CN113113281A - 边缘环和基板处理装置 - Google Patents

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李星在
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Abstract

本发明涉及边缘环和基板处理装置。达成使用于等离子体处理的边缘环的更换频率的降低和在等离子体处理中的微粒的产生的抑制。边缘环具有第一上表面和第二上表面，第一上表面由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成，第二上表面形成于比第一上表面低的位置，与晶圆的周缘部的下表面相对，并且由硅形成。

Description

边缘环和基板处理装置
技术区域
本公开涉及边缘环和基板处理装置。
背景技术
在对基板进行的等离子体处理中，有时沿着在成为了预定的真空度的腔室内配置的基板的外周配置边缘环。通过配置边缘环，从而能够在基板的面内均匀地进行等离子体处理。
以往，已知一种由碳化硅(SiC)形成的边缘环(以下，有时称作“SiC边缘环”)。SiC边缘环的耐等离子体性较高，因此能够降低边缘环的更换频率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-251723号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提出一种能够降低更换频率并且抑制微粒的产生的边缘环。
用于解决问题的方案
公开的技术方案的边缘环具有：第一上表面，其由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成；以及第二上表面，其形成于比所述第一上表面低的位置，与所述被处理基板的周缘部的下表面相对，并且由硅形成。
发明的效果
通过将本公开的边缘环用于等离子体处理，能够降低边缘环的更换频率并且抑制微粒的产生。
附图说明
图1是表示实施例1的基板处理装置的结构例的图。
图2是表示实施例1的边缘环和晶圆的一例的图。
图3是表示实施例1的边缘环的结构例的图。
图4是表示实施例2的边缘环的结构例的图。
图5是表示实施例3的边缘环的结构例的图。
具体实施方式
以下，基于附图说明本公开的技术的实施例。在以下的实施例中，对于同样的结构标注相同的附图标记。
[实施例1]
<基板处理装置的结构>
图1是表示实施例1的基板处理装置的结构例的图。
在图1中，基板处理装置100具有例如由铝或者不锈钢等形成的金属制的作为处理容器的腔室10。腔室10被保护接地。
圆盘状的基座11水平地配置于腔室10内。基座11配置于静电卡盘25的下表面，该静电卡盘25载置作为被处理基板的半导体基板(以下，有时称作“晶圆W”)和边缘环ER。另外，基座11作为施加高频电压的下部电极发挥功能。基座11例如由铝形成，借助绝缘性的筒状保持构件12被支承于从腔室10的底部向垂直上方延伸的筒状支承部13。
在腔室10的侧壁与筒状支承部13之间形成排气路14，在排气路14的入口或者中途配置有环状的挡板15，并且在腔室10的底部设有排气口16，在排气口16借助排气管17连接有排气装置18。排气装置18具有真空泵，使由腔室10提供的处理空间减压至预定的真空度。另外，排气管17具有APC(自动压力控制阀：Automatic Pressure Control Valve)，APC自动地进行腔室10内的压力控制。另外，在腔室10的侧壁安装有使晶圆W的送入送出口19开闭的闸阀20。
高频电源21-1、21-2经由匹配器22-1、22-2与基座11电连接。高频电源21-1对基座11施加等离子体产生用的高频电压。高频电源21-1对基座11施加27MHz～100MHz的高频电压，优选对基座11施加例如40MHz的高频电压。另外，高频电源21-2对基座11施加用于向晶圆W引入离子的高频电压。高频电源21-2对基座11施加400kHz～40MHz的高频电压，优选对基座11施加例如3MHz的高频电压。匹配器22-1使高频电源21-1的输出阻抗与基座11侧的输入阻抗匹配，匹配器22-2使高频电源21-2的输出阻抗与基座11侧的输入阻抗匹配。
在腔室10的顶部配置有接地电位的作为上部电极的喷头24。
静电卡盘25配置于基座11的上表面，利用静电吸附力吸附载置于静电卡盘25上的晶圆W和边缘环ER。静电卡盘25由圆板状的中心部25a和环状的外周部25b形成，中心部25a相对于外周部25b向上方突出。在中心部25a的上表面载置晶圆W，在外周部25b的上表面载置呈环状包围中心部25a的边缘环ER。另外，中心部25a通过使由导电膜形成的电极板25c夹在一对介质膜之间而形成，另一方面，外周部25b通过使由导电膜形成的电极板25d夹在一对的介质膜之间而形成。即，电极板25c、25d设于静电卡盘25的内部。另外，电极板25c在静电卡盘25的内部设于与晶圆W对应的区域，电极板25d在静电卡盘25的内部设于与边缘环ER对应的区域。直流电源26经由开关27与电极板25c电连接，另一方面，直流电源28经由开关29与电极板25d电连接。于是，静电卡盘25利用由来自直流电源26的直流电压产生的库伦力或者约翰森-拉别克力吸附保持晶圆W，并且利用由来自直流电源28的直流电压产生的库伦力或者约翰森-拉别克力吸附保持边缘环ER。即，在俯视图1的情况下，在静电卡盘25的内部，在与晶圆W至少一部分重叠的区域设有用于静电吸附晶圆W的电极，并且在与边缘环ER至少一部分重叠的区域设有用于静电吸附边缘环ER的电极。
如上所述，在静电卡盘25的中心部25a的上表面载置晶圆W，在静电卡盘25的外周部25b的上表面载置呈环状包围中心部25a的边缘环ER。即，边缘环ER以包围晶圆W的周围的方式配置于静电卡盘25上。另外，静电卡盘25的下表面与基座11的上表面互相接触。由此，基座11和静电卡盘25形成为载置晶圆W和边缘环ER的载置台。
在基座11的内部设有沿圆周方向延伸的环状的制冷剂室31。在制冷剂室31，从冷却单元32借助配管33、34循环供给预定温度的制冷剂(例如，冷却水)，利用该制冷剂的温度对静电卡盘25上的晶圆W的处理温度进行控制。此外，从导热气体供给部35借助气体供给管线36向静电卡盘25的上表面与晶圆W的下表面之间以及静电卡盘25的上表面与边缘环ER的下表面之间供给导热气体(例如，He气体)。利用从导热气体供给部35借助气体供给管线36供给的导热气体，提高晶圆W与静电卡盘25之间的导热性以及边缘环ER与静电卡盘25之间的导热性。
顶部的喷头24具有：具有多个气体通气孔37a的电极板37、和支承电极板37的电极支承体38。另外，在电极支承体38的内部设有缓冲室39，在缓冲室39的气体导入口38a连接有来自处理气体供给部40的气体供给配管41。
在基板处理装置100进行例如干蚀刻处理时，首先，使闸阀20成为开状态，将晶圆W向腔室10内送入，并载置于静电卡盘25之上。然后，自处理气体供给部40将例如由预定的流量比率的C4F8气体、O2气体和Ar气体形成的混合气体作为处理气体以预定的流量和流量比向腔室10内导入，并利用排气装置18使腔室10内的压力成为预定值。另外，使开关27、29接通，自直流电源26向电极板25c施加直流电压，并且自直流电源28向电极板25d施加直流电压，从而使晶圆W和边缘环ER被静电吸附于静电卡盘25上。然后，自高频电源21-1、21-2向基座11施加高频电压。由此，自喷头24喷出的处理气体等离子体化，利用由该等离子体产生的自由基、离子对晶圆W的表面进行蚀刻。
<边缘环和晶圆>
图2是表示实施例1的边缘环和晶圆的一例的图。
如图2所示，边缘环ER具有圆环状的形状，边缘环ER的内周部51比边缘环ER的外周部52形成得薄。在一例中，静电卡盘25的外周部25b比静电卡盘25的中心部25a形成得薄。在静电卡盘25的外周部25b载置边缘环ER，在静电卡盘25的中心部25a载置晶圆W。在一例中，边缘环ER的内周部51形成为边缘环ER的内周部51的上表面比静电卡盘25的中心部25a的上表面低。另外，在一例中，边缘环ER的外周部52形成为边缘环ER的外周部52的上表面成为与晶圆W的上表面大致相同的高度，或者形成为边缘环ER的外周部52的上表面比晶圆W的上表面高。另外，晶圆W具有圆盘状的形状，晶圆W的直径比静电卡盘25的中心部25a的直径大。由此，在晶圆W载置于静电卡盘25的中心部25a时，晶圆W的周缘部61的下表面与边缘环ER的内周部51的上表面彼此相对。
<边缘环的结构>
图3是表示实施例1的边缘环的结构例的图。图3所示的边缘环ER1相当于图1和图2所示的边缘环ER。
在图3中，边缘环ER1通过将由碳化硅、碳化钨(WC)、氧化镁(MgO)或者氧化钇(Y2O3)形成的构件M11与由硅形成的构件M12借助粘接层B1接合而形成。构件M11具有上表面S11、侧面S13和下表面S14，构件M12具有上表面S12。另外，构件M11具有外周部101和内周部102，外周部101包含上表面S11。另外，对于构件M11，内周部102的厚度T2比外周部101的厚度T1薄。构件M12配置于构件M11的内周部102之上。粘接层B1包含硅系粘接剂。另外，粘接层B1可以还包含导电性填料。
由此，边缘环ER1具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的上表面S11和由硅形成的上表面S12。另外，上表面S12形成于比上表面S11低的位置，与晶圆W的周缘部61的下表面相对。另外，边缘环ER1具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的侧面S13，利用侧面13连结上表面S11的端部与上表面S12的端部。另外，边缘环ER1具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的下表面S14，下表面S14与上表面S11以及上表面S12相对。
[实施例2]
<边缘环的结构>
图4是表示实施例2的边缘环的结构例的图。图4所示的边缘环ER2相当于图1和图2所示的边缘环ER。
在图4中，边缘环ER2通过将由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的构件M21与由硅形成的构件M22借助粘接层B2接合而形成。构件M22配置于构件M21之下。构件M21具有上表面S21和侧面S23，构件M22具有上表面S22和下表面S24。粘接层B2包含硅系粘接剂。另外，粘接层B2可以还包含导电性填料。
由此，边缘环ER2具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的上表面S21和由硅形成的上表面S22。另外，上表面S22形成于比上表面S21低的位置，与晶圆W的周缘部61的下表面相对。另外，边缘环ER2具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的侧面S23，利用侧面S23连结上表面S21的端部与上表面S22的端部。另外，边缘环ER2具有由硅形成的下表面S24，下表面S24与上表面S21以及上表面S22相对。
与静电卡盘25的外周部25b的上表面接触的下表面S24由与碳化硅、碳化钨、氧化镁和氧化钇相比柔软性较佳的硅形成，从而使静电卡盘25与边缘环ER2的密合性得到提高。
[实施例3]
<边缘环的结构>
图5是表示实施例3的边缘环的结构例的图。图5所示的边缘环ER3相当于图1和图2所示的边缘环ER。
在图5中，边缘环ER3通过将由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的构件M31与由硅形成的构件M32借助粘接层B3接合而形成。构件M31具有上表面S31和侧面S33，构件M32具有上表面S32和下表面S34。粘接层B3包含硅系粘接剂。另外，粘接层B3可以还包含导电性填料。
由此，边缘环ER3具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的上表面S31和由硅形成的上表面S32。另外，上表面S32形成于比上表面S31低的位置，与晶圆W的周缘部61的下表面相对。另外，边缘环ER3具有由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成的侧面S33。另外，边缘环ER3具有由硅形成的下表面S34，下表面S34与上表面S31以及上表面S32相对。
与静电卡盘25的外周部25b的上表面接触的下表面S34由与碳化硅、碳化钨、氧化镁和氧化钇相比柔软性较佳的硅形成，从而使静电卡盘25与边缘环ER3的密合性得到提高。
另外，在图5所示的结构例中，对于边缘环ER的内周部51，至少不与晶圆W的周缘部61的下表面相对的部分由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇构成。如此，通过使不与晶圆W的周缘部61的下表面相对的部分由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇构成，从而能够进一步抑制由等离子体导致的边缘环的消耗，并且也能够使粘接层与等离子体不直接接触。
如上所述，本公开的边缘环(边缘环ER1、ER2、ER3)具有：第一上表面(上表面S11、S21、S31)，其由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成；和第二上表面(上表面S12、S22、S32)，其形成于比第一上表面低的位置，与晶圆W的周缘部的下表面相对，并且由硅形成。
在等离子体处理中，暴露于等离子体的第一上表面由具有耐等离子体性的碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成，从而能够抑制由等离子体处理导致的边缘环的消耗。另一方面，与晶圆W的周缘部的下表面相对的第二上表面由硅形成，从而使硅与等离子体反应的反应产物不会成为微粒，因此能够抑制在晶圆W的外周产生的微粒。由此，通过将本公开的边缘环使用于等离子体处理，能够降低边缘环的更换频率并且抑制微粒的产生。
以上，利用上述实施方式对边缘环和基板处理装置进行了说明，但本公开的边缘环和基板处理装置并不限定于上述实施方式，在本公开的范围内能够进行各种各样的变形和改良。上述多个实施例所记载的事项能够在不矛盾的范围内进行组合。
例如，本公开的边缘环并非仅适用于电容耦合型等离子体(CCP：CapacitivelyCoupled Plasma)装置，也能够适用于其他的基板处理装置。作为其他的基板处理装置，也可以是电感耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)处理装置、使用了径向线缝隙天线的等离子体处理装置、螺旋波激励型等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)装置、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等。
在本说明书中，作为等离子体处理的对象，对半导体基板进行了说明，但等离子体处理的对象并不限定于半导体基板。等离子体处理的对象也可以是使用于LCD(液晶显示器：Liquid Crystal Display)、FPD(平板显示器：Flat Panel Display)等的各种基板、光掩模、CD基板、印刷电路板等。

Claims (18)

1.一种边缘环，其配置于被处理基板的周围，其中，
该边缘环具有：
第一上表面，其由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成；以及
第二上表面，其形成于比所述第一上表面低的位置，与所述被处理基板的周缘部的下表面相对，并且由硅形成。
2.根据权利要求1所述的边缘环，其中，
该边缘环还具有下表面，该下表面与所述第一上表面以及所述第二上表面相对，并且由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成。
3.根据权利要求1所述的边缘环，其中，
该边缘环还具有下表面，该下表面与所述第一上表面以及所述第二上表面相对，并且由硅形成。
4.根据权利要求1所述的边缘环，其中，
该边缘环通过将具有所述第一上表面的第一构件与具有所述第二上表面的第二构件接合而形成。
5.根据权利要求4所述的边缘环，其中，
所述第一构件与所述第二构件借助粘接层接合。
6.根据权利要求5所述的边缘环，其中，
所述粘接层包含硅系粘接剂。
7.根据权利要求6所述的边缘环，其中，
所述粘接层还包含导电性填料。
8.根据权利要求1所述的边缘环，其中，
该边缘环具备：
第一构件，其具有包含所述第一上表面的外周部和厚度比所述外周部的厚度薄的内周部；以及
第二构件，其配置于所述内周部之上，包含所述第二上表面。
9.根据权利要求8所述的边缘环，其中，
所述第一构件由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成，
所述第二构件由硅形成。
10.根据权利要求8或9所述的边缘环，其中，
所述第一构件与所述第二构件借助粘接层接合。
11.根据权利要求10所述的边缘环，其中，
所述粘接层包含硅系粘接剂。
12.根据权利要求11所述的边缘环，其中，
所述粘接层还包含导电性填料。
13.根据权利要求1所述的边缘环，其中，
该边缘环具备：
第一构件，其包含所述第一上表面；以及
第二构件，其配置于所述第一构件之下，包含所述第二上表面。
14.根据权利要求13所述的边缘环，其中，
所述第一构件由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成，
所述第二构件由硅形成。
15.根据权利要求13或14所述的边缘环，其中，
所述第一构件与所述第二构件借助粘接层接合。
16.根据权利要求15所述的边缘环，其中，
所述粘接层包含硅系粘接剂。
17.根据权利要求16所述的边缘环，其中，
所述粘接层还包含导电性填料。
18.一种基板处理装置，其中，
该基板处理装置具备：
处理容器，其提供处理空间；
载置台，其设于所述处理容器内并且用于载置被处理基板；以及
边缘环，其以包围所述被处理基板的周围的方式配置，
所述载置台在俯视时与所述边缘环至少一部分重叠的区域具有用于静电吸附所述边缘环的电极，
所述边缘环具有：
第一上表面，其由碳化硅、碳化钨、氧化镁或者氧化钇形成；以及
第二上表面，其形成于比所述第一上表面低的位置，与所述被处理基板的周缘部的下表面相对，并且由硅形成。
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