CN108183058A - 载置台和等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种载置台，其削减妨碍从聚焦环向基座导热的孔以改善聚焦环的温度不均。载置台包括：用于载置被处理体的基座；以包围载置被处理体的区域的方式设置于基座上的聚焦环；形成有贯通孔的连结部件，其被插入在基座上的与聚焦环的下部对应的区域形成的插入孔，将基座与基座的下方的部件连结；和升降销，其被插入连结部件的贯通孔以从插入孔可突出的方式设置在基座，从插入孔突出而使聚焦环上升。

Description

载置台和等离子体处理装置
技术领域
本发明的各种方面和实施方式涉及载置台和等离子处理装置。
背景技术
进行成膜或者蚀刻等的等离子体处理的等离子体处理装置在容器内部配置的载置台载置被处理体。载置台例如具有基座和聚焦环等。基座具有用于载置被处理体的区域。聚焦环包围载置被处理体的区域地设置在基座上。通过包围载置被处理体的区域地将聚焦环设置在基座上，能够改善在被处理体的边缘部附近的等离子体分布的均匀性。
但是，在使用等离子体的蚀刻的过程中，聚焦环与被处理体一同慢慢被削去。聚焦环被削去时，在被处理体的边缘部的等离子体分布的均匀性就会降低。由此，在被处理体的边缘部，存在蚀刻率变化、器件的特性劣化的情况。因此，为了抑制等离子体分布的均匀性的降低，维持聚焦环的高度是重要的。
作为维持聚焦环的高度的技术，已知测定聚焦环的消耗量，根据该测定结果，使聚焦环上升的技术。另外，作为使聚焦环上升的技术，已知如下技术：将升降销可进退地插入在基座上的与聚焦环的下部对应的区域形成的贯通孔，使升降销伸出以使聚焦环上升。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第3388228号公报
专利文献2：日本特开2007-258417号公报
专利文献3：日本特开2011-54933号公报
专利文献4：日本特开2016-146472号公报
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在基座上的与聚焦环的下部对应的区域，有时彼此独立地设置有升降销用的贯通孔和插入螺钉部件的插入孔。将螺钉部件插入插入孔而将基座与基座下方的部件连结。升降销的贯通孔和螺钉部件用的插入孔是与基座相比热传导率低的空间。因此，在基座上的与聚焦环的下部对应的区域彼此独立地设置升降销用的贯通孔和螺钉部件用的插入孔时，通过升降销用的贯通孔和螺钉部件用的插入孔这两者，能够妨碍从聚焦环向基座导热。由此，在聚焦环中与升降销用的贯通孔和螺钉部件用的插入孔对应的部分，产生局部温度奇点，导致聚焦环的温度的均匀性降低。
在此，已知：当聚焦环的温度的均匀性降低时，在使用等离子体的蚀刻的过程中聚焦环的消耗量的均匀性降低，导致被处理体的边缘部的蚀刻率变化。因此，从维持被处理体的边缘部的蚀刻率的观点出发，优选聚焦环的温度是均匀的。因此，能够削减妨碍从聚焦环向基座导热的孔，以改善聚焦环的温度不均。
用于解决技术问题的技术方案
在公开的载置台在一个实施方式中，包括：用于载置被处理体的基座；以包围载置上述被处理体的区域的方式设置于所述基座上的聚焦环；形成有贯通孔的连结部件，其被插入在所述基座上的与所述聚焦环的下部对应的区域形成的插入孔，将所述基座与所述基座的下方的部件连结；和升降销，其被插入所述连结部件的所述贯通孔以从所述插入孔可突出的方式设置在所述基座，从所述插入孔突出而使所述聚焦环上升。
发明效果
根据所公开的载置台的一个方式，能够起到削减妨碍从聚焦环向基座导热的孔而改善聚焦环的温度不均的效果。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的等离子体处理装置的概要构成的纵断面图。
图2是表示第一实施方式中的载置台的构成的立体图。
图3是表示第一实施方式中的载置台的构成的断面图。
图4是表示在基座的外周区域升降销用的贯通孔和螺钉部件用的插入孔彼此独立地设置时的导热的状态的图。
图5是用于说明聚焦环的温度与蚀刻率的关系的图。
图6是表示从基座的外周区域削减妨碍从聚焦环向基座导热的孔的情况，导热的状态的图。
图7是表示第二实施方式中的载置台的构成的断面图。
图8是表示图7所示的发热部件的构成的俯视图。
图9是表示第三实施方式中的载置台的构成的断面图。
附图标记说明
100 等离子体处理装置
102 处理容器
110 载置台
112 绝缘体
112a 螺纹孔
114 基座
115 载置区域
116 外周区域
116a 插入孔
117 制冷剂流路
120 静电卡盘
124 聚焦环
124a 孔
126 导热板
126a 贯通孔
127 螺钉部件
127a 贯通孔
128 发热部件
130 上部电极
131 绝缘性遮蔽部件
132 电极板
134 电极支承体
135 气体扩散室
136 气体排出孔
137 电极支承体温度调节部
138 温度调节介质室
140 处理气体供给部
142 处理气体供给源
150 第一高频电源
160 第二高频电源
172、182 升降销
400 控制部
410 操作部
420 存储部。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明所公开的载置台和等离子体处理装置的实施方式进行详细说明。此外，对各附图中相同或者相应的部分标注相同的附图标记。
(第一实施方式)
图1是表示第一实施方式中的等离子体处理装置100的概要构成的纵断面图。在此，以基板处理装置由一个平行平板型的等离子体处理装置100构成的情况为例。
等离子体处理装置100例如包括由表面经阳极氧化处理(耐酸铝处理)的铝形成的、形成为圆筒形状的处理容器102。处理容器102接地。在处理容器102内的底部，设置有用于载置作为被处理体的晶片W的大致圆柱状的载置台110。载置台110具有基座114。基座114由导电性的金属形成，构成下部电极。基座114由绝缘体112支承。绝缘体112是配置于处理容器102的底部的圆筒状的部件。
基座114包括载置晶片W的区域和包围载置晶片W的区域。以下，将载置晶片W的区域称为“载置区域”，将包围载置晶片W的区域的区域称为“外周区域”。在本实施方式中，基座114的载置区域与基座114的外周区域相比，高度高。在基座114的载置区域上设置有静电卡盘120。静电卡盘120构成为在绝缘材料之间设置电极122。静电卡盘120被从与电极122连接的未图示的直流电源施加例如1.5kV的直流电压。由此，晶片W被静电吸附到静电卡盘120。
在基座114的外周区域上设置有聚焦环124。通过在基座114的外周区域上设置聚焦环124，能够改善晶片W的边缘部附近的等离子体分布的均匀性。
在绝缘体112、基座114和静电卡盘120形成有用于向载置于基座114的载置区域的晶片W的背面供给导热介质(例如He气体等背面侧气体)且未图示的气体通路。通过该导热介质，进行基座114和晶片W之间的热传导，将晶片W维持在规定温度。
在基座114的内部形成有制冷剂流路117。由未图示的冷凝单元冷却到规定温度的制冷剂被供给到制冷剂流路117并在其中进行循环。
另外，在基座114，从基座114的载置区域自由突出地设置有升降销172。升降销172由未图示的驱动机构驱动，从基座114的载置区域伸出而使晶片W上升。
而且，在基体114，从基座114的载置区域自由突出地设置有升降销182。升降销182由未图示的驱动机构驱动，从基座114的外周区域伸出而使聚焦环124上升。此外，对于包含基座114、聚焦环124和升降销182的载置台110的详细内容，后面进行叙述。
在基座114的上方，以与该基座114相对的方式设置有上部电极130。形成在该上部电极130和基座114之间的空间为等离子体生成空间。上部电极130隔着绝缘性遮蔽部件131支承于被处理容器102的上部。
上部电极130主要由电极板132和可拆卸地支承该电极板132的电极支承体134构成。电极板132例如由石英形成，电极支承体134例如由表面经耐酸铝处理的铝等导电性材料形成。
在电极支承体134设置有处理气体供给部140，该处理气体供给部140用于将来自处理气体供给源142的处理气体导入到处理容器102内。处理气体供给部142通过气体供给管144与电极支承体134的气体导入口143连接。
在气体供给管144，例如如图1所示从上游侧按顺序设置有质量流量控制器(MFC)146和开闭阀148。此外，也可以取代MFC而设置FCS(Flow Control System)。从处理气体供给源142供给作为用于蚀刻的处理气体、例如C4F8气体这样的碳氟化合物气体(CxFy)。
处理气体供给源142为供给例如用于等离子体蚀刻的蚀刻气体。此外，在图1中仅显示了一个由气体供给管144、开闭阀148、质量流量控制器146、处理气体供给源142等构成的处理气体供给系统，但是等离子体处理装置100具有多个处理气体供给系统。例如对，CF4、O2、N2、CHF3等蚀刻气体被分别独立地进行流量控制，向处理容器102内进行供给。
在电极支承体134设置有例如大致圆筒状的气体扩散室135，能够使从气体供给管144导入的处理气体均匀地扩散。在电极支承体134的底部和电极板132形成有使来自气体扩散室135的处理气体向处理容器102内排出的多个气体排出孔136。由气体扩散室135扩散的处理气体能够均匀地从多个气体排出孔136向等离子体生成空间排出。在这一点，上部电极130作为用于供给处理气体的喷嘴发挥作用。
上部电极130具有能够将电极支承体134调整到规定的温度的电极支承体温度调整部137。电极支承体温度调整部137使温度调节介质在例如设置在电极支承体134内的温度调节介质室138中循环。
在处理容器102的底部连接有排气管104，排气部105与该排气管104连接。排气部105具有涡轮分子泵等真空泵，将处理容器102内调整到规定的减压气氛。另外，在处理容器102的侧壁设置有晶片W的搬出搬入口106，在搬出搬入口106设置有闸阀108。在进行晶片W的搬出搬入时，打开闸阀108。然后，利用未图示的搬运臂等经由搬出搬入口106来进行晶片W的搬出搬入。
第一高频电源150与上部电极130连接，在其供电线插入第一匹配器152。第一高频电源150能够输出具有50～150MHz的频率范围的等离子体生成用的高频电力。通过如上述方式将该高频电力施加到上部电极130，能够在处理容器102内形成优选的解离状态下且高密度的等离子体，能够进行更低压条件下的等离子体处理。第一高频电源150的输出电力的频率优选50～80MHz典型的为调整到图示的60MHz或者其附近的频率。
作为下部电极的基座114与第二高频电源160连接，在其供电线插入第二匹配器162。该第二高频电源160能够输出具有几百kHz～十几MHz的频率范围的等离子体生成用的高频电力。第二高频电源160的输出电力的频率，典型的为调整到2MHz或者13.56MHz等。
此外，基座114与对从第一高频电源150向基座114流入的高频电流进行滤波的高通滤波器(HPF)164连接，上部电极130与对从第二高频电源160向上部电极130流入的高频电流进行滤波的低通滤波器(LPF)154连接。
等离子体处理装置100与控制部(整体控制装置)400连接，由该控制部400控制等离子体处理装置100的各个部分。另外，控制部400与操作部410连接，该操作部410由操作者为了管理等离子体处理装置100而进行命令输入操作的键盘、将等离子体处理装置100的运作状况可视化地显示的显示器等构成。
而且，控制部400与存储部420连接，该存储部420存储有为了执行用于在控制部400的控制下实现在等离子体处理装置100中运行的各种处理(对晶片W的等离子体处理之外，后述的处理室状态稳定化处理等)的程序或者程序所必要的处理条件(方案)等。
在存储部420例如存储有多个处理条件(方案)。上述处理条件是将控制等离子体处理装置100的各部分的控制参数、设定参数等多个参数值总结而成的。各处理条件具有例如处理气体的流量比、处理室内压力、高频电力等的参数值。
此外，上述程序或者处理条件可以存储于硬盘或者半导体存储器，或者在存储于CD-ROM、DVD等的可移性的通过计算机可读取的存储介质的状态下，设置在存储部420的规定位置即可。
控制部400基于根据来自操作部410的指示等从存储部420读取所期望的程序、处理条件，执行在等离子体处理装置100中的期望的处理。另外，通过来自操作部410的操作，能够对处理条件进行编辑。
下面，对载置台110进行详细说明。图2是表示第一实施方式中的载置台110的构成的立体图。图3是表示第一实施方式中的载置台110的构成的断面图。此外，为方便说明，在图2中省略了聚焦环124和静电卡盘120。另外，在图3所示的例子，将基座114和静电卡盘120分开记载，但是以下有时将基座114和静电卡盘120合并称为“基座114”。另外，在将基座114和静电卡盘120合并称为“基座114”时，静电卡盘120的上表面与基座114的载置区域115对应。
如图2和图3所示，基座114具有载置区域115和外周区域116。在载置区域115上载置晶片W。在外周区域116上隔着形成有贯通孔126a的伸缩性的导热板126载置聚焦环124。即，基座114的外周区域116是基座114上与的聚焦环124的下部对应的区域。
在基座114的外周区域116形成插入孔116a，在插入孔116a中插入螺钉部件127。另一方面，在作为基座114的下方的部件的绝缘体部件112形成在厚度方向上贯通绝缘体112的螺纹孔112a，螺纹孔112a与插入插入孔116a中的螺钉部件127螺合。通过插入于插入孔116a中的螺钉部件127与绝缘体112的螺纹孔112a螺合，利用螺钉部件127将基座114和绝缘体112连结。在本实施方式中，利用多个螺钉部件127将基座114与绝缘体112连结，因此相应于螺钉部件127的数目，如图2所示，多个插入孔116a形成于基座114的外周区域116。
在螺钉部件127形成有沿着螺钉部件127的中心轴延伸的贯通孔127a。在螺钉部件127的贯通孔127a中插入升降销182。升降销182插入螺钉部件127的贯通孔127a中，而从插入孔116a自由突出地设置于基座114。升降销182从插入孔116a伸出以使聚焦环124上升。具体而言，升降销182从插入孔116a突出时，穿过导热板126的贯通孔126a而与聚焦环124的下部抵接，由此使聚焦环124上升。导热板126随着聚焦环124的上升而伸长，以填补基座114和聚焦环124之间的间隙。
此外，从使聚焦环124水平上升的观点出发，设置于基座114的升降销182的数目优选为3个以上。在图2中，作为一个例子，表示了3个升降销182。
另外，在基座114上的与聚焦环124的下部对应的区域(即，基座114的外周区域116)，有时彼此独立地设置升降销182用的贯通孔和螺钉部件127用的插入孔116a。升降销182用的贯通孔和螺钉部件127用的插入孔116a与基座114相比，为热传导率低的空间。因此，在基座114的外周区域116彼此独立地设置升降销182用的贯通孔和螺钉部件127用的插入孔116a时，通过升降销182用的贯通孔和螺钉部件127用的插入孔116a这两者妨碍从聚焦环124向基座114的导热。由此，在聚焦环124中与升降销182用的贯通孔和螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分，产生局部温度奇点，导致聚焦环124的温度的均匀性降低。
图4是表示在基座114的外周区域116彼此独立地设置升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a时的导热的状态的图。此外，在图4中，为说明方便，省略了基座114和聚焦环124之间的导热板126。另外，在图4中，箭头表示热的流动。另外，在图4中，曲线501表示聚焦环124的温度的分布。
聚焦环124的温度是根据从等离子体向聚焦环124的导热和从聚焦环124向基座114的导热而决定的。如图4所示，在基座114的外周区域116彼此独立地设置升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a时，通过升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a这两者妨碍从聚焦环124向基座114的导热。由此，如曲线501所示，在聚焦环124中与升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分中，温度局部上升。其结果为聚焦环124的温度的均匀性降低。在此，已知：聚焦环124的温度的均匀性降低时，在使用等离子体的蚀刻的过程中聚焦化124的消耗量的均匀性降低，导致晶片W的边缘部的蚀刻率变化。
图5是用于说明聚焦环124的温度与蚀刻率的关系的图。在图5中，表示对聚焦环124进行使用等离子体的堆积处理时的堆积物的膜厚。另外，在图5中，虚线的圆表示聚焦环124中与升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分。
如图5所示，在聚焦环124中与升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a的部分跟其他部分相比，堆积物的膜厚变薄。认为这是由于在聚焦环124中与升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a的部分温度局部上升，阻碍堆积物的附着。堆积物的膜厚越薄，使用等离子体的蚀刻过程中聚焦环124的消耗量增大，晶片W的边缘部的蚀刻率变大。因此，为了维持晶片W的边缘部的蚀刻率，优选聚焦环124的温度为均匀的。
因此，在本实施方式中，图示了削减妨碍从聚焦环124向基座114的导热的孔来改善聚焦环124的温度不均。具体而言，在本实施方式中，通过在螺钉部件127的贯通孔127a中插入升降销182，从基座114的外周区域116削减升降销182用的贯通孔116b(参照图4)。
图6是表示从基座114的外周区域116削减升降销182用的贯通孔116b时的导热的状态的图。此外，为了方便说明，图6中省略了基座114和聚焦环124之间的导热板126。另外，在图6中，箭头表示热的流动。另外，在图6中，曲线502表示聚焦环124的温度的分布。
聚焦环124的温度由从等离子体向聚焦环124的导热和从聚焦环124向基座114的导热决定。如图6所示，在本实施方式中，通过在螺钉部件127的贯通孔127a中插入升降销182，从基座114的外周区域116削减升降销182用的贯通孔116b。即，在本实施方式中，与在基座114的外周区域116彼此独立地设置升降销182用的贯通孔116b和螺钉部件127用的插入孔116a的构成(即，图4所示的构成)相比较，妨碍从聚焦环124向基座114的导热的孔变少。由此，如曲线502所示，在本实施方式中，与图4所示的构成相比较，在聚焦环124局部产生的温度奇点变少。其结果，改善了聚焦环124的温度不均。
以上，根据本实施方式，在基座114的外周区域116形成的被插入插入孔116a的螺钉部件127的贯通孔127a中插入升降销182，利用从插入孔116a突出的升降销182来使聚焦环124上升。因此，根据本实施方式，能够从基座114的外周区域116削减升降销182用的贯通孔。结果就是，能够削减妨碍从聚焦环124向基座114的导热的孔以改善聚焦环124的温度不均。
另外，根据本实施方式，聚焦环124通过贯通孔126a形成的伸缩性的导热板126设置于基座114上，升降销182在从插入孔116a突出以使聚焦环124上升时，穿过导热板126的贯通孔126a与聚焦环124的下部抵接。然后，导热板126随着聚焦环124的上升而伸长，以填补基座114和聚焦环124之间的间隙。由此，即使在聚焦环124上升的情况下，也能够一边改善聚焦环124的温度不均，一边持续从聚焦环124向基座114导热。
另外，根据本实施方式，在基座114的内部形成有制冷剂流路117。由此，能够一边改善聚焦环124的温度不均，一边从聚焦环124向基座114高效地进行导热。
(第二实施方式)
第二实施方式的特征在于，通过在基座和聚焦环之间配置发热部件，提高聚焦环的温度的均匀性。
第二实施方式中的等离子体处理装置的构成与第一实施方式中的等离子体处理装置100的构成是相同，因此省略其说明。在第二实施方式中，载置台110的构成与第一实施方式不同。
图7是表示第二实施方式中的载置台的构成的断面图。图8是表示图7所示的发热部件128的构成的俯视图。对图7中与图3相同的部分标记相同的附图标记，并省略其说明。此外，为方便说明，图8中省略了聚焦环124和导热板126。
如图7所示，在本实施方式中，在基座114和聚焦环124之间，配置发热部件128。发热部件128如图8所示，覆盖基座114上的与聚焦环124的下部对应的区域(即，基座114的外周区域116)中、除插入孔116a之外的区域。发热部件128具有由绝缘性材料形成的主体部和形成于在主体部的内部的加热部128a，对在聚焦环124中与螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分以外的部分进行加热。
以上，根据本实施方式，通过发热部件128在聚焦环124中，对螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分以外的部分进行加热。在此，从聚焦环124向基座114的导热被螺钉部件127用的插入孔116a所妨碍，因此，在聚焦环124中与螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分，温度局部上升。通过发热部件128对在聚焦环124中与螺钉部件127用的插入孔116a对应的部分以外的部分进行加热，能够缩小聚焦环124中的温度差。结果就是，能够提高聚焦环124的温度的均匀性。
(第三实施方式)
第三实施方式的特征在于，通过在聚焦环的下部形成与升降销嵌合的孔，来决定聚焦环的位置。
第三实施方式中，等离子体处理装置的构成与第一实施方式中的等离子体处理装置100的构成相同，因此省略其说明。在第三实施方式中，载置台110的构成与第一实施方式不同。
图9是表示第三实施方式中的载置台110的构成的断面图。图9中与图3相同的部分记为相同的附图说明，省略其说明。
如图9所示，在本实施方式中，在聚焦环124的下部形成了有底形状的孔124a。然后，升降销182与有底形状的孔124a嵌合。即，在升降销182沿插入孔116a退避到最低位置的状态下，升降销182延伸到比基座114的外周区域116高的位置，与有底部形状的孔124a嵌合。
以上，根据本实施方式，形成于聚焦环124的下部的有底形状的孔124a与升降销182嵌合。由此，能够一边改善聚焦环124的温度不均匀，一边通过升降销182决定聚焦环124的位置。

Claims (6)

1.一种载置台，其特征在于，包括：
用于载置被处理体的基座；
包围载置所述被处理体的区域且设置于所述基座上的聚焦环；
形成有贯通孔的连结部件，其被插入在所述基座上的与所述聚焦环的下部对应的区域形成的插入孔，将所述基座与所述基座的下方的部件连结；和
升降销，其被插入所述连结部件的所述贯通孔以从所述插入孔可突出的方式设置在所述基座，从所述插入孔突出而使所述聚焦环上升。
2.如权利要求1所述的载置台，其特征在于：
所述聚焦环隔着形成有贯通孔的伸缩性的导热部件设置在所述基座上，
所述升降销在从所述插入孔突出而使所述聚焦环上升时，穿过所述导热部件的所述贯通孔与所述聚焦环的下部抵接，
所述导热部件随着所述聚焦环的上升而伸长，以填补所述基座和所述聚焦环之间的间隙。
3.如权利要求1或2所述的载置台，其特征在于，还包括：
发热部件，其配置于所述基座和所述聚焦环之间，覆盖所述基座上的与所述聚焦环的下部对应的区域之中除所述插入孔之外的区域。
4.如权利要求1～3任一项所述的载置台，其特征在于：
所述聚焦环的下部形成了有底形状的孔，
所述升降销与所述有底形状的孔嵌合。
5.如权利要求1～4任一项所述的载置台，其特征在于，还包括：
形成于所述基座的内部的使制冷剂流通的制冷剂流路。
6.一种等离子体处理装置，其特征在于：
包括权利要求1～5任一项所述的载置台。
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