TW201438101A - 基板處理裝置及載置台 - Google Patents

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TW201438101A
TW201438101A TW103101998A TW103101998A TW201438101A TW 201438101 A TW201438101 A TW 201438101A TW 103101998 A TW103101998 A TW 103101998A TW 103101998 A TW103101998 A TW 103101998A TW 201438101 A TW201438101 A TW 201438101A
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Abstract

本發明提供一種基板處理裝置及載置台，提高載置台的溫度回應性。該基板處理裝置具備：腔室；載置台，設置於該腔室內，載置基板；高頻電源，施加高頻電力；以及氣體供給源，對該腔室內供給期望之氣體；其特徵為：該載置台具有：第1陶瓷基材，形成有冷媒流通之流路；第1導電層，形成於載置該第1陶瓷基材之基板的一側之主面及側面；以及靜電吸盤，堆疊於該第1導電層上，靜電吸附所載置的基板；該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積以上；藉由施加在該第1導電層之高頻電力而自該期望之氣體產生電漿，以該電漿將該載置之基板加以電漿處理。

Description

基板處理裝置及載置台
本發明係關於一種基板處理裝置及載置台。
為了對基板施行期望之微細加工，將基板控制為適當溫度一事甚為重要。而前人藉由使用埋設於載置台之急冷器等溫度調節裝置調整載置台的溫度，將載置台上之基板控制為期望之溫度(例如，參考專利文獻1)。
【習知技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】：日本特開2005-57234號公報
若對載置台的溫度控制縮短使載置台實際上成為該溫度為止所需要之時間，提高載置台的溫度回應性，則可快速地使基板的溫度升降。
在提升載置台的溫度回應性之主要因子上具有熱容量。載置台的基材係以鋁或鋁合金形成之情況，必須使基材為既定以上的厚度以確保載置台之機械強度。此一結果，基材成為既定以上的重量。一旦基材之重量增大， 則難以使基材之熱容量降低。
對於上述課題，本案發明人提供一種，可提高載置台的溫度回應性之基板處理裝置及載置台。
為解決上述課題，依本發明之一態樣，提供一種基板處理裝置，具備：腔室；載置台，設置於該腔室內，載置基板；高頻電源，施加高頻電力；以及氣體供給源，對該腔室內供給期望之氣體；其特徵為：該載置台具有：第1陶瓷基材，形成有冷媒流通之流路；第1導電層，形成於該第1陶瓷基材之載置基板側的主面及側面；以及靜電吸盤，堆疊於該第1導電層上，靜電吸附所載置的基板；該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積以上；藉由施加在該第1導電層之高頻電力而自該期望之氣體產生電漿，以該電漿將該載置之基板加以電漿處理；。
此外，為解決上述課題，依本發明之其他態樣，提供一種載置台，具備：第1陶瓷基材，形成有冷媒流通之流路；第1導電層，形成於該第1陶瓷基材之載置基板側的主面及側面；以及靜電吸盤，堆疊於該第1導電層上，靜電吸附所載置的基板；其特徵為：該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積以上。
依本發明，則可提高載置台的溫度回應性。
10‧‧‧蝕刻處理裝置
81‧‧‧銷
82‧‧‧連結構件
84‧‧‧驅動機
85‧‧‧傳熱氣體供給源
100‧‧‧載置台
100a‧‧‧基材
100a1‧‧‧第1段差部
100a2‧‧‧第2段差部
100a3‧‧‧載置面
100b‧‧‧導電層
100d‧‧‧貫通孔
100e‧‧‧溝部
101‧‧‧夾具
101a‧‧‧螺紋件
102‧‧‧流路
102a‧‧‧冷卻機構
102a1‧‧‧第1容器
102a2‧‧‧第2容器
102b‧‧‧配管
103‧‧‧絕緣板
103a‧‧‧內壁構件
104‧‧‧支持台
105‧‧‧對焦環
106‧‧‧靜電吸盤
106a‧‧‧吸盤電極
106b‧‧‧絕緣層
107‧‧‧升降機構
108‧‧‧伸縮囊
109‧‧‧伸縮護蓋
110a‧‧‧第1高頻電源
110b‧‧‧第2高頻電源
111a‧‧‧第1匹配器
111b‧‧‧第2匹配器
112‧‧‧直流電壓源
113‧‧‧氣體供給管線
113a‧‧‧套筒
113b‧‧‧通路
114‧‧‧蓋體
116‧‧‧沖淋頭
116a‧‧‧本體部
116b‧‧‧上部頂板
116d‧‧‧氣體配管
116e‧‧‧氣體導入孔
116g‧‧‧氣體導入口
120‧‧‧氣體供給源
124‧‧‧偶極環磁石
126a‧‧‧擴散室
145‧‧‧絕緣構件
171‧‧‧排氣口
173‧‧‧排氣裝置
200‧‧‧控制裝置
200a‧‧‧基材
200a1‧‧‧底面
200a2‧‧‧主面
200b‧‧‧導電層
200c‧‧‧RAM
250‧‧‧容器
260‧‧‧給料器
270‧‧‧壓延輥筒
300‧‧‧螺旋管
305、310‧‧‧橡膠製之構件
400‧‧‧螺旋管
405‧‧‧支持構件
A‧‧‧漿體
B‧‧‧排出之漿體
C‧‧‧腔室
C1‧‧‧可變電容器
F‧‧‧流量計
P1、P2‧‧‧壓力計
Q1、Q2、R1、R2、S1、S2‧‧‧梯級部
S‧‧‧SiC陶瓷片
Sa~Si‧‧‧陶瓷片
TC1、TC2、TC3‧‧‧熱電偶型溫度感測器
TV1、TV2‧‧‧三通閥
V1、V2‧‧‧閥
W‧‧‧晶圓
圖1 一實施形態之蝕刻處理裝置的縱剖面圖。
圖2 用於說明在一實施形態之載置台的製造上所利用之軋輥壓實法的圖。
圖3 顯示利用軋輥壓實法的一實施形態之載置台其製造例的圖。
圖4 比較一實施形態之SiC基材與Al基材之物性的表。
圖5 在一實施形態之載置台的溫度回應性之實驗上使用之冷卻機構的構成圖。
圖6 顯示一實施形態之溫度回應性的實驗結果之一例的圖。
圖7 顯示一實施形態之溫度回應性的實驗結果之其他例的圖。
圖8 比較一實施形態之SiC基材與Al基材的流路體積之表。
圖9 一實施形態之載置台的縱剖面圖。
圖10 一實施形態之載置台的外周部之放大圖。
圖11 一實施形態之上部電極的外周部之放大圖。
圖12 比較一實施形態之Al基材及Al噴敷膜的表皮深度之圖。
圖13(a)~(b) 顯示一實施形態之設置於SiC基材的溝部之圖。
圖14(a)~(b) 顯示一實施形態之形成於SiC基材的Al噴敷膜之圖。
圖15 比較一實施形態之載置台的構成與匹配點之關係的圖。
【實施本發明之最佳形態】
以下，參考附圖對用於實施本發明之形態加以說明。另，本說明書及附圖中，對實質上相同之構成，附加同一符號而藉以省略重複之說明。
〔蝕刻處理裝置〕
首先，參考圖1，說明本發明的一實施形態之蝕刻處理裝置的一例。圖 1為，平行平板電漿中下部雙頻施加型之平行平板蝕刻處理裝置的縱剖面圖。
蝕刻處理裝置10具有腔室C，內部被氣密性地保持，且為電性接地。腔室C為圓筒狀，以例如表面經陽極氧化處理的鋁等形成。於內部設置支持矽晶圓W(以下單以晶圓W稱之)之載置台100。載置台100的基材100a，以碳化矽(SiC)形成。載置台100，藉由夾具101以螺紋件101a支承於支持台104。支持台104，由鋁形成。載置台100，亦作為下部電極而作用。另，載置台100的基材100a，相當於第1陶瓷基材。
載置台100，隔著絕緣板103而可藉升降機構107升降。升降機構107，為連接腔室C之底部與絕緣板103的伸縮囊108所包覆。伸縮囊108，由不鏽鋼形成。於伸縮囊108之外側設置伸縮護蓋109。
於載置台100的外周，設置對焦環105。對焦環105，由矽(Si)形成。於載置台100、支持台104及對焦環105的外周，設置例如由石英等構成之圓筒狀的內壁構件103a。
於載置台100之頂面，設置供將晶圓W靜電吸附所用之靜電吸盤106。靜電吸盤106，具備在絕緣層106b內埋設有吸盤電極106a的構造。絕緣層106b，例如由氧化鋁(Al2O3)形成。吸盤電極106a，與直流電壓源112相連接。自直流電壓源112對吸盤電極106a施加直流電壓時，藉由庫侖力將晶圓W吸附於靜電吸盤106。
於載置台100的內部，形成流路102。流路102，藉由配管102b與冷卻機構102a相連接。冷卻機構102a，使例如Galden或冷卻水等作為冷媒於配管102b流通，藉以使冷媒於流路102循環，藉此，將晶圓W調整為既定溫度。傳熱氣體供給源85，使氦氣(He)或氬氣(Ar)等傳熱氣體通過氣體供給管線113供給至靜電吸盤106上之晶圓W背面。
晶圓W的傳遞，係藉由使支持晶圓W之銷81升降而施行。銷81，藉由連結構件82與驅動機構84相連接。銷81，藉由驅動機構84的動力而升降，貫通設置在載置台100的貫通孔100a而支持晶圓W。
載置台100，藉由第1匹配器111a與第1高頻電源110a相連接。第1高頻電源110a，例如將40MHz之電漿產生用的高頻電力施加於載置台100。此外，載置台100，藉由第2匹配器111b與第2高頻電源110b相連接。第2高頻電源110b，例如將3.2MHz之偏壓用的高頻電力施加於載置台100。
在載置台100上方之與腔室C的頂棚部之間，將沖淋頭116與載置台100對向地設置。沖淋頭116，隔著絕緣構件145為腔室C之側壁所支持。藉由此一構成，作為上部電極作用之沖淋頭116與作為下部電極作用之載置台100成為一對電極構造。
沖淋頭116，具有本體部116a與成為電極板之上部頂板116b。本體部116a，由導電性材料，例如表面經陽極氧化處理的鋁構成，於其下部以可裝卸的方式支持上部頂板116b。
在本體部116a的內部，設置氣體之擴散室126a。擴散室126a，與多數條氣體配管116d連通，將氣體引導往氣體導入孔116e。
於本體部116a，形成供將氣體導入擴散室126a所用之氣體導入口116g。氣體導入口116g，與氣體供給源120相連接。氣體供給源120，在製程中，供給蝕刻氣體。自氣體供給源120供給至擴散室126a的蝕刻氣體，經由氣體配管116d及氣體導入孔116e噴淋狀地導入腔室C內之電漿處理空間。
圓筒狀的蓋體114，以自腔室C之側壁起往較沖淋頭116之高度位置更上方延伸的方式設置。蓋體114為導體，呈接地狀態。於腔室C之底部， 形成排氣口171。排氣口171，與排氣裝置173相連接。排氣裝置173，具有未圖示之真空泵，藉由使真空泵作動而將腔室C內減壓至既定的真空度為止。於腔室C的外周，配置環狀或同心狀地延伸之偶極環磁石124。
藉由此一構成，在載置台100與沖淋頭116之間的空間，藉由第1高頻電源110a形成鉛直方向的RF電場，並藉由偶極環磁石124形成水平磁場。藉由利用此等垂直電磁場之磁控放電，於載置台100之表面附近產生高密度的電漿。
控制裝置200，控制安裝於蝕刻處理裝置10之各部，例如氣體供給源120、排氣裝置173、高頻電源110a與110b、匹配器111a與111b、直流電壓源112、驅動機構84及傳熱氣體供給源85。
控制裝置200，具有CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)200a、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)200b、及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)200c。CPU200a，依照收納於ROM200b或RAM200c之各種配方實行電漿處理。配方記錄有係對於處理條件之裝置的控制資訊之處理時間、腔室內溫度(上部電極溫度、腔室之側壁溫度、ESC溫度等)、壓力(氣體之排氣)、高頻電力或電壓、各種處理氣體流量、傳熱氣體流量等。以上，對本實施形態之蝕刻處理裝置10的整體構成加以說明。
〔載置台之製造方法〕
其次，參考圖2及圖3，對於本發明的一實施形態之設置在蝕刻處理裝置的載置台之製造方法加以說明。圖2為，用於說明在一實施形態之載置台100的製造上所利用之軋輥壓實(Roll Compaction,RC)法的圖。圖3為，顯示利用軋輥壓實法的一實施形態之載置台100其製造例的圖。
製造本實施形態之載置台100所使用之軋輥壓實法，將係供製造碳化矽(以下標記為SiC)基材所用之原料的矽(Si)與碳(C)之粉末，以期 望之混合比率投入容器250。容器250，將投入的原料混合而製造漿體A。漿體A，自給料器260線狀地排出(圖2的B)，藉由旋轉的2個壓延輥筒270壓縮，藉此，形成SiC陶瓷片S。
將SiC陶瓷片S，藉由雷射加工形成為期望之形狀。例如，於圖3，顯示將9枚陶瓷片Sa~Si分別雷射加工後的狀態。於陶瓷片Sa、Sb、Sh、Si，形成銷81通過的孔。此外，於陶瓷片Sc~Sg，形成螺旋狀的流路。將9枚陶瓷片Sa~Si，於各薄片間塗布接著劑而堆疊，投入處理爐，一體化地鍛燒。藉此，形成本實施形態之載置台100的基材。本實施形態之載置台100的基材，並非為塊材，而係薄層片材之疊層構造，故鍛燒快速，可縮短處理爐的使用時間。此外，藉由一體化地鍛燒而可形成無縫之流路102等中空構造體。流路等構造，由於係藉由雷射加工形成，故可柔軟地形成為各種形狀。此外，藉由固相燒結將粒子結合，因而SiC基材的強度，與塊材相同或為塊材以上。
表示材料的強度之指標，有楊氏係數與彎曲強度。楊氏係數為，施加某力時位移的量，相對於藉軋輥壓實法製造出之SiC基材的情況為450GPa，鋁(以下標記為Al)基材的情況，為70GPa。
彎曲強度為，樣本發生龜裂、破損、斷裂之前所產生的最大彎曲應力，相對於SiC基材的情況為430MPa，Al基材的情況，為200Ma。
自以上內容，了解SiC基材，與Al基材相較而機械強度優良。因而，SiC基材之載置台100，具有可承受腔室C內之真空荷重、及來自流通於基材100a內部形成之流路102的冷媒之內壓的機械強度。
除此之外，本實施形態之載置台100所使用的SiC基材100a，溫度回應性優良。為了提高溫度回應性，使熱容量下降，熱擴散率(載置台之熱傳導率)上升即可。熱容量，以ρ(密度)×V(體積)×Cp(比熱)[J/K]表示。熱擴散率，以k/(ρ×Cp)[m2/s]表示。
參考圖4所示之SiC基材與Al基材之物性的比較，則藉由重量(=ρ×V)與比熱之乘算所求出的熱容量，相對於SiC基材為800[J/K]，Al基材為4500[J/K]。
此外，熱擴散率，相對於SiC基材為90×10-6[m2/s]，Al基材為70×10-6[m2/s]。
自以上內容來看，本實施形態，於載置台100使用藉由軋輥壓實法製造出的SiC基材100a。藉此，可維持基材100a的機械強度，並使基材100a輕量化、薄型化及密實化，降低基材100a的熱容量。此一結果，可提高載置台100的溫度回應性。
〔溫度回應性之實驗〕
接著，施行關於使用SiC基材與Al基材的情況之載置台的溫度回應性之實驗。圖5為，在載置台的溫度回應性之實驗上使用之冷卻機構的構成圖。
冷卻機構102a，切換自貯藏80℃的冷媒之第1容器102a1與貯藏20℃的冷媒之第2容器102a2供給的冷媒，使其流通於載置台100之流路102。供給至載置台100之冷媒的切換，係藉由三通閥TV1、TV2及閥V1、V2的切換而施行。流量計F，量測流通於配管之冷媒的流量。載置台100，放置在既定之真空氛圍的腔室C內。於載置台100內形成之流路102的入口及出口，安裝壓力計P1、P2。於流路102的入口、載置台100的基材上部(晶圓的載置面)、及流路102的出口，分別安裝熱電偶型溫度感測器TC1、TC2、TC3。
利用以上構成之實驗系統，於圖6顯示將冷媒的溫度自20℃切換為80℃的冷媒之情況的溫度回應性之結果，於圖7顯示自80℃切換為20℃的冷媒之情況的溫度回應性之結果。
圖6及圖7之橫軸表示時間[s]，縱軸表示溫度[℃]。首先，參考圖6之自20℃切換為80℃的冷媒之情況並加以說明。最初的2秒，顯示自切換三通閥TV1、TV2及閥V1、V2之時序起，至切換後之80℃的冷媒到達安裝溫度感測器TC1~TC3之位置為止所花費的時間。因而，量測溫度回應性之實際的開始時間，為從切換閥等起2秒後。另，自20℃切換為80℃的冷媒之情況，配管內因混合20℃與80℃的冷媒，故無法立刻成為80℃。此一實驗中，使載置台的基材之到達溫度為70℃。
藉由SiC形成本實施形態之載置台100的基材。此一情況，以流路102的入口之溫度感測器TC1(圖6的TC1(入口，SiC))偵測到的溫度最先到達70℃。以載置台100的基材上部及流路102的出口之溫度感測器TC2(圖6的TC2(SiC基材))、TC3(圖6的TC3(出口，SiC))偵測到的溫度達到70℃為止所需要之時間，為6.5秒。此時，SiC基材上部的以溫度感測器TC2偵測到的溫度之上升，為7.7℃/秒程度。
另一方面，藉由Al形成載置台的基材之情況，亦為以流路102的入口之溫度感測器TC1(圖6的TC1(入口，Al))偵測到的溫度最先到達70℃。載置台100的基材上部及流路102的出口之溫度感測器TC2(圖6的TC2(Al基材))、TC3(圖6的TC3(出口，Al))達到70℃為止所需要之時間，為30.5秒。此時，以Al基材上部之溫度感測器TC2偵測到的溫度之上升，為1.64℃/秒程度。
自以上之實驗結果，證明使溫度自20℃起上升至70℃的場合之載置台的溫度回應性，使用SiC基材的情況，與Al基材的情況比較提高約4.7倍。
考察以上之實驗結果，則Al基材的熱容量高。因此，Al基材，改變冷媒的溫度仍無法追蹤冷媒的溫度變化而快速地使Al基材的溫度升降，溫度回應性差。
具體說明，則Al基材的情況，因Al基材的熱容量高，故即便高溫的冷媒流通於載置台內之流路，冷媒的熱，仍未立刻傳往Al基材。此一結果，切換溫度最初，冷媒的多數熱能，在被基材奪取前即到達流路出口。因而，以載置台之流路入口的溫度感測器TC1及流路出口的溫度感測器TC3分別偵測到的溫度，較以載置台上部之溫度感測器TC2偵測到的溫度先變高，載置台上部的溫度TC2所偵測到的溫度，未立刻上升。
另一方面，SiC基材的情況，因SiC基材的熱容量低，故載置台100的流路102中之冷媒的熱容易被基材奪取。此一結果，溫度感測器TC2於載置台上部偵測到的溫度，以與藉載置台100之流路入口的溫度感測器TC1及流路出口的溫度感測器TC3分別偵測到的溫度相同的方式轉變，溫度回應性佳。
對圖7之實驗結果亦同樣地考察。自80℃切換為20℃的冷媒之情況，配管內因80℃與20℃的冷媒混合，故未立刻成為20℃。此一實驗中，使載置台的基材之到達溫度為30℃。
基材係藉SiC形成之載置台100的情況，以載置台100的基材上部(圖7的TC2(SiC基材))偵測到的溫度達到30℃為止所需要之時間，為6.3秒。此時，以載置台100的基材上部之溫度感測器TC2偵測到的溫度之下降，為7.9℃/秒程度。
另一方面，藉由Al形成載置台的基材之情況，載置台100的基材上部之溫度感測器TC2(圖7的TC2(Al基材))達到30℃為止所需要之時間，為36秒。此時的溫度之下降，為1.39℃/秒程度。
自以上之實驗結果，證明使溫度自80℃起下降至30℃的場合之載置台的溫度回應性，使用SiC基材的情況，與Al基材的情況相較而提高約5.7倍。
〔對於基材之體積的流路之體積比〕
而後，參考圖8，就對於基材之體積的流路之體積比加以說明。圖8為，將本實施形態之對於載置台100的SiC基材之體積的流路102之體積比率，與Al基材的情況進行比較的表。
表中所示之全體積為，基材之體積與基材內的流路之體積的總和。流路體積比為，對於全體積之各基材內的流路之體積的比率。依此，則如本實施形態地於載置台100使用SiC基材100a之情況的全體積，為以Al為基材之情況的全體積之約1/3。此外，使用SiC基材的情況，可使流路102之體積，為SiC基材之體積以上。亦即，使用SiC基材的情況，對於全體積之流路體積比成為50%以上。使用SiC基材的情況，更宜使流路之體積，為SiC基材之體積的1倍~1.4倍，亦即，對於全體積之流路體積比為50%~70%。
另一方面，於載置台以Al作為基材之情況的全體積，成為以SiC為基材之情況的全體積之約3倍，故實質上無法保持機械強度並使流路體積比為50%以上。圖8中，於載置台以Al作為基材之情況，對於全體積之流路體積比為25%。另，以氧化鋁(Al2O3)形成基材之情況，若將基材的厚度減薄則無法保持強度，故同樣地無法使對於全體積之流路體積比為50%以上。
如此地，本實施形態之載置台100，藉由使對於SiC基材100a內的流路102之全體積的體積比率為50%以上，而可成為使流通於流路之冷媒的溫度容易傳往載置台100上之晶圓W的構造。藉此，提高載置台100的溫度回應性，對於載置台100的溫度控制縮短使載置台100實際上成為該溫度為止所需要之時間，可快速地使晶圓W的溫度升降。
〔載置台之構造〕
而後，參考圖9及圖10，對本實施形態之載置台100的構造加以說明。圖9為，本實施形態之載置台100的縱剖面圖。圖10為，本實施形態之載 置台100的外周部之縱剖面圖。
於載置台100施加高頻電力，亦將其作為下部電極而作用。此處，如同前述，本實施形態之載置台100的基材100a係以SiC形成。於載置台100使用SiC等陶瓷基材之情況，電未通過陶瓷。因而本實施形態，藉由在SiC基材上噴敷Al，而形成導電層100b，對導電層100b施加高頻電力。具體而言，導電層100b以如下方式構成：形成於SiC基材100a之載置晶圓W側的至少主面及側面，施加高頻電力時成為下部電極。另，導電層100b，相當於形成在第1陶瓷基材之載置基板側的主面及側面之第1導電層。
如圖10所示，於載置台100的外周部，在SiC基材100a之主面於圓周方向形成2個段差部。於外側形成第1段差部100a1，於內側形成第2段差部100a2。SiC基材100a之主面，可為第1段差部100a1、第2段差部100a2及藉由第2段差部100a2區畫之晶圓W的載置面100a3之全面。此外，SiC基材100a之側面，可為形成在第1段差部100a1及第2段差部100a2之側壁的面。另，第1段差部100a1及第2段差部100a2為，設置在基材100a之邊緣部的段差部位之一例。
於載置台100之基材100a的最外周之側面，設置螺旋管300。螺旋管300，由具有反作用力之導電性物質形成。螺旋管300，將導電層100b與支持台104電性連接並吸收往基材100a之來自橫向的力。
於SiC等陶瓷基材100a難以形成螺孔。因而在載置台100的外周，設置夾隔著橡膠製之構件310而卡合於載置台100之第1段差部100a1的夾具101，於夾具101形成螺孔。基材100a，藉由插入夾具101之螺孔的螺紋件101a而以夾具101固定於支持台104。
橡膠製之構件305，由O型環等形成，配置於基材100a之背面，將腔室C內部的真空空間自大氣隔離。橡膠製之構件305為彈性體，以矽系樹脂形成，藉由吸收往基材100a之來自縱向的力，而作為將基材100a固定於 支持台104時的緩衝材而作用。
另，亦可於基材100a之背面亦形成導電層100b，取代橡膠製之構件305而將螺旋管300配置於基材100a之背面，在基材100a之背面將導電層100b與支持台104電性連接。
SiC基材100a之可潤濕性低。因此，難以在SiC基材100a上，直接地藉由噴敷形成氧化鋁之絕緣層。因而，於SiC基材上，噴敷鋁而形成導電層100b。導電層100b亦可為鎢(W)噴敷薄膜。
之後，藉由在導電層100b上噴敷氧化鋁，而形成靜電吸盤106之絕緣層106b。進一步，噴敷鎢(W)而形成靜電吸盤106之吸盤電極106a。而後，更於其頂面噴敷氧化鋁，形成藉由絕緣層106b夾入吸盤電極106a的靜電吸盤106。藉由噴敷膜形成靜電吸盤106之情況，導電層100b與絕緣層106b之間不需要接著劑，故在無晶圓乾洗(WLDC)時不易受到損害。此外，可使藉由噴敷膜形成的靜電吸盤106之絕緣層106b與SiC基材100a之熱膨脹係數近似。藉此，可製造難以將靜電吸盤106自基材110a剝離之載置台100。
如圖9及圖10所示，晶圓W的載置面100a3之直徑，較晶圓W之直徑更小。因此，放置於載置面100a3的晶圓W之邊緣部，自載置面100a3突出，位於第2段差部100a2的上方。於SiC基材100a，將支持晶圓W之銷81通過的貫通孔100d，形成在貫通第2段差部100a2之位置。於對焦環105，設置銷81通過的凹陷部或貫通孔。
搬運晶圓W時，銷81貫穿貫通孔100d而抵接於晶圓W之邊緣部的底面。依此一構成，則為了銷81支持晶圓W之邊緣部，而未將基材100a之貫通孔，形成在晶圓W之中央部附近。在晶圓W之中央部附近具有貫通孔部分之情況，貫通孔部分及其周邊之晶圓W的溫度未冷卻而成為高溫(所謂的熱點)。如同本實施形態地，藉由將銷81配置於晶圓W之邊緣部， 而可避免產生熱點。
可於圖3所示之SiC陶瓷片S，形成背面氦氣He供給用的通路。藉此，如圖9所示，可形成氣體供給管線113。於氣體供給管線113，嵌入將氧化鋁燒結之套筒113a。藉此，可防止氣體供給管線113內之異常放電的發生。於導電層100b及靜電吸盤106之絕緣層106b，將與氣體供給管線113連接之背面氦氣He供給用的通路113b形成為網目狀。
自第2段差部100a2上之對焦環105與基材100a的疊層方向觀察之俯視時，於與對焦環105重疊之基材100a的部分，形成流路102之至少一部分。藉此，可使往對焦環105之熱傳導良好。藉由以上，可製造使用SiC基材100a的載置台100。
作為其他使用SiC基材100a的載置台100之製造方法，列舉有如下之方法。首先，於SiC基材100a上噴敷鋁而形成導電層100b後，噴敷氧化鋁。未噴敷靜電吸盤之絕緣層，而在噴敷之氧化鋁層上以矽樹脂之接著劑貼合絕緣性的板狀構件。在可將氧化鋁層替換為接著劑之情況亦可省略噴敷氧化鋁的步驟。進一步，於絕緣性的板狀構件之頂面噴敷氧化鋁。於板狀構件先形成背面氦氣He供給用的通路113b。依以上說明之載置台100的複數之製造方法，將靜電吸盤106，於導電層100b上隔著噴敷膜或接著層而疊層。
〔沖淋頭(上部電極)〕
如圖1所示，沖淋頭116，設置在腔室C內之與載置台100對向的位置，亦作為上部電極作用。本實施形態之沖淋頭116，可具有圖1所示之構成以外的構成，例如，具有與亦作為下部電極作用之載置台100同樣的構成。
具體而言，如圖11所示，沖淋頭116之本體部116a與上部頂板116b，以SiC基材200a形成亦可。此一情況，SiC基材200a，相當於第2陶瓷基 材。
導電層200b，形成在SiC基材200a之與載置台100對向的面200a1(圖11中為底面)之相反側的主面200a2(圖11中為頂面)及側面。導電層200b，可為鋁噴敷薄膜，亦可為鎢噴敷薄膜。導電層200b，相當於第2導電層。SiC基材200a，以電漿抗性較矽Si與碳C更高之SiC形成，於電漿產生空間側露出。如此地，成為上部電極的電極層之導電層200b，於SiC基材200a之主面(背面)及側面噴敷鋁而設置，未在暴露於電漿的面設置。藉此，可防止金屬汙染。
沖淋頭116，被以鋁形成之接地的支持構件405所支持。於SiC基材200a的最外周之側面，設置螺旋管400。螺旋管400，由具有反作用力之導電性物質形成。螺旋管400，將導電層200b與支持構件405電性連接並吸收往基材200a之來自橫向的力。藉此，使導電層200b作為上部電極之電極層而作用。
另，SiC基材200a，亦可與載置台100的SiC基材100a同樣地，藉由軋輥壓實法製造。
〔表皮深度〕
將高頻電力，施加於載置台100之導電層100b或沖淋頭116之導電層200b中的至少任一個。對導電層100b或導電層200b施加高頻電力之情況，電流，流通於導電層100b或導電層200b之表面。將高頻電力的頻率越高則電流越集中於導電層之表面的現象稱作表皮效應，將電流流通的深度稱作表皮深度。
圖12為，比較對於鋁基材(塊材)及鋁噴敷薄膜之表皮深度的圖。橫軸表示頻率(kHz)，縱軸表示表皮深度(μm)。藉此，在同一頻率之情況，鋁基材的表皮深度，較鋁噴敷薄膜的表皮深度更小。亦即，顯示同一頻率之情況，電流於鋁基材較鋁噴敷薄膜更亦流通，使構件的厚度減薄亦 可。此係顯示，由於鋁噴敷薄膜，純度較鋁基材低，且較不緻密之故，因而電流難以流通。因此，吾人得知：鋁噴敷薄膜，與鋁基材比較而必須相對較厚，導電層100b及導電層200b的厚度若過薄則電流變得難以流通。
考慮以上，本實施形態，自體積電阻係數與蝕刻處理裝置10所使用之高頻的頻率，決定導電層100b及導電層200b的厚度。具體而言，導電層100b及導電層200b的厚度，為依高頻電力的頻率決定之表皮深度以上即可。例如，蝕刻處理裝置10之情況，所使用之高頻的頻率，為400kHz~100MHz之範圍的既定值。因此，導電層100b及導電層200b的厚度，形成為在圖12與此一頻率帶域對應的20μm~300μm之範圍內的既定厚度即可。
此外，鋁噴敷薄膜產生的導電層100b及導電層200b之體積電阻係數，皆為5×10-5Ω以下即可。進一步，鋁噴敷薄膜產生的導電層100b及導電層200b，在厚度為0~10%之範圍管理即可。另，鋁基材之體積電阻係數，為2×10-6Ω以下。
〔噴敷方法〕
接著，參考圖13及圖14，對供將導電層100b及導電層200b形成為20μm~300μm之範圍內的既定厚度所用之鋁的噴敷方法加以說明。此處，雖舉載置台100的基材100a為例加以說明，但對於沖淋頭116的基材200a亦可同樣地適用。
圖13(a)為，顯示基材100a之一部分的立體圖。圖13(b)為，在圖13(a)顯示之基材100a其梯級部設置複數之溝部的圖。圖14(a)為，於圖13(a)的基材100a形成有鋁噴敷薄膜時之剖面圖及俯視圖。圖14(b)為，於圖13(b)的基材100a形成有鋁噴敷薄膜時之剖面圖及俯視圖。
於基材100a藉由噴敷形成鋁噴敷薄膜100b之步驟中，如圖14(a)所示，基材100a之梯級部Q1、R1、S1，噴敷薄膜100b的厚度變薄、變得難以噴敷。亦即，基材100a之位置Q1、R1、S1中電流難以流通，薄膜薄而 脆弱故容易剝離。
而本實施形態之噴敷方法，於基材100a之梯級部Q2、R2、S2，如圖13(b)所示，自基材100a之中心部的平坦部分起往外側局部性地形成複數之溝部100e後，噴敷鋁而形成噴敷薄膜。圖13(b)中，在基材100a之邊緣部的梯級部Q2、R2、S2，於圓周方向形成複數之溝部100e。使梯級部Q2、R2、S2，在溝部100e之部分平坦化。
依此，則經過噴敷的鋁，在基材100a之邊緣部，容易貯留於溝部100e。因此，噴敷薄膜100b的厚度，即便梯級部Q2、R2、S2中在圓周方向變薄，仍可至少於溝部100e中確保20μm~300μm的厚度。藉此，可避免鋁噴敷薄膜100b，於梯級部Q2、R2、S2中在圓周方向整體地變薄。
依此一構成，則溝部100e，作為電流流通於鋁噴敷薄膜100b的通路而作用。藉此，電流，可簡單地於噴敷薄膜100b流通。此外，溝部100e，亦具有使噴敷薄膜100b難以剝離之功能。
自以上內容，依本實施形態之噴敷方法，則可形成電流容易流通，且難以剝離之鋁噴敷薄膜100b。依此，則可不必以金屬加工物形成電流的通路而於基材之表面形成。另，對基材之溝部的形成，藉由專用的工具製作，加工變得簡單而可抑制成本上升。另，於陶瓷的基材之梯級部，具有複數之溝部即可。
〔電流流動的確認實驗〕
最後，參考圖15，並對確認在各種電極載置有300mm之晶圓W的情況之電流狀態的實驗加以說明。比較之電極，為以下3種。
<比較之電極>
1. Al基材(塊材)電極
2.於SiC基材噴敷Al的電極
3.未於SiC基材噴敷Al的電極
此外，實驗之處理條件如同以下。
<處理條件>
依據以上之處理條件，在將上述之1~3電極於下部電極使用的蝕刻處理裝置10中，將形成於晶圓W上之氧化矽膜(SiO2)作為被蝕刻膜而施行蝕刻處理。圖15顯示，構成蝕刻處理時之匹配器111a的2個可變電容器中之一方的可變電容器C1其匹配位置之結果。
考察此一結果，則係標準電極之「1.Al基材電極」、與本實施形態之「2.於SiC基材噴敷Al的電極」，匹配器111a之匹配位置相似。此係顯示，自電漿觀察，流通於下部電極(載置台100)之表皮的電流其流動方式相似。此一結果，顯示本實施形態之「2.於SiC基材噴敷Al的電極」，與標準的「1.Al基材電極」同樣地，電流如同預計地充分流通於下部電極。
另一方面，「3.未於SiC基材噴敷Al的電極」，與「1.Al基材電極」或「2.於SiC基材噴敷Al的電極」之匹配位置相異，由電漿觀察到高電阻。此係顯示，自電漿觀察，流通於下部電極之表皮的電流其流動方式相異。此一結果，顯示本實施形態之「3.未於SiC基材噴敷Al的電極」中，電流難以於下部電極流通。
自以上之實驗結果，證明於基材使用SiC之情況，必須或宜噴敷鋁而形成導電層。
以上，雖藉由實施例說明基板處理裝置及載置台，但本發明之基板處理裝置及載置台，並不為上述實施例所限定，可在本發明之範圍內進行各種變形及改良。
例如，上述實施形態中，載置台及沖淋頭的基材，雖以SiC形成，但並不限於此，亦可藉由陶瓷的基材形成。作為本發明之載置台及沖淋頭的基材之一例，可取代碳化矽(SiC)，使用氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiN)、二氧化鋯(ZrO2)。
此外，例如，上述實施形態中，將本發明之載置台及沖淋頭，應用於蝕刻處理裝置。然而，本發明之載置台及沖淋頭，亦可應應於蝕刻處理裝置以外的電漿處理裝置，例如，灰化處理裝置或成膜處理裝置等。此時，作為於電漿處理裝置產生電漿之機構，可使用：電容耦合型電漿(CCP：Capacitively Coupled Plasma)產生機構、電感耦合型電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)產生機構、螺旋波激發型電漿(HWP：Helicon Wave Plasma)產生機構、包含自輻射狀槽孔天線產生的微波電漿或SPA(Slot Plane Antenna，槽孔平面天線)電漿之微波激發表面波電漿產生機構、電子迴旋加速器共振電漿(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)產生機構等。此外，本發明之載置台，亦可使用於以電漿以外之方法處理基板的基板處理裝置。
本發明中施行處理的基板，不限為上述實施形態於說明上使用的晶圓W，例如，亦可為平板顯示器(Flat Panel Display)用的大型基板、EL元件或太陽電池用的基板。
此外，本發明之冷卻機構102a，可使冷媒以外的流體作為冷媒流通於配管102b。

Claims (15)

  1. 一種基板處理裝置，具備：腔室；載置台，設置於該腔室內，用以載置基板；高頻電源，施加高頻電力；以及氣體供給源，對該腔室內供給期望之氣體；其特徵為：該載置台具有：第1陶瓷基材，形成有冷媒流通之流路；第1導電層，形成於該第1陶瓷基材之載置基板側的主面及側面；以及靜電吸盤，堆疊於該第1導電層上，靜電吸附所載置的基板；該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積以上；藉由施加在該第1導電層之高頻電力而自該期望之氣體產生電漿，以該電漿將該載置之基板加以電漿處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中，該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積的1倍~1.4倍。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，形成在該第1陶瓷基材之邊緣部的梯級部，於圓周方向具有複數之溝部。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理裝置，其中，形成於至少該主面及該複數之溝部之該第1導電層的厚度，為依該高頻電力的頻率而決定之表皮深度以上。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置，其中，該第1導電層係在20μm~300μm之範圍內形成為既定的厚度。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，更具備設置在該腔室內之與該載置台對向的位置之上部電極；該上部電極，具有：第2陶瓷基材；以及第2導電層，形成在和該第2陶瓷基材之與該載置台對向的面為相反側之主面及側面；於該第1導電層或該第2導電層施加該高頻電力。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中，該第1導電層及該第2導電層之電阻，皆為5×10-5Ω以下。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，在該第1陶瓷基材之主面，於圓周方向形成第1段差部；該第1陶瓷基材，藉由以該第1段差部卡合之夾具加以固定。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置，其中，在該第1陶瓷基材之主面於圓周方向形成第2段差部；自以該第2段差部卡合之對焦環與該第1陶瓷基材的疊層方向俯視觀察時，在與該對焦環重疊之該第1陶瓷基材的一部分，形成該流路之至少一部分。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理裝置，其中，該第1陶瓷基材之主面中的藉由該第2段差部區畫之基板的載置面之直徑，較基板之直徑更小；於該第1陶瓷基材，將支持基板的銷通過之貫通孔形成在貫通該第2段差部之位置。
  11. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該靜電吸盤係隔著噴敷膜或接著層而疊層於該第1導電層上。
  12. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中，該第1陶瓷基材係由碳化矽(SiC)、氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、氮化矽(SiN)或二氧化鋯(ZrO2)中之任一形成。
  13. 一種載置台，具備：第1陶瓷基材，形成有冷媒流通之流路；第1導電層，形成於該第1陶瓷基材之載置基板側的主面及側面；以及靜電吸盤，堆疊於該第1導電層上，用以靜電吸附所載置的基板；其特徵為：該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積以上。
  14. 如申請專利範圍第13項之載置台，其中，該流路之體積，為該第1陶瓷基材之體積的1倍~1.4倍。
  15. 如申請專利範圍第13或14項之載置台，其中，該第1導電層，較依該高頻電力的頻率而決定之表皮深度更厚。
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