TW198765B - - Google Patents

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經濟部中央楳準局员工消費合作社印製 19876ο Λ 6 _Β6_ 五、發明説明（1 ) 本發明僳閫於，從在高頻率之影響下，配設在電漿裝 置及加有高頻率之構件之溫度檢測元件等電氣信號傳遞媒 體，抽出電氣信號之方法，及抽出電氣信號之条統。 舉例言之，在RIE方式之電漿蝕刻裝置，僳以載置 被處理«之半導饉晶片之支持檯當作下部轚極，而以面向 此之真空室等作為上部電極，而在此面對面之電極間加上 RF電力，藉此以蝕刻瓦斯産生電漿，以此實施晶Η之電 漿蝕刻。在此，當在上述支持檯接上RF電源時，此支持 檯便産生高頻電極，亦即産生RF陰極之作用。 惟進行這種電漿蝕刻時，已被確認，被處理體之晶體 因電漿而加熱，將其冷卻時便能夠達成異方性之蝕刻，並 藉冷卻支持檯，利用熱傳導來冷卻晶片。因此，测置支持 檯之溫度，便可以間接方式測知晶片之溫度，而依據此項 溫度，將晶片溫度對蝕刻産生之影響控制在一定程度。為 了測量這時之支持檯之溫度，使用白金電阻體等之溫度测 量元件。 惟因上述支持檯像當作RF陰極使用，會在溫度測量 信號感應重疊R F雜訊，很難测出正確之溫度。 本發明係有鑑於上述實情而完成者，其目的在提供， 能測最正確之溫度之電漿裝置。 本發明之另一値目的是在提供，在使用高頻率之裝置 ，去除高頻感應雜訊之影堪，能夠抽出正確之電氣信號之 電氣信號之抽出方法。 本發明之再一痼目的是在提供，該項電氣信號之抽出 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 裝< 線· 本紙張尺度逍用中β國家標準(CNS)甲4規格(210X297公龙) 一 3 - 經濟部中央標準局貝工消#合作社印製 五、發明説明（2 ) 糸统。 第1,本發明提供以電漿處理被處理體之霣漿裝置， 備有， 真空室， 設在此真空室内，用以支持被處理體之支持檯， 在此支持檯加上高頻電力，藉此高頻電力使其産生電 漿之電漿産生構件， 設在上述支持檯内，用以檢出上述支持檯之溫度之溫 度檢測構件， 以絶線方式在内部配設上述溫度檢测構件，且維持成 直流浮動狀態之金屬容器， 對上述溫度檢測構件之輸出信號進行濾波，以去除高 頻成分之濾波構件，以及， 依據此濾波構件輸出之信號，測量上述支持檯之溫度 之溫度測量構件。 第2,本發明提供，在施加有高頻電力之構件，抽出 頻率較該高頻為低之電氣信號之方法，備有 將欲抽出之電氣信號之傳遞媒體，以絶緣方式配設在 金屬容器内之工程， 以絶緣方式，將此金屬容器配設在施加有高頻電力之 上述構件内之工程， 將上述金屬容器維持成直流浮動狀態之工程，以及， 藉濾波構件，從上述傳遞媒體所送之電氣信號，去除 高頻成分之工程。 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 本紙張尺度逍用中國Η家橒準(CNS)甲4規格(210x297公*) 4 — 19876ο Λ 6 13 6 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 五、發明説明（3 ) 第3，本發明提供，在施加有高頻電力之構件，抽出 頻率較其高頻為低之電氣倍號之条統，備有， 欲抽出之電氣信號之傳遞媒體成絶緣狀態配設在其内 部，且維持成直流浮動狀態之金屬容器， 將此金屬容器與上述施加有高頻電力之構件間加以绝 緣之絶緣構件，以及 對上述傳遞媒體送出之電氣信號進行濾波，以去除其 高頻成分之濾波構件。 本發明係將溫度檢测構件或電氣信號傳遞媒體，以絶 綠方式設在具有電磁遮蔽效果之金屬容器内，而且，此金 屬容器與施加有高頻電力之構件間成絶緣狀態。同時，此 金屬容器並不接地，而成為直流浮動狀態。因之，遮蔽效 果，加上因為藉浮動狀態以防止雜訊從共同接地混進，得 以減輕高頻雜訊之影響。同時利用濾波構件，從欲抽出之 電氣信號去除高頻成分。因此可抽出精密度極高之電氣信 號。 玆參照附圖，詳細說明將本發明應用在磁控管電漿蝕 刻裝置之感受器以測量溫度之一個實施例如下。 第1圖係實施本發明之磁控管電漿蝕刻裝置之概要構 成圖。本裝置備有，真空室1 0,設在真空室1 0内，用 以支持被處理體，例如半導體晶片1之支持檯20,設在 支持檯2 ◦下方之冷卻器30，設在真空室10上方之磁 性區域40, RF電源50，以及，溫度測量部60。 真空室1◦用例如鋁製成，備有圓筒狀之上部真空室 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝' 線- 本紙張尺度逍用中as家標準(CNS)f 4規格（210x297公货) -5 - 19876ο Λ 6 13 6 經濟部中央楳準局员工消费合作社印製 五、發明説明（4 ) 1 1與下部真空室1 2。上部真空室1 1之下端接合於下 部真空室1 2。在上部真空室1 1之侧壁下部設有排氣口 13,利用接在此排氣口 13之排氣泵浦（未圖示），排 出真空室10内之空氣。此真空室10内可以減壓到例如 10_6T〇rr前後。同時，在上部真空室1 1之上壁， 形成有用以將蝕刻瓦斯均勻供給整個晶片面之複數個瓦斯 擴散口（未圔示），而從此瓦斯擴散口，將瓦斯供給源所 供給之蝕刻瓦斯導入真空室10内。下部真空室12備有 ,冷卻器30,支撑支持檯20之底壁12a及画筒狀之 側壁1 2 b。 支持檯20被支持在，設在冷卻器30上之上面開放 狀之圓筒形電氣絶綠性之陶瓷構件14之底壁内側，成為 被陶瓷構件14之側壁圍繞之狀態。此支持檯20備有， 具有晶片支持部之上部支持檯2 1，及支持此上部支持檯 2 1之下部支持檯2 2。上部支持檯2 1傜以可從下部支 持檯22卸下狀固定之。如此將支持檯20分割為2之理 由是，為了方便支持檯受污染時，可以僅更換上側之第1 支持檯2 1，以簡化保養工作。在支持檯20之側面，與 第1之絶緣陶瓷16内側面之間，形成有隔熱用之空隙 15。 在下部支持檯22之靠近上部支持檯21之底面之位 置，配設有陶瓷加熱器23,可藉此控制上部支持檯21 之溫度。 在上部支持檯2 1上面，配設有吸著保持晶片1用之 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 線. 本紙張尺度逍用中國國家樣準(CNS)甲4規格(210X297公¢) 一 6 一 ί9876ϋ Λ 6 13 6 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 五、發明説明（5 ) 靜電夾頭24,此靜電夾頭24係如第2圖所示，由兩片 絶線片（例如聚醒胺片）24a, 24b,及介於此等之 間之用銅等製成之導電性24c所構成。而以，在此導電 性片24c加上靜霄夾頭電壓，例如直流2KV之狀態， 將晶Ml載置於靜電夾頭24上，而在産生電漿後，藉産 生於靜電夾頭24之靜電之庫倫力，將晶片1吸著固定在 支持檯。 冷卻部30備有，内部有液態氮收容部31之筒狀冷 卻構件3 2 ,在液態氮收容部3 1内貯存有液態氮3 3。 乃藉此冷卻構件3 2之上壁支持上述陶瓷構件14。在冷 卻構件32之底壁内側，形成為例如多孔狀，使其可引起 核沸騰，藉此將低壁内側維持在大致一 1 9 6*0。再者， 冷卻構件32傜介由陶瓷製之絶緣構件34,設在下部真 空室12之底壁12a上。 上述下部真空室12之側壁配設成可圍繞陶瓷構件 14,冷卻構件3 1,及絶線構件34。而，側壁12b 之内面偽與陶瓷構件14,冷卻構件31及絶緣構件34 之外周面分開，中間形成有隔熱用之空隙16。 在空隙15與空隙16之上端部，分別嵌裝有0環 1 7及1 8,藉此封閉空隙1 5及空隙1 6。在下部真空 室12之底壁12a設有排氣口19,利用接在此排氣口 19之排氣泵浦（未圖示），排出空隙15及空隙16内 之氣體，使空隙15及16産生真空隔熱層之作用。藉此 真空隔熱層，極力抑止晶Η 1與冷卻構件32以外之構件 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂- 線< 本紙張尺度逍用中β國家《準(CNS)T4規格(210x297公*) —7 - 198765 Λ 6 Β6 經濟部中央標準局貝工消f合作社印製 五、發明説明（6 ) 進行熱交換，而得以良好之效率冷卻晶片1。再者，為了 能夠使空隙15及16之真空化較有效率，绝緣陶瓷構件 1 4及陶瓷構件34形成有孔等。 高頻電源5 0連接在支持檯2 0之上部支持檯2 1。 從高頻電源50至上部支持檯21之導線51,係設在從 下部真空室1 2之底壁1 2 a連通至上部支持檯2 1之絶 緣管52内。同時，上部真空室11接地。亦即，構成R IE方式之電漿蝕刻裝置。因此，供給高頻電力時，上部 真空室11之上壁發揮上部電極之功能，支持檯20則發 揮下部電極即RF陰極之功能，在存在有蝕刻瓦斯之狀態 下，在此等之間産生電漿。此高頻電源50有13, 56 MHz以上之頻率，例如，13. 56MHz, 56MH z, 27MHz, 40MHz〇 磁性區40之作用是在電極間，施加與其間形成之電 場無直相交之磁場，備有配設成水平之支持構件4 1，支 持於此之永久磁鐵42，以及，使此等向圖中之箭頭方向 轉動之馬逹4 3。 其次說明溫度測量部6 0。在這種電漿蝕刻裝置，不 可能直接測量晶片1之溫度，因而測量上部支持檯2 1之 溫度，以控制晶片1之溫度。因此在上部支持樁21埋設 有護套型之白金電阻測溫體6 1。此項護套型白金電阻測 溫體61,傜如第3圖所詳示，在薄型之金屬容器，例如 不銹銷之護套構件63中，介由絶線構件63a,配設有 白金電阻體6 2。此護套型白金電阻測溫體6 1僳埋設在 本紙張尺度逍用中國a家樣準(CNS)甲4規格(210x297公龙) ' (請先閲讀背面之注意事項再構寫本頁} 裝. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 i9876b Λ6 _1^6 五、發明説明（7 ) ，嵌裝於上部支持檯21之熱傳導性良好之绝線陶瓷構件 25。在陶瓷構件25與護套構件63之間埔充有熱傅導 性良好之乳腠26。 上述護套構件63,朝向白金電阻腰62拉出之兩條 引線64之引出方向，以被覆白金電阻覦62及引線64 狀，向下方延伸。此護套構件63之任何部分均不接地， 成為浮動狀態。再者，在護套構件63與冷部構件32之 上壁及下壁之間，以及與下部真空室1 2之底壁1 2 a之 間，夾裝有絶緣性之封閉構件35。 引線64接在濾波器65,藉此濾波器65對引線 64之信號濾波，去除高頻部分（亦即從高頻電源送來之 高頻波），僅令低頻成分通過。濾波器65接在測量部 6 6。測置部6 6備有橋型電路等，從接在該處之電源 67供應交流電力，以測量因溫度而變化之白金電阻體 62之電阻。測量之信號輸入溫度顯示部68與溫度控制 器69。溫度控制器69可依據波波器65之倍號，向陶 瓷加熱器23輸出溫度控制信號，以回授控制支持檯之溫 度。藉此將晶片1維持在例如一60¾。 濾波器65僳如第4圖所示，備有線圈65a及電容 器6 5b,而有例如第5圖所示之插入損失特性。如此去 除高頻成分，僅輸出低頻成分。 在如此構成之裝置，將蝕刻瓦斯引入真空室10内， 在上部電極與下部電極之間加上高頻電力，使其産生電漿 ，藉此電漿進行蝕刻處理。這個時候，利用轉動中之永久 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝- 訂_ 本紙張尺度逍用中B S家標準(CNS)甲4規格(210X297公：tt) 一 g _ 經濟部中央標準局员工消t合作社印製 198765 Λ6 __13 6 五、發明説明（8 ) 磁鐵42,在電極間加上磁場。因此，存在於霣極間之® 子便進行迴旋蓮動，由於電力碰撞分子，而引起磁控放電 ，分子電離之冷數增加，因而在1 〇_2〜1 〇_3τ ο r Γ 之較低壓力，仍能獲得1 wm/m i η之很高之蝕刻速度 。因此，每片可在短時間處理完成，蝕刻之可靠度會提高 。同時，因為離子之平均動能降低，因此對晶片之損傷也 很小。 在進行這種電漿蝕刻時，為了完成異方性很高之蝕刻 ,要將被處理體之晶片1冷卻到例如一60¾左右。電獎 蝕刻時，電漿之熱會使晶片1昇溫，晶片1會有溫度變動 。因此，本發明係如上述，利用貯存在冷卻構件32之液 態氮收容部31之液態氮33,冷卻支持檯20,同時， 利用護套型白金電阻測溫體6 1測量上部支持檯2 1之溫 度，而從溫度控制器6 9，向陶瓷加熱器2 3輸出控制信 號，將上部支持檯2 1之溫度控制一 60t!左右。這時支 持檯20僳被當作RF陰極使用，因此在溫度测量信號會 感應重叠有RF雜訊。因為從测量部66輸出之溫度測量 信號僳低頻信號，因此若重昼R F雜訊，便很難測量到正 確之溫度。 因為白金電阻測溫體61配設在薄型之金屬容器之護 套構件63内，因此藉電磁遮蔽效果，對RF雜訊之重叠 可有某種程度之防止效果。護套構件63連同引線64也 加以被覆，因此，在此領域也可以發揮同樣之遮蔽效果。 同時，護套構件63僳利用熱傳導性良好之絶緣陶瓷構件 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 裝< 訂 本紙張尺度逍用中國國家標準(CNS)甲4規格(210X297公货) _ 10 — 經濟部中央標準局员工消費合作社印製 ί9676δ Λ 6 __Β6_ 五、發明説明（9 ) 25,接合劑26,而與當作RF陰極之上部支持檯21 絶緣，且任何部位均未接地，因此可維持成電氣浮動狀態 。因之，此護套構件63不會與RF陰極接至共同之接地 線，而得防止從共同之接地線感應RF雜訊。 惟，利用護套構件63發揮遮蔽效果，且使其成浮動 狀態，以防止從共同接地線混進雜訊，仍然很難完全防止 RF雜訊之重叠。因此，將白金電阻測溫端子62之溫度 測置信號输入濾波器65,去除RF之高頻信號，僅取出 溫度測董信號之低頻成分。藉此可獲得誤差極少之溫度測 量信號。依據這種溫度測置信號，從溫度控制器6 9,向 陶瓷加熱器2 3輸出控制信號，藉加熱器2 3之ON/ OFF,控制上部支持檯2 1之溫度。藉此得將晶HI之 溫度控制在大體上一定值上。 同時，因為以絶緣狀態將這類測溫髏62設在護套構 件63内，並使該護套構件63與支持檯21間成絶緣狀 態，因此可防止RF電力之洩漏，可實施效率良好之蝕刻 。並可防止高頻率對測溫體加熱。 除此以外，因為採用護套型測溫體測量溫度，可利用 護套構件6 3對測溫饈補強，而提高其附用性。而且，由 於有上述補強，而得用較細之引線64,因此可實現測溫 部之小型化。 再者，本發明並不限定如上述實施例，可在本發明主 旨之範圍内，作各種改變。 舉例言之，本發明並不限定應用在RIE蝕刻裝置， (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 線- 本紙張尺度遑用中B B家樣準(CNS)甲4規格(210X297公;¢) -11 19876ο A 6 B6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（/c) 而是最適合於使用在加有高頻之各種部位之溫度測量。而 關於備有用金屬容器被覆之測溫體之溫度測董構件，亦可 採用能夠實現本發明作用之各種構件。 同時，不限於溫度之測量，另要是欲從施加有高頻之 構件抽出微小信號，而是頻率較該高頻為低之信號時，均 可適用。 此外，上述實施例係將本發明應用在磁控管電漿蝕刻 裝置，但亦可應用在電漿CVD裝置，或濺射裝置等其他 電漿裝置。 圖式之簡單說明 第1圖僳表示實施本發明之磁控管電漿蝕刻裝置之概 要構成圖， 第2圖係表示第1圖之裝置所使用之靜電夾頭之剖面 圖， 第3圖像放大表示第1圖之裝置中，安裝在测溫體之 高頻電極之部分圔， 第4圖像表示第1圖之裝置所使用之濾波器之電路之 電路圖， 第5圖僳表示濾波器之特性之圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -12 -

Claims (1)

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經濟部中夬標準局員工消费合作杜印製 六、申諳專利範ffl 附件1:第80106680號專利申請案 中文申諳專利範圍修正本 民國8 1年2月呈 1. 一種電漿裝置，像以電漿處理被處理體之電漿裝 置，具備有：真空室·· 設在此真空室内，用以支持被處理體並具有可當做下 部電極之功能之支持檯； 設置成相對向於該支持檯之上部電搔； 用以供給處理用瓦斯給於該等支持檯和上部電極間之 供給機構； 被連接於前述支持樁，用以外施高頻電力於支持樁和 上部電極之間，以産生處理用瓦斯之電漿用之高頻電源； 前段被埋入於前述支持檯内，並伸延至電漿裝置外之 金羼容器； 形成絶緣狀被設置於該金屬容器内之溫度檢測構件； 用以绝緣前述支持檯和前述金屬容器之絶緣機構； 從前述溫度檢測構件輸出之輸出信號中，用以濾去高 頻成分之濾波機構；及 依據該濾波機構之低頻信號，以測量前述支持檯之溫 度之溫度測量機構。 2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿裝置，其中， 備有，依據上述溫度檢測構件之輸出，控制上述支持檯之 溫度之溫度控制機構。 3. —種電漿裝置中之溫度測量方法，係外施高頻電 {請先閲讀背面之注意事項再填窵本頁) ,装· ，打· •綠. 本紙張尺度適;丨丨t W 05宋標準（CHS) f 4规格（210 X 297公垃） A 7 B7 C7 D7 198765 六、申請專利範aa 力於用以支持被處理體並具有可當做下部鬣極之功能之支 持樁，並由該高頻霉力使之産生電漿，以令被處理體實施 電漿處理之電漿裝置中之溫度測置方法，具備有： 將溫度檢測構件配設成絶緣於金屬容器内之工程； 令該金屬容器對於前述支持檯形成絶線狀態，且設置 成能延伸至電漿裝置外之工程； 來自前述溫度檢测構件之輸出信號中，濾去高頻成分 之工程；及 依據前述輸出信號中未被濾波之成分，以测量前述支 持檯之溫度i工程。 4. 如申請專利範圍第1項所述之電漿裝置，其中， 前述金屬容器被雒持成對於高頻電源形成直流之浮動狀態 〇 5. 如申請專利範圍第1項所述之電漿裝置，其中， 前述溫度檢測構件具備有白金電阻體。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電漿裝置，其中， 電漿裝置為II漿蝕刻裝置。 7. 如申請專利範圍第6項所述之電漿裝置，其中， 具備有用以外施垂直相交於高頻電場之磁場用之磁鐵。 8. 如申請專利範圍第3項所述之溫度測董方法，其 中，前述金屬容器僳對於高頻電源維持成直流的浮動狀態 0 9. 如申請專利範圍第3項所述之溫度測量方法，其 中，前述溫度檢測構件具備有白金電阻體。 本紙诋尺度適川屮W W家標半（CNS) 格（210x2974«) (請先聞讀背面之注意事項再瑱寫本頁) Λ· 概 ·濟部中夬標準局員工消费合作杜印製 •綠.