專利名稱：上部電極、等離子體處理裝置和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及上部電極、等離子體處理裝置和等離子體處理方法，詳細(xì)地說(shuō)，涉及在平板顯示器(FPD)等的制造過(guò)程中，在等離子體處理玻璃基板等的被處理基板時(shí)使用的上部電極、具有該上部電極的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
在FPD的制造過(guò)程中，對(duì)作為被處理基板的大型玻璃基板進(jìn)行干蝕刻等的等離子體處理。例如，在等離子體處理裝置的腔室內(nèi)配置一對(duì)平行平板電極(上部電極和下部電極)，在將玻璃基板載置在作為下部電極起作用的基座(基板載置臺(tái))上后，將處理氣體導(dǎo)入腔室內(nèi)，同時(shí)將高頻電力施加在電極的至少一個(gè)上，在電極間形成高頻電場(chǎng)，利用該高頻電場(chǎng)形成處理氣體的等離子體，對(duì)玻璃基板實(shí)施等離子體處理。
在等離子體處理裝置中，由于上部電極直接暴露在等離子體中，在等離子體處理中，上部電極的溫度變高。由此，提出在上部電極內(nèi)形成有傳熱介質(zhì)流路，使制冷劑在該傳熱介質(zhì)流路內(nèi)流通，冷卻上部電極的等離子體處理裝置(參照專利文獻(xiàn)1)。
另外，提出主要以半導(dǎo)體晶片的處理為目的的裝置，將上部電極內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路做成彎曲結(jié)構(gòu)，通過(guò)考慮制冷劑的流動(dòng)方向，提高溫度控制的精度，提高上部電極全體的溫度均勻性的等離子體處理裝置(參照專利文獻(xiàn)2)。
日本專利特開(kāi)昭63-284820號(hào)公報(bào)(圖1等)[專利文獻(xiàn)2]日本專利特開(kāi)2004-342704號(hào)公報(bào)(圖2等)發(fā)明內(nèi)容如上所述，在現(xiàn)有等離子體處理裝置中，努力通過(guò)冷卻上部電極，使其溫度均勻化，以提高處理精度。然而FPD用玻璃基板的情況，尺寸比半導(dǎo)體晶片大得多，特別是近年來(lái)，玻璃基板有大型化的傾向，必需處理例如長(zhǎng)邊長(zhǎng)度超過(guò)2m的玻璃基板。由于這樣，與玻璃基板相對(duì)應(yīng)，上部電極也大型化，使其溫度均勻化是困難的。例如，上部電極的中央部比周邊部溫度容易上升，該溫度差成為輻射熱的差，對(duì)玻璃基板上的蝕刻精度有影響，是引起蝕刻不均勻等的原因。
另外，通常在進(jìn)行蝕刻處理的情況下，在基座上部形成的靜電卡盤的表面上設(shè)置幾處氣體噴出孔，通過(guò)從這里以規(guī)定壓力將熱介質(zhì)氣體導(dǎo)入被處理基板的背面?zhèn)?，達(dá)到使被處理基板的溫度均勻化的目的。但是，與半導(dǎo)體晶片的情況不同，由于未必容易將FPD用大型玻璃基板的全體控制在均勻的溫度，所以在玻璃基板的面內(nèi)產(chǎn)生溫度不勻，損害處理的均勻性。在這種情況下，與上述相反，通過(guò)使上部電極的溫度具有部分差別，利用其輻射熱，可以使玻璃基板的面內(nèi)溫度均勻化。
這樣，在處理有大型化傾向的FPD用玻璃基板的等離子體處理裝置中，為確保等離子體處理的精度，要求以比現(xiàn)有高的精度控制上部電極的溫度。因此，本發(fā)明的課題提供一種具有溫度控制性優(yōu)異的溫度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的上部電極。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的第一方面提供一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，用于與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與上述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向上述載置臺(tái)上的被處理基板噴出上述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，配置在上述電極板的上部，調(diào)節(jié)上述電極板的溫度的多個(gè)溫度調(diào)節(jié)體。
在上述第一方面中，優(yōu)選具有用于調(diào)節(jié)上述電極板周邊部以外的區(qū)域的一部分或全部的溫度的第一溫度調(diào)節(jié)體；和用于調(diào)節(jié)上述電極板的周邊部區(qū)域的溫度的第二溫度調(diào)節(jié)體。
在這種情況下，優(yōu)選對(duì)在上述第一溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述第二溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流過(guò)的傳熱介質(zhì)溫度，進(jìn)行獨(dú)立控制。
本發(fā)明的第二方面提供一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與上述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向上述載置臺(tái)上的被處理基板噴出上述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，配置在上述電極板的上部，調(diào)節(jié)上述電極板的溫度的溫度調(diào)節(jié)板。
在上述第二方面中，優(yōu)選在上述溫度調(diào)節(jié)板上形成有用于使上述處理氣體通過(guò)的多個(gè)開(kāi)口。另外，優(yōu)選在上述溫度調(diào)節(jié)板的上部，形成有用于使上述處理氣體擴(kuò)散的處理氣體擴(kuò)散用空隙。在這種情況下，優(yōu)選在上述處理氣體擴(kuò)散用空隙中，設(shè)置具有與上述溫度調(diào)節(jié)板的開(kāi)口錯(cuò)開(kāi)位置配置的多個(gè)氣體通流孔，促進(jìn)上述處理氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散板。
另外，在第二方面中，優(yōu)選具有多個(gè)上述溫度調(diào)節(jié)板，可以對(duì)在各溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
本發(fā)明的第三方面提供一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與上述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向上述載置臺(tái)上的被處理基板噴出上述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，調(diào)節(jié)上述電極板中央部的溫度的溫度調(diào)節(jié)板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，調(diào)節(jié)上述電極板周邊部的溫度的溫度調(diào)節(jié)塊體。
在第三方面中，優(yōu)選在上述溫度調(diào)節(jié)板上形成有使上述處理氣體通過(guò)的多個(gè)開(kāi)口。另外，上述溫度調(diào)節(jié)塊體，優(yōu)選以覆蓋上述溫度調(diào)節(jié)板的方式形成，具有在與上述溫度調(diào)節(jié)板之間形成有使上述處理氣體擴(kuò)散用的處理氣體擴(kuò)散用空隙的凹部。在這種情況下，優(yōu)選在上述處理氣體擴(kuò)散用空隙中設(shè)置具有多個(gè)氣體通流孔、促進(jìn)上述處理氣體擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散板。另外，優(yōu)選上述氣體擴(kuò)散板的氣體通流孔與上述溫度調(diào)節(jié)板的開(kāi)口錯(cuò)開(kāi)位置地配置。
在第三方面中，優(yōu)選對(duì)在上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述溫度調(diào)節(jié)塊體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度，進(jìn)行獨(dú)立控制。
在第三方面中，可以具有多個(gè)上述溫度調(diào)節(jié)板。在這種情況下，對(duì)在多個(gè)上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
本發(fā)明的第四方面提供一種等離子體處理裝置，其特征在于具有上述第一～第三方面中任一方面所述的上部電極。
本發(fā)明的第五方面提供一種等離子體處理方法，其特征在于利用具有上述第一方面的、對(duì)在上述第一溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述第二溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制的上部電極的等離子體處理裝置，一邊對(duì)在上述第一溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述第二溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
本發(fā)明的第六方面提供一種等離子體處理方法，其特征在于利用具有上述第二方面的、對(duì)在多個(gè)上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制的上部電極的等離子體處理裝置，一邊對(duì)在多個(gè)上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
本發(fā)明的第七方面提供一種等離子體處理方法，其特征在于利用具有上述第三方面的、對(duì)在上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述溫度調(diào)節(jié)塊體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制的上部電極等離子體處理裝置，一邊對(duì)在上述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在上述溫度調(diào)節(jié)塊體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
上述第五～第七方面中任一方面的等離子體處理方法優(yōu)選對(duì)被處理體進(jìn)行蝕刻處理。
本發(fā)明的第八方面提供一種控制程序，其特征在于在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行、執(zhí)行時(shí)，控制上述等離子體處理裝置，進(jìn)行上述第五～第七方面中任一方面的等離子體處理方法。
本發(fā)明的第九方面提供一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的控制程序，其特征在于上述控制程序在執(zhí)行時(shí)控制上述等離子體處理裝置，進(jìn)行上述第五～第七方面中任一方面的等離子體處理方法。
采用本發(fā)明，由于構(gòu)成為具有在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路的、配置在電極板的上部的、調(diào)節(jié)電極板的溫度的多個(gè)溫度調(diào)節(jié)體，所以可以高精度地控制電極板的面內(nèi)溫度，另外，擴(kuò)大溫度控制的自由度。這樣，如后述的實(shí)施例所示，被處理基板的面內(nèi)溫度控制性高，容易對(duì)蝕刻處理等處理不勻(處理的不均勻性)產(chǎn)生對(duì)策。


圖1為表示本發(fā)明一實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面2為溫度調(diào)節(jié)板的平面3為表示另一實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置的概略結(jié)構(gòu)的截面4為表示實(shí)施例1的溫度變化的推移的曲線5為表示比較例1的溫度變化的推移的曲線6為表示實(shí)施例2的溫度變化的推移的曲線7為表示比較例2的溫度變化的推移的曲線8為表示實(shí)施例3的溫度變化的推移的曲線9為表示比較例3的溫度變化的推移的曲線10為用于說(shuō)明溫度調(diào)節(jié)板的配置例的11為用于說(shuō)明溫度調(diào)節(jié)板的另一配置例的12為用于說(shuō)明溫度調(diào)節(jié)板的又一配置例的圖符號(hào)說(shuō)明1等離子體蝕刻裝置 2腔室3絕緣板 4基座5靜電卡盤 6電極8介電性材料膜 11上部電極
12絕緣部件 13電極板13a氣體噴出孔 14溫度調(diào)節(jié)板15傳熱介質(zhì)流路 16傳熱介質(zhì)流路17溫度調(diào)節(jié)塊體 18氣體擴(kuò)散用空隙部20連接部45排氣裝置50過(guò)程控制器具體實(shí)施方式
以下，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
圖1為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置的截面圖。如圖1所示，等離子體蝕刻裝置1構(gòu)成為在作成矩形的作為被處理體的FPD用玻璃基板等基板G上，進(jìn)行蝕刻的電容耦合型平行平板等離子體蝕刻裝置。這里，作為FPD可列舉出液晶顯示器(LCD)、發(fā)光二極管(LED)顯示器、電致發(fā)光(Electro LuminescenceEL)顯示器、熒光顯示管(Vacuum Fluorescent DisplayVFD)、等離子體顯示板(PDP)等。另外，本發(fā)明的處理裝置，不是僅限于等離子體蝕刻裝置。
該等離子體蝕刻裝置1具有由例如表面進(jìn)行氧化鋁膜處理(陽(yáng)極氧化處理)的鋁構(gòu)成的成形為方筒形的腔室2。在該腔室2內(nèi)的底部上設(shè)有由絕緣材料構(gòu)成的角柱狀的絕緣板3，在該絕緣板3上設(shè)有用于載置基板G的基座4。作為基板載置臺(tái)的基座4具有基座基體材料4a和設(shè)在基座基體材料4a上的靜電卡盤5。另外，腔室2和基座基體材料4a接地。
在基座基體材料4a的外周形成有絕緣膜7，另外，在靜電卡盤5上面設(shè)置陶瓷噴鍍膜等的介電性材料膜8。靜電卡盤5通過(guò)將直流電壓從直流電源26、經(jīng)由供電線27，施加到在介電性材料膜8中埋設(shè)的電極6上，例如利用庫(kù)侖力靜電吸附基板G。
在上述絕緣板3和基座基體材料4a、上述靜電卡盤5上形成有貫通它們的氣體通路9。通過(guò)該氣體通路9，將傳熱氣體例如He氣等供給作為被處理體的基板G的背面。
即，氣體通路9中供給的傳熱氣體，通過(guò)在基座基體材料4a和靜電卡盤5的邊界上形成的氣體積存部9a，一旦在水平方向擴(kuò)散后，通過(guò)在靜電卡盤5內(nèi)形成的氣體供給孔9b，從靜電卡盤5的表面向基板G的背面?zhèn)葒姵觥＿@樣，基座4的冷熱被傳遞到基板G上，基板G維持在規(guī)定的溫度。
在基座基體材料4a的內(nèi)部設(shè)有制冷劑室10。例如氟類液體等制冷劑，通過(guò)傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管10a，導(dǎo)入該制冷劑室10，而且通過(guò)經(jīng)由傳熱介質(zhì)排出管10b排出而進(jìn)行循環(huán)，該冷熱經(jīng)由上述傳熱氣體，對(duì)基板G進(jìn)行傳熱。
在上述基座4的上方，與該基座4對(duì)向、設(shè)置上部電極11。該上部電極11與基座4一起，構(gòu)成一對(duì)平行平板電極。
上部電極11通過(guò)絕緣部件12被支撐在腔室2的上部。上部電極11構(gòu)成為具有相對(duì)于基座4平行對(duì)向配置的電極板13；在該電極板13的中央上部連接配置，作為在內(nèi)部形成有傳熱介質(zhì)流路15的溫度調(diào)節(jié)體的溫度調(diào)節(jié)板14；和形成有凹部、用以覆蓋溫度調(diào)節(jié)板14，只與電極板13的周邊部連接，作為在內(nèi)部具有傳熱介質(zhì)流路16的溫度調(diào)節(jié)體的溫度調(diào)節(jié)塊體17。電極板13的上部，在與溫度調(diào)節(jié)塊體17之間，形成有氣體擴(kuò)散用空隙18。
電極板13做成平面看為矩形的板狀(參照?qǐng)D10～圖12)，由導(dǎo)電性金屬材料構(gòu)成。電極板13經(jīng)由作為電極基體材料的溫度調(diào)節(jié)塊體17，與供給高頻電力的供電線23電連接。匹配器24和高頻電源25連接于該供電線23。從高頻電源25，將例如13.56MHz的高頻電力經(jīng)由匹配器24，供給電極板13。
在電極板13上形成有多個(gè)氣體噴出孔13a，向著與基座4之間的等離子體形成空間噴出處理氣體。
作為溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)起作用的溫度調(diào)節(jié)板14，通過(guò)與電極板13的中央上部連接配置，在與電極板13之間進(jìn)行熱交換，將在傳熱介質(zhì)流路15中流動(dòng)的制冷劑的冷熱供給電極板13進(jìn)行冷卻。制冷劑，從傳熱介質(zhì)供給源30，經(jīng)由閥29和傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管28，導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)板14內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路15，在傳熱介質(zhì)流路15內(nèi)流通后，經(jīng)由傳熱介質(zhì)排出管35和閥36排出，循環(huán)使用。該傳熱介質(zhì)供給源30將制冷劑等傳熱介質(zhì)分成多個(gè)系統(tǒng)(例如2個(gè)系統(tǒng))，可以供給各個(gè)系統(tǒng)中，個(gè)別地進(jìn)行溫度控制。
在連接部20中，該溫度調(diào)節(jié)板14利用例如螺釘?shù)裙潭C(jī)構(gòu)，與溫度調(diào)節(jié)塊體17連接固定。另外，經(jīng)由該連接部20將制冷劑導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)板體14的傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管28和排出制冷劑的傳熱介質(zhì)排出管35連接。另外，溫度調(diào)節(jié)板14利用螺釘?shù)裙潭C(jī)構(gòu)固定在電極板13上，可以被電極板13和溫度調(diào)節(jié)塊體17所夾持。
圖2示出該溫度調(diào)節(jié)板14的大致結(jié)構(gòu)。傳熱介質(zhì)流路15，以溫度調(diào)節(jié)板14的內(nèi)部成為蛇行的方式而形成，具有彎曲的流路結(jié)構(gòu)。利用這種流路結(jié)構(gòu)，通過(guò)在傳熱介質(zhì)流路中流動(dòng)的制冷劑可以高效率地冷卻溫度調(diào)節(jié)板14全體。在溫度調(diào)節(jié)板14的傳熱介質(zhì)流路15內(nèi)流動(dòng)的制冷劑的流動(dòng)方向在圖2中用箭頭表示。在本實(shí)施方式的溫度調(diào)節(jié)板14中，制冷劑從與傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管28連接的導(dǎo)入部15a導(dǎo)入傳熱介質(zhì)流路15中。一旦向著溫度調(diào)節(jié)板14的中央附近，卷繞地折返，在該中央附近流動(dòng)，然后，在溫度調(diào)節(jié)板14的周邊部流動(dòng)，從排出部15b向傳熱介質(zhì)排出管35排出。利用這樣的制冷劑流動(dòng)，可以重點(diǎn)冷卻溫度最容易上升的電極板11的中央部附近。但溫度調(diào)節(jié)板14內(nèi)的傳播介質(zhì)流路15不僅限于1個(gè)系統(tǒng)，可以設(shè)置多個(gè)獨(dú)立的傳熱介質(zhì)流路。
另外，如圖2所示，在溫度調(diào)節(jié)板14上形成有多個(gè)貫通孔14a。這些貫通孔14a配置在與電極板13的氣體噴出孔13a連通的位置上。這樣，從氣體擴(kuò)散用空隙18，通過(guò)溫度調(diào)節(jié)板14的貫通孔14a和電極板13的氣體噴出孔13a，到達(dá)等離子體形成空間，成為連通狀態(tài)。
這種溫度調(diào)節(jié)板14由例如SUS或鋁等熱傳導(dǎo)性好的金屬材料制成，在內(nèi)部具有彎曲的傳熱介質(zhì)流路15，但通過(guò)利用例如擴(kuò)散接合法形成，可以減薄其厚度，另外作為其原材料，可以組合使用不同種類金屬。
作為這一種溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)起作用的溫度調(diào)節(jié)塊體17，與溫度調(diào)節(jié)板14同樣，由SUS和鋁等金屬材料制成，兼有作為電極基體材料的作用。在該溫度調(diào)節(jié)塊體17的下面形成有凹部，利用該凹部圍繞氣體擴(kuò)散用空隙18。另外，在該凹部的壁17a上設(shè)有傳熱介質(zhì)流路16。由于傳熱介質(zhì)流路16與傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管32和傳熱介質(zhì)排出管37連接，制冷劑從被控制溫度的傳熱介質(zhì)供給源30，經(jīng)由閥33和傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管32，導(dǎo)入傳熱介質(zhì)流路16中，在傳熱介質(zhì)流路16內(nèi)流通后，經(jīng)由傳熱介質(zhì)排出管37和閥38排出、循環(huán)使用。溫度調(diào)節(jié)塊體17與電極板13周邊部連接時(shí)，該制冷劑的冷熱傳遞到電極板13的周邊部，可重點(diǎn)地冷卻電極板13的周邊部。
在上部電極11的溫度調(diào)節(jié)塊體17中形成有氣體導(dǎo)入用開(kāi)口39，該氣體導(dǎo)入用開(kāi)口39與氣體導(dǎo)入路徑40連接，經(jīng)由閥41、質(zhì)量流量控制器42，與處理氣體供給源43連接。從處理氣體供給源43供給蝕刻用的處理氣體。作為處理氣體，可以使用例如SF6等鹵素類氣體、O2氣、Ar氣和He氣等稀有氣體等通常在該領(lǐng)域中使用的氣體。
排氣管44在二個(gè)地方與上述腔室2的底部連接。排氣裝置45與該排氣管44連接。排氣裝置45具有渦輪分子泵等真空泵，由此可將腔室2內(nèi)抽真空至規(guī)定的減壓氛圍。另外，在腔室2的側(cè)壁上，設(shè)有基板搬入搬出口46，和開(kāi)閉該基板搬入搬出口46的閘閥47，在打開(kāi)該閘閥47的狀態(tài)下，可將基板G在與鄰接的負(fù)載鎖定室(未圖示)之間搬送。
等離子體蝕刻裝置1的各構(gòu)成部構(gòu)成為與具有CPU的過(guò)程控制器50連接控制。由工序管理者管理等離子體蝕刻裝置1而進(jìn)行指令輸入操作等的鍵盤或可視化顯示等離子體蝕刻裝置1的工作狀況的顯示器等構(gòu)成的用戶接口51與過(guò)程控制器50連接。
另外，存儲(chǔ)在過(guò)程控制器50的控制下，用于實(shí)現(xiàn)由等離子體蝕刻裝置1進(jìn)行的各種處理的控制程序(軟件)或記錄處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等的方案的存儲(chǔ)部52，與過(guò)程控制器50連接。
根據(jù)需要，按照從用戶接口51發(fā)出的指示等，從存儲(chǔ)部52中調(diào)出任意方案，通過(guò)在過(guò)程控制器50中實(shí)行，可在過(guò)程控制器50的控制下，在等離子體蝕刻裝置1中進(jìn)行所希望的處理。另外，上述控制程序或處理?xiàng)l件數(shù)據(jù)等的方案，可以利用存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)例如CD-ROM、硬盤、軟盤、閃存等中的狀態(tài)，或者從其他裝置通過(guò)例如專用線路隨時(shí)傳送，在線地利用。
其次，說(shuō)明這樣構(gòu)成的等離子體蝕刻裝置1的處理動(dòng)作。
首先，在開(kāi)放閘閥47后，將作為被處理體的基板G，從未圖示的負(fù)載鎖定室，經(jīng)由基板搬入搬出口46，送入腔室2內(nèi)，載置到基座4上形成的靜電卡盤5上。在這種情況下，基板G的交接通過(guò)插入基座4的內(nèi)部、從基座4可突出設(shè)置的升降銷(未圖示)進(jìn)行。然后，關(guān)閉閘閥47，利用排氣裝置45，將腔室2內(nèi)抽真空至規(guī)定真空度。
然后，打開(kāi)閥41，利用質(zhì)量流量控制器42調(diào)整從處理氣體供給源43送出的處理氣體流量，經(jīng)由處理氣體供給管40、氣體導(dǎo)入用開(kāi)口39，導(dǎo)入上部電極11的氣體擴(kuò)散用空隙18。處理氣體從該氣體擴(kuò)散空隙18，經(jīng)由溫度調(diào)節(jié)板14的貫通孔14a和電極板13的氣體噴出孔13a，均勻向基板G噴出，使腔室2內(nèi)的壓力維持在規(guī)定值。
在這種情況下，將高頻電力從高頻電源25，通過(guò)匹配器24，施加在上部電極11上，這樣，在作為下部電極的基座4和上部電極11之間產(chǎn)生高頻電場(chǎng)，處理氣體分解、等離子體化，這樣，在基板G上進(jìn)行蝕刻處理。這時(shí)，通過(guò)氣體供給孔9b，將He等傳熱氣體供給基板G的背面?zhèn)?，進(jìn)行基板G的溫度調(diào)節(jié)。另外，打開(kāi)閥29和33，從被控制溫度的傳熱介質(zhì)供給源30，經(jīng)由傳熱介質(zhì)導(dǎo)入管28和32，分別將制冷劑導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)板14內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路15和溫度調(diào)節(jié)塊體17內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路16，這樣冷卻上部電極11的電極板13。在本實(shí)施方式中，由于與電極板13的中央部對(duì)應(yīng)，配置溫度調(diào)節(jié)板14，與電極板13的周邊部對(duì)應(yīng)，配置溫度調(diào)節(jié)塊體17，以包圍該溫度調(diào)節(jié)板14，可以均勻地冷卻大型的電極板13，不產(chǎn)成不勻。
另外，在溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17中，由于獨(dú)立地設(shè)定內(nèi)部的制冷劑溫度，可進(jìn)行與等離子體蝕刻時(shí)產(chǎn)生的電極板13內(nèi)的溫度分布相對(duì)應(yīng)的溫度控制。即，使用可以供給多個(gè)系統(tǒng)的傳熱介質(zhì)，且使用可在各個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行溫度控制的傳熱介質(zhì)供給源30，通過(guò)獨(dú)立設(shè)定供給在溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17的制冷劑溫度，可以個(gè)別地調(diào)整溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17的冷卻程度。例如，當(dāng)?shù)入x子體蝕刻時(shí)，在電極板13的中央附近比周邊部容易成為高溫的情況下，通過(guò)設(shè)定低的溫度調(diào)節(jié)板14內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路15的制冷劑溫度，可以加強(qiáng)電極板13中央部的冷卻，可以使電極板13全體的溫度均勻化。
另外，通過(guò)改變導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17中的制冷劑流量可以達(dá)到同樣的目的。另外，可以根據(jù)預(yù)先設(shè)想的電極板13的溫度分布，設(shè)定溫度調(diào)節(jié)板14內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路15和溫度調(diào)節(jié)塊體17內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路16的流路長(zhǎng)度、流路的截面積、流路結(jié)構(gòu)(彎曲的程度)等。
這樣，在進(jìn)行蝕刻處理后，停止從高頻電源25施加高頻電力，停止氣體導(dǎo)入后，將腔室2內(nèi)的壓力減壓至規(guī)定壓力。另外，打開(kāi)閘閥47，基板G通過(guò)基板搬入搬出口46，從腔室2內(nèi)搬出至未圖示的負(fù)載鎖定室，結(jié)束基板G的蝕刻處理。這樣，通過(guò)調(diào)節(jié)上部電極11的溫度，并進(jìn)行基板G的蝕刻處理，可以抑制由電極板13的輻射熱不均勻引起的蝕刻不勻等，可以進(jìn)行高精度的等離子體蝕刻處理。
圖3為表示第二實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置100的大致結(jié)構(gòu)的截面圖。在該等離子體蝕刻裝置100中，在上部電極11的氣體擴(kuò)散用空隙部18中配置擴(kuò)散氣體用的擴(kuò)散板60。氣體擴(kuò)散板60在溫度調(diào)節(jié)板14和電極板13的上部，與它們大致平行配置。在氣體擴(kuò)散板60上形成有多個(gè)氣體通過(guò)孔60a，而且該氣體通過(guò)孔60a配置成與溫度調(diào)節(jié)板14的貫通孔14a和電極板13的氣體噴出孔13a錯(cuò)開(kāi)位置。即，氣體通過(guò)孔60a，貫通孔14a和氣體噴出孔13a不是在垂直方向成直線配置。
通過(guò)這樣配置擴(kuò)散板60，由于更加促進(jìn)氣體擴(kuò)散用空隙部18中的氣體擴(kuò)散，氣體可均等地分配在溫度調(diào)節(jié)板14的貫通孔14a和電極板13的氣體噴出孔13a中，可以生成均勻的等離子體。圖3的等離子體蝕刻裝置100的其他結(jié)構(gòu)與圖1的等離子體蝕刻裝置1相同，因此相同的結(jié)構(gòu)用相同的符號(hào)表示省略說(shuō)明。
其次，說(shuō)明確認(rèn)本發(fā)明的效果的試驗(yàn)結(jié)果。
使用與圖1所示的等離子體蝕刻裝置1結(jié)構(gòu)相同的等離子體蝕刻裝置，在下述條件下進(jìn)行等離子體蝕刻處理，研究作為被處理體的玻璃基板G的溫度和上部電極11的溫度變化。使用的溫度調(diào)節(jié)板14的尺寸為540mm×630mm，電極板13的尺寸為1654mm×2014mm。作為導(dǎo)入溫度調(diào)節(jié)板14中的制冷劑，使用50℃的Galden(ガルデン)。
另外，為了比較，除了不配置溫度調(diào)節(jié)板14這點(diǎn)以外，使用結(jié)構(gòu)與圖1所示的等離子體蝕刻裝置1相同的等離子體蝕刻裝置，同樣研究溫度變化。
<處理?xiàng)l件>
上下部電極間間隙90mm
腔室內(nèi)壓力46.7Pa(350mTorr)高頻輸出15kW處理氣體(SF6/O2/He比)＝1000/3600/1500mL/min(Sccm)溫度(上部電極/基座/腔室壁)＝50℃/40℃/50℃高頻輸出時(shí)間＝130秒<實(shí)驗(yàn)方法>
在氣體導(dǎo)入步驟(30秒)后，在上述處理?xiàng)l件下，進(jìn)行高頻輸出步驟(130秒)，設(shè)定間隔(60秒)，以這個(gè)為1個(gè)循環(huán)，重復(fù)30個(gè)循環(huán)，利用熒光溫度傳感器測(cè)定這期間的溫度變化。測(cè)定點(diǎn)取玻璃基板的中央部和角部(離基板端大約25mm的部位)和上部電極的中央部和角部(上述玻璃基板角部的測(cè)定點(diǎn)的正上方部位)4個(gè)點(diǎn)。
在圖4、圖6和圖8中，表示配置溫度調(diào)節(jié)板14的情況(實(shí)施例1～3)的結(jié)果，圖5、圖7和圖9表示不配置溫度調(diào)節(jié)板14的情況(比較例1～3)的結(jié)果。另外，在表1中表示各實(shí)施例和比較例的玻璃基板和電極板13的初期溫度和最大溫度。
表1

在實(shí)施例1(圖4)和比較例1(圖5)中，施加在靜電卡盤上的電壓為3kV，不進(jìn)行傳熱氣體供給的冷卻。
在實(shí)施例2(圖6)和比較例2(圖7)中，施加在靜電卡盤上的電壓為3kV，傳熱氣體的背壓為160Pa(1.2Torr)。
在實(shí)施例3(圖8)和比較例3(圖9)中，施加在靜電卡盤上的電壓為3.5kV，傳熱氣體(He氣)的背壓為333.3Pa(2.5Torr)。
在比較例1(圖5)和實(shí)施例1(圖4)的比較中，比較例1的基板面內(nèi)溫度差為15.6℃，在實(shí)施例1中為10.5℃，在只利用靜電卡盤側(cè)吸附，不進(jìn)行傳熱氣體的冷卻的情況下，通過(guò)利用溫度調(diào)節(jié)板14進(jìn)行上部電極11的冷卻，可將基板中央部的最大溫度抑制得較低，而且可確實(shí)抑制基板面內(nèi)的溫度差。
在比較例2(圖7)和實(shí)施例2(圖6)的比較中，比較例2中的基板面內(nèi)的溫度差為約19.5℃，在實(shí)施例2中為2.6℃，通過(guò)在上部電極11上配置溫度調(diào)節(jié)板14，進(jìn)行冷卻，而且合并使用靜電卡盤側(cè)的傳熱氣體冷卻，可將基板中央部的最大溫度抑制得較低，而且可以確實(shí)抑制玻璃基面內(nèi)的溫度差。
另外，在比較例3(圖9)和實(shí)施例3(圖8)的比較中，比較例3中的基板面內(nèi)的溫度差為4.8℃，在實(shí)施例3中為1.9℃，在施加靜電卡盤上的電壓為3.5kV，傳熱氣體(He氣)的背壓為333.3Pa(2.5Torr)，增強(qiáng)靜電卡盤側(cè)的傳熱氣體的冷卻的情況下，利用溫度調(diào)節(jié)板14進(jìn)行上部電極11的冷卻，可以將基板中央部的最大溫度抑制得較低，更可以使基板面內(nèi)的溫度均勻化。
再?gòu)膶?shí)施例1～3(圖4、圖6和圖8)的比較中，通過(guò)合并使用由溫度調(diào)節(jié)板14進(jìn)行的上部電極11冷卻和靜電卡盤側(cè)的傳熱氣體冷卻，可以消除至實(shí)用上不產(chǎn)生蝕刻不勻等問(wèn)題水平，得到基板面內(nèi)的溫度。
在上部電極11中，溫度調(diào)節(jié)板不限于圖1和圖2所示的形式，可具有各種變形，可以配置在電極板13上?，F(xiàn)參照?qǐng)D10～圖12說(shuō)明溫度調(diào)節(jié)板配置布局。另外，圖10～圖12為從上面看的配置有溫度調(diào)節(jié)板的電極板13的平面圖，圖中省略氣體噴出孔13a。另外，由于圖10～圖12所示的溫度調(diào)節(jié)板的結(jié)構(gòu)和功能與圖2所述溫度調(diào)節(jié)板14相同，省略其詳細(xì)說(shuō)明。
例如，如圖10所示，可以只在與電極板13的中央部對(duì)應(yīng)的區(qū)域上配置溫度調(diào)節(jié)板70。另外，如圖11所示，也可以并列地配置二塊溫度調(diào)節(jié)板71a、71b。在這種情況下，可使不同流量、不同溫度或不同種類的制冷劑獨(dú)立地在溫度調(diào)節(jié)板71a、71b內(nèi)的傳熱介質(zhì)流路72a、72b中流通，也可以在相同的流量下，使相同制冷劑流通。另外，不限于二塊，配置三塊以上的溫度調(diào)節(jié)板也可以。
另外，如圖12所示，將溫度調(diào)節(jié)板73偏置在電極板13的一部分上也可以。本實(shí)施方式，根據(jù)某些理由，在電極板13的一部分上成為局部高溫的情況下，和在對(duì)應(yīng)基座4側(cè)的溫度偏差(基板G的面內(nèi)溫度分布)進(jìn)行上部電極11的溫度控制的情況等下是有效的。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式。例如，在本發(fā)明的處理裝置中，以將高頻電力施加在上部電極上的PE(等離子體蝕刻)型的電容耦合型平行平板等離子體蝕刻裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，但不限于蝕刻裝置，在灰化等其他等離子體處理裝置中也適用，在將高頻電力供給下部電極的形式中也可以，也不限于電容耦合型，感應(yīng)耦合型裝置也可以。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了使用溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17，冷卻等離子體蝕刻裝置1的上部電極11的電極板13的方式，但在使用傳熱介質(zhì)，加熱電極板13的情況下，也可以使用溫度調(diào)節(jié)板14和溫度調(diào)節(jié)塊體17。在加熱電極板13的情況下，也與冷卻的情況同樣，可以進(jìn)行高精度的溫度控制。
權(quán)利要求
1.一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與所述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向所述載置臺(tái)上的被處理基板噴出所述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，配置在所述電極板的上部，調(diào)節(jié)所述電極板的溫度的多個(gè)溫度調(diào)節(jié)體。
2.如權(quán)利要求1所述的上部電極，其特征在于，具有用于調(diào)節(jié)所述電極板周邊部以外的區(qū)域的一部分或全部的溫度的第一溫度調(diào)節(jié)體；和用于調(diào)節(jié)所述電極板的周邊部區(qū)域的溫度的第二溫度調(diào)節(jié)體。
3.如權(quán)利要求2所述的上部電極，其特征在于對(duì)在所述第一溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度、和在所述第二溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
4.一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與所述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向所述載置臺(tái)上的被處理基板噴出所述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，配置在所述電極板的上部，調(diào)節(jié)所述電極板的溫度的溫度調(diào)節(jié)板。
5.如權(quán)利要求4所述的上部電極，其特征在于在所述溫度調(diào)節(jié)板上形成有使所述處理氣體通過(guò)用的多個(gè)開(kāi)口。
6.如權(quán)利要求5所述的上部電極，其特征在于在所述溫度調(diào)節(jié)板的上部，形成有使所述處理氣體擴(kuò)散用的處理氣體擴(kuò)散用空隙。
7.如權(quán)利要求6所述的上部電極，其特征在于在所述處理氣體擴(kuò)散用空隙中，設(shè)置具有與所述溫度調(diào)節(jié)板的開(kāi)口錯(cuò)開(kāi)位置配置的多個(gè)氣體通流孔，促進(jìn)所述處理氣體的擴(kuò)散的氣體擴(kuò)散板。
8.如權(quán)利要求4～7中任一項(xiàng)所述的上部電極，其特征在于具有多個(gè)所述溫度調(diào)節(jié)板，對(duì)在各溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
9.一種上部電極，其在等離子體處理裝置的處理室內(nèi)，與載置被處理基板的載置臺(tái)對(duì)向配置，用于在與所述載置臺(tái)之間產(chǎn)生處理氣體的等離子體，其特征在于，具有形成有用于向所述載置臺(tái)上的被處理基板噴出所述處理氣體的多個(gè)噴出口的電極板；在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，調(diào)節(jié)所述電極板中央部的溫度的溫度調(diào)節(jié)板；和在內(nèi)部具有使傳熱介質(zhì)流通用的傳熱介質(zhì)流路，調(diào)節(jié)所述電極板周邊部的溫度的溫度調(diào)節(jié)塊體。
10.如權(quán)利要求9所述的上部電極，其特征在于在所述溫度調(diào)節(jié)板上形成有使所述處理氣體通過(guò)用的多個(gè)開(kāi)口。
11.如權(quán)利要求9或10所述的上部電極，其特征在于所述溫度調(diào)節(jié)塊體以覆蓋所述溫度調(diào)節(jié)板的方式形成，具有在與所述溫度調(diào)節(jié)板之間形成有使所述處理氣體擴(kuò)散用的處理氣體擴(kuò)散用空隙的凹部。
12.如權(quán)利要求11所述的上部電極，其特征在于在所述處理氣體擴(kuò)散用空隙中設(shè)置具有多個(gè)氣體通流孔，促進(jìn)所述處理氣體擴(kuò)散的擴(kuò)散板。
13.如權(quán)利要求12所述的上部電極，其特征在于所述氣體擴(kuò)散板的氣體通流孔和所述溫度調(diào)節(jié)板的開(kāi)口錯(cuò)開(kāi)位置進(jìn)行配置。
14.如權(quán)利要求9～13中任一項(xiàng)所述的上部電極，其特征在于對(duì)在所述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在所述溫度調(diào)節(jié)塊體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
15.如權(quán)利要求9～13中任一項(xiàng)所述的上部電極，其特征在于具有多塊所述溫度調(diào)節(jié)板。
16.如權(quán)利要求15所述的上部電極，其特征在于構(gòu)成為對(duì)在多個(gè)所述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制。
17.一種等離子體處理裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求1～16中任一項(xiàng)所述的上部電極。
18.一種等離子體處理方法，其特征在于使用具有如權(quán)利要求3所述的上部電極的等離子體處理裝置，一邊對(duì)在所述第一溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在所述第二溫度調(diào)節(jié)體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
19.一種等離子體處理方法，其特征在于使用具有如權(quán)利要求8所述的上部電極的等離子體處理裝置，一邊對(duì)在多個(gè)所述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
20.一種等離子體處理方法，其特征在于使用具有如權(quán)利要求14所述的上部電極的等離子體處理裝置，一邊對(duì)在所述溫度調(diào)節(jié)板內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度和在所述溫度調(diào)節(jié)塊體內(nèi)部流通的傳熱介質(zhì)的溫度進(jìn)行獨(dú)立控制，一邊在被處理基板上進(jìn)行等離子體處理。
21.如權(quán)利要求18～20中任一項(xiàng)所述的等離子體處理方法，其特征在于對(duì)被處理體進(jìn)行蝕刻處理。
22.一種控制程序，其特征在于在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行、執(zhí)行時(shí)，控制所述等離子體處理裝置，進(jìn)行如權(quán)利要求18～21中任一項(xiàng)所述的等離子體處理方法。
23.一種計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的控制程序，其特征在于所述控制程序在執(zhí)行時(shí)控制所述等離子體處理裝置，進(jìn)行如權(quán)利要求18～21中任一項(xiàng)所述的等離子體處理方法。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有溫度控制性優(yōu)異的冷卻結(jié)構(gòu)的上部電極。上部電極(11)具有與基座(4)平行對(duì)向配置的電極板(13)；與該電極板(13)的中央上部連接配置，在內(nèi)部形成有傳熱介質(zhì)流路(15)的溫度調(diào)節(jié)板(14)；和與電極板(13)的周邊部連接配置，在內(nèi)部具有傳熱介質(zhì)流路(16)的溫度調(diào)節(jié)塊體(17)。溫度調(diào)節(jié)板(14)通過(guò)與電極板(13)的中央上部連接配置，可在與電極板(13)之間進(jìn)行熱交換，將在傳熱介質(zhì)流路(15)中流動(dòng)的制冷劑的冷熱供給電極板(13)而進(jìn)行冷卻。
文檔編號(hào)H01L21/67GK1885488SQ200610093088
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者田中善嗣, 南雅人 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社