TW498705B - Apparatus for plasma processing - Google Patents

Description

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經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 技術領域 本發明係關於被處理物之基版上進行成膜、乾蝕刻等電 漿處理之電漿處理用裝置。 ％ 背景技術 近年來，對於電漿處理用裝置，不但要求其能快速且具 鬲性能來處理成膜或乾蝕刻，同時還要求此裝置之佔有面 積須小型化，以節省初期投資及運行成本。 在電漿乾蝕刻裝置中，爲使被處理物表面之垂直方向上 t乾蝕刻速度相對於平行方向上較大，亦即爲提高乾蝕刻 速度（各向異性，且爲了防止形成乾蝕刻覆罩之有機抗蝕 劑燒焦，而以載物台之冷卻媒體加以冷卻，以除去被處理 物上因受到電漿知、射所產生之熱量。而電漿成膜裝置中若 被處理物或薄腺不具有耐熱性的話，亦有施予冷卻之必要 性。 尤其是在半導體之製造過程中，爲降低製造成本，使用 了高密度電漿來提高處理速度，矽製基版之直徑則由2〇〇 mm提高到300 mm，希望藉由提高其口徑使每一片基版所 能揭取之晶片數增加，提昇其生產性能。而當電漿密度變 高，基版尺寸加大，則每單位時間内所必須除去之熱量也 變大’其結果使得冷卻裝置也變得龐大。若欲使基版之溫 t分布能夠均一，必須令冷卻媒體出入口之溫度差變小， a而有必要使冷卻媒體能高速地循環，使得循環裝置也會 變得龐大。一般上，都採用兼具冷卻機構與循環機構之冷 -4- 本纸張纥t適用中围國家標準（CNSM4規格（210x 297公釐） — — — — — — — — — — ·1111111 11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

/UJ A7 B7 五、發明說明（2 体ΐ:者被處理物之載物台處’除冷卻機構外，還設置了 ==能與載物台緊密地接合之靜電夹盤機構、爲】 壓心機J '衆所產生之離子照射能之高頻或直流電 、二：機構、爲使被處理物與載物台間之熱量順利傳導而 於被處理物盥遨物A ρΕ|、、 “ 碎’而 理物…/ 2隙无填氦氣之機構、以及被處 理物或載物台之溫度監視機構等。 處 任右要冷郃施加直流電壓或高頻之載物台時，爲了 使直流電廖、古相p A f W…、巴、，彖，而使用了低電容率、低導電率之 自素惰性液體來作爲冷煤。 /了上14以往之技術，由於所使用冷煤之比熱、導熱率 ^ 、奪取熱量之能力較低’而以冷卻器將冷煤冷卻至負 / 。二擴大其與載物台之溫度差，以提高奪取熱量之能 ^，右將此低溫冷煤之供給管線牽的很長，隔)熱則變得龐 一：此外’因冷煤昂貴，需要量變大則成本大增。因此， =都在各電漿處理用裝置之附近設置較小型之冷煤冷卻 κ直。 二此本發明〈目的，乃在提供具有小型、成本低之載 ‘ J 0冷部機構之電漿處理用裝置。 泛明之揭示

.?'v;^eiru·)时產局邑工消货合作社印S 衣=明之電漿處理用裝置，其構成乃具有能提供必要之 ^乳體以激發電聚之氣體供給系統，及將其排除以降低 1 ^内壓力疋排氣系統，此容器中能使電漿產生，並於前 中處理被處理物。此裝置中：於前述容器之内部設 ]h载被處理物之導電性載物台，前述載物台之構造可施 -5-

經濟部智楚时產局工消費合作社印製 五、發明說明（3 ) 加直流電壓或高頻’前述載物台其内部設有冷卻媒體流 2，以冷卻被處理物’爲使前述载物台内之熱量能傳遞至 則述之冷卻媒體，前述冷卻媒體流路其導熱度高，而爲了 不使她加於d述載物台處之直流電或高頻傳遞至前述冷卻 媒體處，此裝置採用了電絕緣性高之材料。 圖式之簡單説明 圖1爲表示有關本發明之電漿處理用裝置之一例之模式 性斷面圖。 圖2爲表示一般電漿處理用裝置中，承載被處理物之載 物台其冷卻機構之模式性斷面圖。 圖3爲表示有關本發明之電漿處理用裝置中，承載被處 理物之載物台其冷卻機構之模式性斷面圖。 圖4爲表示有關本發明之電漿處理用裝置中之電漿激發 用问頻電力’與冷卻承載被處理物之載物台之冷卻媒體溫 度之關係圖。 實施發明之最佳型態 以下’依據圖1〜4來説明本發明之一實施例。 圖1表示本實施例所使用之電漿處理用裝置。其乃爲乾 A d於直杈200 mm之矽製基版上所形成之矽氧化膜之裝 以’於基版載物台1 〇 5處施加高頻可激發電漿。 1 0 1爲進行處理之容器主體，藉1 〇 2之氣體供給系統可 %給激發1〇4之電漿時所必須之原料氣體，103之排氣系 統則可對原料及反應之副產物氣體進行排氣。此時，可依 需要降低容器1 〇 1内之壓力。以3 56 MHz之電源1 〇 6及 --------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

^^705 A7 7^^¾¾1.¾財產局W工消费合作社印製 五、發明說明（4 ) 整合器1 〇 7，對承載被處理物之載物台1 0 5施加高頻，可 激發電漿1 0 4。载物台1 0 5之下部設置了冷卻媒體入口 1 08及出口 1 09之排氣口。 圖2乃表不一般之载物台冷卻機構之詳細構造。2 0 1爲 載物台主體，其係包括導熱性佳之銅或鋁等導體，此部份 施加著有直流電壓或高頻。2 〇 3爲冷卻媒體之流路，其與 本體2 0 1乃一體成型，並和主體2 〇 i同樣以導熱性佳之導 體材料加工後，再以焊接2〇4或螺絲等固定在主體上。冷 邠媒體流路2 0 3藉著絕緣管2 〇 6與冷卻器2 〇 7相連接，冷 卻器2 0 7則進行冷煤溫度之控制及循環。爲防止施加於載 A 〇主上之直泥電壓或高頻流漏至冷煤處，採用了具絶 緣性之冷煤。 表1中乃顯示前述冷卻機構中所使用之代表性之冷卻媒 體及水之物性。就絕緣性之冷卻媒體而言，以氟洛里呐 (3M公司製）及加爾登（奥迪蒙特公司製）最具代表性。這 些皆爲具絕緣性之商素惰性氣體。這些冷卻媒體與水相較 的話’其比熱、導熱率較小，故若要提高載物台主體2〇ι rc冷卻效率的話，必須將冷煤冷卻至負數十度。 4 -方面，圖3乃表示本發明之載物台冷卻機構之詳細 …冷卻媒體中使用了 5〜1(rc的水。如表i所示，因水 匕比熱'導熱率韻素惰性液體爲<，故此範園之溫度 即相當足夠。另外並特別下了功夫，{吏直流電流或高頻不 會傳至此一水路。 1--------------------訂---------線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 498705 A7 五、發明說明（5 表 冷煤 比熱 導熱率 電容率 比抵抗 流動點 沸點 (J/g · Κ) (W/m · K) (Ωοηι) (°C) (°〇 水 4.2 0.55 80 o°c V ^ ) 1 00 氟洛里納特 1.05 0.063 1.9 3x1ο15 -100 〜-25 Λ 1 ^ 加爾登 0.966 0.071 2.1 lxlO15 110〜-66 〇u^z1J 70〜270 導 之 以 經濟部智慧时產局員工消費合作社印製 體’直流電流或高頻會施加至此部份。3 〇 3爲冷卻媒體 流路，其包括具高導熱率且爲絕緣材料之氮化鋁陶瓷，以 焊接304固定在主體之上。絕緣性材料過氟化烷氧（pFA) 製之接頭305將PFA管3 0 6接在冷卻媒體流路3〇3之上 載物台下部遮蓋3 ：! 4之底面部分連接不鏽鋼製之接 ，再於此部分接地。冷卻水之循環由抽水機川 行，當載物台之溫度監視器313檢測出較設定溫度高之 時，氚量控制器3 1 2會使5〜10〇C之A外b 人/、， ^ 〈令部水從冷卻水入 3 0 9處流出，而與其等量之水則由山 ， 、了里 由出口 3 1 〇被排出。冷卻 7]C入口 3 0 9及出口 3 1 0則與於清涂会丄 ” m你至内循環之裝置冷卻水 甘路相連接。 於裁物台主體施加高頻之場合時 、 ^ ^ ϋ哼’使用高頻來激發電 7Κ 爲使其不會在遮蓋3〗4内部 '昔 、 1足载物台3 0 1與接地邵 一’間之管3 0 ό處損失，有必要估1 , ^ 文便其間之抵抗變的相當 ’且爲防止水因電解而發生氣泡， ,„ .. ^ m 心 亦有必要加大官長使 |F叫於水之電場強度變小。若管 /;f, , & J ϋ 6過於細長，冷郃水I 七乃損失即會變的過大，故本奘栗 良乱選用外徑1 / 4英吋（約 頭 進 値 ------dm (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------Μ -8 - 本紙張 φ Ώ @ 家標準（CNS)A4 規格（210 X 297 公)

,»VA^^·时產工消赀合作社印製 6.3 5 mm)，長3 〇cm之管。 官之尺寸乃配合著施加於載物台3 〇丨之高頻電力之大 小，以求最適化。 載物台主體3 0 1與冷卻媒體流路3 〇 3之連接部3 〇 4並不 ——疋要用焊接，亦可使用螺絲等使其間爲機械性之接觸。 此種％合時’於接觸部位塗抹導熱性佳的潤滑油，熱量即 可更加確實地由載物台主體3 〇丨傳遞至冷卻媒體流路3 Μ 之處。 另外，冷卻媒體流路3 〇 3乃由銅或鋁等金屬所構成，其 表面可張貼含有氮化鋁陶瓷之部材，或噴鍍氮化鋁陶究覆 蓋表面亦可。 此外，冷卻水之循環方法並不限於上述之方法，亦可於 装if之附近設置冷卻器。此時與画素惰性媒體相較，其冷 卽温度較高，故亦可使冷卻器小型化。 另外，爲防止冷卻水供給設備之腐蝕，前述冷卻水以採 ⑴還原性水較佳。可於水中將氫氣以起泡等方法加以溶解 來得到還原性水。由此所形成之冷卻水，其標準氧化還原 '心彳ϋ以標準氫電極爲基準電極，而具有〇以下之還原性。 以下，依本發明之裝置，説明有關於矽酸化膜之乾刻触 迟戍中，冷卻載物台3 0 1之結果。處理條件如下所敘。爲 扣以比較，冷卻媒體採用了本發明所使用之水，以及氟·洛 見納特（3 Μ公司製），並顯示其結果。 4理绦件

各版載物台高頻：13.56 MHz/1500 W -9- S 家標準（CNS)A4 規格（210 X 297 公釐） ' -- L-------------------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 桃705 B7 五、發明說明（ 經濟部智竑財產局員工消费合作社印製 處理氣體：C4F8/C0/02/Ar=l 0/50/5/200 seem 處理壓力：5·33 Pa (約40 mTorr) 基版：0.75 mm矽基版/1.6 矽氧化膜 /0.8 光致抗蝕劑（15厂⑺洞樣式形成） 基版载物台溫度：控制在20°C 冷部媒體：水或函素惰性液體氟洛里納特（3 Μ公 使載物台保持在20°C，其必要之冷卻媒體之溫 南頻電力而定。圖4乃表示冷卻媒體溫度其高頻 性之測定結果。高頻電力位於〇〜2,〇〇〇 W之範圍 里納特及水則分別爲-25°C〜20Ό與15〜20°C，而 熱率比氟洛里納特高9倍，當冷卻溫度約爲1 / 9 到同樣之效果，此一現象已得到確認。 此外’爲調查高頻是否於空中外漏而未被傳送 了阿爾法拉伯公司製之電界強度計進行檢測。結 %合時’即使高頻電力處於最大値2,〇〇〇 W之狀 低於檢測器之檢測限度〇 〇〗m W/cm2。 以上之例’乃以矽基版作爲被處理物爲例加以 成璃基版等其他之被處理物亦可適用。 fe衣發明，可不需要昂貴之冷卻器或具低電容 A 'ri疋特別之冷煤，不但可減少裝置成本，且不 Y間，即可提供一電漿處理用裝置。 司製） 度，乃 電力依 内， 因水 時亦 依 存 氟洛 之導 可得 ’而使用 果，水之 恐時，亦 次^明，但 率、低導 需佔太多 L·-------------------訂---------線 f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -10 f，3 Η家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 498705 ABCD

   tn6 曰修正/更iE/:H 弟89103797號專利申請案 主文申請卷利蘇,If!修A本阳年8 ) 、申請專利範圍 1. 一種電漿處理用裝置，其具有能提供必要之原料氣體以 激發電漿之氣體供給系統，及將其排除以降低容器内壓 力之排氣系統，此容器中能使電漿產生，並於前述電漿 中處理被處理物，其中於前述容器之内部設有承載被處 理物之導電性載物台，前述載物台之構造可施加直流電 壓或面頻，前述載物台其内部設有冷卻媒體流路，以冷 部被處理物，為使前述載物台内之熱量能傳遞至前述之 冷卻媒體，前述冷卻媒體流路其導熱度高，而為了不使 施加於前述載物台處之直流電或高頻傳遞至前述冷卻媒 體處，此裝置採用了電絕緣性高之材料。 2.如申請專利範圍第〗項之電漿處理用裝置，其中前述冷 卻媒體流路之與前述冷卻媒體接觸之表面，乃由含有？ 化鋁成分之物質所覆蓋住。 σ 亂 3·如申印專利範圍第1或2項之電漿處理用裝置，其中前述 t含有氮化鋁成分之物質，乃為氮化鋁陶瓷。 4·如申請專利範圍第丨項之電漿處理用裝置，其中前述之 冷卻媒體流路乃為氮化銘陶竞。 丨 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 5·如申請專利範圍第丨項之電漿處理用裝置，其中前述、 冷卻媒體乃為以水為主之液體。 ^ 6.如申請專利範圍第5項之電漿處理用裝置，其中前述 以水為主之液體乃為純水。 7·如申請專利範圍第5項之電漿處理用裝置，纟中前述之 以水為王I欲體，其標準氧化還原電位以標準氫電 基準電極，具有〇以下之還原性。 … 本紙張尺度適财關家縣（cNS丨