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TWI446472B - Manufacturing method of substrate mounting table - Google Patents

Manufacturing method of substrate mounting table Download PDF

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TWI446472B
TWI446472B TW096148069A TW96148069A TWI446472B TW I446472 B TWI446472 B TW I446472B TW 096148069 A TW096148069 A TW 096148069A TW 96148069 A TW96148069 A TW 96148069A TW I446472 B TWI446472 B TW I446472B
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Nobuyuki Nagayama
Takehiro Ueda
Yoshiyuki Kobayashi
Kaoru Oohashi
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Tokyo Electron Ltd
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Description

基板載置台之製造方法
本發明是關於基板載置台之製造方法，尤其，關於適合用於半導體基板等的電漿處理的基板載置台之製造方法。
過去以來，有關例如對半導體基板等施予電漿蝕刻等的電漿處理之基板處理裝置等，已知：在載置基板之基板載置台，具備有用來將氦氣等的冷卻氣體供應給基板反面側之流體供應機構。另外，如同上述的基板載置台，已知：在基板載置面設置Al2 O3 等的陶瓷熔射層，作為構成靜電夾盤之絕緣層等(例如，參考日本專利文獻1)。
專利文獻1：日本專利特開2004－47653號公報
製造如同上述的基板載置台的情況，當進行陶瓷熔射時，熔射陶瓷會從形成在載置面之氣體流出口入侵到氣體供應流路內。因而，必須要進行：將入侵到氣體供應流路的內部而附著在該底部等之熔射陶瓷予以洗淨去除之步驟。
但是，本發明者等經過檢討，牢固地附著在氣體供應流路的底部等之熔射陶瓷等，經由洗淨來完全除去變困難的情況，又會有殘留熔射陶瓷而變成熔射殘渣的情況。然後，存在的問題是當正在當作成品使用時該熔射殘渣剝離，半導體晶圓或處理室內因而受到威染、或氣體供應孔發生堵塞，導致冷卻氣體的壓力下降而造成溫度控制上的不正常。
本發明係鑑於上述的問題點而提案，其目的係提供可以防止熔射殘渣殘留在流體流路內，又可以防止發生熔射殘渣造成的污染、或流體流路發生流出孔阻塞的基板載置台之製造方法。
申請專利範圍第1項的基板載置台之製造方法，是一種具有載置基板之載置面、及前述載置面開口並將氣體供應至該載置面與前述基板之間之複數個氣體流出孔、及用來將氣體供應給前述氣體流出孔之氣體供應路，設有覆蓋前述載置面之陶瓷熔射層的基板載置台之製造方法，其特徵為，具有以下的步驟：在至少與前述氣體流出孔相對向的部位之前述氣體供應路的內壁，形成可除去的皮膜之步驟、及在前述載置面形成陶瓷熔射層之陶瓷熔射步驟、及將前述皮膜予以除去之皮膜除去步驟。
申請專利範圍第2項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第1項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述陶瓷熔射步驟，係一面使氣體從前述氣體流出孔流出，一面對前述載置面熔射陶瓷。
申請專利範圍第3項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第1或2項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述氣體供應路，係藉由複數個前述氣體流出孔而成為共有。
申請專利範圍第4項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第1至3項中任一項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述皮膜由丙烯酸樹脂所組成。
申請專利範圍第5項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第4項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述皮膜除去步驟，係使用有機溶劑來除去前述皮膜。
申請專利範圍第6項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第5項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述有機溶劑為丙酮。
申請專利範圍第7項的基板載置台之製造方法，如同申請專利範圍第1至6項中任一項所述的基板載置台之製造方法，其中，預先設置：用來對前述氣體供應路內進行洗淨用流體的導入或排出之複數個洗淨用開口部，在前述皮膜除去步驟則從前述洗淨用開口部，對前述氣體供應路內，進行洗淨用流體的導入或排出。
依據本發明可以提供：可以防止熔射殘渣殘留在流體流路內，又可以防止發生熔射殘渣造成的污染、或流體流路發生流出孔阻塞的基板載置台之製造方法。
以下，參照圖面來說明本發明的實施形態。第1圖為表示具備有本實施形態的基板載置台之作為基板處理裝置的電漿蝕刻裝置之剖面構成。首先，參考第1圖來針對電漿蝕刻裝置的構成進行說明。
電漿蝕刻裝置1係以電極板上下平行地相對向，連接電漿形成用電源之電容結合型平行平板蝕刻裝置所構成。
電漿蝕刻裝置1具有例如由表面經陽極氧化處理過的鋁等所組成且呈圓筒形狀成形之處理室(處理容器)2，該處理室2則是接地。在處理室2內的底部，經由陶瓷等的絕緣板3，設置用來載置被處理物例如半導體晶圓W之大致圓柱狀的載置支撐台4。進而，在該載置支撐台4的上面，設置構成下部電極之基板載置台(載置支撐)5。基板載置台5則是連接高通濾波器(HPF)6。有關該基板載置台5的詳細構成於後述。
載置支撐台4的內部設有冷媒室7，該冷媒室7則是冷煤經由冷媒導入管8導入進行循環，該冷熱經由基板載置台5來對半導體晶圓W進行導熱，藉由此方式，使半導體晶圓W控制在所要的溫度。
基板載置台5係該上側中央部成形為凸狀的圓板狀，在該上面設置與半導體晶圓W大致相同形狀的靜電夾盤11。靜電夾盤11的構成是在絕緣材(由陶瓷熔射膜所組成)10之間配置電極12。然後，從連接在電極12之直流電源13，施加例如1.5 kV的直流電壓，例如藉由庫侖作用力來靜電吸附半導體晶圓W。
在絕緣板3、載置支撐台4、基板載置台5、靜電夾盤11，形成有用來將導熱媒體(例如，He氣體等)供應給半導體晶圓W的反面之氣體流通路14，形成為經由該導熱媒體，基板載置台5的冷熱傳達給半導體晶圓W，使半導體晶圓W維持在特定的溫度。
在基板載置台5的上端周緣部，以包圍被載置在靜電夾盤11上之半導體晶圓W的方式，配置環狀的聚焦環15。該聚焦環15例如由矽等的導電性材料所構成，具有使蝕刻的均等性提高的作用。
在基板載置台5的上方，與該基板載置台5成平行相對向地設置上部電極21。該上部電極21係經由絕緣材22被支撐在處理室2的上部。上部電極21則是由電極板24、及支撐該電極板24的由導電性材料所組成之電極支撐體25所構成。電極板24係構成與基板載置台5的對向面，具有多數個流出孔23。該電極板24係由例如矽所構成，或是在表面經陽極氧化處理(防蝕鋁處理)過的鋁上，設置石英護罩所構成。基板載置台5與上部電極21的間隔能夠變更。
在上部電極21之電極支撐體25的中央設有氣體導入口26，該氣體導入口26連接著氣體供應管27。進而，該氣體供應管27，經由閥28以及質量流量控制器29，連接用來供應作為處理氣體的蝕刻氣體之處理氣體供應源30。
在處理室2的底部連接有排氣管31，該排氣管31連接著排氣裝置35。排氣裝置35具備有渦輪分子泵等的真空泵，以可將處理室2內抽真空至特定的減壓環境，例如1 Pa以下的特定壓力為止的方式構成。另外，在處理室2的側壁設有閘閥32，形成為在該閘閥32張開的狀態下，半導體晶圓W在與相鄰的裝填室(未圖示)之間進行搬送。
上部電極21連接著第1高頻電源40，在該供電線的中途插入整合器41。另外，上部電極21連接著低通濾波器(LPF)42。該第1高頻電源40具有50~150 MHz範圍的頻率。施加這樣高的頻率，可以在處理室2內形成既是理想的解離狀態且又高密度的電漿。
作為下部電極的基板載置台5連接著第2高頻電源50，在該供電線的中途插入整合器51。該第2高頻電源50具有低於第1高頻電源40之頻率的範圍，施加這種範圍的頻率，不會對被處理體的半導體晶圓W造成損壞，可以施加適當的離子作用。第2高頻電源50的頻率最好是1~20 MHz的範圍。
上述構成之電漿蝕刻裝置1的動作則是藉由控制部60來統籌控制。在該控制部60設有：具備有CPU且控制電漿蝕刻裝置1的各部位之製程控制器61、及使用者界面部62、及記憶部63。
使用者界面部62係由製程管理者為了要管理電漿蝕刻裝置1而進行指令的輸入操作之鍵盤、或可視化地顯示電漿蝕刻裝置1的運轉狀況之顯示器等所構成。
記憶部63中儲存著記憶有用來依照製程控制器61的控制來實現電漿蝕刻裝置1所執行的各種處理之控制程式(軟體)或處理條件資料等之配方(recipe)。然後，因應於需求，依據來自使用者界面部62的指示等，從記憶部63讀出任意的配方，由製程控制器61來執行，在製程控制器61的控制下，電漿蝕刻裝置1進行所要的處理。另外，控制程式或處理條件資料等的配方，也能夠以儲存在電腦能夠讀取的電腦記憶媒體(例如，硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體等)來應用，或是由其他的裝置，透過例如專線隨時傳送，經由線上來應用。
利用上述構成的電漿蝕刻裝置1來將半導體晶圓W予以電漿蝕刻的情況，首先，半導體晶圓W在閘閥32張開之後，從裝填室(未圖示)搬進處理室2內，載置在靜電夾盤11上。然後，從直流電源13施加直流電壓，半導體晶圓W則被靜電吸附在靜電夾盤11上。接著，關閉閘閥32，藉由排氣裝置35，使處理室2內抽真空至特定的真空度為止。
之後，閥28張開，從處理氣體供應源30，使特定的處理氣體(蝕刻氣體)，經由質量流量控制器29調整該流量，並經過氣體供應管27、氣體導入口26，導入到上部電極21的中空部，再經過電極板24流出孔23，如第1圖箭頭所示，對半導體晶圓W均等的噴出。
然後，處理室2內的壓力維持在特定的壓力。之後，從第1高頻電源40，特定頻率的高頻電力施加給上部電極21。藉由此方式，上部電極21與作為下部電極的基板載置台5之間產生高頻電場，處理氣體解離予以電漿化。
另一方面，從第2高頻電源50，頻率低於上述第1高頻電源40的高頻電力，施加給當作下部電極的基板載置台5。藉由此方式，電漿中的離子被引進基板載置台5，利用離子輔助來提高蝕刻的各向異性。
然後，結束電漿蝕刻，停止供應高頻電力及停止供應處理氣體，依照與上述過順序相反的順序，從處理室2搬出半導體晶圓W。
其次，參考第2~5圖來針對本實施形態的基板載置台(suscepter)5進行說明。如第2~5圖所示，基板載置台5係將呈圓板狀形成的第1板狀構件510與呈圓板狀形成的第2板狀構件520予以相接合所構成，整體上形成為圓板狀。本實施形態中，該兩第1板狀構件510及第2板狀構件520則是由鋁所構成。
如第3圖所示，在第1板狀構件510設有多數個氣體流出孔511。另外，如第4圖所示，在第1板狀構件510的反面側，呈同心圓狀地形成有用來形成將氣體供應到上述各氣體流出孔511的氣體供應流路之溝512。該溝512當中，被設置在最外周部的溝512，係藉由複數個前述氣體流出孔而成為共有。另外，被設置在最外周部以外的複數個同心圓狀及連接這些同心圓狀之直徑方向的溝512，則是藉由被設置在最外周以外的複數個氣體流出孔511而成為共有。以這方式，形成為在最外周部(緣端部)及其他的部位，可以變更冷卻氣體的氣壓。另外，如第3、4圖所示，在第1板狀構件510，設有：分別配置有當半導體晶圓W載置時用來使半導體晶圓W升降之升降桿的3個桿插入孔513。
如第5圖所示，第2板狀構件520的表面為平板狀，在與上述的桿插入孔513相對應的位置，設置桿插入孔523。另外，在第2板狀構件520，設置用來分別將冷卻氣體供應給第4圖所示的最外周和其他的溝512之2個氣體供應孔524、以及第4圖所示的最外周和其他的溝512進行洗淨時所使用的複數個(第5圖所示的例子為合計8個)洗淨用孔525。此外，這些的洗淨孔525係在後述洗淨步驟等的製程使用，基板載置台5使用時則藉由阻塞構件來予以阻塞。
第2圖所示的氣體流出孔511的直徑設定為例如1 mm程度。另外，第2圖所示之溝512的寬度設定為例如3 mm程度，深度設定為例如2 mm程度。藉由這些溝512等，構成將冷卻氣體供應給氣體流出孔511的氣體供應流路，溝512內等之氣體供應流路的內壁，由陽極氧化皮膜(防蝕鋁皮膜)(未圖示)所覆蓋。
另外，如第2圖所示，在第1板狀構件510之上側的載置面設置靜電夾盤11。該夾盤11係在由Al2 O3 等的陶瓷熔射膜所組成的絕緣材10之間，配置由金屬(本實施形態為鎢的金屬熔射膜)所組成的電極12所構成。
其次，參考第6、7圖來針對上述基板載置台5之製造方法進行說明。此外，以下說明的基板載置台5之製造方法，雖如同上述過，針對使用：在鋁製的圓板上形成多數個氣體流出孔511、溝512、桿插入孔513之第1板狀構件510；及在鋁製的圓板上形成前述過的桿插入孔523、氣體供應孔524和洗淨用孔525等之第2板狀構件520的情況進行說明，不過本發明並不侷限於該實施形態。
如第6圖所示，首先上述第1板狀構件510與第2板狀構件520藉由硬銲(brazing)等來予以焊接接合(101)。之後，利用陽極氧化處理(防蝕鋁處理)，在氣體流出孔511的內側面和溝512的內側面之成為氣體供應流路的部分，形成陽極氧化皮膜(防蝕鋁皮膜)(102)。此狀態顯示在第7(a)圖中。
其次，氣體供應流路當中，至少在與氣體流出孔511相對向的內壁部(底部(第2板狀構件的上面))，形成可除去的皮膜540(103)。本實施形態則是如第7(b)圖所示，不只在與上述過的氣體流出孔511相對向的內壁部(底部(第2板狀構件的上面))，也在氣體流出孔511的內側面和溝512的內側面等之成為氣體供應流路的部分，形成可除去的皮膜540。該可除去的皮膜540例如可以採用樹脂等，可以適切地採用丙烯酸樹脂等。另外，形成可除去的皮膜540時，可以使用從氣體供應孔524和洗淨用孔525等，將液體狀的丙烯酸樹脂等，注入氣體供應流路內的方法等。
其次，從氣體供應孔524和洗淨用孔525等供應壓縮空氣等的氣體，從氣體流出孔511噴出壓縮空氣等的氣體，並將Al2 O3 等的陶瓷向載置面進行熔射(104)。然後，依序將陶瓷熔射膜10、金屬熔射膜(電極)12、陶瓷熔射膜10層積在一起而形成3層的靜電夾盤11。此時，氣體噴出，構成上雖熔射陶瓷等不容易射入氣體流出孔511，不過該一部分射入氣體流出孔511內的話，就會如第7(c)圖所示，變成塊狀的熔射陶瓷530，附著在溝512的底部等之皮膜540的表面。
其次，將流體例如丙酮等的有機溶媒、壓縮空氣、水等，導入溝512內，進行皮膜540的除去和洗淨，將陶瓷熔射步驟中所附著之塊狀的熔射陶瓷530予以除去(105)。該洗淨步驟係可以利用第5圖所示的洗淨用孔525和氣體供應孔524來進行，並將壓縮空氣的空氣清洗(air purge)步驟、壓縮空氣的空氣清洗(air purge)同時進行的步驟、浸泡丙酮等的溶媒的步驟予以組合在一起來進行。此時，如同上述過，射入氣體流出孔511內的熔射陶瓷等，由於是附著在在皮膜540的表面，所以經除去皮膜540，很容易就可以將附著在溝512內之塊狀的熔射陶瓷530予以剝離，又可以比過去還要大幅減少殘留熔射殘渣的機率。第7(d)圖為表示結束這方式的皮膜除去和洗淨的狀態。
實際上，使用丙烯酸樹脂來作為皮膜540，陶瓷熔射後，使用丙酮來進行皮膜540的除去步驟和空氣清洗步驟的洗淨步驟，就可以完全除去塊狀的熔射陶瓷530，又可以使溝512內之塊狀的熔射陶瓷530之殘渣個數變成零。一方面，有關沒有形成皮膜540的比較例，則不論在陶瓷熔射步驟之後，依序實施空氣清洗步驟、空氣清洗和水同時進行的步驟、浸泡丙酮的步驟、空氣清洗步驟、空氣清洗和水同時進行的步驟來進行洗淨，塊狀的熔射陶瓷530之殘渣的個數仍有6個，無法變成零。
如同以上所述，依據本實施形態，可以防止熔射殘渣殘留在流體流路內，又可以防止發生熔射殘渣造成的污染、或流體流路發生流出孔阻塞。此外，本發明並不侷限於上述的實施形態，能夠進行各種的變形。例如，上述的實施形態中，已針對適於用來製造電漿蝕刻裝置的基板載置台的情況，說明了本發明，不過本發明並不侷限於電漿蝕刻裝置，對於例如CVD裝置等所有機基板處理裝置之基板載置台的製造，也同樣能夠適用。
5．．．基板載置台
10．．．絕緣材(陶瓷熔射材)
11．．．靜電夾盤
12．．．電極
510．．．第1板狀構件
511．．．流出孔
512．．．溝
520．．．第2板狀構件
第1圓為表示本發明的實施形態的電漿蝕刻裝置之概略構成圖。
第2圖為擴大表示本發明的實施形態的基板載置台之重要部位剖面構成圖。
第3圖為表示第2圖中基板載置台的第1板狀構件的上面側之構成圖。
第4圖為表示第3圖中第1板狀構件的下面側枝構成圖。
第5圖為表示第2圖中基板載置台的第2板狀構件的上面側之構成圖。
第6圖為用來說明本發明的實施形態之基板載置台的製程之流程圖。
第7圖為用來說明第6圖的實施形態之基板載置台的製程之圖。
10．．．絕緣材(陶瓷熔射材)
11．．．靜電夾盤
12．．．電極
510．．．第1板狀構件
511．．．流出孔
512．．．溝
520．．．第2板狀構件
530．．．熔射陶瓷

Claims (6)

  1. 一種基板載置台之製造方法，是具有載置基板之載置面、及前述載置面開口並將氣體供應至該載置面與前述基板之間之複數個氣體流出孔、及用來將氣體供應給前述氣體流出孔之氣體供應路，設有覆蓋前述載置面之陶瓷熔射層的基板載置台之製造方法，其特徵為，具有以下的步驟：前述皮膜形成步驟之後，在至少與前述氣體流出孔相對向的部位之前述氣體供應路的內壁，形成可除去的皮膜之步驟；及在前述載置面形成陶瓷熔射層之陶瓷熔射步驟；及前述陶瓷熔射步驟之後，將前述皮膜予以除去之皮膜除去步驟；前述陶瓷熔射步驟，係一面使氣體從前述氣體流出孔噴出，一面對前述載置面熔射陶瓷。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述氣體供應路，係藉由複數個前述氣體流出孔而成為共有。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述皮膜由丙烯酸樹脂所組成。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的基板載置台之製造方法，其中，前述皮膜除去步驟，係使用有機溶劑來除去前述皮膜。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的基板載置台之製造 方法，其中，前述有機溶劑為丙酮。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的基板載置台之製造方法，其中，預先設置：用來對前述氣體供應路內進行洗淨用流體的導入或排出之複數個洗淨用開口部，在前述皮膜除去步驟則從前述洗淨用開口部，對前述氣體供應路內，進行洗淨用流體的導入或排出。
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