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Dokumentenidentifikation DE602004003254T2 29.03.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001647054
Titel PLASMAVERARBEITUNGSVORRICHTUNG
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder ARITA, Kiyoshi, Fukuoka 811-3225, JP;
IWAI, Tetsuhiro, Fukuoka 816-0844, JP;
NAKAGAWA, Akira, Saga 849-0926, JP
Vertreter derzeit kein Vertreter bestellt
DE-Aktenzeichen 602004003254
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.07.2004
EP-Aktenzeichen 047480496
WO-Anmeldetag 22.07.2004
PCT-Aktenzeichen PCT/JP2004/010785
WO-Veröffentlichungsnummer 2005009089
WO-Veröffentlichungsdatum 27.01.2005
EP-Offenlegungsdatum 19.04.2006
EP date of grant 15.11.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.03.2007
IPC-Hauptklasse H01L 21/68(2006.01)A, F, I, 20051224, B, H, EP

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Plasmabearbeitungsvorrichtung, die eine Plasmabearbeitung für einen Wafer durchführt.

Technischer Hintergrund

Da die Stärke von Halbleitergeräten dazu tendiert verringert zu werden, wird während eines Verfahrens, das bei der Herstellung von Wafern für diese Halbleitergeräte verwendet wird, eine Stärkeverringerungsbearbeitung durchgeführt, um die Stärke von Substraten zu verringern. Als Teil des Stärkeverringerungsablaufs wird ein Schaltmuster auf einer Fläche eines Siliziumsubstrats ausgebildet, und die gegenüberliegende Fläche wird mechanisch geschliffen. Anschließend an das Schleifen wird eine Plasmabearbeitung verwendet, um unter Verwendung einer Ätzung eine beschädigte Schicht von der Fläche des Siliziumsubstrats zu entfernen, für welches das Maschinenschleifen durchgeführt wurde.

Da Wafer in einer Vielfalt von Größen vorkommen, ist es wünschenswert, dass eine einzelne Plasmabearbeitungsvorrichtung für das Durchführen eine solchen Wafer-Plasmabearbeitung in der Lage ist, Wafer, die unterschiedliche Größen aufweisen, zu bearbeiten. Folglich wurden gegenwärtig wohlbekannte Plasmabearbeitungsvorrichtungen entwickelt, für die ein Teil oder eine gesamte Elektrode, auf der ein Wafer positioniert wird, abhängig von der Größe des Wafers, der bearbeitet werden soll, ausgetauscht werden kann (siehe zum Beispiel Patentschriften 1 und 2). Nach dem Beispiel in Patentschrift 1 wird eine Elektrode aus einer Vielzahl von Schichten aufgebaut, und nur die oberste Schicht, auf der ein zu bearbeitender Wafer positioniert wird, wird ausgetauscht. Nach dem Beispiel in Patentschrift 2 wird ein gesamtes Elektrodenelement, durch das Kühlwasserkanäle ausgebildet sind, ausgetauscht.

  • [Patentschrift 1] JP-A-10-223725
  • [Patentschrift 2] JP-A-2001-210622

Die Plasmabearbeitungsvorrichtungen, die in diesen herkömmlichen Beispielen offengelegt werden, weisen jedoch die folgenden Probleme auf. Während der Plasmabearbeitung muss zunächst eine Elektrode in geeigneter Weise gekühlt werden, um einen übermäßigen Temperaturanstieg der Elektrode oder eines Wafers, der durch das Plasma erwärmt wird, zu vermeiden. Da nach dem Beispiel in der Patentschrift 1 eine Elektrode in zwei Schichten aufgeteilt ist, wird die Wärmeleitung bei der Verbindungsstelle jedoch blockiert, wo der Abschnitt einer Elektrode, der ausgetauscht wird, den Abschnitt berührt, der nicht ausgetauscht wird, und eine Verminderung der Kühlleistung wird unvermeidlich.

Nach dem Beispiel in der Patentschrift 2 erhöhen sich die Kosten, da ein teures Elektrodenelement gefertigt werden muss, das der Größe des Wafers entspricht. Da der Raum für das Entfernen und Anbringen der Elektrode begrenzt ist, wird die Arbeitsleistung für das Austauschen einer Elektrode zusätzlich niedrig; übermäßige Arbeit und Zeit werden erforderlich. Außerdem neigt während der Austauschbearbeitung das Kühlwasser, das in der Elektrode gehalten wird, dazu, in eine Bearbeitungskammer auszulaufen, was eine häufige Ursache für eine Verunreinigung ist. Wie oben beschrieben, ist es üblicherweise schwierig, eine Vielzahl von Wafern, die verschiedene Größen aufweisen, unter Verwendung einer einzelnen Plasmabearbeitungsvorrichtung leicht und kostengünstig zu bearbeiten.

Offenlegung der Erfindung

Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Plasmabearbeitungsvorrichtung als eine einzelne Einheit bereitzustellen, die leicht und kostengünstig eine Vielzahl von Wafern, die verschiedene Größen aufweisen, bearbeiten kann.

Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst eine Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die eine Plasmabearbeitung der Rückseite eines Wafers durchführt, bei dem eine isolierende Scheibe an der Vorderseite angeklebt wird, und die für die Plasmabearbeitung so eingerichtet wird, dass sie wenigstens zwei Größen von Wafern, d.h. einen großen Wafer und einen kleinen Wafer, verarbeitet Folgendes: ein integral ausgebildetes Elektrodenelement, das sich in einer Bearbeitungskammer befindet, die einen geschlossenen Raum umgrenzt und die eine Anbringungsfläche aufweist, die größer ist als ein großer Wafer, so dass ein Wafer angebracht werden kann, und dabei die isolierende Scheibe in Kontakt mit der Anbringungsfläche ist; eine Druckverringerungseinheit zum Ableiten eines Gases aus dem geschlossenen Raum, um den Druck zu verringern; eine Gaszuführeinheit zum Zuführen eines Plasmaerzeugungsgases zu dem geschlossenen Raum, in dem der Druck verringert worden ist; eine gegenüberliegende Elektrode, die gegenüber dem Elektrodenelement angeordnet wird; eine Plasmaerzeugungseinrichtung zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen dem Elektrodenelement und der gegenüberliegenden Elektrode, um das Plasmaerzeugungsgas in einen Plasmazustand zu versetzen; eine Gleichspannungs-Anlegeeinheit zum Anlegen einer Gleichspannung an das Elektrodenelement, um den Wafer, der auf der Anbringungsfläche angeordnet wird, elektrostatisch anzuziehen; eine Kühleinheit zum Kühlen des Elektrodenelements, wobei die Anbringungsfläche des Elektrodenelements unterteilt ist in: einen ersten Bereich, der sich in der Mitte der Anbringungsfläche befindet, an der ein Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement verwendet wird, frei liegt, einen ersten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, der den äußeren Rand des ersten Bereiches wie ein Ring umschließt, einen zweiten Bereich, in dem das Metall freiliegt, der sich wie ein Ring um den äußeren Rand des ersten isolierenden Bereiches erstreckt, und einen zweiten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, und der den äußeren Rand des zweiten Bereiches wie ein Ring umschließt, wobei eine Grenze zwischen dem ersten Bereich und dem ersten isolierenden Bereich innerhalb des äußeren Randes eines kleinen Wafers vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert wird, und eine Grenze zwischen dem ersten isolierenden Bereich und dem zweiten Bereich außerhalb des äußeren Randes des kleinen Wafers vorgesehen ist, wobei eine Grenze zwischen dem zweiten Bereich und dem zweiten isolierenden Bereich innerhalb des äußeren Randes eines großen Wafers vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert wird, und sich der zweite isolierende Bereich von dem großen Wafer nach außen erstreckt, und wobei ein Abdeckungselement, das eine Ringform aufweist, und das von der Anbringungsfläche abnehmbar ist, bereitgestellt wird, um den zweiten Bereich völlig abzudecken.

Nach der vorliegenden Erfindung wird die Anbringungsfläche des Elektrodenelements, auf dem ein Wafer positioniert wird, der bearbeitet werden soll, aufgeteilt in: den ersten Bereich, der wie ein Kreis mit dem Elektrodenelement in der Mitte ausgebildet wird, und in der ein Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement verwendet wird, frei liegt; den ersten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, der das Äußere des ersten Bereiches wie ein Ring umschließt; den zweiten Bereich, der sich wie ein Ring um das Äußere von dem ersten isolierenden Bereiches erstreckt, und in dem das Metall freiliegt; den zweiten isolierenden Bereich, dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film abgedeckt wird, und der das Äußere des zweiten Bereiches wie ein Ring umschließt. Da der erste isolierende Bereich und der zweite isolierende Bereich gemäß den Stellen der äußeren Ränder eines kleinen Wafers und eines großen Wafers angeordnet werden, kann dieselbe Plasmabearbeitungsvorrichtung leicht und kostengünstig eine Vielzahl von Wafern bearbeiten, die unterschiedliche Größen aufweisen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

1 ist eine seitliche Querschnittansicht einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2 ist eine seitliche Querschnittansicht der Vakuumkammer der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

3 ist eine Querschnittansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

4 ist eine Draufsicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

5 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

6 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

7 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

8 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

9 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der ersten Ausführungsform.

10 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

11 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform.

12 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform.

13 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

14 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der dritten Ausführungsform.

15 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der dritten Ausführungsform.

16 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung.

17 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der vierten Ausführungsform.

18 ist eine Querschnittansicht eines Teils des Elektrodenelements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der vierten Ausführungsform.

19 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung.

Beste Methode für das Ausführen der Erfindung (Erste Ausführungsform)

Zunächst wird der Aufbau der Plasmabearbeitungsvorrichtung unter Bezug auf 1 und 2 beschrieben. Die Plasmabearbeitungsvorrichtung führt eine Plasmabearbeitung für die Rückseite eines Wafers durch, auf dem eine isolierende Scheibe auf die Vorderseite geklebt wird. In dieser Ausführungsform soll eine Vielzahl von Wafern bearbeitet werden, die mindestens einen großen Wafer und einen kleinen Wafer beinhaltet.

In 1 ist eine Vakuumkammer 1 ein Behälter mit einem Deckelelement 1a, das durch einen Scharniermechanismus 5 (siehe 2) an der oberen Seite geöffnet und geschlossen werden kann. Ein Schließzylinder 7 befindet sich am Ende der oberen Fläche des Deckelelements 1a, und sobald das Deckelelement 1a geschlossen wird, wird eine Stange 7a in einen Eingreifabschnitt 1d eingepasst, der an der Seitenfläche der Vakuumkammer 1 so befestigt wird, dass das Deckelelement 1a verriegelt wird und einen geschlossenen Raum bereitstellt.

Durch das Schließen des Deckelelements 1a, wird der geschlossene Raum in der Vakuumkammer 1 umgrenzt, und er wird als eine Bearbeitungskammer 2 verwendet, worin das Plasma unter verringertem Druck erzeugt wird, um eine Plasmabearbeitung durchzuführen. Eine Öffnung 1b, die mit einem Türelement 8 eingepasst wird, wird an der Seitenfläche der Vakuumkammer 1 angeordnet. Die Öffnung 1b wird durch das Anheben oder Absenken des Türelements 8 freigelegt oder blockiert, und sobald sie freigelegt wird, kann ein Bearbeitungsobjekt in die Bearbeitungskammer 2 eingesetzt oder aus ihr entfernt werden. Sobald das Deckelelement 1a durch den Scharniermechanismus 5 nach oben geschwenkt wird, ist die Bearbeitungskammer 2, wie in 2 gezeigt, ferner von oben offen, so dass, wie später beschrieben wird, das Austauschen eines Gestells und die interne Instandhaltung leicht durchgeführt werden kann, wenn ein Wafer verwendet wird, der eine andere Größe aufweist.

In der Bearbeitungskammer 2 sind eine erste Elektrode 3 und eine zweite Elektrode 4 einander gegenüberliegend vertikal so angeordnet, dass die zweite Elektrode 4 bezüglich der ersten Elektrode 3 eine gegenüberliegende Elektrode ist. Die erste Elektrode 3 und die zweite Elektrode 4 sind zylindrisch geformt und konzentrisch in der Bearbeitungskammer 2 positioniert. Die erste Elektrode 3 wird aus einem leitfähigen Metall wie Aluminium gefertigt und so konstruiert, dass ein Stützabschnitt 3c sich von einem scheibenförmigen Hauptkörper nach unten erstreckt, an dem ein Elektrodenabschnitt (Elektrodenelement) 3a befestigt wird. Der Stützabschnitt 3c wird in der Vakuumkammer 1 durch ein isolierendes Element so gehalten, dass in der Vakuumkammer 1, der Stützabschnitt 3c elektrisch isoliert wird. Ein zu bearbeitender Wafer 6 (siehe entweder Wafer 6A oder 6B in 5) wird bei dem Elektrodenabschnitt 3a positioniert.

Die zweite Elektrode 4 wird ebenso wie die erste Elektrode 3 aus einem leitfähigen Metall wie Aluminium gefertigt und weist einen Stützabschnitt 4b auf, der sich von einem scheibenförmigen Elektrodenabschnitt 4a nach oben erstreckt. Der Stützabschnitt 4b wird so gehalten, dass er in der Vakuumkammer 1 elektrisch leitend ist, und sobald das Deckelelement 1a geschlossen wird, wird ein Entladungsraum 2a zur Plasmaerzeugung zwischen einem Elektrodenabschnitt 4a und dem Elektrodenabschnitt 3a der ersten Elektrode 3, der sich darunter befindet, umgrenzt.

Eine Vakuumpumpeneinheit 11 wird mit einem Luftabscheideanschluss 1c verbunden, der mit der Bearbeitungskammer 2 in Verbindung steht. Sobald die Vakuumpumpeneinheit 11 angesteuert wird, wird die Luft innerhalb der Bearbeitungskammer 2 der Vakuumkammer 1 herausgepumpt, und der Druck in der Bearbeitungskammer 2 verringert sich. Die Vakuumpumpeneinheit 11 dient als Druckverringerungseinrichtung für das Herauspumpen von Gas durch den Luftabscheideanschluss 1c, von der Bearbeitungskammer 2, einem geschlossenen Raum, und zur Verringerung des Drucks darin.

Die erste Elektrode 3 wird elektrisch mit einer Hochfrequenz-Stromquelle 16 verbunden. Sobald die Hochfrequenz-Stromquelle 16 angesteuert wird, wird deshalb eine Hochfrequenzspannung zwischen der zweiten Elektrode 4 und der ersten Elektrode 3 angelegt, die in der Vakuumkammer 1 leitend sind, die geerdet wird. Als ein Ergebnis tritt eine Plasmaentladung in der Bearbeitungskammer 2 auf. Die Hochfrequenz-Stromquelle 16 dient als Plamaerzeugungseinrichtung für das Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen der ersten Elektrode 3 und der zweiten Elektrode 4 und für das Verändern eines Plasmaerzeugungsgases in den Plasmazustand.

Ferner wird eine Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung durch einen HF-Filter 13 mit der ersten Elektrode 3 verbunden. Sobald die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung angesteuert wird, wird eine negative Ladung an der Oberfläche der ersten Elektrode 3 akkumuliert. Sobald die Hochfrequenz-Stromquelle 16 angesteuert wird, um ein Plasma in der Bearbeitungskammer 2 zu erzeugen, wird in diesem Zustand eine negative Ladung auf einem Wafer 6 akkumuliert.

Dann halten Coulomb-Kräfte, die zwischen der negativen Ladung, die auf der ersten Elektrode 3 akkumuliert ist, und der positiven Ladung, die auf dem Wafer 6 akkumuliert ist, wirken, den Wafer 6 durch eine isolierende Scheibe 6a, die ein dielektrisches Element ist, an der ersten Elektrode 3. Zu diesem Zeitpunkt verhindert der HF-Filter 13, dass die Hochfrequenz-Stromquelle 16 eine Hochfrequenzspannung unmittelbar an die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung anlegt. Die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung dient als eine Gleichspannungs-Anlegungseinrichtung für das Anlegen einer Gleichspannung an das Elektrodenelement 3a der ersten Elektrode 3, um einen Wafer 6 elektrostatisch anzuziehen, der an einer Anbringungsfläche 3b positioniert wird.

Die ausführliche Struktur der zweiten Elektrode 4 wird nun beschrieben. Gasantriebslöcher 4d werden in der Mitte der unteren Fläche der zweiten Elektrode 4 ausgebildet. Die Gasantriebslöcher 4d stehen durch ein Gaszuführloch 4c, das im Innern des Stützabschnitts 4b ausgebildet wird, in Verbindung mit einer Gaszuführeinheit 17. Da die Gasantriebslöcher 4d mit einer porösen Platte 4e bedeckt sind, wird ein Gas, das durch die Gasantriebslöcher 4d vorrwärts getrieben wird, durch die poröse Platte 4e verteilt. Sobald die Gaszuführeinheit 17 angesteuert wird, wird ein Plasmaerzeugungsgas, das Fluor enthält, durch die Gasantriebslöcher 4d und die poröse Platte 4e geleitet und dem Entladungsraum 2a zugeführt. Die Gaszuführeinheit 17 dient als eine Gaszuführeinrichtung für das Zuführen eines Plasmaerzeugungsgases zu der Bearbeitungskammer 2, worin der Druck verringert wurde.

In der in 1 gezeigten Anordnung werden der Schließzylinder 7, die Vakuumpumpeneinheit 11, die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung, eine Vakuumpumpe 14, ein Kühlmechanismus 15, die Hochfrequenz-Stromquelle 16 und die Gaszuführeinheit 17 durch ein Steuergerät 10 gesteuert, und die Plasmabearbeitung wird durchgeführt während durch das Steuergerät 10 die Steuerung auf diese einzelnen Abschnitte ausgeführt wird.

Nun wird eine Erläuterung für einen Wafer 6 gegeben, der durch die Plasmabearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden soll. Der Wafer 6 ist ein Halbleitersubstrat, und eine logische Schaltung wird auf seiner Vorderseite ausgebildet. Die Fläche, die der Schaltungsausbildungsfläche gegenüber liegt, wird durch eine Maschine geschliffen, und danach wird unter Verwendung einer Ätzung eine Plasmabearbeitung auf diese Rückseite des Halbleitersubstrats durchgeführt, um Mikrorisse, die durch das maschinelle Bearbeiten verursacht werden, zu entfernen

Die isolierende Scheibe 6a wird an dem Schaltungsausbildungsabschnitt der Vorderseite (die untere Seite in 5, 7 und 9) des Wafers 6 angeklebt. Und während der Plasmabearbeitung wird die isolierende Scheibe 6a so in Berührung mit der Anbringungsfläche 3b gebracht, welche die obere Fläche der ersten Elektrode 3 ist, dass der Wafer mit der mechanisch geschliffenen Fläche nach oben zeigend positioniert wird. Die isolierende Scheibe 6a, eine Harzscheibe, auf der ein ca. 100 &mgr;m starker Film, aufgebaut aus einem isolierenden Harz, wie Polyolefin, Polyimid oder Poly(-Ethylenterephthalat), abgeschieden wurde, wird unter Verwendung eines Haftklebstoffs an der Schaltungsausbildungsfläche des Wafers 6 angeklebt. Die auf den Wafer 6 geklebte isolierende Scheibe 6a schützt die Schaltungsausbildungsfläche des Wafers 6 und fungiert außerdem als ein dielektrisches Element für die elektrostatische Anziehung des Wafers 6, was später beschrieben wird.

Wie oben beschrieben, bearbeitet die Plasmabearbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung Wafer 6A und 6B, die eine Vielzahl von Größen aufweisen (in dieser Ausführungsform werden zwei Größen bearbeitet: groß (30,48 cm) und klein (20,32 cm)), und sie führt die Plasmabearbeitung für beide dieser Wafer durch, die bei dem gemeinsamen Elektrodenelement 3a positioniert wurden. Deshalb ist die Anbringungsfläche 3b, welche die obere Fläche des Elektrodenelements 3a ist, größer als der große Wafer 6A, so dass aus der Vielzahl der Wafer ein großer Wafer 6A positioniert werden kann. Um einen kleinen Wafer 6B zu bearbeiten, wird ein getrennt bereitgestelltes Abdeckungselement verwendet, um den Abschnitt des Anbringungsabschnitts 3b, der frei liegt, so abzudecken, dass der frei liegende Abschnitt während der Bearbeitung, die für den kleineren Wafer durchgeführt wird, nicht durch das Plasma beschädigt wird.

Unter Bezug auf 3, 4 und 5 wird nun eine Erläuterung für die ausführliche Struktur der ersten Elektrode 3 gegeben, an der das Elektrodenelement 3a befestigt ist, das, wie oben beschrieben, gemeinsam für die zwei Größen, die durch Wafer 6A und Wafer 6B repräsentiert werden, verwendet werden kann. Ein Querschnitt der ersten Elektrode 3 wird in 3 gezeigt. Für die erste Elektrode 3 wird ein ringförmig ausgesparter Abschnitt 20a in der oberen Fläche einer Basis 20 ausgebildet, die im Wesentlichen wie eine Scheibe geformt ist, und das Elektrodenelement 3a wird integral damit ausgebildet und in den ausgesparten Abschnitt 20a eingepasst, während ein äußeres Ringelement 22 um den äußeren Rand der Basis 20 herum angepasst wird.

Mehrere Sauglöcher 3e, die in der oberen Fläche des Elektrodenelements 3a ausgebildet werden, öffnen sich nach oben in Richtung der Anbringungsfläche 3b. Die Sauglöcher 3e stehen durch ein internes Loch 3d, das horizontal innerhalb des Elektrodenelements 3a ausgebildet wird, mit einem Saugloch 3g in Verbindung, das sich nach unten in Richtung dem unteren Ende des Stützabschnitts 3c öffnet. Wie in 1 gezeigt, steht das Saugloch 3g mit der Vakuumpumpe 14 in Verbindung, und sobald die Vakuumpumpe 14 angesteuert wird, wird ein Vakuum erzeugt und ein Ansaugen produziert, das durch die Sauglöcher 3e einen Wafer 6 nach unten zieht, der an der Anbringungsfläche 3b positioniert ist, und es hält ihn an der Anbringungsfläche 3b. Die Vakuumpumpe 14 ist eine Vakuumerzeugungseinrichtung zur Herstellung des Ansaugens, das durch die Sauglöcher 3e einen Wafer 6 nach unten zieht und ihn an der Anbringungsfläche 3b hält. Ein Abdichtungselement 23 ist an der Fläche vorhanden, bei der das Elektrodenelement 3a und die Basis 20 einander berühren, so dass während das durch Vakuum erzeugte Ansaugen angewendet wird, eine luftdichte Abdichtung gewährleistet wird.

Eine Vielzahl von umlaufenden Nuten und eine Vielzahl von diametralen Nuten werden in der unteren Fläche des Elektrodenabschnitts 3a ausgebildet. Sobald das Elektrodenelement 3a in den ausgesparten Abschnitt 20a eingebaut wird, dienen diese Nuten als KühlmittelFlusswege 3f für das Kühlen des Elektrodenelements 3a. Die Enden der Kühlmittel-Flusswege 3f öffnen sich zu dem unteren Ende des Stützabschnitts 3c und sind, wie in 1 gezeigt, mit dem Kühlmechanismus 15 verbunden. Sobald der Kühlmechanismus 15 angesteuert wird, zirkuliert ein Kühlmittel wie Kühlwasser entlang der Kühlmittel-Flusswege 3f, so dass das Elektrodenelement 3a, dessen Temperatur durch die Wärme, die während der Plasmabearbeitung erzeugt wird, erhöht ist, und eine isolierende Scheibe 6a eines Wafers 6, die bei dem Elektrodenelement 3a positioniert ist, gekühlt werden. Die Kühlmittel-Flusswege 3f und der Kühlmechanismus 15 bilden eine Kühleinrichtung zur Kühlung des Elektrodenelements 3a. Ein Abdichtungselement 24 ist an der Fläche befestigt, an der das Elektrodenelement 3a und die Basis 20 einander berühren, so dass während das Kühlmittel zirkuliert, eine luftdichte Abdichtung gewährleistet wird.

Nun wird die Anbringungsfläche 3b des Elektrodenelements 3a erläutert. Die Anbringungsfläche 3b des Elektrodenelements 3a wird entlang der konzentrischen Grenzen in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt. Wie in 4 gezeigt, wird insbesondere ein erster Bereich 31, der ein Ringsegment ist, konzentrisch mit dem Elektrodenelement 3a in der Mitte der Anbringungsfläche 3b angeordnet. Ein leitfähiges Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement 3a verwendet wird, wird in der Oberfläche des ersten Bereichs 31 frei gelegt, in der die Sauglöcher 3e ausgebildet werden. Ein erster ringförmiger isolierender Bereich 31a, der mit einem isolierenden Film 27 bedeckt ist, der aus einem aluminiumhaltigen keramischen Material ausgebildet wird (siehe 3 und 5), umschließt den äußeren Rand des ersten Bereichs 31.

Ferner befindet sich ein zweiter Bereich 32, ein ringförmiges Segment, an der Außenseite des ersten isolierenden Bereichs 31a. Und genau wie in dem ersten Bereich 31 wird ein leitfähiges Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement 3a verwendet wird, in der Oberfläche des zweiten Bereichs 33 frei gelegt, in der ebenfalls Sauglöcher 3e ausgebildet werden. Ferner umschließt ein zweiter ringförmiger isolierender Bereich 32a, der mit einem isolierenden Film 26 bedeckt ist, der aus einem aluminiumhaltigen keramischen Material ausgebildet wird (siehe 3 und 6), den äußeren Rand des zweiten Bereichs 32.

Unter Bezug auf 5 wird eine Erläuterung gegeben für die Beziehung, die zwischen den isolierenden Bereichen der so definierten Segmente der Anbringungsfläche 3b, d. h., der Abschnitte der Anbringungsfläche 3b, die mit dem isolierenden Filmen 26 und 27 bedeckt sind, und den Größen der Wafer 6 existiert. Die isolierenden Bereiche werden jeweils bereitgestellt, um das Metall, das der leitende Abschnitt des Elektrodenelements 3a ist, vor der unmittelbaren Freilegung gegenüber dem Plasma in dem Entladungsbereich 2a zu schützen. In 5 wird die Beziehung zwischen den Positionen der isolierenden Filme 26 und 27 und den Positionen der äußeren Ränder des großen und kleinen Wafers 6A und 6B gezeigt, die in der Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert werden.

Wenn ein großer Wafer 6A positioniert werden soll, wird ein Ringelement 29 an einem äußeren Ringelement 22 befestigt. Das Ringelement 29 wird verwendet, um einen großen Wafer 6A einzufügen und zu führen, und um die Positionsverschiebung des Wafers 6A relativ zu der Anbringungsfläche 3b zu vermeiden. Um einen kleinen Wafer 6B zu positionieren, wird ein ablösbares Abdeckungselement 25 an der Anbringungsfläche 3b befestigt. Das Abdeckungselement 25 wird ebenfalls verwendet, um einen kleinen Wafer 6B einzufügen und zu führen, und um die Positionsverschiebung des Wafers 6B zu vermeiden. Die Funktion des Abdeckungselements 25 wird später beschrieben.

Zunächst wird eine Positionsbeziehung zwischen einem Wafer 6B und dem ersten isolierenden Bereich 31a erläutert. Wie in 5 gezeigt, befindet sich eine Grenze C1 (siehe 4) zwischen dem ersten Bereich 31 und dem ersten isolierenden Bereich 31a innerhalb des äußeren Randes eines Wafers 6B, der in der Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert wird, und wird völlig durch den Wafer 6B verdeckt. Eine Grenze C2 (siehe 4) zwischen dem ersten isolierenden Bereich 31a und dem zweiten Bereich 32 befindet sich außerhalb des äußeren Randes des Wafers 6B, so dass sie nicht von dem Wafer 6B verdeckt wird.

Außerdem befindet sich eine Grenze C3 (siehe 4) zwischen dem zweiten Bereich 32 und dem zweiten isolierenden Bereich 32a innerhalb des äußeren Randes eines Wafers 6A, der in der Mitte der Anbringungsfläche 3b positioniert wird, und wird völlig durch den Wafer 6A verdeckt. Eine Grenze C4 des äußeren Randes (siehe 4) des zweiten isolierenden Bereichs 32a befindet sich außerhalb des äußeren Randes des Wafers 6A, so dass sie nicht von dem Wafer 6A verdeckt wird.

Nun wird das Abdeckungselement 25 beschrieben. Das Abdeckungselement 25 (siehe 8) wird aus einem keramischen Material gefertigt und ist ringähnlich geformt, so dass, sobald es an der Anbringungsfläche 3b von oben befestigt wird, es den zweiten Bereich 32 (der Bereich, der sich von der Grenze C2 bis zu der Grenze C3 erstreckt) völlig abdeckt. Das Abdeckungselement 25 ist an der Anbringungsfläche 3b vorhanden, wenn ein Wafer 6B bearbeitet werden soll, oder es wird von der Anbringungsfläche 3b entfernt, wenn ein Wafer 6A bearbeitet werden soll.

Um das Abdeckungselement 25 an der Anbringungsfläche 3b zu befestigen, wird ein ringförmiges Verschlusselement 9 in dem zweiten Bereich 32 der Anbringungsfläche 3b angeordnet. Das Verschlusselement 9 ist ein Dummy-Wafer, an den eine isolierende Scheibe 9a, die aus demselben Material gefertigt wird wie die isolierende Scheibe 6a, die an die Wafer 6A und 6B geklebt wird, auf eine Fläche (die untere Fläche in 5) einer Ringplatte geklebt wird, die aus demselben Silizium gefertigt wird wie die Wafer 6A und 6B. Das Verschlusselement 9 kann eine Harzplatte sein, die zum Beispiel aus glasfaserverstärktem Epoxydharz oder Poly(-Ethylenterephthalat) gefertigt wird.

Da das Verschlusselement 9 befestigt wird, berührt das Verschlusselement 9 während der Vakuumansaugbearbeitung, die unter Verwendung der Sauglöcher 3e durchgeführt wird, die Anbringungsfläche 3b eng und blockiert die Sauglöcher 3e, die in dem zweiten Bereich 32 ausgebildet werden. Deshalb wird das durch Vakuum erzeugte Ansaugen auf einen Wafer 6B nur durch die Sauglöcher 3e ausgeübt, die in dem ersten Bereich 31 ausgebildet werden, welches der Ansaugbereich ist, der für einen Wafer 6B erforderlich ist. Ferner folgt aus dem Obigen, dass das so bereitgestellte Verschlusselement 9 durch das Abdeckungselement 25 völlig verdeckt ist. Deshalb kann das Verschlusselement 9 vor dem Freilegen gegenüber dem Plasma geschützt werden, und eine Abnützung des Bauelements kann vermieden werden.

In dieser Ausführungsform ist der äußere Durchmesser des Abdeckungselements 25 gleich dem äußeren Durchmesser des Ringelements 29 (siehe 5). Die äußeren Durchmesser dieser Elemente können sich jedoch unterscheiden. Mit dieser Anordnung kann ein Unterschied bei dem äußeren Durchmesser durch einen optischen Sensor ermittelt werden, und ob das Abdeckungselement 25 an dem Elektrodenelement 3a befestigt ist, kann automatisch bestimmt werden.

Nun wird die Plasmabearbeitung beschrieben. Wenn, wie in 6 gezeigt, ein Wafer 6A verwendet wird, wird in einer Vorbereitungsbearbeitung das Ringelement 29 an dem Elektrodenelement 3a befestigt. Diese Bearbeitung wird durchgeführt während die Bearbeitungskammer 2, wie in 2 gezeigt, offen ist. Nachdem diese Bearbeitung abgeschlossen wurde und die Bearbeitungskammer 2 geschlossen wurde, wird die Plasmabearbeitung gestartet, und ein Wafer 6A wird an dem Elektrodenelement 3a befestigt. In dem Zustand, in dem der Wafer 6A positioniert wird, ruht der äußere Rand des Wafers 6A, wie in 7 gezeigt, auf dem isolierenden Film 26, und die Grenze C3 zwischen dem isolierenden Film und dem zweiten Bereich 32 ist völlig verdeckt.

Wenn, wie in 8 gezeigt, ein Wafer 6B bei der Vorbereitungsbearbeitung verwendet wird, wird das Verschlusselement 9 an dem Elektrodenelement 3a befestigt und das Abdekkungselement 25 wird befestigt, um das Verschlusselement 9 abzudecken. Sobald diese Bearbeitung abgeschlossen wurde und die Bearbeitungskammer 2 geschlossen wurde, wird die Plasmabearbeitung eingeleitet, und der Wafer 6B wird an dem Elektrodenelement 3a befestigt. In dem Zustand, in dem der Wafer 6B, wie in 9 gezeigt, angebracht wurde, ruht der äußere Rand des Wafers 6B auf dem isolierenden Film 27, und die Grenze C1 zwischeu dem isolierenden Film 27 und dem ersten Bereich 31 ist durch den Wafer 6B völlig verdeckt.

Während der Gestellaustauschsbearbeitung, die durchgeführt wird sobald die Wafer, wie in 2 gezeigt, gewechselt werden, können das Ringelement 29 und das Abdeckungselement 25 wirksam ausgetauscht werden während die Bearbeitungskammer 2 offen ist. Da das Elektrodenelement 3a integral ausgebildet wird, kann die Gestellaustauschsbearbeitung ferner durchgeführt werden während die Kühlmittel-Flusswege 3f für das Kühlen eines Elektrodenelements völlig geschlossen sind, so dass das Innere der Bearbeitungskammer 2 vor einer Beschädigung infolge des Auslaufens von Kühlmittel geschützt werden kann.

Wenn entweder ein Wafer 6A oder ein Wafer 6B an der Anbringungsfläche 3b positioniert wurden, wird die Bearbeitungskammer 2 geschlossen und die Plasmabearbeitung wird begonnen. Während der Plasmabearbeitung wird zunächst die Vakuumpumpe 14 angesteuert, die ein Vakuum erzeugt und ein Ansaugen produziert, das durch die Ansauglöcher 3e und 3g den Wafer 6A oder 6B nach unten zieht und ihn so hält, dass er engen Kontakt mit der Anbringungsfläche 3b hat.

Dann wird die Vakuumpumpeneinheit 11 angesteuert, um ein Vakuum zu erzeugen und die Luft aus der Bearbeitungskammer 2 herauszupumpen, und die Gaszuführeinheit 17 führt der Bearbeitungskammer 2 ein Plasmaerzeugungsgas zu. Danach wird die Gleichstromquelle 12 für die elektrostatische Anziehung angesteuert um eine Gleichspannung anzulegen, und die Hochfrequenz-Stromquelle 16 wird angesteuert, um die Plasmaentladung zu beginnen. Durch diese Bearbeitung wird in dem Entladungsraum 2a ein Plasma erzeugt, um die Plasmabearbeitung für den Wafer 6A oder 6B durchzuführen. Während dieser Plasma bearbeitung wird eine elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem Elektrodenelement 3a und dem Wafer 6A oder 6B erzeugt, so dass der Wafer 6A oder 6B durch die elektrostatische Anziehungskraft an dem Elektrodenelement 3a gehalten wird.

Während der elektrostatischen Anziehungsbearbeitung wird die Mitte der isolierenden Scheibe 6a mit der Mitte des Elektrodenelements 3a in Kontakt gebracht, und der äußere Rand der isolierenden Scheibe 6a wird mit dem isolierenden Film 26 oder 27 in Kontakt gebracht. Dann wird hauptsächlich der Mittelabschnitt der isolierenden Scheibe 6a als ein dielektrisches Element für die Durchführung der elektrostatischen Anziehungsbearbeitung verwendet, und der Wafer 6A oder 6B in der Mitte der oberen Fläche wird elektrostatisch angezogen während der äußere Rand der isolierenden Scheibe 6a in engen Kontakt mit dem isolierenden Film 26 oder 27 gebracht wird. Als ein Ergebnis wird der leitende Abschnitt des Elektrodenelements 3a von dem Plasma isoliert. Und deshalb kann eine wirksame elektrostatische Anziehung erzielt werden, ohne dass die Ladung, die für die elektrostatische Anziehung verwendet wird, zu der Plasmaseite durchgelassen wird.

Unabhängig davon, welcher von den Wafern 6A und 6B verwendet wird, werden während der Plasmabearbeitung der erste Bereich 31 und der zweite Bereich 32, welche die leitfähigen Abschnitte sind, welche die Oberfläche des Elektrodenelements 3a ausbilden, völlig von dem Plasma isoliert, das in dem Entladungsraum 2a erzeugt wird. Deshalb kann eine anormale Plasmaentladung vermieden werden, und der Betriebszustand der Plasmabearbeitungsvorrichtung kann stabilisiert werden.

(Zweite Ausführungsform)

10 und 12 sind Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und 11 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der zweiten Ausführungsform. Für die zweite Ausführungsform wird das Abdeckungselement 25 der Plasmabearbeitungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform in zwei Ringe geteilt, einen Inneren und einen Äußeren.

In 10 weist eine erste Elektrode 3 dieselbe Struktur auf wie die erste Elektrode 3, die in 5 für die erste Ausführungsform gezeigt wird, d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine Basis 20 eingepasst, und ein äußeres Ringelement 22 wird mit dem äußeren Rand der Basis 20 zusammengefügt. Wie in der ersten Ausführungsform wird eine Anbringungsfläche 3b, welche die obere Fläche des Elektrodenelements 3a ist, durch isolierende Filme 26 und 27 in einen ersten Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen ersten isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden Bereich 32a aufgeteilt (siehe 4).

Wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird, wird dasselbe Verschlusselement 9, das für die erste Ausführungsform verwendet wird, auch in der zweiten Ausführungsform an der Anbringungsfläche 3b angeordnet, um den zweiten Bereich 32 völlig zu verdecken, und ferner ist ein Abdeckungselement 125, das dieselbe Funktion wie das Abdeckungselement 25 in der ersten Ausführungsform aufweist, vorgesehen, um das Verschlusselement 9 abzudecken. Das Abdeckungselement 125, das für die zweite Ausführungsform verwendet wird, wird erzielt, indem das Abdeckungselement 25 in der ersten Ausführungsform in zwei Ringelemente geteilt wird, d. h., einen äußeren Ring 125a und einen inneren Ring 125b. Der äußere Ring 125a und der innere Ring 125b werden aus demselben keramischen Material gefertigt, wie es für das Abdeckungselement 25 verwendet wird.

Wie in 11 gezeigt, wird ein Stufenabschnitt 125i entlang des Innenumfangs des äußeren Rings 125a ausgebildet, um in einen äußeren Rand 125e des inneren Rings 125b einzugreifen. Sobald, wie in 10 gezeigt, der äußere Rand 125e in den Stufenabschnitt 125i eingreift, wird das Abdeckungselement 125 erzielt, das dieselbe äußere Form und dieselbe Funktion hat wie das Abdeckungselement 25 in der ersten Ausführungsform. Bei dem Eingreifabschnitt, wo der äußere Rand 125e in den Stufenabschnitt 125i eingreift, ist der Außendurchmesser bei dem äußeren Rand 125e kleiner als der Innendurchmesser bei dem Stufenabschnitt 125i, und zwar um einen Abstand, der durch einen vorbestimmten Spalt G repräsentiert wird, der basierend auf einer Differenz in der Wänneausdehnung des äußeren Rings 125a und des inneren Rings 125b während der Plasmabearbeitung berechnet wird.

In 12 wird der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 125 befestigt ist, wenn ein Wafer 6A für die Plasmabearbeitung verwendet wird. Das Abdeckungselement 125 wird insbesondre durch das Eingreifen des äußeren Rings 125a mit einem Stufenabschnitt, der durch den isolierenden Film 26 und die obere Fläche des äußeren Ringelements 22 ausgebildet wird, befestigt. Da der innere Ring 125b so geformt ist, dass er sich von dem oberen Abschnitt des äußeren Rings 125a nach innen erstreckt und das Verschlusselement 9 abdeckt, ist der äußere Ring 125a ein dicker, während der innere Ring 125b ein dünnerer ist als der äußere Ring 125a, und zwar um einen Wert, der sich durch Addieren der Höhendifferenz des Stufenabschnitts des isolierenden Films 26 und des Spaltes ergibt, der erforderlich ist, um das Verschlusselement 9 abzudecken. Das heißt, das Abdeckungselement 125 wird durch den dicken äußeren Ring 125a und den dünnen inneren Ring 125b, der in den äußeren Ring 125a eingreift, ausgebildet.

Da das Abdeckungselement 125 in die äußeren und inneren Segmente aufgeteilt ist, kann ein fehlerhafter Betrieb während des Entfernens des angebrachten Abdeckungselements 125 auftreten, d. h., der innere Ring 125b kann entfernt werden, während der äußere Ring 125a nicht entfernt werden kann. Um einen solchen fehlerhaften Betrieb zu vermeiden, ist eine besondere (nicht gezeigte) Sperrvorrichtung für den äußeren Ring 125a vorgesehen, so dass der äußere Ring 125a und der innere Ring 125b sich ständig im Eingriff befinden und als eine einzelne Einheit vorgesehen sind, und das gesamte Abdeckungselement 125 kann angebracht oder entfernt werden.

Sobald ein Wafer 6B angebracht wird, ruht, wie in 9 der äußere Umfang des Wafers 6B so auf dem isolierenden Film 27, dass die Grenze C1 zwischen dem isolierenden Film 27 und dem ersten Bereich 31 durch den Wafer 6B völlig verdeckt wird, und der zweite Bereich 32 zwischen den isolierenden Filmen 26 und 27 wird durch das Verschlusselement 9 abgedeckt, das durch das Abdeckungselement 125 abgedeckt wird. Während der Plasmabearbeitung liegt die obere Fläche des Abdeckungselements 125 gegenüber dem Plasma frei, und die Temperatur des Abdeckungselements 125 erhöht sich durch die Wärme, die durch das Plasma erzeugt wird.

In diesem Fall ist die Plasmadichte in einem Entladungsraum 2a nicht gleichmäßig, und sie ist in dem Abschnitt außerhalb des Elektrodenelements 3a niedriger als in dem Innenabschnitt. Da die Temperatur des Abdeckungselements 125 sich durch die Wärme, die durch das Plasma erzeugt wird, erhöht, tritt deshalb eine Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Abdeckungselements 125 auf. Infolge dieser Temperaturdifferenz, die das Wärmeausdehnungsverhalten des Abdeckungselements 125 betrifft, ist die thermische Verschiebung des inneren Rings 125b größer als die des äußeren Rings 125a.

Unter Beachtung der Wärmeausdehnungsdifferenz, wird zu diesem Zeitpunkt, wie zuvor beschrieben, ein Spalt G umgrenzt, sobald der innere Ring 125b in den äußeren Ring 125a eingreift. Sobald sich der innere Ring 125b ausdehnt, ist er deshalb nicht an den äußeren Ring 125a gebunden, und es tritt keine thermische Spannung auf. Selbst wenn ein integriertes Abdeckungselement bereitgestellt wird, kann deshalb das Abdeckungselement vor einer Beschädigung infolge der thermischen Spannung geschützt werden, die dazu neigt erzeugt zu werden.

(Dritte Ausführungsform)

13 und 15 sind Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 14 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der dritten Ausführungsform. In der dritten Ausführungsform dient das Abdeckungselement 25 der Plasmabearbeitungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform auch als Verschlusselement 9.

In 13 weist eine erste Elektrode 3 dieselbe Struktur auf wie die erste Elektrode 3 in 5 für die erste Ausführungsform, d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine Basis 20 eingepasst, und ein äußeres Ringelement 22 wird mit dem äußeren Rand der Basis 20 zusammengefügt. Eine Anbringungsfläche 3b, welche die obere Fläche des Elektrodenelements 3a ist, wird, in derselben Weise wie in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, durch die isolierenden Filme 26 und 27 in einen ersten Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen ersten isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden Bereich 32a aufgeteilt. Sauglöcher 3e werden in dem ersten Bereich 31 und dem zweiten Bereich 32 ausgebildet (siehe 4).

In der dritten Ausführungsform werden der zweite Bereich 32 und die Sauglöcher 3e, die sich in dem zweiten Bereich 32 befinden, völlig durch ein Abdeckungselement 225, das eine Ringform aufweist, verdeckt, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird. Um die Sauglöcher 3e abzudecken, wird das Abdeckungselement 225 so geformt, dass seine untere Fläche die Anbringungsfläche 3b berührt, wenn das Abdeckungselement 225 für die erste Elektrode 3 vorgesehen ist.

Das Abdeckungselement 225 wird aus demselben keramischen Material gefertigt wie das Abdeckungselement 25, und eine Harzschicht 33 wird an den Abschnitt geklebt, wo der Hauptkörper des Abdeckungselements 225 den zweiten Bereich 32 berühren soll. Die Harzschicht 33 wird unter Verwendung eines Klebstoffs 34, wie Epoxydharz, das hervorragende Wärmewiderstandseigenschaften aufweist, durch das Ankleben einer Harzscheibe, wie eine Polyimid-Scheibe, die ebenfalls hervorragende Wärmewiderstandseigenschaften aufweist, an das Abdeckungselement 225 bereitgestellt. In 14 wird der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 225, an das die Harzschicht 33 geklebt wird, umgedreht wird. Das heißt, die Harzschicht 33 wird an der Position ausgebildet, an der die untere Fläche des keramischen Hauptkörpers des Abdeckungselements 225 den zweiten Bereich 32 berührt.

In 15 wird der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 225 angebracht ist, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird. Insbesondere um das Abdeckungselement 225 zu befestigen, wird der äußere dicke Abschnitt des Abdeckungselements 225 in einen Stufenabschnitt eingepasst, der durch den isolierenden Film 26 und die obere Fläche des äußeren Ringelements 22 ausgebildet wird. Die gesamte innere Fläche des Abdeckungselements 225, wo die Harzschicht 33 ausgebildet wird, berührt die Anbringungsfläche 3b und verdeckt den zweiten Bereich 32 und alle Sauglöcher 3e, die darin ausgebildet werden, völlig.

Das heißt, in der dritten Ausführungsform ist das Abdeckungselement 225 von der Anbringungsfläche 3b lösbar und weist eine Ringform auf, so dass es, wenn es angebracht ist, engen Kontakt mit der Oberfläche des zweiten Bereichs 32 haben kann und den zweiten Bereich 32 und alle Sauglöcher 3e, die darin ausgebildet werden, völlig verdeckt. Bei dieser Anordnung muss ein Verschlusselement für das Abdecken der Sauglöcher 3e in dem zweiten Bereich 32 nicht getrennt angefertigt werden, und es wird befestigt oder entfernt während eine Gestellaustauschbearbeitung durchgeführt wird. Als ein Ergebnis können die Kosten und die Arbeit, die für das Durchführen der Gestellaustauschbearbeitung notwendig ist, verringert werden.

(Vierte Ausführungsform)

16 und 18 sind Querschnittansichten von Teilen des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine perspektivische Ansicht des Abdeckungselements der Plasmabearbeitungsvorrichtung nach der vierten Ausführungsform. In der vierten Ausführungsform wird das Abdeckungselement 225 der Plasmabearbeitungsvorrichtung in der dritten Ausführungsform in zwei Ringe aufgeteilt, einen inneren Ring und einen äußeren Ring.

In 16 weist eine erste Elektrode 3 denselben Aufbau auf wie die erste Elektrode 3 in 5 für die erste Ausführungsform, d. h., ein Elektrodenelement 3a wird in eine Basis 20 eingepasst, und ein äußeres Ringelement 22 wird mit dem äußeren Rand der Basis 20 zusammengefügt. Eine Anbringungsfläche 3b, welche die obere Fläche des Elektrodenelements 3a ist wird, in derselben Weise wie für die erste und die dritte Ausführungsform, durch die isolierenden Filme 26 und 27 in einen ersten Bereich 31, einen zweiten Bereich 32, einen ersten isolierenden Bereich 31a und einen zweiten isolierenden Bereich 32a aufgeteilt (siehe 4)

In der vierten Ausführungsform werden, wie in der dritten Ausführungsform, der zweite Bereich 32 und die Sauglöcher 3e, die sich in dem zweiten Bereich 32 befinden, völlig durch ein Abdeckungselement 325 verdeckt, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird. Das Abdeckungselement 325 in dieser Ausführungsform wird erzielt, indem das Abdeckungselement 225 in der dritten Ausführungsform in zwei ringförmige Elemente aufgeteilt, die aus demselben keramischen Material gefertigt werden wie das Abdeckungselement 225, d. h., einen äußeren Ring 125a und einen inneren Ring 125b. Eine Harzschicht 33 wird durch einen Klebstoff 34 an die untere Fläche des inneren Rings 125b geklebt.

Wie in 16 und 17 gezeigt, ist ein Stufenabschnitt 325e für den inneren Ring 325b vorgesehen, um mit einem inneren Rand 325i des äußeren Rings 325a im Eingriff zu stehen. Sobald der äußere Rand 325e in den Stufenabschnitt 325i eingreift, kann das Abdeckungselement 325, das dieselbe äußere Form aufweist wie das Abdeckungselement 225 in der dritten Ausführungsform, erzielt werden. Wie in der zweiten Ausführungsform, ist in dieser Ausführungsform der Außendurchmesser bei dem äußeren Randes 325e kleiner als der Innendurchmesser bei dem Stufenabschnitts 325i, und zwar um einen Abstand, der durch einen vorbestimmten Spalt G repräsentiert wird, der unter Beachtung des Wärmeausdehnungskoeffizienten des inneren Rings 325b während der Plasmabearbeitung berechnet wird.

In 18 wird der Zustand gezeigt, in dem das Abdeckungselement 325 befestigt wird, wenn ein Wafer 6B für die Plasmabearbeitung verwendet wird. Insbesondere um den äußeren Ring 325a zu befestigen, wird der äußere dicke Abschnitt an den Stufenabschnitt angepasst, der durch die oberer Fläche des äußeren Ringelements 22 und den isolierenden Film 26 ausgebildet wird. Eine untere Abdeckungsfläche des Abdeckungselements 325, auf der die Harzschicht 33 ausgebildet wird, berührt die Anbringungsfläche 3b, während sie den gesamten zweiten Bereich 32 und alle Sauglöcher 3e, die sich dann befinden, verdeckt.

Da der innere Ring 325b sich von dem oberen Abschnitt des äußeren Rings 325a nach innen erstreckt, um die Anbringungsfläche 3b abzudecken, ist der äußere Ring 325a dick, während der innere Ring 325b um die Höhendifferenz des Stufenabschnitts des isolierenden Films 26 dünner ist. Das heißt, das Abdeckungselement 325 wird aus dem dicken äußeren Ring 325a und dem dünnen inneren Ring 325b, der in den äußeren Ring 325a eingreift, sowie der Harzschicht 33 für das Abdecken der Sauglöcher 3e ausgebildet, und es wird an der unteren Fläche des inneren Rings 325b so positioniert, dass es den zweiten Bereich 32 berührt.

Da das Abdeckungselement 325, wie in der zweiten Ausführungsform, in die inneren und äußeren Segmente aufgeteilt wird, kann der oben beschriebene fehlerhafte Betrieb auftreten, d. h., der innere Ring 325b kann entfernt werden während der äußere Ring 325a nicht entfernt werden kann. Um diesen fehlerhaften Betrieb zu vermeiden, ist eine besondere (nicht gezeigte) Sperrvorrichtung für den äußeren Ring 325a vorgesehen, so dass der äußere Ring 325a und der innere Ring 325b sich ständig im Eingriff befinden und als eine einzelne Einheit vorgesehen sind, und das gesamte Abdeckungselement 325 kann angebracht oder entfernt werden.

Wie in den vorherigen Ausführungsformen, liegt während der Plasmabearbeitung die obere Fläche des Abdeckungselements 325 gegenüber dem Plasma frei, und die Temperatur des Abdeckungselements 325 erhöht sich durch die Wärme, die durch das Plasma erzeugt wird. Da zu diesem Zeitpunkt die Plasmadichte in einem Entladungsraum 2a nicht gleichmäßig ist, tritt eine Temperaturdifferenz zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Abdeckungselements 325 auf. Unter Beachtung der Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen dem äußeren Ring 325a und dem inneren Ring 325b, wird jedoch, wie in der zweiten Ausführungsform, ein Spalt G bei dem Abschnitt umgrenzt, wo der innere Ring 325b in den äußeren Ring 325a eingreift. Sobald sich der innere Ring 325b ausdehnt, ist er deshalb nicht an den äußeren Ring 325a gebunden, und es tritt keine thermische Spannung auf. Selbst wenn ein integriertes Abdeckungselement bereitgestellt wird, kann deshalb das Abdeckungselement vor einer Beschädigung infolge der thermischen Spannung geschützt werden, die dazu neigt erzeugt zu werden.

(Fünfte Ausführungsform)

19 ist eine perspektivische Ansicht des Elektrodenelements einer Plasmabearbeitungsvorrichtung nach einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Während in den Ausführungsformen eins bis vier große und kleine Wafer 6A und 6B verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese zwei beschränkt, und es können weitere Wafer unterschiedlicher Größe verwendet werden. Sobald auch ein Wafer 6C bearbeitet werden soll, der kleiner ist als ein Wafer 6B, wird zum Beispiel, wie in 19 gezeigt, ein isolierender Bereich, der mit einem isolierenden Film 28, der wie die isolierenden Filme 26 und 27 ist, abgedeckt wird, zusätzlich an einer Anbringungsfläche 3b an einer Stelle positioniert, die dem Außenumfang des Wafers 6C entspricht. Ferner wird ein Abdeckungselement 250 in Übereinstimmung mit der Größe des Wafers 6C angefertigt. In diesem Fall ist der Wafer 6C, ebenso wie der Wafer 6B, kleiner als der Wafer 6A.

Das Abdeckungselement 250 kann, wie die Abdeckungselemente 25 und 225 in der ersten und der dritten Ausführungsform, als eine einzelne Einheit bereitgestellt werden, oder er kann, wie die Abdeckungselemente 125 und 325 in zweiten und der vierten Ausführungsform, in zwei Segmente aufgeteilt werden. Wenn das Abdeckungselement, das verwendet wird, eines ist wie die Abdeckungselemente 25 oder 125 in der ersten und der zweiten Ausführungsform, auf dessen unterer Fläche keine Harzschicht abgeschieden wird, wird in Übereinstimmung mit der Größe des Wafers 6C ein Verschlusselement 90 angefertigt. Wenn aber das Abdeckungselement, das verwendet wird, eines ist wie die Abdeckungselemente 225 oder 325 in der dritten und der vierten Ausführungsform, auf dessen unterer Fläche eine Harzschicht 33 abgeschieden wird, ist, wie oben beschrieben, kein Verschlusselement erforderlich.

Industrielle Anwendbarkeit

Nach der vorliegenden Erfindung kann eine einzelne Plasmabearbeitungsvorrichtung eine Vielzahl von Wafern unterschiedlicher Größe leicht und kostengünstig bearbeiten. Deshalb kann die vorliegende Erfindung wirkungsvoll für eine Plasmabearbeitungsvorrichtung verwendet werden, die für die Durchführung einer Wafer-Ätzbearbeitung unter Verwendung eines Plasmas vorgesehen ist.


Anspruch[de]
Plasmabearbeitungsvorrichtung, die eine Plasmabearbeitung der Rückseite eines Wafers (6) durchführt, bei dem eine isolierende Scheibe (60) an der Vorderseite angeklebt ist, und die für die Plasmabearbeitung so eingerichtet ist, dass sie wenigstens zwei Größen von Wafern, d.h. einen großen Wafer (6A) und einen kleinen Wafer (6B), verarbeitet, wobei sie umfasst:

ein integral ausgebildetes Elektrodenelement (3a), das sich in einer Bearbeitungskammer (2) befindet, die einen geschlossenen Raum bildet und die eine Anbringungsfläche (3b) hat, die größer ist als ein großer Wafer, so dass der Wafer angebracht werden kann, und dabei die isolierende Scheibe in Kontakt mit der Anbringungsfläche ist;

eine Druckverringerungseinheit (11) zum Ableiten eines Gases aus dem geschlossenen Raum, um Druck zu verringern;

eine Gaszuführeinheit (17) zum Zuführen eines Plasmaerzeugungsgases zu dem geschlossenen Raum, in dem der Druck verringert worden ist;

eine gegenüberliegende Elektrode (4), die gegenüber dem Elektrodenelement angeordnet ist;

eine Plasmaerzeugungseinrichtung (16) zum Anlegen einer Hochfrequenzspannung zwischen dem Elektrodenelement und der gegenüberliegenden Elektrode, um das Plasmaerzeugungsgas in einen Plasmazustand zu versetzen;

eine Gleichspannungs-Anlegeeinheit (12) zum Anlegen einer Gleichspannung an das Elektrodenelement, um den Wafer, der auf der Anbringungsfläche positioniert ist, elektrostatisch anzuziehen;

eine Kühleinheit (15) zum Kühlen des Elektrodenelementes; und

ein Abdeckungselement (25, 125, 225, 325), das eine Ringform hat und einen äußeren Abschnitt der Anbringungsfläche abnehmbar abdeckt, wobei ein Innendurchmesser des Abdeckungselementes im Wesentlichen einem Außendurchmesser des auf die Anbringungsfläche aufgelegten Wafers gleich ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Anbringungsfläche des Elektrodenelementes unterteilt ist in:

einen ersten Bereich (31), der sich in der Mitte der Anbringungsfläche befindet, an der ein Metall, d.h. das Material, das für das Elektrodenelement verwendet wird, frei liegt,

einen ersten isolierenden Bereich (31a), dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film (27) abgedeckt ist, der den äußeren Rand des ersten Bereiches wie ein Ring umschließt,

einen zweiten Bereich (32), in dem das Metall freiliegt, der sich wie ein Ring um den äußeren Rand des ersten isolierenden Bereiches erstreckt, und

einen zweiten isolierenden Bereich (32a), dessen Oberfläche mit einem isolierenden Film (26) abgedeckt ist und der den äußeren Rand des zweiten Bereiches wie ein Ring umschließt,

wobei eine Grenze (C1) zwischen dem ersten Bereich und dem ersten isolierenden Bereich innerhalb des äußeren Randes eines kleinen Wafers vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert ist, und eine Grenze (C2) zwischen dem ersten isolierenden Bereich und dem zweiten Bereich außerhalb des äußeren Randes des kleinen Wafers vorgesehen ist, und

wobei eine Grenze (C3) zwischen dem zweiten Bereich und dem zweiten isolierenden Bereich innerhalb des äußeren Randes eines großen Wafers vorgesehen ist, der in der Mitte der Anbringungsfläche positioniert ist, und sich der zweite isolierende Bereich außerhalb des großen Wafers erstreckt.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Abdeckungselement den zweiten Bereich vollständig abdeckt. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Abdeckungselement an der Anbringungsfläche angebracht ist, wenn ein kleiner Wafer zu bearbeiten ist, oder von der Anbringungsfläche entfernt ist, wenn ein großer Wafer zu bearbeiten ist. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Abdeckungselement (25, 125) aus keramischem Material besteht. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Abdeckungselement (125) aus einem äußeren Ring (125a) und einem inneren Ring (125b) besteht, der mit dem dicken äußeren Ring in Eingriff ist und der dünner ist als der äußere Ring. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der isolierende Film, der den ersten isolierenden Bereich abdeckt, und der isolierende Film, der den zweiten isolierenden Bereich abdeckt, aus aluminiumhaltigem keramischem Material bestehen. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei eine Vielzahl von Sauglöchern (3e) in dem ersten und dem zweiten Bereich ausgebildet sind und eine Vakuumsaugeinheit (14) vorhanden ist, um ein Vakuum zu schaffen und Sog zu erzeugen, der den Wafer über die Sauglöcher an die Anbringungsfläche anzieht und den Wafer daran hält, und wobei das Abdeckungselement eng anliegend über die gesamte Fläche des zweiten Bereiches haftet, um alle Sauglöcher vollständig abzudecken, die in dem zweiten Bereich ausgebildet sind. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Abdeckungselement (225, 325) einen Hauptkörper hat, der aus keramischem Material besteht, und eine Harzschicht (33) an einer Position an der Unterseite des Hauptkörpers aufgetragen ist, die mit dem zweiten Bereich in Kontakt kommt. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Abdeckungselement (325) einen äußeren Ring (325a) und einen inneren Ring (325b) hat, der mit dem äußeren Ring in Eingriff kommt. Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7, die des Weiteren umfasst:

ein Verschlusselement (9, 90) mit einer Ringform, das an dem zweiten Bereich angebracht wird, wenn das Abdeckungselement an der Anbringungsfläche angebracht ist, um die Vielzahl von Sauglöchern in dem zweiten Bereich zu verschließen, wobei das Abdeckungselement das Verschlusselement völlig abdeckt.
Plasmabearbeitungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das Verschlusselement (9) ausgebildet wird, indem an einer Seite einer ringförmigen Platte, die aus dem gleichen Material besteht wie der Wafer, eine isolierende Scheibe (9a) angeklebt wird, die aus dem gleichen Material besteht wie die isolierende Scheibe, die an dem Wafer angeklebt ist.






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