CN101271859A - 等离子体处理装置内结构体和等离子体处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供即使当在高温下进行处理时，也能够抑制喷镀膜产生损伤，从而能够防止由于绝缘不良而产生放电等的等离子体处理装置用结构体和等离子体处理装置。在基材(100)中形成有圆孔(101)，该圆孔(101)内设置有由绝缘性的陶瓷等构成的圆筒状的套筒(120)。套筒(120)以其顶部(121)位于圆孔(101)上端部的下侧规定距离的方式设置，使得套筒(120)与喷镀膜(110)不接触。在比顶部(121)更上侧的部分的圆孔(101)的侧壁部分上，形成有绝缘体层(130)。由喷镀膜(110)、套筒(120)、绝缘体层(130)构成覆盖基材(100)的上面(第一面)和圆孔(101)内侧面(第二面)的绝缘面。
Description
技术领域
本发明涉及用于对半导体晶片、LCD用玻璃基板等被处理基板进行等离子体蚀刻、等离子体CVD等等离子体处理的等离子体处理装置内结构体和等离子体处理装置。
背景技术
一直以来，在半导体装置、液晶显示装置(LCD)等的制造领域中，使用产生等离子体以进行等离子体蚀刻或等离子体CVD的等离子体处理装置。在这样的等离子体处理装置中，使处理腔室内为减压气氛，生成等离子体。因此，作为在真空腔室内保持被处理基板的机构，多使用静电卡盘。
如上所述，作为静电卡盘，已知有在绝缘膜中设置电极的结构。另外，已知有使用喷镀膜作为绝缘膜。另外，作为这样的喷镀膜，已知有在向马氏体转变的铜系粉末等的基材进行喷镀时，使用含有体积可膨胀的物质的喷镀材料，提高对基材的密着性以防止其剥离的技术(例如，参照专利文献1)。
图4是将这样的静电卡盘的主要部分结构放大表示的图，在该图中，200是由铝等构成的基材。在该基材200的上面(载置被处理基板的载置面)上，形成有绝缘性的喷镀膜210，以位于该喷镀膜210内的方式设置有静电卡盘用电极211。另外，在基材200中，形成有配置升降销(未图示)的圆孔201，该升降销为将处理基板支撑在载置面上的基板支撑部件，在该圆孔201内，设置有由绝缘性的陶瓷等构成的圆筒状的套筒(sleeve)220。该套筒220具有以下作用：将圆孔201内绝缘覆盖，并且在使升降销上下运动时，抑制因与圆孔201内面摩擦而产生灰尘等。
【专利文献1】日本特开平10-68058号公报
在上述的图4所示的结构的基板载置用的等离子体处理装置用结构体中，由温度调节机构控制基材200的温度，将载置在其上的被处理基板的温度控制为适合于等离子体处理的期望温度。近几年，在这样的等离子体处理中，有使其处理温度为100℃以上等的高温的情况。当这样在高温下进行等离子体处理时，喷镀膜210会产生损伤，从而会产生有时由于静电卡盘用电极211或基材200的绝缘不良而产生放电等的问题。
发明内容
本发明为了应付上述以往的情况而做出，其目的是提供一种即使当在高温下进行处理的情况下，也能够抑制喷镀膜产生损伤，从而能够防止由于绝缘不良而产生放电等的等离子体处理装置用结构体和等离子体处理装置。
本发明的第一方面的等离子体处理装置内结构体，其配设在使等离子体作用于被处理基板而进行处理的处理腔室内，其特征在于，包括：至少具有第一面和第二面的基材；覆盖上述第一面的绝缘性的喷镀膜；覆盖上述第二面、由具有与上述基材不同的线膨胀系数的材料构成的绝缘性的保护部件；和以上述喷镀膜与上述保护部件没有接触部位的方式，设置在上述喷镀膜与上述保护部件之间的由绝缘体层覆盖的缓冲面，其中，由上述喷镀膜、上述保护部件和上述绝缘体层，构成覆盖上述基材的上述第一面与上述第二面的绝缘面。
本发明的第二方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第一方面所述的等离子体处理装置内结构体中，上述绝缘体层由上述基材的氧化物构成。
本发明的第三方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第一方面或第二方面所述的等离子体处理装置内结构体中，上述第一面为载置上述被处理基板的载置面。
本发明的第四方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第三方面所述的等离子体处理装置内结构体中，上述第二面为设置在上述载置面中的孔的内侧面，上述保护部件为覆盖上述孔的内侧面的筒状体。
本发明的第五方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第四方面所述的等离子体处理装置内结构体中，在上述孔中配置有上下运动自由的、用于在上述载置面的上部支撑上述被处理基板的基板支撑部件。
本发明的第六方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第一方面～第四方面中任一方面所述的等离子体处理装置内结构体中，上述缓冲面设置在上述第二面上。
本发明的第七方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第一方面～第六方面中任一方面所述的等离子体处理装置内结构体中，在上述喷镀膜内设置有用于对上述被处理基板进行静电吸附的电极。
本发明的第八方面的等离子体处理装置内结构体，其特征在于，在第一方面～第七方面中任一方面所述的等离子体处理装置内结构体中，上述基材由导电性材料构成，作为用于等离子体处理的电极起作用。
本发明的第九方面的等离子体处理装置内结构体，其配设在使等离子体作用于被处理基板而进行处理的处理腔室内，其特征在于，包括：基材，该基材的上面被作为载置上述被处理基板的载置面，该基材由在上述载置面中具有透孔的导电性部件构成，该透孔用于配置上下运动自由的基板支撑部件；覆盖上述载置面的绝缘性的喷镀膜；覆盖上述透孔内侧面的圆筒状的保护部件，该保护部件以其顶部位于上述载置面的下侧规定距离的方式配置，是由具有与上述基材不同的线膨胀系数的材料构成的绝缘性的保护部件；和覆盖上述透孔内侧面的比上述保护部件顶部更上侧的部分的绝缘体层。
本发明的第十方面的等离子体处理装置，其特征在于，具备第一方面～第九方面中任一方面所述的等离子体处理装置内结构体。
根据本发明，能够提供即使当在高温下进行处理的情况下，也能够抑制喷镀膜发生损伤，从而能够防止由于绝缘不良而产生放电等的等离子体处理装置用结构体和等离子体处理装置。
附图说明
图1为表示本发明的实施方式的等离子体蚀刻装置的截面概略结构的图。
图2为将图1的等离子体蚀刻装置的主要部分结构放大表示的图。
图3为表示图1的等离子体蚀刻装置的主要部分结构的图。
图4为将比较例的等离子体蚀刻装置的主要部分结构放大表示的图。
符号说明
1 等离子体蚀刻装置
2 处理腔室
5 基座
10 静电卡盘
16 升降销
101 圆孔
110 喷镀膜
120 套筒(sleeve)
130 绝缘体层
W 半导体晶片
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1为示意性地表示作为本实施方式的等离子体处理装置的等离子体蚀刻装置1的截面概略结构的图。
等离子体蚀刻装置1构成为电极板上下平行相对、并连接有等离子体形成用电源的电容耦合型平行平板蚀刻装置。
等离子体蚀刻装置1，例如具有由表面经过阳极氧化处理的铝等构成的、成形为圆筒形状的处理腔室(处理容器)2，该处理腔室2被接地。在处理腔室2内的底部，通过陶瓷等的绝缘板3，设置有用于载置被处理基板、例如半导体晶片W的大致圆柱状的基座支撑台4。另外，在该基座支撑台4上设置有构成下部电极的基座5。高通滤波器(HPF)6与该基座5连接。
在基座支撑台4的内部设置有温度调节介质室7，温度调节介质通过温度调节介质导入管8和温度调节介质排出管9在该温度调节介质室7中进行循环，其热量通过基座5向半导体晶片W传递，由此，将半导体晶片W控制为期望的温度。
基座5的上侧中央部成形为凸状的圆板状，在其上设置有与半导体晶片W大致相同形状的静电卡盘10。静电卡盘10通过在作为绝缘层的喷镀膜110中间配置静电卡盘用电极111而构成。通过从与静电卡盘用电极111连接的直流电源13施加例如1.5kV的直流电压，例如利用库仑力对半导体晶片W进行静电吸附。
在绝缘板3、基座支撑台4、基座5、静电卡盘10中，形成有用于向半导体晶片W的背面供给传热介质(例如He气等)的气体通路14，通过该传热介质将基座5的热量传递给半导体晶片W，将半导体晶片W维持在规定的温度。
在基座5的上端周边部，以包围静电卡盘10上载置的半导体晶片W的方式，配置有环状的聚焦环15。该聚焦环15例如由硅等导电性材料构成，具有提高蚀刻均匀性的作用。
贯穿上述绝缘板3、基座支撑台4、基座5、静电卡盘10，设置有多根(例如3根)升降销16，这些升降销16通过驱动电动机17能够上下运动。在这些升降销16下降时，其顶部处于埋没在基座5内部的状态。另一方面，当升降销16上升时，如图中的虚线所示，其顶部处于突出到基座5上方的状态，将半导体晶片W支撑在基座5的上方。由此，能够在与未图示的半导体晶片W的搬送臂之间进行半导体晶片W的授受。
在基座5的上方，与该基座5平行相对而设置有上部电极21。该上部电极21通过绝缘材料22被支撑在处理腔室2的上部。上部电极21由电极板24和支撑该电极板24的电极支撑体25构成，该电极支撑体25由导电性材料构成。电极板24构成与基座5的相对面，具有多个喷出孔23。该电极板24例如由硅构成，或者通过在表面经过阳极氧化处理(氧化铝膜处理)的铝上设置石英盖而构成。基座5与上部电极2 1之间的间隔能够改变。
在上部电极21的电极支撑体25的中央设置有气体导入口26，气体供给管27与该气体导入口26连接。另外，用于供给作为处理气体的蚀刻气体的处理气体供给源30，通过阀28以及质量流量控制器29，与该气体供给管27连接。
排气管31与处理腔室2的底部连接，排气装置35与该排气管31连接。排气装置35包括涡轮分子泵等真空泵，能够将处理腔室2内抽真空至规定的减压气氛、例如1Pa以下的规定压力。另外，在处理腔室2的侧壁上设置有闸阀32，在将该闸阀32打开的状态下，在与邻接的负载锁定室(未图示)之间搬送半导体晶片W。
第一高频电源40与上部电极21连接，在其供电线上插入设置有匹配器41。另外，低通滤波器(LPF)42与上部电极21连接。该第一高频电源40具有50～150MHz范围的频率。通过施加这样高的频率，能够在处理腔室2内形成优选的离解状态并且高密度的等离子体。
第二高频电源50与作为下部电极的基座5连接，在其供电线上插入设置有匹配器51。该第二高频电源50具有比第一高频电源40低的频率范围，通过施加这样范围的频率，能够对作为被处理体的半导体晶片W施加适当的离子作用，而不会对其造成损伤。第二高频电源50的频率优选为1～20MHz的范围。
上述结构的等离子体蚀刻装置1利用控制部60统括地控制其动作。该控制部60中设置有：具备CPU并对等离子体蚀刻装置1各部进行控制的过程控制器(process controller)61、用户接口(user interface)部62、和存储部63。
用户接口部62由工序管理者为了对等离子体蚀刻装置1进行管理而进行命令的输入操作的键盘、和将等离子体蚀刻装置1的运转状况可视化并进行显示的显示器等构成。
存储部63中保存有方案，该方案中存储有用于在过程控制器61的控制下实现由等离子体蚀刻装置1执行的各种处理的控制程序(软件)和处理条件数据等。于是，根据需要，按照来自用户接口部62的指示等，从存储部63中调出任意的方案，由过程控制器61执行，由此，在过程控制器61的控制下，在等离子体蚀刻装置1中进行期望的处理。另外，控制程序和处理条件数据等的方案，能够利用保存在计算机可读取的计算机存储介质(例如：硬盘、CD、软盘、半导体存储器等)等中的方案，或者从其它装置例如通过专用线路随时传送并在线利用。
图2为将上述的等离子体蚀刻装置1的基座5的主要部分结构放大表示的图。在该图中，100是由导电性的材料、例如铝等构成的基材。在该基材100的上面(载置被处理基板的载置面)上形成有绝缘性的喷镀膜110，例如由氧化铝、氧化钇等构成的喷镀膜110，以位于该喷镀膜110内的方式设置有静电卡盘用电极111。该静电卡盘用电极111能够通过喷镀导电性材料等而形成。另外，在基材100中形成有圆孔101，该圆孔101用于配置图1所示的作为将被处理基板支撑在载置面上的基板支撑部件的升降销16(在图2中未图示)，在该圆孔101内设置有由绝缘性的陶瓷(例如氧化铝、氮化铝、及其它)或者树脂(例如聚酰亚胺系树脂)等构成的圆筒状的套筒120。此外，如图3所示，在基材100中设置有多个、例如3个圆孔101。
在本实施方式中，该套筒120以其顶部121位于圆孔101上端部的下侧规定距离的方式设置，使得该套筒120与喷镀膜110不接触。另外，在比顶部121更上侧的部分的圆孔101内的侧壁部分上，形成有例如阳极氧化膜(氧化铝膜)，作为绝缘体层130。该圆孔101内上端部附近的绝缘体层130构成介于套筒120与喷镀膜110之间的缓冲面。由喷镀膜110、套筒120、和绝缘体层130构成覆盖基材100的上面(第一面)和圆孔101内侧面(第二面)的绝缘面。
套筒120具有以下作用：将圆孔101内绝缘覆盖，并且在使图1所示的升降销16上下运动时，抑制因圆孔101内面与升降销16摩擦而产生尘埃等。即，例如用阳极氧化膜等将圆孔101内面绝缘，当该阳极氧化膜等处于露出的状态时，在使升降销16上下运动时，有可能因升降销16与阳极氧化膜摩擦而发生阳极氧化膜的剥离等。因此，通过将套筒120的内径D1(例如3.4mm)设定为小于形成有绝缘层130的缓冲面部分的内径D2(例如4.0mm)，防止绝缘层130与升降销16的接触。
如上所述，在本实施方式中，设置有形成有绝缘体层130的缓冲面，以使喷镀膜110与套筒120不接触。因此，即使在使基材100的温度为例如100℃以上的高温时，也不会由于基材100与套筒120的线膨胀系数不同而对喷镀膜110施加应力。
与此相对，如图4所示，在喷镀膜210形成直至套筒220的顶部221的情况下，当使基材200为高温时，因为基材200与套筒220的线膨胀系数的差异，会对在它们上形成的喷镀膜210施加应力，喷镀膜210有可能发生损伤等。基材200为铝时的线膨胀系数为23×10-6，套筒220为氧化铝时的线膨胀系数为7×10-6，有约3倍的差异。
对于图2所示的结构的实施例的情况与图4所示的比较例的结构的情况，实际进行了使基材的温度上升后冷却到常温，喷镀膜是否会产生裂纹的试验。该试验结果如以下的表1所示。温度从110℃开始每次上升5℃，实施例和比较例都对1～6的6个样品进行了试验。另外，表1中，圆圈符号表示没有裂纹产生的情况，×表示有裂纹产生的情况，对于产生了裂纹的样品，不再进行该温度以上的试验。
【表1】
如表1所示的那样，在实施例的情况下，各样品直到150℃为止都没有发现产生裂纹。与此相对，在比较例的情况下，各样品在120℃到125℃都产生了裂纹。从上述的试验结果可知，实施例与比较例的情况相比，喷镀膜对高温的耐性提高。因此，即使当在高温下进行处理的情况下，也能够抑制喷镀膜产生损伤，从而能够防止由于喷镀膜损伤导致的绝缘不良而发生放电等。
接着，对利用上述结构的等离子体蚀刻装置1进行半导体晶片W的等离子体蚀刻的工序进行说明。首先，在闸阀32打开后，将半导体晶片W从未图示的负载锁定室搬入处理腔室2内，载置在升降销16上。接着，升降销16下降，由此将半导体晶片W载置在静电卡盘10上。接着，闸阀32关闭，利用排气装置35将处理腔室2内抽真空至规定的真空度。此后，从直流电源13向静电卡盘10施加直流电压，由此使半导体晶片W静电吸附在静电卡盘10上。
此后，将阀28打开，从处理气体供给源30使规定的处理气体(蚀刻气体)，一边由质量流量控制器29调整其流量，一边通过气体供给管27、气体导入口26导入上部电极21的中空部，进而通过电极板24的喷出孔23，如图1的箭头所示，向半导体晶片W均匀地喷出。
于是，处理腔室2内的压力被维持在规定的压力。此后，从第一高频电源40向上部电极21施加规定频率的高频电力。由此，在上部电极21与作为下部电极的基座5之间产生高频电场，处理气体离解并等离子体化。
另一方面，从第二高频电源50向作为下部电极的基座5施加频率比上述的第一高频电源40的频率低的高频电力。由此，等离子体中的离子被引入到基座5侧，利用离子辅助提高蚀刻的各向异性。
当等离子体蚀刻结束时，停止高频电力的供给和处理气体的供给，按照与上述顺序相反的顺序，将半导体晶片W从处理腔室2内搬出。
如以上说明的那样，根据本实施方式，能够提供即使当在高温下进行处理的情况下，也能够抑制喷镀膜产生损伤，从而能够防止因绝缘不良而产生放电等的等离子体处理装置用结构体和等离子体处理装置。此外，本发明并不限定于上述的实施方式，能够进行各种变形。例如，等离子体蚀刻装置并不限定于图1所示的平行平板型的上下部高频施加型，也能够应用于向下部电极施加2频率的高频的类型和其它各种等离子体处理装置。另外，在上述实施方式中，对将本发明应用于基座的载置面与升降销用的圆孔的部分的情况进行了说明，但并不限定于该实施方式，当然能够应用于其它的等离子体处理装置用结构体。
Claims (10)
1.一种等离子体处理装置内结构体，其配设在使等离子体作用于被处理基板而进行处理的处理腔室内，其特征在于，包括：
至少具有第一面和第二面的基材；
覆盖所述第一面的绝缘性的喷镀膜；
覆盖所述第二面、由具有与所述基材不同的线膨胀系数的材料构成的绝缘性的保护部件；和
以所述喷镀膜与所述保护部件没有接触部位的方式，设置在所述喷镀膜与所述保护部件之间的由绝缘体层覆盖的缓冲面，
其中，由所述喷镀膜、所述保护部件和所述绝缘体层，构成覆盖所述基材的所述第一面与所述第二面的绝缘面。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
所述绝缘体层由所述基材的氧化物构成。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
所述第一面为载置所述被处理基板的载置面。
4.如权利要求3所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
所述第二面为设置在所述载置面中的孔的内侧面，所述保护部件为覆盖所述孔的内侧面的筒状体。
5.如权利要求4所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
在所述孔中配置有上下运动自由的、用于在所述载置面的上部支撑所述被处理基板的基板支撑部件。
6.如权利要求1～4中任一项所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
所述缓冲面设置在所述第二面上。
7.如权利要求1～6中任一项所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
在所述喷镀膜内设置有用于对所述被处理基板进行静电吸附的电极。
8.如权利要求1～7中任一项所述的等离子体处理装置内结构体，其特征在于：
所述基材由导电性材料构成，作为用于等离子体处理的电极起作用。
9.一种等离子体处理装置内结构体，其配设在使等离子体作用于被处理基板而进行处理的处理腔室内，其特征在于，包括：
基材，该基材的上面被作为载置所述被处理基板的载置面，该基材由在所述载置面中具有透孔的导电性部件构成，该透孔用于配置上下运动自由的基板支撑部件；
覆盖所述载置面的绝缘性的喷镀膜；
覆盖所述透孔内侧面的圆筒状的保护部件，该保护部件以其顶部位于所述载置面的下侧规定距离的方式配置，是由具有与所述基材不同的线膨胀系数的材料构成的绝缘性的保护部件；和
覆盖所述透孔内侧面的比所述保护部件顶部更上侧的部分的绝缘体层。
10.一种等离子体处理装置，其特征在于：
具备权利要求1～9中任一项所述的等离子体处理装置内结构体。
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