专利名称：表面处理方法
技术领域：
本发明涉及表面处理方法，特别涉及在静电卡盘的表面上形成的喷镀膜的表面处理方法。
背景技术：
对作为基板的晶片实施等离子体处理、例如蚀刻处理的基板处理装置，包括收容晶片的收容室；和配置在该收容室内、载置晶片的载置台。该基板处理装置在收容室内产生等离子体，利用该等离子体对晶片实施蚀刻处理。
在载置台的上部设置有由内部具有电极板的绝缘性部件构成的静电卡盘，在该静电卡盘上载置晶片。在对晶片实施蚀刻处理的期间，对电极板施加直流电压，利用由该直流电压产生的库仑力或约翰逊·勒比克(Johnsen-Rahbek)力，静电卡盘吸附晶片(例如参照专利文献1)。
另外，在载置台的内部设置有制冷剂室，从冷却单元向该制冷剂室供给规定温度的制冷剂、例如冷却水或Galden，利用该制冷剂的温度控制静电卡盘的表面所吸附保持的晶片的处理温度。
以往，静电卡盘如图4所示，首先，在其表面上喷镀例如氧化铝等陶瓷，形成喷镀膜(图4(A))，使固定有磨粒的圆盘状的砂轮与图4(B)所示的形成有喷镀膜的表面接触，该砂轮相对于形成有喷镀膜的表面平行地移动并且转动，在静电卡盘中，以图4(C)中的点划线为轴旋转(图4(C))，由此，如图4(D)所示，表面被磨削加工。
专利文献1特开平5-190654号公报但是，由以往的方法加工的静电卡盘，如图4(D)所示，微观地看时，其表面粗糙，另外，在其表面上产生有微小的弯曲。静电卡盘的表面上所吸附保持的晶片，与静电卡盘的表面接触，因此，晶片的温度依赖于晶片与静电卡盘表面的接触面积。在静电卡盘的表面粗糙的情况下，晶片与静电卡盘表面的接触面积小，因此，该接触部分的接触热阻变大，为了控制晶片的处理温度、特别是使温度下降，需要使用能力高的冷却单元。另外，近年来，由于半导体器件的多样化，要求各种各样的蚀刻特性，例如有要求在高密度/高离子能量的等离子体条件下、在低的晶片温度下实现蚀刻的情况。在该高密度/高离子能量的等离子体条件下，对晶片输入大量的热，因此，晶片的温度会大幅上升。因此，为了使高密度/高离子能量的等离子体与低的晶片温度并存，需要使用消费电力大的与极低温对应的冷却单元。
另外，近年来，由于蚀刻形状的微细化和复杂化，要求将蚀刻工序分割为多个工序、并响应良好地控制工序改变时的晶片温度。但是，在以往的静电卡盘的情况下，因为晶片与静电卡盘表面的接触热阻大，所以即使控制冷却单元的制冷剂的温度，也不能响应良好地控制晶片温度。另外，作为静电卡盘对晶片进行温度控制的器件，例如，在使用加热器或珀耳帖元件的情况下，同样不能响应良好地控制晶片温度。
另外，以往，作为提高晶片与静电卡盘表面的传热效率的方法，提出了向晶片与静电卡盘的表面之间导入传热气体的方法。但是，在该方法中，为了满足上述对蚀刻特性的要求，需要大幅提高传热气体的压力，在有些情况下，有晶片从静电卡盘剥落的可能性。作为对于此的对策，考虑了增大静电卡盘的电极板中流过的直流电压、以提高晶片吸附力的方法，但是在该情况下，需要提高静电卡盘的绝缘性部件的耐电压，设定使晶片吸附力与绝缘性部件的耐电压同时满足的静电卡盘的电极板的上层的绝缘性部件的厚度，在设计上有困难。通常，因为绝缘性部件的热传导率比金属差，所以，如果为了提高耐电压而增大绝缘性部件的厚度，就会有该部分的传热效率变差的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种通过使静电卡盘的表面平滑从而能够提高其与基板的传热效率的表面处理方法。
为了达到上述目的，第一方面的表面处理方法是配置在对基板进行处理的基板处理装置内、并且载置上述基板的载置台的基板载置面的表面处理方法，其特征在于，包括使上述基板载置面的平坦度提高的平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的带使该平坦度已提高的面平滑化的平滑化工序。
第二方面的表面处理方法的特征在于，在第一方面所述的表面处理方法中，上述平坦化工序包括利用砂轮使上述基板载置面平坦化的砂轮平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的平板使该已平坦化的面平坦化的平板平坦化工序。
第三方面所述的表面处理方法的特征在于，在第一方面或第二方面所述的表面处理方法中，在上述基板载置面上形成有喷镀覆膜。
为了达到上述目的，第四方面的表面处理方法是对配置在对基板进行处理的基板处理装置内的部件实施的喷镀覆膜的表面处理方法，其特征在于，包括使上述喷镀覆膜的表面的平坦度提高的平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的带使该平坦度己提高的表面平滑化的平滑化工序。
第五方面的表面处理方法的特征在于，在第四方面所述的表面处理方法中，上述平坦化工序包括利用砂轮使上述喷镀覆膜的表面平坦化的砂轮平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的平板使该已平坦化的表面平坦化的平板平坦化工序。
根据第一方面所述的表面处理方法，使基板载置面的平坦度提高、并利用涂敷有磨粒的带使该平坦度已提高的面平滑化，因此，能够使基板载置面的最表层平滑化。由此，能够增大基板与作为基板载置面的静电卡盘表面的接触面积，从而能够显著提高基板与静电卡盘表面的传热效率。由此，在控制基板的处理温度时，不需要使用能力高的冷却单元，能够使冷却单元省力化。另外，在将对基板实施的蚀刻工序分割为多个工序的情况下，也能够响应良好地控制工序改变时的晶片温度，从而能够应对各种各样的蚀刻特性的要求。另外，因为能够显著提高基板与静电卡盘表面的传热效率，所以，在要降低基板温度的情况下，也不需要过度地提高传热气体的压力，能够防止基板从静电卡盘剥落。
根据第二方面所述的表面处理方法，利用砂轮使基板载置面平坦化、并利用涂敷有磨粒的平板使已平坦化的面平坦化，因此，能够进一步提高基板载置面的平坦度。由此，能够进一步提高基板与静电卡盘表面的传热效率，从而能够使冷却单元省力化，并能够应对各种各样的蚀刻特性的要求。
根据第三方面所述的表面处理方法，因为在基板载置面上形成有喷镀覆膜，所以能够容易地提高基板载置面的平坦度，并且，能够容易地使最表层平滑化。
根据第四方面所述的表面处理方法，使喷镀覆膜的表面的平坦度提高、并利用涂敷有磨粒的带使平坦度已提高的表面平滑化，因此，能够容易地使喷镀膜的最表层平滑化。由此，在形成有喷镀覆膜的部件中，能够增大该部件与相邻部件的接触热传导，因此，例如能够使该部件与相邻部件为同一温度，或能够直接控制未设置使制冷剂流动的制冷剂室的部件的温度。在这种情况下，如果至少相邻的部件中的一个部件由该表面处理方法加工，则相邻的两个部件都能够得到与第一方面～第三方面的表面处理方法同样的效果。
根据第五方面所述的表面处理方法，利用砂轮使喷镀覆膜的表面平坦化、并利用涂敷有磨粒的平板使已平坦化的表面平坦化，因此能够进一步提高喷镀膜的平坦度。由此，能够进一步增大接触的部件间的接触热传导。
图1是表示设置有利用本发明的第一实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘的基板处理装置的概略结构的截面图。
图2是图1中的A部的放大图，图2(A)表示本实施方式的静电卡盘的情况，图2(B)表示以往的静电卡盘的情况。
图3是说明本实施方式的表面处理方法的工序图，图3(A)表示喷镀工序，图3(B)表示图3(A)中的B部的放大图，图3(C)表示磨削工序，图3(D)是图3(C)中的D部的放大图，图3(E)表示平板研磨工序，图3(F)是图3(E)中的F部的放大图，图3(G)表示带研磨工序，图3(H)是图3(G)中的H部的放大图。
图4是说明以往的静电卡盘的表面处理方法的工序图，图4(A)表示喷镀工序，图4(B)是图4(A)中的I部的放大图，图4(C)表示磨削工序，图4(D)是图4(C)中的J部的放大图。
符号说明S处理空间W半导体晶片1喷镀覆膜2砂轮3研磨平板4带研磨装置5带6辊9磨粒10 基板处理装置11 室12 基座20 下部高频电源23 电极板24 直流电源34 气体导入喷头36 上部高频电源42、42a、42b静电卡盘具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
首先，对设置有利用本发明的第一实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘的基板处理装置进行说明。
图1是设置有利用本发明的第一实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘的基板处理装置的概略结构的截面图。该基板处理装置被构成为对作为基板的半导体晶片实施蚀刻处理。
在图1中，基板处理装置10具有收容例如直径300mm的半导体晶片(以下简称为“晶片”)W的腔室11，在该腔室11内配置有作为载置晶片W的载置台的圆柱状的基座12。在基板处理装置10中，由腔室11的内侧壁与基座12的侧面，形成作为将基座12上方的气体向腔室11外排出的流路起作用的侧方排气通路13。在该侧方排气通路13的中途配置有挡板14。腔室11的内壁面由石英、氧化钇(Y2O3)覆盖。
挡板14是具有多个孔的板状部件，作为将腔室11分割为上部与下部的分割板起作用。在由挡板14分割的腔室11的上部(以下称为“反应室”)17中，产生后述的等离子体。另外，在腔室11的下部(以下称为“排气室(歧管)”)18中，开口设置有排出腔室11内的气体的粗抽排气管15和主排气管16。DP(Dry Pump干泵)(未图示)与粗抽排气管15连接，TMP(Turbo Molecular Pump涡轮分子泵)(未图示)与主排气管16连接。另外，挡板14捕捉或反射在反应室17的后述的处理空间S中产生的离子和自由基，防止它们向歧管18泄漏。
粗抽排气管15、主排气管16、DP和TMP等构成排气装置，粗抽排气管15和主排气管16通过歧管18将反应室17内的气体向腔室11的外部排出。具体地说，粗抽排气管15将腔室11内从大气压减压到低真空状态，主排气管16与粗抽排气管15协作，将腔室11内从大气压减压到比低真空状态更低压力的高真空状态(例如133Pa(1Torr)以下)。
下部高频电源20通过匹配器(Matcher)22与基座12连接，该下部高频电源20向基座12施加规定的高频电力。由此，基座12作为下部电极起作用。另外，匹配器22降低基座12对高频电力的反射，使得高频电力向基座12的供给效率最大。
在基座12的上部，配置有由内部具有电极板23的绝缘性部件构成的圆板状的静电卡盘42a，其表面由后述的本实施方式的表面处理方法进行加工。当基座12载置晶片W时，该晶片W配置在静电卡盘42a上。直流电源24与电极板23电连接。当向电极板23施加负的直流电压时，在晶片W的静电卡盘42a侧的面(以下称为“背面”)上产生正电位，在与静电卡盘42a相反一侧的面(以下称为“表面”)上产生负电位。这样，在电极板23和晶片W的背面之间产生电位差，利用由该电位差产生的库仑力或约翰逊·勒比克力，将晶片W吸附保持在静电卡盘42a的上面。
另外，在基座12的上部，以包围静电卡盘42a的上面上吸附保持的晶片W的周围的方式，配设有圆环状的聚焦环25。该聚焦环25在处理空间S中露出，在该处理空间S中，使等离子体向晶片W的表面聚集，提高蚀刻处理的效率。
另外，在基座12的内部，例如设置有在圆周方向上延伸的环状的制冷剂室26。从冷却单元(未图示)通过制冷剂用配管27向该制冷剂室26循环供给规定温度的制冷剂、例如冷却水或Galden，利用该制冷剂的温度，控制静电卡盘42a的上面上吸附保持的晶片W的处理温度。
在静电卡盘42a的上面的吸附保持晶片W的部分(以下称为“吸附面”)，开口有多个传热气体供给孔28。这些多个传热气体供给孔28通过传热气体供给管线30与传热气体供给部(未图示)连接，该传热气体供给部通过传热气体供给孔28将作为传热气体的氦气(He)供给到吸附面与晶片W的背面的间隙。向吸附面与晶片W的背面的间隙供给的氦气，将晶片W的热传递到基座12。
另外，在基座12的吸附面中，配置有作为从静电卡盘42a的上面自由突出的升降销(lift pin)的多个推杆(pusher pin)(未图示)。这些推杆通过滚珠丝杠与电动机(均未图示)连接，由于通过滚珠丝杠变换为直线运动的电动机的旋转运动，从吸附面自由突出。当为了对晶片W实施蚀刻处理而将晶片W吸附保持在吸附面上时，推杆被收容在基座12中，当将已实施蚀刻处理的晶片W从腔室11搬出时，推杆从静电卡盘42a的上面突出，使晶片W从基座12离开，并将其向上方抬起。
在腔室11的顶部，以与基座12相对的方式配置有气体导入喷头34。上部高频电源36通过匹配器35与气体导入喷头34连接，上部高频电源36向气体导入喷头34施加规定的高频电力，因此，气体导入喷头34作为上部电极起作用。此外，匹配器35的功能与上述的匹配器22的功能相同。
气体导入喷头34包括具有多个气孔37的顶部电极板38；和能够装卸地支撑该顶部电极板38的电极支撑体39。另外，在该电极支撑体39的内部设置有缓冲室40，处理气体导入管41与该缓冲室40连接。气体导入喷头34，将从处理气体导入管41向缓冲室40供给的处理气体，例如在溴系气体或氯系气体中添加O2气体和He等不活泼气体而形成的混合气体，经由气孔37而供给反应室17内。
另外，在腔室11的侧壁上，在与由推杆从基座12向上方抬起的晶片W的高度对应的位置，设置有晶片W的搬出搬入口43，在该搬出搬入口43上，安装有对该搬出搬入口43进行开闭的闸阀44。
在该基板处理装置10的反应室17内，如上所述，向基座12和气体导入喷头34施加高频电力，通过向基座12和气体导入喷头34之间的处理空间S施加高频电力，在该处理空间S中，使从气体导入喷头34供给的处理气体成为高密度的等离子体，产生离子和自由基，利用该离子等，对晶片W实施蚀刻处理。
上述的基板处理装置10的各构成部件的动作，由基板处理装置10具备的控制部(未图示)的CPU根据与蚀刻处理对应的程序而进行控制。
图2是图1中的A部的放大图，图2(A)表示本实施方式的静电卡盘的情况，图2(B)表示以往的静电卡盘的情况。
如图2(A)所示，在本实施方式的静电卡盘42a中，吸附面被平坦化，而且，吸附面的最表面也被平滑化，与晶片W的接触面积大。另一方面，在图2(B)所示的以往的静电卡盘42b中，其吸附面粗糙，而且产生微小的弯曲，与晶片W的接触面积小。
接着，对本发明的实施方式的表面处理方法进行说明。如上所述，静电卡盘的表面，由本实施方式的表面处理方法进行加工。
图3是说明本实施方式的表面处理方法的工序图。
图3(B)、图3(D)、图3(F)和图3(H)分别是图3(A)中的B部、图3(C)中的D部、图3(E)中的F部和图3(G)中的H部的放大图。
在图3中，在由本实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘42中，首先，在其表面上喷镀例如氧化铝等陶瓷，形成喷镀膜1(图3(A))(以下称为“喷镀工序”)。喷镀工序后的静电卡盘42，如图3(B)所示，其表面粗糙，而且在其表面上产生弯曲。
接着，使固定有磨粒的圆盘状的砂轮2与喷镀工序后的静电卡盘42的表面接触。该砂轮2与静电卡盘42的表面平行地移动、并且转动，静电卡盘42以图3(C)中的点划线为轴旋转。由此，静电卡盘42的表面被磨削(图3(C))(以下称为“磨削工序”)(平坦化工序)。磨削工序后的静电卡盘42，如图3(D)所示，微观地看时，其表面依然粗糙，而且在其表面上依然产生微小的弯曲。
然后，使研磨平板3与磨削工序后的静电卡盘42的表面接触，该研磨平板3的表面上喷涂有将磨粒与润滑剂混合而形成的悬浊液。对该研磨平板3施加载荷(在图3(E)中，用中空的箭头表示)，静电卡盘42以图3(E)中的点划线为轴旋转。由此，静电卡盘42的表面被磨削至平坦(图3(E))(以下称为“平板研磨工序”)(平坦化工序)。平板研磨工序后的静电卡盘42，如图3(F)所示，其表面上产生的微小弯曲被除去，其表面被平坦化，但微观地看时，在其表面的最表层，形成有微细的突起1f。
对具有涂敷固着有磨粒9的带5和由弹性体构成的辊6的带研磨装置4施加压力(在图3(G)中，用中空的箭头表示)，使该带研磨装置4的该带5与平板研磨工序后的静电卡盘42的表面接触。该带5由带研磨装置4卷取并且卷出，该带研磨装置4也与静电卡盘42的表面平行地移动，静电卡盘42以图3(G)中的点划线为轴旋转。由此，静电卡盘42的表面被磨削至平滑(图3(G))(以下称为“带研磨工序”)(平滑化工序)。特别地，在带研磨工序中，利用由弹性体构成的辊6将带5按压在静电卡盘42的表面上，因此，能够利用辊6的弹性，控制带5的按压压力，从而能够使静电卡盘42表面的最表层微细地平滑化。带研磨工序后的静电卡盘42，如图3(H)所示，其表面的最表层也被平滑化，形成为与上述的图2(A)所示的静电卡盘42a同样的形状。
本实施方式中的喷镀工序以后的各工序中使用的磨粒，优选与前一工序大致相同、或比前一工序小。为了使形成有喷镀膜的表面即使在最表层也有效地完全平滑化，优选越进入后面的工序，使磨粒的大小越小。但是，在本实施方式中，加工方法本身就能够使最表层更为平滑化，具体地说，与平板研磨工序相比，带研磨工序能够使最表层更为平滑化，或者，与磨削工序相比，带研磨工序能够使最表层更为平滑化，因此，即使使用与前一工序大致相同大小的磨粒，也能够使最表层完全平滑化。
根据本实施方式的表面处理方法，使形成有喷镀覆膜1的静电卡盘42的表面平坦化(平板研磨工序)，进而使其表面的最表层平滑化(带研磨工序)，因此，能够增大晶片W与静电卡盘42的表面的接触面积，从而能够显著提高晶片W与静电卡盘42的表面的传热效率。因此，在控制晶片W的处理温度时，不需要使用能力高的冷却单元，能够使冷却单元省力化。另外，即使在将对晶片W实施的蚀刻工序分割为多个工序的情况下，也能够响应良好地控制工序改变时的晶片W温度，从而能够应对各种各样的蚀刻特性的要求。另外，因为能够显著提高晶片W与静电卡盘42的表面的传热效率，所以，在要降低晶片W的温度的情况下，也不需要过度地提高传热气体的压力，能够防止晶片W从静电卡盘42剥落。
接着，对本发明的第二实施方式的表面处理方法进行说明。
本实施方式的结构和作用与上述的第一实施方式基本相同，与第一实施方式的不同点仅在于将平板研磨工序省略。因此，对于重复的结构、作用，省略其说明，以下，参照图3对不同的结构、作用进行说明。
利用本实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘，在实施图3(A)所示的喷镀工序、并实施同图(C)所示的磨削工序之后，实施同图(G)所示的带研磨工序。
本实施方式的带研磨工序后的静电卡盘，虽然其表面上产生了微小的弯曲，但是与弯曲的状态无关，其表面的最表层被平滑化。
根据本实施方式的表面处理方法，使形成有喷镀覆膜的静电卡盘的表面的最表层平滑化(带研磨工序)，因此，能够得到与上述的第一实施方式的效果同样的效果。进而，因为将上述的第一实施方式中的静电卡盘的平板研磨工序省略，所以能够减少工序数。
接着，对本发明的第三实施方式的表面处理方法进行说明。
本实施方式的结构和作用与上述的第一实施方式基本相同，与第一实施方式的不同点仅在于将磨削工序省略。因此，对于重复的结构、作用，省略其说明，以下，参照图3，对不同的结构、作用进行说明。
利用本实施方式的表面处理方法加工的静电卡盘，在实施图3(A)所示的喷镀工序后，实施同图(E)所示的平板研磨工序，然后实施同图(G)所示的带研磨工序。
本实施方式的带研磨工序后的静电卡盘，其表面被平坦化，而且，其表面的最表层也被平滑化。
根据本实施方式的表面处理方法，使形成有喷镀覆膜的静电卡盘的表面平坦化(平板研磨工序)，进而使其表面的最表层平滑化(带研磨工序)，因此，能够得到与上述的第一实施方式的效果同样的效果。另外，因为将上述的第一实施方式的静电卡盘的磨削工序省略，所以能够减少工序数。
在上述各实施方式中，加工对象是形成有喷镀覆膜的静电卡盘，但加工对象不限于此，只要是形成有喷镀覆膜的部件，什么样的加工对象都可以。另外，根据本实施方式的表面处理方法中的带研磨工序，即使是由通过烧制等形成的陶瓷构成的静电卡盘，也能够使该静电卡盘表面的最表层平滑化，因此，作为加工对象的静电卡盘不限于形成有喷镀覆膜的静电卡盘，也可以是由通过烧制等形成的陶瓷构成的静电卡盘。
另外，根据本实施方式的表面处理方法中的带研磨工序，使静电卡盘表面的最表层平滑化，并且将其表面的破碎层除去，因此，通过晶片W与静电卡盘表面的接触，也能够抑制在晶片W的背面产生的颗粒。
另外，根据本实施方式的表面处理方法中的带研磨工序，使部件表面的最表层平滑化，并且将其表面的破碎层除去，因此，能够抑制腔室内的颗粒的产生。
另外，仅根据本实施方式的表面处理方法中的带研磨工序，其加工对象不限于平面，也能够对曲面进行加工，因此，例如也能够对腔室的内周进行加工。
权利要求
1.一种表面处理方法，是配置在对基板进行处理的基板处理装置内、并且载置所述基板的载置台的基板载置面的表面处理方法，其特征在于，包括使所述基板载置面的平坦度提高的平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的带使该平坦度已提高的面平滑化的平滑化工序。
2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于所述平坦化工序包括利用砂轮使所述基板载置面平坦化的砂轮平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的平板使该已平坦化的面平坦化的平板平坦化工序。
3.根据权利要求1或2所述的表面处理方法，其特征在于在所述基板载置面上形成有喷镀覆膜。
4.一种表面处理方法，是对配置在对基板进行处理的基板处理装置内的部件实施的喷镀覆膜的表面处理方法，其特征在于，包括使所述喷镀覆膜的表面的平坦度提高的平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的带使该平坦度已提高的表面平滑化的平滑化工序。
5.根据权利要求4所述的表面处理方法，其特征在于所述平坦化工序包括利用砂轮使所述喷镀覆膜的表面平坦化的砂轮平坦化工序；和利用涂敷有磨粒的平板使该已平坦化的表面平坦化的平板平坦化工序。
全文摘要
本发明提供一种通过使静电卡盘的表面平滑从而能够提高其与基板的传热效率的表面处理方法。基板处理装置(10)具有收容晶片(W)的腔室(11)，该腔室(11)内配置有作为载置晶片(W)的载置台的基座(12)，该基座(12)的上部配置有静电卡盘(42a)。在静电卡盘(42a)中，首先，在其表面上形成喷镀膜(1)，接着，通过与固定有磨粒的圆盘状的砂轮(2)接触，对表面进行磨削，然后，通过与表面上喷涂有将磨粒和润滑剂混合而形成的悬浊液的研磨平板(3)接触，将表面磨削至平坦，通过对具有涂敷固着有磨粒(9)的带(5)和由弹性体构成的辊(6)的带研磨装置(4)施加压力，与带研磨装置(4)的带(5)接触，将表面磨削至平滑。
文档编号H01L21/304GK101041231SQ20071008914
公开日2007年9月26日 申请日期2007年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者佐佐木康晴, 樋熊政一, 青砥雅, 菊池英一郎 申请人:东京毅力科创株式会社