TWI753457B - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

為了使電漿處理裝置的可靠度或良品率提升，而具備：被配置於在處理室內部所配置用以載置晶圓的試料台的上面的外周側之導體製的環狀電極及覆蓋彼的介電質製的罩；被配置於在試料台的外周側部分所配置的貫通孔內，具有上端部會與環狀電極連接的連接器部之棒狀構件；在試料台下方空出間隙而配置，與棒狀構件的下端部連結，使棒狀構件對於環狀電極向上彈撥之樑狀的構件；及經由給電路徑來連接至棒狀構件，供給高頻電力至環狀電極的高頻電源。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明是有關電漿處理裝置及電漿處理方法，特別是有關適於半導體基板等的被處理材的加工之電漿處理裝置及電漿處理方法。
在半導體製造工程中，一般進行使用電漿的乾蝕刻。用以進行乾蝕刻的電漿處理裝置是使用各種的方式。
一般，電漿處理裝置是由：真空處理室、被連接於彼的氣體供給裝置、將真空處理室內的壓力維持於所望的值的真空排氣系、載置被處理材的晶圓的電極、用以使電漿產生於真空處理室內的電漿產生手段等所構成。藉由電漿產生手段來將從淋浴板等供給至真空處理室內的處理氣體設為電漿狀態，藉此進行被保持於晶圓載置用電極的晶圓的蝕刻處理。
近年來，隨著半導體裝置的集成度的提升，被要求微細加工，亦即加工精度的提升，且半導體裝置的電路構造也成為更微細，被要求為可良品率佳地製造一種至半導體裝置的電路被形成於其上的半導體晶圓等的基板的更外周緣部為止性能佳的半導體裝置。亦即，被要求以電漿處理 裝置所實施的處理不至於使半導體裝置的性能惡化的方式，更縮小基板的外周緣部的區域的大小。為了抑制在如此的基板的外周側部分的性能的惡化，而在載置基板的試料台的上面的基板的外周側的區域中減低電場的集中。而且，需要抑制基板的上面的外周側部分的處理的特性、例如在蝕刻處理的情況是處理的速度(蝕刻速率)急劇地增大。為了達成此事，可思考在基板的外周側調節在覆蓋試料台的上部的上面而配置的包含介電質製的基座環的基板的外周側區域的電場，而使能夠在基板的處理中抑制被形成於基板的上面的上方的鞘層(sheath)的厚度的從基板的中心部到外周緣的變化。
作為如此的技術，例如有揭示於日本特開2016-225376號公報(專利文獻1)者為人所知。在上述專利文獻1中揭示：在包圍載置半導體晶圓等的基板狀的試料的試料台上部的試料的外周而配置的絕緣體製的環的下方被覆蓋於此，施加預定的頻率的高頻電力至在上述試料的外周側予以包圍而配置的導電體製的環，使在試料的上面的外周側部分的荷電粒子的進入方向垂直地接近於試料的上面，謀求處理的良品率的提升之技術。
並且，在日本特開2011-009351號公報(專利文獻2)中揭示：對於面向電漿的聚焦環供給偏壓電位形成用的高頻電力，藉此按照導電體的電漿所造成的削減或消耗的程度來調節被形成於導電體的上面的上方的偏壓電位的大小，藉此抑制處理的性能隨著時間變動之技術。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2016-225376號公報
專利文獻2：日本特開2011-009351號公報
上述的技術是有關其次的點，考慮不夠充分，因此產生問題。
亦即，上述專利文獻1是藉由產生在高頻電力被供給至導電性的環的給電線上的串聯諧振，取得降低給電線的阻抗來使流動大的電流之作用，但未考慮有關因為大的電流流動，在給電路徑的發熱量變大的點。特別是未考慮有關在大的電流流動時，在被配置於試料台的內部的給電路徑上的電纜的連接器等的構成路徑的2個的構件的連接部分產生大的發熱而使上述連接部分損傷或恐有對周圍的構件造成不良影響之虞的點。
並且，在專利文獻2中也因為聚焦環面向電漿，所以在接觸於電漿之下，恐有對於聚焦環之來自給電線的高頻電力的電流流入電漿之虞，此時產生與專利文獻1同樣的問題。在上述專利文獻2的技術中未考慮有關在試料台的內部的給電路徑上的連接部分發熱變大而給電路徑損傷，裝置的可靠度受損的點、或在試料台的上面或被載於其上的晶圓的上面發生因為來自發熱的影響所造成的溫度的不 均一的結果，處理後的形狀大幅度偏離所望者的點。
本發明的目的是在於提供一種可使可靠度或良品率提升的電漿處理裝置或電漿處理方法。
本發明的前述的目的及新穎的特徵是可由本說明書的記述及附圖明確得知。
在本案中揭示的實施形態之中，若簡單地說明代表者的概要，則如其次般。
一實施形態的電漿處理裝置係具備：處理室，其係被配置於真空容器內部；試料台，其係被配置於該處理室內部，在其上面載置處理對象的晶圓；導體製的環狀電極，其係在該試料台的前述上面的外周側予以包圍而配置，供給高頻電力；介電質製的罩，其係被載於該環狀電極的上方而予以覆蓋；基材，其係構成前述試料台，具有圓板或圓筒形狀；棒狀構件，其係在被配置於該基材的外周側部分的貫通孔內被垂吊而配置，具有在其上端部與前述環狀電極連接而定位於此的連接器部；樑狀的構件，其係在前述貫通孔的下方的前述試料台下方空出間隙而配置的延伸於水平方向的樑狀的構件，其一端與前述棒狀構件的下端部連結，另一端對於前述試料 台定位，有關前述另一端將前述棒狀構件對於環狀電極向上彈撥；及高頻電源，其係經由給電路徑來連接至前述棒狀構件，供給高頻電力至前述環狀電極。
又，一實施形態的電漿處理方法係在被配置於真空容器內部的處理室內的試料台上配置處理對象的晶圓，在前述處理室內形成電漿而處理前述晶圓之電漿處理方法，其特徵為具備：在前述處理中，一面供給第1高頻電力至被配置於前述試料台的內部的電極，一面供給第2高頻電力至在被配置於前述試料台的前述晶圓的外周側的介電質製的環狀罩的下方被該環狀罩覆蓋的環狀的電極之工程，通過導電體製的棒狀的構件及導電體製的板狀的彈簧構件來供給前述第2高頻電力至前述環狀的電極，該導電體製的棒狀的構件係被配置於貫通前述試料台的內部的貫通孔的內部，與前述環狀的電極連接，該導電體製的板狀的彈簧構件係其一端部與該棒狀的構件的下端部連接，另一端部對於前述試料台固定位置。
在本案中揭示的實施形態之中，若簡單地說明藉由代表者所取得的效果，則如以下般。
可使電漿處理裝置的可靠度提升，使電漿處理的良品率提升。
100:電漿蝕刻裝置
101:真空容器
102:淋浴板
102a:氣體導入孔
103:介電質窗
104:處理室
105:導波管
106:電場產生用電源
107:磁場產生線圈
108:電極基材
109:半導體晶圓
110:真空排氣口
111:導電體膜
112:接地處
113:基座環
116:電漿
120:晶圓載置用電極
120a:載置面
120b:上面
120c:貫通孔
120d:凹陷部
124:高頻電源
125:高頻濾波器
126:直流電源
127:高頻電源
128,129:匹配器
130:負荷阻抗可變箱
131:導體環
131a:貫通孔
132:締結螺絲
133:給電轂
134:O型環
135:樑狀構件
136:絕緣性螺絲
137:上部基座環
138:接觸面
139:絕緣環
139a,139b:貫通孔
140:介電質膜
141:空間
142:絕緣性套筒
143:絕緣性皮膜
144:絕緣轂
145:密封構件
146:電極底部
147:連結圓柱
148:引導構件
149:空間
150:絕緣板
151:接地板
152:冷媒流路
153:絞合金屬線
160:電場．磁場形成部
161:給電連接器
162,163:締結螺絲
164:蓋構件
[圖1]是模式性地表示本發明的實施例的電漿處理裝置的構成的概略的剖面圖。
[圖2]是將圖1所示的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖3]是將圖2所示的本實施例的電漿處理裝置的基座環的別的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖4]是將圖2所示的本發明的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖5]是經圖2所示的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖6]是將圖2所示的實施例的另外別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖7]是將本發明的的別的實施例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖8]是將圖7所示的本發明的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖9]是將圖7所示的本發明的實施例的變形例的電漿 處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
[圖10]是將圖7所示的本發明的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
在以往的電漿處理裝置中，被配置於處理室內，晶圓被載置於其上面的晶圓載置用電極是在晶圓的處理中接受從被形成於處理室內的電漿傳達的熱或預先被形成配置於該晶圓的表面上的膜與電漿的相互作用所產生的熱而被加熱。此時，被配置於晶圓載置用電極的上部構成的構件之中，由金屬等的導電體材料所構成的基材及在其下方以螺絲或螺栓來與該基材締結等被連接而配置成一體的由絕緣性材料或介電質材料所構成的絕緣板，隨著溫度上昇而產生的膨脹的結果取得的尺寸、形狀，會因為該等的熱膨脹係數的差而產生差異，此結果，被連接成一體的晶圓載置用電極的上部的形狀產生彎曲或凹凸等來自初期者的應變或變動。
將產生如此的應變的晶圓載置用電極的基材或構成絕緣板等的上部的構件貫通的貫通孔是長度等的尺寸或中心軸的角度或方向會變化，伴隨於此，被配置於貫通孔的內部的構件或被載於晶圓載置用電極上部的構件的位置或該等的相對的距離產生變化。尤其上述的應變或變形是在具 備圓板或圓筒形狀的晶圓載置用電極的上部的構件的外周側變大。例如，該晶圓載置用電極在其上部的外周側配置有供給高頻電力的導電體製的環的構成時，該環與被配置於晶圓載置用電極120的內部通上供給至環的高頻電力的給電路徑的端部的距離會隨上述變形或應變的發生而變化，所欲使變形或變位的外力會對於連接該等的環與端部之間的連接器部分作用。
因此，就以往的技術而言，一旦外力超過連接器的構造的強度，則在該連接器產生破損。並且，即使產生的變形或應變的大小為該連接器的容許範圍內，當複數片的晶圓被連續性地處理時，在晶圓載置用電極及被搭載於彼的上述連接器部分，因為使用電漿的每處理的加熱及處理結束後的冷卻以及伴隨於該等的膨脹、收縮所引起的變形或變位或應變會重複產生。而且，隨著如此的變形、變位或應變的重複，一旦在連接器部分的連接2個構件的部分中產生滑動，則此滑動的結果，藉由磨耗或發熱而產生的相互作用之反應物的形成，進而產生汚染或導通性能的降低或構件的破損，其結果，恐有電漿處理裝置的長期間的可靠度受損的問題發生之虞。
本案發明是為了解決上述的課題而研發者。
以下，利用圖面來說明本發明的實施形態。
實施例
以下，利用圖1~圖4來說明本發明的實施例。圖1是模 式性地表示本發明的實施例的電漿處理裝置的構成的概略的剖面圖。尤其圖1是表示利用微波的電場作為用以形成電漿的電場，產生上述微波的電場與磁場的ECR(Electron Cyclotron Resonance；電子迴旋共振)而形成電漿，利用上述電漿來蝕刻處理半導體晶圓等的基板狀的試料之電漿蝕刻裝置。
說明有關圖1所示的電漿蝕刻裝置100。電漿蝕刻裝置100是具有在內部具備形成電漿的處理室104之真空容器101。具有圓板形狀的介電質窗103(例如石英製)會作為蓋構件來載於真空容器101的具有圓筒形狀的上部的側壁的上端上方，構成該真空容器101的一部分。在被載於圓筒形的真空容器101的側壁的上方的狀態下，在介電質窗103周緣部的背面與真空容器101的具有圓筒形的側壁的上端之間是O型環等的密封構件會被夾入而配置，藉由真空容器101內部的處理室104內被排氣而減壓，介電質窗103被推壓至真空容器101，在密封構件產生變形，藉此真空容器101或處理室104的內部與外部會被氣密地區劃。
並且，在真空容器101的下部是配置有面向處理室104而具有圓形的開口之真空排氣口110，與被配置於真空容器101的下方而連接的真空排氣裝置(圖示省略)連通。進一步，在構成真空容器101的上部的蓋構件之介電質窗103的下面的下方是具備有構成處理室104的圓形的頂面而面向處理室104的淋浴板102。淋浴板102是具有圓板形狀，具有貫通於中央部而配置的複數的氣體導入孔102a，蝕刻 處理用的氣體會通過該氣體導入孔102a來從上方導入至處理室104。本實施例的淋浴板102是由石英等的介電質的材料所構成。
在真空容器101的上部的外側的上方側之處是配置有形成用以將電漿116產生於處理室104內部的電場及磁場的電場．磁場形成部160。電場．磁場形成部160是包含以下的構成來備於電漿蝕刻裝置100。亦即，電場．磁場形成部160是被配置於介電質窗103的上方，且為了將用以產生電漿116的預定的頻率的高頻電場導入至處理室104內，而配置有在內部傳送該電場的導波管105，構成其下部的圓筒形部分是在上下方向具有軸，在介電質窗103上面的中央部的上方配置比介電質窗103小徑的圓筒的下端部。進一步，在導波管105的另一方的端部是具備有電場產生用電源106，該電場產生用電源106是將被傳送於導波管105的內部的高頻的電場振盪而形成。該電場的預定的頻率是不被特別限定，但在本實施形態是使用2.45GHz的微波。
在處理室104的介電質窗103的上方的導波管105的圓筒形狀部的下端部及構成處理室104的圓筒形狀部的真空容器101的側壁的外周側的周圍的各者是磁場產生線圈107會在包圍該等的狀態下被配置。磁場產生線圈107是被供給直流電流而形成磁場，由在上下方向被配置成複數的段的電磁石及軛所構成。
在上述的構成中，在處理用的氣體從淋浴板102的氣體導入孔102a導入至處理室104內的狀態下，藉由電場產 生用電源106來振盪的微波的電場是傳播於導波管105的內部而透過介電質窗103及淋浴板102來從上方向下供給至處理室104。進一步，藉由被供給至磁場產生線圈107的直流電流而產生的磁場會被供給至處理室104內，使與微波的電場產生相互作用，產生ECR(Electron Cyclotron Resonance)。藉由該ECR，處理用的氣體的原子或分子會被激發、解離或電離，在處理室104內產生高密度的電漿116。
在形成電漿116的空間的下方的處理室104的下部是配置有構成試料台的晶圓載置用電極(第1電極)120。晶圓載置用電極120是具備其上部的中央部比外周側更上面高的圓筒形的突起(凸狀)部分，具備在凸上部的上面載置試料(處理對象)的半導體晶圓(以後亦簡稱晶圓)109的載置面120a。該載置面120a是被配置為與淋浴板102或介電質窗103對向。
如圖2所示般，構成晶圓載置用電極120上部的電極基材108的凸部的上面120b是以介電質膜140所被覆，該介電質膜140構成載置面120a。在介電質膜140的內部是配置有經由圖1所示的高頻濾波器125來與直流電源126連接的靜電吸附用的複數的導電體製的膜之導電體膜111。在此，在導電體膜111是利用靜電之半導體晶圓吸附用的直流電力會被供給至內部，為用以形成隔著覆蓋彼的介電質膜140的上部來使晶圓109吸附的靜電之膜狀的靜電吸附用電極。本實施例的導電體膜111是由上方看具有圓或近似於 看作是此程度的形狀，彼此僅預定的距離，被隔開配置，被絕緣的複數的膜，可為複數的膜狀的電極的一方及另一方為賦予不同的極性的雙極型者，或賦予同極性的單極型者，在圖1是只揭示單一的導電體膜111，但本實施例是可分別被賦予不同的極性的複數的導電體膜111被配置於介電質膜140內部，作為雙極型的靜電吸附電極。
被配置於晶圓載置用電極120的內部之導電體製的具有圓形或圓筒形狀的電極基材108是經由匹配器129通過包含同軸電纜等的配線的給電路徑來與高頻電源124連接。該等高頻電源(第1高頻電源)124及匹配器129是被配置於比高頻濾波器125與導電體膜111之間的距離更近之處。再者，高頻電源124是被連接至接地112。
在本實施例中，在晶圓109的處理中是被供給來自高頻電源124的預定的頻率的高頻電力(第1高頻電力)，在被吸附於晶圓載置用電極120的介電質膜140的上面上而保持的晶圓109的上方形成具有對應於與電漿116的電位的差的分佈之偏壓電位。換言之，上述試料台是具有：在形成電漿116的期間，從高頻電源124供給高頻電力(第1高頻電力)的晶圓載置用電極(第1電極)120。
在電極基材108的內部，為了除去被傳達的熱來冷卻晶圓載置用電極120，而具備冷媒流路152，該冷媒流路152是繞著電極基材108或晶圓載置用電極120的上下方向的中心軸來螺旋狀或同心狀地多重配置，且溫度被調節於預定的範圍的冷媒會流通於內部。此冷媒流路152的往晶 圓載置用電極120的入口及出口是藉由具備未圖示的冷凍循環來將冷媒利用熱傳達進行預定的範圍內的溫度的調節之溫度調節器及管路所連接，流動於冷媒流路152而藉由熱交換來變化溫度的冷媒是從出口流出而經由管路通過溫度調節器內部的流路來被形成預定的溫度範圍之後供給至電極基材108內的冷媒流路152而循環。
在具有與晶圓載置用電極120的電極基材108的凸狀部的晶圓109同樣的圓形狀的載置面120a的外周側是配置有予以包圍而從上方來看被配置成環狀的凹陷部120d。在此凹陷部120d的形成比試料台的載置面120a高度低的環狀的上面是載有由石英或礬土等的陶瓷等的介電質製的材料所構成的環狀構件的基座環113，凹陷部120d的底面或凸狀部的圓筒形的側壁面會對於電漿116覆蓋。
本實施例的基座環113是具有：構成環狀部分的外周緣的圓筒形的側壁部在被載於凹陷部120d的狀態下，側壁部的下端從該凹陷部120d延伸至下方來覆蓋晶圓載置用電極120的電極基材108或後述的絕緣板150的圓筒形的側壁面之尺寸。進一步，基座環113是具有：基座環113被載於凹陷部120d，環狀部分的底面與凹陷部120d或覆蓋彼的保護用的介電質製的被膜的上面接觸的狀態下，基座環113的平坦的上面比載置面120a更高的尺寸。
在本實施例中，包含構成上述電場產生用電源106、磁場產生線圈117、高頻電源124、高頻濾波器125、直流電源126、高頻電源127、匹配器128，129、負荷阻抗可變 箱130等的電場．磁場調節系、或調節後述的真空排氣裝置、氣體供給量的質量流控制器等的壓力調節系的裝置之調節電漿蝕刻裝置100的動作的裝置是分別具備檢測輸出或流量、壓力等的動作的狀態的檢測器，且經由有線或無線來可通訊地與控制器170連接。一旦從該等裝置的各者所具備的檢測器輸出的表示該動作的狀態的訊號被傳達至控制器170，則控制器170的運算器是讀出被記憶於控制器170內部的記憶裝置的軟體，根據其算法，從接收的來自檢測器的訊號，檢測出其狀態的量，算出用以調節成適當的值的指令訊號而發送。在接收指令訊號的電場．磁場調節系或壓力調節系等中所含的裝置是按照指令訊號來調節動作。
在如此的電漿蝕刻裝置100中，在被配置於真空搬送室內的晶圓搬送用的機械手臂(robot)的臂(arm)前端上所載的處理前的晶圓109會在連通真空搬送室與處理室104之間的通路的閘門所被配置於空搬送室內的閘閥被開放，藉由臂的伸長來通過該閘門內載於臂前端上的狀態下搬入至處理室104內部，該真空搬送室是被減壓至與被連接至真空容器101的側壁的別的真空容器的真空搬送容器的內部的處理室104同樣的壓力。進一步，被搬送至處理室104內的晶圓載置用電極120的載置面120a的上方的晶圓109是藉由升降銷的上下的移動來交接至上述升降銷上，更在被載於載置面120a上之後，藉由利用從直流電源126施加的直流電力所形成的靜電力來吸附保持於晶圓載置用電極120 的載置面120a。
藉由臂的收縮，搬送用機械手臂從處理室104退室至真空搬送室內部之後，閘閥會從真空搬送室氣密地閉塞閘門，處理室104內部會被密閉。在此狀態下，蝕刻處理用的氣體會通過由連接氣體源與真空容器101之間的配管所構成的氣體供給用的管路來供給至處理室104內。在該配管上是配置有流路調節器的質量流控制器(圖示省略)，該流路調節器是具有該氣體流動於內部的流路及被配置於該流路上增減或開閉該流路的剖面積而將流量調節成所望的範圍內的值的閥，藉此調節其流量或速度而從被連接至配管的端部的真空容器101內的流路導入至介電質窗103與石英製的淋浴板102之間的間隙的空間。被導入的氣體是在此空間內擴散之後通過淋浴板102的氣體導入孔102a來導入至處理室104。
處理室104內部是藉由被連結至真空排氣口110的真空排氣裝置的動作，通過真空排氣口110來排除內部的氣體或粒子。處理室104內會按照來自淋浴板102的氣體導入孔102a的氣體的供給量與來自真空排氣口110的排氣量的平衡，調整成適於晶圓109的處理的範圍內的預定的值。
並且，吸附保持晶圓109的期間，在晶圓109與晶圓載置用電極120的載置面120a的介電質膜140的上面之間的間隙是從介電質膜140的上面的未圖示的開口供給He(氦)等的具有熱傳達性的氣體，藉此晶圓109與晶圓載置用電極120之間的熱傳達會被促進。另外，被調節成預定的範圍 內的溫度的冷媒會流通於被配置在晶圓載置用電極120的電極基材108內的冷媒流路152內而循環，藉此晶圓載置用電極120或電極基材108的溫度會在載置晶圓109之前被預先調節。因此，藉由在與熱容量大的晶圓載置用電極120或電極基材108之間進行熱傳達，在處理前晶圓109的溫度被調節成接近該等的溫度，處理的開始後也來自晶圓109的熱會被傳達而調節晶圓109的溫度。
在此狀態下，在處理室104內供給微波的電場及磁場，利用氣體產生電漿116。一旦電漿116被形成，則從高頻電源124供給高頻(RF)電力至電極基材108，在晶圓109的上面的上方形成偏壓電位，而按照與電漿116的電位之間的電位差，電漿116內的離子等的荷電粒子被引誘至晶圓109的上面。進一步，上述荷電粒子會與預先被配置於晶圓109的上面的遮罩及包含處理對象的膜層的膜構造的上述處理對象的膜層表面衝突而進行蝕刻處理。蝕刻處理中，被導入至處理室104內的處理用的氣體或在處理中產生的反應生成物的粒子會從真空排氣口110排氣。
一旦處理對象的膜層的蝕刻處理進展，該處理到達至預定的蝕刻量或剩餘膜厚度的情形藉由未圖示的終點檢測器或膜厚度檢測器所檢測出，則停止來自高頻電源124的高頻電力的供給，停止往電場產生用電源106及磁場產生線圈107的電力的供給，熄滅電漿116，停止蝕刻處理。然後，從直流電源126以能成為與處理中相反的電位之方式供給電力至晶圓109的導電體膜111等的靜電吸附力的除電 處理實施後，在處理室104內部導入稀有氣體，與處理用的氣體置換，晶圓109從晶圓載置用電極120的上面120a藉由升降銷來舉起後，交接給通過閘閥開放後的閘門而進入至處理室104內的搬送用機械手臂的臂前端，藉由臂的收縮來搬出至處理室104外。當有應被處理的別的晶圓109時，該晶圓109會藉由搬送用機械手臂來搬入而與上述同樣地進行處理，當無別的晶圓109時，閘閥會氣密地閉塞閘門，處理室104被密封而結束在處理室104的處理。
然後，本實施例的電漿蝕刻裝置100是在晶圓109的處理中，從第2高頻電源的高頻電源127供給第2高頻電力至被配置於晶圓載置用電極120的載置面120a外周的凹陷部120d與基座環113之間的導體環131。進一步，該導體環131是構成第2高頻電力的給電路徑，且與給電連接器161連接，該給電連接器161是被配置於貫通晶圓載置用電極120的電極基材108的外周部的內部之貫通孔內，從下方向上推壓至導體環131而被保持。
從高頻電源127輸出的高頻電力是在電性連接高頻電源127與導體環131之間的給電路徑上經由被配置於其上的負荷的匹配器128與負荷阻抗可變箱130來供給至被配置於基座環113的內側的導電體製的導體環131。此時，在負荷阻抗可變箱130中，給電路徑上的阻抗會被調節成合適的範圍內的值，藉此對於基座環113的上部的相對地高的阻抗部分，阻抗對於從高頻電源127通過電極基材108來到晶圓109的外周緣部的第1高頻電力的值會相對地低。藉此， 有效地供給高頻電力至晶圓109的外周側部分及外周緣部，緩和在晶圓109的外周側部分或外周緣部的電場的集中，而將該等的區域上方的偏壓電位的等電位面的高度的分佈形成於容許電漿中的離子等的荷電粒子往晶圓109上面的入射方向的偏差之預期的範圍內，而使處理的良品率提升。
在本實施例中，高頻電源127是被電性連接至接地處112。另外，在本例從高頻電源127供給至導體環131的第2高頻電力的頻率是按照晶圓109的處理的條件來適當地選擇，但理想是設為與高頻電源124相同或定數倍的值。
其次，利用圖2來說明本實施形態的包圍晶圓載置用電極120上部的基座環113及其內部的導體環131的構成的詳細。另外，有關在本圖附上與圖1所示者相同的符號之處，若無必要，則省略說明。圖2是將圖1所示的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
本實施例的晶圓載置用電極120是具備：具有圓筒或圓板形狀的電極基材108；在該電極基材108的下面的下方連接至電極基材108而配置的圓板狀的絕緣板150；及為在絕緣板150的下面的下方抵接於絕緣板150而配置的圓板狀的導電體製的構件，且被形成接地電位的接地板151。
而且，晶圓載置用電極120是電極基材108、絕緣板 150及接地板151會以未圖示的螺栓(bolt)等來締結而被連接成一體。
又，接地板151是其外周端的下面會在具有圓筒形狀的電極底部146的圓筒部上端面上，在該等之間夾著O型環等的密封構件145而載置，在此狀態下藉由未圖示的螺栓來締結。藉由此構成，接地板151的下方及電極底部146的中央側的空間149是對於晶圓載置用電極120的外部的處理室104氣密地密封，且經由未圖示的連結路來連通至真空容器101的外部，在晶圓的處理中也被維持於大氣壓或近似於看作是此程度的壓力。
在本實施例中，給電連接器161是被嵌入於貫通電極基材108及其下方的絕緣板150以及接地板151的貫通孔120c與被形成於絕緣體製或介電質製的環狀的絕緣環139的貫通孔139a的內部而配置。貫通孔120c是在電極基材108的上部載置晶圓109的中央部的圓筒形的凸部的外周側被配置成環狀的凹陷部120d的上面具有開口的圓筒形的孔。又，貫通孔139a是被形成於構成被載於凹陷部120d的基座環113的絕緣體製或介電質製的環狀的絕緣環139之圓筒形的孔，在與貫通孔120c同心或近似於看作是此程度的位置配置軸。絕緣環139是具有預定的厚度，具有上面為平坦的面的環狀的構件，具有被配置於與具備電極基材108中央部的載置面120a的圓筒形的凸部同心或近似於看作是此程度的位置之尺寸、形狀。
導體環131是由鋁或其合金等的金屬等的導電體所構 成，上下面為平坦的形狀，為具有預定的厚度的環狀的構件，與絕緣環139同樣，為包圍電極基材108中央部的圓筒形的凸部之構件。亦可為在導體環131的表面是具有皮膜(具有絕緣性)由導電體所構成的構件。在本實施例中，導體環131是以鈦製的構件作為母材，其表面是藉由熱噴塗等的方法來被覆陶瓷等的耐電漿性高的材料者進行說明。
導體環131是在具有圓筒或圓板形狀的電極基材108上部的外周側部分包圍該上部的中央側部分而環狀地配置的凹陷部120d與被載於其上的基座環113之間，被該基座環113包圍上方及內周、外周側的側面而配置。進一步，藉由通過電極基材108內部的給電路徑，經由匹配器128與負荷阻抗可變箱130來與高頻電源127連接，在晶圓109的處理中，從該高頻電源127供給第2高頻電力，在晶圓109的上面，及與晶圓109上面平行或看作是此程度地形成平坦的基座環113上面的上方，形成具有對應於與處理室104內部的電漿116的電位的差的分佈的電場及根據彼的等電位面。
又，作為構成用以供應偏壓形成用的高頻電力給導體環131的給電路徑的構件，在導體環131的下方將晶圓載置用電極120貫通於上下而配置的導電體製的給電連接器161會連接至該導體環131的下面而配備。構成給電連接器161的上端部的具有圓筒形的給電轂133與導體環131是藉由螺絲或螺栓的締結螺絲132來締結，該締結螺絲132是從導體環131的上方通過被形成於導體環131的貫通孔內，鎖進被 配置於給電轂133的上端部的圓筒部上面的雌螺孔。藉由利用締結螺絲132的締結，導體環131與給電連接器161的給電轂133的2個的構件的表面彼此間會接觸，且對於高頻電力電性連接。
給電連接器161具備：給電轂133，其係軸延伸於上下方向，金屬等的導電體製的具有圓筒的形狀的棒狀的構件；樑狀構件135，其係藉由導電性構件製的螺絲163來締結於給電轂133下端，其上面被連接至該下端下面，由導電體所構成，平面形狀為具有矩形；及雄螺絲或螺栓的締結螺絲162，其係夾著構成高頻電力的給電用的電纜的端部的金屬製的端子來鎖進在樑狀構件135的另一端部的下方與其下面連接的具有圓筒形的連結圓柱147及被配置於連結圓柱147下面的雌螺孔。樑狀構件135是平面形狀為具有矩形的板狀的部分的一端部會在具有圓筒形的給電轂133的下端部的下面，及板狀部分的另一端部是在鋁或銅等的金屬製的構件的連結圓柱147的圓筒形部的上面，藉由螺絲或螺栓的締結螺絲163來分別連接(另一端部的締結螺絲163是省略圖示)。
藉由此構成，高頻電力的給電用的電纜的端子是通過具備連結圓柱147、樑狀構件135、給電轂133的給電連接器161及締結螺絲132來與導體環131電性連接。進一步，在被連接至導體環131的狀態下，給電轂133是上端部會被配置於將絕緣環139貫通於上下的貫通孔內，更將貫通電 極基材108、被配置於其下面下方的絕緣板150及其下面下方的接地板152而配置的貫通孔內部的圓筒形的絕緣轂144的內部貫通而配置，圓筒形的下端部會露出於絕緣轂144下方的空間149(或與彼連通的空間)。給電轂133是在上端部藉由締結螺栓132而被連接的導體環131會抵接於絕緣環139上面而被載置，藉此在上端部保持位置，在上述貫通孔的內側被垂吊而保持。
在板狀的部分構成的樑狀構件135與給電轂133的連接，及與連結圓柱147的連接是除了利用螺絲或螺栓的締結以外，亦可藉由利用焊接等的接合來電性連接。在本實施例中，相對於樑狀構件135的被連接至連結圓柱147上端至少上下方向的位置被固定的另一端部的上面，樑狀構件135的一端部的上面的高度位置會被保持為位於下方。因此，樑狀構件135是以從另一端部延伸於水平方向的板狀的部分的一端部側會在彎曲至下方的狀態下被保持，而反力會將該一端部向上推壓至給電轂133下端部，作為板簧動作的方式，將給電連接器161安裝於晶圓載置用電極120的下部。
進一步，在樑狀構件135的上下方向是在與對向於其上下面而予以包圍的引導構件148的內部空間的內表面之間具有容許樑狀構件135的彎曲所造成的變形、變位之間隙，藉此即使被連接至一端部的給電轂133隨著溫度的變化而產生膨脹、收縮等的變形或因此所造成的下端部的上下方向的變位(以圖上P來表示該等的至少任一個)時，也 可追隨於該等而不接觸於引導構件148來使一端部的位置變位而將反彈力賦予給電轂133。亦即，樑狀構件135的至少板狀的部分是具有可取得上述作用的程度的彈性或剛性的板狀的構件。
給電轂133的下端部、樑狀構件135、連結圓柱147及締結螺絲162，163是被配置於引導構件148的內部的空間。引導構件148是在接地板151被載於電極底部146上端上方的狀態下被配置於接地板151下方的空間149，在接地板151的下面被安裝於圖上向上凹陷其厚度變小的凹陷部內而固定位置，在圖上縱剖面為反L字狀的金屬製的構件的內部的空間內具備：樑狀構件135不與該空間的內側壁面接觸，只容許變形的預定的距離的間隙離開內側的壁面而收納，從晶圓載置電極120上方看的平面形狀為具有矩形的第1空間；及在收納樑狀構件135的狀態下在其另一端部的下方延伸於上下方向，連結圓柱147及締結螺絲162被配置於內部的圓筒形的第2空間。另外，雖未圖示，但在樑狀構件135被收納於第1空間的內部的狀態下被連接至給電轂133的下端部的樑狀構件135的另一端部的下方也具備延伸於上下方向而連通至空間149的圓筒形的貫通孔，在締結螺絲163被安裝於給電連接器161的狀態下經由貫通孔來面向該空間149，被構成為位於空間149的下方的作業者可從給電連接器161卸下締結螺絲163，或相反的安裝於給電連接器161。
引導構件148內部的圓筒形的第2空間的下端部是在引 導構件148的下端部具有開口，該開口是蓋構件164會安裝於引導構件148下端部而堵塞。蓋構件164是利用螺絲或螺栓來連接於引導構件147。在蓋構件164的中央部是具有：構成來自高頻電源127的高頻電力的給電路徑的電纜的端部或端子通過的貫通孔，該高頻電源127是藉由締結螺絲162來連接於連結圓柱147。
蓋構件164是在被安裝於引導構件148的狀態下，被締結於連結圓柱147下端部的締結螺絲162的下面是接觸於面向第2空間的面(圖上上面)，該連結圓柱147是被連接至樑狀構件135的另一端部。亦即，給電連接器161藉由締結螺栓132來與導體環133締結，且在被收容於以蓋構件164所閉塞的引導構件148內部的第1、第2空間內的狀態下，締結螺絲161及連結圓柱147會與蓋構件164抵接而從下側向上被支撐，與連結圓柱147上端連接的樑狀構件135的另一端部的上面會被設為比和給電轂133下端連接的樑狀構件135的一端部上面更高的狀態。
在此狀態下，樑狀構件135藉由締結螺栓163來連接至給電轂133下端的板狀部分的一端部被安裝之前除了重力的外力未作用的狀態作比較，被彎曲為位於高度方向的下方，將給電轂133對於導體環131，樑狀構件135之作為板簧的彎曲所產生的反力會作用於向上的推壓的方向。而且，作為此反作用，被一體地連接至與締結螺絲162一體地連接的樑狀構件135的另一端部之連結圓柱147的下端部及締結螺絲162是來自樑狀構件135的反力會對於蓋構件 164作用於向下推壓的方向的結果。
如此給電連接器161的下端部的向下向的移動是藉由蓋構件164來防止，樑狀構件135的另一端部對於往下方的外力是被固定位置。亦即，對於給電轂133的變形或其下端部的變位，樑狀構件135是另一端部為被固定位置的板或作為樑狀的彈簧動作，來自比對於被固定的另一端部未施加外力的狀態的位置更被彎曲至下方而位置被壓低的一端部的向上的反力會對於導體環131附加。在本實施例中，以即使發生在晶圓109的處理中產生的給電轂133的變位或變形，也會經常產生上述樑狀構件135的一端部的變形及利用此變形的向上的彈簧力，而維持導體環131與給電轂133的電性連接之方式，選擇給電轂133、樑狀構件135的形狀及尺寸、材質。
在貫通電極基材108及其下方的絕緣板150以及接地板151的貫通孔120c的內側是以絕緣性的材料所構成的圓筒形的絕緣轂(圓筒形構件)144會使其外周的壁面抵接於貫通孔120c的周壁面而嵌入。並且，在絕緣轂144的內側的空間141是給電轂133會隔開間隙而被***收納，在絕緣轂144的外側的電極基材108與接地板151之間被絕緣。而且，在給電轂133的外周的側壁與絕緣轂144的內周側壁之間配置有被夾於該等而配置且將下方的給電轂133內部的空間141與上方的空間之間密封的O型環134。棒狀的給電轂133是具有圓筒形的上端部與下端部之間的中間部會比該等更小徑，離絕緣轂144的間隙變大。
並且，在本實施例中，給電轂133會被載於絕緣環139上，位置會被固定於電極基材108而安裝，組合給電連接器161，且在蓋構件164被安裝於引導構件148下端的狀態下，被連接至引導構件147及給電轂133的樑狀構件135是利用彎曲至下方的向上的力量會作用於給電轂133。並非限於如此的構成，亦可為在組合給電連接器161且安裝於電極基材108的工程中，在蓋構件164被安裝於引導構件148的狀態下，締結螺絲162的下端不接觸於蓋構件164，給電連接器161對於電極基材108定位，在貫通孔120c的內部被保持於上端部而垂吊，藉由半導體晶圓109在處理中產生的熱，包含電極基材108的晶圓載置用電極120變形，或給電轂133被加熱而膨脹時，相對地樑狀構件135及連結圓柱147移動至下方的結果，與蓋狀構件164抵接而妨礙往下方的變位，給電連接器161的下端的位置被固定的構成。
另外，在本實施形態中，密封部的O型環134是氣密地密封：與絕緣轂144或貫通孔120c的上部的O型環134上方的處理室104連通的空間，及絕緣轂144的內部，該內部與給電轂133之間的空間141。藉此，在絕緣轂144或給電轂133下部被連通至空間149而維持於同大氣壓或近似於看作是此程度的壓力的空間141內，給電轂133、薄板135、連結圓柱147等的構成給電連接器161的構件彼此間接觸之處是被配置於氣密的空間內部，處理室104內的反應性高的粒子進入至該空間，該等的構件的腐蝕或產生反應物，或 該等的構件的變質所造成的電性連接的性能的劣化發生的情形會被抑制。
並且，促進來自被供給高頻電力而加熱的導體環131的熱被傳達至空間141，149內部，抑制基座環113的溫度上昇至必要以上而在晶圓109外周部的處理的結果從預期者變成容許範圍外。
如圖2所示般，本實施例的給電連接器161是在給電的路徑的一部分具備樑狀構件135，該樑狀構件135是設為：在貫通孔131a的下方被配置於接地板151下方的空間，延伸於水平方向的板狀或樑狀的部分的一端部為被連接至導電體製的給電轂133的下端，且另一端部的位置為對於接地板151或晶圓載置電極120固定的固定端之樑狀的構件。如此，樑狀構件135是由晶圓載置電極120的上方來看為具有矩形狀的板狀的構件，按照在一端部接受的外力來彎曲變形於上下方向(圖2的箭號P)。
而且，導電體製的連結圓柱147會被連接至與樑狀構件135的長度方向對向的另一端部的下面下方而配置。起因於伴隨晶圓109的處理的晶圓載置用電極120的應變之貫通孔120c的形狀的變化，特別是伴隨貫通孔120c內的上下方向的給電路徑的長度的變化，對於在凹陷部120d上面的上方從對於該上面固定位置的上端垂吊而保持的給電轂133下端的位置的變動，具有彈性的樑狀構件135的一端部是追隨與給電轂133的連接處的變位而彎曲，藉此產生作為彈簧的向上的反力，維持往導體環131的預期的高頻電 力的供給。而且，給電連接器161的下部是被配置於設為大氣壓的空間141，149內部，因此利用金屬製的樑狀構件135之熱的傳達的性能會被維持高，可抑制導體環131的溫度的過度的上昇。
又，藉由被施加於導電連接器161的高頻電力，因為高頻感應加熱，構件溫度本身上昇，熱膨脹下，恐亦有損壞導電連接器161本身或與導電連接器161鄰接的構造物之虞。樑狀構件135、連結圓柱147是被配置於被連通至空間149的空間，藉由考慮電阻率小的金屬構件或集膚效應來施加鍍金等的導體製的皮膜，可降低導體的電阻，抑制溫度上昇。
另一方面，給電轂133是被供給高頻電力，且接觸於被設為大氣壓的空間141與處理室104的兩者。因此，為了抑制起因於來自處理室104的相互作用的污染(contamination)，需要一面保持導電性，一面適當地選擇具有高的耐電漿性的母材及形成於該母材上的皮膜的材料，但如此的材料是選擇項為限定性。因此，發生給電轂133難以降低電阻率的情況，恐有產生大的熱膨脹之虞。
在本實施例中，即使給電轂133的下端熱膨脹於上下方向的情況，藉由一端部分被連接至絕緣轂133下端部的樑狀構件135是其另一端部與彼連接的連結圓柱147下端部的締結螺絲162會與蓋構件164抵接而高度方向的移動被阻礙，上下方向的位置被固定，另一方面，隨著一端部變位至下方，樑狀構件135的矩形的板狀部分會一面彎曲變形 至下方向，一面將導電轂133的上端部推壓至導體環131，一面維持該等之間的連接。樑狀構件135被收納於第1空間的內部的引導構件148是具備：以不易發生如此變形的樑狀構件135與內部側壁的接觸之方式具有離樑狀構件135表面充分的距離之尺寸。藉此，導電連接器161本身或和導電連接器161鄰接的構造物與導電連接器161接觸而哪個破損的情形會被抑制。
例如，給電轂133的材料為SUS304，在上下端部分具有比中間部分更大徑的圓筒形的該上下端之間的長度為100mm，且藉由被供給高頻電力，溫度到達200℃時，由於給電轂133上端是被連接至導體環131而上下方向的位置被固定，因此給電轂133的下端會伸張約0.5mm至下方。此情況，藉由在樑狀構件135被收納於引導構件148的第1空間內的狀態下以內側壁面的下面及上面會從樑狀構件135上下面隔開0.5mm以上的距離之方式配置第1空間，即使產生樑狀構件135的彎曲及上下方向的變位，也可抑制給電轂133及樑狀構件135與其他的構件的接觸，或因為該接觸而產生破損的情形。
進一步，在本實施例的電漿蝕刻裝置100中，通過給電連接器161之往導體環131的高頻電力的給電路徑，特別是在晶圓載置用電極120的內部，具備在構件彼此之間配置隔開適當的距離的間隙，擴大高頻電流的流動的距離來抑制短路的發生之構成。進一步，被設為大氣壓的空間141的內部的給電轂133、薄板135、導電構件147等是通過 大氣壓的氣體之與電極基材108之間的熱傳達會被促進，可抑制給電連接器161或導體環131、基座環113的過度的溫度的上昇。
而且，樑狀構件135是例如使用黃銅作為材料，為了降低高頻電流的表皮電阻，而在板材的表面實施鍍金。亦可使用可維持彈性的一般的不鏽鋼或鈦或鋁。
又，樑狀構件135的厚度是藉由設為對於預定的頻率的高頻電流的表皮深度×2的大小，可將傳達電流的效率形成最大。在此，使用400kHz作為高頻電力的頻率之本實施形態是以金來計算表皮深度的結果成為0.1mm。因此，板厚是以0.1mm×2=0.2mm來製作最為理想。若考慮製作上的公差或精度的限度，則0.1乃至1.0mm(0.1~1.0mm)程度為理想。
本實施例的介電質製的基座環113是亦可由至少2個的複數的構件所構成。
例如，基座環113是構成具備：被載於電極基材108的凸部的外周側的凹陷部120d上，從導體環131的上面與內周及外周的表面取間隙來覆蓋該等而配置的介電質製的上部基座環137；及在上部基座環137的下方被覆蓋於此而配置，且導體環131被載於其上的介電質製的絕緣環139。
絕緣環139及被載於其上面的上方的基座環137是該等的上面及內周側與外周側的側壁面會藉由上部基座環137的上部及內周側部分與外周側部分的各者來覆蓋而被內藏 於其內側。
另外，基座環113是亦可為不被分割成複數的構件，被連接成一體的構件，而且，亦可在此一體型的基座環113的內部配置有導體環131。例如，亦可在藉由2個的石英製的構件來夾著導體環131的狀態下利用石英彼此間的擴散接合或一體燒結。
其次，利用圖3來說明有關本實施例的基座環113的別的處的構成。圖3是將圖2所示的本實施例的電漿處理裝置的基座環的別的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
在圖3所示的構成中，導體環131是為了予以載於電極基材108的上部的外周側部分的凹陷部120d來固定位置，而藉由通過被配置於導體環131內部的貫通孔131b及被配置於絕緣環139內部的貫通孔139b的兩者***的絕緣性螺絲136來締結於電極基材108。而且，導體環131的貫通孔131b是藉由被配置於導體環131內部的絕緣性的套筒(sleeve)142所形成。絕緣性套筒142的上下面是與被施加於導體環外面的絕緣性皮膜143連續性地接觸。
藉此，導體環131與貫通孔131b是被電性地絕緣，在導體環131與電極基材108之間被電性地連接的沿面距離不存在，因此可防止沿面放電。絕緣性套筒142是例如以陶瓷作為材料的燒結體或使用熱噴塗法等之形成皮膜的以往的技術來形成。
又，構成上部基座環137的具有圓筒形狀的內周側的 側壁的部分的底面是具有：該部分會在電極基材108的包圍載置面120a的環狀的凹陷部120d的表面上接觸於此而抵接的接觸面138。藉由上部基座137的接觸面138與電極基材108的凹陷部120d的上面接觸，被收納於上部基座環137的內部的導體環131的表面是與處理室104區劃，藉此抑制與被形成於處理室104內部的電漿116的反應性高的粒子的相互作用，來自晶圓109的外周緣部或電漿116的內部的反應生成物附著於導體環131的表面的情形會被抑制。
若根據以上的實施形態，則藉由在連接至導體環131的高頻電力的給電路徑設置給電連接器161，可降低往被配置於基座環113的內部且被供給高頻電力的導體環131之高頻電力的給電路徑的阻抗，進一步可效率佳冷卻給電路徑，特別是電極基材108的內部的給電連接器161。再者，起因於晶圓載置用電極120或電極基材108的熱所產生的變形之給電連接器161的變形或與在其周圍與彼接觸而配置的構件的滑動，進而因為該等而引起的故障或消耗的進展會被減低。藉此可長期間維持電漿蝕刻裝置100的高可靠度及良品率。
為了維修導體環131、絕緣環139而更換時，藉由卸下締結圖2所示的給電轂133的導電性螺絲132及圖4所示的絕緣性螺絲136，可從電極基材108的凹陷部120d卸下導體環131、絕緣環139。因此，圖2所示的給電轂133、絕緣轂144、O型環134是仍舊被配置於貫通孔120c，可為最小限度的零件的更換。
上述圖1乃至3所示的實施例是具備供給來自高頻電源124的高頻電力至電極基材108的構成。亦可換成如此的實施例的構成，對於介電質膜140內部的導電體膜111，經由匹配器129來電性連接高頻電源124而供給高頻電力的構成。利用圖4來說明如此的變形例的構成。圖4是將圖2所示的本發明的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
在本例中，被配置於介電質膜140內部的導電體膜111與高頻電源124會經由匹配器129來電性連接，且電極基材108被電性連接至接地處的點為構成上與圖2所示的實施例相異的點。圖4所示的其他的構成是與圖2所示的實施例同等者，有關附上相同的符號之處是省略說明。在如此的構成中，只要是至接地處為止的耐電壓被擔保的構成，便可取得與實施例同樣的作用．效果。
利用圖5來說明實施例的別的變形例。圖5是將圖2所示的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。在本圖中，有關附上與實施例同符號的部分的說明是除去省略無特別必要的情況。
在本圖所示的變形例與圖2及圖4所示的例子不同的點是取代在給電連接器161所具備的樑狀構件135，由金屬等的導電性材料所構成的電纜複數絞合而形成的絞合金屬線導電構件153會連接連結圓柱147上端部與給電轂133的下端部之間而配置的構成。本例的絞合金屬線153以外的其 他的構成是被設為與圖2所示的實施例同等者。
在本變形例的絞合金屬線155的材料是例如使用沃斯田鐵系的SUS304-CSP，為了降低對於高頻電力的表皮電阻，而在各個的導線的表面施以鍍錫。材料是亦可為一般的不鏽鋼或鈦或鋁或銅。
又，絞合金屬線153的集合的線的直徑是表皮深度×2為效率最佳。在本例中，被供給至導體環133的高頻電力是使用400kHz的頻率，因此在對於此頻率的錫的表皮深度是0.3mm。所以，絞合金屬線153的集合徑是0.3mm×2=0.6mm以上為理想。若考慮製造上的公差或精度，則絞合金屬線153的集合徑是0.6~10mm程度為理想。另外，所謂絞合金屬線153的集合徑是表示集合的絞合金屬線153的最大直徑之處的直徑。
而且，與圖4的例子同樣，在圖5所示的變形例中也亦可取代供給來自高頻電源124的高頻電力至電極基材108的構成，而具備對於介電質膜140內部的導電體膜111經由匹配器129來與高頻電源124電性連接而供給高頻電力的構成。利用圖6來說明有關如此的變形例。圖6是將圖2所示的實施例的另外別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
在本例中，與圖5所示的變形例同樣，給電連接器161具備：由金屬等的導電性材料所構成的電纜被複數絞合而形成的絞合金屬線導電構件153會連接連結圓柱147上端部與給電轂133的下端部之間而配置的構成。另一方面，圖5 的變形例是高頻電源124會經由匹配器129來電性鄰接至電極基材108，第1高頻電力會被供給至電極基材108的構成，相對的，圖6的例子是與圖4所示的變形例同樣，被配置於介電質膜140內部的導電體膜111與高頻電源124會經由匹配器129來電性連接，且電極基材108會被電性連接至接地處的構成是與圖5的變形例相異的點。本例的構成也只要是至接地處為止的耐電壓被擔保的構成，便可取得與圖5的形態同樣的作用．效果。
上述的實施例是在被***於貫通孔120c內的具有圓筒形的絕緣轂144的內部***給電轂133及被嵌入至其周圍的O型環134，給電轂133的上端部會與絕緣環139上方的導體環131締結，在上下方向及左右方向固定位置。另一方面，在上述的例子中，組合時，給電轂133及O型環134會被***至絕緣轂144內部，內周壁面與O型環134接觸的絕緣轂144是在貫通孔120c內位置容易移動於上下方向。
在如此的狀態下，例如，在圖2中，若在載置絕緣環139的電極基材108的上面與被***至貫通孔120c內部的絕緣轂144上端之間產生必要以上的間隙，則在處理室104內供給電場而形成電漿且對電極基材108供給高頻電力而進行的半導體晶圓109的處理中，恐有在絕緣環139的下面與絕緣轂144的上端面之間的間隙內產生不預期的放電之虞。如此的異常的放電是恐有使半導體晶圓109上面上方的電漿116的分佈從所期者變化，對該處理的結果造成不良影響之虞，因此為了抑制異常的放電，需要使上述間隙 成為容許的範圍內的構成。
[實施例2]
以下，利用圖7~10來說明有關具備如此的構成的本發明的別的實施例。圖7是將本發明的別的實施例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。另外，有關在本圖附有與圖1~6所示者相同的符號之處是除非有必須否則省略說明。
在本圖所示的實施例中，與圖2所示的實施例不同的構成是在絕緣轂144上端部與絕緣環139下面之間具備具有圓筒或環形狀的絕緣材或介電質製的間隔物(spacer)165的點。在本例中，具有圓筒形的絕緣轂144的上端部是遍及於外周側部分的全周具有僅預定的高度方向的長度凹陷的凹陷部。而且，絕緣環139是在其貫通孔139a的下端部，偏及於內周壁面的全周具備僅預定的高度方向的長度凹陷的凹陷部。
在該等絕緣轂144及絕緣環139的凹陷部是嵌入具備環形狀的間隔物165，該間隔物165是內徑會與絕緣轂144的內側的直徑及貫通孔139a的直徑相等或具有近似於看作是此程度的值的內徑。亦即，本實施例的具備圓筒形狀的間隔物165是在外側的直徑具有與絕緣轂144的下部的直徑相等或近似於看作是此程度的值，在內周壁的下端部是具備：有關高度方向是與絕緣轂144上端部的凹陷部相等或近似於此的長度的凹陷部，間隔物165的下端部的凹陷部 的外周側部分是由凹陷部來看成為突出至上方的環狀的凸部。該凸部是被***至絕緣轂144的上端部的凹陷部與電極基材108的圓筒形的貫通孔120c的上端部的內周壁面之間的環狀的間隙，在凸部與凹陷部被嵌合而間隔物165被***至貫通孔120c內的狀態下，被載於絕緣轂144的上端上方而被支撐。
而且，間隔物165的圓筒形的內周表面是在其直徑具有與貫通孔139a的上部的直徑相等或近似於看作是此程度的值，在其上端部是遍及外周側部分的全周具有凹陷部，該凹陷部是具有與絕緣環139的凹陷部相等或近似於此的高度方向的長度。間隔物165上端部的凹陷部的內周側的部分是由凹陷部來看成為突出至上方的環狀的凸部。在絕緣環139被載於電極基材108的凹陷部120d上面的狀態下，被載於絕緣轂144的上端上方的間隔物165上端部會被***至貫通孔139a內，間隔物165的環狀的凸部會被***至圓筒形的給電轂133上端部的外周側壁面與絕緣環139的貫通孔139a下端部的環狀的凹陷部的圓筒形的內周側壁面之間的間隙內而被嵌合。
在此狀態下，絕緣環139的貫通孔139a下端部的凹陷部與間隔物165上端部的凹陷部之間、及絕緣轂144上端部的凹陷部與間隔物165下端部的凹陷部之間，即使發生接觸之處也會些微形成有間隙。該間隙是若以上下方向的剖面來看，則成為有關半徑方向(水平方向)階差狀地具有彎曲的空間。藉由具有如此的階差的空間被形成於間隔物 165與絕緣環139及絕緣轂144之間，所謂延面距離變大，即使絕緣環139與絕緣轂144之間的距離變大成必要以上時也可抑制在間隙內的異常的放電的發生。
本例的間隔物165是可使用氧化鋁或氧化釔或石英等的陶瓷的單體或該等的混合物作為材料使用。
在圖7中，具備：在絕緣環139與絕緣轂144之間配置間隔物165，該等具有環狀的凹陷部，在相互的凸部與凹陷部被嵌合的上下的構件彼此間形成具有複數的階差的間隙，擴大在間隙內產生的電場之放電的延面距離的構成。另一方面，亦可具備：不使用間隔物165，分別在絕緣環139與絕緣轂144具備凸部或凹陷部，互相地嵌合的構成，作為擴大被嵌合的凸部與凹陷部之間隙的延面距離的構成。利用圖8及圖9來說明如此的構成的例子。
圖8及圖9分別是將圖7所示的本發明的實施例的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。在本圖中，與圖7所示的實施例的構成的差異是絕緣轂144的上端部的凹陷部144a與絕緣環139的貫通孔139a的下端部的凹陷部139b被嵌合而在兩者的表面之間形成有以縱方向的剖面來看彎曲成階差狀的間隙的點。
亦即，本例的絕緣轂144與圖2，7所示的例子作比較，被***至貫通孔120c內的絕緣轂144的上端部會比電極基材108的凹陷部120d上面高，從貫通孔120c突出至上方。遍及該突出的上端部的外側全周，在外周側壁形成凹 陷部144a。絕緣轂144上端部的凹陷部144a的內周側是成為由該凹陷部144a來看突出至上方的環狀的凸部。該凸部是在絕緣環139被載於凹陷部120d上時，被***至絕緣環139的貫通孔139a下端部的凹陷部的內周側壁面與圓筒形的給電轂133上端部的外周壁面之間的環狀的間隙而嵌合。
另一方面，在圖9所示的例子中，絕緣環139具有從底面突出至下向的環狀的凸部139c，該環狀的凸部139c的內周壁面是具有與貫通孔139a相等或近似於看作是此程度的值的直徑。而且，凸部139c是在內周壁面的下端部具備遍及於全周的凹陷部139b，在絕緣環139被載於電極基材108的凹陷部120d上的狀態下，被***至絕緣環139的貫通孔120d內。
環狀的凸部139c的下端部的凹陷部139b的外周側的部分是由凹陷部139b來看成為突出至下方的環狀的凸部，被***至內部的絕緣轂144上端部的環狀的凹陷部144a的外周側壁面與貫通孔120c的內周側壁面之間的環狀的間隙。在絕緣環139被載於凹陷部120d上面上的狀態下，絕緣環139的環狀的凸部139c與絕緣轂144上端部是即使接觸也會在兩者之間形成有間隙，此間隙是以上下方向的剖面來看在階差上成為彎曲者。如此的本例的電漿處理裝置100是高頻電場之放電的延面距離被擴大的點，取得與圖7，8所示的例子同樣的作用。
其次，利用圖10說明本實施例的別的變形例。圖10是 將圖7所示的本發明的實施例的別的變形例的電漿處理裝置的試料台的基座環的部分的構成擴大而模式性地表示的剖面圖。
本例的構成與圖7~8所示的例子的構成的差異是在絕緣轂144內部具有被形成於給電轂133的側壁上的凸部133a及被形成於絕緣轂144的內周側壁上的凸部144b。而且，在給電連接器161被安裝於晶圓載置用電極120，給電轂133被***於貫通孔120c內而上端部被定位的狀態下，凸部133a，144b會卡合，凸部144b會被載於凸部133a上，上端部與導體環131締結而在貫通孔120c內垂吊的給電轂133會從下方向上支撐絕緣轂144的點。
亦即，本例的給電轂133是具有在上端部、下端部及該等之間的中間部不同的直徑的圓筒形狀，該等會在上下方向被配置成同心狀的形狀，中間部、下端部、上端部是具有依此順序直徑大的尺寸。而且，在被形成於上端部的外周側壁的全周且嵌入有O型環134的環狀的溝的下方的中間部的外周側壁上具有繞著給電轂133的上下方向的中心軸半周(180°)或以下的角度範圍突出的凸部133a。由中心軸的上方來看離突出至外周側的凸部133a的前端的中心的距離是比上端部的半徑(亦即絕緣轂133的內周側壁的半徑)小，比下端部的半徑大。
而且，在離具有圓筒形的絕緣轂144的內周側壁面上的上端或下端預定的距離之處具有突出至中心側的凸部144a。由中心軸的上方來看離朝向中心突出的凸部144a的 前端的中心的距離是比給電轂133的下端部的半徑大，且比離給電轂133的凸部133a的前端的中心的距離小。而且，凸部144a是被配置於比絕緣轂144的內周側壁的全周小的角度範圍。
在本例中，絕緣轂133會被***至貫通孔120c內，絕緣環139會被載於凹陷部120d，給電轂133會夾著O型環134來***至貫通孔139a及絕緣轂144內，藉由締結螺絲132來與導體環131連接而對於電極基材108固定位置的狀態下，以凸部133a的上面及凸部144b的下面的高度相同或前者稍微位於下方的方式，配置該等凸部133a，144b。亦即，藉由凸部144b被載於凸部133a的上面上，絕緣轂144會藉由給電轂133來從下方向上地支撐。而且，在本例中，在此狀態下，絕緣轂144的上端面會成為與凹陷部120d的上面一致或被配置於接近於看作是此程度的距離的位置之狀態。並且，絕緣環139的下面與絕緣轂144的上端面接觸或該等之間的間隙的大小會被設為可抑制在該間隙內的放電的發生的容許範圍內的值。
為了如上述般在絕緣轂144及給電轂133使各者的凸部133a，144b卡合，而在絕緣轂144被***至貫通孔120c內的狀態下，給電轂133是與O型環134一起被***至絕緣轂144內。此時，給電轂133的凸部133a是對中心軸周圍朝向未被配置凸部144b的絕緣轂144b的內周壁面來向下地嵌入，有關中心軸的上下方向，在凸部133a到達比凸部144b更下方的位置的狀態下，使給電轂133或絕緣轂144繞著軸 旋轉，理想是以能夠位於正下方的方式使移動至凸部133a上面由上方來看重疊於往凸部144b下面的下方的投影範圍的位置。在此狀態下，邊形成絕緣轂144與接地板151之間的密封及與給電轂133之間的密封，邊將給電轂締結於導電環131，藉此定位。
凸部144b會從下方藉由凸部133a來支撐，藉此阻礙絕緣轂144的上下方向的位置相對地從給電轂133預定的距離以上移動至下方。藉此，抑制組合時絕緣轂133的上端與被載於其上方的絕緣環139下端面之間的距離或間隙的大小成為所期者以上，或抑制隨著電漿處理裝置100被運轉的期間中的晶圓載置用電極120的溫度的變化而產生的膨脹、收縮等的變位、變形造成上述距離或間隙增大。
凸部133a，144b是亦可由在以同大小突出於圓筒形狀的周方向的環形狀的一部分具有缺口部者及被嵌合於該缺口部分的內側且以能夠通過於上下的方式具有比缺口部分的大小稍微小的形狀者的組合所構成。並且，凸部133a的上面及凸部144b的下面是最好具有在水平方向形成凹凸小的平坦的面的形狀。在圖7~圖10中，說明在給電連接器161具備樑狀構件135所具備的構成的圖2的實施例的變形例，但並非限於此，即使將本變形例的構成適用於圖4~6所示的例子的晶圓載置用電極120也可取得同樣的作用．效果。
並且，在上述實施例或變形例中，在處理前預先被配置於晶圓109的上面的膜構造中所含的處理對象的膜層的 被蝕刻材料是矽氧化膜，作為被供給至處理室104的該處理對象膜的蝕刻用的處理氣體及洗滌用的洗滌氣體，可使用四氟化甲烷氣體、氧氣體、三氟甲烷氣體。又，作為處理對象的膜層的材料，不僅矽氧化膜，可使用多晶矽膜、光阻劑膜、反射防止有機膜、反射防止無機膜、有機系材料、無機系材料、矽氧化膜、氮化矽氧化膜、氮化矽膜、Low-k材料、High-k材料、非晶形碳膜、Si基板、金屬材料等，在該等情況中也可取得同等的效果。
又，作為蝕刻用的處理氣體，可使用氯氣體、溴化氫氣體、四氟化甲烷氣體、三氟化甲烷氣體、二氟化甲烷氣體、氬氣體、氦氣體、氧氣體、氮氣體、二氧化碳氣體、一氧化碳氣體、氫氣體等。又，作為蝕刻用的處理氣體，可使用氨氣體、八氟化丙烷氣體、三氟化氮氣體、六氟化硫黃氣體、甲烷氣體、四氟化矽氣體、四氯化矽氣體、氖氣體、氪氣體、氙氣體、氡氣體等。
又，本發明是不限於上述的實施形態，包含各種的變形例。例如，上述的實施形態是為了容易理解本發明而詳細說明者，不是被限定於一定具備說明的全部的構成。例如，晶圓載置用電極120是亦可具備在介電質膜140的內部或基材電極108的內部供給電流而加熱該等或載於該等上的晶圓109的加熱器，控制器170進行利用該加熱器的加熱之晶圓109的溫度的調節。又，為了如此的溫度調節，亦可在基材電極108內部具備被配置成可與控制器170通訊檢測溫度的至少1個的溫度感測器。
又，可將某實施形態的構成的一部分置換成其他的實施形態的構成，又，亦可在某實施形態的構成中加上其他的實施形態的構成。又，可針對各實施形態的構成的一部分進行其他的構成的追加、削除、置換。另外，在圖面記載的各構件或相對的大小是為了容易理解說明本發明而簡素化．理想化，安裝上是成為更複雜的形狀。
在上述實施形態中，說明供給頻率為2.45GHz的微波的電場及可一併形成ECR的磁場至處理室104內，使處理用氣體放電而形成電漿的構成。然而，在上述實施形態說明的構成是即使為使用其他的放電(有磁場UHF放電、電容耦合型放電、感應耦合型放電、磁控管放電、表面波激發放電、轉移．耦合(transfer coupled)放電)來形成電漿的情況，也可取得與在上述的實施形態等說明者同樣的作用．效果。又，有關在被配置於進行電漿處理的其他的電漿處理裝置，例如電漿CVD裝置、灰化裝置、表面改質裝置等的晶圓載置用電極適用上述實施形態及變形例1~3的情況也可取得同樣的作用效果。
108:電極基材
109:半導體晶圓
111:導電體膜
112:接地處
113:基座環
120:晶圓載置用電極
120a:載置面
120b:上面
120c:貫通孔
120d:凹陷部
124:高頻電源
127:高頻電源
128,129:匹配器
130:負荷阻抗可變箱
131:導體環
132:締結螺絲
133:給電轂
134:O型環
135:樑狀構件
137:上部基座環
139:絕緣環
139a:貫通孔
140:介電質膜
141:空間
144:絕緣轂
145:密封構件
146:電極底部
147:連結圓柱
148:引導構件
149:空間
150:絕緣板
151:接地板
152:冷媒流路
161:給電連接器
162,163:締結螺絲
164:蓋構件
P:箭號

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵係具備：處理室，其係被配置於真空容器內部；試料台，其係被配置於該處理室內部，在其上面載置處理對象的晶圓；導體製的環狀電極，其係在該試料台的前述上面的外周側予以包圍而配置，供給高頻電力；介電質製的罩，其係被載於該環狀電極的上方而予以覆蓋；基材，其係構成前述試料台，具有圓板或圓筒形狀；棒狀構件，其係在被配置於該基材的外周側部分的貫通孔內被垂吊而配置，具有在其上端部與前述環狀電極連接而定位於此的連接器部；樑狀的構件，其係在前述貫通孔的下方的前述試料台下方空出間隙而配置的延伸於水平方向的樑狀的構件，其一端與前述棒狀構件的下端部連結，另一端對於前述試料台定位，有關前述另一端將前述棒狀構件對於環狀電極向上彈撥；及高頻電源，其係經由給電路徑來連接至前述棒狀構件，供給高頻電力至前述環狀電極。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中，前述樑狀構件的另一端為在前述基材的中央部的下方，對於前述試料台定位。
  3. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中， 前述棒狀構件為構成前述給電路徑。
  4. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中，前述樑狀的構件為將前述棒狀構件向上彈撥的板簧。
  5. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中，金屬製的前述樑狀的構件為構成前述給電路徑。
  6. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中，具備：覆蓋前述試料台的上面而載置前述晶圓的介電質製的膜；及被配置於此介電質製的膜內部，在前述晶圓的處理中供給高頻電力的膜狀的電極，前述基材係與接地電位電性連接。
  7. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中，具備：被配置於前述試料台內部，加熱前述晶圓的加熱器。
  8. 一種電漿處理方法，係在被配置於真空容器內部的處理室內的試料台上配置處理對象的晶圓，在前述處理室內形成電漿而處理前述晶圓之電漿處理方法，其特徵為具備：在前述處理中，一面供給第1高頻電力至被配置於前述試料台的內部的電極，一面供給第2高頻電力至在被配置於前述試料台的前述晶圓的外周側的介電質製的環狀罩的下方被該環狀罩覆蓋的環狀的電極之工程，通過導電體製的棒狀的構件及導電體製的板狀的彈簧 構件來供給前述第2高頻電力至前述環狀的電極，該導電體製的棒狀的構件係被配置於貫通前述試料台的內部的貫通孔的內部，與前述環狀的電極連接，該導電體製的板狀的彈簧構件係其一端部與該棒狀的構件的下端部連接，另一端部對於前述試料台固定位置。
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