TWI302075B - - Google Patents

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1302075 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於電漿處理裝置及電漿處理方 是有關可抑制因反應生成物引發產生異物的電漿 及電漿處理方法。 【先前技術】 在半導體裝置製造領域中所採用的被蝕刻材 DRAM ( Dynamic Random Access Memory)或是 IC等使用 Si、A卜Si 02等的揮發性材料。並在 Ferroelectric Random Access Memory )或是 Magnetic Random Access Memory)等等使用 Fe 發性材料。 非揮發性材料由於在鈾刻時所生成的反應生 點很高，因此蝕刻很困難。而且由於蝕刻後的反 的蒸氣壓力很低，往真空容器（真空處理室）內 係數很高，因此光是處理少數（數枚〜數百枚） 真空容器內壁就會因反應生成物的堆積物而被覆 該堆積物一旦剝落還會產生異物。 一旦堆積前述反應生成物，感應天線與反應 漿的結合狀態就會改變，而且蝕刻速度或其均一 垂直性、相對於蝕刻側壁的反應生成物的附著狀 經時間而變化。 再者，前述非揮發性材料的具體例子試舉有 法，特別 處理裝置 料是種在 邏輯電路 FRAM ( MRAM ( 等的非揮 成物的熔 應生成物 壁的附著 的試料， 蓋。而且 容器內電 性、蝕刻 況等會歷 :應用於 -7- (2) 1302075 MRAM或磁頭等的強磁性或是反強磁性材料的Fe、NiFe、 PtMn、IrMn、DRAM的電容器或是閘極部、FRAM的電容 器、MRAM 的 TMR ( Tunneling Magneto Resistive)元件 部的貴金屬材料的 P t、I r、A u、T a、R u。另外，試舉有 :高介電質材料的Al2 03、Hf03、Ta203、強介電質材料 的PZT (鈦酸鈷酸鉛）、BST (鈦酸鋇緦）、SBT (鉅酸 總f必）等。 而在相同的半導體裝置製造領域中，半導體裝置的製 造工程多半是採用藉著電漿CVD法進行Si、Si02或SiN 膜的成摸技術。於此技術中，是將單矽烷等的聚合性氣體 入射到電漿中，而成膜在晶圓上。此時大量的聚合膜會附 著在晶圓以外的反應容器的內壁，阻礙了量產穩定性。亦 即一旦在反應容器內壁堆積太厚的聚合膜，聚合膜就會自 內壁表面剝落，與前述情形同樣地，成爲異物而附著在晶 圓上。因此需要實施利用NF3等的激性特殊氣體的電漿淸 洗，或是打開反應容器進行手動作業的清掃。 並於半導體裝置製造領域中，多半是採用Si02的電 漿乾式蝕刻工程。在該鈾刻中是以C4F8、C5F8、CO、CF4 、chf3等的氟化氮作爲蝕刻氣體使用。在電漿中，該些 氣體經過反應而生成的反應生成物中多半含有C、CF、 C2F2等的遊離基，一旦該些遊離基堆積在反應容器的內壁 上，就會發生與前述情形同樣地，成爲異物發生的原因。 而一旦遊離基自堆積膜再度於電漿中被蒸發，就會改變電 漿中的化學組成，且晶圓的蝕刻速度還會歷經時間產生變 -8- (3) (3)1302075 習知的電漿處理裝置據知有所謂在真空容器外周設置 線圈狀天線的感應型電漿處理裝置，或是對真空容器內導 入微波的電漿處理裝置等。無論那種處理裝置，都不會充 分成爲蝕刻非揮發性材料時往真空容器內壁形成堆積物的 對策’因此隨著前述大氣開放，重複進行經由手動作業的 洗淨。一旦經由前述手動作業的洗淨開始洗淨時，直到開 始處理下一個試料爲止，約需要6〜〗2小時的時間，這樣 會造成裝置作業效率降低。 例如於日本特許文獻1、2、3中，揭示出以感應方式 在處理容器內生成電漿的同時，還於設置在真空容器外周 的感應天線與電漿之間，設置法拉第屏蔽，且在該法拉第 屏蔽連接高頻電源，以供給電力，藉此減低往真空容器內 壁附著反應生成物，或者可淸洗真空容器內壁的電漿處理 裝置。 該裝置對於真空容器中，在以非導電性物質亦即陶瓷 或石英等所形成的部分，且充分達到經由法拉第屏蔽引起 的電場的部分是很有效。但對於以其他非導電性物質所形 成的部分或是以導電性物質所形成的部分就不是很有效。 [特許文獻1] 日本特開平1 0-2 7 5 694號公報 [特許文獻2] 日本特開平；Π - 6 1 8 5 7號公報 -9- (4) (4)1302075 [特許文獻3] 日本特開2 0 0 0 - 3 2 3 2 9 8號公報 [發明欲解決的課題] 如前所述，一在真空容器內壁堆積太多反應生成物’ 堆積膜就會自內壁表面剝落，成爲異物而附著在晶圓上。 而使用感應天線的電漿處理裝置中，感應天線與反應容器 內電漿的結合狀態會有變化，且對於蝕刻速度或其均一性 、鈾刻垂直性、蝕刻側壁附著反應生成物的狀況等會歷經 時間產生變化。而洗淨真空容器內壁的時候，因爲直到開 始處理下一個試料爲止也需要時間，所以造成裝置作業效 率降低。而於設在真空容器外周的感應天線與電漿之間， 設置法拉第屏蔽，且在該法拉第屏蔽連接高頻電源，供給 電力，就能減低反應生成物往真空容器內壁附著，或是在 可淸洗真空容器內壁的電漿處理裝置，其有效範圍有一定 程度。 本發明是有鑑於該些問題點的發明，乃提供一控制堆 積在真空容器內壁的堆積膜，且量產穩定性優的電漿處理 裝置。 【發明內容】 [用以解決課題的手段] 本發明爲了解決上述課題，採用如下的手段。 乃由：構成一部分處理室的同時還具備有處理氣體的 -10- (5) 1302075 噴出口的氣環、和被覆前述氣環的上部而形成真空處理室 的真空鐘罩、和配置在前述真空鐘罩上部，且對前述真空 處理室內供給高頻電場而生成電漿的天線、和在前述真空 處理室內載置試料的載置台、和配置在前述天線與真空鐘

罩間的同時還賦予高頻偏壓電壓的法拉第屏蔽、和除了前 述處理氣體的噴出口外，被裝脫自如地安裝在前述氣環內 面的防著板所構成，並將包括可自前述試料面看見防著板 的氣環內面的面積，設定成前述試料面積的約1 /2以上。 【實施方式】 [發明實施形態] 以下針對本發明的第一實施例採用圖面做說明。第一 實施例中，進行電漿處理的試料爲非揮發性材料的時候， 以触刻處理爲例，並針對處理中抑制反應生成物往真空容 器內壁堆積的方法做說明。 第1圖是表不有關本實施例的電漿處理裝置的斷面圖 。真空容器2是形成具備有用來閉塞其上部的絕緣材料（ 例如石英、陶瓷等的非導電性材料）製的真空鐘罩1 2的 真空處理室。在真空容器的內部具備有用來載置屬於被處 理物的試料1 3的載置台5，在該處理室內生成電漿6來 處理試料。而前述載置台5是形成在包括載置台的資料保 持部9上。 在真空鐘罩1 2的外周配置有：線圈狀的上天線1 a以 及下天線1 b。並在真空鐘罩1 2的外側設有：與電漿6靜 -11 - (6) (6)1302075 電谷里式結合的圓盤狀法拉第屏蔽8。前述天線1 a、1 b 以及法拉第屏蔽8，乃如上所述，介著整合器（匹配箱） 3串連在局頻電源（第一高頻電源）1〇。並在法拉第屏蔽 8與接地間並列可改變阻抗大小的串聯共振電路（可變電 容器VC3及電抗器L2 )。 在真空容器2內介著氣體供給管4 a來供給處理氣體 。而真空容器2內的氣體是經由排氣裝置7被減壓排氣至 所定的壓力。自氣體供給管4 a對真空容器2內供給處理 氣體’且在該狀態藉由將前述處理氣體利用前述天線1 a 及1 b所發生的電場作用加以電漿化。在載置電極5連接 基板偏壓電源（第二高頻電源）1 1。藉此，存在於電漿6 中的離子就會被引入到試料1 3上。 再者，高頻電源 1〇可使用例如 13.56MHz、 27.12MHz、40.68MHZ等的HF頻帶的高頻電力，或是使 用更高頻率的VHF頻帶等的高頻電源，將高頻電力供給 到感應結合天線1 a、1 b及法拉第屏蔽8，藉此就能在真 空容器2內獲得電漿生成用的電場。此時使用整合器（匹 配箱）3，使感應結合天線1 a、1 b的阻抗與高頻電源1 0 的輸出阻抗一致，藉此就能抑制電力的反射。整合器（匹 配箱）3可使用將例如圖面所示，倒L字形連接可變容量 電容器Vcl、Vc2者。 法拉第屏蔽乃如第2圖所示，爲具有直條紋狀縫隙 1 4的導體型，以重疊於陶瓷製的真空容器（真空鐘罩1 2 )的形式被配置。施加在法拉第屏蔽8的電壓可藉由前述 -12- (7) (7)1302075 可變電容器（第1圖所示的V C3 )調節。可對應施加在法 拉第屏蔽8的電壓（屏蔽電壓）的每個晶圓的處理方法， 或是對應淸洗處理的方法設定任意的値。 再者，利用法拉第屏蔽的真空容器內壁淸洗原理，是 根據法拉第屏蔽已知的高頻電壓，使真空容器內部（真空 鐘罩內壁）產生偏壓電壓，藉此將電漿中的離子引入真空 容器壁內，藉由所引入的離子來衝擊真空容器壁，使其產 生物理性、化學性濺鍍，以防止反應生成物往真空容器壁 附著。具有最適於藉由法拉第屏蔽的壁內壁淸洗的法拉第 屏蔽電壓（Faraday Shield Voltage; FSV)。該最適當的 F S V會影響到高頻電源頻率、真空容器壁材料、電漿的密 度、電漿的組成、真空容器全體的構成以及被處理物的材 料、處理速度、處理面積。因而，該F S V的最適値，在 每個製程都需要改變。 第3圖是說明將F S V最適化的方法的圖，表示f S V 與真空容器壁材料（例如壁材料爲氧化鋁的時候，構成氧 化鋁的鋁或是氧）的發光強度（光量）的關係。如圖所示 ’以某一 FSV (第3圖爲b點）爲界限，Fsv變高的話 ’壁材料的發光就會變強。這是表示在b點以下的ρ s V， 堆積物（沈澱物）會堆積在壁上的狀態，且b點以上的 FSV ’表示沈澱物只會濺鍍不會堆積，壁材料本身也會被 濺鍍。 FSV最適値爲b點的電壓，但根據製程也有以&點爲 最適値的時候。例如因真空壁材料的濺鍍，壁材料被釋放 -13- (8) 1302075 在氣相中，藉此假設被處理物的處理反應或氣相 錯開，就會有相當於所希望的製程不能實行的情 即認爲藉由將F S V設定在a點，在真空容器內 堆積沈澱物，藉此壁材料就完全不會被濺鑛。藉 止因壁材料的釋放阻礙製程。但是真空容器內壁 積沈澱物的時候，需要將真空容器內壁在淸洗專 ，利用FSV比b點高的設定來淸洗。 與上述相反地，也有c點爲最適値的製程。 少在真空容器內壁堆積反應生成物的話，會產生 者生成電漿的高頻電力被堆積物吸收，而電漿特 化，不會穩定實行目的製程的情形。在此情形下 前所述，設定在c點。亦即內壁可以稍微減少， 成物也能設定爲完全不堆積的條件。此時，會發 空容器消耗增大的缺點，但內壁的淸洗次數會削 再者，內壁削減、反應生成物的堆積也不是 時候，將FSV設定在b點。此時，FSV的設定 現性良好就很重要。這是因爲以不同的裝置進行 時，或是以同一裝置連續進行同一製程時需要抑 間變化。因此，F S V的回饋控制變得很重要。 第4圖是說明F S V的回饋控制的圖。如圖 電漿生成用的高頻電源1 0的輸出是介著阻抗 VC1、VC2)及天線la、lb被施加至法拉第屏 FSV以電容器C2、C3進行分割，成爲小信號， 波器1 5而在除了高調波或其他頻率成分以外， 一 14- 中的反應 形等。亦 壁會稍微 此就能防 未充分堆 用的製程 例如，至 異物，或 性產生變 ，FSV 如 但反應生 生所謂真 所希望的 電壓的再 同一製程 制歷經時 面所示， 整合器（ 蔽 8。將 且通過濾 以檢波器 (9) (9)1302075 1 6進行檢波，並轉換爲D C電壓，且以放大器1 7進行放 大。像這樣，就能得到以F S V爲比例的d C電壓信號。將 該信號與經由比較器i 8以本體裝置控制部2 〇的程序輸出 而設定的預設値或設定値做比較，介著馬達控制機1 9來 控制馬達，以FSV決定電壓旋轉的可變電容器VC3。藉 此’就能將F S V控制在以本體裝置控制部20所設定的値 ’例如以不同的裝置或同一裝置連續處理同一製程的時候 ’也能將F S V的値控制在一定的狀態。而且能抑制裝置 間差距、歷經時間變化。 法拉第屏蔽是通過介電質真空容器的壁（真空鐘罩） 而與電漿進行容量結合。此結果，FSV是藉由利用成爲法 拉第屏蔽與電漿之間的靜電容量與壁的離子鞘的靜電容量 被分割的，分割後的電壓則與離子鞘有關。藉此加速離子 會使真空容器內壁進行離子濺鍍。例如氧化鋁製的真空容 器壁的厚度爲l〇mm的時候，FSV爲500V的話，施加在 離子鞘的電壓約爲60V。 對昇高以很低的FSV施加在離子鞘的電壓是很有用 的。產生很高的FSV是因爲很容易異常放電等的理由， 處理變得更困難。對於昇高以很低的F SV施加在離子鞘 的電壓，且一心一意決定以使用離子鞘的靜電容量製程的 電漿特性的緣故，對於儘量減小法拉第屏蔽與電漿之間的 靜電容量是很有效的。爲了實現這點，只要提高介電質真 空容器材料的感應率，就能儘量減薄介電質真空容器的壁 厚。適合此點的材料可採用強度很強且感應率高的材料爲 -15- (10) (10)1302075 代表的氧化纟呂° 像是以氧化鋁感應率高的材料’來製作壁厚較薄的真 空容器的時候，會發生問題的是法拉第屏蔽與真空容器的 壁（真空鐘罩）間會有間隙。氧化鋁的感應率約爲8， 10mm壁厚的時候’於大氣狀況下換算厚度的話，爲10/ 8 = 1 . 2 5 m m。在此，假設考慮法拉第屏蔽與真空容器的間 隙爲〇至1 m m的時候’法拉第屏蔽與電漿的間隔，若以 大氣換算爲1 . 2 5至2 · 2 5 m m，會很接近二分之一倍。此時 是在剛才的條件下’有關離子鞘的電壓會由約3 3 V變化 至60 V之意。 像這樣’有關離子鞘的電壓產生很大變化的話，堆積 物（沈澱物）會附著在真空容器內壁的某一部分，其他部 分不會附著堆積物，藉此已知的F S V會減少抑制沈澱物 附著的效果。爲了防止這點，就需要將法拉第屏蔽與真空 容器的間隙成爲一定，或是希望以薄膜來製作法拉第屏蔽 ，使真空容器密封。 以加工金屬板製作法拉第屏蔽是很簡單的，但是製作 一與真空容器的壁（真空鐘罩）的間隙爲〇 . 5 m m以下就 不能實現。但是在法拉第屏蔽之下黏貼導電性的彈性體例 如導電性海綿，並藉由該海綿來埋設法拉第屏蔽與真空容 器壁的間隙就可以。 第5圖是表示針對真空鐘罩的法拉第屏蔽的安裝例圖 。第5圖（a )是在法拉第屏蔽！ 4與真空鐘罩1 2之間設 有間隙的例子，在間隙的某部分的真空容器內面變得很容 -16- (11) (11)1302075 易堆積堆積物。另一方面，沒有間隙的附近乃爲未堆積堆 積物的狀態。第5圖（b )是表示將前述間隙用彈性導電 體1 2 a例如導電性海綿埋設的例圖。藉此，法拉第屏蔽 1 4就能得到與密封在真空鐘罩1 2同樣的效果。再者，導 電性海綿伸縮性大的緣故，能柔軟地埋設在大大小小的間 隙中。 第6圖是說明防著板的安裝構造圖，第6圖（a )是 表示形成在真空鐘罩1 2的下擺及其下面的氣環的氣體噴 出口 23。於該構成中，繼續電發處理的話，堆積物會堆 積在以圖的A及B所示的部分。在真空鐘罩的內側，比 圖的B更上方的部分，會因藉著F SV的離子濺鍍的效果 ，不能堆積堆積物。在此所產生的問題是以前述 A及B 所示的部分。A的部分是指氣體噴出口 23的周邊，在這 附著堆積物的話，該堆積物會因氣流的效果變得很容易剝 落，剝落的堆積物就會成爲異物附著在屬於被處理物的晶 圓上，妨礙製程。而B的部分是指真空鐘罩1 2的內壁， 但法拉第屏蔽1 4離真空鐘罩內壁很遠。因此利用F s V的 離子鞘電壓會降低，而成爲因離子濺鍍引起的堆積物附著 的抑制效果未充分作用的部分。 第6圖（b )是說明利用防著板22覆蓋氣體噴出口 23的構造圖。前述A的部分是指氣體噴出口附近’需要 極力減低往該部分的堆積物附著。減低往氣體噴出口 2 3 的堆積物附著，就是減低從氣體噴出口 2 3通過防著板22 的孔而看得見的電漿6區域’亦即減少相對於電獎的視角 -17- (12) (12)1302075 ，氣體噴出口 23不會直接看見晶圓，亦即氣體的噴出口 2 3的中心軸，像是前述視角外包括前述試料，都需要設 定在前述試料上方的電漿生成空間方向。 第6圖（c )是表示防著板與氣體噴出口關係的詳細 例圖。此例中，視角會減小到約3 〇度，而不能直接從氣 體噴出口看見晶圓。 此時，在防著板22與氣體噴出口 23之間，隔著間隙 是很有效的。希望間隙的大小爲〇.5mm以上。經由該間 隙會產生幾個優點。首先，通過形成在防著板的氣體的孔 是相同大小，藉由隔著間隙就能減少往電漿的視角，還能 減少附著在氣體噴出口 2 3的堆積物的量。而自氣體噴出 口 23將氣體噴出到真空容器內時，發生很大的壓力下降 ，且會自粘性流往中間流移行，最後成爲分子流。在此， 在氣體噴出口 23周邊，氣體的壓力還是比較高的中間流 狀態下，一旦堆積物附著在這裡，受到來自氣流的力量， 堆積物很容易剝落。.藉由隔著間隙，在防著板22附近的 氣流會成爲分子流，剝落附著在防著板的堆積物力量的氣 流變少，就能減少堆積物的剝落。更如後所述，有效率地’ 提高防著板22的溫度，就能減少附著在防著板22的堆積 物的量。 第7圖是表示防著板的熱計算例的圖。由製程處理的 結果得知，並見識到所謂Fe或Pt等的材料對於2 5 0°C以 上的構件是很難附著的。於是，以前述防著板的溫度爲 2 5 0 °C以上地，設計防著板。以熱設計來計算來自電漿的 -18- (13) (13)1302075 大熱、來自防著板支撐部的熱擴散、來自防著板全體的熱 輻射擴散的三者的熱平衡。將該熱計算的結果表示在第7 圖。 防著板爲SUS (不銹鋼）的時候，了解到往電漿的高 頻（RF )輸入爲5 0 0W左右，平衡溫度會超過250°C。防 著板爲A1 (表面耐酸鋁加工）的時候，RF輸入爲1 000W 以上，防著板平衡溫度則爲250°C以上。以下針對相當於 計算的各部構造上的特徵做記載。 電漿大熱是因電漿在電抗器內做各向擴散，故以往電 漿的RF輸入X防著板面積/電漿接觸全面積來計算。這 次設計的防著板形式是往電漿的RF輸入= 1 200W的話， 往防著板的大熱即爲2 6 0 W。 來自防著板的熱輻射擴散，因爲材料是用S U S，並將 表面做鏡面加工，而表面輻射率爲0.2左右，所以能抑制 的很低。防著板使用 A1 (表面耐酸鋁處理）的時候，因 爲耐酸鋁表面輻射率爲0 · 6左右，所以熱輻射擴散增多。 第8圖是說明防著板的支撐構造圖。防著板爲減少來 自其支撐部的傳熱，以三點支撐整周，且將與氣環本體的 接觸部面積，如第8圖般大致爲點接觸來抑制傳熱面積。 具體而a ’接觸部徑向長度爲3 m m，接觸部同方向長度 爲1mm。估計接觸熱電阻會成爲3000[W/ (m2 K)]程 度的過大値，而來自以接觸面積X接觸熱傳達率x (防著 板內面溫度-氣環溫度）所計算的防著板支撐部的傳熱應 該只有1 0W左右。 ~ 19 - (14) 1302075 實際試作一防著板，且實際測量表面溫度。所 著板的材質爲A1 (表面耐酸鋁）。確認於RF輸入 ，表面溫度約爲2 5 0 °C，約如設計値的値。 如前所述，防著板就算維持在很高的溫度，也 全不附著堆積物。因此，附著在防著板的堆積物要 附著就變得很重要。因此，在防著板的表面，機械 物的附著性佳的緣故，希望稍微具有凹凸。發明人 實驗，了解到希望表面粗度爲ΙΟμπι以上。 但是當堆積物開始附著時，附著的堆積物其膜 博膜狀態慢慢地變厚。例如設在防著板的1 0 μ m的 具有相對於同程度膜厚的堆積物的結合效果。但是 堆積物的膜厚變厚的話，結合效果就很薄弱。因而 積物附著量很少的初期狀態至堆積物量增至某種程 態’有效作用結合效果，是希望同時在表面具有兩 例如ΙΟμηι的凹凸與ΙΟΟμπι的凹凸。形成此種凹凸 法可採用例如對形成1 ΟΟμιη的凹凸進行壓花加工 成1 0 μηι的凹凸形成進行塑性加工。 如以上所述，提高防著板的溫度是將防著板表 鏡面加工，而爲了穩定附著堆積物，希望在表面形 。因而，在防著板附著堆積物的面（向著電漿的面 凹凸，且未附著堆積物的面（例如向著防著板與氣 口的間隙的面）做鏡面加工就可以現實。而爲了反 著板被放射的熱，就希望在氣環的氣體噴出口的某 ’對未附著堆積物的部分的面做鏡面加工。 用的防 1 2 0 0 W 無法完 很穩定 式堆積 等憑著 厚會由 凹凸， 附著的 ，從堆 度的狀 種凹凸 的加工 ，對形 面進行 成凹凸 )形成 體噴出 射由防 一個面 -20- (15) (15)1302075 防著板的大小是希望做成覆蓋氣體噴出口的最小的尺 寸。這是爲了避免少許的堆積物堆積到防著板，爲了減少 堆積物的附著量，除了提高溫度的關係外，在防著板發生 熱滯後作用，且因堆積物與防著板材質的熱量引發的膨張 、收縮量的差異，堆積物就很容易剝落。 而防著板是用具有電氣傳導性的材料所製作的，希望 進行接地。這是爲了增加針對用來生成電漿的高頻的接地 面積外，還能穩定放電。而堆積物帶電的時候，堆積物因 爲經由庫侖力的反撥力堆積物彼此變得很容易剝落，儘量 防止堆積物帶電就能達到目的。 施行如以上的構造設計及熱設計，來製作表面粗度爲 ΙΟμιη及ΙΟΟμηι的防著板，並將粗鉑Pt連續5 00枚進行蝕 刻，調查性能。其結果幾乎看不到堆積物往氣體噴出口的 附著量。而附著在防著板的堆積物是很穩定的，連堆積物 剝落也未發生。 第9圖是針對附著在第6圖的B部分（真空鐘罩12 的內壁的法拉第屏蔽遠離真空鐘罩內壁的部分。因而經由 F SV的離子鞘電壓降低，而因離子濺鍍的堆積物附著抑制 效果未充分作用的部分）的堆積物對策做說明的圖。 第6圖的B部分是由於真空鐘罩12內壁與法拉第屏 蔽1 4的距離很長，難以有效利用F S V的離子濺鍍的區域 。於是延長防著板22，且藉由覆蓋該部分使堆積物附著 量減少的同時還能達到堆積物的穩定化。雖是表示此構造 ，但爲第9圖（a )。用這個對堆積物附著進行試驗的時 - 21 - (16) (16)1302075 候，了解到是以第9圖（a )的c點中心，堆積物附著在 真空鐘罩內壁寬l5mm左右的區域。 第9圖（b )是第9圖（a )的變形例。如圖所示，真 空鐘罩1 2是大致連續在氣環4內面地形成在其內面，將 該真空鐘罩1 2配置在氣環4上而形成真空處理室。 若按該構成，只要將防著板連續形成在真空鐘罩內面 及氣環內面。藉此就能將難以有效利用前述F S V的離子 濺鍍的區域，用防著板做有效的保護。 第1 0圖是說明防著板近傍附著堆積物的圖。首先， 以虛線所不的是指電漿的等密度線。注意看C點的話，C 點是相當於由防著板與真空鐘罩所形成的角隅部，且該部 分的電漿密度與周邊相比當然比較低。 這是由於防著板的厚度很難讓電漿返回C點的原因。 因此，認爲c點減少相當於真空鐘罩內壁單位面積的離子 的濺鍍數的緣故，堆積物很難被取得。更認爲另有一原因 。就是防著板具有電氣傳導性的緣故，F S V對生成在防著 板的離子鞘是無效的，對離子鞘施以根據電漿特性1所決 定的15至2〇V左右的DC電壓。對此，FSV有效的區域 是對形成在真空鐘罩內壁的離子鞘，施加根據電漿特性所 決定的DC電壓更例如60V左右的高頻電壓，這對離子加 速而言會很有效果的濺鍍真空鐘罩內壁。就是C點附近是 相當於自生成的防著板的低電壓的離子鞘，往形成在真空 鐘罩內壁的高電壓的離子鞘的遷移區域，且在C點附近隨 著離開防著板附近，而離子鞘的電壓昇高，慢慢地成爲離 -22- (17) (17)l3〇2〇75 子濺鑛很有效的區域。 根據以上所述的兩個原因，如第1 〇圖所示，考慮在 C點附近，形成利用FSV的弱濺鍍區域。在該區域，除堆 檳物附著外，比利用F S V的濺鍍更具優勢的緣故，認爲 會附著堆積物。 第1 1、12、1 3圖分別表示防著板的構造例圖。如第 1 1圖所示，欲除去造成弱濺鍍區域的原因之一的電漿密 度下降的原因，製作刀刃狀的防著板，進行試驗。其結果 ’如第1 1圖所示，弱濺鍍區域縮小，且確認堆積物附著 區域會縮小。於是，爲了除去另外一個原因，如第1 2圖 所示，將防著板的上部22a變更爲絕緣體（此時爲氧化鋁 )的狀況下，如第12圖所示，就能令強濺鍍區域與堆積 物區域一致，幾乎沒有堆積物的附著。氧化鋁的表面由於 不可進行壓花加工，故利用塑性處理，在表面做凹凸加工 。而絕緣體的材料也可使用石英或氮化鋁。 更徹底防止堆積物附著，乃如第1 3圖所示，強濺鍍 區域當然比堆積物附著區域還廣。於是，能在防著板與真 空鐘罩之間侵入電漿地，在防著板與真空鐘罩間設置間隙 。爲了能讓電漿進入，間隙的間隔需要充分的大於離子鞘 ’間隙的間隔需爲5 m m以上。而太大的話，堆積物會因 擴散回流的緣故，效果很薄弱。堆積物擴散而不回流的間 隙的最大値是因堆積物的材質、氣體種類及其壓力所決定 的緣故’就會因處理製程而異，但試驗結果及其目標爲 1 5mm。製作第〗3圖所示的構造的防著板，進行試驗的結 -23- (18) (18)1302075 果，往真空鐘罩的堆積物附著能完全被抑制。此構造的情 形下，防著板上部不一定是絕緣性材料，就連以電氣傳導 體所構成的，性能也不會變。 屬於載置台5的蓋部的晶座上部也附著堆積物的話， 就會成爲在晶圓上產生異物的原因。於是，也對晶座施加 高頻偏壓，且引起物理式、化學式離子濺鍍，而不會附著 堆積物地進行檢討。 第1 4圖是表示包括載置台的試料保持部9的構造圖 。如圖所示，在接地基層3 6及絕緣基層3 5的上面，搭載 連接基板偏壓電源1 1的載置台。載置台的材質一般是用 鋁或鈦合金。在載置台的上部搭載被處理物（試料13) 的部分，形成介電質膜，就能靜電吸附被處理物。介電質 膜在圖中是成爲溶射膜，但也有以環氧、聚醯亞胺、矽膠 等的高分子系材料形成的情形。而以溶射等所形成的陶瓷 系材料則有現/化銘、氮化銘、PBN (Pyolyc Boron Nitride: 熱分解氮化矽）。而第I4圖是表示爲了防止高頻電力自 載置台5的側面方向被電漿抽取，故用接地基層3 6與絕 緣蓋3 7做爲屏蔽的構造。而晶座是一般以石英或氧化鋁 爲材料’經由覆蓋搭載著載置台的試料以外的電極部的電 漿，防止損傷。 第1 5圖是表不包括晶座表面的基板偏壓電路（等效 電路）的圖。基板偏壓電源1 1是在阻抗整合器（MB ) 3 2 內，與自靜電吸附電源被供給的靜電吸附用的直流電壓混 合後，供給到載置台。在此，基板偏壓電源n的高頻是 -24- (19) (19)1302075 自載置台5穿越晶座3 4，而且也會被供給到晶座上部表 面。此時晶座3 4是形成以晶座材料作爲介電質的電容器 。第15圖是表示以這樣所形成的電容器作爲電容器c( 3 3) 〇 發明人等，首先如第1 4圖所示，當晶座厚度爲5 m m 時，試驗性地調查堆積物的附著。其結果了解到在晶座上 面附著多量的堆積物。 於是’晶座34的厚度與發生在晶座表面的偏壓電壓 的關係進行理論性的檢討。其結果於第1 6圖示之。了解 到發生在真空鐘罩內壁的電壓約爲6〇V以上的話，就能 抑制堆積物附着。而發明人等的試驗，多數是將試驗時的 偏壓電壓（尖峰至尖峰）Vpp設定在約400至500V的範 圍，在該偏壓電壓VPP的範圍，使晶座表面發生6〇v以 上的電壓地，作爲晶座厚度而選擇4 mm。 第1 7、1 8圖是說明針對薄壁（例如4mm厚）的晶座 的堆積物的附著狀況的圖。如第1 7圖所示，晶座上面整 體厚度爲4mm，來實驗堆積物的附著狀況。其結果，確 認在圖面以箭頭所示的範圍（沈澱物附著限制區域），並 沒有堆積物的附著。藉此了解到能用直接與載置台接觸的 部分，抑制堆積物附著。但在第1 7圖的構成，由於堆積 物會附著在晶座上面的外周部，故擔心這個是成爲阻礙往 被處理物的異物的處理。於是，除了形成在載置台的側面 的絕緣蓋3 7外，在晶座上面及晶座側面的整個上部接觸 載置台與晶座。將該構成表示於第1 8圖。使用第1 8圖所 -25- (20) (20)1302075 示的構造’與前述同_ ’實驗性地調查堆積物的附著狀 況。此結帛，在與載置台接觸的晶座上面及晶座側面上部 並沒有堆積物的附著。但是了解到重複裝脫晶座的話，就 算同一條件下，仍有無法充分除去堆積物的情形。而當該 堆積物無法充分除去時，判定堆積物是以具偏離的分佈而 堆積’且特別是在晶座的側面，很容易殘留堆積物。 堆積物是具偏向的分佈做堆積，不能充分除去該堆積 物的理由推定如下。亦即，因爲晶座的材料爲氧化鋁，其 厚度爲4 m m、感應率約爲8，所以一旦換算成空氣層，就 相當於約0.5 m m。此例，在晶座與載置台間，間隙爲例如 0 . 1 mm的話，形成第1 5圖的電容器c的介電質的厚度爲 晶座部分〇 . 5 m m與間隙部分0至〇 . 1 m m的合計，形成〇 . 5 至〇 . 6 m m ( 2 0% )變動。該變動會於晶座表面所產生的高 頻電壓發生偏向，藉此於堆積物除去的一方發生偏向。但 是晶座與載置台以其間隙〇 . 1 mm以下的精度密封地製作 是很困難，無法實現。 爲了解決這個情形，如第1 9圖所示，在晶座34下面 溶射金屬膜，形成金屬溶射膜3 9。溶射金屬是用鎢，但 據知這是因爲對氧化鋁而言接著性良好。金屬膜具有電氣 傳導性，往晶座的接著性佳的話，不一定要是鎢，金、銀 、鋁、銅等也可以。而金屬膜的製造法也不一定是溶射’ 電鍍、濺鍍、蒸鍍、印刷、塗布、薄膜接著等能形成薄膜 的方法無論那一種都可以。藉此採用該構造，金屬膜就可 在一處與載置台5接觸，因爲會在整個金屬膜發生與載置 -26- (21) (21)1302075 台相同的電壓，所以能迴避晶座與載置台的間隙問題。 使用第1 9圖的裝置構成，以實驗來調查堆積物的附 著狀況的結果，在以箭頭所示的堆積物附著限制區域內， 堆積物的附著再現性不佳。此方法的優點是，就算金屬膜 與載置台是以一點來接觸的話，整個金屬膜還是會發生與 載置台5相同的電壓’且可在晶座34的表面產生均句的 高頻電壓。因而，如第2 0圖所示，就連具有絕緣蓋3 7等 其他構造物的狀態下，還是能擴大金屬溶射膜的溶射範圍 ’藉此就能在任意範圍的晶座表面產生均勻的高頻電壓。 再者，於第2 0圖的構成中，在以箭頭所示的堆積物附著 限制區域，經實驗確認再現性佳，能除去堆積物附著。 由以上的結果了解到藉由使用金屬溶射等的金屬膜， 就能在晶座表面均勻地產生高頻電壓，並能均勻抑制堆積 物附著。使用該技術的話，就算構造上晶座的厚度須要很 厚，還是能將金屬膜埋入晶座中，藉此得到同樣的效果。 袠不此構造的是第21、22圖。 如該些圖所示，自晶座3 4表面起在所定深度的位置 (圖中約爲4 m m )埋入金屬溶射膜3 9，且自金屬溶射膜 3 9出現接觸載置台5，而確保電氣的導通，且在金屬溶射 膜3 9產生與載置台5相同的高頻電壓。 在載置試料1 3的載置台，目前爲止，如圖所示，除 了在金屬的載置台上，利用溶射等形成靜電吸附膜的種類 外，尙有在氮化鋁或氧化鋁等的陶瓷介電質製的載置台中 ’埋入金屬電極’自該金屬電極進行靜電吸附施加高頻偏 -27- (22) 1302075 屬 的 此 〇 電 3 9 鎢 堆 相 子 42 入 的 載 壓 表 用 極 在 端 壓的種類。連像這類的載置台，也是藉由對晶座形成金 膜，就能製作具有完全相同機能的晶座。 將此例表示於第23、24圖。第23圖是在晶座34 背面形成金屬膜的情形。載置台5可由氮化鋁製成，在 中埋入用鎢製成的靜電吸附、高頻偏壓施加用電極40 自該電極向著金屬溶射膜3 9，埋入導通圖案（鍔部導 圖案41、42、43 )，藉此獲得電極40與金屬溶射膜 的導通。藉此就可在晶座背面的金屬溶射膜·3 9產生與 電極相同的高頻電壓。當然連經由該構造往晶座表面的 積物附著控制能力，也是與目前爲止所描述的情形完全 同。 第24圖是在晶座3 4內部埋入金屬溶射膜3 9的例 ，延長第23圖所述的導通圖案（鍔部導電用圖案41、 、4 3 )，並藉由接觸連接埋入載置台5的電極4 0和埋 晶座3 4的金屬溶射膜3 9的話，機能性就會與第2 3圖 情形完全相同。 第23、24圖所示的載置電極5的情形下，需要在 置電極5內部製作自埋入電極5內的靜電吸附、高頻偏 外施用電極4 0將高頻供給至金屬溶射膜3 9的圖案，， 不其中一例的是第2 5圖。 第25圖中，在與鎢製的靜電吸附、高頻偏壓外施 電極4 0平行的關係的鍔部導電用圖案4 1，是將與鎢電 相同的鎢薄膜埋入載置電極中。該些埋入的鎢薄膜彼此 載置電極成型後，於需要的部分開設孔部，以焊接貫通 -28- (23) (23)1302075 子的方法完成連接。 對於目前爲止所述的晶座的偏壓外施法，是當載置台 的高頻電壓爲某値時（此例爲4 0 0V )，晶座上面的堆積 物附著正好可被抑制。而且一旦載置台的電壓昇高，晶座 上面的高頻電壓變得太高，就會有縮減晶座，零件壽命變 短的缺點。該缺點乃如第26圖所示，導入用來調節自外 部施加到晶座表面的高頻偏壓電壓的手段就能解決。在第 2 6圖表示將晶座的金屬膜的電壓，以安裝在外部的可變 電容器VC進行調整的電路。將此成爲實際的構造而示之 的是第2 7圖。 於連接在晶座部分的載置台表面，利用溶射等形成陶 瓷被覆5 0，並且不直接接觸晶座金屬溶射膜5 1與載置台 5。該陶瓷被覆5 0是形成第26圖所示的電容器C，且載 置台5具有將所施加的一部分高頻電壓，傳遞到晶座金屬 溶射膜5 1的作用。除此外，載置台5藉由外加的另一可 變電容器VC，將已知的高頻電壓傳遞到晶座金屬溶射膜 5 1。經由這兩個電容器所傳遞的高頻電壓，位相是相同的 ，簡單地加算，根據其電壓就可決定產生在晶座表面的高 頻電壓。例如晶座厚度爲4mm、晶座金屬溶射膜的表面 積爲4〇〇cm、陶瓷皮膜是氧化銘並爲300μπι、可變電容器 VC的最大容量爲8 00 OPf的話，當載置台的偏壓高頻電壓 爲400V時，一旦改變可變電容器VC的容量，晶座表面 電壓就可在約3 0至1 〇 〇 V的範圍做改變。像這樣，晶座 厚度、陶瓷被覆、金屬溶射膜表面積與可變電容器V C經 -29- (24) (24)1302075 由適當選擇，就能控制產生在晶座表面的高頻電壓。而此 時的晶座金屬溶射膜圖未示，但可與可變電容器VC連接 ，也可組裝在晶座內部。 對於在晶座改變已知的偏壓，也可採用有別於對載置 台供給高頻的高頻電源1 1的高頻電源。將此表示在第2 8 圖。此例，有別於對載置台供給偏壓的基板偏壓電源11 ，可採用對晶座金屬膜供給高頻的晶座偏壓電源1 1 a。此 情形的電極構造表示在第2 9圖。在此很重要的是需要將 已知晶座金屬溶射膜5 1的高頻電壓不會受到載置台5的 高頻電壓影響地，在載置台5與晶座金屬溶射膜5 1之間 ，組裝絕緣及接地屏蔽（接地基層36)。藉此會有所謂 需要晶座偏壓電源1 1 a的缺點，但施加在晶座的偏壓可與 施加在試料1 3的高頻電壓完全獨立的加以控制。而此時 的晶座金屬溶射膜5 1圖未示，但可與晶座偏壓電源1 1 a 連接，也可組裝在晶座內部。 第3 0圖是說明晶座偏壓電壓最適化的方法圖。與前 述的F S V同樣地，晶座偏壓電壓也有最適値。該電壓會 影響偏壓電源的頻率、晶座材料或厚度、電漿的密度、電 漿的組成、真空容器整體的構成以及試料的材料、處理速 度、處理面積。因而晶座偏壓電壓的最適値在每個製程都 需要改變。與第3圖的情形同樣地，表示晶座偏壓電壓以 某個値（第3 0圖的b點）爲界限，一旦晶座偏壓電壓昇 高’晶座材料的發光就會變強。用b點以下的晶座偏壓電 壓’就成爲堆積物堆積在晶座的狀態，用b點以上的晶座 -30- (25) (25)1302075 偏壓電壓，堆積物只會濺鍍不會堆積，晶座材料本身也會 濺鍍。 曰曰座偏壓電壓最適電壓是屬於b點的電壓，但根據製 程也有a點的情形。這是經由晶座材料的濺鍍，晶座材料 在氣相中被釋放，假設試料的處理反應或氣相中的反應錯 開’就是相當於無法實行所希望的製程情形等等。亦即藉 由將晶座偏壓電壓設定在a點，認爲在晶座會稍微有堆積 物的堆積’晶座材料完全沒有濺鍍。藉此，就會因晶座材 料的釋放，防止製程受阻。取而代之的是堆積物還未充分 堆積在晶座的時候，晶座就需要以淸洗專用的製程（在此 ’晶座偏壓電壓設定得比b點高）進行淸洗。 相反的，晶座稍微附著堆積物的話，就會因爲產生異 物等的理由，而有無法穩定實行目的製程的情況。此時是 設定在晶座偏壓電壓最適點的c點，也可以稍微縮減晶座 ，但也可以設定在完全沒有附著堆積物的條件。此時，會 發生晶座消耗變大的缺點，但也會發生晶座淸洗減少的優 點。 也希望縮減晶座附著堆積物的時候，晶座偏壓電壓是 設定在b點。此時，經常進行晶座偏壓電壓的設定電壓的 再現性是很重要的。這是因爲需要抑制當以不同的裝置進 行同一製程時，或以同一裝置連續進行同一製程時的歷經 時間變化。因此晶座偏壓電壓的回饋控制變得很重要。 第3 1、32圖是分別對應第26、28圖附有回饋控制電 路的晶座偏壓外施電路。連同兩電路將晶座金屬溶射膜的 -31 - (26) (26)1302075 電壓’介著減衰器及濾波器52進行檢波，且轉換爲直流 電壓。藉此該直流電壓信號就會成爲以晶座偏壓電壓爲比 例的信號。藉由將該信號與以本體裝置控制部5 7的方法 等所設定的預設値或設定値做比較，第3 1.圖的情形是控 制令決定晶座偏壓電壓的可變電容器V C旋轉的馬達。而 第3 2圖的情形是控制晶座偏壓電源〗2 &的輸出。藉由利 用該方法，就能將晶座偏壓電壓控制在以本體裝置所設定 的値’以不同的裝置或同一裝置連續處理相同製程的情況 下’就能一定値地控制晶座偏壓電壓的値，抑制裝置間差 距或歷經時間變化。 以上是針對沒有堆積或附著堆積物地加以控制的區域 ’亦即真空鐘罩12、氣體噴出口 23、晶座34，對其方法 與構造做說明。由試料1 3放出的反應性生物或以氣相合 成的物質，僅限於蒸氣壓高的揮發性成份，該些物質是藉 由排氣裝置自放電部或被處理物周邊被排氣，雖然會稍微 堆積在電極下部或排氣導管等，但較多的會被排氣。 而且堆積性強，就是蒸氣壓低，往固體的附著係數很 接近1 (接觸固體的時候，幾乎被捕捉）物質成爲試料的 反應生成物，或在氣相中被合成的話，該些物質會堆積在 包括試料周邊的真空鐘罩、晶座或是氣體噴出口等的真空 容器壁，幾乎沒有被排氣。 在此種狀況下，無論是真空容器內的那個部位都不會 附著堆積物地加以控制的話，該些堆積性強的物質就會失 去堆積場所。因此，堆積性強的物質在氣相中的密度變高 -32- (27) (27)1302075 ，成爲增加堆積的原動力，結果就會強制性地堆積在真空 鐘罩或晶座上。 亦即，真空鐘罩或晶座等未附著堆積物地加以控制， 準備在那兒都能多量堆積堆積物的場所，藉此發生其效果 。然後增加可堆積的堆積物數量，或由氣相快速地堆積， 藉此就能增加真空鐘罩或晶座方面的堆積物的堆積量控制 能力。 就是需要在發生堆積性強的反應生成物的被處理物的 周邊，或是在電漿區域的周邊設置由氣相快速且大量地堆 積堆積物的區域（堆積物陷阱區域）。前述防著板是作爲 抑制往氣體噴出口附著堆積物的蓋子作用，但這是本身堆 積有堆積物爲前提，所以這個也是陷阱的一種。 第3 3圖是表示在真空容器的內部，分割包括堆積物 陷阱的區域。首先，真空鐘罩區域與晶圓（試料）/晶座 區域是指沒有附著堆積物地加以控制的區域。其他接觸電 漿的區域全部爲堆積物陷阱區域，堆積物陷阱區域①是包 括防著板與氣環下部的區域，並且能直接由晶圓觀察（能 看得見）的區域。該些真空鐘罩區域、晶圓/晶座區域與 堆積物陷阱區域①是全部能由晶圓直接觀察（可看得見） 的區域，爲發生電發的區域，同時是最容易由晶圓或是在 電漿氣相中所形成的堆積性強的物質的區域。在該些區域 內未被控制的狀態下，堆積堆積物的話，就會成爲堆往晶 圓的異物的原因，或發生電漿的歷經時間變化。因而在能 直接由該些晶圓觀察的區域，要儘量附著堆積物，就必須 -33- (28) (28)1302075 完全被控制。 在本發明中，於防著板使用第1 2圖、第1 3圖所示的 構造的時候，能由該些晶圓觀察的區域的1 〇〇%是處於控 - 制堆積物的狀態。連使用第6圖、第9圖、第1 1圖的構 、 造，也需要是能由該些晶圓觀察的區域的表面積的90%以 上來控制堆積。 . 而如前所述，堆積物陷阱區域具有充分的機能，因爲 ， 能提高真空鐘罩區域或晶圓/晶座區域的堆積物抑制機能、 ，所以儘量縮小真空鐘罩區域或晶座區域的表面積，而希 望儘量增大堆積物陷阱區域①的表面積。由晶圓產生堆積 性強的反應性生物的時候，晶圓的表面積爲SW和堆積物 陷阱區域①的表面積S1爲S1C0.5SW，而在真空鐘罩區 域或晶圓/晶座區域的堆積物抑制機能降低是根據發明人 等的實驗了解到的。因而將反應性生物快速堆積到堆積物 陷阱，就需要s 1 > =0.5 S 1的關係，希望s I >二S 1爲佳。 堆積物陷阱區域②稱爲環形蓋，位在堆積物陷阱區域 ® ♦ ①的下部。該區域不能直接從晶圓望見，但在其上部會因 擴散引起輸送堆積性強的物質，而附著大量的堆積物。堆 — 積物陷阱區域③是電極側面的蓋子，在此也不能直接從晶 · 圓望見，但與堆積物陷阱區域②同樣地，在其上部附著多 量的堆積物。該些堆積物陷阱區域②③爲不能直接從晶圓 望見的區域，附著在該些的堆積物就成爲晶圓的異物，或 造成電漿歷經時間變化原因的可能性變小，但由於裝置做 大氣開放時的淸掃作業效率良好的施行外，該些堆積物陷 -34- (29) (29)1302075 拼是很重要的。就是，反應性生物堆積性很強的緣故，其 90%以上能附著在堆積物陷阱區域①②③而回收。因而該 些堆積物陷阱區域①②③做交換配套元件化（可交換化） ’大氣解放後全換爲洗淨過後的零件，就能效率良好的淸 掃真空容器內部。因此，堆積物陷阱需要輕量以及拆卸/ 安裝容易的兩個條件。爲了輕量，堆積物陷阱的素材例如 是鋁等輕量的構件就是很重要的。 % 真空容器大氣解放後，從堆積物陷阱①開始按②、③ 順序外，施行最低限度所需要的洗淨作業。最低限度所需 # 要的洗淨場所例如在晶圓搬送用的開口部周邊等。其後依 相反順序安裝洗淨過後的堆積物陷阱的交換配套元件，就 能直接進入真空吸引。藉此就能以最低限度的時間進行洗 淨作業。以此種順序進行洗淨作業，不但能縮短洗淨時間 ，也能縮短真空吸引所需要的時間。其原因是僅最低限度 所需要的時間進行大氣開放，就能以最低限度完成吸附不 是真空零件的大氣中的水份外，使用最低限度所需要的洗 ® Ψ 淨用溶媒（純水或酒精等），就能最低限度完成殘留在真 空容器內的溶媒量。拆下的堆積物陷阱①②③則在洗淨後 6 作爲下一回大氣開放/洗淨作業用的交換配套元件而再加 · 以利用。堆積物陷阱可做交換配套元件化的區域沒有必要 限定爲第3 3圖所示的區域。會因製程或處理的材料而異 ，但以附著堆積物的所有區域作爲堆積物陷阱是很有效的 。例如只在電極蓋上半部以上的區域附著堆積物的情形， 是將電極蓋的上半部進行交換配套元件化。相反的，在直 -35- (30) (30)1302075 到堆積物堆積到排氣導管的條件下，排氣導管內壁也作爲 堆積物陷阱區域’且一旦進行交換配套元件化就變得很有 效。 ' [發明效果] 如以上說明地藉由本發明的話，因爲控制堆積在真空 . 容器內壁的堆積膜，所以就能提供一量產穩定性優的電漿 # 處理裝置及電漿處理方法。 % [圖面的簡單說明] 第1圖是表示有關本發明的實施形態的電漿處理裝置 的圖。 第2圖是表示法拉第屏蔽的圖。 第3圖是說明將F S V最適化的方法的圖。 第4圖是說明FSV的回饋控制的圖。 第5圖是表示針對真空鐘罩安裝法拉第屏蔽實例的圖 ® 〇 第6圖是說明防著板的安裝構造的圖。 第7圖是表示防著板的熱計算實例的圖。 _ 第8圖是說明防著板的支撐構造的圖。 第9圖是說明附著在真空鐘罩內壁的堆積物對策的圖 〇 第1 〇圖是說明防著板近傍的堆積物的附著的圖。 第1 1圖是表示防著板的構造例的圖。 -36- (31) (31)1302075 第1 2圖是表示防著板的其他構造例的圖。 第1 3圖是表示防著板的另外其他構造例的圖。 第1 4圖是表示包括載置台的試料保持部的構造的圖 〇 第1 5圖是表示包括晶座表面的基板偏壓電路的圖。 第I 6圖是說明晶座的厚度與發生在晶座表面的偏壓 電壓的關係的圖。 第1 7圖是說明針對薄壁晶座附著堆積物狀況的圖。 第1 8圖是說明針對薄壁晶座附著堆積物狀況的圖。 第1 9圖是表示在晶座下面溶射金屬膜實例的圖。 第2 0圖是表示在晶座下面溶射金屬膜實例的圖。 第2 1圖是表示在晶座內埋入金屬膜實例的圖。 第2 2圖是表示在晶座內埋入金屬膜實例的圖。 第23圖是表示應用在陶瓷介電質製的載置台具備有 金屬膜的晶座實例的圖I ° 第24圖是表示應用在陶瓷介電質製的載置台具備有 金屬膜的晶座實例的圖。 第2 5圖是表示偏壓外施用電極的連接構造的圖。 第2 6圖是說明調整外施於晶座表面的高頻偏壓電壓 的手段的圖。 第2 7圖是說明調整外施於晶座表面的高頻偏壓電壓 的手段的構造例的圖。 第2 8圖是說明使用別的電源對晶座供給高頻偏壓實 例的圖。 -37- (32) 1302075 第2 9圖是說明使用別的電源對晶座供給高頻偏壓時 的電極構造例的圖。 第3 0圖是說明將晶座偏壓電壓最適化的方法的圖。 第3 1圖是說明附有回饋電路的晶座偏壓外施電路的 圖。 第3 2圖是說明附有回饋電路的晶座偏壓外施電路的 圖。 第3 3圖是說明真空處理室內部各區域的圖。 [圖號說明] la 上天線 lb 下天線 2 真空處理室 3、32、32a 匹配箱（整合器） 4 氣環

4a 氣體供給管 5 載置台 6 電漿 7 排氣裝置 8 法拉第屏蔽 9 試料保持部 10 高頻電源（第一高頻電源） 11 基板偏壓電源（第二高頻電源） 1 1 a 晶座偏壓電源 -38 - (33)1302075 12 真空鐘罩 12a 彈性導電體 13 試料 14 縫隙 15 濾波器 16 檢波器 17 放大器 % 傷 18 比較器 19 馬達控制器 2 0 本體裝置控制部 2 1 真空鐘罩抑制部 22 防著板 23 氣體噴出口 2 4 凸緣 3 1 靜電吸附用電源 3 3 電容器 34 晶座 3 5 絕緣基層 36 接地基層 37 絕緣蓋 3 8 溶射膜 39 金屬溶射膜 4 0 靜電吸附、局頻偏壓外施用電極 41、42、43 鍔部導電用圖案 -39- (34)1302075 5 0 陶 瓷 被 覆 5 1 晶 座 金 屬 溶 射 膜 52 減 衰 器 及 濾 波 5 3 検 波 器 54 放 大 器 5 5 比 較 器 5 7 本 體 裝 置 控 制 部 VC1、VC2、VC3 可變電容器 -40-

Claims (1)

13020^5^^„ 沒年X月，义修⑵正替換頁 ____ 拾、申請ϊ利ϋ— 一 第92 1 03 792號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國97年5月23日修正 1、 一種電漿處理裝置，其特徵爲由： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理氣體噴出 口的氣環、 和被覆前述氣環的上部而形成真空處理室的真空鐘罩 、 和配置在前述真空鐘罩上部，且對前述真空處理室內 供給高頻電場而生成電漿的天線、 和在前述真空處理室內載置試料的載置台、 和配置在前述天線與真空鐘罩間的同時賦予高頻偏壓 電壓的法拉第屏蔽、 和除了前述處理氣體的噴出口外，裝脫自如地安裝在 前述氣環內面的防著板所構成； 將包括可從前述試料面看得見防著板的氣環內面的面 積，設定爲前述試料面積的約1 / 2以上。 2、 如申請專利範圍第1項所記載的電漿處理裝置， 前述防著板乃具備有用來流通自前述處理氣體的噴出 口所導入的處理氣體的開口部；該開口部是以約3 0度視 角開設在前述處理氣體的噴出口。 3、 如申請專利範圍第2項所記載的電漿處理裝置， 1302075-—-———, 辦，切攻修_正替換闻 -— I丨，丨—|__丨__義· i.…—— | 即述處理氣體的噴出口的中心軸，是除了前述視角外 ’包括前述試料地設定在前述試料上方的電漿生成空間方 向。 4、 如申請專利範圍第！項所記載的電漿處理裝置， 則述防者板是配置在略對應於前述真空鐘罩外表面的 法拉第屛蔽非配置面的真空鐘罩內面。 5、 如申請專利範圍第丨項所記載的電漿處理裝置， 則述防者板乃爲絕緣物製品，且配置在略對應於前述 真空鐘罩外表面的法拉第屏蔽非配置面的真空鐘罩內面。 6、 如申請專利範圍第1項所記載的電漿處理裝置， 前述防著板是介著空隙裝脫自如地安裝在真空鐘罩的 表面。 7、 一種電漿處理裝置，其特徵爲由： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理氣體的噴 出口的氣環、 和被覆具備有大致連接在前述氣環內面之內面的前述 氣環的上部而形成真空處理室的真空鐘罩、 和配置在則述真空鐘罩上部，且對前述真空處理室內 供給高頻電場而生成電漿的天線、 和在則述真空處理室內載置試料的載置台、 和配置在前述天線與真空鐘罩間的同時還賦予高頻偏 壓電壓的法拉第屏蔽、 和至少除了前述處理氣體的噴出口外，裝脫自如地安 裝在前述氣環內面的防著板所構成； -2 - I3〇2p§— -ή ^年r月彡即_)正替换頁 I ....... 丨-㈣丨_⑽丨.一"--丨.丨丨丨丨 4 U|JM1|________ 丨 ,11— 1 將包括從前述試料面可看見防著板的氣環內面的面積 ’設定爲前述試料的面積的約1 /2以上。 8、 如申請專利範圍第7項所記載的電漿處理裝置， 則述防著板是配置在略對應於前述真空鐘罩外表面的 法拉第屏蔽非配置面的真空鐘罩內面。 9、 如申請專利範圍第丨項或第7項的任一項所記載 的電漿處理裝置，其中，前述法拉第屏蔽是介著導電性的 彈性體而接觸到真空鐘罩外表面。 1 0、如申請專利範圍第9項所記載的電漿處理裝置， 對前述法拉第屏蔽供給高頻電壓的高頻電源乃具備有 將則述局頻電壓控制在所定値的回饋控制電路。 11、一種電漿處理裝置，乃屬於具備有： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理氣體的噴 出口的氣環、 和被覆前述氣環的上部而形成真空處理室的真空鐘罩 和配置在前述真空鐘罩上部，且對前述真空處理室內 供給高頻電場而生成電漿的天線、 和在前述真空處理室內載置試料的載置台、 和配置在前述天線與真空鐘罩間的同時還賦予高頻偏 壓電壓的法拉第屏蔽、 和至少除了則述處理氣體的噴出口，裝脫自如地安裝 在前述氣環內面的防著板； 將包括從則述s式料面可看得見防著板的氣環內面的面 -3 - 月彡日修(t)正替換I 積，設定爲前述試料的面積的約1 /2以上的電漿處理裝置 中，其特徵爲： 具備有··被覆前述載置台的外表面以及外側面的介電 質製的晶座和配置在該晶座的表面側的金屬膜，對該金屬 膜施加高頻電壓，而使前述晶座表面獲得偏壓電壓。 12、一種電漿處理裝置，乃屬於具備有： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理氣體的噴 出口的氣環、

和被覆前述氣環的上部而形成真空處理室的真空鐘罩 和配置在前述真空鐘罩上部，且對前述真空處理室內 供給高頻電場而生成電漿的天線、 和在前述真空處理室內載置試料的載置台、 和配置在前述天線與真空鐘罩間的同時還賦予高頻偏 壓電壓的法拉第屏蔽、 和至少除了前述處理氣體的噴出口，裝脫自如地安裝 在前述氣環內面的防著板； 將包括從前述試料面可看得見防著板的氣環內面的面 積，設定爲前述試料的面積的約1 /2以上的電漿處理裝置 中，其特徵爲： 具備有：被覆前述載置台的外表面以及外側面的介電 質製的晶座和配置在該晶座內部的金屬膜，對該金屬膜施 加高頻電壓，而使前述晶座表面獲得偏壓電壓。 1 3、如申請專利範圍第1 1項至第1 2項的任一項所記 -4- J ^ ^ ____一 \f]^^ )3>日修(戈)正替換頁 載的電黎處理裝置，其中，前述金屬膜是與載置台的導電 部分連接在一起。 1 4、如申請專利範圍第1 1項至第1 2項的任一項所記 載的電漿處理裝置’其中，具備有對前述晶座供給晶座偏 壓電壓的晶座偏壓外施電路。 1 5、如申請專利範圍第1 1項至第1 2項的任一項所記 載的電漿處理裝置，其中，具備有對前述晶座供給晶座偏 壓電壓的晶座偏壓外施電路，該外施電路乃具備有與對載 置台供給基板偏壓電壓的基板偏壓電源獨立的晶座偏壓電 源。 1 6、如申請專利範圍第1 1項至第i 2項的任一項所記 載的電漿處理裝置’其中，在前述晶座具備有供給晶座偏 壓電壓的晶座偏壓外施電路，該外施電路是將具備有前述 晶座的金屬膜與晶座偏壓外施電路間，介著可變容量電容 器而連接的。 17、 如申請專利範圍第1 1項至第1 2項的任一項所記 載的電漿處理裝置，其中，前述裁置台乃爲絕緣物製品， 在內部具備有連接於形成在前述晶座的金屬膜的晶座偏壓 外施用的電極。 18、 一種電漿處理方法， 使用具備有： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理氣體的噴 出口的氣環、 和被覆前述氣環的上部而形成真空處理室的真空鐘罩 -5- 1302075 __ 广月6曰修(¾正替換頁; 和配置在前述真空鐘罩上部，且對前述真辛 一 、义處埋窆內 供給局頻電場而生成電漿的天線、 和在前述真空處理室內載置試料的載置台、 和配置在前述天線與真空鐘罩間的同時還賦 下间頰偏 壓電壓的法拉第屏蔽、 和對前述天線及法拉第屏蔽供給高頻電壓的高,頻電源 電路的電漿處理裝置的電漿處理方法，其特徵爲： 前述咼頻電源電路乃具備有：高頻電源、連接在該電 源的天線、串接在該天線的同時以該共振電壓作爲高頻偏 壓電壓而供給至前述法拉第屏蔽的共振電路、檢測該共振 電路的共振電壓的檢測電路、與事先設定經由該檢測電路 所檢測的共振電壓的設定値做比較的比較電路，以該比較 電路的比較結果來變更前述共振電路的常數。 1 9、如申請專利範圍第1 8項所記載的電槳處理方法 ，其中，前述設定値是以相對於供給至法拉第屏蔽的電壓 變化，構成電漿發光光譜中的前述真空鐘罩的物質的發光 光譜量的急增點來設定。 20、一種電漿處理方法， 使用具備有： 構成一部分真空處理室的同時還具備有處理热體的噴 出口的氣環、 和被覆前述氣環的上部而成形成真空處理室的真空鐘

-6- 1302 m 月b日修ct)正替換頁 和配置在前述真空鐘罩上部，且對 供給高頻電場而生成電漿的天線、 和在前述真空處理室內載置試料的 和配置在前述天線與真空鐘罩間的 壓電壓的法拉第屏蔽、 和至少除了前述處理氣體的噴出口 如地安裝在前述氣環內面的至少前述試 積的防著板、 和被覆前述載置台的外表面及外側 座和配置在該晶座內面或內表面側的電 加高頻電壓而使前述晶座表面獲得偏壓 源電路的電漿處理裝置的電漿處理方法 該局頻偏壓電源電路乃具備有：將 過可變電容器供給至前述電極的電路、 的檢測電路、與事先設定經由該檢測電 設定値做比較的比較電路，以該比較電 更前述可變電容器的常數。 2 1、如申請專利範圍第20項所記 ，其中，前述設定値是在相對於供給至 電漿發光光譜中，以構成前述晶座的物 急增點來設定。 前述真空處理室內 載置台、 同時還賦予高頻偏 外，具備有裝脫自 料面積1/2以上面 面的介電質製的晶 極以及對該電極施 電壓的高頻偏壓電 ，其特徵爲： 旨亥筒頻偏壓電源透 檢測前述電極電壓 路所檢測的電壓的 路的比較結果來變 載的電漿處理方法 電極的電壓變化的 質的發光光譜量的