JPH0410688Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 (1) 考案の技術分野 本考案はプラズマエツチング装置、詳しくは静
電チヤツクの外方に出たウエハの周辺部の下方に
アルミナの如き高耐圧性、高熱伝導性のスペーサ
を配置し冷却効果を高めエツチング分布を改良す
るプラズマエツチング装置に関する。

(2) 技術の背景 ウエハに対しプラズマエツチングをなすための
プラズマエツチング装置は第１図の概略断面図に
示される構造のもので、同図において、１はチエ
ンバ、２は静電チヤツク（以下単にチヤツクとい
う）、３はその上にチヤツク２が配置されるアル
ミニウム（Al）板、４は石英またはシリコンの
絶縁体、５はAl製の冷却水タンク（冷却水は供
給口５ａから導入され排出口５ｂから外部へ出さ
れる）、６はプラズマ発生用の高周波電源、７は
チヤツク用のリード線、８はチヤツク２の上に載
置されたウエハを示す。チヤツク２の表面はウエ
ハ８の反りなどに対応しうるよう絶縁性薄膜、例
えばシリコン樹脂の薄膜（図示せず）で覆われて
いる。

ウエハ上には誇張して図示されるレジストパタ
ーン９が形成され、このパターンをマスクにして
ウエハ８のプラズマエツチングがなされる。レジ
ストは有機ポリマー材料で作られ、100℃以上の
温度で軟化する（ダレる）。レジストパターンが
ダレるとウエハに形成されるパターンが乱される
ので、ウエハ表面を冷却する目的で前記した如く
に冷却水が循環せしめられる。なお、絶縁体４
は、チエンバ１とAl板５とを熱遮断し、Al板５
に対する障害を防止する目的で設けられたリング
状のものである。

第１図に示される如く、ウエハ８はチヤツク２
の外にはみでるよう、チヤツク２の直径より大な
るものを選ぶ。その理由は、チヤツクが露出して
いたとすると、チヤツクがプラズマエツチングさ
れるからである。従来例においては、ウエハの全
面積の20％程度の周辺部分がチヤツク２の外に出
るように配置されている。

(3) 従来技術と問題点 前記したウエハの周辺部分は完全に露出しチヤ
ツク２と接触していないので、冷却水による冷却
の効果はこの周辺部分には及ばず、周辺部分の温
度が上昇する。その結果、周辺部分に形成された
レジスト膜のパターンがダレてウエハに形成され
るパターンが乱れるだけでなく、エツチング速度
にも変化があり、他の冷却された部分のエツチン
グ速度よりも早くなつたり遅くなつたりする。こ
れをエツチング速度のウエハ内分布でみると、ウ
エハの20％の部分においてエツチング速度が他の
部分と異なることになる。

かくして、ウエハの周辺部分に形成される半導
体素子は不良率が高い。最近ウエハは大口径化さ
れる傾向にあるので、その周辺部分に形成される
素子が上記の如く不良率の高いものであるとする
と、その損失は大なるものがある。

また、チヤツク２と石英絶縁体４とにはチエン
バ内の高周波による電荷の蓄積（チヤージアツ
プ）が発生する。なんらかの理由でウエハ８とチ
ヤツク２との間に空隙が生じると、チヤツク２と
石英絶縁体４との間に火花が発生し、その火花が
前記したウエハ８とチヤツク２の間の空隙に入り
込み、チヤツク２の表面を焦がし、その上のシリ
コン樹脂の膜が剥離し、チヤツクを使用不能にす
る問題がある。

(4) 考案の目的 本発明は上記従来の問題に鑑み、ウエハがチヤ
ツクの外に出るような配置のプラズマエツチング
装置において、ウエハ全面が一定温度で冷却さ
れ、ウエハのエツチング速度がウエハ上の位置に
依存して変化することのないよう一定に保たれ、
かつ、チヤツクを囲んでチエンバの壁に沿つて設
けられた絶縁体とチヤツクとの間に火花放電の発
生することのない装置を提供することを目的とす
る。

（５−１） 考案の構成 そしてこの目的は本考案によれば、チヤンバー
内に配置され、表面が絶縁性薄膜で覆われ、プラ
ズマエツチング処理されるウエハを載置した際に
その上面が隠れ、チヤンバー外から冷却水タンク
およびアルミニウム板を介して強制冷却される静
電チヤツクと、該静電チヤツクのまわりを該静電
チヤツクとは別に連続してリング状に囲み、かつ
上面で該ウエハに接するように配置され、高熱伝
導度の絶縁性材料からなる着脱可能なリング状ス
ペーサとを有するプラズマエツチング装置を提供
することによつて達成される。される。

（５−２） 考案の作用 これまでのプラズマエツチング処理装置は、静
電チヤツクがプラズマにさらされると、この静電
チヤツク自身がエツチングされてしまう可能性が
大きいので、ウエハで静電チヤツクが隠れるよう
にしている。このためにマージンを見込んで、多
少なりともウエハの大きさよりも静電チヤツクは
小さくなるように構成される。つまりウエハの周
辺部分では、下が静電チヤツクにも何にも接して
いないことになる。一方で、ウエハ表面のレジス
トは、プラズマエツチング時のチヤンバー内の高
温下にあつて、ダレる心配が出てくる。このレジ
ストのダレを防止するために、静電チヤツクから
間接的に冷却するのもよく知られた手法ではあ
る。

本考案は、ウエハの周辺部分で、静電チヤツク
よりの直接の冷却がなされないために、特にレジ
ストのダレが生じるという問題を、この周辺部分
下にも高耐圧、高熱伝導度の材料、例えばアルミ
ナでできたスペーサを配置することによつて、ウ
エハ周辺部分も内部同様に冷却を行うことで解消
しようというものである。

このような本考案に代えて、仮に静電チヤツク
のウエハを載置するべき面をウエハ分の大きさ、
形状とし、やはり静電チヤツク側部に例えばアル
ミナでできたスペーサを配置するとする。この場
合には、スペーサ自体は静電チヤツクと同じ材質
のもので作ることはできないので、当然スペーサ
をなす材質と静電チヤツクをなす材質とでは熱膨
張係数が異なる。このために、このスペーサと静
電チヤツクとの間には少し隙間を作らざるを得な
いが、ウエハがこの隙間を覆い隠すものではない
から、この隙間の底部に露出した物質（例えば金
属）をプラズマエツチングしてしまう可能性があ
る。一方本考案では、この隙間表面は覆われるか
ら、たとえ隙間ができようとも、ウエハを汚染し
てしまう問題なくエツチングを行なうことができ
る。

(6) 考案の実施例 以下本考案実施例を図面によつて詳述する。

第２図に本考案の実施例の要部（チヤツクとそ
の周囲の部分）が断面図で、第１図に示した部分
と同じ部分は同一符号を付して示される。この実
施例においては、従来例において空隙であつたウ
エハの周辺部分の下方に例えばアルミナの如き耐
圧性に優れ熱伝導率の高いスペーサ１０を配置
し、前記した空隙を充填する。スペーサ１０はリ
ング状に、エツチングされるべきウエハの寸法に
対応して各種用意しておく。スペーサは前記の如
く熱伝導が良好であるから、冷却水→Al板３→
スペーサ１０→ウエハ８の周辺部分、の順に冷却
され、ウエハ８の周辺部分も他の部分と同程度に
冷却される。その結果、ウエハの周辺部分上のレ
ジスト膜がダレることはなく、またその部分のエ
ツチング速度はウエハの他の部分のエツチング速
度と同じになり、前記した不良品の発生率は著し
く改善される。

上述したところに加えて、チヤツク２の縁部と
絶縁体４との間は耐圧性の高いスペーサ１０によ
つて充填されているので、従来例に見られたチヤ
ツク２と絶縁体４との間の火花放電も防止され
る。

スペーサ１０は、ウエハ２の寸法に合せて各種
用意しておき、エツチングするウエハの寸法に対
応してスペーサを適宜交換するだけであるので、
作業性はなんら影響を受けない。またスペーサの
種類はアルミナに限定されるものでなく、耐圧性
と熱伝導度の優れたその他の材料を用いて形成す
ることができる。

本願考案者の実験によると、口径12.7cm（５イ
ンチ）のウエハにアルミナのスペーサ１０を用い
ることにより、エツチング速度のウエハ内分布が
20％あつたものが、１ ０％に減少した。

(7) 考案の効果 以上、詳細に説明したように、本考案によれば
静電チヤツク側面にスペーサを設けたことによつ
て、静電チヤツクのプラズマによる損傷は防止さ
れる他、このスペーサは静電チヤツクと一体形成
されるものではないから、容易に交換することが
でき、スペーサが汚れたり損傷したりしても取り
替え、洗浄が容易であるとの効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラズマエツチング装置の断面
図、第２図は本考案の実施例を用いる第１図の装
置の要部の断面図である。 １……チエンバ、２……静電チヤツク、３……
Al板、４……石英の絶縁体、５……Al製冷却水
タンク、６……高周波電源、７……リード線、８
……ウエハ、９……レジストパターン、１０……
スペーサ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 チヤンバー内に配置され、表面が絶縁性薄膜で
   覆われ、プラズマエツチング処理されるウエハを
   載置した際にその上面が隠れ、チヤンバー外から
   冷却水タンクおよびアルミニウム板を介して強制
   冷却される静電チヤツクと、 該静電チヤツクのまわりを該静電チヤツクとは
   別に連続してリング状に囲み、かつ上面で該ウエ
   ハに接するように配置され、高熱伝導度の絶縁性
   材料からなる着脱可能なリング状スペーサとを有
   するプラズマエツチング装置。