JP2002329777A - Method of plasma processing and substrate retainer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
に関し、特にプラズマを制御し基板に対して処理を行う
プラズマ処理方法に関する。また、本発明は、基板保持
装置に関し、特にプラズマ処理の際に基板を保持する基
板保持装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a plasma processing method, and more particularly, to a plasma processing method for controlling a plasma to process a substrate. The present invention also relates to a substrate holding device, and more particularly, to a substrate holding device that holds a substrate during plasma processing.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置やフラットパネルディスプレ
イの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成
長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うため
に、プラズマ装置が多用されている。これらのプラズマ
装置の一つに、誘導結合型プラズマ装置(以下、ICP
装置と略記する)がある。図13は、従来のICP装置
により構成されたエッチング装置の断面図である。処理
容器11は、アルミニウムなどの金属からなり、有底円
筒形に形成されている。この処理容器11の側壁上部に
はガス供給管12が接続され、このガス供給管12から
処理容器11内にArなどのプラズマガスやCF4 など
のエッチングガスが供給される。また、処理容器11の
底面周縁部には排気管13が複数接続されている。な
お、処理容器11は接地されている。2. Description of the Related Art In the manufacture of semiconductor devices and flat panel displays, plasma devices are frequently used to perform processes such as formation of oxide films, crystal growth of semiconductor layers, etching, and ashing. One of these plasma devices is an inductively coupled plasma device (hereinafter ICP).
Abbreviated as device). FIG. 13 is a sectional view of an etching apparatus constituted by a conventional ICP apparatus. The processing container 11 is made of a metal such as aluminum and is formed in a bottomed cylindrical shape. A gas supply pipe 12 is connected to an upper portion of the side wall of the processing vessel 11, and a plasma gas such as Ar or an etching gas such as CF 4 is supplied from the gas supply pipe 12 into the processing vessel 11. In addition, a plurality of exhaust pipes 13 are connected to the bottom edge of the processing container 11. Note that the processing container 11 is grounded.
【0003】処理容器11の底面中央部には、絶縁体板
23を介して、アルミニウムなどの金属からなる円柱状
のサセプター1022が設置されている。サセプター1
022の上面には、エッチング対象の基板21を静電力
により吸引保持する静電チャック1040が接着されて
いる。サセプター1022及び静電チャック1040に
は、基板21の裏面と静電チャック1040の表面との
間にHeガスを供給するガス供給路1050が設けられ
ている。このHeガスには、基板21の熱を静電チャッ
ク1040に伝達することにより、基板21を冷却する
作用がある。また、サセプター1022には、マッチン
グボックス24を介して、バイアス用の高周波電源25
が接続されている。この高周波電源25はサセプター1
022に例えば400kHzのバイアス電圧を印加す
る。[0003] A cylindrical susceptor 1022 made of a metal such as aluminum is provided at the center of the bottom of the processing vessel 11 via an insulator plate 23. Susceptor 1
An electrostatic chuck 1040 that attracts and holds the substrate 21 to be etched by electrostatic force is adhered to the upper surface of the substrate 022. The susceptor 1022 and the electrostatic chuck 1040 are provided with a gas supply path 1050 for supplying He gas between the back surface of the substrate 21 and the front surface of the electrostatic chuck 1040. The He gas has a function of cooling the substrate 21 by transmitting heat of the substrate 21 to the electrostatic chuck 1040. A high frequency power supply 25 for bias is connected to the susceptor 1022 via a matching box 24.
Is connected. This high frequency power supply 25 is a susceptor 1
For example, a bias voltage of 400 kHz is applied to 022.
【0004】処理容器11の上部開口は、石英ガラスな
どからなる誘電体板14により閉塞されている。処理容
器11の側壁上面と誘電体板14の対向面との間にOリ
ングなどを介在させることにより、処理容器11内の気
密性を確保できる。この誘電体板14上には、アンテナ
を構成する例えば平面視渦巻き状のコイル31が設置さ
れている。このコイル31の外側端子と内側端子との間
には、マッチング回路32を介して、例えば13.56
MHz、1kWの高周波電力を出力する高周波電源33
が接続されている。The upper opening of the processing vessel 11 is closed by a dielectric plate 14 made of quartz glass or the like. By providing an O-ring or the like between the upper surface of the side wall of the processing container 11 and the facing surface of the dielectric plate 14, airtightness in the processing container 11 can be ensured. On this dielectric plate 14, a coil 31 having a spiral shape in a plan view, for example, constituting an antenna is provided. 13.56 between the outer terminal and the inner terminal of the coil 31 via the matching circuit 32, for example.
MHz, high-frequency power supply 33 that outputs high-frequency power of 1 kW
Is connected.
【0005】上述した静電チャック1040について更
に説明する。図14は、従来の静電チャック1040の
一構成例を示す断面図である。この静電チャック104
0は、2つの絶縁層1041,1042の間に、平面視
円形の電極1043が挟まれた構造をしている。電極1
043にはスイッチ1044を介して直流電源1045
が接続されている。スイッチ1044及び電源1045
は、処理容器11の外部に設けられている。電極104
3の大きさは基板21と同程度であり、基板21の全面
に均一な静電力が発生するので、基板21は平坦に吸引
保持される。したがって、基板21の裏面と静電チャッ
ク1040の表面との間隔は均一になり、Heガスの熱
伝達率も基板21に平行な面内で均一になるので、基板
21の温度も面内均一になる。The above-described electrostatic chuck 1040 will be further described. FIG. 14 is a cross-sectional view showing one configuration example of a conventional electrostatic chuck 1040. This electrostatic chuck 104
No. 0 has a structure in which a circular electrode 1043 in a plan view is sandwiched between two insulating layers 1041 and 1042. Electrode 1
043, a DC power supply 1045 through a switch 1044;
Is connected. Switch 1044 and power supply 1045
Is provided outside the processing container 11. Electrode 104
The size of the substrate 3 is substantially the same as that of the substrate 21, and a uniform electrostatic force is generated on the entire surface of the substrate 21, so that the substrate 21 is sucked and held flat. Therefore, the distance between the back surface of the substrate 21 and the surface of the electrostatic chuck 1040 becomes uniform, and the heat transfer coefficient of He gas becomes uniform in a plane parallel to the substrate 21, so that the temperature of the substrate 21 also becomes uniform in the plane. Become.
【0006】次に、図13に示した従来のエッチング装
置の動作を説明する。静電チャック1040上に基板2
1を配置した状態で、処理容器11内を1〜10Pa程
度の真空度に排気し、この真空度を維持しつつガス供給
管12から処理容器11内にAr及びCF4 を供給す
る。ここで高周波電源33をオンとすると、コイル31
に高周波電流が流れ、コイル31を構成する導体の周り
に交番磁界が発生する。この交番磁界の磁束の多くはコ
イル31の中心部を縦方向に通って閉ループを形成す
る。このような交番磁界によりコイル31の直下の処理
容器11内にほぼ同心円状の交番電界が誘起される。こ
の交番電界によって加速された電子がAr原子に衝突す
ることで、Ar原子が電離してプラズマPが生成され
る。Next, the operation of the conventional etching apparatus shown in FIG. 13 will be described. Substrate 2 on electrostatic chuck 1040
In the state where 1 is arranged, the inside of the processing container 11 is evacuated to a degree of vacuum of about 1 to 10 Pa, and Ar and CF 4 are supplied from the gas supply pipe 12 into the processing container 11 while maintaining this degree of vacuum. Here, when the high frequency power supply 33 is turned on, the coil 31
, A high-frequency current flows, and an alternating magnetic field is generated around the conductor constituting the coil 31. Most of the magnetic flux of this alternating magnetic field passes through the center of the coil 31 in the vertical direction to form a closed loop. Such an alternating magnetic field induces a substantially concentric alternating electric field in the processing chamber 11 immediately below the coil 31. When the electrons accelerated by the alternating electric field collide with Ar atoms, the Ar atoms are ionized and plasma P is generated.
【0007】高周波電源25からサセプター1022に
バイアス電圧を印加すると、サセプター1022が対向
電極を有しないため、サセプター1022上に載置され
た基板21と処理容器11の側壁との間にプラズマPを
介してバイアスの電界が形成される。図13には、この
バイアスの電界の電気力線ELが示されている。バイア
スの電界によりプラズマ粒子が加速されて基板21上に
衝突し、基板21上に付着したラジカルCFx (x=
1,2,3)と共に基板21の表面をエッチングする。When a bias voltage is applied from the high frequency power supply 25 to the susceptor 1022, the plasma P is applied between the substrate 21 mounted on the susceptor 1022 and the side wall of the processing chamber 11 because the susceptor 1022 has no counter electrode. Thus, a bias electric field is formed. FIG. 13 shows electric lines of force EL of the electric field of this bias. The plasma particles are accelerated by the electric field of the bias and collide with the substrate 21, and the radicals CF x (x =
The surface of the substrate 21 is etched together with (1, 2, 3).
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】ところが、プラズマに
は導電性があるので、バイアスの電界はプラズマP中で
減衰する。この電界の減衰は、バイアスの電界のパスが
長いほど大きい。プラズマ粒子はバイアスの電界からエ
ッチングを行うためのエネルギーが与えられるので、基
板21上におけるプラズマ粒子のエネルギーは相対的に
基板21の周縁部で強く中心部で弱くなる。その結果、
基板21の温度を面内均一とすると、基板21の周縁部
より中心部の方がエッチングレートが遅くなり、均一な
処理を行えないという問題があった。この問題はエッチ
ングを行う場合に限らず、アッシングやバイアスCVD
などの処理を行う場合にも発生する問題である。本発明
はこのような課題を解決するためになされたものであ
り、その目的は、サセプター上の基板と処理容器の側壁
との間にバイアスの電界が形成されるプラズマ装置にお
いて、基板に対する処理の均一化を向上させることにあ
る。However, since the plasma is conductive, the bias electric field is attenuated in the plasma P. The attenuation of the electric field is greater as the path of the bias electric field is longer. Since energy for etching is given to the plasma particles from the bias electric field, the energy of the plasma particles on the substrate 21 is relatively strong at the periphery of the substrate 21 and weak at the center. as a result,
If the temperature of the substrate 21 is made uniform in the plane, there is a problem that the etching rate is slower in the central portion than in the peripheral portion of the substrate 21 and uniform processing cannot be performed. This problem is not limited to the case where etching is performed, but also includes ashing and bias CVD.
This is also a problem that occurs when performing such processing. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a plasma apparatus in which a bias electric field is formed between a substrate on a susceptor and a side wall of a processing container. The purpose is to improve uniformity.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のプラズマ処理方法は、処理容器内に
プラズマを生成し、処理容器内に収容されたサセプター
の載置面に載置された基板と処理容器の側壁との間にバ
イアスの電界を形成することによりプラズマを制御し、
基板の中心部の温度を周縁部の温度よりも高くして基板
に対し処理を行うことを特徴とする。処理速度は基板温
度に比例する傾向にあるので、基板の中心部の温度を周
縁部の温度よりも高くして、基板の中心部における処理
速度を増大させることにより、バイアスの電界の減衰に
よる処理速度の低下を相殺することができる。In order to achieve the above object, a plasma processing method according to the present invention generates plasma in a processing vessel and mounts the plasma on a mounting surface of a susceptor housed in the processing vessel. Controlling the plasma by forming a bias electric field between the placed substrate and the side wall of the processing container,
The processing is performed on the substrate by setting the temperature of the central portion of the substrate higher than the temperature of the peripheral portion. Since the processing speed tends to be proportional to the substrate temperature, the processing at the center of the substrate is made higher than the temperature at the periphery, and the processing speed at the center of the substrate is increased, so that the processing by the attenuation of the bias electric field is performed. The reduction in speed can be offset.
【0010】また、サセプターの載置面に配置された静
電チャックで基板を吸引保持し、基板と静電チャックと
の間に熱伝達媒体を供給するようにしてもよい。ここ
で、基板と静電チャックとの間隔を基板の中心部と周縁
部とで異なるように基板を吸引保持してもよい。熱伝達
媒体の熱伝達率は、基板と静電チャックとの間隔に依存
する。すなわち、熱伝達率が最大となる所定の間隔があ
り、その間隔より大きくても小さくても熱伝達率は低下
する。したがって、基板の周縁部において静電チャック
との間隔を前記所定の間隔に近い値とし、基板の中心部
において前記所定の間隔から離れた値とすることによ
り、基板の中心部における熱伝達率を基板の周縁部より
も小さくし、基板の中心部の温度を周縁部の温度よりも
高くすることができる。Further, the substrate may be suction-held by an electrostatic chuck disposed on the mounting surface of the susceptor, and a heat transfer medium may be supplied between the substrate and the electrostatic chuck. Here, the substrate may be suction-held so that the distance between the substrate and the electrostatic chuck is different between the central portion and the peripheral portion of the substrate. The heat transfer coefficient of the heat transfer medium depends on the distance between the substrate and the electrostatic chuck. That is, there is a predetermined interval at which the heat transfer coefficient is maximized, and the heat transfer coefficient is reduced if the interval is larger or smaller than the interval. Therefore, the heat transfer coefficient at the central portion of the substrate is set by setting the distance between the electrostatic chuck and the electrostatic chuck at the peripheral portion of the substrate to a value close to the predetermined distance and setting the value at a distance from the predetermined distance at the center of the substrate. The temperature of the central portion of the substrate can be made higher than the temperature of the peripheral portion by making it smaller than the peripheral portion of the substrate.
【0011】ここで、基板の周縁部における基板と静電
チャックとの間隔を熱伝達媒体の略平均自由行程として
もよい。また、基板と静電チャックとの間隔を基板の中
心部と周縁部とで異なるようにするために、静電チャッ
クの単位面積あたりに電極が占める面積を静電チャック
の中心部と周縁部とで異なるようにし、基板の中心部と
周縁部とを異なる大きさの静電力で吸引するようにして
もよい。Here, the distance between the substrate and the electrostatic chuck at the peripheral portion of the substrate may be set as the substantially mean free path of the heat transfer medium. Further, in order to make the distance between the substrate and the electrostatic chuck different between the central portion and the peripheral portion of the substrate, the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck is determined by the central portion and the peripheral portion of the electrostatic chuck. , And the central part and the peripheral part of the substrate may be attracted by electrostatic forces of different magnitudes.
【0012】また、基板と静電チャックとの間に基板の
中心部と周縁部とで互いに異なる圧力で熱伝達媒体を供
給するようにしてもよい。熱伝達媒体の熱伝達率は、基
板と静電チャックとの間における熱伝達媒体の圧力に依
存する。すなわち、熱伝達率が最大となる所定の圧力が
あり、その圧力より大きくても小さくても熱伝達率は低
下する。したがって、基板の周縁部において熱伝達媒体
の圧力を前記所定の圧力に近い値とし、基板の中心部に
おいて前記所定の圧力から離れた値とすることにより、
基板の中心部における熱伝達率を基板の周縁部よりも小
さくし、基板の中心部の温度を周縁部の温度よりも高く
することができる。Further, the heat transfer medium may be supplied between the substrate and the electrostatic chuck at different pressures at the central portion and the peripheral portion of the substrate. The heat transfer coefficient of the heat transfer medium depends on the pressure of the heat transfer medium between the substrate and the electrostatic chuck. That is, there is a predetermined pressure at which the heat transfer coefficient is maximized, and the heat transfer coefficient is reduced whether the pressure is higher or lower than the predetermined pressure. Therefore, by setting the pressure of the heat transfer medium at a peripheral portion of the substrate to a value close to the predetermined pressure and a value apart from the predetermined pressure at the center of the substrate,
The heat transfer coefficient at the central portion of the substrate can be smaller than the peripheral portion of the substrate, and the temperature at the central portion of the substrate can be higher than the temperature at the peripheral portion.
【0013】また、本発明の基板保持装置は、静電力に
より基板を吸引保持する静電チャックと、基板と静電チ
ャックとの間に熱伝達媒体を供給する熱伝達媒体供給手
段とを備え、静電チャックは、膜状の電極と、この電極
を覆う絶縁層とを有し、静電チャックの単位面積あたり
に電極が占める面積は、静電チャックの中心部と周縁部
とで異なっていることを特徴とする。基板は導体とみな
せるので、基板と静電チャックとの間に発生する静電力
は、静電チャックの単位面積あたりに電極が占める面積
に比例すると考えられる。したがって、静電チャックの
単位面積あたりに電極が占める面積を静電チャックの中
心部と周縁部とで異なるようにすることにより、基板の
中心部と周縁部とを異なる大きさの静電力で吸引するこ
とができる。これにより基板の中心部における熱伝達率
を基板の周縁部よりも小さくし、基板の中心部の温度を
周縁部の温度よりも高くすることができることは、上述
したとおりである。Further, the substrate holding apparatus of the present invention includes an electrostatic chuck for sucking and holding a substrate by electrostatic force, and a heat transfer medium supply means for supplying a heat transfer medium between the substrate and the electrostatic chuck. The electrostatic chuck has a film-shaped electrode and an insulating layer covering the electrode, and the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck is different between the central portion and the peripheral portion of the electrostatic chuck. It is characterized by the following. Since the substrate can be regarded as a conductor, the electrostatic force generated between the substrate and the electrostatic chuck is considered to be proportional to the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck. Therefore, by making the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck different between the central portion and the peripheral portion of the electrostatic chuck, the central portion and the peripheral portion of the substrate are attracted by electrostatic force having different magnitudes. can do. As described above, the heat transfer coefficient at the central portion of the substrate can be made smaller than that at the peripheral portion of the substrate, and the temperature at the central portion of the substrate can be made higher than the temperature at the peripheral portion.
【0014】また、本発明の基板保持装置は、静電力に
より基板を吸引保持する静電チャックと、基板と静電チ
ャックとの間で基板の中心部と周縁部とでそれぞれ異な
る圧力で熱伝達媒体を供給する少なくとも2つの熱伝達
媒体供給手段とを有することを特徴とする。これにより
基板の中心部における熱伝達率を基板の周縁部よりも小
さくし、基板の中心部の温度を周縁部の温度よりも高く
することができることは、上述したとおりである。Further, the substrate holding apparatus of the present invention provides an electrostatic chuck for sucking and holding a substrate by electrostatic force, and heat transfer between the substrate and the electrostatic chuck at different pressures at a center portion and a peripheral portion of the substrate. And at least two heat transfer medium supply means for supplying a medium. As described above, the heat transfer coefficient at the central portion of the substrate can be made smaller than that at the peripheral portion of the substrate, and the temperature at the central portion of the substrate can be made higher than the temperature at the peripheral portion.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。以下の説明において、図
13と同一部分を同一符号で示し、適宜その説明を省略
する。 (第1の実施の形態)図1は、本発明の第1の実施の形
態の要部構成を示す断面図である。図1に示すサセプタ
ー22は、図13に示した処理容器11の底面中央部
に、絶縁体板23を介して設置されている。このサセプ
ター22はアルミニウムなどの金属からなり、円柱状に
形成されている。サセプター22の上面にあたる載置面
には、エッチング対象の基板21を静電力により吸引保
持する静電チャック40が接着されている。Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same parts as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be appropriately omitted. (First Embodiment) FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a main part of a first embodiment of the present invention. The susceptor 22 shown in FIG. 1 is provided via an insulator plate 23 at the center of the bottom surface of the processing vessel 11 shown in FIG. The susceptor 22 is made of a metal such as aluminum and is formed in a column shape. An electrostatic chuck 40 that attracts and holds the substrate 21 to be etched by electrostatic force is adhered to the mounting surface corresponding to the upper surface of the susceptor 22.
【0016】サセプター22には載置面に開口する孔5
1が複数形成されている。これらの孔51は、サセプタ
ー22の内部に形成された通気室52を介して、ガス供
給路53に連通されている。このガス供給路53は処理
容器11の外部にのび、マスフローコントローラー(M
FC)54を介してガス供給源55に接続されている。
このガス供給源55は、熱伝達媒体として作用するガス
の供給源である。ここではHeガスを供給するものとす
る。また、静電チャック40にも上記孔51に対応する
位置に貫通孔46が形成されている。したがって、ガス
供給源55からガス供給路53及び通気室52を通って
孔51に至ったHeガスは、静電チャック40の貫通孔
46から基板21の裏面と静電チャック40の表面との
間に供給される。The susceptor 22 has a hole 5 opened on the mounting surface.
1 is formed in plurality. These holes 51 are connected to a gas supply path 53 via a ventilation chamber 52 formed inside the susceptor 22. The gas supply path 53 extends outside the processing vessel 11 and is connected to a mass flow controller (M
FC) 54 to a gas supply source 55.
This gas supply source 55 is a supply source of a gas acting as a heat transfer medium. Here, it is assumed that He gas is supplied. Also, a through hole 46 is formed in the electrostatic chuck 40 at a position corresponding to the hole 51. Therefore, the He gas that has reached the hole 51 from the gas supply source 55 through the gas supply path 53 and the ventilation chamber 52 flows between the back surface of the substrate 21 and the front surface of the electrostatic chuck 40 from the through hole 46 of the electrostatic chuck 40. Supplied to
【0017】さらに、通気室52には、その通気室52
内のHeガスの圧力を計測する圧力計56が設置され、
処理容器11の外部には、圧力計56の計測結果に基づ
きガス供給路53に設けられたMFC54を調整する流
量調整器57が設けられている。流量調整器57には望
ましい通気室52内の圧力値が予め設定され、その設定
値より圧力計56の計測結果が高ければ流量調整器57
はガス供給路53の流量を小さくし、逆に設定値より低
ければ流量を大きくする。このようにして通気室52内
のHeガスの圧力を自動調整することにより、基板21
の裏面と静電チャック40の表面との間に滞留するHe
ガスの圧力を所望の値に維持することができる。Further, the ventilation chamber 52 has
A pressure gauge 56 for measuring the pressure of He gas in the chamber is installed,
Outside the processing vessel 11, there is provided a flow controller 57 for adjusting the MFC 54 provided in the gas supply path 53 based on the measurement result of the pressure gauge 56. Desirable pressure values in the ventilation chamber 52 are set in advance in the flow regulator 57, and if the measurement result of the pressure gauge 56 is higher than the set value, the flow regulator 57
Decreases the flow rate of the gas supply passage 53, and conversely increases the flow rate if it is lower than the set value. By automatically adjusting the pressure of the He gas in the ventilation chamber 52 in this manner, the substrate 21
Remaining between the back surface of the electrostatic chuck and the front surface of the electrostatic chuck 40
The gas pressure can be maintained at a desired value.
【0018】以上のサセプター22の孔51及び通気室
52と、ガス供給路53と、MFC54と、ガス供給源
55と、圧力計56と、流量調整器57と、静電チャッ
ク40の貫通孔46とから、基板21の裏面と静電チャ
ック40の表面との間に熱伝達媒体としてHeガスを供
給する熱伝達媒体供給手段50が構成される。また、こ
の熱伝達媒体供給手段50とサセプター22と静電チャ
ック40とから、基板保持装置が構成される。The hole 51 and the ventilation chamber 52 of the susceptor 22, the gas supply path 53, the MFC 54, the gas supply source 55, the pressure gauge 56, the flow regulator 57, and the through hole 46 of the electrostatic chuck 40 Thus, a heat transfer medium supply unit 50 that supplies He gas as a heat transfer medium between the back surface of the substrate 21 and the front surface of the electrostatic chuck 40 is configured. The heat transfer medium supply means 50, the susceptor 22, and the electrostatic chuck 40 constitute a substrate holding device.
【0019】図2は、図1に示した静電チャック40の
一構成例を示す図である。この図2において、(a)は
図1においてIIa−IIa′線方向から見た透視図、(b)
は図2(a)においてIIb−IIb′線方向から見た断面図
である。図2(b)に示すように、静電チャック40
は、セラミック、石英、絶縁性高分子などからなる2つ
の絶縁層41,42の間に、銅箔などからなる電極43
が挟まれた構造をしている。FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the electrostatic chuck 40 shown in FIG. In FIG. 2, (a) is a perspective view taken along the line IIa-IIa 'in FIG. 1, (b)
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line IIb-IIb ′ in FIG. As shown in FIG. 2B, the electrostatic chuck 40
Is an electrode 43 made of copper foil or the like between two insulating layers 41 and 42 made of ceramic, quartz, insulating polymer, or the like.
Is sandwiched between them.
【0020】電極43は、図2(a)に示すように、同
心に配置された3つのリング状電極43A,43B,4
3Cから構成されている。各リング状電極43A〜43
Cは等間隔に配置され、また各リング状電極43A〜4
3Cの外半径と内半径との差は外側に配置されるリング
状電極ほど大きい。したがって、電極43が配置された
面を図2(a)に点線で示す同心円により3つの領域に
分けると、各領域A1,A2,A3において単位面積あ
たりに電極43が占める面積は外側の領域ほど大きくな
る。中心部の領域A1において単位面積あたりに電極4
3(リング状電極43A)が占める面積は、周縁部の領
域A3において単位面積あたりに電極43(リング状電
極43C)が占める面積の50〜95%程度とすること
が望ましい。As shown in FIG. 2A, the electrode 43 has three ring-shaped electrodes 43A, 43B, 4 which are arranged concentrically.
3C. Each ring-shaped electrode 43A-43
C are arranged at equal intervals, and each of the ring-shaped electrodes 43A to 43A
The difference between the outer radius and the inner radius of 3C is larger for a ring-shaped electrode arranged on the outside. Therefore, when the surface on which the electrode 43 is arranged is divided into three regions by concentric circles indicated by dotted lines in FIG. 2A, the area occupied by the electrode 43 per unit area in each of the regions A1, A2, and A3 is larger in the outer region. growing. The electrode 4 per unit area in the central area A1
The area occupied by the electrode 3 (ring electrode 43A) per unit area in the peripheral region A3 is preferably about 50 to 95% of the area occupied by the electrode 43 (ring electrode 43C) per unit area.
【0021】電極43を構成する3つのリング状電極4
3A〜43Cはスイッチ44の一端に共通に接続され、
このスイッチ44の他端は直流電源45に接続されてい
る。この直流電源45の出力電圧は100〜1000V
程度とする。スイッチ44及び電源45は、処理容器1
1の外部に設けられている。処理容器11内にプラズマ
Pが生成されている状態で、スイッチ44をオンにして
静電チャック40の電極43に正の直流電圧を印加する
と、静電チャック40の基板側絶縁層41で分極が起こ
り、この絶縁層41の表面(基板21との接触面)に正
の電荷が発生する。この正の電荷により基板21の裏面
(静電チャック40との接触面)に負の電荷が誘起する
ので、静電チャック40の絶縁層41表面と基板21裏
面との間に静電力が発生する。この静電力により基板2
1は静電チャック40に吸引され、基板21−静電チャ
ック40間に滞留するHeガスの圧力と静電力とが釣り
合った状態で基板21が保持される。Three ring-shaped electrodes 4 constituting the electrode 43
3A to 43C are commonly connected to one end of the switch 44,
The other end of the switch 44 is connected to a DC power supply 45. The output voltage of this DC power supply 45 is 100 to 1000 V
Degree. The switch 44 and the power supply 45
1 outside. When the switch 44 is turned on and a positive DC voltage is applied to the electrode 43 of the electrostatic chuck 40 in a state where the plasma P is generated in the processing chamber 11, the polarization is generated in the substrate-side insulating layer 41 of the electrostatic chuck 40. As a result, a positive charge is generated on the surface of the insulating layer 41 (contact surface with the substrate 21). Since the positive charge induces a negative charge on the back surface of the substrate 21 (the contact surface with the electrostatic chuck 40), an electrostatic force is generated between the surface of the insulating layer 41 of the electrostatic chuck 40 and the back surface of the substrate 21. . This electrostatic force causes the substrate 2
1 is sucked by the electrostatic chuck 40, and the substrate 21 is held in a state where the pressure of the He gas staying between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40 and the electrostatic force are balanced.
【0022】ここで、静電チャック40の単位面積あた
りに電極43が占める面積は外側の領域ほど大きいの
で、静電力は相対的に基板21の中心部で小さく周縁部
で大きくなる。基板21の周縁部は中心部よりも大きな
静電力で吸引されるため、基板21は図3(a)に示す
ように上に凸に湾曲し、基板21の裏面と静電チャック
40の表面との間隔は基板21の周縁部で中心部よりも
小さくなる。Here, since the area occupied by the electrode 43 per unit area of the electrostatic chuck 40 is larger in the outer region, the electrostatic force is relatively small in the central portion of the substrate 21 and large in the peripheral portion. Since the peripheral portion of the substrate 21 is attracted by an electrostatic force larger than that of the central portion, the substrate 21 is curved convexly upward as shown in FIG. Is smaller at the periphery of the substrate 21 than at the center.
【0023】一方、基板21と静電チャック40との間
が所定の圧力の場合、Heの熱伝達率は図4に示すよう
に基板21と静電チャック40との間隔dに依存し、間
隔dがd1のときに最大となる。このd1はHe原子の
略平均自由行程程度となる。例えば、基板21と静電チ
ャック40との間において、温度が20℃、圧力が1t
orr(=133Pa)である場合には、d1はおよそ
50μm程度となる。間隔dがd1より大きいときに熱
伝達率が低下するのは、He原子が基板21から静電チ
ャック40に向かう途中で他のHe原子に衝突して反射
され、基板21から静電チャック40への熱の伝達が阻
害されるからである。逆に間隔dがd1より小さいとき
に熱伝達率が低下するのは、熱を伝達すべきHe原子の
個数が少なくなるからである。On the other hand, when the pressure between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40 is a predetermined pressure, the heat transfer coefficient of He depends on the distance d between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40 as shown in FIG. It becomes maximum when d is d1. This d1 is approximately equal to the mean free path of He atoms. For example, between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40, the temperature is 20 ° C. and the pressure is 1 t.
In the case of orr (= 133 Pa), d1 is about 50 μm. When the distance d is larger than d1, the heat transfer coefficient decreases because He atoms collide with other He atoms on the way from the substrate 21 to the electrostatic chuck 40 and are reflected therefrom. This is because the transfer of heat is inhibited. Conversely, the reason why the heat transfer coefficient decreases when the interval d is smaller than d1 is that the number of He atoms to transfer heat decreases.
【0024】基板21と静電チャック40との間の圧力
は均一であるので、図3(a)に示すように基板21の
周縁部における静電チャック40との間隔をd1とし、
基板21の中心部における静電チャック40との間隔を
d2(>d1)とすることにより、基板21の中心部に
おける熱伝達率を周縁部よりも小さくすることができ
る。その結果、基板21の中心部の温度は周縁部の温度
よりも高くなり、基板温度の分布は図3(b)に示すよ
うになる。エッチングレートは基板温度に比例する傾向
にあるので、基板21の中心部の温度を高くすることに
より、基板21の中心部におけるエッチングレートを増
大させることができる。したがって、バイアス電界の減
衰に基づくエッチングレートの低下量を見積もり、この
低下量が相殺されるような温度分布となるように静電チ
ャック40の電極面積を調整することにより、エッチン
グレートを基板21の全面で均一にすることができる。Since the pressure between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40 is uniform, the distance between the substrate 21 and the electrostatic chuck 40 at the periphery of the substrate 21 is d1, as shown in FIG.
By setting the distance from the electrostatic chuck 40 at the center of the substrate 21 to d2 (> d1), the heat transfer coefficient at the center of the substrate 21 can be made smaller than that at the periphery. As a result, the temperature of the central portion of the substrate 21 becomes higher than the temperature of the peripheral portion, and the distribution of the substrate temperature becomes as shown in FIG. Since the etching rate tends to be proportional to the substrate temperature, the etching rate at the central portion of the substrate 21 can be increased by increasing the temperature at the central portion of the substrate 21. Therefore, by estimating the amount of decrease in the etching rate based on the attenuation of the bias electric field, and adjusting the electrode area of the electrostatic chuck 40 so as to have a temperature distribution that offsets this amount of decrease, the etching rate of the substrate 21 is reduced. It can be uniform over the entire surface.
【0025】図2に示した静電チャック40は3つのリ
ング状電極43A〜43Cから構成されているが、リン
グ状電極の個数は2以上であればよい。また、単位面積
あたりに電極43の占める面積が周縁部で中心部より大
きければよいので、上記2以上のリング状電極がそれぞ
れ接続され1つの電極となっていてもよい。また、図5
に示す静電チャック140のように、複数の短冊状電極
143A,143B,143C,143D,143E,
143Fが平行に配置された電極配置であってよい。た
だし、単位面積あたりに電極の占める面積が周縁部で中
心部より大きくなるように、外側に配置される短冊状電
極ほど幅が広くなっている。各短冊状電極143A〜1
43Fがそれぞれ接続され1つの電極となっていてもよ
い。Although the electrostatic chuck 40 shown in FIG. 2 includes three ring-shaped electrodes 43A to 43C, the number of ring-shaped electrodes may be two or more. Further, since the area occupied by the electrode 43 per unit area may be larger at the peripheral portion than at the central portion, the two or more ring-shaped electrodes may be connected to each other to form one electrode. FIG.
, A plurality of strip-shaped electrodes 143A, 143B, 143C, 143D, 143E,
143F may be an electrode arrangement arranged in parallel. However, the width of the strip-shaped electrode arranged on the outside is wider so that the area occupied by the electrode per unit area is larger at the periphery than at the center. Each of the strip electrodes 143A-1
43F may be connected to each other to form one electrode.
【0026】また、図2,図5に示した静電チャック4
0,140は単極電極であるが、図6(a),(b)に
示す静電チャック240,340のように双極電極であ
ってもよい。双極の場合、プラス電極(+)243A,
243D,243E(又はプラス電極(+)343A)
とマイナス電極(−)243B,243C,243F
(又はマイナス電極(−)343B)との間で電気力線
が完結するので、プラズマPが生成されていない状態で
も基板21を強力に吸引保持できる。The electrostatic chuck 4 shown in FIGS.
Reference numerals 0 and 140 are monopolar electrodes, but they may be bipolar electrodes like electrostatic chucks 240 and 340 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). In the case of bipolar, a plus electrode (+) 243A,
243D, 243E (or plus electrode (+) 343A)
And minus electrodes (-) 243B, 243C, 243F
(Or the negative electrode (-) 343B), the lines of electric force are completed, so that the substrate 21 can be strongly sucked and held even when the plasma P is not generated.
【0027】(第2の実施の形態)図7は、本発明の第
2の実施の形態で用いられる静電チャックの透視図であ
る。この図において、図2と同一部分には同一符号が付
してある。静電チャック440は、図2に示した静電チ
ャック40と同様に、2つの絶縁層41,42の間に電
極443が挟まれた構造をしている。電極443が同心
に配置された3つのリング状電極443A,443B,
443Cから構成され、各リング状電極443A〜44
3Cが等間隔に配置されていることも、図2に示した静
電チャック40と同様である。(Second Embodiment) FIG. 7 is a perspective view of an electrostatic chuck used in a second embodiment of the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. The electrostatic chuck 440 has a structure in which an electrode 443 is sandwiched between two insulating layers 41 and 42, similarly to the electrostatic chuck 40 shown in FIG. Three ring-shaped electrodes 443A, 443B in which the electrodes 443 are arranged concentrically,
443C, each ring-shaped electrode 443A-443
3C are arranged at equal intervals, similarly to the electrostatic chuck 40 shown in FIG.
【0028】ただし、各リング状電極443A〜443
Cの外半径と内半径との差は、外側に配置されるものほ
ど小さくなっている。したがって、電極443が配置さ
れた面を図7に点線で示す同心円により3つの領域に分
けると、各領域A11,A12,A13において単位面
積あたりに電極443が占める面積は、外側の領域ほど
小さくなる。中心部の領域A11において単位面積あた
りに電極443(リング状電極443A)が占める面積
は、周縁部の領域A13において単位面積あたりに電極
443(リング状電極443C)が占める面積の105
〜200%程度とすることが望ましい。However, each of the ring-shaped electrodes 443A to 443
The difference between the outer radius and the inner radius of C becomes smaller as it is disposed on the outer side. Therefore, when the surface on which the electrode 443 is arranged is divided into three regions by concentric circles indicated by dotted lines in FIG. 7, the area occupied by the electrode 443 per unit area in each of the regions A11, A12, and A13 becomes smaller as the region becomes more outward. . The area occupied by the electrode 443 (ring-shaped electrode 443A) per unit area in the central area A11 is 105 times the area occupied by the electrode 443 (ring-shaped electrode 443C) per unit area in the peripheral area A13.
It is desirable to set it to about 200%.
【0029】静電チャック440の単位面積あたりに電
極443が占める面積は外側の領域ほど小さいので、静
電力は相対的に基板21の中心部で大きく周縁部で小さ
くなる。基板21−静電チャック540間に滞留するH
eガスの圧力と静電力とが釣り合った状態で基板21が
保持されるので、基板21は図7(a)に示すように下
に凸に湾曲し、基板21の裏面と静電チャック440の
表面との間隔dは基板21の中心部で周縁部よりも小さ
くなる。Since the area occupied by the electrode 443 per unit area of the electrostatic chuck 440 is smaller in the outer region, the electrostatic force is relatively large in the center portion of the substrate 21 and small in the peripheral portion. H staying between the substrate 21 and the electrostatic chuck 540
Since the substrate 21 is held in a state in which the pressure of the e-gas and the electrostatic force are balanced, the substrate 21 is curved convexly downward as shown in FIG. The distance d from the surface is smaller at the center of the substrate 21 than at the periphery.
【0030】図4に示したように、基板21の裏面と静
電チャック440の表面との間隔dがd1より小さくて
もHeの熱伝達率は小さくなる。したがって、図8
(a)に示すように基板21の周縁部における静電チャ
ック440との間隔をd1とし、基板21の中心部にお
ける静電チャック440との間隔をd3(<d1)とす
ることにより、基板21の中心部における熱伝達率を周
縁部よりも小さくすることができる。その結果、基板温
度の分布は図8(b)に示すようになる。したがって、
静電チャック440の単位面積あたりに電極443が占
める面積を調整して、バイアス電界の減衰に基づくエッ
チングレートの低下量が相殺されるような温度分布を実
現することにより、エッチングレートを基板21の全面
で均一にすることができる。As shown in FIG. 4, even when the distance d between the back surface of the substrate 21 and the front surface of the electrostatic chuck 440 is smaller than d1, the heat transfer coefficient of He becomes small. Therefore, FIG.
As shown in (a), the distance between the periphery of the substrate 21 and the electrostatic chuck 440 is d1, and the distance between the center of the substrate 21 and the electrostatic chuck 440 is d3 (<d1). Can have a smaller heat transfer coefficient at the center than at the periphery. As a result, the distribution of the substrate temperature is as shown in FIG. Therefore,
By adjusting the area occupied by the electrode 443 per unit area of the electrostatic chuck 440 and realizing a temperature distribution such that the decrease in the etching rate due to the attenuation of the bias electric field is offset, the etching rate of the substrate 21 is reduced. It can be uniform over the entire surface.
【0031】(第3の実施の形態)図9は、本発明の第
3の実施の形態の要部構成を示す断面図である。この形
態では、図14に示した静電チャック1040の外周に
リング状の支持部材47が配置されている。支持部材4
7の内半径は基板21の半径より小さく、この支持部材
47の上面に基板21が配置されることになる。支持部
材47はセラミック又は石英などの絶縁体で形成され、
その高さは静電チャック1040よりd1だけ高くなっ
ている。(Third Embodiment) FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main part of a third embodiment of the present invention. In this embodiment, a ring-shaped support member 47 is arranged on the outer periphery of the electrostatic chuck 1040 shown in FIG. Support member 4
The inner radius of 7 is smaller than the radius of substrate 21, and substrate 21 is disposed on the upper surface of support member 47. The support member 47 is formed of an insulator such as ceramic or quartz,
Its height is higher than the electrostatic chuck 1040 by d1.
【0032】静電チャック1040では、上述したよう
に基板21の全面に均一な静電力が発生する。この均一
な静電力で基板21を吸引することにより、基板21は
下に凸に湾曲する。基板21の周縁部において静電チャ
ック1040との間隔は、支持部材47と静電チャック
1040の高さの差d1に固定されるので、静電チャッ
ク1040による静電力の大きさを調整して、基板21
の中心部における静電チャック1040との間隔をd3
(<d1)とすることにより、第2の実施の形態と同様
の状態となる。よって、第2の実施の形態と同様に、エ
ッチングレートを基板21の全面で均一にすることがで
きる。In the electrostatic chuck 1040, a uniform electrostatic force is generated on the entire surface of the substrate 21 as described above. By sucking the substrate 21 with this uniform electrostatic force, the substrate 21 is curved convexly downward. Since the distance between the electrostatic chuck 1040 and the peripheral portion of the substrate 21 is fixed to the height difference d1 between the support member 47 and the electrostatic chuck 1040, the magnitude of the electrostatic force by the electrostatic chuck 1040 is adjusted. Substrate 21
The distance from the electrostatic chuck 1040 at the center of
By setting (<d1), a state similar to the second embodiment is obtained. Therefore, the etching rate can be made uniform over the entire surface of the substrate 21 as in the second embodiment.
【0033】(第4の実施の形態)図10は、本発明の
第4の実施の形態の要部構成を示す断面図である。ま
た、図11は、図10におけるサセプターの平面図であ
る。この形態は、基板21の裏面と静電チャック540
の表面との間にHeガスを供給する熱伝達媒体供給手段
を2系統有している。(Fourth Embodiment) FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main part of a fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the susceptor in FIG. In this embodiment, the back surface of the substrate 21 and the electrostatic chuck 540
There are two systems of heat transfer medium supply means for supplying He gas to the surface of the heat transfer medium.
【0034】図10に示すように、一方の熱伝達媒体供
給手段150Aは、サセプター122の孔151A及び
通気室152Aと、ガス供給路153Aと、MFC15
4Aと、ガス供給源155と、圧力計156Aと、流量
調整器157Aと、静電チャック540の貫通孔546
Aとから構成される。通気室152A内の圧力は、流量
調整器157Aにより圧力PAに自動調整される。この
通気室152Aに連通された複数の孔151Aは、図1
1に示すようにサセプター122の載置面の中心に近い
領域にリング状に開口している。サセプター122の孔
151Aの開口位置に対応して静電チャック540の貫
通孔546Aが形成されているので、基板21と静電チ
ャック540との間の中心部には圧力PAでHeガスが
供給される。As shown in FIG. 10, one heat transfer medium supply means 150A includes a hole 151A and a ventilation chamber 152A of the susceptor 122, a gas supply path 153A,
4A, a gas supply source 155, a pressure gauge 156A, a flow controller 157A, and a through hole 546 of the electrostatic chuck 540.
A. The pressure in the ventilation chamber 152A is automatically adjusted to the pressure PA by the flow regulator 157A. The plurality of holes 151A communicated with the ventilation chamber 152A are shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the susceptor 122 has a ring-shaped opening in a region near the center of the mounting surface. Since the through hole 546A of the electrostatic chuck 540 is formed corresponding to the opening position of the hole 151A of the susceptor 122, He gas is supplied to the center between the substrate 21 and the electrostatic chuck 540 with the pressure PA. You.
【0035】他方の熱伝達媒体供給手段150Bは、サ
セプター122の孔151B及び通気室152Bと、ガ
ス供給路153Bと、MFC154Bと、ガス供給源1
55と、圧力計156Bと、流量調整器157Bと、静
電チャック540の貫通孔546Bとから構成される。
通気室152B内の圧力は、流量調整器157Bにより
圧力PBに自動調整される。この通気室152Bに連通
された複数の孔151Bは、図11に示すように孔15
1Aよりも外側の領域にリング状に開口している。サセ
プター122の孔151Bの開口位置に対応して静電チ
ャック540の貫通孔546Bが形成されているので、
基板21と静電チャック540との間の周縁部には圧力
PBでHeガスが供給される。一方、静電チャック54
0は、基板21の全面に均一な静電力を発生させるもの
であり、基板21の裏面と静電チャック540との間隔
はほぼ均一である。したがって、貫通孔546A,54
6Bから供給されたHeガスは、基板21と静電チャッ
ク540との間で半径方向に圧力勾配を有することにな
る。The other heat transfer medium supply means 150B includes a hole 151B and a ventilation chamber 152B of the susceptor 122, a gas supply path 153B, an MFC 154B, and a gas supply source 1B.
55, a pressure gauge 156B, a flow controller 157B, and a through hole 546B of the electrostatic chuck 540.
The pressure in the ventilation chamber 152B is automatically adjusted to the pressure PB by the flow regulator 157B. As shown in FIG. 11, the plurality of holes 151B communicated with the ventilation chamber 152B
It opens in a ring shape in a region outside 1A. Since the through hole 546B of the electrostatic chuck 540 is formed corresponding to the opening position of the hole 151B of the susceptor 122,
He gas is supplied at a pressure PB to a peripheral portion between the substrate 21 and the electrostatic chuck 540. On the other hand, the electrostatic chuck 54
0 is to generate a uniform electrostatic force on the entire surface of the substrate 21, and the distance between the back surface of the substrate 21 and the electrostatic chuck 540 is substantially uniform. Therefore, through holes 546A, 54
The He gas supplied from 6B has a pressure gradient in the radial direction between the substrate 21 and the electrostatic chuck 540.
【0036】基板21と静電チャック540とが所定の
間隔の場合、Heの熱伝達率は図12に示すように基板
21と静電チャック540との間の圧力Pに依存し、圧
力PがP1のときに最大となる。この圧力P1の下で
は、基板21の裏面と静電チャック540の表面との間
隔dがHe原子の略平均自由行程程度となる。圧力Pが
P1より大きいときに熱伝達率が低下するのは、He原
子の個数が多くなり、基板21から静電チャック540
に向かう途中で他のHe原子に衝突して反射され、基板
21から静電チャック540への熱の伝達が阻害される
からである。逆に圧力PがP1より小さいときに熱伝達
率が低下するのは、熱を伝達すべきHe原子の個数が少
なくなるからである。When the substrate 21 and the electrostatic chuck 540 are at a predetermined interval, the heat transfer coefficient of He depends on the pressure P between the substrate 21 and the electrostatic chuck 540 as shown in FIG. It becomes maximum at P1. Under this pressure P1, the distance d between the back surface of the substrate 21 and the front surface of the electrostatic chuck 540 is about the mean free path of He atoms. When the pressure P is higher than P1, the heat transfer coefficient decreases because the number of He atoms increases, and
This is because it collides with other He atoms and is reflected on the way to, and the transfer of heat from the substrate 21 to the electrostatic chuck 540 is hindered. Conversely, the reason why the heat transfer coefficient decreases when the pressure P is smaller than P1 is that the number of He atoms to transfer heat decreases.
【0037】したがって、基板21と静電チャック54
0との間の周縁部の圧力PBをP1とし、中心部の圧力
PAをP2(>P1)又はP3(<P1)とすることに
より、基板21の中心部における熱伝達率を周縁部より
も小さくすることができる。その結果、基板21の中心
部の温度は周縁部の温度よりも高くなる。したがって、
バイアス電界の減衰に基づくエッチングレートの低下量
を見積もり、この低下量が相殺されるような温度分布と
なるように流量調整器157A,157Bの設定値を調
整することにより、第1〜第3の実施の形態と同様に、
エッチングレートを基板21の全面で均一にすることが
できる。なお、それぞれ独立な3系統以上の熱伝達媒体
供給手段を有していてもよい。Therefore, the substrate 21 and the electrostatic chuck 54
By setting the peripheral pressure PB between 0 and P1 as P1 and the central pressure PA as P2 (> P1) or P3 (<P1), the heat transfer coefficient at the center of the substrate 21 is higher than that at the periphery. Can be smaller. As a result, the temperature of the central part of the substrate 21 becomes higher than the temperature of the peripheral part. Therefore,
By estimating the amount of decrease in the etching rate based on the attenuation of the bias electric field and adjusting the set values of the flow controllers 157A and 157B so as to obtain a temperature distribution that offsets this amount of decrease, the first to third values are obtained. As in the embodiment,
The etching rate can be made uniform over the entire surface of the substrate 21. Note that three or more independent heat transfer medium supply units may be provided.
【0038】以上では、エッチングを行う場合を例にし
て説明したが、本発明はアッシングやバイアスCVDな
どのプラズマ処理を行う場合にも適用できる。また、本
発明はICP装置だけでなく、サセプター上の基板と処
理容器の側壁との間にバイアスの電界が形成される装置
を用いたプラズマ処理に有効である。In the above, the case where etching is performed has been described as an example. However, the present invention can also be applied to the case where plasma processing such as ashing or bias CVD is performed. Further, the present invention is effective for plasma processing using not only an ICP apparatus but also an apparatus in which a bias electric field is formed between a substrate on a susceptor and a side wall of a processing container.
【0039】[0039]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、基板
の中心部の温度を周縁部の温度よりも高くして、基板に
対し処理を行う。これにより、基板の中心部における処
理速度が増大するので、バイアスの電界の減衰による処
理速度の低下が相殺され、基板に対する処理の均一化が
向上する。また、本発明では、基板と静電チャックとの
間隔を基板の中心部と周縁部とで異なるようにする。こ
れにより、基板の中心部における熱伝達率を基板の周縁
部よりも小さくし、基板の中心部の温度を周縁部の温度
よりも高くすることができる。よって、基板に対する処
理の均一化を向上させることができる。As described above, in the present invention, the processing is performed on the substrate by setting the temperature of the central portion of the substrate higher than the temperature of the peripheral portion. As a result, the processing speed at the center of the substrate increases, so that the reduction in the processing speed due to the attenuation of the electric field of the bias is offset, and the uniformity of the processing on the substrate is improved. Further, in the present invention, the distance between the substrate and the electrostatic chuck is different between the central portion and the peripheral portion of the substrate. Thus, the heat transfer coefficient at the center of the substrate can be made smaller than that at the periphery of the substrate, and the temperature at the center of the substrate can be made higher than the temperature at the periphery. Therefore, uniform processing of the substrate can be improved.
【0040】また、本発明では、静電チャックの単位面
積あたりに電極が占める面積を、静電チャックの中心部
と周縁部とで異なるようにする。このようにして基板の
中心部と周縁部とを異なる大きさの静電力で吸引するこ
とにより、基板と静電チャックとの間隔を基板の中心部
と周縁部とで異なるようにすることができる。よって、
基板に対する処理の均一化を向上させることができる。
また、本発明では、基板と静電チャックとの間に基板の
中心部と周縁部とで互いに異なる圧力で熱伝達媒体を供
給する。これにより、基板の中心部における熱伝達率を
基板の周縁部よりも小さくし、基板の中心部の温度を周
縁部の温度よりも高くすることができる。よって、基板
に対する処理の均一化を向上させることができる。Further, in the present invention, the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck is made different between the central portion and the peripheral portion of the electrostatic chuck. In this way, by sucking the central portion and the peripheral portion of the substrate with different electrostatic forces, the distance between the substrate and the electrostatic chuck can be made different between the central portion and the peripheral portion of the substrate. . Therefore,
It is possible to improve uniform processing of the substrate.
Further, in the present invention, the heat transfer medium is supplied between the substrate and the electrostatic chuck at different pressures at the central portion and the peripheral portion of the substrate. Thus, the heat transfer coefficient at the center of the substrate can be made smaller than that at the periphery of the substrate, and the temperature at the center of the substrate can be made higher than the temperature at the periphery. Therefore, uniform processing of the substrate can be improved.
【図1】 本発明の第1の実施の形態の要部構成を示す
断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a main part of a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1に示した静電チャックの一構成例を示す
図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an electrostatic chuck illustrated in FIG. 1;
【図3】 基板と静電チャックとの間隔を示す概念図
(a)と、基板温度の半径方向分布を示す概念図(b)
である。FIG. 3A is a conceptual diagram showing a distance between a substrate and an electrostatic chuck, and FIG. 3B is a conceptual diagram showing a radial distribution of a substrate temperature.
It is.
【図4】 基板の裏面と静電チャックの表面との間隔
と、熱伝達率との相関関係を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a correlation between a distance between a back surface of a substrate and a front surface of an electrostatic chuck and a heat transfer coefficient.
【図5】 図1に示した静電チャックの他の構成例を示
す透視図である。FIG. 5 is a perspective view showing another configuration example of the electrostatic chuck shown in FIG. 1;
【図6】 図1に示した静電チャックの他の構成例を示
す透視図である。FIG. 6 is a perspective view showing another configuration example of the electrostatic chuck shown in FIG. 1;
【図7】 本発明の第2の実施の形態で用いられる静電
チャックの透視図である。FIG. 7 is a perspective view of an electrostatic chuck used in a second embodiment of the present invention.
【図8】 基板と静電チャックとの間隔を示す概念図
(a)と、基板温度の半径方向分布を示す概念図(b)
である。FIG. 8A is a conceptual diagram showing a distance between a substrate and an electrostatic chuck, and FIG. 8B is a conceptual diagram showing a radial distribution of a substrate temperature.
It is.
【図9】 本発明の第3の実施の形態の要部構成を示す
断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a main part configuration according to a third embodiment of the present invention.
【図10】 本発明の第4の実施の形態の要部構成を示
す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a main part configuration according to a fourth embodiment of the present invention.
【図11】 図10におけるサセプターの平面図であ
る。FIG. 11 is a plan view of the susceptor in FIG. 10;
【図12】 基板の裏面と静電チャックとの間の圧力
と、熱伝達率との相関関係を示す概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram showing a correlation between a pressure between a back surface of a substrate and an electrostatic chuck and a heat transfer coefficient.
【図13】 従来のICP装置により構成されたエッチ
ング装置の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of an etching apparatus constituted by a conventional ICP apparatus.
【図14】 従来の静電チャックの一構成例を示す断面
図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of a conventional electrostatic chuck.
21…基板、22,122…サセプター、40,14
0,240,340,440,540…静電チャック、
41,42…絶縁層、43…電極、43A〜43C,4
43A〜443C…リング状電極、44…スイッチ、4
5…直流電源、46,546A,546B…貫通孔、4
7…支持部材、50,150A,150B…熱伝達媒体
供給手段、51,151A,151B…孔、52,15
2A,152B…通気室、53,153A,153B…
ガス供給路、54,154A,154B…マスフローコ
ントローラー、55,155…ガス供給源、56,15
6A,156B…圧力計、57,157A,157B…
流量調整器、143A〜143F…短冊状電極、243
A,243D,243E,343A…プラス電極、24
3B,243C,243F,343B…マイナス電極。21: substrate, 22, 122: susceptor, 40, 14
0, 240, 340, 440, 540 ... Electrostatic chuck,
41, 42 ... insulating layer, 43 ... electrodes, 43A to 43C, 4
43A to 443C: ring-shaped electrode, 44: switch, 4
5 DC power supply, 46, 546A, 546B ... through-hole, 4
7 ... support member, 50, 150A, 150B ... heat transfer medium supply means, 51, 151A, 151B ... holes, 52, 15
2A, 152B ... vent room, 53, 153A, 153B ...
Gas supply path, 54, 154A, 154B: mass flow controller, 55, 155: gas supply source, 56, 15
6A, 156B ... pressure gauge, 57, 157A, 157B ...
Flow rate controllers, 143A to 143F ... Strip-shaped electrodes, 243
A, 243D, 243E, 343A ... plus electrode, 24
3B, 243C, 243F, 343B ... Negative electrode.
Claims (8)
理容器内に収容されたサセプターの載置面に載置された
基板と前記処理容器の側壁との間にバイアスの電界を形
成することにより前記プラズマを制御し前記基板に対し
て処理を行うプラズマ処理方法において、 前記基板の中心部の温度を周縁部の温度よりも高くして
処理を行うことを特徴とするプラズマ処理方法。1. A plasma is generated in a processing container, and a bias electric field is formed between a substrate mounted on a mounting surface of a susceptor housed in the processing container and a side wall of the processing container. A plasma processing method for controlling the plasma by performing a process on the substrate, wherein the temperature of the central portion of the substrate is higher than the temperature of a peripheral portion of the substrate.
て、 前記サセプターの載置面に配置された静電チャックで前
記基板を吸引保持し、前記基板と前記静電チャックとの
間に熱伝達媒体を供給することを特徴とするプラズマ処
理方法。2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the substrate is suction-held by an electrostatic chuck disposed on a mounting surface of the susceptor, and a heat transfer medium is provided between the substrate and the electrostatic chuck. And a plasma processing method.
て、 前記基板と前記静電チャックとの間隔を前記基板の中心
部と周縁部とで異なるように前記基板を吸引保持するこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。3. The plasma processing method according to claim 2, wherein the substrate is suction-held so that a distance between the substrate and the electrostatic chuck is different between a central portion and a peripheral portion of the substrate. Plasma treatment method.
て、 前記基板の周縁部における前記基板と前記静電チャック
との間隔を前記熱伝達媒体の略平均自由行程とすること
を特徴とするプラズマ処理装置。4. The plasma processing method according to claim 3, wherein a distance between the substrate and the electrostatic chuck at a peripheral portion of the substrate is substantially equal to a mean free path of the heat transfer medium. apparatus.
において、 前記静電チャックの単位面積あたりに電極が占める面積
を前記静電チャックの中心部と周縁部とで異なるように
し、前記基板の中心部と周縁部とを異なる大きさの静電
力で吸引することを特徴とするプラズマ処理方法。5. The plasma processing method according to claim 3, wherein an area occupied by an electrode per unit area of the electrostatic chuck is different between a central portion and a peripheral portion of the electrostatic chuck, and A plasma processing method, wherein a central portion and a peripheral portion are suctioned by electrostatic forces having different magnitudes.
て、 前記基板と前記静電チャックとの間に前記基板の中心部
と周縁部とで互いに異なる圧力で前記熱伝達媒体を供給
することを特徴とするプラズマ処理方法。6. The plasma processing method according to claim 2, wherein the heat transfer medium is supplied between the substrate and the electrostatic chuck at different pressures at a central portion and a peripheral portion of the substrate. Plasma processing method.
ャックと、 前記基板と前記静電チャックとの間に熱伝達媒体を供給
する熱伝達媒体供給手段とを備え、 前記静電チャックは、膜状の電極と、この電極を覆う絶
縁層とを有し、 前記静電チャックの単位面積あたりに前記電極が占める
面積は、前記静電チャックの中心部と周縁部とで異なっ
ていることを特徴とする基板保持装置。7. An electrostatic chuck that attracts and holds a substrate by electrostatic force, and a heat transfer medium supply unit that supplies a heat transfer medium between the substrate and the electrostatic chuck. It has a film-like electrode and an insulating layer covering the electrode, and the area occupied by the electrode per unit area of the electrostatic chuck is different between a central portion and a peripheral portion of the electrostatic chuck. Characteristic substrate holding device.
ャックと、 前記基板と前記静電チャックとの間で前記基板の中心部
と周縁部とでそれぞれ異なる圧力で前記熱伝達媒体を供
給する少なくとも2つの熱伝達媒体供給手段とを有する
ことを特徴とする基板保持装置。8. An electrostatic chuck for sucking and holding a substrate by electrostatic force, and supplying the heat transfer medium between the substrate and the electrostatic chuck at different pressures at a central portion and a peripheral portion of the substrate. A substrate holding device comprising at least two heat transfer medium supply means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001135877A JP2002329777A (en) | 2001-05-07 | 2001-05-07 | Method of plasma processing and substrate retainer |
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Publication Number | Publication Date |
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- 2001-05-07 JP JP2001135877A patent/JP2002329777A/en active Pending
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