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JP2012049166A - Vacuum processing apparatus - Google Patents

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JP2012049166A
JP2012049166A JP2010187003A JP2010187003A JP2012049166A JP 2012049166 A JP2012049166 A JP 2012049166A JP 2010187003 A JP2010187003 A JP 2010187003A JP 2010187003 A JP2010187003 A JP 2010187003A JP 2012049166 A JP2012049166 A JP 2012049166A
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JP
Japan
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heat transfer
sample
transfer gas
focus ring
gas supply
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Pending
Application number
JP2010187003A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Sakuragi
崇弘 櫻木
Katanobu Yokogawa
賢悦 横川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
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Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2010187003A priority Critical patent/JP2012049166A/en
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】プラズマ処理装置において、簡単な構造でフォーカスリングを試料と同等の温度に冷却することでフォーカスリングの消耗を抑制し、試料の外周部のエッチング特性を長期間良好に保つ。
【解決手段】真空処理室と、試料台4と、試料3を静電吸着させるための第一の静電吸着層20と、フォーカスリング14を静電吸着させるための第二の静電吸着層21と、試料3の裏面に伝熱ガスを供給する手段24,25と、前記第一及び第二の静電吸着層20,21の表面にそれぞれ伝熱ガス供給溝27,28,29と、を有するプラズマ処理装置において、試料3の中心側と試料3の外周側に異なる圧力で伝熱ガスを供給するため2系統の伝熱ガス供給手段24,25とし、かつ、供給手段25からの伝熱ガスを伝熱ガス供給経路26によってフォーカスリング14の載置面の伝熱ガス供給溝29に分岐し、フォーカスリング冷却用伝熱ガスをウェハ冷却用伝熱ガスと共用する。
【選択図】図2
In a plasma processing apparatus, the focus ring is cooled to a temperature equivalent to that of a sample with a simple structure, so that the consumption of the focus ring is suppressed and the etching characteristics of the outer peripheral portion of the sample are kept good for a long period of time.
A vacuum processing chamber, a sample stage, a first electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing a sample, and a second electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing a focus ring. 21 and means 24, 25 for supplying heat transfer gas to the back surface of the sample 3, heat transfer gas supply grooves 27, 28, 29 on the surfaces of the first and second electrostatic adsorption layers 20, 21, respectively. In order to supply the heat transfer gas at different pressures to the center side of the sample 3 and the outer periphery side of the sample 3, the heat treatment gas supply means 24, 25 of the two systems is used. The hot gas is branched into the heat transfer gas supply groove 29 on the mounting surface of the focus ring 14 by the heat transfer gas supply path 26, and the focus ring cooling heat transfer gas is shared with the wafer cooling heat transfer gas.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、半導体ウェハ等の試料の処理を行う真空処理装置に関する。   The present invention relates to a vacuum processing apparatus for processing a sample such as a semiconductor wafer.

半導体デバイスの製造工程において、成膜やエッチング等の工程にプラズマ処理装置が広く使用されている。これらプラズマ処理装置には、微細化するデバイスに対応した高精度処理性能、量産性能が求められている。量産性の観点からウェハサイズは拡大しており、現在では12インチウェハが主流となっている。また、歩留まりを向上させることで生産性は向上するので、エッチングレートの均一化のために温度制御が重要である。   In semiconductor device manufacturing processes, plasma processing apparatuses are widely used in processes such as film formation and etching. These plasma processing apparatuses are required to have high precision processing performance and mass production performance corresponding to devices to be miniaturized. From the viewpoint of mass productivity, the wafer size has been expanded, and at present, 12-inch wafers are the mainstream. Further, since productivity is improved by improving the yield, temperature control is important for making the etching rate uniform.

例えば、特許文献1では、試料冷却用伝熱ガスを圧力の異なる2系統で供給し伝熱特性を試料面内で変化させている。この方法は試料冷却用伝熱ガスの経路を2系統持っているので、試料表面の温度分布を均一になるよう制御することができる。   For example, in Patent Document 1, heat transfer gas for sample cooling is supplied by two systems having different pressures, and the heat transfer characteristics are changed in the sample plane. Since this method has two paths for the heat transfer gas for sample cooling, the temperature distribution on the sample surface can be controlled to be uniform.

また、近年では、一枚のウェハから多くのデバイスを生産するようになっているため、可能な限りウェハ外周端部までデバイスを生産する。従って、ウェハ外周端部においてもエッチング特性の悪化を防止する必要がある。しかし、プラズマからの入熱によりフォーカスリングの温度が上昇するため、試料の外周部はフォーカスリングからの輻射熱の影響を受け、エッチング特性が悪くなる。   In recent years, since many devices are produced from one wafer, devices are produced as far as possible to the outer peripheral edge of the wafer. Therefore, it is necessary to prevent the deterioration of the etching characteristics even at the outer peripheral edge of the wafer. However, since the temperature of the focus ring rises due to heat input from the plasma, the outer peripheral portion of the sample is affected by the radiant heat from the focus ring, resulting in poor etching characteristics.

特に高バイアス電力を印加する条件で使用する場合には、フォーカスリングの温度は500℃以上にも達するため、試料はフォーカスリングからの輻射熱の影響を強く受けることになる。シュテファン・ボルツマンの法則によれば、輻射熱のエネルギーは絶対温度の4乗に比例するため、輻射熱の影響を小さくするには、フォーカスリングを冷却することが有効である。   In particular, when used under conditions where a high bias power is applied, the temperature of the focus ring reaches 500 ° C. or more, so that the sample is strongly influenced by the radiant heat from the focus ring. According to Stefan-Boltzmann's law, the energy of the radiant heat is proportional to the fourth power of the absolute temperature. Therefore, in order to reduce the influence of the radiant heat, it is effective to cool the focus ring.

さらには、フォーカスリングは衝突するイオンにより削られる。フォーカスリングが削られることによりウェハ外周端部のエッチング特性は経時的に悪化する。フォーカスリングの温度が高温であると、デポ性の堆積物が付着せず、フォーカスリングの消耗はかなりの速度で進行することになる。   Furthermore, the focus ring is scraped by the colliding ions. As the focus ring is cut, the etching characteristics at the outer peripheral edge of the wafer deteriorate with time. When the temperature of the focus ring is high, depot deposits do not adhere, and wear of the focus ring proceeds at a considerable rate.

フォーカスリングの消耗によりウェハ外周端部のシース高さが大きく下がってしまうとウェハ外周端部の歩留まりが悪くなるため、フォーカスリングの交換が必要である。交換周期が短いとランニングコストにも高くなってしまうため、フォーカスリングの冷却は、エッチング特性の悪化防止だけでなく、ランニングコストの改善に対しても重要である。   If the height of the sheath at the outer peripheral edge of the wafer is greatly lowered due to wear of the focus ring, the yield at the outer peripheral edge of the wafer deteriorates, and the focus ring needs to be replaced. If the replacement period is short, the running cost also becomes high, so the cooling of the focus ring is important not only for preventing the etching characteristics from deteriorating but also for improving the running cost.

従来技術として、例えば、特許文献2では、試料台中央から試料裏面に供給している伝熱ガスを、試料台を保護する試料台カバーと併用して試料台カバーを冷却している。   As a conventional technique, for example, in Patent Document 2, the sample stage cover is cooled by using the heat transfer gas supplied from the center of the sample stage to the back side of the sample together with the sample stage cover that protects the sample stage.

特許文献3では、フォーカスリングを静電チャック外周部に誘電体を介して設置し、フォーカスリングを吸着して冷却する方法が示されている。試料吸着用の電源に加えてフォーカスリング吸着用の電源を持っており、試料とフォーカスリングのそれぞれで吸着電圧を制御している。   Patent Document 3 discloses a method in which a focus ring is installed on the outer periphery of an electrostatic chuck via a dielectric, and the focus ring is attracted and cooled. In addition to the power source for sample adsorption, it has a power source for focus ring adsorption, and the adsorption voltage is controlled by each of the sample and the focus ring.

また、特許文献4にはフォーカスリングを直接静電チャックに吸着させて冷却する方法についても記載されており、フォーカスリングが載置される静電チャック外周部上面には複数の伝熱ガス導入溝を有し、フォーカスリングの冷却効率を向上させている。   Patent Document 4 also describes a method of cooling the focus ring by directly adsorbing it to the electrostatic chuck. A plurality of heat transfer gas introduction grooves are formed on the upper surface of the outer periphery of the electrostatic chuck on which the focus ring is placed. The cooling efficiency of the focus ring is improved.

また、特許文献4では、試料の周辺に設置されるフォーカスリングの下に厚い誘電体リングを挿入することでフォーカスリング自体に印加されるバイアスを抑制し、プラズマからのフォーカスリングへの入熱を抑制しフォーカスリングの温度を低く保っている。
以上のようにフォーカスリングの冷却方法については様々な方法が考えられている。
In Patent Document 4, a bias is applied to the focus ring itself by inserting a thick dielectric ring under the focus ring installed around the sample, and heat input from plasma to the focus ring is suppressed. Suppresses and keeps the focus ring temperature low.
As described above, various methods for cooling the focus ring have been considered.

特開平1−251735号公報JP-A-1-251735 特開平8−255783号公報JP-A-8-255783 特開2005−64460号公報JP 2005-64460 A 特開2007−258500号公報JP 2007-258500 A

本発明は、簡単な構造でフォーカスリングを試料と同等の温度に冷却することでフォーカスリングの消耗を抑制し、試料外周部のエッチング特性を長期間良好に保つことを課題とする。   An object of the present invention is to suppress the consumption of the focus ring by cooling the focus ring to a temperature equivalent to that of the sample with a simple structure, and to keep the etching characteristics of the outer periphery of the sample good for a long period of time.

本発明の真空処理装置は、真空処理室と、試料が載置され内部に前記試料の温度を制御するための冷媒流路を有した試料台と、前記試料を前記試料台に静電吸着する静電吸着電源と、前記試料台表面に試料を静電吸着させる第一の静電吸着層と、前記試料台表面にフォーカスリングを静電吸着させるための第二の静電吸着層と、前記試料裏面に前記試料の温度を制御するための伝熱ガスを供給する手段と、前記第一及び第二の静電吸着層の表面にそれぞれ伝熱ガス供給溝を有する真空処理装置であって、前記伝熱ガス供給手段を試料中心側と試料外周側に異なる圧力で供給するため2系統の伝熱ガス供給手段を持ち、前記伝熱ガス供給経路をフォーカスリング載置面に分岐し、フォーカスリング冷却用伝熱ガスをウェハ冷却用伝熱ガスと共用することを特徴とする。   The vacuum processing apparatus of the present invention includes a vacuum processing chamber, a sample stage on which a sample is placed and having a coolant channel for controlling the temperature of the sample inside, and the sample is electrostatically adsorbed to the sample stage. An electrostatic adsorption power source, a first electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing a sample on the surface of the sample table, a second electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing a focus ring on the surface of the sample table, Means for supplying a heat transfer gas for controlling the temperature of the sample on the back of the sample, and a vacuum processing apparatus having heat transfer gas supply grooves on the surfaces of the first and second electrostatic adsorption layers, respectively. In order to supply the heat transfer gas supply means to the sample center side and the sample outer peripheral side at different pressures, the heat transfer gas supply means has two systems of heat transfer gas supply means, and the heat transfer gas supply path is branched to a focus ring mounting surface. Heat transfer gas for cooling is shared with heat transfer gas for wafer cooling And wherein the Rukoto.

本発明の真空処理装置では、前記フォーカスリング載置面に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の外周側に伝熱ガスを供給する経路から分岐されていることを特徴とする。   In the vacuum processing apparatus of the present invention, the heat transfer gas path branched to the focus ring mounting surface is branched from a path for supplying the heat transfer gas to the outer peripheral side of the sample.

また、本発明の真空処理装置では、前記フォーカスリング載置面に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の中心側に伝熱ガスを供給する経路から分岐されていることを特徴とする真空処理装置。   In the vacuum processing apparatus of the present invention, the heat transfer gas path branched to the focus ring mounting surface is branched from a path for supplying heat transfer gas to the center side of the sample. .

また、本発明の真空処理装置では、前記フォーカスリング載置面に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の外周側に伝熱ガスを供給する経路及び前記試料の中心側に伝熱ガスを供給する経路の双方からそれぞれ分岐されていることを特徴とする。   In the vacuum processing apparatus of the present invention, the heat transfer gas path branched to the focus ring mounting surface supplies the heat transfer gas to the outer peripheral side of the sample and the heat transfer gas to the center side of the sample. It is characterized by branching from both sides of the route.

本発明の真空処理装置は、更に、前記試料の外周側から前記フォーカスリング載置面に分岐する伝熱ガス分岐経路及び前記試料の中心側から前記フォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路のそれぞれの伝熱ガス分岐経路に開閉バルブを備えていることを特徴とする。   The vacuum processing apparatus of the present invention further includes a heat transfer gas branch path that branches from the outer peripheral side of the sample to the focus ring mounting surface, and a heat transfer gas branch path from the center side of the sample to the focus ring mounting surface. Each of the heat transfer gas branch paths is provided with an open / close valve.

また、本発明の真空処理装置において、前記第一の静電吸着層の体積抵抗率は10Ωcmから1012Ωcmであり、前記第二の静電吸着層の体積抵抗率は前記第一の静電吸着層の体積抵抗率と同様に10Ωcmから1012Ωcmであることを特徴とする。 In the vacuum processing apparatus of the present invention, the volume resistivity of the first electrostatic adsorption layer is 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm, and the volume resistivity of the second electrostatic adsorption layer is the first electrostatic adsorption layer. Similar to the volume resistivity of the electrostatic adsorption layer, it is 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm.

本発明によれば、試料を冷却する伝熱ガスの経路をフォーカスリングに分岐することで、簡単な構造でフォーカスリングの温度を試料と同等に冷却することができ、フォーカスリングの消耗が抑制されることで試料外周部のエッチング特性を長期間良好に保つことができる。   According to the present invention, the temperature of the focus ring can be cooled to the same level as that of the sample with a simple structure by branching the path of the heat transfer gas for cooling the sample to the focus ring, and the consumption of the focus ring is suppressed. As a result, the etching characteristics of the outer periphery of the sample can be kept good for a long period of time.

図1は本発明の実施例の真空処理装置の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の第一の実施例の真空処理装置の試料台の詳細な断面図である。FIG. 2 is a detailed sectional view of the sample stage of the vacuum processing apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図3は本発明の第二の実施例の真空処理装置の試料台の詳細な断面図である。FIG. 3 is a detailed sectional view of the sample stage of the vacuum processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図4は本発明の第三の実施例の真空処理装置の試料台の詳細な断面図である。FIG. 4 is a detailed sectional view of the sample stage of the vacuum processing apparatus according to the third embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明の実施例1の真空処理装置の断面図を図1に示す。本発明の真空処理装置は、真空処理室1と、排気ダクト2と、半導体ウェハ等の試料3を載置する試料台4と、プラズマ生成用高周波電力が供給される上部電極5と、プラズマ生成用高周波電源6と、高周波バイアス電源7と、静電吸着用直流電源8と、ソレノイドコイル9と、ヨーク10と、処理ガス供給経路11と、シャワープレート12と、マッチングボックス13と、フォーカスリング14と、サセプタ15と、第一のフィルタ16と第二のフィルタ17から構成される。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a vacuum processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The vacuum processing apparatus of the present invention includes a vacuum processing chamber 1, an exhaust duct 2, a sample stage 4 on which a sample 3 such as a semiconductor wafer is placed, an upper electrode 5 to which high-frequency power for plasma generation is supplied, and plasma generation High frequency power supply 6, high frequency bias power supply 7, electrostatic attraction DC power supply 8, solenoid coil 9, yoke 10, processing gas supply path 11, shower plate 12, matching box 13, and focus ring 14 And a susceptor 15, a first filter 16 and a second filter 17.

前記真空処理室1内の上部電極5にはマッチングボックス13を介してプラズマ生成用高周波電源6が接続されており、高周波エネルギーが供給される。試料台4には第一のフィルタ16を介して高周波バイアス電源7が接続されており、電極としての役割も担っている。また、試料台4には第二のフィルタ17を介して静電吸着用直流電源8が接続されており、試料3を試料台4に静電吸着させる電力を供給する。   A high frequency power source 6 for plasma generation is connected to the upper electrode 5 in the vacuum processing chamber 1 through a matching box 13 to supply high frequency energy. A high-frequency bias power source 7 is connected to the sample stage 4 via a first filter 16 and also serves as an electrode. Further, a DC power supply 8 for electrostatic adsorption is connected to the sample stage 4 via a second filter 17 and supplies electric power for electrostatically adsorbing the sample 3 to the sample stage 4.

上部電極5と試料台4は対向して設置されており、一対の電極として構成されている。上部電極5の下方にはシャワープレート12が設置されており、処理ガス供給経路11から供給された処理ガスを真空処理室1内に放出する。真空処理室1内に放出された処理ガスは、上部電極5に供給された高周波エネルギーによりプラズマ化され、ソレノイドコイル9とヨーク10により発生させる磁場を制御することで、このプラズマは真空処理室1内で均一化される。   The upper electrode 5 and the sample stage 4 are installed facing each other, and are configured as a pair of electrodes. A shower plate 12 is installed below the upper electrode 5 and discharges the processing gas supplied from the processing gas supply path 11 into the vacuum processing chamber 1. The processing gas released into the vacuum processing chamber 1 is turned into plasma by the high frequency energy supplied to the upper electrode 5, and this plasma is controlled by controlling the magnetic field generated by the solenoid coil 9 and the yoke 10. Is homogenized within.

前記試料台4の詳細な断面図を図2に示す。試料台4は、内部に冷媒を流す冷媒流路18を有し試料3を温調する。冷媒流路18には温調器19が接続されており、−20℃から80℃程度までの所望の温度に温調された冷媒を冷媒流路18に循環させることにより試料台4の温調を行っている。   A detailed sectional view of the sample stage 4 is shown in FIG. The sample stage 4 has a refrigerant flow path 18 through which a refrigerant flows, and controls the temperature of the sample 3. A temperature controller 19 is connected to the refrigerant channel 18, and the temperature of the sample stage 4 is controlled by circulating the refrigerant adjusted to a desired temperature from −20 ° C. to about 80 ° C. through the refrigerant channel 18. It is carried out.

試料台4表面には、試料台4に試料3を静電吸着するための第一の静電吸着層20と、試料台4の試料載置面の外周にあるフォーカスリング載置面にフォーカスリング14を静電吸着するための第二の静電吸着層21を有する。   On the surface of the sample table 4, a first electrostatic adsorption layer 20 for electrostatically adsorbing the sample 3 to the sample table 4 and a focus ring on the focus ring mounting surface on the outer periphery of the sample mounting surface of the sample table 4 14 has a second electrostatic adsorption layer 21 for electrostatic adsorption.

第一の静電吸着層20の体積抵抗率は10Ωcmから1012Ωcmであり、ジョンソン・ラーベック力により試料3を試料台4に静電吸着させる。また、試料3を試料載置面に吸着させるのと同等の吸着力でフォーカスリング14をフォーカスリング載置面に吸着させるため、第二の静電吸着層21の体積抵抗率を第一の静電吸着層20の体積抵抗率と同一の10Ωcmから1012Ωcmにした。 The volume resistivity of the first electrostatic adsorption layer 20 is 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm, and the sample 3 is electrostatically adsorbed to the sample stage 4 by the Johnson-Rahbek force. Further, in order to attract the focus ring 14 to the focus ring placement surface with the same suction force as that of attracting the sample 3 to the sample placement surface, the volume resistivity of the second electrostatic adsorption layer 21 is set to the first static force. The same 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm as the volume resistivity of the electroadsorption layer 20 was used.

また、試料台4は、試料3の裏面にHeガス等の伝熱ガスを供給するための中心側伝熱ガス供給経路22および外周側伝熱ガス供給経路23を有し、試料3の中心側と外周側とで異なる圧力で伝熱ガスを供給するために2系統のガス供給経路を有する。伝熱ガスは伝熱ガス供給圧力制御手段24および伝熱ガス供給圧力制御手段25によりガス供給圧力を制御することができ、試料3は伝熱ガスの圧力に比例して冷却されるため、試料3の面内温度分布が均一になるように試料3の中心側と外周側のそれぞれで温度制御することができる。   The sample stage 4 has a center side heat transfer gas supply path 22 and an outer peripheral side heat transfer gas supply path 23 for supplying a heat transfer gas such as He gas to the back surface of the sample 3. In order to supply the heat transfer gas at different pressures on the outer peripheral side, two gas supply paths are provided. The heat transfer gas can be controlled by the heat transfer gas supply pressure control means 24 and the heat transfer gas supply pressure control means 25, and the sample 3 is cooled in proportion to the pressure of the heat transfer gas. Thus, temperature control can be performed on the center side and the outer peripheral side of the sample 3 so that the in-plane temperature distribution of the sample 3 becomes uniform.

この2系統の伝熱ガス供給経路のうち、外周側伝熱ガス供給経路23はフォーカスリング14の載置面に分岐されており、試料3の外周側とフォーカスリング14とで伝熱ガスを共用する。伝熱ガス分岐経路26からフォーカスリング14の裏面に供給される伝熱ガス圧力は試料3の外周部に供給する伝熱ガスとほぼ同じ圧力となる。   Of these two heat transfer gas supply paths, the outer peripheral heat transfer gas supply path 23 is branched to the mounting surface of the focus ring 14, and the heat transfer gas is shared between the outer peripheral side of the sample 3 and the focus ring 14. To do. The heat transfer gas pressure supplied from the heat transfer gas branch path 26 to the back surface of the focus ring 14 is substantially the same pressure as the heat transfer gas supplied to the outer periphery of the sample 3.

第一の静電吸着層20には、伝熱ガスを試料3の裏面に行き渡らせるための環状の試料中心側の伝熱ガス供給溝27および試料外周側の伝熱ガス供給溝28を有し、同心円状に複数設けている。試料中心側の伝熱ガス供給溝27および試料外周側の伝熱ガス供給溝28に供給された伝熱ガスが試料3の裏面と試料台4の間から漏れにくくするため、試料3の載置面の最外周部には環状のシール面が設けられている。また、伝熱ガスは試料3の中心側と外周側の2系統で供給するため、中心側と外周側の伝熱ガスが連通しないようにシール部を設けて伝熱ガスの圧力領域を分割している。   The first electrostatic adsorption layer 20 has an annular heat transfer gas supply groove 27 on the center side of the sample and a heat transfer gas supply groove 28 on the outer periphery of the sample for spreading the heat transfer gas to the back surface of the sample 3. A plurality of concentric circles are provided. The sample 3 is placed in order to prevent the heat transfer gas supplied to the heat transfer gas supply groove 27 on the sample center side and the heat transfer gas supply groove 28 on the sample outer peripheral side from leaking from between the back surface of the sample 3 and the sample stage 4. An annular sealing surface is provided on the outermost periphery of the surface. In addition, since the heat transfer gas is supplied by two systems on the center side and the outer periphery side of the sample 3, a seal portion is provided so that the heat transfer gas on the center side and the outer periphery side do not communicate with each other, thereby dividing the pressure region of the heat transfer gas. ing.

第一の静電吸着層20の表面と同様に、第二の静電吸着層21の表面にもフォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29を設けており、幅が1mmから5mm程度、深さ10μmから200μm程度とし、2本設けている。   Similarly to the surface of the first electrostatic adsorption layer 20, the surface of the second electrostatic adsorption layer 21 is also provided with a heat transfer gas supply groove 29 on the focus ring mounting surface, and the width is about 1 mm to 5 mm. The depth is about 10 μm to 200 μm, and two are provided.

複数本の溝を設けることで伝熱ガスの圧力とフォーカスリング14の吸着面積を最適化することができ、フォーカスリング14を効率よく冷却できる。第二の静電吸着層21にあるフォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29は1本でもフォーカスリング14を冷却する効果はあるが、伝熱ガスがフォーカスリング14の端部から漏れてしまうため、フォーカスリング裏面の圧力が所望の圧力を保持できる範囲が狭くなる。   By providing a plurality of grooves, the pressure of the heat transfer gas and the adsorption area of the focus ring 14 can be optimized, and the focus ring 14 can be efficiently cooled. Even if one heat transfer gas supply groove 29 on the focus ring mounting surface in the second electrostatic adsorption layer 21 has an effect of cooling the focus ring 14, the heat transfer gas leaks from the end of the focus ring 14. Therefore, the range in which the pressure on the back surface of the focus ring can maintain a desired pressure is narrowed.

複数本の溝を設けることで伝熱ガスの圧力を保持できる範囲を広くすることができフォーカスリング14を効率よく冷却できるので、フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29は2本以上設けることが望ましい。   By providing a plurality of grooves, the range in which the pressure of the heat transfer gas can be maintained can be widened, and the focus ring 14 can be efficiently cooled. Therefore, two or more heat transfer gas supply grooves 29 on the focus ring mounting surface are provided. It is desirable.

フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29を2本以上設けると、フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29を1本とした場合よりも溝の幅を狭くすることが可能である。フォーカスリング載置部のフォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29の幅を狭くする場合には、フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29に伝熱ガスが行き渡る際の圧力損失を小さくするため溝の深さを深くすることで、フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝29を流れるガスの流量を確保できる。   When two or more heat transfer gas supply grooves 29 on the focus ring mounting surface are provided, the width of the groove can be made narrower than when only one heat transfer gas supply groove 29 is provided on the focus ring mounting surface. . When the width of the heat transfer gas supply groove 29 on the focus ring mounting surface of the focus ring mounting portion is narrowed, the pressure loss when the heat transfer gas spreads into the heat transfer gas supply groove 29 of the focus ring mounting surface is reduced. By increasing the depth of the groove to make it smaller, it is possible to secure the flow rate of the gas flowing through the heat transfer gas supply groove 29 on the focus ring mounting surface.

上記のような構成を用いることで、フォーカスリング14の温度を試料3の外周部と同等の温度に冷却することができ、フォーカスリング14の消耗は軽減され、試料3の外周部のエッチング特性を長期間良好に維持できる。   By using the configuration as described above, the temperature of the focus ring 14 can be cooled to the same temperature as that of the outer periphery of the sample 3, consumption of the focus ring 14 is reduced, and etching characteristics of the outer periphery of the sample 3 are reduced. It can be maintained well for a long time.

本発明の第二の実施例を図3に示す。第一の実施例と重複する説明は省略する。第二の実施例では、フォーカスリング14に伝熱ガスを分岐するフォーカスリング載置部への伝熱ガス供給経路30は試料3の中心側の中心側伝熱ガス供給経路22の経路上に設けており、試料3の中心側に供給する伝熱ガスをフォーカスリング14と共用する。このとき、フォーカスリング14は試料3の中心側と同等の伝熱ガスの圧力となるので、試料3の中心側と同等の冷却効果を得る。   A second embodiment of the present invention is shown in FIG. A duplicate description with the first embodiment is omitted. In the second embodiment, the heat transfer gas supply path 30 to the focus ring mounting portion that branches the heat transfer gas to the focus ring 14 is provided on the center side heat transfer gas supply path 22 on the center side of the sample 3. The heat transfer gas supplied to the center side of the sample 3 is shared with the focus ring 14. At this time, since the focus ring 14 has the same heat transfer gas pressure as the center side of the sample 3, a cooling effect equivalent to the center side of the sample 3 is obtained.

本発明の第三の実施例を図4に示す。第一の実施例と重複する説明は省略する。第三の実施例では、試料3の中心側伝熱ガス供給経路22はフォーカスリング14へ分岐した試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路31を有しており、さらに試料3の外周側の外周側伝熱ガス供給経路23もフォーカスリング14へ分岐した試料外周側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路32を有する。   A third embodiment of the present invention is shown in FIG. A duplicate description with the first embodiment is omitted. In the third embodiment, the center side heat transfer gas supply path 22 of the sample 3 has a heat transfer gas branch path 31 from the sample center side branched to the focus ring 14 to the focus ring mounting surface, and further the sample. The outer peripheral heat transfer gas supply path 23 on the outer peripheral side 3 also has a heat transfer gas branch path 32 from the sample outer peripheral side branched to the focus ring 14 to the focus ring mounting surface.

試料3の中心側伝熱ガス供給経路22からフォーカスリング14へ分岐した試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路31は開閉バルブ33を有しており、開閉バルブ33の開閉は自動で行うことができる。さらに、試料3の外周側伝熱ガス供給経路23からフォーカスリング14へ分岐した試料外周側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路32も開閉バルブ34を有しており、開閉バルブ34についても開閉は自動で行うことができる。   The heat transfer gas branch path 31 from the sample center side branched from the center side heat transfer gas supply path 22 of the sample 3 to the focus ring 14 to the focus ring mounting surface has an open / close valve 33. Can be done automatically. Further, the heat transfer gas branch path 32 branched from the outer periphery side heat transfer gas supply path 23 of the sample 3 to the focus ring 14 from the outer periphery side of the sample to the focus ring mounting surface also has an open / close valve 34. Opening and closing can also be performed automatically.

フォーカスリング14の温度を試料3の中心側と同等の温度にしたい場合には試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路31上の開閉バルブ33を開き、フォーカスリング14へ伝熱ガスを供給する。フォーカスリング14の裏面の伝熱ガス圧力は試料3の中心側の伝熱ガス圧力と同等となるので、試料3の中心側と同等の冷却効果を得る。   When it is desired to set the temperature of the focus ring 14 to the same temperature as the center side of the sample 3, the open / close valve 33 on the heat transfer gas branch path 31 from the sample center side to the focus ring mounting surface is opened to transfer to the focus ring 14. Supply hot gas. Since the heat transfer gas pressure on the back surface of the focus ring 14 is equivalent to the heat transfer gas pressure on the center side of the sample 3, a cooling effect equivalent to that on the center side of the sample 3 is obtained.

また、フォーカスリング14の温度を試料3の外周側と同等の温度にしたい場合には試料外周側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路32上の開閉バルブ34を開き、試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路31上の開閉バルブ33を閉める。フォーカスリング14裏面の伝熱ガス圧力は試料3の外周側の伝熱ガス圧力と同等となるので、試料3の外周側と同等の冷却効果を得る。   When the temperature of the focus ring 14 is desired to be the same temperature as the outer peripheral side of the sample 3, the open / close valve 34 on the heat transfer gas branch path 32 from the outer peripheral side of the sample to the focus ring mounting surface is opened, and the center side of the sample is opened. The on-off valve 33 on the heat transfer gas branch path 31 from the center to the focus ring mounting surface is closed. Since the heat transfer gas pressure on the back surface of the focus ring 14 is equivalent to the heat transfer gas pressure on the outer peripheral side of the sample 3, a cooling effect equivalent to that on the outer peripheral side of the sample 3 is obtained.

更には、開閉バルブ33と開閉バルブ34に、伝熱ガスの流量調整機能を持たせて、試料外周側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路32の伝熱ガスの流量と試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路31の伝熱ガス流量の割合を調整して、フォーカスリング14裏面の伝熱ガス圧力を、試料3の中心側と外周側の中間の伝熱ガス圧力に設定して、試料3の中心側と外周側の中間の冷却効果を得ることもできる。   Further, the opening / closing valve 33 and the opening / closing valve 34 are provided with a heat transfer gas flow rate adjusting function so that the flow rate of the heat transfer gas in the heat transfer gas branch path 32 from the outer periphery of the sample to the focus ring mounting surface and the center of the sample. By adjusting the ratio of the heat transfer gas flow rate of the heat transfer gas branch path 31 from the side to the focus ring mounting surface, the heat transfer gas pressure on the back surface of the focus ring 14 is changed between the center side and the outer periphery side of the sample 3. By setting the hot gas pressure, an intermediate cooling effect between the center side and the outer peripheral side of the sample 3 can be obtained.

上記のような構成を用い、中心側の開閉バルブ33と外周側の開閉バルブ34の開閉を制御することで、フォーカスリング14の冷却能力を変化させることができる。   The cooling capacity of the focus ring 14 can be changed by controlling the opening / closing of the opening / closing valve 33 on the center side and the opening / closing valve 34 on the outer periphery side using the configuration as described above.

1 真空処理室
2 排気ダクト
3 試料
4 試料台
5 上部電極
6 プラズマ生成用高周波電源
7 高周波バイアス電源
8 静電吸着用直流電源
9 ソレノイドコイル
10 ヨーク
11 処理ガス供給経路
12 シャワープレート
13 マッチングボックス
14 フォーカスリング
15 サセプタ
16 第一のフィルタ
17 第二のフィルタ
18 冷媒流路
19 温調器
20 第一の静電吸着層
21 第二の静電吸着層
22 中心側伝熱ガス供給経路
23 外周側伝熱ガス供給経路
24 伝熱ガス供給圧力制御手段
25 伝熱ガス供給圧力制御手段
26 伝熱ガス分岐経路
27 試料中心側の伝熱ガス供給溝
28 試料外周側の伝熱ガス供給溝
29 フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝
30 フォーカスリング載置面への伝熱ガス供給経路
31 試料中心側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路
32 試料外周側からフォーカスリング載置面への伝熱ガス分岐経路
33 開閉バルブ
34 開閉バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum processing chamber 2 Exhaust duct 3 Sample 4 Sample stand 5 Upper electrode 6 High frequency power supply for plasma generation 7 High frequency bias power supply 8 DC power supply for electrostatic adsorption 9 Solenoid coil 10 Yoke 11 Processing gas supply path 12 Shower plate 13 Matching box 14 Focus Ring 15 Susceptor 16 First filter 17 Second filter 18 Refrigerant flow path 19 Temperature controller 20 First electrostatic adsorption layer 21 Second electrostatic adsorption layer 22 Center side heat transfer gas supply path 23 Outer circumference side heat transfer Gas supply path 24 Heat transfer gas supply pressure control means 25 Heat transfer gas supply pressure control means 26 Heat transfer gas branch path 27 Heat transfer gas supply groove on the sample center side 28 Heat transfer gas supply groove on the sample outer peripheral side 29 Focus ring mounting Heat transfer gas supply groove on the surface 30 Heat transfer gas supply path to the focus ring mounting surface 31 Heat transfer gas branch path from the sample outer periphery side to the focus ring placement surface 33 Open / close valve 34 Open / close valve

Claims (6)

真空処理室と、試料が載置され内部に前記試料の温度を制御するための冷媒流路を有した試料台と、前記試料とフォーカスリングを前記試料台に静電吸着する静電吸着電源と、前記試料台の表面に前記試料を静電吸着させる第一の静電吸着層と、前記試料台の表面に前記フォーカスリングを静電吸着させるための第二の静電吸着層と、前記試料の裏面に前記試料の温度を制御するための伝熱ガスを供給する手段と、前記第一及び第二の静電吸着層の表面にそれぞれ伝熱ガス供給溝を有する真空処理装置において、
前記伝熱ガス供給手段を前記試料の中心側と前記試料の外周側に異なる圧力で供給するための2系統の伝熱ガス供給手段を持ち、前記伝熱ガス供給経路をフォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝に分岐し、フォーカスリング冷却用伝熱ガスを試料冷却用伝熱ガスと共用することを特徴とする真空処理装置。
A vacuum processing chamber; a sample stage on which a sample is placed and having a coolant channel for controlling the temperature of the sample; an electrostatic adsorption power source for electrostatically adsorbing the sample and the focus ring to the sample stage; A first electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing the sample on the surface of the sample stage; a second electrostatic adsorption layer for electrostatically adsorbing the focus ring on the surface of the sample stage; and the sample Means for supplying a heat transfer gas for controlling the temperature of the sample on the back surface, and a vacuum processing apparatus having heat transfer gas supply grooves on the surfaces of the first and second electrostatic adsorption layers, respectively.
The heat transfer gas supply means has two systems of heat transfer gas supply means for supplying the heat transfer gas supply means to the center side of the sample and the outer peripheral side of the sample at different pressures, and the heat transfer gas supply path is provided on the focus ring mounting surface. A vacuum processing apparatus that branches into a heat transfer gas supply groove and shares the heat transfer gas for cooling the focus ring with the heat transfer gas for cooling the sample.
請求項1記載の真空処理装置において、前記フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の外周側に伝熱ガスを供給する経路から分岐されていることを特徴とする真空処理装置。   2. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein a heat transfer gas path branched to a heat transfer gas supply groove on the focus ring mounting surface is branched from a path for supplying a heat transfer gas to the outer peripheral side of the sample. A vacuum processing apparatus. 請求項1記載の真空処理装置において、前記フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の中心側に伝熱ガスを供給する経路から分岐されていることを特徴とする真空処理装置。   2. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein a heat transfer gas path branched to a heat transfer gas supply groove on the focus ring mounting surface is branched from a path supplying a heat transfer gas to the center side of the sample. A vacuum processing apparatus. 請求項1記載の真空処理装置において、前記フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝に分岐する伝熱ガス経路が前記試料の外周側に伝熱ガスを供給する経路及び前記試料の中心側に伝熱ガスを供給する経路の双方からそれぞれ分岐されていることを特徴とする真空処理装置。   2. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein a heat transfer gas path branched into a heat transfer gas supply groove on the focus ring mounting surface is provided on a path for supplying a heat transfer gas to an outer peripheral side of the sample and a center side of the sample. A vacuum processing apparatus, which is branched from both paths for supplying heat transfer gas. 請求項4記載の真空処理装置において、前記試料の外周側から前記フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝に分岐する伝熱ガス分岐経路及び前記試料の中心側から前記フォーカスリング載置面の伝熱ガス供給溝への伝熱ガス分岐経路のそれぞれの伝熱ガス分岐経路に開閉バルブを備えていることを特徴とする真空処理装置。   5. The vacuum processing apparatus according to claim 4, wherein a heat transfer gas branch path branches from an outer peripheral side of the sample to a heat transfer gas supply groove of the focus ring mounting surface, and the focus ring mounting surface from the center side of the sample. A vacuum processing apparatus comprising an open / close valve in each heat transfer gas branch path of the heat transfer gas branch path to the heat transfer gas supply groove. 請求項1ないし5のいずれかの請求項に記載の真空処理装置において、前記第一の静電吸着層の体積抵抗率は10Ωcmから1012Ωcmであり、前記第二の静電吸着層の体積抵抗率は前記第一の静電吸着層の体積抵抗率と同様に10Ωcmから1012Ωcmであることを特徴とする真空処理装置。 6. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the first electrostatic adsorption layer has a volume resistivity of 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm, and the second electrostatic adsorption layer. The vacuum processing apparatus is characterized in that the volume resistivity is 10 8 Ωcm to 10 12 Ωcm, similarly to the volume resistivity of the first electrostatic adsorption layer.
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