CN102301457B - 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

电浆蚀刻装置
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之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之装置，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)中所揭示之装置。
如图6所示，上述先前例1之电浆蚀刻装置101包括：圆筒状之腔室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对应之腔室102之外方以缠绕于其上之方式而配设；对线圈103供给高频电力之高频电力供给机构104；对电浆生成空间109供给蚀刻气体之蚀刻气体供给机构105；配设于处理空间110中之基板载置用之基台106；对基台106供给高频电力之高频电力供给机构107；及对腔室102内之气体进行排气之排气机构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中之蚀刻气体会因该感应电场而电浆化，从而基台106上之基板K藉由所生成之电浆而被蚀刻。
又，如图7所示，上述先前例2之电浆蚀刻装置201包括含有上侧之小径部202a及下侧之大径部202b之同为圆筒状的腔室202。于小径部202a上，在其外方，设置有以缠绕于其上之方式而配设之线圈203，该小径部202a内被设定为电浆生成空间209。又，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之基台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。又，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，并藉由排气机构208来对腔室202内之气体进行排气。
根据该电浆蚀刻装置201，与上述先前例1之电浆蚀刻装置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中之蚀刻气体会因该感应电场而电浆化，从而基台206上之基板K藉由所生成之电浆而被蚀刻。
[发明所欲解决之问题]
且说近年来，作为处理对象之基板正朝大型化方向发展，从而要求能够对如此大型之基板之整个面进行均匀的蚀刻之电浆蚀刻装置。
但是，利用上述先前之电浆蚀刻装置101、201来处理该大型基板时，分别存在以下所说明之问题。
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之基板对尖，但在与基板K之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中所生成之电浆之平面内密度Pm会成为在接近于线圈103之部分高而中央部低的中凹之密度分布，如此密度之电浆直接作用于基板K，因而导致基板K之表面不会被均匀地蚀刻。
特别是对于基板K之外周部，即便电浆之平面内密度Pm为均匀，但因蚀刻速率高于中央部而有蚀刻容易进行之倾向，所以在成为如上所述之中凹之密度分布时，更容易进行基板K外周部之蚀刻，因而无法均匀地蚀刻基板K之整个表面。
又，在外周部之电浆密度较高时，例如，于基板K上形成有深穴的情况下，如图8所示，穴300之入口部周缘藉由高密度离子而被蚀刻，该入口部之形状成为楔状，此外，其表面因溅镀而成为粗糙者，从而产生蚀刻形状恶化之问题。
另一方面，对于电浆蚀刻装置201而言，由于电浆生成空间209之容积小，故而即便施加于线圈203上之高频电力较小，亦能生成高密度之电浆，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之大型化而变大，则电浆生成空间209中所生成之电浆难以作用于基板K之外周部，于此情形时亦无法均匀地蚀刻基板K之整个面。
对此，若使电浆生成空间209亦对应于基板K之大型化而变大，则会产生与上述的电浆蚀刻装置101之情形相同之问题。
本发明是鉴于以上实情而完成者，其目的在于提供一种对于大型之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之基板处理装置。
发明内容
[解决问题之技术手段]
用以解决上述问题之本发明是一种电浆蚀刻装置，其包括：
腔室，该腔室包含圆筒状之主体部、闭塞该主体部之上部之顶板、及闭塞该主体部之底部之底板，且具有设定于该主体部内之上部区域中之电浆生成空间、及设定于该电浆生成空间下方之处理空间；
线圈，其是在上述腔室之与上述电浆生成空间对应之部分之外方以缠绕于其上之方式而配设；
基台，其配设于上述腔室内之处理空间中，载置作为处理对象之基板；
处理气体供给机构，其对上述腔室内之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之圆筒状之构件，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之电浆之平面内密度加以调整并导引至上述基台上之基板；且
形成上述电浆生成空间之主体部之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之内径较其上端部之内径及形成上述电浆生成空间之主体部之内径小的漏斗状。
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。藉此，腔室内之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，则所供给之处理气体会因上述感应电场而电浆化。
以此方式生成之电浆之平面内密度成为具有线圈周围之外周部之密度高而中央部之密度低的中凹状之密度分布者。
然后，具有上述中凹状之密度分布之电浆向下方流下，流通于上部及下部形成有开口之圆筒状之电浆密度调整构件内，并且流至载置于其下方基台上之基板上，对该基板之表面进行蚀刻。
由于电浆密度调整构件形成为其下端部之内径较上端部之内径及形成电浆生成空间之主体部之内径小的漏斗状，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之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之密度分布并流至基板上。
又，如上所述，电浆生成空间中已生成之电浆之外周部为高密度，即，离子密度亦为高密度，但本发明之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，位于电浆外周部之高密度离子会与电浆密度调整构件接触而被除电、中和，从而外周部之离子密度降低。
因此，可改善上述的因高密度离子而导致蚀刻形状恶化之问题。
再者，本发明之目的在于对于大型之基板亦能均匀地蚀刻其整个表面，即，使整个表面之蚀刻速率均匀，因此，根据本发明者等之见解，由基板之屏蔽开口率及基板之大小等诸条件得知，必需使电浆之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之内径，藉此可将电浆之平面内密度调整成上述状态，其结果可对基板之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之中心部，设置有从此处向下方垂下之圆筒状之芯构件，将上述电浆生成空间形成为环状(doughnut)。
藉此，可减小电浆生成空间之容积，并且藉由对线圈供给相对较小的高频电力而可生成高密度之电浆，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之电浆中之离子会消失，结果导致电浆密度降低，但由非导电性材料来构成芯构件，则可防止电浆密度之降低。
[发明之效果]
根据本发明之电浆蚀刻装置，藉由使电浆流通于电浆密度调整构件内而可将电浆之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之整个区域。
附图说明
图1是表示本发明之一实施形态之电浆蚀刻装置之正剖面图。
图2是用以说明藉由本实施形态之电浆蚀刻装置进行沟槽蚀刻所成之蚀刻形状的说明图。
图3是表示本实施形态之电浆密度调整构件之剖面图。
图4是关于藉由本实施形态之电浆密度调整构件来调整电浆密度以进行蚀刻之蚀刻速率的坐标图。
图5是关于藉由本实施形态之电浆密度调整构件来调整电浆密度以进行蚀刻之蚀刻速率的坐标图。
图6是表示先前例之电浆蚀刻装置之正剖面图。
图7是表示先前例之电浆蚀刻装置之正剖面图。
图8是用以说明藉由先前例之电浆蚀刻装置进行沟槽蚀刻所成之蚀刻形状的说明图。
具体实施方式
以下，根据图式来说明本发明之较佳的实施形态。
如图1所示，本例之电浆蚀刻装置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。该等下主体部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之下端部，中间板5固设于下主体部3之上端部，藉由该等下主体部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之基台10，该基台10可藉由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外周部之罩，符号12是指支持基台10进行升降的支持台。
又，于下主体部3上，形成有用以使基板K出入之开口部3a、及用以对处理空间6内之气体进行排气之排气口3b，开口部3a藉由挡板机构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内之气体进行排气。
上述上主体部7固设于上述中间板5上，于该上主体部7之上端部固设有顶板8，于顶板8之中心部，以从此处向下方垂下之方式固设有杯状之芯构件15。如此一来，藉由该等上主体部7、顶板8及芯构件15而形成环状之电浆生成空间9。再者，该上主体部7之内径较基板K之外径大。
又，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之漏斗状之电浆密度调整构件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连通之状态。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，由具有导电性之材料(例如铝)所构成，并适当接地。又，该电浆密度调整构件之下端部之内径较上主体部7之内径小。
于上述上主体部7之外方，以缠绕于其上之方式配设有线圈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。
又，于上述顶板8上，连接有与蚀刻气体供给源19连接之供给管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。
根据包括以上构成之本例之电浆蚀刻装置1，首先，在处于下降位置之基台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，藉由排气装置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)，并藉由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因上述圆筒状之芯构件15而形成为环状，故而其容积小，又，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施加之电力为相对较小的电力，亦可生成高密度之电浆。
然后，以此方式生成之高密度之电浆向下方流下，流通于电浆密度调整构件20内，并且流至其下方之基板K上，对基板K之表面进行蚀刻。再者，从电浆生成空间9流下之电浆之平面内密度成为其外周部之密度极高而中央部之密度低的中凹状态。
并且，在上述密度状态之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之内径较上主体部7之内径小的漏斗状，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，经上述调整后之高密度电浆作用于基板表面，因而基板表面之整个区域被均匀地蚀刻。
又，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照射电浆中之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，位于电浆外周部之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，因此于高密度离子之作用下，蚀刻形状恶化之问题得以解决。
另外，图2中图示出使用本例之电浆蚀刻装置1于基板K中形成深穴之结果。如图2所示，穴30之入口部并未形成楔状，且其表面亦未粗糙。
又，图4中图示出以下结果：使用图1所示之本例之电浆蚀刻装置1，并将SF6气体用作蚀刻气体，将供给至电浆生成空间9中之SF6气体之供给流量设为500ml/min，将施加于线圈16上之高频电力设为2000W，将施加于基台10上之高频电力设为70W，且将图3所示之电浆密度调整构件20之尺寸，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英时硅基板上之Si02膜所得的结果。
如图4所示，于本例中，可对基板K之整个面以其蚀刻速率为15.5nm/min±3.1％之极高的均匀度进行蚀刻。
又，图5中图示出于以上所述中将电浆密度调整构件20之上述D1设为165mm与242mm、且将长度L设为86mm时之蚀刻结果。如该图5所示，当D1为165mm时，基板K之整个面之蚀刻速率为17.8nm/min±10.1％；当D1为242mm时，基板K之整个面之蚀刻速率为23.9nm/min±11.1％。
由该等例可知，适当调整电浆密度调整构件20之诸尺寸，便可遍及基板K之整个面来均匀地处理该基板。又，由图4可知，将电浆密度调整构件20之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之整个面。
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所生成之电浆中之离子会消失，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，则可防止电浆密度之降低。
以上说明了本发明之一实施形态，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。
[产业上之可利用性]
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之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：
腔室，该腔室包含圆筒状之主体部、闭塞该主体部之上部之顶板、及闭塞该主体部之底部之底板，且具有设定于该主体部内之上部区域中之电浆生成空间、及设定于该电浆生成空间下方之处理空间；
线圈，其是在上述腔室之与上述电浆生成空间对应之部分之外方以缠绕于其上之方式而配设；
基台，其配设于上述腔室内之处理空间中，载置作为处理对象之基板；
处理气体供给机构，其对上述腔室内之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之圆筒状之构件，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之电浆之平面内密度加以调整并导引至上述基台上之基板；且
形成上述电浆生成空间之主体部之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之内径较其上端部之内径及形成上述电浆生成空间之主体部之内径小的漏斗状。
2.根据权利要求1所述的电浆蚀刻装置，其中：
于上述顶板之中心部，设置有从此处向下方垂下之圆筒状之芯构件，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，其中：
上述芯构件是由非导电性材料所构成。
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