基板處理裝置和載置臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基板處理裝置，提高載置臺的溫度響應性。該基板處理裝置包括：腔室；設置于上述腔室內(nèi)，用于載置基板的載置臺；施加高頻電力的高頻電源；和對上述腔室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給源，上述載置臺包括：形成有流通冷媒的流路的第一陶瓷基材；形成在上述第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面的第一導電層；和層疊在上述第一導電層上，靜電吸附所載置的基板的靜電吸盤，上述流路的體積為上述第一陶瓷基材的體積以上，利用施加在上述第一導電層上的高頻電力，從上述所期望的氣體生成等離子體，利用該等離子體對上述載置的基板進行等離子體處理。
【專利說明】基板處理裝置和載置臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及基板處理裝置和載置臺。
【背景技術(shù)】
[0002]為了對基板實施所期望的微細加工，將基板控制在合適的溫度是非常重要的。因此，通過使用埋設于載置臺中的冷卻器等溫度調(diào)節(jié)裝置來調(diào)整載置臺的溫度，以將載置臺上的基板控制在所期望的溫度(例如參照專利文獻I)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004]專利文獻
[0005]專利文獻1:日本特開2005-57234號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0007]在載置臺的溫度控制時若縮短載置臺實際上到達目標溫度所需要的時間，提高載置臺的溫度響應性，則能夠高速地使基板的溫度升降。
[0008]熱容是提高載置臺的溫度響應性的主要因素之一。在載置臺的基材由鋁或鋁合金等形成的情況下，需要使基材具有規(guī)定值以上的厚度以確保載置臺的機械強度。這樣的結(jié)果是，基材的重量將達到規(guī)定值以上。當基材的重量大時，難以降低基材的熱容。
[0009]針對上述問題，本發(fā)明提供一種能夠提高載置臺的溫度響應性的基板處理裝置和載置臺。
[0010]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個技術(shù)方案，提供一種基板處理裝置，其特征在于，包括:
[0012]腔室；
[0013]設置于上述腔室內(nèi)，用于載置基板的載置臺；
[0014]施加高頻電力的高頻電源；和
[0015]對上述腔室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給源，
[0016]上述載置臺包括:
[0017]形成有流通冷媒的流路的第一陶瓷基材；
[0018]第一導電層，其形成在上述第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面；和
[0019]層疊在上述第一導電層上，靜電吸附所載置的基板的靜電吸盤，
[0020]上述流路的體積為上述第一陶瓷基材的體積以上，
[0021]通過施加在上述第一導電層上的高頻電力，從上述所期望的氣體生成等離子體，利用該等離子體對上述載置的基板進行等離子體處理。
[0022]另外，為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一技術(shù)方案，提供一種載置臺，其特征在于，包括:[0023]形成有流通冷媒的流路的第一陶瓷基材；
[0024]第一導電層，其形成在上述第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面；和
[0025]層疊在上述第一導電層上，靜電吸附所載置的基板的靜電吸盤，
[0026]上述流路的體積為上述第一陶瓷基材的體積以上。
[0027]發(fā)明的效果
[0028]根據(jù)本發(fā)明，能夠提高載置臺的溫度響應性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是一實施方式的蝕刻處理裝置的縱截面圖。
[0030]圖2是用于說明一實施方式的載置臺的制造中使用的輥壓法的圖。
[0031]圖3是表示使用了輥壓法的一實施方式的載置臺的制造例的圖。
[0032]圖4是對一實施方式的SiC基材與Al基材的物性進行比較的表。
[0033]圖5是一實施方式的載置臺的溫度響應性實驗中使用的冷卻機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖6是表示一實施方式的溫度響應性的實驗結(jié)果的一例的圖。
[0035]圖7是表示一實施方式的溫度響應性的實驗結(jié)果的另一例的圖。
[0036]圖8是對一實施方式的SiC基材與Al基材的流路體積進行比較的表。
[0037]圖9是一實施方式的載置臺的縱截面圖。
[0038]圖10是將一實施方式的載置臺的外周部放大了的圖。
[0039]圖11是將一實施方式的上部電極的外周部放大了的圖。
[0040]圖12是對一實施方式的Al基材與Al噴鍍膜的趨膚深度進行比較的圖。
[0041]圖13是表不一實施方式的SiC基材上設置的槽部的圖。
[0042]圖14是表示一實施方式的SiC基材上形成的Al噴鍍膜的圖。
[0043]圖15是對一實施方式的載置臺的結(jié)構(gòu)與匹配點的關(guān)系進行比較的圖。
[0044]附圖標記說明
[0045]10:蝕刻處理裝置；81:銷；100:載置臺；100a:基材；100al:第一臺階部；100a2:第二臺階部；100a3:載置面;100b:導電層；100e:槽部；101:夾具；102:流路；104:支承臺；105:聚焦環(huán)；106:靜電吸盤；106a:吸盤電極；106b:絕緣層；116:噴淋頭；200a:基材；200b:導電層；300:螺旋管；C:腔室。
【具體實施方式】
[0046]以下，參照附圖對用于實施本發(fā)明的實施方式進行說明。其中，在本說明書和附圖中，對于實質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)標注同一附圖標記省略重復的說明。
[0047][蝕刻處理裝置]
[0048]首先，參照圖1對本發(fā)明的一實施方式的蝕刻處理裝置的一例進行說明。圖1是在平行平板等離子體的下部可施加兩種頻率的平行平板蝕刻處理裝置的縱截面圖。
[0049]蝕刻處理裝置10具有內(nèi)部被保持為氣密且被電接地的腔室C。腔室C呈圓筒狀，例如由表面經(jīng)陽極氧化處理的鋁等形成。在內(nèi)部設置有用于支承硅晶片W(以下簡稱為晶片W)的載置臺100。載置臺100的基材IOOa由碳化硅(SiC)形成。載置臺100經(jīng)夾具101由螺釘IOla支承在支承臺104上。支承臺104由鋁形成。載置臺100也作為下部電極發(fā)揮作用。另外，載置臺100的基材IOOa相當于第一陶瓷基材。
[0050]載置臺100能夠經(jīng)絕緣板103由升降機構(gòu)107升降。升降機構(gòu)107被連接腔室C的底部與絕緣板103的波紋管108覆蓋。波紋管108由不銹鋼形成。在波紋管108的外側(cè)設置有波紋管罩109。
[0051]在載置臺100的外周設置有聚焦環(huán)105。聚焦環(huán)105由硅(Si)形成。在載置臺100、支承臺104和聚焦環(huán)105和外周，設置有例如由石英等形成的圓筒狀的內(nèi)壁部件103a。
[0052]在載置臺100的上表面設置有用于靜電吸附晶片W的靜電吸盤106。靜電吸盤106具有在絕緣層106b內(nèi)埋設有吸盤電極106a的結(jié)構(gòu)。絕緣層106b例如由氧化鋁(Al2O3)形成。吸盤電極106a與直流電壓源112連接。當從直流電壓源112對吸盤電極106a施加直流電壓時，在庫侖力的作用下，晶片W被吸附在靜電吸盤106上。
[0053]在載置臺100的內(nèi)部形成有流路102。流路102經(jīng)配管102b與冷卻機構(gòu)102a連接。冷卻機構(gòu)102a通過在配管102b中流通例如Galden熱傳導液或冷卻水等作為冷媒，使冷媒在流路102中循環(huán)，從而使晶片W被調(diào)整至規(guī)定的溫度。導熱氣體供給源85通過導熱氣體供給線路113向靜電吸盤106上的晶片W的背面供給氦(He)或氬(Ar)等導熱氣體。
[0054]晶片W的交接通過使支承晶片W的銷81升降而進行。銷81經(jīng)連結(jié)部件82與驅(qū)動機構(gòu)84連接。銷81在驅(qū)動機構(gòu)84的動力作用下升降，將設置于載置臺100上的貫通孔IOOa貫通，支承晶片W。
[0055]載置臺100經(jīng)第一匹配器Illa與第一高頻電源IlOa連接。第一高頻電源IlOa對載置臺100施加例如40MHz的等離子體生成用高頻電力。并且，載置臺100經(jīng)第二匹配器Illb與第二高頻電源IlOb連接。第二高頻電源IlOb對載置臺100施加例如3.2MHz的偏壓用高頻電力。
[0056]在載置臺100上方的腔室C的頂棚部與載置臺100之間，與載置臺100相對地設置有噴淋頭116。噴淋頭116經(jīng)絕緣部件145被支承于腔室C的側(cè)壁。通過該結(jié)構(gòu)，作為上部電極發(fā)揮作用的噴淋頭116與作為下部電極發(fā)揮作用的載置臺100形成一對電極結(jié)構(gòu)。
[0057]噴淋頭116具有主體部116a和形成為電極板的上部頂板116b。主體部116a由導電性材料例如表面經(jīng)陽極氧化處理的鋁形成，其下部被可裝卸地支承于上部頂板116b。
[0058]在主體部116a的內(nèi)部設置有氣體的擴散室126a。擴散室126a與大量的氣體配管116d連通，將氣體引導至氣體導入孔116e。
[0059]在主體部116a形成有用于將氣體導入到擴散室126a的氣體導入口 116g。氣體導入口 116g與氣體供給源120連接。氣體供給源120在工藝過程中供給蝕刻氣體。從氣體供給源120供給到擴散室126a的蝕刻氣體，經(jīng)氣體配管116d和氣體導入孔116e被呈噴淋狀地導入到腔室C內(nèi)的等離子體處理空間中。
[0060]圓筒狀的蓋體114被設置成，從腔室C的側(cè)壁延伸至比噴淋頭116的高度位置更靠上方。蓋體114是導體，被接地。在腔室C的底部形成有排氣口 171。排氣口 171與排氣裝置173連接。排氣裝置173具有未圖示的真空泵，通過使真空泵工作而將腔室C內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度。在腔室C的外周配置有環(huán)狀或同心狀延伸的環(huán)形偶極磁鐵124。
[0061]通過該結(jié)構(gòu)，在載置臺100與噴淋頭116之間的空間中，由第一高頻電源IlOa形成鉛垂方向的RF電場，并由環(huán)形偶極磁鐵124形成水平磁場。通過使用這樣的正交電磁場的磁控放電，在載置臺100的表面附近生成高密度的等離子體。[0062]控制裝置200對蝕刻處理裝置10中安裝的各部分、例如氣體供給源120、排氣裝置173、高頻電源110a、110b、匹配器111a、111b、直流電壓源112、驅(qū)動機構(gòu)84和傳熱氣體供給源85進行控制。
[0063]控制裝置200 具有 CPU (Central Processong Unit:中央處理單元)200a、ROM(Read Only Memory:只讀存儲器)200b、RAM (Random Access Memory:隨機存取存儲器)200c。CPU200a按照存儲在R0M200b或RAM200c中的各種方案執(zhí)行等離子體處理。方案中記載有與工藝條件對應的裝置的控制信息，即工藝時間、腔室內(nèi)溫度(上部電極溫度、腔室偵_溫度、ESC溫度等)、壓力(氣體的排氣)、高頻電力或電壓、各種工藝氣體流量、傳熱氣體流量等。以上對本實施方式的蝕刻處理裝置10的整體結(jié)構(gòu)進行了說明。
[0064][載置臺的制造方法]
[0065]接著，參照圖2和圖3對本發(fā)明一實施方式的蝕刻處理裝置中設置的載置臺的制造方法進行說明。圖2是用于說明一實施方式的載置臺100的制造中使用的輥壓法(RC)的圖。圖3是表示使用了輥壓法的一實施方式的載置臺100的制造例的圖。
[0066]在本實施方式的載置臺100的制造時使用的輥壓法中，將用于制造碳化硅(以下記作SiC)基材的原料的硅(Si)和碳(C)的粉末按所期望的混合比例投入容器250中。容器250將投入的原料混合而制成料漿A。料漿A從送料器260呈線狀排出(圖2的B)，被旋轉(zhuǎn)的兩個軋輥270壓縮，從而形成SiC陶瓷片S。
[0067]SiC陶瓷片S通過激光加工而形成為所期望的形狀。例如，圖3表示9片陶瓷片Sa?Si各自經(jīng)激光加工后的狀態(tài)。在陶瓷片Sa、Sb、Sh、Si形成有使銷81通過的孔。另夕卜，在陶瓷片Sc?Sg形成有螺旋狀的流路。對于9片陶瓷片Sa?Si，在各陶瓷片之間涂敷粘接劑并將它們層疊，投入到處理爐中燒結(jié)成一體。由此，形成本實施方式的載置臺100的基材。本實施方式的載置臺100的基材不是塊體材料，而是薄片材料的層疊結(jié)構(gòu)，因此燒結(jié)迅速、能夠縮短處理爐的使用時間。另外，通過燒結(jié)成一體，能夠形成無接縫流路102等中空結(jié)構(gòu)體。流路等的結(jié)構(gòu)由于通過激光加工而形成，因此能夠靈活地形成為各種形狀。此夕卜，由于通過固相燒結(jié)而使顆粒結(jié)合，因此SiC基材的強度與塊體材料同等或為其以上。
[0068]作為表不材料強度的指標，存在楊氏模量和抗彎強度。楊氏模量是施加一定力時產(chǎn)生的位移量，對于通過輥壓法制造的SiC基材為450GPa，而對于鋁(以下記作Al)基材為70GPa。
[0069]抗彎強度是試樣產(chǎn)生裂紋或破損、斷裂前產(chǎn)生的最大的彎曲應力，在SiC基材的情況下為430MPa，與此相對，在Al基材的情況下為200MPa。
[0070]根據(jù)以上內(nèi)容可知，SiC基材的機械強度優(yōu)于Al基材。因而，具有SiC基材的載置臺100的機械強度，能夠耐腔室C內(nèi)的真空負荷以及來自在形成于基材IOOa的內(nèi)部的流路102中流通的冷媒的內(nèi)壓。
[0071]并且，本實施方式的載置臺100所使用的SiC基材IOOa具有優(yōu)良的溫度響應性。為了提高溫度響應性，可以降低熱容或提高熱擴散率(載置臺的熱傳導率)。熱容由P (密度)XV (體積)XCp (比熱)[J/K]表示。熱擴散率由k/ ( P XCp) [m2/s]表示。
[0072]參照圖4所示的SiC基材與Al基材的物性的比較可知，通過重量(=P X V)與比熱的乘積而求得的熱容，對于SiC基材為800 [J/K]，對于Al基材為4500 [J/K]。
[0073]并且，熱擴散率對于SiC基材為90X 10_6[m2/s]，對于Al基材為70X 10_6[m2/s]。[0074]如上所述，本實施方式中，載置臺100中使用通過輥壓法制造的SiC基材100a。由此，能夠維持基材IOOa的機械強度，并且實現(xiàn)基材IOOa的輕量化、薄壁化和緊湊化，能夠降低基材IOOa的熱容。其結(jié)果，能夠提高載置臺100的溫度響應性。
[0075][溫度響應性實驗]
[0076]接著，針對使用SiC基材和Al基材的情況下的載置臺的溫度響應性進行實驗。圖5是載置臺的溫度響應性實驗中使用的冷卻機構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0077]冷卻機構(gòu)102a對從貯存80°C的冷媒的第一容器102al和貯存20°C的冷媒的第二容器102a2供給的冷媒進行切換，使之流向載置臺100的流路102。對載置臺100供給的冷媒的切換，通過三通閥TV1、TV2和開閉閥V1、V2的切換來進行。流量計F測量在配管中流動的冷媒的流量。載置臺100被置于規(guī)定的真空氣氛的腔室C內(nèi)。在形成于載置臺100內(nèi)的流路102的入口和出口安裝有壓力計P1、P2。在流路102的入口、載置臺100的基材上部(晶片的載置面)和流路102的出口，分別安裝有熱電偶溫度傳感器TC1、TC2、TC3。
[0078]圖6表示使用具有以上結(jié)構(gòu)的實驗系統(tǒng)，將冷媒從溫度為20°C的冷媒切換至80°C的冷媒的情況下的溫度響應性的結(jié)果，圖7表示從80°C的冷媒切換為20°C的冷媒的情況下的溫度響應性的結(jié)果。
[0079]圖6和圖7的橫軸表示時間[s]，縱軸表示溫度[°C ]。首先，參照圖6所示的從200C的冷媒切換為80°C的冷媒的情況進行說明。最初的2秒鐘所表示的是，從切換三通閥TV1、TV2和開閉閥V1、V2的時刻起，至切換后80°C的冷媒到達溫度傳感器TCl?TC3的安裝位置所花費的時間。因而，測量溫度響應性的實際的開始時間，是切換開閉閥后2秒鐘以后。另外，從20°C的冷媒切換為80°C的冷媒的情況下，配管內(nèi)20°C和80°C的冷媒混合在一起，不會立即達到80°C。該實驗中，令載置臺的基材的到達溫度為70°C。
[0080]本實施方式的載置臺100的基材由SiC形成。在該情況下，由流路102的入口的溫度傳感器TCl (圖6的TCl (入口，SiC))檢測到的溫度首先到達70°C。由載置臺100的基材上部和流路102的出口的溫度傳感器TC2 (圖6的TC2 (SiC基材))、TC3 (圖6的TC3(出口，SiC))檢測到的溫度到達70°C所需要的時間為6.5秒。此時，由SiC基材上部的溫度傳感器TC2檢測到的溫度的上升為7.70C /秒左右。
[0081]另一方面，在載置臺的基材由Al形成的情況下，同樣是由流路102的入口的溫度傳感器TCl (圖6的TCl (入口，Al))檢測到的溫度首先到達70°C。由載置臺100的基材上部和流路102的出口的溫度傳感器TC2 (圖6的TC2 (Al基材))、TC3 (圖6的TC3 (出口，Al))檢測到的到達70°C所需要的時間為30.5秒。此時，由Al基材上部的溫度傳感器TC2檢測到的溫度的上升為1.640C /秒左右。
[0082]根據(jù)以上的實驗結(jié)果能夠證明，使溫度從20°C上升至70°C時的載置臺的溫度響應性，在使用SiC基材的情況下，與使用Al基材的情況相比提升了約4.7倍。
[0083]從以上實驗結(jié)果可以看出，Al基材的熱容較高。因而，在使用Al基材的情況下，即使改變冷媒的溫度，Al基材的溫度也不能夠高速地追隨冷媒的溫度變化而升降，溫度響
應性較差。
[0084]具體而言，在Al基材的情況下，由于Al基材的熱容較高，因此即使在載置臺內(nèi)的流路中流通高溫的冷媒，冷媒的熱也不會立即傳遞至Al基材。其結(jié)果，在溫度剛切換時，冷媒的熱的大部分會在被基材吸收前到達流路出口。因而，由載置臺的流路入口的溫度傳感器TCl和流路出口的溫度傳感器TC3分別檢測到的溫度，比由載置臺上部的溫度傳感器TC2檢測到的溫度先升高，載置臺上部的溫度傳感器TC2所檢測到的溫度并不會立即上升。
[0085]另一方面，在SiC基材的情況下，由于SiC基材的熱容較低，載置臺100的流路102中的冷媒的熱容易被基材吸收。其結(jié)果，溫度傳感器TC2在載置臺上部檢測到的溫度，與由載置臺100的流路入口的溫度傳感器TCl和流路出口的溫度傳感器TC3分別檢測到的溫度大致同樣地變化,溫度響應性較好。
[0086]對圖7的實驗結(jié)果同樣地進行研究。在從80°C的冷媒切換為20°C的冷媒的情況下，配管內(nèi)80°C和20°C的冷媒混合在一起，因此不會立即達到20°C。該實驗中，令載置臺的基材的到達溫度為30°C。
[0087]在基材由SiC形成的載置臺100的情況下，從由載置臺100的基材上部(圖7的TC2 (SiC基材))檢測到的溫度到達30°C所需要的時間為6.3秒。此時，由載置臺100的基材上部的溫度傳感器TC2檢測到的溫度的下降為7.9°C /秒左右。
[0088]另一方面，在載置臺的基材由Al形成的情況下，載置臺100的基材上部的溫度傳感器TC2 (圖7的TC2 (Al基材))到達30°C所需要的時間為36秒。此時溫度的下降為L 39。。/秒左右。
[0089]根據(jù)以上的實驗結(jié)果能夠證明，使溫度從80°C下降至30°C時的載置臺的溫度響應性，在使用SiC基材的情況下，與使用Al基材的情況相比提升了約5.7倍。
[0090][流路體積與基材體積的比]
[0091]接著，參照圖8對流路體積與基材體積的比進行說明。圖8是將本實施方式的載置臺100的流路102的體積與SiC基材的體積的比，與Al基材的情況進行比較的表。
[0092]表中所示的整體體積是基材體積與基材內(nèi)的流路的體積的總和。流路體積比是各基材內(nèi)的流路的體積與整體體積的比。根據(jù)該表可知，如本實施方式這樣在載置臺100中使用SiC基材IOOa的情況下的整體體積，為使用Al作為基材的情況下的整體體積的約1/3。另外，使用SiC基材的情況下，能夠使流路102的體積為SiC基材的體積以上。S卩，使用SiC基材的情況下，夠使流路體積占整體體積的比(流路體積比)為50%以上。在使用SiC基材的情況下，流路的體積更優(yōu)選為SiC基材的體積的I倍?1.4倍，即，流路體積占整體體積的比更優(yōu)選為50 %?70 %。
[0093]另一方面，在載置臺以Al作為基材的情況下的整體體積，為以SiC作為基材的情況下的整體體積的約3倍，因此實際上不能在保持機械強度的同時使流路體積比達到50%以上。圖8中，在載置臺以Al作為基材的情況下，流路體積占整體體積的比為25%。另外，在以氧化鋁(Al2O3)形成基材的情況下，由于基材的厚度減小時強度不能保證，因此同樣地不能使流路體積占整體體積的比達到50%以上。
[0094]像這樣，本實施方式的載置臺100中，通過使SiC基材IOOa內(nèi)的流路102的體積占整體體積的比率為50%以上，能夠形成容易將流路中流通的冷媒的溫度傳遞到載置臺100上的晶片W的結(jié)構(gòu)。由此，能夠提高載置臺100的溫度響應性，在載置臺100的溫度控制時縮短載置臺100實際到達目標溫度所需要的時間，高速地使晶片W的溫度升降。
[0095][載置臺的結(jié)構(gòu)]
[0096]接著，參照圖9和圖10對本實施方式的載置臺100的結(jié)構(gòu)進行說明。圖9是本實施方式的載置臺100的縱截面圖。圖10是本實施方式的載置臺100的外周部的縱截面圖。[0097]載置臺100被施加高頻電力，也作為下部電極發(fā)揮作用。此處，如前文所述，本實施方式的載置臺100的基材IOOa由SiC形成。在載置臺100使用SiC等陶瓷基材的情況下，陶瓷不導通電。因此,本實施方式中通過在SiC基材上噴鍍Al而形成導電層100b，對導電層IOOb施加高頻電力。具體而言，導電層IOOb形成在SiC基材IOOa的載置晶片W的一側(cè)的至少主面和側(cè)面，在被施加了高頻電力時成為下部電極。另外，導電層IOOb相當于形成在第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面的第一導電層。
[0098]如圖10所示，在載置臺100的外周部，在SiC基材IOOa的主面沿周方向形成有2個臺階部。在外側(cè)形成有第一臺階部lOOal，在內(nèi)側(cè)形成有第二臺階部100a2。SiC基材IOOa的主面，可以是第一臺階部lOOal、第二臺階部100a2和由第二臺階部100a2劃分形成的晶片W的載置面100a3的整個面。此外，SiC基材IOOa的側(cè)面，可以是形成在第一臺階部IOOal和第二臺階部100a2的側(cè)壁的面。此外，第一臺階部IOOal和第二臺階部100a2是設置在基材IOOa的周緣部的階差部的一個例子。
[0099]在載置臺100的基材IOOa的最外周的側(cè)面設置有螺旋管(螺旋彈簧鋼帶套管)300。螺旋管300由存在反作用力的導電性物質(zhì)形成。螺旋管300將導電層IOOb與支承臺104電連接，并吸收對基材IOOa的來自橫方向上的力。
[0100]在SiC等陶瓷基材IOOa難以形成螺紋孔。因此，在載置臺100的外周，設置有隔著橡膠制的部件310卡合在載置臺100的第一臺階部IOOal的夾具101，在夾具101形成有螺紋孔?；腎OOa由插入到夾具101的螺紋孔中的螺釘IOla通過夾具101固定在支承臺104 上。
[0101]橡膠制的部件305由O形環(huán)等形成，被配置在基材IOOa的背面，使腔室C內(nèi)部的真空空間與大氣隔離。橡膠制的部件305是彈性體，由硅類樹脂形成，通過吸收對基材IOOa的來自縱方向上的力，作為將基材IOOa固定到支承臺104時的緩沖部件發(fā)揮作用。
[0102]另外，也可以在基材IOOa的背面也形成導電層100b，代替橡膠性部件305在基材IOOa的背面配置螺旋管300，在基材IOOa的背面將導電層IOOb與支承臺104電連接。
[0103]SiC基材IOOa的潤濕性較低。所以，很難通過噴鍍而直接在SiC基材IOOa上形成氧化鋁的絕緣層。因此，在SiC基材上通過噴鍍鋁而形成導電層100b。導電層IOOb也可以是鎢(W)的噴鍍膜。
[0104]之后，通過在導電層IOOb上噴鍍氧化鋁，從而形成靜電吸盤106的絕緣層106b。然后，通過噴鍍鶴(W)而形成靜電吸盤106的吸盤電極106a。接著,在其上表面噴鍍氧化招，形成由絕緣層106b夾著吸盤電極106a的靜電吸盤106。在由噴鍍膜形成靜電吸盤106的情況下，由于導電層IOOb與絕緣層106b之間不需要粘接劑，因此在無晶片的干清洗(WLDC，wafer-less dry cleaning)時不容易受到損傷。并且,能夠使由噴鍍膜形成的靜電吸盤106的絕緣層106b與SiC基材IOOa的熱膨脹系數(shù)相近。由此，能夠制造出靜電吸盤106不容易從基材IlOa剝離的載置臺100。
[0105]如圖9和圖10所示，晶片W的載置面100a3的直徑小于晶片W的直徑。因此，置于載置面100a3上的晶片W的周緣部從載置面100a3伸出，位于第二臺階部100a2的上方。在SiC基材IOOa形成有使支承晶片W的銷81通過的貫通孔100d，位于將第二臺階部100a2貫通的位置。在聚焦環(huán)105設置有使銷81通過的凹陷部或貫通孔。
[0106]在搬送晶片W時，銷81將貫通孔IOOd貫通，與晶片W的周緣部的下表面抵接。通過這樣的結(jié)構(gòu)，銷81支承晶片W的周緣部，因此基材IOOa的貫通孔不形成在晶片W的中央部附近。當貫通孔部分位于晶片W的中央部附近的情況下，貫通孔部分及其周邊的晶片W的溫度不被冷卻而成為高溫(即所謂的熱區(qū)(hot spot))。而如本實施方式這樣，通過將銷81配置在晶片W的周緣部，能夠避免出現(xiàn)熱區(qū)的現(xiàn)象。
[0107]在圖3所示的SiC陶瓷片S，也可以形成用于供給背面氦氣He的路徑。由此，如圖9所示，能夠形成氣體供給線路113。氣體供給線路113中，嵌入有通過燒結(jié)氧化鋁而形成的套管113a。由此，能夠防止在氣體供給線路113內(nèi)發(fā)生異常放電。導電層IOOb和靜電吸盤106的絕緣層106b中，網(wǎng)眼狀地形成有與氣體供給線路113連接的用于供給背面氦氣He的路徑113b。
[0108]從第二臺階部100a2上的聚焦環(huán)105與基材IOOa的層疊方向上觀看時，在與聚焦環(huán)105重疊的基材IOOa的部分，形成有流路102的至少一部分。由此，能夠使對聚焦環(huán)105的熱傳遞良好。如上，能夠制造使用SiC基材IOOa的載置臺100。
[0109]作為其它的使用SiC基材IOOa的載置臺100的制造方法，能夠列舉以下方法。首先，在SiC基材IOOa上噴鍍鋁而形成導電層IOOb后，噴鍍氧化鋁。接著，不通過噴鍍形成靜電吸盤的絕緣層，而是在噴鍍的氧化鋁層上通過硅樹脂的粘接劑粘合絕緣性的板狀部件。在粘接劑能夠代替氧化鋁層的情況下，也可以省去噴鍍氧化鋁的工序。然后，在絕緣性板狀部件的上表面噴鍍氧化鋁。板狀部件上原本就形成有用于供給背面氦氣He的路徑113b。通過以上說明的載置臺100的多種制造方法，靜電吸盤106隔著噴鍍膜或粘接層而層疊在導電層IOOb上。
[0110][噴淋頭(上部電極)]
[0111]如圖1所示，噴淋頭116被設置在腔室C內(nèi)的與載置臺100相對的位置，也作為上部電極發(fā)揮作用。本實施方式的噴淋頭116也可以具有圖1所示的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)、例如與作為下部電極發(fā)揮作用的載置臺100同樣的結(jié)構(gòu)。
[0112]具體而言，如圖11所示，噴淋頭116的主體部116a與上部頂板116b可以由SiC基材200a形成。該情況下，SiC基材200a相當于第二陶瓷基材。
[0113]導電層200b形成在SiC基材200a的與載置臺100相對的面200al (圖11中為下表面)的相反一側(cè)的主面200a2 (圖11中為上表面)和側(cè)面。導電層200b可以是招的噴鍍膜也可以是鎢的噴鍍膜。導電層200b相當于第二導電層。SiC基材200a由等離子體耐性高于硅Si或碳C的SiC形成，露出于等離子體生成空間一側(cè)。這樣，上部電極的作為電極層的導電層200b，通過噴鍍鋁而設置在SiC基材200a的主面(背面)和側(cè)面，并不被設置在露出于等離子體的面上。由此，能夠防止金屬污染。
[0114]噴淋頭116被由鋁形成的且被接地的支承部件405支承。在SiC基材200a的最外周的側(cè)面設置有螺旋管400。螺旋管400由存在反作用力的導電性物質(zhì)形成。螺旋管400將導電層IOOb與支承部件405電連接，并吸收對基材200a的來自橫方向上的力。由此，導電層IOOb作為上部電極的電極層發(fā)揮作用。
[0115]另外，SiC基材200a可以與載置臺100的SiC基材IOOa同樣地通過輥壓法制造。
[0116][趨膚深度]
[0117]高頻電力被施加到載置臺100的導電層IOOb或噴淋頭116的導電層200b的至少任一者。當對導電層IOOb或?qū)щ妼?00b施加有高頻電力的情況下，電流在導電層IOOb或?qū)щ妼?00b的表面流動。高頻電力的頻率越高電流越集中于導電層的表面的現(xiàn)象被稱為趨膚效應，其中電流流動的深度被稱為趨膚深度(集膚深度)。
[0118]圖12是對鋁基材(塊體)和鋁的噴鍍膜的趨膚深度進行比較的圖。橫軸表示頻率(kHz)，縱軸表示趨膚深度(μπι)。根據(jù)該圖可知，在相同頻率時，鋁的基材的趨膚深度小于鋁的噴鍍膜的趨膚深度。即，在相同頻率時，與鋁的噴鍍膜相比，鋁的基材中電流更容易流動，部件的厚度可以較薄。這表示，與鋁的基材相比，鋁的噴鍍膜的純度較低并且不致密，所以電流不容易流動。因此可知，與鋁的基材相比，鋁的噴鍍膜的厚度相對來說需要更厚，當導電層IOOb和導電層200b的厚度過薄時電流會變得難以流動。
[0119]考慮到以上情況，本實施方式中，導電層IOOb和導電層200b的厚度由體電阻率和蝕刻處理裝置10中使用的高頻電力的頻率來決定。具體而言，導電層IOOb和導電層200b的厚度為根據(jù)高頻電力和頻率而決定的趨膚深度以上即可。例如，在蝕刻處理裝置10的情況下，所使用的高頻電力的頻率為400kHz~IOOMHz范圍內(nèi)的規(guī)定值。因而，導電層IOOb和導電層200b的厚度形成為圖12中與該頻帶對應的20μπι~300μπι范圍內(nèi)的規(guī)定厚度即可。
[0120]另外，由鋁的噴鍍膜形成的導電層IOOb和導電層200b的體電阻率均為5Χ10-5Ω以下即可。進而，由鋁的噴鍍膜形成的導電層IOOb和導電層200b的厚度管理在O~10%的范圍(誤差范圍)內(nèi)即可。此外，鋁基材的體電阻率為2Χ10_6Ω以下。
[0121][噴鍍方法]
[0122]接著，對用于將導電層IOOb和導電層200b形成為20 μ m~300 μ m范圍內(nèi)的規(guī)定厚度的鋁的噴鍍方法， 參照圖13和圖14進行說明。此處，以載置臺100的基材IOOa為例進行說明，但同樣能夠適用于噴淋頭116的基材200a。
[0123]圖13 (a)是表示基材IOOa的一部分的立體圖。圖13 (b)是在圖13 (a)所示的基材IOOa的階差部設置有多個槽部的圖。圖14 (a)是在圖13 (a)的基材IOOa上形成有鋁的噴鍍膜時的截面圖和俯視圖。圖14 (b)是在圖13 (b)的基材IOOa上形成有鋁的噴鍍膜時的截面圖和俯視圖。
[0124]在通過噴鍍而在基材IOOa上形成鋁的噴鍍膜IOOb的工序中，如圖14 Ca)所示，基材IOOa的階差部Q1、RU SI處，噴鍍膜IOOb的厚度或較薄，或難以進行噴鍍。即，基材IOOa的位置Q1、R1、SI處電流難以流動，膜較薄且脆弱，容易剝離。
[0125]因此，本實施方式的噴鍍方法中，在基材IOOa的階差部Q2、R2、S2處，如圖13 (b)所示，在基材IOOa的中心部的平坦部分的外側(cè)，局部地形成多個槽部100e，然后噴鍍鋁而形成噴鍍膜。在圖13 (b)中，在基材IOOa的周緣部的階差部Q2、R2、S2處，在周方向形成有多個槽部100e。階差部Q2、R2、S2的槽部IOOe的部分被平坦化。
[0126]這樣，噴鍍的鋁容易在基材IOOa的周緣部堆積于槽部100e。因此，噴鍍膜IOOb的厚度即使在階差部Q2、R2、S2處在周方向上變薄，至少在槽部IOOe中能夠確保20 μ m~300 μ m的厚度。由此，能夠避免鋁的噴鍍膜IOOb在階差部Q2、R2、S2處在周方向上整體變薄。
[0127]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，槽部IOOe能夠作為使電流在鋁的噴鍍膜IOOb中流動的路徑發(fā)揮作用。由此，電流能夠容易地在噴鍍膜IOOb中流動。另外，槽部IOOe還具有使噴鍍膜IOOb難以剝離的功能。[0128]如上，根據(jù)本實施方式的噴鍍方法，能夠形成容易流動電流且不容易剝離的鋁的噴鍍膜100b。由此，電流的路徑不需要利用金屬加工件形成，能夠形成在基材的表面。另外，通過制作專用的工具來在基材上形成槽部，使得加工變得容易，抑制成本。并且，只要在陶瓷基材的階差部具有多個槽部即可。
[0129][電流的流動的確認實驗]
[0130]最后， 參照圖15說明對將300mm的晶片W載置在各種電極時的電流的狀態(tài)進行了確認的實驗。用于比較的電極為以下3種。
[0131]<用于比較的電極>
[0132]1.Al基材(塊體)電極
[0133]2.在SiC基材上噴鍍Al的電極
[0134]3.在SiC基材上沒有噴鍍Al的電極
[0135]另外，實驗的工藝條件如下。
[0136]<工藝條件>
[0137]壓力30mTorr (4.0OOPa)
[0138]氣體種類/氣體流量02/200sccm
[0139]高頻電力/功率IOOMHz (第一高頻電源)/2400W
[0140]高頻電力/功率13.56MHz (第二高頻電源)/OW
[0141]基于以上工藝條件，在使用上述I~3的電極作為下部電極的蝕刻處理裝置10中，以形成在晶片W上的硅氧化膜(SiO2)作為被蝕刻膜進行蝕刻處理。圖15表示蝕刻處理時的匹配器Illa所包括的兩個可變電容器中的一個可變電容器Cl的匹配位置的結(jié)果。
[0142]根據(jù)該結(jié)果可知，對于作為標準電極的“1.Al基材電極”和本實施方式的“2.在SiC基材上噴鍍Al的電極”，匹配器Illa的匹配位置相似。這表示，從等離子體的角度來看，在下部電極(載置臺100)的表皮流動的電流的流動方式相似。該結(jié)果表示,本實施方式的“2.在SiC基材上噴鍍Al的電極”與標準的“1.Al基材電極”同樣地，在下部電極中按照預期流動了足夠的電流。
[0143]另一方面，“3.在SiC基材上沒有噴鍍Al的電極”與“1.Al基材電極”和“2.在SiC基材上噴鍍Al的電極”的匹配位置不同，從等離子體的角度來看電阻較高。這表示，從等離子體的角度來看，在下部電極的表皮流動的電流的流動方式不同。該結(jié)果表示，本實施方式的“3.在SiC基材上沒有噴鍍Al的電極”，難以在下部電極中流動電流。
[0144]根據(jù)以上的實驗結(jié)果能夠證明，在使用SiC基材的情況下，通過噴鍍鋁來形成導電層是必要而且優(yōu)選的。
[0145]以上根據(jù)實施例對基板處理裝置和載置臺進行說明，但本發(fā)明的基板處理裝置和載置臺并不限定于上述實施例，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進行各種變形和改良。
[0146]例如，在上述實施方式中，載置臺和噴淋頭的基材由SiC形成，但并不限定于此，由陶瓷基材形成即可。作為本發(fā)明的載置臺和噴淋頭的基材的一個例子，代替碳化硅(SiC)，也可以使用氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(SiN)、氧化鋯(Zr02)。
[0147]另外，例如在上述實施方式中，本發(fā)明的載置臺和噴淋頭被適用于蝕刻處理裝置。但本發(fā)明的載置臺和噴淋頭也能夠適用于蝕刻處理裝置以外的等離子體處理裝置，例如退火處理裝置、成膜處理裝置等。此時，作為等離子體處理裝置中產(chǎn)生等離子體的機構(gòu)，能夠使用電容賴合型等離子體(CCP:Capacitively Coupled Plasma)發(fā)生單元、電感賴合型等離子體(ICP:Inductively Coupled Plasma)發(fā)生單元、螺旋波激發(fā)型等離子體(HWP:Helicon Wave Plasma)發(fā)生單兀、包括從徑向線縫隙天線(radial line slot antenna)生成的微波等離子體和SPA (Slot Plane Antenna)等離子體的微波激發(fā)表面波等離子體發(fā)生單兀、電子回旋共振等離子體(ECR !Electron Cyclotron Resonance Plasma)發(fā)生單兀等。另外，本發(fā)明的載置臺也能夠使用于通過等離子體以外的方式來處理基板的基板處理裝置。
[0148]本發(fā)明中實施處理的基板，并不限于上述實施方式的說明中使用的晶片W，例如也可以是平板顯示器(Flat Panel Display)用的大型基板、EL元件或太陽能電池用基板。
[0149]另外，本發(fā)明的冷卻機構(gòu)102a能夠在配管102b中流動冷媒以外的流體作為冷媒。
【權(quán)利要求】
1.一種基板處理裝置，其特征在于，包括: 腔室； 設置于所述腔室內(nèi)，用于載置基板的載置臺； 施加高頻電力的高頻電源；和 對所述腔室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給源， 所述載置臺包括: 形成有流通冷媒的流路的第一陶瓷基材； 第一導電層，其形成在所述第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面；和 層疊在所述第一導電層上，靜電吸附所載置的基板的靜電吸盤， 所述流路的體積為所述第一陶瓷基材的體積以上， 利用施加在所述第一導電層上的高頻電力，從所述所期望的氣體生成等離子體，利用該等離子體對所述載置的基板進行等離子體處理。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述流路的體積為所述第一陶瓷基材的體積的I倍~1.4倍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的基板處理裝置，其特征在于: 形成在所述第一陶瓷基材的周緣部的階差部，在周方向上具有多個槽部。
4.如權(quán)利要求3所述的基板處理裝置，其特征在于: 至少形成在所述主面和所述多個槽部的所述第一導電層的厚度，為根據(jù)所述高頻電力的頻率確定的趨膚深度以上。
5.如權(quán)利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述第一導電層形成為20 μ m~300 μ m范圍內(nèi)的規(guī)定厚度。
6.如權(quán)利要求1~5中任一項所述的基板處理裝置,其特征在于: 還包括設置在所述腔室內(nèi)的與所述載置臺相對的位置的上部電極， 所述上部電極包括: 第二陶瓷基材；和 第二導電層，其形成在所述第二陶瓷基材的與所述載置臺相對的面的相反一側(cè)的主面和側(cè)面， 所述第一導電層或所述第二導電層被施加所述高頻電力。
7.如權(quán)利要求6所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述第一導電層和所述第二導電層的電阻均為5Χ10_5Ω以下。
8.如權(quán)利要求1~7中任一項所述的基板處理裝置，其特征在于: 在所述第一陶瓷基材的主面，在周方向上形成有第一臺階部， 所述第一陶瓷基板通過在所述第一臺階部卡合的夾具而被固定。
9.如權(quán)利要求1~8中任一項所述的基板處理裝置，其特征在于: 在所述第一陶瓷基材的主面，在周方向上形成有第二臺階部， 從在所述第二臺階部卡合的聚焦環(huán)與所述第一陶瓷基材的層疊方向俯視時，在與該聚焦環(huán)重疊的該第一陶瓷基材的部分，形成有所述流路的至少一部分。
10.如權(quán)利要求9所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述第一陶瓷基板的主面中由所述第二臺階部劃分形成的基板的載置面的直徑小于基板的直徑， 所述第一陶瓷基材上，在將第二臺階部貫通的位置形成有使支承基板的銷通過的貫通孔。
11.如權(quán)利要求1~10中任一項所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述靜電吸盤隔著噴鍍膜或粘接層層疊在所述第一導電層上。
12.如權(quán)利要求1~11中任 一項所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述第一陶瓷基材由碳化硅(SiC)、氮化鋁(A1N)、氧化鋁(A1203)、氮化硅(SiN)和氧化錯(ZrO2)中的任一者形成。
13.一種載置臺，其特征在于，包括: 形成有流通冷媒的流路的第一陶瓷基材； 第一導電層，其形成在所述第一陶瓷基材的載置基板的一側(cè)的主面和側(cè)面；和 層疊在所述第一導電層上，靜電吸附所載置的基板的靜電吸盤， 所述流路的體積為所述第一陶瓷基材的體積以上。
14.如權(quán)利要求13所述的載置臺，其特征在于: 所述流路的體積為所述第一陶瓷基材的體積的I倍~1.4倍。
15.如權(quán)利要求13或14所述的載置臺，其特征在于: 所述第一導電層比根據(jù)所述高頻電力的頻率確定的趨膚深度厚。
【文檔編號】H01L21/683GK103972132SQ201410035060
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】多賀敏, 小林義之 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社