TWI842713B - 載置台及電漿處理裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係對於供載置基板之載置台,一面適當地控制聚焦環之溫度,一面減少沈積物之向載置台之側壁周邊部之附著。
供載置基板之載置台具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側。於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙。
Description
本發明係關於一種載置台及電漿處理裝置。
於專利文獻1中揭示有一種載置台,其於電漿處理裝置之內部,具備埋設有靜電吸盤用之電極之陶瓷板及金屬構件。陶瓷板積層並設置於金屬構件之上,於陶瓷板之下表面及金屬構件之上表面中之至少一者加工有冷媒流路形成用之槽部。又,靜電吸盤用之電極被設置成可靜電吸附以包圍被處理基板之方式配置之聚焦環,從而將該聚焦環之溫度抑制得較低。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2007-266342號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之技術係對於供載置基板之載置台,一面適當地控制聚焦環之溫度,一面減少反應副產物(沈積物)之向載置台之側壁周邊部(包含聚焦環之內周)之附著。
[解決問題之技術手段]
本發明之一態樣係一種供載置基板之載置台,其具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙。
[發明之效果]
根據本發明,對於供載置基板之載置台,一面適當地控制聚焦環之溫度,一面減少沈積物之向載置台之側壁周邊部之附著。
首先,基於專利文獻1中所記載之構成對先前之電漿處理裝置及載置台進行說明。
於半導體元件之製造步驟中,在電漿處理裝置中,藉由激發處理氣體而產生電漿,利用該電漿對半導體晶圓等被處理基板(以下稱為「基板」)進行處理。於該電漿處理裝置,設置有具備基板之載置面之載置台。如專利文獻1中所記載,載置於載置台之基板因暴露於電漿而溫度變高,但介隔陶瓷板由流通於冷媒流路之冷媒調節為特定之製程溫度、例如30℃~50℃左右。
此處,於專利文獻1中所記載之載置台,靜電吸附有以包圍被載置於該載置台上之基板之方式配置之聚焦環。該聚焦環與基板同樣地因暴露於電漿而溫度變高(根據條件例如成為300℃左右)。另一方面,為了避免對被調節為特定之製程溫度之基板帶來熱影響,例如對蝕刻劑分佈控制或Si清除功能之分佈控制帶來影響,有與基板同樣地將聚焦環冷卻後使用之情形。
又,於電漿處理中,有如下情形:由於構件表面暴露於電漿而導致反應副產物(沈積物)附著於該表面。當因電漿流回而導致在聚焦環之內周部附著有沈積物時,有如下情形:因該沈積物之剝離,沈積物容易再附著於基板斜面部或載置台之側壁部,從而導致產生微粒。因此,為了抑制該沈積物之附著,必須提高聚焦環之內周部之溫度。
於將聚焦環冷卻之情形時,為了抑制對原本應冷卻之基板帶來熱影響,可將該聚焦環之表面部附近冷卻。然而,聚焦環之內周部亦同時被冷卻,且附著了沈積物。即,聚焦環之應升溫之內周部與應冷卻之表面部附近以成為一體之方式構成。因此,難以適當地進行聚焦環之溫度控制。
因此,本發明之技術係對靜電吸附於載置台上之聚焦環進行溫度控制。具體而言,於聚焦環中,以分離之方式構成應冷卻之部分與應升溫之部分。以下,將該應升溫之部分稱作沈積物控制環。而且,分別獨立地對該聚焦環及沈積物控制環進行溫度控制。藉由該構成,可實現能夠進行適當之溫度控制之載置台。
以下,一面參照圖式,一面對本實施形態之載置台、及具備該載置台之電漿處理裝置之構成進行說明。再者,於本說明書及圖式中,對具有實質上相同之功能構成之要素,藉由標註相同之符號而省略重複說明。
<電漿處理裝置>
圖1係模式性地表示本實施形態之電漿處理裝置1之構成之概略的縱剖視圖。再者,於本實施形態中,作為電漿處理裝置1,以電容耦合型平行板電漿蝕刻裝置為例進行說明。
如圖1所示,電漿處理裝置1具有大致圓筒形狀之處理容器10。處理容器10例如包含鋁,且對表面實施了陽極氧化處理。處理容器10區劃出產生電漿之處理空間S。
於處理容器10內,收容有供載置作為基板之晶圓W之載置台11。載置台11具有基台12、聚焦環13及沈積物控制環14。聚焦環13及沈積物控制環14設置於基台12上。
基台12具有:基體部12a;作為基板保持部之晶圓保持部12b,其設置於基體部12a上;及環保持部12c,其設置於基體部12a上。基體部12a具有大致圓板形狀,且具有較晶圓W之直徑大之直徑。晶圓W之直徑約為300 mm。晶圓保持部12b具有直徑較基體部12a之直徑小之大致圓板形狀,且與基體部12a同軸地設置。環保持部12c具有大致圓環形狀,以俯視下包圍晶圓保持部12b之方式設置於徑向外側。環保持部12c之內徑較晶圓保持部12b之外徑大。又,晶圓保持部12b之上表面於側視下位於較環保持部12c之上表面更靠上方。
於基體部12a之內部,形成有冷媒流路15a。對冷媒流路15a,自設置於處理容器10之外部之冷卻器單元(未圖示)經由冷媒入口配管15b供給冷媒。供給至冷媒流路15a之冷媒會經由冷媒出口流路15c返回至冷卻器單元。藉由使冷媒、例如冷卻水等在冷媒流路15a中循環,可將載置於晶圓保持部12b之晶圓W、保持於環保持部12c之聚焦環13及載置台11本身冷卻至特定之溫度、例如30℃~50℃。再者,基體部12a包含導電性之金屬、例如鋁等,具有作為下部電極之功能。
晶圓保持部12b例如包含陶瓷,且於內部設置有第1吸附電極15d。於第1吸附電極15d,經由開關20連接有直流電源21。而且,晶圓保持部12b可藉由靜電力將晶圓W吸附並保持於載置面,該靜電力係藉由自直流電源21對第1吸附電極15d施加直流電壓而產生。即,晶圓保持部12b具有作為晶圓W用之靜電吸盤之功能。
環保持部12c例如包含陶瓷,且於內部設置有第2吸附電極15e。於第2吸附電極15e,經由開關22連接有直流電源21。而且,環保持部12c係藉由靜電力而使聚焦環13吸附並保持於保持面,該靜電力係藉由自直流電源21對第2吸附電極15e施加直流電壓而產生。即,環保持部12c具有作為聚焦環13用之靜電吸盤之功能。
再者,對第2吸附電極15e施加直流電壓之直流電源亦可與對上述第1吸附電極15d施加直流電壓之直流電源21分開地設置。
於環保持部12c之上表面,藉由第2吸附電極15e吸附並保持有形成為圓環狀之聚焦環13。聚焦環13於俯視下包圍載置於晶圓保持部12b之晶圓W,且保持為與該晶圓保持部12b同軸。聚焦環13係為了提高電漿處理之均一性而設置。因此,聚焦環13包含與載置於晶圓保持部12b之晶圓W同種之素材、例如本實施形態中構成W晶圓之矽(Si)。
如上所述,聚焦環13藉由靜電力吸附並保持於環保持部12c上表面。此時,經由環保持部12c,藉由於形成在基體部12a之內部之冷媒流路15a中流通之冷媒而將聚焦環13冷卻。如此,聚焦環13構成為藉由靜電吸附於環保持部12c而冷卻。
於聚焦環13之徑向內側且於環保持部12c之上表面設置有沈積物控制環14。沈積物控制環14以與晶圓保持部12b同軸之方式設置。又,沈積物控制環14構成為可抑制沈積物附著於載置在晶圓保持部12b之晶圓W之下方且該沈積物控制環14之內周部及晶圓保持部12b之側壁部。又,沈積物控制環14以與聚焦環13分離之方式配置,構成為可獨立於聚焦環13而升溫。
具體而言,沈積物控制環14因暴露於電漿而被加熱。然而,沈積物控制環14係與聚焦環13分離地配置,故而不會受到來自聚焦環13之熱影響。進而,由於未被第2吸附電極15e靜電吸附,故而自環保持部12c向沈積物控制環14之傳熱得到抑制。因此,於電漿產生時,沈積物控制環14相對於聚焦環13之內周部保持為較高之溫度。
再者,於本實施形態中,沈積物控制環14例如包含與聚焦環13同種之素材、即矽(Si)。
構成為第1 RF電源23a、第2 RF電源23b分別經由第1整合器24a、第2整合器24b連接於基台12之基體部12a,且可施加至載置台11。
第1 RF電源23a係產生電漿產生用之高頻功率之電源。自第1 RF電源23a將宜為27 MHz~100 MHz之頻率、於一例中為40 MHz之高頻功率供給至載置台11之基體部12a。第1整合器24a具有用以使第1 RF電源23a之輸出阻抗與負載側(基體部12a側)之輸入阻抗匹配之電路。
第2 RF電源23b產生用以將離子提取至晶圓W之高頻功率(高頻偏壓功率),將該高頻偏壓功率供給至基體部12a。高頻偏壓功率之頻率宜為400 kHz~13.56 MHz之範圍內之頻率、於一例中為3 MHz。第2整合器24b具有用以使第2 RF電源23b之輸出阻抗與負載側(基體部12a側)之輸入阻抗匹配之電路。
以如上方式構成之載置台11緊固於設置在處理容器10之底部之大致圓筒形狀之支持構件16。支持構件16例如包含陶瓷等絕緣體。
於載置台11之上方,以與載置台11對向之方式設置有簇射頭30。簇射頭30具有:電極板31,其具有作為上部電極之功能,且面向處理空間S而配置;及電極支持體32,其設置於電極板31之上方。電極板31與基體部12a作為一對電極(上部電極與下部電極)發揮功能。再者,簇射頭30經由絕緣性遮斷構件33支持於處理容器10之上部。
於電極板31,形成有複數個氣體噴出口31a,該等氣體噴出口31a係用以將自下述氣體擴散室32a輸送之處理氣體供給至處理空間S。電極板31例如包含所產生之焦耳熱較少且具有較低之電阻率之導電體或半導體。
電極支持體32係將電極板31裝卸自如地予以支持者,且例如包含表面經陽極氧化處理之鋁等導電性材料。於電極支持體32之內部,形成有氣體擴散室32a。自該氣體擴散室32a形成有連通於氣體噴出口31a之複數個氣體流通孔32b。又,於電極支持體32,經由流量控制設備群41、閥群42、氣體供給管43及氣體導入孔32c連接有對氣體擴散室32a供給處理氣體之氣體供給源群40。
氣體供給源群40具有電漿處理所需之複數種氣體供給源。於電漿處理裝置1中,來自選自氣體供給源群40中之一種以上之氣體供給源之處理氣體經由流量控制設備群41、閥群42、氣體供給管43及氣體導入孔32c供給至氣體擴散室32a。而且,供給至氣體擴散室32a之處理氣體經由氣體流通孔32b及氣體噴出口31a,呈簇射狀分散地供給至處理空間S內。
又,於電漿處理裝置1,以自處理容器10之側壁朝較簇射頭30之高度位置更靠上方延伸之方式設置有圓筒形狀之接地導體10a。圓筒形狀之接地導體10a於其上部具有頂板10b。
又,於電漿處理裝置1,沿著處理容器10之內壁裝卸自如地設置有沈積物防護罩50。沈積物防護罩50係抑制沈積物附著於處理容器10之內壁者,例如藉由於鋁材被覆Y2
O3
等陶瓷而構成。又,同樣地,於與沈積物防護罩50對向之面且支持構件16之外周面,裝卸自如地設置有沈積物防護罩51。
於處理容器10之底部且處理容器10之內壁與支持構件16之間,設置有排氣板52。排氣板52係例如藉由於鋁材被覆Y2
O3
等陶瓷而構成。處理空間S經由該排氣板52與排氣口53連通。構成為,於排氣口53例如連接有真空泵等排氣裝置54,可利用該排氣裝置54將處理空間S內進行減壓。
又,於處理容器10之側壁形成有晶圓W之搬入搬出口55,該搬入搬出口55可藉由閘閥55a開啟及關閉。
於以上之電漿處理裝置1,設置有控制部100。控制部100例如為電腦,且具有程式儲存部(未圖示)。於程式儲存部,儲存有對電漿處理裝置1中之晶圓W之處理進行控制之程式。又,於程式儲存部,儲存有用以利用處理器控制各種處理之控制程式、或用以根據處理條件使電漿處理裝置1之各構成部執行處理之程式、即處理製程。再者,上述程式為記錄於電腦可讀取之記憶媒體者,亦可為自該記憶媒體被安裝於控制部100者。
<第1實施形態>
其次,參照圖2對第1實施形態之載置台11進行說明。圖2係表示第1實施形態之載置台11之構成之概略的主要部分放大圖。
如上所述,載置台11具有基台12、聚焦環13及沈積物控制環14。又,基台12具有:晶圓保持部12b,其以靜電吸附之方式載置晶圓W;環保持部12c,其保持聚焦環13及沈積物控制環14;及基體部12a,其於上表面具備晶圓保持部12b及環保持部12c。基體部12a具有大致圓板形狀。晶圓保持部12b具有大致圓板形狀,且以與該基體部12a成為同軸之方式經由例如接著劑而固定於上述基體部12a之上方。又,環保持部12c具有大致圓環形狀,且以包圍上述基體部12a之方式經由例如接著劑而固定於徑向外側。再者,如上所述,晶圓保持部12b係以該晶圓保持部12b之上表面於側視下成為較環保持部12c之上表面高之位置之方式設置。
於基體部12a之內部,在上述晶圓保持部12b之下方形成有冷媒流路15a。
於晶圓保持部12b之內部且上述冷媒流路15a之上方設置有晶圓W之吸附用第1吸附電極15d。如上所述,晶圓保持部12b可藉由靜電力將晶圓W吸附於載置面,該靜電力係藉由對該第1吸附電極15d施加直流電壓而產生。
於環保持部12c之內部,設置有聚焦環13之吸附用第2吸附電極15e。如上所述,環保持部12c可藉由靜電力吸附聚焦環13,該靜電力係藉由對該第2吸附電極15e施加直流電壓而產生。
聚焦環13具有剖面形狀為大致矩形之環狀構造,且以包圍載置於晶圓保持部12b之晶圓W之方式設置。具體而言,聚焦環13之內徑與晶圓W之外徑相比較大,從而設置有餘隙C1。於本實施形態中,餘隙C1之間隔D1較理想為例如大於0 mm且為1 mm以下。又,聚焦環13之上表面構成為與載置於晶圓保持部12b上之晶圓W之上表面大致一致。
又,聚焦環13之內徑較第2吸附電極15e之內徑小。其目的在於避免如下所述沈積物控制環14被第2吸附電極15e靜電吸附之情況。換言之,沈積物控制環14只要配置於俯視下不與第2吸附電極15e重疊之位置便可。於本實施形態中,該第2吸附電極15e之內徑與聚焦環13之內徑之差量D2較理想為大於0 mm且10 mm以下。再者,第2吸附電極15e可為環狀之電極,抑或為將圓環於圓周方向上分割成複數個部分之雙極型電極。
又,進而,為了提高藉由靜電吸附之聚焦環13之冷卻效率,聚焦環13與環保持部12c之接觸區域A較佳為以接觸熱阻變小之方式被實施表面處理。作為具體之表面處理,例如包含研磨等處理。
於環保持部12c之上表面,且聚焦環13之徑向內側,且載置於晶圓保持部12b之晶圓W之下方,設置有沈積物控制環14。沈積物控制環14例如經由接著劑固定於環保持部12c。又,沈積物控制環14具有剖面形狀為大致矩形之環狀構造。
又,如上所述,於本實施形態中,沈積物控制環14以與聚焦環13分離之方式構成。具體而言,於聚焦環13與沈積物控制環14之徑向之間,形成有間隙G1。間隙G1於鉛直方向上延伸。藉由該間隙G1,聚焦環13與沈積物控制環14分離,而不接觸。
又,為了抑制沈積物控制環14因來自環保持部12c之傳熱而被冷卻,沈積物控制環14與環保持部12c之接觸區域B較佳為以接觸熱阻變大之方式被實施表面處理。具體而言,於沈積物控制環14之下表面及/或環保持部12c之上表面,以表面粗糙度變大之方式實施了表面處理。而且,使沈積物控制環14之下表面及/或環保持部12c之上表面變粗糙。藉此,構成為沈積物控制環14與環保持部12c之接觸區域B之接觸熱阻和聚焦環13與環保持部12c之接觸區域A之接觸熱阻相比相對變大。
如此,於本實施形態中,聚焦環13與沈積物控制環14係分離地構成。聚焦環13吸附於環保持部12c而被冷卻,但即便於該情形時,亦可將沈積物控制環14相對於聚焦環13之內周部保持為較高之溫度。又,如上所述,第2吸附電極15e形成為其內徑較聚焦環13之內徑大。即,第2吸附電極15e未敷設於沈積物控制環14之下方,故而無法利用該第2吸附電極15e靜電吸附沈積物控制環14,而無法將該沈積物控制環14冷卻。如此,藉由將沈積物控制環14之溫度保持為較聚焦環13之內周部高之溫度,可抑制因自晶圓W之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環14及晶圓保持部12b。
又,於本實施形態中,構成為,上述間隔D1大於0 mm且為1 mm以下,聚焦環13與晶圓W之間之餘隙C1微小。藉由將間隔D1之大小設定為微小,可抑制電漿自餘隙C1滲入。即,可減少自晶圓W之外周部流回之電漿之總量,可更適當地抑制沈積物附著於沈積物控制環14及晶圓保持部12b。
再者,於上述實施形態中,為了將環保持部12c與沈積物控制環14熱分離,使沈積物控制環14之下表面及/或環保持部12c之上表面變粗糙,而使接觸熱阻變小。然而,只要可將沈積物控制環14之溫度獨立於聚焦環13及環保持部12c保持得較高,則熱分離之方法並不限定於此。例如亦可於沈積物控制環14與環保持部12c之間,形成具有隔熱性之熱阻層。熱阻層並無特別限定,可使用隔熱構件、例如鐵氟龍(註冊商標)。或者,亦可於沈積物控制環14及/或環保持部12c之表面實施隔熱性之塗佈而形成熱阻層。如此,藉由於沈積物控制環14與環保持部12c之間形成熱阻層,可防止自環保持部12c向沈積物控制環14之傳熱,可將沈積物控制環14之溫度保持為較聚焦環13之內周部高之溫度。
又,於上述實施形態中,沈積物控制環14由與聚焦環13同種之素材即Si形成,但沈積物控制環14之素材並不限定於此,可任意地選擇。作為沈積物控制環14之素材,例如亦可為Si、SiC、SiO2
、Si3
N4
、Al2
O3
及AlN等脆性素材。其中,於對沈積物控制環14要求Si清除功能之情形時,自Si、SiC、SiO2
及Si3
N4
中加以選擇。或者,於僅要求耐電漿性之情形時,可使用Al2
O3
、AlN等。又,沈積物控制環14之素材亦可為樹脂素材、例如PTFE(Polytetrafluoroethylene,聚四氟乙烯)、PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene,聚三氟氯乙烯)、PFA(Polyfluoroalkoxy,可溶性聚四氟乙烯)等鐵氟龍(註冊商標)素材或PEEK(Polyetheretherketone,聚醚醚酮)等工程塑膠素材。其中,作為沈積物控制環14之素材,較佳為選定熱導率較大之素材。當使用熱導率較大之素材時,可利用電漿使沈積物控制環14急速地升溫。
又,進而,亦可對沈積物控制環14之表面實施熔射處理、燒結處理或塗佈處理。作為熔射材料,例如亦可為Al2
O3
、Y2
O3
及YF等陶瓷。又,作為塗佈方法,亦可為DLC(Diamond Like Carbon,類金剛石碳)或氣溶膠沈積等。
再者,於上述實施形態中,對沈積物控制環14與環保持部12c實施表面處理,或形成隔熱構件或隔熱塗層等熱阻層,而分別予以熱分離。然而,亦可藉由省略該表面處理或熱阻層,並適當地選定上述素材來控制熱導率,而予以熱分離。
又,於上述實施形態中,亦可為沈積物控制環14朝鉛直方向(長度方向)延伸,並直接設置於基體部12a。如圖3所示,亦可為將環保持部12c朝徑向外側縮小,將沈積物控制環14直接固定於基體部12a。
如此,藉由使沈積物控制環14伸長地構成,可延長該沈積物控制環14及環保持部12c之零件壽命。又,因沈積物控制環14未直接保持於環保持部12c之上表面,故而可更確實地與該環保持部12c之內部之第2吸附電極15e分離。
再者,於如圖3所示將沈積物控制環14直接固定於基體部12a之情形時,將會更大程度地得到在形成於基體部12a之內部之冷媒流路15a之內部流通的冷媒之冷卻效果。為了抑制該冷卻效果,將沈積物控制環14之溫度保持為高溫,於沈積物控制環14與基體部12a之間,亦可設置作為隔熱層之隔熱構件(未圖示)。
再者,於本實施形態中,晶圓保持部12b及環保持部12c分別包含陶瓷,因此具有絕緣性。然而,該等晶圓保持部12b及環保持部12c只要具有絕緣性,則並不限定於包含陶瓷。例如晶圓保持部12b及環保持部12c亦可包含對鋁材之表面實施了熔射處理、燒結處理或塗佈處理者。於該情形時,熔射材料例如亦可為Al2
O3
、Y2
O3
及YF等陶瓷。又,作為塗佈方法,亦可為DLC(Diamond Like Carbon)或氣溶膠沈積等。
以上,根據本實施形態,聚焦環13與沈積物控制環14介隔間隙G1而分離。藉此可分別獨立地進行聚焦環13與沈積物控制環14之溫度控制,可將沈積物控制環14之溫度相對於聚焦環13之內周部保持為較高之溫度。其結果,可抑制因自晶圓W之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環14及晶圓保持部12b。
此處,為了獨立地進行聚焦環13與沈積物控制環14之溫度控制,亦可使用獨立之溫度調節機構。為了抑制沈積物之附著,必須使沈積物控制環14之溫度較聚焦環13之溫度相對地提高。因此,若如本實施形態般於聚焦環13與沈積物控制環14之間設置間隙G1,而物理地予以分離,則可抑制沈積物之附著。因此,本實施形態之載置台11構造簡單,成本上亦具有優勢。
又,聚焦環13之內徑形成為較第2吸附電極15e之內徑小,第2吸附電極15e僅配置於聚焦環13之下方,而不配置於沈積物控制環14之下方。因此,沈積物控制環14不會被吸附於環保持部12c,自環保持部12c向沈積物控制環14之傳熱得到抑制,該沈積物控制環14可相對於聚焦環13之內周部保持為較高之溫度。而且,聚焦環13之內徑與第2吸附電極15e之內徑之差量D2為10 mm以下,可保證利用第2吸附電極15e之聚焦環13之吸附功能。
又,進而,以沈積物控制環14與基台12之間之接觸熱阻較聚焦環13與基台12之間之接觸熱阻大之方式實施表面處理。或者,於沈積物控制環14與基台12之間形成有具有隔熱性之熱阻層。藉由該等表面處理或熱阻層,可提高沈積物控制環14與基台12之間之熱阻值,將沈積物控制環14保持為較聚焦環13之內周部高之溫度。
又,於聚焦環13與晶圓W之間設置有餘隙C1,餘隙C1之間隔D1大於0 mm且為1 mm以下。如此,藉由將間隔D1之大小設為1 mm以下,可抑制電漿自餘隙C1滲入。
於上述第1實施形態中,聚焦環13之內徑與晶圓W之間之餘隙C1與在鉛直方向上延伸之間隙G1連續。於該情形時,藉由使餘隙C1之間隔D1之大小形成為1 mm以下,可抑制大部分之電漿之滲入,但仍有一部分電漿會自餘隙C1滲入至間隙G1。認為如此一來,電漿會通過餘隙C1與間隙G1到達環保持部12c,其結果,會對環保持部12c造成損傷。因此,本發明者等人想到如下述第2實施形態及第3實施形態所說明般,使間隙G1為曲徑構造。
<第2實施形態>
其次,參照圖4對用以使電漿不易到達環保持部12c之第2實施形態之載置台111之構成進行說明。圖4係模式性地表示第2實施形態之載置台111之構成之概略的主要部分放大圖。再者,對與上述第1實施形態之載置台11實質上相同之構成要素,藉由標註相同之編號或省略附加編號而省略其說明。
如圖4所示,本實施形態之聚焦環113具有將上部環部113a與下部環部113b設置成一體之構成。上部環部113a與下部環部113b分別具有內徑不同之環狀形狀。具體而言,上部環部113a之內徑較下部環部113b之內徑小,於聚焦環113之外周部,上部環部113a朝徑向內側突出。而且,藉由上部環部113a與下部環部113b,而形成有上側階部113c。再者,上部環部113a及下部環部113b之外徑大致一致。又,上部環部113a之上表面構成為與載置於晶圓保持部12b上之晶圓W之上表面大致一致。
又,上部環部113a之內徑與晶圓W之外徑相比較大,從而設置有餘隙C3。於本實施形態中,餘隙C3之間隔D3較理想為大於0 mm且為1 mm以下。
於環保持部12c之上表面,且聚焦環113之徑向內側,且載置於環保持部12c之晶圓W之下方設置有沈積物控制環114。沈積物控制環114例如經由接著劑固定於環保持部12c。
沈積物控制環114具有將上部環部114a與下部環部114b設置成一體之構成。上部環部114a與下部環部114b分別具有內徑不同之環狀形狀。具體而言,上部環部114a之外徑較下部環部114b之外徑小,於沈積物控制環114之外周部,下部環部114b朝徑向外側突出。而且,藉由上部環部114a與下部環部114b,而形成有下側階部114c。
於聚焦環113與沈積物控制環114之徑向之間,形成有間隙G2。間隙G2藉由聚焦環113之上側階部113c與沈積物控制環114之下側階部114c而具有曲徑構造。藉由該間隙G2,可抑制電漿到達環保持部12c。其結果,可抑制由電漿所致之環保持部12c之損傷。
又,於本實施形態中,聚焦環113與沈積物控制環114亦分離。進而,因餘隙C3之間隔D3為1 mm以下,故而與第1實施形態同樣地,可抑制因自晶圓W之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環14及晶圓保持部12b。
<第3實施形態>
其次,參照圖5對第3實施形態之載置台211之構成進行說明。圖5係模式性地表示第3實施形態之載置台211之構成之概略的主要部分放大圖。
如圖5所示,本實施形態之聚焦環213具有將上部環部213a與下部環部213b設置成一體之構成。上部環部213a與下部環部213b分別具有內徑不同之環狀形狀。具體而言,上部環部213a之內徑較下部環部213b之內徑大,於聚焦環213之外周部,下部環部113b朝徑向內側突出。而且,藉由上部環部213a與下部環部213b,而形成有下側階部213c。再者,上部環部213a及下部環部213b之外徑大致一致。又,上部環部213a之上表面構成為與載置於晶圓保持部12b上之晶圓W之上表面大致一致。
於環保持部12c之上表面且聚焦環213之徑向內側,設置有沈積物控制環214。沈積物控制環214例如經由接著劑固定於環保持部12c。
沈積物控制環214具有將上部環部214a與下部環部214b設置成一體之構成。上部環部214a與下部環部214b分別具有內徑不同之環狀形狀。具體而言,上部環部214a之外徑較下部環部214b之外徑大,於沈積物控制環214之外周部,上部環部214a朝徑向外側突出。而且,藉由上部環部214a與下部環部214b,而形成有上側階部214c。再者,下部環部214b之內徑較上部環部214a之內徑小。又,上部環部214a之上表面構成為與載置於晶圓保持部12b上之晶圓W之上表面、及聚焦環213之上部環部213a之上表面大致一致。
沈積物控制環214之上部環部214a之外徑與聚焦環213之上部環部213a之內徑相比較小。而且,於聚焦環213與沈積物控制環214之徑向之間形成有間隙G3。間隙G3係藉由聚焦環213之下側階部213c與沈積物控制環214之上側階部214c而具有曲徑構造。藉由該間隙G3,可抑制電漿到達環保持部12c。其結果,可抑制由電漿所致之環保持部12c之損傷。
於間隙G3中,上部環部213a之上表面與上部環部214a之上表面之間隔D4較理想為大於0 mm且為1 mm以下。於該情形時,可抑制電漿滲入至間隙G3。
又,沈積物控制環214之上部環部214a之內徑與晶圓W之外徑相比較大,從而設置有餘隙C5。於本實施形態中,餘隙C5之間隔D5較理想為大於0 mm且為1 mm以下。於本實施形態中,聚焦環213與沈積物控制環214亦分離地構成。進而,由於餘隙C5之間隔D5為1 mm以下,故而與第1實施形態及第2實施形態同樣地,可適當地抑制因自晶圓W之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環14及晶圓保持部12b。
又,於本實施形態中,藉由使沈積物控制環214之上部環部214a之上表面露出至處理空間S即露出至電漿,可將該沈積物控制環214之溫度控制並保持為更高溫。藉此,可進一步抑制電漿自晶圓W之外周部流回至下方。
藉由如此使上部環部214a之向電漿之露出面積變大,即,藉由使露出部X變大,可謀求沈積物控制環214之進一步之高溫化。但,藉由使該露出部X變大,擔負Si清除功能之分佈控制及蝕刻劑分佈控制之聚焦環213之露出面積減少,故而必須考慮該等之平衡而設定露出部X之面積。再者,於本實施形態中,露出部X之外徑為300 mm~360 mm。露出部X之外徑之更佳之範圍為305 mm~340 mm。
<其他實施形態>
以上,於第1~第3實施形態中,分別使聚焦環13、113及213、以及沈積物控制環14、114及214之形狀適當變化,除上述以外,亦可適當變更基台12之形狀。
例如第1實施形態之基台12係於基體部12a之上方設置晶圓保持部12b及環保持部12c,於該環保持部12c之上表面設置聚焦環13及沈積物控制環14而構成。
與此相對,如圖6所示之載置台311,基台312亦可具有基體部12a及保持部312b。保持部312b具有設置於基體部12a之上方,且使晶圓保持部及環保持部為一體之構成。藉由該構成,與載置台11相比可減少構成載置台311之零件件數,而使構造簡化。
又,如圖7所示,於載置台411中,亦可為於晶圓保持部12b之內部,在第1吸附電極15d之下方設置有加熱晶圓W之第1加熱器450a。又,亦可為於環保持部12c之內部,在第2吸附電極15e之下方設置有加熱聚焦環13之第2加熱器450b。再者,該等第1加熱器450a與第2加熱器450b亦可僅設置有任一者。藉由該構成,可將晶圓W及聚焦環13之溫度調節分別分離,而進行精密之溫度調節。
又,進而,於圖8所示之載置台511中,亦可將基台512分為保持晶圓保持部12b之中央基台512a及保持環保持部12c之外周保持部512b而構成。藉由該構成,可將晶圓保持部12b及環保持部12c分離成不同之系統而進行溫度控制。即,可於冷媒流路15a與冷媒流路515a中流通不同溫度之冷媒而進行溫度控制,可更精密地進行晶圓W及聚焦環13之溫度調節。
於以上實施形態中,以使晶圓與聚焦環靜電吸附之載置台為例進行了說明,但本發明之原理即將聚焦環與沈積物控制環分離之載置台構造可應用於多種既有之靜電吸附機型。
又,上述電漿處理裝置1係以電容耦合型電漿處理裝置為例進行了說明,但例如亦可如感應耦合型電漿處理裝置、及利用微波等表面波激發氣體之電漿處理裝置般,為任意類型之電漿處理裝置。
應當想到本次所揭示之實施形態於所有方面均為例示而非限制性者。上述實施形態亦可不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨而以各種形態進行省略、置換及變更。
再者,如下所述之構成亦屬於本發明之技術範圍。
(1)一種載置台,其係供載置基板者,且具有:
基台,其於內部具備吸附電極;
聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及
沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且
於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙。
根據上述(1),可分別獨立地進行聚焦環與沈積物控制環之溫度控制。其結果,可將沈積物控制環之溫度相對於聚焦環之內周部保持為較高之溫度,故而可抑制因自基板之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環之內周部及基台之側壁部。
(2)如上述(1)所記載之載置台,其中上述間隙於鉛直方向上延伸。
根據上述(2),由於間隙之形狀較簡單,故而可簡易地製造載置台。
(3)如上述(1)所記載之載置台,其中於上述聚焦環之外周部,該聚焦環之上表面側朝徑向內側突出而形成上側階部,
於上述沈積物控制環之外周部,該沈積物控制環之下表面側朝徑向外側突出而形成下側階部,
上述間隙係藉由上述上側階部與上述下側階部而具有曲徑構造。
根據上述(3),由於間隙具有曲徑構造,故而可抑制電漿到達基台,其結果,可抑制由電漿所致之基台之損傷。
(4)如上述(2)或(3)所記載之載置台,其中上述聚焦環之上表面之內徑較載置於上述基台上之基板之外徑大,
上述聚焦環之上表面側內周面與上述基板之外周面之間隔大於0 mm且為1 mm以下。
根據上述(4),藉由將間隙之大小設為1 mm以下,可抑制電漿自該間隙滲入。其結果,可減少電漿朝基板下方之滲入量,可適當地抑制因自基板之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環之內周部及基台之側壁部。
(5)如上述(1)所記載之載置台,其中於上述聚焦環之外周部,該聚焦環之下表面側朝徑向內側突出而形成下側階部,
於上述沈積物控制環之外周部,該沈積物控制環之上表面側朝徑向外側突出而形成上側階部,
上述間隙係藉由上述下側階部與上述上側階部而具有曲徑構造。
根據上述(5),由於間隙具有曲徑構造,故而可抑制電漿到達基台,其結果,可抑制由電漿所致之基台之損傷。
(6)如上述(5)所記載之載置台,其中上述沈積物控制環之上表面之內徑較載置於上述基台上之基板之外徑大,
上述聚焦環之上表面側內周面與上述基板之外周面之間隔大於0 mm且為1 mm以下。
根據上述(6),藉由將間隙之大小設為1 mm以下,可抑制電漿自該間隙滲入。即,可減少電漿朝基板下方之滲入量,可適當地抑制因自基板之外周部流回之電漿而導致沈積物附著於沈積物控制環之內周部及基台之側壁部。
(7)如上述(1)至(6)中任一項所記載之載置台,其中上述聚焦環之內徑較上述吸附電極之內徑小,
上述聚焦環之內徑與上述吸附電極之內徑之差量大於0 mm且為10 mm以下。
根據上述(7),吸附電極配置於聚焦環之下方,而不配置於沈積物控制環之下方,故而沈積物控制環未被冷卻,可相對於聚焦環之內周部保持較高之溫度。其結果,可適宜地抑制沈積物附著於沈積物控制環之內周部及基台之側壁部。
(8)如上述(1)至(7)中任一項所記載之載置台,其中上述沈積物控制環之外徑為300 mm~360 mm。
根據上述(8),由於可使沈積物控制環適當地升溫,故而可適當地抑制沈積物向該沈積物控制環之內周部及基台之側壁部之附著。
(9)如上述(1)至(8)中任一項所記載之載置台,其中上述沈積物控制環之素材係與上述聚焦環之素材不同,而選自脆性素材或樹脂素材。
根據上述(9),可根據處理製程任意地選擇沈積物控制環之素材,素材選擇之自由度提高。
(10)如上述(1)至(9)中任一項所記載之載置台,其中以上述沈積物控制環與上述基台之間之接觸熱阻較上述聚焦環與上述基台之間之接觸熱阻大之方式,至少對上述沈積物控制環之接觸面或上述基台之接觸面進行表面處理。
根據上述(10),可提高沈積物控制環與基台之間之熱阻值,將沈積物控制環相對於聚焦環之內周部保持為較高之溫度。
(11)如上述(1)至(9)中任一項所記載之載置台,其中於上述沈積物控制環與上述基台之間形成有具有隔熱性之熱阻層。
(12)如上述(11)所記載之載置台,其中上述熱阻層係至少形成於上述沈積物控制環之接觸面或上述基台之接觸面之隔熱塗層。
(13)如上述(11)所記載之載置台,其中上述熱阻層係設置於上述沈積物控制環與上述基台之間之隔熱構件。
根據上述(11)至(13),可發揮與上述(10)相同之效果。
(14)如上述(1)至(13)中任一項所記載之載置台,其進而具有加熱器,該加熱器至少加熱上述聚焦環或載置於上述基台上之基板。
根據上述(14),可更適當地進行載置台之溫度控制,且可更適當地進行電漿處理裝置之電漿處理。
(15)如上述(1)至(14)中任一項所記載之載置台,其中上述基台具有:
基體部;
基板保持部,其設置於上述基體部上;及
環保持部,其設置於上述基體部上且上述基板保持部之徑向外側;且
上述聚焦環及上述沈積物控制環被保持於上述環保持部上。
根據上述(15),提示基台進而具有基板保持部及環保持部,分別獨立地進行基板及聚焦環、沈積物控制環之溫度控制。
(16)如上述(15)所記載之載置台,其中上述基板保持部及上述環保持部構成為一體。
根據上述(16),可減少構成載置台之零件數量,即進一步簡化載置台之構成。
(17)如上述(1)至(14)中任一項所記載之載置台,其中上述基台具有:
基體部;
基板保持部,其設置於上述基體部上;及
環保持部,其設置於上述基體部上且上述基板保持部之徑向外側;
上述聚焦環被保持於上述環保持部上,
上述沈積物控制環設置於上述基體部上且上述環保持部之徑向內側。
根據上述(17),可延長沈積物控制環及環保持部之零件壽命。又,可分別獨立地進行環保持部及基板保持部之溫度控制,故而可更適當地進行載置台之溫度控制。
(18)一種電漿處理裝置,其係對基板進行電漿處理者,且具有:
處理容器,其區劃出產生電漿之處理空間;及
載置台,其於上述處理容器之內部供載置基板;且
上述載置台具有:
基台,其於內部具備吸附電極;
聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及
沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;
於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙。
根據上述(18),如上述(1)至(17)為止之載置台可於任意之電漿處理裝置中予以採用。
10‧‧‧處理容器
10a‧‧‧接地導體
10b‧‧‧頂板
11‧‧‧載置台
12‧‧‧基台
12a‧‧‧基體部
12b‧‧‧晶圓保持部
12c‧‧‧環保持部
13‧‧‧聚焦環
14‧‧‧沈積物控制環
15a‧‧‧冷媒流路
15b‧‧‧冷媒入口配管
15c‧‧‧冷媒出口流路
15d‧‧‧第1吸附電極
15e‧‧‧第2吸附電極
16‧‧‧支持構件
20‧‧‧開關
21‧‧‧直流電源
22‧‧‧開關
23a‧‧‧第1 RF電源
23b‧‧‧第2 RF電源
24a‧‧‧第1整合器
24b‧‧‧第2整合器
30‧‧‧簇射頭
31‧‧‧電極板
31a‧‧‧氣體噴出口
32‧‧‧電極支持體
32a‧‧‧氣體擴散室
32b‧‧‧氣體流通孔
32c‧‧‧氣體導入孔
33‧‧‧遮蔽構件
40‧‧‧氣體供給源群
41‧‧‧流量控制設備群
42‧‧‧閥群
43‧‧‧氣體供給管
50‧‧‧沈積物防護罩
51‧‧‧沈積物防護罩
52‧‧‧排氣板
53‧‧‧排氣口
54‧‧‧排氣裝置
55‧‧‧搬入搬出口
55a‧‧‧閘閥
100‧‧‧控制部
111‧‧‧載置台
113‧‧‧聚焦環
113a‧‧‧上部環部
113b‧‧‧下部環部
113c‧‧‧上側階部
114a‧‧‧上部環部
114b‧‧‧下部環部
114c‧‧‧下側階部
211‧‧‧載置台
213a‧‧‧上部環部
213b‧‧‧下部環部
213c‧‧‧下側階部
214‧‧‧沈積物控制環
214a‧‧‧上部環部
214b‧‧‧下部環部
214c‧‧‧上側階部
311‧‧‧載置台
312‧‧‧基台
312b‧‧‧保持部
450a‧‧‧第1加熱器
450b‧‧‧第2加熱器
511‧‧‧載置台
512‧‧‧基台
512a‧‧‧中央基台
512b‧‧‧外周保持部
515a‧‧‧冷媒流路
A‧‧‧接觸區域
B‧‧‧接觸區域
C1‧‧‧餘隙
C3‧‧‧餘隙
C5‧‧‧餘隙
D1‧‧‧餘隙C1之間㣂
D2‧‧‧內徑之差量
D3‧‧‧餘隙C3之間㣂
D4‧‧‧上表面之間隔
D5‧‧‧餘隙C5之間㣂
G1‧‧‧間隙
G2‧‧‧間隙
G3‧‧‧間隙
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧晶圓
X‧‧‧露出部
圖1係模式性地表示本實施形態之電漿處理裝置之構成之概略的縱剖視圖。
圖2係模式性地表示第1實施形態之載置台之構成之概略的主要部分放大圖。
圖3係模式性地表示第1實施形態之載置台之構成之概略的主要部分放大圖。
圖4係模式性地表示第2實施形態之載置台之構成之概略的主要部分放大圖。
圖5係模式性地表示第3實施形態之載置台之構成之概略的主要部分放大圖。
圖6係表示本實施形態之基台之第1變化例之說明圖。
圖7係表示本實施形態之基台之第2變化例之說明圖。
圖8係表示本實施形態之基台之第3變化例之說明圖。
11‧‧‧載置台
12‧‧‧基台
12a‧‧‧基體部
12b‧‧‧晶圓保持部
12c‧‧‧環保持部
13‧‧‧聚焦環
14‧‧‧沈積物控制環
15a‧‧‧冷媒流路
15d‧‧‧第1吸附電極
15e‧‧‧第2吸附電極
A‧‧‧接觸區域
B‧‧‧接觸區域
C1‧‧‧餘隙
D1‧‧‧餘隙C1之間隔
D2‧‧‧內徑之差量
G1‧‧‧間隙
W‧‧‧晶圓
Claims (16)
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且上述間隙於鉛直方向上延伸;上述聚焦環之上表面之內徑較載置於上述基台上之基板之外徑大,上述聚焦環之上表面側內周面與上述基板之外周面之間隔大於0mm且為1mm以下。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且於上述聚焦環之外周部,該聚焦環之上表面側朝徑向內側突出而形成上側階部, 於上述沈積物控制環之外周部,該沈積物控制環之下表面側朝徑向外側突出而形成下側階部,上述間隙係藉由上述上側階部與上述下側階部而具有曲徑構造;上述聚焦環之上表面之內徑較載置於上述基台上之基板之外徑大,上述聚焦環之上表面側內周面與上述基板之外周面之間隔大於0mm且為1mm以下。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且於上述聚焦環之外周部,該聚焦環之下表面側朝徑向內側突出而形成下側階部,於上述沈積物控制環之外周部,該沈積物控制環之上表面側朝徑向外側突出而形成上側階部,上述間隙係藉由上述下側階部與上述上側階部而具有曲徑構造。
- 如請求項3之載置台,其中上述沈積物控制環之上表面之內徑較載置於上述基台上之基板之外徑大,上述聚焦環之上表面側內周面與上述基板之外周面之間隔大於0mm 且為1mm以下。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且上述聚焦環之內徑較上述吸附電極之內徑小,上述聚焦環之內徑與上述吸附電極之內徑之差量大於0mm且為10mm以下。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且上述沈積物控制環之素材係與上述聚焦環之素材不同,而選自脆性素材或樹脂素材。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且以上述沈積物控制環與上述基台之間之接觸熱阻較上述聚焦環與上述基台之間之接觸熱阻大之方式,至少對上述沈積物控制環之接觸面或上述基台之接觸面進行表面處理。
- 一種載置台,其係供載置基板者,且具有:基台,其於內部具備吸附電極;聚焦環,其設置於上述吸附電極之上方,且吸附並保持於上述基台上;及沈積物控制環,其設置於上述基台上且上述聚焦環之徑向內側;且於上述聚焦環與上述沈積物控制環之徑向之間,形成有將該聚焦環與沈積物控制環分離之間隙;且於上述沈積物控制環與上述基台之間形成有具有隔熱性之熱阻層。
- 如請求項8之載置台,其中上述熱阻層係至少形成於上述沈積物控制環之接觸面或上述基台之接觸面之隔熱塗層。
- 如請求項8之載置台,其中上述熱阻層係設置於上述沈積物控制環與上述基台之間之隔熱構件。
- 如請求項1至5中任一項之載置台,其中上述沈積物控制環之外徑為300mm~360mm。
- 如請求項1至10中任一項之載置台,其進而具有加熱器,該加熱器至少加熱上述聚焦環或載置於上述基台上之基板。
- 如請求項1至10中任一項之載置台,其中上述基台具有:基體部;基板保持部,其設置於上述基體部上;及環保持部,其設置於上述基體部上且上述基板保持部之徑向外側;且上述聚焦環及上述沈積物控制環被保持於上述環保持部上。
- 如請求項13之載置台,其中上述基板保持部及上述環保持部構成為一體。
- 如請求項1至10中任一項之載置台,其中上述基台具有:基體部;基板保持部,其設置於上述基體部上;及環保持部,其設置於上述基體部上且上述基板保持部之徑向外側; 且上述聚焦環被保持於上述環保持部上,上述沈積物控制環設置於上述基體部上且上述環保持部之徑向內側。
- 一種電漿處理裝置,其係對基板進行電漿處理者,且具有:處理容器,其區劃出產生電漿之處理空間;及如請求項1至15中任一項之載置台。
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