JP2004273619A - Test piece setting device for vacuum processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置用の試料載置装置に係り、特に試料載置装置温度を調整することのできる真空処理装置用の試料載置装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の半導体素子の高集積化に伴い、回路パターンは微細化の一途を辿っており、要求される加工寸法精度はますます厳しくなってきている。しかも、このとき、スループット向上、被処理物の大面積化への対応が要求されており、処理中における半導体ウエハの温度制御性が極めて重要なことになっている。
【0003】
例えば高アスペクト比の溝(細くて深い溝)加工が要求されるエッチングプロセスにおいては、異方性エッチングが要求され、これを実現するため側壁を有機ポリマで保護しながらエッチングを行うプロセスが用いられるが、この場合、保護膜となる有機ポリマの生成状態が温度により変化する。このときエッチング処理中の半導体ウエハ面内の温度が不均一に分布していると、側壁保護膜の生成度合いがウエハ面内でばらつき、その結果エッチング形状も不均一となるという問題を生じる場合がある。
【0004】
また、反応生成物がエッチング面に再付着しエッチングレートを低下させる場合があるが、この反応生成物は半導体ウエハ外周付近よりも半導体ウエハ中心で多い分布となり易く、この結果、半導体ウエハ中心では外周付近に比べてエッチングレートが低く、従って、半導体ウエハ面内のエッチング形状がウエハ面内でばらついてしまう。
【0005】
これを改善するには、ウエハ中心付近の温度を外周付近よりも高くし、反応性生物のエッチング面への再付着を抑えることが有効であり、従って、このように、プラズマエッチング中の半導体ウェハの温度は、面内で均一にするか、あるいは半導体ウェハの面内で任意に中央側を高く外周側を低くする温度分布にして反応生成物の分布による影響を抑えるようにウエハやステージの温度を調節することが必要となっている。
【0006】
このような処理中の半導体ウエハの温度を制御する従来の技術としては、例えば特許文献1が知られている。特許文献1では、保持ステージを構成する金属製の静電吸着用電極ブロック内に冷媒の流量を制御できる独立した複数個の冷媒流路を設け、電極ブロックの表面には誘電体膜を設けた構造となっている。
【0007】
また、特許文献2には、半導体ウエハの面内温度分布を制御するために、静電吸着電極の内部に2系統の冷媒流路を同心円上に設け、外側の冷媒流路には相対的に低温の冷媒を、そして内側の冷媒流路には相対的に高温の冷媒を循環させる構造が開示されている。また、特許文献3には、金属製の電極ブロックを分割し、それぞれに冷媒流路又はヒーターを設け、温度制御を行う試料台(保持ステージ)が開示されている。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−216140号公報
【0009】
【特許文献2】
特開平9−17770号公報
【0010】
【特許文献3】
特開平8−45909号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の技術では、試料台の温度を制御することを目的に構造が検討されている。しかしながら、これら従来の技術では、減圧下で熱を受けながら処理される試料を保持する試料台において、試料台の設定温度によっては処理中のプラズマからの入熱等の影響により、試料台の温度が徐々に上昇して、試料台の実際の温度と設定温度との間に差が生じてしまい、これにより、上は処理に悪影響を及ぼしてしまうといった問題点については、考慮されていなかった。
【0012】
また、従来技術では、複数の冷媒の流路が必要で、これにより構造が複雑で大きくなり、製造やメンテナンスのコストが増大してしまうという問題点があった。
【0013】
本発明の目的は、より簡略な構造で、より大きな範囲で精密に温度を調節して、試料を微細に加工することのできる真空処理装置用の試料載置装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0015】
真空処理室内で試料を載置して保持する支持ブロックと、内部に冷媒流路を備え、かつ前記支持ブロックを支持する電極ブロックを備えた空処理装置用の試料載置装置であって、前記電極ブロックは該電極ブロック及び前記支持ブロックの周辺部を介して前記支持ブロックを支持し、前記電極ブロック及び支持ブロックからなる試料載置部の中央部に冷媒を流すことのできる空間を形成した。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態をを図面を用いて説明する。図1は、本発明の試料載置装置(試料台)を適用することのできるプラズマ処理装置を説明する図である。図1において、100はプラズマ処理装置、101は真空処理室であり、その上部には、セラミクスまたは石英製の高周波の電波(本実施形態ではマイクロ波)を真空処理室101内に導入するための導入窓102が配置されている。また、真空処理室101内部には、被処理対象としての試料であるウエハ105がその上に載置される試料載置装置103が配置されている。
【0017】
真空処理室101内には、マグネトロン107により発生された電波であるマイクロ波108が、導波管109を伝播して上記マイクロ波導入窓102を介して導入されるとともに、一方で、処理用ガスの導入口106から処理用ガスが供給される。また、真空処理室101の外側には、この真空処理室101を構成するその断面が略円状容器の外周に沿って、前記円とほぼ同心となるように、ソレノイドコイル110が配置されており、このソレノイドコイル110からは、真空処理室101内に予め定められた強さの分布を有する磁界が供給される。
【0018】
本実施形態によるプラズマ処理装置では、ウエハ105は、その搬送手段であるロボット104の伸縮する動作が可能なアームに保持された状態で、真空処理室101の外部から内部に搬送され、試料載置装置103上に載置される。この後、処理室101内の気体は、図示しない真空ポンプ等の排気手段により排気口120から排気されて減圧される。
【0019】
さらに、上記の通り導入口106から処理ガスが導入されるが、前記減圧手段である真空ポンプの動作により、導入される処理ガスの供給量と排気されるガスの排出量とがバランスして、真空処理室内は所定の圧力に調節される。図示していないが、本実施形態の装置では、真空処理室内の圧力を検出するセンサあるいは真空ポンプの排気量を検知するセンサや、処理ガスの導入量を調節するためのレギュレータバルブ、真空ポンプ等の流量調節手段、マグネトロン107、高周波電源111,直流電源112、搬送手段104と接続され、前記センサからの検出結果の出力を受けて上記流量調節手段やマグネトロン107、電源からの出力等を調節する制御装置が備えられている。
【0020】
このような装置において、減圧された後の真空処理室101内に放射されるマイクロ波108による電子は、同時に供給される磁場の作用を受けて、前記処理ガスとの衝突を起こし、処理室1内のウエハ上方の空間にプラズマが形成される。
【0021】
また、試料載置装置103には、ウエハ載置面が構成されているとともに、高周波電源111と直流電源112とによるバイアス電圧が供給されており、この供給された電力による電圧が、プラズマ中にあるイオンを試料載置装置103とその上のウエハ105方向に引き寄せ、これとウエハ105表面とを接触させて化学反応を生起させる。
【0022】
この化学反応によって、ウエハ表面がエッチングされ、化学反応の結果生じた生成物は、プラズマ中の他のガスの粒子とともに、排気口120から排気される。
【0023】
図2は、図1に示す試料載置装置103の詳細を説明する断面図、図3は冷媒流路の構成を説明する図である。
【0024】
図2において、試料載置装置103は、アルミニウムで構成され前記バイアス用の電力が供給される電極ブロック1と、その下方のステンレス製のガイド部材2、ベース部材3とを有している。さらに、その上方に、載置された半導体ウエハ105と接触する誘電体膜を備えた支持ブロック4、それにセラミックス製の電極カバー5で構成され、例えば12インチ(直径300mm)の半導体ウエハを対象とした場合、直径が320mmで、全体の厚さが25mmになるように作られている。
【0025】
ここで、まず、電極ブロック1には、その下面に、図3に示すように、スパイラル(渦巻)状に配置されて電極ブロック1内の冷媒の流路を構成するスリット11、12が内周側(試料載置装置103の中央側)と外周側(試料載置装置103の外周側)とに分けて形成してあり、それらの間には、略同心円状に配置されて内周側側と外周側との間の熱伝達を抑制する部材としてのスリット13(半径=90mm、幅=5mm、高さ(深さ)=18mm)が形成してある。
【0026】
そして、この電極ブロック1の下面にはベース部材2を介してガイド部材2が重ねられ、ボルト6で固定されることにより、各スリット11、12、13の開放部が塞がれるようになっている。このとき、電極ブロック1、ベース部材3及びガイド部材2を貫通してガス導入孔7が設けられるようにしてある。
【0027】
次に、支持ブロック4は、例えば高純度のアルミナセラミックスからなり、所定の厚さを有しているが、この支持ブロック4の材質や厚さは、この例に限られたものではなく、例えば合成樹脂の場合は、それに応じて厚さが選択できる。
【0028】
ウエハ105と接触する支持ブロック4の面には誘電体の層が形成されており、この誘電体の層にはガス導入孔7に連通して放射状に伸びる直線状のスリットとこれに連通した複数条の同心円状のスリット等のガスの伝達路が設けてあり、これにより、試料載置装置103の上に半導体ウエハ105が載置されたとき、誘電体層と半導体ウエハ105との間隙に、ガス導入孔7から伝熱用のHeガスが導入されるようにしてある。
【0029】
また、電極ブロック1の各流路用スリット11、12には、夫々、冷媒(又は熱媒)の導入部11A、12Aと、排出部11B、12Bが設けてあり、これにより、各流路用スリット11、12は、温度制御用の冷媒を通流させるための互いに独立した熱媒流通路として働かせることができるように構成してある。
【0030】
そして、各流路用スリット11、12の導入部11A、12Aと排出部11B、12Bには、各々独立した冷媒供給ユニット51、52に接続され、夫々に循環させるべき冷媒の流量と温度の少なくとも一方が個別に調整できるようになっている。
【0031】
冷媒流路を構成する流路用スリット11、12の配列形状としては、上記図2あるいは図3に示したスパイラル状に限らない。
【0032】
図4は、冷媒流路の構成の他の例を説明する図である。図に示すように、流路用スリット11、12は夫々複数条の同心円状に構成する。この場合、冷媒は相互に反対に向かって半円方向に分かれて流れる。
【0033】
さらに、支持ブロック4と電極ブロック1との間には、これらと接触してこれらの間の熱伝達を行うための熱伝導部材17が配置されている。また、この熱伝導製部材17と、上記電極ブロック1、支持ブロック4とで構成された空間14が形成されており、この空間14は、図示していないが、前記スリット12と直列に連通されており、スリット12を通流した後の冷媒がその内部を流れて、図示しない排出口から排出されて、冷媒供給ユニット52に導入される。つまり、この空間14は冷媒が流れる冷媒流路となっている。
【0034】
本実施の形態では、これらの構成において、試料載置装置103の電極ブロック1に直流電圧と高周波を印加し、半導体ウエハ105の温度を制御しながらエッチングを行う。
なお、本発明によるプラズマ処理装置の実施形態としては、ここに示したマグネトロンを使用する方式に限らず、他の方式のプラズマ処理装置でも良い。
【0035】
また、図2に示す本実施形態の試料載置装置103では、支持ブロック4中には、ヒータ15が埋設されている。この実施形態では、ヒータ15は、鋳造技術を用いて支持ブロック4の中に鋳込まれている。ヒータ15としては、ニクロム線やタングステン線をアルミナなどの絶縁材で被覆してステンレス管や鋼管の中に納めたシーズヒータなどと呼ばれるものが用いられている。
【0036】
さらに、この支持ブロック4中には、半導体ウエハ103に対して静電気に基づく吸着力を発生させるための電圧が印加される静電吸着用電極16がその内部に配置されている。
【0037】
また、支持ブロック4を多層にして、その中間にタングステン膜を挟んだ、例えばアルミナ/タングステン/アルミナ構成の膜を形成した膜構成のヒータとしも良く、このとき、更にタングステンのヒータを上記静電吸着力を発生させるための電極16と兼用した構成にしても良い。つまり、支持ブロック4は、電極を備えて半導体ウエハ105と接触して、これを(吸着して)支持するとともに、そのヒータ等の温度調節手段を備えたものである。
【0038】
次に、この実施形態における試料載置装置103の動作について、まず、その温度の調節から説明する。
【0039】
まず、この試料載置装置103は、静電吸着用電極16に高電圧を印加することにより発現されるクーロン力又はジョンソンランベック力により半導体ウエハ105を吸着させる。このとき、高電圧の印加方法として、単極型と双極型の2種がある。
【0040】
単極型は、半導体ウエハと誘電体膜間に一様な電位を与える方法で、双極型は誘電体膜間に2種以上の電位差を与える方法であるが、本実施形態では、何れの方法でもよい。
【0041】
ウエハ105を吸着後、上記したように、ガス導入孔7から、伝熱用のHeガス(通常1000kPa程度)が半導体ウエハ105の裏側表面(試料載置装置103の載置部の表面に対向するウエハの表面)と誘電体膜4の表面との間隙に導入される。半導体ウエハ105の温度は、上記プラズマから供給される熱量と、Heガスが充填された上記間隙の熱通過率、電極ブロック1の熱抵抗、さらに電極ブロック1内に循環される冷媒と電極ブロック1との熱通過率によって影響を受ける。
【0042】
従って、半導体ウエハ105の温度を制御するには、試料載置装置103に対するHeガスの圧力、冷媒の温度、冷媒の流量(電極ブロック1との熱通過率が変わる)を変化する機構を設けるか、又はヒーターなどの第2の温度調整機構を設けてやれば良いことになる。
【0043】
例えば、発明者らの実験や検討によれば、いま流路用スリット11、12の大きさが幅5mm×高さ15mmのとき、20℃の冷媒の流量を2L/minから4L/minと2倍にしたとすると、冷媒と電極ブロック1の間の熱通過率は約200W/m2Kから約400W/m2Kになるのが確認されている。従って、冷媒の流量を多くすることにより熱通過率が大きくできるので、プラズマから供給される熱量(入熱)が多くなっても、電極ブロック1の温度上昇は小さく抑えられることになる。
【0044】
なお、半導体ウエハ105は、処理が終了すると、支持ブロック4の電極16に供給されていた電圧が止めらるか、あるいは前に与えられていた電位差とは逆の電位差となるように電圧が与えられた後、図2に示す貫通孔21の内側をウエハ103の方向に上下するリフトピンにより試料載置装置103の上方側に持ち上げられて支持される。この状態で、上記ロボット104のアームに支持されて真空処理室101の外部に搬送される。
【0045】
上記冷媒としては、このような金属製の部材を冷却するために通常用いられる液体や気体が用いられる。この冷媒が流れる通路であるスリット12を通流して、試料載置装置103の外周部側の部材と熱交換を行った冷媒は、一部は排出部12Bから冷媒供給ユニット52に向かって流れるが、他の一部は図示していない連通路を介して空間14へ流入し、この空間14内において、試料載置装置103の中央部側の部材と熱交換する。冷媒の温度が試料載置装置103の温度よりも低い場合(通常は、このような条件となる)これら熱交換により試料載置装置103の温度が低下され冷却される。本実施の形態では、空間14は、スリット12に対して試料載置装置103の中央部側に配置され、冷媒はその試料載置装置外周部側から導入され中央部側から排出されている。
【0046】
この空間14の形状は、この図2,3に示されるスリット11,12のように螺旋形状、あるいは図4に示されるように同心円状に形成することができる。
【0047】
スリット12の排出部12Bとスリット11の導入部11Aを管路で接続すると、冷媒供給ユニット52から外周部側のスリット12へ供給されて流れる冷媒温度を、その後に試料載置装置103の中央部側を流れる冷媒よりも低くして、試料載置装置103の外周部側をより大きく冷却することができる。試料載置装置103の中央部側を流れる冷媒は、外周部側を流れて熱交換を行っており相対的に熱交換の量が小さく、試料載置装置103の中央部側では冷却量が相対的に小さくなる。このため、プラズマや処理室101の内側の壁面からの熱の供給に対して、試料載置装置103は中央部側と外周部側とで冷却量に分布が形成され、これによって試料載置装置103上に載置される半導体ウエハ105表面の温度の分布を前記分布からの影響を与えて形成することができる。
【0048】
また、ウエハ103の温度を上昇させ(加熱す)るには、スリット11,12への冷媒の供給を停止して、ヒータ15に電力を供給して支持ブロック4を加熱する。この際に、支持ブロック4の中央部側に配置されている冷媒通路であって支持ブロック4と電極ブロック1との間に配置された空間14には冷媒は供給されないので、これらの間の熱伝達が抑止される。すなわち、この場合には、この空間14は熱伝達抑止用の手段となる。
【0049】
試料載置装置103の外周部側では、電極ブロック1と支持ブロック4とは熱伝達用部材17を介してボルト6で連結されており、熱がこれらを伝わるため、支持ブロック4の外周部側の温度はその内周部側の温度よりも低くされる。これにより、半導体ウエハ103上の温度の分布が影響を受けて、その中央部側が相対的に外周部側よりも高くなる温度の分布が形成される。
【0050】
スリット12と空間14とを連通する通路に、これを通流する冷媒の流れを調節するバルブ等の調節手段を設けて、空間14での冷媒による熱交換の量、ひいては冷却の量を調節するようにしてもよい。このようにすることで、試料載置装置103の温度とその分布の調節される範囲を大きくすることができ、半導体ウエハをより精密により微細に行うことができる。この調節手段は、上述の制御装置と接続されその動作が調節されるようにしてもよい。
【0051】
なお、本実施形態は、試料載置装置103を冷却するための冷媒流路を備えるものを示したが、この冷媒流路とともにヒータを備えて、試料載置装置103が調節される温度の範囲を広くすることもできる。
【0052】
図5は、本発明の他の実施形態を説明する図である。この例では、電極ブロック1内に熱伝達抑制用スリット13を設ると共に、内周側の冷媒流路となるスリット11と、外周側の冷媒通路となるスリット12の間を管路18で直列に連結させ、この管路18に電熱型のヒータ19を設けたものである。
【0053】
また、電極ブロック1内の冷媒流路となるスリット11とスリット12には、1台の冷媒供給ユニット53から共通に冷媒が供給され、このとき、ヒータ19は、図示してない電力制御装置により温度が制御され、管路18の中を通る冷媒を所定の温度に加熱する働きをする。また、このようなヒータ19と同様のヒータをスリット12と空間14とを連通する流路に設けてもよい。
【0054】
従って、この実施形態によれば、ヒータ19による冷媒の加熱温度を調整することにより、半導体ウエハ105の温度分布をウエハの中央部(内周部)が外周部に比して高温になる中高型の温度分布やウエハの外周部が中央部に比して高温になる外高型の温度分布に容易に変えることができる。
【0055】
すなわち、例えば半導体ウエハ105の温度を中高型温度分布にする場合は、実線の矢印で示す方向に冷媒を循環させ、ヒータ19による冷媒の加熱温度を制御してやれば良く、反対に外高型温度分布にしたい場合は、点線の矢印で示す方向(逆方向)に冷媒を循環させてやれば良い。
【0056】
従って、本実施形態によれば、プラズマエッチング中の半導体ウェハ105の温度分布を明確に制御でき、この結果、半導体ウェハの面内で均一な温度にしたり、中高型や外高型など明確な状態の温度分布にしたり、任意に制御することができ、この結果、反応生成物の分布を相殺して、反応性生物のエッチング面への再付着を抑えるプラズマ処理にも容易に対応でき、半導体ウエハ処理の歩留まり向上に大きく寄与することができる。
【0057】
しかも、この変形例によれば、1台の冷媒供給ユニット53を設置するだけで済むので、装置の構成が簡略化できる。
また、この実施の形態の場合で、ヒータ19を管路18内に設置した構造にすれば、スペースを有効に活用でき、熱効率の点からも極めて有効である。
【0058】
なお、本実施形態では、ヒータ19が電熱型の場合について説明したが、ヒータ19としてペルチェ素子を用いて実施しても良く、この場合は、管路18内の冷媒を加熱するだけではなく、冷却することもできる。
【0059】
また、本実施形態では、熱伝達用部材17を試料載置装置103の外周部に配置して空間14を形成しているが、上記空間14に替えて、熱伝達用部材17よりも熱伝達性が相対的に小さい部材を、試料載置装置103の中央部側に配置しても、試料載置装置103の中央部側の熱伝達量を抑制して、半導体ウエハ105の温度の分布をその中央部側が高くなるようにすることができる。これら熱伝達部材の熱伝達性能は、半導体ウエハ103または試料載置装置103の温度分布の求められる仕様に応じて選択することができる。
【0060】
さらに、電極ブロック1には、その外周部側と内周部側とにスリット11,12を備えているが、外周部側のスリット11のみ、あるいは単一の冷媒流路を設けても良い。この場合でも、冷媒はこの流路を流れて後上記空間14に流入するように構成されるが、その流路の途中と空間14とを連通するようにしても良い。
【0061】
さらに、上記空間14には、スリット11に接続された冷媒の経路とは異なる冷媒の経路が接続され、スリット11とは異なる温度に調節された冷媒が流れるように構成しても良い。この場合も、空間14内を流れる冷媒は、スリット11よりも高い温度となるように調節され、試料載置装置103あるいは半導体ウエハ105の温度分布が、その中央部側が高くなるように構成される。
【0062】
以上の通り、上記各実施形態によれは、より広範囲に、より精密に試料載置装置103あるいは半導体ウエハ105に温度の分布を形成することができ、半導体ウエハをより微細に、あるいは均一に加工することができる。
【0063】
また、冷媒の流路を支持ブロック4や電極ブロック1中ではなく、これらの間に配置することで、構造を簡略にして、より大きな温度範囲で調節を行うことができ、装置のコストを低減することができる。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、より簡略な構造で、より大きな範囲で精密に温度を調節して、試料を微細に加工することのできる真空処理装置用の試料載置装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の試料載置装置を適用することのできるプラズマ処理装置を説明する図である。
【図2】試料載置装置の詳細を説明する図である。
【図3】冷媒流路の構成を説明する図である。
【図4】冷媒流路の構成の他の例を説明する図である。
【図5】本発明の他の実施形態を説明する図である
【符号の説明】
1 電極ブロック
4 支持ブロック
11,12 冷媒流路(スリット)
14 空間(流路)
15 ヒータ
16 電極
17 熱伝導性部材
100 プラズマ処理装置
101 真空処理室
102 導入窓
103 試料載置装置
105 半導体ウエハ
106 処理ガス導入口
108 マグネトロン
110 ソレノイドコイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sample mounting device for a vacuum processing device, and more particularly to a sample mounting device for a vacuum processing device that can adjust the temperature of the sample mounting device.
[0002]
[Prior art]
With the recent increase in the degree of integration of semiconductor elements, circuit patterns have continued to be miniaturized, and the required processing dimensional accuracy has become increasingly severe. In addition, at this time, it is required to improve the throughput and to cope with an increase in the area of the object to be processed, and the temperature controllability of the semiconductor wafer during the processing is extremely important.
[0003]
For example, in an etching process that requires processing of a groove having a high aspect ratio (narrow and deep groove), anisotropic etching is required. To achieve this, a process of performing etching while protecting the side walls with an organic polymer is used. However, in this case, the generation state of the organic polymer serving as the protective film changes depending on the temperature. At this time, if the temperature in the surface of the semiconductor wafer during the etching process is unevenly distributed, the degree of generation of the sidewall protective film may vary in the surface of the wafer, resulting in a problem that the etching shape is also uneven. is there.
[0004]
In addition, the reaction products may reattach to the etched surface and lower the etching rate. However, the distribution of the reaction products tends to be larger at the center of the semiconductor wafer than at the periphery of the semiconductor wafer. The etching rate is lower than in the vicinity, so that the etching shape in the semiconductor wafer surface varies in the wafer surface.
[0005]
In order to improve this, it is effective to raise the temperature near the center of the wafer compared with the vicinity of the outer periphery to suppress the re-adhesion of reactive products to the etched surface. The temperature of the wafer or the stage is controlled to be uniform in the plane, or arbitrarily in the plane of the semiconductor wafer to be higher in the center and lower in the outer circumference to suppress the influence of the reaction product distribution. Need to be adjusted.
[0006]
As a conventional technique for controlling the temperature of a semiconductor wafer during such processing, for example,
[0007]
Further, in Patent Document 2, in order to control the in-plane temperature distribution of the semiconductor wafer, two refrigerant channels are provided concentrically inside the electrostatic chucking electrode, and the outer refrigerant channels are relatively provided. A structure for circulating a low-temperature refrigerant and a relatively high-temperature refrigerant in an inner refrigerant passage is disclosed.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-216140 A
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-17770
[Patent Document 3]
JP-A-8-45909
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the related art, the structure is studied for the purpose of controlling the temperature of the sample stage. However, in these conventional techniques, the temperature of the sample stage is increased due to the influence of heat input from the plasma during the process depending on the set temperature of the sample stage. Has not been taken into account in that the temperature gradually rises, causing a difference between the actual temperature of the sample stage and the set temperature, thereby adversely affecting the processing.
[0012]
Further, in the related art, there is a problem in that a plurality of refrigerant flow paths are required, which results in a complicated and large structure, and an increase in manufacturing and maintenance costs.
[0013]
An object of the present invention is to provide a sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus, which has a simpler structure and can precisely control a temperature in a larger range to process a sample finely.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0015]
A support block for mounting and holding a sample in a vacuum processing chamber, and a sample mounting apparatus for an empty processing apparatus including a coolant flow path therein and an electrode block supporting the support block, The electrode block supports the support block through the electrode block and the periphery of the support block, and forms a space through which a coolant can flow in a central portion of the sample mounting portion including the electrode block and the support block.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus to which a sample mounting device (sample stage) of the present invention can be applied. In FIG. 1,
[0017]
In the
[0018]
In the plasma processing apparatus according to the present embodiment, the
[0019]
Further, the processing gas is introduced from the
[0020]
In such an apparatus, electrons generated by the
[0021]
Further, the
[0022]
The wafer surface is etched by this chemical reaction, and a product generated as a result of the chemical reaction is exhausted from the
[0023]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating details of the
[0024]
In FIG. 2, the
[0025]
Here, first, as shown in FIG. 3, slits 11, 12 which are arranged in a spiral shape on the lower surface of the
[0026]
Then, the guide member 2 is superimposed on the lower surface of the
[0027]
Next, the support block 4 is made of, for example, high-purity alumina ceramics and has a predetermined thickness. However, the material and thickness of the support block 4 are not limited to this example. In the case of a synthetic resin, the thickness can be selected accordingly.
[0028]
A dielectric layer is formed on the surface of the support block 4 which is in contact with the
[0029]
The
[0030]
The
[0031]
The arrangement shape of the flow passage slits 11 and 12 constituting the refrigerant flow passage is not limited to the spiral shape shown in FIG. 2 or FIG.
[0032]
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the configuration of the refrigerant flow path. As shown in the figure, each of the flow path slits 11 and 12 is formed in a plurality of concentric circles. In this case, the refrigerant flows in opposite directions to each other in a semicircular direction.
[0033]
Further, between the support block 4 and the
[0034]
In this embodiment, in these configurations, a DC voltage and a high frequency are applied to the
The embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention is not limited to the method using the magnetron shown here, but may be another type of plasma processing apparatus.
[0035]
Further, in the
[0036]
Further, in the support block 4, an
[0037]
Further, the support block 4 may have a multilayer structure, and a heater having a film configuration in which a film of, for example, alumina / tungsten / alumina structure is formed with a tungsten film interposed therebetween may be used. A configuration may also be used that also serves as the
[0038]
Next, the operation of the
[0039]
First, the
[0040]
The unipolar type is a method for applying a uniform potential between the semiconductor wafer and the dielectric film, and the bipolar type is a method for applying two or more types of potential differences between the dielectric films. May be.
[0041]
After the
[0042]
Therefore, in order to control the temperature of the
[0043]
For example, according to experiments and studies by the inventors, when the size of the flow channel slits 11 and 12 is 5 mm in width × 15 mm in height, the flow rate of the refrigerant at 20 ° C. is changed from 2 L / min to 4 L / min. If it is doubled, it has been confirmed that the heat transfer rate between the refrigerant and the
[0044]
When the processing is completed, the
[0045]
As the refrigerant, a liquid or a gas that is generally used to cool such a metal member is used. A part of the refrigerant that has passed through the
[0046]
The
[0047]
When the
[0048]
To raise (heat) the temperature of the
[0049]
On the outer peripheral side of the
[0050]
An adjusting means such as a valve for adjusting the flow of the refrigerant flowing through the passage connecting the
[0051]
Note that, although the present embodiment has been described as having a refrigerant flow path for cooling the
[0052]
FIG. 5 is a diagram illustrating another embodiment of the present invention. In this example, a
[0053]
The coolant is supplied from one
[0054]
Therefore, according to this embodiment, by adjusting the heating temperature of the refrigerant by the
[0055]
That is, for example, when the temperature of the
[0056]
Therefore, according to the present embodiment, the temperature distribution of the
[0057]
Moreover, according to this modification, only one
Further, in the case of this embodiment, if the
[0058]
In the present embodiment, the case where the
[0059]
Further, in the present embodiment, the
[0060]
Further, although the
[0061]
Further, a path of a refrigerant different from the path of the refrigerant connected to the
[0062]
As described above, according to each of the above embodiments, the temperature distribution can be formed on the
[0063]
In addition, by arranging the flow path of the refrigerant not between the support block 4 and the
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus capable of finely processing a sample by adjusting the temperature precisely in a larger range with a simpler structure. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus to which a sample mounting device of the present invention can be applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating details of a sample mounting device.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a refrigerant flow path.
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the configuration of the refrigerant flow path.
FIG. 5 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
1 electrode block 4 support blocks 11, 12 refrigerant flow path (slit)
14 space (flow path)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
内部に冷媒流路を備え、かつ前記支持ブロックを支持する電極ブロックを備えた空処理装置用の試料載置装置であって、
前記電極ブロックは該電極ブロック及び前記支持ブロックの周辺部を介して前記支持ブロックを支持し、前記電極ブロック及び支持ブロックからなる試料載置部の中央部に冷媒を流すことのできる空間を形成したことを特徴とする真空処理装置用の試料載置装置。A support block for placing and holding the sample in the vacuum processing chamber,
A sample mounting device for an empty processing device including a coolant flow path therein and an electrode block supporting the support block,
The electrode block supports the support block through a peripheral portion of the electrode block and the support block, and forms a space through which a coolant can flow in a central portion of a sample mounting portion including the electrode block and the support block. A sample mounting device for a vacuum processing device, characterized in that:
内部に冷媒流路を備え、かつ前記支持ブロックを支持する電極ブロックを備えた空処理装置用の試料載置装置であって、
前記電極ブロックは該電極ブロック及び前記支持ブロックの周辺部を介して前記支持ブロックを支持し、前記電極ブロック及び支持ブロックからなる試料載置部の中央部に冷媒を流すことのできる空間を形成し、前記電極ブロックの内部に形成した冷媒流路の流出口を前記空間に接続したことを特徴とする真空処理装置用の試料載置装置。A support block for placing and holding the sample in the vacuum processing chamber,
A sample mounting device for an empty processing device including a coolant flow path therein and an electrode block supporting the support block,
The electrode block supports the support block through a peripheral portion of the electrode block and the support block, and forms a space through which a coolant can flow in a central portion of a sample mounting portion including the electrode block and the support block. A sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus, wherein an outlet of a coolant channel formed inside the electrode block is connected to the space.
内部に冷媒流路を備え、かつ前記支持ブロックを支持する電極ブロックを備えた空処理装置用の試料載置装置であって、
前記電極ブロックは該電極ブロック及び前記支持ブロックの周辺部を介して前記支持ブロックを支持し、前記電極ブロック及び支持ブロックからなる試料載置部の中央部に冷媒を流すことのできる空間を形成し、
前記支持ブロック内には前記試料を加熱するヒータを備えたことを特徴とする真空処理装置用の試料載置装置。A support block for placing and holding the sample in the vacuum processing chamber,
A sample mounting device for an empty processing device including a coolant flow path therein and an electrode block supporting the support block,
The electrode block supports the support block through a peripheral portion of the electrode block and the support block, and forms a space through which a coolant can flow in a central portion of a sample mounting portion including the electrode block and the support block. ,
A sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus, wherein a heater for heating the sample is provided in the support block.
前記冷媒流路は、電極ブロックの外周側に形成した外周側冷媒流路及び電極ブロックの内周側に形成した内周側流路からなることを特徴とする真空処理装置用の試料載置装置。A sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus, wherein the refrigerant flow path includes an outer peripheral side refrigerant flow path formed on an outer peripheral side of the electrode block and an inner peripheral side flow path formed on an inner peripheral side of the electrode block. .
前記冷媒流路は、電極ブロックの外周側に形成した外周側冷媒流路、電極ブロックの内周側に形成した内周側流路、及び前記外周側流路と内周側流路の中間に形成した熱伝達抑制用部材からなることを特徴とする真空処理装置用の試料載置装置。A sample mounting apparatus for a vacuum processing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The refrigerant flow path is an outer peripheral side refrigerant flow path formed on the outer peripheral side of the electrode block, an inner peripheral side flow path formed on the inner peripheral side of the electrode block, and an intermediate part between the outer peripheral side flow path and the inner peripheral side flow path. A sample mounting device for a vacuum processing device, comprising a formed heat transfer suppressing member.
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