TWI573191B - 電漿處理裝置的上部電極的製造方法 - Google Patents

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Description

電漿處理裝置的上部電極的製造方法
本發明之一面向係關於電漿處理裝置。
電漿處理裝置中有如專利文獻1或專利文獻2之平行平板型電漿處理裝置。如專利文獻1或專利文獻2之電漿處理裝置包含處理容器、氣體供給部、下部電極及上部電極。如此之電漿處理裝置中，藉由氣體供給部對處理空間內供給處理氣體，在下部電極與上部電極之間賦予高頻電場。藉此產生處理氣體之電漿，藉由處理氣體所包含之元素自由基等處理被處理基板。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-198843號公報
[專利文獻2]日本特開2008-112751號公報
如上述之電漿處理裝置中，在緊接於裝置製造後或上部電極之零件交換後，會進行季化處理。此季化所需時間相對較長。
因此，於本技術領域中，業界要求可縮短季化時間之電漿處理裝置。
依本發明一面向之電漿處理裝置包含處理容器、氣體供給 部、下部電極及上部電極。處理容器區畫出處理空間。氣體供給部對處理空間供給處理氣體。下部電極設於處理空間下方。上部電極設於處理空間上方，於該上部電極形成有具有耐電漿性之被覆層。該被覆層表面經拋光。依一實施形態，此被覆層亦可係Y2O3層。
若在包含具有剛形成後之被覆層之上部電極之電漿處理裝置中，藉由處理氣體進行電漿蝕刻，蝕刻速度即傾向於低於使用具有經過既定季化之被覆層之上部電極時之蝕刻速度。推測此係因與構成被覆層之元素鏈結所消耗之自由基量增多。又，所謂既定季化係在例如為穩定獲得所希望之蝕刻速度而設定之條件下進行之季化。推測藉由噴敷Y2O3形成被覆層時，在剛噴敷後若進行使用包含碳及氟之氣體(CF類氣體)之電漿蝕刻，因與Y2O3層之Y鏈結所消耗之氟原子之自由基量增多，故蝕刻速度即會降低。
依本發明一面向之電漿處理裝置中，上部電極被覆層表面經拋光。因此，被覆層表面積小於剛形成後被覆層之表面。亦即，降低與自由基接觸之被覆層表面積，俾與被覆層構成元素鏈結所消耗之自由基量降低。其結果，可獲得可提供接近所希望之蝕刻速度之蝕刻速度之上部電極。因此，可縮短季化所需之時間。
一實施形態中，被覆層表面積亦可在30000μm2以下。且被覆層表面積亦可在20000μm2以上。依包含具有如此之表面積之被覆層之上部電極，可獲得更接近所希望蝕刻速度之蝕刻速度。
如以上說明，依本發明之一面向，可提供可縮短季化時間之電漿處理裝置。
[實施發明之形態]
以下，參照圖式詳細說明關於各種實施形態。又，各圖式中對同一或相當之部分賦予同一符號。
圖1概略顯示依一實施形態之電漿處理裝置。圖1中，顯示依一實施形態之電漿處理裝置之剖面。圖1所示之電漿處理裝置10為平行平板型。
電漿處理裝置10包含處理容器12。處理容器12大致呈圓筒形狀，區畫出處理空間S作為其內部空間。電漿處理裝置10於處理容器12內具有大致呈圓板形狀之台14。台14設於處理空間S下方。台14例如為鋁製，構成下部電極。
一實施形態中，電漿處理裝置10更包含筒狀固持部16及筒狀支持部17。筒狀固持部16連接台14之側面及底面之緣部，固持台14。筒狀支持部17自處理容器12底部沿垂直方向延伸，隔著筒狀固持部16支持台14。電漿處理裝置10更包含載置於此筒狀固持部16上表面之對焦環18。對焦環18可由例如矽或石英構成。
一實施形態中，在處理容器12側壁與筒狀支持部17之間形成排氣通道20。於排氣通道20之入口或其途中安裝檔板22。且於排氣通道20底部設有排氣口24。排氣口24由嵌入處理容器12底部之排氣管28區畫。此排氣管28連接排氣裝置26。排氣裝置26具有真空泵，可使處理容器12內之處理空間S減壓至既定真空度。於處理容器12側壁安裝有使被處理基板W之送入送出口開合之閘閥30。
台14經由匹配器34電性連接產生離子導入用高頻電力之高頻電源32。高頻電源32對下部電極，亦即台14施加既定高頻率(例如400KHz~27MHz)之高頻電力。
電漿處理裝置10更於處理容器12內具有噴淋頭38。噴淋頭38設於處理空間S上方。噴淋頭38包含電極板40及電極支持體42。
電極板40係大致呈圓板形狀之導電性板，構成上部電極。電極板40經由匹配器36電性連接電漿產生用高頻電源35。高頻電源35對電極板40施加既定高頻率(例如27MHz以上)之高頻電力。藉由高頻電源32及高頻電源35分別對台14及電極板40賦予高頻電力，即可在台14與電極板40之間之空間，亦即處理空間S形成高頻電場。
於電極板40形成複數氣體通氣孔40h。電極板40由電極支持體42以可裝卸之方式支持。於電極支持體42內部設有緩衝室42a。電漿處理裝置10更包含氣體供給部44，緩衝室42a之氣體導入口25經由氣體供給導管46連接氣體供給部44。氣體供給部44對處理空間S供給處理氣體。氣體供給部44可供給例如CF類蝕刻氣體等。電極支持體42中形成有分別延續至複數氣體通氣孔40h之複數孔，該複數孔連通緩衝室42a。因此，由氣體供給部44供給之氣體經由緩衝室42a、氣體通氣孔40h，對處理空間S供給之。
一實施形態中，於處理容器12之頂棚部設有呈環狀或同心狀延伸之磁場形成機構48。此磁場形成機構48用作為使處理空間S中高頻放電之開始(電漿點火)變得容易，穩定維持放電。
一實施形態中，於台14上表面設有靜電吸盤50。靜電吸盤50包含電極52以及一對絕緣膜54a及54b。電極52係導電膜，設於絕緣膜54a與絕緣膜54b之間。此電極52經由開關SW連接直流電源56。若自直流電源56對電極52賦予直流電壓，即會產生庫倫力，藉由該庫倫力在靜電吸盤50上吸附固持被處理基板W。
一實施形態中，電漿處理裝置10更包含氣體供給線58及60，以及熱傳氣體供給部62及64。熱傳氣體供給部62連接氣體供給線58。此氣體供給線58延伸至靜電吸盤50上表面，於該上表面中央部分呈環狀延伸。熱傳氣體供給部62對靜電吸盤50上表面與被處理基板W之間供給例如氦氣之熱傳氣體。且熱傳氣體供給部64連接氣體供給線60。氣體供給線60延伸至靜電吸盤50上表面，於該上表面呈環狀延伸，俾包圍氣體供給線58。熱傳氣體供給部64對靜電吸盤50上表面與被處理基板W之間供給例如氦氣之熱傳氣體。
一實施形態中，電漿處理裝置10更包含控制部66。此控制部66連接排氣裝置26、開關SW、高頻電源32、匹配器34、高頻電源35、匹配器36、氣體供給部44以及熱傳氣體供給部62及64。控制部66分別對排氣裝置26、開關SW、高頻電源32、匹配器34、高頻電源35、匹配器36、氣體供給部44以及熱傳氣體供給部62及64送出控制信號。藉由來自控制部66之控制信號，控制以排氣裝置26進行之排氣、開關SW之開合、來自高頻電源32之電力供給、匹配器34之阻抗調整、來自高頻電源35之電力供給、匹配器36之阻抗調整、以氣體供給部44進行之處理氣體之供給、分別以熱傳氣體供給部62及64進行之熱傳氣體之供給。
此電漿處理裝置10中，自氣體供給部44對處理空間S供給處理氣體。且在電極板40與台14之間，亦即處理空間S內形成高頻電場。藉此，於處理空間S產生電漿，藉由處理氣體所包含之元素自由基等蝕刻被處理基板W。
以下，說明關於構成上部電極之電極板40之構成。圖2係顯示圖1所示之電漿處理裝置上部電極之剖面圖。如圖2所示，電極板40包含本體部40a及被覆層40b。本體部40a大致呈圓板形狀，由例如具有鋁製表面之基材構成。本體部40a具有區畫有氣體通氣孔 40h之內面。該內面中經施行氧皮鋁處理。於本體部40a處理空間S側之面40s形成被覆層40b。此被覆膜40b具有電漿耐受性。被覆層40b可藉由Y2O3之噴敷形成。又，被覆層40b之形成方法及構成材料不受限定。
被覆層40b在藉由噴敷等形成後經拋光。亦即，被覆層40b具有作為處理空間S側之表面，經拋光之表面40d。如此經拋光之表面40d之表面積小於緊接在形成後被覆層之表面積。因此，可降低與被覆層40b構成元素鏈結之自由基量。其結果，即使在緊接於電極板40製造後，亦可獲得接近所希望之蝕刻速度之蝕刻速度。因此，依電漿處理裝置10，可降低季化所需之時間。又，於被覆層40b表面在該表面拋光後亦可施行其他表面處理。該表面處理中包含例如噴砂處理。用於噴砂處理之陶瓷粒子可由SiO2、Al2O3、Y2O3或SiC構成。
一實施形態中，被覆層40b經拋光之表面40d之表面積亦可在30000μm2以下。且表面40d之表面積亦可在20000μm2以上。依具有相關表面積之被覆層40b，緊接在電極板40製造後之蝕刻速度可更接近所希望之蝕刻速度。
以下參照圖3。圖3顯示用於被覆層40b表面拋光之拋光裝置一例。如圖3所示，一例之拋光裝置100中，於由旋轉軸104支持之平台102上表面載置有拋光墊106。在此拋光墊106上，由漿體供給機構108供給漿體Sr。作為漿體Sr，例示以包含鑽石磨粒之漿體。且在拋光墊106上方設有固持部110。固持部110於其下表面可固持電極板40。固持部110由支持部112支持。支持部112自相對於旋轉軸104旋轉軸線X1垂直之方向(水平方向)支持固持部110。且支持部112支持固持部110，俾可以與旋轉軸線X1平行之軸線X2為中心旋轉。此軸線X2相對於軸線X1沿水平方向偏移。電極板40若抵緊拋光墊106，電極板40及固持部110即自拋光墊106受到用來以軸線X2 為中心旋轉之力。
拋光裝置100中，在拋光墊106上供給漿體Sr，使該拋光墊106旋轉。又，由固持部110固持之電極板40(被覆層40b)抵緊拋光墊106。藉此，可使電極板40之被覆層40b拋光。又，被覆層40b之表面積可藉由調整漿體之磨粒徑、旋轉軸104之旋轉速度、被覆層40b之拋光量(經拋光之厚度)變更。
[實施例]
以下雖舉實施例更詳細地說明關於本發明，但本發明不由此等實施例限定。
實施例1~3中，使用作為被覆層40b具有不同表面積之被覆層，進行季化，其後，蝕刻被處理基板W之氧化膜，亦即SiO2膜，評價蝕刻速度。實施例1及2之表面40d係使用圖3所示之拋光裝置拋光藉由噴敷形成之Y2O3層而獲得。使用圖3所示之拋光裝置拋光藉由噴敷形成之電極板Y2O3層後，藉由進行使用陶瓷粒子(SiO2)之噴砂處理獲得實施例3之表面40d。實施例1~3表面40d之表面積分別為22785μm2、27325μm2、25421μm2。又，使用奧林帕斯股份有限公司製雷射顯微鏡OLS3100，利用該雷射顯微鏡之表面積測定模式測定表面40d之表面積。
且作為比較例，使用具有藉由噴敷形成之Y2O3層之電極板，對Y2O3層之表面進行使用陶瓷粒子(SiO2)之噴砂處理，進行與實施例1~3相同之季化後，蝕刻SiO2膜，評價蝕刻速度。比較例中Y2O3層表面之表面積為39753μm2。又，比較例中，不拋光Y2O3層之表面。
實施例1~3及比較例中季化之條件如下。
處理空間S之壓力：20mT
對下部電極之供給電力：0W
對上部電極之供給電力：2000W
處理氣體：流量80sccm之C4F6、流量500sccm之CO之混合氣體
自熱傳氣體供給部62氦氣之壓力：15T
自熱傳氣體供給部64氦氣之壓力：40T
蝕刻時間：120秒
被處理基板W之尺寸：300mm
且實施例1~3及比較例中蝕刻條件如下。
處理空間S之壓力：20mT
對下部電極之供給電力：200W
對上部電極之供給電力：1800W
處理氣體：流量135sccm之CHF3、流量465sccm之CO、流量18sccm之O2之混合氣體
自熱傳氣體供給部62氦氣之壓力：15T
自熱傳氣體供給部64氦氣之壓力：40T
蝕刻時間：30秒
被處理基板W之尺寸：300mm
於被處理基板W之中心，及自中心沿徑方向±30mm、±60mm、±90mm、±120mm、±130mm、±145mm各點量測被處理基板W蝕刻前後之厚度，求取所獲得之量測值之平均值，換算該平均值為每1分鐘之蝕刻速度，作為藉由該換算獲得之值求取蝕刻速度。
實施例1~3之蝕刻速度分別為129.6nm/min、131.2mm/min、133.2mm/min。另一方面，比較例之蝕刻速度為127.4mm/min。已確認依實施例1~3，可獲得相較於比較例之蝕刻速度，更接近係所希望蝕刻速度之132nm/min之蝕刻速度。
Sr‧‧‧漿體
SW‧‧‧開關
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧被處理基板
X1、X2‧‧‧軸線
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
14‧‧‧台
16‧‧‧筒狀固持部
17‧‧‧筒狀支持部
18‧‧‧對焦環
20‧‧‧排氣通道
22‧‧‧檔板
24‧‧‧排氣口
25‧‧‧氣體導入口
26‧‧‧排氣裝置
28‧‧‧排氣管
30‧‧‧閘閥
32、35‧‧‧高頻電源
34、36‧‧‧匹配器
38‧‧‧噴淋頭
40‧‧‧電極板
40h‧‧‧氣體通氣孔
40a‧‧‧本體部
40b‧‧‧被覆層
40s‧‧‧面
40d‧‧‧表面
42‧‧‧電極支持體
42a‧‧‧緩衝室
44‧‧‧氣體供給部
46‧‧‧氣體供給導管
48‧‧‧磁場形成機構
50‧‧‧靜電吸盤
52‧‧‧電極
54a、54b‧‧‧絕緣膜
56‧‧‧直流電源
58、60‧‧‧氣體供給線
62、64‧‧‧熱傳氣體供給部
66‧‧‧控制部
100‧‧‧拋光裝置
102‧‧‧平台
104‧‧‧旋轉軸
106‧‧‧拋光墊
108‧‧‧漿體供給機構
110‧‧‧固持部
112‧‧‧支持部
圖1概略顯示依一實施形態之電漿處理裝置。
圖2係顯示圖1所示之電漿處理裝置上部電極之剖面圖。
圖3顯示拋光裝置之一例。
SW‧‧‧開關
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧被處理基板
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
14‧‧‧台
16‧‧‧筒狀固持部
17‧‧‧筒狀支持部
18‧‧‧對焦環
20‧‧‧排氣通道
22‧‧‧檔板
24‧‧‧排氣口
25‧‧‧氣體導入口
26‧‧‧排氣裝置
28‧‧‧排氣管
30‧‧‧閘閥
32、35‧‧‧高頻電源
34、36‧‧‧匹配器
38‧‧‧噴淋頭
40‧‧‧電極板
40h‧‧‧氣體通氣孔
42‧‧‧電極支持體
42a‧‧‧緩衝室
44‧‧‧氣體供給部
46‧‧‧氣體供給導管
48‧‧‧磁場形成機構
50‧‧‧靜電吸盤
52‧‧‧電極
54a、54b‧‧‧絕緣膜
56‧‧‧直流電源
58、60‧‧‧氣體供給線
62、64‧‧‧熱傳氣體供給部
66‧‧‧控制部

Claims (4)

  1. 一種電漿處理裝置的上部電極的製造方法，其中，該電漿處理裝置包括：處理容器，用來區畫出產生電漿的處理空間；氣體供給部，對該處理空間供給處理氣體；下部電極，設於該處理空間下方；及該上部電極，設於該處理空間上方；且該方法含有：形成步驟，在構成該上部電極之本體部的該處理空間側的表面，形成具有耐電漿性之被覆層；拋光步驟，將露出在該處理空間之該被覆層之表面加以拋光，及處理步驟，對經拋光之該被覆層的該表面進行噴砂處理。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置的上部電極的製造方法，其中，該被覆層係Y2O3層。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置的上部電極的製造方法，其中該被覆層之表面具有20000μm2以上30000μm2以下之表面積。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置的上部電極的製造方法，用於該噴砂處理之陶瓷粒子可由SiO2、Al2O3、Y2O3或SiC構成。
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