JPH0786247A - 減圧雰囲気内における被処理物の処理方法及び処理装置 - Google Patents

減圧雰囲気内における被処理物の処理方法及び処理装置

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JPH0786247A
JPH0786247A JP23018693A JP23018693A JPH0786247A JP H0786247 A JPH0786247 A JP H0786247A JP 23018693 A JP23018693 A JP 23018693A JP 23018693 A JP23018693 A JP 23018693A JP H0786247 A JPH0786247 A JP H0786247A
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atmosphere
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Yoichi Ito
陽一 伊藤
Manabu Edamura
学 枝村
Naoyuki Tamura
直行 田村
Hiroyuki Shichida
弘之 七田
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ウエハ温度制御を容易にでき、しかも電極構造
を簡素化できるプラズマ処理方法を提供する。 【構成】ウエハ1のエッチング処理に際して、先ずエッ
チング処理室6内にプロセスガス11もしくは熱伝導性
のガスを導入しながら真空排気して圧力を例えば約10
Torrに調整する。この雰囲気中でウエハ1の静電吸
着電極21上への載置、静電吸着を行い、静電吸着電極
21上の溝28、29からウエハ押し上げピン26と孔
27のすきまに至る空間(リザーバー)に約10Tor
rのプロセスガス11を封じ込める。その後、エッチン
グ処理室6内をエッチング処理圧力に調整し、エッチン
グ処理を行う。リザーバーに封じ込められたプロセスガ
ス11は、ウエハの冷却に寄与する。そして、処理が終
了するとリザーバーのプロセスガス11を、真空ポンプ
36により排気し、静電吸着電極21からウエハ1を解
放する。 【効果】ウエハ温度制御を容易にでき、しかも電極構造
を簡素化できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、減圧雰囲気において、
プラズマ等によりウエハ等の被処理物を処理する処理方
法において、被処理物の温度制御が容易にでき、しかも
電極構造の簡素化を図るのに好適な減圧雰囲気における
被処理物の処理方法及び処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】減圧雰囲気において、プラズマ等により
ウエハ等の被処理物を処理する処理方法に関し、第1の
従来技術としては特公昭56−53853、特公昭57
−44747記載のように、ウエハを試料台上に静電吸
着してプラズマにより処理することが提案されている。
また、第2の従来技術としては特公平2−27778、
特開平2−30128記載のようにウエハを試料台上に
クランプにより機械的に支持した状態でウエハ裏面にH
eガスを導入して、ガスの熱伝導、自由対流、強制対流
を利用してウエハを冷却しながら処理することが提案さ
れている。
【0003】さらに、第3の従来技術として特開昭58
−32410、特開昭60−115226記載のように
ウエハを試料台上に静電吸着した後、ウエハ裏面にHe
ガスを導入してガスの熱伝導、自由対流、強制対流を利
用してウエハを冷却しながら処理することが提案されて
いる。
【0004】また、第4の従来技術として、特開昭63
−300517記載のようにエッチングされるウエハの
直径より大きな直径を有する静電吸着電極を使用するこ
とが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術をウエハ
を連続して処理するエッチング処理に適用することを想
定すると次のような解決すべき課題がある。まず、第1
の従来技術ではウエハと試料台間の伝熱が固体と固体の
接触のみであるために処理中のウエハを十分に冷却する
ことが困難である。
【0006】また、第2の従来技術は第1の従来技術に
比べてウエハの冷却特性は優れているが新たな問題とし
てウエハの外周をクランプにより機械的に支持するため
にチッピングによる異物やクランプへのデポ物の付着に
よって異物を生じ易く、低塵埃化の点で問題がある。
【0007】第3の従来技術は第2の従来技術に比べて
低塵埃化を図ることができる。しかしながら、第2、第
3の従来技術のようにウエハ裏面に冷却ガスを導入しな
がらプラズマにより処理する方法では処理中のウエハ温
度を制御するために冷却ガスの導入流量と排気量を交互
に微調整して裏面圧力を制御する必要があり、制御が複
雑であった。また、試料台に冷却ガスを導入する手段を
設ける必要があり、構造が複雑になっていた。
【0008】また、第1,第3の従来技術では、ウエハ
の静電吸着電極に吸着されていない外周部分が真空断熱
状態となって冷却されないために外周部での温度上昇が
中央に比べて大きくなりウエハ内の温度分布が不均一に
なるという問題がある。この傾向は、ウエハへの入熱量
の増加、ウエハの大口径化によりますます顕著になる。
【0009】次に、第4の従来技術では、ウエハの直径
に対して静電吸着電極の直径の方が大きいためにウエハ
を吸着していない部分の絶縁膜がプラズマによりエッチ
ングされて削られ、絶縁膜の寿命が短くなるとともに安
定した吸着力が得られなくなるという問題がある。
【0010】本発明の第一の目的は、被処理物の温度制
御を容易にでき、しかも電極構造を簡素化できる、減圧
雰囲気における被処理物の処理方法及び処理装置を提供
することにある。
【0011】本発明の第二の目的は、プラズマ等により
冷却、加熱処理される被処理物の面内の温度分布の均一
化を図るのに好適な、被処理物の静電吸着装置を提供す
ることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記第一の目的を達成す
るために、処理系(予備室又は処理室)にガスを導入し
てエッチング等の処理圧力より高い圧力に制御された雰
囲気中で被処理物を試料台上に載置した後、静電吸着し
て試料台上に固定する。その後、処理室の圧力を処理圧
力に制御し、被処理物の処理を行う。上記ガスは、プロ
セスガスであってもよく、あるいはHeのような熱伝導
性のガスであってもよい。
【0013】上記第二の目的を達成するために、ウエハ
と静電吸着電極間の熱通過率に分布を与える。分布を与
える手段としては、ウエハと静電吸着電極間のすきまを
変化させてウエハ吸着部と非吸着部を交互に配置するこ
と、絶縁膜の表面粗さを交互に変化させること、絶縁膜
の膜種を交互に変化させること等が考えられる。
【0014】
【作用】処理圧力より高い圧力に制御された雰囲気中で
ウエハ等の被処理物を静電吸着することにより、被処理
物と試料台の間の空間にも処理圧力より高い圧力のガス
が封じ込められる。その後、処理室を処理圧力に制御
し、被処理物を処理する。この間に、被処理物と試料台
の間に封じ込められたガスは被処理物と試料台間の表面
粗さによる隙間から処理室に洩れるためにガスの圧力は
次第に低下する。しかし、封じ込めの圧力、静電吸着力
を調整することにより、処理中の被処理物を冷却もしく
は加熱するのに十分な熱通過率を有するガス圧に維持す
ることが可能である。
【0015】次に、ウエハと静電吸着電極間のすきまを
変化してウエハ吸着部と非吸着部を交互に配置した場合
について説明する。ウエハ、電極間の熱通過率はウエハ
吸着部で高く、ウエハ非吸着部で低くなる。従って、ウ
エハ温度は吸着部中央で最低、ウエハ非吸着部中央で最
高となり、ウエハ面内の温度分布はウエハ吸着部中央と
非吸着部中央の温度差となるので、従来のように外周部
が中央に比べて一方的に温度上昇して不均一になること
を防止でき、温度分布の均一化を図ることができる。ま
た、熱通過率は静電吸着力に依存するので絶縁膜の表面
粗さ、絶縁膜の膜種を交互に変化して実施しても同様の
効果が得られる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を適用した有磁
場マイクロ波エッチング装置の構成を図1から図4によ
り説明する。まず、ウエハ1の搬送について図1により
説明する。ウエハ1は、直進ア−ム2によりロ−ドカセ
ット3から取り出されロ−ドロック室4に搬入される。
そして、ロ−ドロック室4内に搬入されたウエハ1は真
空雰囲気であるバッファ室5内をエッチング処理室6に
向かって、旋回ア−ム7により搬送され、エッチング処
理室6に搬入される。そして、後述する方法によりエッ
チング処理され、バッファ室5、アンロ−ドロック室8
を介して大気中に取り出されアンロ−ドカセット9内に
収納される。
【0017】次に、エッチング処理室6の構成を図2に
より説明する。ウエハ1のエッチング処理は放電管10
内に所定の流量導入したプロセスガス11をマイクロ波
12とソレノイド13による磁場の相互作用によりプラ
ズマ14化し、さらに下部電極15に高周波電源16に
より高周波を印加してウエハ1に入射するイオンのエネ
ルギ−を制御しながら行なっており、下部電極15はサ
−キュレ−タ17により冷媒18を循環することにより
温調されている。
【0018】また、下部電極15上にはAl製の電極1
9にAl23を減圧した雰囲気中で溶射して絶縁膜20
を形成して構成した静電吸着電極21が固定してあり、
さらに下部電極15にはロ−パスフィルタ22を介して
スイッチ23と直流電源24が接続してある。エッチン
グ処理中のウエハ1の支持は、下部電極15を上昇して
ウエハ押え25によりウエハ1外周を支持し、その後前
述した方法によりプラズマ14を生成し、スイッチ23
をONして絶縁膜20の両端に直流電圧を印加すること
により生じる静電吸着力により行う。
【0019】次に、下部電極15、静電吸着電極21の
構成について図3から図4により説明する。下部電極1
5、静電吸着電極21には、ウエハ1載置面の中央部に
ウエハ1を搬送するために静電吸着電極21からウエハ
1を持ち上げるウエハ押し上げピン26の挿入される孔
27が、板厚方向に形成されている。
【0020】また、静電吸着電極21のウエハ1載置面
には孔27から放射状に延びる複数の溝28とこの溝2
8を互いに連結する環状の溝29が形成されている。こ
れらの溝28、29は、深さが0.05から0.1m
m、巾が0.5から1mmで超音波加工により加工され
ている。また、ウエハ押し上げピン26は、一端をスラ
イド軸受30により支持され、他端をOリング31によ
りシ−ルされており、スライド軸受30の外周には複数
のすきま(連通通路)32が設けてある。よって、静電
吸着電極21上にウエハ1が無い時は、静電吸着電極2
1上の溝28、29からウエハ押し上げピン26と孔2
7のすきまに至る空間(リザーバー)はエッチング処理
室6と連通状態となる。また、下部電極15にはウエハ
押し上げピン26と孔27のすきままで貫通する排気孔
33が設けてあり、バルブ34を開くことによりバルブ
35を介してエッチング処理室6を排気する真空ポンプ
36により排気できるようにしてある。
【0021】次に、本発明の第1の実施例のエッチング
処理のシーケンスを図5により説明する。まず、エッチ
ング処理室6内にプロセスガス11を所定の流量で導入
しながら真空排気することにより、圧力を例えば約10
Torr以上に調節する。これにより、エッチング処理
室6と連通状態にある静電吸着電極21上の溝28、2
9からウエハ押し上げピン26と孔27のすきまに至る
空間(リザーバー)の圧力も約10Torr以上とな
る。
【0022】一般に、ガスの圧力と熱通過率の間には、
図6に示すような関係が有り、約10Torr以上では
熱通過率が圧力に依存せず、一定となる。一方、処理圧
力は、エッチングやCVDの場合約0.01Torr、
スパッタが約0.1Torr以下である。イオン注入の
場合、1/105〜1/107Torr、MBEで 1/
1010Torr程度である。従って、処理圧力よりも高
い圧力、すなわち0.1Torrよりも高い、望ましく
は約10Torr以上の圧力にすれば、安定した高い熱
通過率が得られる。
【0023】このような処理圧力よりも高いガス圧力の
状態で、ウエハ1を旋回ア−ム7によりエッチング処理
室6に搬送し、ウエハ押し上げピン26を上昇させてウ
エハ1を持ち上げた後、旋回ア−ム7をロ−ドロック室
4側に旋回し、再びウエハ押し上げピン26を下降す
る。これによりウエハ1は静電吸着電極21上に載置さ
れる。
【0024】そして、下部電極15を上昇してウエハ1
外周をウエハ押え25により支持した状態で、マイクロ
波12、ソレノイド13をONしてプラズマ14を生成
した後、スイッチ23をONしてウエハ1を静電吸着電
極21上に静電吸着する。こうすることにより、リザー
バーすなわち、静電吸着電極21上の溝28、29から
ウエハ押し上げピン26と孔27のすきまに至る空間
に、ガス圧約10Torr以上のプロセスガス11が封
じ込められ、ウエハ1裏面の圧力は約10Torr以上
となる。
【0025】次に、一旦、マイクロ波12、ソレノイド
13をOFFしてプラズマ14を消滅、スイッチ23を
OFFして静電吸着を解放した後、エッチング処理室6
内からのプロセスガス11の排気量を増加させ、当初の
圧力よりは低い圧力であるエッチング処理圧力に調節す
る。この間、ウエハ1は残留吸着力により支持され、リ
ザーバーすなわち、静電吸着電極21上の溝28、29
からウエハ押し上げピン26と孔27のすきまに至る空
間、に存在するプロセスガス11は、エッチング処理室
6内の圧力低下によりウエハ1外周部裏面と静電吸着電
極21の外周部表面の表面粗さ程度のすきまからエッチ
ング処理室6に漏出し、この漏出分を除いたプロセスガ
ス11が封じ込められた状態となる。
【0026】次に、マイクロ波12、ソレノイド13を
再びONしてプラズマ14を生成して、スイッチ23を
ONすることにより、ウエハ1に静電吸着力が付与され
てこの状態下で処理される。ウエハ1のエッチング処理
中、リザーバーすなわち静電吸着電極21上の溝28、
29からウエハ押し上げピン26と孔27のすきまに至
る空間のプロセスガス11は、エッチング処理室6内の
圧力との差圧により漏出し、圧力は次第に低下するがエ
ッチング処理中のウエハ1の温度を所定の温度に維持す
るのに必要な圧力以上に維持される。
【0027】その後、エッチング処理が終了するとバル
ブ34を開いて真空ポンプ36により、リザーバーすな
わち静電吸着電極21上の溝28、29からウエハ押し
上げピン26と孔27のすきまに至る空間のプロセスガ
ス11を排気する。その後、マイクロ波12、ソレノイ
ド13をOFFしてプラズマ14を消滅し、スイッチ2
3をOFFしてウエハ1の静電吸着を解放する。そし
て、下部電極15を下降してウエハ押え25によるウエ
ハ1の支持を解放する。
【0028】次に、本エッチング方法についてエッチン
グ処理中のウエハ1の温度変化について実験により検討
を行った結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】この結果より、ウエハ1のそり量(凸状)
が約5μmと小さい場合では、静電吸着電極21への印
加電圧が−300V以上でエッチング処理中のウエハ1
の温度変化は約1℃以内であリ、良好な結果が得られ
た。また、ウエハ1のそり量(凸状)が約30μmとさ
らに大きい場合では、印加電圧−300Vでエッチング
処理中のウエハ1の温度変化が約2.7℃と大きくなっ
た。しかしこの場合でも、印加電圧を−600Vに高く
して、吸着力を増加することにより、温度変化を1℃以
内に低減でき、同様に良好な結果が得られた。なお、こ
のときのウエハ1への入熱量は約120W/6インチで
あった。
【0031】また、ウエハ1の処理温度は初期の静電吸
着時のウエハ1裏面の圧力を変化して、エッチング処理
開始時のウエハ1裏面圧力を変化することにより設定で
きる。ウエハ1の温度の再現性は、排気孔33とバルブ
34の間に圧力計を設け、エッチング開始時の圧力を一
定値に制御することにより簡単に得られた。
【0032】また、リザーバーすなわち、静電吸着電極
21上の溝28、29からウエハ押し上げピン26と孔
27のすきまに至る空間、へ封じ込めるガスとしてプロ
セスガス11の他にHeガスも使用可能である。この場
合、当初エッチング処理室6内にHeガスが導入され
る。そして、静電吸着が完了した時点でHeガスに替え
てプロセスガス11をエッチング処理室6内に導入し、
エッチング処理圧力に制御した後、同様にエッチング処
理を行う。
【0033】次に、本発明の第2の実施例を適用した有
磁場マイクロ波エッチング装置の構成及びエッチング方
法を図7、図8により説明する。第1の実施例と構成で
異なるところは、接地とフロ−ティング状態をスイッチ
37により切り替え可能な、ウエハ1を静電吸着電極2
1上に載置した際にウエハ1裏面に接触する電極38を
下部電極15に設けたところである。ウエハ1の静電吸
着はスイッチ37をONして電極38を接地した状態で
スイッチ23をONすることにより行い、エッチング処
理が開始されるとスイッチ37をOFFして電極38を
フロ−ティング状態にする。このようにすることによ
り、図8に示すように、エッチング処理開始前にエッチ
ング処理室6内の圧力を処理圧力に制御する際に、ウエ
ハ1の静電吸着を解放することがなくなり、ウエハ裏面
圧力の低下を第1の実施例に比べてさらに少なくするこ
とができる。
【0034】次に、本発明の第3の実施例を適用した有
磁場マイクロ波エッチング装置の構成及びエッチング方
法を図9、図10により説明する。第1、第2の実施例
と構成で異なるところは、エッチング電極39の表面の
外周部にOリング40を設け、エッチング電極39にウ
エハ1を載置した後、下部電極15を上昇させて、ウエ
ハ押え25によりエッチング処理中のウエハ1の支持を
行うようにしたところである。このようにすることによ
り、図10のシーケンスに示すように、ウエハ1をウエ
ハ押え25により支持した後エッチング処理室6内の圧
力を処理圧力に制御することにより、上記実施例同様に
ウエハ1のエッチング処理を行うことができる。
【0035】次に、本発明を適用した他のエッチング装
置の例として、平行平板形のRIE装置に適用した第4
の実施例を図11に示す。有磁場マイクロ波エッチング
装置と異なるところは、マイクロ波12とソレノイド1
3の磁場の相互作用によりプラズマ14を生成する変わ
りに、下部電極15に対向する接地された上部電極41
を設けて、この電極間に高周波電源16により高周波を
印加してプラズマ14を生成するようにしたところであ
る。
【0036】従って、前述した第1、第2、第3の実施
例とはプラズマ14の生成方法が異なるだけであり、下
部電極15を上記各実施例と同様に構成することにより
同様なエッチング処理を行うことができる。
【0037】次に、本発明をスパッタ装置に適用した構
成を第5の実施例として図12に示す。スパッタ装置
は、上部電極41に成膜用タ−ゲット42を、またウエ
ハ1を加熱するためのヒ−タ43を設けた下部電極15
上にウエハ1を配置し、上部電極41と下部電極15間
に高周波電源16により高周波を印加してプラズマ14
を生成した後シャッタ44を開いてウエハ1表面にタ−
ゲット42を成膜する装置である。従って、エッチング
装置と異なるところは、処理圧力がさらに低圧であるこ
ととウエハ1を加熱しながら処理するところであり、下
部電極15を前述したような第1、第2、第3の実施例
のように構成することにより同様にスパッタ処理を行う
ことができる。
【0038】なお、処理ガスの一部を保持するリザーバ
ーは、前記実施例で述べたような構成に限定されるもの
ではない。例えば所定の容積を有し、静電吸着電極の表
面すなわちウエハとの熱交換面に開口する凹部を、静電
吸着電極21に別途設けてもよい。
【0039】次に、本発明を複数の処理室を有した処理
装置に適用した他の構成例を第6の実施例として図1
3、図14に示す。図14は図13のA−A断面図であ
る。処理装置として、例えば、スパッタ装置に適用した
場合について説明する。
【0040】スパッタ装置は、ウエハ取入取出室45、
ロ−ディング室46の両予備室と、第2処理ステ−ショ
ン47、第3処理ステ−ション48、第4処理ステ−シ
ョン49、第5処理ステ−ション50の各処理室を有す
る。また、両予備室すなわちウエハ取入取出室45、ロ
−ディング室46間のウエハ1の搬送を行う搬送装置5
1を有する。また、エアシリンダ52により円錐カム5
3を上昇下降することにより、ロ−ディング室46と各
処理室(第2処理ステ−ション47から第5処理ステ−
ション50)に向かって前進後退する5組のウエハホル
ダ54(第2処理ステ−ション47、第3処理ステ−シ
ョン48、第5処理ステ−ション50のウエハホルダ5
4は図示省略)を有する。また、ウエハホルダ54を1
処理ステ−ションピッチで回転するためにモ−タ55、
ギヤ56、チェ−ン57により駆動されるドラム58、
ロ−ディング室46内で搬送装置51からウエハホルダ
54間のウエハ1の受け渡しを行うウエハチャック装置
(図示省略)の各ウエハ搬送手段を有する。さらに、ウ
エハ取入取出室45を排気するための真空ポンプ59大
気開放するためのリ−クバルブ60とロ−ディング室4
6、第2処理ステ−ション47から第5処理ステ−ショ
ン50の各処理室を排気するための真空ポンプ61、大
気開放またはArガス等のプロセスガス62を導入する
ためのバルブ63を有する。
【0041】処理されるウエハ1は、リ−クバルブ60
を開いて大気開放されたウエハ取入取出室45にゲ−ト
バルブ64を開いて搬入され、ウエハ取入取出室45が
真空ポンプ59によりロ−ディング室46と同程度の圧
力まで真空排気されるとゲ−トバルブ65を開いて搬送
装置51により、ロ−ディング室46に搬入される。
【0042】そして、ロ−ディング室46においてウエ
ハチャック装置からウエハホルダ54に受け渡されたウ
エハ1は、ドラム58を回転して第2処理ステ−ション
47から第5処理ステ−ション50の間で所定の処理が
行われる。その後、処理済みのウエハ1は前述と逆の手
順により、ロ−ディング室46を経てウエハ取入取出室
45に搬送され、ウエハ取入取出室45から搬出され
る。
【0043】なお、第2処理ステ−ション47から第5
処理ステ−ション50では、ウエハ1の表面に吸着した
汚染ガスを除去するウエハベ−ク処理、スパッタ前のウ
エハ1表面の酸化物層を除去するスパッタエッチ処理、
あるいは薄膜を形成するスパッタ処理を任意に組合せて
処理を行うが、標準的には第2処理ステ−ション47で
ウエハベ−ク処理、第3処理ステ−ション48でスパッ
タエッチ処理、第4処理ステ−ション49、第5処理ス
テ−ション50でスパッタ処理を行う。その場合、各ス
テ−ションの処理ユニット66は、第2処理ステ−ショ
ン47はウエハベ−クユニット、第3処理ステ−ション
48はスッパタエッチングユニット、第4処理ステ−シ
ョン49、第5処理ステ−ション50はスパッタ処理ユ
ニットである。
【0044】この実施例では、ウエハホルダ54を例え
ば本発明の第2の実施例に示したような静電吸着方式に
よりウエハ1を支持する構造とし、予備室すなわちロ−
ディング室46において同様の手順でウエハ1裏面にA
rガス等のプロセスガス62またはHeガスを封じ込め
る。その後、処理室においてウエハベ−ク処理、スパッ
タエッチ処理、スパッタ処理を順次行うことにより、ウ
エハ1の処理温度を制御することが可能である。
【0045】以上説明したように、本発明は減圧雰囲気
内でウエハ等の試料を冷却あるいは加熱しながらプラズ
マ等により処理する処理装置における、被処理物の温度
制御に広く適用することができる。例えば、プラズマを
利用して被処理物を処理する例としては、プラズマエッ
チング、プラズマCVD、スパッタ等が挙げられる。ま
た、プラズマを利用しないで被処理物を処理する例とし
ては、イオン注入、MBE、蒸着、減圧CVD等が挙げ
られる。
【0046】また、試料を冷却する場合としては、エッ
チング、イオン注入、スパッタ等が挙げられる。また、
加熱する場合としては、CVD、スパッタ、MBE、蒸
着等が挙げられる。
【0047】次に、本発明の第7の実施例を適用した静
電吸着電極の構成を図15、図16により説明する。エ
ッチング処理されるウエハ100は、静電吸着電極12
0のオリフラ130とウエハ100のオリフラ140が
一致するようにあらかじめオリフラ合わせを行う。その
後、エッチング処理室のAl製電極150表面にAl2
3を減圧した雰囲気中で溶射して形成した絶縁膜16
0から構成された静電吸着電極120上に、搬送装置に
より載置される。その後、ウエハ100のエッチング処
理は放電管内に導入したプロセスガスをマイクロ波とソ
レノイドの相互作用によりプラズマ化し、さらに静電吸
着電極120を固定している下部電極に高周波電源によ
り高周波を印加してウエハ100に入射するイオンのエ
ネルギ−を制御しながら行われる。
【0048】そして、ウエハ100のエッチング処理が
終了するとウエハ100は押し上げピンを上昇すること
により静電吸着電極120から取り外された後、搬送装
置)に渡され他の場所に搬送される。
【0049】静電吸着電極120はウエハ100と同一
形状でオリフラ130を有する形状となっている。また
表面にはウエハ100と接触するリング状のウエハ吸着
部122と絶縁膜160を溶射した後、超音波加工によ
り形成された深さ約100μmのくぼみであるリング状
のウエハ非吸着部123が交互に配置されている。ま
た、Heガスを貯める1リザーバー124が静電吸着電
極120の上表面に開口するようにして、設けてある。
また、リザーバー124に封じ込められたHeガスが周
辺に向かって流れるための深さ約100μmの溝125
が同様に超音波加工により形成されている。なお、押し
上げピン用の孔126は図示していないがHeガスが洩
れないようにシールされている。
【0050】次に、ウエハ吸着部122とウエハ非吸着
部123におけるウエハ100と静電吸着電極120間
の熱通過率を計算により求めた結果を図17に示す。熱
通過率はウエハ吸着部122とウエハ非吸着部123と
もに裏面圧力の増加とともに大きくなるが、ウエハ吸着
部122の方がウエハ非吸着部123より大きく、裏面
圧力約4Torrでそれぞれ約600W/m2K、約20
0W/m2Kである。
【0051】次に、この結果を基にしてエッチング処理
中のウエハ100内の温度分布を従来技術と本発明につ
いて計算した結果を第5図に示す。計算はウエハのサイ
ズを8インチ、ウエハへの入熱量を200W、ウエハ吸
着部122の熱通過率を600W/m2K、ウエハ非吸着
部123の熱通過率を200W/m2K、ウエハ外周部の
吸着されていない部分の熱通過率を0W/m2Kの条件で
行った。
【0052】従来技術では、ウエハの外周から中心に向
かって温度上昇は小さくなっており約±2.5℃の温度
分布を生じるのに対して本発明ではウエハの温度は全体
的に高くなるが、温度上昇が交互に増加、減少しており
約±0.75℃の温度分布に低減できることが明らかに
なった。
【0053】以上説明したようにウエハ100と静電吸
着電極120間の熱通過率の高い部分と低い部分を交互
に変化して、ウエハ100内の温度分布の均一化を図る
ことができる。なお、絶縁膜160の表面粗さを大小に
交互に変化すること、あるいは絶縁膜160の膜種を交
互に変化することにより静電吸着力を変化しても同様の
効果が得られる。また、実施例は、リザーバー124に
Heガスを封じ込める例で説明したが、他の種類のガス
を封じ込めても同様な効果がある。
【0054】
【発明の効果】本発明によれば、減圧雰囲気内における
被処理物の処理方法において、被処理物の温度制御を容
易に行うことができ、しかも電極構造を簡素化できる。
【0055】また、本発明によれば減圧雰囲気において
処理される被処理物の温度分布の均一化を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を適用したエッチング装
置の構成を示した図。
【図2】第1の実施例を適用したエッチング処理室の構
成を示した図。
【図3】第1の実施例の下部電極、静電吸着電極の構成
を示した図。
【図4】第1の実施例の下部電極、静電吸着電極の構成
を示した図。
【図5】第1の実施例のエッチング処理方法を説明する
図。
【図6】ガスの圧力と熱通過率の関係を示す図。
【図7】本発明の第2の実施例を適用したエッチング処
理室の構成を示した図。
【図8】第2の実施例のエッチング処理方法を説明する
図。
【図9】本発明の第3の実施例を適用したエッチング処
理室の構成を示した図。
【図10】第3の実施例のエッチング処理方法を説明す
る図。
【図11】本発明の第4の実施例を適用した他のエッチ
ング装置の構成を示した図。
【図12】本発明の第5の実施例を適用したスパッタ装
置の構成を示した図。
【図13】本発明の第6の実施例を適用したスパッタ装
置の構成を示した図。
【図14】図13のA−A断面図。
【図15】本発明の第7の実施例を適用した静電吸着電
極の平面図。
【図16】図15の実施例の静電吸着電極の側面図。
【図17】図15の実施例の熱通過率の計算結果を示し
た図。
【図18】図15の実施例のウエハ内の温度分布の計算
結果を示した図。
【符号の説明】
1…ウエハ、6…エッチング処理室、11…プロセスガ
ス、15…下部電極、16…高周波電源、20…絶縁
膜、21…静電吸着電極、22…ローパスフィルタ、2
3…スイッチ、24…直流電源、25…ウエハ押え、2
6…ウエハ押し上げピン、27…孔、28,29…溝、
30…スライド軸受、31…Oリング、33…排気孔、
34…バルブ、36…真空ポンプ、37…スイッチ、3
8…電極、39…エッチング電極、40…Oリング、4
1…上部電極、42…ターゲット、43…ヒータ、46
…ローディング室、47…第2処理ステーション、48
…第3処理ステーション、49…第4処理ステーショ
ン、50…第5処理ステーション、54…ウエハホル
ダ、100…ウエハ、120…静電吸着電極、122…
ウエハ吸着部、123…ウエハ非吸着部、124…リザ
ーバー、125…溝、160…絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 七田 弘之 山口県下松市東豊井794番地株式会社日立 製作所笠戸工場内

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理方
    法において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処理
    系内で試料台上に被処理物を載置した後、前記試料台上
    に前記被処理物を静電吸着する工程と、処理室内を所定
    の処理圧力に制御する工程と、前記処理室内において前
    記処理圧力で前記被処理物を処理する工程からなること
    を特徴とする減圧雰囲気内における被処理物の処理方
    法。
  2. 【請求項2】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理方
    法において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処理
    室内で試料台上に被処理物を載置した後、前記試料台上
    に前記被処理物を静電吸着する工程と、前記処理室内を
    所定の処理圧力に制御する工程と、前記処理室内におい
    て前記処理圧力で前記被処理物を処理する工程からなる
    ことを特徴とする減圧雰囲気内における被処理物の処理
    方法。
  3. 【請求項3】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理方
    法において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の予備
    室内で試料台上に被処理物を載置した後、前記試料台上
    に前記被処理物を静電吸着する工程と、処理室内を所定
    の処理圧力に制御する工程と、前記処理室内において前
    記処理圧力で前記被処理物を処理する工程からなること
    を特徴とする減圧雰囲気内における被処理物の処理方
    法。
  4. 【請求項4】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理方
    法において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処理
    系内でリザーバーを有する試料台上に被処理物を載置し
    た後、前記試料台上に前記被処理物を静電吸着する工程
    と、処理室内を所定の処理圧力に制御する工程と、前記
    処理室内において前記処理圧力で前記被処理物を処理す
    ると共に、前記リザーバーに封じ込められた前記ガスを
    用いて前記試料と前記試料台の間で熱を移動させる工程
    からなることを特徴とする減圧雰囲気内における被処理
    物の処理方法。
  5. 【請求項5】前記被処理物を処理する処理方法が、プラ
    ズマにより被処理物を処理するプラズマ処理方法である
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記
    載の減圧雰囲気内における被処理物の処理方法。
  6. 【請求項6】前記被処理物を処理する処理方法が、イオ
    ン注入により被処理物を処理するイオン注入処理方法で
    あることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項
    に記載の減圧雰囲気内における被処理物の処理方法。
  7. 【請求項7】前記被処理物を処理する処理方法が、分子
    線エピタキシーにより被処理物を処理する方法であるこ
    とを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載
    の減圧雰囲気内における被処理物の処理方法。
  8. 【請求項8】前記リザーバーに封じ込められた前記ガス
    を用いた前記試料と前記試料台間の熱の移動が、プラズ
    マ処理により被処理物に発生する熱を前記試料台に伝え
    るものであることを特徴とする請求項4に記載の減圧雰
    囲気内における被処理物の処理方法。
  9. 【請求項9】前記試料台は、表面に溝を有する静電吸着
    電極と、試料押し上げピン用の孔を備え、該静電吸着電
    極上の溝から試料押し上げピンと孔のすきまに至る空間
    と前記ウエハの間に、前記処理圧力より高い圧力のガス
    を封じ込めることを特徴とする請求項1ないし4のいず
    れか1項に記載の減圧雰囲気内における被処理物の処理
    方法。
  10. 【請求項10】前記処理圧力より高い圧力は、10To
    rr以上の圧力であることを特徴とする請求項1ないし
    4のいずれか1項に記載の減圧雰囲気内における被処理
    物の処理方法。
  11. 【請求項11】プラズマにより試料を処理するプラズマ
    処理方法において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気
    の処理系内でリザーバーを有する試料台上に試料を載置
    する工程と、前記試料台上に前記試料を静電吸着するこ
    とにより前記リザーバー内に前記ガスを封じ込める工程
    と、処理室内を所定の処理圧力に制御する工程と、前記
    処理室内において前記処理圧力で前記試料をプラズマ処
    理すると共に、前記リザーバーに封じ込められた前記ガ
    スを用いて前記試料と前記試料台の間で熱を移動させる
    工程からなることを特徴とするプラズマ処理方法。
  12. 【請求項12】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理
    装置において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処
    理系内で試料台上に被処理物を載置する手段と、前記試
    料台上に前記被処理物を静電吸着する手段と、処理室内
    を所定の処理圧力に制御する手段と、前記処理室内にお
    いて前記処理圧力で前記被処理物を処理する手段とを備
    えたことを特徴とする減圧雰囲気内処理装置。
  13. 【請求項13】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理
    装置において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処
    理室内で試料台上に被処理物を載置する手段と、前記試
    料台上に前記被処理物を静電吸着する手段と、前記処理
    室内を所定の処理圧力に制御する手段と、前記処理室内
    において前記処理圧力で前記被処理物を処理する手段と
    を備えたことを特徴とする減圧雰囲気内処理装置。
  14. 【請求項14】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理
    装置において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の予
    備室内で試料台上に被処理物を載置する手段と、前記試
    料台上に前記被処理物を静電吸着する手段と、処理室内
    を所定の処理圧力に制御する手段と、前記処理室内にお
    いて前記処理圧力で前記被処理物を処理する手段とを備
    えたことを特徴とする減圧雰囲気内処理装置。
  15. 【請求項15】減圧雰囲気内で被処理物を処理する処理
    手段において、処理圧力より高い圧力のガス雰囲気の処
    理系内でリザーバーを有する試料台上に被処理物を載置
    する手段と、前記試料台上に前記被処理物を静電吸着す
    る手段と、処理室内を所定の処理圧力に制御する手段
    と、前記処理室内において前記処理圧力で前記被処理物
    を処理する手段と、前記リザーバーに封じ込められた前
    記ガスを用いて前記試料と前記試料台の間で熱を移動さ
    せる手段とを備えたことを特徴とする減圧雰囲気内処理
    装置。
  16. 【請求項16】前記被処理物を処理する処理装置が、プ
    ラズマにより被処理物を処理するプラズマ処理装置であ
    ることを特徴とする請求項12ないし15のいずれか1
    項に記載の減圧雰囲気内処理装置。
  17. 【請求項17】前記被処理物を処理する処理装置が、イ
    オン注入により被処理物を処理する処理装置であること
    を特徴とする請求項12ないし15のいずれか1項に記
    載の減圧雰囲気内処理装置。
  18. 【請求項18】前記被処理物を処理する処理装置が、分
    子線エピタキシーにより被処理物を処理するMBE処理
    装置であることを特徴とする請求項12ないし15のい
    ずれか1項に記載の減圧雰囲気内処理装置。
  19. 【請求項19】前記試料台は、表面上に放射状に延びる
    溝を有する静電吸着電極と、試料押し上げピン用の孔を
    備え、該静電吸着電極上の溝から試料押し上げピンと孔
    のすきまに至る空間と前記ウエハの間が、前記処理圧力
    より高い圧力のガスを封じ込める前記リザーバーとなる
    ことを特徴とする請求項15に記載の減圧雰囲気内処理
    装置。
  20. 【請求項20】前記処理圧力より高い圧力のガスを封じ
    込める前記リザーバーは、前記試料台に設けられ、かつ
    静電吸着電極の表面に開口していることを特徴とする請
    求項15に記載の減圧雰囲気内処理装置。
  21. 【請求項21】プラズマにより処理されるウエハを絶縁
    膜との間に発生させた静電吸着力により支持する静電吸
    着装置において、ウエハと絶縁膜間の熱通過率に不均一
    な分布を持たせたことを特徴とする静電吸着装置。
  22. 【請求項22】ウエハと絶縁膜間の隙間を変化して、ウ
    エハ吸着部と非吸着部を交互に配置し、熱通過率に不均
    一な分布を与えたことを特徴とする請求項21記載の静
    電吸着装置。
  23. 【請求項23】絶縁膜の表面粗さを大小に交互に変化し
    て、熱通過率に不均一な分布を与えたことを特徴とする
    請求項21記載の静電吸着装置。
  24. 【請求項24】絶縁膜膜種を交互に変化して、熱通過率
    に不均一な分布を与えたことを特徴とする請求項21記
    載の静電吸着装置。
  25. 【請求項25】ウエハと絶縁膜間のすきまを超音波加工
    により形成したことを特徴とする請求項22記載の静電
    吸着装置。
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