TW201606922A - 靜電夾具、載置台、電漿處理裝置 - Google Patents

Abstract

提供一種靜電夾具。 一實施形態之靜電夾具係具有用以載置被處理體之圓形載置區域。載置區域係具有底面以及從該底面突出之複數突出部。複數突出部係在相對於載置區域中心而同心狀且等間隔地設定之複數圓上，被設置於等間隔地設定之複數位置。設定於該等複數位置中的任二個鄰接之圓上的複數位置係被設定為不會位於從該中心所延伸之相同直線上。

Description

靜電夾具，載置台，電漿處理裝置

本發明之實施形態係關於一種靜電夾具、載置台以及電漿處理裝置。

在所謂半導體元件之電子元件的製造中，係對所謂半導體基板之被處理體施予各種處理。作為對被處理體之處理一範例係有所謂電漿蝕刻之電漿處理。用以進行電漿處理之電漿處理裝置係在處理容器內具備有藉由靜電力來吸附被處理體之靜電夾具。

如下述專利文獻1所記載，靜電夾具係具有靜電吸附用之電極來作為介電體內之內層。又，靜電夾具表面，亦即，被處理體之載置區域係具有複數突出部。一般而言，該等突出部係被配置為格子點。此般靜電夾具中，被處理體係以相接於該等突出部之頂面的方式來被載置於靜電夾具上。

【先前技術文獻】

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開2012-212735號公報

然而，含有靜電夾具之電漿處理裝置的載置台係設置有用以調整被處理體溫度的溫度調整機構。此般之載置台中，靜電夾具之複數突出部會相接於被處理體而構成該被處理體與載置台之間的熱傳導路徑。

另一方面，被處理體係同時地形成有複數晶片。亦即，被處理體係含有略矩形之複數晶片形成區域。為了同樣地處理該等複數晶片形成區域，便需要降低該等晶片形成區域之處理中的溫度差異。為此，便需要降低相接於各複數之晶片形成區域的突出部之個數差異。

一面相中，係提供一種靜電夾具。該靜電夾具係具有用以載置被處理體之圓形載置區域。載置區域係具有底面以及從該底面突出之複數突出部。複數突出部係在相對於載置區域中心而同心狀且等間隔地設定之複數圓(圓周)上，被設置於等間隔地設定之複數位置。設定於該等複數位置中之任兩個鄰接之圓(圓周)上的複數位置係被設定為不會位於從該中心所延伸之相同直線上。

在複數突出部被配列為格子狀之情況，亦即，突出部被配列在格子線上之情況下，便會產生位於各複數晶片形成區域下方的格子線之個數相異的狀況，而可能產生相接於各複數晶片形成區域的突出部之個數相異狀況。另一方面，一面相相關之靜電夾具中，複數突出部並不會被配置為格子狀。亦即，一面相相關之靜電夾具中，設置有複數突出部之位置係在等間隔之複數同心圓(亦即，複數同心圓之圓周)上，被等間隔地加以設定。又，設定於該等複數位置中任兩個鄰接之同心圓的圓周上之複數位置係被設定為不會位於從載置區域中心所延伸之相同直線上。如此般，由於在所設定之位置設置有複數之突出部，故可藉由一面相相關之靜電夾具，來降低相接於各複數晶片形成區域之突出部的個數差異。

一形態中，載置區域亦可進一步地含有配置於該中心之突出部。

一形態中，該複數位置中之另一個位置亦可被設定在相對通過設定於除了該複數圓中最內側之圓外的任兩個鄰接之圓所包含的內側之圓上的該複數位置中之一個位置而從該中心所延伸之直線以構成既定角度而該中心所延伸之直線，與該兩個鄰接之圓所包含的外側之圓的交點。一形態中，既定角度亦可為1.6度。又，一形態中，複數突出部之個數亦可被設定為設置於該外側之圓上的突出部之個數會較設置於該內側之圓上的突出部之個數要多6個。

又，其他面相中，係提供一種具備有上述一面相或各實施形態中任一者之靜電夾具的載置台。該載置台係除了靜電夾具之外，另具備有可在設置於該靜電夾具之三個貫穿孔內移動的三個升降銷。該等三個升降銷係為了調整靜電夾具與被處理體之距離而加以設置。亦即，該等三個升降銷會 在搬入被處理體時，於靜電夾具上方接收被處理體，之後下降，而將被處理體載置於靜電夾具之複數突出部上。又，在搬出被處理體時，讓該等三個升降銷上升，而讓被處理體移動至靜電夾具上方。

一形態之載置台中，靜電夾具係亦可為在上述之各形態中，以設置於該一圓上之突出部的個數會較設置於該另一圓上之突出部的個數要多6個之方式來加以設定的靜電夾具。根據該形態，便可以不讓該三個貫穿孔干擾到複數突出部之方式來在周圍方向等間隔地設置三個貫穿孔。

又，進一步地另一面相中，係提供一種電漿處理裝置。該電漿處理裝置係具備有處理容器以及上述載置台。藉由該電漿處理裝置，便可降低對複數晶片形成區域之處理差異。

如上述說明般，便可降低位於各被處理體之複數晶片形成區域下方的靜電夾具之突出部的個數差異。

10‧‧‧電漿處理裝置

12‧‧‧處理容器

18‧‧‧載置台

LE‧‧‧基台

ESC‧‧‧靜電夾具

PR‧‧‧載置區域

19a‧‧‧底面

19b‧‧‧突出部

20‧‧‧電極

21a、21b‧‧‧絕緣膜

30‧‧‧上部電極

61‧‧‧升降銷

200‧‧‧貫穿孔

C1‧‧‧載置區域之中心

CL‧‧‧複數圓(同心圓)

圖1係概略地顯示一實施形態相關之電漿處理裝置的構成之圖式。

圖2係一實施形態相關之載置台的剖面圖。

圖3係一實施形態相關之載置台的俯視圖。

圖4係將圖3所示之載置台的一部分放大而顯示之俯視圖。

以下，便參照圖式就各實施形態來詳細地說明。另外，各圖式中對於相同或相當之部分係附加相同符號。

圖1係概略地顯示一實施形態相關之電漿處理裝置的構成之圖式。圖1係概略地顯示有電漿處理裝置10之縱剖面構造。圖1所示之電漿處理裝置10係電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置，並具備略圓筒狀之處理容器12。處理容器12之內壁面係由經陽極氧化處理之鋁所構成。

處理容器12之底部上係配置有由絕緣材料所構成之略圓筒狀的支撐部14。支撐部14係在處理容器12內，從處理容器12底部延伸於垂直方向。 支撐部14係支撐處理容器12內所設置之載置台18。具體而言，如圖1所示，支撐部14係可在該支撐部14內壁面中支撐載置台18。

載置台18係具有基台LE及靜電夾具ESC。基台LE係由例如所謂鋁之金屬所構成，並成為略圓盤形狀。基台LE係構成下部電極。靜電夾具ESC係被設置於基台LE上。靜電夾具ESC係在之後有更詳細的描述，而具有將為導電膜之電極配置於一對絕緣層或絕緣薄板間的構造。靜電夾具ESC之電極係透過開關SW1來電性連接有直流電源22。該靜電夾具ESC係藉由從直流電源22之直流電壓所產生之庫倫力等的靜電力來吸附被處理體(以下，稱為「晶圓W」)。

載置台18之基台LE周緣部上係設置有由絕緣體所構成之間隔部16。間隔部16上係以圍繞晶圓W之邊緣及靜電夾具ESC的方式來配置有聚焦環FR。聚焦環FR係為了提升電漿處理之均勻性而加以設置。聚焦環FR係可由因所實施之電漿處理而被適當選擇的材料所構成，例如，由石英所構成。

基台LE內部係設置有所謂冷媒之熱交換媒體用的流道24。流道24係從設置於外部之冷卻單元透過配管26a來供給熱交換媒體。供給至流道24之熱交換媒體會透過配管26b而回到冷卻單元。藉由如此般控制所循環之熱交換媒體溫度，來控制載置台18上所支撐之晶圓W溫度。

又，電漿處理裝置10係設置有氣體供給管線28。氣體供給管線28係將來自導熱氣體供給機構之導熱氣體，例如He氣體供給至靜電夾具ESC上面與晶圓W內面之間。

一實施形態之載置台18係設置有三個升降銷用之貫穿孔200。另外，圖1係僅顯示一個升降銷用之貫穿孔200。如圖3所示，該等三個貫穿孔200係形成為通過以後述載置區域PR之中心C1為中心的圓上之等間隔的三個位置。該等貫穿孔200內係可個別移動地設置有升降銷61。升降銷61係連接於驅動機構62，並藉由驅動機構62來上下移動。

又，電漿處理裝置10係進一步地具備有上部電極30。上部電極30係在載置台18上方中，對向配置於該載置台18。又，上部電極30與基台LE係互相設置為略平行。

上部電極30係透過絕緣性遮蔽構件32而被處理容器12上部所支撐。上部電極30係可含有電極板34及電極支撐體36。電極板34係面向處理空間S，並區劃出複數氣體噴出孔34a。該電極板34係可由少焦耳熱之低阻抗導電體或半導體所構成。

電極支撐體36係裝卸自如地支撐電極板34者，而可由所謂例如鋁之導電性材料所構成。該電極支撐體36係可具有水冷構造。電極支撐體36內部係設置有氣體擴散室36a。從該氣體擴散室36a連通於氣體噴出孔34a之複數氣體通流孔36b會朝下方延伸。又，電極支撐體36係形成有將處理氣體導入至氣體擴散室36a之氣體導入口36c，該氣體導入口36c係連接有氣體供給管38。氣體供給管38係透過閥群42及流量控制器群44來連接有氣體源群40。

閥群42係具有複數開閉閥，流量控制器群44係具有所謂質流控制器之複數流量控制器。又，氣體源群40係具有在電漿處理所需要之複數種氣體用的氣體源。氣體源群40之複數氣體源係透過對應之開閉閥及對應之質流控制器來連接於氣體供給管38。

又，電漿處理裝置10係可進一步地具備有接地導體12a。接地導體12a係成為略圓筒狀，並設置為從處理容器12之側壁朝較上部電極30的高度位置要上方延伸。

又，電漿處理裝置10中，係沿著處理容器12內壁而裝卸自如地設置有沉積保護體46。沉積保護體46亦設置於支撐部14之外周。沉積保護體46係防止蝕刻副產物(沉積)附著於處理容器12者，並可藉由於鋁材披覆Y₂O₃等之陶瓷來加以構成。

處理容器12之底部側中，係在支撐部14與處理容器12內壁之間設置有排氣隔板48。排氣隔板48係可藉由例如於鋁材披覆Y₂O₃等之陶瓷來加以構成。處理容器12係在該排氣隔板48下方中設置有排氣口12e。排氣口12e係透過排氣管52來連接有排氣裝置50。排氣裝置50係具有渦輪分子泵等之真空泵，而可將處理容器12內減壓至所欲之真空度。又，處理容器12側壁係設置有晶圓W之搬出入口12g，該搬出入口12g係可藉由閘閥54來加以開閉。

又，電漿處理裝置10係進一步地具備有用以將高頻電力供給至基台LE之供電棒58。供電棒58係具有同軸雙重管構造，並包含有棒狀導電構件58a及筒狀導電構件58b。棒狀導電構件58a係從處理容器12外穿過處理容器12底部而於略垂直方向延伸至處理容器12內，該棒狀導電構件58a上端係連接至基台LE。又，筒狀導電構件58b以圍繞棒狀導電構件58a周圍的方式來與該棒狀導電構件58a設置為同軸，並被處理容器12底部所支撐。該等棒狀導電構件58a及筒狀導電構件58b之間係介設有2片略環狀之絕緣構件58c，而讓棒狀導電構件58a與筒狀導電構件58b電性絕緣。

又，電漿處理裝置10可進一步地具備有匹配器MU。匹配器MU係連接有棒狀導電構件58a及筒狀導電構件58b之下端。該匹配器MU係連接有電源系統PS。電源系統PS係將2個相異之高頻電力供給至基台LE。兩個相異之高頻電力中的一者係電漿生成用之高頻電力，例如，具有27~100MHz頻率。又，兩個相異之高頻電力中的另者係離子吸引用之高頻偏壓電力，例如，具有400kHz~13.56MHz範圍內之頻率。另外，電漿生成用之高頻電力亦可供給至上部電極30。

又，電漿處理裝置10係可進一步地具備有控制部Cnt。該控制部Cnt係具備有處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等的電腦，而控制電漿處理裝置10之各部，例如電源系統或氣體供給系統、驅動系統以及電源系統PS。該控制部Cnt中，係可使用輸入裝置來讓操作者為了管理電漿處理裝置10而進行指令之輸入操作等，又，可藉由顯示裝置，來將電漿處理裝置10之運作狀況可視化並加以顯示。進一步地，控制部Cnt之記憶部係儲存有用以藉由處理器來控制以電漿處理裝置10來實行之各種處理的控制程式或是，用以依照處理條件來讓電漿處理裝置10之各構成部實行處理的程式，亦即，處理配方。

以下，便參照圖2、圖3及圖4，就電漿處理裝置10之載置台18來詳細地說明。圖2係一實施形態相關之載置台的剖面圖。圖3係一實施形態相關之載置台的俯視圖。圖4係將圖3所示之載置台的一部分放大而顯示之俯視圖。另外，圖2中，係顯示概略沿著圖3之II-II線而取得之載置台的剖面，同圖中，流道24係被省略。

如圖2所示，載置台18之基台LE係成為略圓盤狀，並具有下面18d及上面18u。下面18d係略平坦之面，上面18u係含有第1上面18u1及第2上面18u2。第1上面18u1係圓形之面，且位於第2上面18u2內側。第2上面18u2係在第1上面18u1之外側中延伸為環狀。該第2上面18u2係被設置於較第1上面18u1要低之位置。亦即，第2上面18u2與下面18d之間的距離會較第1上面18u1與下面18d之間要小。

基台LE之第1上面18u1上係設置有靜電夾具ESC。靜電夾具ESC係具有一對絕緣膜21a,21b以及設置於絕緣膜21a與絕緣膜21b之間的電極20。靜電夾具ESC係具有於其上載置晶圓W之載置區域PR。載置區域PR在俯視下為圓形之區域，並構成靜電夾具ESC表面中的處理空間S側之表面。該載置區域PR係具有與晶圓W之直徑大致相同之直徑，或稍微較晶圓W之直徑要小之直徑。

載置區域PR係具有底面19a以及複數突出部19b。底面19a係於垂直方向沿著略垂直之面來加以延伸。複數突出部19b係從底面19a朝上方突出，並在載置區域PR內分散配置。該等突出部19b係成為略柱狀。該等突出部19b之頂面係構成靜電夾具ESC上面。從而，在載置晶圓W於載置台18上時，該晶圓W係相接於複數突出部19b之頂面。另外，突出部19b之頂面與底面19a之間的距離為例如10μm~50μm，而複數突出部之頂面占據底面的面積與複數突出部19b之頂面的面積之合計面積中的面積比例為5%以上，40%以下。

如圖3及圖4所示，載置區域PR之中心C1係設置有一個突出部19b。又，複數突出部19b係在相對於載置區域PR之中心C1而同心狀且等間隔地設定的所有複數圓CL之圓周上，被設置於等間隔地設定之複數位置。該等複數圓CL係以例如成為4.5mm的方式來設定中心與最內側的圓CL1之間的間隔，以及鄰接兩個圓CL之間隔。又，該等複數位置係被設定為設定於該複數位置中之任兩個鄰接之圓CL上的複數位置不會位於從中心C1所延伸的相同直線上。

一實施形態中，複數位置中之另一個位置係被設定在相對於通過設定於除了複數圓CL中最內側之圓CL1外的任兩個鄰接之圓所包含的內側圓 上之複數位置中之一個位置而從中心C1所延伸的直線以成為既定角度θ1而從該中心C1所延伸之直線，與該兩個鄰接之圓所包含的外側之圓的交點。亦即，在假定為從中心C1所延伸之兩個直線，且相互之間成為既定角度θ1的兩個直線時，係將複數突出部19b中之一個的設置位置設定在兩個鄰接之圓中的一者之圓與該兩個直線中之一者的交點，而複數突出部19b中之另一個的設置位置則設定在兩個鄰接之圓中的另一者之圓與該兩個直線中之另者的交點。既定角度θ1為例如1.6度。

又，一實施形態中，複數位置中之另一個位置係被設定在相對於通過設定於最內側之圓CL1上的複數位置中之一個位置而從中心C1所延伸的直線以成為既定角度θ2而從該中心C1所延伸之直線，與圓CL1鄰接之圓CL的交點。亦即，在假定從中心C1所延伸的兩個直線，且相互之間成為既定角度θ2之兩個直線時，係將複數突出部19b中之一個的設置位置設定在圓CL1與該兩個直線中之一者的交點，而複數突出部19b中另一個之設置位置則設定在圓CL1所鄰接之圓CL與該兩個直線中之另者的交點。該既定角度θ2亦可與既定角度θ1相異。例如，既定角度θ2為1.2度。

又，一實施形態中，設置於複數圓CL上之突出部19b的個數係6的倍數。又，任兩個鄰接之圓CL中設置於外側之圓CL上的突出部19b之個數係設定為較該兩個鄰接之圓CL中設置於內側之圓CL上的突出部之個數要多6個。例如，設置於最內側之圓CL1上的突出部19b之個數為6個，則設置於圓CL1所鄰接之外側圓CL的突出部19b之個數便為12個。藉由如此般將突出部19b配置於圓CL上，便可以不干擾突出部19b之方式來設置升降銷用之貫穿孔200。

在此，便就以往之靜電夾具來加以考察。以往之靜電夾具中，係在載置區域內將複數突出部配列為格子狀。亦即，以往之靜電夾具中，突出部會被配列於格子線上。如此般之以往的靜電夾具中，便會產生位於晶圓W之各略矩形複數晶片形成區域下方的格子線之個數相異的狀況，而可能產生相接於各複數晶片形成區域之突出部的個數相異之狀況。

另一方面，實施形態之靜電夾具ESC中，複數突出部19b並不會被配置為格子狀。亦即，靜電夾具ESC中，複數突出部19b會在等間隔之複數 同心圓CL上被等間隔地加以配置，且任兩個鄰接之同心圓CL上，係被配置為不會位於從載置區域PR之中心C1所延伸的相同半徑上。換言之，靜電夾具ESC中，複數突出部19b係設定於共有中心C1，並且為等間隔地設定之複數同心圓CL，與從載置區域PR之中心C1所延伸的複數曲線之交點的複數位置，且被設置在所有的圓CL上，等間隔地設定的該位置。藉由該靜電夾具ESC，便可降低相接於晶圓W之各複數晶片形成區域的突出部19b之個數差異。從而，藉由具有該靜電夾具ESC之載置台18，便可在對晶圓W之複數晶片形成區域進行電漿處理時，降低該複數晶片形成區域間之溫度差異。又，藉由具有相關載置台18之電漿處理裝置10，便可降低對晶圓W之複數晶片形成區域的處理差異。

以上，雖已就幾個實施形態來加以說明，但並不被限定於上述實施形態而可構成各種變形態樣。例如，上述實施形態中，電漿處理裝置雖為電容耦合型之電漿處理裝置，但可採用具有靜電夾具ESC之載置台18的電漿處理裝置並不限定於電容耦合型之電漿處理裝置。例如，載置台18係可被如感應耦合型之電漿處理裝置、利用所謂微波之表面波來作為電漿源之電漿處理裝置般之利用任意的電漿源之電漿處理裝置所採用。

18‧‧‧載置台

LE‧‧‧基台

ESC‧‧‧靜電夾具

PR‧‧‧載置區域

19a‧‧‧底面

19b‧‧‧突出部

200‧‧‧貫穿孔

C1‧‧‧載置區域之中心

II‧‧‧線

Claims (9)

1. 一種靜電夾具，係具有用以載置被處理體之圓形載置區域的靜電夾具，其中該載置區域係具有：底面；以及複數突出部，係從該底面突出；該複數突出部係在相對於該載置區域中心而同心狀且等間隔地設定之複數圓上，被設置於等間隔地設定之複數位置；設定於該複數位置中的任兩個鄰接之圓上的複數位置係被設定為不會位於從該中心所延伸之相同直線上。
2. 如申請專利範圍第1項之靜電夾具，其中該載置區域係進一步地含有配置於該中心之突出部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之靜電夾具，其中該複數位置中之另一個位置係被設定在相對通過設定於除了該複數圓中最內側之圓外的任兩個鄰接之圓所包含的內側圓上之該複數位置中的一個位置而從該中心所延伸之直線以構成既定角度而從該中心延伸之直線，與該兩個鄰接之圓所包含的外側之圓的交點。
4. 如申請專利範圍第3項之靜電夾具，其中該既定角度係1.6度。
5. 如申請專利範圍第3項之靜電夾具，其中該複數突出部之個數係被設定為設置於該外側之圓上的該突出部之個數會較設置於該內側之圓上的該突出部之個數要多6個。
6. 如申請專利範圍第4項之靜電夾具，其中該複數突出部之個數係被設定為設置於該外側之圓上的該突出部之個數會較設置於該內側之圓上的該突出部之個數要多6個。
7. 一種載置台，係進一步地具備有：靜電夾具，係如申請專利範圍第1至6項中任一項之靜電夾具，並設置有通過該載置區域之三個貫穿孔；以及三個升降銷，係可在該三個貫穿孔內移動。
8. 如申請專利範圍第7項之載置台，其中該靜電夾具係申請專利範圍第5項之靜電夾具。
9. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器；以及如申請專利範圍第7或8項之載置台，係設置於該處理容器內。