JPH02130915A

JPH02130915A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH02130915A
Application number: JP28488788A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Ukai; 鵜飼　勝三
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、プラズマを利用して半導体集積回路製造用シ
リコン基板等の基板に薄膜を形成したり、エツチングを
行うことができるプラズマ処理装置に間する。

（従来の技術）現在、プラズマを利用した基板処理技術としては、スパ
ッタリング法、プラズマＣＶＤ法、ドライエツチング法
等がある。しかし、処理される基板がプラズマに晒され
ることによって基板温度が２００℃前後に昇温しでしま
う。近年、半導体デバイスの高集積化が進むにつれて、
低温化プロセスが要求され始めている。とりわけドライ
エツチングプロセスでは耐熱性の弱いフォトレジストマ
スクを使用すること及びエツチング特性の温度依存性か
ら一層低温化プロセスが望まれている。

このため、エツチング中に基板を所望の温度に冷却する
目的で、基板を電極または基板ステージ（基板ホルダー
ともいう）に機械的にクランプして両者間の熱接触を向
上させたり、基板の裏面にＨｅ等のガスを流して基板と
載置面との間の熱伝導効果を増大させて冷却を図ったり
、あるいは基板載置部の下方に直流電極を設け、静電吸
着力によって基板を基板ステージに密着させ、熱伝達を
向上させる等の技術が知られている。

第４図は、特公昭５６−５３８５３号公報所載のドライ
エツチング装置の概略断面図を示している。

１０１は高周波電源、１０２は高周波印加電極、１０３
は基板、１０４は電極カバー　１０５は対向電極、１０
６は誘電体膜であって、基板１０３が当該誘電体膜１０
６上に載置され静電吸着される。１０７は絶縁体、１０
８は直流電源、１０９は高周波遮断回路、１１０は高周波整合回路、１１１は高周波印加電極１０
２上の導伝性ゴムシート、１１２はプラズマ、１１３は
高周波印加電極１０２の冷却系、１１４は真空容器、１
１５は排気系、１１６はガス導入系である。

当該装置で採用されている静電吸着法は、放電プラズマ
の電気伝導性を利用するもので、高周波印加電極とプラ
ズマとが誘電体膜を挟む電極として働くためプラズマが
存在する間だけ静電吸着力が働く極めて簡便な方法であ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、基板冷却という面からは、エツチング等のプラ
ズマ処理の前後のようなプラズマが存在しない場合には
、静電吸着力が働かないため基板を電極等の基板ステー
ジに保持することができず、当該基板の冷却を充分に行
うことができない。

また、近年、プラズマ処理装置内で発生するパーティク
ルの付着による歩留り低下が深刻な問題となりつつある
。そのため被処理基板を垂直に立てたり、下向き状態に
して処理する方法が望まれるが、当該装置では基板面を
常に上向きにしておかなもすればならず、上記要請に対
応できない。

（本発明の目的）本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、比較
的単純な構造の基板ステージと直流電圧印加の制御を行
うことによって、基板処理状態を縦位置、下向き位置で
、かつ基板温度を精度良く制御しながらプラズマ処理す
ることができる新規なプラズマ処理装置を提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために次のように構成さ
れている。すなわち、真空容器内に高周波電極と対向電
極を設け、高周波電極側の基板ステージに処理すべき基
板を載置し、該高周波電極に直流電圧を印加することに
よって静電気を利用して基板ステージの基板載置部に被
処理基板を静電吸着させて当該基板をプラズマ処理する
プラズマ処理装置において、絶縁体物質から成る基板ス
テージ内の基板載置面近傍に、主電極と該主電極の周辺
に配置したリング状電極と埋設し、かつ当該リング状電
極に対して主電極と逆電位の直流電圧を印加するように
したことを備えたことを特徴としている。

更には、基板ステージの構成のみを変更し、導電性物質
から成る基板ステージの基板載置面上に誘電体膜を形成
するとともに、上記基板ステージ内であって、上記基板
の周辺部に対応する位置に絶縁されたリング状電極を埋
設し、かつ当該リング状電極に基板ステージと逆電位の
直流電圧を印加するようにしても良い。

（作用）上記構成からなる本発明に係るプラズマ処理装置では、
プラズマを発生させて基板をプラズマ処理する間は、基
板ステージ及び基板ステージ内の主電極に直流電圧を印
加するだけで静電吸着力が生じ、基板を当該ステージに
強力に押し付け、基板冷却を効果的に行うことができ、
かつプラズマが発生していない処理前と処理後では、付
属のリング状電極に対して主電極と逆電位の直流電圧又
は主電極としての役割を果たす基板ステージと逆電位の
直流電圧を印加することにより、静電吸着力がプラズマ
を発生させた時と同様基板に生じ基板を保持するととも
に、基板冷却を効率的に行うことができる。したがって
、処理基板面を機械的にクランプして基板を保持する基
板保持手段や基板の重力に依存して基板を載置する手段
を用いなくとも基板保持が可能となり、パーティクル付
着の小さいプラズマ処理を可能にする。

（実施例） ■第１実施例第１図は本発明の第１実施例に係るドライエツチング装
置の概略図である。以下には同図に従って説明する。

接地された真空容器１内には、高周波電極２と、接地さ
れた対向電極５とが、その電極面を互いに平行にして設
置されている。そして、高周波電極２上には、基板ステ
ージ３が設置されており、処理される基板４は、この基
板ステージ３上に載置され、同時に冷却されている。

更に、ガス導入系４０から真空容器１に導入されたガス
は、高周波電極２にブロッキングコンデンサー５１を介
して接続された高周波電源５０から供給された高周波電
力によって高周波電極２と対向電極５間に発生するプラ
ズマ中でイオン化され、基板４と反応しながら排気系２
０によって排出される。

本実施例においては、基板が水平ではなく垂直に立てた
状態でエツチング処理されるため、プラズマが発生する
前と、プラズマが消去した後の基板４を保持するため、
セラミックス等の絶縁体からなる基板ステージ３には、
円板状電極７とその周辺に配置されたリング状電極６が
埋設されている。上記円板状電極７は、高周波電極２及
びコイル６２とコンデンサー６３とから成る高周波フィ
ルター　スイッチ６１を介して直流電圧電源６０に接続
されている。また、リング状電極６は、高周波電極２と
絶縁されたスルーホール１２を通してスイッチ７１を介
して直流電源６０とは逆の電圧を発生する直流電圧電源
に接続されている。したがって、プラズマが発生してい
ない時には、円板状電極７、リング状電極６にそれぞれ
逆電位の高電圧を印加することによって基板４を保持す
ることが可能である。

そして、プラズマ照射中に基板ステージ３に効果的に静
電吸着力が生じるように高周波電極２の周囲が絶縁体１
Ｏ１１１によって覆われており、また、必要に応じてリ
ング状電極６の電位を制御できるよう、スイッチ７が設
けられており、プラズマによる処理中、リング状電極は
フローティング又は基板ステージもしくは主電極と同一
電位にしている。尚、基板４を取り外す際には、スイッ
チ６１．７１をＯＦＦすることによって容易に行うこと
ができる。

尚、本実施例では、基板４の基板ステージ３に載置する
方法は、既に公知の種々の手段が利用できるので、格別
に言及、図示しない。

■第２実施例次に、第２図にしたがって第２実施例を説明する。尚、
第２実施例及び後述する第３実施例は、上記第１実施例
の基板ステージ３の構造が相違するのみで、その他の構
成およびそれに基づく作用は第１実施例と同様であるの
でそれらについての説明は省略する。

当該第２実施例では、アルミニウム等の電導性物質から
なる基板ステージ３を用い、第１実施例で用いた円板状
電極７が不要となるが、基板ステージ３及びリング状電
極６と基板４との間に静電吸着力を生じさせるための誘
電体膜３ｏが必要不可欠である。更に、リング状電極６
を基板ステージ３から絶縁するためのスルーホール３２
とリング状電極６の絶縁溝３１が設けられている。当該
第２実施例では、リング状電極６と基板ステージ３との
間に逆電位の直流高電圧が印加されるので、基板ステー
ジ３が第１実施例の円板状電極７の役割を果たし第１実
施例と同等の作用、効果を得ることができた。

■第３実施例更に、第３図にしたがって第３実施例を説明する。当該
第３実施例では、プラズマを発生させるために、他の高
周波電極８を真空室１内に設けたものであり、基板４が
載置される高周波電８１２は、図示された高周波電源５
０と、それに付随するブロッキングコンデンサー５１　
高周波フィルターのコイル６２、コンデンサー６３を必
要に応じて削除することも可能である。

仮りにこれを削除した場合でもプラズマが発生している
時と、発生していない時とでは、静電吸着効果に差が認
められなかった。

当該第３実施例では、高周波電極８は絶縁体１３とシー
ルドカバー９を用いることによって、ブロッキングコン
デンサー８１を介して接続された高周波電源８０により
供給される高周波電力によって発生するプラズマを利用
して５ｉ０２やＳｉＨのプラズマＣＶＤに利用すること
ができた。かかるプロセスにおいては基板の温度制御は
必須の要素技術となり、基板ステージへの基板の密着性
は厳密に行う必要がある。

第３図で図示した基板ステージ３は、第１実施例で示し
たものと同じであるが、第２実施例で示した基板ステー
ジに変更してもその作用、効果は変わらない。

当該第３実施例では、第２高周波電極８を用いてプラズ
マを発生させているが、これとは別に、磁場とマイクロ
波電力によるＥＣＲプラズマイオン源を用いても同等の
作用、効果が得られることも確認されている。

（発明の効果）請求項１乃至３に係る発明によれば、プラズマが発生し
ていなくても、基板を基板ステージに充分強力に静電吸
着することができ、プラズマ処理前後の基板温度の制御
を正確に行うことによってプラズマ処理特性を格段に改
善することができる。

更に、基板の水平下向き処理や垂直処理を行う場合に、
基板の処理面に接触することなく基板を保持することが
できるので、パーティクルの発生で極力小さくしたウル
トラクリーン処理も可能な基板処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例をしめしたプラズマ処理装
置要部の概略断面図、第２図は本発明の第２実施例をし
めしたプラズマ処理装置要部の概略断面図、第３図は本
発明の第３実施例をしめじたプラズマ処理装置要部の概
略断面図、第４図は従来の基板処理装置（ドライエツチ
ング装置例）の断面図である。ｌ・・・真空室、２．８・・・高周波電極、３・・・基
板ステージ、４・・・基板、５・・・対向電極、６・・
・リング状電極、７・・・円板電極、９・・φシールド
、１０．１１．１３・・・絶縁体、１２．３２・・・ス
ルーホール、３０・・・誘電体膜、３１・・・絶縁溝、
２０・・・排気系、４０φ争・ガス導入系、５０．８０
拳や・高周波電源、６０．７０・・・直流電源、７１・
・・切替スイッチ。特許出願人　日電アネルバ株式会社代理人　　　弁理士　村上　健次第３図才２図才４回

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空容器内に高周波電極と対向電極を設け、高周
波電極側の基板ステージに処理すべき基板を載置し、該
高周波電極に直流電圧を印加することによって静電気を
利用して基板ステージの基板載置部に被処理基板を静電
吸着させて当該基板をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において、絶縁体物質から成る基板ステージ内の基板
載置面近傍に、主電極と該主電極の周辺に配置したリン
グ状電極を埋設し、かつ当該リング状電極に対して主電
極と逆電位の直流電圧を印加するようにしたことを備え
たことを特徴とするプラズマ処理装置。
（２）真空容器内に高周波電極と対向電極を設け、高周
波電極側の基板ステージに処理すべき基板を載置し、該
高周波電極に直流電圧を印加することによって静電気を
利用して基板ステージの基板載置部で被処理基板を静電
吸着させて当該基板をプラズマ処理するプラズマ処理装
置において、導電性物質から成る基板ステージの基板載
置面上に誘電体膜を形成するとともに、上記基板ステー
ジ内であって、上記基板の周辺部に対応する位置に絶縁
されたリング状電極を埋設し、かつ当該リング状電極に
基板ステージと逆電位の直流電圧を印加するようにした
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
（３）対向電極として、高周波電極を用いたことを特徴
とする請求項（１）又は（２）記載のプラズマ処理装置
。