CN111524850A - 载置台和基片处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供载置台和基片处理装置。载置台具有基台，能够载置基片。上述基台具有：供第1温度的热媒流动的第1流路；配置于上述第1流路的下部的第1隔热层；和配置于上述第1隔热层的下部的密封部件。本发明抑制密封部件的密封性能降低。

Description

载置台和基片处理装置
技术领域
本发明涉及载置台和基片处理装置。
背景技术
基片处理装置中，在处理容器内具有载置基片的载置台。载置台的底面与配置于载置台的下部的部件之间设置有O形环，将处理容器内的真空空间密封而与载置台下的大气空间隔绝，来维持处理容器内的真空状态。
例如在专利文献1中公开了一种技术，其在处理容器内的载置台设置有静电吸附基片的静电吸盘，静电吸盘的底面与配置于静电吸盘的下部的基材之间设置有O形环。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018－107433号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够抑制密封部件的密封性能降低的技术。
用于解决技术问题的技术方案
依照本发明的一个方式，为具有基台的、能够载置基片的载置台。上述基台具有：供第1温度的热媒流动的第1流路；配置于上述第1流路的下部的第1隔热层；和配置于上述第1隔热层的下部的密封部件。
发明效果
依照本发明的一个方面，能够抑制密封部件的密封性能降低。
附图说明
图1是表示一实施方式的基片处理装置一例的截面示意图。
图2是将一实施方式的载置台放大的截面示意图。
图3是将一实施方式的变形例的载置台放大的截面示意图。
附图标记说明
1：基片处理装置
10：处理容器
15：挡板
18：排气装置
21：第1高频电源
22：第2高频电源
25：静电吸盘
26：基台
27：边缘环
31：气体供给线路
32：接合部
40：喷淋头
47：处理气体供给部
50：控制部
100：载置台
101：第1流路
101a：鳍片结构
111：第1隔热层
102：第2流路
112：第2隔热层
200：冷却单元
301、302：O形环
U：真空空间
A：大气空间。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。各附图中，对相同构成部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
(基片处理装置)
图1是表示一实施方式的基片处理装置1的概略结构的截面图。基片处理装置1是RIE(Reactive Ion Etching：反应离子蚀刻)型的基片处理装置。但是，基片处理装置1同样能够应用于等离子体蚀刻装置、等离子体CVD装置。
基片处理装置1具有金属制例如铝或者不锈钢制的圆筒形的处理容器10，处理容器10的内部形成为进行等离子体蚀刻、等离子体CVD等等离子体处理的处理室。处理容器10接地。
在处理容器10的内部设置有载置晶片W的圆板状的载置台100。载置台100具有静电吸盘25和基台26。静电吸盘25配置于基台26之上。基台26由例如铝或者钛合金形成，经由绝缘性的筒状保持部件12被从处理容器10的底部向垂直上方延伸的筒状支承部13支承着。
静电吸盘25的中央部通过将由导电膜构成的吸附电极25c夹在电介质膜25a之间而构成。吸附电极25c与直流电源29经由开关28电连接。静电吸盘25利用因从直流电源29施加到吸附电极25c的电压而产生的静电吸附力，将晶片W保持在静电吸盘25上。
静电吸盘25由载置晶片W的圆板状的中央部和环状的边缘部构成，中央部的高度比边缘部的高度高。在边缘部的上表面，载置有以环状包围基片边缘的边缘环27。此外，边缘环27也称为聚焦环。
在处理容器10的侧壁与筒状支承部13之间形成有排气通路14。在排气通路14的入口或者中途设置有环状的挡板15。在排气通路14的底部形成有排气口16。排气口16经由排气管17连接有排气装置18。排气装置18具有真空泵，能够将处理容器10内的处理空间减压至规定的真空度。此外，在排气管17设置有可变式蝶形阀即自动压力控制阀(automaticpressure control valve：自动压力控制阀)(未图示)，用自动压力控制阀进行处理容器10内的压力控制。在处理容器10的侧壁安装有开闭晶片W的送入送出口19的闸阀20。
基片处理装置1具有第1高频电源21和第2高频电源22。第1高频电源21是产生第1高频电功率的电源。第1高频电功率具有适于生成等离子体的频率。第1高频电功率的频率例如是在27MHz～100MHz范围内的频率。第1高频电源21经由匹配器21a与载置台100连接。匹配器21a具有使第1高频电源21的输出阻抗与负载侧(载置台100侧)的阻抗相匹配的电路。
第2高频电源22是产生第2高频电功率的电源。第2高频电功率具有比第1高频电功率的频率低的频率。当第2高频电功率与第1高频电功率一起使用时，第2高频电功率被用作用于将离子引入晶片W的偏置用的高频电功率。第2高频电功率的频率例如是在400kHz～13.56MHz的范围内的频率。第2高频电源22经由匹配器22a与载置台100连接。匹配器22a具有使第2高频电源22的输出阻抗与负载侧(载置台100侧)的阻抗相匹配的电路。
另外，也可以不使用第1高频电功率而使用第2高频电功率，即仅使用1个高频电功率来生成等离子体。在这种情况下，第2高频电功率的频率可以是比13.56MHz大的频率，例如40MHz。基片处理装置1也可以不具有第1高频电源21和匹配器21a。在这种情况下，第2高频电源22构成等离子体生成部的一例。
在与载置台100相对的处理容器10的顶部配置有喷淋头40。由此，能够将来自第1高频电源21的高频电功率施加到载置台100与喷淋头40之间。
利用上述的结构，载置台100也作为下部电极发挥作用，喷淋头40也作为接地电位的上部电极发挥作用。此外，也可以为第1高频电源21经由匹配器21a与喷淋头40连接。
第1流路101和第2流路102设置于基台26的上段和下段。第1温度的热媒从冷却单元200经由配管202、212、213、203在第1流路中流动、循环。第2温度的热媒从冷却单元200经由配管201、211、214、204在第2流路中流动、循环。在第2流路102中流动的热媒的第2的温度比在第1流路101中流动的热媒的第1的温度高。
第1流路101是相对于晶片载置面在圆周方向上延伸的旋涡状或者同心圆状的流路。第1流路101设置于静电吸盘25的整个晶片载置面，其最外周的流路形成于比晶片W的最外周靠外侧处。由此，能够提高晶片W的温度的控制性，实现晶片W的温度分布的面内均匀性。
在第1流路101的下部配置有第1隔热层111。在第1隔热层111的下部配置有第2流路102。在第2流路102的下部配置有第2隔热层112。第2流路102是相对于晶片载置面在圆周方向上延伸的旋涡状或者同心圆状的流路。第2流路102可以具有与第1流路101相同的形状，也可以具有不同的形状。第2流路102设置于静电吸盘25的整个晶片载置面，其最外周的流路形成于比晶片W最外周靠外侧处。由此，能够提高基台26的比基台26的第1隔热层111靠下部处的温度控制性。
导热气体供给部30经由气体供给线路31将导热气体供给到晶片W的背面与静电吸盘25之间。作为导热气体，优选使用具有热传导性的气体，例如He气体等。
O形环301配置于基台26的底面与筒状保持部件12的上表面之间。O形环302配置于基台26的底面与气体供给线路31的接合部32之间。
顶部的喷淋头40具有作为下表面的电极板45和可拆装地支承电极板45的电极支承体41。电极板45具有多个气体通气孔46。在电极支承体41的内部设置有缓冲室44，和缓冲室44相连的气体导入口42与气体供给配管43连接，气体供给配管43与处理气体供给部47连接。
基片处理装置1的各构成要素与控制部50连接。控制部50控制基片处理装置1的各构成要素。作为各构成要素，例如可以举出排气装置18、第1高频电源21、第2高频电源22、开关28、直流电源29、导热气体供给部30、处理气体供给部47和冷却单元200等。
控制部50具有CPU51和存储器52(存在装置)，通过读出并执行存储于存储器52的程序和处理方案，在基片处理装置1中控制所希望的基片处理。此外，控制部50执行从冷却单元200供给的热媒的温度控制、排气装置18的控制等。
在处理容器10的周围配置有以环状或者同心圆状延伸的磁铁48，在基片处理装置1的处理容器10内，利用磁铁48形成朝向一个方向的水平磁场。此外，利用施加于载置台100与喷淋头40之间的高频电功率来形成铅垂方向的RF电场。由此，在处理容器10内进行利用处理气体的磁控管放电，在载置台100的表面附近由处理气体生成高密度的等离子体。
基片处理装置1中，在进行基片处理时，首先使闸阀20处于打开状态，将作为加工对象的晶片W送入处理容器10内，载置到静电吸盘25之上。将从冷却单元200供给的第1温度和第2温度的热媒分别供给到第1流路101和第2流路102。然后，用处理气体供给部47将处理气体以规定的流量和流量比导入到处理容器10内，用排气装置18等将处理容器10内的压力控制为规定值。然后，用第1高频电源21和第2高频电源22将高频电功率供给到载置台100，用直流电源29将电压施加到吸附电极25c，将晶片W吸附到静电吸盘25上。此外，将导热气体供给到晶片W的背面。然后，由喷淋头40释放出的处理气体被等离子化，利用等离子体中的自由基、离子在晶片W的表面进行规定的等离子体处理。
(载置台)
下面，参照图2，对一实施方式的载置台100的详细情况进行说明。图2是图1载置台100的主要将基台26放大表示的截面示意图。在本图中，载置台100的结构中主要示出了配置于基台26内部和基台26底面的O形环301、302，省略了静电吸盘25、边缘环27和晶片W。此外，载置台100也可以不具有静电吸盘25。在没有静电吸盘25的情况下，基台26的上部成为晶片W的载置面。
基台26具有供第1温度的热媒流动的第1流路101和配置于第1流路101的下部的第1隔热层111。并且，基台26具有配置于第1隔热层111下部的、供第2温度的热媒流动的第2流路102和配置于第2流路102的下部的第2隔热层112。在基台26的底面、第2隔热层112的下部，在其与基台26的底面接触的部件(筒状保持部件12、气体供给线路31的接合部32)之间配置有O形环301、302。
第1流路101使第1温度的热媒循环，冷却晶片。在第1流路101中流动的热媒可以是Flourinert等液体、液态氮或者规定气体。第1温度被控制为﹣100℃以下的温度(以下，也称为“极低温”)。由此，对载置台100的晶片载置面局部地以极低温区域的温度进行冷却。
为了提高热交换率，在第1流路101中优选具有增大与热媒接触的表面积的鳍片结构。图2的例子中，在第1流路101设置有具有多根柱体的鳍片结构101a。鳍片结构101a的多根柱体从第1流路101之上向下以柱的高度不同的方式形成。由此，能够提高热交换率，将载置于第1流路101的上部的晶片W冷却至极低温。
设置于第1流路101中的结构也可以代替鳍片结构而形成格子结构、具有凹部和/或凸部的凹凸结构。不过，只要能够确保第1流路101的机械强度即可，第1流路101也可以不具有鳍片结构或者格子结构。
第1隔热层111具有在第1流路101的下部和侧部以包围第1流路101的方式形成的第1中空空间111a、111b。如图1所示，第1中空空间111a、111b通过金属配管130与排气装置18连接，由排气装置18抽真空，控制成真空状态。由此，能够利用真空隔热效果将在第1流路101中流动的热媒的热量隔热，避免传递到第1隔热层111的下部。
但是，并不限于此，也可以将第1中空空间111a、111b控制成低于大气压的压力，由此也能够获得隔热效果。在获得规定的隔热效果的情况下，第1隔热层111也可以在第1流路101的下部具有第1中空空间111a，在侧部不形成第1中空空间111b。
利用上述的结构，用第1隔热层111将基台26内的设置有第1流路101的区域与第1隔热层111的下部的区域隔离、隔热。由此，能够将晶片W冷却至极低温，并且利用基于第1隔热层111的真空隔热效果能够抑制第1隔热层的下部区域被冷却至极低温。
此外，虽然在图2中并未示出，当时第1隔热层111的第1中空空间111a、111b也可以具有用于提高机械强度的鳍片结构或者格子结构。但是，第1中空空间111a、111b确保尽可能大的空间从而减小热传导来提高真空隔热效果，这一方面是非常重要的。因此，关于第1隔热层111的鳍片结构或者格子结构，在从机械强度和确保内部空间这两点方面看来即使不具有该结构也能够确保机械强度的情况下，也可以不形成该结构。
在夹着第1隔热层111的第1流路101的相反侧设置有第2流路102。第2流路102使例如0℃或者其以上温度的第2温度的热媒循环。由此，相对于基于在第1流路101中流动的例如﹣100℃的热媒的冷却，能够抑制夹着第1隔热层111的第1流路101的相反侧区域被冷却至极低温。
在第2流路102中流动的热媒可以是Flourinert等液体或者规定气体。在第2流路102中流动的热媒的种类可以与在第1流路101中流动的热媒相同，也可以不同。
为了提高热交换率，第2流路102可以具有增大与热媒接触的表面积的鳍片结构。例如，与第1流路101同样，第2流路102也可以形成具有多根柱体的鳍片结构。由此，能够提高热交换率，用供接近常温的第2温度的热媒流动的第2流路102吸收基台26的热量，提高基台26的配置有第2流路102的区域的温度。由此，能够有效地抑制因在第1流路101中循环有极低温的热媒而导致基台26整体的温度降低。
设置于第2流路102中的结构也可以代替鳍片结构，而形成格子结构、具有凹部和/或凸部的凹凸结构。不过，至少能够确保第2流路102的机械强度即可，第2流路102也可以不具有鳍片结构或者格子结构。
第2隔热层112具有在第2流路102的下部和侧部以包围第2流路102的方式形成的第2中空空间112a、112b。如图1所示，第2中空空间112a、112b通过金属配管131与排气装置18连接，由排气装置18抽真空，控制成真空状态。由此，能够利用真空隔热效果将在第1流路101中流动的热媒的热量进一步隔热，避免其传递到第2隔热层112的下部。
但是，并不限于此，也可以将第2中空空间112a、112b控制为低于大气压的压力。由此也能够获得隔热效果。在获得规定的隔热效果的情况下，第2隔热层112可以在第2流路102的下部具有第2中空空间112a，在侧部不形成第2中空空间112b。
利用上述的结构，将接近常温温度的热媒供给至第2流路102以吸收基台26的热量，用第2隔热层112将基台26内的设置有第1流路101的区域与第2隔热层112的下部的区域进一步隔离、隔热。由此，即使在晶片W被冷却至极低温的环境下，也能够使第2隔热层112的下部区域的温度高于玻化温度，防止O形环301、302的密封性能劣化。
具体进行说明。O形环301、302由氟橡胶、硅橡胶等形成。在极低温下使用O形环301、302时，密封性能变差。一般而言，物质通过冷却来减少流动性，以某一温度(凝固点)为界从液体变化为固体。作为固体的稳定的状态，分为具有橡胶弹性的橡胶状态和在更低温下完全冻结的玻璃状态。即使在玻化温度为﹣60℃左右的、由硅橡胶形成O形环的情况下，在﹣60℃以下的温度下使用O形环时，O形环成为玻璃状态，密封性能降低。其结果，无法将真空空间U保持密封而与大气空间A隔绝，发生真空泄漏。因而，难以在玻化温度以下在能够发挥O形环的密封功能的状态下使用O形环。
近年来，随着元件结构的微小化和高集成化的发展，接触孔等向高宽高比化发展。发明人也研究了利用高宽高比的蚀刻等将晶片W的温度降至极低温进行蚀刻，这种情况下，O形环性能的劣化成为技术问题。
对此，上述结构的载置台100中，能够通过在第1流路101中使例如负100℃以下极低温的第1温度的热媒循环来提高晶片W的冷却效率。另一方面，即使第1温度低于O形环301、302的玻化温度，载置台100也能够利用设置于第1流路101的下部的第1隔热层111和设置于第2流路102的下部的第2隔热层112来进行真空隔热。而且，载置台100也可以通过在设置于第1隔热层111的下部的第2流路102中流动例如常温等高于玻化温度的第2温度热媒，来吸收基台26的热量。
由此，能够抑制O形环301、302的密封面的温度降低，使密封面的温度高于玻化温度。由此，即使在极低温下对晶片W进行冷却的结构中，也能够不使O形环301、302的密封性能劣化，而使用O形环301、302将处理容器10内的真空空间U密封而与基台26之下的大气空间A隔绝。
而且，第1隔热层111和第2隔热层112各自的中空空间吸收因真空空间U和大气空间A的差压导致的来自基台26底面侧的大气压的负载，由此能够抑制晶片载置面的弯曲变形。
除了O形环301、302以外，也可以在基台26的底面与供推升销通过的管路的接合部配置O形环，也可以在基台26与配置于其下部的其它部件之间配置O形环。这种情况下，能够不使O形环的密封性能降低，而用O形环保持真空空间U的气密。
此外，虽然在图2中并未示出，但是第2隔热层112的第2中空空间112a、112b也可以具有用于提高机械强度的鳍片结构或者格子结构。不过，第2中空空间112a、112b确保尽可能大的空间从而减小热传导以提高真空隔热效果，这一方面是非常重要的。因此，关于第2隔热层112的鳍片结构或者格子结构，在从机械强度和确保内部空间这两点方面看来即使不具有该结构也能够确保机械强度的情况下，也可以不形成该结构。
另外，第2中空空间112a、112b可以是与第1中空空间111a、111b相同的形状，也可以是不同的形状。此外，第2中空空间112a、112b可以与第1中空空间111a、111b相连而成为同一空间，也可以是与第1中空空间111a、111b不同的空间。
不过，为了提高隔热效果，第1中空空间111a、111b和第2中空空间112a、112b均进行压力控制，因此优选容易控制真空空间的结构。
(变形例)
在以能够确保基台26的机械强度的形状、尺寸形成了第1流路101、第1隔热层111、第2流路102和第2隔热层112的情况下，如图3的变形例的载置台100那样，各结构均可以不形成鳍片结构和格子结构。
另外，隔热层的层数不限于2个，可以是1个或者多个，也可以没有。此外，配置于第1流路101的下部的流路不限于1个，可以是多个，也可以没有。
另外，配置于第1流路101的下部的第2流路102等流路，可以分为低温线路和常温线路等多个流路，也可以为1个线路的流路。
即使在第1流路101中使极低温的热媒循环，在用第1隔热层111能够将O形环301、302的密封面的温度控制成比玻化温度高的温度的情况下，也可以不设置第2流路102和第2隔热层112。这种情况下，O形环301、302不隔着第2流路102和第2隔热层112地配置于第1隔热层111的下部。
(制造方法)
接下来，对一实施方式和变形例的载置台100的制造方法进行说明。基台26在其内部形成有第1流路101、第1隔热层111、第2流路102和第2隔热层112，成为中空结构。
此外，在一实施方式的载置台100的基台26中，在第1流路101内形成鳍片结构。上述结构的基台26优选通过3D打印技术、增材制造(Additive Manufacturing)技术来制造。具体而言，能够利用使用了金属材料的层叠造型技术。例如，能够利用：通过对金属粉末照射激光、电子束以使其烧结来造型的造型技术；一边供给金属粉末和导线，一边用激光、电子束使材料熔融、堆积来造型的造型技术等。此外，这些造型方法只是一个例子，并不仅限于此。另外，具有基台26的载置台100也可以通过3D打印技术、增材制造技术来制造。
应当认为，本次公开的一实施方式及其变形例的载置台和基片处理装置在所有方面均为例示而并非是限制性的。上述实施方式在不超出所附的权利要求的范围及其主旨的情况下，可以以各种方式进行变形和改良。上述多个实施方式中所记载的事项，在不矛盾的范围内可以采用其它结构，而且在不矛盾的范围内能够进行组合。
本发明的载置台能够应用于：Capacitively Coupled Plasma(CCP：电容耦合等离子体)、Inductively Coupled Plasma(ICP：电感耦合等离子体)、Radial Line SlotAntenna(径向线缝隙天线)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR：电子回旋共振等离子体)、Helicon Wave Plasma(HWP：螺旋波等离子体)、ALD(Atomic LayerDeposition：原子层沉积)装置中任意类型的基片处理装置。另外，作为基片处理装置的一个例子，举出等离子处理装置进行了说明。基片处理装置只要是能够对基片实施规定的处理(例如成膜处理、蚀刻处理等)的装置即可，并不限于等离子体处理装置。例如也可以是CVD装置。

Claims (13)

1.一种载置台，其特征在于：
具有基台，能够载置基片，
所述基台包括：
供第1温度的热媒流动的第1流路；
配置于所述第1流路的下部的第1隔热层；和
配置于所述第1隔热层的下部的密封部件。
2.如权利要求1所述的载置台，其特征在于：
所述第1隔热层具有第1中空空间，
所述第1中空空间被控制为低于大气压的压力。
3.如权利要求2所述的载置台，其特征在于：
所述第1中空空间具有鳍片结构或者格子结构。
4.如权利要求1～3中任一项所述的载置台，其特征在于：
所述第1流路具有鳍片结构或者格子结构。
5.如权利要求1～4中任一项所述的载置台，其特征在于，还包括：
第2流路，其配置于所述第1隔热层的下部，供第2温度的热媒流动；和
配置于所述第2流路的下部的第2隔热层，
所述密封部件配置于所述第2隔热层的下部。
6.如权利要求5所述的载置台，其特征在于：
所述第2隔热层具有第2中空空间，
所述第2中空空间被控制为低于大气压的压力。
7.如权利要求6所述的载置台，其特征在于：
所述第2中空空间具有鳍片结构或者格子结构。
8.如权利要求5～7中任一项所述的载置台，其特征在于：
所述第2流路具有鳍片结构或者格子结构。
9.如权利要求5～8中任一项所述的载置台，其特征在于：
所述第2温度高于所述第1温度。
10.如权利要求5～9中任一项所述的载置台，其特征在于：
所述第2温度高于所述密封部件的玻化温度。
11.如权利要求1～9中任一项所述的载置台，其特征在于：
所述第1温度低于所述密封部件的玻化温度。
12.如权利要求1～11中任一项所述的载置台，其特征在于：所述基台通过3D打印技术或者增材制造技术来成形。
13.一种基片处理装置，其特征在于，包括：
处理容器；和
配置于所述处理容器内的载置台，其具有基台，能够载置基片，
所述基台包括：
供第1温度的热媒的流动的第1流路；
配置于所述第1流路的下部的第1隔热层；和
配置于所述第1隔热层的下部的密封部件。
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