JPH08130237A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH08130237A JPH08130237A JP26850194A JP26850194A JPH08130237A JP H08130237 A JPH08130237 A JP H08130237A JP 26850194 A JP26850194 A JP 26850194A JP 26850194 A JP26850194 A JP 26850194A JP H08130237 A JPH08130237 A JP H08130237A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＲＦ電源を備えたＥＣＲプラズマ処理装置を、
成膜時に膜質を厚み方向に均一にすることのできる装置
とする。 【構成】ウエハホールダ２０を、ヒータ２１Ｃを内蔵し
た静電チャック２１と，静電チャック２１を固定する台
座２７とで構成し、静電チャック２１で予めウエハ１１
の温度を上げておき、この温度で処理を開始し、処理中
ウエハ温度を測定しつつヒータ２１Ｃへの入力電力を制
御して、ウエハ１１へのプラズマ入射による温度上昇
分、熱容量の小さい静電チャック２１の温度を熱応答性
よく降下させてウエハ温度を一定に維持する装置とす
る。
成膜時に膜質を厚み方向に均一にすることのできる装置
とする。 【構成】ウエハホールダ２０を、ヒータ２１Ｃを内蔵し
た静電チャック２１と，静電チャック２１を固定する台
座２７とで構成し、静電チャック２１で予めウエハ１１
の温度を上げておき、この温度で処理を開始し、処理中
ウエハ温度を測定しつつヒータ２１Ｃへの入力電力を制
御して、ウエハ１１へのプラズマ入射による温度上昇
分、熱容量の小さい静電チャック２１の温度を熱応答性
よく降下させてウエハ温度を一定に維持する装置とす
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体デバイスを製
造するのに用いる装置として、真空排気手段を接続する
真空排気口と，マイクロ波を導入するためのマイクロ波
透過窓と，ガス導入口とを備えた真空容器と、真空容器
を包囲して真空容器内にマイクロ波との電子サイクロト
ロン共鳴領域を形成するソレノイドコイルと、真空容器
内に位置して被処理基板を真空容器内に保持するウエハ
ホールダに接続され被処理基板にＲＦバイアスを印加す
るＲＦ電源とを備えてなり、真空容器内に処理用ガスを
導入して被処理基板の表面に薄膜形成あるいは食刻等の
処理を行うプラズマ処理装置に関する。
造するのに用いる装置として、真空排気手段を接続する
真空排気口と，マイクロ波を導入するためのマイクロ波
透過窓と，ガス導入口とを備えた真空容器と、真空容器
を包囲して真空容器内にマイクロ波との電子サイクロト
ロン共鳴領域を形成するソレノイドコイルと、真空容器
内に位置して被処理基板を真空容器内に保持するウエハ
ホールダに接続され被処理基板にＲＦバイアスを印加す
るＲＦ電源とを備えてなり、真空容器内に処理用ガスを
導入して被処理基板の表面に薄膜形成あるいは食刻等の
処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記構成によるプラズマ処理装置の従来
の構成例を図４に示す。この例では、装置は、真空容器
１と，真空容器１に結合されるマイクロ波導波管４と，
真空容器１内の気密を保ちつつ図示されないマイクロ波
発生電源からマイクロ波導波管４内を伝わってきたマイ
クロ波を真空容器１内へ透過させるマイクロ波透過窓３
と，真空容器１内へ処理用ガスを導入するための配管５
および６と，真空容器１内にＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）領域を形成するためのソレノイドコイル７と，
真空容器１内に位置して被処理基板（以下ウエハともい
う）１１を保持するウエハホールダ１０と，ウエハホー
ルダ１０を介して被処理基板１１にＲＦバイアスを印加
するＲＦ電源１２とを主要構成要素として構成される。
真空容器１は、ＥＣＲ領域がマイクロ波透過窓３近傍に
位置して配管５から導入されたプラズマ原料ガスをプラ
ズマ化するプラズマ生成室１と、被処理基板１１が置か
れ配管６から導入された反応ガスをプラズマ生成室１Ａ
から流出するプラズマで活性化させる反応室１Ｂとから
なる。図において、符号２は、真空排気装置が接続され
る真空排気口を示し、また符号５ａ，６ａは、それぞ
れ、プラズマ生成室１Ａ，反応室１Ｂに接続される配管
５および６の接続口を示す。また、反応室１Ｂ内に被処
理基板１１を保持するウエハホールダ１０は、静電吸引
力で被処理物を吸着，保持する静電チャック８と，静電
チャック８が固定される台座９とで構成される。静電チ
ャック８は、通常、円板状の絶縁体内に１対の板状ある
いは箔状の電極を同一平面内に位置するように埋め込ん
でなり、両電極を図示されない直流電源に接続すること
により、絶縁体表面に載置された被吸着物に静電吸引力
を作用させ、被吸着物を絶縁体表面に吸着，保持する。
また、台座９は、装置外部からの駆動操作により、真空
容器１内の気密を保って軸方向に進退する。
の構成例を図４に示す。この例では、装置は、真空容器
１と，真空容器１に結合されるマイクロ波導波管４と，
真空容器１内の気密を保ちつつ図示されないマイクロ波
発生電源からマイクロ波導波管４内を伝わってきたマイ
クロ波を真空容器１内へ透過させるマイクロ波透過窓３
と，真空容器１内へ処理用ガスを導入するための配管５
および６と，真空容器１内にＥＣＲ（電子サイクロトロ
ン共鳴）領域を形成するためのソレノイドコイル７と，
真空容器１内に位置して被処理基板（以下ウエハともい
う）１１を保持するウエハホールダ１０と，ウエハホー
ルダ１０を介して被処理基板１１にＲＦバイアスを印加
するＲＦ電源１２とを主要構成要素として構成される。
真空容器１は、ＥＣＲ領域がマイクロ波透過窓３近傍に
位置して配管５から導入されたプラズマ原料ガスをプラ
ズマ化するプラズマ生成室１と、被処理基板１１が置か
れ配管６から導入された反応ガスをプラズマ生成室１Ａ
から流出するプラズマで活性化させる反応室１Ｂとから
なる。図において、符号２は、真空排気装置が接続され
る真空排気口を示し、また符号５ａ，６ａは、それぞ
れ、プラズマ生成室１Ａ，反応室１Ｂに接続される配管
５および６の接続口を示す。また、反応室１Ｂ内に被処
理基板１１を保持するウエハホールダ１０は、静電吸引
力で被処理物を吸着，保持する静電チャック８と，静電
チャック８が固定される台座９とで構成される。静電チ
ャック８は、通常、円板状の絶縁体内に１対の板状ある
いは箔状の電極を同一平面内に位置するように埋め込ん
でなり、両電極を図示されない直流電源に接続すること
により、絶縁体表面に載置された被吸着物に静電吸引力
を作用させ、被吸着物を絶縁体表面に吸着，保持する。
また、台座９は、装置外部からの駆動操作により、真空
容器１内の気密を保って軸方向に進退する。
【０００３】このように構成されるプラズマ処理装置で
例えばウエハ１１の表面にＳｉＯ2膜を形成する際に
は、配管５からプラズマ生成室１Ａ内へＯ2 ガスを導入
してマイクロ波透過窓３近傍に位置するＥＣＲ領域を通
過させ、ＥＣＲ領域で高密度にプラズマ化されたＯ2 ガ
スを、ＥＣＲ領域形成用ソレノイドコイル７が作る軸対
称の磁界に沿って反応室１Ｂ内へ導き、配管６から反応
室１Ｂ内へ導入されたＳｉＨ4 ガスを活性化させつつ、
活性化されたＳｉＨ4 ガスとともにウエハ１１の表面に
到達させる。一方、ウエハ１１には、ＲＦ電源１２から
静電チャック８の吸着用電極を介して高周波電圧が印加
されており、ウエハ１１の表面が対地負極性に帯電して
いるため、前記プラズマ中のイオンがウエハ１１表面直
前で加速され、ウエハ１１表面に高速で衝突する一方、
活性化したＳｉＨ4 ガス分子にも高速で衝突してＳｉＨ
4 ガス分子を高速でウエハ１１表面に衝突させつつ膜形
成が行われる。
例えばウエハ１１の表面にＳｉＯ2膜を形成する際に
は、配管５からプラズマ生成室１Ａ内へＯ2 ガスを導入
してマイクロ波透過窓３近傍に位置するＥＣＲ領域を通
過させ、ＥＣＲ領域で高密度にプラズマ化されたＯ2 ガ
スを、ＥＣＲ領域形成用ソレノイドコイル７が作る軸対
称の磁界に沿って反応室１Ｂ内へ導き、配管６から反応
室１Ｂ内へ導入されたＳｉＨ4 ガスを活性化させつつ、
活性化されたＳｉＨ4 ガスとともにウエハ１１の表面に
到達させる。一方、ウエハ１１には、ＲＦ電源１２から
静電チャック８の吸着用電極を介して高周波電圧が印加
されており、ウエハ１１の表面が対地負極性に帯電して
いるため、前記プラズマ中のイオンがウエハ１１表面直
前で加速され、ウエハ１１表面に高速で衝突する一方、
活性化したＳｉＨ4 ガス分子にも高速で衝突してＳｉＨ
4 ガス分子を高速でウエハ１１表面に衝突させつつ膜形
成が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このように構成される
プラズマ処理装置では、真空容器内のガス圧力を低くし
てガス分子の平均自由工程を大きくするために、プラズ
マ化されたガス分子の反応活性が大きく、またガスのプ
ラズマ化のためにガスをＥＣＲ領域内を通過させるた
め、プラズマ化が効率よく行われてプラズマ密度が高く
なり、ウエハ表面の低温処理と高速処理とが同時に可能
になる。また、プラズマ生成室で生成されたプラズマは
ウエハ面に垂直に進行し、かつウエハ表面にはＲＦバイ
アス印加により対地負極性の表面電位が生じているた
め、プラズマはウエハ面に垂直に入射し、ウエハ表面の
反応がウエハ面に垂直に進行する。以上のことからサブ
ミクロンルールの微細構造半導体デバイスの製造には、
この種のプラズマ処理装置が多用されるようになってき
ている。そして、低温、高速、異方性処理の可能な装置
として、これらのすぐれた処理特性をエッチング処理の
みならず、成膜処理にもより効果的に生かすことができ
るよう、膜形成時の膜質を、膜の厚み方向に均一にする
ことのできる装置とすることが要請されている。膜質は
ウエハ表面の温度によって変化するので、ウエハ表面の
温度は処理中できるだけ一定に保たれることが望まし
い。しかし、ウエハ表面には、上述のように、加速され
た高密度のプラズマが入射するため、成膜開始とともに
ウエハ表面の温度が上昇して行く。図３に、従来の装置
でＳｉＯ2 膜の成膜を行うときには基板温度と成膜速度
とが成膜時間の経過とともにどのように変化して行くか
を示す。成膜開始とともに基板温度はプラズマの入射に
より急速に上昇しはじめ、時間の経過とともに一定温度
に近づく。また、成膜速度は基板温度の影響で時間とと
もに低下して行く。このように、従来の装置では、ウエ
ハ表面の温度が時間の経過とともに大きく変化し、この
ため均一な膜質を得ることが困難であるという問題があ
った。
プラズマ処理装置では、真空容器内のガス圧力を低くし
てガス分子の平均自由工程を大きくするために、プラズ
マ化されたガス分子の反応活性が大きく、またガスのプ
ラズマ化のためにガスをＥＣＲ領域内を通過させるた
め、プラズマ化が効率よく行われてプラズマ密度が高く
なり、ウエハ表面の低温処理と高速処理とが同時に可能
になる。また、プラズマ生成室で生成されたプラズマは
ウエハ面に垂直に進行し、かつウエハ表面にはＲＦバイ
アス印加により対地負極性の表面電位が生じているた
め、プラズマはウエハ面に垂直に入射し、ウエハ表面の
反応がウエハ面に垂直に進行する。以上のことからサブ
ミクロンルールの微細構造半導体デバイスの製造には、
この種のプラズマ処理装置が多用されるようになってき
ている。そして、低温、高速、異方性処理の可能な装置
として、これらのすぐれた処理特性をエッチング処理の
みならず、成膜処理にもより効果的に生かすことができ
るよう、膜形成時の膜質を、膜の厚み方向に均一にする
ことのできる装置とすることが要請されている。膜質は
ウエハ表面の温度によって変化するので、ウエハ表面の
温度は処理中できるだけ一定に保たれることが望まし
い。しかし、ウエハ表面には、上述のように、加速され
た高密度のプラズマが入射するため、成膜開始とともに
ウエハ表面の温度が上昇して行く。図３に、従来の装置
でＳｉＯ2 膜の成膜を行うときには基板温度と成膜速度
とが成膜時間の経過とともにどのように変化して行くか
を示す。成膜開始とともに基板温度はプラズマの入射に
より急速に上昇しはじめ、時間の経過とともに一定温度
に近づく。また、成膜速度は基板温度の影響で時間とと
もに低下して行く。このように、従来の装置では、ウエ
ハ表面の温度が時間の経過とともに大きく変化し、この
ため均一な膜質を得ることが困難であるという問題があ
った。
【０００５】この問題を解決するために、例えば、ウエ
ハホールダにアルミニウムなどの金属ブロックにヒータ
を埋め込んだものを用い、処理中にウエハ温度を測定し
ながらヒータ電力を調節してウエハ温度を一定に保つ方
法が考えられる。しかし、このようなウエハホールダで
は、熱容量が大きく、処理開始前にウエハ温度を上げて
おくためにヒータに供給していた電力を、処理開始と同
時に供給停止しても、プラズマ入射による温度上昇が生
じないほど急速にウエハホールダの温度が降下せず、ウ
エハ温度を一定に保持することは困難である。また、処
理中にウエハ温度を一定に保つ別の方法として、プラズ
マ処理装置の反応室内に赤外線ランプを入れ、ウエハを
上面側から照射する方法が考えられる。この方法では、
ウエハを載置する台座に熱絶縁体を用いることができ、
応答性よくウエハ温度を一定に保つことができる。しか
し赤外線ランプを反応室内に入れるために成膜処理時に
赤外線ランプの表面にも膜物質が付着するため、頻繁な
クリーニングを必要とし、実用面で適用が困難である。
ハホールダにアルミニウムなどの金属ブロックにヒータ
を埋め込んだものを用い、処理中にウエハ温度を測定し
ながらヒータ電力を調節してウエハ温度を一定に保つ方
法が考えられる。しかし、このようなウエハホールダで
は、熱容量が大きく、処理開始前にウエハ温度を上げて
おくためにヒータに供給していた電力を、処理開始と同
時に供給停止しても、プラズマ入射による温度上昇が生
じないほど急速にウエハホールダの温度が降下せず、ウ
エハ温度を一定に保持することは困難である。また、処
理中にウエハ温度を一定に保つ別の方法として、プラズ
マ処理装置の反応室内に赤外線ランプを入れ、ウエハを
上面側から照射する方法が考えられる。この方法では、
ウエハを載置する台座に熱絶縁体を用いることができ、
応答性よくウエハ温度を一定に保つことができる。しか
し赤外線ランプを反応室内に入れるために成膜処理時に
赤外線ランプの表面にも膜物質が付着するため、頻繁な
クリーニングを必要とし、実用面で適用が困難である。
【０００６】本発明の目的は、装置本体の構成は同一で
ありながら、少なくとも処理中はウエハ表面の温度を一
定に保つことのできるプラズマ処理装置を提供すること
である。
ありながら、少なくとも処理中はウエハ表面の温度を一
定に保つことのできるプラズマ処理装置を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、本発明が対象とした，冒頭記載
の構成によるプラズマ処理装置を、請求項１に記載のご
とく、ウエハホールダが、ヒータを内蔵した静電チャッ
クと，静電チャックを固定する台座とからなり、処理中
に、静電チャックに吸着，保持された被処理基板の温度
を測定しつつ静電チャック内蔵のヒータに供給する電力
を調節して被処理基板の温度を制御する装置とする。
に、本発明においては、本発明が対象とした，冒頭記載
の構成によるプラズマ処理装置を、請求項１に記載のご
とく、ウエハホールダが、ヒータを内蔵した静電チャッ
クと，静電チャックを固定する台座とからなり、処理中
に、静電チャックに吸着，保持された被処理基板の温度
を測定しつつ静電チャック内蔵のヒータに供給する電力
を調節して被処理基板の温度を制御する装置とする。
【０００８】この場合には、請求項２に記載のごとく、
ヒータ内蔵の静電チャックを固定する台座が媒熱流体の
通流可能に形成され、処理中に媒熱流体を通流させて台
座の温度を所望の温度に制御するものとすればさらに好
適である。そして、さらに、請求項３に記載のごとく、
静電チャックと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座
に固定したときに静電チャックと台座とを同軸に貫通す
る細孔が形成されるように細孔が形成され、処理時の被
処理基板の温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情
報伝達路を介して行われるものとすればさらに好適であ
る。
ヒータ内蔵の静電チャックを固定する台座が媒熱流体の
通流可能に形成され、処理中に媒熱流体を通流させて台
座の温度を所望の温度に制御するものとすればさらに好
適である。そして、さらに、請求項３に記載のごとく、
静電チャックと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座
に固定したときに静電チャックと台座とを同軸に貫通す
る細孔が形成されるように細孔が形成され、処理時の被
処理基板の温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情
報伝達路を介して行われるものとすればさらに好適であ
る。
【０００９】
【作用】この発明は、静電チャックの熱容量が小さいこ
とに着目したものである。従来用いられてきた静電チャ
ックは、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス材料からなる絶縁
板内に吸着用電極を埋め込んだものであるが、この埋込
みは、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス材料の粉末に水を加
えて０．５ｍｍ程度の厚みに練り延ばした円板に印刷に
より厚みが０．０２ｍｍ程度の電極を形成し、この円板
を、同様にして０．５ｍｍ程度の厚みに練り延ばした複
数の円板を積層したブロックの上に印刷面が上面になる
ように乗せた後、さらに、同様にして形成した厚み約
０．５ｍｍの円板を電極が印刷された円板の上に乗せて
加熱，一体化して行ったものであり、静電チャック全体
の厚みが薄く、しかもＡｌ2 Ｏ3 は比熱が鋼の１．５倍
程度と小さい。また、熱応答性に支配的役割を果たす熱
伝導率は、同じく耐熱無機絶縁材である石英と比べる
と、ウエハの処理温度以下の温度領域で１０倍以上、鋼
と比べても鋼の約１／４と非常に大きい。したがって、
前記静電チャックにおける円板ブロック内に、かつ吸着
用電極に近接して印刷によりヒータを埋め込み、絶縁体
の厚みを厚くしないようにすることにより、熱応答性の
極めて良好な絶縁チャックとすることができる。したが
って、静電チャックに埋め込むヒータの容量を、プラズ
マ入射による温度上昇分以上の温度上昇を与えることの
できる容量として、プラズマ入射による温度上昇分に等
しい温度上昇を処理前のウエハにさせておき、処理開始
と同時に、請求項１に記載のごとく、ウエハ温度を測定
しつつ、プラズマ入射の下でウエハ温度が処理開始時点
の温度を維持するようにヒータに供給する電力を調節す
ることにより、処理開始時点から処理終了時点まで一定
温度で処理を行うことができる。
とに着目したものである。従来用いられてきた静電チャ
ックは、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス材料からなる絶縁
板内に吸着用電極を埋め込んだものであるが、この埋込
みは、Ａｌ2 Ｏ3 等のセラミックス材料の粉末に水を加
えて０．５ｍｍ程度の厚みに練り延ばした円板に印刷に
より厚みが０．０２ｍｍ程度の電極を形成し、この円板
を、同様にして０．５ｍｍ程度の厚みに練り延ばした複
数の円板を積層したブロックの上に印刷面が上面になる
ように乗せた後、さらに、同様にして形成した厚み約
０．５ｍｍの円板を電極が印刷された円板の上に乗せて
加熱，一体化して行ったものであり、静電チャック全体
の厚みが薄く、しかもＡｌ2 Ｏ3 は比熱が鋼の１．５倍
程度と小さい。また、熱応答性に支配的役割を果たす熱
伝導率は、同じく耐熱無機絶縁材である石英と比べる
と、ウエハの処理温度以下の温度領域で１０倍以上、鋼
と比べても鋼の約１／４と非常に大きい。したがって、
前記静電チャックにおける円板ブロック内に、かつ吸着
用電極に近接して印刷によりヒータを埋め込み、絶縁体
の厚みを厚くしないようにすることにより、熱応答性の
極めて良好な絶縁チャックとすることができる。したが
って、静電チャックに埋め込むヒータの容量を、プラズ
マ入射による温度上昇分以上の温度上昇を与えることの
できる容量として、プラズマ入射による温度上昇分に等
しい温度上昇を処理前のウエハにさせておき、処理開始
と同時に、請求項１に記載のごとく、ウエハ温度を測定
しつつ、プラズマ入射の下でウエハ温度が処理開始時点
の温度を維持するようにヒータに供給する電力を調節す
ることにより、処理開始時点から処理終了時点まで一定
温度で処理を行うことができる。
【００１０】しかし、静電チャックの絶縁体は、絶縁体
の熱容量を小さく保持するという制約の下では、許容容
積におのずから限界が生じ、絶縁体内に発生する熱スト
レスの関係から、ヒータ容量にも許容限界が生じる。一
方、プラズマ処理装置に投入されるマイクロ波電力は処
理速度の向上による装置生産性向上の面から大きくなる
方向に向かっており、プラズマ入射による温度上昇分以
上の温度上昇を与えることのできる容量のヒータを埋め
込むことができない場合が生じる。しかし、このような
場合でも、もしも静電チャックを固定する台座が、請求
項２に記載のごとく、媒熱流体の通流可能に形成されて
おれば、媒熱流体に冷媒を用い、その温度を、ヒータＯ
ＦＦによる静電チャックの温度降下の不足分に見合って
下げることにより、ウエハ温度処理開始時点から処理終
了時点まで一定に保持することができる。
の熱容量を小さく保持するという制約の下では、許容容
積におのずから限界が生じ、絶縁体内に発生する熱スト
レスの関係から、ヒータ容量にも許容限界が生じる。一
方、プラズマ処理装置に投入されるマイクロ波電力は処
理速度の向上による装置生産性向上の面から大きくなる
方向に向かっており、プラズマ入射による温度上昇分以
上の温度上昇を与えることのできる容量のヒータを埋め
込むことができない場合が生じる。しかし、このような
場合でも、もしも静電チャックを固定する台座が、請求
項２に記載のごとく、媒熱流体の通流可能に形成されて
おれば、媒熱流体に冷媒を用い、その温度を、ヒータＯ
ＦＦによる静電チャックの温度降下の不足分に見合って
下げることにより、ウエハ温度処理開始時点から処理終
了時点まで一定に保持することができる。
【００１１】ウエハ温度一定制御のために行うウエハ温
度の測定で重要なことは、ウエハ温度に面分布がある場
合、ウエハ面のどの点の温度で温度制御を行うかを明確
にすることである。この要求は、温度センサとして、ウ
エハに直接接触させるものを用いるときに最もよく満足
される。そこで、請求項３に記載のごとく、静電チャッ
クと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座に固定した
ときに静電チャックと台座とを同軸に貫通する細孔が形
成されるように細孔が形成され、処理時の被処理基板の
温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情報伝達路を
介して行われるようにすれば、測温点を明確にした温度
制御が可能になる。
度の測定で重要なことは、ウエハ温度に面分布がある場
合、ウエハ面のどの点の温度で温度制御を行うかを明確
にすることである。この要求は、温度センサとして、ウ
エハに直接接触させるものを用いるときに最もよく満足
される。そこで、請求項３に記載のごとく、静電チャッ
クと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座に固定した
ときに静電チャックと台座とを同軸に貫通する細孔が形
成されるように細孔が形成され、処理時の被処理基板の
温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情報伝達路を
介して行われるようにすれば、測温点を明確にした温度
制御が可能になる。
【００１２】
【実施例】図１に本発明によるウエハホールダ構成の一
実施例を示す。ウエハホールダ２０は、ヒータ２１Ｃを
内蔵した静電チャック２１と，静電チャック２１を固定
する台座２７とで構成される。静電チャック２１の絶縁
体２１Ａの下面と台座２７の上面とはいずれも平坦に仕
上げられ、静電チャック２１を台座２７に固定したとき
に両面が全面密着して両面を介した熱伝達が全面均一に
行われるようにしている。台座２７は熱伝導性の良いア
ルミニウムで作られており、内部に媒熱流体流路２７Ａ
1 が形成されている。被処理基板１１の処理中は、図２
に示すように、ＲＦ電源１２から吸着用電極２１Ｂ，２
１Ｂにコンデンサ２４，２４を介してＲＦバイアスが印
加される。なお、図２の符号２５は、ＲＦ電源１２から
の高周波電流が吸着用直流電源２２に進入するのを阻止
するためのリアクトルである。
実施例を示す。ウエハホールダ２０は、ヒータ２１Ｃを
内蔵した静電チャック２１と，静電チャック２１を固定
する台座２７とで構成される。静電チャック２１の絶縁
体２１Ａの下面と台座２７の上面とはいずれも平坦に仕
上げられ、静電チャック２１を台座２７に固定したとき
に両面が全面密着して両面を介した熱伝達が全面均一に
行われるようにしている。台座２７は熱伝導性の良いア
ルミニウムで作られており、内部に媒熱流体流路２７Ａ
1 が形成されている。被処理基板１１の処理中は、図２
に示すように、ＲＦ電源１２から吸着用電極２１Ｂ，２
１Ｂにコンデンサ２４，２４を介してＲＦバイアスが印
加される。なお、図２の符号２５は、ＲＦ電源１２から
の高周波電流が吸着用直流電源２２に進入するのを阻止
するためのリアクトルである。
【００１３】図１に示したように、静電チャック２１の
絶縁体２１Ａと台座２７とにはそれぞれ細鋼２１Ａ1 ，
２７Ａ2 が形成されて同軸の貫通孔を形成し、被処理基
板１１の裏面上で細孔２１Ａ1 の位置に温度センサ２８
として螢光体が貼着される。この螢光体からは２本の光
ファイバが温度情報伝達路２９として導出され、細光２
１Ａ1 ，２７Ａ2 を通して温度モニタ３０に接続され
る。上記螢光体と光ファイバとからなる温度計測手段は
螢光式ファイバ温度計と呼ばれるもので、温度情報伝達
路に絶縁体である光ファイバを用いることにより、被処
理基板１１のＲＦバイアス電位に影響を与えない処理が
可能になる。螢光式ファイバ温度計は、螢光体に入射し
た光の反射光の強度が温度により変化することを利用し
た温度計であり、温度モニタ３０が内蔵するレーザから
出た青色のレーザ光が螢光体に入射し、強度の減衰した
赤色の光が反射されて帰ってくるので、この強度変化
（減衰率）を検出して温度を知ることができる。この強
度変化に見合った量の電気量が温度モニタ３０から制御
ユニット３１に出力され、制御ユニット３１から入力信
号に見合った制御信号が電力調節器３２に送られる。電
力調節器３２は例えばインバータとサイリスタとを内蔵
した半導体電力調整器として構成され、サイリスタゲー
トのデューティ（ゲート開閉の全時間中に占めるゲート
開の時間の割合）が制御される。
絶縁体２１Ａと台座２７とにはそれぞれ細鋼２１Ａ1 ，
２７Ａ2 が形成されて同軸の貫通孔を形成し、被処理基
板１１の裏面上で細孔２１Ａ1 の位置に温度センサ２８
として螢光体が貼着される。この螢光体からは２本の光
ファイバが温度情報伝達路２９として導出され、細光２
１Ａ1 ，２７Ａ2 を通して温度モニタ３０に接続され
る。上記螢光体と光ファイバとからなる温度計測手段は
螢光式ファイバ温度計と呼ばれるもので、温度情報伝達
路に絶縁体である光ファイバを用いることにより、被処
理基板１１のＲＦバイアス電位に影響を与えない処理が
可能になる。螢光式ファイバ温度計は、螢光体に入射し
た光の反射光の強度が温度により変化することを利用し
た温度計であり、温度モニタ３０が内蔵するレーザから
出た青色のレーザ光が螢光体に入射し、強度の減衰した
赤色の光が反射されて帰ってくるので、この強度変化
（減衰率）を検出して温度を知ることができる。この強
度変化に見合った量の電気量が温度モニタ３０から制御
ユニット３１に出力され、制御ユニット３１から入力信
号に見合った制御信号が電力調節器３２に送られる。電
力調節器３２は例えばインバータとサイリスタとを内蔵
した半導体電力調整器として構成され、サイリスタゲー
トのデューティ（ゲート開閉の全時間中に占めるゲート
開の時間の割合）が制御される。
【００１４】台座２７には媒熱流体流路２７Ａ1 が形成
されているが、静電チャック２１のヒータ２１Ｃの容量
が充分大きく、処理開始とともに被処理基板１１に入射
するプラズマによる温度上昇分以上の温度上昇を被処理
基板に与えることができる場合は、処理開始時点までに
被処理基板の温度をプラズマ入射による温度上昇分をわ
ずかに上まわる程度の温度に上げておき、この温度で処
理を開始すれば、台座２７に冷媒を通流させずとも、処
理開始時点の温度を一定に維持した処理が可能になる。
しかし、ヒータ２１Ｃの容量が小さく、ヒータ２１Ｃへ
の電力供給を断っても処理開始時点の温度が維持でき
ず、基板温度が上昇するような場合には、図示しない媒
熱流体温度制御手段により、流路２７Ａ1 中を通流させ
る冷媒の温度を下げて基板温度を一定に維持する。
されているが、静電チャック２１のヒータ２１Ｃの容量
が充分大きく、処理開始とともに被処理基板１１に入射
するプラズマによる温度上昇分以上の温度上昇を被処理
基板に与えることができる場合は、処理開始時点までに
被処理基板の温度をプラズマ入射による温度上昇分をわ
ずかに上まわる程度の温度に上げておき、この温度で処
理を開始すれば、台座２７に冷媒を通流させずとも、処
理開始時点の温度を一定に維持した処理が可能になる。
しかし、ヒータ２１Ｃの容量が小さく、ヒータ２１Ｃへ
の電力供給を断っても処理開始時点の温度が維持でき
ず、基板温度が上昇するような場合には、図示しない媒
熱流体温度制御手段により、流路２７Ａ1 中を通流させ
る冷媒の温度を下げて基板温度を一定に維持する。
【００１５】
【発明の効果】本発明においては、本発明が対象とし
た，冒頭記載の構成によるプラズマ処理装置を、請求項
１に記載のごとく、ウエハホールダが、ヒータを内蔵し
た静電チャックと，静電チャックを固定する台座とから
なり、処理中に、静電チャックに吸着，保持された被処
理基板の温度を測定しつつ静電チャック内蔵のヒータに
供給する電力を調節して被処理基板の温度を制御すると
ともに、熱容量の小さい静電チャックを、発熱量が制御
される発熱体としたので、熱応答性よく被処理基板の温
度を一定の低温度に維持した処理が可能になり、膜質が
厚み方向に均一な膜を高速に成長させることができる。
た，冒頭記載の構成によるプラズマ処理装置を、請求項
１に記載のごとく、ウエハホールダが、ヒータを内蔵し
た静電チャックと，静電チャックを固定する台座とから
なり、処理中に、静電チャックに吸着，保持された被処
理基板の温度を測定しつつ静電チャック内蔵のヒータに
供給する電力を調節して被処理基板の温度を制御すると
ともに、熱容量の小さい静電チャックを、発熱量が制御
される発熱体としたので、熱応答性よく被処理基板の温
度を一定の低温度に維持した処理が可能になり、膜質が
厚み方向に均一な膜を高速に成長させることができる。
【００１６】また、請求項２に記載のごとく、ヒータ内
蔵の静電チャックを固定する台座が媒熱流体の通流可能
に形成され、処理中に媒熱流体を通流させて台座の温度
を所望の温度に制御可能なものとすることにより、装置
本体に投入するマイクロ波電力の増加による装置生産性
の向上に対応して請求項１の効果を上げることのできる
装置とすることができる。
蔵の静電チャックを固定する台座が媒熱流体の通流可能
に形成され、処理中に媒熱流体を通流させて台座の温度
を所望の温度に制御可能なものとすることにより、装置
本体に投入するマイクロ波電力の増加による装置生産性
の向上に対応して請求項１の効果を上げることのできる
装置とすることができる。
【００１７】また、請求項３に記載のごとく、静電チャ
ックと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座に固定し
たときに静電チャックと台座とを同軸に貫通する細孔が
形成されるように細孔が形成され、処理時の被処理基板
の温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情報伝達路
を介して行われるよにすることにより、ウエハの測温点
が明確化されるので、ウエハ面に温度分布がある場合の
温度一定制御を、ウエハ全体として最高の膜質が得られ
るように行うことができる。
ックと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座に固定し
たときに静電チャックと台座とを同軸に貫通する細孔が
形成されるように細孔が形成され、処理時の被処理基板
の温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情報伝達路
を介して行われるよにすることにより、ウエハの測温点
が明確化されるので、ウエハ面に温度分布がある場合の
温度一定制御を、ウエハ全体として最高の膜質が得られ
るように行うことができる。
【図１】本発明によるウエハホールダ構成の一実施例を
示す断面図
示す断面図
【図２】図１に示したウエハホールダに吸着，保持され
る被処理基板へのＲＦバイアス印加方法を示す回路図
る被処理基板へのＲＦバイアス印加方法を示す回路図
【図３】従来のウエハホールダを用いて成膜処理を行っ
たときの被処理基板温度と成膜速度との成膜時間依存性
を示す線図
たときの被処理基板温度と成膜速度との成膜時間依存性
を示す線図
【図４】本発明が対象としたプラズマ処理装置の従来の
構成例を示す断面図
構成例を示す断面図
１ 真空容器 ２ 真空排気口 ３ マイクロ波透過窓 ４ マイクロ波導波管 ５ａ ガス導入口 ６ａ ガス導入口 ７ ソレノイドコイル １０ ウエハホールダ １１ 被処理基板 １２ ＲＦ電源 ２１ 静電チャック ２１Ａ 絶縁体 ２１Ａ1 細孔 ２１Ｂ 吸着用電極 ２１Ｃ ヒータ ２７ 台座 ２７Ａ1 媒熱流体流路 ２７Ａ2 細孔 ２８ 温度センサ ２９ 温度情報伝達路 ３０ 温度モニタ ３１ 制御ユニット ３２ 電力調節器
Claims (3)
- 【請求項１】真空排気手段を接続する真空排気口と，マ
イクロ波を導入するためのマイクロ波透過窓と，ガス導
入口とを備えた真空容器と、真空容器を包囲して真空容
器内にマイクロ波との電子サイクロトロン共鳴領域を形
成するソレノイドコイルと、真空容器内に位置して被処
理基板を真空容器内に保持するウエハホールダに接続さ
れ被処理基板にＲＦバイアスを印加するＲＦ電源とを備
えてなり、真空容器内に処理用ガスを導入して被処理基
板の表面に薄膜形成あるいは食刻等の処理を行うプラズ
マ処理装置において、ウエハホールダが、ヒータを内蔵
した静電チャックと，静電チャックを固定する台座とか
らなり、処理中に、静電チャックに吸着，保持された被
処理基板の温度を測定しつつ静電チャック内蔵のヒータ
に供給する電力を調節して被処理基板の温度を制御する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、ヒータ内
蔵の静電チャックを固定する台座が媒熱流体の通流可能
に形成され、処理中に媒熱流体を通流させて台座の温度
を所望の温度に制御することを特徴とするプラズマ処理
装置。 - 【請求項３】請求項１または２記載のものにおいて、静
電チャックと台座とにそれぞれ、静電チャックを台座に
固定したときに静電チャックと台座とを同軸に貫通する
細孔が形成されるように細孔が形成され、処理時の被処
理基板の温度測定が前記同軸の貫通孔に通した温度情報
伝達路を介して行われることを特徴とするプラズマ処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26850194A JPH08130237A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26850194A JPH08130237A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130237A true JPH08130237A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17459383
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26850194A Pending JPH08130237A (ja) | 1994-11-01 | 1994-11-01 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130237A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5851298A (en) * | 1996-02-01 | 1998-12-22 | Tokyo Electron Limited | Susceptor structure for mounting processing object thereon |
| WO2002009171A1 (fr) * | 2000-07-25 | 2002-01-31 | Ibiden Co., Ltd. | Substrat ceramique pour appareil de fabrication/inspection de semi-conducteurs, element chauffant en ceramique, dispositif de retenue electrostatique sans attache et substrat pour testeur de tranches |
| WO2003105199A1 (ja) * | 2002-06-05 | 2003-12-18 | 住友電気工業株式会社 | 半導体製造装置用ヒータモジュール |
| US7078655B1 (en) | 1999-08-12 | 2006-07-18 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic substrate, ceramic heater, electrostatic chuck and wafer prober for use in semiconductor producing and inspecting devices |
| JP2009111301A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
-
1994
- 1994-11-01 JP JP26850194A patent/JPH08130237A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5851298A (en) * | 1996-02-01 | 1998-12-22 | Tokyo Electron Limited | Susceptor structure for mounting processing object thereon |
| US7078655B1 (en) | 1999-08-12 | 2006-07-18 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic substrate, ceramic heater, electrostatic chuck and wafer prober for use in semiconductor producing and inspecting devices |
| WO2002009171A1 (fr) * | 2000-07-25 | 2002-01-31 | Ibiden Co., Ltd. | Substrat ceramique pour appareil de fabrication/inspection de semi-conducteurs, element chauffant en ceramique, dispositif de retenue electrostatique sans attache et substrat pour testeur de tranches |
| US6815646B2 (en) | 2000-07-25 | 2004-11-09 | Ibiden Co., Ltd. | Ceramic substrate for semiconductor manufacture/inspection apparatus, ceramic heater, electrostatic clampless holder, and substrate for wafer prober |
| WO2003105199A1 (ja) * | 2002-06-05 | 2003-12-18 | 住友電気工業株式会社 | 半導体製造装置用ヒータモジュール |
| US6963052B2 (en) | 2002-06-05 | 2005-11-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Heater module for semiconductor manufacturing equipment |
| CN100353493C (zh) * | 2002-06-05 | 2007-12-05 | 住友电气工业株式会社 | 用于半导体制造系统的加热器模块 |
| JP2009111301A (ja) * | 2007-11-01 | 2009-05-21 | Hitachi High-Technologies Corp | プラズマ処理装置 |
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