JP5347740B2 - Vent hole inspection device and method for inspecting silicon electrode plate for plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置用シリコン電極板に形成されたガス噴出用の通気孔の検査装置および検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for a gas ejection vent formed in a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus.
従来、半導体集積回路を製造する際にウエハをプラズマエッチングするエッチング装置等のプラズマ処理装置では、シリコン電極板が用いられている。エッチング装置では、真空容器の中にシリコン電極板とウエハとが対向して配置されており、これらシリコン電極板とウエハとの間に、シリコン電極板を厚さ方向に貫通する多数の通気孔を通じてエッチングガスが供給されている。このシリコン電極板に高周波電圧を印加することにより、ウエハとシリコン電極板との間にプラズマを発生させて、ウエハをエッチングすることができる。 Conventionally, a silicon electrode plate is used in a plasma processing apparatus such as an etching apparatus that plasma etches a wafer when manufacturing a semiconductor integrated circuit. In an etching apparatus, a silicon electrode plate and a wafer are arranged to face each other in a vacuum vessel, and a large number of air holes that penetrate the silicon electrode plate in the thickness direction are interposed between the silicon electrode plate and the wafer. Etching gas is supplied. By applying a high frequency voltage to the silicon electrode plate, plasma can be generated between the wafer and the silicon electrode plate to etch the wafer.
このようなエッチング装置においては、シリコン電極板の細孔からシリコン電極板の背面に向けてプラズマが入り込むと、シリコン電極板の背面に備えられているアルミニウム製の冷却板の一部がスパッタされて、ウエハが汚染されるおそれがある。このため、シリコン電極板を貫通する通気孔を屈曲させることによりプラズマが冷却板に到達することを阻止し、冷却板の損傷およびウエハの汚染を防ぐことが提案されている（たとえば特許文献１参照）。 In such an etching apparatus, when the plasma enters from the pores of the silicon electrode plate toward the back surface of the silicon electrode plate, a part of the aluminum cooling plate provided on the back surface of the silicon electrode plate is sputtered. The wafer may be contaminated. For this reason, it has been proposed to prevent the plasma from reaching the cooling plate by bending a vent hole penetrating the silicon electrode plate to prevent damage to the cooling plate and contamination of the wafer (see, for example, Patent Document 1). ).
このような細孔の検査方法として、特許文献２には、貫通孔にＣＯ２ガス等の媒体を通過させ、貫通孔から流出したＣＯ２ガスの濃度分布等を画像解析によって評価し、貫通孔構造を検査する方法が示されている。 As a method for inspecting such pores, Patent Document 2 discloses that a medium such as CO 2 gas is passed through a through hole and the concentration distribution of CO 2 gas flowing out of the through hole is evaluated by image analysis. A method for inspecting the structure is shown.
このように屈曲した通気孔は、たとえば特許文献１に記載されているように、シリコン電極板の一方の表面から途中まで形成した穴に他方の表面から形成する穴を連通させることにより、シリコン電極板を貫通するように形成することができる。しかしながら、このような穿孔方法を採用した場合、穿孔工程において各穴の位置や角度等がずれ、通気孔がシリコン電極板を貫通しないおそれもある。貫通していない通気孔がある場合、エッチングガスを均一に供給できず、ウエハを均一にエッチングすることが困難になるという問題が生じる。このため、通気孔がシリコン電極板を貫通していること、また各通気孔が所望の形状に形成されていることを容易かつ確実に検査できる方法が求められている。 For example, as described in Patent Document 1, the bent air hole is formed by communicating a hole formed from the other surface with a hole formed from one surface to the middle of the silicon electrode plate. It can be formed to penetrate the plate. However, when such a drilling method is employed, the positions and angles of the holes may be shifted in the drilling process, and the air holes may not penetrate the silicon electrode plate. If there is a vent hole that does not penetrate, there is a problem that the etching gas cannot be supplied uniformly and it becomes difficult to etch the wafer uniformly. Therefore, there is a need for a method that can easily and reliably inspect that the air holes penetrate the silicon electrode plate and that each air hole is formed in a desired shape.
特許文献２は細孔の検査方法を示しているが、この方法では貫通孔を通過した媒体を撮影するカメラ、画像解析のための装置などが必要となるため、より簡易な検査装置により、シリコン電極板に形成された穴部からエッチングガスを均一に供給できるかどうかを容易に検査することが求められている。 Patent Document 2 shows a method for inspecting pores, but this method requires a camera for photographing a medium that has passed through the through-hole, a device for image analysis, and the like. It is required to easily inspect whether or not the etching gas can be uniformly supplied from the hole formed in the electrode plate.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プラズマ処理装置用シリコン電極板に形成されたガス噴出用の通気孔の貫通を容易かつ確実に確認できる検査方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an inspection method capable of easily and reliably confirming the penetration of a gas ejection vent formed in a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus. And
本発明は、プラズマ処理装置用のシリコン電極板に厚さ方向に形成された複数の穴部に気体ではない試験流体を通過させることにより前記穴部の状態を検査する装置であって、前記シリコン電極板により覆われる開口部を有し、前記試験流体を内部に貯留可能な装置本体と、この装置本体の前記内部に所望の圧力で前記試験流体を供給する流体供給装置と、前記シリコン電極板の複数の前記穴部のうちの一部の前記穴部を覆って閉鎖する閉鎖板とを備える。 The present invention is an apparatus for inspecting the state of the hole by passing a non-gas test fluid through a plurality of holes formed in a thickness direction in a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus, An apparatus main body having an opening covered by an electrode plate and capable of storing the test fluid therein, a fluid supply apparatus for supplying the test fluid to the inside of the apparatus main body at a desired pressure, and the silicon electrode plate A closing plate that covers and closes a part of the plurality of holes.
また、本発明のプラズマ処理装置用シリコン電極板の通気孔検査方法は、プラズマ処理装置用のシリコン電極板に厚さ方向に形成された複数の穴部について、前記シリコン電極板の一方の表面に気体ではない試験流体を加圧状態で供給しながら、検査対象外の複数の前記穴部を覆って閉鎖することにより、検査対象の複数の前記穴部に前記試験流体を通過させ、検査対象の前記穴部を通過した前記試験流体の前記穴部からの各噴出高さからこれら穴部の貫通状態を検査する。 Also, the method for inspecting a hole in a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus according to the present invention provides a plurality of holes formed in the thickness direction of the silicon electrode plate for a plasma processing apparatus on one surface of the silicon electrode plate. While supplying a non-gaseous test fluid in a pressurized state, the test fluid is passed through the plurality of holes to be inspected by covering and closing the plurality of holes not to be inspected. The penetration state of these holes is inspected from the height of each ejection from the hole of the test fluid that has passed through the holes.
電極板には、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度のピッチで数百〜１０００個もの通気孔が設けられるため、その全ての通気孔から試験流体を噴出させると、不具合のある通気孔を発見することが難しい。
本発明によれば、シリコン電極板の全ての穴部に対して試験流体を加圧状態で供給しながら、検査対象外の穴部からの試験流体の流出を遮断し、検査対象の穴部からのみ試験流体を流出させる。これにより、検査対象の各穴部の貫通状態に応じて試験流体が噴出するので、この穴部からの噴出高さを比較することにより、所望の状態で流体を供給できるように穴部が形成されているかどうかを判断することができる。
Since the electrode plate is provided with several hundred to 1,000 vent holes at a pitch of about several mm to 10 mm, it is difficult to find defective vent holes when the test fluid is ejected from all the vent holes. .
According to the present invention, while supplying the test fluid in a pressurized state to all the holes of the silicon electrode plate, the flow of the test fluid from the holes not to be inspected is blocked, and the holes to be inspected are Only drain the test fluid. As a result, since the test fluid is ejected according to the penetration state of each hole to be inspected, the hole is formed so that the fluid can be supplied in a desired state by comparing the ejection height from the hole. Can be determined.
本発明のプラズマ処理装置用シリコン電極板の通気孔検査装置および通気孔検査方法によれば、複雑な装置や解析を必要とせずに、穴部の貫通状態を容易かつ確実に確認できるので、エッチングガスを供給するための通気孔が確実に形成されているシリコン電極板を用いることができる。 According to the air hole inspection device and the air hole inspection method for the silicon electrode plate for the plasma processing apparatus of the present invention, the through state of the hole can be easily and reliably confirmed without requiring complicated devices and analysis. A silicon electrode plate in which a vent hole for supplying gas can be reliably formed can be used.
以下、本発明に係るプラズマ処理装置用シリコン電極板の通気孔検査装置および通気孔検査方法の実施形態について説明する。
本発明の通気孔検査装置１０は、プラズマ処理装置用のシリコン電極板５０に厚さ方向に貫通する通気孔として形成された複数の穴部５１に試験流体Ｆを通過させることにより穴部５１の状態を検査する装置であって、図１および図２に示すように、シリコン電極板５０により覆われる開口部２１ａが設けられた天板２１を有し、試験流体Ｆを内部２０ａに貯留可能な装置本体２０と、この装置本体２０の内部２０ａに所望の圧力で試験流体Ｆを供給する流体供給装置３０と、シリコン電極板５０の複数の穴部５１のうちの一部の穴部５１を覆って閉鎖する閉鎖板４０とを備える。
Hereinafter, embodiments of a vent inspection device and a vent inspection method for a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus according to the present invention will be described.
The vent hole inspection apparatus 10 of the present invention allows the test fluid F to pass through a plurality of holes 51 formed as vent holes penetrating in the thickness direction in the silicon electrode plate 50 for a plasma processing apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, the apparatus has a top plate 21 provided with an opening 21a covered with a silicon electrode plate 50, and can store the test fluid F in the interior 20a. The device main body 20, the fluid supply device 30 that supplies the test fluid F to the inside 20 a of the device main body 20 at a desired pressure, and a part of the plurality of holes 51 of the silicon electrode plate 50 are covered. And a closing plate 40 for closing.
シリコン電極板５０は、単結晶シリコンを切り出して形成された、たとえば厚さ１２ｍｍ、直径３７６ｍｍの円板であり、数ｍｍ〜１０ｍｍピッチで数百〜１０００個の穴部５１が縦横に整列した状態で厚さ方向に貫通するように形成されている。これら穴部５１は、シリコン電極板５０の両面からそれぞれ厚さ方向途中まで形成された穴部同士が連通することにより、直線状の貫通孔５１ａ（図３）または中途で屈曲した貫通孔５１ｄ（図４）として形成される。しかしながら、シリコン電極板５０の表裏面で穿孔位置がずれることにより、部分的に直径が小さい穴部５１ｂ，５１ｅや、貫通していない穴部５１ｃ，５１ｆ等、不完全な穴部５１が形成されている場合がある。 The silicon electrode plate 50 is formed by cutting out single crystal silicon, for example, a disk having a thickness of 12 mm and a diameter of 376 mm, and a state in which several hundred to 1,000 holes 51 are aligned vertically and horizontally at a pitch of several mm to 10 mm. It is formed so as to penetrate in the thickness direction. These holes 51 are formed by connecting holes formed in the thickness direction from both sides of the silicon electrode plate 50 to each other in the thickness direction, so that a straight through-hole 51a (FIG. 3) or a through-hole 51d bent halfway ( 4). However, by shifting the perforation position on the front and back surfaces of the silicon electrode plate 50, incomplete hole portions 51 such as holes 51b and 51e having a small diameter and holes 51c and 51f that do not penetrate are formed. There may be.
装置本体２０は、円形の開口部２１ａが形成された天板２１と、開口部２１ａに取り付けられた円環状のパッキン２２と、天板２１に固定されたクランプ２３とを有する。シリコン電極板５０は、外周部５０ａがパッキン２２に当接するように載置されて、クランプ２３によりパッキン２２に向けて押圧される。これにより、シリコン電極板５０は、穴部５１が閉塞されない状態で装置本体２０に固定される。
クランプ２３は、操作レバーとクランプ片とをトグルリンクにより接続した構成であり、図２の実線で示すクランプ位置と、鎖線で示す開放位置との間で操作される。
The apparatus main body 20 includes a top plate 21 formed with a circular opening 21 a, an annular packing 22 attached to the opening 21 a, and a clamp 23 fixed to the top plate 21. The silicon electrode plate 50 is placed such that the outer peripheral portion 50 a abuts against the packing 22, and is pressed toward the packing 22 by the clamp 23. Thereby, the silicon electrode plate 50 is fixed to the apparatus main body 20 in a state where the hole 51 is not blocked.
The clamp 23 has a configuration in which an operation lever and a clamp piece are connected by a toggle link, and is operated between a clamp position indicated by a solid line in FIG. 2 and an open position indicated by a chain line.
流体供給装置３０は、配管３１を介して装置本体２０の側面に接続される圧送装置（図示せず）を備え、水や水蒸気等の試験流体Ｆを装置本体２０に供給する。試験流体Ｆを供給される装置本体２０の内圧は、配管３１に備えられた圧力ゲージ３２により確認される。 The fluid supply device 30 includes a pressure feeding device (not shown) connected to the side surface of the device main body 20 via a pipe 31 and supplies a test fluid F such as water or water vapor to the device main body 20. The internal pressure of the apparatus main body 20 to which the test fluid F is supplied is confirmed by a pressure gauge 32 provided in the pipe 31.
閉鎖板４０は、１列に並ぶ複数の穴部５１を臨ませる窓部４０ａが形成されたアクリル板であり、シリコン電極板５０上に載置されて一部の穴部５１を覆うことにより、窓部４０ａの内側に位置する穴部５１からの試験流体Ｆの噴出の確認を容易にする。 The closing plate 40 is an acrylic plate in which a window 40a that faces a plurality of holes 51 arranged in a row is formed, and is placed on the silicon electrode plate 50 to cover a part of the holes 51. It is easy to confirm the ejection of the test fluid F from the hole 51 located inside the window 40a.
以上のように構成された通気孔検査装置１０を用いた通気孔検査方法について説明する。本発明の通気孔検査方法は、プラズマ処理装置用のシリコン電極板５０に厚さ方向に形成された複数の穴部５１について、シリコン電極板５０の一方の表面５０ｂに試験流体Ｆを加圧状態で供給しながら、検査対象外の複数の穴部５１を覆って閉鎖することにより、検査対象の複数の穴部５１に試験流体Ｆを通過させ、検査対象の穴部５１を通過した試験流体Ｆの各噴出高さからこれら穴部５１の貫通状態を検査する。 A vent hole inspection method using the vent hole inspection apparatus 10 configured as described above will be described. In the air hole inspection method of the present invention, the test fluid F is pressurized to one surface 50b of the silicon electrode plate 50 with respect to the plurality of holes 51 formed in the thickness direction in the silicon electrode plate 50 for the plasma processing apparatus. The test fluid F that has passed through the plurality of holes 51 to be inspected is passed through the plurality of holes 51 to be inspected by covering and closing the plurality of holes 51 that are not to be inspected. The penetration state of these hole portions 51 is inspected from the height of each of the nozzles.
より具体的には、まず、シリコン電極板５０を通気孔検査装置１０の装置本体２０に装着する。すなわち、シリコン電極板５０の外周部５０ａをパッキン２２に当接させ、開口部２１ａを塞ぐように載置した状態のシリコン電極板５０をクランプ２３により固定する。 More specifically, first, the silicon electrode plate 50 is attached to the device main body 20 of the vent hole inspection device 10. That is, the outer peripheral portion 50 a of the silicon electrode plate 50 is brought into contact with the packing 22, and the silicon electrode plate 50 placed so as to close the opening 21 a is fixed by the clamp 23.
次に、流体供給装置３０から試験流体Ｆ（本実施形態では水）を装置本体２０に供給する。このとき、適切な高さで試験流体Ｆが噴出する装置本体２０の内圧を予め確認しておき、圧力ゲージ３２により装置本体２０の内圧が適切な大きさとなるように試験流体Ｆの供給を調整することにより、検査条件を一定にできる。装置本体２０の内部２０ａに供給された試験流体Ｆは、開口部２１ａに装着されたシリコン電極板５０の穴部５１から装置本体２０の内圧に応じた高さで噴出する。 Next, the test fluid F (water in this embodiment) is supplied from the fluid supply device 30 to the device main body 20. At this time, the internal pressure of the apparatus main body 20 from which the test fluid F is ejected at an appropriate height is confirmed in advance, and the supply of the test fluid F is adjusted by the pressure gauge 32 so that the internal pressure of the apparatus main body 20 becomes an appropriate magnitude. By doing so, the inspection conditions can be made constant. The test fluid F supplied to the inside 20a of the apparatus main body 20 is ejected at a height corresponding to the internal pressure of the apparatus main body 20 from the hole 51 of the silicon electrode plate 50 mounted in the opening 21a.
そして、シリコン電極板５０上に、検査対象の穴部５１が窓部４０ａの内側に位置するように、閉鎖板４０を載置する。これにより、検査対象の穴部５１の周辺に開口する検査対象外の穴部５１からの試験流体Ｆの噴出が抑えられ、検査対象の穴部５１からの試験流体Ｆの噴出を確認しやすくなる。試験流体Ｆは、穴部５１の状態に応じて、穴部５１から噴出する高さが異なるので、各穴部５１からの噴出高さを比較することにより、穴部５１の貫通状態を検査することができる。 Then, the closing plate 40 is placed on the silicon electrode plate 50 so that the hole 51 to be inspected is located inside the window portion 40a. As a result, the ejection of the test fluid F from the non-inspection hole 51 opening around the hole 51 to be inspected is suppressed, and the ejection of the test fluid F from the inspection target hole 51 can be easily confirmed. . Since the test fluid F is ejected from the hole 51 in accordance with the state of the hole 51, the test fluid F is inspected for the penetration state of the hole 51 by comparing the height of ejection from each hole 51. be able to.
たとえば、図３，図４に示すように、検査対象の穴部５１のうち、試験流体Ｆの噴出高さが低い穴部５１は、部分的に直径が小さい穴部５１ｂ，５１ｅであると考えられる。また、試験流体Ｆの噴出がない穴部５１は、貫通していない穴部５１ｃ，５１ｆと考えられる。 For example, as shown in FIGS. 3 and 4, among the hole portions 51 to be inspected, the hole portions 51 having a low ejection height of the test fluid F are considered to be hole portions 51 b and 51 e that are partially small in diameter. It is done. Moreover, the hole 51 in which the test fluid F is not ejected is considered to be the holes 51c and 51f that do not penetrate.
このようにして、検査対象の穴部５１からの試験流体Ｆの噴出高さを比較して穴部５１の貫通状態を確認したら、閉鎖板４０を移動し、検査対象となる穴部５１を変更して、新たな検査対象の各穴部５１からの試験流体Ｆの噴出高さを比較して、同様に穴部５１の貫通状態を確認する。順次、同様に閉鎖板４０を移動させて試験流体Ｆの噴出高さを比較することにより、全ての穴部５１の貫通状態を確認することができる。 Thus, if the penetration state of the hole 51 is confirmed by comparing the ejection height of the test fluid F from the hole 51 to be inspected, the closing plate 40 is moved, and the hole 51 to be inspected is changed. Then, the ejection height of the test fluid F from each hole 51 to be inspected is compared, and the penetration state of the hole 51 is confirmed in the same manner. By sequentially moving the closing plate 40 in the same manner and comparing the ejection height of the test fluid F, the penetration states of all the holes 51 can be confirmed.
以上説明したように、本発明によれば、シリコン電極板５０を保持する装置本体２０と、シリコン電極板５０に加圧状態の試験流体Ｆを供給する流体供給装置３０と、検査対象外の穴部５１を覆う閉鎖板４０とを備える簡易な構成の通気孔検査装置１０を用いて、検査対象の穴部５１からの試験流体Ｆの噴出高さを比較するという容易な作業により、穴部５１の貫通状態を容易かつ確実に確認することができる。 As described above, according to the present invention, the apparatus main body 20 that holds the silicon electrode plate 50, the fluid supply device 30 that supplies the silicon electrode plate 50 with the test fluid F in a pressurized state, and the holes that are not to be tested. The hole 51 is obtained by an easy operation of comparing the ejection height of the test fluid F from the hole 51 to be inspected using the air hole inspection device 10 having a simple configuration including the closing plate 40 covering the part 51. Can be easily and reliably confirmed.
なお、本発明は前記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
試験流体としては、シリコン電極板を損傷せず噴出高さを確認できる流体であればよく、水蒸気等を用いることができる。たとえば水蒸気を用いる場合、穴部から噴出した水蒸気がシリコン電極板５０上で凝縮して可視化しやすいように環境温度を設定する。
In addition, this invention is not limited to the thing of the structure of the said embodiment, In a detailed structure, it is possible to add a various change in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
The test fluid may be any fluid that can confirm the ejection height without damaging the silicon electrode plate, and water vapor or the like can be used. For example, when water vapor is used, the environmental temperature is set so that the water vapor ejected from the hole is easily condensed and visualized on the silicon electrode plate 50.
また、閉鎖板は、検査対象外の穴部からの試験流体の噴出を抑えやすい剛性や重量を有することが好ましく、たとえば金属等で形成されていてもよい。また、検査対象の穴部から噴出する試験流体を確認しやすい形状であればよく、たとえば図５に示す閉鎖板４１のように、シリコン電極板の中心を通る窓部４１ａを有し、穴部の設けられている範囲全体を覆う円板状等であってもよい。
窓部の大きさ、形状は特に限定しないが、たとえば縦横に整列している穴部を一列のみ臨ませて、隣接する複数列の穴部を閉塞する形状であると、その一列の穴部から噴出する試験流体を側方から観察しやすい。
Moreover, it is preferable that the closing plate has rigidity and weight that can easily suppress the ejection of the test fluid from the hole portion not to be inspected, and may be formed of, for example, metal. Further, the shape may be any shape as long as it is easy to confirm the test fluid ejected from the hole to be inspected. For example, a closing plate 41 shown in FIG. 5 has a window 41a passing through the center of the silicon electrode plate, and the hole The disk shape etc. which cover the whole range in which is provided may be sufficient.
The size and shape of the window portion are not particularly limited. For example, when the shape is such that the holes aligned in the vertical and horizontal directions face only one row and the adjacent multiple rows of holes are blocked, It is easy to observe the ejected test fluid from the side.
１０ 通気孔検査装置
２０ 装置本体
２０ａ 内部
２１ 天板
２１ａ 開口部
２２ パッキン
２３ クランプ
３０ 流体供給装置
３１ 配管
３２ 圧力ゲージ
４０ 閉鎖板
４０ａ 窓部
４１ 閉鎖板
４１ａ 窓部
５０ シリコン電極板
５０ａ 外周部
５０ｂ 表面
５１ 穴部
５１ａ，５１ｄ 貫通孔
５１ｂ，５１ｃ，５１ｅ，５１ｆ 穴部
Ｆ 試験流体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ventilation hole inspection apparatus 20 Apparatus main body 20a Inside 21 Top plate 21a Opening part 22 Packing 23 Clamp 30 Fluid supply apparatus 31 Pipe 32 Pressure gauge 40 Closing board 40a Window part 41 Closing board 41a Window part 50 Silicon electrode board 50a Outer part 50b Surface 51 hole 51a, 51d through hole 51b, 51c, 51e, 51f hole F test fluid
Claims (2)
前記シリコン電極板により覆われる開口部を有し、前記試験流体を内部に貯留可能な装置本体と、
この装置本体の前記内部に所望の圧力で前記試験流体を供給する流体供給装置と、
前記シリコン電極板の複数の前記穴部のうちの一部の前記穴部を覆って閉鎖する閉鎖板とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用シリコン電極板の通気孔検査装置。 An apparatus for inspecting the state of the hole by passing a non-gas test fluid through a plurality of holes formed in the thickness direction of the silicon electrode plate for the plasma processing apparatus,
An apparatus body having an opening covered by the silicon electrode plate and capable of storing the test fluid therein;
A fluid supply device for supplying the test fluid to the inside of the device body at a desired pressure;
An air hole inspection device for a silicon electrode plate for a plasma processing apparatus, comprising: a closing plate that covers and closes a part of the plurality of hole portions of the silicon electrode plate.
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