载置台和等离子体处理装置的制作方法

本发明涉及对基板进行等离子体处理时使用的载置台以及等离子体处理装置。

背景技术：
在玻璃基板或半导体晶片上形成半导体电路的制造步骤中，存在使用等离子体进行蚀刻处理或成膜处理的工艺。该工艺通过将基板载置于真空容器内的载置台，并且向供给到该载置台上方的空间的处理气体施加高频能量从而生成例如电容耦合等离子体或感应耦合等离子体来进行。载置台，在电容耦合等离子体的情况下构成作为平行平板的一个电极的下部电极，在感应耦合等离子体的情况下构成施加有用于吸引离子的偏压的下部电极。在进行这种工艺的等离子体处理装置中，为了调整等离子体的状态，以包围载置台的方式设置有环状部件。作为环状部件的材质，根据工艺的种类和装置构成等，选择导电性、绝缘性中的任一种。例如，为了将要扩展到载置台外的等离子体圈在基板上，使用被称为聚焦环的由绝缘材料构成的环状部件。关于环状部件的安装构造，如专利文献1记载的那样，在载置台的外周部设置与环状部件的厚度对应的台阶差，以包围载置台的方式形成例如凸缘部分，在该凸缘部分的表面固定环状部件。然而，由于电极位于环状部件的下表面侧，所以无法避免在环状部件的垂直方向上产生强电场，因此等离子体中的离子与环状部件碰撞，从而削减环状部件的表面，成为粒子污染的一个原因。为了减弱垂直方向的电场，针对环状部件的材质进行了研究，但是对于实质性抑制电场的产生从而有效降低粒子，仍然处于困难的状况。专利文献2公开了不具有凸缘部分的载置台，但是等离子体会从环状部件和电极的外周面之间侵入，有可能在电极的外周面引起异常放电，并且环状部件的宽度变大，从而使真空容器大型化。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2007-273685号公报专利文献2：日本特开2013-157640号公报

技术实现要素：
发明想要解决的技术问题本发明是在这种情况下完成的，其目的在于提供如下一种技术，即在进行等离子体处理时使用的、包括载置有基板的载置台主体和包围该载置台主体的由绝缘材料构成的环状部件的载置台中，能够抑制由垂直方向的电场引起的对环状部件的消减，从而降低粒子。用于解决技术问题的技术方案本发明的载置台，其为了在用于对上述基板进行等离子体处理的真空容器内载置上述基板而设置，上述载置台的特征在于，包括：柱状的金属制的载置台主体，其用于载置基板；由绝缘材料构成的环状部件，该环状部件设置成其上表面面对上述等离子体处理空间且包围上述载置台主体；和侧部绝缘部件，其设置成在上述环状部件的下方侧包围上述载置台主体，并设置成压接到上述载置台主体的侧周面。本发明的等离子体处理装置，其特征在于，包括：设置于真空容器内的、上述的载置台；向上述真空容器内供给用于产生等离子体的处理气体的气体供给部；和用于使上述真空容器内产生电场，从而将上述处理气体等离子体化的等离子体产生部。发明效果本发明使用于载置基板的载置台主体成为从上表面起至下表面的侧周面为平坦的柱状的构造，在环状部件的下方侧，以包围上述载置台主体且压接到载置台主体的侧周面的方式设置有侧部绝缘部件。因此，在环状部件的正下方不存在载置台主体，所以在环状部件不产生垂直方向的电场，能够抑制环状部件的削减。此外，由于在环状部件的下方侧，侧部绝缘部件与载置台主体的侧周面压接，因此还能够抑制等离子体进入到载置台主体的侧周面而引起的异常放电的不良情况。附图说明图1是本发明的实施方式的等离子体处理装置的截面图。图2是将载置台的一部分放大的截面图。图3是表示绝缘体和下部电极的平面图。图4是表示侧部绝缘部件的截面图和平面图。图5是表示由以往的载置台形成的电场方向的说明图。图6是表示由本发明的实施方式的载置台形成的电场方向的说明图。图7是说明载置台内的放电流动的说明图。图8是表示本发明的实施方式的另一例的载置台的截面图。附图标记说明2载置台主体3绝缘体6聚焦环10处理腔室20、100下部电极21喷镀膜25导热气体扩散板28绝缘间隔部件31侧部绝缘部件32辅助绝缘部件35、36螺钉G玻璃基板。具体实施方式对使用了本发明的实施方式的基板的载置台的等离体子处理装置进行说明。如图1所示，等离子体处理装置具有接地的例如铝或不锈钢制的处理腔室10。在处理腔室10的侧面设置有用于交接作为进行等离子体处理的基板的例如矩形的玻璃基板G的搬入搬出口11，在搬入搬出口11设置有对搬入搬出口进行打开关闭的闸阀13。在处理腔室10的底面的中央部具有载置玻璃基板G的载置台主体2，其平面形状为矩形，从上表面起至下表面的侧周面为平坦的棱柱状。载置台主体2通过将下部电极20和导热气体扩散板25层叠而构成，在该例中，下部电极20相当于平行平板电极的下部侧的电极，导热气体扩散板25设置在下部电极20的下方侧且由金属例如铝构成。另外，导热气体扩散板25也可以称为下层侧的下部电极。下部电极20由方形的例如铝构成的金属块体构成。如图2所示，在下部电极20的上表面设置有静电卡盘200，静电卡盘200通过在绝缘性的喷镀膜21中埋设有与直流电源202连接的吸盘用箱状的电极201而构成，并且用静电吸附力保持玻璃基板G。因此，下部电极20也可以称为静电卡盘单元。另外，在图3以后的附图中，省略电极201和直流电源202的记载。下部电极20经由匹配器94与用于在处理腔室10内形成等离子体生成用的电场的高频电源93连接。该高频电源例如构成为能够输出比较高的频率例如13.56MHz的高频。此外，下部电极20经由匹配器96与RF偏置用的高频电源95电连接。该高频电源95例如构成为能够输出适于控制吸引到玻璃基板G的离子的能量的频率例如1～6MHz的高频。在下部电极20的内部设置有例如在圆周方向延伸的环状的冷却流路22。从冷却单元(未图示)对该冷却流路22循环供给有规定温度的导热介质，例如全氟聚醚产品(Galden)(注册商标)，能够通过导热介质的温度来控制静电卡盘上的玻璃基板G的处理温度。此外，在下部电极20的上表面，设置于下部电极20内部的气体供给路径24的上端开口，能够将导热气体例如He气供给到下部电极20的上表面和玻璃基板G的背面之间。导热气体是用于使下部电极20的热传导到玻璃基板G的气体。导热气体扩散板25具有与下部电极20的气体供给路径24的下端连通的流路18，该流路18与导热气体的配管连接。在导热气体扩散板25的上表面的周缘部与下部电极20之间以及在导热气体扩散板25的下表面的周缘部与后述的绝缘间隔部件28之间，介于其间分别设置有作为密封部件的O形环90、91。另外，在图3以后的附图中，省略O形环90、91的记载。此外，在下部电极20，以沿垂直方向贯通下部电极20和导热气体扩散板25且从下部电极20的表面突出的方式设置有未图示的升降销，该升降销用于在与外部的搬送臂之间交接玻璃基板G。在导热气体扩散板25的下表面侧，设置有支承下部电极20和导热气体扩散板25的、由多个圆柱状的绝缘体构成的支承柱26。在支承柱26的中心设置有贯通孔，下部电极20通过从处理腔室10的下表面侧贯通底面且插入贯通孔的螺钉27固定。此外，在处理腔室10的底面设置有作为支承部件的绝缘间隔部件28，该绝缘间隔部件28遍及整周支承下部电极20的周缘部分。在绝缘间隔部件28与处理腔室10的底面之间，设置有用于气密密封的、成为密封部件的O形环92。因此，在载置台主体2的下方与处理腔室10的底面之间形成有气密的大气空间。在载置台主体2的周围，从比下部电极20的上表面稍微低的部位起跨导热气体扩散板25的下表面的高度位置设置有绝缘体3，该绝缘体3用于在处理腔室10内形成电场时抑制载置台主体2的侧周面的异常放电。图2是将绝缘体3放大的截面图，图3的(a)是表示侧部绝缘部件31的平面图，图3的(b)是表示辅助绝缘部件32的平面图。如图2、图3所示，绝缘体3形成为遍及整周包围载置台主体2的侧周的方形的环状，并且由侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32构成，其中，该侧部绝缘部件31构成绝缘体3的偏内侧的与下部电极20接触侧的部分，该辅助绝缘部件32构成侧部绝缘部件31的外侧的部分。侧部绝缘部件31与下部电极20和导热气体扩散板25接触的面为平坦面。此外，侧部绝缘部件31的、与接触下部电极20和导热气体扩散板25的面相对一侧的与辅助绝缘部件32接触的面从上部侧起按顺序连续形成有垂直的第一面38、从该第一面38的下边缘起面向内侧(载置台主体两侧)的水平的第二面39、从该第二面39的内边缘起向下方垂直延伸的第三面40。如图3(a)所示，侧部绝缘部件31通过组合各个角部位于与载置台主体2的角部对应的地方的例如4个L字型部件4而构成。如图4所示，各L字型部件4的两端面不是平坦面，从上表面看形成为台阶差形状，相互邻接的L字型部件4的端面彼此设定为相互嵌合的形状。之后，在例如常温(25℃)下，以在长度方向上留有间隙的方式组合4个L字型部件4，从而构成环状的侧部绝缘部件31。侧部绝缘部件31设置有从上述外周面的垂直的第一面38贯通至与下部电极20接触的内周面的螺钉孔33、34。螺钉孔33形成为在通过螺钉35螺纹固定时L字型部件4相对于所有方向被固定，螺钉孔34以在通过螺钉35螺纹固定时L字型部件4能够在长度方向上移动的方式形成为长孔。关于螺钉孔33和螺钉孔34的排列，例如在与L字型边4的角部最近的位置设置有螺钉孔33，从该螺钉孔33朝着L字型部件4的端面隔着间隔设置有多个或一个螺钉孔34。而且，侧部绝缘部件31通过插入各螺钉孔33、34的例如金属制的螺钉35，与下部电极20的侧周面压接固定。因此，即使在由于温度变化，L字型部件4在长度方向伸缩了的情况下，也能够抑制通过由螺钉35进行固定的部分和各L字型部件4的翘曲。在各螺钉孔33、34，以覆盖螺钉35的头部的方式隔着作为密封材料的O形环301设置有盖部300，盖部300例如由与侧部绝缘部件31相同的材料构成。此外，作为使盖部300与各螺钉孔紧密配合(嵌合)的构造，不限于使用O形环301，也可以是例如将盖部300螺纹拧入到螺钉孔33的构造。另外，螺钉35也可以由陶瓷等绝缘材料构成，在这种情况下，可以不设置盖部300。当针对辅助绝缘部件32进行说明时，辅助绝缘部件32的侧部绝缘部件31侧的内侧面为与侧部绝缘部件31的辅助绝缘部件32侧的外侧面对应的形状。即，与侧部绝缘部件31的垂直的第一面38接触的垂直面、与水平的第二面39接触的水平面、与第三面接触的垂直面从上部连续形成台阶差构造。通过在辅助绝缘部件32的内侧面侧嵌入侧部绝缘部件31，构成截面为矩形的环状绝缘体3，并且侧部绝缘部件31与辅助绝缘部件32接触的面成为中间弯曲的曲径构造。如图3(b)所示，辅助绝缘部件32也与侧部绝缘部件31同样地，例如通过组合从上表面看两端部为台阶差形状的4个L字型部件5而构成，在例如常温(25℃)下，以在长度方向留有间隙的方式组合4个L字型部件5，从而构成环状的辅助绝缘部件32。如图2所示，辅助绝缘部件32设置有从与侧部绝缘部件31的水平的第二面39接触的水平面向下方贯通的螺钉孔37。作为螺钉孔37，如侧部绝缘部件31的螺钉孔33、34那样，包括通过螺纹固定使辅助绝缘部件32相对于所有方向被固定的螺钉孔和在螺纹固定时L字型部件5在长度方向上能够移动的方式形成为长孔的螺钉孔。为了方便，将这些螺钉孔一起称为螺钉孔37。这些螺钉孔的横方向(长度方向)的排列关系与侧部绝缘部件31的螺钉孔33、34相同。并且，辅助绝缘部件32通过插入到各螺钉孔37的例如金属制的螺钉36与绝缘间隔部件28压接。另外，螺钉36可以由陶瓷等绝缘材料构成。为了避免说明的复杂化，侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32都被4分割而进行说明，但是在具体的一例的构造中，它们也通过组合例如直线型的部件等而构成，分割数多于4个。并且，例如在侧部绝缘部件31的分割体和辅助绝缘部件32的分割体中，将相互邻接的分割体的接合位置设定在规定的位置。并且，通过使侧部绝缘部件31的螺钉孔33、34和辅助绝缘部件32的螺钉孔37的位置在长度方向上错开，侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32如上述那样在螺纹固定的状态下被组装起来。另外，也可以通过例如预先对辅助绝缘部件32进行位置设定，将侧部绝缘部件31与载置台主体2压接后的组装体插入到辅助绝缘部件32所包围的区域，由此组装载置台。在绝缘体3的上表面，即在侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32的上表面，跨它们上表面设置有聚焦环6，该聚焦环6是环状地包围下部电极20且由例如氧化铝烧结体等绝缘材料构成的环状部件。此外，从绝缘体3的外侧面跨绝缘间隔部件28的外侧面并且跨载置台主体2的整周，用例如由与聚焦环6相同的材质构成的外周绝缘部件60覆盖。在处理腔室10的上表面设置有喷淋头7。在喷淋头7以与载置台主体2的载置面相对的方式设置有喷淋板70，在喷淋板70形成有多个气体供给孔71。处理气体供给管74的下游端经由气体分散室72与喷淋板70的上方连接。在处理气体供给管74从上游侧按顺序设置有处理气体供给源75、流量调整部76和阀门77。该喷淋头7被接地，并且兼用作与下部电极20一起构成成为等离子体产生部的一对平行平板电极的上部电极。因此，下部电极20、喷淋头7、匹配器94和高频电源相当于等离子体产生部。此外，在处理腔室10的底面，跨其边缘部整周等间隔地开口有多个排气口15，在各排气口15经由排气管16设置有真空排气部17。接下来，关于等离子体处理装置的作用，以例如蚀刻处理为例进行说明。当等离子体处理装置运转时，作为被处理基板的玻璃基板G通过外部的搬送臂和升降销的协同作用，被载置到下部电极20。接着，在关闭闸阀13之后，向下部电极20和玻璃基板G之间供给导热气体，并且开始静电卡盘的吸附，以保护玻璃基板G。接着，从喷淋头7向处理腔室10内供给包含例如CF4和Cl2等蚀刻气体的处理气体，并且从排气口15进行真空排气，将处理腔室10内的压力调整到规定的压力。之后，从高频电源93经由匹配器94将等离子体生成用的高频电力施加到下部电极20主体，在下部电极20与喷淋头7之间产生高频电场。被供给到处理腔室10内的处理气体，被在下部电极20与喷淋头7之间产生的高频电场激励，生成处理气体的等离子体。此外，包含等离子体的离子由高频电源95拉到下部电极20，对玻璃基板G的被处理膜进行蚀刻处理。由于在载置台主体2的周围设置有由绝缘材料构成的聚焦环6，因此载置台主体2的周围的等离子体将聚集在载置台主体2一侧，由此能够抑制玻璃基板G的周缘部的等离子体密度的降低。图5表示在载置台主体2形成有凸缘81的以往构造，在这种情况下，在聚焦环6的下方存在金属体的凸缘81。因此，聚焦环6的表面被暴露于垂直方向的强电场，有可能被等离子体中的活性物种削减。另外，图中82是用于固定聚焦环6和下部电极80的螺钉，83是覆盖固定聚焦环6的螺钉82的盖部。与此相对，在上述实施方式中，如图1、图2所示，使包括下部电极20的载置台主体2的侧周面从上表面起至下表面都是平坦的面，不设置凸缘。因此，如图6所示，在聚焦环6的表面变得难以形成垂直方向的强电场，能够抑制等离子体中的活性物种对聚焦环6的表面的碰撞，能够抑制聚焦环6的削减，并且能够抑制粒子的产生。进一步地，由于抑制了与聚焦环6垂直的方向的电场，因此能够降低电力损耗。进一步地，叙述侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32的优点。虽然作为下部电极20的静电卡盘单元的外周面用喷镀膜21被覆，但是层叠于下部电极20下方的导热气体扩散板25的外周面没有用喷镀膜21被覆，金属表面是剥离出的，或者用防蚀铝加工。因此，等离子体将去往导热气体扩散板25的外周面。图7所示的粗线表示等离子体去往导热气体扩散板25的外周面的路径。路径越短，等离子体越容易侵入，因此等离子体最容易侵入的路径是作为侧部绝缘部件31与下部电极20之间的间隙的路径P1。然而，因为侧部绝缘部件31与下部电极20的侧周面压接，所以从等离子体空间通过路径P1变得难以看见导热气体扩散板25的外周面。因此，等离子体将通过从聚焦环6与下部电极20或外周绝缘部件60之间，经由侧部绝缘部件31与辅助绝缘部件32之间去往导热气体扩散板25的路径P2，因为侧部绝缘部件31与辅助绝缘部件32之间成为曲径构造，所以即使在该路径P2中，也变得从等离子体空间难以看见导热气体扩散板25。此外，对于从聚焦环6与外周绝缘部件60之间，沿着外周绝缘部件60与辅助绝缘部件32之间和绝缘间隔部件28的表面去往导热气体扩散板25的路径P3，因为辅助绝缘部件32通过螺钉36与绝缘间隔部件28压接，所以等离子体也变得难以侵入。因此，抑制了在没有形成喷镀膜21的导热气体扩散板25的外周面发生异常放电。上述实施方式使载置玻璃基板G的载置台主体2成为从上表面至下表面的侧周面均为平坦的柱状的构造，将侧部绝缘部件31以包围载置台主体2且与载置台主体2的侧周面压接的方式设置在聚焦环6的下方侧。因此，由于在聚焦环6的正下方不存在载置台主体2，因此在聚焦环6不产生垂直方向的电场，能够抑制聚焦环6的削减。此外，使侧部绝缘部件31与下部电极20的侧周面压接，使辅助绝缘部件32与绝缘间隔部件28压接，并且将侧部绝缘部件31与辅助绝缘部件32的间隙形成为曲径构造。因此，能够抑制下部电极20的下方的导热气体扩散板25的异常放电。此外，也可以在聚焦环6的下表面侧和绝缘体3或外周绝缘部件60的上表面侧设置相互卡合的凹部和凸部，使聚焦环6与绝缘体3或外周绝缘部件60卡合，从而进行固定。此外，作为本发明的实施方式的另一例的载置台，不限于像先前的实施方式那样，在作为下部电极20的静电卡盘单元设置作为调温流路的冷却流路。例如如图8所示，也可以是如下构成：在作为上层侧的下部电极100的静电卡盘单元不设置冷却流路，而是在下层侧的下部电极101设置冷却流路102。在这种情况下，上层侧的下部电极100例如由SUS(不锈钢)构成，下层侧的下部电极101例如由铝构成。在这种构成的情况下，也能够获得与先前的实施方式相同的效果，能够抑制下层侧的下部电极101的异常放电。此外，可以在下部电极20的外周面设置开口部为圆形且内侧鼓起的凹部，并且在侧部绝缘部件31设置与凹部对应的形状的凸部，从而使它们相互卡合进行压接。在这种情况下，在凹部的内部，以邻近开口部的方式设置在圆周方向上具有弹性力的弹簧，将凸部以撑开弹簧的方式插入到凹部，由此成为侧部绝缘部件31与下部电极20压接的状态。此外，载置台主体2不限于棱柱，也可以是圆柱。进一步地，载置台主体2的侧周面是平坦的，并非仅指理想的平坦面，不管是存在能够实质性获得本发明的效果的少许凹凸，还是稍微倾斜，都包括在“平坦面”的意思内。更进一步地，本发明的等离子体处理装置不限于平行平板型，也能够适用于例如，将通过向设置于真空容器的天井部的天线供给高频电力而感应出的电场和磁场施加到处理气体，从而生成等离子体的ICP(感应耦合等离子体：InductiveCoupledPlasma)等离子体处理装置。即，等离子体不限于电容耦合型，也可以是感应耦合型。此外，作为等离子体处理，不限于蚀刻，也可以是在基板进行成膜的等离子体成膜处理。并且，载置台主体2不限于是电极，例如在感应等离子体处理装置中，即使是不与电源连接的金属柱，也能够获得本发明的效果。此外，虽然侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32分别是组合了4、5个L字型部件的构成，但是也可以组合直线形的部件。在这种情况下，如前面所述，也可以构成为，组合相对于螺钉在所有方向上能够移动的螺钉孔和在长度方向上能够移动的螺钉孔，从而能够吸收侧部绝缘部件31和辅助绝缘部件32各自的热膨胀。进一步地，不限于对玻璃基板G进行等离子体处理的等离子体处理装置，也可以是对圆板状的例如直径为300mm的晶片进行等离子体处理的等离子体处理装置。