[發明專利]等離子體處理裝置的腔室內部件的溫度控制方法、腔室內部件和基板載置臺、以及具備它的等離子體處理裝置

有效

• 申請號: 200910139870.6
• 申請日: 2009-07-07
• 公開（公告）號: CN101625952A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 輿水地鹽;巖田學;松土龍夫
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01J37/02
• 分類號: H01J37/02;G05D23/00;H01J37/20;H01J37/32
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍 淳

技術領域

本發明涉及用于被處理基板的蝕刻處理等的等離子體處理裝置的腔室內使用的部件的溫度控制方法，特別是涉及用于對聚焦環、其護環(cover?ring)等的溫度進行最適當的控制的溫度控制方法等，上述聚焦環、其護環等被配置在腔室內用于從等離子體處理的開始階段實施穩定的等離子體處理。

背景技術

在等離子體處理裝置中，一般是在配置于被處理基板的上方的平行平板電極設置多個氣體噴出孔，將從該氣體噴出孔向被處理基板整體噴出的蝕刻氣體等離子體化，對被處理基板整個面同時進行蝕刻。

圖10是表示等離子體處理裝置的概要的圖。在真空的腔室1的內部上下地設置有兼用作氣體噴出口的上部電極22和兼用作基板載置臺的下部電極2。進而，構成為以將在下部電極2上載置的被處理基板即半導體晶片(以下稱為晶片)15的周圍包圍的方式設置有例如由硅構成的聚焦環5的結構。

晶片15由靜電卡盤16靜電吸附，在該靜電卡盤16的內部，設置有施加有來自未圖示的電源的卡盤電壓的金屬片狀的內部電極17。并且，從兼用作氣體噴出口的上部電極22向晶片15噴出根據處理的種類選擇的規定的處理氣體。由未圖示的真空泵進行真空排氣將腔室1內維持在規定的壓力，由高頻電源12對上部電極22和下部電極2之間施加高頻電壓時，處理氣體被等離子體化，對于被處理基板即晶片15實行規定的處理，例如蝕刻。

在蝕刻處理中，在晶片上垂直地加工溝、孔等形狀，為了該垂直加工，通常通過對晶片施加較低頻率的高頻產生偏置電壓。利用該偏置電壓在晶片面產生垂直的電場，通過被該電場加速的離子的作用能夠進行垂直加工。但是，由于在晶片的端部產生電場的畸變，產生了偏置電壓不能正常產生，加工發生傾斜的問題。

其結果是，產生了從晶片15的周邊部獲取的器件的成品率低下的問題。上述因蝕刻的不均勻性導致的成品率的低下，隨著晶片口徑越大就越為顯著。

為了對應上述問題，在兼用作載置臺的下部電極2上的晶片15的周邊配置環狀部件即聚焦環5，通過聚焦環5增大外觀上的晶片直徑。由此，晶片15的周邊部成為聚焦環5的周邊部，能夠將聚焦環5的周邊部作為晶片15的周邊部處理，希望實現晶片面內的蝕刻速率的均勻化。

但是，由于聚焦環5在等離子體處理中受到離子沖擊，被加熱而溫度上升。另一方面，將多份試樣連續實行等離子體處理的情況下，在對最初的試樣的等離子體處理時溫度開始上升，經過某個處理次數后，溫度上升穩定在固定的溫度，成為穩定狀態。即，聚焦環5的溫度從處理開始伴隨溫度變動后穩定，但其溫度變動對晶片15周圍的自由基密度造成影響，從而產生晶片15的周邊部的蝕刻的不均勻性。

如上所述在實行等離子體處理的基礎上，將腔室內使用的部件，例如聚焦環的溫度根據處理工藝控制在最適合的溫度，對于實現腔室內包括自由基的等離子體的狀態的最佳化非常重要。

因此，在下述專利文獻1中對于載置在載置臺的基板利用等離子體實行處理時，將聚焦環的溫度調整為比晶片的溫度高50℃以上，實現等離子體狀態的最佳化。但是，如專利文獻1所述，將加熱器埋入等離子體處理中使用的所有部件中并不容易。此外，聚焦環由于等離子體造成的物理沖擊和化學反應而被消耗，使成本提高。

此外，在下述的專利文獻2中，為了使等離子體處理的狀態穩定化，構成為能夠調整在聚焦環即保護板與載置臺之間填充的氣體壓力，實行保護板的溫度控制。此外，對保護板被覆發熱體(加熱器)，能夠使保護板的離子沖擊造成的溫度上升保持為一定。但是，如專利文獻2所述，在對保護板被覆發熱體時，由于等離子體的沖擊導致溫度上升直至穩定需要一定的時間。

并且，在下述專利文獻3中，在聚焦環即硅環設置供電部，通過從供電部供給電流設置自發熱的功能，控制硅環的溫度。但是，如專利文獻3所述，為了通過自發熱將硅環整體均勻地加熱，需要在硅環形成加熱圖案，而且，加熱圖案的形成并不容易。進而，在專利文獻3記載的技術中，存在無法檢測出自發熱的硅環的溫度，無法實行與等離子體處理工藝相應的最佳的溫度控制的問題。

專利文獻1：日本特開2005-353812號公報

專利文獻2：日本特開平7-3101807號公報

專利文獻3：日本特開2001-274142號公報

發明內容

因此，本發明基于上述問題而完成，其課題為，提供能夠將用于等離子體處理的各種部件的溫度從等離子體處理的開始階段控制在最佳的溫度的方法。此外，提供對于被處理基板能夠實現面內均勻性較高并且穩定的等離子體處理的等離子體處理裝置。