專利名稱：處理裝置、氣體放電抑制部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及處理裝置，尤其涉及可抑制在被處理體背面供給用于溫度控制的傳熱氣體的傳熱氣體供給管中的傳熱氣體的放電的處理裝置、氣體放電抑制部件。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工序中，在密封處理容器內(nèi)，使用了邊將被處理體控制為規(guī)定溫度，邊在其表面進(jìn)行規(guī)定處理的處理裝置。圖20是表示現(xiàn)有的處理裝置的處理容器內(nèi)部的示意截面圖；圖21是傳熱氣體供給爐用阻擋件的示意圖。
如圖20所示，在現(xiàn)有的處理裝置的處理容器內(nèi)，包括兼為載置作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W的載置臺(tái)的下部電極10。在下部電極10的上部設(shè)置吸附保持半導(dǎo)體晶片W的靜電卡盤12。下部電極10的下部經(jīng)絕緣體4與接地的部件7(例如處理容器的外壁等)相連。
在靜電卡盤12和半導(dǎo)體晶片W之間設(shè)置可供給將半導(dǎo)體晶片W控制為規(guī)定溫度用的傳熱氣體的微小空間(圖中未示)，并從傳熱氣體壓力控制部68供給為傳熱氣體的例如He氣體。
在進(jìn)行處理時(shí)，向下部電極10供給高頻功率，使得在半導(dǎo)體晶片W的上方生成等離子體50。這時(shí)，在下部電極10和部件7之間通過(guò)高頻功率，產(chǎn)生與下部電極10和等離子體間所產(chǎn)生的電壓相同的電壓，例如電壓V。
通過(guò)該電壓V，在傳熱氣體供給管內(nèi)加速傳熱氣體中的電子，而引起放電，為防止出現(xiàn)該情況等，在傳熱氣體供給管的一部分中插入傳熱氣體供給管用阻擋件部(block part)64，并經(jīng)傳熱氣體供給管60、傳熱氣體供給管用阻擋件部64和傳熱氣體供給管62供給傳熱氣體。
現(xiàn)有的傳熱氣體供給管用阻擋件部64如圖21所示，例如是特氟隆(登錄商標(biāo))等的樹(shù)脂制造，由例如設(shè)置彼此不同的孔的三個(gè)傳熱氣體供給管用阻擋件64-1、64-2、64-3構(gòu)成。由此，可將電壓V分壓為傳熱氣體供給管用阻擋件的數(shù)目。另外，由于每次傳熱氣體到達(dá)各傳熱氣體供給管用阻擋件的端部時(shí)產(chǎn)生沖撞而改變行進(jìn)方向，降低了加速電子的能量，所以可防止放電。
但是，隨著近年來(lái)半導(dǎo)體裝置的高集成化等，需要在電壓V更大的條件下進(jìn)行處理。當(dāng)施加大電壓時(shí)，由于在現(xiàn)有的傳熱氣體供給管用阻擋件64-1、64-2、64-3中孔的數(shù)目很多，且通過(guò)接近于直線的路徑供給傳熱氣體，所以傳熱氣體可很容易放電。
為解決該問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)應(yīng)增加傳熱氣體供給管用阻擋件部64的傳熱氣體供給管用阻擋件數(shù)目。但是，若增加傳熱氣體供給管用阻擋件的數(shù)目，半導(dǎo)體晶片W背面和傳熱氣體壓力控制部68的壓差變大，傳熱氣體的響應(yīng)性變差，所以不可能高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。另外，通常現(xiàn)有的傳熱氣體供給管用阻擋件為特氟隆等的樹(shù)脂制，若一旦產(chǎn)生放電，則存在熔解的可能性。
本發(fā)明鑒于現(xiàn)有處理裝置所具有的問(wèn)題而作出，本發(fā)明的目的是供給一種新的改良后的處理裝置、用于處理裝置的氣體放電抑制部件，可防止傳熱氣體的放電，并可高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的某一觀點(diǎn)，提供了一種處理裝置，將高頻功率施加給設(shè)置在密封處理容器內(nèi)的電極，并將導(dǎo)入到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)被處理體的表面進(jìn)行規(guī)定的處理，向吸附保持被處理體的保持單元和被處理體間的微小空間，供給各被處理體控制為規(guī)定溫度用的傳熱氣體的傳熱氣體供給路徑，相對(duì)保持單元保持面的法線方向，至少一部分傾斜。
上述傳熱氣體供給路徑也可通過(guò)設(shè)置在傳熱氣體供給路徑內(nèi)的部件實(shí)質(zhì)上相對(duì)所述保持單元的保持面的法線方向至少傾斜一部分。該部件也可以由多孔性陶瓷形成。另外，傳熱氣體供給路徑也可形成為鋸齒形狀或螺旋狀。也可將傳熱氣體供給路徑的截面形成為電場(chǎng)方向的厚度比寬度還小的形狀，其電場(chǎng)方向的厚度也可為1mm以下。傳熱氣體供給路徑也可在介電常數(shù)為4以下的部件內(nèi)構(gòu)成，也可由多條路徑構(gòu)成。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，傳熱氣體供給路徑的電場(chǎng)方向的距離縮短，由于傳熱氣體中的電子與傳熱氣體供給路徑的側(cè)壁等沖撞而使能量降低，所以可以可靠防止放電。另外，若相對(duì)電場(chǎng)方向使傳熱氣體的實(shí)質(zhì)供給路徑傾斜用的部件為多孔性陶瓷，則沒(méi)有必要使用多個(gè)，可以沒(méi)有障礙地進(jìn)行傳熱氣體的壓力控制，可以高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。另外，與樹(shù)脂相比，多孔性陶瓷的耐電壓性和耐熱性好，即使因其他部件產(chǎn)生放電也不容易熔解。通過(guò)使傳熱氣體路徑的截面形成為電場(chǎng)方向的厚度比寬度小的形狀，可以使電場(chǎng)方向的空間變窄，所以通過(guò)壁抑制了傳熱氣體中的電子加速，故可防止放電。另外，通過(guò)將電場(chǎng)方向的厚度設(shè)為1mm以下，可防止放電且可提高氣體流量和提高制造的容易性。
也可在介電常數(shù)為4以下的部件內(nèi)部構(gòu)成傳熱氣體供給路徑。作為介電常數(shù)為4以下的部件，例如除了石英之外，有特氟隆(登錄商標(biāo))、聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)、三氟氯乙烯樹(shù)脂(PCTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚樹(shù)脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙稀共聚樹(shù)脂(PFEP)、偏氟乙烯樹(shù)脂(PVDF)等氟樹(shù)脂構(gòu)成。由此，由于可使施加給傳熱氣體供給路徑的電壓更低，所以可使傳熱氣體供給路徑的厚度更大。因此，可防止放電，且可使氣體流量和制造的容易性提高。
另外，提供了一種處理裝置，將高頻功率施加給設(shè)置在密封處理容器內(nèi)的電極，并將導(dǎo)入到處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)被處理體表面進(jìn)行規(guī)定的處理，在向吸附保持被處理體的保持單元和被處理體間的微小空間供給將被處理體控制為規(guī)定溫度用的傳熱氣體的傳熱氣體供給路徑上，交互地至少各一個(gè)地配置將傳熱氣體的供給路徑設(shè)置在周邊部的大致圓筒狀的第一部件和將傳熱氣體的供給路徑設(shè)置在中心部的大致圓筒狀的第二部件。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，傳熱氣體到達(dá)大致圓筒狀的第一部件時(shí)，因沖撞而方向轉(zhuǎn)變?yōu)榇笾麓怪狈较蚝螅瑐鳠釟怏w到達(dá)周邊部的路徑，并前進(jìn)直到到達(dá)第二部件。因此，在再次方向轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪狈较蚝?，傳熱氣體進(jìn)入第一部件的中心部的路徑。由此，由于傳熱氣體確實(shí)推進(jìn)相對(duì)電場(chǎng)方向處于垂直方向的距離，傳熱氣體中的電子因與第一或第二部件的端部沖撞，可靠地使能量降低，而可防止放電。
另外，由于沒(méi)有必要使用多個(gè)使傳熱氣體的實(shí)質(zhì)供給路徑相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜用的部件，所以可以沒(méi)有障礙地進(jìn)行傳熱氣體的壓力控制，可提供高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制的處理裝置。
為解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一觀點(diǎn)，提供了一種放電抑制部件，被設(shè)置在向吸附保持密封處理容器內(nèi)的被處理體的保持單元和所述被處理體間的微小空間供給將所述被處理體控制為規(guī)定溫度用的傳熱氣體的傳熱氣體供給路徑的途中，并具有所述傳熱氣體供給路徑的一部分，其特征在于所述氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑形成為螺旋狀。另外，氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑的截面也可成為電場(chǎng)方向的厚度比寬度小的形狀。氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑的截面中，電場(chǎng)方向的厚度也可為1mm以下，也可由介電常數(shù)4以下的材料構(gòu)成氣體放電抑制部件。
通過(guò)該結(jié)構(gòu)，傳熱氣體供給路徑的電場(chǎng)方向的距離縮短，傳熱氣體中的電子與傳熱氣體供給路徑的側(cè)壁等沖撞而降低了能量，所以可以可靠防止放電。另外，若相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜傳熱氣體的實(shí)質(zhì)供給路徑用的部件為多孔性陶瓷，則沒(méi)有必要使用多個(gè)，可以沒(méi)有障礙地進(jìn)行傳熱氣體的壓力控制，可以高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。另外，與樹(shù)脂相比，多孔性陶瓷的耐電壓性和耐熱性好，即使因其他部件產(chǎn)生放電也不容易熔解。通過(guò)使傳熱氣體路徑的截面形成為電場(chǎng)方向的厚度比寬度小的形狀，可以使電場(chǎng)方向的空間變窄，所以通過(guò)壁抑制了傳熱氣體中的電子加速，故可防止放電。另外，通過(guò)將電場(chǎng)方向的厚度設(shè)為1mm以下，可防止放電且可提高氣體流量和提高制造的容易性。
另外，氣體放電抑制部件也可在傳熱氣體的入口側(cè)、出口側(cè)的任意一個(gè)或兩個(gè)的端部設(shè)置形成有相對(duì)所述保持單元的保持面的法線方向至少有一部分傾斜的傳熱氣體的通路的連接部件。由此，不會(huì)有例如氣體放電抑制部件、位于其入口側(cè)、出口側(cè)的導(dǎo)電性部件、與下部電極的邊界的電位等高線露出的空間，還可防止電子的加速。由此，可防止上述邊界部分的放電(尤其為火花放電)。


圖1是表示等離子體蝕刻裝置100的截面示意圖。
圖2是表示根據(jù)實(shí)施方式1的等離子體蝕刻裝置100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
圖3是表示傳熱氣體供給管用阻擋件部(氣體放電抑制部件)164的結(jié)構(gòu)的示意立體圖。
圖4是表示上部傳熱氣體供給管162的構(gòu)成例的示意截面圖。
圖5是表示根據(jù)實(shí)施方式2的傳熱氣體供給部400的示意圖。
圖6是說(shuō)明氣體放電抑制部件的傳熱氣體供給路內(nèi)的作用的模式圖。
圖7是表示根據(jù)實(shí)施方式3的傳熱氣體供給部500的示意圖。
圖8是計(jì)算傳熱氣體供給管的厚度T時(shí)的模型的圖。
圖9是表示根據(jù)帕邢法則的放電開(kāi)始電壓曲線的圖。
圖10是說(shuō)明氣體放電抑制部件與導(dǎo)電性部件的邊界部的作用的模式圖。
圖11是表示連接部件的一例的圖。
圖12是表示連接部件的另一例的圖。
圖13是表示連接部件的又一例的圖。
圖14是表示連接部件的又一例的圖。
圖15是表示連接部件的又一例的圖。
圖16是表示連接部件的又一例的圖。
圖17是表示根據(jù)實(shí)施方式4的傳熱氣體供給部600的截面示意圖。
圖18是圖17的A部分的放大圖。
圖19是根據(jù)實(shí)施方式4的阻擋件(氣體放電抑制部件)的平面圖。
圖20是表示現(xiàn)有的處理裝置的處理容器內(nèi)部的示意截面圖。
圖21是現(xiàn)有的傳熱氣體供給路用阻擋件的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的處理裝置的適當(dāng)實(shí)施方式。另外，在本說(shuō)明書和附圖中，對(duì)于實(shí)質(zhì)上具有同一功能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)元件，賦予同一附圖標(biāo)記，而省略重復(fù)說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)圖1是表示根據(jù)本實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置100的截面示意圖。如圖1所示，等離子體蝕刻裝置100具有例如由鋁構(gòu)成的形成為圓筒形或矩形狀的處理容器102。在處理容器102的底部經(jīng)例如石英或陶瓷等的絕緣材料104設(shè)置兼為裝載作為被處理體的例如半導(dǎo)體晶片W的大致圓筒狀的載置臺(tái)的下部電極110。
下部電極110可通過(guò)螺栓等組裝例如由鋁等形成的多個(gè)部件而構(gòu)成，在其內(nèi)部設(shè)置將被處理體調(diào)整為規(guī)定溫度用的冷卻裝置(圖中未示)和加熱裝置(圖中未示)。
下部電極110上面設(shè)置作為保持半導(dǎo)體晶片W用的保持單元的靜電卡盤112。靜電卡盤112形狀、大小與半導(dǎo)體晶片W大致相同，優(yōu)選設(shè)置為直徑比半導(dǎo)體晶片W的直徑小一些。靜電卡盤112構(gòu)成為在由聚酰亞胺樹(shù)脂等的高分子絕緣膜構(gòu)成的薄膜上夾持銅箔等的導(dǎo)電膜111。導(dǎo)電膜111通過(guò)連接高壓直流電源108后施加高電壓，而吸附保持半導(dǎo)體晶片W。另外，靜電卡盤112可以是機(jī)械保持半導(dǎo)體晶片W的機(jī)械卡盤。
在靜電卡盤112上設(shè)置了多個(gè)傳熱氣體供給孔114。將傳熱氣體供給部120連接到傳熱氣體供給孔114上，并從由氣體源122、流量控制系統(tǒng)124、溫度調(diào)節(jié)單元126等構(gòu)成的傳熱氣體壓力控制部168供給傳熱氣體例如He等惰性氣體。
作為傳熱氣體，除了He等惰性氣體外，優(yōu)選為SF6氣體。另外，也可使用CHF3氣體、CHF3氣體與CO氣體的混合氣體等與處理氣體同類的氣體?？刂屏髁靠刂葡到y(tǒng)124，使得傳熱氣體為希望流量，控制溫度調(diào)節(jié)單元126，使得傳熱氣體為希望溫度。
從上述傳熱氣體壓力控制部168經(jīng)傳熱氣體供給部120將傳熱氣體供給靜電卡盤112上部的微小空間S，可提高從下部電極110向半導(dǎo)體晶片W的傳熱效率。后面描述傳熱氣體供給部120的結(jié)構(gòu)。
經(jīng)匹配器116將高頻電源118連接到下部電極110。在處理被處理體時(shí)，通過(guò)高頻電源118向下部電極110供給例如13.56MHz的高頻功率。在下部電極110上部離開(kāi)約10～20mm相對(duì)配置上部電極135。中空形成上部電極135，并構(gòu)成為將從氣體供給管136供給的處理氣體從多個(gè)孔140導(dǎo)入到處理容器102內(nèi)。
在處理容器102的側(cè)壁上設(shè)置被處理體搬入口144。在將被處理體搬入到被處理體搬入口144時(shí)，經(jīng)自動(dòng)開(kāi)合的閥門145搬入搬出。在處理容器102的下部設(shè)置連接到真空泵等排氣系統(tǒng)(圖中未示)的排氣口142，并通過(guò)從此進(jìn)行排氣，而將處理容器102內(nèi)保持為規(guī)定的真空度。
在處理容器102和下部電極110之間配置具有多個(gè)導(dǎo)流孔143的導(dǎo)流板148，使其包圍下部電極110。導(dǎo)流板148用于調(diào)整排氣流的流動(dòng)，并從處理容器102均勻排出處理氣體等。
接著，說(shuō)明使用了等離子體蝕刻裝置100的處理動(dòng)作。若從被處理體搬入口144搬入作為被處理體的半導(dǎo)體晶片W，則從高壓直流電源108向靜電卡盤112施加高電壓，而將半導(dǎo)體晶片W吸附保持在下部電極110上。接著，從傳熱氣體壓力控制部168將調(diào)節(jié)為規(guī)定溫度和流量的傳熱氣體經(jīng)傳熱氣體供給部120供給微小空間S，并將半導(dǎo)體晶片W調(diào)節(jié)為規(guī)定溫度。
之后，從氣體供給口136導(dǎo)入含有例如CHF3氣體的混合氣體等的處理氣體，并從排氣口142排氣，而將處理容器102內(nèi)保持為規(guī)定真空度。若從高頻電源118經(jīng)匹配器116將例如13.56MHz的功率供給下部電極110，則在半導(dǎo)體晶片W的上部空間形成等離子體，并對(duì)半導(dǎo)體晶片W施加蝕刻處理。終止處理后，停止來(lái)自高壓直流電源108和高頻電源118的功率供給，并從被處理體搬入口144搬出半導(dǎo)體晶片W。
接著，參照?qǐng)D2，圖3和圖4說(shuō)明實(shí)施方式1的傳熱氣體供給部120的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖2是表示實(shí)施方式1的等離子體蝕刻裝置100內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，圖3是表示傳熱氣體供給管用阻擋件部164的結(jié)構(gòu)的示意立體圖，圖4是表示上部傳熱氣體供給管162的構(gòu)成例的示意截面圖。
如圖2所示，實(shí)施方式1的傳熱氣體供給部120由連接到傳熱氣體壓力控制部168的下部傳熱氣體供給管160、配置在其上部的作為傳熱氣體放電抑制部件的傳熱氣體供給管用阻擋件部(下面，僅稱為“阻擋件部”)164、從阻擋件部164通向微小空間S的上部傳熱氣體供給管162構(gòu)成。另外，圖2中，接地位于絕緣體104的下部的導(dǎo)電性部件107，其相當(dāng)于圖1的處理容器102底部的外壁。
如圖3所示，阻擋件部164在圖示的例子中具有三個(gè)傳熱氣體供給管用阻擋件(下面，僅稱為“阻擋件”)164-1、164-2、164-3。這些阻擋件可根據(jù)處理時(shí)所產(chǎn)生的電壓值而為適當(dāng)數(shù)目，也可不一定為三個(gè)。例如可以為一個(gè)或兩個(gè)，并進(jìn)一步為四個(gè)以上。例如可由多孔性陶瓷形成阻擋件164-1、164-2、164-3。在阻擋件164-1、164-2、164-3內(nèi)部可分別隨機(jī)形成空泡，并通過(guò)隨機(jī)方向的路徑供給傳熱氣體。
這樣，由于阻擋件可為多孔性陶瓷，并可通過(guò)隨機(jī)路徑供給傳熱氣體，所以與現(xiàn)有的樹(shù)脂制成的阻擋件相比，可縮短傳熱氣體電場(chǎng)方向的直線路徑，可更低地抑制傳熱氣體中的電子能量。由此，可以以較少的阻擋件數(shù)來(lái)防止放電，另外，由于沒(méi)有必要使用許多阻擋件，所以傳熱氣體的響應(yīng)性變好，可以進(jìn)行高精度的被處理體的溫度控制。進(jìn)一步，與樹(shù)脂制成的阻擋件相比，在耐電壓性、耐熱性方面更佳，還不容易因其他部件產(chǎn)生放電而容易地熔解。
另外，如圖4所示，也可通過(guò)如上部傳熱氣體供給管(下面，稱為“上部管”)162那樣，形成為ㄑ字形，或如上部管172那樣，相對(duì)電場(chǎng)方向向一個(gè)方向傾斜，或如上部管174那樣，形成為鋸齒形，使得傳熱氣體內(nèi)的電子與上部管的側(cè)壁產(chǎn)生沖撞而降低能量。由此，可防止傳熱氣體的放電。
另外，雖然在圖2的例子中組合使用上述的阻擋件部164和上部管162，但是也可僅包括其中一個(gè)來(lái)作為傳熱氣體供給部120。與上部管162、172和174相同，也可組合使用阻擋件部164，由于都可防止放電，并不需要使用許多阻擋件，所以可使傳熱氣體的響應(yīng)性變好，可高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。
(實(shí)施方式2)下面，參照?qǐng)D5說(shuō)明根據(jù)實(shí)施方式2的處理裝置。實(shí)施方式2的處理裝置與實(shí)施方式1的裝置100結(jié)構(gòu)上的不同點(diǎn)僅為傳熱氣體供給部，所以省略重復(fù)說(shuō)明。圖5(a)是表示實(shí)施方式2的傳熱氣體供給部400的截面示意圖，圖5(b)是傳熱氣體供給部400的平面圖。
如圖5所示，傳熱氣體供給部400包括在大致圓筒狀的外筒402中具有在外壁面將傳熱氣體供給管406形成為螺旋狀的內(nèi)筒408的氣體放電抑制部件。內(nèi)筒408和外筒402熔接。通過(guò)該熔接，傳熱氣體不會(huì)從傳熱氣體供給管406中漏出。另外也可不進(jìn)行熔接，而使內(nèi)筒408和外筒402間的間隔嵌合為保持得充分小。若從上部看，如圖5(b)所示，形成傳熱氣體供給管406的出口404，該內(nèi)筒408和外筒402優(yōu)選為石英或特氟隆(登陸商標(biāo))等具有低介電常數(shù)、高耐電壓、耐熱性的材料，使得即使在上下配置的其他部件中產(chǎn)生放電也不會(huì)一起熔解使通路短路。
傳熱氣體供給部400的上部接觸下部電極110，下部接觸接地的導(dǎo)電性部件107(例如處理容器102外壁的底部)。通過(guò)該傳熱氣體供給部400傳熱氣體從傳熱氣體壓力控制部168經(jīng)傳熱氣體供給管406而在傳熱氣體供給部400內(nèi)呈螺旋狀上升，并從出口404經(jīng)設(shè)置在靜電卡盤112中的傳熱氣體供給孔114供給微小空間S。
這里，傳熱氣體供給路徑截面的電場(chǎng)方向的厚度即使比電子平均自由工程的值大，優(yōu)選為不產(chǎn)生放電的厚度。這是因?yàn)槿粼陔娮又袃?chǔ)存了產(chǎn)生放電的能量，會(huì)因電子和He分子的沖撞產(chǎn)生放電，但是若傳熱氣體供給路徑截面的電場(chǎng)方向的厚度很薄，則在電子中儲(chǔ)存的能量減小，而不會(huì)產(chǎn)生放電。例如在傳熱氣體為He氣體的情況下，優(yōu)選為1mm以下，若為0.5～1.0mm更優(yōu)選。由實(shí)施方式3詳細(xì)描述這時(shí)的傳熱供給供給路徑截面的電場(chǎng)方向的厚度的算出例子。
如上這樣，位于傳熱氣體供給路徑的電場(chǎng)方向的厚度方向的傳熱氣體供給管406的截面厚度T優(yōu)選為1mm以下，但若考慮氣體流量和制造的容易性等，若為0.5～1mm更優(yōu)選。另外，為確保傳熱氣體的響應(yīng)性或傳熱氣體的流量，優(yōu)選將傳熱氣體供給管406的寬度D設(shè)為寬例如5mm以上。
這樣，通過(guò)在圖2所示的下部電極110和導(dǎo)電性部件107間的電場(chǎng)空間中的電場(chǎng)方向整個(gè)區(qū)域(距離1)中設(shè)置相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的傳熱氣體供給部400，可降低傳熱氣體中的電子的能量，防止放電。例如，現(xiàn)有技術(shù)中如圖6(a)所示在沿電場(chǎng)方向形成傳熱氣體供給路徑的情況下，由于電場(chǎng)方向的空間變大，所以電子容易加速，還容易引起放電。與此相反，如圖6(b)所示的本發(fā)明那樣，在形成相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的傳熱氣體供給路徑的情況下，由于電場(chǎng)方向的空間變窄，通過(guò)壁而抑制了電子加速，故可防止放電。
另外，由于較寬地確保了傳熱氣體供給管406的寬度D，所以傳熱氣體的響應(yīng)性高，也可充分確保流量，并可高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。這樣，通過(guò)最佳化傳熱氣體供給管的寬度和高度，而可設(shè)計(jì)適于所使用氣體的種類、壓力區(qū)域的處理裝置。
進(jìn)一步，可以為在實(shí)施方式2的傳熱氣體供給部400中組合實(shí)施方式1的傳熱氣體供給管用阻擋件164而使用的結(jié)構(gòu)。另外，將傳熱氣體供給部400作為獨(dú)立部件制作完成后，可以通過(guò)螺栓結(jié)合組裝到絕緣部件104，而具有可簡(jiǎn)單進(jìn)行制造的效果。
(實(shí)施方式3)接著，參照?qǐng)D7說(shuō)明實(shí)施方式3的處理裝置。與實(shí)施方式1的裝置100相比，實(shí)施方式3的處理裝置的不同點(diǎn)僅為傳熱氣體供給部，所以省略重復(fù)說(shuō)明。圖7(a)表示實(shí)施方式3的傳熱氣體供給部500的截面示意圖，圖7(b)是傳熱氣體供給部500的平面圖。
如圖7所示，傳熱氣體供給部500包括在大致圓筒狀的外筒502具有內(nèi)筒514而構(gòu)成的氣體放電抑制部件501。在內(nèi)筒514的外壁面將傳熱氣體供給管506、508、510分別形成為螺旋狀。上述內(nèi)筒514和外筒502熔接。通過(guò)該熔接傳熱氣體不會(huì)從傳熱氣體供給管506、508、510中漏出，而可以沿螺旋狀的傳熱氣體供給管可靠進(jìn)入。另外也可不進(jìn)行熔接，而使內(nèi)筒514和外筒502間的間隔嵌合為保持得充分小。若從上部看，如圖7(b)所示，形成傳熱氣體供給管506、508、510的出口516、518、520。
該內(nèi)筒514和外筒502優(yōu)選為石英或特氟隆(登錄商標(biāo))等具有低介電常數(shù)、高耐電壓、耐熱性的某種材料，使得即使在上下配置的其他部件中產(chǎn)生放電也不會(huì)一起熔解使通路短路。
傳熱氣體供給部500的上部接觸下部電極110，下部接觸接地的導(dǎo)電性部件107(例如處理容器102外壁的底部)。通過(guò)該傳熱氣體供給部500傳熱氣體從傳熱氣體壓力控制部168經(jīng)傳熱氣體供給管512而在傳熱氣體供給部500內(nèi)分為三條路徑呈螺旋狀上升，并從出口516、518、520經(jīng)傳熱氣體供給管504和設(shè)置在靜電卡盤112中的傳熱氣體供給孔114供給微小空間S。
優(yōu)選上述傳熱氣體供給管506、508、510的截面的電場(chǎng)方向厚度T是在實(shí)際使用時(shí)不在傳熱氣體供給管內(nèi)產(chǎn)生放電的厚度。例如在傳熱氣體為He氣體的情況下，氣體供給管506、508、510的厚度T優(yōu)選為1mm以下，若考慮氣體流量和制造的容易性，0.5～1.0mm更優(yōu)選。傳熱氣體供給管506、508、510的截面寬度D優(yōu)選為5mm以上。
這里，表示傳熱氣體供給管506、508、510的截面的電場(chǎng)方向厚度T的算出例子。為計(jì)算簡(jiǎn)便，圖7所示的氣體放電抑制部件501中，如圖8所示，將螺旋狀的傳熱氣體供給管506、508、510假定為多個(gè)He層532，考慮層積該He層532間的電介質(zhì)層530的N級(jí)串聯(lián)電容器。若將電介質(zhì)層530的厚度設(shè)為S，將He層532的厚度設(shè)為T，將氣體放電抑制部件501整體所施加的電壓設(shè)為V0，將一個(gè)電介質(zhì)層530所施加的電壓設(shè)為V1，將一個(gè)He層532所施加的電壓設(shè)為V2，則變?yōu)?1)式。
V0＝N(V1+V2)...(1)進(jìn)一步，若使用電荷量Q和靜電電容C的公式(Q＝CV)等整理上述(1)式，則變?yōu)?2)式。
V2＝V0[ε1/{N(S/T+ε1)}]...(2)在上述(2)式中，ε1為電介質(zhì)層530的介電常數(shù)。另外，由于He層532的介電常數(shù)ε2接近于1，所以將ε2設(shè)為1。
也可在上述(2)式中應(yīng)用具體的數(shù)值算出在一個(gè)He層532上施加的分壓V2，決定He層532的厚度T，使得該分壓V2根據(jù)圖9所示的帕邢法則(Paschen’s Low)不超過(guò)放電開(kāi)始電壓。
圖9是橫軸為傳熱氣體的壓力P乘以為電極間距離的He層532的厚度T后的值取對(duì)數(shù)，橫軸為放電開(kāi)始電壓取對(duì)數(shù)，來(lái)描述根據(jù)帕邢法則(Paschen’s Low)的放電開(kāi)始電壓曲線。例如如圖9所示，在壓力P×He層532的厚度T為2.0[cm×Torr]的情況下，放電開(kāi)始電壓大致為200V。這時(shí)，將上述He層532的厚度T，V0＝2500[V]，N＝17等規(guī)定數(shù)值代入(2)式，在實(shí)際算出的值為例如V2＝54[V]的情況下，放電開(kāi)始電壓比約200V小，由于有4倍左右的裕量(margin)，所以不發(fā)生放電。
實(shí)際上，在求傳熱氣體供給管506、508、510的厚度T時(shí)，也可在上述(2)式中應(yīng)用具體數(shù)值，決定He層532的厚度T，即傳熱氣體供給管506、508、510的厚度T，使其不超過(guò)根據(jù)帕邢法則的放電開(kāi)始電壓。根據(jù)該原理算出傳熱氣體供給管506、508、510的厚度T時(shí)，例如在傳熱氣體為He氣體的情況下優(yōu)選為1mm以下，若為0.5～1mm左右更優(yōu)選。
這樣，通過(guò)在圖2所示的下部電極110和導(dǎo)電性部件107間的電場(chǎng)方向整個(gè)區(qū)域(距離1)中設(shè)置相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的傳熱氣體供給部500，可降低傳熱氣體中的電子能量，可防止放電。另外，由于傳熱氣體供給路徑相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜且設(shè)置為三條路徑，所以傳熱氣體的響應(yīng)性變好，也可充分確保流量，并可高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。進(jìn)一步，可以為在實(shí)施方式3的傳熱氣體供給部500中組合實(shí)施方式1的傳熱氣體供給管用阻擋件164而使用的結(jié)構(gòu)。
另外，將傳熱氣體供給部500作為獨(dú)立部件制作完成后，可以通過(guò)螺栓結(jié)合組裝到絕緣部件104中，而具有可簡(jiǎn)單進(jìn)行制造的效果。另外，這里雖然傳熱氣體供給部500的路徑數(shù)為三條路徑，但是其個(gè)數(shù)也可根據(jù)所求出的電導(dǎo)性設(shè)置。
如圖7所示，上述氣體放電抑制部件501將連接部件540，550分別插在形成其和導(dǎo)電性部件107的邊界的傳熱氣體供給管512的連接部分和形成其和下部電極110的邊界的傳熱氣體供給管504的邊界部分。連接部件540、550在與氣體放電抑制部件501的邊界部分形成相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的傳熱氣體通路542、552。
參照

在上述氣體放電抑制部件501和與導(dǎo)電性部件107的邊界和與下部電極110的邊界形成傳熱氣體通路542、552情況下的效果。為進(jìn)行比較，圖10(a)表示在與導(dǎo)電性部件107的邊界上沿電場(chǎng)方向形成傳熱氣體通路的情況，圖10(b)表示在與導(dǎo)電性部件107的邊界上形成相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的傳熱氣體通路的情況。
在圖10(a)中，若施加下部電極110，則氣體放電抑制部件501與接地導(dǎo)電性部件107之間產(chǎn)生電位差。因此，由于氣體放電抑制部件501和導(dǎo)電性部件107的邊界電位的等高線(由虛線表示)為沿電場(chǎng)方向的傳熱氣體通路，所以露出該傳熱氣體通路側(cè)。由此，產(chǎn)生有電位的空間U，并經(jīng)該空間U電子加速，而與He分子沖撞，而可產(chǎn)生放電(尤其是火花放電)。
與此相反，如圖10(b)那樣，通過(guò)在導(dǎo)電性部件107和氣體放電抑制部件501的邊界設(shè)置形成了傳熱氣體通路542的連接部件540，而可將氣體放電抑制部件501和導(dǎo)電部件107的邊界的電位等高線(由虛線表示)露出的空間抑制為最小限度，還可防止電子的加速。由此，可防止導(dǎo)電性部件107和氣體放電抑制部件501的邊界部分的放電(尤其是火花放電)。在氣體放電抑制部件501和下部電極110的邊界部分也同樣設(shè)置形成傳熱氣體通路552的連接部件550，而可防止該邊界部分的放電(尤其是火花放電)。
作為上述連接部件540的傳熱氣體通路也可例如圖11所示，形成相對(duì)電場(chǎng)方向傾斜的一條傳熱氣體通路542a，還可如圖12所示，形成多條傳熱氣體通路542b。進(jìn)一步如圖13所示，還可形成在通路上具有某一寬度的傾斜板狀的傳熱氣體通路542c，還可如圖14所示形成研缽上的傳熱氣體通路542d。在這些中，圖12～圖13所示的傳熱氣體通路542b～542d在傳熱氣體的流量盡可能多方面優(yōu)選。圖14所示的傳熱氣體通路542d在容易加工方面優(yōu)選。
另外，圖15表示變形圖14所示的傳熱氣體通路，使傳熱氣體很容易通過(guò)的例子。按研缽狀形成該連接部件540e的傳熱氣體通路542e的內(nèi)側(cè)壁和研缽單元548e的外側(cè)壁。另外，傳熱氣體通路542e的外側(cè)壁形成為連接設(shè)置相對(duì)電場(chǎng)方向沿內(nèi)側(cè)壁傾斜的傾斜部544e和沿電場(chǎng)方向的垂直部546e。
這樣，使傳熱氣體通路542e的氣體放電抑制部件501側(cè)的一部分傾斜，使導(dǎo)電性部件107側(cè)沿電場(chǎng)方向變?yōu)榇怪?，由于可通過(guò)傳熱氣體通路542e的傾斜部544e將電場(chǎng)外伸設(shè)為最小限度，所以可防止放電(尤其為火花放電)，進(jìn)一步，由于可將導(dǎo)電性部件107側(cè)變寬，所以可更容易地通過(guò)傳熱氣體。另外，如連接部件540e那樣，即使導(dǎo)電性部件107側(cè)變寬，在導(dǎo)電性部件107側(cè)部分也不存在電場(chǎng)，所以電子不振動(dòng)，不產(chǎn)生放電。
如圖11～圖15所示那樣構(gòu)成上述連接部件550的傳熱氣體通路552。在將圖11～圖15所示的連接部件540用作連接部件550的情況下，優(yōu)選在各圖所示的連接部件540的上下在相反的狀態(tài)下使用。
另外，雖然說(shuō)明了圖7所示的氣體放電抑制部件501設(shè)置了螺旋狀的三個(gè)傳熱氣體供給管506、508、510的情況，但是也不一定限于此，也可將傳熱氣體供給管設(shè)為2個(gè)以下，或4個(gè)以上。圖16表示設(shè)置了螺旋狀的四個(gè)傳熱氣體供給管566、568、570、572的氣體放電抑制部件561。圖16(a)表示傳熱氣體供給部500的截面示意圖，圖16(b)是傳熱氣體供給部500的平面圖。若上部看去，如圖16(b)所示，形成各傳熱氣體供給管566、568、570、572的出口574、576、578、580。另外，氣體放電抑制部件561通過(guò)彈簧安裝連接部件550e(包含設(shè)置在連接部件550e上的研缽)。
上述的氣體放電抑制部件優(yōu)選由介電常數(shù)ε1為4以下的材料構(gòu)成。例如，除石英之外，可以由聚四氟乙烯樹(shù)脂(PTFE)、三氟氯乙烯樹(shù)脂(PCTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚樹(shù)脂(PFA)、四氟乙烯-六氟丙稀共聚樹(shù)脂(PFEP)、偏氟乙烯樹(shù)脂(PVDF)等氟樹(shù)脂構(gòu)成。由此，根據(jù)上述(2)式，由于可降低在一個(gè)He層532上所施加的電壓V2，所以He層532的厚度T，即傳熱氣體供給路徑的厚度T可以更大。
(實(shí)施方式4)接著，參考圖17說(shuō)明實(shí)施方式4的處理裝置。實(shí)施方式4的處理裝置與實(shí)施方式1的裝置100在構(gòu)成上的不同點(diǎn)僅僅是傳熱氣體供給部120的部分，所以省略重復(fù)說(shuō)明。圖17是表示實(shí)施方式4的傳熱氣體供給部600的截面示意圖，圖18是圖17的A部分的放大圖，圖19是實(shí)施方式4的阻擋件的平面圖。
如圖17所示，實(shí)施方式4的傳熱氣體供給部600具有直線狀的上部管602和與此相連的阻擋件604、606、608、610和612。如圖18所示，阻擋件604、606、608、610和612如傳熱氣體路徑614那樣，作用為比傳熱氣體路徑的直線部分短。
即，如圖19所示，交互配置構(gòu)造不同的兩種阻擋件，使得在阻擋件604，608和612中傳熱氣體通過(guò)周邊部616，在阻擋件606和610中通過(guò)中心部618。因此，傳熱氣體每次在沖撞各阻擋件的下部時(shí)，如傳熱氣體路徑614那樣，使方向向大致垂直方向改變，且向電場(chǎng)方向和垂直方向傳熱氣體可靠進(jìn)入阻擋件的中心部和周邊部的距離部分。因此，可以可靠地縮短傳熱氣體路徑的直線部分，傳熱氣體中的電子可顯著降低能量。
因此，根據(jù)實(shí)施方式4的傳熱氣體供給部600，由于傳熱氣體中的電子通過(guò)阻擋件降低了能量，所以可防止放電。另外，由于不需要使用許多阻擋件，所以傳熱氣體的響應(yīng)性好，可以高精度地進(jìn)行被處理體的溫度控制。
雖然在圖示的例子中阻擋件數(shù)是5個(gè)，但是并不限于此，可根據(jù)被處理體的處理?xiàng)l件來(lái)改變數(shù)目。另外，也可組合使用實(shí)施方式1的上部管162、172等。
上面，雖然參照

了本發(fā)明的處理裝置的適當(dāng)實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于這些例子?？擅靼妆绢I(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可在權(quán)利要求的范圍所記載的技術(shù)思想的范圍內(nèi)得到各種變更例和修正例，可了解這些變更例和修正例當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
例如，作為本發(fā)明的處理裝置的例子，雖然以等離子體蝕刻裝置為例進(jìn)行說(shuō)明，但是并不限于此。除此之外，還可適用于將處理氣體導(dǎo)入處理室內(nèi)進(jìn)行處理的各種裝置，例如CVD裝置、噴濺裝置、灰化裝置等。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種處理裝置，通過(guò)將為將被處理體調(diào)節(jié)到希望溫度而將傳熱氣體供給被處理體背面的微小空間用的傳熱氣體供給管設(shè)置為相對(duì)由高頻功率產(chǎn)生的電場(chǎng)方向傾斜，或設(shè)置縮短直線路徑的阻擋件，而降低傳熱氣體中電子的能量，防止放電，并高精度地進(jìn)行被處理體的溫度調(diào)節(jié)。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明可適用于在半導(dǎo)體裝置的制造工序中所使用的處理裝置，尤其可適用于可抑制將溫度控制用的傳熱氣體供給被處理體背面的傳熱氣體供給管中的傳熱氣體放電的處理裝置、氣體放電抑制部件。
權(quán)利要求
1.一種處理裝置，將高頻功率施加給設(shè)置在密封處理容器內(nèi)的電極，并將導(dǎo)入到所述處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)被處理體的表面進(jìn)行規(guī)定的處理，其特征在于將用于控制所述被處理體為規(guī)定溫度的傳熱氣體供給到位于吸附保持所述被處理體的保持單元和所述被處理體之間的微小空間內(nèi)的傳熱氣體供給路徑相對(duì)所述保持單元保持面的法線方向至少一部分傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑通過(guò)設(shè)置在所述傳熱氣體供給路徑內(nèi)的部件，實(shí)質(zhì)上相對(duì)所述保持單元的保持面的法線方向至少一部分傾斜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理裝置，其特征在于所述部件是多孔性陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑形成為鋸齒狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑形成為螺旋狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑的截面為電場(chǎng)方向的厚度比寬度還小的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑的截面中電場(chǎng)方向的厚度為1mm以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的處理裝置，其特征在于在介電常數(shù)為4以下的部件內(nèi)構(gòu)成所述傳熱氣體供給路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理裝置，其特征在于所述傳熱氣體供給路徑有多條。
10.一種處理裝置，將高頻功率施加給設(shè)置在密封處理容器內(nèi)的電極，并將導(dǎo)入到所述處理容器內(nèi)的處理氣體等離子體化，對(duì)被處理體的表面進(jìn)行規(guī)定的處理，其特征在于在將用于控制所述被處理體為規(guī)定溫度的傳熱氣體供給到位于吸附保持所述被處理體的保持單元和所述被處理體之間的微小空間內(nèi)的傳熱氣體供給路徑上，交互地至少各一個(gè)地配置所述傳熱氣體的供給路徑設(shè)置在周邊部的大致圓筒狀的第一部件和所述傳熱氣體的供給路徑設(shè)置在中心部的大致圓筒狀的第二部件。
11.一種氣體放電抑制部件，被設(shè)置在將用于控制所述被處理體為規(guī)定溫度的傳熱氣體供給到位于吸附保持密封處理容器內(nèi)的被處理體的保持單元和所述被處理體之間的微小空間內(nèi)的傳熱氣體供給路徑的途中，并具有所述傳熱氣體供給路徑的一部分，其特征在于所述氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑形成為螺旋狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣體放電抑制部件，其特征在于所述氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑的截面為電場(chǎng)方向的厚度比寬度還小的形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的氣體放電抑制部件，其特征在于所述氣體放電抑制部件內(nèi)的供給路徑的截面中，電場(chǎng)方向的厚度為1mm以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣體放電抑制部件，其特征在于由介電常數(shù)在4以下的材料構(gòu)成所述氣體放電抑制部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的氣體放電抑制部件，其特征在于所述氣體放電抑制部件，在傳熱氣體的入口側(cè)、出口側(cè)的任意一個(gè)或兩個(gè)的端部，設(shè)置了形成有相對(duì)所述保持單元的保持面的法線方向至少一部分傾斜的傳熱氣體的通路的連接部件。
全文摘要
提供了一種防止傳熱氣體的放電，且可高精度進(jìn)行被處理體的溫度控制的處理裝置。在向相對(duì)設(shè)置在密封處理容器(102)內(nèi)的一對(duì)電極中的下部電極110施加高頻功率，并將導(dǎo)入到電極間的處理氣體等離子體化后，對(duì)被處理體表面進(jìn)行規(guī)定處理的等離子體蝕刻裝置(100)中，該等離子體裝置由傳熱氣體供給管(162)和傳熱氣體供給管用阻擋件(164)構(gòu)成，傳熱氣體供給管(162)和傳熱氣體供給管用阻擋件(164)使將被處理體控制為規(guī)定溫度用的傳熱氣體供給吸附保持被處理體的靜電卡盤(112)和被處理體間的微小空間S內(nèi)的傳熱氣體供給部(120)相對(duì)由供給電極的高頻功率所產(chǎn)生的電場(chǎng)方向傾斜。
文檔編號(hào)H01L21/683GK1596462SQ02823839
公開(kāi)日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2002年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者檜森慎司, 遠(yuǎn)藤升佐, 永關(guān)一也, 窪田知也, 林大輔 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社