專(zhuān)利名稱(chēng)：電極單元、基板處理裝置及電極單元的溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電極單元、基板處理裝置及電極單元的溫度控制方法， 特別是涉及對(duì)基板進(jìn)行等離子體處理的基板處理裝置的電極單元。
背景技術(shù)：
對(duì)半導(dǎo)體晶片進(jìn)行等離子體處理的基板處理裝置，包括收容半導(dǎo) 體晶片的腔室、配置在該腔室內(nèi)且載置半導(dǎo)體晶片的載置臺(tái)、以及配 置成與該載置臺(tái)相對(duì)且向腔室內(nèi)供給處理氣體的噴淋頭。載置臺(tái)與高 頻電力源連接并用作下部電極，噴淋頭具有圓板狀的電極層并用作上 部電極。在基板處理裝置中，在載置臺(tái)以及噴淋頭的電極層之間施加 高頻電壓，腔室內(nèi)的處理氣體被激發(fā)而產(chǎn)生等離子體。
由于電極層的溫度對(duì)等離子體處理結(jié)果的分布產(chǎn)生影響，在等離 子體處理中，需要將電極層的溫度保持一定。但是，由于來(lái)自等離子 體的熱量使上部電極單元的電極層升溫，因而需要冷卻。因此，在現(xiàn) 有的基板處理裝置中以包圍電極層周?chē)姆绞脚渲弥评鋭┩罚ㄟ^(guò) 使制冷劑在該制冷劑通路內(nèi)流動(dòng)而冷卻電極層。此外，由于在進(jìn)行等 離子體處理的開(kāi)始時(shí)，存在電極層的溫度較低的情況，因而需要對(duì)該 電極層進(jìn)行加熱。因此，在現(xiàn)有的基板處理裝置中，以包圍電極層周 圍的方式配置加熱器，對(duì)電極層進(jìn)行加熱(例如，參照專(zhuān)利文獻(xiàn)l)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本特開(kāi)2005-150606號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，近年來(lái)，對(duì)通過(guò)等離子體蝕刻而形成的槽的寬度或孔徑的 要求值越來(lái)越小，要求實(shí)現(xiàn)等離子體處理結(jié)果的更均勻分布。
但是，由于在上述現(xiàn)有的基板處理裝置中以包圍電極層的方式來(lái) 配置制冷劑通路、加熱器，盡管電極層的周邊部被控制在合適的溫度， 但電極層的中央部未被控制在合適的溫度內(nèi)，其結(jié)果，存在難以實(shí)現(xiàn)
4在腔室內(nèi)等離子體處理結(jié)果的更加均勻分布的問(wèn)題。
此外，沉淀物易于附著在低溫部件上，或者如果在半導(dǎo)體晶片的 等離子體處理中未對(duì)電極層的中央部進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?，則電極層 中央部的溫度會(huì)維持低溫狀態(tài)，沉淀物會(huì)附著在電極層的中央部。該 附著的沉淀物在其它半導(dǎo)體晶片的等離子體處理中剝離而成為微粒， 會(huì)附著在其它半導(dǎo)體晶片的表面。
本發(fā)明的目的在于，提供能夠?qū)﹄姌O層的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)販?度控制的電極單元、基板處理裝置以及電極單元的溫度控制方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面的電極單元，配置在具備用等離子 體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室的基板處理裝置中，其特征在于，包括 從上述處理室側(cè)依次設(shè)置的，暴露在上述處理室內(nèi)的電極層、加熱層 以及冷卻層，上述加熱層全面覆蓋上述電極層，并且上述冷卻層通過(guò) 上述加熱層全面覆蓋上述電極層，在上述加熱層和上述冷卻層之間配 置有填充有傳熱介質(zhì)的傳熱層。
第二方面的電極單元，其特征在于，在第一方面的電極單元中， 上述基板處理裝置具有為了生成上述等離子體而向上述處理室內(nèi)施加 高頻電壓的其它電極單元，當(dāng)上述其它電極單元中斷施加上述高頻電 壓時(shí)，上述傳熱層排出上述填充的傳熱介質(zhì)。
第三方面的電極單元，其特征在于，在第一或第二方面的電極單 元中，上述傳熱介質(zhì)是傳熱氣體。
第四方面的電極單元，其特征在于，在第三方面的電極單元中， 作為上述傳熱氣體使用用于生成等離子體的處理氣體。
第五方面的電極單元，其特征在于，在第四方面的電極單元中， 上述電極單元向上述處理室內(nèi)供給上述處理氣體，上述傳熱層以覆蓋 上述電極層周邊部以外的方式形成，并且通過(guò)多個(gè)氣孔與上述處理室 內(nèi)連通，上述處理氣體被供給到上述傳熱層。
第六方面的電極單元，其特征在于，在第一或第二方面的電極單 元中，上述傳熱介質(zhì)是傳熱性液體。
第七方面的電極單元，其特征在于，在第一方面的電極單元中， 上述傳熱介質(zhì)是傳熱片。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第八方面的基板處理裝置，其特征在于，包括用等離子體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室，和電極單元，該電極單元具 有從上述處理室側(cè)依次配置的，暴露在上述處理室內(nèi)的電極層、加熱 層以及冷卻層，上述加熱層全面覆蓋上述電極層，并且上述冷卻層通 過(guò)上述加熱層全面覆蓋上述電極層，在上述加熱層以及上述冷卻層之 間配置有填充有傳熱介質(zhì)的傳熱層。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第九方面的電極單元的溫度控制方法，其特 征在于其是電極單元的溫度控制方法，上述電極單元配置在具備用 等離子體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室的基板處理裝置中，具有從上述處 理室側(cè)依次設(shè)置的，暴露在上述處理室內(nèi)的電極層、加熱層以及冷卻 層，在上述加熱層以及上述冷卻層之間配置有由空間構(gòu)成的傳熱層， 上述溫度控制方法包括響應(yīng)上述基板裝置所具備的為了生成上述等 離子體而向上述處理室內(nèi)施加高頻電壓的其它電極單元開(kāi)始施加上述 高頻電壓對(duì)應(yīng)，向上述傳熱層填充傳熱介質(zhì)的電極層冷卻步驟；和響 應(yīng)上述其它電極單元中斷施加上述高頻電壓，上述傳熱層排出上述填 充的傳熱介質(zhì)的電極層保溫步驟。
根據(jù)第一方面的電極單元以及第八方面的基板處理裝置，由于暴 露在處理室內(nèi)的電極層通過(guò)加熱層而被全面覆蓋，并且，由于該電極 層通過(guò)加熱層被冷卻層全面覆蓋，所以能夠?qū)φ麄€(gè)電極層進(jìn)行積極的 加熱及冷卻，因而能夠?qū)φ麄€(gè)電極層進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂?。另外，?果加熱層及冷卻層直接接觸，則由于熱膨脹量差而導(dǎo)致加熱層與冷卻 層摩擦，存在加熱層或冷卻層破損的危險(xiǎn)，但由于加熱層及冷卻層之 間配置有填充了傳熱介質(zhì)的傳熱層，所以加熱層不與冷卻層直接接觸， 由此，能夠防止加熱層和冷卻層的破損。
根據(jù)第二方面的電極單元，如果為了生成等離子體而向處理室內(nèi) 施加高頻電壓的其它電極單元中斷施加高頻電壓，則由于傳熱層排出 填充的傳熱介質(zhì)，傳熱層作為斷絕從電極層到冷卻層的傳熱的絕熱層 起作用。其結(jié)果，能夠防止沉淀物附著在電極層上。
根據(jù)第三方面的電極單元，由于傳熱介質(zhì)是傳熱氣體，所以傳熱 層中的傳熱介質(zhì)的填充 排出能夠迅速進(jìn)行，因此能夠提高生產(chǎn)量。
根據(jù)第四方面的電極單元，由于作為傳熱氣體使用生成等離子體 的處理氣體，所以不需要補(bǔ)充用于填充傳熱氣體的氣體管線，能夠簡(jiǎn)化電極單元的構(gòu)成。另外，如果使用處理氣體作為傳熱氣體，則當(dāng)處 理氣體被供給到處理室內(nèi)時(shí)，處理氣體被填充到傳熱層，當(dāng)處理氣體 從處理室被排出時(shí)，處理氣體從傳熱層被排出。在此，由于通常當(dāng)其 它電極單元開(kāi)始施加高頻電壓時(shí)，供給處理氣體，并且當(dāng)其它電極單 元中斷施加高頻電壓時(shí)處理氣體被排出，所以處理氣體對(duì)傳熱層的填 充以及處理氣體從傳熱層的排出可以與高頻電壓施加開(kāi)始以及中斷同 步進(jìn)行，能夠?qū)﹄姌O層實(shí)施更適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂啤?br> 根據(jù)第五方面的電極單元，通過(guò)多個(gè)氣孔與處理室連通的傳熱層， 由于以覆蓋電極層周邊部以外的方式形成，所以當(dāng)將處理氣體填充到 傳熱層時(shí)，傳熱層不僅從電極層向冷卻層進(jìn)行傳熱，而且能夠一邊使 擴(kuò)散處理氣體在幾乎整個(gè)電極層擴(kuò)散一邊向處理室內(nèi)供給處理氣體， 因而能夠?qū)崿F(xiàn)等離子體處理結(jié)果更均勻的分布。
根據(jù)第六方面的電極單元，傳熱介質(zhì)是傳熱性液體。由于傳熱性 液體的傳熱性高，所以能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)冷卻層對(duì)電極層的冷卻效果。
根據(jù)第七方面的電極單元，由于傳熱介質(zhì)是傳熱片，所以易于處 理，能夠容易地進(jìn)行電極單元的組裝。
根據(jù)第九方面的電極單元的溫度控制方法，由于與通過(guò)其它電極 單元開(kāi)始施加高頻電壓對(duì)應(yīng)向傳熱層填充傳熱介質(zhì)，與通過(guò)其它電極 單元中斷施加高頻電壓對(duì)應(yīng)將傳熱層內(nèi)填充的傳熱介質(zhì)排出，所在電 極層接受來(lái)自等離子體的熱量的期間，傳熱層進(jìn)行從電極層向冷卻層 的傳熱，因而，將電極層冷卻實(shí)現(xiàn)等離子體處理結(jié)果的均勻分布，并 且在電極層不接受來(lái)自等離子體的熱量的期間，傳熱層作為斷絕從電 極層向冷卻層傳熱的絕熱層起作用，能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)來(lái)自等離子體的熱量 加熱的電極層的溫度維持在高溫水平，由此，能夠防止沉淀物附著在 電極層上。


圖1是概略地表示具備本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的電極單元的基 板處理裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖2是表示圖1中的噴淋頭的放大截面圖。
圖3是表示構(gòu)成圖1中的加熱層內(nèi)置加熱器的電熱線的配線狀況圖，圖3 (A)是本實(shí)施方式的一個(gè)例子，圖3 (B)是第一變形例，
圖3 (C)是第二變形例，圖3 (D)是第三變形例。
圖4是表示本實(shí)施方式涉及的電極單元的溫度控制方法的流程圖。 圖5是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的電極單元的溫度控制方法
的流程圖。
圖6是表示作為本實(shí)施方式涉及的電極單元的噴淋頭的變形例的 放大截面圖。 符號(hào)說(shuō)明 W晶片
10基板處理裝置
11腔室
12基座
17處理室
19、 31高頻電力源
29噴淋頭
32電極層
33加熱層
34冷卻層
36傳熱層
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。 首先，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電極單元進(jìn)行說(shuō)明。 圖1是概略地表示具備本實(shí)施方式涉及的電極單元的基板處理裝 置的結(jié)構(gòu)的截面圖。該基板處理裝置構(gòu)成為對(duì)作為基板的半導(dǎo)體晶片 實(shí)施等離子體蝕刻。
在圖1中，基板處理裝置10，例如，具有收容直徑300mm的半導(dǎo) 體晶片(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"晶片")W的腔室11，該腔室11內(nèi)配置有載置晶 片W的圓柱形基座12(其它電極單元)。另外，在基板處理裝置10中， 通過(guò)腔室11的內(nèi)側(cè)壁和基座12的側(cè)面形成作為將基座12上方的氣體 排出到腔室11的外面起作用的側(cè)面排氣路13。在該側(cè)面排氣路13的途中設(shè)置有排氣板14。
排氣板14是具有多個(gè)孔的板狀部件，其用作將腔室11分割成上
部和下部的分割板。在被排氣板14分割的腔室11的上部(以下簡(jiǎn)稱(chēng) "處理室")17產(chǎn)生等離子體。另外，在腔室11的下部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"排 氣室(歧管)")18上連接有將腔室11內(nèi)的氣體排出的排氣管15。排 氣板14捕捉或反射在處理室17內(nèi)產(chǎn)生的等離子體，防止向歧管18的 泄漏。
在排氣管15上連接有TMP(Turbo Molecular Pump)以及DP (Dry Pump)(均未圖示)，這些泵將腔室ll內(nèi)抽真空進(jìn)行減壓。具體地說(shuō)， DP使腔室11從大氣壓狀態(tài)減壓至中真空狀態(tài)(例如1.3X10Pa (0.1Torr)以下)，TMP與DP合作使腔室11從中真空狀態(tài)減壓至作 為低壓力的高真空狀態(tài)(例如1.3Xl(T3Pa (1.0Xl(r5Torr)以下)。此 外，腔室ll內(nèi)的壓力通過(guò)APC閥(未圖示)進(jìn)行控制。
下部高頻電力源19通過(guò)下部匹配器20與腔室11內(nèi)的基座12連 接，該下部高頻電力源19將規(guī)定的高頻電力供給到基座12。由此，基 座12作為向處理室17內(nèi)施加高頻電壓的下部電極單元起作用。另外， 下部匹配器20降低來(lái)自基座12的高頻電力的反射，使供給到基座12
的高頻電力的效率達(dá)到最大。
在基座12的上部配置有在內(nèi)部具有靜電電極板21的靜電卡盤(pán)22。
靜電卡盤(pán)22由陶瓷構(gòu)成，呈現(xiàn)在具有某直徑的下部圓板狀部件的上面 重疊小于該下部圓板狀部件直徑的上部圓板狀部件的形狀。當(dāng)在基座 12上載置晶片W時(shí)，該晶片W被配置在靜電卡盤(pán)22中的上部圓板狀
部件上。
另外，在靜電卡盤(pán)22中，使靜電電極板21與直流電源23電連接。 當(dāng)向靜電電極板21施加正的直流高電壓時(shí)，在晶片W的靜電卡盤(pán)22 一側(cè)的面(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"背面")上產(chǎn)生負(fù)電位，在靜電電極板21及晶 片W的背面之間產(chǎn)生電位差，由該電位差引起的庫(kù)倫力或約翰遜-拉別 克(Johnson-Rahbek)力，晶片W被吸附保持在靜電卡盤(pán)22的上部圓 板狀部件上。
另外，在靜電卡盤(pán)22上，以包圍被吸附保持的晶片W的方式， 配置有圓環(huán)狀的聚焦環(huán)24。聚焦環(huán)24由導(dǎo)電性部件、例如硅形成，在處理室17內(nèi)使等離子體朝向晶片W的表面聚集，提高等離子體蝕刻 效率。
另外，在基座12的內(nèi)部，例如，設(shè)有在圓周方向上延伸的環(huán)狀制 冷劑室25。在該制冷劑室25內(nèi)，從冷卻單元(未圖示)通過(guò)制冷劑用 配管26循環(huán)供給低溫制冷劑，例如，冷卻水或galden (注冊(cè)商標(biāo))。 通過(guò)該低溫制冷劑冷卻的基座12通過(guò)靜電卡盤(pán)22冷卻晶片W以及聚 焦環(huán)24。
靜電卡盤(pán)22中的上部圓板狀部件上面的晶片W被吸附保持的部 分(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"吸附面")上，開(kāi)設(shè)有多個(gè)傳熱氣體供給孔27。這些多 個(gè)傳熱氣體供給孔27供給作為傳熱氣體的氦氣(He)，通過(guò)傳熱氣體 供給孔27供給到吸附面以及晶片W背面的間隙。被供給到吸附面以 及晶片W背面間隙的氦氣將晶片W的熱量有效地傳遞到靜電卡盤(pán)22。
在腔室11的頂部上，以與基座12相對(duì)的方式設(shè)置有噴淋頭29(電 極單元)。在噴淋頭29上通過(guò)上部匹配器30連接有上部高頻電力源31 ， 由于上部高頻電力源31將規(guī)定的高頻電力供給到噴淋頭29，所以噴淋 頭29作為向處理室17內(nèi)施加高頻電壓的上部電極單元起作用。此外， 上部匹配器30的功能與上述下部匹配器20相同。
圖2是表示圖1中的噴淋頭的放大截面圖。
在圖2中，噴淋頭29具有例如由鋁形成的圓板狀電極層32的導(dǎo) 電體、例如由陶瓷形成的圓板狀加熱層33的絕緣體、例如由被耐熱鋁 覆蓋的鋁形成的圓板狀冷卻層34的被絕緣膜覆蓋的導(dǎo)電體、以及支撐 體35。電極層32暴露在處理室17內(nèi)，從處理室17—側(cè)依次配置電極 層32、加熱層33以及冷卻層34，電極層32、加熱層33以及冷卻層 34通過(guò)支撐體35進(jìn)行吊支。
由于加熱層33以及冷卻層34的直徑與電極層32相同，所以加熱 層33全面覆蓋電極層32，并且冷卻層34通過(guò)加熱層33全面覆蓋電極 層32。此外，由于加熱層33、冷卻層34的直徑不需要與電極層32的 直徑相同，所以加熱層33、冷卻層34的直徑也可以大于電極層32的 直徑。此時(shí)，加熱層33、冷卻層34能夠全面覆蓋電極層32。
加熱層33內(nèi)置由電熱線38形成的加熱器。構(gòu)成加熱器的電熱線 38，例如，如圖3 (A)至圖3 (D)所示，配置在整個(gè)加熱層33上。
10其結(jié)果，加熱層33通過(guò)加熱器全面發(fā)熱，將整個(gè)電極層32加熱。
冷卻層34內(nèi)置流通冷卻制冷劑的冷卻路39。冷卻路39配置在整
個(gè)冷卻層34上。其結(jié)果，冷卻層34通過(guò)冷卻路39而全面吸熱，對(duì)整
個(gè)電極層32進(jìn)行冷卻。
在噴淋頭29中，其電極層32具有溫度傳感器(未圖示)，根據(jù)該
溫度傳感器的檢測(cè)結(jié)果控制加熱層33的發(fā)熱量和冷卻層34的吸熱量，
由此，控制電極層32的溫度。
另外，噴淋頭29，具有由介于加熱層33以及冷卻層34之間的圓
板狀空間形成的傳熱層36。向該傳熱層36填充作為傳熱介質(zhì)的傳熱氣
體，例如氦氣。傳熱氣體的填充由外部的傳熱氣體供給裝置(未圖示)
進(jìn)行，另外，填充到傳熱層36的傳熱氣體被外部的傳熱氣體排氣裝置 (未圖示)排出。
當(dāng)向傳熱層36填充傳熱氣體時(shí)，由于傳熱層36傳遞熱量，所以 冷卻層34通過(guò)傳熱層36以及加熱層33能夠吸收電極層32的熱量， 因此，能夠冷卻電極層32。另外，當(dāng)從傳熱層36排出傳熱氣體時(shí)，由 于傳熱層36不傳遞熱量，所以冷卻層34無(wú)法吸收電極層32的熱量， 其結(jié)果，無(wú)法使電極層32冷卻。g卩，傳熱層36通過(guò)進(jìn)行傳熱氣體的 填充，排出能夠?qū)﹄姌O層32的溫度進(jìn)行控制。特別是當(dāng)電極層32不再 接受來(lái)自等離子體的熱量，并且加熱層33不進(jìn)行散熱時(shí)，通過(guò)排出傳 熱氣體，能夠維持電極層32的高溫狀態(tài)(例如，200°C)。
另外，由于傳熱氣體擴(kuò)散性強(qiáng)，分布在傳熱層36內(nèi)的整個(gè)區(qū)域內(nèi)。 另外，與露出于傳熱層36的加熱層33、冷卻層34的表面狀態(tài)無(wú)關(guān)， 傳熱氣體均勻接觸加熱層33、冷卻層34的表面。因此，在整個(gè)區(qū)域內(nèi) 傳熱層36的傳熱性能基本相同。
然而，如果使加熱層33與冷卻層34直接接觸而設(shè)置時(shí)，在對(duì)電 極層32進(jìn)行溫度控制時(shí)，加熱層33膨脹，另一方面，冷卻層34收縮。 其結(jié)果，加熱層33與冷卻層34的熱膨脹量差加大，加熱層33以及冷 卻層34會(huì)相對(duì)移動(dòng)相互產(chǎn)生摩擦。
與此相對(duì)應(yīng)，噴淋頭29具有上述傳熱層36。由于該傳熱層36介 于加熱層33及冷卻層34之間，所以噴淋頭29不與加熱層33及冷卻 層34直接接觸。支撐體35內(nèi)置于緩沖室40內(nèi)，該緩沖室40上連接有處理氣體導(dǎo) 入管41 。緩沖室40通過(guò)設(shè)置在加熱層33和冷卻層34上的多個(gè)氣孔(未 圖示)以及設(shè)置在電極層32上的多個(gè)氣孔42與處理室17內(nèi)連通。并 且，噴淋頭29將從處理氣體導(dǎo)入管41供給到緩沖室40的處理氣體， 通過(guò)氣空42等供給到處理室17內(nèi)。
在該基板處理裝置10中，將高頻電力供給到基臺(tái)12以及噴淋頭 29上，通過(guò)向處理室17內(nèi)施加高頻電壓，在該處理室17內(nèi)將從噴淋 頭29供給的處理氣體變成高密度的等離子體，對(duì)晶片W進(jìn)行等離子 體蝕刻。
上述基板處理裝置10的各構(gòu)成部件的運(yùn)行，通過(guò)基板處理裝置10 所具備的控制部(未圖示)的CPU進(jìn)行控制。
根據(jù)作為本實(shí)施方式涉及的電極單元的噴淋頭29，由于暴露在處 理室17內(nèi)的電基層32被加熱層33全面覆蓋，并且，電極層32通過(guò) 加熱層33被冷卻層34全面覆蓋，電極層32能夠在整個(gè)區(qū)域范圍內(nèi)積 極進(jìn)行加熱和冷卻，因此，能夠?qū)﹄姌O層32的整個(gè)區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏?度控制。據(jù)此，在等離子體蝕刻中，在腔室11內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)等離子體處 理結(jié)果的均勻分布，并且，能夠防止沉淀物附著在電極層32的中央。
在上述噴淋頭29中，由于在加熱層33及冷卻層34之間配置有填 充了傳熱氣體的傳熱層36，所以加熱層33與冷卻層34不直接接觸， 其結(jié)果，由于加熱層33與冷卻層34的熱膨脹量差，加熱層33與冷卻 層34不發(fā)生摩擦，能夠防止加熱層33和冷卻層34的破損。
另外，在上述噴淋頭29中，由于將傳熱氣體作為填充到傳熱層36 內(nèi)的傳熱介質(zhì)使用，所以能夠迅速進(jìn)行傳熱層36中的傳熱介質(zhì)的填充 ，排出。因此，能夠提高生產(chǎn)量。
下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的電極單元的溫度控制方法進(jìn)行 說(shuō)明。
圖4表示本實(shí)施方式涉及的電極單元的溫度控制方法的流程圖。 首先，基板處理裝置10的CPU判斷1批份的晶片W的等離子體 蝕刻是否結(jié)束(步驟S41)，在結(jié)束的情況下結(jié)束本處理，在未結(jié)束的 情況下，將晶片W搬入腔室ll內(nèi)并載置到基座12上(步驟42)。
接著，噴淋頭29向處理室17內(nèi)供給處理氣體，傳熱氣體供給裝置向傳熱層36填充傳熱氣體(步驟S43)(電極層冷卻步驟)，基座12 以及噴淋頭29向處理室17內(nèi)施加高頻電壓，通過(guò)處理氣體生成等離 子體，由此，開(kāi)始晶片W的等離子體蝕刻(步驟S44)。之后，等離子 體蝕刻在規(guī)定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行，但此時(shí)，由于冷卻層34通過(guò)傳熱層36 以及加熱層33能夠冷卻電極層32，所以加熱層33以及冷卻層34根據(jù) 電極層32的溫度傳感器的溫度檢測(cè)結(jié)果對(duì)電極層32的溫度進(jìn)行控制。 接著，進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的等離子體蝕刻后，基座12以及噴淋頭29 中斷向處理室17內(nèi)施加高頻電壓，結(jié)束等離子體蝕刻(步驟S45)，排 氣管15通過(guò)歧管18將處理室17內(nèi)殘留的處理氣體排出，傳熱氣體裝 置從傳熱層36將填充的傳熱氣體排出(步驟S46)(電極層保溫步驟)。 由此，之后，冷卻層34不對(duì)電極層32進(jìn)行冷卻，電極層32的溫度維 持在高溫狀態(tài)。
接著，從腔室11將被實(shí)施了等離子體處理的晶片W搬出(步驟 S47)，返回步驟S41。
另外，在圖4的溫度控制方法中，在向傳熱層36填充傳熱氣體后 開(kāi)始施加高頻電壓，在中斷施加高頻電壓后傳熱氣體從傳熱層36排出， 但也可以在向傳熱層36填充傳熱氣體前開(kāi)始施加高頻電壓，進(jìn)而，也 可以在中斷施加高頻電壓前將傳熱氣體從傳熱層36排出。
根據(jù)圖4的電極單元溫度控制方法，由于對(duì)應(yīng)于由基座12以及噴 淋頭29開(kāi)始施加高頻電壓而將傳熱氣體填充到傳熱層36，對(duì)應(yīng)于由基 座12以及噴淋頭29中斷施加高頻電壓而將填充到傳熱層36內(nèi)的傳熱 氣體排出，電極層32接受來(lái)自等離子體的熱量時(shí)，傳熱層36進(jìn)行從 電極層32到冷卻層34的熱量傳送，由此，冷卻電極層32實(shí)現(xiàn)等離子 體處理結(jié)果的均勻分布，并且電極層32在不接受來(lái)自等離子體的熱量 的期間，傳熱層36作為斷絕從電極層32向冷卻層34傳熱的絕熱層起 作用，能夠?qū)⑼ㄟ^(guò)來(lái)自等離子體的熱量被加熱的電極層32的溫度維持 高溫狀態(tài)，由此能夠防止沉淀物向電極層32的附著。
接著，對(duì)本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的電極單元進(jìn)行說(shuō)明。
由于本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)及作用與上述第一實(shí)施方式基本相同，因 而省略有關(guān)重復(fù)結(jié)構(gòu)及作用的說(shuō)明，以下，對(duì)不同的結(jié)構(gòu)及作用進(jìn)行 說(shuō)明。在作為本實(shí)施方式涉及的電極單元的噴淋頭29中，傳熱層36內(nèi) 被填充的不是傳熱氣體而是處理氣體。另外，基板處理裝置10，不具 備傳熱氣體供給裝置和傳熱氣體排氣裝置，處理氣體導(dǎo)入管41與傳熱 層36連接的同時(shí)，該傳熱層36通過(guò)開(kāi)關(guān)自由的閥(未圖示)與歧管 18連通。此處，由于處理氣體也具有一定程度的傳熱性，當(dāng)傳熱層36 被填充處理氣體時(shí)，傳熱層36傳遞熱量，由此，傳熱層36能夠?qū)㈦?極層32冷卻。
本實(shí)施方式涉及的噴淋頭29，不需要添加填充傳熱氣體用的氣體 管線，能夠簡(jiǎn)化噴淋頭29的結(jié)構(gòu)。
圖5是表示本實(shí)施方式涉及的電極單元的溫度控制方法的流程圖。
首先，在實(shí)施圖4所示的步驟S41、 S42后，噴淋頭29將處理氣 體供給到處理室17內(nèi)，基座12以及噴淋頭29向處理室17內(nèi)施加高 頻電壓，由處理氣體而生成等離子體，由此，開(kāi)始晶片W的等離子體 蝕刻，此時(shí)，由于處理氣體導(dǎo)入管41不僅對(duì)緩沖室40也對(duì)傳熱層36 供給處理氣體，所以處理氣體36也被填充到該傳熱層36內(nèi)(步驟S51 )。 由此，之后，能夠?qū)崃總魉椭羵鳠釋?6。
接著，在規(guī)定時(shí)間的等離子體蝕刻后，基座12以及噴淋頭29中 斷對(duì)處理室17內(nèi)施加高頻電壓而結(jié)束等離子體蝕刻，排氣管15通過(guò) 歧管18將殘留在處理室17內(nèi)的處理氣體排出，此時(shí)，上述閥開(kāi)啟， 填充到傳熱層36的處理氣體通過(guò)歧管18被排出(步驟S52)。由此， 之后，傳熱層36作為絕熱層起作用。
接著，將被實(shí)施了等離子體蝕刻的晶片W從腔室11搬出(步驟 S47)，返回步驟S41。
根據(jù)圖5的電極單元的溫度控制方法，當(dāng)處理氣體被供給到處理 室17內(nèi)后處理氣體被填充到傳熱層36內(nèi)，當(dāng)處理氣體被排出處理室 17后處理氣體從傳熱層36被排出。由此，對(duì)傳熱層36進(jìn)行的處理氣 體填充以及處理氣體從傳熱層36的排出，可與開(kāi)始施加高頻電壓及中 斷施加高頻電壓同時(shí)進(jìn)行，能夠?qū)﹄姌O層32進(jìn)行更加適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂啤?br> 在上述本實(shí)施方式涉及的噴淋頭29中，支撐體35具有不同于傳 熱層36的作為處理氣體導(dǎo)入室的緩沖室40，但也可以將傳熱層36與緩沖室40合為一體。由此，能夠簡(jiǎn)化噴淋頭29的結(jié)構(gòu)。
另外，在這種情況下，如圖6所示，廢除支撐體35的緩沖室40， 使傳熱層36通過(guò)多個(gè)氣孔(加熱層33的氣孔(未圖示)或氣孔42) 與處理室17內(nèi)連通，甚至，設(shè)定傳熱層36的直徑略小于電極層32的 直徑，使傳熱層36覆蓋電極層32的周邊部以外。
由此，如果向傳熱層36填充處理氣體，則傳熱層36不僅進(jìn)行從 電極層32到冷卻層34的傳熱，也能夠使處理氣體一邊在幾乎整個(gè)電 極層32上進(jìn)行擴(kuò)散一邊將處理氣體供給到處理室17內(nèi)，因此，能夠 實(shí)現(xiàn)等離子體處理結(jié)果的更均勻分布。
在上述各個(gè)實(shí)施方式中，將作為傳熱介質(zhì)的氣體(傳熱氣體或處 理氣體)填充到傳熱層36，但也可以使用傳熱性液體作為傳熱介質(zhì)使 用，例如，可以使用凝膠狀物質(zhì)或者傳熱片。由于傳熱性液體的傳熱 性一般高于傳熱氣體，因而能夠使冷卻層34對(duì)電極層32的冷卻有效 地進(jìn)行。另外，傳熱片在操作上比較簡(jiǎn)單，能夠容易地進(jìn)行噴淋頭29 的組裝等。
上述噴淋頭29適用于對(duì)半導(dǎo)體晶片實(shí)施蝕刻處理的基板處理裝置 10，但具有與噴淋頭29同樣構(gòu)成的噴淋頭，也適用于對(duì)LCD (Liquid Crystal Display)和FPD (Flat Panel Display)等玻璃基板實(shí)施等離子體 處理的基板處理裝置。
1權(quán)利要求
1.一種電極單元，配置在具備用等離子體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室的基板處理裝置中，其特征在于，包括從所述處理室側(cè)依次設(shè)置的，暴露在所述處理室內(nèi)的電極層、加熱層以及冷卻層，所述加熱層全面覆蓋所述電極層，并且所述冷卻層通過(guò)所述加熱層全面覆蓋所述電極層，在所述加熱層和所述冷卻層之間配置有填充有傳熱介質(zhì)的傳熱層。
2. 如權(quán)利要求l所述的電極單元，其特征在于所述基板處理裝置具有為了生成所述等離子體而向所述處理室內(nèi) 施加高頻電壓的其它電極單元，當(dāng)所述其它電極單元中斷施加所述高頻電壓時(shí)，所述傳熱層排出 所述填充的傳熱介質(zhì)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的電極單元，其特征在于 所述傳熱介質(zhì)是傳熱氣體。
4. 如權(quán)利要求3所述的電極單元，其特征在于 作為所述傳熱氣體使用用于生成等離子體的處理氣體。
5. 如權(quán)利要求4所述的電極單元，其特征在于 所述電極單元向所述處理室內(nèi)供給所述處理氣體， 所述傳熱層以覆蓋所述電極層的周邊部以外的方式形成，并且通過(guò)多個(gè)氣孔與所述處理室內(nèi)連通，所述處理氣體被供給到所述傳熱層。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的電極單元，其特征在于 所述傳熱介質(zhì)是傳熱性液體。
7. 如權(quán)利要求l所述的電極單元，其特征在于所述傳熱介質(zhì)是傳熱片。
8. —種基板處理裝置，其特征在于，包括 用等離子體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室，和電極單元， 該電極單元具有從所述處理室側(cè)依次配置的，暴露在所述處理室內(nèi)的電極層、加熱層以及冷卻層，所述加熱層全面覆蓋所述電極層，并且所述冷卻層通過(guò)所述加熱 層全面覆蓋所述電極層，在所述加熱層以及所述冷卻層之間配置有填 充有傳熱介質(zhì)的傳熱層。
9. 一種溫度控制方法，其特征在于其是電極單元的溫度控制方法，所述電極單元配置在具備用等離 子體對(duì)基板進(jìn)行處理的處理室的基板處理裝置中，具有從所述處理室 側(cè)依次設(shè)置的，暴露在所述處理室內(nèi)的電極層、加熱層以及冷卻層， 在所述加熱層以及所述冷卻層之間配置有由空間構(gòu)成的傳熱層，所述溫度控制方法包括響應(yīng)所述基板裝置所具備的為了生成所述等離子體而向所述處理 室內(nèi)施加高頻電壓的其它電極單元開(kāi)始施加所述高頻電壓，向所述傳 熱層填充傳熱介質(zhì)的電極層冷卻步驟；和響應(yīng)所述其它電極單元中斷施加所述高頻電壓，所述傳熱層排出 所述填充的傳熱介質(zhì)的電極層保溫步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠?qū)φ麄€(gè)電極層進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟瓤刂频碾姌O單元。具備對(duì)基板實(shí)施等離子體蝕刻的處理室(17)的基板處理裝置(10)，具有與載置半導(dǎo)體晶片(W)且向處理室(17)內(nèi)施加高頻電壓的基座(12)相對(duì)設(shè)置的作為上部電極單元的噴淋頭(29)，該噴淋頭(29)具有從處理室(17)側(cè)依次設(shè)置的暴露在處理室(17)內(nèi)的電極層(32)、加熱層(33)以及冷卻層(34)，加熱層(33)全面覆蓋電極層(33)，并且冷卻層(34)通過(guò)加熱層(33)全面覆蓋電極層(32)，在加熱層(33)以及冷卻層(34)之間配置有填充了傳熱氣體的傳熱層(36)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101527262SQ200910008928
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月5日
發(fā)明者大藪淳, 肥田剛 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社