TW559942B - Electrode member for plasma treating apparatus, plasma treating apparatus and plasma treating method - Google Patents

Electrode member for plasma treating apparatus, plasma treating apparatus and plasma treating method Download PDF

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TW559942B
TW559942B TW091113856A TW91113856A TW559942B TW 559942 B TW559942 B TW 559942B TW 091113856 A TW091113856 A TW 091113856A TW 91113856 A TW91113856 A TW 91113856A TW 559942 B TW559942 B TW 559942B
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TW091113856A
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Kiyoshi Arita
Tetsuhiro Iwai
Hiroshi Haji
Shoji Sakemi
Taiji Matano
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Matsushita Electric Ind Co Ltd
Kurosaki Harima Corp
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
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    • H01J37/3244—Gas supply means
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Description

559942 五、發明說明（1) 發明背景 本發明係有關-種欲附著於在電漿處 f之電極氣體供給埠σ之正面。 ；Λ 種使用前述電極元件之電喂處理J番：’本發明係關於- 關於電子組成元件（例如某柘.*谐碰水處理万 „ ^ 基板或+導體裴置）之表面光整 下產生電t，以及於欲藉電處；f置用來於真空環境 稽尾水進仃物理及化學處理之物件 J理(例如蝕刻）。電聚係經由於密封處理腔室内 細加南電壓至電極而產生。具有預定壓 體（後文稱作為「氣體」）供給處理腔室。電水雇用孔 吝Π J f f理中’某些案例t，依據處理目的而定須 ίΐ::ί :。於矽基板(如半導體晶圓）進行電毁蝕刻 用之電7灵處理裝置，传用暗霖；/i£ Λ Λ Q , 便用嘴霧及供給具有相對高壓氣體至 矽曰曰a表面之方法用來提升處理效率。 用於此種氣體供給方法，已知習知方法，其中氣體衿 蜂口係形成於上電極上，上電極係設置於^持石夕晶圓^ 下電極相肖。上電極作為放電電極板及氣體導入板。此種 情況下，放電電極板有大量細小氣體供應孔，且附著於上 電極，因此均一供給氣體至矽晶圓表面。 、 、但於使用放電電極板之例發生下列問題。由氣體供應孔 注入及供給氣體方法中，將供給氣體之均勻分布受限制， 喷霧於矽晶圓表面上之氣體量於設置於供應孔 其它部分間不均勻。 因此，谷易感應異常放電，其中電漿會聚產生於供應孔 91113856.ptd 第6頁 559942
附近，由於此種異常放電而 刻以會聚方式於產生異常放 質受影響的問題，例如矽晶 此外，依據放電電極板材料 之放電電極板被電漿磨耗之 此外，曾經嘗試使用晶粒 瓷聚集以及燒結用作為放電 被電漿加熱所造成熱衝擊損 電漿之放電電極。 造成多項缺陷。更特別地，蝕 電部分進行。因此會有蝕刻品 圓受損、或蝕刻結果有變化。 而定’也有設置有氣體供應孔 問題。 直控1 〇微米至5 〇微米之多孔陶 電極板。但因放電電極板容易 壞’故無法用作為直接暴露於 發明概述 本發明 件，其包 其用以供 著至氣體 構，以及 讓由氣體 大小係設 根據本 理腔室； 作件於處 對位置， 用氣體至 室壓力； 、給電漿產 之第一方面係針對一 括一電漿產生電極， 給電漿產生用氣體至 供給璋口正面，其中 二維網路結構之間隔 供應埠口供給的電漿 定於100微米至30 0微 發明之第二方面，一 一第一電極，其具有 理腔室；一第二電極 以及具有一氣體供給 處理腔室；一壓力控 一氣體供應部，其係 生用氣體至處理腔室 種電漿處理 該電極具有 處理腔室， 該電極元件 組成多數不 產生用氣體 米之範圍。 種電漿處理 一夾持部， ’其係設置 埠口 ，係用 制部，其係 用以經由氣 ;一高頻產 裝置之電極元 氣體供應埠口， 該電極元件欲附 具有三維網路結 規則路徑，用以 通過其中，間隔 _ 一 裝置包含··一處 係用以失持一工 於第一電極之相 以供給電漿產生 用以減低處理腔 體供應蟑口，供 生部’其係用以
『559942 五、發明說明（3) 施加南頻電 氣體供應埠 三維網路結 則路徑，用 根據本發 理方法，該 極，其具有一夾持部，係用以 壓於第一電 口正面之電 構，以及一 極與第 極元件 種三維 生用氣 以讓電漿產 明之第三方面，一 電漿處理裝置包含 二電極間；以及一欲附著至 ，其中該電極元件具有一種 網路結構間隔組成多數不規 體通過其中。 種於電漿處理裝置之電漿處 :一處理腔室；一第一電 夾持一工作 一第二電極 一氣體供給 室；一壓力 供應部，其 體至處理腔 第一電極與 面之電極元 構，該方法 欲形成電路 讓半導體晶 第二電極間 喷霧電漿產 蝕刻夾持於 根據本發 則路徑，用 係用作為欲 之該電極元 ，其係設置於第一 埠口 ，係用 控制部，其 係用以經由 室；一高頻 第二電極間 件，其中， 包含下列步 圖樣之表面 圓之背面面 ，同時由三 生用氣體， 第一電極之 明，具有三 以讓電漿產 附著於用於 件。結果經 以供給 係用以 氣體供 產生部 ；以及 該電極 驟：堆 上，夹 向上； 維網路 藉此產 半導體 維網路 生用氣 電漿產 由不規 電極之相對 電漿產生用 減低處理腔 應埠口，供 ，其係用以 一欲附著至 元件具有一 疊一保護帶 導體 頻電 隔組 ；以 持該半 施力口面 結構間 生電漿 晶圓。 結構， 體通過 生電極 則路徑 件於處 位置， 氣體至 室壓力 給電漿 施力口高 氣體供 種三維 至半導 晶圓於 壓於第 成之不 及藉產 理腔室； 以及具有 處理腔 ;一氣體 產生用氣 頻電壓於 應埠口正 網路結 體晶圓之 夾持部， 一電極與 規則路徑 生的電漿 其間 其中 之氣 之整 隔組成多數不規 之該電極元件’ 體供應埠口正面 流功能供給的氣
\\326\2d-\91-09\91113856.ptd 第8頁 559942 五、發明說明（4) 體可均-分布，俾防止異常放電 益變化。整户， 此進仃均勻蝕刻而毫 …、艾化正肌功能表示於不規則路徑供仏0、s、a产 電極元件之全體表厭A ”、，、。且通過之氣體於 之注入方向受影燮勹力 勺而於不規則路徑 外，三維網： 動極元件之全體表面。此 於直接暴露於電浆位置，換…J:耐用性，也可設置 置。 Ε㉟°之暴露於受到大熱衝擊位 發明之詳j田說明 m照附圖說明本發明之具體實施例。 T先，> 照圖1說明電漿處理裝置。圖i 内側為進行電漿處理之處理腔室2 真工腔至1 電桎4(第一電極）彼此於處理腔室2垂直相對。下 3匕括一電極本體5’該電極本體5读、M ° ^ ^ 透過聚四氟乙烯製成之 2二體9附者於真空腔室】，制支持部^向下延伸。由古 如銘、不錄鋼或其它適當材料製成之夾持部6附门 矽二二ί 5之上表面’設置有電路圖樣之矽晶圓7(以 夕為主的基板）安裝於夾持部6之上表面上。真空腔室工及 :極本體5係由鋁、不銹鋼或其它適當材料製成工二持部6 _ y成為▼有陶瓷塗層於鋁、不銹鋼或其它適當材料表面 上〇 矽晶圓7係設定於電路圖樣形成面之背側藉機械拋光或 研磨而減薄之後即刻所得之狀態，以及包括微裂隙之受損 層形成於拋光表面上。保護帶7 a (參考圖5 )沾黏至石夕晶圓7 之電路圖樣形成面上，且設置成接觸夾持部6 .。欲處理之
559942 五、發明說明（5) 抛1光表面（雷^ 層係藉電毁處Λ成表面背側）翻轉向上° &光表面之受損 多數開除（姓刻）。 伸貫穿電極本if面之抽吸孔6a設置於夹持部6 ’且與延 徑5d連接至ΐ:之支持部5a之吸取路徑5d連通。吸取路 θ。工吸取部11，經由真空吸取部11進行真空抽 夕曰曰圓7係女裝於夾持部6之上表面上，故石夕晶圓7 具二吸取而失持於夾持部6。 穿ί = Γ冷媒通道6b及6(：係設置於夾持部6，且與延伸貫 Φ 環邱、部管路5b&5c連通。管路5b及5c連接至冷媒循 通由驅動冷媒循環部10，如冷卻水之冷媒於冷媒 而^鈦 C内循％。結果藉由在電黎處理期間所產生的轨 而加熱之夾持部6被冷卻。 王旳.、、' 電極本體5係電遠技$古此 加高頻電壓於ϋ间頻產生部12，高頻產生部12施 處理於室2将、車Μ和I、電極4間。此外，真空腔室1之 處心室2之減ί至壓力控制部13。壓力控制部13進行於 空。 以及於處理腔室2對大氣開放，破壞真 地至接地部2〇:、電極：體其它適當材料製成且接 體1 6而附著於真空腔室！且拉係±透過聚四氟乙烯製成之絕緣 體15為電漿產生用電極，以曰支持部153向上延伸。電極本 處理腔室2，且電極本體15罝於供給電漿產生用氣體至 供應埠口 1 5b，與延伸貫穿^一下表面，其設置有氣體 牙支持部1 5a之氣體供應路徑15c
559942 五、發明說明（6) 連通。氣體供應路徑丨5c係連接至 應部19供給一種含有以氣為主之氣^权應部19，氣體供 六氟化硫（SF6))之氣體混合物孔二如四敗化碳（CM或 電極元件1 7附著至氣體供應蜂’口 ^生用氣體。 17為包含陶兗多孔物質之圓盤形b之正面。電極元件 各：f丨物暂里古_ 如圖2所不’陶竞 夕孔物貝具有二維網路結構，其中 充 連續成形為三維網路，且有大量：陶究製成之框架部… 中。孔口物Λ 部l8b(間隔）於其 ^ 孔口部1 8 b之平均大小約；^ 1 n n v 1古一祕的於^ 馮1 00姣米至3 0 0微米直徑。 具有二維網路結構之孔口部U b播士、夕 許來自^ ^ ^ 構成多數不規則路徑，允 汴木目軋體供應槔口 1 5 b之韻辦捅、μ +， 15〇之虱月且通過電極元件17。電極元 件1 7之厚度大於5毫米。 將參照圖3及4說明一藉制i生雷士工-,丄，門 兄月種衣仏電極兀件17之方法。電極元 件17係精由沾黏陶瓷至欲成為基底材料之聚胺基曱酸酯發 泡體。百先準備板狀胺基曱酸酯發泡體22(sti)，切割成 具有預定形狀之圓盤，以製造圖4(3)所示之基底材料 23(ST2)。胺基曱酸酯發泡體22之構造為芯部22a係連續設 置成類似二維網路，空隙部2 2 b係以高孔隙度形成於其 中。 ’、 同時準備欲作為陶瓷材料之氧化鋁粉末（ST3)，用以對 氧化叙粉末施加流動性之水及界面活性劑添加至其中，如 此形成料漿溶液2 4 (S T 4 )。 然後’如圖4(b)所示，基底材料23浸沒於料漿 24(ST5) ’以及於基底材料23拉起後，由基底材料23去除 過量料漿（ST6)。隨後將基底材料23乾燥去除水含量
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擊產生裂縫或 足夠耐用性。 朋/貝。如此於直接暴露於電漿位置仍可獲得 形是難以接受機械加工，以及難以被# 基甲酸醋發泡體22藉由連續切成箱Γ ^極兀件17經由將廢 被成形為所需形狀 成預疋％狀’可極為…
矽ί 處:里裝置係如前文說明組成’將參照圖5說明欲對 夾：邱6订之電漿處理（蝕刻）。首先’矽晶圓7係安裝於 2二’。且保護帶7a#s轉向下。藉壓力控制部叫圖υ於 由進打減壓，然後驅動氣體供應部19。因此氣體 寸者於上電極4之電極元件17向下注入。 ^處將對氣流分佈做說明。氣體供應部丨9所供應之氣體 二利，電極元件17而避免於氣體供應埠口15b自由流動。 I ί乳體暫時留在氣體供應埠口 1 5b，讓其中氣體壓力分 佈幾乎變均勻。
藉4 f力’氣體由氣體供應埠口 1 5 b通過組成電極元件 U之陶究多孔物質之孔口部18b(圖2)到達電極元件17之下 ^面’且朝向設置於其下方之矽晶圓7的表面喷霧。此 日τ ’大里孔口部1 8 b以不規則排列形成於電極元件丨7。因 此欲由電極元件1 7之下表面向下噴霧之氣流分佈變均勻， 而未偏離氣體供應埠口 1 5 b之全部範圍。 此種狀通下’高頻產生部1 2被驅動而施加高頻電壓至下 電極3之電極本體5。結果於上電極4與下電極3間形成的空 間產生電漿放電。經由電漿放電產生的電漿，對安裝於夾
第13頁 91113856.ptd 559942 五、發明說明（9) _ 持部6之石夕山晶圓7之上表面進行電毁钱刻處^里。 ^ 施例中，虽蝕刻包括微裂隙之受損層時，可 八、,肢貫 鐘之名虫刻速率。根攄太路f 2 政米/分 刻速率。 據本發明，可獲得高於1微米/分鐘之姓 於電漿蝕刻處理中，欲噴 佈’利用具有整流作用之電以：吏表全面體之= 勻。因此可防止於部分氣體由體犯圍變均 的集中而產生異常放電。 又乾圍，因電漿放電 此外，根據該具體實施例之電極元 1 8 a，框架部具有交互強六&入 匕括框罙部 各向同性結構(三維；：、:;)合 γ於：毁的苛刻位置，也不會因生 潰。如此若用以讓氣流分布變均勻 產生裂隙或朋 供應埠口 ，則習知須將整流板盘二=设置於氣體 板分開設置。但於本具體實施例；暴聚之放電電極 為放電電極板及整流板二者。 σ電極兀件1 7可作 如前述，該具體實施例中可進行 經以氧化幻乍為電極元件17之材料範例，作除=== 外也可使用以氧化鋁為主之陶害 -牙、了氧化鋁之 種情況下，重要地係選擇： = 主之… 行反應之材料，例#具有絕佳防 $桌之乱體進 石夕酸鹽玻璃屬於驗土金屬也可用作為料二= 右人用於孩具體貫施例之氟氣體，較佳 ’、^ 點及低蒸氣壓之金屬氟化物，除；真空具有咼沸 【Μ氧化鋁為主之氣體
91113856.ptd 第14頁 559942 五、發明說明（ίο) 外，可以含驗土金 此外，雖然已經 泡體結構作為三維 金屬之三維網路結 泡體2 2。 此外，用於製造 法，以可使用混合 方法。此例中，樹 形成的空間變成不 結構之框架部1 8 a c 雖然於具體實施 矽為主之基板之半 理，但本發明非僅 之石英振盪器的石 根據本發明，具 路結構之間隔構成 過其中，該電極元 氣體供應崞口之正 可變均勻，俾防止 刻。此外，即使於 可產生足夠耐用性 顯然本揭示僅供 之教示範圍下，經 化。因此除了隨附 例中已經 導體裝置 限於矽晶 英板也可 有三維網 不規則路 件係用作 面的電極 異常放電 直接暴露 屬之氧化物、氮化物及碳化物為代表。 說明下述實例，其中利用胺基甲酸酯發 網路結構，但可使用織物、線性纖維或 構（二維網路結構）來替代胺基甲酸酯發 具有三維網路結構之電極元件丨7之方 以及燒結陶瓷細粒與珠粒形樹脂粒子之 脂粒子係於燒結期間加熱燃燒，由燃燒 規則路徑，殘餘結構變成組成三維網^ 說明下述實例，其中欲作為以 之石夕晶圓7意圖用於電漿處 圓7。例如意圖用於含石夕材料 應用於本發明。 路結構之電極元件，該三維網 徑’用以讓電漿產生用氣體通 為欲附著於電漿產生用電極之 元件。結果欲供給的氣體分布 ，而可進行無變化之均勻I虫 電敷位置，該三維網路結構仍 舉例說明之用，但在未悖離本揭示所含 由添加、修改或刪除細節可做出多項變 之申請專利範圍之範圍外，本發明絕非 559942 五、發明說明（11) 囿限於本揭示之特定細節 元件編號說明 1 真 空 腔 室 2 處 理 腔 室 3 下 電 極 4 上 電 極 5 電 極 本 體 5a 支 持 部 5b，5c 管 路 5d 吸 取 路 徑 6 夾 持 部 6a 抽 吸 孔 6 b，6 c 冷 媒 通 道 7 矽 晶 圓 7a 保 護 帶 9 絕 緣 體 10 冷 媒 循 環 部 11 吸 取 部 12 向 頻 產 生 部 13 壓 力 控 制 部 15 電 極 本 體 15a 支 持 部 15b 氣 體 供 應 埠口 15c 氣 體 供 應 路徑
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91113856.ptd 第17頁 559942 圖式簡單說明 、 圖1為剖面圖，顯示根據本發明之一具體實施例之電漿 處理裝置； 圖2 (a)為剖面圖，顯示根據本發明之該具體實施例之電 極元件； 圖2(b)為放大剖面圖，顯示圖2(a)之電極元件； 圖3為根據本發明之具體實施例製造電極元件之流程 圖， 圖4(a)、（b)為視圖，顯示根據本發明之具體實施例製 造電極元件之方法；以及 圖5為視圖，顯示根據本發明之具體實施例之電漿處理 裝置之氣體流動分布。
91113856.ptd 第18頁

Claims (1)

  1. 559942 六、申請專利範圍 1. 一種電漿處理裝置用電極元件，其包括一電漿產生電 極，該電極具有氣體供應琿口，係用以供給電漿產生用氣 體至處理腔室，該電極元件欲附著至氣體供給埠口之正 面， 其中，該電極元件具有三維網路結構，以及三維網路結 構之間隔組成多數不規則路徑，係用以讓由氣體供應埠口 所供給的電漿產生用氣體通過其中，間隔大小係設定於 100微米至3 0 0微米之範圍。 2. —種電漿處理裝置，包含： 一處理腔室； 一第一電極，其具有一夾持部，係用以夾持一工作件於 處理腔室； 一第二電極，其係設置於第一電極之相對位置，以及具 有一氣體供給埠口，係用以供給電漿產生用氣體至處理腔 室； 一壓力控制部，其係用以減低處理腔室壓力； 一氣體供應部，其係用以經由氣體供應埠口，供給電漿 產生用氣體至處理腔室； 一高頻產生部，其係用以施加高頻電壓於第一電極與第 二電極間；以及 一電極元件，係欲附著至氣體供應埠口之正面，其中該 電極元件具有一種三維網路結構，以及一種三維網路結構 間隔組成多數不規則路徑，用以讓電漿產生用氣體通過其 中 〇
    91113856.ptd 第19頁 ^59942 六、申請專利範圍 3如中請專利範圍第2項之電激處理 大小係設定於100微米至3〇〇微米之範圍。 八 ^ 4.如申請專利範圍第2項之電聚處理裝。 持部包括大量抽吸孔開口於上“ ：中5亥夾 體1牲立立與延伸貝穿電極本 部。…P之吸取路徑連通，該吸取路經係連接至真空吸取 持VC範圍第2項之電漿處理裝置，其中，該夾 以用，通道’該通道係連接至冷媒循環部。 二广網路結構之材料含有氧化^ u’其中’形成 作件= = 第2項之電聚處理裝置，其中，該卫 8 ’与主之基板。 作件為：t利範圍第2項之電漿處理裝置，其中，該工 形成的受乂矽為主之基板’其具有經由機械拋光或研磨 9·如；，以及該受損層係藉電聚㈣去除。 作件為利範圍第2項之電衆處理裝置，其中，該工 及-受：：圓，其具有電路圖樣形成於-表面側，以 刻去除。、q叹置於半導體晶圓背側，該受損層係藉電漿蝕 腔室包含種於電漿處理腔室之電毅處理方法，該電漿處理 係用以失拄—處理腔室；一第一電極，其具有-夾持部， 於第一雷! 一工作件於處理腔室；—第二電極，其係設置 以供給雷將之相對位置，以及具有一氣體供給埠口，係用 7產生用氣體至處理腔室；一壓力控制部，其係
    9ll13856.pld 第20頁 559942 六、申請專利範圍 用以減低處理腔室壓力；一氣體供應部，其係用以經由氣 體供應埠口，供給電漿產生用氣體至處理腔室；一高頻產 生部，其係用以施加高頻電壓於第一電極與第二電極間； 以及一電極元件，係欲附著至氣體供應埠口之正面，其 中，該電極元件具有一種三維網路結構，該方法包含下列 步驟： 堆豐一保護帶至半導體晶圓之欲形成電路圖樣之表面 上； 夾持該半導體晶圓於夾持部，讓半導體晶圓之背面面向 上； 施加高頻電壓於第一電極與第二電極間，同時由三維網 路結構間隔組成之不規則路徑噴霧電漿產生用氣體，藉此 產生電漿；以及 藉產生的電漿蝕刻夾持於第一電極之半導體晶圓。 11.如申請專利範圍第1 〇項之電漿處理方法，其中，該 工作件為以矽為主之基板。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之電漿處理方法，其中，該 工作件為一種以矽為主之基板，其具有經由機械拋光或研 磨形成的受損層，以及該受損層係藉電浆钱刻去除。 1 3.如申請專利範圍第1 0項之電漿處理方法，其中，該 工作件為半導體晶圓，其具有電路圖樣形成於一表面側， 以及一受損層設置於半導體晶圓背側，該受損層係藉電漿 触刻去除。
    \\326\2d-\91-09\91113856.ptd 第 21 頁
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