JP3977935B2 - Plasma processing method and apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧａＡｓ系半導体素子やＳＡＷフィルタ素子などの製造に使用されるプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＧａＡｓ系半導体素子やＳＡＷフィルタ素子（圧電材）などの強度の小さい基板をプラズマ処理する装置においては、図４に示すように、反応室Ｊ内に、基板ＡとトレーＢ、ステージ電極Ｇと冷却水循環部Ｃ、スペースリングＨと電極保護リングＩ、クランプリングＭとクランプ昇降ポールＫとクランプ押さえピンＬが配設されている。ステージ電極Ｇには電源Ｅから高周波電圧を印加するように構成され、また反応室Ｊのステージ電極Ｇと対向する面に石英板Ｎが配設され、その外面にマルチスパイラルコイルＯが配設されて電源Ｐから高周波電圧を印加するように構成されている。Ｒは反応室Ｊの排気口、Ｑは処理ガス導入口、Ｄは冷却水導入口、Ｆは冷却水排出口である。
【０００３】
以上の構成において、基板Ａを大気中でトレーＢに載置し、ステージ電極Ｇ上に移送・載置して、クランプリングＭで基板Ａを押さえ付け、ステージ電極Ｇに電源Ｅにて高周波電圧を印加し、マルチスパイラルコイルＯに電源Ｐから高周波電圧を印加することで、誘導結合による高密度プラズマを生成させて基板Ａのプラズマエッチング処理が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構成で基板Ａのエッチング処理を行うと、基板Ａの周縁部を押さえるクランプリングＭの近傍で基板Ａのエッチング速度が低下したり、基板Ａに入射するイオンの軌道がクランプリングＭによって曲げられたりして、基板Ａの周縁部の歩留りが低下するという問題があった。
【０００５】
また、プラズマ照射によって基板Ａに発生した熱は、トレーＢ及びステージ電極Ｇを介してステージ電極Ｇ内部を流れる冷却水と熱交換して反応室Ｊの外部に排出されるが、基板ＡとトレーＢの間、トレーＢとステージ電極Ｇの間はクランプリングＭによって押さえ付けられているだけであるので熱伝達が不十分であり、基板Ａの温度が上昇してレジストに熱による変質が生じ易く、反応速度を上げるために高パワーの高周波電圧を投入できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、基板周縁部での歩留りを向上でき、また基板冷却性能が高く、高パワーを投入して反応速度を上げることができるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理方法は、電極上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置して基板を処理するプラズマ処理方法であって、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離し、電極のトレーと接する表面に有する溝の中に金属紐を固定し、電極がトレーと電気的に接して電極とトレーを互いに導通のとれた状態とし、電極側の分離された表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加し、トレーの基板と接する表面に設けた薄い絶縁膜を分極させることにより、基板をトレーに吸着させて基板を処理するものである。これによって基板の周縁部にクランプリング等の障害物によるレート低下及び入射イオンの軌道歪曲を防止することができて基板周縁部での歩留りを向上でき、またトレーと基板が吸着して密着するので全面で熱伝達性能が向上し、基板をより均一に冷却できるため、レジストの変質を防止しつつ高パワーを投入して反応速度を上げることができる。また、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離して正または負の互いに異なる直流電圧を印加するようにしているので、プラズマの有無に関わりなく、基板をトレーに吸着させることができる。また、電極のトレーと接する表面の溝の中に金属紐を固定して電極がトレーと電気的に接するようにしているので、トレーと電極間の導通を確実に行うことができる。
【０００８】
また、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングすることにより、電極とトレーの接する互いの表面がプラズマ雰囲気によって腐食されるのを防止できる。
【０００９】
また、電極に印加する高周波電圧に重畳し、高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を印加すると、プラズマによって発生するセルフバイアス電圧に依存することなく、基板とトレーを確実に吸着させることができる。
【００１２】
また、トレーをメカニカルクランプで電極に押さえ付けるようにすると、トレーと電極間の導通および熱伝達を確実に行うことができる。
【００１３】
また、トレーの基板と接する表面に溝を有し、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入するようにすると、基板に発生した熱を速やかに排出することができ、高パワーを印加して反応速度を向上できる。
【００１４】
また、基板がセラミックスまたは水晶ガラスまたはＧａＡｓの場合に、トレー上に載置することで割れを防ぐことができて効果的である。
また、薄い絶縁膜がアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミドまたはＳｉラバーゴムであると、トレーと基板の間で分極を行う作用が確実に得られる。
【００１５】
また、本発明のプラズマ処理装置は、電極上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置して基板を処理するプラズマ処理装置であって、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離する手段と電極側の分離された表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加する手段を設け、電極のトレーと接する表面に溝を設け、溝の中に金属紐を固定して電極とトレーを電気的に接して互いに導通した状態にし、トレーの基板と接する表面に薄い絶縁膜を設けたものであり、上記と同様の作用・効果を奏する。
【００１６】
また電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングし、また電極に印加する高周波電圧に重畳して高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を印加する手段を設け、またトレーを電極に押さえ付けるメカニカルクランプを設け、またトレーの基板と接する表面に溝を設け、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入する手段を設け、また基板をセラミックスまたは水晶ガラスまたはＧａＡｓにて構成し、また薄い絶縁膜をアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミドまたはＳｉラバーゴムにて構成することにより、それぞれ上記と同様の作用・効果を奏する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理方法及び装置を適用したプラズマエッチング装置の実施形態について、図を参照して説明する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１に第１の実施形態のプラズマエッチング装置の構成を示す。図１において、プラズマエッチングチャンバー（以下、単にチャンバーと称する）１３内に、スペーサリング１１を介してステージ電極１０が配設されるとともに、その周囲に電極保護リング１２が配設されている。そして、トレー３がステージ電極１０上に載置され、そのトレー３の上に基板１が載置されている。ここで、ステージ電極１０とトレー３の接する表面には、導通がとれやすく腐食し難い金などの耐食性金属コーティング膜１６が形成されている。また、トレー３の基板１と接する表面にはアルマイトなどの誘電膜２がコーティングされており、ステージ電極１０に直流電源１７にて直流電圧を印加することによって、トレー３の基板１と接する表面の絶縁膜２を分極させ、プラズマ生成下で基板１をトレー３に静電吸着させるように構成されている。
【００１９】
４はチャンバー１３内にエッチングガスを導入するガス導入口、５はチャンバー１３の排気口、６はステージ電極１０を水冷する冷却水循環部、７は冷却水導入口、９は冷却水排出口である。ステージ電極１０には高周波電源８から高周波電圧を印加するように構成されている。また、チャンバー１３のステージ電極１０と対向する面に石英板１４が配設されてその外面にマルチスパイラルコイルなどの誘導結合コイル１５が配設されており、この誘導結合コイル１５に高周波電源８から高周波電圧を印加するように構成されている。
【００２０】
以上の構成において、ガス導入口４からエッチングガスを導入しつつ、排気口５から排気してチャンバー１３を一定の圧力に制御しながら、誘導結合コイル１５に高周波電源８から高周波電圧を印加することにより、石英板１４下に誘導結合による高密度プラズマが励起される。これと同時にステージ電極１０に高周波電源８から高周波電圧を印加することによって基板１上にイオンシースが形成され、プラズマ中で生成したイオンが基板１に向かって引き込まれ、イオンアシストエッチング反応が促進される。
【００２１】
ここで、基板１はプラズマ照射によって温度が上昇するが、トレー３と静電吸着されていることで、基板１からトレー３へ均一に熱が伝わり、トレー３からステージ電極１０へは耐食性金属コーティング膜１６を介してステージ電極１０内部に循環する冷却水と熱交換されて外部に排出されるので、効果的に冷却されて基板１温度の上昇が抑制される。また、基板１の周辺部に障害物が存在しないので、レート低下及び入射イオンの軌道歪曲が防止される。
【００２２】
（第２の実施形態）
図２に第２の実施形態のプラズマエッチング装置の構成を示す。なお、第１の実施形態と同一の構成要素については同一参照番号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００２３】
図２において、１８は網目状に編まれた金属紐であり、ステージ電極１０の表面の溝に埋め込まれている。また、トレー３とステージ電極１０がそれぞれ誘電体１９と２０によって電気的に分離されており、分離されたステージ電極１０にそれぞれ互いに逆極性の直流電源１７が接続されている。
【００２４】
以上の構成において、ステージ電極１０の電気的に分離独立した部分に一方は正の直流電圧、他方の部分に負の直流電圧を印加することによって、ステージ電極１０上の溝に埋め込んだ金属紐１８、トレー３を介してトレー３の基板１と接する表面の誘電膜２に正または負の電荷を誘起して、基板１をトレー３に静電吸着することができる。これによってプラズマの有無に関わらず基板１をトレー３に吸着させることができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
図３に第３の実施形態のプラズマエッチング装置の構成を示す。なお、第２の実施形態と同一の構成要素については同一参照番号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。
【００２６】
図３において、トレー３の基板１と接する表面に、熱交換を促進するＨｅなどの冷却ガスを導入するように冷却溝２１が形成されるとともに冷却溝２１に冷却ガスを供給する冷却ガス導入口２２が設けられている。またトレー３をクランプリング２３でステージ電極１０に押さえ付けるように構成されている。クランプリング２３は昇降リング２５にバネ付き止め具２４によって保持されている。
【００２７】
以上の構成において、基板１が直流電源１７によってトレー３に静電吸着され、トレー３がクランプリング２３にてステージ電極１０に確実に固定保持されている。この状態で、基板１の裏面にＨｅガスなどの冷却ガスを導入することによって基板１の熱が効率的にトレー３に伝達され、冷却水と熱交換されて外部に排出され、さらに効果的に基板１温度の上昇が抑制される。
【００２８】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理方法及び装置によれば、以上のように電極とトレーを互いに導通のとれた状態とし、トレーの基板と接する表面に設けた薄い絶縁膜を分極させることによって、基板をトレーに吸着させた状態で基板を処理するので、基板の周縁部にクランプリング等の障害物が存在せず、レート低下及び入射イオンの軌道歪曲を防止することができて基板周縁部での歩留りを向上でき、また基板をより均一に冷却できるため、レジストの変質を防止しつつ高パワーを投入して反応速度を上げることができる。また、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離し、電極側の分離された表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加するので、プラズマの有無に関わりなく、基板をトレーに吸着させることができる。また、電極のトレーと接する表面に溝を有し、金属紐が溝の中に固定され、電極がトレーと電気的に接するようにしているので、トレーと電極間の導通を確実に行うことができる。
【００２９】
また、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングすることにより、電極とトレーの接する互いの表面がプラズマ雰囲気によって腐食されるのを防止できる。
【００３０】
また、電極に印加する高周波電圧に重畳し、高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を印加すると、プラズマによって発生するセルフバイアス電圧に依存することなく、基板とトレーを確実に吸着させることができる。
【００３３】
また、トレーをメカニカルクランプで電極に押さえ付けるようにすると、トレーと電極間の導通および熱伝達を確実に行うことができる。
【００３４】
また、トレーの基板と接する表面に溝を有し、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入するようにすると、基板に発生した熱を速やかに排出することができ、高パワーを印加して反応速度を向上できる。
【００３５】
また、基板がセラミックスまたは水晶ガラスまたはＧａＡｓの場合に、トレー上に載置することで割れを防ぐことができ、効果的である。
【００３６】
また、薄い絶縁膜がアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミドまたはＳｉラバーゴムであると、トレーと基板の間で分極を行う作用が確実に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置を適用したプラズマエッチング装置の第１の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置を適用したプラズマエッチング装置の第２の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置を適用したプラズマエッチング装置の第３の実施形態の概略構成を示す縦断面図である。
【図４】従来例のプラズマエッチング装置の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 誘電膜
３ トレー
８ 高周波電源
１０ ステージ電極
１６ 耐食性金属コーティング膜
１７ 直流電源
１８ 金属紐
１９ 誘電体
２０ 誘電体
２１ 冷却溝
２３ クランプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method and apparatus used for manufacturing GaAs-based semiconductor elements, SAW filter elements, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an apparatus for plasma processing a low-strength substrate such as a GaAs-based semiconductor element or SAW filter element (piezoelectric material), a substrate A, a tray B, and a stage electrode G are placed in a reaction chamber J as shown in FIG. Further, a cooling water circulation section C, a space ring H, an electrode protection ring I, a clamp ring M, a clamp lifting pole K, and a clamp holding pin L are disposed. The stage electrode G is configured to apply a high-frequency voltage from a power source E, a quartz plate N is disposed on the surface of the reaction chamber J facing the stage electrode G, and a multi-spiral coil O is disposed on the outer surface thereof. The high-frequency voltage is applied from the power source P. R is an exhaust port of the reaction chamber J, Q is a processing gas inlet, D is a cooling water inlet, and F is a cooling water outlet.
[0003]
In the above configuration, the substrate A is placed on the tray B in the atmosphere, transferred and placed on the stage electrode G, the substrate A is pressed by the clamp ring M, and the high frequency voltage is applied to the stage electrode G by the power source E. Is applied, and a high frequency voltage is applied to the multi-spiral coil O from the power source P, thereby generating high-density plasma by inductive coupling and performing plasma etching of the substrate A.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the etching process of the substrate A is performed in such a configuration, the etching rate of the substrate A is reduced in the vicinity of the clamp ring M that holds the peripheral edge of the substrate A, or the trajectory of ions incident on the substrate A is clamp ring. There is a problem that the yield of the peripheral edge of the substrate A is lowered due to bending by M.
[0005]
Further, the heat generated in the substrate A by the plasma irradiation exchanges heat with the cooling water flowing through the stage electrode G via the tray B and the stage electrode G and is discharged outside the reaction chamber J. Between B, the tray B and the stage electrode G are only pressed by the clamp ring M, so heat transfer is insufficient, and the temperature of the substrate A rises and the resist is likely to be altered by heat. There is a problem that high-power high-frequency voltage cannot be input to increase the reaction speed.
[0006]
In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a plasma processing method and apparatus that can improve the yield at the peripheral edge of the substrate, have high substrate cooling performance, and increase the reaction rate by applying high power. The purpose is that.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The plasma processing method of the present invention is a plasma processing method for processing a substrate by placing a tray on an electrode and placing a substrate on the tray, and a surface of the electrode in contact with the tray and a surface of the tray in contact with the electrode Is separated into at least two surfaces that are electrically independent, and a metal string is fixed in a groove formed on the surface of the electrode that contacts the tray, and the electrode is in electrical contact with the tray and the electrode and the tray are electrically connected to each other. The substrate is attracted to the tray by applying a positive or negative different DC voltage to the separated surface on the electrode side and polarizing a thin insulating film provided on the surface of the tray in contact with the substrate. Ru der those for processing a substrate. This is able to prevent the rate reduction and orbit distortion of the incident ions by an obstacle such as a clamp ring at the periphery of the substrate by the can improve the yield of the substrate periphery, and the tray and the substrate into close contact with the suction Therefore, the heat transfer performance is improved over the entire surface and the substrate can be cooled more uniformly. Therefore, the reaction rate can be increased by applying high power while preventing the resist from being deteriorated. Further, since the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are separated into at least two electrically independent surfaces, positive and negative DC voltages different from each other are applied. The substrate can be adsorbed on the tray regardless of the presence or absence. In addition, since the metal string is fixed in the groove on the surface of the electrode in contact with the tray so that the electrode is in electrical contact with the tray, conduction between the tray and the electrode can be reliably performed.
[0008]
Further, by coating the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the corrosion-resistant metal material, the surfaces of the electrode and the tray in contact with each other can be prevented from being corroded by the plasma atmosphere.
[0009]
In addition, when a DC voltage different from the self-bias voltage generated by the high-frequency voltage is superimposed on the high-frequency voltage applied to the electrode, the substrate and the tray can be reliably adsorbed without depending on the self-bias voltage generated by the plasma. it can.
[0012]
In addition, when the tray is pressed against the electrode by a mechanical clamp, conduction between the tray and the electrode and heat transfer can be reliably performed.
[0013]
Also, if there is a groove on the surface of the tray in contact with the substrate and heat exchange gas is introduced between the tray and the substrate, the heat generated on the substrate can be quickly discharged, and high power is applied. The reaction rate can be improved.
[0014]
Further, when the substrate is ceramic, quartz glass, or GaAs, it is effective to prevent cracking by placing the substrate on the tray.
In addition, when the thin insulating film is anodized, ceramics, sera plating, sapphire, quartz, quartz, polyimide, or Si rubber rubber, the action of polarization between the tray and the substrate can be reliably obtained.
[0015]
Further, the plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus for processing a substrate by mounting a tray on an electrode and mounting a substrate on the tray, the surface of the electrode contacting the tray and the electrode of the tray A means for separating the contacting surface into at least two or more electrically independent surfaces and a means for applying different positive or negative DC voltages to the separated surface on the electrode side are provided, and a groove is formed in the surface in contact with the electrode tray. the provided, in electrical contact with the electrodes and the tray by fixing the metal cord in the groove in the state of being electrically connected to each other, it is those digits set a thin insulating film on the surface in contact with the substrate of the tray, similar effects as described above・ Effects.
[0016]
In addition, the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are coated with a corrosion-resistant metal material, and means for applying a DC voltage different from the self-bias voltage generated by the high-frequency voltage is superimposed on the high-frequency voltage applied to the electrode. only, it provided a mechanical clamp to press the or tray electrodes, also a groove provided on the surface in contact with the substrate of the tray, means for introducing heat exchange gas between the tray and the substrate provided, also ceramic or quartz glass substrate Alternatively, it is composed of GaAs, and the thin insulating film is composed of anodized, ceramics, sera plating, sapphire, quartz, quartz, polyimide, or Si rubber rubber.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a plasma etching apparatus to which a plasma processing method and apparatus of the present invention are applied will be described with reference to the drawings.
[0018]
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of the plasma etching apparatus of the first embodiment. In FIG. 1, a stage electrode 10 is disposed through a spacer ring 11 in a plasma etching chamber (hereinafter simply referred to as a chamber) 13, and an electrode protection ring 12 is disposed around the stage electrode 10. The tray 3 is placed on the stage electrode 10, and the substrate 1 is placed on the tray 3. Here, on the surface where the stage electrode 10 and the tray 3 are in contact with each other, a corrosion-resistant metal coating film 16 such as gold which is easy to conduct and difficult to corrode is formed. The surface of the tray 3 in contact with the substrate 1 is coated with a dielectric film 2 such as alumite. By applying a DC voltage to the stage electrode 10 with a DC power supply 17, the surface of the tray 3 in contact with the substrate 1 is coated. The insulating film 2 is polarized, and the substrate 1 is electrostatically attracted to the tray 3 under the generation of plasma.
[0019]
4 is a gas introduction port for introducing an etching gas into the chamber 13, 5 is an exhaust port of the chamber 13, 6 is a cooling water circulation part for cooling the stage electrode 10 with water, 7 is a cooling water introduction port, and 9 is a cooling water discharge port. . The stage electrode 10 is configured to apply a high frequency voltage from a high frequency power source 8. A quartz plate 14 is disposed on the surface of the chamber 13 facing the stage electrode 10, and an inductive coupling coil 15 such as a multi-spiral coil is disposed on the outer surface of the chamber 13. A high frequency voltage is applied.
[0020]
In the above configuration, a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 8 to the inductive coupling coil 15 while introducing the etching gas from the gas inlet 4 and exhausting from the exhaust port 5 to control the chamber 13 at a constant pressure. This excites high density plasma by inductive coupling under the quartz plate 14. At the same time, an ion sheath is formed on the substrate 1 by applying a high-frequency voltage from the high-frequency power source 8 to the stage electrode 10, and ions generated in the plasma are drawn toward the substrate 1 to promote the ion-assisted etching reaction. The
[0021]
Here, the temperature of the substrate 1 is increased by the plasma irradiation, but heat is uniformly transferred from the substrate 1 to the tray 3 due to electrostatic adsorption with the tray 3, and the corrosion-resistant metal coating is applied from the tray 3 to the stage electrode 10. Since heat is exchanged with the cooling water circulating inside the stage electrode 10 through the film 16 and discharged to the outside, the substrate 1 is effectively cooled and an increase in the temperature of the substrate 1 is suppressed. In addition, since there are no obstacles in the periphery of the substrate 1, rate reduction and trajectory distortion of incident ions are prevented.
[0022]
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows the configuration of the plasma etching apparatus according to the second embodiment. Note that the same constituent elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only differences are described.
[0023]
In FIG. 2, 18 is a metal string knitted in a mesh shape, and is embedded in a groove on the surface of the stage electrode 10. Further, the tray 3 and the stage electrode 10 are electrically separated by dielectrics 19 and 20, respectively, and DC power supplies 17 having opposite polarities are connected to the separated stage electrodes 10, respectively.
[0024]
In the above configuration, the metal string 18 embedded in the groove on the stage electrode 10 is applied by applying a positive DC voltage to one of the electrically isolated and independent portions of the stage electrode 10 and a negative DC voltage to the other portion. The substrate 1 can be electrostatically adsorbed to the tray 3 by inducing a positive or negative charge to the dielectric film 2 on the surface of the tray 3 in contact with the substrate 1 via the tray 3. As a result, the substrate 1 can be adsorbed to the tray 3 regardless of the presence or absence of plasma.
[0025]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows the configuration of the plasma etching apparatus of the third embodiment. In addition, about the component same as 2nd Embodiment, the same reference number is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and only a different point is demonstrated.
[0026]
In FIG. 3, a cooling groove 21 is formed on the surface of the tray 3 in contact with the substrate 1 so as to introduce a cooling gas such as He that promotes heat exchange, and a cooling gas inlet for supplying the cooling gas to the cooling groove 21. 22 is provided. Further, the tray 3 is configured to be pressed against the stage electrode 10 by the clamp ring 23. The clamp ring 23 is held on a lifting ring 25 by a spring-loaded stopper 24.
[0027]
In the above configuration, the substrate 1 is electrostatically attracted to the tray 3 by the DC power source 17, and the tray 3 is securely fixed to the stage electrode 10 by the clamp ring 23. In this state, by introducing a cooling gas such as He gas to the back surface of the substrate 1, the heat of the substrate 1 is efficiently transferred to the tray 3, exchanged with the cooling water and discharged to the outside, and more effectively. An increase in the temperature of the substrate 1 is suppressed.
[0028]
【The invention's effect】
According to the plasma processing method and apparatus of the present invention, the substrate and the tray are placed on the tray by polarizing the thin insulating film provided on the surface of the tray in contact with the electrode and the tray as described above. Since the substrate is processed in the adsorbed state, there is no obstruction such as a clamp ring at the periphery of the substrate, the rate reduction and the trajectory distortion of incident ions can be prevented, and the yield at the substrate periphery is improved. In addition, since the substrate can be cooled more uniformly, the reaction rate can be increased by applying high power while preventing the resist from being altered. In addition, the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are separated into at least two or more electrically independent surfaces, and positive or negative DC voltages different from each other are applied to the separated surfaces on the electrode side. Therefore, the substrate can be adsorbed to the tray regardless of the presence or absence of plasma. In addition, there is a groove on the surface of the electrode in contact with the tray, and the metal string is fixed in the groove so that the electrode is in electrical contact with the tray. it can.
[0029]
Further, by coating the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the corrosion-resistant metal material, the surfaces of the electrode and the tray in contact with each other can be prevented from being corroded by the plasma atmosphere.
[0030]
In addition, when a DC voltage different from the self-bias voltage generated by the high-frequency voltage is superimposed on the high-frequency voltage applied to the electrode, the substrate and the tray can be reliably adsorbed without depending on the self-bias voltage generated by the plasma. it can.
[0033]
In addition, when the tray is pressed against the electrode by a mechanical clamp, conduction between the tray and the electrode and heat transfer can be reliably performed.
[0034]
Also, if there is a groove on the surface of the tray in contact with the substrate and heat exchange gas is introduced between the tray and the substrate, the heat generated on the substrate can be quickly discharged, and high power is applied. The reaction rate can be improved.
[0035]
Further, when the substrate is made of ceramics, quartz glass or GaAs, it is possible to prevent cracking by placing the substrate on the tray, which is effective.
[0036]
In addition, when the thin insulating film is anodized, ceramics, sera plating, sapphire, quartz, quartz, polyimide, or Si rubber rubber, the action of polarization between the tray and the substrate can be reliably obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a first embodiment of a plasma etching apparatus to which a plasma processing apparatus of the present invention is applied.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a second embodiment of a plasma etching apparatus to which a plasma processing apparatus of the present invention is applied.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a third embodiment of a plasma etching apparatus to which a plasma processing apparatus of the present invention is applied.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a conventional plasma etching apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Dielectric film 3 Tray 8 High frequency power supply 10 Stage electrode 16 Corrosion-resistant metal coating film 17 DC power supply 18 Metal string 19 Dielectric 20 Dielectric 21 Cooling groove 23 Clamp ring

Claims (14)

電極上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置して基板を処理するプラズマ処理方法であって、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離し、電極のトレーと接する表面に有する溝の中に金属紐を固定し、電極がトレーと電気的に接して電極とトレーを互いに導通のとれた状態とし、電極側の分離された表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加し、トレーの基板と接する表面に設けた薄い絶縁膜を分極させることにより、基板をトレーに吸着させて基板を処理することを特徴とするプラズマ処理方法。A plasma processing method for processing a substrate by mounting a tray on an electrode and mounting the substrate on the tray, wherein the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are electrically independent. Separated into two or more surfaces, a metal string is fixed in a groove on the surface of the electrode that contacts the tray, the electrode is in electrical contact with the tray , and the electrode and the tray are connected to each other . The substrate is processed by adsorbing the substrate to the tray by applying positive or negative DC voltages different from each other to the separated surface and polarizing a thin insulating film provided on the surface of the tray in contact with the substrate. A plasma processing method. 電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングしたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are coated with a corrosion-resistant metal material. 電極に印加する高周波電圧に重畳し、高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を印加することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  2. The plasma processing method according to claim 1, wherein a DC voltage different from a self-bias voltage generated by the high-frequency voltage is applied so as to be superimposed on the high-frequency voltage applied to the electrode. トレーをメカニカルクランプで電極に押さえ付けることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  The plasma processing method according to claim 1, wherein the tray is pressed against the electrode by a mechanical clamp. トレーの基板と接する表面に溝を有し、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入することを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  2. The plasma processing method according to claim 1, wherein a groove is formed on a surface of the tray in contact with the substrate, and a heat exchange gas is introduced between the tray and the substrate. 基板がセラミックスまたは水晶ガラスまたはＧａＡｓであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the substrate is made of ceramics, quartz glass or GaAs. 薄い絶縁膜がアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミドまたはＳｉラバーゴムであることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。  2. The plasma processing method according to claim 1, wherein the thin insulating film is alumite, ceramics, sera plating, sapphire, quartz, quartz, polyimide, or Si rubber rubber. 電極上にトレーを載置し、トレー上に基板を載置して基板を処理するプラズマ処理装置であって、電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を電気的に独立した少なくとも２つ以上の表面に分離する手段と電極側の分離された表面に正または負の互いに異なる直流電圧を印加する手段を設け、電極のトレーと接する表面に溝を設け、溝の中に金属紐を固定して電極とトレーを電気的に接して互いに導通した状態にし、トレーの基板と接する表面に薄い絶縁膜を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for mounting a tray on an electrode and processing the substrate by mounting a substrate on the tray, wherein the surface of the electrode in contact with the tray and the surface of the tray in contact with the electrode are electrically independent. There are provided means for separating two or more surfaces and means for applying different positive or negative DC voltages to the separated surface on the electrode side, providing a groove on the surface in contact with the electrode tray, and placing a metal string in the groove and electrically contact the electrode and the tray fixed to the state of being electrically connected to each other, the plasma processing apparatus characterized by digits set a thin insulating film on the surface in contact with the substrate of the tray. 電極のトレーと接する表面及びトレーの電極と接する表面を耐食性金属材料でコーティングしたことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein a surface of the electrode in contact with the tray and a surface of the tray in contact with the electrode are coated with a corrosion-resistant metal material. 電極に印加する高周波電圧に重畳して高周波電圧により生じるセルフバイアス電圧と異なる直流電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising means for applying a DC voltage different from a self-bias voltage generated by the high-frequency voltage superimposed on the high-frequency voltage applied to the electrode. トレーを電極に押さえ付けるメカニカルクランプを設けたことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising a mechanical clamp for pressing the tray against the electrode. トレーの基板と接する表面に溝を設け、熱交換ガスをトレーと基板の間に導入する手段を設けたことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8 , wherein a groove is provided on a surface of the tray in contact with the substrate, and means for introducing a heat exchange gas between the tray and the substrate is provided. 基板をセラミックスまたは水晶ガラスまたはＧａＡｓにて構成したことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the substrate is made of ceramics, quartz glass or GaAs. 薄い絶縁膜をアルマイトまたはセラミックスまたはセラメッキまたはサファイアまたは石英または水晶またはポリイミドまたはＳｉラバーゴムにて構成したことを特徴とする請求項８記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the thin insulating film is made of alumite, ceramics, cera plating, sapphire, quartz, quartz, polyimide, or Si rubber rubber.
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