JP2016174060A - Plasma processing device - Google Patents
Plasma processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016174060A JP2016174060A JP2015052813A JP2015052813A JP2016174060A JP 2016174060 A JP2016174060 A JP 2016174060A JP 2015052813 A JP2015052813 A JP 2015052813A JP 2015052813 A JP2015052813 A JP 2015052813A JP 2016174060 A JP2016174060 A JP 2016174060A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow path
- sample
- medium flow
- processing apparatus
- plasma processing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
【課題】処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】真空容器の内部に配置され内側が減圧される処理室と、この処理室内に配置されその上面に処理対象の試料が載せられて保持される試料台と、試料台の内部に配置され内側をその温度が所定の値に調節された熱交換媒体が通流する媒体流路とを備え、前記処理室内にプラズマを形成して前記試料を処理するプラズマ処理装置であって、前記媒体流路は、試料台の内部でその径方向について多重に配置された複数の円弧形状部分及びこれらの間を湾曲して接続する折り返し部と、この折り返し部内に配置され当該媒体流路を水平方向について前記湾曲の内側及び外側に分ける柱状の部材を供えた。【選択図】図2PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus having improved processing yield. SOLUTION: A processing chamber arranged inside a vacuum vessel and depressurized inside, a sample table arranged in the processing chamber and a sample to be processed is placed and held on an upper surface thereof, and an arrangement inside the sample table. A plasma processing apparatus that is provided with a medium flow path through which a heat exchange medium whose temperature is adjusted to a predetermined value flows, and that forms plasma in the processing chamber to process the sample. The flow path is a plurality of arc-shaped portions arranged multiple times in the radial direction inside the sample table, a folded portion that is curved and connected between these portions, and a folded portion that is arranged in the folded portion to provide the medium flow path in the horizontal direction. A columnar member was provided for dividing the inside and outside of the curve. [Selection diagram] Fig. 2
Description
本発明は、真空容器内部に配置された処理室内に形成したプラズマを用いて当該処理室内に配置された試料台上面に載せられ保持された半導体ウエハ等の基板状の試料を処理するプラズマ処理装置に係り、特に、試料台内部にその内側を冷媒を通流させて循環させ試料台の温度を所定の範囲に調節しつつ試料を処理するプラズマ処理装置に関する。
The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a substrate-like sample such as a semiconductor wafer placed on and held on an upper surface of a sample table disposed in a processing chamber using plasma formed in a processing chamber disposed in a vacuum vessel. In particular, the present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a sample while adjusting the temperature of the sample stage to a predetermined range by circulating a coolant through the inside of the sample stage.
上記プラズマ処理装置、特にプラズマを用いて試料であるウエハの上面に予め形成されたレジスト等の樹脂製のマスク及び少なくとも1つの処理対象の膜層を含む膜構造をエッチングするドライエッチング装置は、ターボ分子ポンプ等の真空ポンプが連結され真空排気される真空容器内部の処理室内にウエハを配置して処理用ガスを導入し、当該ガスの原子または分子を処理室に供給した電界または磁界により励起させてプラズマ化し膜構造のマスク層の形状に応じて処理対象の膜層をエッチングすることで所望の膜構造の形状を得る半導体微細加工装置である。
The plasma processing apparatus, particularly a dry etching apparatus that etches a film structure including a resin mask such as a resist formed in advance on the upper surface of a wafer as a sample and at least one film layer to be processed using plasma is a turbo process. A wafer is placed in a processing chamber inside a vacuum vessel connected to a vacuum pump such as a molecular pump, and a processing gas is introduced, and the atoms or molecules of the gas are excited by an electric field or a magnetic field supplied to the processing chamber. This is a semiconductor microfabrication apparatus that obtains a desired film structure shape by plasmaizing and etching a film layer to be processed according to the shape of the mask layer of the film structure.
このようなエッチング処理において、ウエハの膜構造を処理した結果としての当該膜の形状の均一性は、処理に用いられるプラズマの密度や強度の分布、さらには処理中のウエハ表面の面内方向についての温度とその分布、供給されるガスの組成およびその量と分布といった要件が影響を与える。近年は、ウエハ表面に処理対象の膜として複数の膜層が形成された多層の構造を、より微細に、より高い精度で加工ことが求められている。このことから、試料台に載せられるウエハの温度とその分布とを、精度良く所望に近いものにすることが求められている。
In such an etching process, the uniformity of the film shape as a result of processing the film structure of the wafer is related to the density and intensity distribution of the plasma used in the process, as well as the in-plane direction of the wafer surface being processed. Requirements such as the temperature and distribution of the gas, the composition of the gas supplied and the amount and distribution of the gas are affected. In recent years, it has been required to process a multilayer structure in which a plurality of film layers are formed as films to be processed on the wafer surface with finer and higher accuracy. For this reason, it is demanded that the temperature of the wafer placed on the sample stage and its distribution be close to desired with high accuracy.
このような処理対象の試料としてのウエハの温度を調節する技術は、従来から検討されており、例えば特開2014−150160号公報(特許文献1)に示されるように、試料台の内部に複数のヒータを配置し是等の複数のヒータの発熱量を調節する制御部を備えたプラズマ処理装置が知られている。
Such a technique for adjusting the temperature of a wafer as a sample to be processed has been studied conventionally. For example, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2014-150160 (Patent Document 1), a plurality of techniques are provided inside a sample stage. There is known a plasma processing apparatus provided with a control unit that arranges the heaters and adjusts the heat generation amount of a plurality of heaters such as the right heater.
上記従来技術においては、次の点について考慮が不十分であったため問題が生じていた。
In the prior art described above, problems have arisen due to insufficient consideration of the following points.
すなわち、試料台を加熱あるいは冷却するために循環する冷媒が通流する試料台の内部に備えられた冷媒流路のパターンは、通常、被加工試料の全面にわたって温調効果を得るために、円板あるいは円筒形を有した試料台の中心軸周りに同心状または螺旋状に、半径方向について多重に配置される。この場合、試料台の内部には、試料台上に載せられるウエハを試料台上面に静電気により吸着させるための静電チャックの電極に給電するためのケーブルやコネクタ、或いはウエハを加熱するために試料台内部に配置されるヒータとこれに給電するためのケーブルやコネクタ、さらには、静電吸着されたウエハと試料台上面との間の隙間に供給されるHe等の熱伝達性のガスが通る管路等が配置される。
That is, the pattern of the refrigerant flow path provided inside the sample stage through which the refrigerant circulating to heat or cool the sample stage normally has a circular shape in order to obtain a temperature control effect over the entire surface of the sample to be processed. Multiple plates are arranged in the radial direction concentrically or spirally around the central axis of the sample stage having a plate or cylinder. In this case, a cable or connector for supplying power to an electrode of an electrostatic chuck for adsorbing a wafer placed on the sample table to the upper surface of the sample table by static electricity, or a sample for heating the wafer is provided inside the sample table. Heat transfer gas such as He supplied to the gap between the electrostatically adsorbed wafer and the upper surface of the sample stage passes through the heater and the cable and connector for supplying power to the heater. Pipe lines and the like are arranged.
これはら試料台の上部に配置されるもの或いは上部において動作するものであるため、冷媒の流路は試料台内部でこれらを避けて、且つ上記同心または螺旋状に配置されることが必要になる。しかし、ケーブル、コネクタや配管を避けることが困難である場合には、冷媒流路は折り返した形状となってしまい、上方から見て360度に満たない円弧状に配置され当該円弧の端部においてその円弧の曲率を急激に大きくされて折り返されたものとなり、内部を流れる冷媒は上流側の流路に並行で逆向きに折り返されることになる。
Since these are arranged at the upper part of the sample stage or operate at the upper part, the flow path of the refrigerant must be arranged inside the sample stage so as to avoid them and be arranged concentrically or spirally. . However, when it is difficult to avoid cables, connectors, and pipes, the refrigerant flow path has a folded shape and is arranged in an arc shape of less than 360 degrees when viewed from above, and at the end of the arc. The curvature of the arc is suddenly increased and folded, and the refrigerant flowing in the arc is folded in the reverse direction in parallel with the upstream flow path.
このような折り返し部分は、試料台またはこれに載せられるウエハの周方向についての温度とその分布の不均一を低減するために、試料台の内部において周方向に(同じ半径位置で)距離を開けた位置に別の折り返し部分が配置されるものが一般的である。このような構成を有した冷媒流路では、冷媒による熱交換の効率を向上させて温度の調節の精度と速度とを向上させるため、内部を通流する熱交換媒体(冷媒)は、内部で乱流となるように比較的に大きな流量、速度で循環している。
In order to reduce unevenness of the temperature and its distribution in the circumferential direction of the sample stage or the wafer placed on the sample stage, such a folded portion is spaced apart in the circumferential direction (at the same radial position) inside the sample stage. In general, another folded portion is disposed at a certain position. In the refrigerant flow path having such a configuration, in order to improve the efficiency of heat exchange by the refrigerant and improve the accuracy and speed of temperature adjustment, the heat exchange medium (refrigerant) flowing through the inside It circulates at a relatively large flow rate and speed so as to be turbulent.
しかしながら、このような従来技術における冷媒流路の折り返し部おいては、ウエハまたは試料台の面内方向について冷媒の速度が低下してしまうことから、熱伝達率が低下してしまいその上方の試料台上面またはウエハの温度が局所的に周囲の部分からズレてしまう温度の不均一が生じる虞がある。発明者等はこの冷媒流路の折り返し部の近傍における冷媒の流れやウエハの温度を検出してその対策の要否について検討した。
However, in the folded portion of the refrigerant flow path in such a conventional technique, since the speed of the refrigerant decreases in the in-plane direction of the wafer or the sample stage, the heat transfer coefficient decreases, and the sample above it. There is a possibility that the temperature of the table top surface or the wafer may be locally deviated from the surrounding portion, resulting in non-uniform temperature. The inventors have examined the necessity of countermeasures by detecting the flow of the refrigerant and the temperature of the wafer in the vicinity of the folded portion of the refrigerant flow path.
図6は、従来技術における試料台の媒体流路の折り返し部の構成を模式的に示す横断面図である。本図において、外周側(図上上側)の媒体流路25を左側から右側に向けて流れる冷媒は、折り返し部26において向きを右側(図上下方)に変える小さな曲率の流路に沿って流れて凡そ180度向きを変えて中央側(図上下側)の媒体流路を外周側の流路とは逆向きに流れる。
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the folded portion of the medium flow path of the sample stage in the prior art. In this figure, the refrigerant flowing from the left side to the right side in the
この折り返し部26を流れる冷媒の流速はその媒体流路内で分布を生じており、180度に曲ったU字状の折り返し部26内の上流側の部分で流速の増し、一方で折り返し部26内の下流側部分では流速が相対的に低減する。この結果液体状態で抵抗の大きな冷媒は折り返し部26の上流側部分では流路のセンタよりもイン側に寄って流れ、下流側の部分ではアウト側に寄って流れることが発明者らの検討により判った。
The flow velocity of the refrigerant flowing through the folded
さらに、アウト側に流れる下流側の部分おいては、媒体流路25の内側表面の壁面の近傍に流速が増す箇所32が生じて、当該箇所32において熱伝達率は周辺よりも著しく大きなってしまうために、周囲と比較して過剰な熱交換が生じて温度が過度に大きいまたは小さいものとなってしまい、加熱または冷却いずれの場合においても折り返し部26の近傍における試料台およびウエハの温度が所期のものからズレて少なくとも試料台またはウエハの周方向について均一性が損なわれることが判った。このため、ウエハの処理の結果の加工形状が許容範囲からはずれてしまい、製造される半導体デバイスの性能が損なわれたり処理の歩留まりが低下してしまったりする問題が生じていた。
Further, in the downstream portion that flows to the out side, there is a
上記の従来技術では、このような問題について考慮されていなかった。本発明の目的は、処理の歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供することにある。
In the above prior art, such a problem has not been considered. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus with improved processing yield.
上記目的は、真空容器の内部に配置され内側が減圧される処理室と、この処理室内に配置されその上面に処理対象の試料が載せられて保持される試料台と、試料台の内部に配置され内側をその温度が所定の値に調節された熱交換媒体が通流する媒体流路とを備え、前記処理室内にプラズマを形成して前記試料を処理するプラズマ処理装置であって、前記媒体流路は、試料台の内部でその径方向について多重に配置された複数の円弧形状部分及びこれらの間を湾曲して接続する折り返し部と、この折り返し部内に配置され当該媒体流路を水平方向について前記湾曲の内側及び外側に分ける柱状の部材を供えたことにより達成される。
The purpose is to place the processing chamber in the vacuum vessel, the inside of which is depressurized, the sample table placed in the processing chamber and holding the sample to be processed on the upper surface, and the sample table. A medium flow path through which a heat exchange medium whose temperature is adjusted to a predetermined value flows, and forms a plasma in the processing chamber to process the sample, wherein the medium The flow path includes a plurality of arc-shaped portions arranged in multiple in the radial direction inside the sample stage, a folded portion that bends and connects them, and a medium flow path that is disposed in the folded portion in the horizontal direction. This is achieved by providing a columnar member that divides the inside and outside of the curve.
本発明によれば、試料を精度良くの加工でき歩留まりを向上させたプラズマ処理装置を提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of processing a sample with high accuracy and improving the yield.
以下、実施例により説明する。なお、実施例においてはプラズマ処理装置として平行平板型のドライエッチング装置を用いて説明するが、これに限定されない。
Hereinafter, an example explains. In the embodiment, a parallel plate type dry etching apparatus will be described as the plasma processing apparatus, but the present invention is not limited to this.
本発明の実施例について図1乃至4を用いて説明する。図1は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を模式的に示すプラズマ処理装置の縦断面図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a plasma processing apparatus schematically showing an outline of a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
本実施例のプラズマ処理装置は、内部の処理室において処理対象の試料を処理室内で形成したプラズマを用いてエッチングするドライエッチング装置である。本例においてプラズマ処理装置は、その内部にプラズマが形成される空間である処理室を備えた金属製の真空容器11と、その上方に配置され処理室内にプラズマを形成するために供給される電界及び磁界を生成するプラズマ生成装置と、真空容器11下方に配置され処理室内部のガスやプラズマ等の粒子を外部に排気するためのターボ分子ポンプ等の真空ポンプを備えて構成された排気装置とを備えている。
The plasma processing apparatus according to this embodiment is a dry etching apparatus that etches a sample to be processed in a processing chamber using plasma formed in the processing chamber. In this example, the plasma processing apparatus includes a metal vacuum vessel 11 having a processing chamber that is a space in which plasma is formed therein, and an electric field that is disposed above and supplied to form plasma in the processing chamber. And a plasma generation device that generates a magnetic field, and an exhaust device that includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump that is disposed below the vacuum vessel 11 and exhausts particles such as gas and plasma inside the processing chamber to the outside. It has.
真空容器11内部の処理室内には、試料2がその上面に載置されて保持される試料台1と、この試料台1の上面上方にこれと対向して配置され処理室の天井面を構成して処理室内に処理用ガスや希ガスがこれを通って流入する複数の貫通孔を備え円板形状を有したシャワープレート18が配置されている。試料台1とシャワープレート18との間の処理室内の空間はシャワープレート18から供給された処理用ガスの原子または分子が励起されてプラズマが形成される放電空間8となっている。
In the processing chamber inside the vacuum vessel 11, a sample table 1 on which the
シャワープレート18の試料台1から見て背面の上方には、真空容器1の上部を構成しアルミやステンレス等の導体で形成された円板形状を有した上部電極3が、その周囲を真空容器11との間を絶縁する絶縁リングにより囲まれてこれを挟んで真空容器11の放電空間8を囲む円筒形の側壁の上端部に接続されて配置されている。また、上部電極3は、その内部に供給た流体(ガス等)の冷媒が通流する通路を備え、この通路は真空容器11の外側に配置された上部電極温度制御手段17とガス流路18を介して連結されている。上部電極温度制御手段17において温度が調節されたガスがガス流路18を通して上部電極3内の通路を通流して循環することで、電力が印加され高温にされる上部電極3の温度が所定の許容される範囲内の値に維持される。
Above the back surface of the
上部電極3とシャワープレート5との間には隙間が形成され、当該隙間には図示しない貯留部等のガス源からの処理用ガスあるいは希ガスが通流する図示しないガス供給経路と連結されて、当該処理用ガスあるいは希ガスが隙間内に導入された後、シャワープレート5を貫通して形成され下方の試料台1の上面上方に対応するその中心部を含んだ領域に配置された複数のガス導入孔7から処理室の放電空間8に導入される。なお、本実施例では、上記隙間には供給されたガスを分散させるために各々が複数の貫通孔を有した複数枚の円形の分散板6が、相互の間に隙間を開け且つ各々の貫通孔の位置をズラして配置されている。
A gap is formed between the
真空容器11の上方に配置されたプラズマ生成装置は、上部電極3を含み、上部電極3と同軸ケーブル等の電界伝達経路により電気的に接続され上部電極3に高周波電力を供給する高周波電源10と、電界の伝達経路上に配置され上部電極3に高周波電力を供給する際にインピーダンスを整合させるため整合器とを有している。また、上部電極3の上方外側で同軸ケーブルを囲み、放電空間8の周囲の真空容器11の円筒形状部の側方外側でこれを囲んで配置され、プラズマ生成のための磁界を形成するソレノイドコイル12を備えている。
The plasma generator disposed above the vacuum vessel 11 includes an
試料台1は円筒形を有し、内部に円板または円筒形を有した金属製の基材を備え、当該基材は試料2の処理中にバイアス電位を試料2上方に形成するために高周波電力を供給する高周波電源14と整合器を挟んで給電経路により電気的に接続された電極となっている。円形を有した基材の上面には試料2がその上方に載せられる誘電体膜が配置され試料の載置面を構成する。
The sample stage 1 has a cylindrical shape and is provided with a metal base material having a disk or a cylindrical shape inside, and the base material has a high frequency to form a bias potential above the
基材上面上方の誘電体膜内には、金属製の膜状の電極であって誘電体膜上に試料2が載せられた状態で直流の電力が供給されて誘電体膜と試料2との間に電荷を蓄積して形成される静電気力により試料2を誘電体膜に対して吸着させる静電吸着用の電極が複数配置されている。これらの静電吸着用電極は、各々と接続された直流電源からの電力により異なる極性が付与され試料2をプラズマが放電空間8内に形成されていない状態で吸着力を形成できる双極型の静電チャックの電極を構成する。
In the dielectric film above the upper surface of the substrate, direct current power is supplied in the state where the
試料台1の上面下方の真空容器11の底面には処理室内のガス、プラズマや反応生成物の粒子が排出される排気用の開口が、真空容器1の内外を連通して配置され、この排気用の開口は図示しないターボ分子ポンプ等の真空ポンプの入り口と排気用の管路で連結されている。排気装置は、真空ポンプと、この真空ポンプと排気用の開口との間を連結する排気用の管路と、真空ポンプ入り口と排気用の開口との間に配置され管路内をその軸方向を横切って配置された軸周りに回転して管路の流路断面積を増減させる複数枚の板状のフラップを供えた排気調整フラップとを含んで構成される。
On the bottom surface of the vacuum vessel 11 below the top surface of the sample stage 1, an exhaust opening through which gas, plasma and reaction product particles in the processing chamber are discharged is disposed in communication with the inside and outside of the vacuum vessel 1. The opening is connected to the inlet of a vacuum pump such as a turbo molecular pump (not shown) through an exhaust pipe. The exhaust device is disposed between a vacuum pump, an exhaust pipe connecting the vacuum pump and the exhaust opening, and between the vacuum pump inlet and the exhaust opening, and the inside of the pipe is axially disposed. And an exhaust adjustment flap provided with a plurality of plate-like flaps that rotate around an axis disposed across the pipe to increase or decrease the flow path cross-sectional area of the pipe.
このようなプラズマ処理装置において、真空容器11内の処理室内が真空ポンプを含む排気装置の動作により減圧された状態で、真空容器11の側壁と連結された図示しない別の真空容器であって内部の減圧された空間である搬送室内に配置された搬送用のロボットのアーム先端部上に試料2が載せられて搬送室内を搬送され、真空容器11の側壁に配置された図示しないゲートを通りアームが伸長してその先端部及び試料2が処理室内に進入して試料台1に受け渡される。試料2が試料台1に受け渡された後、アームが収縮して処理室外の搬送室内に戻ると、真空容器外側に配置された図示しないゲートバルブが駆動されてゲートを気密に閉塞し内部を密封する。
In such a plasma processing apparatus, it is another vacuum container (not shown) connected to the side wall of the vacuum container 11 in a state where the processing chamber in the vacuum container 11 is decompressed by the operation of an exhaust device including a vacuum pump. The
試料台1に受け渡された試料2は、試料台1の上面を構成する誘電体膜上面で構成される載置面上に載せられ、誘電体膜内の静電吸着用の電極に印加された直流の電圧により、当該誘電体膜上に吸着されて保持される。図示しない誘電体膜の載置面上に配置された開口から試料2の裏面と誘電体膜上面との間の隙間にHe等の熱伝達性のガスが供給される。
The
この状態で、処理用ガスがガス供給手段から分散板6及びシャワープレート5のガス導入孔7を通して放電空間8に導入される。排気装置は継続して駆動されており、処理用ガスの処理室への供給及び排気装置による処理室内のガス等の粒子の排気の流量、速度のバランスにより、処理室内の圧力が処理に適した範囲の値に調節される。この状態で、プラズマ生成装置の高周波電源からUHFまたはVHF帯の電力が整合器9を介して給電経路を通り上部電極3に供給され、当該高周波電力の電界が放電空間8の上方からシャワープレート5を通して導入される。さらに、ソレノイドコイル12に電力が供給されて形成された磁界が放電空間8内に導入され、これら電界と磁界との相互作用により電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance:ECR)が生起され、処理用ガスの原子または分子が励起されてプラズマ16が放電空間8内に形成される。
In this state, the processing gas is introduced into the discharge space 8 from the gas supply means through the
バイアス電位形成用の高周波電源14から整合器を介してプラズマ生成装置のものより低い所定の周波数(本例では800kHz)の高周波電力が試料台1内の基材に供給されて、プラズマ16の電位との間の電位差に応じて試料2の上面上方にバイアス電位が形成される。プラズマ16中のイオン等の荷電粒子は、電位差に応じて試料2の表面に誘引されこれと衝突し試料2上面に予め形成された膜構造の処理対象の膜層のエッチング処理が開始される。
A high-frequency power having a predetermined frequency (800 kHz in this example) lower than that of the plasma generation device is supplied from the high-frequency power supply 14 for forming the bias potential to the substrate in the sample stage 1 through the matching unit, and the potential of the
エッチングが進行して終点が検出されると、バイアス用の高周波電力の供給が停止されプラズマ生成装置によるプラズマの生成が停止されてプラズマ16が消火しエッチング処理が終了する。この後、ゲートバルブが駆動されてゲートが開放され搬送室からロボットのアームが処理室内に進入して処理済みの試料2がアーム先端部に試料台1から受け渡されて処理室外に搬出される。未処理の試料2が存在する場合には処理室内に搬入されて上記と同様の動作が実行され試料2のエッチング処理が実施される。
When the etching progresses and the end point is detected, the supply of the high frequency bias power is stopped, the plasma generation by the plasma generator is stopped, the
図2を用いて試料台1の構成をさらに詳細に説明する。図2は、図1に示す実施例の試料台の構成を拡大して模式的に示す縦断面図である。
The configuration of the sample stage 1 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing an enlarged configuration of the sample stage of the embodiment shown in FIG.
本図に示す試料台1は上部に誘電体膜と静電吸着用の電極とを含む静電チャック20を備えている。静電チャック20は、基材21の上面に誘電体材料を溶射して膜状に形成、或いは焼結して作成した厚さの小さな膜状の板部材を接着剤を介して接合して形成される第1の誘電体膜22と、当該誘電体膜22上に配置された膜状の静電吸着電極23と、第1の誘電体膜22及び静電吸着膜23の上方を覆って配置された誘電体材料から構成された第2の誘電体膜24とを備えている。
The sample stage 1 shown in the figure includes an
静電吸着電極23は複数個、本例では2つの各々が上方から見て同じ面積またはこれと見做せる程度に近似した値の面積を有した形状で第1の誘電体膜上に配置されている。本例では、円形を有した試料2に合わせてリング状の形状を有した外側電極23aとその中央側に配置された円形を有した内側電極23bとを備えた双極(ダイポール)型の電極を構成している。これらの電極それぞれが、図示しない異なる静電吸着用の直流電源に電気的に接続され、直流電圧の印加により各々異なる極性が付与される。
A plurality of
本例の静電吸着電極23及び第2の誘電体膜は、各々の材料が溶射されて膜状に形成されるが、別の箇所においてタングステン等の金属製の電極を内部に形成したセラミクス等の誘電体材料を整形したのち焼成して形成した焼結体として構成も良い。この場合、第1の誘電体膜22との間は接着剤を介して接合されて静電チャック20が構成される。また、第1の誘電体膜22を溶射により形成するとともにその内部に膜状のヒータを溶射によって形成しても良い。
The
金属製の円板または円筒形を有した基材21の内部には、熱交換媒体用の媒体流路25が中心軸の周りに同心状または螺旋状に、半径方向に流路が多重となるように配置されている。媒体流路25は温調器を含む温調手段16と管路によって連結され、温調器16によってその温度が所定の範囲内の値に調節された熱交換媒体が管路を通して循環して通流する。
Inside the
なお、基材21の材質としては、適度な強度があればどのような金属でも使用でき、たとえばステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金、チタンなどが好適に使用できる。または金属でなくとも構わない。また、第1の誘電体膜22および第2の誘電体膜24の材料は、電荷を蓄積できるとともに直流電流を絶縁でき、且つプラズマに対して耐性を有したものであればどのような材料であっても構わないが、例えばアルミナ(酸化アルミニウム、Al2O3)やイットリア(酸化イットリウム、Y2O3)が好適に使用される。また、静電吸着電極23の材質としては、例えばタングステンやニッケルなどが好適に使用できる。
In addition, as a material of the
なお、本実施例において静電吸着電極23は外電極23aと内電極23bの2枚を備えたダイポール型としたが、必ずしもダイポール型である必要はなく、モノポール型であっても構わない。また、静電吸着以外による吸着方法であってもよい。
In this embodiment, the
図3を用いて本実施例の媒体流路の構成について説明する。図3は、図1に示す実施例に係る試料台の基材内部の媒体流路の形状を示す横断面図である。
The configuration of the medium flow path of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the medium flow path inside the substrate of the sample stage according to the embodiment shown in FIG.
本図において、内部を温調器16からの冷媒が通流する媒体流路25は、その折り返し部26が8箇所に配置され、円板あるいは円筒形の試料台の中心の周りに同心状で5重の円弧を有して配置されている。媒体流路25が、基材21の内部において複数の円弧状の流路が同心状に多重に配置されたことにより、試料2または試料載置面の全面にわたり熱交換媒体の熱交換が実施され、その量の不均一が半径方向または周方向について抑制される。本例においては、試料2の温調効果をより高めるために媒体流路25の内部で乱流となるように熱交換媒体は流量を大きくされている。
In this figure, the
本実施例での媒体流路25の断面は、10×10mmの矩形状にされる。この場合、処理中におけるプラズマ16から試料2に流入する熱を基材21内部に伝達し媒体流路25内を通流するフロリナート等の液体の熱交換媒体に伝達して取り除く場合には、熱交換媒体の流量を10L/min以上にすることで、試料2の全面に対して温度の変化と温度の分布とをそれぞれの許容の範囲内の値にできる。図2において、27は媒体流路25の熱交換媒体の導入口を、28は熱交換媒体の導出口を示している。
The cross section of the
円弧状の経路が5重に同心状に配置された媒体流路25では、各々の周を構成する円弧は円板または円筒形を有した基材21の中心の軸から同じ半径距離に流路の水平方向(図上は図面の面内方向)についての幅の中心位置が配置されている。このことで、冷媒は媒体流路25の各周を同じ半径位置で通流することになり、周方向の試料台1または基材21延いては試料2の温度の不均一が抑制される。
In the
さらに、8箇所の折り返し部26は、2つが基材21の部材を挟んで所定の距離だけ離れて配置され各々の媒体流路25の形状は基材21の中心軸を含みから半径方向に延在する図面に垂直な面について対称に配置された4つの対を成している。即ち、折り返し部26は外周側の周の円弧を構成する媒体流路25とこれと隣接する内周側の周の円弧を構成する媒体流路25とを連通して接続する媒体流路の部分であり、内外周の2つの円弧の曲率より小さな曲率でおよそ180度にわたり曲げられた流路となっている。
Further, two
流路の軸が上方から見て180度湾曲した2つの折り返し部26の対は、外向きに湾曲した部分を対向させて上記面を挟んで対称な位置に配置される。基材21の媒体流路25の折り返し部26の対同士の間の箇所は、その内外周を構成する媒体流路25の円弧状の部分との間の箇所とともに、静電チャック20を駆動するためのケーブルやコネクタ或いは基材20に供給される高周波電力用のケーブルやコネクタを収納する箇所として利用可能である。これらコネクタやケーブルはその径や絶縁性能の確保するための距離等の仕様によって、これを迂回させて媒体流路25の1つの周をを配置することが困難となる場合が有る。この場合、上記のように媒体流路25を折り返して多重の流路を構成できる。
The pair of the two folded
図4を用いて媒体流路25の折り返し部の構成について詳細に説明する。図4は、図3に示す試料台内部の媒体流路の折り返し部の構成を拡大して模式的に示す横断面図である。
The configuration of the folded portion of the
本図において、折り返し部26の媒体流路25の内部には、湾曲した媒体流路25をその底面及び天井面の間を連接して当該湾曲の円弧の内側と外側との流路に分けて横断面が円弧状の柱部材である中州29を備えている。この構成により、媒体流路25を流れる熱交換媒体は折り返し部26において内側流路30及び外側流路31に分かれて流れる。
In this figure, inside the
中州29によって熱交換媒体が湾曲の円弧の中心側と外周側との内外の流路に分岐されて流れることによって、折り返し部26では各々の流路の熱交換媒体の流路断面積は折り返し部26より上流側及び下流側の箇所におけるものより、媒体流路25全体でのの水平方向(図上図面の面内方向)についての幅が変化していない場合には、減少することになる。このため、折り返し部26での熱交換媒体の圧力損失が増すことになり、必要な冷却または熱交換の量を維持するためにはポンプ能力が増大することになる。
When the heat exchange medium is branched and flowed into the inner and outer flow paths between the center side and the outer peripheral side of the curved arc by the
この増大の量を最小限に抑制するには中州29の湾曲した円弧の半径方向についての幅を極力薄くすることが好ましい。また、折り返し部26における熱交換媒体の流れの方向について中州29の先端および終端の形状を端に向かって上記幅を狭めるようにすることが好ましい。この結果、中州29の横断面は図に示されるように異なる半径の円弧が接合した三日月状の形状となる。
In order to minimize this amount of increase, it is preferable to make the width of the curved arc of the
さらに、本実施例においては、折り返し部26を構成する媒体流路25の湾曲の内周側と外周側の内側壁面の曲率半径は一定かこれと見做せる程度に近似した複数の値で、且つ可能な限り大きな値が選択される。また、内側流路30及び外側流路31の各々の幅は流路の入り口から出口までの間で一定かこれと見做せる程度に近似した複数の値となるように構成され、折り返し部26での熱交換媒体の流れの圧力損失の低減を抑制している。また、中州29は基材21と一体に形成され、試料台1の基材21は複数の金属板をブレージングによって接合して一体に構成されるようにしても良い。
Further, in the present embodiment, the curvature radius of the inner wall surface on the inner circumferential side and the outer wall surface on the outer circumferential side of the
中州29によって分割された折り返し部26では、外側流路31の水平方向の幅は内側流路30よりも小さくされ、折り返し部26を流れる熱交換媒体が内側流路30に多く流れるように構成されている。内側流路30はその下流側の外周側の領域に熱交換媒体の流速が増して熱伝達率が過大となる箇所32が生じるものの、中州29の円弧の半径方向についての厚さは中州29の他の部分と比較して小さくされており、熱伝達係数が低くされ基材21側への熱の伝達量は抑制され、試料2の温度とその分布への影響が低減されている。
In the folded
この点でも、中州29は、その内部の上下方向(図上図面に垂直な方向)についての伝熱の抵抗を大きくする上で、水平方向の幅(三日月の厚さ)が出来るだけ小さくされることが望ましい。一方で、外側流路31を流れる熱交換媒体は流速が相対的に低くされており、外側流路31においては熱伝達率が過大となる箇所は生じない。
In this respect as well, in order to increase the heat transfer resistance in the vertical direction (the direction perpendicular to the drawing in the drawing) of the
以上より、図6に示す従来の技術に対して本実施例のプラズマ処理装置においては、熱伝達率が過大となる箇所の試料2の処理への影響が抑制され、試料2の周方向の温度分布の均一性が向上し、試料2の面内方向についての温度とその分布を所望のものに近付けて処理の歩留まりを向上することができる。
As described above, in the plasma processing apparatus of the present embodiment compared to the conventional technique shown in FIG. 6, the influence on the processing of the
(変形例)
本発明の実施例の変形例について図5を用いて説明する。図5は、図1に示す実施例の変形例に係るプラズマ処理装置の試料台内部の媒体流路の折り返し部の構成を拡大して模式的に示す断面図である。
(Modification)
A modification of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged configuration of the folded portion of the medium flow path inside the sample stage of the plasma processing apparatus according to a modification of the embodiment shown in FIG.
図5(a)は、媒体流路25の折り返し部26の構成を拡大して模式的に示す横断面図であり、図5(b)は、図5(a)におけるA−A線として示される図に垂直な面に沿った縦断面図を示している。なお、本例のプラズマ処理装置の試料台1内の媒体流路25の折り返し部26の構成以外の部分は、実施例と同等であり、必要の無い限り説明を省略する。
FIG. 5A is a cross-sectional view schematically showing an enlarged configuration of the folded
本例では、図5(b)に示すように、基材21を上側基材21aと下側基材21bとによって構成し、これらが接続されて一体にされた状態で、中州29を試料2から遠い下側基材21bとのみ一体化し、試料2に近い上側基材21aで構成される媒体流路25の上側内壁面(天井面)と中州29の上端面との間には隙間33を備えた点が、実施例と異なる。この隙間は、例えば0.5mm程度が好ましい。
In this example, as shown in FIG. 5 (b), the
本例においても、熱伝達率が過大となる箇所32が中州表面に生じる点で図1の実施例と同様であるが、柱状の部材である中州29の上端面と上側基材21aとの間には隙間が存在し、例えこれが熱交換媒体により充たされていても、試料2への熱伝達の量は下側基材21bを介したものが主となるため、熱伝達が過大となる箇所32からの試料2の温度とその分布とに及ぼされる影響は小さくされる。
This example is also similar to the embodiment of FIG. 1 in that the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of a certain configuration can be replaced with another configuration, and another configuration can be added to a certain configuration.
1…試料台、
2…試料、
3…上部電極、
4…試料台支持部、
5…シャワープレート、
6…分散板、
7…ガス導入孔、
8…放電空間、
9…整合器、
10…高周波電源、
11…真空容器、
12…ソレノイドコイル、
13…プラズマ、
14…高周波電源、
15…整合器、
16…温調手段、
17…上部電極温度制御手段、
18…ガス流路、
20…静電チャック、
21…基材、
22…第1の誘電体膜、
23…静電吸着電極、
24…第2の誘電体膜、
25…媒体流路、
26…折り返し部、
27…導入口、
28…導出口、
29…中州、
30…内側流路、
31…外側流路。
1 ... Sample stage,
2 ... Sample,
3 ... Upper electrode,
4 ... Sample stage support,
5 ... shower plate,
6 ... dispersion plate,
7: Gas introduction hole,
8 ... discharge space,
9: Matching device,
10 ... High frequency power supply,
11 ... Vacuum container,
12 ... Solenoid coil,
13 ... Plasma,
14 ... High frequency power supply,
15 ... matching device,
16 ... temperature control means,
17 ... Upper electrode temperature control means,
18 ... gas flow path,
20: Electrostatic chuck,
21 ... base material,
22 ... first dielectric film,
23 ... Electrostatic adsorption electrode,
24 ... second dielectric film,
25 ... medium flow path,
26 ... the folded part,
27 ... Introduction port,
28. Outlet,
29 ... Nakashu,
30 ... Inner channel,
31 ... Outer channel.
Claims (4)
前記媒体流路は、試料台の内部でその径方向について多重に配置された複数の円弧形状部分及びこれらの間を湾曲して接続する折り返し部と、この折り返し部内に配置され当該媒体流路を水平方向について前記湾曲の内側及び外側に分ける柱状の部材を供えたプラズマ処理装置。
A processing chamber disposed inside the vacuum vessel and depressurized on the inside, a sample stage disposed in the processing chamber on which the sample to be treated is placed and held, and a sample stage disposed inside the sample stage and disposed on the inside A plasma processing apparatus for processing the sample by forming a plasma in the processing chamber, and a medium flow path through which a heat exchange medium whose temperature is adjusted to a predetermined value flows.
The medium flow path includes a plurality of arc-shaped portions arranged in a multiplex manner in the radial direction inside the sample stage, a folded portion connecting the curved portions, and a medium flow path disposed in the folded portion. A plasma processing apparatus provided with a columnar member that divides the inside and outside of the curve in the horizontal direction.
前記折り返し部において前記柱状の部材により分けられた前記内側の媒体流路の湾曲の半径方向の幅が前記外側の媒体流路の幅より大きくされたプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein a radial width of a curve of the inner medium flow path divided by the columnar member in the folded portion is larger than a width of the outer medium flow path.
前記柱状の部材の上面と前記折り返し部の媒体流路の天面との間に隙間が配置されたプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2,
A plasma processing apparatus in which a gap is disposed between an upper surface of the columnar member and a top surface of a medium flow path of the folded portion.
前記試料台内にその湾曲部を対向させた2つの前記媒体流路の前記折り返し部の対を備えたプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A plasma processing apparatus comprising a pair of the folded portions of the two medium flow paths facing the curved portions in the sample stage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015052813A JP2016174060A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Plasma processing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015052813A JP2016174060A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Plasma processing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016174060A true JP2016174060A (en) | 2016-09-29 |
Family
ID=57009097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015052813A Pending JP2016174060A (en) | 2015-03-17 | 2015-03-17 | Plasma processing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016174060A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019041024A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 東京エレクトロン株式会社 | Member with flow channel for refrigerant and control method therefor, and substrate processing apparatus |
| JP2019201086A (en) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing device, component, and temperature control method |
| JP2020115536A (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-30 | 京セラ株式会社 | Sample holder |
| CN111508865A (en) * | 2018-12-18 | 2020-08-07 | 细美事有限公司 | Dissolved ozone removal unit, substrate processing apparatus including the dissolved ozone removal unit, and substrate processing method |
| JP2023149660A (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-13 | 日本碍子株式会社 | Wafer mounting table |
| JPWO2024252555A1 (en) * | 2023-06-07 | 2024-12-12 | ||
| JP7741955B1 (en) * | 2024-12-24 | 2025-09-18 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
| JP7769822B1 (en) * | 2025-01-16 | 2025-11-13 | 日本特殊陶業株式会社 | Base and holding device |
| JP7769823B1 (en) * | 2025-01-27 | 2025-11-13 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
| JP7788577B1 (en) * | 2025-03-07 | 2025-12-18 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
-
2015
- 2015-03-17 JP JP2015052813A patent/JP2016174060A/en active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019041024A (en) * | 2017-08-25 | 2019-03-14 | 東京エレクトロン株式会社 | Member with flow channel for refrigerant and control method therefor, and substrate processing apparatus |
| US11569073B2 (en) | 2017-08-25 | 2023-01-31 | Tokyo Electron Limited | Assembly provided with coolant flow channel, method of controlling assembly provided with coolant flow channel, and substrate processing apparatus |
| JP2019201086A (en) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing device, component, and temperature control method |
| CN111508865A (en) * | 2018-12-18 | 2020-08-07 | 细美事有限公司 | Dissolved ozone removal unit, substrate processing apparatus including the dissolved ozone removal unit, and substrate processing method |
| CN111508865B (en) * | 2018-12-18 | 2023-04-07 | 细美事有限公司 | Dissolved ozone removal unit, substrate processing apparatus including the same, and substrate processing method |
| JP2020115536A (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-30 | 京セラ株式会社 | Sample holder |
| JP7170546B2 (en) | 2019-01-18 | 2022-11-14 | 京セラ株式会社 | sample holder |
| JP7759834B2 (en) | 2022-03-31 | 2025-10-24 | 日本碍子株式会社 | Wafer mounting table |
| JP2023149660A (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-13 | 日本碍子株式会社 | Wafer mounting table |
| US12531218B2 (en) | 2022-03-31 | 2026-01-20 | Ngk Insulators, Ltd. | Wafer placement table |
| JPWO2024252555A1 (en) * | 2023-06-07 | 2024-12-12 | ||
| WO2024252555A1 (en) * | 2023-06-07 | 2024-12-12 | 日本碍子株式会社 | Wafer placement table |
| JP7719952B2 (en) | 2023-06-07 | 2025-08-06 | 日本碍子株式会社 | Wafer mounting table |
| JP7741955B1 (en) * | 2024-12-24 | 2025-09-18 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
| JP7769822B1 (en) * | 2025-01-16 | 2025-11-13 | 日本特殊陶業株式会社 | Base and holding device |
| JP7769823B1 (en) * | 2025-01-27 | 2025-11-13 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
| JP7788577B1 (en) * | 2025-03-07 | 2025-12-18 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2016174060A (en) | Plasma processing device | |
| CN103219216B (en) | Plasma processing apparatus | |
| CN101038859B (en) | Plasma treatment device and electrodes used therein | |
| US8636872B2 (en) | Upper electrode and plasma processing apparatus | |
| JP6276919B2 (en) | Plasma processing apparatus and sample stage | |
| JP6078354B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| CN110880443B (en) | Plasma processing apparatus | |
| JP2016192566A (en) | Electrostatic chuck | |
| JP2007005491A (en) | Electrode assembly and plasma processing apparatus | |
| KR20200118225A (en) | Magnetically induced plasma source for semiconductor processes and equipment | |
| KR102056724B1 (en) | Plasma processing equipment | |
| JP6277015B2 (en) | Plasma processing equipment | |
| US11367595B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
| JP2015162266A (en) | Plasma processing equipment | |
| KR102585041B1 (en) | plasma processing device | |
| KR20190072383A (en) | Plasma processing apparatus | |
| KR20210002192A (en) | Apparatus and method for treating substrate | |
| JP6617214B2 (en) | Plasma processing method | |
| US20210166958A1 (en) | Piping assembly and substrate processing apparatus | |
| JP6483296B2 (en) | Plasma processing method | |
| TWI738309B (en) | Plasma processing device | |
| JP4355157B2 (en) | Plasma processing method, plasma processing apparatus, and magnetic field generator | |
| JP2010199421A (en) | Plasma processing apparatus and plasma etching method | |
| KR102638030B1 (en) | Plasma processing apparatus, manufacturing method thereof, and plasma processing method | |
| TWI908764B (en) | Antenna section and inductively coupled plasma treatment device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170117 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170124 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20170803 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20170804 |