JP3736103B2 - Plasma processing apparatus and processing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置(LCD)などの製造に用いられるドライエッチング装置、スパッタ装置、CVD装置等のプラズマ処理装置およびその処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、シリコン基板等の被処理基板をプラズマ処理する際、基板を冷却したり、または加熱する手段を用いて処理温度を安定化するプラズマ処理装置が利用されるようになってきた。
【0003】
以下、従来のプラズマ処理装置について説明する。
図2は従来のプラズマ処理装置の断面を示すものである。図2において、21は処理槽、22は真空排気ポンプ、23は反応ガス吹き出し口を有する上部電極であり、上部電極23はアース24で接地されている。25はシリコン基板やガラス基板等の被処理基板、26は凸面形状の下部電極であり、下部電極26の表面は絶縁膜27で覆われている。下部電極26は絶縁板28上に置かれ、高周波電源29に接続されている。
【0004】
下部電極26の中心部に伝熱ガス供給口30が設けられ、下部電極26の内部には冷却水の配管31があり、冷却水が循環している。下部電極26の周囲にはクランプリング32が設けられている。
【0005】
以上のように構成されたプラズマ処理装置について、以下その動作を説明する。
【0006】
まず、被処理基板25を下部電極26の上に載せ、クランプリング32にて被処理基板25と下部電極26を密着させる。次に、真空ポンプ22で処理槽21内を排気してから反応ガスを処理槽21内に導入し、伝熱ガス供給口30よりヘリウムガスを供給し、被処理基板25と下部電極26の間に充満する。次に、高周波電源29により高周波電力を印加することにより下部電極26と上部電極23の間にプラズマを発生させる。このとき、プラズマの発生によって雰囲気が高温になるために、被処理基板25が加熱される。しかし、下部電極26は配管31内の冷却水にて一定に温度制御されており、熱伝導性の優れているヘリウムガスにより被処理基板25の熱を下部電極26に伝えることによって、被処理基板25の温度を一定に保つ。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来の構成では、絶縁膜27の絶縁によって、下部電極26に対して絶縁されフローティングとなっている被処理基板25は、プラズマの発生によって電荷が蓄積され、−300〜−400Vの電位となる。このとき、伝熱ガス供給口30内には一定圧力のヘリウムガスで満たされた空間が存在するので、負電位に帯電された被処理基板25と高周波電源29の高周波電力が印加された下部電極26との間で異常放電が発生し、被処理基板25に損傷を与えるという欠点を有していた。
【0008】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、被処理基板と電極間の異常放電を防止するプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のプラズマ処理装置およびその処理方法は、処理槽の内部に設けられ表面を絶縁膜で覆われた第1の電極と、前記処理槽の内部に設けられた第2の電極と、被処理基板の中心部を反らせた状態で前記被処理基板の端部を前記第 1 の電極上に固定する基板クランプ手段と、前記第1の電極の中心部に設けられると共に、前記被処理基板の反りによって構成された前記第1の電極と前記被処理基板との間の空間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給口とを有し、前記第1の電極または前記第2の電極の何れかに高周波電力を供給してプラズマを発生する。更に、前記伝熱ガス供給口に埋め込まれた多孔質絶縁物を介して前記空間に伝熱ガスを供給する構成を有している。
【0010】
この構成によって、伝熱ガス供給口の電気絶縁が図れ、下部電極と被処理基板との間の異常放電を防止することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【0012】
図1は本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の断面を示す図である。図1において、1は処理槽、2は真空排気ポンプ、3は反応ガス吹き出し口を有する上部電極であり、上部電極3はアース4で接地されている。5は被処理基板としてのシリコン基板、6は凸面形状の下部電極であり、下部電極6の表面は絶縁膜7で覆われている。下部電極6は絶縁板8上に置かれ、高周波電源9に電気的に接続されている。下部電極6の中心部には伝熱ガス供給口10が設けられており、伝熱ガス供給口10内はセラミックスなどの通気性のある多孔質絶縁物11を埋め込んである。下部電極6の内部には冷却水の配管12があり、冷却水が循環している。下部電極6の周囲にはクランプリング13が設けられ、クランプリング13はシリコン基板5を反らせた状態で下部電極6上に固定する。
【0013】
以上のように構成されたプラズマ処理装置について、その動作を説明する。
まず、シリコン基板5と下部電極6との間に空間が生じるように、クランプリング13によってシリコン基板5を反らせて下部電極6上に固定させる。次に、真空ポンプ2で処理槽1内を排気してから、上部電極3の反応ガス吹き出し口から反応ガスを処理槽1内に導入する。また、伝熱ガス供給口10の多孔質絶縁物11を通してヘリウムガス(伝熱ガス)を供給し、シリコン基板5と下部電極6の間にヘリウムガスを充満させる。次に、高周波電源9の高周波電力を下部電極6に印加し、下部電極6と上部電極3の間にプラズマを発生させる。このとき、プラズマの発生によってシリコン基板5が加熱されるが、シリコン基板5の熱は熱伝導性の優れているヘリウムガスによって下部電極に伝達される。更に、その下部電極6は、配管12内を還流する冷却水で一定に温度制御される。従って、プラズマ発生によって周囲温度が上昇しても、シリコン基板5は温度を一定に保つことができる。
【0014】
この構成によれば、シリコン基板5と下部電極6との間の電気的絶縁は、下部電極6の表面に被覆された絶縁膜7と、伝熱ガス供給口10内に埋め込まれた多孔質絶縁物11とによってなされ、シリコン基板5の裏面と下部電極6間での異常放電の発生を防止できる。
【0015】
【発明の効果】
以上のように本発明のプラズマ処理装置およびその処理方法は、下部電極の伝熱ガス供給口内に埋め込まれた多孔質絶縁物を介して伝熱ガスを供給するから、下部電極と被処理基板との絶縁が良好になり、被処理基板裏面と下部電極の間での異常放電を防止すると共に、被処理基板の温度を一定に保って、プラズマ処理を安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるプラズマ処理装置の断面構造図
【図2】従来のプラズマ処理装置の縦断面図
【符号の説明】
1 処理槽
2 真空排気ポンプ
3 上部電極
4 アース
5 シリコン基板
6 下部電極
7 絶縁膜
8 絶縁板
9 高周波電源
10 伝熱ガス供給口
11 多孔質絶縁物
12 冷却水の配管
13 クランプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus such as a dry etching apparatus, a sputtering apparatus, and a CVD apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display (LCD), and the like, and a processing method thereof .
[0002]
[Prior art]
In recent years, when plasma processing is performed on a substrate to be processed such as a silicon substrate, a plasma processing apparatus that uses a means for cooling or heating the substrate to stabilize the processing temperature has been used.
[0003]
Hereinafter, a conventional plasma processing apparatus will be described.
FIG. 2 shows a cross section of a conventional plasma processing apparatus. In FIG. 2, 21 is a processing tank, 22 is an evacuation pump, 23 is an upper electrode having a reactive gas outlet, and the
[0004]
A heat transfer
[0005]
The operation of the plasma processing apparatus configured as described above will be described below.
[0006]
First, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional configuration, the substrate to be processed 25 that is insulative and floating with respect to the
[0008]
The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus that prevents abnormal discharge between a substrate to be processed and an electrode.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, a plasma processing apparatus and a processing method thereof according to the present invention include a first electrode provided in a processing tank and having a surface covered with an insulating film, and a first electrode provided in the processing tank. and second electrode, that is provided in the center of the substrate clamping means for securing an end of the substrate to be processed on the first electrode in a state where the arched central portion of the substrate, the first electrode And a heat transfer gas supply port for supplying a heat transfer gas to a space between the first electrode configured by warpage of the substrate to be processed and the substrate to be processed, and the first electrode or Plasma is generated by supplying high-frequency power to any of the second electrodes . Further, the heat transfer gas is supplied to the space through a porous insulator embedded in the heat transfer gas supply port.
[0010]
With this configuration, the heat transfer gas supply port can be electrically insulated, and abnormal discharge between the lower electrode and the substrate to be processed can be prevented.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a view showing a cross section of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a treatment tank, 2 is an evacuation pump, 3 is an upper electrode having a reactive gas outlet, and the upper electrode 3 is grounded by a
[0013]
The operation of the plasma processing apparatus configured as described above will be described.
First, the
[0014]
According to this configuration, electrical insulation between the
[0015]
【The invention's effect】
As described above, the plasma processing apparatus and the processing method according to the present invention supply the heat transfer gas through the porous insulator embedded in the heat transfer gas supply port of the lower electrode. Insulation of the substrate is improved, abnormal discharge between the back surface of the substrate to be processed and the lower electrode can be prevented, and the temperature of the substrate to be processed can be kept constant, and plasma processing can be performed stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a conventional plasma processing apparatus.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
前記伝熱ガス供給口に埋め込まれた多孔質絶縁物を介して前記空間に伝熱ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理装置。A first electrode provided inside the processing tank and having a surface covered with an insulating film, a second electrode provided inside the processing tank, and the substrate to be processed in a state where the central portion of the substrate to be processed is warped. wherein a substrate clamping means for securing an end of the substrate on the first electrode, provided in the center portion of the first electrode Rutotomoni, the said first electrode constituted by the flexure of the substrate to be processed A heat transfer gas supply port for supplying a heat transfer gas to a space between the substrate to be processed and generating high-frequency power to either the first electrode or the second electrode to generate plasma a plasma processing apparatus,
A plasma processing apparatus, wherein a heat transfer gas is supplied to the space through a porous insulator embedded in the heat transfer gas supply port.
前記伝熱ガス供給口に埋め込まれた多孔質絶縁物を介して前記空間に伝熱ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法。A plasma processing method, wherein a heat transfer gas is supplied to the space through a porous insulator embedded in the heat transfer gas supply port.
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