CN102301457A - 电浆蚀刻装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种蚀刻装置，对于大型的基板亦能均匀地蚀刻其整个表面，且不会产生蚀刻形状的恶化。蚀刻装置(1)包括：具有电浆生成空间(9)及处理空间(6)的腔室(2)；配设在与电浆生成空间(9)对应的部分的外方的线圈(16)；设置于处理空间(6)中的基板K载置用的基台(10)；对电浆生成空间(9)供给处理气体的处理气体供给机构(19)；对线圈(16)供给高频电力的高频电力供给机构(17)；及对基台(10)供给高频电力的基台电力供给机构(13)。由接地的导电性材料所构成的圆筒状的电浆密度调整构件(20)固设在电浆生成空间(9)与基台(10)之间的腔室(2)内壁上。电浆在通过电浆密度调整构件(20)时其平面内密度得以平准化，并被导引致基板(K)。
Description
技术领域
本发明是关于一种能使蚀刻气体电浆化来蚀刻例如硅基板或玻璃基板等的基板表面的电浆蚀刻装置。
背景技术
先前，作为电浆蚀刻硅基板的装置，已知于日本专利特开2006-80504号公报(先前技术1)及日本专利特开2006-60089号公报(先前技术2)中所揭示的装置。
如图6所示，上述先前例1的电浆蚀刻装置101包括：圆筒状的腔室102，其上侧设定有电浆生成空间109，其下侧设定有处理空间110；线圈103，其在与电浆生成空间109对应的腔室102的外方以缠绕于其上的方式而配设；对线圈103供给高频电力的高频电力供给机构104；对电浆生成空间109供给蚀刻气体的蚀刻气体供给机构105；配设于处理空间110中的基板载置用的基台106；对基台106供给高频电力的高频电力供给机构107；及对腔室102内的气体进行排气的排气机构108。
于该电浆蚀刻装置101中，因对上述线圈103施加高频电力而在电浆生成空间109中产生感应电场，供给至该电浆生成空间109中的蚀刻气体会因该感应电场而电浆化，从而基台106上的基板K凭借所生成的电浆而被蚀刻。
此外，如图7所示，上述先前例2的电浆蚀刻装置201包括含有上侧的小径部202a及下侧的大径部202b的同为圆筒状的腔室202。于小径部202a上，在其外方，设置有以缠绕于其上的方式而配设的线圈203，该小径部202a内被设定为电浆生成空间209。此外，大径部202b内被设定为处理空间210，于该处理空间210内配设有基板载置用的基台206。
然后，将高频电力从高频电力供给机构204供给至线圈203，另一方面，将高频电力从高频电力供给机构207供给至基台206。此外，将蚀刻气体从蚀刻气体供给机构205供给至电浆生成空间209，并凭借排气机构208来对腔室202内的气体进行排气。
根据该电浆蚀刻装置201，与上述先前例1的电浆蚀刻装置101同样地因对上述线圈203施加高频电力而在电浆生成空间209中产生感应电场，供给至该电浆生成空间209中的蚀刻气体会因该感应电场而电浆化，从而基台206上的基板K凭借所生成的电浆而被蚀刻。
[发明所欲解决的问题]
且说近年来，作为处理对象的基板正朝大型化方向发展，从而要求能够对如此大型的基板的整个面进行均匀的蚀刻的电浆蚀刻装置。
但是，利用上述先前的电浆蚀刻装置101、201来处理该大型基板时，分别存在以下所说明的问题。
即，对于上述电浆蚀刻装置101而言，由于电浆生成空间109较大，故而在结构上容易与相对较大的基板对尖，但在与基板K的大型化对应地使腔室102变大，且使电浆生成空间109变大后，电浆生成空间109中所生成的电浆的平面内密度Pm会成为在接近于线圈103的部分高而中央部低的中凹的密度分布，如此密度的电浆直接作用于基板K，因而导致基板K的表面不会被均匀地蚀刻。
特别是对于基板K的外周部，即便电浆的平面内密度Pm为均匀，但因蚀刻速率高于中央部而有蚀刻容易进行的倾向，所以在成为如上所述的中凹的密度分布时，更容易进行基板K外周部的蚀刻，因而无法均匀地蚀刻基板K的整个表面。
此外，在外周部的电浆密度较高时，例如，于基板K上形成有深穴的情况下，如图8所示，穴300的入口部周缘凭借高密度离子而被蚀刻，该入口部的形状成为楔状，此外，其表面因溅镀而成为粗糙者，从而产生蚀刻形状恶化的问题。
另一方面，对于电浆蚀刻装置201而言，由于电浆生成空间209的容积小，故而即便施加于线圈203上的高频电力较小，亦能生成高密度的电浆，且由于其平面内密度Pm亦变为中凸状，因此对于相对较小的基板K而言，能均匀地蚀刻其整个面，但若让电浆生成空间209维持原样而仅使处理空间210对应于基板K的大型化而变大，则电浆生成空间209中所生成的电浆难以作用于基板K的外周部，于此情形时亦无法均匀地蚀刻基板K的整个面。
对此，若使电浆生成空间209亦对应于基板K的大型化而变大，则会产生与上述的电浆蚀刻装置101的情形相同的问题。
本发明是鉴于以上实情而完成，其目的在于提供一种对于大型的基板亦能均匀地蚀刻其整个表面、且可防止因离子而导致形状恶化的基板处理装置。
发明内容
[解决问题的技术手段]
用以解决上述问题的本发明是一种电浆蚀刻装置，其包括：
非导电性的腔室，该腔室包含圆筒状的主体部、闭塞该主体部的上部的顶板、及闭塞该主体部的底部的底板，且具有设定于该主体部内的上部区域中的电浆生成空间、及设定于该电浆生成空间下方的处理空间；
线圈，其是在上述腔室的与上述电浆生成空间对应的部分的外方以缠绕于其上的方式而配设；
基台，其配设于上述腔室内的处理空间中，载置作为处理对象的基板；
处理气体供给机构，其对上述腔室内的电浆生成空间供给处理气体；
线圈电力供给机构，其对上述线圈供给高频电力；
基台电力供给机构，其对上述基台供给高频电力；及
电浆密度调整构件，其包含上部及下部形成有开口的圆筒状的构件，且其上端部固设在上述电浆生成空间与上述基台之间的上述腔室内壁上，对上述电浆生成空间中所生成的电浆的平面内密度加以调整并导引至上述基台上的基板；且
形成上述电浆生成空间的主体部的内径形成为较上述基板外径大，
上述电浆密度调整构件是由接地的导电性材料所构成，并且形成为其下端部的内径较其上端部的内径及形成上述电浆生成空间的主体部的内径小的漏斗状。
根据该电浆蚀刻装置，首先，由线圈电力供给机构对线圈施加高频电力。由此，腔室内的电浆生成空间中会产生感应电场，于该状态下若利用处理气体供给机构对电浆生成空间供给处理气体，则所供给的处理气体会因上述感应电场而电浆化。
以此方式生成的电浆的平面内密度成为具有线圈周围的外周部的密度高而中央部的密度低的中凹状的密度分布。
然后，具有上述中凹状的密度分布的电浆向下方流下，流通于上部及下部形成有开口的圆筒状的电浆密度调整构件内，并且流至载置于其下方基台上的基板上，对该基板的表面进行蚀刻。
由于电浆密度调整构件形成为其下端部的内径较上端部的内径及形成电浆生成空间的主体部的内径小的漏斗状，故而电浆会流通于该电浆密度调整构件内，因此其极端的中凹状的平面内密度能得以平准化，或者能相反地调整成稍微中凸状的密度分布并流至基板上。
此外，如上所述，电浆生成空间中已生成的电浆的外周部为高密度，即，离子密度亦为高密度，但本发明的电浆密度调整构件是由接地的导电性材料所构成，故而在上述电浆通过电浆密度调整构件时，位于电浆外周部的高密度离子会与电浆密度调整构件接触而被除电、中和，从而外周部的离子密度降低。
因此，可改善上述的因高密度离子而导致蚀刻形状恶化的问题。
再者，本发明的目的在于对于大型的基板亦能均匀地蚀刻其整个表面，即，使整个表面的蚀刻速率均匀，因此，根据本发明者等的见解，由基板的屏蔽开口率及基板的大小等诸条件得知，必需使电浆的平面内密度为平缓的中凹状，或者相反为平缓的中凸状，使用上述电浆密度调整构件，并适当地设定其长度及下端部的内径，由此可将电浆的平面内密度调整成上述状态，其结果可对基板的整个表面进行均匀的蚀刻。
再者，上述电浆蚀刻装置中，较好的是于上述顶板的中心部，设置有从此处向下方垂下的圆筒状的芯构件，将上述电浆生成空间形成为环状(doughnut)。
由此，可减小电浆生成空间的容积，并且通过对线圈供给相对较小的高频电力而可生成高密度的电浆，从而可提高能量效率。
进而，该芯构件较好的是由非导电性材料所构成。若设置成由导电性材料构成芯构件，则于上述电浆生成空间所生成的电浆中的离子会消失，结果导致电浆密度降低，但由非导电性材料来构成芯构件，则可防止电浆密度的降低。
[发明的效果]
根据本发明的电浆蚀刻装置，通过使电浆流通于电浆密度调整构件内而可将电浆的平面内密度调整为最佳的状态，其结果能均匀地蚀刻基板表面的整个区域。
附图说明
图1是表示本发明的一实施形态的电浆蚀刻装置的正剖面图；
图2是用以说明凭借本实施形态的电浆蚀刻装置进行沟槽蚀刻所成的蚀刻形状的说明图；
图3是表示本实施形态的电浆密度调整构件的剖面图；
图4是关于藉由本实施形态的电浆密度调整构件来调整电浆密度以进行蚀刻的蚀刻速率的坐标图；
图5是关于藉由本实施形态的电浆密度调整构件来调整电浆密度以进行蚀刻的蚀刻速率的坐标图；
图6是表示先前例的电浆蚀刻装置的正剖面图；
图7是表示先前例的电浆蚀刻装置的正剖面图；
图8是用以说明藉由先前例的电浆蚀刻装置进行沟槽蚀刻所成的蚀刻形状的说明图。
具体实施方式
以下，根据附图来说明本发明的较佳的实施形态。
如图1所示，本例的电浆蚀刻装置1包括腔室2，该腔室2是由下主体部3、上主体部7、底板4、中间板5及顶板8所构成。该多个下主体部3、上主体部7、底板4、中间板5及顶板8分别是由非导电性材料(例如陶瓷)构成，上主体部7及下主体部3形成为圆筒状。
底板4固设于下主体部3的下端部，中间板5固设于下主体部3的上端部，凭借该多个下主体部3、底板4及中间板5而形成处理空间6。
于该处理空间6内，配设有用以载置基板K的基台10，该基台10可凭借升降机构而适当升降。于该基台10上经由匹配单元14而连接有高频电源13，利用该高频电源13对该基台10供给高频电力。再者，符号11是指覆盖基台10外周部的罩，符号12是指支持基台10进行升降的支持台。
此外，于下主体部3上，形成有用以使基板K出入的开口部3a、及用以对处理空间6内的气体进行排气的排气口3b，开口部3a凭借挡板机构21而开闭，另一方面，于排气口3b上连接有排气装置22，利用该排气装置22对处理空间6内的气体进行排气。
上述上主体部7固设于上述中间板5上，于该上主体部7的上端部固设有顶板8，于顶板8的中心部，以从此处向下方垂下的方式固设有杯状的芯构件15。如此一来，凭借该多个上主体部7、顶板8及芯构件15而形成环状的电浆生成空间9。再者，该上主体部7的内径较基板K的外径大。
此外，于上述中间板5上形成有开口部5a，在其下表面上，固设有上部及下部形成有开口的漏斗状的电浆密度调整构件20，经由该开口部5a及电浆密度调整构件20而成为上述电浆生成空间9与处理空间6连通的状态。该电浆密度调整构件20位于电浆生成空间9与基板K之间，由具有导电性的材料(例如铝)所构成，并适当接地。此外，该电浆密度调整构件的下端部的内径较上主体部7的内径小。
于上述上主体部7的外方，以缠绕于其上的方式配设有线圈16，并且于该线圈16上经由匹配单元18而连接有高频电源17，利用该高频电源17对线圈16供给高频电力。
此外，于上述顶板8上，连接有与蚀刻气体供给源19连接的供给管19a，将蚀刻气体从该蚀刻气体供给源19供给至上述电浆生成空间9内。
根据包括以上构成的本例的电浆蚀刻装置1，首先，在处于下降位置的基台10上经由上述开口部3a而载置基板K(例如硅基板)。接着，基台10上升至处理位置，凭借排气装置22而使处理空间6及电浆生成空间9成为负压，并且由高频电源13对基台10供给高频电力。
而且，由高频电源17对上述线圈16供给高频电力，于电浆生成空间9内产生感应电场。然后，于该状态下，由蚀刻气体供给源19对电浆生成空间9内供给蚀刻气体(例如SF6气体)，并凭借上述感应电场而使蚀刻气体电浆化。
如上所述，上述电浆生成空间9因上述圆筒状的芯构件15而形成为环状，故而其容积小，此外，仅线圈16附近的外周部分成为电浆生成空间9，故而即便对线圈16施加的电力为相对较小的电力，亦可生成高密度的电浆。
然后，以此方式生成的高密度的电浆向下方流下，流通于电浆密度调整构件20内，并且流至其下方的基板K上，对基板K的表面进行蚀刻。再者，从电浆生成空间9流下的电浆的平面内密度成为其外周部的密度极高而中央部的密度低的中凹状态。
并且，在上述密度状态的电浆通过上述电浆密度调整构件20时，由于该电浆密度调整构件20形成为其下部开口部的内径较上主体部7的内径小的漏斗状，故而电浆会逐渐聚集，其平面内密度逐渐平准化而被调整成平缓的中凹状态、或平坦的均匀状态、或者平缓的中凸状态并流至基板上。
如此一来，经上述调整后的高密度电浆作用于基板表面，因而基板表面的整个区域被均匀地蚀刻。
此外，于本例中，对基台10施加高频电力并对基板K赋予偏压电位。因此，朝向基板K照射电浆中的离子来进行所谓离子辅助蚀刻。
上述电浆密度调整构件20是由接地的导电性材料构成，故而在电浆通过电浆密度调整构件20内时，位于电浆外周部的高密度离子会与电浆密度调整构件20接触而被除电、中和并消失，因此于高密度离子的作用下，蚀刻形状恶化的问题得以解决。
另外，图2中图示出使用本例的电浆蚀刻装置1于基板K中形成深穴的结果。如图2所示，穴30的入口部并未形成楔状，且其表面亦未粗糙。
此外，图4中图示出以下结果：使用图1所示的本例的电浆蚀刻装置1，并将SF6气体用作蚀刻气体，将供给至电浆生成空间9中的SF6气体的供给流量设为500ml/min，将施加于线圈16上的高频电力设为2000W，将施加于基台10上的高频电力设为70W，且将图3所示的电浆密度调整构件20的尺寸，即：下端部内径D1设为172mm，上端部内径D2设为270mm，长度L设为106mm，以此来蚀刻6英寸硅基板上的SiO2膜所得的结果。
如图4所示，于本例中，可对基板K的整个面以其蚀刻速率为15.5nm/min±3.1％的极高的均匀度进行蚀刻。
此外，图5中图示出于以上所述中将电浆密度调整构件20的上述D1设为165mm与242mm、且将长度L设为86mm时的蚀刻结果。如该图5所示，当D1为165mm时，基板K的整个面的蚀刻速率为17.8nm/min±10.1％；当D1为242mm时，基板K的整个面的蚀刻速率为23.9nm/min±11.1％。
由该多个例子可知，适当调整电浆密度调整构件20的诸尺寸，便可遍及基板K的整个面来均匀地处理该基板。此外，由图4可知，将电浆密度调整构件20的诸尺寸设定成最佳的条件，便能以极高的均匀度来蚀刻基板K的整个面。
再者，上述芯构件15较好的是由非导电性材料所构成。若设置成由导电性材料构成芯构件15，则于上述电浆生成空间9所生成的电浆中的离子会消失，结果导致电浆密度降低，但由非导电性材料来构成芯构件15，则可防止电浆密度的降低。
以上说明了本发明的一实施形态，但本发明可采取的具体态样并非限定于此。例如，于上例中设置有芯构件15，但未必需要设置此构件。
[产业上的可利用性]
如上所说明，本发明可适合用作能以极高的均匀度来蚀刻基板表面的整个面的电浆蚀刻装置。
[符号说明]
1 电浆蚀刻装置
2 腔室
3 下主体部
4 底板
5 中间板
6 处理空间
7 上主体部
8 顶板
9 电浆生成空间
10 基台
13 高频电源
15 芯构件
16 线圈
17 高频电源
19 蚀刻气体供给源
20 电浆密度调整构件
Claims (3)
1.一种电浆蚀刻装置，其特征在于，包括：
非导电性的腔室，该腔室包含圆筒状的主体部、闭塞该主体部的上部的顶板、及闭塞该主体部的底部的底板，且具有设定于该主体部内的上部区域中的电浆生成空间、及设定于该电浆生成空间下方的处理空间；
线圈，其是在上述腔室的与上述电浆生成空间对应的部分的外方以缠绕于其上的方式而配设；
基台，其配设于上述腔室内的处理空间中，载置作为处理对象的基板；
处理气体供给机构，其对上述腔室内的电浆生成空间供给处理气体；
线圈电力供给机构，其对上述线圈供给高频电力；
基台电力供给机构，其对上述基台供给高频电力；及
电浆密度调整构件，其包含上部及下部形成有开口的圆筒状的构件，且其上端部固设在上述电浆生成空间与上述基台之间的上述腔室内壁上，对上述电浆生成空间中所生成的电浆的平面内密度加以调整并导引至上述基台上的基板；且
形成上述电浆生成空间的主体部的内径形成为较上述基板外径大，
上述电浆密度调整构件是由接地的导电性材料所构成，并且形成为其下端部的内径较其上端部的内径及形成上述电浆生成空间的主体部的内径小的漏斗状。
2.根据权利要求1所述的电浆蚀刻装置，其特征在于：于上述顶板的中心部，设置有从此处向下方垂下的圆筒状的芯构件，将上述电浆生成空间形成为环状。
3.根据权利要求2所述的电浆蚀刻装置，其特征在于：上述芯构件是由非导电性材料所构成。
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