CN101504927B - 等离子体处理装置用基板放置台、等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置用基板放置台、等离子体处理装置。基板放置台具有用于吸附被处理基板的静电吸盘部(8)和保持静电吸盘部(8)的基台部(7)，基台部(7)具有高度较高的凸部(72)和在凸部(72)的周围位于比凸部(72)低规定高度的位置上的外周面(71)，在外周面(71)上通过层叠膜厚与凸部(72)和外周面(71)的高度之差相等的喷涂膜(76)，而以凸部(72)和喷涂膜(76)的面相连的方式形成为平坦面，在绝缘性部件(81)、(83)、(84)之间配设电极(82)而构成静电吸盘部(8)，在基台部(7)上用粘结剂(9)固定静电吸盘部(8)，使得其覆盖凸部(72)的上表面和喷涂膜(76)的面的边界。

Description

等离子体处理装置用基板放置台、等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及一种为了利用等离子体进行例如蚀刻处理、成膜处理等而在等离子体处理装置内放置半导体晶圆等被处理基板的等离子体处理装置用基板放置台、等离子体处理装置以及绝缘膜的成膜方法。

背景技术

例如，在半导体器件的制造领域中，在形成半导体器件的微细电路构造时，利用等离子体处理装置使等离子体作用于半导体晶圆等被处理基板，进行蚀刻处理、成膜处理等。

因为这种等离子体处理装置是在形成了真空环境的真空腔内的等离子体处理室中配置被处理基板来进行等离子体处理的，所以难以利用真空吸盘吸附保持被处理基板。因此，使用静电吸盘作为用于吸附保持被处理基板的机构。静电吸盘是在陶瓷等绝缘性部件之间配设由钨等制成的静电吸盘用电极而构成的，对静电吸盘用电极施加直流电压，利用库仑力等吸附保持被处理基板。

此外，等离子体处理装置中，放置被处理基板的基板放置台兼作下部电极，基板放置台的基台部需要用铝等导电性的金属等构成。因此，作为基板放置台，已知有：如例如日本特开2004-47653号公报(专利文献1)所述，利用粘结剂在由铝等构成的基台部上粘结与该基台部分体构成的静电吸盘部而构成的基板放置台，该静电吸盘部是由陶瓷等制成的绝缘性部件。

基板放置台是在由铝等构成的基台部上固定由陶瓷等制成的静电吸盘部而构成的。为了使基台部不会暴露在强腐蚀性的处理气体中，在其表面上形成有绝缘膜，静电吸盘部固定在绝缘膜上。为了使绝缘膜的端部不会暴露在处理气体中，在专利文献1中，设置有槽等空隙部，使绝缘膜的端部与空隙部抵接，并对该空隙部供给氦气。

专利文献1：日本特开2004-47653号公报

发明内容

但是，如果在基台上设置槽等空隙部，则不仅构造变得复杂，而且会产生厚度不同的部分，因而难以控制到使温度、高频均匀分布。另外，为了在基台上固定静电吸盘部，需要使基台上表面尽量平坦，当厚度不均匀等而不平坦时，需要利用用于固定的粘结剂的厚度来吸收厚度的不均匀。

因此，本发明的目的是，提供一种能够使基台上表面平坦、能够良好地固定基台部和静电吸盘部的等离子体处理装置用基板放置台、等离子体处理装置以及绝缘膜的成膜方法。

本发明为一种等离子体处理装置用基板放置台，其具有：平坦的圆板状基台，其在中央区域具有第1面，且在围绕第1面直到外周缘的外周区域上具有比第1面低规定高度的第2面；绝缘膜，其以从第1面与第2面的边界延伸至基台的外周缘的方式形成在第2面上，且膜厚与规定高度相等，并与第1面相连；静电吸盘部，其以跨越边界的方式固定于绝缘膜上，并保持被处理基板。

通过在高度较低的第2面上形成绝缘膜，使得其与第1面相连，能够平坦地形成基台上表面，因而能够使静电吸盘呈现良好的固定状态。

优选的是，具有在基台的第1面与第2面的边界处形成的倾斜面。通过在倾斜面上形成绝缘膜，可以使得绝缘膜的端部难以剥离。

优选的是，绝缘膜是陶瓷膜。

本发明还提供一种等离子体处理装置，其具有上述任意一项所述的等离子体处理装置用基板放置台。

本发明进而提供一种绝缘膜的成膜方法，用于在平坦的圆板状基台的第2面上形成绝缘膜，该基台在中央区域具有第1面，且在围绕第1面直到外周缘的外周区域上具有比第1面低规定高度的第2面，该绝缘膜以膜厚与规定高度相等并与第1面相连的方式形成，该成膜方法具有对第1面和第2面上喷涂绝缘膜的工序、以及研磨第1及第2面上的位于第1面之上的绝缘膜，并以从第1面和第2面的边界延伸至基台的外周缘的方式在第2面上残留绝缘膜，且以绝缘膜的膜厚成为规定高度的方式平坦化第1及第2面的工序。

优选的是具有在第1面和第2面之间形成倾斜面的工序。

优选的是，在第1面的周围具有第2面，并且具有除第1面的周缘之外，利用遮盖部件进行遮盖的工序，在喷涂绝缘膜的工序中，除遮盖部件上之外，都喷涂绝缘膜。

依据本发明，在比基台的第1面低了规定高度的位置上形成第2面，在第2面上形成绝缘膜，使得膜厚与规定高度相等且与第1面相连，从而构成基台的上表面，因此能够使基台的上表面变得平坦，能够在基台的上表面良好地固定保持被处理基板的静电吸盘部。此外，因为在基台上表面形成绝缘膜，所以其不会暴露在强腐蚀性的处理气体中。另外，通过使基台上表面变得平坦，能够容易地进行控制，使温度、高频的分布变得均匀。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的纵向截面图。

图2是用于说明图1所示的基座3所具有的基台部7和静电吸盘部8的制造方法的截面图。

符号说明：

1-等离子体处理装置、2-处理容器、3-基座、4-交流电源、7-基台部、8-静电吸盘部、9-粘结剂、11-排气装置、12-排气管、13-气体导入部、30-缝隙天线、31-延迟板、33-狭缝、35-同轴波导管、36-微波供给装置、71-外周面、72-凸部、73-倾斜面、74-平坦部、75-遮盖部件、76-喷涂膜、81-绝缘性基板、82-金属膜、83-低电阻陶瓷喷涂膜、84-高电阻陶瓷喷涂膜。

具体实施方式

图1是表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的纵向截面图。图1中，等离子体处理装置1具有上部形成了开口的有底圆筒状的处理容器2。处理容器2是用于以可送入送出的方式收纳作为被处理基板的一例的半导体晶圆W的容器，并且被接地。在处理容器2的底部设置有成为用于放置半导体晶圆W的基板放置台的基座3。基座3具有基台部7和静电吸盘部8。静电吸盘部8利用静电吸附半导体晶圆W。基座3由设置于处理容器2的外部的交流电源4供给偏置用的高频电力。

处理容器2的底部设置有用于通过真空泵等排气装置11排出处理容器2内的空气的排气管12。另外，处理容器2的侧壁5上设置有用于供给来自未图示的处理气体供给源的处理气体的气体导入部13。

在处理容器2的上部开口中，夹着用于确保气密性的密封材料14，与基座3相对地支撑有例如由石英等圆形的电介质制成的顶板20。也可以使用其他的电介质来代替石英。通过顶板20在处理容器2内形成处理空间S。顶板20的平面形状是圆形。

通过对顶板20供给微波，在其下表面产生等离子体。顶板20的上方设置有圆板状的缝隙天线(slot antenna)30，缝隙天线30的上面设置有延迟板31和覆盖延迟板31的天线罩32。缝隙天线30由镀敷了具有导电性的材质、例如银(Ag)、金(Au)等的薄圆铜板制成，多个狭缝(slot)33形成为排列成涡旋状、同心圆状。

天线罩32上连接有同轴波导管35，同轴波导管35由内侧导体35a和外管35b构成。内侧导体35a与缝隙天线30连接。内侧导体35a的缝隙天线30侧具有圆锥形，高效地对缝隙天线30传播微波。同轴波导管35使由微波供给装置36产生的、例如2.45GHz的微波通过负载匹配器37、同轴波导管35、延迟板31以及缝隙天线30传播到顶板20。然后，其能量使得在顶板20的下表面形成电场，将通过气体导入部13供给到处理容器2内的处理气体等离子体化，对基座3上的半导体晶圆W进行规定的等离子体处理，例如成膜处理、蚀刻处理等。

这样构成的等离子体处理装置1在进行等离子体处理时，通过处理容器2内的基座3上的静电吸盘部8来吸附半导体晶圆W，通过一边将规定的处理气体从气体导入部13供给到处理容器2内，一边从排气管12排气，使得处理空间S内形成规定的压力。然后，通过交流电源4对半导体晶圆W施加偏置高频，并使微波供给装置36产生微波，通过顶板20将微波导入处理容器2内，而使顶板20的下方产生电场。于是，处理空间S内的处理气体被等离子体化，通过选择处理气体的种类等可以对半导体晶圆W实施规定的等离子体处理，例如蚀刻处理、灰化处理、成膜处理等各种等离子体处理。

图2是用于说明图1所示的基座3所具有的基台部7和静电吸盘部8的制造方法的截面图。

本发明的一实施方式的等离子体处理装置用基板放置台具有基台部7和静电吸盘部8。基台部7的上表面由成为第1面的圆形凸部72、位于凸部72的周围比其低规定高度的位置的成为第2面的外周面71、以及在外周面71上形成为与凸部72相连的成为绝缘膜的喷涂膜76构成，在该基台部7的上表面固定有用于保持作为被处理基板的半导体晶圆W的静电吸盘部8。

更具体地讲，如图2(A)所示，基台部7是由铝冷却板构成的，外形形状是圆板状。基台部7上，在中央形成有高度比较高的圆形凸部72，在凸部72的周围，在比凸部72低规定高度的位置形成有外周面71。凸部72是为了在最终加工工序中使基台部7的上表面成为平坦面时作为加工余量而形成的。从基台部7的外周面71到凸部72形成有平缓的倾斜面73，在凸部72的中央部上形成有比周围低的平坦部74。基台部7的这种形状通过切削加工圆形的铝板可以得到。

如图2(B)所示，对基台部7的凸部72上的周缘和外周面71上进行喷丸处理而使其粗糙化。如图2(C)所示，除粗糙化了的外周面71上以及凸部72的周缘上以外，利用遮盖部件75对平坦部74上和凸部72上进行遮盖。然后，在粗糙化了的外周面71上以及凸部72的周缘上形成喷涂膜76。喷涂膜76是以相当于凸部72的高度与外周面71的高度之差的厚度层叠而成的，例如，是低电阻陶瓷膜等，膜厚度选择为例如350μm。

去除图2(C)所示的遮盖部件75之后，研磨喷涂膜76和凸部72，削除在线C-C以上的部分，如图2(D)所示，最终加工成平坦部74，使得基台部7的凸部72的上表面和喷涂膜76的上表面相连。

如图2(E)所示，在平坦部74上涂敷粘结剂9，在粘结剂9上放置静电吸盘部8，而将静电吸盘部8固定在基台部7上。静电吸盘部8例如，使用日本特开2006-60040号公报所述的静电吸盘。即，在绝缘性基板81上形成成为电极的金属膜82，然后，形成覆盖该金属膜82的低电阻陶瓷喷涂膜83，接着，在其上层叠上表面成为静电吸附面的高电阻陶瓷喷涂膜84，而形成静电吸盘部8。

静电吸盘部8除此以外，还可以是在两张基板之间夹持电极，利用冲压加工进行一体化而形成的静电吸盘部。

如上所述，根据本发明的一实施方式，通过使基台部7的上部的外周面71和倾斜面73粗糙化，并在其上形成喷涂膜76，可以形成平坦的基台部7。而且，因为喷涂膜76的端部不会露出，所以能够使得喷涂膜76难以从外周面71、倾斜面73剥离。另外，由于制作成用粘结剂9将静电吸盘部8固定，使得其覆盖喷涂膜76与平坦部74的边界附近，所以喷涂膜76与平坦部74的边界附近在等离子体处理过程中不会与具有氟自由基等的强腐蚀性的处理气体接触，因而能够使得喷涂膜76更加难以剥离。

此外，从外周面71到凸部72形成有倾斜面73，但是不限于此，也可以是垂直面。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是，本发明不限定于图示的实施方式。对于图示的实施方式，在与本发明相同的或等同的范围内，可以进行各种修正、变形。

产业可利用性

本发明的等离子体处理装置用基板放置台可以用于在等离子体处理装置的处理室内放置半导体晶圆基板。

Claims (7)

1.一种等离子体处理装置用基板放置台，具有：

平坦的圆板状基台，其在中央区域具有第1面，且在围绕所述第1面直到外周缘的外周区域上具有比所述第1面低规定高度的第2面；

绝缘膜，其以从所述第1面与所述第2面的边界延伸至所述基台的外周缘的方式形成在所述第2面上，且膜厚与所述规定高度相等，并与所述第1面相连；

静电吸盘部，其以跨越所述边界的方式固定于所述绝缘膜上，并保持被处理基板。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置用基板放置台，其特征在于，具有在所述基台的所述第1面与所述第2面的所述边界处形成的倾斜面。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置用基板放置台，其特征在于，所述绝缘膜是陶瓷膜。

4.一种等离子体处理装置，其特征在于，具有权利要求1至3中的任意一项所述的等离子体处理装置用基板放置台。

5.一种绝缘膜的成膜方法，用于在平坦的圆板状基台的第2面上形成绝缘膜，该基台在中央区域具有第1面，且在围绕所述第1面直到外周缘的外周区域上具有比所述第1面低规定高度的所述第2面，该绝缘膜以膜厚与所述规定高度相等并与所述第1面相连的方式形成，该方法包括：

在所述基台的所述中央区域的面上和所述第2面上喷涂所述绝缘膜的工序，以及

研磨所述中央区域的面上和所述第2面上的绝缘膜，而在所述中央区域的面上形成所述第1面，并以从所述第1面和所述第2面的边界延伸至所述外周缘且所述第2面上的膜厚成为所述规定高度的方式，残留绝缘膜的工序。

6.根据权利要求5所述的绝缘膜的成膜方法，其特征在于，包括在所述第1面和所述第2面之间形成倾斜面的工序。

7.根据权利要求5或6所述的绝缘膜的成膜方法，其特征在于，

包括除所述第1面的周缘以外，在所述第1面上利用遮盖部件进行遮盖的工序，

在所述喷涂绝缘膜的工序中，除所述遮盖部件上之外，都喷涂所述绝缘膜。

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