TW200903627A - Plasma processing apparatus and structure therein - Google Patents

Description

200903627 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於用以對半導體晶圓或LCD用玻璃基板 等之被處理基板施予電漿蝕刻、電漿CVD等之電槳處理 之電漿處理裝置構造體及電漿處理裝置。 【先前技術】 自以往’在半導體裝置或液晶顯示裝置（LCD )等之 製造領域中’使用產生電漿執行電漿蝕刻或電漿CVD之 電漿處理裝置，如此之電漿處理裝置中，是在處理腔室內 產生電漿以當作減壓雰圍。因此，多使用靜電夾盤以當作 在真空腔室內保持被處理基板之機構。 如上述般當作靜電夾盤所知的有在絕緣膜中設置電極 之構成。再者，所知的有使用熔射皮膜當作絕緣膜之情 形。並且，作爲如此之熔射皮膜，所知的有使用含有於熔 射於馬氏體轉變（Martensite Transformation)之銅系粉 末等之基材時可體積膨脹之物質的熔射材，提高對基材的 密接性而防止其剥離之技術（例如，參照專利文獻1 )。 第4圖爲放大表示如此靜電夾盤之重樣部位構成之圖 式’在同圖中200爲由銘等所構成之基材。在該基材200 之上面（載置被處理基板之載置面）形成有絕緣性之溶射 皮膜210，以位於該熔射皮膜210內之方式，設置有靜電 夾盤用電極211。再者，在基材200形成有圓孔201，該 圓孔201配置有作爲在載置面上支撐被處理基板之基板支 -4- 200903627 撐構件的頂出桿（無圖式），並在該圓孔201內設置有由 絕緣性陶瓷等所構成之圓筒狀之套筒220。並且，該套筒 220是具有絕緣覆蓋圓孔20 1內，並且抑制於使頂出桿上 下移動之時，與圓孔2 0 1內面擦動而產生塵埃等之情形的 作用。 [專利文獻1]日本特開1 0-68 05 8號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 上述第4圖所示之構造之基板載置用之電漿處理裝置 用構造體，是藉由溫度調整機構控制基材200之溫度，執 行將載置在上方之被處理基板之溫度控制成適合於電漿處 理之所欲溫度。近年來，如此之電漿處理有執行例如設成 1 〇〇 °C以上等之高溫之情形。然後，當在如此之高溫下執 行電漿處理時，熔射皮膜2 1 0則產生損傷，並產生如靜電 夾盤用電極211，或基材200之絕緣成爲不良而產生放電 等之情形的問題。 本發明是鑒於上述以往之問題而所創作出者，其目的 爲提供即使在高溫下執行處理之時，亦可以抑制在熔射皮 膜產生損傷之情形，可以防止因絕緣不良所產生之放電的 電漿處理裝置用構造體及電漿處理裝置。 [用以解決課題之手段] 申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置內構造體 -5- 200903627 爲配設在使電漿作用於被處理基板而予以處理的處理腔室 內的電漿處理裝置內構造體’其特徵爲：至少具備：具有 第1面和第2面的基材；覆蓋上述第1面的絕緣性之熔射 皮膜；覆蓋上述第2面’由具有與上述基材不同之線膨脹 係數之材料所構成的絕緣性之保護構件；和以介在於上述 熔射皮膜和上述保護構件之間的絕緣體層’被覆蓋成無上 述熔射皮膜和上述保護構件之接觸處的緩衝面’藉由上述 熔射皮膜、上述保護構件和上述絕緣體層，構成覆蓋上述 基材之上述第1面和上述第2面的絕緣面。 申請專利範圍第2項之電漿處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置內構造體， 其中，上述絕緣體層由上述基材之氧化物所構成。 申請專利範圍第3項之電漿處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置內構造 體，其中，上述第1面爲載置上述被處理基板之載置面。 申請專利範圍第4項之電漿處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第3項所記載之電漿處理裝置內構造體， 其中，上述第2面爲被設置在上述載置面之孔的內側面， 上述保護構件爲覆蓋上述孔之內側面的筒狀體。 申請專利範圍第5項之電漿處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第4項所記載之電漿處理裝置內構造體， 其中，在上述孔配置有被設爲上下移動自如，用以將上述 被處理基板支撐於上述載置面上部的基板支撐構件。 申請專利範圍第6項之電漿處理裝置內構造體，是屬 -6 - 200903627 於申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之電漿處理 裝置內構造體，其中，上述緩衝面被設置在上述第2面 上。 申請專利範圍第7項之電槳處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第丨至6項中之任一項所記載之電漿處理 裝置內構造體，其中，於上述熔射皮膜內設置有用以靜電 吸附上述被處理基板之電極。 申請專利範圍第8項之電漿處理裝置內構造體，是屬 於申請專利範圍第i至7項中之任一項所記載之電漿處理 裝置內構造體，其中，上述基材是由導電性材料所構成， 當作電漿處理用之電極而作用。 申請專利範圍第9項之電漿處理裝置內構造體，爲配 設在使電漿作用於被處理基板而予以處理的處理腔室內之 電漿處理裝置內構造體，其特徵爲：至少具備：將上面設 爲載置上述被處理基板之載置面，由具有在上述載置面配 置被設爲上下移動自如之基板支撐構件之透孔的導電性構 件所構成的基材；覆蓋上述載置面的絕緣性之熔射皮膜； 爲覆蓋上述透孔內側面之圓筒狀之保護構件，被配置成其 頂部較上述載置面位於特定距離下側，由具有與上述基材 不同之線膨脹係數之材料所構成的絕緣性之保護構件；和 上述透孔內側面之覆蓋較上述保護構件之頂部更上側部分 的絕體體層。 申請專利範圍第1 〇項所記載之電漿處理裝置，其特 徵爲具備申請專利範圍第1至9項中之任一項所記載之電 200903627 漿處理裝置內構造體。 [發明效果] 若藉由本發明，則可以提供即使在高溫下執行處理之 時，亦可以抑制熔射皮膜產生損傷，由於絕緣不良產生放 電等的電漿處理裝置用構造體及電漿處理裝置。 【實施方式】 以下，針對本發明之實施形態參照圖面予以說明。第 1圖爲模式性表示當作本實施.形態所涉及之電漿處理裝置 之電漿蝕刻裝置1之剖面槪略構成。 電漿蝕刻裝置1構成電極板上下平行相向，當作連接 電漿形成用電源之電容耦合型平行平板蝕刻裝置。 電漿蝕刻裝置1是由例如表面被陽極氧化處理之鋁等 所構成，具有被成型圓筒形狀之處理腔室（處理容器） 2，該處理腔室2被接地。在處理腔室2內之底部經陶瓷 等之絕緣板3設置有用以載置被處基板例如半導體晶圓w 之略圓柱狀之承載器支撐台4。並且，於該承載器支撐台 4上，設置有構成下部電極之承載器5。該承載器5連接 有高通過濾器（HPF ) 6。 在承載器支撐台4之內部設置有溫度調節媒體室7, 在該溫度調節媒體室7，溫度調節媒體藉由溫度調節媒體 導入管8、溫度調節媒體排出管9循環，其熱經承載器5 而對半導體晶圓W傳熱，依此半導體晶圓W被控制成所 200903627 欲之溫度。 承載器5是其上側中央部成型凸狀之圓板狀，在其上 方設置有與半導體晶圓W略同形之靜電夾盤10。靜電夾 盤1 〇是在當作絕緣層之熔射皮膜11 〇之間配置靜電夾盤 用電極111而構成。然後自連接於靜電夾盤電極111之直 流電源1 3施加例如1 . 5 Kv之直流電壓，依此藉由例如庫 倫力靜電吸附半導體晶圓W。 在絕緣板3、承載支撐台4、承載器5、靜電夾盤 1 〇，於半導體晶圓 W之背面，形成有用以供給傳熱媒體 (例如He氣體）之氣體通路14，承載器5之熱經該傳熱 媒體被傳達至半導體晶圓W，半導體晶圓W被維持特定 溫度。 在承載器5之上端周緣部，以包圍載置在靜電夾盤1〇 上之半導體晶圓W之方式’配置有環狀之聚焦環15。該 聚焦環1 5例如由矽等之導電性材料所構成’具有提升蝕 刻之均勻性之作用。 貫通上述絕緣板3、承載器支撐台4、承載器5、靜電 夾盤10，設置有多數（例如3根）之頂出桿1 6 ’該些頂 出桿16藉由驅動馬達17可上下移動。於該些頂出桿16 下降時，其頂部則成爲埋沒在承載器5內部之狀態。另 外，於頂出桿1 6上昇之時’則如圖中虛線所示般’成爲 其頂部突出於承載器5之上方之狀態’將半導體晶圓W 支撐於承載器5之上方。依此’可在無圖式之半導體晶圓 W之搬運臂之間’交接半導體晶圓W。 -9- 200903627 在承載器5之上方，平行與該承載器5對向設置有上 部電極2 1。該上部電極2 1經絕緣材2 2支撐於處理腔室2 之上部。上部電極21藉由電極板24、支撐該電極板24之 由導電性材料所構成之電極支撐體25。電極板24構成與 承載器5之對向面，具有多數吐出孔23。該電極板24藉 由例如矽所構成，或是在表面被陽極氧化處理（防蝕鋁處 理）之鋁設置石英蓋體而所構成。承載器5和上部電極21 則可變更其間隔。 在上部電極21中之電極支撐體25之中央設置氣體導 入口 26，在該氣體導入口 26，連接有氣體供給管27。並 且’在該氣體供給管27經閥28以及質量流量控制器29， 連接有用以供給當作處理氣體之蝕刻氣體的處理氣體供給 源30。 在處理腔室2之底部連接有排氣管31，在該排氣管 31連接有排氣裝置35。排氣裝置35具備渦輪分子泵等之 真空泵，構成可將處理腔室2內抽真空至特定減壓雰圍， 例如1 P a以下之特定壓力。再者，在處理腔室2之側壁， 設置有閘閥3 2 ’在打開該閥3 2之狀態下，於半導體晶圓 W鄰接之載置鎖定室（無圖室）之間被搬運。 於上述電極21連接有第1高頻電源40，於其供電線 介插有整合器41。再者’在上部電極21連接有低通過濾 器（LPF) 42。該第1高頻電源40具有50〜150MHz之範 圍的頻率。藉由如此施加高頻率，可以形成在處理腔室2 內爲較佳之解離狀態’並且高密度之電漿。 -10- 200903627 在當作下部電極之承載器5，連接有第2高頻電源 50，其供電線介插有整合器51，該第2高頻電源50具有 低於第1高頻電源40之頻率之範圍’藉由施加如此之範 圍之頻率，不會對屬於被處理體之半導體晶圓W造成損 傷，可以給予適當之離子作用，第2高頻電源50之頻率 是以1〜20MHz之範圍爲佳。 上述構成之電漿蝕刻裝置1是藉由控制部6 0統籌控 制其動作。該控制部60具備CPU ’設置有控制電漿蝕刻 裝置1之各部之製程控制器61、使用者介面部62、記憶 部6 3。 使用者介面部62，是由工程者爲了管理電槳鋪刻裝置 1而執行指令之輸入操作的鍵盤’或將電漿蝕刻裝置1之 運轉狀況可視化之顯示器等所構成。 記憶部63儲存有記億著利用製程控制器6 1之控制實 現在電漿蝕刻裝置1所實行之各種處的控制程式（軟體） 或處理條件資料等。然後，因應所需’利用來自製程控制 器6 2之指示等自記憶部6 3叫出任意處理程式而使電漿蝕 刻裝置實行，依此在製程控制器6 1之控制下’執行電漿 蝕刻裝置1之所欲處理。再者’控制程式或處理條件等之 處理程式亦可利用儲存於電腦可讀出電腦記憶媒體（例如 硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體等）之狀態者，或是自其 他裝置經例如專用線路隨時傳送而可在線上利用。 第2圖爲放大表示上述電漿蝕刻裝置1之承載器5之 重要部位構成。同圖中之1 0爲由導電性材料’例如由鋁 -11 - 200903627 等所構成之基材。在該基材100之上面（載置被處 之載置面）’形成有絕緣性之熔射皮膜1 1 〇，例如 釔等所構成之熔射皮膜110 ’以位於該熔射皮膜11 方式設置有靜電夾盤用電極111。該靜電夾盤用電 可以藉由熔射導電性材料等而形成。再者，在基材 成有配置頂出桿16(於第2圖中未圖式）之圓孔1 頂出桿1 6當作將第1圖所示之被處理基板支撐在 上的基板支撐構件’在該圓孔101內’設置由絕緣 瓷（例如氧化鋁、氮化鋁或其他）或樹脂（聚醯亞 脂等）等所構成之圓筒狀之套筒120。並且，圓孔 第3圖所示般，在基材1 〇設置多數例如3個。 在本實施形態中，該套筒1 2 0是以不與熔射皮 接觸之方式，其頂部121被設置成自圓孔101之上 於特定距離下側。再者，在較頂部1 2上側部份之圓 內之側壁部份，形成有例如陽極氧化膜（防蝕鋁皮 該圓孔101內上端部份附近之絕緣體層130是構成 筒1 2 0和熔射皮膜1 1 0之間的緩衝面。然後，藉由 膜110、套筒120和絕緣體層130，構成基材100 (第1面），和覆蓋圓孔1 〇 1之內側面（第2面） 面。 套筒120是絕緣覆蓋圓孔101內，並且具有於 圖所示之頂出桿1 6上下移動之時，抑制圓孔1 0 1 頂出桿1 6擦動而產生塵埃等之情形的作用。並且 以陽極氧化膜等絕緣圓孔1 〇 1內面，並當該陽極氧 理基板 由鋁、 〇內之 極 111 100形 〇1，該 載置面 性之陶 胺系樹 101如 膜110 端部位 孔101 膜）。 介在套 熔射皮 之上面 之絕緣 使第1 內面和 ，例如 化膜等 -12- 200903627 露出之狀態時，使頂出桿16上下移動之時’則有 16和陽極氧化膜擦動而產生陽極氧化膜之剥離等之 此，將套筒1 2 0之內徑D 1 (例如3.4 m m )設定小 有絕緣層1 3 0之緩衝面之部份之內徑D 2 (例如4. 依此防止絕緣層1 3 0和頂出桿1 6接觸。 如上述般，在本實施形態中以熔射皮膜1 1 〇 120不接觸之方式，設置形成有絕緣體層130之緩 因此，即使將基材1 〇 〇之溫度設爲例如1 0 0 °C以上 時，由於基材1 〇 〇和套筒1 2 0之線膨脹率不同’在 膜1 1 〇則不會產生應力。 對此，如第4圖所示般，於熔射皮膜2 10形成 220之頂部221之構造時’當將基材200射爲筒溫 於基材200和套筒220之線膨脹率之差使得形成在 方之熔射皮膜210上產生應力’產生於熔射皮膜2: 損傷等之可能性。並且，基材200爲鋁之時之線膨 則爲23x1 0·6，套筒220爲氧化鋁時之線膨脹係數| 1〇'6，約3倍差。 如第2圖所示之構造之實施例之時，針對第4 之比較例之構造時，於實際使基材之溫度上昇之後 冷卻至常溫於熔射皮膜是否產生裂紋之試驗。將該 果表示於以下之表1。使溫度從π 0°C以每5 °c上昇 實施例及比較例1〜6之6個樣品進行試驗。再者， 中之圓圈記號爲表示發生裂紋之情形，X記號爲表 裂紋之情形，針對發生裂紋之樣品，不執行其溫度 頂出桿 虞。因 於形成 0m )， 和套筒 衝面。 之高溫 熔射皮 至套筒 時，由 該些上 10發生 脹係數 _!J 爲 7 X 圖所示 ，執行 試驗結 ，針對 於表1 示發生 以上之 -13- 200903627 試驗。 [表l] 實施例 比較例 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 110°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 115°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 120°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 X 〇 〇 X X 〇 125。。 〇 〇 〇 〇 〇 〇 — X X — — X 130°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 一 — — — — — 135〇C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 —— — — — — — 140°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 — — — — — — 145〇C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 —— — — — — — 150°C 〇 〇 〇 〇 〇 〇 — — — — — — 如表1所示般，於實施例之時，各樣品至1 5 〇 °C未發 現發生裂紋。對此，於比較例之時，各樣品皆從1 2〇°c至 1 2 5 °c產生裂紋。由上述試驗果可知，實施例比起比較例 之情形，提升熔射皮膜對高溫之耐性。因此，即使在高溫 下執行處理之時，亦可以抑制在熔射婆膜產生損傷。可以 防止因熔射皮膜之損傷所產生之絕緣不良進而所造成之放 電等。 接著，藉由上述構成之電漿蝕刻裝置1，針對執行半 導體晶圓W之電漿蝕刻之工程予以說明。首先，半導體 晶圓W於開放閘閥3 2之後，自無圖式之裝載鎖定室搬入 至處理腔室2內，被載置在頂出桿16上。接著，半導體 晶圓W藉由自頂出桿16下降，被載置在靜電夾盤10 上。接著，關閉閘閥3 2，藉由排氣裝置3 5，將處理腔室2 -14 - 200903627 內抽真空至特定真空度。之後，藉由自直流電源1 3施加 直流電壓置靜電夾具10，在靜電夾盤1〇上靜電吸附半導 體晶圓W。 之後，開啓閘閥2 8，特定處理氣體（蝕刻氣體）自處 理氣體供給源30藉由質量流量控制器29調整其流量’並 且通過氣體供給管27、氣體導入口 26被導入置上部電極 21之中空部，並且通過電極板24之吐出孔23，如第1圖 之箭號所示般，對半導體晶圓W均勻被吐出。 然後，處理腔室2內之壓力維持特定壓力。之後，自 第1局頻電源40施加特定頻率之局頻電力至上部電極 2 1。依此，於上部電極21和當作下部電極之承載器5之 間產生高頻電場，處理氣體解離而電漿化。 另外，自第2高頻電源50施加頻率低於上述第1高 頻電源40之高頻電力至屬於下部電極之承載器5。依此， 電漿中之離子被引入至承載器5側，由於離子輔助提高蝕 刻之各向異性。 然後，當完成電漿蝕刻蝕，則停止高頻電力之供給及 處理氣體之供給，以與上述程序相反之程序，自處理腔室 2內搬出半導體晶圓W。 如同以上所說明般，若藉由本實施形態時，則可以提 供即使在高溫下執行處理之時，亦可以抑制在熔射皮膜產 生損傷’可以防止因絕緣產生放電等之電漿處理裝置用構 造體及電漿處理裝置。並且，本發明並非限定於上述實施 形態’可爲各種變形。例如，電漿蝕刻裝置並不限定於第 -15- 200903627 1圖所示之平行平板型之上下部高頻施加型，可以適用於 對下部電極施加2頻率之高頻的類型或其他各種電漿處理 裝置。再者，在上述實施形態中，雖然針對適用於承載器 之載置面和頂出桿用之圓孔部份之情形說明本發明，但是 並不限定於如此之實施形態，當然可以適用於其他之電漿 處理裝置用構造體。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明之實施形態所涉及之電漿蝕刻裝 置之剖面槪略構成之圖式。 第2圖爲放大表示第1圖之電漿蝕刻裝置之重要部位 構成之圖式。 第3圖爲表示第1圖之電漿鈾刻裝置之重要部位構成 之圖式。 第4圖爲放大表示比較例之電漿飩刻裝置之重要部位 構成之圖式。 【主要元件符號說明】 1 :電漿蝕刻裝置 2 :處理腔室 5 :承載器 1 0 :靜電夾盤 1 6 :頂出桿 1 〇 1 :圓孔 -16- 200903627 1 1 0 :熔射皮膜 1 20 :套筒 1 3 0 :絕緣體層 W :半導體晶圓

Claims (1)

1. 200903627 十、申請專利範圍 1·一種電漿處理裝置內構造體，被配設在使電漿作用 於被處理基板而予以處理的處理腔室內，其特徵爲：至少 具備 基材，具有第1面和第2面； 絕緣性之熔射皮膜，用以覆蓋上述第1面； 絕緣性之保護構件，用以覆蓋上述第2面，由具有與 上述基材不同之線膨脹係數之材料所構成；和 緩衝面，以介在於上述熔射皮膜和上述保護構件之間 的絕緣體層，被覆蓋成無上述熔射皮膜和上述保護構件之 接觸處* 藉由上述熔射皮膜、上述保護構件和上述絕緣體層， 構成覆蓋上述基材之上述第1面和上述第2面的絕緣面。 2 ·如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置內構 造體，其中，上述絕緣體層由上述基材之氧化物所構成。 3 .如申請專利範圍第1或2項所記載之電漿處理裝置 內構造體，其中，上述第1面爲載置上述被處理基板之載 置面。 4 ·如申請專利範圍第3項所記載之電漿處理裝置內構 造體，其中，上述第2面爲被設置在上述載置面之孔的內 側面，上述保護構件爲覆蓋上述孔之內側面的筒狀體。 5 ·如申請專利範圍第4項所記載之電漿處理裝置內構 造體，其中，在上述孔配置有被設爲上下移動自如，用以 將上述被處理基板支撐於上述載置面上部的基板支撐構 -18- 200903627 件。 6 ·如申請專利範圍第1至4項中之任一項所記載之電 槳處理裝置內構造體，其中，上述緩衝面被設置在上述第 2面上。 7.如申請專利範圍第1至6項中之任一項所記載之電 漿處理裝置內構造體，其中，於上述熔射皮膜內設置有用 以靜電吸附上述被處理基板之電極。 8 ·如申請專利範圍第1至7項中之任一項所記載之電 漿處理裝置內構造體，其中，上述基材是由導電性材料所 構成，當作電漿處理用之電極而作用。 9. 一種電漿處理裝置內構造體，被配設在使電漿作用 於被處理基板而予以處理的處理腔室內，其特徵爲：具備 基材，將上面設爲載置上述被處理基板之載置面，由 具有在上述載置面配置被設爲上下移動自如之基板支撐構 件之透孔的導電性構件所構成； 絕緣性之熔射皮膜，用以覆蓋上述載置面； 絕緣性之保護構件，爲覆蓋上述透孔內側面之圓筒狀 之保護構件，被配置成其頂部較上述載置面位於特定距離 下側，由具有與上述基材不同之線膨脹係數之材料所構 成；和 絕體體層，上述透孔內側面之覆蓋較上述保護構件之 頂部更上側部分。 10. —種電漿處理裝置，其特徵爲，具備如申請專利 範圍第1至9項中之任一項所記載之電漿處理裝置內構造 nuai 體。 19-