TWI598927B - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment Download PDF

Info

Publication number
TWI598927B
TWI598927B TW104105335A TW104105335A TWI598927B TW I598927 B TWI598927 B TW I598927B TW 104105335 A TW104105335 A TW 104105335A TW 104105335 A TW104105335 A TW 104105335A TW I598927 B TWI598927 B TW I598927B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
sample
hole
gap
supply
Prior art date
Application number
TW104105335A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201608599A (zh
Inventor
丹藤匠
牧野昭孝
Original Assignee
日立全球先端科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日立全球先端科技股份有限公司 filed Critical 日立全球先端科技股份有限公司
Publication of TW201608599A publication Critical patent/TW201608599A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI598927B publication Critical patent/TWI598927B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32678—Electron cyclotron resonance
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Description

電漿處理裝置
本發明是有關在半導體裝置的製造工程中對於預先配置在晶圓等的基板狀的試料的上面的膜構造實施蝕刻等的處理的處理裝置，特別是有關利用形成於該處理室內的電漿來處理配置於真空容器內部的處理室內的試料台上面所載置保持的晶圓之電漿處理裝置。
隨著半導體裝置的微細化傾向，將配置於半導體晶圓等的基板狀的試料上面的膜構造實施蝕刻等的加工而形成配線的處理所被要求的加工的精度是年年嚴格。為了利用電漿處理裝置來根據晶圓表面的圖案以高精度實施蝕刻，而適當管理此蝕刻中的晶圓的表面的溫度為重要。
近年來，為了因應更進一步形狀精度提升的要求，在處理晶圓的製程中被要求按照該處理的複數的各步驟來更高速且精密地調節晶圓的溫度之技術。為了在內部被減壓至高真空度的電漿處理裝置內控制晶圓的表面溫度，而在晶圓的背面與載置該晶圓的試料台的上面之間導 入熱傳達媒體，經由此來使在試料台傳達熱的效率提升，且調節試料台或試料的上面的溫度為以往便進行。
如此的試料台的一般性的構成是構成具有圓形的晶圓的載置面之構件會發揮靜電吸盤的機能者，該晶圓是配置於具有圓筒形的試料台的上面。具體而言，具備藉由靜電力來使載於試料台上面的晶圓吸附於構成載置面的介電質材料的膜(吸附膜)上面而予以保持的機能，更在載置面的表面與晶圓的背面之間供給作為熱傳達媒體的He氣體等使熱傳達促進的流體作為熱媒體，藉此在真空容器內於試料台與晶圓之間使熱傳達的效率提升。
並且，在如此的試料台，為了在與從電漿處理裝置的外側搬送或從電漿處理裝置取出晶圓的搬送用的機器人之間交接，配置有舉起於試料台的載置面的上方或為了使載於載置面而降下的構成。如此構成的典型者有對於試料台來移動於上下方向，從試料台的載置面的內部到上面上方的特定的高度，使其前端上下之複數的銷為人所知，如此的銷移動至上方而使晶圓載於其前端上再移動至載置面上方的狀態下，將晶圓配置於搬送用的機器人的臂前端的晶圓保持部分會進入晶圓背面與載置面之間所形成的間隙，而使晶圓從銷前端移至保持部分上，搬出至電漿處理裝置外。又，相反的，在晶圓被保持於晶圓保持部分的狀態下，臂會進入電漿處理裝置的真空容器內部，使該保持部分上的晶圓移動至銷前端的上方之後，晶圓被交接至銷前端上之後，臂會退出至真空容器外部。
如此的銷是複數根(例如3根)以上收納於與試料台的圓形的載置面的上面所配置的開口連通的貫通孔內部，一般該等的開口或貫通孔是繞著載置面的中心而以離中心預定的距離配置於彼此分離之處，但配置有該等的各銷的貫通孔或開口是無法在其內部配置使上述靜電吸附的構成，因此，配置有銷之處是在試料台的載置面內無法取得靜電吸附的機能。在配置有如此的銷之處，試料台與晶圓之間的傳熱的性能會降低，進而在配置有此銷的位置的上方對應於此的晶圓之處的溫度不僅明顯與其周圍不同，且難以將其溫度調節成所期者，成為溫度的分佈上的特異點。
為了解決如此的問題，如日本特開2010-267708號公報(專利文獻1)般，可思考在收納銷的貫通孔或穴的內部供給與在晶圓背面與介電質膜的上面之間所被供給者同等的He等的傳熱用的氣體，且在收納銷的穴中所被充填的該氣體的壓力會調節成比晶圓與介電質膜靜電吸附面的傳熱氣體壓力更高之構成。此以往的技術是在對應於晶圓的銷穴的上方之處也抑制熱傳達的量的降低而減低晶圓的面內方向的溫度的均一性受損。
另一方面，專利文獻1的構成是具備：在銷的側面與收納該等的穴的內壁面之間氣密密封(seal)真空容器內部的處理室的側與試料台的內部的側之間的構成。因此，從銷收納於貫通孔及試料台內部的狀態移動至上方，將銷前端頂在晶圓的背面而所欲把晶圓舉起至載置 面的上方，靜電吸附力殘留於晶圓與載置面之間而銷破損或密封破壞時，有不能將處理室內保持在適用處理的真空度之虞。
為了解決如此的問題，在收納銷的貫通孔的下方以伸縮可能的波紋管來包圍覆蓋銷的周圍，即使發生上述的破損或密封的破壞，還是可保持真空的構成揭示於日本特開2010-153678號公報(專利文獻2)。本專利文獻2是在波紋管內供給傳熱氣體，經由收納銷的穴來供給傳熱氣體至晶圓的背面與試料台表面間的間隙之構成。並且，在晶圓未被載於試料台的靜電吸附面的期間供給傳熱氣體，藉此抑制異物進入波紋管內的構成也被揭示。
〔先行技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本特開2010-267708號公報
〔專利文獻2〕日本特開2010-153678號公報
上述以往的技術因為有關其次的點考慮不夠充分而發生問題。
亦即，專利文獻2的構成是從頂起銷穴供給傳熱氣體的構成，因此萬一在處理多數的晶圓的過程異物滯留於頂起銷穴或波紋管內時，異物會藉由傳熱氣體供給 來飛揚至晶圓背面，附著於晶圓背面。附著於晶圓背面的異物會經由搬送機器入的手等來分散至蝕刻裝置內全體。當異物落下至藉由電漿處理來形成於晶圓的上面的微細圖案上時，具備對應於該部分的配線的半導體裝置會無法使用或性能受損，連帶著生產性(良品率)降低。
而且，如專利文獻2般使用波紋管的構造時，一般波紋管內的容積會比晶圓背面與載置面之間充填有He等的熱傳達用的氣體的間隙的容積更大，但電漿處理的工程終了後為了從處理室內搬出晶圓而舉起至試料台的載置面上方時，必須將He氣體從上述間隙排氣，但此排氣所要的時間是用以將波紋管內部的氣體排氣的時間所支配，成為所謂限速的要件。
亦即，為了提高每單位時間的晶圓的處理的片數(所謂處理能力)提升裝置的處理的效率，需要提高來自波紋管內部的空間之排氣的量，短時間完成排氣。然而，上述以往技術是有關解決如此的課題的手段方面未被考慮。如此以波紋管來包圍從載置面舉起晶圓的銷的外周之構成，最好是可將配置有銷的貫通孔及波紋管的內部高速排氣且在供給或排出He等的熱傳達用的氣體時不會使產生從貫通孔內部附著於晶圓的異物之構成。
本發明的目的是在於提供一種可提升處理的效率之電漿處理裝置。又，本發明的別的目的是在於提供一種使處理的良品率提升之電漿處理裝置。
上述目的可藉由下述電漿處理裝置來達成。
一種電漿處理裝置，係利用形成於該處理室內的電漿來處理被靜電吸附於真空容器內部的處理室內所被配置的試料台上的試料之電漿處理裝置，其特徵為：前述試料台係具備：複數的頂起銷，其係使前述試料在該試料台的上方上下；介電質製的膜，其係具有使前述試料載於其上的凹凸；氣體的供給口，其係配置於此介電質製的膜上，供給氣體至前述試料與該介電質製的膜的間隙；及貫通孔的開口，其係前述複數的頂起銷收納於內部，並且，與給排管路連結，該給排管路係具有供給路、排出路及連通前述供給路與排出路的連結路，該供給路係與前述氣體的供給口連通，流通被供給至前述間隙的該氣體，該排出路係與前述貫通孔的開口連通，排出被供給至前述間隙的氣體，在關閉供給路與排氣路之間經由前述連結路的連通之狀態下，從該供給路供給前述氣體至前述間隙及經由該間隙供給至前述貫通孔的內部。
可對頂起銷穴內供給He，及將頂起銷穴內的He高速排氣。而且，在He的供給．排氣時，亦可以「從晶圓背面間隙到頂起銷穴」的順序來保持He氣體的流動，可防止He氣體的逆流所造成頂起銷穴內的異物揚起。藉此，可兼顧(1)提升製程終了時(背面He排氣時)的排氣速度，(2)防止製程中(背面He供給時)的溫度特異點發生，(3)防止來自頂起銷穴的異物飛散。
1‧‧‧電極塊
2‧‧‧介電質膜
3-1‧‧‧外周密封
3-2‧‧‧頂起銷密封
4‧‧‧試料
5‧‧‧冷媒流路
6‧‧‧頂起銷
7‧‧‧波紋管
8‧‧‧頂起銷昇降機構
9‧‧‧絕緣體構件
10‧‧‧接地電極
11‧‧‧傳熱氣體流路
12‧‧‧He供給閥
13‧‧‧波紋管排氣閥
14‧‧‧He排氣閥
15‧‧‧流量控制閥
20‧‧‧高頻電源
21‧‧‧處理室壁
22‧‧‧處理室蓋
23‧‧‧處理室
24‧‧‧氣體導入管
25‧‧‧處理氣體
26‧‧‧排氣口
27‧‧‧壓力調節閥
28‧‧‧渦輪分子泵
29‧‧‧微波振盪機
30‧‧‧微波
31‧‧‧導波管
32‧‧‧螺線線圈
33‧‧‧電漿
34‧‧‧溫調單元
101‧‧‧試料台
圖1是表示本發明的實施例的電漿處理裝置的構成的概略的縱剖面圖。
圖2是擴大圖1所示的實施例的試料台的構成而模式性地顯示的縱剖面圖。
圖3是模式性地顯示圖1所示的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的構成的主要部分的縱剖面圖。
圖4是由貫通孔的軸方向的上方來看圖3所示的頂起銷密封的平面圖，模式性地顯示其構成者。
圖5是模式性地顯示圖1所示的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的主要部分的構成的概略的縱剖面圖。
圖6是表示圖1所示的實施例的電漿處理裝置的動作的流程的時間圖。
以下，利用圖面來說明本發明的實施形態。
〔實施例1〕
以下，利用圖1、圖2來說明有關本發明的實施例。圖1是表示本發明的實施例的電漿處理裝置的構成的概略的縱剖面圖。特別是在圖1中顯示：為了在真空容器內部的處理室形成電漿，而與微波的電場一起供給取得與電場相互作用的磁場，利用電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR)，蝕刻半導體晶圓等的試料的上面的膜構造之裝置。
本實施例的電漿處理裝置是大致分成具備：真空容器21，其係具有在內部形成電漿的處理室23；電漿形成部，其係配置於真空容器21的上方，形成用以在處理室23內形成電漿的電場或磁場；排氣部，其係配置於真空容器21的下方，具有與處理室23連通將內側的空間排氣而減壓的渦輪分子泵等的真空泵。
處理室23是具有圓筒形的空間，在外周予以包圍而配置的真空容器21是具有金屬製的圓筒形部分。
在真空容器21之具有圓筒形的側壁的上方是配置有藉由石英所構成的窗構件22，其係載於該側壁的上端，具有圓板形狀，上述微波的電場可透過內部。在側 壁的上端與窗構件22的外周緣的下面之間是夾持有O型環等的密封構件，其係氣密地密封處理室23的內部與形成大氣壓的外部的空間之間，窗構件22是構成真空容器21。並且，在處理室23內部的下方是設有具有圓筒形的試料台101，此上面上是具備圓形的載置面，其係用以載置具有圓板形狀的半導體晶圓等的基板狀的試料4。
在真空容器21的側壁的上部連結氣體導入管24，流動於氣體導入管24內部的處理用氣體25會通過配置於窗構件22的下方的氣體導入孔，導入至處理室23。被導入至處理室23內的處理用氣體25是藉由被供給至處理室23內的電場及磁場的相互作用而激發形成電漿33。
在試料台101的下方的處理室23的下部配置有排氣口26，連通排氣部與處理室23內部。被導入至處理室23的處理氣體25或電漿、試料4的處理中產生的反應生成物等的處理室23內的粒子會藉由排氣部的動作通過排氣口26排氣。
在排氣口26的下方，真空泵的一種的渦輪分子泵28會夾著壓力調節閥27而連結配置。
藉由調節壓力調節閥27的開度的調節之排氣的量與來自氣體導入孔之處理氣體25的流入量的平衡，處理室23的壓力會被調節成適於處理的壓力(在本例是數Pa程度)，該壓力調節閥27是延伸於水平方向而在排氣口26或橫穿過連結此與渦輪分子泵28的入口之間的流路的軸周圍旋轉來增減流路的剖面積。
真空容器21的處理室23的上方的電漿形成部是具備：微波的電場傳播於內部的導波管31、及配置於此導波管31的端部，振盪而形成微波的電場於導波管31內的微波振盪機29。並且，在導波管31的另一端部是與配置於窗構件22的上方的圓筒形的空間的上部連結。
藉由微波振盪機29所生成的微波的電場30是通過導波管31從上方導入至圓筒形的空間，微波的電場是在空間的內部其特定的模式共振而增大。微波的電場30是在如此的狀態下通過窗構件22而從上方導入至處理室23內。
並且，在真空容器21的處理室23的上方及此處理室23及導波管31的水平方向的周圍，包圍處理室23而配置有複數個的螺線線圈32，直流電力施加於此而形成的磁場會被供給至處理室23內。磁場是被調節成適合於微波的電場30的頻率之密度或強度，而使能夠形成ECR。
本實施例中，為了控制半導體晶圓的試料4的溫度，而使冷媒流通於配置在試料台101的內部的冷媒流路5，在冷媒與試料台進而試料4之間使熱交換。冷媒流路5是經由冷媒流動於內部的管路來連結溫調單元34，在冷卻器等的溫調單元34中其溫度被調節成預定的值的範圍內的冷媒會通過管路流入至冷媒流路5，一面通過，一面熱交換後排出，構成通過管路來回到溫調單元而循環之冷媒的路徑。
並且，在試料台101內部配置有如後述般金屬製的圓筒形或圓板形狀的基材之電極塊，該基材是在其內部具有上述冷媒流路5，且與供給高頻電力的高頻電源20電性連接。並且，試料台101是其上面構成具有在上方載置試料4的圓形的平面，且具備配置有罩的凹部，該罩是包圍該圓形的上面的外周而自電漿33覆蓋試料台101加以保護者。
在上述那樣構成的電漿處理裝置的真空容器21的側壁是連結未圖示的別的真空容器，與此別的真空容器內部所配置的搬送用的空間內部配置有搬送用的機器人的真空搬送室之間是藉由搬送晶圓而通過的通路的閘來連通。處理前的試料4是在被保持於真空搬送室內的機器人的伸縮的臂上的狀態下，使真空容器21與真空搬送室之間的閘的連通形成開放或氣密地密封之未圖示的閘閥開放的狀態下，從真空搬送室搬入至處理室23內，交接至試料台101，而載於載置面的上面。
與載置面接觸而載於其上的試料4是藉由對未圖示的靜電吸盤供給電力而形成於構成載置面的介電質的構件之電荷的靜電力來靜電吸附於載置面上。在此狀態下，於試料4的背面與載置面之間供給熱He等的傳達用的氣體，促進試料4與載置面的介電質材料進而與試料台101之間的熱傳達。
處理氣體25會從氣體導入孔由處理室23的上部供給至內部，且來自排氣口26之處理室23內的氣體 或粒子會藉由渦輪分子泵28及壓力調節閥27的動作來排出至處理室23外。藉由每單位時間的處理氣體25的導入量與來自排氣口26的粒子的排氣量(速度)的平衡，處理室23內部的壓力會被調節成適於處理的所期的範圍內的值。
在此狀態下，通過導波管31與窗構件22之微波的電場及藉由螺線線圈32所產生的磁場會被供給至處理室23內，利用藉由微波的電場30及來自螺線線圈32的磁場的相互作用所形成的ECR來激發處理氣體25的粒子而於處理室23內的試料台101的上方的空間產生電漿33。在被保持於試料台101的載置面的試料4的上面所配置的處理對象的膜是藉由電漿33中的荷電粒子及被激發的活性粒子的相互作用而實施蝕刻。本實施例是具備循環路，其係於處理中循環被溫度調節的冷媒而供給至試料台101內部，藉此試料台101進而試料4的溫度會被調節成適於處理的值的範圍內。
一旦藉由判定未圖示的處理的終點的檢測器來檢測出處理的終點的到達，則處理會被停止，電場及磁場的供給會被停止，電漿33會被滅火，閘閥會被開放，搬送用的機器人的臂會被伸長，進入處理室23內，將試料4從試料台101上的位置接至臂上後，臂會收縮，試料4從處理室23外搬出後，別的處理前的試料4搬入至處理室23內。
其次，利用圖2來說明本實施例的試料台101 的詳細構成。圖2是擴大圖1所示的實施例的試料台的構成來模式性地顯示的縱剖面圖。
在本實施例中，試料台101是在熱交換媒體(以下稱為冷媒)流通於內部的路徑之冷媒流路5被配置於內部的金屬製的圓筒或圓板形狀的構件之電極塊1的上面上方配置有發揮靜電吸附機能由介電質材料所構成的膜或板狀的構件。介電質的材料是可使用礬土或氧化釔等的陶瓷。
本例是作為介電質膜2進行說明。介電質膜2是藉由熱噴塗所形成者，該熱噴塗是在大氣壓中利用電漿來形成高溫而使半溶融狀態的上述陶瓷的粒子噴在電極塊1的上面至預定的厚度為止。並且，使用板狀的構件作為介電質製的構件時，可使用燒結板，其係以高溫燒成將上述陶瓷形成預定的板形的構件。
在介電質膜2的內部是配置有1個或複數個用以靜電吸附試料4之未圖示的膜狀的電極，構成靜電吸盤，直流的電壓會被施加於內部的電極，形成所期望的極性，藉此電荷會被積蓄於介電質膜2上面的內側而形成靜電，藉此被載於該上面上方的試料4會被吸附保持於介電質膜2的上面所被構成的試料4的載置面。
在試料台101的基材之電極塊1的內部，與冷媒流路5一起具備：使試料4載於其前端上而移動於上下方向，藉此在試料的載置面的上方使試料4上下移動之複數的頂起銷6及內部配置此頂起銷6的貫通孔、及在電 極塊1或貫通孔的下方包圍頂起銷6的下部的周圍而氣密地區劃內外的波紋管7、及與頂起銷6的下端部連結而使移動於上下方向且使波紋管7沿著折縫而伸縮的頂起銷昇降機構8。而且，在試料4載於介電質膜2的上面之載置面上方的狀態下，與在形成於試料4背面與載置面之間的間隙導入He氣體等促進試料4與試料台101之間的熱傳達的熱傳導性的氣體之介電質膜2上面的開口連通之該熱傳達氣體的供給路徑的傳熱氣體流路11會貫通電極塊1而配置。
另外，頂起銷6是在試料4被保持於試料台101的介電質膜2上面上的期間，被收納於電極塊1的貫通孔內部，在將試料4搬出至處理室23外部或使別的試料載於試料台101上時，移動至上方，而使其前端突出至介電質膜2的載置面上方。頂起銷6的下端是與基礎構件6'結合，與和基礎構件6'連結的頂起銷昇降機構8連結。
在基礎構件6'的上面，波紋管7的內側是配置有供給或排除He氣體的開口。該開口及傳熱氣體流路11是與He氣體的給排管路連結而連通。在本實施例中，介電質膜2的上面的開口，在傳熱氣體流路11上方連通至此的He氣體供給口及介電質膜2的上面的開口，和收納頂起銷6的貫通孔連通的開口是在試料4載於介電質膜2上面上方的狀態下經由形成於試料4背面與介電質膜2上面之間的間隙(以下、He充填間隙)來連通的構成。
本實施例的給排管路是具備：He氣體流動於 內部的路徑被分岐或經由旁通管路而被連結的複數的管、及配置於其上用以開放/閉塞(開閉)He氣體的流動或調節該氣體的流量、速度的閥者，其一端側是分別被連通至試料台101的波紋管7內部及傳熱氣體流路11。而且，另一方的端部是具有He氣體的供給用及排氣用的2個管路，分別與未圖示的氣體源被形成高壓的貯留槽及用以將管路內部排氣的旋轉泵等的排氣泵連結。
本實施例的給排管路是具備He供給管線，該He供給管線係構成試料台101側的1個端部會與電極塊1內部的貫通孔之傳熱氣體流路11連結而連通，來自上述氣體源的He氣體會通過該管路，經由傳熱氣體流路11及其介電質膜2的上面的He氣體供給口來流入試料4與介電質膜2之間的He充填間隙的路徑。並且，具備He排氣管線，其係構成試料台101側的別的端部會與波紋管7內部的基礎構件6’連結，而與配置於其上面的開口連通，用以將He充填間隙或波紋管7內部的空間7’內的He氣體排氣的路徑。
而且，該等He供給管線及He排氣管線是具備：在試料台101的外側，一方分岐而與另一方結合或藉由旁通管路來連結兩者的構成，且構成有與藉由波紋管7及貫通孔所構成的空間7’的內部連通之用以供給或排除He氣體的路徑。亦即，給排管路是具備：藉由試料台101上方的He充填間隙及試料台101下方的旁通管路所連結連通的2個管線。
圖2所示的實施例的給排管路是在與面對空間7’的基礎構件6’上面的開口連通的He排氣管線上，比與和傳熱氣體流路11連通的He供給管線的分岐部或與連結該等2個路徑的旁通管路的結合部更上游的側(接近基礎構件6’的開口側)配置有開閉He排氣管線的閥之波紋管排氣閥13。而且，在比與該旁通管路的連結部更下游的側(接近排氣泵的側)的預定的位置配置有增減藉由排氣泵所排出的He氣體的流量或開閉該路徑之He開閉閥14。而且，在與傳熱氣體流路11連結的He供給管線上，比與旁通管路的結合部更上游的側(接近氣體源側)的預定的位置是配置有增減從氣體源供給的He氣體的流量或開閉He供給管線之He供給閥12。
在介電質膜2的外周緣部的上面是配置有被配位成環狀而突出至上方的凸部之外周密封3-1。外周密封3-1是以和縱剖面具有矩形或梯形的介電質膜2同材料所構成的構件，其他的部分在電極塊1上面上方被熱噴塗或塗佈或作為燒結材形成時，作為該介電質膜2的一部分一體形成。本例的試料4是載於預先被形成在未圖示的介電質膜2的表面上的複數的微小的突起及外周密封3-1上面上而與該等接觸支撐的狀態下載置於介電質膜2上。
在此狀態下，在試料4的背面與介電質膜2的表面的上述微小的突起彼此間的凹陷之間產生微小的間隙，從位於傳熱氣體流路11的上端的He供給口導入的He氣體會擴散而被充填，藉此試料4與介電質膜2之間 的熱傳達會被促進，即使處理室23內為適於使用電漿的處理之高真空度的壓力，還是可使進行試料4與電極塊1之間的熱傳達。
試料4是利用靜電力來將試料4吸附保持於介電質膜2，該靜電力是藉由直流電壓施加於預先被配置在介電質膜2內部的金屬製的膜狀的電極而被積蓄於介電質膜2上面的電荷所形成者。具有比外周密封3-1的至少其中央側的介電質膜2上面小的表面粗度而形成平坦的上面是在試料4藉由靜電力來吸附於介電質膜2的狀態下，試料4的最外周緣部的背面會以高的壓力來推擠。藉此，試料4與介電質膜2之間的上述間隙(He充填間隙)會藉由外周密封3-1來包圍進入其內側而與外部區劃，抑制從He氣體供給口供給至該He充填間隙內的He氣體從介電質膜2的外周緣部無止境漏至處理室23內。
本實施例之連結給排管路與試料台101的構成中，傳熱氣體流路11上方的He氣體供給口與收納頂起銷6的貫通孔上方的開口之間的He充填間隙的He氣體的傳導(流動易度)是比收納頂起銷6的貫通孔內的空間7’及由此到與He排氣管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導及傳熱氣體流路11及由此到與He供給管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導、甚至旁通管路各個傳導更小。
在試料4的處理前及處理中的冷媒流路5中，藉由溫調單元34來將溫度調節成預定的範圍內的值 的冷媒會被供給而循環，電極塊1進而試料4會被調節成適於處理的所望的溫度。另外，金屬製的電極塊1是試料台101的基材，在試料4的處理中與高頻電源20電性連接而被供給高頻電力。
如此的試料台101是在試料4載於介電質膜2上方的狀態下，藉由流體或馬達等致動器所構成的頂起銷昇降機構8的動作，頂起銷6會移動至上方，藉此其前端會首先抵接於試料4的背面，然後頂起銷6會更移動至上方，而使試料4離開至介電質膜2的載置面上方，至預定的高度舉起後，藉由頂起銷昇降機構8的動作停止，在該高度保持於頂起銷6前端上。
圖1的電漿處理裝置的真空容器21的側壁是連結未圖示的別的真空容器，該真空容器內部的空間是具有配置於該空間內而搬送試料4的真空搬送機器人，成為搬送試料4的真空搬送室。真空搬送室內的真空搬送機器人是在使處理前的試料4載於複數的臂之中的一方的前端部的保持部上而保持的狀態下，連通真空容器內的處理室23與真空搬送室之間而開閉搬送試料4的通路之閘的閘閥動作開放閘之後，另一方的臂未載試料4者會通過該閘而伸長將試料4搬入至處理室23內。
臂前端部是在頂起銷6舉起試料4而保持時進入試料4背面與介電質膜2的表面之間的間隙，將未載試料4的空的保持部配置於試料4的下方。之後，藉由頂起銷昇降機構8的動作，頂起銷6會移動至下方而使試料 4載於保持部上之後再下降。在此狀態下，於保持部載有試料4的臂會收縮而將試料4搬出至處理室23外的真空搬送室內。
其次，載有處理前的試料4的一方的臂會伸長而使試料4通過閘來搬入至處理室23內，使保持部上的試料4位於構成試料台101的載置面的介電質膜2上面之收納複數的頂起銷的貫通孔的開口的上方而停止。在此狀態下，頂起銷昇降機構8會藉由其動作來使頂起銷6移動至上方，使其前端接觸於臂的保持部所載的處理前的試料4的背面之後，更使移動至上方，將試料4舉起至臂的保持部的更上方的狀態下停止，使試料4離開至臂上方而保持。
一旦處理前的別的試料4被載於頂起銷6的前端上而保持，則臂會收縮而從處理室23退出至真空搬送室，閘閥會將閘氣密地閉塞，而密封處理室23。在此狀態下，藉由頂起銷昇降機構8的動作開始將頂起銷6移動至下方，試料4會移動至下方，頂起銷6至前端收納於貫通孔內為止，試料4的背面被載於介電質膜2上面的微小的突起或外周密封3-1上面之後也繼續頂起銷昇降機構8的動作，下降至頂起銷6的收納位置的狀態停止。然後，直流電力會被供給至介電質膜2內的電極，試料4對於介電質膜2靜電吸附，He氣體會通過傳熱氣體流路11來供給至He充填間隙。
在本例中，頂起銷6基於安定地保持試料4 具備複數根(例如3根以上)為適，但該等頂起銷6是複數根(例如3根)以上被配置於介電質膜2的圓形的載置面的上面，在載置面的中心的周圍，被收納於與配置在離中心預定的距離彼此分開之處的開口連通的貫通孔內部，該等的開口或貫通孔是在載置面的中心周圍，被配置在離中心預定的距離彼此分開之處。但，分別配置該等頂起銷6的貫通孔或開口是無法在其內部配置使上述靜電吸附的構成，因此配置有銷之處是在載置面內無法取得靜電吸附的機能。
在如此的頂起銷6所分別被配置之處，試料台101與試料4之間的傳熱的性能會降低，進而在配置有該等頂起銷6的位置的上方，對應於此的試料4的上面之處的溫度不僅與其周圍顯著不同，且恐有成為難以將其溫度調節成所期者的溫度的分佈上的特異點之虞。為了解決此問題，本實施例是以可伸縮且可真空密封的波紋管7來罩住頂起銷6的下部與貫通孔的周圍，作為可在貫通孔內充填He氣體的構成。
藉由波紋管7伸縮，頂起銷6藉由頂起銷昇降機構8的動作而昇降。伴隨於此，波紋管7伸縮，一面使基礎構件6’與電極塊1的下面的距離增減，一面從外部氣密地區劃內部的空間7’內部，藉此被充填於內部的He氣體的壓力會被維持於預定的值的範圍內。
另外，在電極塊1的下面，予以覆蓋而配置有絕緣體構件9及形成接地電位的電極之接地電極10。 藉此，在從高頻電源20施加高頻電力至電極塊1時，亦可抑制電磁波洩漏至頂起銷昇降機構8或後述的各種閥類等而誤動作。
並且，在連通至貫通電極塊1的傳熱氣體流路11而連結的He氣體的給排管路中，藉由He供給閥12形成「開」，無關波紋管排氣閥13及He排氣閥14的開閉，來自氣體源的He氣體會流入傳熱氣體流路11。He氣體是經由傳熱氣體流路11來供給至He充填間隙。
本實施例是一旦He氣體被供給至He充填間隙，則擴散於該He充填間隙內的He氣體的粒子會流入被配置於介電質膜2的表面之收納頂起銷6的貫通孔內，擴散於空間7’。此結果，最終He充填間隙與收納頂起銷6的空間7’內部的壓力或成為同等。本例是在兩者成為同值的狀態下，He氣體之通過給排路徑的供給是停止，該空間7’或He充填間隙內的壓力不會有更增加的情形，但不限於此，亦可將給排路徑內的壓力形成更高者，提高He充填間隙的氣體的壓力，使該間隙的熱傳達形成更大。
藉由如此將空間7’內的He氣體的壓力形成與He充填間隙內者同等，可抑制空間7’成為試料4的溫度的分佈的特異點。但，在使用波紋管7的構成中，空間7’內的容積會形成比試料4背面的He充填間隙的容積更大。
因此，試料4之電漿的處理的終了後，為了 使試料4藉由頂起銷6來從介電質膜2的上面或外周密封3-1離開所要從He充填間隙將He氣體排氣的時間是該空間7’的排氣所要的時間成為支配性的要素。亦即，He氣體的排氣所要的時間是強力影響裝置每單位時間處理的試料4的片數，所謂處理能力，因此為了提高處理能力提升處理的效率，被要求縮短該排氣的時間。
本實施例是設置可從頂起銷6穴將He氣體排氣的管線，更在排氣管線設置波紋管排氣閥13，使能夠藉由波紋管排氣閥13的開閉來控制頂起銷6內的He排氣狀態。另外，在使波紋管排氣閥13形成開啟時，He排氣閥14也形成開啟。He排氣閥14與He供給閥12不是同時成為開啟，哪一方開啟時，另一方是成為關閉。裝置停止時是將雙方設為關閉。
說明He氣體的供給、及排氣時的動作。本例是在將He氣體供給至He充填間隙或貫通孔內或波紋管7內的空間7’時，首先在試料4載於介電質膜2上面上方而被吸附、保持的狀態下，He供給閥12會按照來自未圖示的控制裝置的指令訊號而形成開啟的狀態。藉由He供給閥12被開啟，He氣體會通過傳熱氣體流路11供給至He充填間隙，且被供給至連通到此之收納頂起銷6的貫通孔的內部及波紋管7內部的空間7’。
此時，波紋管排氣閥13是被維持於閉塞的狀態。藉此，構成給排管路的He供給管線與He排氣管線之間進而與空間7’之間的連通會被遮斷且被維持。
He充填間隙的壓力P1是藉由接受來自未圖示 的壓力感測器的輸出訊號之控制裝置檢測出，一旦P1的值被判定成預先被設定的值以上，則根據來自控制裝置的指令訊號開始試料4的處理(本例是蝕刻處理)。例如，在試料4被吸附保持於介電質膜2上的狀態下，He供給閥12會被完全開放，供給He氣體，一旦檢測出He充填間隙的壓力P1成為例如500Pa以上，則微波30的電場及來自螺線線圈32的磁場會被供給至處理室23內，在處理室23內形成電漿33，從高頻電源20供給高頻電力至電極塊1，開始試料4的處理。
其次，試料4的處理的終了被檢測出時等，在將He氣體從He充填間隙排氣時，首先He供給閥12會按照來自控制裝置的指令訊號而被閉塞。藉此，He氣體的給排管路是與氣體源之間的連通會在與旁通管路的結合部的上游側的位置被遮斷。
其次，波紋管排氣閥13及He排氣閥14會形成全開的狀態且予以維持。藉由此動作，與給排管路之中的基礎構件6’連結的1個路徑是與波紋管7內的空間7’、收納頂起銷7的貫通孔內部及以介電質膜2與試料4的背面之間的空間所構成的He充填間隙、傳熱氣體流路11及與連結於此傳熱氣體流路11而連通的給排管路的別的路徑的旁通管路的結合部的下游側的部分、以及該旁通管路連通，經由該給排管路的路徑的另一方的端部來與排氣泵連結。
因此，在排氣泵動作下，上述空間7’及He充填空間內的He氣體會通過基礎構件6’上面的開口來排氣，且He充填空間及傳熱氣體流路11內的He氣體也通過給排管路的旁通管路來排氣。如此一來，He充填間隙及貫通孔內的He氣體是與2個的路徑連通並列高速排氣。
在此，例如試料4其直徑為300mm或具有看作近似於此的直徑的值之圓形的Si製的晶圓時，藉由該晶圓的自重，He充填空間的推擠壓力是成為約18Pa，因此在本實施例中利用壓力感測器來檢測出的He充填間隙及貫通孔內的He氣體的壓力低於18Pa的情形藉由控制裝置而被判定之後，根據來自控制裝置的指令而供給至介電質膜2內的電極之靜電吸附用的電壓會被停止，且將被積蓄於試料4的電荷減低或除去的除電的動作會被實施，然後頂起銷6上昇。
在此，在He充填空間的壓力為18Pa以上的狀態下停止靜電吸附用的電壓時，試料4(晶圓)恐有因背面的He氣體的壓力而浮上造成試料4的位置偏離之虞。在本實施例中，He氣體的供給及排氣時的He氣體是從He充填間隙至收納頂起銷6的貫通孔內的空間7’的順序流動。因此，波紋管7內部的He氣體朝He充填間隙流動，貫通孔或空間7’內的異物朝試料4背面揚起的情形會被減低。
通常，成為異物的原因之處理室23內部的微 粒子是隨著被處理的晶圓的片數增大而附著於處理室23內，特別是進入收納頂起銷6的貫通孔內者因為無直接暴露於電漿，所以滯留於內部而附著堆積。一旦貫通孔內的微粒子或其堆積物的碎片通過貫通孔的開口揚起至試料4的背面而附著於該背面，則恐有成為試料4的異物經由搬送機器人的手等來擴散至蝕刻裝置全體之虞。如此的異物落至試料4的表面的膜或處理後的膜構造而附著時，包含該部分的半導體裝置會有損性能，導致半導體裝置的生產性(良品率)降低。
若根據本實施例的上述構成，則可解決如此的課題而期待以下的效果。
(1)可提升試料4的處理的終了時(將He氣體排氣時)的排氣的流量、速度。
(2)可減少試料4的處理中(熱傳達用的He氣體被供給至He充填間隙的期間)之試料4的表面的溫度的特異點發生。
(3)從收納頂起銷6的貫通孔開口飛起異物而污染試料4或處理室23的情形會被減低。
〔變形例〕
利用圖3，4來說明有關上述實施例的變形例。圖3是模式性地表示圖1所示的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的構成的主要部分的縱剖面圖。
在本圖中，在覆蓋試料台101之具有圓筒形 的電極塊1的上面而配置的介電質膜2的外周緣部是配置有包圍其內側而朝上方突起的環狀的外周密封3-1。外周密封3-1是以和縱剖面具有矩形或梯形的介電質膜2同材料所構成的構件，其他的部分是在電極塊1上面上方被熱噴塗或塗佈或作為燒結材形成時，作為該介電質膜2的一部分一體形成。
在本例中，外周密封3-1的高度h1是10~100μm的範圍內的值，在介電質膜2的周方向形成一定或看作近似於此的程度的值。並且，以外周密封3-1的平坦的面所構成的上面是在試料4載於介電質膜2上而被吸附保持的狀態下與試料4的背面抵接，具有可將沿著試料4的背面的外周緣部而配置成環狀的抵接面的試料4中央側的介電質膜2及試料4之間的空間與試料4的外周側的處理室23的空間之間氣密地區劃成形成有預定的壓力差之寬度。
本變形例是在更介電質膜2上面之收納頂起銷6的貫通孔上方的開口的周圍配置有予以包圍而配置成環狀的介電質製的頂起銷密封3-2。頂起銷密封3-2也是具備與外周密封3-1同樣的剖面的形狀之介電質製的環狀的突起部，作為介電質膜2的一部分一體形成者。
利用圖4來說明頂起銷密封3-2的構成的詳細。圖4是由貫通孔的軸方向的上方來看圖3所示的頂起銷密封的平面圖，模式性地顯示其構成者。
在圖4(a)中顯示頂起銷密封3-2會被環狀 地配置於收納頂起銷6的貫通孔401的周圍。頂起銷密封3-2的環狀的平坦的上面是構成在試料4被吸附保持於介電質膜2上面上方的狀態下與試料4的背面接觸而彼此抵接的接觸部402的部分，該上面是具備複數的溝部403，其係於貫通孔的軸的周圍配置成放射狀，連通環的內周側與外周側。
該複數的溝部403是構成其表面在試料4被吸附保持於介電質膜2上面上方的狀態下不會與試料4的背面接觸。另一方面，溝部403以外的頂起銷密封3-2的上面是構成與晶圓背面接觸的接觸部402。本例是如此具備降低頂起銷密封3-2的上面與試料4的背面的接觸之構成。
具備如此的接觸部402、溝部403的頂起銷密封3-2是在試料4被吸附保持的狀態下，將貫通孔401的內側的空間7’與外側的He充填間隙之間予以中間氣密區劃成該等之間形成預定的壓力差的程度。亦即，貫通孔401的內側的空間7’與外側的He充填間隙之間是藉由成為比He充填間隙之滯留的He氣體的傳導還要充分小的傳導之複數的溝部403來連通。
圖4(b)是替換圖4(a)之環狀的平坦的接觸部與放射狀的溝部的形狀的組合，在貫通孔401的開口的周圍作為與試料4的背面接觸而相抵接的接觸部405之上面為圓形的複數的圓筒形的凸部是以該圓的中心能夠在貫通孔401的軸的周圍位於均等的角度之方式配置複數 個。該等的凸部彼此間的貫通孔401周方向的間隙405是在試料4載於介電質膜2上而被保持的狀態下形成在試料4的背面與頂起銷密封3-2的表面之間流通He氣體的空間者。
而且，與圖4(a)同樣，以貫通孔401的內側的空間7’與外側的He充填間隙之間的傳導能夠成為比He充填間隙之滯留的He氣體的傳導還要充分小的方式連通該等之間。另外，在本例中，溝部403、間隙405的傳導是比He氣體通過外周密封3-1從He充填間隙流至處理室23時的傳導更大。
藉由此構成，He充填間隙的He氣體的傳導是比收納頂起銷6的貫通孔內的空間的傳導及傳熱氣體流路11、旁通管路的各傳導更小。而且，在本例中也是連結給排管路與試料台101的構成是傳熱氣體流路11上方的He氣體供給口與收納頂起銷6的貫通孔上方的開口之間的He充填間隙的He氣體的傳導要比收納頂起銷6的貫通孔內的空間7’及由此到與He排氣管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導及傳熱氣體流路11及由此到與He供給管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導、甚至旁通管路各個傳導更小。
藉由具備本變形例的構成，可期待其次的點的效果。
(1)藉由其溫度被調節成所望的範圍內的值之介電質膜2的表面接近試料4背面，試料4與介電質膜 2之間的局部性的熱傳達會提升。由於容納頂起銷6的貫通孔401的開口是在介電質膜2的上面面內吸附的靜電力小或無，因此以往試料4的該處成為熱傳達上的特異點，在試料4的溫度的分佈中恐有成為特異點之虞。本變形例是藉由配置圖4所示的頂起銷密封3-2，使貫通孔401的開口的周圍的局部性的熱傳達提升，可降低溫度分佈上的特異點的發生或溫度的偏差。
(2)從貫通孔401發生的異物，可想像從貫通孔401內的空間7’往試料4的He氣體的流動為主要因素，但即使不發生如此的流動時也有微粒子或堆積物的碎片藉由靜電力等從貫通孔401內部往試料4飛遊的情況。即便是如此的情況，亦可藉由頂起銷密封3-2來區劃試料4的背面與介電質膜2的上面之間的空間，藉此在試料4背面的廣範圍抑制微粒子或碎片飛散。至少，比圖4(a)，(b)所示的溝部403或間隙405的尺寸更大的尺寸的微粒子或碎片無法通過該等，因此可防止如此的微粒子或碎片從貫通孔401內側的空間7’飛遊至He充填間隙。
另一方面，藉由配置頂起銷密封3-2，從He充填間隙流入貫通孔401內的He氣體的流動是其流量或速度與圖1的實施例作比較形成降低。因此，本例將He氣體供給至He充填間隙而使其壓力形成適於處理的範圍內的值的時間恐有比圖1的實施例長之虞。
通過傳熱氣體流路11之往試料4背面(He 充填間隙)的He氣體的供給是在試料4的處理的開始前調整處理室23內的壓力的期間等的非處理時間與其他的動作並行實施。本例是以He氣體的供給所要的時間不會損及電漿處理裝置的處理能力之方式，設定頂起銷密封3-2的非接觸部之溝部403或間隙405的尺寸。
並且，頂起銷密封3-2是不設溝部403或間隙405的環形狀的關係，亦可將頂起銷密封3-2高度h2設為比外周密封3-1高度h1更小的尺寸，減低頂起銷密封3-2上面與試料4的背面的接觸。此情況，亦可將具有相當於高度的差h1-h2的高度之頂起銷密封3-2上面與試料4的背面之環狀的間隙構成為圖4的溝部403或間隙405。而且，在圖4(b)的例子中亦可替換複數的圓筒形的凸部，具備凹凸的前端與試料4的背面接觸的頂起銷密封3-2，該凹凸的前端部是具有具備適當的表面粗度的上面。
其次，利用圖5來說明有關上述實施例的別的變形例。圖5是模式性地表示圖1所示的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的主要部分的構成的概略的縱剖面圖。
在本例中，相對於圖2所示的He氣體的給排管路的構成，在被連結至氣體源及傳熱氣體流路11而朝試料台101流動He氣體的路徑(He供給管線)與被連結至排氣泵及波紋管7下方的基礎構件6’上面的開口而從試料台101朝排氣泵流動He氣體的路徑(He排氣管線)之 間的旁通管路上配置流量控制閥15。並且，在實施例中，在旁通管路與He排氣管線的結合部的試料台101側的He排氣管線上所被配置的波紋管排氣閥13是未被配置。
而且，在本例中，圖1，3，4所示的外周密封3-1是在介電質膜2的外周緣部沿著圓形的周緣而配置。另一方面，被配置於貫通孔401的周圍的頂起銷密封3-2是未被配置於介電質膜2上。
在如此的構成中，可從傳熱氣體流路11及波紋管7內的空間7’的雙方供給He氣體至He充填間隙及從該等排氣。例如，與在圖1，2所示的實施例同樣，將He供給至He充填間隙時，將He供給閥12維持於開放的狀態，He排氣閥14是維持於閉塞的狀態。
而且，根據來自控制裝置的指令訊號，旁通管路上的流量控制閥15是形成以低的開度開啟的狀態，旁通管路的He氣體的傳導會形成比He供給管線低的狀態。並且，旁通管路的He氣體的傳導是形成比在He充填間隙的傳熱氣體流路11上端的He氣體供給口與收納頂起銷的貫通孔的開口之間的傳導更大的狀態。
在本例中也是連結給排管路與試料台101的構成是傳熱氣體流路11上方的He氣體供給口與收納頂起銷6的貫通孔上方的開口之間的He充填間隙的He氣體的傳導要比收納頂起銷6的貫通孔內的空間7’及由此到與He排氣管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導及傳 熱氣體流路11及由此到與He供給管線的旁通管路的結合部為止的部分的傳導、甚至旁通管路各個傳導更小。因此，He供給管線與He排氣管線進而空間7’之間雖連通不被關閉，但He氣體的流通是形成被妨礙的狀態。
藉由如此的構成，從氣體源流入至He供給管線的He氣體是從傳熱氣體流路11及與此流路連通的介電質膜2上面的開口大流量供給，從He排氣管線、波紋管7內的空間7’及與此空間連通的介電質膜2上面的貫通孔的開口是小流量供給。此結果，在He氣體的供給開始的狀態下，He充填間隙的壓力P1與頂起銷穴內的壓力P2是其值會成為P1≧P2的關係，在空間7’內部從He充填間隙流入He氣體或在流入的方向形成造勢的壓力的條件。藉此，在供給He氣體的期間，可抑制He氣體或含於該氣體中之引發異物的微粒子或堆積物的碎片從空間7’流入至He充填間隙。
其次，利用圖6來說明上述實施例的電漿處理裝置的動作的流程。圖6是表示圖1所示的實施例的電漿處理裝置的動作的流程的時間圖。
首先，在本圖所示的電漿處理裝置中，一旦任意的試料4的蝕刻處理開始，則按照來自未圖示的控制裝置的指令訊號，被把持於未圖示的搬送機器人的前端部的手上的試料4會被搬入至構成處理室23內的試料台101的試料載置面的介電質膜2的上方，在此狀態下被保持。其次，在時刻T1，藉由頂起銷上昇機構8的動作， 試料台101內部的頂起銷6會從其前端被收納於貫通孔內部的狀態朝介電質膜2上方上昇。
若頂起銷6持續上昇，則複數的銷的前端會與被保持於搬送機器人前端的手的試料4的背面接觸，頂起銷6會藉由更進一步的上昇，形成在手上方以複數的銷前端來由下方支撐試料4的狀態，在此狀態，頂起銷6是停止。在搬送機器人與試料4分離的狀態下，搬送機器人會使包含手的前端部退出至處理室23的外部。
然後，頂起銷6下降至其前端至貫通孔的內部被收納的位置，完全收納於貫通孔內，試料4載置於試料台101的介電質膜2的表面。在此狀態下，對介電質膜2內部的電極施加靜電吸附用的電壓，藉由上述的靜電吸盤來吸附保持試料4於介電質膜2上。
在此狀態下，於刻T2，對He充填間隙內開始He氣體的供給。開始供給He氣體時，使He供給閥12形成「開」的狀態而予以維持下，He氣體會從氣體源經由He供給管線來通過傳熱氣體流路11而供給至He充填間隙。
此時，被供給He氣體之前的He充填間隙及收納頂起銷6的貫通孔內部的壓力是在試料4被載於介電質膜2的上面之前，包含貫通孔的上部開口，由於是暴露於處理室23，因此形成與處理室23內的壓力同等，形成比流通He氣體的傳熱氣體流路11內部的壓力還低的值。而且，介電質膜2上面的微小的凹凸的表面與試料4背面 所夾成的He充填間隙的He氣體的流動易度(所謂傳導)是比傳熱氣體流路11及收納頂起銷6的貫通孔還低。
在He氣體從傳熱氣體流路11供給至He充填間隙的期間，在圖2，3的構成中，波紋管排氣閥13及He排氣閥14是被閉塞，維持此狀態。在圖5所示的構成中，He排氣閥14是被閉塞，維持此狀態，流量控制閥15是被維持於低開度開啟的狀態。
He氣體會經He供給管線來朝試料台101流動，通過傳熱氣體流路11來供給至He充填間隙。在圖2，3的構成中，來自氣體源的He氣體是全部通過He供給管線及傳熱氣體流路11而流入He充填間隙，其一部分通過收納頂起銷6的貫通孔的開口而對波紋管7內的空間7’也流入。並且，在圖5的構成中，來自氣體源的He氣體的主要部分是通過He供給管線及傳熱氣體流路11來流入He充填間隙，剩下的一部分是通過旁通管路及He排氣管線來流入空間7’。
圖2，3，5的任一情況皆最終He充填間隙與空間7’內的壓力成為同等，但在He氣體被供給的期間(T2~T4)的初期是He充填間隙的壓力P1與空間7’(亦包含貫通孔內部的空間)的內部的壓力P2是形成P1≧P2的關係。試料4背面(He充填間隙)的He的最終壓力值是至少按照可形成不可避些微往外部洩漏的外周密封3-1的He充填間隙內部與外部之間的壓力差的大小及外部的 處理室23內的壓力而定，一旦從He充填間隙藉由未圖示的壓力感測器檢測出到達本例中預先被設定的值，則He供給閥12會被閉塞而停止He氣體的供給。
更詳細是試料4被吸附保持於介電質膜2上的期間，需要供給傳熱用氣體的期間，He供給閥12從He充填間隙內的壓力值適用處理的壓力的範圍變成比預定的臨界值高時被閉塞，比該臨界值低時被開放，藉此He氣體會被供給至He充填間隙。在圖7中，如此試料4被靜電吸附的期間內的He氣體供給的期間之時間T2~T4的He供給閥12的間歇性的開閉動作及藉此動作之He氣體的間歇性的供給動作是未被顯示，在該期間單純化成單一的開啟及關閉來表示。
上述任一情況，在He供給閥12被開啟通過He供給管線來供給He氣體的期間，在空間7’內部從He充填間隙流入He氣體或在流入的方向形成造勢的壓力的條件。藉此，在供給He氣體的期間，可抑制He氣體或含於該氣體中之引發異物的微粒子或堆積物的碎片從空間7’流入至He充填間隙。
其次，按照來自控制裝置的指令訊號，對處理室23內供給處理用氣體，且處理室23內的氣體會藉由真空泵的動作來從排氣口26排氣。藉由該等的給排氣的平衡，處理室23內的壓力形成適於處理的範圍的值被檢測出後，按照來自控制裝置的指令，藉由微波的電場30及來自螺線線圈32的磁場的相互作用，處理用氣體會被 激發而於處理室23內形成電漿33。
時刻T3，來自高頻電源20的高頻電力會被供給至試料台101內的電極塊1，開始試料4的蝕刻處理。然後，一旦蝕刻的終點藉由未圖示的檢測器所檢測出，則按照來自控制裝置的指令訊號而停止該高頻電力的供給，停止蝕刻處理。
而且，處理用氣體的供給停止後，在時刻T4停止He氣體供給。亦即，He供給管線上的He供給閥12會被閉塞。而且，同時或接近同時程度的時刻，開放He排氣閥14且予以維持。在圖2，3的構成中是波紋管排氣閥13也被開放而予以維持。
空間7’及He充填間隙和傳熱氣體流路11會經由He排氣管線來與排氣泵連通，從包含貫通孔內的空間的波紋管7內的空間7’及傳熱氣體流路11的內部以及該等的雙方來將試料4背面的He氣體排氣。藉由如此以2個路徑並列排氣，可更短時間將He充填間隙及空間7’內的He氣體高速排氣。並且，圖3，5的例子是在連通試料台101及He氣體的給排管路的He供給管線與He排氣管線之間的He氣體的通路配置有妨礙氣體的流動的構成，使傳導降低，藉此在從He充填間隙排除He氣體的期間，抑制He氣體或含於該氣體中之引發異物的微粒子或堆積物的碎片從空間7’流入至He充填間隙。
試料4的背面的He壓力比適於卸下試料4的預設值更降低的情形被檢測出之後，按照來自控制裝置的 指令訊號，停止靜電吸附電壓的供給，除去或減低靜電吸附力之除電的工程被實施後，在時刻T5，頂起銷6會上昇。試料4背面接觸於頂起銷6的前端之後也繼續頂起銷6的上昇的結果，試料4會從介電質膜2遊離而舉起至上方，移動至交接試料4的高度位置為止。然後，未圖示的搬送用機器人的臂會進入處理室23內，其前端的手會插入至試料4與介電質膜2之間而停止。
頂起銷6降下，試料4往下方移動下，試料4會被交接於手上，頂起銷6是被收納於貫通孔內。搬送用機器人的臂收縮而搬出試料4至處理室23外。然後，至其次的試料4被搬入之前的時刻T6為止，波紋管排氣閥13及He排氣閥14維持「開」狀態，在時刻T6形成「閉」狀態。
然後，一旦其次的試料4搬送而來，則重複上述的動作來繼續試料4的處理。一旦預定的片數的試料4的處理終了藉由控制裝置來檢測出，則搬出試料4後、處理室23內部的維修或大氣壓為止的開放會被實施。
在上述的實施例或變形例中，藉由如此的動作，在He氣體的供給及排氣時，亦可使He氣體的流動從He充填間隙往貫通孔內部(空間7’)，抑制貫通孔內的He氣體流入He充填間隙而引發異物的產生。進而可一面確保半導體裝置的製造的高良品率，一面以高的處理能力來處理試料。
本發明是不限於上述的實施例或變形例中所 示的構成，可在其技術思想的範圍內具備不同的形態。例如，在實施例及變形例中所示的給排管路上的He供給閥12、波紋管排氣閥13、He排氣閥14、流量控制閥15或頂起銷密封3-2不是互相排他性者，亦可具備流量控制閥15及頂起銷密封3-2的兩者，具備該等的全部或其一部分的組合，而使能夠取得可抑制從空間7’往He充填間隙之異物原因的物質的移動或擴散的作用．效果，根據來自控制裝置的指令訊號而動作，藉此構成可取得該作用．效果。
〔產業上的利用可能性〕
本發明所提案的半導體製造裝置的試料台是不限於上述電漿處理裝置的實施例，在灰化裝置、濺射裝置、離子注入裝置、阻劑塗佈裝置、電漿CVD裝置、平板顯示器製造裝置、太陽電池製造裝置等，需要精密的晶圓溫度管理之其他的裝置中也可轉用。
4‧‧‧試料
5‧‧‧冷媒流路
20‧‧‧高頻電源
21‧‧‧處理室壁
22‧‧‧處理室蓋
23‧‧‧處理室
24‧‧‧氣體導入管
25‧‧‧處理氣體
26‧‧‧排氣口
27‧‧‧壓力調節閥
28‧‧‧渦輪分子泵
29‧‧‧微波振盪機
30‧‧‧微波
31‧‧‧導波管
32‧‧‧螺線線圈
33‧‧‧電漿
34‧‧‧溫調單元
101‧‧‧試料台

Claims (6)

  1. 一種電漿處理裝置，係利用形成於該處理室內的電漿來處理被靜電吸附於真空容器內部的處理室內所被配置的試料台上的試料之電漿處理裝置，其特徵為：前述試料台係具備：複數的頂起銷，其係使前述試料在該試料台的上方上下；介電質製的膜，其係具有使前述試料載於其上的凹凸；氣體的供給口，其係配置於此介電質製的膜上，供給氣體至前述試料與該介電質製的膜的間隙；及貫通孔的開口，其係前述複數的頂起銷收納於內部，並且，與給排管路連結，該給排管路係具有供給路、排出路及連通前述供給路與排出路的連結路，該供給路係與前述氣體的供給口連通，流通被供給至前述間隙的該氣體，該排出路係與前述貫通孔的開口連通，排出被供給至前述間隙的氣體，在關閉供給路與排氣路之間經由前述連結路的連通之狀態下，從該供給路供給前述氣體至前述間隙及經由該間隙供給至前述貫通孔的內部。
  2. 一種電漿處理裝置，係利用形成於該處理室內的電漿來處理被靜電吸附於真空容器內部的處理室內所被配置的試料台上的試料之電漿處理裝置，其特徵為： 前述試料台係具備：複數的頂起銷，其係使前述試料在該試料台的上方上下；介電質製的膜，其係具有使前述試料載於其上的凹凸；氣體的供給口，其係配置於此介電質製的膜上，供給氣體至前述試料與該介電質製的膜的間隙；及貫通孔的開口，其係前述複數的頂起銷收納於內部，並且，與給排管路連結，該給排管路係具有供給路、排出路、連通前述供給路與排出路的連結路、及配置於此連結路上妨礙前述氣體的流通的手段，該供給路係與前述氣體的供給口連通，流通被供給至前述間隙的該氣體，該排出路係與前述貫通孔的開口連通，排出被供給至前述間隙的氣體，在關閉前述排出路之和前述連結路的結合部與排氣手段之間所被配置的閥之狀態下，從該供給路供給前述氣體至前述間隙及經由該間隙供給至前述貫通孔的內部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，在關閉前述供給路之和前述連結路的結合部與前述氣體的氣體源之間所被配置的閥，且經由前述連結路連通供給路與排氣路之間的狀態下，從前述排氣路將前述間隙及前述貫通孔內的前述氣體排氣。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其 中，前述介電質製的膜具備包圍前述間隙的外周而與前述試料的背面抵接之環狀的外周側凸部及在此外周側凸部的內側包圍前述貫通孔的開口的外周而配置之環狀的貫通孔用凸部，在前述試料載於前述介電質製的膜之狀態下，在前述貫通孔用凸部的上面與前述試料的背面之間形成間隙。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，在將前述氣體排氣時，前述間隙內的前述氣體的壓力形成比前述貫通孔內的氣體的壓力高。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中，具備：包圍在位於前述試料台的下方的前述貫通孔內所被配置的頂起銷的下部的周圍，而氣密地區劃包含該頂起銷及前述貫通孔的內部的空間與外部之波紋管，且前述排氣路係連通於該波紋管內部之前述空間。
TW104105335A 2014-08-26 2015-02-16 Plasma processing equipment TWI598927B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014171087A JP6435135B2 (ja) 2014-08-26 2014-08-26 プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201608599A TW201608599A (zh) 2016-03-01
TWI598927B true TWI598927B (zh) 2017-09-11

Family

ID=55403294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104105335A TWI598927B (zh) 2014-08-26 2015-02-16 Plasma processing equipment

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10103007B2 (zh)
JP (1) JP6435135B2 (zh)
KR (1) KR101731003B1 (zh)
TW (1) TWI598927B (zh)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016136554A (ja) * 2015-01-23 2016-07-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP6742124B2 (ja) 2016-03-30 2020-08-19 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 基板処理装置
JP6559347B2 (ja) * 2016-06-23 2019-08-14 株式会社アルバック 保持装置
CN106738402B (zh) * 2017-01-22 2018-04-27 浙江理工大学 一种将薄硅片等厚度分切的夹具及其应用方法
US20190088518A1 (en) * 2017-09-20 2019-03-21 Applied Materials, Inc. Substrate support with cooled and conducting pins
US10904996B2 (en) * 2017-09-20 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Substrate support with electrically floating power supply
KR20190056552A (ko) * 2017-11-17 2019-05-27 세메스 주식회사 지지 유닛 및 이를 가지는 기판 처리 장치
JP7083463B2 (ja) * 2018-02-23 2022-06-13 株式会社日立ハイテク 真空処理装置
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
US11037765B2 (en) * 2018-07-03 2021-06-15 Tokyo Electron Limited Resonant structure for electron cyclotron resonant (ECR) plasma ionization
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
JP7451540B2 (ja) 2019-01-22 2024-03-18 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
JP7512037B2 (ja) * 2019-12-27 2024-07-08 東京エレクトロン株式会社 載置台、基板処理装置及び伝熱ガス供給方法
US11462388B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US11984306B2 (en) 2021-06-09 2024-05-14 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
US12106938B2 (en) 2021-09-14 2024-10-01 Applied Materials, Inc. Distortion current mitigation in a radio frequency plasma processing chamber
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US12111341B2 (en) 2022-10-05 2024-10-08 Applied Materials, Inc. In-situ electric field detection method and apparatus

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6544379B2 (en) * 1993-09-16 2003-04-08 Hitachi, Ltd. Method of holding substrate and substrate holding system
US5856906A (en) * 1997-05-12 1999-01-05 Applied Materials, Inc. Backside gas quick dump apparatus for a semiconductor wafer processing system
KR100269315B1 (ko) * 1997-11-24 2000-11-01 윤종용 램프가열방식의매엽식장비를이용한반도체장치의제조방법
WO2003060973A1 (fr) * 2002-01-10 2003-07-24 Tokyo Electron Limited Dispositif de traitement
JP4712614B2 (ja) * 2006-05-29 2011-06-29 株式会社アルバック 真空処理装置
JP5188385B2 (ja) 2008-12-26 2013-04-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置の運転方法
JP2010267708A (ja) 2009-05-13 2010-11-25 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置および真空処理方法
JP5982758B2 (ja) * 2011-02-23 2016-08-31 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波照射装置

Also Published As

Publication number Publication date
TW201608599A (zh) 2016-03-01
US20160064189A1 (en) 2016-03-03
JP6435135B2 (ja) 2018-12-05
US10103007B2 (en) 2018-10-16
KR20160024730A (ko) 2016-03-07
KR101731003B1 (ko) 2017-04-27
JP2016046450A (ja) 2016-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI598927B (zh) Plasma processing equipment
KR102082732B1 (ko) 웨이퍼 처리 방법 및 웨이퍼 처리 장치
KR102709525B1 (ko) 반도체 제조시 플라즈마 불안정성을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들
US8124539B2 (en) Plasma processing apparatus, focus ring, and susceptor
CN108987233B (zh) 等离子体处理装置和静电吸附方法
TWI666679B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
TWI694750B (zh) 電漿處理裝置
KR101850355B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
TWI614791B (zh) 電漿處理裝置
US8197638B2 (en) Semiconductor manufacturing device and method for manufacturing semiconductor devices
TWI717631B (zh) 電漿處理裝置
JP2019176031A (ja) プラズマ処理装置、及び被処理体の搬送方法
KR20170012108A (ko) 플라즈마 처리 장치
US20220037133A1 (en) Method of cleaning plasma processing apparatus and plasma processing apparatus
JP2869384B2 (ja) プラズマ処理方法
US20210118648A1 (en) Substrate processing system and method for replacing edge ring
TW202117912A (zh) 基板支持器及電漿處理裝置
KR102334531B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP2004047653A (ja) プラズマ処理装置用基板載置台及びプラズマ処理装置
JP2004134437A (ja) 半導体装置の製造方法および半導体製造装置
JP4436098B2 (ja) 半導体製造装置
TW202307955A (zh) 載置台及基板處理裝置
KR20240065117A (ko) 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
KR20220065415A (ko) 포커스 링 및 기판 처리 장치
TW202145295A (zh) 基板處理設備