JP4323021B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,所定の容器内に,少なくとも被処理物が保持されるカソード電極と,該カソード電極に対向するアノード電極とが設けられたプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
エッチング等のプラズマ処理に用いられるプラズマ処理装置としては,従来から,いわゆる平行平板型のプラズマ処理装置が広く使用されている。この平行平板型のプラズマ処理装置では,例えば特開平7−307334号公報に記載されているように,処理容器内に,カソード電極とアノード電極とが所定の空間(プラズマ処理空間)を隔てて対向して設置される。上記カソード電極は,処理容器下部に設置され,その上面には被処理物が載置される。また,上記アノード電極は,上記処理容器の天板部分の内面側に固定される。
ここで,上記アノード電極の上記処理容器への固定方法としては,例えば上記公報にも記載されているように,上記アノード電極の周辺部分を複数のボルトにて固定する方法が一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,上記のようにアノード電極をボルトにて処理容器に固定すると,アノード電極に流入するプラズマの熱はその大部分が上記アノード電極の周辺部分から外部に放出されることになるため,アノード電極の中央部と周辺部で温度差が生じ,プラズマ処理性能が不均一となったり,或いは熱応力によってアノードが破損してしまうといった問題点があった。また,ボルト毎の締め付け力が均等でなければ,アノード電極の温度分布に一層の不均一性をもたらし,上記問題点は更に大きくなる。また,近年では,例えば半導体デバイス製造産業において処理されるSiウェハのように被処理物の大型化が進んでおり,それに伴うアノード電極の大型化によって上記問題点はより深刻化している。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,アノード電極の温度分布を均一化することにより,プラズマ処理室内におけるプラズマ処理性能を均一化すると共に,アノード電極内部における熱応力の発生を抑制することが可能なプラズマ処理装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために,本発明は,所定の容器内に,被処理物が保持されるカソード電極と,該カソード電極に対向するアノード電極とが設けられたプラズマ処理装置において,上記容器に固定される保持部材に,電源に接続され,絶縁層に覆われた静電チャック電極が取り付けられ,上記アノード電極が,上記静電チャック電極に電位を供給することによって得られる静電気力によって上記保持部材に吸着保持されてなることを特徴とするプラズマ処理装置として構成されている。
これにより,アノード電極に締め付け力や伝熱量の不均一による温度差が生じることがなく,アノード電極の温度差によるプラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損などを防止できる。
また,更に上記保持部材と上記アノード電極との対向面間に略一様な間隙を形成し,該間隙に伝熱用ガスを供給するようにすれば,アノード電極全面の伝熱効率の均一性が更に高まり,それによってアノード電極の温度の均一性も更に高まり,ひいてはプラズマ処理の均一性の更なる向上が期待できる。
尚,この時,上記間隙の周辺部をシールするシール手段を設ければ,伝熱ガスがプラズマ処理空間に漏れ出してプラズマ処理に悪影響を及ぼす不具合を防止できる。
また,上記保持部材に,上記アノード電極の周辺部を補助的に保持するクランプを取り付ければ,上記アノード電極の保持は更に確実なものとなる。
上記クランプを設置する場合には,上記間隙をシールするシール部材は,例えば上記クランプと上記保持部材との間,及び上記クランプと上記アノード電極との間に設けることが考えられる。
【0005】
また,上記保持部材に,上記アノード電極を直接的若しくは間接的に加熱する加熱手段を設置すれば,アノード電極の温度分布を能動的に制御することが可能となり,より確実にアノード電極の温度分布の均一化を図ることができる。
このとき,上記保持部材に,上記アノード電極の温度を直接的若しくは間接的に測定する温度測定手段を設置し,温度制御手段により,上記温度測定手段による測定温度に基づいて上記加熱手段を制御するようにすれば,アノード電極へのプラズマ流入熱の時間的変動に追従させ,アノード電極の温度分布を常に均一に保つことが可能である。
【0006】
更に,上記保持部材の内部若しくは上方に,誘導結合プラズマ励起用のアンテナを設置し,有アノード型ICP装置とすることも可能である。
このとき,上記保持部材若しくは上記アノード電極の所定位置に,上記アンテナから供給されるRF電界を部分的にシールドするRFシールド手段を設置すれば,各アンテナのRF電界の及ぶ範囲をそれぞれ制限することができ,プラズマ密度の空間的分布の制御性を向上させることが可能である。
また,アノード電極にRF電力を供給する場合には,上記保持部材に,高周波RF電源に接続され,絶縁層に覆われたRFカップリング電極を取付け,上記RFカップリング電極から上記アノード電極に対して間接的にRF電力を供給するように構成することもできる。これにより,アノード電極に接点を設ける必要がないため,接点部分における局部加熱を防止でき,プラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損といった不具合を防止できる。
また,その場合,上記静電チャック電極を上記RFカップリング電極として兼用すれば,装置構成及び製作工程を簡略化することができ,コスト低減や信頼性向上が期待できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して,本発明の実施の形態及び実施例につき説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態及び実施例は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置Z1の概略構成を示す縦断面模式図,図2は図1におけるアノード電極1の周辺部の拡大図,図3は静電チャック電極を単極構造とした場合の模式図,図4は静電チャック電極を双極構造とした場合の模式図,図5,図6は伝熱ガス充填用間隙8をシールするシール材17の取付け例,図7はヒータ18及び測温素子19の配置例,図8は本発明を有アノード型ICPに応用したプラズマ処理装置Z2の概略構成を示す縦断面模式図,図9はRFカップリング電極22の配置例,図10は静電チャック電極6を上記RFカップリング電極22として兼用した場合の構成例,図11は上記プラズマ処理装置Z2における静電チャック電極6或いはRFカップリング電極22の構成例,図12は上記プラズマ処理装置Z2におけるヒータ18′の構成例,図13,図14はRFシールドリング24の配置例である。
【0008】
本実施の形態に係るプラズマ処理装置Z1は,図1(全体概略図)及び図2(アノード電極近傍の拡大図)に示すような概略構成を有する。
上記プラズマ処理装置Z1の導電性のチャンバ5(所定の容器に相当)内には,カソード電極2とアノード電極1とが対向するように配置されている。上記カソード電極2の上面には,被処理物Wが載置される。
また,上記チャンバ5の上部には,天板としてのチャック保持ブロック3(保持部材の一例)が固定されており,上記アノード電極1は,上記チャック保持ブロック3に固定されたリング状のクランプ4によりその周辺部において保持されている。
上記チャック保持ブロック3の内部には,冷媒が流される冷媒溝9,プロセスガスが流されるプロセスガスチャネル10,伝熱用ガスが流される伝熱用ガスチャネル11が,例えば同心円状にそれぞれ1又は複数形成されている。上記プロセスガスチャネル10は,連通路13を介して上記アノード電極1に形成された複数のプロセスガス供給口12と接続されており,上記プロセスガス供給口12から,区分毎にガス種,流量等が調節されたプロセスガスがプラズマ処理空間15に供給される。
【0009】
また,図2に示すように,上記チャック保持ブロック3の下面側(上記アノード電極1との対向面側)には,絶縁層7で覆われた静電チャック電極6が埋設されており,高電圧供給線16を介して高電圧電源に接続されている。上記静電チャック電極6に高電圧を印加することにより,上記アノード電極1と上記静電チャック電極6とは静電気力によって互いに引き合い,これによって上記アノード電極1は上記チャック保持ブロック3の下面に吸着保持される。このように,本プラズマ処理装置Z1では,上記アノード電極1をその全面に略均等に作用する静電気力によって上記チャック保持ブロック3に固定するため,アノード電極に締め付け力や伝熱量の不均一による温度差が生じることがなく,アノード電極の温度差によるプラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損などを防止できる。
ここで,上記静電チャック電極6の配置方法としては,図3に示すようにアノード電極1に対して1つの静電チャック電極6を対応させる単極構造と,図4に示すようにアノード電極1に対して2つの静電チャック電極6a,6bを対応させ,双方に正負の高電圧を与えるようにした双極構造とが考えられる。図3に示す単極構造の場合には,アノード電極1の吸着にはプラズマ着火(カソード電極2への高電圧供給)が必要となるが,図4に示す双極構造の場合にはアノード電極1の吸着にプラズマ着火は不要である。
【0010】
また,図2に示すように,上記チャック保持ブロック3の下面と上記アノード電極1との対向面間には,略一様な伝熱ガス充填用間隙8が形成されており,上記チャック保持ブロック3の伝熱用ガスチャネル11から連通路14を介して伝熱用ガスが供給されるようになっている。上記伝熱ガス充填用間隙8に伝熱ガスを供給することにより,アノード電極1全面の伝熱効率の均一性が更に高まり,それによってアノード電極の温度の均一性が更に高まり,ひいてはプラズマ処理の均一性の更なる向上が期待できる。
ここで,上記伝熱ガス充填用間隙8内の伝熱ガスがプラズマ処理空間15に漏れ出すと,プラズマ処理に悪影響を及ぼす場合があるため,上記伝熱ガス充填用間隙8と上記プラズマ処理空間15との間にシール手段を施すことが望ましい。例えば,図5に示すように,クランプ4とチャック保持ブロック3との間,及びクランプ4とアノード電極1との間にシール17を施せば,アノード電極1の周辺部からの伝熱ガスの漏洩を防止できる。更に,図6に示すように,プロセスガス供給用の連通路13の周りにもシール17を施すことで,上記連通路13からの伝熱ガスの漏洩も防止できる。尚,伝熱ガスがプロセスガスの少なくとも1種と同種の場合には,上記シールは必ずしも必要ない。
【0011】
以上説明したように,本実施の形態に係るプラズマ処理装置Z1では,チャンバ5の天板としてのチャック保持ブロック3の下面側に絶縁層7で覆われた静電チャック電極6が埋設されており,これに高電圧を印加することにより,静電気力によりアノード電極1を上記チャック保持ブロック3の下面に吸着保持するように構成されているため,アノード電極に締め付け力や伝熱量の不均一による温度差が生じることがなく,アノード電極の温度差によるプラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損などを防止できる。
更に,上記チャック保持ブロック3の下面と上記アノード電極1との対向面間に略一様な伝熱ガス充填用間隙8が形成され,ここに伝熱用ガスが供給されるように構成されているため,アノード電極1全面の伝熱効率の均一性が更に高まり,それによってアノード電極の温度の均一性も更に高まり,ひいてはプラズマ処理の均一性の更なる向上が期待できる。
また,上記アノード電極1は,クランプ4によってその周辺部が補助的に保持されているため,チャック保持ブロック3からの脱落を確実に防止できる。
【0012】
【実施例】
上記実施の形態に係るプラズマ処理装置Z1において,例えば図7に示すように,チャック保持ブロック3に1又は複数のヒータ18(加熱手段の一例)を埋設し,温度制御を行うように構成すれば,アノード電極1の温度分布を能動的に制御することが可能となり,より確実にアノード電極1の温度分布の均一化を図ることができる。尚,アノード電極の制御応答速度をなるべく速くするため,上記ヒータ18はアノード電極1に近い位置(例えば静電チャック電極6の絶縁層7内)に設置することが望ましい。更には,チャック保持ブロック3に光透過ロッドを埋め込み,上記光透過ロッドを介して赤外線等をアノード電極1に照射するように構成し,これを上記ヒータとして用いれば,アノード電極1を直接加熱することができるため,アノード電極の温度制御の応答性が更に向上する。
また,上記チャック保持ブロック3内(例えば静電チャック電極6の絶縁層7内)に測温素子19(温度測定手段の一例)を挿入し,該測温素子19による測定温度に基づいて,図示しない温度コントローラにて上記ヒータ18を制御することで,アノード電極1へのプラズマ流入熱の時間的変動に追従させ,アノード電極1の温度分布を常に均一に保つことが可能である。
尚,上記測温素子19としては,アノード電極1の温度を直接測定できるような素子を用いることが望ましい。例えば,アノード電極1の裏面に光ファイバーの一端を配置し,他の一端を放射温度計に接続すればよい。これにより,より精度よくアノード電極の温度を制御できる。
更に,上記伝熱ガス充填用間隙8内のガス圧を制御する図示しない伝熱ガス圧コントローラを設置し,上記温度コントローラによるヒータ19の制御と連動させて伝熱ガスの圧力を変化させるようにすることで,アノード電極1の温度制御を更に効率よく行うことが可能となる。例えば,プラズマ発生時間帯では伝熱ガス充填用間隙8内のガス圧を伝熱に必要となる所定の値に設定してプラズマからアノード電極1への流熱を極力チャック保持ブロック3に逃がすようにし,プラズマ消滅時間帯(ウェハWを交換している時間帯)は上記ガス圧を極力低くしてアノード電極1の熱量がなるべくチャック保持ブロック3に伝熱しないように制御することが考えられる。
【0013】
また,図8のプラズマ処理装置Z2に示すように,チャック保持ブロック3内に複数の誘導結合プラズマ励起用アンテナ21を設置することで,有アノード型ICP(Inductively Coupled Plasma)とすることも可能である。
またこのとき,アノード電極1にRF電力を供給する場合には,アノード電極1に直接RF電力を接続すると,その接点部分での抵抗が大きくなって局部加熱が生じ,プラズマ処理性能が不均一となったり,或いは熱応力によってアノードが破損してしまうといった問題が新たに発生してしまう。そこで,図9に示すように,例えばチャック保持ブロック3の絶縁層7内にRFカップリング電極22を埋設し,静電容量性カップリングによりアノード電極1とRFカップリング電極22とを高周波回路的に連通させるように構成すれば,上記のような問題は生じない。
更に,図10に示すように,静電チャック電極6を上記RFカップリング電極22として兼用すれば,装置構成及び製作工程を簡略化することができ,コスト低減や信頼性向上が期待できる。
【0014】
また,周知の如く,ICP装置においては,アンテナとプラズマとの間に導電性部材を配置する場合には,該導電性部材の形状は渦電流発生を阻止しうるものとする必要がある。有アノード型ICPである上記プラズマ処理装置Z2では,静電チャック電極6やRFカップリング電極22に例えば図11に示すようなスリット23を設けることで,渦電流発生を阻止しうる構成とすることが可能である。
更に,上記プラズマ処理装置Z2にヒータを設置する場合には,当然ながらヒータ線とアンテナとの相互インダクタンスを極力小さくすることが望ましい。具体的には,例えば図12に示すように,ヒータ18′のIN側線とOUT側線とをペアにして絶縁層7内に平面的に埋め込み,上記IN側線とOUT側線との間隔は所定の絶縁性を確保できる程度で極力狭くすればよい。
【0015】
また,上記プラズマ処理装置Z2のようにICP装置で複数のアンテナを用いる場合には,プラズマ処理室内において各アンテナから供給されるRF電界の及ぶ範囲をそれぞれ制限すれば,プラズマ密度の空間的分布の制御性を向上させることが可能である。
各アンテナから供給されるRF電界の及ぶ範囲を制限する具体的な方法としては,例えば図13,図14に示すように,RFシールドリング24(RFシールド手段の一例)を絶縁層7,或いはアノード電極1に配置することが考えられる。RFシールドリング24を図のように配置することにより,各アンテナ21によるプラズマ発生領域は,各アンテナの直下近傍に制限される。これにより,被処理物であるウェハ直上のどこかにプラズマ密度の高い領域が局所的に発生したとすれば,その近傍のアンテナのみ,RF電力を調整すればよい。一方,上記RFシールドリング24を配置しなければ,プラズマ密度の高い領域が局所的に発生したとしても,比較的遠いアンテナからの寄与分を考慮して全てのアンテナに流れる電流を調整せざるを得ず,制御が複雑となってしまう。
【0016】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明は,所定の容器内に,被処理物が保持されるカソード電極と,該カソード電極に対向するアノード電極とが設けられたプラズマ処理装置において,上記容器に固定される保持部材に,電源に接続され,絶縁層に覆われた静電チャック電極が取り付けられ,上記アノード電極が,上記静電チャック電極に電位を供給することによって得られる静電気力によって上記保持部材に吸着保持されてなることを特徴とするプラズマ処理装置として構成されているため,アノード電極に締め付け力や伝熱量の不均一による温度差が生じることがなく,アノード電極の温度差によるプラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損などを防止できる。
また,更に上記保持部材と上記アノード電極との対向面間に略一様な間隙を形成し,該間隙に伝熱用ガスを供給するようにすれば,アノード電極全面の伝熱効率の均一性が更に高まり,それによってアノード電極の温度の均一性も更に高まり,ひいてはプラズマ処理の均一性の更なる向上が期待できる。
尚,この時,上記間隙の周辺部をシールするシール手段を設ければ,伝熱ガスがプラズマ処理空間に漏れ出してプラズマ処理に悪影響を及ぼす不具合を防止できる。
また,上記保持部材に,上記アノード電極の周辺部を補助的に保持するクランプを取り付ければ,上記アノード電極の保持は更に確実なものとなる。
【0017】
また,上記保持部材に,上記アノード電極を直接的若しくは間接的に加熱する加熱手段を設置すれば,アノード電極の温度分布を能動的に制御することが可能となり,より確実にアノード電極の温度分布の均一化を図ることができる。
このとき,上記保持部材に,上記アノード電極の温度を直接的若しくは間接的に測定する温度測定手段を設置し,温度制御手段により,上記温度測定手段による測定温度に基づいて上記加熱手段を制御するようにすれば,アノード電極へのプラズマ流入熱の時間的変動に追従させ,アノード電極の温度分布を常に均一に保つことが可能である。
【0018】
更に,上記保持部材の内部若しくは上方に,誘導結合プラズマ励起用のアンテナを設置し,有アノード型ICP装置とすることも可能である。
このとき,上記保持部材若しくは上記アノード電極の所定位置に,上記アンテナから供給されるRF電界を部分的にシールドするRFシールド手段を設置すれば,各アンテナのRF電界の及ぶ範囲をそれぞれ制限することができ,プラズマ密度の空間的分布の制御性を向上させることが可能である。
また,アノード電極にRF電力を供給する場合には,上記保持部材に,高周波RF電源に接続され,絶縁層に覆われたRFカップリング電極を取付け,上記RFカップリング電極から上記アノード電極に対して間接的にRF電力を供給するように構成することもできる。これにより,アノード電極に接点を設ける必要がないため,接点部分における局部加熱を防止でき,プラズマ処理性能の不均一や熱応力によるアノードの破損といった不具合を防止できる。
また,その場合,上記静電チャック電極を上記RFカップリング電極として兼用すれば,装置構成及び製作工程を簡略化することができ,コスト低減や信頼性向上が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置Z1の概略構成を示す縦断面模式図。
【図2】 図1におけるアノード電極1の周辺部の拡大図。
【図3】 静電チャック電極を単極構造とした場合の模式図。
【図4】 静電チャック電極を双極構造とした場合の模式図。
【図5】 伝熱ガス充填用間隙8をシールするシール材17の取付け例。
【図6】 上記シール材17の他の取付け例。
【図7】 ヒータ18及び測温素子19の配置例。
【図8】 本発明を有アノード型ICPに応用したプラズマ処理装置Z2の概略構成を示す縦断面模式図。
【図9】 RFカップリング電極22の配置例。
【図10】 静電チャック電極6を上記RFカップリング電極22として兼用した場合の構成例。
【図11】 上記プラズマ処理装置Z2における静電チャック電極6或いはRFカップリング電極22の構成例。
【図12】 上記プラズマ処理装置Z2におけるヒータ18′の構成例。
【図13】 RFシールドリング24の配置例。
【図14】 RFシールドリング24のその他の配置例。
【符号の説明】
1…アノード電極
2…カソード電極
3…チャック保持ブロック(保持部材の一例)
4…クランプ
5…チャンバ(所定の容器に相当)
6…静電チャック電極
7…絶縁層
8…伝熱ガス充填用間隙
9…冷媒溝
10…プロセスガスチャネル
11…伝熱用ガスチャネル
12…プロセスガス供給口
13,14…連通路
15…プラズマ処理空間
16…高電圧供給線
17…シール
18…ヒータ(加熱手段の一例)
19…測温素子(温度測定手段の一例)
21…アンテナ
22…RFカップリング電極
23…スリット
24…RFシールドリング(RFシールド手段の一例)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus in which a cathode electrode that holds at least an object to be processed and an anode electrode facing the cathode electrode are provided in a predetermined container.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a so-called parallel plate type plasma processing apparatus has been widely used as a plasma processing apparatus used for plasma processing such as etching. In this parallel plate type plasma processing apparatus, for example, as described in JP-A-7-307334, a cathode electrode and an anode electrode face each other across a predetermined space (plasma processing space) in a processing vessel. Installed. The cathode electrode is installed in the lower part of the processing container, and an object to be processed is placed on the upper surface thereof. The anode electrode is fixed to the inner surface side of the top plate portion of the processing container.
Here, as a method of fixing the anode electrode to the processing vessel, for example, as described in the above publication, a method of fixing the peripheral portion of the anode electrode with a plurality of bolts has been common. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the anode electrode is fixed to the processing vessel with a bolt as described above, most of the heat of the plasma flowing into the anode electrode is released to the outside from the peripheral portion of the anode electrode. There is a problem that a temperature difference occurs between the central part and the peripheral part of the substrate, resulting in non-uniform plasma processing performance or damage of the anode due to thermal stress. In addition, if the tightening force for each bolt is not uniform, the temperature distribution of the anode electrode is further uneven, and the above problem is further increased. In recent years, for example, Si wafers to be processed in the semiconductor device manufacturing industry have been increased in size, and the above problem has become more serious due to the accompanying increase in the size of the anode electrode.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make the plasma processing performance uniform in the plasma processing chamber by equalizing the temperature distribution of the anode electrode, and at the same time inside the anode electrode. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the generation of thermal stress.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma processing apparatus in which a cathode electrode for holding an object to be processed and an anode electrode facing the cathode electrode are provided in a predetermined container. An electrostatic chuck electrode connected to a power source and covered with an insulating layer is attached to a holding member to be fixed, and the anode electrode holds the holding by an electrostatic force obtained by supplying a potential to the electrostatic chuck electrode. It is configured as a plasma processing apparatus characterized by being adsorbed and held by a member.
As a result, a temperature difference due to non-uniform tightening force and heat transfer amount does not occur in the anode electrode, and non-uniform plasma processing performance due to the temperature difference of the anode electrode and damage to the anode due to thermal stress can be prevented.
Further, if a substantially uniform gap is formed between the opposing surfaces of the holding member and the anode electrode, and heat transfer gas is supplied to the gap, the uniformity of the heat transfer efficiency over the entire anode electrode can be improved. This further increases the uniformity of the temperature of the anode electrode, and as a result, further improvement in the uniformity of the plasma treatment can be expected.
At this time, if a sealing means for sealing the periphery of the gap is provided, it is possible to prevent a problem that the heat transfer gas leaks into the plasma processing space and adversely affects the plasma processing.
Further, if the clamp for supporting the peripheral portion of the anode electrode is attached to the holding member, the holding of the anode electrode is further ensured.
When the clamp is installed, it is conceivable that seal members for sealing the gap are provided, for example, between the clamp and the holding member and between the clamp and the anode electrode.
[0005]
Further, if a heating means for directly or indirectly heating the anode electrode is installed on the holding member, it becomes possible to actively control the temperature distribution of the anode electrode, and more reliably the temperature distribution of the anode electrode. Can be made uniform.
At this time, temperature measuring means for directly or indirectly measuring the temperature of the anode electrode is installed on the holding member, and the heating means is controlled by the temperature control means based on the temperature measured by the temperature measuring means. By doing so, it is possible to keep the temperature distribution of the anode electrode always uniform by following the temporal fluctuation of the heat flowing into the anode electrode.
[0006]
Furthermore, an antenna for inductively coupled plasma excitation may be installed inside or above the holding member to provide an anode type ICP device.
At this time, if an RF shield means for partially shielding the RF electric field supplied from the antenna is installed at a predetermined position of the holding member or the anode electrode, the range covered by the RF electric field of each antenna is limited. It is possible to improve the controllability of the spatial distribution of plasma density.
When supplying RF power to the anode electrode, an RF coupling electrode connected to a high frequency RF power source and covered with an insulating layer is attached to the holding member, and the RF coupling electrode is connected to the anode electrode. It is also possible to supply the RF power indirectly. Thereby, since it is not necessary to provide a contact point on the anode electrode, local heating at the contact portion can be prevented, and problems such as uneven plasma processing performance and damage to the anode due to thermal stress can be prevented.
In this case, if the electrostatic chuck electrode is also used as the RF coupling electrode, the apparatus configuration and the manufacturing process can be simplified, and cost reduction and reliability improvement can be expected.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments and examples of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings for understanding of the present invention. It should be noted that the following embodiments and examples are examples embodying the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus Z1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a peripheral portion of the
[0008]
The plasma processing apparatus Z1 according to the present embodiment has a schematic configuration as shown in FIG. 1 (overall schematic view) and FIG. 2 (enlarged view in the vicinity of the anode electrode).
In the conductive chamber 5 (corresponding to a predetermined container) of the plasma processing apparatus Z1, the
A chuck holding block 3 (an example of a holding member) as a top plate is fixed to the upper portion of the
Inside the
[0009]
As shown in FIG. 2, an
Here, as the arrangement method of the
[0010]
As shown in FIG. 2, a substantially uniform heat transfer
Here, if the heat transfer gas in the heat transfer
[0011]
As described above, in the plasma processing apparatus Z1 according to the present embodiment, the
Further, a substantially uniform heat transfer
Further, since the periphery of the
[0012]
【Example】
In the plasma processing apparatus Z1 according to the above-described embodiment, for example, as shown in FIG. 7, one or a plurality of heaters 18 (an example of heating means) are embedded in the
Further, a temperature measuring element 19 (an example of temperature measuring means) is inserted into the chuck holding block 3 (for example, in the insulating
The
Further, a heat transfer gas pressure controller (not shown) for controlling the gas pressure in the heat transfer
[0013]
Further, as shown in the plasma processing apparatus Z2 of FIG. 8, by installing a plurality of inductively coupled
At this time, when RF power is supplied to the
Furthermore, as shown in FIG. 10, if the
[0014]
As is well known, in an ICP device, when a conductive member is disposed between an antenna and plasma, the shape of the conductive member needs to be able to prevent the generation of eddy currents. In the plasma processing apparatus Z2, which is an anode-type ICP, the eddy current generation can be prevented by providing the
Furthermore, when a heater is installed in the plasma processing apparatus Z2, it is naturally desirable to reduce the mutual inductance between the heater wire and the antenna as much as possible. Specifically, for example, as shown in FIG. 12, the IN side line and the OUT side line of the heater 18 'are paired and embedded in the insulating
[0015]
Further, when a plurality of antennas are used in an ICP apparatus like the plasma processing apparatus Z2, the spatial distribution of the plasma density can be reduced by limiting the range of the RF electric field supplied from each antenna in the plasma processing chamber. Controllability can be improved.
As a specific method for limiting the range covered by the RF electric field supplied from each antenna, for example, as shown in FIGS. 13 and 14, the RF shield ring 24 (an example of the RF shield means) is used as the insulating
[0016]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is a plasma processing apparatus in which a cathode electrode for holding an object to be processed and an anode electrode facing the cathode electrode are provided in a predetermined container, and is fixed to the container. An electrostatic chuck electrode connected to a power source and covered with an insulating layer is attached to the holding member, and the anode electrode is applied to the holding member by electrostatic force obtained by supplying a potential to the electrostatic chuck electrode. Since it is configured as a plasma processing device characterized by being adsorbed and held, there is no temperature difference due to non-uniform clamping force or heat transfer amount in the anode electrode, and the plasma processing performance due to the temperature difference of the anode electrode is prevented. It can prevent the anode from being damaged due to non-uniformity or thermal stress.
Further, if a substantially uniform gap is formed between the opposing surfaces of the holding member and the anode electrode, and heat transfer gas is supplied to the gap, the uniformity of the heat transfer efficiency over the entire anode electrode can be improved. This further increases the uniformity of the temperature of the anode electrode, and as a result, further improvement in the uniformity of the plasma treatment can be expected.
At this time, if a sealing means for sealing the periphery of the gap is provided, it is possible to prevent a problem that the heat transfer gas leaks into the plasma processing space and adversely affects the plasma processing.
Further, if the clamp for supporting the peripheral portion of the anode electrode is attached to the holding member, the holding of the anode electrode is further ensured.
[0017]
Further, if a heating means for directly or indirectly heating the anode electrode is installed on the holding member, it becomes possible to actively control the temperature distribution of the anode electrode, and more reliably the temperature distribution of the anode electrode. Can be made uniform.
At this time, temperature measuring means for directly or indirectly measuring the temperature of the anode electrode is installed on the holding member, and the heating means is controlled by the temperature control means based on the temperature measured by the temperature measuring means. By doing so, it is possible to keep the temperature distribution of the anode electrode always uniform by following the temporal fluctuation of the heat flowing into the anode electrode.
[0018]
Furthermore, an antenna for inductively coupled plasma excitation may be installed inside or above the holding member to provide an anode type ICP device.
At this time, if an RF shield means for partially shielding the RF electric field supplied from the antenna is installed at a predetermined position of the holding member or the anode electrode, the range covered by the RF electric field of each antenna is limited. It is possible to improve the controllability of the spatial distribution of plasma density.
When supplying RF power to the anode electrode, an RF coupling electrode connected to a high frequency RF power source and covered with an insulating layer is attached to the holding member, and the RF coupling electrode is connected to the anode electrode. It is also possible to supply the RF power indirectly. Thereby, since it is not necessary to provide a contact point on the anode electrode, local heating at the contact portion can be prevented, and problems such as uneven plasma processing performance and damage to the anode due to thermal stress can be prevented.
In this case, if the electrostatic chuck electrode is also used as the RF coupling electrode, the apparatus configuration and the manufacturing process can be simplified, and cost reduction and reliability improvement can be expected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus Z1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a peripheral portion of an
FIG. 3 is a schematic diagram when the electrostatic chuck electrode has a monopolar structure.
FIG. 4 is a schematic diagram when the electrostatic chuck electrode has a bipolar structure.
FIG. 5 shows an example of attachment of a sealing
FIG. 6 shows another example of how the sealing
7 shows an arrangement example of a
FIG. 8 is a schematic longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus Z2 in which the present invention is applied to an anode-type ICP.
FIG. 9 shows an arrangement example of an
10 is a configuration example when the
FIG. 11 shows a configuration example of the
FIG. 12 shows a configuration example of a
FIG. 13 shows an arrangement example of an
14 shows another arrangement example of the
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
4 ...
6 ...
19 ... Temperature measuring element (an example of temperature measuring means)
21 ...
Claims (7)
前記容器に固定された保持部材と、
前記保持部材の前記アノード電極との対向面側に取り付けられ、絶縁層に覆われ、高電圧電源から電位を供給することによって得られる静電気力によって前記アノード電極を吸着保持する静電チャック電極と、
前記アノード電極と前記静電チャック電極間に形成された略一様な間隙に伝熱用ガスを供給する伝熱用ガス供給手段と、
前記保持部材に取り付けられ、前記アノード電極の周辺部を補助的に保持するリング状のクランプと、
前記クランプと前記保持部材との間、及び前記クランプと前記アノード電極との間に設けられたシール手段と
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。To a predetermined vessel, a cathode electrode processing object is retained in the plasma processing apparatus and the anode electrode is provided opposite to the cathode electrode,
A holding member fixed to said container,
An electrostatic chuck electrode that is attached to the surface of the holding member facing the anode electrode, is covered with an insulating layer, and holds the anode electrode by electrostatic force obtained by supplying a potential from a high-voltage power supply ;
A heat transfer gas supply means for supplying a heat transfer gas to a substantially uniform gap formed between the anode electrode and the electrostatic chuck electrode;
A ring-shaped clamp that is attached to the holding member and supplementarily holds the periphery of the anode electrode;
Sealing means provided between the clamp and the holding member and between the clamp and the anode electrode;
The plasma processing apparatus characterized by comprising a.
前記温度測定手段による測定温度に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。 Temperature measuring means installed on the holding member and directly or indirectly measuring the temperature of the anode electrode;
Temperature control means for controlling the heating means based on the temperature measured by the temperature measuring means;
The plasma processing apparatus according to claim 2, further comprising:
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