TW202111852A - 載置台及電漿處理裝置 - Google Patents

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江崎匠大
小泉克之
髙橋雅典
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種使配置於載置台內之收容空間之基板之動作穩定性提昇的載置台及電漿處理裝置。 一種載置台，其具有：基台，其於內部具有收容空間；介電層，其設置於上述基台之第1面，具有載置基板之載置面，且於內部具有複數個加熱器；及加熱器控制基板，其配置於上述收容空間內，驅動上述複數個加熱器；上述基台於作為與上述第1面相反之面的上述基台之第2面具有將冷媒導入上述收容空間內之導入口。

Description

載置台及電漿處理裝置
本發明係關於一種載置台及電漿處理裝置。
於對基板實施蝕刻處理等所需處理之處理裝置中，吸附基板之載置台已為人所知。
於專利文獻1中揭示了用於電漿處理裝置之平台，其包含：供電部，其提供傳輸來自高頻電源之高頻之傳輸路徑；靜電吸盤，其具有複數個加熱器；及加熱器控制器。又，揭示了加熱器控制器係設置於被傳輸路徑包圍之收容空間內。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2018-206806號公報
[發明所欲解決之問題]
於一態樣中，本發明提供一種使配置於載置台內之收容空間之基板之動作穩定性提昇的載置台及電漿處理裝置。 [解決問題之技術手段]
為了解決上述問題，根據一形態，提供一種載置台，其具有：基台，其於內部具有收容空間；介電層，其設置於上述基台之第1面，具有載置基板之載置面，且於內部具有複數個加熱器；及加熱器控制基板，其配置於上述收容空間內，驅動上述複數個加熱器；上述基台於作為與上述第1面相反之面之上述基台的第2面具有將冷媒導入上述收容空間內之導入口。 [發明之效果]
根據一態樣，可提供一種使配置於載置台內之收容空間之基板之動作穩定性提昇的載置台及電漿處理裝置。
以下，參照圖式對實施方式進行說明。存在於各圖式中對同一構成部分標附同一符號，省略重複之說明之情況。
＜基板處理裝置＞ 使用圖1對一實施方式之基板處理裝置(電漿處理裝置)1進行說明。圖1係表示一實施方式之基板處理裝置1之一例之剖視模式圖。
一實施方式之基板處理裝置1具備處理容器10。處理容器10具有有底之大致圓筒形狀，例如由表面經陽極氧化處理之鋁形成。處理容器10接地。於處理容器10之側壁形成有用於搬送晶圓(基板)W之搬入搬出口10p。搬入搬出口10p藉由沿處理容器10之側壁設置之閘閥10g開啟及關閉。
於處理容器10之底部上設置有支持部11。支持部11由絕緣材料形成。支持部11具有大致圓筒形狀，於處理容器10內自處理容器10之底部向上方延伸。支持部11支持載置台12。
載置台12設置於處理容器10內，並由支持部11支持。載置台12具有基台13及靜電吸盤20。又，基台13具有作為下部電極之第1部位14及作為傳輸高頻之傳輸路徑之第2部位15。第1部位14及第2部位15由鋁等導體形成。第1部位14與第2部位15電性連接。於基台13中形成有收容後述加熱器控制基板18之收容空間17。
靜電吸盤20設置於第1部位14上。於靜電吸盤20之上表面載置有晶圓W。靜電吸盤20具有如下構造：由介電體形成之介電層20b夾著由導電膜形成之電極20a。直流電源22連接至電極20a。藉由自直流電源22向電極20a施加電壓，產生庫倫力等靜電力，藉由靜電力將晶圓W吸附保持於靜電吸盤20上。
又，靜電吸盤20具有複數個加熱器21。加熱器21經由加熱器控制基板18與直流電源23連接。加熱器控制基板18藉由個別控制複數個加熱器21而調整靜電吸盤20之載置面之每個區域之溫度，從而調整載置於靜電吸盤20之上表面之晶圓W之溫度。
邊緣環24以包圍晶圓W之邊緣之方式配置於載置台12之周緣部上。邊緣環24提昇對晶圓W進行之電漿處理之面內均勻性。邊緣環24可由矽、碳化矽、或石英等而形成。
於第1部位14內部設置有流路16。熱交換介質(例如鹽水、氣液兩相流體)自設置於處理容器10外部之冷卻器單元(未圖示)經由配管25a被供給至流路16內。供給至流路16之熱交換介質與第1部位14進行熱交換。自流路16排出之熱交換介質經由配管25b返回冷卻器單元。藉此，載置於靜電吸盤20之晶圓W之溫度得到調整。
於基板處理裝置1中設置有氣體供給管線26。氣體供給管線26將來自傳熱氣體供給機構(未圖示)之傳熱氣體(例如He氣體)供給至靜電吸盤20之上表面與晶圓W背面之間。
於載置台12之上方設置有與載置台12對向之上部電極30。上部電極30與載置台12之間為電漿處理空間。
上部電極30以介隔絕緣性遮蔽構件37封閉處理容器10之頂部開口之方式設置。上部電極30具有：電極板31，其構成與載置台12對向之面，具有多個噴氣孔32；及電極支持體33，其裝卸自如地支持該電極板31，包含導電材料、例如表面經陽極氧化處理之鋁。電極板31包含矽或SiC等含矽物。於電極支持體33之內部設置有氣體擴散室34，與噴氣孔32連通之多個氣體流通孔35自該氣體擴散室34向下方延伸。
於電極支持體33形成有用於將氣體導入氣體擴散室34之氣體導入口36，氣體供給管40連接至該氣體導入口36，處理氣體供給源41連接至氣體供給管40。於氣體供給管40自配置有處理氣體供給源41之上游側起依次設置有質量流量控制器(MFC)42及開關閥43。並且，處理氣體自處理氣體供給源41經由氣體供給管40通過氣體擴散室34、氣體流通孔35，自噴氣孔32以簇射狀噴出。
第1高頻電源51經由饋電棒52及匹配器53連接至載置台12之第2部位15。第1高頻電源51將HF(High Frequency，高頻)電力施加於載置台12。匹配器53使第1高頻電源51之內部阻抗與負載阻抗匹配。藉此，於電漿處理空間內自氣體產生電漿。再者，亦可向上部電極30施加自第1高頻電源51供給之HF電力。於將HF電力施加於載置台12之情形時，HF之頻率為13 MHz～100 MHz之範圍內即可，例如可為40 MHz。
第2高頻電源54經由饋電棒55及匹配器56連接至載置台12之第2部位15。第2高頻電源54向載置台12施加LF(Low Frequency，低頻)電力。匹配器56使第2高頻電源54之內部阻抗與負載阻抗與匹配。藉此，離子被饋入至載置台12上之晶圓W。第2高頻電源54輸出400 kHz～13.56 MHz範圍內之頻率之高頻電力。於載置台12亦可連接有用於使特定之高頻通向地面之濾波器。
LF之頻率低於HF之頻率。LF及HF之電壓或電流可為連續波，亦可為脈衝波。如此，供給氣體之簇射頭發揮上部電極30之作用，載置台12發揮下部電極之作用。
於處理容器10之底部設置有排氣口10e，排氣裝置60經由排氣管62連接至該排氣口10e。排氣裝置60具有渦輪分子泵等真空泵，將處理容器10內減壓至所需真空度。
於支持部11與處理容器10之側壁之間設置有環狀隔板61。隔板61可使用於鋁材塗覆Y2 O3 等陶瓷而成者。
於具有該構成之基板處理裝置1中，於進行蝕刻處理等特定處理時，首先，打開閘閥10g，經由搬入搬出口10p將晶圓W搬入處理容器10內，並將其載置於載置台12之上。然後，將用於蝕刻等特定處理之氣體以特定之流量自處理氣體供給源41供給至氣體擴散室34，經由氣體流通孔35及噴氣孔32供給至處理容器10內。又，藉由排氣裝置60對處理容器10內部進行排氣。藉此，內部之壓力被控制在例如0.1～150 Pa之範圍內之設定值。
如此，於處理容器10內導入有特定之氣體之狀態下，自第1高頻電源51向載置台12施加HF電力。又，自第2高頻電源54向載置台12施加LF電力。又，自直流電源22向電極20a施加直流電壓，並將晶圓W保持於載置台12。又，自直流電源23向加熱器21施加直流電壓，調整晶圓W之溫度。
自上部電極30之噴氣孔32噴出之氣體主要藉由HF之高頻電力而解離及游離，成為電漿，藉由電漿中之自由基或離子對晶圓W之被處理面進行蝕刻等處理。又，藉由將LF之高頻電力施加至載置台12而控制電漿中之離子，促進蝕刻等處理。
於基板處理裝置1中設置有控制裝置整體之動作之控制部70。設置於控制部70之CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)根據儲存於ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)等記憶體中之製程配方執行蝕刻等所需電漿處理。於製程配方中可設定針對製程條件之裝置之控制資訊、即製程時間、壓力(氣體之排出)、HF之高頻電力及LF之高頻電力或電壓、各種氣體流量。又，於製程配方中亦可設定處理容器內溫度(上部電極溫度、處理容器之側壁溫度、晶圓W溫度、靜電吸盤溫度等)、自冷卻器輸出之冷媒之溫度等。再者，該等程式或表示處理條件之製程配方亦可記憶於硬碟或半導體記憶體。又，製程配方亦可於收容在CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory，唯讀光碟)、DVD(Digital Versatile Disc，數位多功能光碟)等可攜性之可由電腦讀取的記憶媒體之狀態下設定於特定位置並讀出。
其次，使用圖2對載置台12進行進一步說明。圖2係表示一實施方式之載置台12之一例之剖視模式圖。
第1部位14具有於其下表面形成有凹部之大致圓板形狀，由導電材料、例如鋁形成。第2部位15具有於其上表面形成有凹部之大致圓板形狀，由導電性材料、例如鋁形成。藉由將第2部位15嵌合於第1部位14而形成基台13，於基台13內部形成收容空間17。又，第2部位15藉由嵌合而電性連接至第1部位14。
於基台13之第1面(第1部位14之上表面)設置有靜電吸盤20。於基台13之與第1面相反之面即基台13之第2面(第2部位15之下表面)之中央形成有端子部15a。饋電棒52、55(參照圖1)連接至端子部15a，向其施加高頻(HF、LF)。自端子部15a施加之高頻自第2部位15被傳輸至成為下部電極之第1部位14。
加熱器控制基板18配置於收容空間17。加熱器控制基板18安裝有作為用於個別切換複數個加熱器21之通電之開關元件的FET(Field Effect Transistor，場效電晶體)、用於控制開關元件之FPGA(Field Programmable Gate Array，場可程式閘陣列)、DC-DC(Direct Current，直流)轉換器、電阻器等器件。直流電源23(參照圖1)經由濾波器(未圖示)向加熱器控制基板18供電。自加熱器控制基板18至各加熱器21分別佈有饋電線。
如此，藉由將端子部15a設置於第2部位15之下表面側中央，可利用高頻傳輸路徑包圍形成於基台13之收容空間17。又，配置於由高頻傳輸路徑包圍之收容空間17之加熱器控制基板18可分配並個別切換對複數個加熱器21之通電。藉此，可將用於抑制高頻自載置台12流入直流電源23之濾波器設置於加熱器控制基板18與直流電源23之間，從而減少濾波器之個數。
此處，於基板處理裝置1中，於產生電漿以處理晶圓W時，藉由自電漿輸入之熱量，使晶圓W及載置台12之溫度成為高溫。晶圓W之溫度例如被調整至50℃～150℃，基台13之溫度例如成為20℃～100℃。因此，熱量自基台13(收容空間17之內壁面)輸入至加熱器控制基板18。又，加熱器控制基板18之器件亦發熱。因此，有器件之特性(例如FET之切換特性、電阻器之電阻值等)發生變化之虞，又，若過度發熱，則有加熱器控制基板18之器件發生故障之虞。
又，於基板處理裝置1中，於低溫處理晶圓W時，低溫之熱交換介質被供給至流路16，晶圓W及載置台12之溫度成為低溫。晶圓W之溫度例如被調整至-100℃～0℃，基台13之溫度例如成為-120℃～0℃。因此，有收容空間17之內壁產生冷凝，冷凝水附著於加熱器控制基板18之虞。
一實施方式之載置台12具有：導入口28a、28b，其等用於將冷媒導入收容空間17內；及排出口29，其將冷媒自收容空間17內部排出。作為冷媒，可使用自DC風扇27吹送之空氣。再者，冷媒並不侷限於此，亦可為乾燥空氣、惰性氣體等。藉此，可將加熱器控制基板18氣冷。又，於基板處理裝置1中，可於低溫處理晶圓W時抑制冷凝之產生。
此處，導入口28a、28b及排出口29設置於基台13之第2面、即第2部位15。藉此，與於基台13之側面設置導入口及排出口之情形相比，可確保高頻傳輸路徑中之載置台12之圓周方向之對稱性。
導入口28a(第1導入口)設置於未被加熱器控制基板18覆蓋之位置。換言之，自與載置台12之載置面垂直之方向觀察時，導入口28a設置於與加熱器控制基板18之配置位置不同之位置。又，擴散構件80設置於收容空間17內，與導入口28a一對一地對應。使用圖3對擴散構件80進行進一步說明。圖3係表示擴散構件80之一例之立體圖。
擴散構件80具有下方及前方設有開口之形狀。擴散構件80由具有耐熱性之材料形成。又，擴散構件80由導熱性低之材料形成。例如，由聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)等樹脂材料形成。
擴散構件80具有背壁部81、上壁部82及側壁部83、84。背壁部81以向上方延伸之方式形成。上壁部82以自背壁部81向前方延伸之方式形成。背壁部81之內表面與上壁部82之內表面之間形成有內圓角部85。藉此，背壁部81之內表面與上壁部82之內表面經由內圓角部85之內表面成為連續之面。
側壁部83、84以自背壁部81向前方延伸之方式形成。側壁部83、84之內壁相對於前方以角度θ向外側傾斜。即，側壁部83之內壁與側壁部84之內壁之間隔以自後方側(背壁部81側)向前方側(開口側)擴大之方式形成。
如圖2所示，開口之擴散構件80之下方以與導入口28a對應之方式配置。又，開口之擴散構件80之前方以朝向收容空間17之中央之方式配置。
自DC風扇27供給之冷媒自導入口28a向上方供給至收容空間17內。自導入口28a供給至收容空間17內之冷媒沿背壁部81之內表面、內圓角部85之內表面及上壁部82之內表面改變其方向，朝向收容空間17之中央。藉此，冷媒被供給至空間17a，空間17a係較加熱器控制基板18更上方之收容空間17。又，冷媒之一部分被供給至空間17b，該空間17b係較加熱器控制基板18更下方之收容空間17。又，側壁部83、84之內壁係以自後方側向前方側擴展之方式形成，藉此使冷媒流動擴展至大範圍。藉此，自導入口28a供給至收容空間17內之冷媒於整個收容空間17內擴散，對加熱器控制基板18進行冷卻。
又，藉由由導熱性低之材料形成擴散構件80，可抑制冷媒被基台13之熱量加熱。又，可抑制第1部位14被自導入口28供給之冷媒局部冷卻。
導入口28b(第2導入口)設置於被加熱器控制基板18覆蓋之位置。換言之，自垂直於載置台12之載置面之方向觀察時，導入口28b設置於與加熱器控制基板18之配置位置重疊之位置。即，導入口28b配置於加熱器控制基板18之下方。自DC風扇27供給之冷媒自導入口28b向上方供給至收容空間17內。自導入口28b供給至收容空間17內之冷媒被直接吹送至加熱器控制基板18以冷卻加熱器控制基板18。又，一面流經空間17b一面冷卻加熱器控制基板18。
藉由直接吹送至加熱器控制基板18，可抑制第1部位14被自導入口28b供給之冷媒局部冷卻。
導入口28b例如可設置於遠離導入口28a之位置。藉此，對於利用來自導入口28a之冷媒的冷卻降低之區域，可供給來自導入口28b之冷媒，因此可補強加熱器控制基板18之冷卻。
沿收容空間17之內壁設置有隔熱板90。隔熱板90由具有耐熱性之材料形成。又，隔熱板90由導熱性低之材料形成。例如，由聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)等樹脂材料形成。隔熱板90沿收容空間17之內壁設置於收容空間17之上表面、即第1部位14之收容空間17側。藉由設置隔熱板90，可抑制自第1部位14向加熱器控制基板18之熱傳導。又，於基板處理裝置1中，可於低溫下對晶圓W進行處理時抑制冷凝之產生。
於收容空間17之上表面與隔熱板90之間設置有間隙部91。藉此，可抑制第1部位14與隔熱板90之熱傳導，進而抑制自第1部位14向加熱器控制基板18之熱傳導。
又，隔熱板90沿收容空間17之內壁亦設置於收容空間17之下表面、即第2部位15之收容空間17側。藉此，可抑制自第2部位15向加熱器控制基板18之熱傳導，該第2部位15會因來自與第1部位14之接合部之傳熱而被加熱或冷卻。
進而，於收容空間17之下表面與隔熱板90之間設置有間隙部92。藉此，可進一步抑制自第2部位15向加熱器控制基板18之熱傳導。
又，亦可於隔熱板90貼附吸水片或吸濕片。藉此，可進一步抑制冷凝水附著於加熱器控制基板18。
以上，根據一實施方式之載置台12，可較好地冷卻加熱器控制基板18，因此可使加熱器控制基板18穩定地進行動作。又，可防止冷凝。
以上，對基板處理裝置1之實施方式等進行了說明，但本發明並不限定於上述實施方式等，可於申請專利範圍所記載之本發明之主旨範圍內，進行多種變化、改良。
於圖2中，導入口28a、28b及排出口29之數量分別圖示為1個，但並不限定於此，亦可為複數個。
加熱器21之電源於描述中為直流電源23，亦可為交流電源。
1:基板處理裝置(電漿處理裝置) 10:處理容器 10e:排氣口 10g:閘閥 10p:搬入搬出口 11:支持部 12:載置台 13:基台 14:第1部位 15:第2部位 15a:端子部 16:流路 17:收容空間 17a:空間 17b:空間 18:加熱器控制基板 20:靜電吸盤 20a:電極 20b:介電層 21:加熱器 22:直流電源 23:直流電源 24:邊緣環 25a:配管 25b:配管 26:氣體供給管線 27:DC風扇 28a:導入口(導入口、第1導入口) 28b:導入口(導入口、第2導入口) 29:排出口 30:上部電極 31:電極板 32:噴氣孔 33:電極支持體 34:氣體擴散室 35:氣體流通孔 36:氣體導入孔 37:遮蔽構件 40:氣體供給管 41:氣體供給源 42:質量流量控制器 43:開關閥 51:第1高頻電源 52:饋電棒 53:匹配器 54:第2高頻電源 55:饋電棒 56:匹配器 60:排氣裝置 61:隔板 62:排氣管 70:控制部 80:擴散構件 81:背壁部 82:上壁部 83:側壁部 84:側壁部 85:內圓角部 90:隔熱板 91:間隙部 92:間隙部 W:晶圓(基板)
圖1係表示一實施方式之基板處理裝置之一例之剖視模式圖。 圖2係表示一實施方式之載置台之一例之剖視模式圖。 圖3係表示擴散構件之一例之立體圖。
12:載置台
13:基台
14:第1部位
15:第2部位
15a:端子部
16:流路
17:收容空間
17a:空間
17b:空間
18:加熱器控制基板
20:靜電吸盤
21:加熱器
27:DC風扇
28a:導入口(導入口、第1導入口)
28b:導入口(導入口、第2導入口)
29:排出口
80:擴散構件
90:隔熱板
91:間隙部
92:間隙部

Claims (15)

  1. 一種載置台，其具有： 基台，其於內部具有收容空間； 介電層，其設置於上述基台之第1面，具有載置基板之載置面，且於內部具有複數個加熱器；及 加熱器控制基板，其配置於上述收容空間內，驅動上述複數個加熱器； 上述基台於作為與上述第1面相反之面的上述基台之第2面具有將冷媒導入上述收容空間內之導入口。
  2. 如請求項1之載置台，其 具備配置於上述收容空間內之隔熱板。
  3. 如請求項2之載置台，其中 上述隔熱板設置於上述收容空間之內壁面與上述加熱器控制基板之間。
  4. 如請求項3之載置台，其中 於上述收容空間之內壁面中之上述第1面側之內壁面與上述隔熱板之間具有間隙部。
  5. 如請求項1至4中任一項之載置台，其 具備擴散構件， 上述擴散構件配置於上述收容空間內，使自上述導入口導入之冷媒於上述收容空間內擴散。
  6. 如請求項5之載置台，其中 上述擴散構件改變自上述導入口導入之冷媒之流動方向，以使其於上述收容空間之內壁面中之上述第1面側之內壁面與上述加熱器控制基板之間流動。
  7. 如請求項5或6之載置台，其中 上述擴散構件以朝向開口側於寬度方向擴展之方式形成。
  8. 如請求項5至7中任一項之載置台，其中 上述擴散構件由導熱性低於上述基台之材料構成。
  9. 如請求項5至8中任一項之載置台，其中 上述導入口具有第1導入口，上述第1導入口自垂直於上述載置面之方向觀察時，設置於與上述加熱器控制基板之配置位置不同之位置， 上述擴散構件與上述第1導入口係1對1地對應。
  10. 如請求項1至9中任一項之載置台，其中 上述導入口具有第2導入口，上述第2導入口自垂直於上述載置面之方向觀察時，設置於與上述加熱器控制基板之配置位置重疊之位置。
  11. 如請求項1至10中任一項之載置台，其中 上述基台具有將冷媒自上述收容空間內排出之排出口。
  12. 如請求項1至11中任一項之載置台，其中 上述冷媒為空氣、乾燥空氣、惰性氣體中之任一者。
  13. 如請求項1至12中任一項之載置台，其 具有供傳熱介質流通之流路。
  14. 如請求項13之載置台，其中 上述傳熱介質為鹽水或氣液兩相流體。
  15. 一種電漿處理裝置，其具備如請求項1至14中任一項之載置台。
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