TWI601234B - Platen and plasma processing equipment - Google Patents

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TWI601234B
TWI601234B TW103102215A TW103102215A TWI601234B TW I601234 B TWI601234 B TW I601234B TW 103102215 A TW103102215 A TW 103102215A TW 103102215 A TW103102215 A TW 103102215A TW I601234 B TWI601234 B TW I601234B
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Shin Yamaguchi
Daisuke Hayashi
Yasuhisa Kudo
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Tokyo Electron Ltd
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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。
以往之電漿處理裝置，已知具備有：處理容器，可構成真空空間；載置台，於該處理容器內兼做為下部電極而保持被處理體；以及上部電極，係對向於該載置台而配置(例如參見專利文獻1、2)。於專利文獻1、2所記載之電漿處理裝置中，藉由對於兼做下部電極之載置台與上部電極之間施加高頻電力，以對於配置在載置台之晶圓等被處理體進行電漿處理。
此外，專利文獻1、2所記載之電漿處理裝置具備有於載置台上面出没自如、用以於載置台上頂舉被處理體之複數升降銷。此外，載置台具有用以將該升降銷收容於內部之銷用孔。此外，於專利文獻1所記載之電漿處理裝置在被處理體之內面與靜電夾之表面之間具有氣體孔，用以供給熱傳遞用氦氣體等。
專利文獻1記載之電漿處理裝置為了防止在被處理體與載置台之間所產生之放電，於其上部具有設有蓋部之升降銷。一旦該升降銷被收容至銷用孔中，則銷用孔之上部會由於設置在升降銷上部之蓋部而成為封閉狀態。此外，專利文獻2記載之電漿處理裝置為了防止因電漿迴繞至銷用孔內部而產生異常放電，其上部具有倒山形或是波形之升降銷。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2011-238825號公報
專利文獻2 日本特開2000-195935號公報
但是，上述專利文獻1、2所揭示之構成中，在將被處理體頂舉至載置台上之機能上，具有相對於載置台所配置之被處理體內面在垂直縱向上使得升降銷上下移動之機構。亦即，存在有為使升降銷在縱向來上下移動所需徑向之空間。從而，有時無法防止如此之徑向空間部分的異常放電，結果，恐造成被處理體之品質惡化，而成為良率惡化之重要因素。
是以，本技術領域期望有一種可防止異常放電之載置台及具備該載置台之電漿處理裝置。
亦即，本發明之一觀點之載置台，具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，形成有第1貫通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通之第2貫通孔；以及升降銷，被收容於以該第1貫通孔以及該第2貫通孔所形成之銷用貫通孔內，可出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送；該銷用貫通孔之上端部呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀；該升降銷之上端部係以和該銷用貫通孔之上端部形狀相對應的方式呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀，當該升降銷被收容於該銷用貫通孔之時會和該銷用貫通孔之上端部做面接觸。
此載置台之銷用通孔之上端部呈現朝下端部側逐漸縮徑之形狀，而升降銷之上端部係以和銷用貫通孔之上端部形狀相對應的方式呈現朝下端部側逐漸縮徑之形狀，當升降銷被收容於銷用貫通孔之時，升降銷之上端部與銷用貫通孔之上端部會形成面接觸。因此，當升降銷被收容於銷用貫通孔之時，可完全消除銷用貫通孔之上端部的徑向空間，而可防止升降銷與銷用貫通孔之間所產生之異常放電。
一實施形態中，銷用貫通孔之上端部可呈現錐面形狀，而升降銷之上端部可呈現倒錐面形狀。於此情況，可適切發揮上述作用效果。
本發明之其他觀點之電漿處理裝置具備有：處理容器，區劃出生成電漿之處理空間；氣體供給部，對該處理空間內供給處理氣體；以及載置台，收容於該處理空間內，用以載置被處理體；其中該載置台具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，形成有第1貫 通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通之第2貫通孔；以及升降銷，被收容於以該第1貫通孔以及該第2貫通孔所形成之銷用貫通孔內，可出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送；該銷用貫通孔之上端部呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀；該升降銷之上端部係以和該銷用貫通孔之上端部形狀相對應的方式呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀，當該升降銷被收容於該銷用貫通孔之時會和該銷用貫通孔之上端部做面接觸。
此電漿處理裝置由於所具備之載置台當升降銷收容於銷用貫通孔之時，可完全消除銷用貫通孔之上端部的徑向空間而防止該空間部分之異常放電，而可實現可防止異常放電之電漿處理裝置。
一實施形態中，銷用貫通孔亦可連通於處理容器內。於此情況，可從連通於處理容器內之銷用貫通孔來隨時進行氣體排氣。從而能以簡易構成來進行氣體排氣，並將滯留於升降銷本體部之氣體加以排氣來對銷用貫通孔內做減壓，而可實現不易異常放電之狀態。
一實施形態中，銷用貫通孔亦可連通於處理容器外之排氣流路。於此情況，可從連通於排氣處理容器外之排氣流路的銷用貫通孔以所希望之時機來進行氣體排氣。從而能以和處理容器內之控制為獨立之構成來進行氣體排氣之控制，且銷用貫通孔內受到減壓，而可實現不易異常放電之狀態。
本發明之其他觀點之載置台係構成為可施加電壓，具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，於該載置面形成有第1貫通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通且孔徑大於該第1貫通孔之孔徑的第2貫通孔；筒狀套筒，係插入於該第2貫通孔內；以及，筒狀間隔件，係由插入於該套筒內以及該第1貫通孔之絕緣體所構成。
依據此載置台，藉由具備由插入套筒內以及第1貫通孔之絕緣體所構成之筒狀間隔件，可縮窄套筒內以及第1貫通孔之徑向空間。因此，可防止該空間中之異常放電。
一實施形態中，第1貫通孔可為供給冷熱傳遞用氣體之氣體孔。於此情況，可縮窄供給冷熱傳遞用氣體之氣體孔中的徑向空間，可防止該空間 部分之異常放電。
一實施形態中，可進而具備升降銷(從第1貫通孔出没自如地於載置面上進行上下移動，將被處理體往上下方向進行搬送)。於此情況，可縮窄收容升降銷之孔中的徑向空間，可防止該空間部分之異常放電。
依據本發明之各種觀點以及實施形態，可提供一種可防止異常放電之載置台及電漿處理裝置。
1‧‧‧處理容器
2‧‧‧載置台
2a‧‧‧基材(基座)
6‧‧‧靜電夾
17‧‧‧第1貫通孔
18‧‧‧第2貫通孔
61‧‧‧升降銷
200‧‧‧銷用貫通孔
203,204‧‧‧套筒
201,202‧‧‧間隔件
圖1係顯示第1實施形態之電漿處理裝置之構成的概略截面圖。
圖2係顯示圖1之電漿處理裝置中載置台之概略截面圖。
圖3係顯示圖1之電漿處理裝置中載置台之概略截面圖。
圖4係示意顯示圖2以及圖3之載置台中氣體孔構成之概略截面圖。
圖5係示意顯示圖4之氣體用間隔件之構成的立體圖。
圖6係顯示圖2以及圖3之載置台中銷用貫通孔構成之概略截面圖。
圖7係示意顯示圖6之銷用間隔件構成之立體圖。
圖8係顯示基於白仙定律之放電開始電壓曲線圖。
圖9係示意顯示本實施形態中銷用間隔件之作用圖。
圖10係顯示He壓力與晶圓內面之異常放電痕跡之關係的實驗結果表。
圖11係示意顯示圖6之載置台中升降銷之驅動機構之圖。
圖12係說明自偏壓之概要圖。
圖13係顯示低頻且RF高電力條件之自偏壓之圖。
圖14係說明自偏壓與放電開始電壓之關係之圖。
圖15係顯示第2實施形態之載置台中升降銷以及銷用貫通孔之構成之概略截面圖。
圖16係顯示第2實施形態之載置台之概略截面圖。
圖17係顯示第2實施形態之載置台之變形例之概略截面圖。
以下，參見圖式針對各種實施形態來詳細說明。此外，各圖式中針對同一或是對應部分係賦予同一符號。此外，「上」「下」用語係基於圖示狀態而權宜上界定者。
(第1實施形態)
圖1係顯示本實施形態之電漿處理裝置之構成的概略截面圖。電漿處理裝置乃氣密性構成，具有電性上處於接地電位之處理容器1。此處理容器1呈圓筒狀，係由例如鋁等所構成。處理容器1係區劃出生成電漿之處理空間。處理容器1內設置有將做為被處理體(work-piece)之半導體晶圓(以下簡稱為「晶圓」)W加以水平支撐之載置台2。載置台2構成上包含有基材(基座)2a以及靜電夾6。基材2a係由導電性金屬例如鋁等所構成，具有下部電極之機能。靜電夾6具有將晶圓W加以靜電吸附之機能。載置台2經由絕緣板3而被支撐於導體之支撐台4上。此外，於載置台2上方之外周設有以例如單晶矽所形成之聚焦環5。再者，以包圍載置台2以及支撐台4之周圍的方式設有例如石英等所構成之圓筒狀內壁構件3a。
基材2a係經由第1匹配器11a而連接著第1RF電源10a，此外，經由第2匹配器11b連接著第2RF電源10b。第1RF電源10a係用以產生電漿，以從此第1RF電源10a將既定頻率之高頻電力供給於載置台2之基材2a的方式所構成。此外，第2RF電源10b乃離子拉引用途(偏壓用途)，從此第2RF電源10b將相對於第1RF電源10a來得低之既定頻率的高頻電力供給於載置台2之基材2a。如此般，載置台2係以可施加電壓的方式所構成。另一方面，於載置台2之上方係以和載置台2成為平行對向的方式設有發揮上部電極功能之淋灑頭16，淋灑頭16與載置台2發揮一對電極(上部電極與下部電極)之功能。
靜電夾6係於該絕緣體6b之間介設電極6a而構成，電極6a連接著直流電源12。此外，若從直流電源12對電極6a施加直流電壓，則可藉由庫倫力來吸附晶圓W。
於載置台2之內部形成有冷媒流路2d，於冷媒流路2d連接著冷媒入口配管2b、冷媒出口配管2c。此外，藉由於冷媒流路2d中使得適宜的冷媒(例 如冷卻水等)進行循環，可將載置台2控制在既定溫度。此外，以貫通載置台2等的方式設有對於晶圓W內面供給氦氣體等冷熱傳遞用氣體(背側氣體)之氣體供給管30，氣體供給管30係連接於未圖示之氣體供給源。藉由此等構成，因著靜電夾6而被吸附保持於載置台2上面的晶圓W會被控制在既定溫度。關於氣體供給管30之構造將於後述。
載置台2設有複數(例如3個)銷用貫通孔200(圖1僅顯示1個)，此等銷用貫通孔200之內部分別配置著升降銷61。升降銷61連接於驅動機構62，藉由驅動機構62而上下移動。關於銷用貫通孔200以及升降銷61之構造將於後述。
上述淋灑頭16設置於處理容器1之頂壁部分。淋灑頭16具備有本體部16a以及成為電極板之上部頂板16b，經由絕緣性構件95而被支撐於處理容器1之上部。本體部16a係由導電性材料、例如表面經過陽極氧化處理之鋁所構成，於其下部以裝卸自如的方式支撐著上部頂板16b。
於本體部16a之內部設有氣體擴散室16c，於本體部16a之底部係以位於此氣體擴散室16c之下部的方式形成有多數氣體通流孔16d。此外，於上部頂板16b處，在厚度方向上貫通該上部頂板16b之氣體導入孔16e係以和上述氣體通流孔16d成為重疊的方式而設置。藉由如此之構成，供給於氣體擴散室16c之處理氣體會經由氣體通流孔16d以及氣體導入孔16e而以淋灑狀分散而被供給至處理容器1內。
於本體部16a形成有用以將處理氣體導入氣體擴散室16c之氣體導入口16g。此氣體導入口16g連接著氣體供給配管15a，於此氣體供給配管15a之另一端連接著用以供給處理氣體之處理氣體供給源(氣體供給部)15。於氣體供給配管15a從上游側依序設有質流控制器(MFC)15b、以及開閉閥V2。此外，來自處理氣體供給源15之電漿蝕刻用處理氣體係經由氣體供給配管15a而供給至氣體擴散室16c，從此氣體擴散室16c經由氣體通流孔16d以及氣體導入孔16e以淋灑狀分散後供給於處理容器1內。
上述做為上部電極之淋灑頭16係經由低通濾波器(LPF)71而電性連接著可變直流電源72。此可變直流電源72可藉由開/關切換器(switch)73來進行供電之開/關。可變直流電源72之電流、電壓以及開/關切換器73之開/ 關係以後述控制部90來控制。此外，如後述般，高頻從第1RF電源10a、第2RF電源10b施加到載置台2而於處理空間產生電漿之際，因應必要性以控制部90使得開/關切換器73成為開啟，而對做為上部電極之淋灑頭16施加既定直流電壓。
從處理容器1之側壁往較淋灑頭16之高度位置來得上方處延伸般地設有圓筒狀接地導體1a。此圓筒狀接地導體1a於上部具有頂壁。
於處理容器1之底部形成有排氣口81，此排氣口81係經由排氣管82連接著第1排氣裝置83。第1排氣裝置83具有真空泵，可藉由使此真空泵運轉來將處理容器1內減壓至既定真空度。另一方面，於處理容器1內之側壁設有晶圓W之搬出入口84，此搬出入口84設有對該搬出入口84進行開閉之閘閥85。
於處理容器1之側部內側沿著內壁面設有沉積物屏蔽件86。沉積物屏蔽件86可防止於處理容器1附著上蝕刻副產物(沉積物)。在此沉積物屏蔽件86之與晶圓W為大致相同高度位置處設有可控制相對於地面之電位而連接之導電性構件(GND塊體)89，藉此防止異常放電。此外，於沉積物屏蔽件86之下端部設有沿著內壁構件3a而延伸之沉積物屏蔽件87。沉積物屏蔽件86、87乃裝卸自如。
上述構成之電漿處理裝置係藉由控制部90來總括地控制其動作。此控制部90設有：程序控制器91，具備CPU而對電漿處理裝置之各部進行控制；使用者介面92；以及記憶部93。
使用者介面92為了讓製程管理者來管理電漿處理裝置而包括有：進行指令輸入操作之鍵盤、將電漿處理裝置之運轉狀況予以視覺化顯示之顯示器等。
記憶部93中儲存有配方，該配方係藉由程序控制器91之控制來實現在電漿處理裝置所實行之各種處理的控制程式(軟體)或處理條件數據等。此外，因應必要性而基於來自使用者介面92之指示等從記憶部93呼叫任意配方並於程序控制器91處實行，則可於程序控制器91之控制下在電漿處理裝置進行所希望之處理。此外，控制程式、處理條件數據等配方可利用被儲存在電腦可讀取式電腦記憶媒體(例如硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體 等)等之狀態下者，或是可從其他裝置經由例如專用配線而隨時傳送來線上使用。
其次，參見圖2以及圖3，針對載置台2之要部構成來說明。圖2以及圖3係顯示圖1之電漿處理裝置中載置台2之概略截面圖。圖2顯示使得升降銷61上升來支撐晶圓W之情況，圖3顯示升降銷61下降而將晶圓W支撐於靜電夾6上之情況。如上述般，載置台2係由基材2a與靜電夾6所構成，升降銷61可從基材2a下方插通至靜電夾6之上方處。
靜電夾6具有：載置面21，呈現圓板狀，用以載置晶圓W；以及內面22，對向於該載置面。載置面21呈現圓形，和晶圓W之內面接觸而支撐圓板狀晶圓。基材2a係接合於靜電夾6之內面22。
載置面21形成有氣體供給管30之端部(氣體孔)。氣體供給管30係供給冷卻用之氦氣體等。氣體供給管30之端部係由第1貫通孔317以及第2貫通孔318所形成。第1貫通孔317係以從靜電夾6之內面22貫通至載置面21的方式所設。亦即，第1貫通孔317之內壁係由靜電夾6所形成。另一方面，第2貫通孔318係以從基材2a之內面貫通至和靜電夾6之接合面的方式所設。亦即，第2貫通孔318之內壁係由基材2a所形成。第2貫通孔之孔徑例如較第1貫通孔之孔徑來得大。此外，以連通第1貫通孔17以及第2貫通孔的方式配置靜電夾6以及基材2a。於氣體供給管30配置著氣體用套筒204以及氣體用間隔件202。氣體用套筒204以及氣體用間隔件202之詳細將於後述。
此外，於載置面21形成有收容升降銷61之銷用貫通孔200。銷用貫通孔200之直徑較氣體供給管30之直徑來得大。銷用貫通孔200係由第1貫通孔17以及第2貫通孔18所形成。如上述般，第1貫通孔17係形成於靜電夾6，第2貫通孔18係形成於基材2a。形成銷用貫通孔200之第1貫通孔17呈現出配合於升降銷61之外徑的孔徑、亦即較升降銷61之外徑略大(例如大0.1~0.5mm程度)的孔徑，內部可收容升降銷61。第2貫通孔之孔徑例如較第1貫通孔之孔徑來得大。此外，於第1貫通孔17之內壁以及第2貫通孔18之內壁與升降銷61之間配置著銷用套筒203以及銷用間隔件201。此外，構成方式上以電極6a之端部不致接觸氣體用套筒204以及氣 體用間隔件202之外形為佳。銷用套筒203以及銷用間隔件201之詳細將於後述。
升降銷61具備有自絕緣性陶瓷或是樹脂等形成為銷形狀之銷本體部61a以及銷上端部61b。此銷本體部61a呈現圓筒形狀，外徑例如具有數mm程度。銷上端部61b係以銷本體部61a經截角所形成，具有球狀面。此球狀面例如曲率非常地大，使得升降銷61之銷上端部61b全體接近於晶圓W內面。升降銷61係藉由圖1所示驅動機構62而於銷用貫通孔200內上下移動，相對於載置台2之載置面21出没自如地動作著。此外，在收容了升降銷61之際，驅動機構62係以升降銷61之銷上端部61b位於晶圓W內面正下方的方式來進行升降銷61之停止位置的高度調整。
如圖2所示般，在升降銷61上升後之狀態下，銷本體部61a之一部分以及銷上端部61b成為自載置台2之載置面21突出之狀態，成為於載置台2之上部支撐晶圓W之狀態。另一方面，如圖3所示般，在升降銷61經過下降之狀態下，銷本體部61a成為收容於銷用貫通孔200內之狀態，晶圓W被載置於載置面21。如此般，升降銷61將晶圓W往上下方向進行搬送。
其次，以圖4以及圖5來說明配置在氣體供給管30內之氣體用套筒204以及氣體用間隔件202之詳細構成。圖4係示意顯示載置台2中氣體孔之構成之概略截面圖。圖5係示意顯示氣體用間隔件202之構成的立體圖。
如圖4所示般，氣體用套筒204係配置於形成氣體供給管30之第2貫通孔318內。氣體用套筒204例如由陶瓷等絕緣體所構成，呈現圓筒形狀。此外，氣體用套筒204於第2貫通孔318內具有和第2貫通孔318之孔徑為大致同一外徑而相接於基材2a，並以從基材2a之下面側往上面側嵌入第2貫通孔318內的方式被安裝著。氣體用套筒204具有較第2貫通孔318之孔徑來得小之內徑(例如數mm程度)。
於氣體用套筒204插入著由樹脂(例如聚醯亞胺)等絕緣體所構成之氣體用間隔件202。氣體用間隔件202係從基材2a之下面側往上面側來插通於在第2貫通孔318處所安裝的氣體用套筒204，並插通於第1貫通孔317而以嵌入第1貫通孔317以及氣體用套筒204內的方式受到安裝。
如圖4A以及圖5所示般，氣體用間隔件202具有間隔件本體部202a以及間隔件端部202b。靜電夾6側之間隔件本體部202a呈現圓筒形狀。間隔件端部202b呈現圓筒形狀，具有小於間隔件本體部202a之內徑。若縮小間隔件端部之內徑來減少平均自由徑，則熱傳導氣體之流速變快，避免於間隔件端部之孔內發生異常放電。此外，基材2a側之間隔件端部202b包含有：本體延長部205，例如外徑和間隔件本體部202a之外徑大致相同；以及插入部206，外徑較間隔件本體部202a之外徑來得小。本實施形態中，間隔件端部202b之內徑較間隔件本體部202a之內徑來得小，但如圖4B所示般，亦可使得間隔件端部202b’之內徑與間隔件本體部202a之內徑以同一方式構成。
如圖4所示般，讓本體延長部205被連接於間隔件本體部202a，藉此間隔件端部202b在和間隔件本體部202a成為一體之狀態下，被插入氣體用套筒204內。本體延長部205以及間隔件本體部202a被收容配置於氣體用套筒204內。插入部206係以從靜電夾6之內面22延伸至載置面21的方式配置於第1貫通孔317內。如此般，氣體用間隔件202係以包覆氣體用套筒204之內壁以及第1貫通孔317之內壁的方式延伸著。藉由插入氣體用間隔件202，則氣體供給管30內之徑向空間會變成較氣體用間隔件202插入前來得小。
其次，以圖6以及圖7來說明配置於銷用貫通孔200內之銷用套筒203以及銷用間隔件201之詳細構成。圖6係示意顯示載置台2中銷用貫通孔200之構成的概略截面圖。圖7係示意顯示銷用間隔件201之構成的立體圖。
如圖6所示般，銷用套筒203係配置於形成銷用貫通孔200之第2貫通孔18內。銷用套筒203係由例如陶瓷等絕緣體所構成，呈現圓筒形狀。此外，銷用套筒203具有和第2貫通孔18之孔徑為大致同一外徑而於第2貫通孔18內相接於基材2a，並以從基材2a之下面側往上面側來嵌入第2貫通孔18內的方式被安裝。銷用套筒203具有較第2貫通孔18之孔徑來得小、較升降銷61之外徑來得大之內徑(例如數mm程度)。
於銷用套筒203插入有樹脂(例如聚醯亞胺)等絕緣體所構成之銷用間隔件201。銷用間隔件201係從基材2a之下面側往上面側插通於在第2貫 通孔18處所裝設之銷用套筒203，並插通於第1貫通孔17而以嵌入第1貫通孔17以及銷用套筒203內的方式受到安裝。
如圖6以及圖7所示般，銷用間隔件201具有：圓筒形狀之收容部201a；以及護柄部201b，形成於收容部201a之一端，往徑向外側突出。收容部201a擁有例如數百μm以下之厚度而呈現圓筒形狀。收容部201a具有比銷本體部61a之外徑來得大之內徑。另一方面，護柄部201b呈現朝收容部201a之徑向外側突出之護柄形狀，具有足以固定於基材2a之面積。
如圖6所示般，在護柄部201b之上面固定於基材2a之下面的狀態下，銷用間隔件201被插入銷用套筒203中。此外，銷用間隔件201之收容部201a係以從基材2a之內面延伸至靜電夾6之載置面21的方式來配置。如此般，銷用間隔件201係以包覆銷用套筒203之內壁以及第1貫通孔17之內壁的方式延伸著。藉由插入銷用間隔件201，則銷用貫通孔200內不存在升降銷61之空間、亦即升降銷61與第1貫通孔17之內壁之間以及升降銷61與銷用套筒203之內壁之間變得更小。亦即，藉由插入銷用間隔件201，則銷用貫通孔200之徑向空間較銷用間隔件201插入前來得小。因此，如圖3所示般，使得升降銷61下降而收容於銷用貫通孔200內之際，銷用貫通孔200內成為幾乎無空間之狀態。
此處，參見圖8，針對基於白仙定律之放電開始電壓來說明。圖8係顯示基於白仙定律之放電開始電壓之曲線圖。其橫軸為氦氣體之壓力P與電極間距離T之乘積，縱軸為放電開始電壓。橫軸以及縱軸係以對數刻度顯示。例如圖8之點Pe所示般，當壓力P與電極間距離T之乘積為2.0〔cm‧Torr〕之情況，放電開始電壓成為約200〔V〕。在此壓力P以及電極間距離T之條件下，當電壓成為例如54〔V〕之情況，電壓之值相較於放電開始電壓之約200〔V〕來得小，再者由於有4倍程度之邊界(margin)，故不會產生放電。另一方面，於同條件下當電壓成為例如300〔V〕之情況，由於電壓值較放電開始電壓之約200〔V〕來得大而會產生放電。
如圖8所示般，放電開始電壓相對於壓力P與電極間距離T之乘積有極小值P1。此極小值P1中，成為最容易放電之壓力P以及電極間距離T。此外，以此極小值P1為界愈往右側(亦即壓力P與電極間距離T之乘積愈 大)則放電開始電壓變得愈高。例如，當電極間距離T設定為極小值P1之電極間距離T，而壓力P從極小值P1之壓力P開始上升之情況，放電開始電壓會變高。此乃由於若壓力P上升則存在於電極間之He會增加，成為平均自由徑小的狀態，故即使電子受到電場之影響而加速也會在得到充分運動能量之前衝撞於He。同樣地，例如壓力P定為極小值P1之壓力P，電極間距離T從極小值P1之電極間距離T變長的情況，放電開始電壓也會變高。此乃由於，若電極間距離T變長則電場所致加速力會減少而無法得到充分運動能量之故。如此般，以極小值P1為界愈往右側、亦即壓力P與電極間距離T之乘積愈大，則放電開始電壓會變高。
另一方面，以此極小值P1為界愈往左側、亦即壓力P與電極間距離T之乘積愈小，則放電開始電壓變得愈高。例如，當電極間距離T定為極小值P1之電極間距離T，壓力P從極小值P1之壓力P減少之情況，放電開始電壓會變高。此乃由於存在於電極間之He變少而變得難以和經過加速之電子相衝撞突之故。同樣地，當壓力P定為極小值P1之壓力P，電極間距離T從極小值P1之電極間距離T減少之情況，放電開始電壓會變高。此乃由於電子加速用之空間不足之故。如此般，以極小值P1為界愈往左側、亦即壓力P與電極間距離T之乘積愈小，則放電開始電壓變得愈高。
從而，為了提高放電開始電壓，應選用會成為極小值P1之右側或是左側之裝置或是程序條件。亦即，只要壓力P與電極間距離T之乘積相較於極小值P1變大或是更小，則可使得晶圓W內面成為不易放電之狀態。另一方面，放電開始電壓之曲線在極小值之右側乃緩緩地上升。因此，即便以使得壓力P與電極間距離T之乘積大於極小值P1的方式來變更裝置或是程序條件，放電開始電壓也不會急遽增加，故只要提高電極間之電壓終究會達到放電開始電壓。因此，即便以使得壓力P與電極間距離T之乘積從極小值P1增加的方式來變更裝置或是程序條件仍有可能無法適切地防止晶圓W之內面的放電。另一方面，於極小值P1之左側，曲線沿著壓力P與電極間距離T之乘積PT=1之漸近線而急遽上升。因此，當以使得壓力P與電極間距離T之乘積成為小於極小值P1的方式來變更裝置或是程序條件之情況，放電開始電壓會急遽增加。此外，由於存在著漸近線，故只要電 極間距離T變小，則可達成即便是無法確保電子加速所需距離之狀況、亦即即便如何上升電極間之電壓仍不會產生物理性放電之狀況。從而，以使得壓力P與電極間距離T之乘積小於極小值P1的方式來變更裝置或是程序條件會比以使得壓力P與電極間距離T之乘積大於極小值P1的方式來變更裝置或是程序條件可更高效率地防止放電。因此，為了提高放電開始電壓，設定在極小值P1之左側之裝置或是程序條件會比設定在極小值P1之右側之裝置或是程序條件來得更有效率且有效果。如以上所述，依據白仙定律，一般認為藉由減少電極間距離T、亦即減少產生電場之空間會更不易放電。此外，從溫度均勻性之觀點來看，減少在晶圓W內面局部性存在之空間的大小、亦即減少電極間距離T相對較佳。
圖9係顯示第1實施形態之銷用間隔件201之作用的示意圖，係以虛線顯示了電位之等高線。圖9A係顯示以往之載置台2之圖，圖9B係顯示第1實施形態之載置台2之圖。圖9A所示以往之載置台2，為了避免升降銷61暴露於電漿中而將升降銷61停止收容於銷用貫通孔200內部深處位置。此外，銷上端部之曲率小。如此一來，如圖9A所示般，於未設置銷用間隔件201之載置台2中會存在著電子可在銷用貫通孔200內進行加速之程度的空間Z。再者，空間Z也包含產生電場變形之部分。電場變形部分由於電子在同一部位行進，故容易引發放電。如此般，以往之升降銷61之形狀、配置由於升降銷61與晶圓W未近接，故於升降銷61之上部與晶圓W之間存在著電子可能進行加速之空間部分。此外，即便是收容著升降銷61之部分也存在著徑向上之空間。因此，電子有可能於此等空間部分內加速和He衝撞而產生放電。
對此，如圖9B般，在設置有銷用間隔件201之第1實施形態之載置台2，可藉由讓升降銷61近接於晶圓W來縮窄空間Z，並能以在銷用貫通孔200內產生電場變形之部分存在升降銷61的方式進行配置。再者，藉由增加銷上端部61b之曲率可更為縮窄空間Z。亦即，由於銷上端部61b近接於晶圓W，故銷上端部61b與晶圓W之間的空間部分可比以往更為縮窄。即便是銷本體部61a之收容部，設置銷用間隔件201所佔有之部分可使得徑 向中空間部分較以往來得縮窄。如此般，由於可調整不致設置使得電子加速之空間，而可防止銷用貫通孔200之放電。
以上，依據第1實施形態之載置台2，藉由具備有插入銷用貫通孔200內之銷用套筒203以及插入銷用套筒203內之銷用間隔件201，可縮展銷用貫通孔200中之徑向空間。在銷用貫通孔200內收容著升降銷61之狀態下，銷本體部61a與銷用間隔件201之間、以及銷上端部61b與晶圓W內面之間的空間相對於以往變窄。從而，可防止該空間中之異常放電。
此外，如上述般，第1實施形態之載置台2藉由具備有插入做為氣體孔之氣體供給管30內的氣體用套筒204以及插入氣體用套筒204內之氣體用間隔件202，而可縮窄氣體供給管30之徑向空間。藉由縮窄氣體供給管30之徑向空間，則電子不會被加速，而成為難以放電之狀態。從而，可防止氣體供給管30之放電。
圖10顯示第1實施形態之載置台2中，He壓力與晶圓W內面之異常放電痕跡的關係之實驗結果表。程序1中，第1RF電源10a之電力設定為2000〔W〕，第2RF電源10b之電力設定為4000W來產生電漿，使得He壓力為0〔Torr〕，載置台2之控制溫度為80〔℃〕。程序2中，使得程序1之條件當中之He壓力為10〔Torr〕。程序3中，使得程序1之條件當中之He壓力為25〔Torr〕。圖10之斜線欄顯示He壓力。關於上述程序1~3，於載置台2所設之3個銷用貫通孔200(Pin-1、Pin-2、Pin-3)以及氣體供給管30(氣體孔)中以目視確認了晶圓W內面之異常放電痕跡。結果欄中○△×之記號係關於晶圓W內面之放電痕跡的表現，○記號表示無放電痕跡而與正常部位無差異之狀態，△記號表試以目視注視可發現燒白之放電痕跡的狀態，×記號表示目視可明顯看到放電痕跡之狀態。如圖10所示般，確認了具備第1實施形態之載置台2的電漿處理裝置於He壓力低於25〔Torr〕之條件下可防止異常放電。
(第2實施形態)
另一方面，上述第1實施形態之載置台2中，如以下說明般，有進一步改善之空間。圖11係顯示圖1之載置台中之升降銷61之驅動機構62之概要的示意圖。此外，圖11中顯示可確認2個升降銷61之截面情況。如 圖11所示般，驅動機構62具備有連接於驅動源54以及驅動源54之驅動構件55。驅動構件55係例如呈現圓盤狀，其外緣之既定一部位和驅動源54連接著。因此，上下方向之驅動力作用於其和驅動源54之連接點。此外，驅動構件55之和驅動源54之連接點相對向的驅動構件55之外緣一部位受到固定。驅動構件55之上面連接著升降銷61之下端部。此外，雖圖11中省略，但3個以上之升降銷61於驅動構件55之上面做相等配置。當驅動構件55之和驅動源54之連接點有驅動力作用之情況，驅動構件55會以受固定之部位為中心而傾斜，使得升降銷61上升。如此般，當支撐升降銷61之驅動構件55為單懸臂構造之情況，驅動構件55可能會因為升降銷61之荷重而撓曲。此外，即便驅動構件55之外緣一部位未受到固定，代之以連接著其他驅動源54而成為所謂的雙懸臂構造，當複數驅動源54之驅動序列出現偏差之情況，驅動構件55可能會撓曲。一旦驅動構件55受到撓曲，則升降銷61無法在銷用貫通孔200內正確地於垂直方向來上下移動。從而，必須於升降銷61與銷用貫通孔200之內壁之間保有間隙空間(所謂的遊隙)。但是，伴隨插入銷用間隔件201，徑向空間會減少，而有不復存在用以使得升降銷61上下移動之充分的間隙空間之可能性。此外，由於基材2a係以導電性金屬所構成而會發生熱膨脹。因此，有時會有銷用貫通孔200之位置偏移或是口徑變小的情況。如此一來，於插入了銷用間隔件201之情況，恐無法容許該位偏或縮徑。此外，伴隨插入銷用間隔件201，升降銷61進行上下移動之際的滑動阻力恐怕會增加。如以上所述，以插入銷用間隔件201來縮小空間而防止異常放電之對策，被認為有時無法適切兼顧升降銷之機能與異常放電之防止的情況。
此外，異常放電尤其在RF頻率特別低、RF電力特別高之條件下容易產生。此乃由於一旦RF頻率特別低且RF電力特別高則會增加自偏壓之故。
首先，針對自偏壓來說明。圖12係用以說明自偏壓之概要圖。如圖12所示般，於相當於載置台2之電極經由電容器CB而連接RF電源，相當於處理容器1之壁則接地。此外，使得壁面積遠大於RF電極之面積。於此情況下，雖流入壁中之電子釋放到地面，但流入電極中之電子則會由電容器CB所蓄積。若於電容器CB蓄積電荷，則會於電極自然產生負直流電壓之 自偏壓VDC。此外，若RF電源之RF波形定為VRF，其振幅定為VPP，則受到蓄積有來自電漿之電荷的電容器CB之影響，傳遞於電極之RF波形Vele對應於自偏壓VDC之程度會整體性往負方向移動。此外，產生電漿之際，由於電漿中之電子與氣體離子之質量差異，電漿會帶正電，且於電漿與壁以及電極之間會產生負偏壓區域之鞘部(sheath)。為了穩定維持此鞘部，必須使得從電漿流入電極之電子之電荷量(流入電流)之時間平均與從電漿流入電極之離子之電荷量(離子電流)之時間平均相等。如上述說明，一旦產生自偏壓VDC，由於以傳遞於電極之RF波形Vele往負方向壓低而使得電子流入電極之時間變短的方式產生作用，故流入電流與離子電流之時間平均成為相等，結果可穩定維持電漿。
圖13A係RF頻率以及RF電力為既定值之際的電極之RF波形，圖13B係相較於圖13A所示RF波形之條件更低頻且高電力之情況下的RF波形。例如，若提高RF電力，則由RF電力所形成之電場會變高，由電場所加速之電子之運動能量變大，故飛入電極之電子量變多，自偏壓VDC會增加。亦即，如圖13A以及圖13B所示般，當使得RF施加條件成為低頻且高電力之情況，自偏壓VDC會伴隨振幅VPP之增大而增大。
圖14係以白仙定律圖來說明當自偏壓VDC增大之情況下容易產生異常放電之圖。此處，將既定程序條件A1中之放電開始電壓定為V1。此時，當於載置台2所產生之自偏壓較放電開始電壓V1來得小之VDC1的情況，不會產生異常放電。但是，當載置台2所產生之自偏壓增大之情況，有時會超過放電開始電壓V1。例如，當產生較放電開始電壓V1來得大之VDC2之情況，於程序條件A1也會產生異常放電。亦即，當RF施加條件定為低頻且高電力之情況，藉由增大自偏壓VDC，由於超過放電開始電壓V1之可能性變大，故產生異常放電之風險變高。
是以，為了在所要求之廣範圍蝕刻條件(例如頻率500kHZ以下且RF電力為3000W以上)也能防止異常放電，光是使得晶圓W內面與靜電夾6之間的產生異常放電之空間縮窄不夠，進而採取針對邊界之對策、亦即消除產生異常放電之空間本身將更為有效。
基於以上之考量，針對本發明之第2實施形態來說明。本實施形態之說明中，針對和第1實施形態為同一部分係省略說明，主要針對不同點來說明。
圖15係顯示第2實施形態之載置台之升降銷以及銷用貫通孔之構成之概略截面圖。本實施形態中之銷用貫通孔200’係由第1貫通孔17’以及第2貫通孔18’所形成。此外，此處銷用貫通孔200’之上端部係由第1貫通孔17’所形成，銷用貫通孔200’之下端部係由第2貫通孔18’所形成。第1貫通孔17’係呈現朝銷用貫通孔200’之下端部側逐漸縮徑之形狀。亦即，第1貫通孔17’具有愈往載置台2’之下側孔徑愈小之錐面形狀。
升降銷61’之銷上端部61b’呈現朝銷本體部61a’(下端部側)側逐漸縮徑之形狀。亦即，銷上端部61b’係以和第1貫通孔17’之形狀相對應的方式具有愈往載置台2’上側則截面(外徑)愈大之倒錐面形狀。當升降銷61’收容於銷用貫通孔200’之時，銷上端部61b’之外面會和第1貫通孔17’之內壁產生面接觸。因此，於第1貫通孔17’，銷上端部61b’與第1貫通孔17’之內壁之間的距離、亦即徑向空間會完全消失。
圖16係顯示第2實施形態之載置台之概略截面圖。如圖16所示般，載置台2’中之銷用貫通孔200’係連通於排氣用通孔19。排氣用通孔19係開口於載置台2’之側壁。藉此，銷用貫通孔200’係和具備載置台2’之電漿處理裝置的處理容器1內連通著。存在於升降銷61’之銷本體部61a’與第2貫通孔18’之內壁之間的空間之氣體係通過此排氣用通孔19而排氣至處理容器1內。此外，排氣用通孔19不限於開口於載置台2’側壁者，也可開口於支撐台4之側壁。
以上，依據第2實施形態之載置台2’，銷用貫通孔200’呈現朝下端部逐漸縮徑之形狀，升降銷61’之銷上端部61b’以和銷用貫通孔200’之上端部形狀相對應的方式呈現朝下端部側逐漸縮徑之形狀。升降銷61’當收容於銷用貫通孔200’之時，會和銷用貫通孔200’之上端部內壁成為面接觸。因此，於銷用貫通孔200’之上端部，可完全消除徑向空間。如此般藉由消除產生異常放電之空間本身，則即便是RF施加條件設定為低頻且高電力之情況， 也可防止異常放電。再者，也可兼顧升降銷61’之晶圓支撐機能與異常放電之防止。
此外，銷用貫通孔200’係經由排氣用通孔19而連通於處理容器1內。可通過該排氣用通孔19而隨時進行氣體排氣。從而，能僅以排氣用通孔19此一簡易構成來對存在於升降銷61’之銷本體部61a’與第2貫通孔18’之內壁之間的空間之氣體進行排氣。因此，由於銷用貫通孔200’內受到減壓，可實現難以發生異常放電之狀態。
以上，針對一實施形態做了記述，但本發明不限於特定之實施形態，可在申請專利範圍內所記載之本發明之旨趣的範圍內進行各種變形或是變更。
例如，也可另外設置用以對銷用貫通孔200’內進行減壓之排氣裝置。圖17係顯示第2實施形態之載置台變形例之概略截面圖。具備此載置台2”之電漿處理裝置係具有和對於處理容器1進行排氣之第1排氣裝置83設置在不同位置處之第2排氣裝置94。複數銷用貫通孔200’連接於第2排氣裝置94。亦即，銷用貫通孔200’係分別構成將處理容器1之內部與第2排氣裝置94加以連接之排氣流路之一部分。依據具備此變形例之載置台2’之電漿處理裝置，可將銷用貫通孔200’內部以第2排氣裝置94而在所希望之時機加以排氣。從而，能以相對於處理容器1之排氣控制為獨立之構成來進行銷用貫通孔200’內部之氣體排氣控制，且銷用貫通孔200’內受到減壓，而和具備圖16之載置台2’之電漿處理裝置同樣地實現不易異常放電之狀態。此外，上述第2排氣裝置94也可分別對應於銷用貫通孔200’而具備複數個。
此外，於第2實施形態中，雖第1貫通孔17’設定為錐面形狀，銷上端部61b’設定為倒錐面形狀，但只要呈現出當升降銷61’被收容於銷用貫通孔200’之時銷上端部61b’會和第1貫通孔17’之內壁做面接觸之形狀，則不限於此形狀。例如，也可呈現磨鉢形狀等各種形狀。此外，第1貫通孔17’全體無須成為錐面形狀，可僅第1貫通孔17’之上端部成為錐面形狀，或是僅第1貫通孔17’之下端部成為錐面形狀。
此外，第2實施形態中，針對銷用貫通孔200’之上端部為第1貫通孔17’之情況說明，但銷用貫通孔200’之上端部也可為第1貫通孔17’以及第2貫通孔18’之一部分。亦即，成為錐面形狀之部分亦可藉由第1貫通孔17’與第2貫通孔18’之一部分所形成。或是，銷用貫通孔200’之上端部亦可為第1貫通孔17’以及銷用套筒203之一部分。亦即，成為錐面形狀之部分亦可藉由第1貫通孔17’與銷用套筒203之一部分所形成。
此外，第2實施形態之銷用貫通孔200’，也可使用第1實施形態所說明之銷用間隔件201來防止異常放電。
此外，第1實施形態以及第2實施形態中，電漿處理裝置也可使用由輻線狹縫天線(Radical line slot antenna)所產生之電漿。
2a‧‧‧基材(基座)
6‧‧‧靜電夾
6a‧‧‧電極
17’‧‧‧第1貫通孔
18’‧‧‧第2貫通孔
61’‧‧‧升降銷
61a’‧‧‧銷本體部
61b’‧‧‧銷上端部
200’‧‧‧銷用貫通孔
203‧‧‧銷用套筒
W‧‧‧晶圓

Claims (12)

  1. 一種載置台，具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，形成有第1貫通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通之第2貫通孔；以及升降銷，被收容於以該第1貫通孔以及該第2貫通孔所形成之銷用貫通孔內，可出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送；該銷用貫通孔之上端部呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀；該升降銷之上端部係以和該銷用貫通孔之上端部形狀相對應的方式呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀，當該升降銷被收容於該銷用貫通孔之時會和該銷用貫通孔之上端部做面接觸；該銷用貫通孔係連通於在載置台的側壁處呈開口之排氣用通孔。
  2. 如申請專利範圍第1項之載置台，其中該銷用貫通孔之上端部呈現錐面形狀；該升降銷之上端部呈現倒錐面形狀。
  3. 一種電漿處理裝置，具備有：處理容器，區劃出生成電漿之處理空間；氣體供給部，對該處理空間內供給處理氣體；以及載置台，收容於該處理空間內，用以載置被處理體；其中該載置台具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，形成有第1貫通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通之第2貫通孔；以及升降銷，被收容於以該第1貫通孔以及該第2貫通孔所形成之銷用貫通孔內，可出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送； 該銷用貫通孔之上端部呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀；該升降銷之上端部係以和該銷用貫通孔之上端部形狀相對應的方式呈現往下端部側逐漸縮徑之形狀，當該升降銷被收容於該銷用貫通孔之時會和該銷用貫通孔之上端部做面接觸；該銷用貫通孔係連通於在載置台的側壁處呈開口之排氣用通孔。
  4. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中該銷用貫通孔係連通於該處理容器內。
  5. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中該銷用貫通孔係連通於該處理容器外之排氣流路。
  6. 一種載置台，構成為可施加電壓，具備有：靜電夾，具有載置被處理體之載置面、以及對向於該載置面之內面，於該載置面形成有第1貫通孔；基座，接合於該靜電夾之內面，形成有和該第1貫通孔相連通且孔徑大於該第1貫通孔之孔徑的第2貫通孔；筒狀套筒，係插入於該第2貫通孔內且由絕緣體所構成；以及筒狀間隔件，係由插入於該套筒內以及該第1貫通孔之絕緣體所構成；該筒狀間隔件的內部係形成有構成供給熱傳遞用氣體的氣體供給路徑，該氣體供給路徑內的徑向空間係藉由該筒狀套筒和該筒狀間隔件而變窄，以防止該氣體供給路徑內的放電；該筒狀套筒係於該第2貫通孔內而相接於該基座，並且該筒狀套筒的頂端係相接於該靜電夾的內面；該筒狀間隔件係從該筒狀套筒的底端延伸至該靜電夾的載置面。
  7. 如申請專利範圍第6項之載置台，其中該第1貫通孔係供給冷熱傳遞用氣體之氣體孔。
  8. 如申請專利範圍第6項之載置台，係進而具備有：升降銷，從該第1貫通孔出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送。
  9. 一種載置台，具備有：基座構件； 靜電夾，具有載置面而可將配置於該基座構件上之被處理體加以載置；第1貫通孔，係貫通該基座構件以及該靜電夾；第2貫通孔，係貫通該基座構件以及該靜電夾；升降銷，係收容於該第1貫通孔，可出没自如地於該載置面上進行上下移動，將該被處理體往上下方向進行搬送；第1以及第2套筒，係插入於該基座構件側之該第1貫通孔以及該第2貫通孔內；第1間隔件，係插入於該第1套筒內而貫通該基座插入直到該靜電夾側之該第1貫通孔內；以及第2間隔件，係插入於該第2套筒內而貫通該基座插入直到該靜電夾側之該第2貫通孔內；該第2間隔件之外徑係形成為：在該靜電夾側之徑小於在該基座側之徑。
  10. 如申請專利範圍第9項之載置台，其中該第2貫通孔係供給冷熱傳遞用氣體之氣體孔。
  11. 如申請專利範圍第9項之載置台，其中該第2貫通孔小於該第1貫通孔。
  12. 如申請專利範圍第9項之載置台，其中該第1貫通孔之上端部呈現錐面形狀；該升降銷之上端部呈現倒錐面形狀。
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