JP4361045B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
図1及び図2は、本発明の第1実施形態に係るICP(誘導結合プラズマ)型のドライエッチング装置1を示す。
図11から図13Bに示す本発明の第2実施形態は、トレイ15と基板サセプタ9の誘電体板23の構造が第1実施形態と異なる。
図16に示す本発明の第3実施形態は、トレイ15を誘電体板23に対して位置決めするための円環状のガイドプレート67を備える。ガイドプレート67はガイド筒体26の上面に固定されており、誘電体板23の4つの基板載置部29A〜29Dの周囲を取り囲んでいる。ガイドプレート67の内周面67aは下面67bから上面67cに向けて拡がるテーパ面である。また、ガイドプレート67の厚みはトレイ15の厚みとほぼ同程度に設定されている。
図19に示す本発明の第4実施形態では、ドライエッチング装置1は、誘電体部材4が備える4個の基板載置部29A〜29D毎に伝熱ガス供給機構45A〜45Dを備えている。伝熱ガス供給機構45A〜45Dは、共通の伝熱ガス源46を備える。しかし、供給流路47、流量計48、流量制御バルブ49、圧力計50、排出流路51、カットオフバルブ52、バイパス流路53、及び排気口54は、個々の伝熱ガス供給機構45A〜45D毎に別個に設けられている。従って、個々の伝熱ガス供給機構45A〜45Dは、基板載置面31と基板2の間に対する伝熱ガスの供給と排出を個別に制御可能である。基板載置面31と基板2の間への伝熱ガスの供給を、4個の基板載置部29A〜29Dの基板載置面31に載置された4枚の基板2毎に別個に調整できる。その結果、基板2の冷却効率と基板温度の制御精度をさらに向上し、それによってエッチング精度を向上できる。
図20に示す本発明の第5実施形態のドライエッチング装置1では、高周波印加機構56は、金属板24ではなく、誘電体部材4の個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵された静電吸着用電極40に電気的に接続されている。個々の静電吸着用電極40には、直流電圧印加機構43により印加される静電吸着用の直流電圧に重畳して、バイアス電圧としての高周波が高周波印加機構56により印加される。バイアス電圧を金属板27ではなく静電吸着用電極40に印加することによりトレイ15の消耗を低減できる。また、第4実施形態と同様に、個々の基板載置部29A〜29D毎に、個別に制御可能な伝熱ガス供給機構45A〜45Dが設けられている。
図21に示す本発明の第6実施形態のドライエッチング装置1では、個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵された静電吸着用電極40毎に、直流電圧印加機構43により印加される静電吸着用の直流電圧と重畳して、バイアス電圧として高周波を印加するための高周波印加機構56A〜56Dが設けられている。高周波印加機構56A〜56Dはそれぞれ高周波電源57と可変容量コンデンサ58を備え、個別に制御可能である。4つの基板載置部29A〜29Dの基板載置面31に載置された4枚の基板2の特性に応じて、静電吸着用電極40に印加するバイアス電圧として印加される高周波のパワーを調整できるので、4枚の基板2間でばらつきのない均一なエッチング処理を実現できる。
図22に示す本発明の第7実施形態のドライエッチング装置1では、個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵された静電吸着用電極40毎に、個別に制御可能な直流電圧印加機構43A〜43Dを備える。また、個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵された静電吸着用電極40にバイアス電圧として高周波を印加するための共通の高周波印加機構56が設けられている。個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵された静電吸着用電極40に印加される直流電圧を個別に制御できるので、4つの基板載置部29A〜29Dの基板載置面31に載置された4枚の基板2間で静電吸着力のばらつきをなくし、均一化できる。
図23に示す本発明の第8実施形態のドライエッチング装置1では、個々の基板載置部29A〜29Dに静電吸着用電極40が内蔵されている。また、個々の基板載置部29A〜29Dには、静電吸着用電極40よりも金属板24側(図において下側)にバイアス印加用電極68が内蔵されている。バイアス印加用電極68は静電吸着用電極40とは電気的に絶縁されている。個々の基板載置部29A〜29Dに内蔵されたバイアス印加用電極68には共通の高周波印加機構56からバイアス電圧としての高周波が印加される。
図24は本発明の第9実施形態のドライエッチング装置1を示す。図25から図26Bに示すように、トレイ15には厚み方向に貫通する単一の基板収容孔19が形成されている。また、基板収容孔19の孔壁15dから円環状の基板支持部21が突出している。この基板収容孔19内に収容された1枚の基板2は、この基板支持部21の上面21aに支持される。また、図25、図27A、及び図27Bに示すように、基板サセプタ9の誘電体板23は、単一の基板載置部29を備える。トレイ15を誘電体板23上に載置すると、基板載置部29がトレイ15の下面15c側から基板収容孔19に進入し、トレイ15の下面が誘電体板23のトレイ支持面28で支持されると共に、基板載置部29の上端の基板載置面31上に基板2が載置される。
本発明により基板の冷却効率が向上することを確認するためのシミュレーションを行った。具体的には、実験例、比較例1、及び比較例2についてバイアスパワーの増加と基板温度の上昇の関係をシミュレーションした。
本発明により基板表面の全領域でのプラズマ処理が均一化されることを確認するためのシミュレーションを行った。前述の実験例と比較例2について基板表面に基板の中心を原点とした直交座標(X−Y座標系)を設定し、これらについてエッチング速度(E/R)の分布をシミュレートした。また、実験例及び比較例2のいずれについても基板の材質はニッケルコバルト(NiCo)とした。
2 基板
2a 下面
3 チャンバ
3a ゲート
3b エッチングガス供給口
3c 排気口
4 天板
5 ICPコイル
6 マッチング回路
7 高周波電源
9 基板サセプタ
10 ロードドック室
12 エッチングガス供給源
13 真空排気装置
15 トレイ
15a トレイ本体
15b 上面
15c 下面
15d 孔壁
15e 位置決め切欠
15f 外周面
16 搬送アーム
16a 位置決め突起
17 駆動装置
18 昇降ピン
19,19A〜19D 基板収容孔
21 基板支持部
21a 上面
21b 先端面
21c 下面
22A,22B センサ
23 誘電体板
24 金属板
25 スペーサ板
26 ガイド筒体
27 アースシールド
28 トレイ支持面
29,29A〜29D 基板載置部
31 基板載置面
32 円環状突出部
33 円柱状突起
36 円形開口
38 外周面
40,40A,40B 静電吸着用電極
41 直流電源
42 抵抗
43,43A〜43F 直流電圧印加機構
44 供給孔
45,45A〜45D 伝熱ガス供給機構
46 伝熱ガス源
47 供給流路
48 流量計
49 流量制御バルブ
50 圧力計
51 排出流路
52 カットオフバルブ
53 バイパス流路
54 排気口
56,56A〜56D 高周波印加機構
57 高周波電源
58 可変容量コンデンサ
59 冷却機構
60 冷媒流路
61 冷媒循環装置
63 コントローラ
65 収容溝
67 ガイドプレート
67a 内周面
67b 下面
67c 上面
68 バイアス印加用電極
Claims (4)
- 基板(2)が収容される基板収容孔(19,19A〜19I)が設けられ、この基板収容孔の孔壁(15d)から周方向に間隔を開けて突出する複数個の基板支持部(21)を備える、前記基板を搬送可能なトレイ(15)と、
トレイ支持部(28)と、このトレイ支持部から上向きに突出し、かつその上端面である基板載置面(31)に前記基板の下面が載置される基板載置部(29,29A〜29D)とを備え、前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極(40,40A,40B)が内蔵され、前記基板載置部の外周面に、前記基板載置面から前記トレイ支持部に向けて延びる複数の収容溝(65)が形成されている誘電体部材(23)と、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加する直流電圧印加機構(43,43A〜43F)と、
前記基板と前記基板載置面との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構(45,45A〜45D)と
を備え、
前記基板の搬送時には、前記基板収容孔に収容された前記基板の下面の外周縁部分が前記基板支持部に支持され、
前記基板の処理時には、前記基板載置面が前記トレイの厚み方向に進入するように構成された前記基板収容孔に前記基板載置部が前記トレイの下面(15c)側から挿入されて前記トレイの下面(15c)が前記誘電体部材の前記トレイ支持部に載置され、前記トレイ支持部から前記基板支持部の上面(21a)までの距離(H1)が前記トレイ支持部から前記基板載置面までの距離(H2)よりも短いことにより、前記基板が前記基板支持部の上面から浮き上がって下面が前記基板載置面上に載置されると共に前記基板支持部が前記収容溝に収容されることを特徴とする、プラズマ処理装置。 - それぞれ基板(2)が収容される複数の基板収容孔(19,19A〜19I)が設けられ、この基板収容孔の孔壁(15d)から突出する基板支持部(21)を備える、前記基板を搬送可能なトレイ(15)と、
トレイ支持部(28)と、このトレイ支持部から上向きに突出し、かつその上端面である基板載置面(31)に前記基板の下面が載置される複数の基板載置部(29,29A〜29D)とを備え、前記基板を前記基板載置面に静電吸着するための静電吸着用電極(40,40A,40B)が内蔵された誘電体部材(23)と、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加する直流電圧印加機構(43,43A〜43F)と、
前記基板と前記基板載置面との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構(45,45A〜45D)と、
前記複数の基板載置部を間隔をあけて取り囲む環状であって、かつ内周面が下面から上面に向けて拡がる環状のガイドプレート(67)と
を備え、
前記基板の搬送時には、前記基板収容孔に収容された前記基板の下面の外周縁部分が前記基板支持部に支持され、
前記基板の処理時には、前記基板載置面が前記トレイの厚み方向に進入するように構成された前記基板収容孔に前記基板載置部が前記トレイの下面(15c)側から挿入されて前記トレイの下面が前記誘電体部材の前記トレイ支持部に載置され、前記トレイ支持部から前記基板支持部の上面(21a)までの距離(H1)が前記トレイ支持部から前記基板載置面までの距離(H2)よりも短いことにより、前記基板の下面が前記基板支持部の上面から浮き上がって前記基板載置面上に載置され、
前記トレイの外周面は、下面側から上面側に向けて外形寸法が増大し、前記トレイの下面が前記トレイ支持部に載置される際に、前記トレイの前記外周面が前記ガイドプレートの前記内周面で案内されることを特徴とする、プラズマ処理装置。 - 基板(2)が収容される基板収容孔(19,19A〜19I)が設けられ、この基板収容孔の孔壁(15d)から周方向に間隔を開けて突出する複数個の基板支持部(21)を備える、前記基板を搬送可能なトレイ(15)を準備し、
減圧可能なチャンバ内に配置され、トレイ支持部(28)と、このトレイ支持部から上向きに突出する基板載置部(29,29A〜29D)とを備え、静電吸着用電極(40,40A,40B)が内蔵され、前記基板載置部の外周面に、前記基板載置面から前記トレイ支持部に向けて延びる複数の収容溝(65)が形成されている誘電体部材(23)を準備し、
前記基板収容孔に前記基板を収容して前記基板の下面の外周縁部分を前記基板支持部で支持した状態で、前記チャンバ内に前記トレイを搬入し、
前記トレイを前記誘電体部材に向けて降下させ、前記基板載置部を前記トレイの下面(15c)側から基板収容孔に挿入させて前記トレイの下面を前記誘電体部材の前記基板トレイ支持部に載置し、前記基板の下面を前記基板支持部の上面から浮き上がらせて前記基板載置部の上端面である基板載置面上に載置すると共に前記基板支持部を前記収容溝に収容し、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記基板を前記基板載置面上に静電吸着し、
前記基板と前記基板載置面との間に伝熱ガスを供給し、
前記チャンバ内にエッチングガスを供給しつつプラズマを発生させる、
プラズマ処理方法。 - それぞれ基板(2)が収容される複数の基板収容孔(19,19A〜19I)が設けられ、この基板収容孔の孔壁(15d)から突出する基板支持部(21)を備える、前記基板を搬送可能なトレイ(15)を準備し、
減圧可能なチャンバ内に、トレイ支持部(28)と、このトレイ支持部から上向きに突出する複数の基板載置部(29,29A〜29D)とを備え、静電吸着用電極(40,40A,40B)が内蔵された誘電体部材(23)と、前記複数の基板載置部を間隔をあけて取り囲む環状であって、かつ内周面が下面から上面に向けて拡がる環状のガイドプレート(67)とが収容され、
前記基板収容孔に前記基板を収容して前記基板の下面の外周縁部分を前記基板支持部で支持した状態で、前記チャンバ内に前記トレイを搬入し、
下面側から上面側に向けて外形寸法が増大する前記トレイの外周面を前記ガイドプレートの前記内周面で案内しつつ前記トレイを前記誘電体部材に向けて降下させ、前記基板載置部を前記トレイの下面(15c)側から前記基板収容孔に挿入させて前記トレイの下面を前記誘電体部材の前記基板トレイ支持部に載置し、前記基板の下面を前記基板支持部の上面から浮き上がらせて前記基板載置部の上端面である基板載置面上に載置し、
前記静電吸着用電極に直流電圧を印加して前記基板を前記基板載置面上に静電吸着し、
前記基板と前記基板載置面との間に伝熱ガスを供給し、
前記チャンバ内にエッチングガスを供給しつつプラズマを発生させる、
プラズマ処理方法。
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