管
6から返送された熱媒を受け入れさらにこれを所定温度
に加熱するもので、このように熱媒(温媒)を温媒配管
6内に循環させることによってウエハステージ1上に保
持固定されたウエハWを加熱するものである。
A temperature medium supply device 25 is connected to the temperature medium pipe 6 of the temperature control jacket 2 of the wafer stage 1 via pipes 24a and 24b, and fluorescent light for measuring the temperature of the wafer W is further provided. A fiber thermometer 26 is connected. The heating medium supply device 25 supplies a heating medium (heating medium) such as silicon oil into the heating medium pipe 6 of the wafer stage 1 via the pipe 24a and is returned from the heating medium pipe 6 via the pipe 24b. The heating medium is received and further heated to a predetermined temperature. By circulating the heating medium (heating medium) in the heating medium pipe 6 in this way, the wafer W held and fixed on the wafer stage 1 is heated. It is a thing.

【0031】温媒供給装置25に接続された配管24a
には高温での動作が可能な制御バルブ27が配設され、
また配管24aと配管24bとの間のバイパス配管28
にも制御バルブ27が配設されている。そして、このよ
うな構成のもとに、制御バルブ27、27を制御するこ
とによって温媒配管への熱媒の供給量を調整できるので
ある。また、この熱媒の供給量は、蛍光ファイバ温度計
26で検知された温度を制御装置(PIDコントロー
ラ)29で検出し、ここで予め設定されたウエハWの温
度との差から、予め実験や計算によて決定された熱媒供
給量となるように制御装置29によって決定される。
A pipe 24a connected to the heating medium supply device 25
Is equipped with a control valve 27 capable of operating at high temperature,
In addition, the bypass pipe 28 between the pipe 24a and the pipe 24b
Also, a control valve 27 is provided. Then, under such a configuration, by controlling the control valves 27, 27, the supply amount of the heat medium to the heat medium pipe can be adjusted. The supply amount of the heat medium is detected by the control device (PID controller) 29, which is the temperature detected by the fluorescent fiber thermometer 26. Based on the difference from the temperature of the wafer W set in advance, an experiment or It is determined by the controller 29 so that the heat medium supply amount determined by calculation is obtained.

【0032】ただし、図1に示したウエハステージ1に
おいては、ウエハWの設定温度にもよるものの、通常は
ヒータ5による加熱が主となり、熱媒(温媒)供給によ
る加熱はウエハWの温度安定のための補助的な加熱とな
る。すなわち、プラズマエッチングを行った場合など、
プラズマからの入熱をウエハW、さらにはウエハステー
ジ1が受けることから、ヒータ5による加熱だけではウ
エハWを設定温度に維持しておくのが困難であるが、ヒ
ータ5の加熱に加えて行う熱媒供給による加熱として、
実際にはウエハWを設定温度に保つべくプラズマからの
入熱を相殺するように設定温度より低い温度の熱媒を供
給することで行い、これによりウエハWを設定温度に安
定させるのである。なお、図2においては、エッチング
ガス導入孔、ゲートバルブ等の装置細部についてはその
図示を省略している。
However, in the wafer stage 1 shown in FIG. 1, although it depends on the set temperature of the wafer W, the heating by the heater 5 is usually the main, and the heating by the supply of the heat medium (heat medium) is the temperature of the wafer W. Auxiliary heating for stability. That is, when plasma etching is performed,
Since the heat input from the plasma is received by the wafer W and further by the wafer stage 1, it is difficult to maintain the wafer W at the set temperature only by heating with the heater 5, but it is performed in addition to the heating of the heater 5. As heating by supplying heat medium,
Actually, in order to keep the wafer W at the set temperature, the heat input from the plasma is offset so as to supply a heat medium having a temperature lower than the set temperature, whereby the wafer W is stabilized at the set temperature. In FIG. 2, details of the apparatus such as the etching gas introduction hole and the gate valve are omitted.

【0033】次に、このようなエッチング装置10を用
いたドライエッチング処理方法の一例を、図4(a)、
(b)を参照して説明する。この処理方法は、図4
(a)に示すように、シリコンウエハ40上に形成され
たSiO2 層41の上に、Cuからなる配線パターンを
プラズマエッチング処理によって形成する方法である。
すなわち、この例では、まず、シリコンウエハ40上の
SiO2 層41の上に、密着層としてTiN膜42をス
パッタ法によって形成し、続いてその上にスパッタ法等
によってCu膜43を形成し、さらにその上にTiN膜
44を形成した。そして、このTiN膜44の上にSi
2 膜(図示略)を形成し、さらに公知のリソグラフィ
ー技術、エッチング技術によって該SiO2 膜をパター
ンニングし、図4(a)に示すようにSiO2 膜からな
るマスクパターン45を形成した。
Next, an example of a dry etching treatment method using such an etching apparatus 10 is shown in FIG.
This will be described with reference to (b). This processing method is shown in FIG.
As shown in (a), a wiring pattern made of Cu is formed on the SiO 2 layer 41 formed on the silicon wafer 40 by plasma etching.
That is, in this example, first, a TiN film 42 is formed as an adhesion layer on the SiO 2 layer 41 on the silicon wafer 40 by a sputtering method, and then a Cu film 43 is formed thereon by a sputtering method or the like. Further, a TiN film 44 was formed thereon. Then, Si is formed on the TiN film 44.
An O 2 film (not shown) was formed, and the SiO 2 film was patterned by a known lithography technique and etching technique to form a mask pattern 45 made of the SiO 2 film as shown in FIG. 4A.

【0034】次いで、マスクパターンを形成したシリコ
ンウエハ40をエッチング装置10内のウエハステージ
1上に載置し、温調ジャケット2に静電吸着力を発揮さ
せて該シリコンウエハ40を保持固定するとともに、ヒ
ータ5および熱媒(温媒)供給による加熱を行ってシリ
コンウエハ40を以下の設定温度に調整した。そして、
このマスクパターン45をマスクにして以下の条件でT
iN膜44、Cu膜43、TiN膜42をエッチング
し、図4(b)に示すように配線パターン46を得た。 エッチングガス ;Cl2 3sccm 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4) ;1500W(13.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);1500W(13.56Hz) RFバイアス ;350W ウエハ温度 ;250℃
Next, the silicon wafer 40 on which the mask pattern is formed is placed on the wafer stage 1 in the etching apparatus 10, and the temperature adjustment jacket 2 is made to exert electrostatic adsorption force to hold and fix the silicon wafer 40. The silicon wafer 40 was adjusted to the following set temperature by performing heating by supplying the heater 5 and the heat medium (heat medium). And
Using this mask pattern 45 as a mask, T
The iN film 44, the Cu film 43, and the TiN film 42 were etched to obtain a wiring pattern 46 as shown in FIG. Etching gas; Cl 2 3 sccm pressure; 5 mTorr Source power 1 (RF antenna 4); 1500 W (13.56 Hz) Source power 2 (RF antennas 3 and 3); 1500 W (13.56 Hz) RF bias; 350 W Wafer temperature; 250 ° C.

【0035】このようにしてエッチングを行ったとこ
ろ、エッチング中においてもプラズマからの入熱に起因
するシリコンウエハ40の温度上昇がほとんど認められ
ず、処理中、シリコンウエハ40を設定した温度(25
0℃)に安定して保ことができた。そして、このように
温度を高精度で安定させることができたことから、エッ
チングガスとしてCl2 を単独で用いたにもかかわら
ず、良好な異方性形状の配線パターンを得ることがで
き、これによりCu膜の加工を良好に行うことができ
た。
When the etching was performed in this manner, almost no temperature rise of the silicon wafer 40 due to heat input from the plasma was observed even during the etching, and the temperature of the silicon wafer 40 set at the set temperature (25
It could be kept stable at 0 ° C. Since the temperature can be stabilized with high accuracy in this way, a good anisotropic wiring pattern can be obtained despite using Cl 2 alone as an etching gas. As a result, the Cu film could be processed well.

【0036】なお、比較のため、静電チャック機能を発
揮させず、単に温調ジャケット2による加熱のみを行っ
て前記条件と同一の条件でシリコンウエハ40の温度変
化を調べたところ、シリコンウエハ40の温度は、処理
開始時においては十分な加熱がなされず、設定温度より
かなり低い190℃であった。そして、処理の進行に伴
って温度も上昇し、処理開始後約60秒で設定温度であ
る250℃に達した。しかし、さらに処理を続けたとこ
ろ、プラズマからの入熱に起因して温度上昇がさらに進
み、処理開始後120秒後では約265℃にまで上昇し
てしまった。したがって、本発明のウエハステージ1で
は、その静電吸着力を発揮させることにより、従来では
不可能であった高い精度での温度制御が行えることが確
認された。
For comparison, when the temperature change of the silicon wafer 40 was examined under the same conditions as described above by only performing heating with the temperature control jacket 2 without exhibiting the electrostatic chuck function, the silicon wafer 40 The temperature was 190 ° C., which was considerably lower than the set temperature, because sufficient heating was not performed at the start of the treatment. The temperature also increased with the progress of the treatment, and reached the set temperature of 250 ° C. about 60 seconds after the treatment was started. However, when the treatment was further continued, the temperature increased further due to the heat input from the plasma, and the temperature rose to about 265 ° C. 120 seconds after the treatment was started. Therefore, it was confirmed that in the wafer stage 1 of the present invention, by exerting the electrostatic attraction force, temperature control can be performed with high accuracy, which was impossible in the past.

【0037】次に、図3に示したエッチング装置10を
用いたドライエッチング処理方法の他の例を、図5
(a)、(b)を参照して説明する。この処理方法は、
図5(a)に示すように、シリコンウエハ50上に形成
されたSiO2 層51に、ポリシリコンからなるサイド
ウォール52をマスクとしてコンタクトホールを形成す
る方法である。すなわち、この例では、まず、シリコン
ウエハ50上に厚さ1.0μmのSiO2 層51を形成
し、続いてこれの上にポリシリコン層53を形成し、さ
らにこのポリシリコン層53にコンタクトホール54を
形成した。次に、このコンタクトホール54の内壁面に
も堆積するようにして再度ポリシリコン層(図示略)を
形成し、さらにこれをエッチバックしてコンタクトホー
ル54内にサイドウォール52を形成した。なお、この
ようにして形成したサイドウォール52に囲まれる孔の
径については、0.1μmとした。
Next, another example of the dry etching method using the etching apparatus 10 shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to (a) and (b). This processing method is
As shown in FIG. 5A, a contact hole is formed in a SiO 2 layer 51 formed on a silicon wafer 50 by using a sidewall 52 made of polysilicon as a mask. That is, in this example, first, a SiO 2 layer 51 having a thickness of 1.0 μm is formed on a silicon wafer 50, and then a polysilicon layer 53 is formed thereon, and a contact hole is formed in the polysilicon layer 53. 54 was formed. Next, a polysilicon layer (not shown) was formed again so as to be deposited also on the inner wall surface of this contact hole 54, and this was etched back to form a sidewall 52 in the contact hole 54. The diameter of the holes surrounded by the sidewalls 52 thus formed was 0.1 μm.

【0038】次いで、サイドウォール52を形成したシ
リコンウエハ50をエッチング装置10内のウエハステ
ージ1上に載置し、先の例と同様に温調ジャケット2に
静電吸着力を発揮させて該シリコンウエハ50を保持固
定するとともに、ヒータ5および熱媒(温媒)供給によ
る加熱を行ってシリコンウエハ50を以下の設定温度に
調整した。そして、サイドウォール52をマスクにして
以下の条件でSiO2 層51をエッチングし、図5
(b)に示すようにコンタクトホール54に連通するコ
ンタクトホール55を形成した。 エッチングガス ;C4 8 /CO/Ar 8/120/150sccm 圧 ;5mTorr ソースパワー1(RFアンテナ4) ;1500W(13.56Hz) ソースパワー2(RFアンテナ3、3);1500W(13.56Hz) RFバイアス ;350W ウエハ温度 ;150℃
Then, the silicon wafer 50 having the sidewalls 52 formed thereon is placed on the wafer stage 1 in the etching apparatus 10, and the temperature control jacket 2 is made to exert an electrostatic adsorption force in the same manner as in the previous example. The wafer 50 was held and fixed, and heating was performed by supplying the heater 5 and a heat medium (heat medium) to adjust the silicon wafer 50 to the following set temperature. Then, using the sidewall 52 as a mask, the SiO 2 layer 51 is etched under the following conditions.
As shown in (b), a contact hole 55 communicating with the contact hole 54 was formed. Etching gas; C 4 F 8 / CO / Ar 8/120/150 sccm pressure; 5 mTorr Source power 1 (RF antenna 4); 1500 W (13.56 Hz) Source power 2 (RF antennas 3 and 3); 1500 W (13.56 Hz) ) RF bias: 350W Wafer temperature: 150 ° C

【0039】従来では、このようなコンタクトホール5
5の形成を行った場合、サイドウォール52に囲まれる
孔の径が0.1μmと小さいため、通常の温度では反応
生成物であるフルオロカーボンポリマーで孔が埋まって
しまい、SiO2 層51のエッチングが進行せず、した
がってコンタクトホール55を良好に形成することがで
きなかった。また、十分な温度制御を行うことなく高温
加熱すると、前記フルオロカーボンポリマーが全く堆積
されずに形状がボウイング化してしまい、下地に対する
選択比を確保することができなかった。
Conventionally, such a contact hole 5 is formed.
In the case of forming No. 5, since the diameter of the hole surrounded by the sidewall 52 is as small as 0.1 μm, the hole is filled with the fluorocarbon polymer which is a reaction product at a normal temperature, and the SiO 2 layer 51 is not etched. Therefore, the contact hole 55 could not be formed well. In addition, when the high temperature heating is performed without performing sufficient temperature control, the fluorocarbon polymer is not deposited at all and the shape becomes bowing, so that it is impossible to secure the selection ratio to the underlayer.

【0040】しかして、ウエハステージ1を用いた前記
の方法によれば、シリコンウエハ50を設定温度どおり
に高精度で安定させることができ、これにより高精度の
エッチングを行うことができるので、フルオロカーボン
ポリマーの堆積を制御できる温度範囲にシリコンウエハ
50の温度を設定してエッチングを行うことにより、図
5(b)に示したように、超微細高アスペクト比のコン
タクトホール55を形成することができた。
However, according to the above method using the wafer stage 1, the silicon wafer 50 can be stabilized with high accuracy at the set temperature, and high-precision etching can be performed. By setting the temperature of the silicon wafer 50 in a temperature range in which polymer deposition can be controlled and performing etching, it is possible to form a contact hole 55 having an ultrafine and high aspect ratio as shown in FIG. 5B. It was

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明のウエハステ
ージは、線膨張係数が大きい金属と、線膨張係数が小さ
い絶縁材料との間の線膨張係数を有する熱緩衝層を備
え、この熱緩衝層の上に誘電体膜を形成したことによ
り、ウエハを加熱するに際して誘電体膜が温調ジャケッ
トによる加熱を受けた際、誘電体膜が直接熱伝導される
ことなく熱緩衝層を介して熱伝導されるようにしたもの
であるから、誘電体膜と温調ジャケットとの間の線膨張
係数の差に起因して誘電体膜に割れや剥離等が発生する
ことを抑えることができ、これにより支障なくウエハを
高温加熱することができるとともに、例えばプラズマか
らの入熱によって大きな温度上昇を引き起こすことなく
ウエハを高温域にても高精度に温度制御することができ
る。したがって、このウエハステージを用いることによ
り、例えばCu等の材料に対して良好な異方性加工を行
うことができ、また、超微細高アスペクト比のコンタク
ホールの形成などをも可能にすることができる。また、
誘電体膜が温調ジャケット上に溶射法で成膜されている
ことから、これら温調ジャケットと誘電体膜とがより一
体化し、これによりこれらの間の応力緩和を図ることが
できるとともに、温調ジャケットから誘電体膜への熱伝
導を速やかにすることができ、したがって誘電体膜の破
損をより抑えることができるとともに、ウエハの温度制
御をより迅速に行うことができる。
As described above, the wafer stage of the present invention is provided with a thermal buffer layer having a linear expansion coefficient between a metal having a large linear expansion coefficient and an insulating material having a small linear expansion coefficient. By forming the dielectric film on the layer, when the dielectric film is heated by the temperature control jacket when the wafer is heated, the dielectric film is heated directly through the thermal buffer layer without direct heat conduction. Since it is made to be conducted, it is possible to prevent the dielectric film from cracking or peeling due to the difference in the linear expansion coefficient between the dielectric film and the temperature control jacket. As a result, the wafer can be heated to a high temperature without any trouble, and the temperature can be controlled with high accuracy even in a high temperature range without causing a large temperature rise due to heat input from plasma, for example. Therefore, by using this wafer stage, it is possible to perform favorable anisotropic processing on a material such as Cu, and also to form contact holes having an ultrafine and high aspect ratio. it can. Also,
Since the dielectric film is formed on the temperature control jacket by the thermal spraying method, the temperature control jacket and the dielectric film are more integrated, and the stress between them can be relieved and the temperature control can be achieved. The heat conduction from the adjusting jacket to the dielectric film can be accelerated, so that the damage of the dielectric film can be further suppressed and the temperature control of the wafer can be performed more quickly.

【0042】本発明のウエハステージの製造方法は、鋳
型の底部に設けた多孔質Al2 3に溶融アルミニウム
あるいは溶融アルミニウム合金を流し込み、高圧鋳造法
によって温調ジャケットを形成することにより、多孔質
Al2 3 部分をAl2 3とアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金との中間的な性質を有する複合材とする
方法であるから、多孔質アルミナ側の面に溶射法によっ
て絶縁材料を成膜して誘電体膜を形成することにより、
絶縁材料からなる誘電体膜をその線膨張係数に近い前記
多孔質アルミナ部分を介して温調ジャケットの本体部分
となるアルミニウムあるいはアルミニウム合金に間接的
に接続することができる。したがって、得られるウエハ
ステージにあっては、その誘電体膜と温調ジャケットと
の間の線膨張係数の差に起因して、誘電体膜に割れや剥
離等が発生することが抑えることができる。
In the method of manufacturing a wafer stage of the present invention, molten aluminum or a molten aluminum alloy is poured into porous Al 2 O 3 provided at the bottom of the mold, and a temperature control jacket is formed by a high pressure casting method to form a porous jacket. Since the Al 2 O 3 portion is a composite material having an intermediate property between Al 2 O 3 and aluminum or an aluminum alloy, an insulating material is formed by a thermal spraying method on the surface of the porous alumina side to form a dielectric material. By forming the body membrane,
A dielectric film made of an insulating material can be indirectly connected to aluminum or an aluminum alloy, which is the main body of the temperature control jacket, through the porous alumina portion having a linear expansion coefficient close to that of the dielectric film. Therefore, in the obtained wafer stage, it is possible to prevent the dielectric film from cracking or peeling due to the difference in the linear expansion coefficient between the dielectric film and the temperature control jacket. .

【0043】このドライエッチング装置によれば、前記
ウエハステージを具備していることから、高温エッチン
グ処理を行っても、ウエハステージに誘電体膜の割れ等
の不都合が生ずることなく、しかも該ウエハステージ上
に静電吸着したウエハを加熱して所望温度、例えば20
0〜250℃といった高温に安定させることができ、こ
れにより、前述したようにCu等の材料に対して良好な
異方性加工を行うことができ、また、超微細高アスペク
ト比のコンタクホールの形成などをも可能にすることが
できる。
According to this dry etching apparatus, since it is equipped with the wafer stage, there is no inconvenience such as cracking of the dielectric film on the wafer stage even when the high temperature etching process is performed, and the wafer stage is also provided. The wafer electrostatically attracted onto the wafer is heated to a desired temperature, for example, 20
It can be stabilized at a high temperature such as 0 to 250 ° C., and thus, as described above, good anisotropic processing can be performed on a material such as Cu, and contact holes of ultrafine and high aspect ratio can be formed. It can also be possible to form.

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

【図1】本発明のウエハステージの概略構成を示す側断
面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a wafer stage of the present invention.

【図2】図1に示したウエハステージの製造方法を説明
するための側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view for explaining a method of manufacturing the wafer stage shown in FIG.

【図3】本発明のドライエッチング装置の概略構成図で
ある。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus of the present invention.

【図4】(a)、(b)は図3に示したエッチング装置
によるドライエッチング処理方法の一例を、処理順に説
明するための要部側断面図である。
4A and 4B are side cross-sectional views of main parts for explaining an example of a dry etching processing method by the etching apparatus shown in FIG. 3 in the processing order.

【図5】(a)、(b)は図3に示したエッチング装置
によるドライエッチング処理方法の他の例を、処理順に
説明するための要部側断面図である。
5A and 5B are side cross-sectional views of a main part for explaining another example of the dry etching processing method by the etching apparatus shown in FIG. 3 in the processing order.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ウエハステージ 2 温調ジャケット 3 溶
射下地層 4 誘電体膜 5 ヒータ 6 温媒配管 7
熱緩衝層 10 ドライマエッチング装置 25 温媒供給装置
30 鋳型 31 多孔質アルミナ 33 溶融アルミニウム
W ウエハ
1 Wafer stage 2 Temperature control jacket 3 Thermal spraying base layer 4 Dielectric film 5 Heater 6 Heat medium pipe 7
Thermal buffer layer 10 Dryer etching device 25 Hot medium supply device 30 Mold 31 Porous alumina 33 Molten aluminum
W wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高津 恵 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−316299(JP,A) 特開 平6−216224(JP,A) 特開 平7−126827(JP,A) 特開 平5−67673(JP,A) 特開 平2−220754(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68 H01L 21/3065 H02N 13/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Megumi Takatsu 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Within Sony Corporation (56) Reference JP-A-8-316299 (JP, A) JP-A 6-216224 (JP, A) JP-A-7-126827 (JP, A) JP-A-5-67673 (JP, A) JP-A-2-220754 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/68 H01L 21/3065 H02N 13/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 温調ジャケットに静電チャック機能を付
与してなるウエハステージであって、 前記温調ジャケットは、その内部にヒータと温調手段に
接続される温媒配管とを埋め込み、かつその上面部に、
熱緩衝層を備えて一体化されたアルミニウムあるいはア
ルミニウム合金製のものであり、 前記熱緩衝層は、板状の多孔質Al2 3 の孔内にアル
ミニウムまたはアルミニウム合金を流し込んでこれらが
複合化されて形成されたものであり、 該温調ジャケットの前記熱緩衝層の上には、溶射法によ
って絶縁材料からなる誘電体膜が形成され、 前記温調ジャケットが電極として用いられることによ
り、該温調ジャケットと前記誘電体膜とが静電チャック
としての機能を発揮するものとなることを特徴とするウ
エハステージ。
1. A wafer stage in which a temperature control jacket is provided with an electrostatic chuck function, wherein the temperature control jacket has a heater and a heat medium pipe connected to a temperature control means embedded therein. On its upper surface,
It is made of aluminum or an aluminum alloy integrated with a heat buffer layer, and the heat buffer layer is formed by pouring aluminum or an aluminum alloy into the holes of a plate-like porous Al 2 O 3 to form a composite. And a dielectric film made of an insulating material is formed on the thermal buffer layer of the temperature control jacket by a thermal spraying method, and the temperature control jacket is used as an electrode. A wafer stage, wherein the temperature control jacket and the dielectric film function as an electrostatic chuck.
【請求項2】 前記熱緩衝層と誘電体膜との間に、該熱
緩衝層の線膨張係数と誘電体膜の線膨張係数との間の線
膨張係数を有する材料からなる溶射下地層が、溶射法に
よって形成されてなることを特徴とする請求項1記載の
ウエハステージ。
2. A thermal spray base layer made of a material having a coefficient of linear expansion between the coefficient of linear expansion of the thermal buffer layer and the coefficient of linear expansion of the dielectric film is provided between the thermal buffer layer and the dielectric film. The wafer stage according to claim 1, wherein the wafer stage is formed by a thermal spraying method.
【請求項3】 鋳型内の底部に板状の多孔質Al2 3
を設け、かつこれの上にヒータ、温媒配管を設け、この
状態で鋳型内に溶融アルミニウムあるいは溶融アルミニ
ウム合金を流し込み、高圧鋳造法によって温調ジャケッ
トを形成し、 その後、該温調ジャケットにおける前記多孔質Al2
3 側の面に、溶射法によって絶縁材料を成膜して誘電体
膜を形成することを特徴とするウエハステージの製造方
法。
3. A plate-like porous Al 2 O 3 is provided at the bottom of the mold.
And a heater and a heating medium pipe are provided thereon, and molten aluminum or molten aluminum alloy is poured into the mold in this state to form a temperature control jacket by a high pressure casting method, and then the temperature control jacket Porous Al 2 O
A method of manufacturing a wafer stage, comprising forming a dielectric film by forming an insulating material on the surface on the side 3 by a thermal spraying method.
【請求項4】 前記温調ジャケットを形成した後、誘電
体材料を成膜するに先立ち、前記多孔質Al2 3 に溶
融アルミニウムあるいは溶融アルミニウム合金が流し込
まれて形成された熱緩衝層の線膨張係数と、前記絶縁材
料の線膨張係数との間の線膨張係数を有する材料を、前
記熱緩衝層上に溶射法によって成膜し、溶射下地層を形
成することを特徴とする請求項3記載のウエハステージ
の製造方法。
4. A line of a thermal buffer layer formed by pouring molten aluminum or molten aluminum alloy into the porous Al 2 O 3 after forming the temperature control jacket and before forming a dielectric material film. The material having a coefficient of linear expansion between the coefficient of expansion and the coefficient of linear expansion of the insulating material is formed on the thermal buffer layer by a thermal spraying method to form a thermal spraying base layer. A method for manufacturing a wafer stage as described.
【請求項5】 温調ジャケットに静電チャック機能を付
与してなるウエハステージであり、前記温調ジャケット
は、その内部にヒータと温調手段に接続される温媒配管
とを埋め込み、かつその上面部に、熱緩衝層を備えて一
体化されたアルミニウムあるいはアルミニウム合金製の
ものであり、前記熱緩衝層は、板状の多孔質Al2 3
の孔内にアルミニウムまたはアルミニウム合金を流し込
んでこれらが複合化されて形成されたものであり、該温
調ジャケットの前記熱緩衝層の上には、溶射法によって
絶縁材料からなる誘電体膜が形成され、前記温調ジャケ
ットが電極として用いられることにより、該温調ジャケ
ットと前記誘電体膜とが静電チャックとしての機能を発
揮するものとなるウエハステージを、具備してなること
を特徴とするドライエッチング装置。
5. A wafer stage in which a temperature control jacket is provided with an electrostatic chuck function, wherein the temperature control jacket has a heater and a heat medium pipe connected to a temperature control means embedded therein. The upper surface is made of aluminum or an aluminum alloy integrated with a thermal buffer layer, and the thermal buffer layer is a plate-shaped porous Al 2 O 3
Is formed by pouring aluminum or an aluminum alloy into the holes of the composite, and a dielectric film made of an insulating material is formed on the thermal buffer layer of the temperature control jacket by a thermal spraying method. The temperature control jacket is used as an electrode so that the temperature control jacket and the dielectric film can function as an electrostatic chuck. Dry etching equipment.
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