等离子加工装置和方法

专利名称：等离子加工装置和方法
技术领域：
本发明涉及等离子加工装置和方法，其中诸如工件(将被处理的物体)
蚀刻、化学蒸汽沉积(CVD)、清洗、灰化、表面改性等的不同的表面处理
通过等离子化加工气体并将被等离子化的气体施加到诸如半导体晶片的
工件上而进行。
背景技术：
例如，半导体晶片是通过使用旋涂机等的沉积过程(薄膜形成过程) 进行蚀刻过程。旋涂机是用于在半导体晶片上形成诸如绝缘薄膜和光致抗 蚀剂薄膜的薄膜的装置。半导体晶片被旋转，液体材料被落到晶片的上表 面(前表面)的中心部分上，这样液体材料通过离心力在整个表面上扩展。 通过这样做，薄膜不仅覆盖晶片的上表面的整个表面(内侧面积)，而且 覆盖上表面的外边部分和外端表面。如果允许此薄膜占据晶片的外边，这 将是在诸如用于保持外边的过程总产生微粒的一个原因。此外，由于液体 流的阻力的缘故，薄膜在晶片的外边上的厚度比在主要区域上更大。这不 仅导致在对薄膜表面抛光时的不方便，而且导致由于剥离所导致的污染。
在根据PE-CVD和LP-CVD的沉积的情况下，薄膜厚度在薄膜的外边很少 变大，但是有可能在晶片的外边在传输的过程中意外的接触时而产生裂 纹，这样导致污染。
在本发明的先进LSI装置领域中，Cu/低k (Cu/low k)是主流以实现
高速操作。在此技术中，具有较高的电子迁移率的铜被用作金属布线，并 且具有比Si02 (介电常数4)更低的介电常数的低介电薄膜被用作层间绝 缘薄膜。但是，据说低介电薄膜机械强度比Si(Vj、，并且因此形成在晶片 的外边上的薄膜易于是在诸如CMP (化学机械抛光)的物理抛光过程中发
生污染的一个原因。
这样的污染易于变成是诸如布线短路的不方便的一个原因，并且其经 常导致产品产量下降。随着半导体小型化的发展，布线的厚度减小并且这 样很容易受到污染的负面影响。因此，需要更为严格地限制污染的发生。
有鉴于上述，日本专利公开出版物No. H03-268419和H11 — 274147提 出了一种所称的湿蚀刻技术，其中蚀刻液体落到形成在晶片的外边上的不 需要的薄膜上，以在用于在晶片的上表面上形成薄膜的过程结束之后从其 移除不需要的薄膜。
但是，根据上述的湿蚀刻技术从晶片的外边上移除薄膜的方法具有这 样的不方便性部件形成在外边上的薄膜而且形成在主区域上的薄膜由于 蚀刻液体的湿度而变得脆弱，需要较大的成本来处理废液。尽管需要薄膜 的外端部表面形成为倾斜结构，以在物理抛光时发散应力，薄膜的外端表 面根据湿蚀刻技术变成尖边状结构，这样使得其难于获得斜坡状结构。
相比较而言，日本专利申请公开出版物No.H05-82478、 H08—279494 和H10—189515以及其它出版物提出了用于根据使用等离子的所谓的干蚀 刻技术移除形成在晶片的外边上的薄膜的技术。
通常，等离子加工装置包括一对电极。例如在日本专利申请公开出版 物No.H05-82478的图5中所示的用于蚀刻的等离子加工装置中，电介质被 缠绕在一对同心电介质圆柱的每个上以提供双环形电极结构。环形间隙被 形成在内和外电极之间，此环形间隙用作允许加工气体流经其的气体通 道。通过在电极之间施加电场，气体通道成为加工气体被离子化的离子化 空间。此离子化加工气体被吹送通道环形气体通道的整个外周。这使得其 可以同时蚀刻盘形晶片的外边的整个外周。
此外，在如上述的No.H05-82478的公开文件中所显示的装置中，弯曲 为C形状的管被容纳在环形槽中，所述环形槽被形成在电极单元中，并被 允许以接触环形电极，然后，作为温度调节介质的制冷剂流入此管以冷却 (温度调整)电极。
此外，在上述的公开出版物No.H05-82478所公开的装置中，晶片通过
一对盘形夹具装置被夹持保持在前侧和后侧上。这样，晶片的前表面和后 表面上的主区域被覆盖，并且晶片的外边被暴露。各夹具装置用0形环被
设置在周边上。此o形环相对边界区域被挤压在晶片的前表面和后表面的主区域和外边之间。这样，提供密封，则会样等离子气体将不流到主区域。 晶片的被暴露的外边与环形闭合间隙的内部相对。通过将等离子加工气体 供给到此闭合的间隙中，形成在晶片的外边上的薄膜被移除。此外，在如上述的公开文件No.H05-82478中所公开的装置中，排放装 置从上述的加工气体吹送装置单独利用。此排放装置包括设置靠近晶片的 外边的环形吸入口并连接到环形闭合间隙，以及连接到环形吸入口的排放 通道。加工气体和副产品被抽吸通过吸入口并通过排放通道所排放。在上述的日本专利水平公开出版物No.H08-279494中所公开的装置包括环形电极结构，以及由此的环形等离子吹风口。晶片设置在环形吹风口 之下，这样晶片的外边沿着端口延伸。环形电极之间施加电场，这样通过 电极之间的加工气体被等离子化，并且等离子化加工的气体通过环形吹风 口吹送。这样吹送的等离子气体与晶片的上表面的外边部分相接触，然后 沿着外边表面向下传输并朝向后侧转向。这样，形成在晶片的外边(包括 上表面的外边部分、下表面的外端表面和外边部分)上所形成的薄膜被移 除。此后，气体被抽吸并从晶片的下部排放。通过单独地将载运气体喷洒 到晶片的中心区域并径向地展开所述气体，喷洒到晶片的外边上的等离子 被防止流到内侧(即，晶片的主区域)。在日本专利申请公开出版物No.H10-189515中所公开的装置中，电极结构，以及由此等离子吹风口被向上指引并安置在晶片的外边的下部上。 传统的等离子加工装置，尤其是包括环形电极结构的等离子加工装置 具有下述问题。(a) 环形电极的组装/定心 为了清洁在它们变脏时或者当它们损坏时需要替换时，电极通常需要被连接/拆下。如果那时没有间隙形成在各电极和保持器之间，拆卸/组装 操作难于执行。但是，如果一定的间隙必须设置在双环形电极结构中，电 极的连接位置的精度将很容易失序并且内、外电极的中心将从彼此偏移。(b) 环形电极的冷却(温度调节)
为了以稳定的方式发生辉光放电，并因而为了以稳定的方式执行等离 子化(将加工气体转换为等离子)，通过诸如冷却的温度调节，电极被需 要保持在预定在温度范围中。另一方面，在电极是环形的情况下，在电极 的内部不容易形成用于温度调节的冷却通道。根据上述公开文件No.H05-82478中所公开的装置，由于冷却结构(温度调节结构)从电极单 独形成，制造比较容易。但是，在冷却剂和电极之间通过冷却剂管的管壁 执行热交换。在具有电极的接触区域较小的情况下，不能获得完全满意的 冷却效率(温度调节效率)。此外，例如，在双环形电极的结构中，在内周表面中延伸的冷却剂管 被设置在内电极的内周表面上，以及在外周方向上延伸的冷却剂管被设置 在外电极的外周表面上，如果冷却剂管沿着电极的外周表面曲率未改变， 并且不可膨胀/不可收缩，卸装/组装操作在维护时遇到困难。另一方面， 需要电极和冷却剂管在使用时彼此牢固地接触，并维护了热传输属性。(c)被加工气体和副产品的排放被使用的加工气体和通过蚀刻所产生的副产品薄膜需要被迅速地移 除，因为如果不这样，将会导致诸如停留在晶片上的负面效果。但是，在 加工气体的吹风口和排出口被安置彼此过度离开，气体流动难于控制，这 就需要具有较大容量的排放泵。在排放通道被形成在装置的框架中，存在 这样的担心框架的内周表面被腐蚀。任何试图让框架由抗腐蚀金属制造 的企图会导致很高的成本。在日本专利申请公开出版物No.H05-82478中所公开的装置具有这样 的缺点安置在由一对夹具装置的O形环夹持保持的区域上的芯片易于损 坏，形成在此区域上的薄膜易于分裂，这样产生细灰，这可能是污染的一 个原因。此外，由于用于形成环形闭合间隙的壳体需要从晶片径向向外， 所述装置尺寸变得较大。这使得其难于作为传统的旋涂机的湿蚀刻结构的 替换。根据日本专利申请公开出版物No.H08-279494中所公开的装置中，等 离子和载运气体在晶片的外边上会聚。这使得其难于控制这些气体的流 动，并且这样其难于精确地移除形成在外边上的薄膜。如果任何试图来停止载运气体，存在这样的担心等离子不仅进入晶片的外边，而且进入不 受加工的外边的内侧。这样，存在即使形成在不被移除的区域上的薄膜被 移除的可能性。发明内容(1)本发明的第一特征根据本发明的第一特征，提供了一种等离子加工装置，其中加工气体 被等离子化(包括活化、离子化和激化)，并且被等离子化的气体被施加 到工件上，所述装置包括环形内保持器(内电极支撑部分)；环形内电极， 具有比内保持器更大的直径并围绕内保持器；环形外电极，具有比内电极 更大的直径并围绕内电极；以及环形外保持器(外电极支撑部分)，所述 环形外保持器具有比外电极更大的直径并围绕外电极，例如外保持器被同 心地用内保持器固定在位；所述内保持器设有多个内推动器，内推动器被 分开地安置在内保持器的外周方向上并用于将内电极径向向外推动；所述 外保持器设有多个外推动器，外推动器分开地安置在外保持器的外周方向 上并适于将外电极径向向内推动。内电极通过内保持器由多个内推动器所 支撑，外电极通过外保持器由多个外推动器所支撑。根据此第一特征，间隙可以形成在各内、外环形电极和保持器每个之 间。这使得其易于执行移除和组装操作。此外，由于位置调节，即相对对 应的保持器的电极的定心可以用推动器进行，连接位置的精度可以满意地 获得。优选地，内保持器具有多个内螺纹孔(螺栓孔)，所述多个内螺纹孔 外周分开地形成在内保持器中，这样内螺纹孔的轴线径向指向，并且内推 动器是螺纹部件，例如与内保持器的对应的内螺纹孔螺纹配合的螺栓，并 且其远端与内电极相邻，外保持器具有多个内螺纹孔(螺栓孔)，所迷多 个内螺纹孔外周分开地形成在外保持器内，这样内螺纹孔的轴线径向指 向，并且外推动器是螺纹部件，例如与外保持器的对应的内螺纹孔螺纹配 合的螺栓，并且其远端与外电极相邻接。由于此布置，推动器结构可以简 化。优选地，热传导内温度调节部件被设置在内保持器和内电极之间，内温度调整部件具有可膨胀和可收縮C形结构(部分切除环形结构)，并包括 用于允许温度调节介质通过其的内介质通道，所述温度调节介质用于内电 极，并且内推动器推动内电极通过内温度调节部件，由此相对内电极的内 周表面挤压内温度调节部件，热传导外温度调节部件被设置在外电极和外保持器之间，外温度调节部件具有可膨胀和可收縮c形结构(部分切除环形结构)，并包括用于允许温度调节介质通过其的外介质通道，所述温度 调节介质用于外电极，并且外推动器推动外电极通过外温度调节部件，由 此相对外电极的外周表面挤压外温度调节部件。根据此结构，由于温度调节部件可以相对电极挤压而不是只与电极相 接触，温度调节部件和电极之间的热传输可以被改良，内、外电极的温度 可以可靠地调节。此外，由于没有必要在环形电极本身中形成介质通道，可以很容易制造。由于内、外温度调节部件每个具有可膨胀和可收縮c形结构，它们可以相对对应的电极可靠地被挤压，温度调节部件和电极之间 的热传输可以可靠地被改良。此外，用于移除、组装和定心电极的操作可 以在没有任何不方便的情况下执行。优选地，内和外温度调节部件具有导电特性以及温度调节部件之一与 电源相连接，另外一个温度调节部件接地。由于此布置，通过温度调节部件，电极可以与电源相连接并接地。此 外，由于温度调节部分压在对应的电极上而不是只与电极相接触，温度调 节部件和电极之间的导电可以可靠地改良。(2)本发明的第二特征根据本发明的第二特征，提供了一种等离子加工装置，其中加工气体 被等离子化，被等离子化的气体被施加到工件上，所述装置包括环形内电极；环形外电极，所述环形外电极具有比内电极更大的直径并围绕内电极; 热传导内温度调节部件，所述热传导内温度调节部件包括用于允许用于内 电极的温度调节介质的内介质通道，并具有C形结构(部分切除环形结构)， 热传导内温度调节部件能够在部件与内电极的内周表面相邻的第一位置 和部件直径收缩的第二位置之间膨胀和收縮，所述部件直径收縮的方式 是径向向内从内电极的内周表面分离；热传导外温度调节部件，热传导外温度调节部件包括用于允许用于外电极的温度调节介质的外介质通道，并具有c形结构(部分切除环形结构)，热传导外温度调节部件能够在部件与外电极的外周表面相邻的第一位置和所述部件直径膨胀的第二位置之间膨胀和收缩，所述部件直径膨胀的方式是径向向外从外电极的外周表 面分离。根据此第二特征，没有必要在环形电极中形成介质通道，因为温度调 节部件与电极单独制造，并且这样电极可以很容易制造。此外，温度调节 部件和电极之间的热传导可以通过相对电极挤压温度调节部件而改良，电 极的温度可以可靠地调节。此外，用于组装和卸装温度调节部件和电极的 操作可以通过直径膨胀或者收缩温度调节部分而很容易执行。优选地，内温度调节部件包括具有C形结构并与内电极的内周表面 相邻接的内传热板；固定到内传热板的内周表面的内管部分，其方式是在 内传热板的周围方向上延伸，并构成内介质通道。下述也是优选的，外温 度调节部件包括具有C形结构并与外电极的外周表面相邻接的外传热板， 固定到外传热板的外周表面的外管部分的方式是在外传热板的周围方向 上延伸，并构成外介质通道。由于前述的布置，介质通道可以很容易构成， 热传输可以通过相对电极放大热传输区域而可靠地获得。这样，温度调节 效率可以进一步提高。优选地，多个管部分被并排安置在传热板的宽度方向(与周围方向和 径向方向(厚度方向)相正交的方向)上，多个管部分的相同侧上的各端 部在传热板的周围方向上的一端部上彼此连接。由于此布置，管部分可以 在传热板之上较宽地延伸，并且热调整效率可以被进一步改良。优选地，内温度调节部件包括具有C形结构并与内电极的内周表面 相邻接的内传热板；固定到内传热板的内周表面的内管部分，其方式是在 内传热板的周围方向上延伸，并构成内介质通道，外温度调节部件包括 具有C形结构并与外电极的外周表面相邻接的内传热板；固定到外传热板 的外周表面的外管部分，其方式是在外传热板的周围方向上延伸，并构成 外介质通道，内管部分的一端部通过连接管连接到外管部分的一端部，内 管部分的另外一端部连接到温度调节介质的供给管和排放管，另外一端部 连接到供给管和排放管的另外一端。由于此布置，内和外管部分可以彼此
串联连接，并且这样温度可以通过让介质以此顺序通过内电极和外电极或 者以次顺序通过外电极和内电极而调节温度。优选地，等离子加工装置还包括用内温度调节部件环绕的环形内保持 器(内支撑部分)，以及围绕外温度调节部件的外保持器(外支撑部分)， 内保持器设有多个在周围方向上分开安置的内推动器并适于在直径增大 方向通过与内温度调节部件相邻接而推动内温度调节部件，内推动器能够 朝向内保持器收回，外保持器设有多个在外周方向上分开安置的外推动器 并适于在直径减小方向上通过与外温度调节部件相邻接而推动外温度调 节部件，外推动器能够朝向外保持器收回。内电极通过内保持器通过多个 内推动器所支撑，并且外电极通过外保持器通过多个外保持器所支撑。通 过此，温度调节部件可以可靠地压在电极上，温度调节部件和电极之间的 热传输可以可靠地改良。这样，电极的温度调节效率可以被改良。此外， 通过收回推动器，用于组装和卸装温度调节部件和电极的操作可以很容易 进行。优选地，内和外温度调节部件都具有导电特性，内、外温度调节部分 之一与电源相连接，另外一个接地。由于此布置，通过温度调节部件，电 极可以连接到电源并接地。这样环形电极的电源供给和接地结构可以被简 化。此外，由于温度调节部件挤压在对应的电极上而不只是与电极相接触， 温度调节部件的导电可以相对电极可靠地改良。(3)本发明的第三特征根据本发明的第三特征，提供了一种等离子加工装置中的电极结构， 其中加工气体被等离子化，被等离子化的气体被施加到工件，其中电极结 构包括用于等离子化加工气体的电极，以及设置相邻于电极的通道形成部 件，电极的相对表面和限定介质通道的通道形成部件用于允许进行温度调 节的介质从其中通过，设置在相对表面之间的第一和第二密封部件，第一 和第二密封部件以在其间夹持介质通道的方式沿着介质通道延伸。根据此第三方面，介质通道通过电极的相对表面和温度调节介质流所 限定，同时直接接触电极。这样电极的温度调节可以有效地执行。优选地，电极、通道形成部件、第一和第二密封部件每个具有环形结
构，电极的外周表面和通道形成部件设置在至少作为相对表面的一部分 上，介质通道被形成在外周表面之间，第一密封部件被设置在外周表面之 间。由于此布置，介质通道可以很容易形成，即使电极具有环形结构。由 于电极和通道形成部件一个安置在外侧上，另外一个安置在径向方向上的 内侧上，这样实现了最小化。优选地，电极和通道形成部件之一包括径向凸起的环形凸缘部分，所 述凸缘部分具有与外周表面正交的扁平表面，电极和通道形成部件的另外 一个包括与外周表面正交的扁平表面并与凸缘部分的扁平表面相对，并且 扁平表面作为另外的相对表面设置并允许第二密封部件夹持在其间。根据 此布置，第二密封部件在电极和通道形成部件被配合时不干涉光滑配合操 作。这样配合工作可以很容易执行。更为优选地，电极和通道形成部件之一的外周表面被限定作为连续的 圆柱表面，电极和通道形成部件的另外一个的外周表面在中间部分设置用 作介质通道的环形槽，并进一步设有第一和第二外周表面部分，所述第一 和第二外周表面部分以能够在其间夹持环形槽的方式设置，第一外周表面 部分与电极和通道形成部件之一的外周表面通过间隙相对并与第一密封 部件相连接，与扁平表面相交的第二外周表面部分基本没有设置任何间隙 而与电极和通道形成部件之一的外周表面相对。根据此布置，由于在径向 方向电极和通道形成部件之间没有发生咔嗒声，电极的定心和定位可以很 容易执行。第一和第二密封部件都可以设置在电极和通道形成部件的外周表面 之间。根据此布置，由于第一和第二密封部件设置在外周表面之间，密封 结构可以简化，并且这样电极和通道形成部件的结构可以简化。此外，根据本发明的第三方面，上述电极结构被同轴地一个安置在内 侧上，另外一个安置在径向方向上的外侧上，电极的内周表面和通道形成 部件的外周表面在内侧电极结构中彼此相对，电极的外周表面和通道形成 部件的内周表面在外侧电极结构中彼此相对，在内侧电极结构中的电极的 外周表面和外侧电极结构的电极的内周表面之间形成的间隙作为空气通 道设置，并且流经空气通道的加工气体通过电极之间所产生的电场等离子 化。根据此布置，通过径向地同心安置内、外电极和通道形成部件，整个 可以在整个外周之上被供给。(4)本发明的第四方面 根据本发明的第四方面，提供了一种等离子加工装置，其中加工气体 被等离子化，被等离子化的气体被施加到工件上，所述装置包括环形内电极；环形外电极被从内电极的径向向外安置，这样外电极与内电极共轴； 绝缘保持器，所述绝缘保持器覆盖内、外电极的整个外周；以及由金属制 造的框架，并覆盖内、外保持器的整个周围；形成在内电极的外周表面和 外电极的内周表面之间的环形间隙，所述环形间隙作为气体通道，加工气 体流经气体通道，其通过在电极之间所产生的电场等离子化；连接到气体 通道的环形吹风口，其被形成在保持器的工件侧上的被覆盖部分上，等离 子气体朝向工件通过吹风口而被吹送；形成在被覆盖部分上的环形吸入 口，所述被覆盖部分位于对应吹风口的区域上的框架的工件侧上，用于将 吸入口连接到抽吸装置的排放通道，其被形成在至少框架上，由此在使用 被等离子化加工气体对工件的表面的处理的过程中产生的加工气体和副 产品通过排放通道被排放到抽吸装置；排放通道，所述排放通道包括由抗 腐蚀树脂所制造的排放管并被允许通过框架。根据此第四方面，由于金属制造的框架的排放通道由抗腐蚀树脂制造 的排放管所形成，可以用较低的成本避免框架的腐蚀。此外，由于适于等 离子化加工气体并吹送其的装置以及适于抽吸副产品和加工气体并排放 它们的装置可以组装为单个单元，这样结构可以被简化。优选地，框架包括圆柱形外周侧被覆盖部分，排放管被允许轴向通过 外周侧被覆盖部分。根据此布置，排放气体可以朝向相对侧引导到工件。 此外，即使框架的外周侧上的被覆盖部分相对较薄，排放通道可以通过让 排放管通过其而形成，因为被覆盖部分由金属所制造。这样，所述装置可 以被最小化。优选地，内电极用作电场产生电极，外电极用作接地电极；保持器还 包括安置在工件的相对侧上的被覆盖部分，以及覆盖内电极的内周表面的 圆柱形被覆盖部分；框架还包括安置在工件的相对侧上的被覆盖部分，圆 柱形内被覆盖部分覆盖保持器的圆柱形被覆盖部分的内周表面，框架的外 周侧被覆盖部分与外电极在没有设置任何绝缘材料的情况下相对。根据此 布置，外周侧排放管和抽吸管可以用简单的结构互连。优选地，框架的工件侧被覆盖部分由耐腐蚀金属所制造，间隙形成在 框架的工件侧被覆盖部分和保持器的工件侧覆盖部分之间，间隙作为用于 互连吸入口和排放管的排放通道而被设置。根据此布置，外周侧排放管和 抽吸管可以用简单的结构互连。优选地，吸入口被设置靠近吹风口。更为优选地，吸入口被设置，使 通过吸入口抽吸的抽吸流通常在反向的方向上相对通过吹风口所吹送的 吹送流而取向。由于此布置，加工气体流可以很容易限制。(5)本发明的第五特征根据本发明的第五方面，提供了一种等离子加工装置，其中加工气体 通过形成在一对电极之间的气体通道并等离子化，然后被等离子化的气体 通过连接到气体通道的吹风口被吹送，这样晶片的外边进行等离子化加 工，其中吹风口包括与晶片相交的端口轴，端口的直径尺寸或者宽度很小， 以不允许吹送的气流被直接吹送到晶片比晶片的外边更靠晶片的外侧并 不进行等离子加工的一部分，以及用于相对吹送气流通常在反向方向上取 向用于形成抽吸气流的吸入口被靠近吹风口所形成。根据此第五方面，加工气体可以被防止流到主区域或不进行区域，并 且此不进行等离子化加工的区域可以被保护。这样此不进行等离子加工的 区域不需要被覆盖，并且没有必要密封不进行等离子化加工的区域和进行 等离子化加工的区域之间的边界区域。此外，吹风口的端口轴线与晶片相 交，诸如电极、吹风口和吸入口的这些部件元件不需要以径向极大地突出 到晶片的外部的方式被安置，并且这样，可以实现小型化。此外，通过相 对靠近吹风口的吹送气流形成通常在反向方向上取向的抽吸气流的抽吸 部分，处理气流可以很容易被控制，处理范围(加工宽度)可以可靠地被 控制，这样只有晶片的外边被处理，这样可靠地避免了安置在晶片的外边 的更内侧上并没有径向等离子加工的部分(主部分)被不利地处理的可能 性这在等离子加工在通常常压(接近大气压)下执行时特别有效。此处所使用的术语"通常常压"指的是从1.013xl()4到50.663xl04pa的范围。此范
围在考虑到压力调整容易性和装置结构的简化时，优选地是从l. 333xl04 到10.664xl0卞a，并且更为优选地是从9. 331xl0"到10. 397x104 Pa。吹风口可以是点状结构(直径减小端口状结构)；以及吸入口可以具 有围绕点状吹风口的环形结构。由于此布置，处理范围可以可靠地被控制。吹风口沿着晶片的外边弓形地延伸是可接受的，吸入口包括至少沿着 弓形吹风口的外边延伸的弓形外吸入口部分和沿着弓形吹风口的内边延 伸的弓形内吸入口部分之一。由于此布置，晶片的外边可以同时在外周方 向上较宽的区域范围之上进行等离子加工，并且这样可以提高处理效率。 在此情况下， 一对电极优选地横截面具有不同的弓形结构，其具有彼此不 同的曲率。吹风口沿着晶片的整个外边具有环形结构是可以接受的，并且吸入口 部分包括沿着环形吹风口的外边延伸的环形外吸入口部分和沿着环形吹 风口的内边延伸的环形内吸入口部分至少之一。由于此布置，晶片的外边 的整个外周同时可以进行等离子加工，处理效率可以进一步改良。在此情 况下，所述一对电极有利地具有双环形结构。优选地，等离子加工装置还包括用于在其中容纳一对电极并在其中具 有吹风口和形成的吸入口的喷嘴头；以及适于相对地沿着晶片的外边旋转 喷嘴头的旋转装置。由于此布置，等离子加工可以沿着晶片的外边进行。 当然，喷嘴头可以被旋转或者晶片可以被旋转。优选地，喷嘴头包括一个外周表面构成吹风口的外周表面、另外一外 周表面构成吸入口的外周表面的分隔壁，吹风口和吸入口通过分隔壁所隔 开，分隔壁的尺寸厚度朝向分隔壁的远端(晶片侧)减小。由于此布置， 吸入口可以可靠地靠近吹风口被安置，并且这样加工气体流可以被可靠地 控制。优选地，分隔壁的远端具有刀刃状结构，由此吹风口和吸入口通常在 分隔壁的远端彼此接触。由于此布置，加工气体流可以更为可靠地被控制。优选地，所述吹风口从晶片略微径向向外延伸。由于此布置，不仅晶 片的外边部分而且外端面都进行等离子加工。优选地，等离子加工装置还包括旋状装置，以预定速度围绕晶片的中 心轴线旋转。由于此布置，处理效率可以被进一步地提高。
等离子加工装置还包括适于在晶片的外边外周上形成空气流的空气 流形成装置是可以接受的，空气流在从晶片离开的方向上取向上具有预定 的力。由于此布置，处理效率可以进一步提高。优选地，预定的力较大， 足以完全允许吹送气流通过吹风口以达到晶片的外边并完全散开在等离 子加工的过程中所产生的副产品等。优选地，空气流形成装置是适于围绕晶片的中心轴线旋转晶片的旋转 装置。由于此布置，在离开晶片的方向上取向的空气流可以可靠地形成在 晶片的外边周围上。优选地，旋转装置包括用于通过只与晶片的背表面相邻接用于支撑晶 片的晶片支撑部分，以及适于旋转晶片支撑部分的旋转驱动装置。由于此 布置，晶片可以不在晶片的外表面(将被处理的表面)接触而被旋转。优选地，等离子加工装置进一步包括适于设置晶片的加工宽度的加工 宽度设定装置，以及适于调节根据所设定的加工宽度相对吹送流送速率调 节抽吸流送速率的流送比的流送速率调节装置。由于此布置，可以可靠地 获得所需的加工宽度。优选地，等离子加工装置还包括适于调节间距、即吹风口和晶片之间 的加工距离的加工距离调节装置。由于此布置，加工宽度等可以被调节。在根据本发明的第五方面的方法中，提供了一种等离子加工方法，其 中加工气体通过允许加工气体通过形成在一对电极之间的气体通道而被 等离子化，等离子化的气体然后吹送以相对晶片的外边执行等离子加工， 其中加工气体的吹送气流尺寸窄(直径减小或者宽度减小)得足以沿着与 晶片的相交方向被施加到晶片的外边，并不被直接地吹送到安置在比晶片 的外边更靠内的晶片的内侧面的晶片部分，同时不进行等离子加工。同时， 通常在吹送气流的反向方向上取向的抽吸气流被形成靠近吹送气流。由于 此布置，与根据本发明的第五方面的装置的情况下相同的效果可以被获 得。优选地，晶片围绕晶片的中心轴线被旋转，同时加工气体被吹送，旋 转的速度根据所需的处理速率进行处理。由于此布置，处理效率可以被可 靠地进行改良。优选地，吹送流量比率相对抽吸流送速率的流量比根据所需的加工宽 度进行调节。优选地，间距、即加工气体的吹风口和晶片之间的加工距离根据所需 的加工宽度进行调节。此外，在根据本发明的第五特征的另外的方法中，提供了一种等离子 蚀刻方法，其中蚀刻加工气体通过允许蚀刻加工气体通过形成在一对电极 之间的气体通道而被等离子化，然后等离子化的气体被吹送以相对晶片的 外边执行等离子蚀刻处理，其中蚀刻加工气体的吹送气流的尺寸足够窄以 沿着与晶片的相交的方向施加到晶片的外边并不直接吹送到安置比晶片 的外边更靠内的晶片的内侧面同时不进行等离子加工的晶片部分。同时， 通常在吹送气流的反向方向上取向的抽吸气流被形成靠近吹送气流。当 然，在蚀刻处理之前，用于在晶片上形成薄膜的薄膜形成过程被执行。此 薄膜形成可以根据等离子化方法、低压方法或者普通压力CVD方法来执行。通过此方法，己经被等离子化的蚀刻加工气体可以防止被流动到晶片 的主区域，即没有进行蚀刻处理的区域，以及没有进行蚀刻处理的区域可 以被防止被蚀刻。因此，没有必要覆盖没有进行蚀刻处理的区域，并且通 过将O形环等相对边界区域进行挤压，这样没有必要密封进行蚀刻处理的 区域和没有进行蚀刻处理的区域之间的边界区域。结果，细灰等可以被防 止从挤压区域所产生，污染可以被可靠地防止发生，产品的产量可以被改 良。此外，由于吹风口轴线与晶片相交，诸如电极、吹风口和吸入口的部 件元件不需要以径向极大地突出到晶片的外部的方式而被安置，并且这 样，可以实现小型化。因此，在光致蚀刻剂中，根据本发明的装置可以很 容易组装到传统的旋涂机中，其方式可以与湿蚀刻机械相替换。此外，通 过形成用于形成相对靠近吹风口的吹送气流通常在反向方向上取向的抽 吸气流，加工气体气流可以很容易被控制，处理范围(加工宽度)可以可 靠地被控制，这样只有晶片的外边被处理，这样可靠地避免了晶片的主区 域被不需要地处理的可能性。优选地，晶片围绕晶片的中心轴线进行旋转，同时蚀刻加工气体被吹 送，并且旋转的速度根据所需的蚀刻速率进行调节。由于此布置，蚀刻效 率可以被可靠地改良。优选地，抽吸流送速率相对吹送流送速率的流量比根据所需的蚀刻宽
度或者蚀刻型面进行调节(诸如在蚀刻处理之后的主区域的外周端表面的 倾斜角度的结构)。同样，有利地，间距、即加工气体的吹风口和晶片之 间的加工距离根据所需的蚀刻宽度或者型面所调整。通过形成较小的倾斜 角度，即使机械强度较低的介电薄膜等可以被可靠地防止在表面抛光等别 施加到其上时产生污染。优选地，晶片通过与晶片的背表面相邻接的晶片支撑部分所支撑，吹 送操作被执行同时旋转晶片支撑部分，由此，围绕晶片的中心轴线旋转晶 片。由于此布置，晶片可以被避免在外表面接触，污染等可以被可靠地防 止发生，并且处理效率可以被改良。


图l是根据本发明的第一实施例的常压等离子蚀刻装置的喷嘴头的平面横截面图；图2是沿着图1的线II一II所取的喷嘴头的垂直横截面的常压等离子 蚀刻装置的示意结构视图；图3是沿着图l的线ni — III所取的喷嘴头的垂直横截面图； 图4是喷嘴头的分解透视图；图5是根据本发明的第二实施例的常压等离子蚀刻装置喷嘴头的垂直 横截面视图；图6是根据本发明的第二实施例的喷嘴头在与图5不同的位置上的垂 直截面的视图；图7是显示了并入到第二实施例的喷嘴头中的内、外电极的结构的放大垂直横截面视图；图8是显示了并入到第二实施例的喷嘴头的排放通道的结构的放大垂直横截面视图；图9是显示了第二实施例的修改的电极结构的放大垂直横截面视图； 图10是根据本发明的第三实施例的常压等离子蚀刻装置的示意结构视图；图ll是根据第三实施例的常压蚀刻装置的喷嘴头的垂直截面视图； 图12在放大尺寸的基础上，显示了根据本发明的第三实施例的喷嘴头 的下端(远端)的喷嘴部分和作为将被处理的物体的晶片的外边的横截面 视图；图13是图12的喷嘴部分的仰视图；图14是实验1中的晶片的蚀刻速率以及旋转速度之间的关系的实验结果视图；图15是根据本发明的第四实施例的常压等离子蚀刻装置的仰视图；图16是根据本发明的第四实施例包括从图15的线XVI—XVI所取的喷嘴头的横截面的常压等离子蚀刻装置的示意结构视图;图17是根据本发明的第五实施例的常压等离子蚀刻装置的喷嘴头的仰视图；图18是根据本发明的第六实施例的常压等离子蚀刻装置的示意结构视图；图19是实验2中的蚀刻加工宽度和流量比率之间对应关系的测量结果 的视图；图20是实验3中相对晶片的径向位置的薄膜厚度的测量结果的视图； 图21是实验4中相对晶片的径向位置的薄膜厚度的测量结果的视图; 图22是实验5中相对晶片的径向位置的薄膜厚度的测量结果的视图； 图23是实验6中旋转速度和蚀刻深度之间的对应关系的测量结果的视图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的几个实施例进行说明。第一实施例下面将描述第一实施例。图l、 2显示了其中半导体晶片W被用作将被 处理的对象的常压等离子蚀刻装置M1 (等离子加工装置)。晶片W将首先被 描述。如图l、 2中所示，晶片W由诸如硅的半导体被形成为盘形结构。在 晶片W的上表面或者外表面上，诸如光致蚀刻剂的薄膜9通过诸如旋涂机所 形成。此薄膜9覆盖晶片W的整个上表面，并向上延伸到外边，即上表面和 外端表面的外边部分。如果此薄膜9b占据将被允许暴露的外边(图2中的 假想线)，其可能是在后续抛光过程中的一种干涉或者其可能是在用于保 持外边的过程中用于产生微粒的一个原因。这样，晶片W在其进行薄膜形
成处理之后被发送到常压等离子蚀刻装置M1，然后，晶片W进行蚀刻处理， 用于移除占据外边的薄膜9b。常压等离子蚀刻装置M1将在下面进行说明。如图l、 2中所示，常压等离子蚀刻装置M1包括环形喷嘴头NH1 (俯视 图中)，加工气体供给源70以及脉冲电源100 (电场产生装置)。如图l、 4 中所示，喷嘴头部NH1包括内保持器3、内冷却部件50 (内温度调节部件)、 内电极ll、外电极21、外冷却部件60 (外温度调节部件)以及外保持器4。 这些组成部件3、 50、 11、 21、 60、 4具有尺寸不同的环形结构，并且它们 同心地圆形地以此顺序从内侧叠加，由此形成多环形结构。如图2中所示, 上盖2被放到这些组成部件3、 50、 11、 21、 60、 4的上侧，内底板5被施加 到组成部件3、 50、 ll的下侧，外底板6被施加到组成部件21、 60、 4的下 侧。下面将吏为详细地描述喷嘴头NH1 。如图1一4所示，喷嘴头NH1包括通过未示出的基部或者装置主体所 支撑的头部主体l;都容纳在头部主体l中的内、外电极ll、 12和内、外冷 却部件50、 60。内电极ll具有环形结构，所述环形结构具有垂直的细长横截面。尽管 未详细说明，固体电介质被热喷洒到包括内电极ll的外周表面的整个表面 上以在其上形成薄膜。外电极21具有环形结构，所述环形结构具有垂直细长横截面，如在内 电极ll的情况下，但是具有比内电极ll更大的直径，并环绕内电极ll。尽 管未详细示出，固态电介质被热喷洒到包括外电极21的内周表面的整个表 面上以在其上形成薄膜。外电极21的内径比内电极11的外径更大。由于此布置，环形等离子化空间lp被形成在内、外电极ll、 21之间。 此等离子空间lp通过上盖2的气体入口通道2a被连接到加工气体供给源 70，如下面将说明，以及连接到气体引入通道2a的加工气体供给管75。例 如，CF4被保存在加工气体供给源70作为蚀刻气体。内电极11通过内冷却部分50和馈线101被连接到脉冲电源100 (电场产 生装置)。脉冲电源100输出脉冲形电压。有利地，此脉冲的上升时间和/ 或者下降时间是10微秒或者更小，电场强度是10 — 1000kV/cm，在电极ll、12之间频率是0.5kHz或者更大。除了脉冲波之外，诸如高频波的连续波电 源可以被使用。
外电极21通过外冷却部件60和接地线102接地。由于此布置，内电极 ll用作电场产生电极(热电极)，外电极21用作接地电极(地电极)。外电 极21用作电场产生电极、内电极ll用作接地电极也是可以接受的。
内、外电极ll、 21对心，这样它们相互同心安置，它们的中心与喷嘴 头NH1的中心轴线对齐。此对心结构将在下面进行更为详细的说明。
头部主体1包括上盖2、内保持器3、外保持器4、内底板5和外底板6。头部主体l通过层压多个圆盘状板(图2中只显示了两个)而构成，每 个圆盘状板具有中心孔。尽管未示出，此上盖2被固定到基部或者装置主 体，未示出。用于允许端管部分55、 56、 65、 66 (如后面描述)通过其中 的处理引入通道21a和插入孔21b被形成在上盖2中。
上盖2的引入通道2a将从供给管75来的加工气体在加工气体沿着等离 子化空间lp的外周方向均匀之后引入到等离子化空间lp中。即，如图2所 示，用作引入通道2a的上端开口的多个(图4中只显示了4个)孔2e被侧靠 侧安置在诸如上板2的最上部件板中的上盖2的外周方向上的预定的间距 上。加工气体供给管75在对应孔2e的数目的中间部分上分支并连接到对应 的孔2e。具有相对较大的横截面的环形凹陷2f被形成在上盖2的上侧部件 板的下表面上。环形室2g (引入通道2a的中间部分)通过此环形凹陷2f以 及其下侧部件板所限定。多个用作引入通道2a的下游端开口的孔2h被并排 安置在最下游部件板的外周方向上的较小的间距上。这些孔2h被连接到等 离子化空间lp。
如图2、 3所示，上盖2被放到电极11、 12上。同心设置的两个内、外 环形凸起2c、 2d被形成在上盖2的最下部件板的下表面上。电极ll、 21的 上端部被夹持在环形凸起2c、 2d之间。内环形凸起2c的外径稍微小于内电 极11的内径，这样间隙设置在环形凸起2c的外周表面和内电极ll的内周表 面之间。外环形凸起2d的内径稍微大于外电极21的外径，这样间隙被设置 在环形凸起2d的内周表面和内电极ll的外周表面之间。如图l、 4中所示，内保持器3包括由绝缘树脂制造并具有垂直细长横 截面的环形保持器主体3a，以及设置在此保持器主体3a的下端部的外周上
的凸缘3b。如图2所示，保持器主体3a的上表面与偏置到上盖2的下表面的 内周的一部分相邻接，保持器主体3a的外周表面的上部与环形凸起2c的内 周表面相邻接。在那样的条件下，保持器主体3a被固定地螺栓连接到上盖 2(图3)。内保持器3的凸缘3b的内径稍微小于内电极ll的内径，并且间隙 设置在凸缘3b的端部表面和内电极ll的内周表面之间。如图l、 4中所示，外保持器4包括由绝缘树脂制造并具有比内保持器3 更大的直径以及具有垂直细长横截面的环形保持器主体4a，以及设置在此 保持器主体4a的下端部的内周上的凸缘4b。如图2所示，保持器主体4a的 上表面与偏置到上盖2的下表面的外周的一部分相邻接，保持器主体4a的 内周表面的上部与环形凸起2d的外周表面相邻接。在那样的条件下，保持 器主体4a被固定地螺栓连接到上盖2 (图3)。这样，外保持器4通过上盖2 连接到内保持器3并同心地相对内保持器3固定在位。外保持器4的凸缘4b 的内径稍微大于外电极21的外径，并且间隙设置在凸缘4b的端部表面和外 电极21的外周表面之间。如图4中所示，内底板5由透明电介质(绝缘树脂)所构成，并具有包 括中心孔的盘状构造。如图2所示，内保持器3被施加到内保持器3的下表 面，并固定地螺栓连接到保持器主体3a (图3)。内底板5从内保持器3的凸 缘3b径向向外凸起，内电极11被放置在此内底板5的凸起部分上。内底板5 的外端表面通常与内电极ll的外周表面齐平。内底板5具有用作内电极11 的固态电介质的角色。如图4中所示，外底板6由电介质(绝缘树脂)所构成，并具有包括中 心孔大于内底板5的直径的盘状构造。如图2所示，外底板6被施加到外保 持器4的下表面，并固定地螺栓连接到保持器主体4a (图3)。外底板6从外 保持器4的凸缘4b径向向内凸起，外电极21被放置在此外底板6的凸起部分 的上表面上。外底板6的内端表面通常与外电极21的内周表面齐平。外底 板6也用作外电极21的固态电介质。外底板6的内径比内底板5的外径大， 环形吹送孔(吹风口) la被形成在外底板6的内周表面和内底板5的外周表 面之间形成。此吹送孔la直接连接到电极ll、 21之间的环形等离子化空间 lp。接着，将说明电极冷却结构(电极温度调节结构)。 如图4所示，作为用于电极11的冷却装置的内冷却部件50包括由平面 视图中C形金属板的内传热板51，以及设置在此板51的内周表面上设置的 金属制内冷却剂管52 (内冷却剂通道)。内冷却部件50具有整体上C形的结 构。内冷却剂管52包括形成垂直的一对的两个外周管部分53、 54， 一个在 上部位置上，另外一个在下部位置上，并沿着内传热板51的外周方向延伸， 以及垂直延伸的一对端管部分55、 56，其方式是将上、下外周管部分53、 54的端部在内热传输部分51的端部彼此连接。如图2、 3所示，内冷却部件50被安置在内保持器3的凸缘3b上，并在 保持器主体3a和内电极ll之间夹持，上盖2的环形凸起2c从上部限制内冷 却部件50。内传热板51的外周表面沿着内电极11的内周表面设置。C形金属制造内传热板51以及外周管部分53、 54具有弹性并稍微可膨 胀/可收缩。在自然的条件下，传热板51的外径通常等于内电极11的内径。 由于此布置，内冷却部件50可以在部件50被膨胀以挤压内电极11的内周表 面的第一位置和部件50被收縮以稍微径向向内从内电极11的内周表面分 离开的第二位置之间可被膨胀/收縮。如图4所示，作为用于外电极11的冷却装置的外冷却部件60包括由平 面视图中C形金属板的外传热板61，以及设置在此板61的外周表面上的金 属制外冷却剂管62 (外介质通道)。外冷却部件60在横截面视图中作为整 体通常具有C形结构，其直径大于内冷却部件50的直径。外冷却剂管62包 括形成垂直的一对的两个外周管部分63、 64， 一个在上部位置上，另外一 个在下部位置上，并沿着外传热板61的外周方向延伸，以及垂直延伸的一 对端管部分65、 66,其方式是将上、下外周管部分63、 64的端部在外热传 输部分61的端部彼此连接。如图2、 3所示，外冷却部件60被安置在外保持器4的凸缘4b上，并在 保持器主体4a和外电极21之间夹持，上盖2的环形凸起2d从上部限制外冷 却部件60。外传热板61的内周表面沿着外电极11的内周表面设置。C形金属制造外传热板61以及外周管部分63、 64具有弹性并稍微可膨 胀/可收縮。在自然的条件下，传热板61的外径通常等于外电极11的外径。 由于此布置，外冷却部件60可以在部件60被收縮以挤压外电极21的外周表 面的第一位置和部件60被膨胀以稍微径向向外从外电极21的外周表面分 离开的第二位置之间可被膨胀/收縮。如图2所示，内、外冷却部件50、 60的端管部分55、 56、 65、 66分别 通过形成在上盖2上的插入孔2b并从上盖2向上凸起。管接头91、 56C、 65C、 92被分别连接到管部分55、 56、 65、 66的上端部。冷却剂供给管93从冷却 剂供给源90延伸并连接到内冷却剂52的端管部分55的管结构91。内冷却剂 管52的端管部分56的管接头56C以及外冷却剂管62的端管部分65的管接头 65C通过连接管97彼此连接。冷却剂排放管95从端管部分66的管接头92和 外冷却剂管62延伸。用于供给诸如水作为冷却剂(温度调节介质)的水供 给泵被用作冷却剂供给源90。当然，冷却剂供给管93被连接到内冷却剂管52的管接头56C以及连接 管97连接到管接头91是可接受的。连接管97连接到内冷却剂管62的管接头 92以及冷却剂排放管95连接到管接头65C也是可接受的。冷却剂供给管93 连接到外冷却剂管62的管接头65C、 92的所选择的一个以及冷却剂排放管 95连接到内冷却剂管52的接头91、 56C的所选择的一个，剩余的管接头通 过连接管97彼此连接也是可接受的。除了将内、外冷却剂管52、 62通过连 接管97串联连接外，冷却剂可以并联流到各冷却剂管52、 62。冷却部件50、 60也通常共同用作将电源供给到电极11、 21并用于将电 极ll、 21接地的机构的一部分。S卩，电源供给连接器103连接到凸起部分 从上盖2凸起的可导内冷却剂管52的凸起部分。从脉冲电源100延伸的供给 器101连接到此电源供给连接器103。接地连接器104连接到凸起部分从上 盖2凸起的可导外冷却剂管62的端管部分65的凸起部分。接地线102连接到 此接地连接器104。下面将描述电极定心结构。冷却部件50、 60也与电极的定心相关。艮口，螺栓孔3 c在外周方向上以预定的间距被形成在内保持器3的保持 器主体3a中。螺栓孔3c通过厚度方向上或者径向方向上的保持器主体3a。 压紧螺栓7 (内推动器)从保持器3的内周侧被螺纹连接到对应的螺栓孔3c 中。压紧螺栓7由绝缘树脂制造。压紧螺栓7的尖部通过上、下外周管部分 52、 53之间并与传热板51相邻接以在直径扩大方向上相对内电极ll挤压传 热板51。这样，压紧螺栓7通过传热板51径向向外推动内电极11。通过分 离地安置在周围方向上的压紧螺栓7的压紧力，内电极ll以稳定的方式通 过头部主体l所支撑。通过相互调整压紧螺栓7的螺纹量，内电极ll的对心 被执行。螺栓孔4c在周围方向上以预定的间距被形成在外保持器4的保持器主 体4a中。螺栓孔4c通过厚度方向上或者径向方向上的保持器主体4a。压紧 螺栓8 (外推动器)从保持器4的外周侧被螺纹连接到对应的螺栓孔4c中。 压紧螺栓8由绝缘树脂制造。各压紧螺栓8的尖部通过外冷却部件60的上、 下外周管部分63、 64之间并与传热板61相邻接，以在直径扩大方向上相对 外电极21挤压传热板61。这样，压紧螺栓8通过传热板61径向向内推动外 电极21。通过分离地安置在周围方向上的压紧螺栓8的压紧力，外电极21 以稳定的方式通过头部主体l所支撑。通过相互调整压紧螺栓8的螺纹量， 外电极21的对心被执行。下面将说明这样构造的常压等离子蚀刻装置M1的运转。作为将被处理的物体的晶片W被设置在喷嘴头NH1的下部上。那时，喷 嘴头NH1的中心轴线与晶片W的中心对齐。通过这样做，晶片W的外边被安 置紧邻在环形吹风口la之下。接着，从加工气体供给源70而来的加工气体通过供给管75和引入通道 2a在环形等离子化空间lp的整个外周之上被均匀地引入。与此加工平行，脉冲电压从脉冲电源100输出。此脉冲电压通过电源 线和内冷却部件50被传送到内电极11 。由于内冷却部件50没有只与内电极 11相接触而是部件50通过压紧螺栓7 (内推动器)相对内电极ll挤压，可 以获得所需的导电条件。这使得可以可靠地将脉冲电压传输到内电极ll。 相似地，外电极21和外冷却部件60可以通过压紧螺栓3的推动而进入有利 的导电条件。这使得可以可靠地将外电极21接地。这样，脉动电场被形成 在内、外电极ll、 21之间的环形等离子化空间lp中，等离子化空间lp中的 加工气体可以通过此电场而等离子化。这样等离子化的加工气体从环形吹 风口la的整个外周吹送，并喷洒到晶片W的外边的整个周围。通过这样做， 形成在晶片W的外边上的薄膜9b可以在整个周围之上同时蚀刻。因此，需要蚀刻过程的时间可以极大地减小。从冷却剂供给源70来的冷却剂被发送到供给管93。此冷却剂通过供给 管93被引入到内冷却部件50的端管部分55。冷却剂然后分支为上、下外周 管部分53、 54并在外周方向上流动。在外周管部分53、 54中的流动过程中， 内传热板51以及由此内电极11可以被冷却(温度调节)。内传热板51具有 较大的热传输区域并且此外，整个热传输表面(外周表面)可以相对内电 极11通过压紧螺栓7被挤压而不是只与内电极11相接触。这使得可以获得 有利的热传输条件。此外，冷却剂通常可以在一个循环中通过外周管部分 53、 54循环。此外，冷却剂可以通常在上下两个外周管部分53、 54的每个 而在一个循环中被循环。这样，通常整个传热板51可以被可靠地冷却，并 且这样通常整个内电极ll可以被可靠地冷却。此后，冷却剂会聚在端管部分56内并通过连接管97发送到外冷却部件 60的端管部分65。冷却剂然后分支为上下外周管部分63、 64并在外周方向 上流动。在外周管部分63、 64中的流动过程中，外传热板61以及由此外电 极21可以被冷却(温度调节)。外传热板61具有较大的热传输区域并且此 外，整个热传输表面(内周表面)可以相对外电极21通过压紧螺栓8被挤 压而不是只与外电极21相接触。这使得可以获得有利的热传输条件。此外， 冷却剂通常可以在一个循环中通过外周管部分63、 64循环。此外，冷却剂 可以通常在上下两个外周管部分63、 64的每个而在一个循环中被循环。这 样，通常整个传热板61可以被可靠地冷却，并且这样通常整个外电极21可 以被可靠地冷却。此后，冷却剂在端管部分66上会聚并通过排放管95所排 放。如上所讨论，根据常压等离子蚀刻装置M1，环形电极ll、 21可以通过 冷却部件50、 60可靠地冷却。此外，由于不需要在环形电极ll、 21本身中 形成冷却通道，可以获得容易的制造。根据常压等离子蚀刻装置M1，通过拧松压紧螺栓7并朝向内保持器3 后撤螺栓7，内电极ll和内冷却部件50可以很容易组装/卸装。相似地，通 过拧松压紧螺栓8并朝向外保持器4后撤螺栓8，外电极21和外冷却部件60 可以很容易组装/卸装。这样，内、外电极ll、 21的维护操作可以很容易 执行。此外，通过膨胀/收縮C形冷却部件50、 60，卸装/组装操作可以更 为容易地进行。此外，在组装操作时，内电极11的对心可以通过调整内压紧螺栓7的 螺栓量来调节。相似地，通过调整外压紧螺栓8的螺栓量，外电极21的对
心可以被执行。即，内、外电极ll、 21可以正确地安置，这样内、外电极 11、 21同心安置，并且电极ll、 21的中心与喷嘴头NH1的中心轴线对齐。 这样，等离子化空间lp在整个周围之上宽度均匀，并且这样通过吹风口la 的吹送等离子在整个外周之上均匀。结果，晶片S的外边的蚀刻在整个周 围之上可靠地均匀化。电极和保持器不限于真正的圆形的环形结构，它们可以具有诸如非真 正的圆形的环形结构，包括椭圆和直线。为与其匹配，温度调节部件的C 形结构可以是部分切除的非真正的圆形结构。在第一实施例中，外保持器可以相对内保持器固定在位，这样外保持 器与内保持器偏心，或者内、外电极可以在它们的正常的位置上彼此偏心。内、外保持器可以形成为整体。温度调节部件不限于用于冷却电极的一种，其可以是一种用于加热的 部件。同样，温度调节部件可以是有时用于冷却电极、另外的时间用于加 热它们的部件。作为冷却剂，热水可以被使用而不是通常的热水和冷水。只有一个外周管部分可以被提供到各传热板，或者三个或者更多的外 周管部分可以被设置到各传热板，其方式是在传热板的宽度方向上并排安 置。外周管部分可以在传热板的外周方向上延伸，同时以之字方式如同波 形延伸。内温度调节部件的外径在自然的条件下大于内电极的内径以及内温 度调节部件与内电极的内周表面通过其自身的弹性力而相邻接也是可接 受的。相似地，外温度调节部件的内径在自然的条件下小于外电极的外径 以及为温度调节部件通过其自身的弹性力与外电极的外周表面相邻接也 是可接受的。接着，将描述其它实施例。在后面将要描述的实施例中，相似的附图 标记表示与上述的实施例相似的部件，并且说明被简化。第二实施例如图5、 6所示，形成在半导体晶片W的外边上的薄膜的等离子蚀刻通 过常压等离子蚀刻装置进行。常压等离子蚀刻装置M2包括环形喷嘴头NH2 (俯视图中)，脉冲电源100 (电场产生装置)、加工气体供给源70、抽吸
泵80 (抽吸装置)，以及冷却剂供给源90 (温度调节介质供给源)。喷嘴头 NH2包括内电极结构10、外电极结构20、用于覆盖这些电极结构IO、 20的 绝缘保持器30，以及用于覆盖此保持器30的金属制造的(可导的)框架。 这些组成部件IO、 20、 30、 40每个具有环形结构。如图7中最佳显示，内电极结构10包括环形电极11 (内电极)，以及同 心径向向此电极11内安置的环形金属制造通道形成部件15。电极ll包括圆 柱形部分12，以及从圆柱形部分12的下端径向向外膨胀的环形扁平板状凸 缘部分13。电极11横截面具有L形结构。圆柱形部分12的内周表面12a和凸 缘13的上扁平表面13a彼此正交并且每个设置作为与后面将说明的通道形 成部件15相对的相对表面。通道形成部件15的外周表面15a在其中间部分上包括环形槽15x，并且 其也包括其间夹持安置环形槽15x的圆柱形第一外周表面部分15y以及圆 柱形第二外周表面15z。通道形成部件15的下表面被限定作为与第二外周 表面15z正交的扁平表面15b。外周表面15a和扁平表面15b被设置作为相对 表面，如下所述，其与电极ll相对。通道形成部件15被固定到电极11的径向内侧，其外周表面15a与电极 11的内周表面12a相对并且其扁平表面15b与扁平表面13a相对。介质通道 17通过内电极ll的内周表面12a以及是通道形成部件15的外周表面15a的 一部分的环形槽15x所限定。环形容纳槽被形成在第一外周表面15y和扁平 表面15b内。0形环18、 19 (密封部件)分别容纳在这些容纳槽中。通过将 这些0形环18、 19分别在它们的弹性变形条件下与内电极ll的扁平表面13a 和内周表面12a相接触，介质通道17的上、下部分被密封。电极ll的扁平 表面13a和通道形成部件15的扁平表面15b在电极结构10容纳在保持器30 中时彼此相接触，如下所述。如上所述，环形槽15x的下部0形环19 (第二密封部件)没有连接到外 周表面15a，并且只有上部0形环18 (第一密封部件)被设置在外周表面15a 上。由于此布置，当通道形成部件15被固定到电极11,由于插入阻力较小， 可以获得很容易的插入。通道形成部件15的第一外周表面部分15y稍微小于电极ll的内周表面 12a，并且因此，足以插入0形环18的间隙被形成在其间。第二外周表面15z 直径稍微大于第一外周表面部分15y,并且基本上等于电极ll的内周表面 12a。严格地讲，第一电极的第一外周表面部分15y和内周表面12a之间具 有细微的间隙，这样通道形成部件15可以插入到电极11的圆柱形部分12 中。但是，由于此间隙基本等于0，第一外周部分15y和第一电极的内周表 面12a通常彼此接触。结果，电极ll的对心和定位可以正确地执行。外电极结构20直径比内电极结构10大，并且同心地设置在内电极结构 IO的径向外侧上。外电极结构20包括环形电极21 (外电极)，以及同心地 设置在电极21的径向外侧上的环形金属制造通道形成部件25。由于这些电 极21和通道形成部件25与内电极结构10在横截面内侧向对称，将简要说明 所述部件25以避免重复说明。电极21包括圆柱形部分22和从圆柱形部分22的下端径向向外延伸的 环形凸缘部分23。圆柱形部分22的外周表面22a以及凸缘部分23的上扁平 表面23a被设置作为相对表面。通道形成部件25的内周表面25a (相对表 面)，即圆柱形表面包括环形槽25x、第一外周表面25y已经第二外周表面 25z。通道形成部件25的下表面被限定作为与第二外周表面部分25x正交的 扁平表面25b (相对表面)。介质通道27通过电极21的外周表面22a以及通道形成部件25的环形槽 25x所限定。容纳在第一外周表面部分25y的容纳槽中的0形环28 (第一密 封部件)与电极21的内周表面22a相接触，并且0形环29 (第二密封部件) 与电极21的扁平表面23a相接触，由此密封介质通道27的上、下部分。如在具有内电极结构10的情况下，足以将0形环28插入通过的间隙被 形成在通道形成部件25的第一外周表面部分25y和电极ll的外周表面22a 之间，第二外周表面部分25z和外周表面22a之间所形成的间隙基本为0。外电极结构20的电极21的内径大于内电极结构10的电极11的外径，并 且环形间隙lp被形成在电极21的内周表面22b和电极ll的外周表面12b之 间。此间隙lp用作加工气体用的气体通道。固态电介质热喷洒到电极ll的 外周表面12b上以及电极21的内周表面22b上，由此在其上形成薄膜。回到图5、 6，将对其进行说明。保持器30包括通常水平的底板31 (工 件侧上的被覆盖部分)、通常水平的顶板32 (与工件的相对侧上的被覆盖 部分)、夹持在底板31和顶板32的内
盖部分)，以及环形环部件34。这些部件由诸如聚四氟乙烯(耐腐蚀树脂) 的绝缘材料所制造。环部件34被固定到形成在电极11、 21的上端表面之间 的空间和通道形成部件15、 25的台阶上。电极结构IO、 20和环部件34夹持 在底板31和顶板32之间。圆柱形33与内电极结构10的通道形成部件15的内 周相接触以支撑通道形成部件15。底板31被分为内侧和外侧。围绕保持器30以支撑其的框架40包括通常水平的底板41(工件侧上的 被覆盖部分)、通常水平的顶板42 (与工件的相对侧上的被覆盖部分)、内 圆柱体43 (圆柱形内周侧被覆盖部分)以及外圆柱体44 (圆柱形外周侧被 覆盖部分上的被覆盖部分)，其被夹持在底板41和顶板43之间并通过螺栓 等彼此连接。这些部件41一44由诸如铝、不锈钢等的金属所制造。底板41 通过径向安置在相同的间距上的分隔器49而挤压保持器30的底板31。顶板 42挤压保持器30的顶板32。内圆柱体43挤压圆柱体33和保持器30以及顶板 32的内周。外圆柱体44与电极21、通道形成部件25以及顶板32的外周相接 触，以挤压它们。没有由绝缘材料所形成的部件被设置在外圆柱体44和电 极21之间。顶板42被固定到基部(未示出)。由于此布置，喷嘴头NH2被支 撑。底板41包括抗腐蚀金属(例如，HASTELLOY，商品名称)，并分为内侧 和外侧，由绝缘材料所构成的薄板45分别连接到其下表面。如图6所示，连接触点106通过绝缘圆柱体105通过框架40的顶板42。 此连接触点106的下端连接到通道形成部件15的上端。脉冲电源100通过电 源线101连接到连接触点106。由于此布置，电极11被连接到脉冲电源100， 由此用作电场产生电极(热电极)。电极21通过通道形成部件25和框架40 接地，由此用作接地电极(地电极)。如图5所示，环形吹风口 (吹送孔)la被形成在通过将底板31分为外 侧和内侧所获得的部件之间。此吹风口la的上端被连接到形成在电极ll、 21之间的气体通道lp，吹风口la的下端朝向V状环形凸起31a敞开，其形成 在底板31的下表面上。另一方面，被安置在外周方向上相等的间距上的多 个接头72被连接到框架40的底板42。接头72通过顶板32、 42、形成在外壳 部件34中的孔73 (供给通道)以及形成在外壳34中的环形切口74 (供给通 道)被连接到形成在电极ll、 21之间形成的气体通道lp。加工气体供给源 70通过供给管75连接到此接头72。诸如CF4的气体被保留在加工气体供给源70中作为蚀刻气体。如图8中最佳显示，与环形凸起31a的倾斜表面对应的锥形环形吸入口 81被形成在通过将底板41分为内侧和外侧所获得的部件之间。此吸入口81 被连接到紧邻和靠近吹风口la设置的排气通道82，其具有比吹风口la更大 的宽度并通过底板31、 41之间的间隙所限定。多个由耐腐蚀树脂(诸如聚 四氟乙烯)制造并安置在外周方向上相同的间距上的排气管83(排气通道) 通过框架40的外圆柱体44。这些排气管83的下端通过形成在底板31中的通 孔84连接到排气通道82。排气管83的上端部被插入并连接到安装在顶板42 上的接头85。多个由诸如聚四氟乙烯的耐腐蚀树脂所构成并安置在外周方向上相 同的间距上的排放管86(排放通道)被通过圆柱体33和保持器30的顶板32。 这些排放管86的下端通过形成在底板31中的通孔87连接到排放通道82。排 放管86的上端部被插入并连接到安装在顶板42上的接头88。接头85、 88通 过由耐腐蚀树脂所制造的抽吸管89连接到抽吸泵80。入口侧接头91和出口侧接头92连接到顶板42。入口侧接头91通过冷却 剂供给管93连接到冷却剂供给源90 (温度调节介质供给源)。例如水被用 作冷却剂(温度调节介质)，冷却剂供给源90包括水供给泵。入口侧接头 91通过顶板42、 32连接到介质通道17和形成在通道形成部件15中的通孔 94。排放管95 (释放管)连接到出口侧接头92。出口侧接头92通过顶板42、 32和形成在通道形成部件25的通孔96连接到外电极结构20的介质通道27。 两个中继接头(未示出)在离开接头91、 92大约180度的位置上连接到顶 板42。这些中继接头通过中继接头(未示出)彼此连接。这些中继接头被 分别连接到内电极接头10的介质通道17以及与接头91、 92中相同的方式连 接到外电极接头20的介质通道27。下面将说明如此构造的常压等离子蚀刻装置M2的操作。作为将被处理 的物体的晶片W被设置到喷嘴头NH2的下部上。那时，喷嘴头NH2的中心轴 线与晶片W的中心对齐。由于此布置，晶片W的外边被安置紧邻在环形吹风 口la之下。接着，从加工气体供给源70而来的加工气体通过供给管75、接头72、 孔73和环形切口74被均匀地引入到气体通道lp的整个外周。与此过程相并行，脉冲电压在预定的频率上从脉冲电源ioo输出。此脉冲电压通过电源 线101、连接触点106和通道形成部件15被传送到电极11。通过这样做，脉 冲电场被形成在电极ll、 21之间的气体通道lp中，通过气体通道10a的加 工气体可以通过此电场等离子化。这样等离子化的加工气体从环形吹风口 la的整个外周吹送并喷洒到晶片W的外边的整个外周上。通过这样，此形 成在晶片W的外边上的薄膜9b可以在整个外周之上同时蚀刻。与加工气体的吹送同时，抽吸泵80被启动。通过这样做，向上(即在 吹送气流的反向方向上指向)指向的抽吸气流被形成靠近吹送气流，其方 式是围绕吹送气流，加工气体和通过蚀刻过程所产生的副产品可以被防止 从晶片W的外边流入到内侧，以及没有被处理的区域上所形成的薄膜9a可 以被保护。加工气体和在蚀刻操作之后的副产品被抽吸到吸入口81中，然 后，通过排放通道82、排放管83、 86以及抽吸管89所排放。来自冷却剂供给源90的冷却剂通过供给管93、入口侧接头91以及通孔 94被发送到内电极结构10的介质通道17。此冷却剂被分支为二并在介质通 道17内流动，然后通过中继接头和彼此通常180度分离的中继管而流入外 电极结构20的介质通道27，然后分支为二并通过介质通道27流动，并且最 后通过水排放管95经过通孔96和出口侧接头92排放。通过电荷放电所加热 的电极ll、 21在冷却剂流经介质通道17、 27的过程中被冷却，其方式如上 述，并且温度被调节，这样电极ll、 21的温度进入预定的范围。由于冷却 剂流动同时直接接触电极17、 27，电极17、 27可以有效地冷却。尽管加工气体和副产品具有腐蚀金属的属性，形成排气通道82的金属 制造的底板41被防止腐蚀，因为底板41由耐腐蚀材料所制造。由于外圆柱 体44的排气通道从由耐腐蚀树脂所制造的排放管82所形成，外圆柱体44也 可以被避免腐蚀。由于外圆柱体44的排放通道只通过让排放管83通过轴向 向外延伸的通孔而通过排放管83，耐腐蚀属性可以在较低的成本上被获 得。在此第二实施例中，由于连接触点61、接头72、 85、 88、 91、 92被安 装在框架40的顶板42上，相对电源80的连接结构，加工气体供给源70、抽 吸泵80以及冷却剂供给源90可以被简化。由于没有组成部件(对应保持器30的外圆柱体的部件)被设置在框架40的外圆柱体44和外电极结构20之间，头部NH2的外径可以被减小。由于 接头85被设置在顶板42上，如上所述，外周侧排放通道必须形成在外圆柱 体44上。但是，由于排放管83被如上所述而使用，所述没有导致不方便。 图9显示了第二实施例的修改实施例。在图9中，对应图5—8的这些部件用相同的附图标记所标识，并且详细的说明被省略。在此修改的实施例 中，通道形成部件15、 25的外周表面15a、 25a包括第一外周表面15y、 25y 和第二外周表面15z、 25z，其由具有相同的直径的圆柱形表面所形成。第 一密封部件18、 28和由0形环所形成的第二密封部件19、 29分别连接到第 一和第二外周表面，并且它们与电极ll、 21的外周表面12a、 22a相接触， 其外周表面12a、 22a被限定作为圆柱形表面。在此结构中，密封结构是简 单的，电极ll、 21以及通道形成部件15、 25结构也可以简化。在第二实施例中，温度调节介质不限于冷却电极的介质，所述介质可 以是加热电极的介质以在预定的温度上维持电极。在加热的情况下，热水 可以被利用，而不是通常的热水和冷水。第一和第二密封部件可以由多个O形环分别形成。电极具有与图7中的通道形成部件相似的横截面结构以及通过形成部 件具有与图7的电极相似的横截面结构是可以接受的。电极结构可以是线性延伸的结构。 第三实施例图10显示了本发明的第三实施例。在第三实施例中，半导体晶片W的 外边(将被处理的部分)是通过常压等离子蚀刻装置M3进行等离子蚀刻。 作为形成在晶片W的外边上的将被处理的物体的薄膜(图12中的假想线所 指示)通过附图标记92b所指示，并且形成在除了上表面的附图标记92b所 指示的区域之外的主区域上的没有被处理的物体的薄膜(通过图12中的实 线所指示)通过附图标记92a所指示。常压等离子蚀刻装置M3将被说明。如图10所示，常压等离子蚀刻装置M3包括喷嘴头NH3、连接到喷嘴头 NH3的加工气体供给源70以及电压施加装置100，以及旋转台阶140 (旋转 装置，空气流形成装置以及晶片支撑装置)。旋转台阶140包括盘状台阶主 体141 (晶片支撑部分)，以及用于围绕中心轴线142旋转台阶主体141的旋 转驱动装置143。作为将被处理的物体的晶片W水平地安置在台阶主体141 上，晶片W的中心与台阶主体141的中心对齐。尽管未详细示出，适于真空 抽吸下表面，即晶片W的反向表面的晶片固定装置被设置在台阶主体141上。喷嘴头部NH3被安置在晶片W的外边的上部上并连接基部(未示出)。 如图11所示，喷嘴头NH3包括其轴线在垂直方向上指引的主体110，以及加 载在此主体110之内的绝缘保持器120。主体110具有通过垂直连接三个导 电金属所形成的主体组成部件lll、 112、 113的三级圆柱状结构。圆柱形 接接地电极21A连接到下级主体组成部件113的内周。接接地电极21A通过 主体110和基部接地。固态介电层21d涂布在接接地电极21A的内周表面上。绝缘保持器120具有通过垂直连接的三个绝缘树脂所形成的保持组成 部件121、 122、 123的圆柱形结构。具有带底圆柱形结构的热电极11A被连 接到下保持器组成部件123。热电极11A被插入到底电极21A中。固态介电 层lld被涂布在热电极llA的外表面上。由导电金属所制造的管132的下端 部被插入到热电极11A中。可导管132在其具有热电极11A的中间部分上通 过导电环133可导，并在其上端部向保持器120之上凸起并连接到电压施加 装置IOO。来自加工气体供给源70的蚀刻加工气体通过在喷嘴NH3、保持器组成 部件122、 23等的主体组成部件lll中所形成的加工气体供给通道lb被引入 到形成在电极11A、 21A之间的等离子空间lp中。例如氟复合物(CF4、 C2F6、 CHF3等)、氧、氮、惰性气体(Ar、 He等)的纯气体或者混合物被用作蚀刻 加工气体。另一方面，来自电压施加装置100的电压通过导电管132和导电环133 传递到热电极11A。通过这样做，电场被形成在等离子化空间lp中，并且 加工气体在其中等离子化。等离子化空间lp的下端部被连接到设置在主体组成部件113的下端部 上的喷嘴部分150的吹送孔(吹风口) la'。喷嘴部分150包括导电金属制造 的外喷嘴件151和容纳在形成在喷嘴件151的上表面内的绝缘树脂制造的 内喷嘴件152。直径减小的点状吹送孔la'被形成在具有垂直指向的孔轴线L (图12)的内喷嘴件152的中心内。等离子化加工气体恰在吹送孔la，的下 端开口之下吹送。即，加工气体的吹送方向与水平晶片W的外表面正交(相 交)。如图12中最佳显示，吹送孔la'被恰设置并靠近晶片W的外边之上。吹 送孔la'的直径非常小，几乎等于宽度，即将被蚀刻的薄膜9b的加工宽度(吹 送孔la'直径非常小(宽度小)以至于几乎等于晶片W的外边的加工宽度)。如图ll、 12和13中所示，围绕吹送孔la'的环形抽吸孔(吸入口) 81A 被形成在两个喷嘴件151、 52之间。环形凸起31B被设置在内喷嘴件152的 下表面的中心上作为这些孔la，、 81A的分隔壁。环形凸起31B的内周表面限 定吹送孔la'的尖部的外周表面，以及环形凸起31B的外周表面(相对表面) 限定抽吸孔81A的尖端部的内周表面。环形凸起31B朝向尖部(下端)厚度 减小。更为详细而言，在环形凸起31B中限定吹送孔la'的内周表面显示了 沿着吹送孔la'的轴线较直的均匀横截面结构，以及限定吹送孔81A的外周 表面向下直径减小，并显示了靠近吹送孔la'的锥形结构。由于直的表面和 锥形表面彼此相交，环形凸起31B的下端(尖部)被限定作为刀刃状结构。 由于此布置，抽吸孔81A的尖部开口部分的内周边和抽吸孔81A的尖部开口 部分的外周边彼此接触。如图ll中所示，抽吸孔81A通过顺序形成在喷嘴头NH3的主体组成部件 113中的抽吸通道115、保持器组成部件123、 22以及主体组成部件111而连 接到排放泵80 (排放装置)。如图10中所示，冷却水供给部分90连接到管132的上端开口。从此供 给部分90来的冷却水通过管132，然后通过热电极11A的内周和管132的外 周之间。由于此布置，热电极11A被冷却。此后，冷却水在地电极在形成 于接接地电极21A的外周和主体13之间的空间U4通过形成在保持器组成 部件123和主体组成部件113中的连通水通道(未示出)而循环。这样，接 接地电极21A被冷却。此后，冷却水通过顺序通过主体组成部件113、保持 器组成部件123、 22以及保持器组成部件111的排放通道(未示出)而被排 放。使用这样构造的常压等离子蚀刻装置蚀刻晶片W的外边的方法将被说明。
在通过涂布过程形成薄膜92之后，晶片W被设置到旋转台阶140上。然 后，旋转台阶140以及由此的晶片W在预定的旋转速度上被旋转。由于设定旋转速度的方法将在下面进行说明。然后，来自加工气体供给源70的加工气体被引入到喷嘴头NH3的等离 子化空间lp，并且电场通过电压施加装置100施加到等离子化空间lp，以 用作将被等离子化的加工气体。然后，等离子化加工气体通过吹送孔la' 所吹送。这样，如图12所示，等离子被喷洒到晶片W的上表面的外边部分， 这样形成在外边部分上的薄膜9b可以被蚀刻移除。由于吹送孔la'稍微径向 向晶片W之外膨胀的特征，等离子也可以施加到晶片W的外端表面，这样 形成在此外端表面上的薄膜9也可以被蚀刻移除。此外，由于来自吹送孔la'的吹送气流非常窄，这就可能安置使得加 工气体不仅施加到晶片W的外边(上表面和端表面的外边部分)。即，其可 以被安置这样加工气体没有直接施加到形成在晶片W的上表面的外边部分 的内侧上的主区域，即没有被处理的区域上所形成的薄膜9a，这样，形成 在没有被处理的区域上的薄膜9a可以被保护。此外，与加工气体的吹送的同时，排放泵80被启动。这样，抽吸气流 被形成靠近吹送气流，这样以围绕吹送气流。通过这样，加工气体的气流 和通过蚀刻所产生的副产品可以很容易控制。这样，它们可以被防止更为 可靠地流到晶片W的主区域，不是将被处理的物体的薄膜9a可以更为可靠 地被保护。这样，不需要覆盖薄膜9a和密封薄膜9a和薄膜9b之间的边界区 域。结果，就可能消除产生细灰的可能性，所述细灰否则将由于薄膜9a的 裂纹的结果而被产生，并且污染可以更为可靠地被防止发生。这样，生产 的产量可以被提高。蚀刻后的加工气体和副产品被抽吸到抽吸孔81A中并通过抽吸通道 115从排放泵80被排放。通过控制排放泵80的输出，并这样通过加工气体 的吹送和抽吸的流量比，部件蚀刻宽度(加工宽度)而且处理型面，艮P, 在作为将被处理的物体的薄膜9b之后的薄膜9a的外周端表面的倾斜角度可以被调节。与加工气体的吹送处理并行，晶片W被旋转，由此晶片W的外边可以在 整个外周上被蚀刻。
从图14的实验结果(实验l将在后面被说明)可明显看出，相对晶片W 的旋转速度的蚀刻率(处理速率)划出一个向上膨胀的凸起的抛物曲线。 这样，旋转台阶140的旋转速度被设置，从而蚀刻率将通常被最大化。这 样，蚀刻的处理效率将被改善。顺便提及的是，在从晶片W离开的方向上 指向的空气流通过旋转台阶140的旋转沿着切线方向被形成在晶片W的外 边的外周上。通过此空气流，副产品可以从晶片W的外边上的蚀刻点被发 散。但是，如果空气流的力太大，来自吹送孔la'的加工气体的吹送气流到 达晶片W就比较困难。可以想象由于此原因蚀刻率根据旋转速度而变化。 相应地，通过设置旋转台阶140的旋转速度，并且这样通过设定空气流的 力，这样吹送气流被允许到达晶片W，副产品可以满意地被发散，处理效 率可以完全被改良。通过空气流所发散的副产品可以通过单独使用的排放机构而被抽吸 和移除。在常压等离子蚀刻处理装置M3中，喷嘴头NH3可以设置在晶片W的外边 部分的上部并靠近晶片W的外边部分。由于喷嘴头NH3没有很大地径向向晶 片W之外凸起，可以实现小型化。相应地，此装置可以很容葛组装到传统 的旋涂机，以与湿蚀刻机构进行替换。吹送孔la'的孔轴线可以稍微相对与晶片W的外表面正交的方向倾斜。喷嘴头也被设置到晶片W的下侧(方向侧)也是可以接受的，这样晶 片W的下表面(反向表面)的外边部分可以被清洁，并且形成在下表面上 的薄膜可以被蚀刻。晶片上薄膜的形成不仅可以根据旋涂方法来执行而且用其它的诸如 常压CVD方法、等离子方法等的其它薄膜形成方法来执行。实验示例l发明人在下述的条件之下相对旋转速度来执行关于蚀刻率的实验，使 用了与图10中所示的第三实施例的相同装置作为装置M3。硅晶片的直径和厚度200mm①，0. 725咖t 薄膜成分无机低-k薄膜
加工气体260sccm CF4 5. 0 sccm H20 吹送和抽吸流量比率2.0 施加电压10kV、 20kHz 加工距离0.5mm结果显示在图14中。蚀刻率显示为向上呈弯曲凸起的抛物线。可以知 道蚀刻率变为最大的地方是旋转的极限速度。可以知道蚀刻率可以通过调 节旋转的速度来进行控制。第四实施例如图15、 16中所示，根据本发明的第四实施例的常压等离子蚀刻处理 装置M4沿着圆形晶片W的外边具有横截面环形结构。具有双环形结构的电 极ll、 21被容纳在此喷嘴头NH4中。更为详细而言，装置M4的热电极11和接地电极21具有环形结构，所述 环形结构尺寸彼此不同并被安置在同心圆上。在此实施例中，热电极ll被 设置在内侧上，接地电极21被设置在外侧上。但是，它们可以相反的方式 进行设置。彼此接近的3相对的电极11、 21的外周表面的直径通常等于晶 片W的直径。这些电极ll、 21的相对外周表面之间的空间用作具有较小宽 度的环形结构的环形等离子化空间lp。所述装置M4的喷嘴头NH4设有用于 使得在等离子化空间lp的周围方向上来自加工气体供给源70的蚀刻加工 气体均匀化，然后引入到所述空间lp的上端开口中。在图15中，电极ll、 21的宽度尺寸(外周和内周之间的半径的差异) 相对晶片W的尺寸被放大显示。一对具有双环形结构的喷嘴件31A、 31B被设置在电极11、 21的下部上。 具有减小宽度的环形结构的喷嘴孔la被形成在喷嘴件31A、 31B之间。喷嘴 孔la在整个外周之上连接到等离子化空间lp。此吹送孔la被恰好设置在晶 片W之上并靠近晶片W，其方式是沿着晶片W的外边的整个外周延伸。宽度 (径向方向上外边和内边之间的半径的差异)被设置稍微大于薄膜9b的宽 度，所述薄膜9b作为形成在晶片W的外边上的将被处理的物体。更为详细 而言，吹送孔的外边la被稍微安置朝向晶片W的外边的径向向外，吹送孔la的内边被安置在薄膜9a和薄膜9b之间的边界的附近中，所述薄膜9a作为 将被处理的物体，9b作为没有被处理的物体。喷嘴件31A、 31B从内、外侧被一对喷嘴件41A、 41B环绕。内吸入口部 分81c通过内喷嘴件31A和喷嘴件41A所限定。吸入口部分81c具有沿着吹送 孔la的内边延伸的环形结构。吸入口部分81c径向向外倾斜以朝向尖部靠 近吹送孔la。通过外喷嘴件31B、 41B，外抽吸件部分81b被形成。吸入口 部分81b具有沿着吹送孔la的外边延伸的环形结构。吸入口部分81b径向向 内倾斜，其方式是朝向尖部靠近吹送孔。抽吸通道115从各吸入口81b、 81c 延伸，然后会聚以连接到排放泵80。内喷嘴件31A用作分隔吹送孔la和内吸入口部分81c的分隔壁。喷嘴件 31A的外周表面(限定吹送孔la的内周表面的表面)是锥形的以直径向下 放大。由于此布置，喷嘴件31A的下端(尖部)如同刀刃一样尖锐。吹送 孔la的尖端开口的内周边和吸入口部分81c的尖端开口的外周边彼此相接 触。相似地，外喷嘴件31B用作分隔吹送孔la和外吸入口部分81b的分隔 壁。喷嘴件的内周表面(限定抽吸孔la的外周表面的表面)是垂直的，外 周表面(限定吸入口部分81b的内周表面的表面)是锥形的以直径向下减 小。由于此布置，喷嘴件31B的下端(尖端)如同刀刃状尖锐，吹送孔la 的尖端开口的外周边以及吸入口部分81b的尖端开口的内周边彼此相接 触。在图15、 16中，环形电极ll、 21以及喷嘴件31A、 31B、 41A、 41B的宽 度尺寸(外周表面和内周表面之间的半径的差异)相对晶片W的尺寸以放 大的方式显示。喷嘴头NH4向着晶片W的之外径向稍微膨胀，并且装置的结 构尺寸没有增加。根据第四实施例的装置M4，在环形空间lp中等离子化的加工气体可以 通过环形吹送孔la均匀地喷洒到晶片W的外边的整个外周上，形成在外边 上的薄膜9b可以同时在整个外周上蚀刻，并且这样处理可以更为有效的方 式进行。在第四实施例中，优选地，晶片W通过旋转台阶140在预定的速度上旋 转并且具有预定力的空气流在外边的周围上产生。由于此布置，蚀刻速率 可以被最大化，处理效率可以进一步改良。优选地，从上部将空气和惰性气体发送到环形外喷嘴件151的中心孔部分151C并让它们通过外喷嘴件 151的下表面和晶片W之间，在径向从晶片W离开向外的方向上指引具有预 定的力的空气流被形成在晶片W的外边的周围上。第五实施例如图17所示，根据本发明的第五实施例的常压等离子蚀刻处理装置M5 的喷嘴头NH5通过不仅在周围方向上取出第四实施例的环形喷嘴头NH4的 一部分并将喷嘴头形成为俯视图中的弓形结构而获得。即，电极11B、 21B 以及喷嘴头NH5的吹送孔la"，抽吸孔81B的外、内吸入口部分81b"、 81c，， 已经被形成为俯视图中围绕旋转台阶140的中心轴线142的弓形结构。抽吸 孔81B包括弓形吸入口部分81b"、 81c"，此外， 一对端部端口部分81d，用 于在吸入口部分81b"、 81c"的周围方向上连接相对端部。当然，在装置M5中，晶片W的外边的整个外周通过旋转台阶140旋转晶 片W而被蚀刻。在根据第四、第五实施例的装置M4、 M5中，仅外吸入口部分81b、 81b" 和内吸入口部分81c、 81c"之一执行抽吸操作。通过外、内端口部分81b、 81c (81b"、 81c")的抽吸流量比率彼此不同，并且它们可以被单独地调 节。在所有的端口部分81b、 81c (81b"、 81c")的可选方式中，可以只有 一个被形成。第六实施例如图18中所示，根据本发明的第六实施例的常压等离子蚀刻处理装置 M6包括与第四实施例的喷嘴头NH4相似的环形喷嘴头NH6。来自加工气体供 给源70的加工气体用质量流控制器(此后称为"MFC")进行控制，然后供 给到喷嘴头NH6的气体均匀引入部分190中。在此气体引入部分190上的外 周方向上均匀化之后，加工气体被引入到形成在共轴双环形电极ll、 21之 间的环形等离子化空间lp。然后，加工气体通过电压施加装置100所产生 的电场而被等离子化，所述加工气体被均匀地从环形吹送孔la (吹风口) 的整个外周吹送，并均匀地喷洒到晶片W的外边的整个外周上。通过这样 做，晶片w的外边的整个外周可以同时进行等离子蚀刻。同时，旋转台阶140的台阶主体141以预定的速度被旋转以提高蚀刻速率。旋转台阶主体141被设置在周围上，具有环形第一加热装置161用于在 整个外周之上加热晶片W的外边部分。由于此布置，蚀刻率可以进一步地 改善。此外，用于加热晶片W的中心部分的第二加热装置162被安装在旋转 台阶主体141之内。由于此布置，晶片W可以完全被加热，并且由于温度的 差异所导致的扭曲可以被防止发生，热可以被防止从晶片W的外边部分逃 逸到中心部分。与加工气体的吹送同时，被处理的气体通过沿着吹送孔la的外周和内 周设置的吸入口部分81b、 81c所抽吸，然后通过排放管89从排放泵80被排 放。此排放量以及由此通过吸入口部分81b、 81c的抽吸流送速率可以通过 设置在排放管89上的流速控制阀180所调节。流速控制阀180通过控制器170 (控制装置)控制，尽管省略了细节的 说明。控制器170在其中存储蚀刻宽度设置装置(加工宽度设置装置)， 用于允许操作者设定和输入所需的晶片W的设定宽度(加工宽度)；显示了与抽吸气体的吹送和抽吸之间的流量比率的关系(参考图19)的表；以及流速控制阀180的执行回路等。控制装置70基于蚀刻宽度的设定/输入值获 得所需的抽吸流量比率，并控制流速控制阀180以获得所需的抽吸流量比 率。由于此布置，可以获得所需的蚀刻宽度。如果加工气体的吹送流量比率是常数，蚀刻宽度随着抽吸流量比率的 增加而减小。控制器170被设计用流速控制阀180来控制MFC 71是可以接受的，这样 吹送和抽吸之间的流量比率可以被控制。控制器170与MFC 71和流量比率 控制阀180—起构成"流量比率调节装置"。在第六实施例的装置M6中，加工距离调节装置可以进一步地被利用。 此加工距离调节装置导致旋转台阶140和喷嘴头通过将它们向上和向下移 动而朝向彼此或者远离彼此而移动，并且这样调节加工距离WD (即，吹风 口la和晶片W之间间距。通过这样，可以进行调节，这样所需的加工宽度 和所需的薄膜9a的外边部分的斜度的所需量的结构(即蚀刻轮廓)在处理
之后可以获得。 实验示例2发明人使用与第六实施例的装置M6相同的装置。但是，内吸入口部分81c被阻挡，并且抽吸操作仅通过外吸入口部分81b执行。然后，加工宽度和吹送和抽吸之间的流量比率之间的关系在下述条件下被测量。薄膜成分Si02 薄膜厚度2500A加工气体CF4吹送流送速率4 1/min处理时间30秒旋转速度250rpm 加工距离1.0mm结果显示在图19中。可以确定随着相对吹送的抽吸的流量比率的增 加，蚀刻宽度减小。实验示例3发明人在下述的条件下使用与第六实施例相同的装置M6执行蚀刻操 作并从晶片的光学位置(图21的横坐标的轴线上的等级(l))径向向外测 量薄膜的厚度。薄膜成分Si02 薄膜厚度2500A 加工气体CF4 吹送流送速率4 1/min 处理时间30秒 旋转速度250rpra 加工距离1.0ran
外吸入口部分81b的抽吸量5 1/min 内吸入口部分81c的抽吸量5 1/min结果显示在图20中。蚀刻加工宽度a是a-0.46mm。在蚀刻之后薄膜 9a的外周端上的溢出宽度b是b^3. lmm。薄膜可以在包括缺口部分的晶片 的外端表面的整个周围之上被全部移除。实验示例4发明人在与上述的实验示例3相同的条件下执行蚀刻操作，除了内吸 入口部分81被阻挡之外，这样通过此端口部分81的抽吸量变为0，从晶片 的光学位置(图20的横坐标的轴线上的等级(l))径向向外测量薄膜的厚 度。结果显示在图21中。加工宽度a是a二1.01腿。溢出宽度b是b-1.5iran。 从实验示例3、 4的结果可知，蚀刻宽度和溢出宽度，由此蚀刻轮廓可 以通过调节内、外吸入口部分81c、 81b的流量比率而被控制。实验示例5发明人使用与第六实施例相同的装置在下述的条件之下执行蚀刻操 作，除了加工距离(WD)被改变之外，并从晶片的光学位置(图22的横坐 标的轴线上的等级(O))径向向外测量薄膜的厚度。薄膜成分Si02 薄膜厚度2500A 加工气体CF4 吹送流送速率4 1/min 处理时间30秒 旋转速度250rpm 外吸入口部分81b的抽吸量5 1/min 内吸入口部分81c的抽吸量5 1/min
结果显示在图22中。可以知道蚀刻宽度和溢出宽度，由此蚀刻轮廓可 以通过改变加工距离而被调节。实验示例6发明人使用与第六实施例相同的装置在下述的条件之下执行蚀刻操 作，除了旋转的速度被改变之外，并且蚀刻的深度(处理深度)被测量。薄膜成分Si02薄膜厚度2500A加工气体CF4吹送流送速率4 1/min处理时间20秒 旋转速度250rpm 加工距离l. Omm外吸入口部分81b的抽吸量5 1/min 内吸入口部分81c的抽吸量5 1/min结果显示在图23中。可以知道蚀刻速率可以通过改变旋转速度而被调 节，如实验1中。比较实验示例l发明人使用与第六实施例中的装置M6相同的装置来执行比较实验。但 是，排放泵80被停止，抽吸排放没有通过吸入口部分81c、 81b所执行。蚀 刻在下述条件下执行。薄膜成分Si02 薄膜厚度2500A 加工气体CF4 吹送流送速率4 1/min 处理时间30秒旋转速度250rpm结果，蚀刻范围被扩展到晶片的主区域上。不能获得蚀刻宽度的再现性。本发明不限于上述的实施例，但是许多其它的实施例可以被利用，而 没有本发明的精神。本发明不限于蚀刻，但是其可以施加到诸如清洁、CVD、表面改性、 灰化等的其它等离子表面处理中。本发明不限于通常常压下的等离子表面处理，而且其可以在减小的压 力之下应用到等离子表面处理。工业应用性本发明也可以施加到诸如半导体基材料的等离子蚀刻中。
权利要求
1. 一种等离子加工装置，其中加工气体通过形成在一对电极之间的 气体通道并等离子化，然后被等离子化的气体通过连接到气体通道的吹风 口被吹送，这样晶片的外边进行等离子化加工，其中所述吹风口包括与所述晶片相交的端口轴，所述端口的直径尺寸或者 宽度很小，以不允许所述吹送的气流被直接吹送到所述晶片的一部分，所 述部分比所述晶片的外边更靠晶片的外侧并不进行等离子加工，以及用于相对吹送气流通常在反向方向上取向形成抽吸气流的抽吸端口 被靠近所述吹风口所形成。
2. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，所述吹风口 具有点状结构；以及所述抽吸端口具有围绕所述点状吹风口的环形结构。
3. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，所述吹风口 沿着所述晶片的外边弓形地延伸，所述抽吸端口包括至少沿着所述弓形吹 风口的外边延伸的弓形外抽吸端口部分和沿着所述弓形吹风口的内边延 伸的弓形内抽吸端口部分之一。
4. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，所述吹风口 沿着所述晶片的整个外边具有环形结构，并且所述抽吸端口部分包括沿着 所述环形吹风口的外边延伸的环形外抽吸端口部分和沿着所述环形吹风 口的内边延伸的环形内抽吸端口部分至少之一。
5. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，还包括 用于在其中容纳所述一对电极并具有所述吹风口和形成在其中的抽吸端口的喷嘴头；以及适于沿着所述晶片的外边相对地旋转所述喷嘴头的旋转装置。
6. 根据权利要求5所述的等离子加工装置，其特征在于，所述喷嘴头 包括一个外周表面构成所述吹风口的外周表面、另外一外周表面构成所述 抽吸端口的外周表面的分隔壁，所述吹风口和所述抽吸端口通过分隔壁所 隔开，分隔壁的尺寸厚度朝向所述分隔壁的远端减小。
7. 根据权利要求6所述的等离子加工装置，其特征在于，所述分隔壁的远端具有刀刃状结构，由此所述吹风口和抽吸端口通常在所述分隔壁的 远端彼此接触。
8. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，所述吹风口 从所述晶片稍微径向向外膨胀。
9. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，还包括在预 定的旋转速度上适于围绕所述晶片的中心轴线旋转所述晶片的旋转装置。
10. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，还包括空 气流形成装置，所述空气流形成装置是适于在所述晶片的外边上形成空气 流，所述空气流具有在离开所述晶片的方向上取向的预定力。
11. 根据权利要求10所述的等离子加工装置，其中所述空气流形成装 置是适用于围绕所述晶片的中心轴线旋转所述晶片的旋转装置。
12. 根据权利要求9或11所述的等离子加工装置，其特征在于，所述 旋转装置包括用于通过只与所述晶片的背表面相邻接支撑所述晶片的晶 片支撑部分，以及旋转所述晶片支撑部分的旋转驱动器。
13. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，还包括适 于设置所述晶片的加工宽度的加工宽度设定装置，以及适于根据所设定的 加工宽度相对吹送流动速率调节所述抽吸流送速率的流送比的流送速率 调节装置。
14. 根据权利要求l所述的等离子加工装置，其特征在于，还包括适 于调节间距、即所述吹风口和所述晶片之间的加工距离的加工距离调节装 置。
15. —种等离子加工方法，其中加工气体通过允许所述加工气体通过 形成在一对电极之间的气体通道而被等离子化，等离子化的气体然后吹送 以相对晶片的外边执行等离子加工，其中所述加工气体的吹送气流尺寸窄的足以沿着与所述晶片的相交方向 被施加到所述晶片的外边，并不被直接地吹送到安置在比所述晶片的外边 更靠内的所述晶片的内侧面同时不进行等离子加工的所述晶片的部分，同 时，通常在吹送气流的反向方向上取向的抽吸气流被形成靠近所述吹送气 流。
16. 根据权利要求15所述的等离子加工方法，其中在所述加工气体被 吹送的同时，所述晶片围绕所述晶片的中心轴线旋转，并且所述旋转速度 根据所需的处理速率进行调整。
17. 根据权利要求15所述的等离子加工方法，其中 所述吹送流动速率相对所述抽吸流送速率的流量比根据所需的处理宽度进行调节。
18. 根据权利要求15所述的等离子加工方法，其中所述间隙，即所述 加工气体的所述吹风口与所述晶片之间的工作距离根据所需的处理宽度 进行调节。
19. 一种等离子蚀刻方法，其中蚀刻加工气体通过允许蚀刻加工气体 通过形成在一对电极之间的气体通道而被等离子化，然后等离子化的气体 被吹送以相对晶片的外边执行等离子蚀刻处理，其中所述蚀刻加工气体的吹送气流的尺寸足够窄以沿着与所述晶片的相 交的方向施加到所述晶片的外边，并不直接吹送到安置在所述晶片的外边 的内侧面并且不进行等离子加工的所述晶片的区域，同时，通常在吹送气 流的反向方向上取向的抽吸气流被形成靠近所述吹送气流。
20. 根据权利要求19所述的等离子加工方法，其中在所述蚀刻加工气 体被吹送的同时，所述晶片围绕所述晶片的中心轴线旋转，并且所述旋转 速度根据所需的蚀刻速率进行调节。
21. 根据权利要求19所述的等离子蚀刻方法，其中 所述抽吸流送速率相对吹送流送速率的流量比根据所需的蚀刻宽度或者蚀刻型面进行调节。
22. 根据权利要求19所述的等离子蚀刻方法，其中所述间距、即所述加工气体的吹风口和所述晶片之间的加工距离根据 所需的蚀刻宽度或者型面进行调节。
23. 根据权利要求19所述的等离子蚀刻方法，其中 所述晶片通过与所述晶片的背表面相邻接的所述晶片支撑部分所支撑，所述吹送操作被执行同时旋转所述晶片支撑部分，由此，围绕所述晶 片的中心轴线旋转所述晶片。
全文摘要
一种等离子加工装置和方法，其中吹送部件(152)设置有吹风口(Ia’)，该吹风口的尺寸小到不允许吹送的气流被直接地吹送到晶片W的部分上，该晶片W的部分比晶片W的外边缘更位于晶片的中心侧并且不进行等离子加工。吸入件(151)设置有与吹送部件(152)相联的吸入口(81A)。吸入口(81A)靠近吹风口(Ia’)设置并形成相对于吹送气流大致在相反方向上取向的抽吸气流。
文档编号B01J19/08GK101145508SQ200710169240
公开日2008年3月19日 申请日期2004年3月4日 优先权日2003年3月6日
发明者宫本荣司, 野上光秀 申请人:积水化学工业株式会社