專(zhuān)利名稱(chēng)：靜電卡盤(pán)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電卡盤(pán)裝置，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及適用于高頻放電方式的等離子體處理裝置的靜電卡盤(pán)裝置，該等離子體處理裝置對(duì)電極施加高頻而生成等離子體，并通過(guò)該等離子體對(duì)半導(dǎo)體晶圓等板狀試料進(jìn)行等離子體蝕刻等的等離子體處理。本申請(qǐng)基于2009年12月10日在日本申請(qǐng)的特愿2009-280672號(hào)而主張優(yōu)先權(quán)，在此援引其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往，在1C、LSI、VLSI等半導(dǎo)體器件或液晶顯示器等平板顯示器(Flat Panel Display :FPD)等的制造工藝中的、蝕刻、堆積、氧化、濺射等處理中，為了使處理氣體在較低的溫度下進(jìn)行良好的反應(yīng)，多利用等離子體。例如，在使用了硅晶圓的半導(dǎo)體器件的蝕刻工序中，使用高頻放電方式的等離子體蝕刻裝置。然而，在該等離子體蝕刻裝置中，產(chǎn)生硅晶圓的中央部的蝕刻特性和該硅晶圓的外周部的蝕刻特性不同的現(xiàn)象。因此，為了使該硅晶圓的蝕刻特性在面內(nèi)均化，以包圍該硅晶圓的方式在該硅晶圓的外側(cè)配置環(huán)狀的聚焦環(huán)。但是，即使在使用了聚焦環(huán)的情況下，在對(duì)硅晶圓進(jìn)行等離子體蝕刻時(shí)，也會(huì)在硅晶圓的中央部和外周部之間產(chǎn)生溫度差，硅晶圓的中央部的蝕刻率和外周部的蝕刻率因該溫度差而產(chǎn)生差異。這種情況下，成為硅晶圓的面內(nèi)的蝕刻結(jié)果不均勻的狀態(tài)，因此會(huì)因該蝕刻引起的面內(nèi)加工形狀的不均勻，而存在所獲得的半導(dǎo)體器件的特性的合格率下降的問(wèn)題。為了解決這種問(wèn)題，提出了如下構(gòu)成的磁控管方式的等離子體蝕刻處理裝置在聚焦環(huán)的內(nèi)部的表面附近，以不露出到該表面的方式配置有溫度檢測(cè)器(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在該等離子體蝕刻處理裝置中，平時(shí)由溫度檢測(cè)器檢測(cè)聚焦環(huán)的溫度，進(jìn)行聚焦環(huán)的溫度控制，從而控制成將聚焦環(huán)的溫度保持在與硅晶圓相同的溫度。從而，抑制了硅晶圓上和聚焦環(huán)上的自由基的表面反應(yīng)差，抑制了硅晶圓的面內(nèi)的蝕刻率的變動(dòng)，改善了蝕刻的均勻性。在先技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I JP特開(kāi)2002-164323號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在上述現(xiàn)有的在聚焦環(huán)設(shè)有溫度檢測(cè)器的等離子體蝕刻處理裝置中，向硅晶圓照射等離子體時(shí)，為了使該等離子體照射所引起的聚焦環(huán)表面的升溫速度慢于硅晶圓的面內(nèi)的升溫速度，在等離子體照射的初始階段，將聚焦環(huán)的表面溫度抑制得比硅晶圓的表面溫度低。此外，在等離子體照射的最終階段，聚焦環(huán)的表面溫度反而變得比硅晶圓的表面溫度高，因此在聚焦環(huán)和硅晶圓之間產(chǎn)生溫度差，結(jié)果存在硅晶圓的面內(nèi)溫度也不穩(wěn)定的問(wèn)題。此外，在該等離子體蝕刻處理裝置中，在等離子體照射時(shí)也可以使用冷卻器來(lái)冷卻聚焦環(huán)。但是，在該情況下，難以利用冷卻器來(lái)調(diào)整聚焦環(huán)的因等離子體照射引起的溫度上升，難以高精度地調(diào)整聚焦環(huán)的表面溫度。這樣一來(lái)，即使在聚焦環(huán)中設(shè)有溫度檢測(cè)器的情況下，也成為硅晶圓的面內(nèi)的蝕刻結(jié)果不均勻的狀態(tài)，因此會(huì)因該蝕刻引起的面內(nèi)加工形狀的不均勻，而存在所獲得的半導(dǎo)體器件的特性的合格率下降的問(wèn)題。進(jìn)而，由于難以調(diào)整聚焦環(huán)的表面溫度，因此在該聚焦環(huán)的表面溫度低于硅晶圓的表面溫度時(shí)，存在堆積物容易堆積到該聚焦環(huán)上的問(wèn)題。本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種靜電卡盤(pán)裝置，在適用于等離子體蝕 刻裝置等處理裝置的情況下，通過(guò)調(diào)整以包圍硅晶圓等板狀試料的方式設(shè)置的聚焦環(huán)部的溫度，能夠?qū)⑻幚碇械木劢弓h(huán)部的溫度保持一定，能夠使板狀試料的外周部的溫度穩(wěn)定，從而能夠使板狀試料的面內(nèi)的蝕刻特性均化，能夠防止堆積物堆積到聚焦環(huán)上。用于解決問(wèn)題的手段本申請(qǐng)發(fā)明人為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行了銳意研究，發(fā)現(xiàn)了以下情況而完成了本發(fā)明若使得以包圍靜電卡盤(pán)部的方式設(shè)置的環(huán)狀的聚焦環(huán)部構(gòu)成為包括聚焦環(huán)、陶瓷板、由非磁性體構(gòu)成的加熱器部、以及向該加熱器部供電的電極部，則通過(guò)調(diào)整該聚焦環(huán)部的溫度，就能夠?qū)⑻幚碇械木劢弓h(huán)部的溫度保持一定，能夠使硅晶圓等板狀試料的外周部的溫度穩(wěn)定，從而能夠使板狀試料的面內(nèi)的蝕刻特性均化，進(jìn)而能夠防止堆積物堆積到聚焦環(huán)上。即，本發(fā)明的靜電卡盤(pán)裝置包括以下方式?！?> 一種靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，包括靜電卡盤(pán)部，將一個(gè)主面作為放置板狀試料的放置面，并且內(nèi)置有靜電吸附用內(nèi)部電極；環(huán)狀的聚焦環(huán)部，設(shè)置成包圍上述靜電卡盤(pán)部；和冷卻基部，設(shè)置在上述靜電卡盤(pán)部的另一主面?zhèn)?，用于冷卻上述靜電卡盤(pán)部和上述聚焦環(huán)部，上述聚焦環(huán)部包括聚焦環(huán)；陶瓷板，設(shè)于該聚焦環(huán)和上述冷卻基部之間；由非磁性體構(gòu)成的加熱器部，設(shè)于該陶瓷板和上述冷卻基部之間；和電極部，向該加熱器部供電。<2>根據(jù)上述〈1>所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述陶瓷板為環(huán)狀陶瓷板、對(duì)環(huán)狀陶瓷板在周向上進(jìn)行分割而成的多個(gè)陶瓷片、以及對(duì)環(huán)狀陶瓷板在半徑方向上進(jìn)行分割而成的多個(gè)環(huán)狀陶瓷片中的任意一種。<3>根據(jù)上述〈1>或〈2>所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部為片狀的加熱器部。<4>根據(jù)上述〈1> 〈3>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部通過(guò)第I絕緣性粘接劑層固定于上述陶瓷板，并通過(guò)第2絕緣性粘接劑層固定于上述冷卻基部，而且，通過(guò)上述第I絕緣性粘接劑層和第2絕緣性粘接劑層絕緣。<5>根據(jù)上述〈1> 〈4>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，在上述冷卻基部和上述加熱器部之間設(shè)有絕緣性的陶瓷膜或絕緣性的有機(jī)薄膜。<6>根據(jù)上述〈1> <5>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，在上述聚焦環(huán)部設(shè)置溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)。<7>根據(jù)上述〈1> 〈6>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部的電導(dǎo)率為0. 5X106S/m以上且20X 106S/m以下，熱膨脹率為0. 1X10—7K以上且100X10_6/K 以下。<8>根據(jù)上述〈1> 〈7>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部由鈦或鈦合金構(gòu)成。<9>根據(jù)上述〈1> 〈8>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述陶瓷板具有絕緣性，且導(dǎo)熱系數(shù)為lW/mK以上?！?0>根據(jù)上述〈1> 〈9>中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器 部和上述冷卻基部之間的傳熱系數(shù)為400W/m2K以上且10000W/m2K以下。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的靜電卡盤(pán)裝置，以包圍靜電卡盤(pán)部的方式設(shè)置環(huán)狀的聚焦環(huán)部，并通過(guò)聚焦環(huán)、設(shè)于該聚焦環(huán)和冷卻基部之間的陶瓷板、設(shè)于該陶瓷板和冷卻基部之間的由非磁性體構(gòu)成的加熱器和向該加熱器供電的電極，構(gòu)成上述聚焦環(huán)部。因此，通過(guò)加熱器調(diào)整聚焦環(huán)部的溫度，從而可以將處理中的聚焦環(huán)部的溫度保持一定。因此，可以使硅晶圓等板狀試料的外周部的溫度穩(wěn)定，從而可以使板狀試料的面內(nèi)的蝕刻特性均勻。此外，可以高精度地調(diào)整聚焦環(huán)的表面溫度，因此可以消除該聚焦環(huán)的表面溫度和板狀試料的表面溫度之間的溫度差，可以防止堆積物堆積到該聚焦環(huán)上。


圖I是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的剖視圖。圖2是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的陶瓷環(huán)的形狀的一例的俯視圖。圖3是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的陶瓷環(huán)的形狀的另一例的俯視圖。圖4是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的陶瓷環(huán)的形狀的又一例的俯視圖。圖5是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的變形例的剖視圖。符號(hào)說(shuō)明I 靜電卡盤(pán)裝置2 靜電卡盤(pán)部3 聚焦環(huán)部4 冷卻基部11 電介質(zhì)層Ila 上面12 絕緣層13 靜電吸附用內(nèi)部電極14 絕緣材料層
15供電用端子16絕緣子21聚焦環(huán)22導(dǎo)熱片23陶瓷環(huán)(陶瓷板)24(第I)絕緣性粘接劑層25加熱器26加熱器電極27加熱器絕緣子28(第2)絕緣性粘接劑層31流路32 34貫通孔35光溫度計(jì)(溫度測(cè)定機(jī)構(gòu))36 溫度控制器37 加熱器電源41 靜電卡盤(pán)裝置42、43冷卻基部
具體實(shí)施例方式對(duì)本發(fā)明的靜電卡盤(pán)裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，以下的各實(shí)施方式是為了更好地理解發(fā)明的宗旨而具體地進(jìn)行說(shuō)明的，若無(wú)特別指定，并不用于限定本發(fā)明。圖I是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的剖視圖，該靜電卡盤(pán)裝置I由以下部件構(gòu)成靜電卡盤(pán)部2 ;以包圍該靜電卡盤(pán)部2的方式設(shè)置的環(huán)狀的聚焦環(huán)部3 ;和對(duì)這些靜電卡盤(pán)部2和聚焦環(huán)部3進(jìn)行冷卻的冷卻基部4。靜電卡盤(pán)部2由以下部件構(gòu)成圓形的電介質(zhì)層11，將上面(一個(gè)主面)作為用于放置半導(dǎo)體晶圓等板狀試料W的放置面；直徑與電介質(zhì)層11相同的圓形的絕緣層12，與該電介質(zhì)層11的下面(另一主面)側(cè)相對(duì)配置；直徑比電介質(zhì)層11及絕緣層12小的圓形的靜電吸附用內(nèi)部電極13，夾在該電介質(zhì)層11和絕緣層12之間；環(huán)狀的絕緣材料層14，在該靜電吸附用內(nèi)部電極13的外周側(cè)設(shè)置成包圍該靜電吸附用內(nèi)部電極13 ;供電用端子15，與該靜電吸附用內(nèi)部電極13的下面中央部連接，施加直流電壓；和圓筒狀的絕緣子16，通過(guò)覆蓋該供電用端子15的周?chē)蛊渑c外部絕緣。電介質(zhì)層11和絕緣層12均優(yōu)選為具有耐熱性的陶瓷，作為該陶瓷，優(yōu)選由從氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(Si3N4)、氧化鋯(Zr02)、硅鋁氧氮陶瓷、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)選擇的一種構(gòu)成的陶瓷、或包含兩種以上的復(fù)合陶瓷。尤其是，電介質(zhì)層11由于上面Ila側(cè)成為靜電吸附面，因此優(yōu)選選擇特別是介電常數(shù)高的材質(zhì)、且相對(duì)于靜電吸附的板狀試料W不會(huì)成為雜質(zhì)的材質(zhì)，例如優(yōu)選包含4重量％以上且20重量％以下的碳化硅、余部為氧化鋁的碳化硅-氧化鋁復(fù)合燒結(jié)體。靜電吸附用內(nèi)部電極13使用厚度為10 ii m 50 ii m左右、具有導(dǎo)電性的平板狀的陶瓷。該靜電吸附用內(nèi)部電極13的、靜電卡盤(pán)裝置I的使用溫度下的體積電阻率優(yōu)選為l.OX IO6 Q cm以下，更優(yōu)選為I. 0 X IO4 Q cm以下。作為構(gòu)成該靜電吸附用內(nèi)部電極13的導(dǎo)電性陶瓷，包括碳化硅(SiC)-氧化鋁(Al2O3)復(fù)合燒結(jié)體、氮化鉭(TaN)-氧化鋁(Al2O3)復(fù)合燒結(jié)體、碳化鉭(TaC)-氧化鋁(Al2O3)復(fù)合燒結(jié)體、碳化鑰(Mo2C)-氧化鋁(Al2O3)復(fù)合燒結(jié)體等。絕緣材料層14用于將電介質(zhì)層11和絕緣層12接合一體化，此外用于保護(hù)靜電吸附用內(nèi)部電極13免于遭受等離子體。作為構(gòu)成該絕緣材料層14的材料，優(yōu)選為主成份與電介質(zhì)層11和絕緣層12相同的絕緣性材料，例如在電介質(zhì)層11和絕緣層12由碳化硅-氧化鋁復(fù)合燒結(jié)體構(gòu)成時(shí)，優(yōu)選為氧化鋁(Al2O3X聚焦環(huán)部3由以下部件構(gòu)成聚焦環(huán)21，由內(nèi)徑比靜電卡盤(pán)部2的直徑稍大且外徑比冷卻基部4的外徑稍大的環(huán)狀板材構(gòu)成；環(huán)狀的導(dǎo)熱片22，貼附于該聚焦環(huán)21的下面，內(nèi)徑與聚焦環(huán)21的內(nèi)徑相同且外徑比聚焦環(huán)21的外徑?。画h(huán)狀的陶瓷環(huán)(陶瓷板)23，貼附于該導(dǎo)熱片22的下面，內(nèi)徑和外徑與導(dǎo)熱片22基本相同；由非磁性體構(gòu)成的加熱器 25，經(jīng)由片狀的(第I)絕緣性粘接劑層24粘接在該陶瓷環(huán)23的下面；加熱器電極26，接合在該加熱器25的下面，向加熱器25供電；和圓筒狀的加熱器絕緣子27，通過(guò)覆蓋該加熱器電極26的周?chē)蛊渑c外部絕緣。該聚焦環(huán)部3經(jīng)由(第2)絕緣性粘接劑層28粘接、固定到冷卻基部4。該聚焦環(huán)21在等離子體蝕刻等處理工序中被控制成與板狀試料W相同的溫度，其材質(zhì)例如在用于氧化膜蝕刻時(shí)優(yōu)選使用多晶硅、碳化硅等。導(dǎo)熱片22用于將來(lái)自被控制溫度的陶瓷環(huán)23的熱傳遞到聚焦環(huán)21，適用于導(dǎo)熱系數(shù)高的片狀物等。該導(dǎo)熱片22為了良好地持續(xù)保持聚焦環(huán)21和陶瓷環(huán)23之間的熱傳導(dǎo)，使該導(dǎo)熱片22介于聚焦環(huán)21和陶瓷環(huán)23之間時(shí)的傳熱系數(shù)需要為500W/m2K以上。在此，若傳熱系數(shù)不足500W/m2K，則高頻施加時(shí)的聚焦環(huán)21的溫度上升的影響變大，無(wú)法進(jìn)行加熱器25和冷卻基部4對(duì)聚焦環(huán)21的溫度控制，因此不優(yōu)選。陶瓷環(huán)23例如為由氧化鋁(A1203)、石英等構(gòu)成的具有絕緣性的環(huán)狀陶瓷板，其導(dǎo)熱系數(shù)為lW/mK以上。若該導(dǎo)熱系數(shù)不足lW/mK，則無(wú)法將來(lái)自加熱器25的熱經(jīng)導(dǎo)熱片22快速地傳遞到聚焦環(huán)21，在聚焦環(huán)21的表面溫度和靜電卡盤(pán)部2的表面溫度之間產(chǎn)生溫度差。因此，放置于靜電卡盤(pán)部2的板狀試料W的表面溫度變得不穩(wěn)定，結(jié)果無(wú)法使進(jìn)行了各種處理的板狀試料W的面內(nèi)特性均化，因此不優(yōu)選。該陶瓷環(huán)23除了圖2所示的環(huán)狀之外，也可以將多個(gè)圓弧狀的陶瓷片、例如圖3所示的圓弧狀的陶瓷片23a 23d組合成環(huán)狀，其中該多個(gè)圓弧狀的陶瓷片是通過(guò)對(duì)環(huán)狀的陶瓷板在周向上進(jìn)行分割而成?；蛘?，也可以將多個(gè)環(huán)狀的陶瓷片、例如圖4所示的環(huán)狀的陶瓷片23e、23f組合成同心圓狀，其中該多個(gè)環(huán)狀的陶瓷片是通過(guò)對(duì)環(huán)狀的陶瓷板在半徑方向上進(jìn)行分割而成。絕緣性粘接劑層24、28優(yōu)選使用在_20°C 150°C的溫度范圍內(nèi)具有耐熱性的粘接劑，例如優(yōu)選硅樹(shù)脂、含有氧化鋁或氮化鋁等填料的硅樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。尤其是，在使用氧系等離子體時(shí)，優(yōu)選對(duì)氧系等離子體的耐等離子體性?xún)?yōu)秀的硅樹(shù)脂。
該絕緣性粘接劑層24、28可以是相同的材料，也可以是彼此不同的材料。此外，形狀可以是片狀的粘接材料，也可以是因熱或紫外線照射而固化的液狀的粘接劑等?？傊?，根據(jù)作為粘接對(duì)象的部件的材料組成、形狀而適當(dāng)選擇使用即可。具體地說(shuō)，例如，絕緣性粘接劑層24優(yōu)選片狀的環(huán)氧樹(shù)脂，絕緣性粘接劑層28優(yōu)選硅樹(shù)脂。加熱器25經(jīng)由陶瓷環(huán)23將聚焦環(huán)21的溫度以任意的升溫速度加熱到預(yù)定的溫度，從而將聚焦環(huán)21的溫度控制成與板狀試料W相同的溫度。為了充分發(fā)揮作為加熱器25的功能，其電導(dǎo)率優(yōu)選為0. 5X106S/m以上且20X 106S/m以下，更優(yōu)選為0. 9X 106S/m以上且5X106S/m以下。此外，加熱器25即使在反復(fù)進(jìn)行升溫和降溫時(shí)，也需要不從陶瓷環(huán)23、冷卻基部4剝離，因此其熱膨脹率優(yōu)選為0.1XIO-6A以上且iooxio_6/k以下，更優(yōu)選為0.1XIO-6A以上且20X10_6/K以下，進(jìn)一步優(yōu)選為4X10—7K以上且10X10—7K以下。
該加熱器25在應(yīng)用于使用了高頻(RF)的等離子體處理裝置時(shí)，為了在施加高頻(RF)時(shí)加熱器自身不會(huì)因高頻(RF)而自己發(fā)熱，需要為非磁性材料，優(yōu)選使用由片狀的非磁性材料構(gòu)成的導(dǎo)電體。作為這種導(dǎo)電體，例如包括鈦箔、鈦合金箔等。該加熱器25的厚度優(yōu)選為200 U m以下，更優(yōu)選為120 ii m以下。通過(guò)使該加熱器25的厚度為200 U m以下，在將該加熱器25經(jīng)由絕緣性粘接劑層28粘接、固定到冷卻基部4時(shí)，可以使從陶瓷環(huán)23到冷卻基部4為止的絕緣性粘接劑層28的厚度較薄。因此，可以減小該絕緣性粘接劑層28露出的端面中暴露于等離子體下的面積，結(jié)果可以減輕照射等離子體時(shí)等離子體對(duì)絕緣性粘接劑層28的損傷。該加熱器25經(jīng)由絕緣性粘接劑層24粘接到陶瓷環(huán)23的下面，并且經(jīng)由絕緣性粘接劑層28粘接、固定到冷卻基部4，進(jìn)而，該加熱器25不與冷卻基部4接觸而在良好地確保它們之間的間隔的狀態(tài)下進(jìn)行保持，并且在該間隔中填充絕緣性粘接劑。因此，能夠良好地確保分別與陶瓷環(huán)23和冷卻基部4之間的絕緣性，通過(guò)這些絕緣性粘接劑層24、28能夠降低加熱器25的熱應(yīng)力。冷卻基部4設(shè)于靜電卡盤(pán)部2和聚焦環(huán)部3的下側(cè)，將該靜電卡盤(pán)部2和聚焦環(huán)部3的溫度控制為所希望的溫度，并且兼具高頻發(fā)生用電極。該冷卻基部4由鋁等導(dǎo)熱性好的金屬構(gòu)成，在其內(nèi)部形成用于使水或有機(jī)溶劑等冷卻用介質(zhì)循環(huán)的流路31，能夠?qū)⒎胖糜谏鲜鲭娊橘|(zhì)層11的上面Ila的板狀試料W的溫度維持在所希望的溫度。在該冷卻基部4中形成于加熱器25下側(cè)的貫通孔32中固定加熱器電極26和加熱器絕緣子27，此外，在形成于該冷卻基部4的中央部的貫通孔33中固定供電用端子15和絕緣子16，進(jìn)而，在相對(duì)于冷卻基部4的中心軸與貫通孔32相反側(cè)的貫通孔34中固定有光溫度計(jì)(溫度測(cè)定機(jī)構(gòu))35，該光溫度計(jì)35通過(guò)接受從陶瓷環(huán)23放射的光而直接測(cè)定陶瓷環(huán)23的溫度。該光溫度計(jì)35也可以構(gòu)成為直接測(cè)定加熱器25的溫度，還可以構(gòu)成為直接測(cè)定聚焦環(huán)21的溫度。在該光溫度計(jì)35上串聯(lián)連接溫度控制器36和加熱器電源37，該加熱器電源37與加熱器電極26連接。在此，在想要獲知陶瓷環(huán)23的溫度時(shí)，只要該光溫度計(jì)35檢測(cè)從該陶瓷環(huán)23放射的光，就可以根據(jù)該光的波長(zhǎng)頻帶直接獲知陶瓷環(huán)23的溫度。在此,光溫度計(jì)35將與該光對(duì)應(yīng)的溫度的值轉(zhuǎn)換成電信號(hào),并向溫度控制器36輸出。在溫度控制器36中,根據(jù)來(lái)自光溫度計(jì)35的電信號(hào)將用于控制向加熱器25施加的電力的控制信號(hào)向加熱器電源37輸出。在加熱器電源37中,根據(jù)從溫度控制器36輸出的控制信號(hào)，向加熱器25施加所控制的電力，而控制從該加熱器25放射的熱量。從而，可以通過(guò)加熱器25經(jīng)陶瓷環(huán)23將聚焦環(huán)21以任意的升溫速度加熱到預(yù)定的溫度，并可以保持該溫度。此外，當(dāng)聚焦環(huán)21的溫度通過(guò)等離子體而上升時(shí)，通過(guò)調(diào)整加熱器25的輸出來(lái)抑制聚焦環(huán)部3的溫度上升，從而可以將該聚焦環(huán)部3的溫度保持一定。該冷卻基部4和陶瓷環(huán)23的間隔為絕緣性粘接劑層24、加熱器25和絕緣性粘接劑層28之和、即IOOum- 500 u mo通過(guò)這樣將絕緣性粘接劑層24、加熱器25和絕緣性粘接劑層28層狀地重疊，可以 使冷卻基部4和陶瓷環(huán)23的間隔極窄，因此可以經(jīng)由陶瓷環(huán)23高精度地將聚焦環(huán)21的溫度控制為預(yù)定的溫度。該冷卻基部4和加熱器25之間的傳熱系數(shù)優(yōu)選為400W/m2K以上且10000W/m2K以下，更優(yōu)選為1000W/m2K以上且4000W/m2K以下。通過(guò)使冷卻基部4和加熱器25之間的傳熱系數(shù)為上述范圍，可以使加熱器25中流過(guò)預(yù)定電流時(shí)的陶瓷環(huán)23的升溫速度及冷卻速度、和靜電卡盤(pán)部2的升溫速度及冷卻速度基本一致。因此，可以使聚焦環(huán)21的升溫速度及冷卻速度與靜電卡盤(pán)部2的升溫速度及冷卻速度基本一致。如上可知，可以利用加熱器25調(diào)整聚焦環(huán)21的溫度，可以將處理中的聚焦環(huán)21的溫度保持一定。因此，可以使硅晶圓等板狀試料W的外周部的溫度穩(wěn)定，從而可以使板狀試料W的面內(nèi)的蝕刻特性均勻。此外，可以高精度地調(diào)整聚焦環(huán)21的表面溫度，因此可以消除該聚焦環(huán)21的表面溫度和放置于靜電卡盤(pán)部2上的板狀試料W的表面溫度之間的溫度差，從而可以防止堆積物堆積到該聚焦環(huán)21上。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置，將加熱器25設(shè)在陶瓷環(huán)23和冷卻基部4之間，因此可以減輕加熱器25發(fā)熱時(shí)對(duì)陶瓷環(huán)23的應(yīng)力。此外，加熱器25未被內(nèi)置到陶瓷中，因此可以簡(jiǎn)化制造工序，還可以降低制造成本。由于將加熱器25設(shè)為非磁性體，因此在對(duì)該加熱器25施加高頻時(shí)也無(wú)因該高頻而發(fā)熱之虞。因此，在施加高頻時(shí)也可以避免自身發(fā)熱。將加熱器25經(jīng)由絕緣性粘接劑層24、28固定到陶瓷環(huán)23和冷卻基部4，因此在陶瓷環(huán)23和冷卻基部4之間存在絕緣性粘接劑層24、28，可以緩和因加熱器25的熱膨脹而引起的熱應(yīng)力，并且可以緩和因陶瓷環(huán)23和冷卻基部4的熱膨脹而引起的熱應(yīng)力。進(jìn)而，在冷卻基部4的貫通孔34中固定有直接測(cè)定陶瓷環(huán)23的溫度的光溫度計(jì)35，因此可以防止陶瓷環(huán)23的熱經(jīng)由光溫度計(jì)35逃逸到冷卻基部4。此外，通過(guò)光溫度計(jì)35直接測(cè)定陶瓷環(huán)23的溫度，因此不用擔(dān)心受到來(lái)自加熱器25的發(fā)熱的影響，可以正確地測(cè)定陶瓷環(huán)23自身的溫度。此外，為了提高冷卻基部4和加熱器25之間的絕緣性，還可以在冷卻基部4和加熱器25之間設(shè)置絕緣性的陶瓷膜或絕緣性的有機(jī)薄膜。
此外，在聚焦環(huán)21和陶瓷環(huán)23之間設(shè)有導(dǎo)熱片22，但也可以替代導(dǎo)熱片22而構(gòu)成為使氦氣等流動(dòng)。此外，作為通過(guò)光溫度計(jì)35直接測(cè)定溫度的對(duì)象，不限于陶瓷環(huán)23，也可以直接測(cè)定聚焦環(huán)21或?qū)崞?2的溫度。圖5是表示本實(shí)施方式的靜電卡盤(pán)裝置的變形例的剖視圖，該靜電卡盤(pán)裝置41與上述靜電卡盤(pán)裝置I的不同點(diǎn)在于，將冷卻基部分割為用于冷卻靜電卡盤(pán)部2的具有厚度的圓板狀冷卻基部42、和為了冷卻聚焦環(huán)部3而以包圍冷卻基部42的方式設(shè)置的具有厚度的環(huán)狀冷卻基部43。除此之外，與上述靜電卡盤(pán)裝置I完全相同。根據(jù)該靜電卡盤(pán)裝置41，設(shè)有用于冷卻 靜電卡盤(pán)部2的具有厚度的冷卻基部42和用于冷卻聚焦環(huán)部3的冷卻基部43，因此可以通過(guò)冷卻基部42單獨(dú)冷卻靜電卡盤(pán)部2、通過(guò)冷卻基部43單獨(dú)冷卻聚焦環(huán)部3，可以提高靜電卡盤(pán)部2和聚焦環(huán)部3各自的溫度控制性。
權(quán)利要求
1.一種靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于， 包括靜電卡盤(pán)部，將一個(gè)主面作為放置板狀試料的放置面，并且內(nèi)置有靜電吸附用內(nèi)部電極； 環(huán)狀的聚焦環(huán)部，設(shè)置成包圍上述靜電卡盤(pán)部；和 冷卻基部，設(shè)置在上述靜電卡盤(pán)部的另一主面?zhèn)?，用于冷卻上述靜電卡盤(pán)部和上述聚焦環(huán)部， 上述聚焦環(huán)部包括聚焦環(huán)；陶瓷板，設(shè)于該聚焦環(huán)和上述冷卻基部之間；由非磁性體構(gòu)成的加熱器部，設(shè)于該陶瓷板和上述冷卻基部之間；和電極部，向該加熱器部供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述陶瓷板為環(huán)狀陶瓷板、對(duì)環(huán)狀陶瓷板在周向上進(jìn)行分割而成的多個(gè)陶瓷片、以及對(duì)環(huán)狀陶瓷板在半徑方向上進(jìn)行分割而成的多個(gè)環(huán)狀陶瓷片中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部為片狀的加熱器部。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部通過(guò)第I絕緣性粘接劑層固定于上述陶瓷板，并通過(guò)第2絕緣性粘接劑層固定于上述冷卻基部，而且，通過(guò)上述第I絕緣性粘接劑層和第2絕緣性粘接劑層絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，在上述冷卻基部和上述加熱器部之間設(shè)有絕緣性的陶瓷膜或絕緣性的有機(jī)薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，在上述聚焦環(huán)部設(shè)置溫度測(cè)定機(jī)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部的電導(dǎo)率為0. 5 X 106S/m以上且20 X 106S/m以下，熱膨脹率為0. I X KT6A以上且100 X 1(T6/K以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 7中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部由鈦或鈦合金構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I 8中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述陶瓷板具有絕緣性，且導(dǎo)熱系數(shù)為lW/mK以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 9中任一項(xiàng)所述的靜電卡盤(pán)裝置，其特征在于，上述加熱器部和上述冷卻基部之間的傳熱系數(shù)為400W/m2K以上且10000W/m2K以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜電卡盤(pán)裝置，其由以下部件構(gòu)成靜電卡盤(pán)部；環(huán)狀的聚焦環(huán)部，設(shè)置成包圍該靜電卡盤(pán)部；和冷卻基部，冷卻該靜電卡盤(pán)部和聚焦環(huán)部。聚焦環(huán)部包括環(huán)狀的聚焦環(huán)、環(huán)狀的導(dǎo)熱片、環(huán)狀的陶瓷環(huán)、非磁性體的加熱器以及向該加熱器供電的電極部。
文檔編號(hào)H01L21/3065GK102741996SQ20108005619
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2010年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者佐佐木康晴, 佐藤隆, 增澤健二, 小坂井守, 早原龍二, 河野仁, 真壁曉之, 石村和典 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社, 住友大阪水泥股份有限公司