TW202240025A - 半導體製造裝置及半導體製造裝置用之零件 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種半導體製造裝置，包含：處理腔室、設於該處理腔室內並固持基板之基板支撐部、與該基板支撐部相向並具有氣體導入口之圓盤，以及支撐該圓盤並包圍該基板之周圍之圓筒構件，該圓盤及該圓筒構件係具有透過CVD成膜出之SiC膜之SiC構件之零件，該圓筒構件具有可對應負重而變形之第1部份。

Description

半導體製造裝置及半導體製造裝置用之零件
本發明係關於一種半導體製造裝置及半導體製造裝置用之零件。
例如，專利文獻1提案一種透過氣相沉積法使石墨製基材析出半導體材料之被覆膜，並在殘留基材之狀態下透過機械加工形成狹縫，然後，藉由將石墨製基材燒除而製造僅由半導體材料構成之矽單晶晶圓處理用基座之方法。
例如，專利文獻2提案一種SiC構件，藉由以氣相沉積成膜法於基材之外周形成SiC膜，並將該基材去除而得到由SiC膜形成之立體形狀。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭57-7923號公報 專利文獻2：日本特許第6550198號公報
[發明欲解決之課題]
本發明提供一種使半導體製造裝置用之零件可變形之技術。 [解決課題之手段]
透過本發明之一態樣，提供一種半導體製造裝置，包含：處理腔室；基板支撐部，設於該處理腔室內並固持基板；圓盤，與該基板支撐部相向並具有氣體導入口；圓筒構件，支撐該圓盤，並包圍該基板之周圍；該圓盤及該圓筒構件係具有透過CVD成膜出之SiC膜之SiC構件之零件，該圓筒構件具有可對應負重而變形之第1部份。 [發明效果]
在一觀點上，可使半導體製造裝置用之零件可變形。
以下，參照圖式說明實施本發明之態樣。在各圖式中，對相同構成部份標示相同符號，並可能省略重複之說明。
[電漿處理系統] 以下，參照圖1說明依一實施態樣之電漿處理系統之構成例。圖1係表示依一實施態樣之電漿處理系統之一例之剖面示意圖。
電漿處理系統包含電容耦合型之電漿處理裝置1及控制部2。電容耦合型之電漿處理裝置1係半導體製造裝置之一例，並包含電漿處理腔室(處理腔室)10、氣體供給部20、電源30及排氣系統40。又，電漿處理裝置1包含基板支撐部11及氣體導入部。氣體導入部將至少一種處理氣體導入電漿處理腔室10內。氣體導入部包含噴淋頭13。基板支撐部11配置於電漿處理腔室10內。噴淋頭13在基板支撐部11之上方與基板支撐部11相向配置。在一實施態樣中，噴淋頭13構成電漿處理腔室10之頂部(ceiling)的至少一部份。電漿處理腔室10具有由噴淋頭13、電漿處理腔室10之側壁10a及基板支撐部11界定出之電漿處理空間10s。電漿處理腔室10具有用以將至少一種處理氣體供給至電漿處理空間10s之至少一個氣體供給口，以及用以從電漿處理空間將氣體排出之至少一個氣體排出口。側壁10a接地。噴淋頭13及基板支撐部11與電漿處理腔室10之殼體電性絕緣。
基板支撐部11包含本體部111及環組件112。本體部111具有支撐基板(晶圓)W之中央區域(基板支撐面)111a及支撐環組件112之環狀區域(環支撐面)111b。本體部111之環狀區域111b在俯視上包圍本體部111之中央區域111a。基板W配置於本體部111之中央區域111a上，環組件112以包圍本體部111之中央區域111a上之基板W之方式配置於本體部111之環狀區域111b上。在一實施態樣中，本體部111包含基座及靜電吸盤。基座包含導電性構件。基座之導電性構件作為下部電極發揮機能。靜電吸盤配置於基座之上。靜電吸盤之頂面具有基板支撐面111a。環組件112包含一個或複數之環狀構件。一個或複數之環狀構件之中的至少一個係邊緣環。又，雖省略圖示，基板支撐部11亦可包含將靜電吸盤、環組件112及基板之中的至少一個調節至目標溫度之調溫模組。調溫模組可包含加熱器、傳熱媒體、流路或此等之組合。流路中流有鹽水或氣體等傳熱流體。又，基板支撐部11亦可包含向基板W之背面與基板支撐面111a之間供給傳熱氣體之傳熱氣體供給部。
噴淋頭13將來自氣體供給部20之至少一種處理氣體導入電漿處理空間10s內。噴淋頭13具有至少一個氣體供給口13a、至少一個氣體擴散室13b及複數之氣體導入口13c。供給至氣體供給口13a之處理氣體通過氣體擴散室13b而從複數之氣體導入口13c導入電漿處理空間10s內。又，噴淋頭13包含導電性構件。噴淋頭13之導電性構件作為上部電極發揮機能。又，氣體導入部除了噴淋頭13，亦可包含安裝於側壁10a上形成之一個或複數之開口部之一個或複數之側面氣體注入部(SGI：Side Gas Injector)。
氣體供給部20可包含至少一個氣體供給源21及至少一個流量控制器22。在一實施態樣中，氣體供給部20將至少一種處理氣體從分別對應之氣體供給源21經由分別對應之流量控制器22供給至噴淋頭13。各流量控制器22例如可包含質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。再者，氣體供給部20亦可包含將至少一種處理氣體之流量調變或脈衝化之一個或以上之流量調變裝置。
電源30包含經由至少一個阻抗匹配電路結合於電漿處理腔室10之RF電源31。RF電源31將如電漿源RF訊號及偏壓RF訊號之至少一種RF訊號(RF電力)供給至基板支撐部11之導電性構件及/或噴淋頭13之導電性構件。藉此，從供給至電漿處理空間10s之至少一種處理氣體形成電漿。從而，RF電源31可在電漿處理腔室10中作為從一種或以上之處理氣體生成電漿之電漿生成部的至少一部份發揮機能。又，藉由將偏壓RF訊號供給至基板支撐部11之導電性構件，可於基板W產生偏壓電位，而將形成之電漿中的離子成分引入基板W。
在一實施態樣中，RF電源31包含第1RF生成部31a及第2RF生成部31b。第1RF生成部31a經由至少一個阻抗匹配電路結合於基板支撐部11之導電性構件及/或噴淋頭13之導電性構件，並生成電漿生成用之電漿源RF訊號(電漿源RF電力)。在一實施態樣中，電漿源RF訊號具有在13MHz~150MHz之範圍內的頻率。在一實施態樣中，第1RF生成部31a亦可生成具有不同頻率之複數之電漿源RF訊號。生成之一個或複數之電漿源RF訊號被供給至基板支撐部11之導電性構件及/或噴淋頭13之導電性構件。第2RF生成部31b經由至少一個阻抗匹配電路結合於基板支撐部11之導電性構件，並生成偏壓RF訊號(偏壓RF電力)。在一實施態樣中，偏壓RF訊號具有低於電漿源RF訊號之頻率。在一實施態樣中，偏壓RF訊號具有在400kHz~13.56MHz之範圍內的頻率。在一實施態樣中，第2RF生成部31b亦可生成具有不同頻率之複數之偏壓RF訊號。生成之一個或複數之偏壓RF訊號被供給至基板支撐部11之導電性構件。又，亦可在各種實施態樣中，將電漿源RF訊號及偏壓RF訊號之中的至少一者脈衝化。
又，電源30亦可包含結合於電漿處理腔室10之DC電源32。DC電源32包含第1DC生成部32a及第2DC生成部32b。在一實施態樣中，第1DC生成部32a連接於基板支撐部11之導電性構件，並生成第1DC訊號。生成之第1偏壓DC訊號被施加於基板支撐部11之導電性構件。在一實施態樣中，亦可將第1DC訊號施加於如靜電吸盤內之電極等其他電極。在一實施態樣中，第2DC生成部32b連接於噴淋頭13之導電性構件並生成第2DC訊號。生成之第2DC訊號被施加於噴淋頭13之導電性構件。亦可在各種實施態樣中將第1及第2DC訊號之中的至少一者脈衝化。又，第1及第2DC生成部32a、32b可在RF電源31之外另外設置，亦可使第1DC生成部32a取代第2RF生成部31b而設置。
排氣系統40例如可連接於設在電漿處理腔室10底部之氣體排出口10e。排氣系統40可包含壓力調整閥及真空泵。透過壓力調整閥，調整電漿處理空間10s內之壓力。真空泵可包含渦輪分子泵、乾式泵或此等之組合。
控制部2處理使電漿處理裝置1執行本發明中所述之各種步驟之電腦可執行之命令。控制部2可控制電漿處理裝置1之各要素，以執行所述之各種步驟。在一實施態樣中，可使控制部2之一部份或全部包含於電漿處理裝置1。控制部2例如可包含電腦2a。電腦2a例如包含處理部(CPU：Central Processing Unit，中央處理單元)2a1、儲存部2a2及通訊介面2a3。處理部2a1可基於儲存於儲存部2a2之程式進行各種控制動作。儲存部2a2可包含RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬碟)、SSD(Solid State Drive，固態硬碟)或此等之組合。通訊介面2a3可經由LAN(Local Area Network，區域網路)等通訊網路而與電漿處理裝置1通訊。
[半導體製造裝置用之零件] 接著，說明本發明之半導體製造裝置用之零件。圖2中，作為本發明之半導體製造裝置用之零件之一例，例示圓筒構件12、噴淋頭13之圓盤14、環組件112。但，本發明之半導體製造裝置用之零件不限於此。
圓筒構件12係以覆蓋電漿處理腔室10之側壁10a(內壁)之方式配置之管狀(圓筒)零件。圓筒構件12防止在電漿處理中生成之反應生成物附著於電漿處理腔室10之內壁。又，圓筒構件12可更設於覆蓋基板支撐部11之外周側壁之位置。圓筒構件12支撐圓盤14，並包圍基板W之周圍，藉此可將電漿閉鎖在基板W之周圍。
圓盤14係構成包含噴淋頭13之底面之一部份之圓盤形狀之零件。圓盤14被成為支撐部之圓筒構件12支撐。複數之氣體導入口13c於厚度方向貫通圓盤14。
環組件112係環狀構件，並設於基板W之周圍。圓筒構件12、圓盤14及環組件112係半導體製造裝置用之零件之一例，並由透過CVD(Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)成膜而成之SiC構件所構成。圓筒構件12、圓盤14及環組件112係可自由拆裝地設於電漿處理腔室10。
為避免對電漿處理腔室10內之處理產生影響，半導體製造裝置用之零件對於低發塵及低污染之要求嚴格，且今後仍有變得更為嚴格之傾向。
就「低發塵」而言，尋求選擇容易在電漿內氣化且其氟化化合物之蒸氣壓較高之材料，以及暴露於電漿之面無破碎層或孔洞等構造缺陷之零件。
就「低污染」而言，盡可能不含所謂金屬系元素之零件係重要的。亦即，盡可能不含Na、K、Ca、Fe、Ni、Co、Cr、Mn、Mg、Y、Al、Cu之零件，特別對於Cu之含量嚴格限制。又，對暴露於電漿之面而言，重要的係無破碎層或孔洞等構造缺陷且為低密度之材料。
矽(Si)及SiC係可達到低發塵及低污染之素材，特別係作為半導體製造裝置用之零件的素材以SiC較佳。SiC輕量、低價，且比矽更硬，形成為中空構造時，可盡可能地薄化其厚度。又，製法以CVD為最佳，藉由以CVD成膜出期望之薄度之SiC膜，可形成以SiC膜構成之SiC構件，其適用於作為高機械強度、輕量、可變形、低發塵及低污染之半導體製造裝置用之零件。
就「可更換」而言，以輕量較佳，可使用低密度之素材之SiC。又，可藉由在以CVD成膜之SiC膜構成之SiC構件內設置中空部等，在構造上下工夫而達到輕量化，更可在SiC構件之中空部使熱交換媒介流動而亦得到溫度調節等機能而更佳。
就「低價格」而言，零件之價格主要分類成原料費、加工費以及固定費用。欲抑制原料費則重視減小零件體積，欲抑制加工費則重視縮短加工時間。從以上之觀點，若以透過CVD成膜之SiC構件構成半導體製造裝置用之零件，可滿足低發塵、低污染、可更換、低價格之全部的要求。又，可藉由將以CVD成膜之SiC構件設為中空構造而達到更加輕量化。以下，亦將具有以CVD成膜之SiC膜之SiC構件記載為「SiC構件」。
SiC構件具有可對應負重而變形之第1部份，SiC構件之第1部份的厚度為0.05mm以上且未滿1.0mm，更佳為0.05mm以上且未滿0.5mm。第1部份可係SiC構件之一部份亦可係全部。第1部份係SiC構件之一部份時，SiC構件具有不會對應負重而變形之第2部份，第2部份之厚度只要比第1部份之厚度厚，則在1.0mm以下即可。
藉著將SiC構件以可對應負重而變形之方式構成，可使SiC構件與其周邊構件之電性接點或熱性接點穩定化。例如，在電漿處理腔室10內配置SiC構件時，因SiC構件及其周邊構件之機械加工精度及安裝誤差，會產生傾斜或偏差而可能在SiC構件及其周邊構件之接點發生電性及/或熱性不穩定之情況。
對此，本發明之SiC構件在以CVD成膜時，將可變形之第1部份及其以外之第2部份的膜厚控制為不同之膜厚。藉此，透過SiC構件之第1部份，在向SiC構件施加負重時，SiC構件藉由第1部份之變形而向周邊構件推壓，進而提高SiC構件與周邊構件之密合性。藉此，可使SiC構件與周邊構件之接點之電性及/或熱性之穩定性提升。但，亦可如前述般僅以第1部份構成零件。
以下，參照圖2~圖5說明SiC構件之構成之一例。但，作為半導體製造裝置用之零件而使用之SiC構件不限於以下說明之SiC構件。又，作為SiC構件之替代，亦可使用將碳(C)、鋁(Al)等其他材料以CVD進行成膜之具有碳膜之構件及具有鋁膜之構件。
[SiC構件] 圖2(a)係在半導體製造裝置內使用之零件之SiC構件之一例。圖2(a)之SiC構件15之剖面為略矩形狀，並具有形成於頂部之開口部15a及內部之中空部(空間)15b，開口部15a與中空部15b連通。
SiC構件15可具有既定之形狀及大小之一個以上之開口部15a。可向中空部15b導入氣體或冷卻水作為熱交換媒介而控制溫度。但，SiC構件15亦可不向中空部15b導入氣體或冷卻水而使用。
SiC構件15之厚度不須在全部的面皆為相同厚度，欲使其變形之部份(第1部份)成膜至0.05mm以上且未滿1.0mm之厚度，較佳為0.05mm以上且未滿0.5mm之厚度。除此以外之部份(第2部份)成膜至比第1部份之厚度厚之0.5mm以上、1.0mm以下之厚度。第2部份亦可比1.0mm厚。但，使第2部份比1.0mm厚，例如設為約10mm之厚度時，CVD之成膜時間變長，會降低生產量而降低生產性。從而，第2部份為0.5mm以上、1.0mm以下之膜厚即可。如此以CVD成膜，可將SiC構件15之可變形之第1部份薄化至未滿1.0mm之厚度。又，SiC構件15之表面的表面粗糙度Ra較佳為0.01μm~20μm。
SiC構件15不限於矩形狀，亦可係可適用於半導體製造裝置用之各種零件之其他形狀。亦可於SiC構件附加必要之高低差、凹部、凸部、頂蓋、散熱片等可加工之各種構造。
作為SiC構件之具體例，圖2(b)~(e)中，分別表示噴淋頭13之圓盤14、圓筒構件12、將圓盤14及圓筒構件12一體化之構造體，以及環組件112。圓盤14係噴淋頭13之圓盤之一例。
圖2(b)之圓盤14係以CVD形成厚度1.0mm~30mm之SiC膜而製作。圓盤14係直徑φ1為300mm~600mm之圓盤之SiC膜。圓盤14之內部貫通有直徑φ2為0.3mm~數mm(約5mm)之複數之氣體導入口13c。例如，直徑φ2可係5mm以下。又，氣體導入口13c不限於圓孔，亦可係狹縫形狀之孔。此情況下，狹縫寬度在1mm以上，長度未特別限定。
圖2(c)之圓筒構件12係以CVD形成直徑φ1為300mm~600mm，而略小於電漿處理腔室10之側壁10a的直徑之圓筒形狀之SiC膜，其頂面及底面開口。圓筒構件12之高度係10mm~200mm。
圖2(d)之圓盤14與圓筒構件12之一體化構造體3中，圓筒構件12之頂面被圓盤14覆蓋。圓盤14與圓筒構件12之直徑為相同尺寸。圓筒構件12之頂面與圓盤14之外周面可一體成型，亦可透過焊接等而接合。
圖2(e)之環組件112係以CVD形成環狀之SiC膜而製作。環組件112之內徑(直徑)φ3為200mm~500mm而略大於基板W之直徑，外徑(直徑)φ1為300mm~600mm。環組件112之高度為1.0mm~10mm。任何SiC構件之欲使其變形之部份(第1部份)成膜至0.05mm以上且未滿1.0mm之厚度，較佳為0.05mm以上未滿0.5mm之厚度。除此以外之部份(第2部份)比第1部份之厚度厚，並且，較佳成膜至0.5mm以上、1.0mm以下之厚度。
圖2(f)係圖2(d)之圓盤14與圓筒構件12之一體化構造體3之變形例，可於圓筒構件12之側面追加設置氣體導入口13c之孔。
圖3(a)及(b)表示圖2(d)之A-A面之剖面之一例。圖3(a)及(b)係將圓盤14與圓筒構件12一體化之SiC構件之一體化構造體3，且圓筒構件12之中央部份12a之膜厚皆較薄。
圖3(a)及(b)中不同之構成在於圖3(b)之SiC構件之一體化構造體3於內部具有中空部14a、12d，而圖3(a)中無如此之中空部，其他構成為相同。
在圖3(a)及(b)中，圓筒構件12之中央部份12a之厚度比其上部份12b及其下部份12c之厚度薄。在SiC構件之一體化構造體3中，圓筒構件12之中央部份12a係可對應負重而變形之第1部份，圖3(a)之厚度Ta為0.05mm以上且未滿1.0mm，更佳為0.05mm以上且未滿0.5mm。
圖3(a)中，圓筒構件12之上部份12b及下部份12c之厚度Tb、Tc比第1部份厚即可。例如，厚度Tb、Tc可係0.5mm以上、1.0mm以下。圓筒構件12之上部份12b及下部份12c係不會對應負重而變形之第2部份。圓盤14之厚度Td可係1mm以上、30mm以下。圓盤14係不會對應負重而變形之第2部份。
SiC構件之一體化構造體3亦可不只配置於電漿處理腔室10之底部，而亦配置於後述之覆蓋環113(參照圖5)之頂面等。在一體化構造體3中，如圖3(a)及(b)之箭頭所示，從圓盤14之上向下施加負重時，圓筒構件12之中央部份12a對應負重而變形。透過此中央部份12a之變形，將圓筒構件12之底部向圓筒構件12之周邊構件(例如電漿處理腔室10之底部或例如覆蓋環113之頂面等)強力推壓，而可提高密合性。藉此，可使接點B在電性及/或熱性上穩定化。如此，SiC構件至少一部份可變形，故可對應負重而變形。藉此，不須進行螺絲等之鎖固，即可使其與周邊構件之接觸穩定。例如，圖3(a)及(b)之接點B作為電性及/或熱性接點發揮機能時，可使電性及/或熱性穩定化。
例如電漿處理腔室10為接地電位時，可使作為電性接點發揮機能之接點B穩定化。亦即，從圓盤14之上向下施加負重時，至少圓筒構件12之中央部份12a對應負重而變形。透過此變形提高SiC構件與電漿處理腔室10等在電性接點B上之密合性。藉此，可將圓筒構件12穩定地控制在接地電位。
圖3(b)所示之SiC構件之一體化構造體3於內部具有中空部14a、12d。中空部14a、12d亦可構成使氣體或冷卻水等熱交換媒介流通之流路。
此情況下，中央部份12a之厚度係內側厚度Ta(=0.025mm以上且未滿0.5mm)與外側厚度Ta’(=0.025mm以上且未滿0.5mm)之合計厚度。亦即，中央部份12a之厚度係0.05mm(=0.025mm×2)以上且未滿1.0mm(=0.5mm×2)。
上部份12b及下部份12c之厚度係內側厚度Tb、Tc(=0.25mm以上且未滿0.5mm)與外側厚度Tb’、Tc’(=0.25mm以上且未滿0.5mm)之合計，而成為0.5mm(=0.25mm×2)以上、1.0mm(=0.5mm×2)以下。
例如，使熱交換媒介在一體化構造體3內之中空部14a、12d流通時，可使作為熱性接點發揮機能之接點B穩定化。亦即，從圓盤14之上向下施加負重時，至少圓筒構件12之中央部份12a對應負重而變形。透過此變形提高SiC構件與電漿處理腔室10等在熱性接點B上之密合性。藉此，可提高將來自電漿之入熱等從一體化構造體3向電漿處理腔室10等除熱時之除熱性能。
由陶瓷或矽構件形成之半導體製造裝置用之零件無法變形，而會因負重而折斷或破損。相對於此，依本發明之SiC構件，具有以上說明之以CVD成膜之SiC膜，其係不會折斷而可變形之構造，適用於作為亦發揮電性接點或熱性接點之機能之半導體製造裝置用之零件。
亦即，以CVD形成SiC膜而使可變形之第1部份之厚度成為0.05mm以上且未滿1.0mm之膜厚，使本發明之SiC構件保持可變形而不會損壞之程度的強度。在製作中以CVD進行成膜時，SiC構件之平面部份形成0.05mm以上且未滿1.0mm之膜厚而作為可變形之第1部份，SiC構件之邊角部份形成0.5mm以上、1.0mm以下之膜厚而作為不會變形之第2部份。例如以CVD將平面部份成膜至0.5mm之厚度，並將邊角部份成膜至平面部份之2倍亦即1.0mm之厚度。
透過燒結製造相同形狀之SiC構件時，在厚度0.05mm以上且未滿1.0mm之第1部份施加負重時SiC不會變形而會折斷。另一方面，透過CVD將第1部份之SiC膜之膜厚控制在0.05mm以上且未滿1.0mm之SiC構件，可達到SiC構件之變形，且可防止SiC構件之破損。
再者，藉由在圖3(b)之內部具有中空部14a、12d，可達到SiC構件之輕量化而更容易進行更換。再者，可藉由將中空部14a、12d作為流路而流通冷卻水等進行調溫或將圓筒構件12等SiC構件控制在期望之電位而進行溫度調節及電位調節。例如，將圓筒構件12控制在低溫度時，反應生成物容易附著，將圓筒構件12控制在高溫度時反應生成物較不易附著。又，將圓筒構件12之電位設為與電漿處理腔室10內之反應生成物極性相同之電位時會互相排斥，設為與反應生成物極性相反之電位時會吸引反應生成物，而可使更多的反應生成物附著於圓筒構件12。
如上，較佳將SiC構件以可調整電位之方式構成。又，較佳將SiC構件以可調整溫度之方式構成。
圖4係將SiC構件之一部份擴大之圖。圖4(b)~圖4(d)表示以可調整電位及/或溫度之方式構成之SiC構件16之一例。圖4(a)所示之SiC構件16具有開口部15a及形成於內部之中空部15b，開口部15a與中空部15b連通。可在中空部15b中使熱交換媒介流通。由透過CVD成膜之SiC膜構成之SiC構件16電阻率較低(數Ωcm)，故直接向SiC構件16施加電位時可進行電位控制。但，可能發生SiC構件16之電位變動及發熱等問題。
故，如圖4(b)~圖4(d)所示，SiC構件16較佳以在SiC膜具有高阻抗之導電性膜17且可調整電位之方式構成。圖4(b)中，於SiC膜之表面成膜出導電性膜17，並將導電性膜17作為與周邊構件之接點，並向接點亦即導電性膜17施加電位。可在中空部15b中使熱交換媒介流通。
如圖4(c)所示，亦可於SiC構件16之SiC膜之內面成膜出高阻抗之導電性膜17a、17b，使導電性膜17a、17b從開口部15a露出而設置與周邊構件之接點，並向接點施加電位。導電性膜17a、17b透過絕緣膜9而絕緣。藉此，可向從開口部15a露出之導電性膜17a、17b分別施加不同電位V1、V2。藉此，可將SiC構件16控制在不同電位V1、V2。例如，將導電性膜17a控制在低電位並將導電性膜17b控制在高電位等，可增加控制之變化。亦可在圖4(c)之SiC構件16中，於中空部15b使熱交換媒介流通。又，可在中空部15b內之導電性膜17a、17b流通電流。導電性膜17a、17b亦可係半導體。藉此，可向導電性膜17a、17b或半導體施加電位。
如圖4(d)所示，可透過CVD形成不具中空部15b之SiC構件(SiC膜)16，並於其表面成膜出高阻抗之導電性膜17a、17b，並向導電性膜17a、17b施加不同之功率。藉此，可將導電性膜17a、17b控制在不同電位V1、V2。圖4(b)~(d)之導電性膜17a、17b亦可係半導體。
藉由賦予SiC構件16圖4(b)~(d)所示之導電性膜17、17a、17b，可迴避SiC構件16之電位之散亂及發熱，而穩定地控制在期望之電位。又，亦可將圖4(b)~(d)所示之導電性膜17、17a、17b使用於作為加熱器電極圖案，而以可調整溫度之方式構成。此情況下，可藉由向導電性膜17、17a、17b施加電位，而在對各導電性膜17、17a、17b進行控制之溫度中，設置高溫及低溫。
圖4(c)之SiC構件16中，可同時將導電性膜17a、17b控制在不同溫度及不同電位。另一方面，圖4(d)之SiC構件16中，有無法將導電性膜17a、17b控制在不同溫度及不同電位之可能性。故，圖4(d)之SiC構件16之構成中，區別而進行將SiC構件16之導電性膜17a、17b控制在不同電位V1、V2或控制在不同溫度。
又，將導電性膜17a、17b設於SiC構件16之內面時，可使用可在圖4(c)之SiC構件16之SiC膜的內側成膜出導電性膜17a、17b之任何製法。例如，可思及在內部成膜出高熔點之導電性膜17a、17b後，在導電性膜17a、17b之上透過CVD成膜出SiC膜之方法。
圖5表示依一實施態樣之半導體製造裝置用之零件亦即SiC構件之其他例。圖5中，以透過CVD形成之SiC膜所形成之環組件112作為SiC構件之一例表示。圖5將基板W之外周且載置有環組件112之本體部111的一部份(外周)擴大表示。
環組件112載置於基板W之外周之用以支撐環組件112之環支撐面111b之上。更詳細而言，本體部111由鋁形成，其表面被熔射出之氧化鋁之熔射膜111c被覆。在本體部111之外周配置由石英形成之環狀之覆蓋環113。環組件112載置於本體部111之環狀區域(環支撐面)111b及覆蓋環113之環支撐面113b。
於基板W下方之熔射膜111c內部配置基板用之電極115，於環組件112下方之熔射膜111c內部配置環組件112用之電極114。電極114、l15由鎢等金屬構成。基板用之電極115及環組件112用之電極114分別可係用以將基板W及環組件112靜電吸附之吸附電極，亦可係用以對基板W及環組件112進行溫度控制之加熱器電極。此處以吸附電極進行說明。
電極114上之環組件112之厚度Tg若係在向電極114施加直流電壓而使環組件112靜電吸附於本體部111時會變形之厚度，環組件112之底面與本體部111之頂面的密合性較高而提高吸附力。故，將電極114上之環組件112之厚度Tg盡可能地薄化以可變形。亦即，電極114上之環組件112之部份係可變形之第1部份，其厚度Tg係0.05mm以上且未滿1.0mm。
另一方面，除此以外之環組件112之厚度可係不會變形之厚度。例如，覆蓋環113上之環組件112之厚度Te可係不會變形之0.5mm以上、1.0mm以下之厚度，亦可係可變形之0.05mm以上且未滿1.0mm之厚度。透過環組件112內側之高低差部112f而以潛入基板W邊緣之方式配置之部份的厚度Tf亦同樣可係不會變形之厚度，亦可係會變形之厚度。又，0.5mm以上、1.0mm以下為不會變形之厚度之描述意指大致上不會變形，愈接近0.5mm愈容易變形。
[SiC構件之製造方法] 接著，參照圖6說明本發明之SiC構件之製造方法之一例。首先，如圖6(a)所示，將石墨加工至期望之形狀及期望之表面粗糙度Ra而形成基座27。基座27之形狀未限定。基座27不限於石墨，只要係如矽等可透過加熱或藥品去除之材料即可，本例中使用石墨之基座27。
接著，如圖6(b)所示，透過CVD將SiC膜15’成膜至期望之厚度，並塗覆基座27。例如，利用圖1之電漿處理裝置1透過CVD成膜出SiC膜15’，並將SiC構件15製作成期望之厚度。例如，可透過電漿CVD裝置、熱CVD裝置將SiC膜15’成膜至期望之厚度而製作SiC構件15。SiC膜15’之期望之厚度在可變形之部份係成膜至0.05mm以上且未滿1.0mm之厚度，在不須變形之部份成膜至0.5mm以上、1.0mm以下之厚度即可。
又，如圖6(c)所示，可於石墨之基座27在一處以上設置基座27之固持部份19。基座27之固持部份19可轉為用於熱交換媒介之導入部份。但，熱交換媒介之導入部份亦可在後續步驟形成。
於基座27之表面透過CVD成膜出SiC膜後，形成圖6(c)所示之SiC構件。SiC膜之成膜可利用CVD法，但不限於此。SiC膜之成膜可利用真空蒸鍍型之PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沉積)法，亦可利用MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束磊晶)法。
接著，如圖6(d)所示，透過表面處理將成膜出之SiC構件15的表面加工至0.01μm~20μm之表面粗糙度Ra。又，將基座27之固持部份19拆除。
接著，如圖6(e)所示，藉由將形成有SiC膜之SiC構件15之基座27在高溫氧化環境下加熱而去除基座27。如本發明之製造方法，以石墨構成基座27之情況，基座27作為二氧化碳消失而形成中空部15b。藉此，完成SiC構件15。
如以上之說明，依本實施態樣之半導體製造裝置用之零件，透過CVD形成SiC膜，而使構成該零件之SiC構件之第1部份成為0.05mm以上且未滿1.0mm，更佳為0.05mm以上且未滿0.5mm之厚度。藉此，可藉由半導體製造裝置用之零件之第1部份而變形。
作為本發明之零件之SiC構件，可藉由將例如圖2(d)所示之圓盤14與圓筒構件12之一體化構造體3以可更換之方式配置於電漿處理腔室10，而將腔室內之環境維持於低發塵及低污染之狀態。SiC構件除了噴淋頭之圓盤與圓筒構件之一體化構造體3，亦可作為噴淋頭之圓盤、圓筒構件及環組件112而適用於半導體製造裝置。SiC構件亦可係以CVD形成之SiC膜所形成之覆蓋環113。本體部111以可上下移動之方式配置之情況，可將以CVD形成之SiC膜所形成之SiC構件適用於安裝在本體部111之下部並分隔電漿處理腔室10外之大氣壓狀態與腔室內之真空狀態之伸縮囊。
應了解依本發明之實施態樣之半導體製造裝置及半導體製造裝置用之零件之全部內容皆為例示而非用於限制。實施態樣可不脫離所附之申請專利範圍及其主旨而以各種形態變形及改良。上述複數之實施態樣中記載之事項可在不矛盾之範圍內採用其他構成，又，可在不矛盾之範圍內進行組合。
本發明之半導體製造裝置可適用於Atomic Layer Deposition(ALD，原子層沉積)裝置、Capacitively Coupled Plasma(CCP，電容耦合電漿)、Inductively Coupled Plasma(ICP，感應耦合電漿)、Radial Line Slot Antenna(RLSA，輻射線槽孔天線)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR，電子迴旋共振電漿)、Helicon Wave Plasma(HWP，螺旋波電漿)等任一類型之裝置。並且，本發明之半導體製造裝置用之零件可使用於上述任一類型之裝置。
又，作為半導體製造裝置之一例以電漿處理裝置舉例說明，但半導體製造裝置只要係對基板實施既定之處理(例如成膜處理、蝕刻處理等)之基板處理裝置即可，不限於電漿處理裝置。
本發明主張2021年3月23日向日本特許廳提出申請之對應案2021-048613號之優先權，並參照其全部內容而援用至本案。
1:電漿處理裝置 2:控制部 2a:電腦 2a1:處理部 2a2:儲存部 2a3:通訊介面 3:一體化構造體 9:絕緣膜 10:電漿處理腔室 10a:側壁 10e:氣體排出口 10s:電漿處理空間 11:基板支撐部 12:圓筒構件 12a:中央部份 12b:上部份 12c:下部份 12d:中空部 13:噴淋頭 13a:氣體供給口 13b:氣體擴散室 13c:氣體導入口 14:圓盤 14a:中空部 15:SiC構件 15a:開口部 15b:中空部 15’:SiC膜 16:SiC構件 17,17a,17b:導電性膜 19:固持部份 20:氣體供給部 21:氣體供給源 22:流量控制器 27:基座 30:電源 31:RF電源 31a:第1RF生成部 31b:第2RF生成部 32:DC電源 32a:第1DC生成部 32b:第2DC生成部 40:排氣系統 111:本體部 111a:中央區域(基板支撐面) 111b:環狀區域(環支撐面) 111c:熔射膜 112:環組件 112f:高低差部 113:覆蓋環 113b:環支撐面 114,115:電極 W:基板 B:接點 Ta,Ta’,Tb,Tb’,Tc,Tc’,Td,Te,Tf,Tg:厚度 V1,V2:電位
圖1係表示依一實施態樣之電漿處理系統之一例之剖面示意圖。 圖2(a)~(f)係表示依一實施態樣之SiC構件之一例之圖。 圖3(a)、(b)係表示圖2(d)之A-A面之剖面之一例之圖。 圖4(a)~(d)係表示依一實施態樣之SiC構件之一例之圖。 圖5係表示依一實施態樣之SiC構件之一例之圖。 圖6(a)~(e)係表示依一實施態樣之SiC構件之製造方法之一例之圖。
3:一體化構造體
12:圓筒構件
12a:中央部份
12b:上部份
12c:下部份
12d:中空部
13c:氣體導入口
14:圓盤
14a:中空部
B:接點
Ta,Ta’,Tb,Tb’,Tc,Tc’,Td:厚度

Claims (14)

  1. 一種半導體製造裝置，包含： 處理腔室； 基板支撐部，設於該處理腔室內並固持基板； 圓盤，與該基板支撐部相向並具有氣體導入口；以及， 圓筒構件，支撐該圓盤並包圍該基板之周圍； 該圓盤及該圓筒構件，係具有透過CVD成膜出之SiC膜之SiC構件之零件； 該圓筒構件，具有可對應負重而變形之第1部份。
  2. 如請求項1所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件之零件，係該圓盤與該圓筒構件之一體化構造體。
  3. 如請求項1或請求項2所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件於其內部具有中空部。
  4. 如請求項1~3中任一項所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件之第1部份的厚度係0.05mm以上且未滿1.0mm。
  5. 如請求項4所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件之第1部份的厚度係0.05mm以上且未滿0.5mm。
  6. 如請求項1~5中任一項所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件，具有不會對應負重而變形之第2部份，該第2部份之厚度比該第1部份之厚度厚。
  7. 如請求項6所述之半導體製造裝置，其中， 該SiC構件之第2部份的厚度係1.0mm以下。
  8. 一種半導體製造裝置用之零件，係具有透過CVD成膜出之SiC膜之SiC構件之零件，其中， 該SiC構件，具有可對應負重而變形之第1部份。
  9. 如請求項8所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件，包含噴淋頭之圓盤、圓筒構件、該噴淋頭之圓盤與該圓筒構件之一體化構造體，以及環組件中的至少任一者。
  10. 如請求項8或請求項9所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件於其內部具有中空部。
  11. 如請求項8~10中任一項所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件之第1部份的厚度係0.05mm以上且未滿1.0mm。
  12. 如請求項11所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件之第1部份的厚度係0.05mm以上且未滿0.5mm。
  13. 如請求項8~12中任一項所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件具有不會對應負重而變形之第2部份，該第2部份之厚度比該第1部份之厚度厚。
  14. 如請求項13所述之半導體製造裝置用之零件，其中， 該SiC構件之第2部份的厚度係1.0mm以下。
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