JPH0527258B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ・スパツタもしくは反応性
スパツタ・エツチング装置を用いてドライ・エツ
チングにより物質の加工を行なうドライ・プロセ
ス装置における被処理基板の電極上への着脱装置
に関する。

〔発明の背景〕

半導体デバイスの高性能化、高集積化に伴い、
微細パターン形成の技術が非常に重要になつてき
た。化学反応を利用した従来のウエツト・エツチ
ング方法では、エツチングが等方的に進むため、
アンダーカツトが生じ、微細パターンを精度よく
転写することは困難であり、それに代る方法とし
て、ドライ・エツチングが行なわれるようになつ
た。

このようなドライ・エツチング法は、エツチン
グ処理材がガス体であり、イオン化したガス粒子
を被エツチング試料に衝突させたり、プラズマに
より発生したラシカルの化学的腐蝕作用またはイ
オンの物理的除去作用またはその両者の相乗作用
によりエツチングする方法である。第１図は従来
のドライ・エツチング装置の構造断面図である。
例えば、被エツチング物にAl配線パターンを形
成する場合のドライ・エツチング法を説明する。
四塩化炭素（CCl₄）ガスをガス源１からバルブ
１Ａを通つて、回転ポンプR.P₀によつてバルブ
Ｖを通つて真空引きされているエツチング・チエ
ンバ２内に導入される。エツチング・チエンバ内
の圧力は、バルブ１Ａを用いて、0.1Torr前後の
圧力となるように調節される。このチエンバ２内
に設けられている電極４に高周波電源３から
13.56MHz、100〜200W程度の高周波電力が印加
される。そうすると、CCl₃ ⁺イオンや塩素イオン
などのイオンおよび塩素ラジカルが発生し、電極
４に載置されている被エツチング物（以下本明細
書おいては、ウエハと称する）５にこれらのイオ
ンが衝突し、Al膜がエツチングされる。

この際、反応性イオン・エツチングの場合、エ
ツチング・ガスや反応生成物がプラズマ中で重合
反応を起し、重合物の膜６がウエハ５やウエハ押
え具７に付着する。

従来、ドライ・エツチングを高速化する場合、
電極への印加電圧を大きくする必要がある。そこ
で、高周波電力を大きくしなければならず、例え
ばプラズマ放電により発生した電子、イオン、幅
射などによつてウエハの温度が著しく上昇し、感
光性樹脂のマスクのだれや変質により正常なエツ
チングが行なえないという問題があつた。したが
つて、ウエハの冷却を行なうことが必要となる。
最も簡単な冷却方法としては、電極４の内部に冷
却水８を流し電極を冷すことでウエハの熱を電極
側に逃すものである（第２図）。より効率的に冷
却するには、電極表面９にウエハ５を密着させて
熱的接触を保つと良い。このため電極４の表面を
凸部形状とし、その凸部上にウエハ５を強力に接
触（密着）させるため、ウエハ外周部を押える。
そうすると熱伝導が非常に良くなることが、例え
ば「ドライ・エツチング方法」と題して本出願人
によつて出願された特開昭54−30781号に報告さ
れている。他の一つの冷却効果を高める方法とし
て、ウエハ５と電極４との間にAr等のガスを導
入すると、ウエハ５から電極４への伝熱率が増大
し、冷却率を増大させることができることがバリ
アン社から出願された特開昭56−103442号に報告
されている。

以上のようなウエハ冷却を施すことでドライ・
エツチングの高速化が可能となるが、前述のエツ
チングによつて起るウエハ表面への重合物６の付
着が問題となる。それは、ウエハ冷却の際ウエハ
外周部を押え付ける部材１０にも重合物の膜６が
及ぶことでこの膜が接着材の働きをし、ウエハ５
がウエハ押え部材１０から取れなくなり、問題と
なつていた。生産用のドライ・エツチング装置で
は、ウエハの自動搬送を行なつているが、この場
合ウエハ搬送の不良となり、装置の安定稼動上大
きなネツクとなつていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、以上述べた従来技術の問題点
を解決し、被処理基板を押さえ部から容易に引き
離すことを可能にして、被処理基板の電極上への
確実な自動的な着脱を可能にしたドライ・プロセ
ス装置における被処理基板の電極上への着脱装置
を提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、ドラ
イ・プロセス装置における被処理基板の電極上へ
の着脱装置である被処理基板の押さえを主押さえ
と補助押さえとの二重構造にして、被処理基板の
押さえを解除するときに、先ず主押さえの押さえ
を解除し、その後補助押さえの押さえを解除する
構成にした。即ち、前記着脱装置は、前記被処理
基板の外周部付近を前記被処理基板のほぼ全周に
渡つて押さえる主押さえである第１の押さえ手段
と、該第１の押さえ手段を強制する方向及び解除
する方向に駆動する駆動手段と、前記被処理基板
の押さえ側と反対の側を前記第１の押さえ手段に
より覆われて前記被処理基板の外周部付近の複数
の個所を局部的に押さえ、前記第１の押さえ手段
の被処理基板の押さえ解除動作に引き続いて被処
理基板の押さえ解除動作を行なう補助押さえであ
る第２の押さえ手段とを備えたことを特徴とする
ドライ・プロセス装置における被処理基板の電極
上への着脱装置を要旨とする。本発明の有利な実
施の態様においては、前記第２の押さえ手段は弾
性部材より成り、かつ前記第１の押さえ手段によ
り覆われており、前記被処理基板をプラズマ処理
するときに、前記第２の押さえ手段の前記被処理
基板と接している部分に前記プラズマ処理による
被処理物が付着しないように構成されている。本
発明のさらに有利な実施の態様においては、上記
第２の押さえ手段を加熱するための加熱装置が備
えられている。

以下に、図面を参照しながら、実施例を用いて
本発明を一層詳細に説明するが、それらは例示に
過ぎず、本発明の枠を越えることなしにいろいろ
な変形や改良があり得ることは勿論である。

〔発明の実施例〕

第３図ＡおよびＢは本発明によるウエハ押え機
構を用いたウエハ分離状態を示す断面図、第４図
は、一部ブロツク図で表わされた、本発明による
被エツチング物の着脱機構を用いたドライ・エツ
チング装置の断面図、第５図は第４図に示す装置
の平面図である。

電極ホルダ１５を開閉自在にＯリング１６を介
してチエンバ１７に当接してエツチング室を形成
する。そして、エツチングガスをガス導入管１７
ａより入れ、排気管１７ｂより逃がし、図示のよ
うに、チエンバ１７を接地するとともに対向電極
１８を内設し、さらに石英板から成るウエハ押え
１９を配設して電極２０の上面をなすウエハ載置
面２０Ａに載せたウエハ５の外周部を押えるよう
に構成する。また、電極はＯリング２１を介して
当接する電極下部２２とウエハ載置面２０Ａとを
備えて成り、排水管２３を内蔵し、冷却水は矢印
のように電極２０内を循環して排水管２３より排
水されるとともに、圧力制御弁２４と水温コント
ロール２５により冷却水流路を経て電極内に流入
する冷却水の水圧と水温の調整が行なわれる。つ
いで、電極と電極ホルダ１５は絶縁体２６を介在
させることによつて絶縁され、両者はＯリング２
７によりシールされ、かつ電極下部２２に高周波
電源２８を接続し、そして電極ホルダ１５は図の
矢印の方向に上下するように形成される。

まず、電極ホルダ１５を下げ、チエンバより離
してウエハ５をウエハ載置面２０Ａに載せる。つ
ぎに、電極ホルダを上げ、ウエハ押え１９の内側
に配置された複数個の弾性支持体２９と該弾性支
持体に隣接するウエハ接触面によつてウエハ５の
外周部を電極２０内に固定する。そして、冷却水
の圧力を調節してウエハ載置面２０Ａを凸状に膨
張させると、ウエハ５は全面で十分にウエハ載置
面２０Ａと密着して冷却が行なわれる。

つぎに、本発明によるウエハ押え機構について
述べる。ウエハ押え１９は電極ホルダ１５と絶縁
体２６を貫通する連結棒３１に嵌合しており、ソ
レノイド等の駆動装置３２によつて図示のように
上下に移動する。電極ホルダにはＯリング３３を
設け、シールＬ、チエンバ１７内を真空に保つて
いる。エツチング終了後、連結棒３１を上方に押
し上げると、まず、ウエハ押え１９の複数の弾性
支持体２９のバネ力でウエハ５の外周部を押えつ
けているので、ウエハ押え面３０はウエハ５から
引き離される（第３図Ｂ）。この後、ウエハ押え
面３０がさらに上方に移動すると、弾性支持体２
９はウエハ５を押し下げながら分離する。本発明
に用いている弾性支持体２９はステンレス鋼製の
板バネであるが、第６図に示すようなコイル・ス
プリング３５と押当てピン３６をウエハ押え部１
９の複数個の孔３７に内蔵した方式であつてもよ
い。

本発明の第２の特徴は、弾性支持体２９がウエ
ハ押え１９の内部に格納されていることにより、
弾性支持体２９のステンレス鋼製の板バネがプラ
ズマにたゝかれることがないので、エツチングす
るデバイスの重金属による汚染がないことであ
る。第７図は、参考のために、この特徴を備えて
いないウエハ押え機構の断面図で、この構造では
弾性支持体２９が露出しており、プラズマにたゝ
かれるから、好ましくない。なお、第３図Ａに示
すように、弾性支持体２９を収納する高さ寸法ｘ
は、プラズマのシース幅より小さくし、弾性支持
体がプラズマに曝れないようにしている。この高
さ寸法法は、高周波電力やガス圧力等によつても
異なるが、約２mm程度であればよい。

弾性支持体２９には僅かであるが重合物が付着
するため、弾性支持体が離れる時、ごくたまにで
はあるが、ウエハが弾性支持体について離れない
ことがある。本発明の第３の特徴によれば、外部
より熱を与え重合物を軟化、蒸発させることでウ
エハの引渡しを容易にしたことである。第４図に
示すように連結棒３１の内部に封止込められたヒ
ータ線４０は、ウエハ押え１９を通り、弾性支持
体２９に連結固定されている。連結棒３１から延
びるヒータ線４０は、外部のヒータ電源４１と直
結する構成となつて弾性支持体２９の加熱装置を
形成している。第３図Ｂにおいて、前記弾性支持
体の加熱装置を使用すると、弾性支持体２９の温
度は上昇し、重合物は軟化、蒸発する。

この発明は、既述のウエハのほかホトマスクや
基板類にも適用でき、またドライ・エツチング装
置のほか、スパツタリング装置、CVD装置やベ
ーキング後のウエハ冷却装置などに利用できるこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明した通り、本発明によれば、被処理基
板の押さえを主押さえと補助押さえとの二重構造
にして、プラズマ処理を終えた被処理基板の押さ
えを解除するときに、先ず主押さえの押さえを解
除し、その後主押さえで覆われてプラズマ処理に
よる反応生成物が付着していない補助押さえの押
さえを解除するようにしたので、被処理基板に衝
撃を与えること無く確実に押さえを解除できるよ
うになり、被処理基板を傷めることが少なくな
り、品質の向上に寄与することができる。また、
上記した確実な押さえの解除により電極上で被処
理基板の位置がずれることも無くなり、着脱が確
実に行なわれるので作業能率が高まるという効果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のドライ・エツチング装置の構造
断面図、第２図の従来のドライ・エツチング装置
の被エツチング物のチヤツキング機構の断面図、
第３図ＡおよびＢは本発明によるウエハ押え機構
を用いたウエハ分離状態を示す断面図、第４図は
一部ブロツク図で表わされた、本発明による被エ
ツチング物の着脱機構を用いたドライ・エツチン
グ装置の断面図、第５図は第４図に示す装置の平
面図、第６図は本発明によるドライ・エツチング
装置の他の一つの被エツチング物のチヤツキング
機構を示す断面図、第７図は、参考のために示さ
れた、本発明の特徴を備えていない、第３図に対
応するウエハ押え機構の断面図である。 １９……ウエハ押え、２９……弾性支持体、３
０……ウエハ押え面、３１……連結棒、４０……
ヒータ線、４１……ヒータ電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ドライ・プロセス装置における被処理基板の
   電極上への着脱装置において、該着脱装置は、前
   記被処理基板の処理される側の表面外周部の複数
   の個所を押さえる部分と前記表面外周部の他の複
   数の個所を覆う部分とを有する第１の押さえ手段
   と、該第１の押さえ手段と前記被処理基板との間
   に位置して前記表面外周部の前記他の複数の個所
   を押さえる第２の押さえ手段と、前記第１の押さ
   え手段及び前記第２の押さえ手段を前記被処理基
   板の押さえを強制する方向及び解除する方向に駆
   動する駆動手段とを備え、前記被処理基板を押さ
   えたとき前記第１の押さえ手段の前記他の複数の
   個所を覆う部分は前記第２の押さえ手段が押さえ
   る前記他の複数の個所を覆い、前記駆動手段によ
   り駆動されて前記第１の押さえ手段が前記被処理
   基板の押さえを解除した後に前記第１の押さえ手
   段と連動して前記第２の押さえ手段が前記被処理
   基板の押さえを解除することを特徴とするドラ
   イ・プロセス装置における被処理基板の電極上へ
   の着脱装置。 ２ 前記第２の押さえ手段は前記第１の押さえ手
   段に支持された弾性部材で構成され、前記第１の
   押さえ手段と連動して前記被処理基板の押さえを
   解除することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のドライ・プロセス装置における被処理基板
   の電極上への着脱装置。 ３ 前記第２の押さえ手段を加熱する加熱手段を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のドライ・プロセス装置における被処理基板の
   電極上への着脱装置。