载置台、基板处理装置以及边缘环的制作方法

本公开涉及一种载置台、基板处理装置以及边缘环。

背景技术：

例如，专利文献1提出一种基板处理装置，该基板处理装置具有：静电卡盘，其用于载置晶圆；边缘环，其在晶圆的周边配置于静电卡盘上；以及传热气体导入槽，其被填充用于进行边缘环的换热的热介质。该基板处理装置具备控制部，该控制部控制为了将边缘环静电吸附于静电卡盘而对设置到静电卡盘的电极板施加的卡盘电压。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-183074号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本公开提供一种能够对供给用于进行边缘环的换热的热介质的供给孔中的放电进行抑制的技术。

用于解决问题的方案

根据本公开的一形态，提供一种载置台，其是用于载置被实施等离子体处理的基板的载置台，其中，该载置台具有：静电卡盘，其用于吸附被配置于所述基板的周边的边缘环和该基板；和供给孔，其用于向所述静电卡盘与所述边缘环之间供给热介质，在所述边缘环和所述载置台中的至少任一者设置有槽，所述槽不与所述供给孔连通。

发明的效果

根据一方面，能够对供给用于进行边缘环的换热的热介质的供给孔中的放电进行抑制。

附图说明

图1是表示包括一实施方式的载置台的基板处理装置的一个例子的图。

图2是表示一实施方式的电极板的设置形态的一个例子的图。

图3是表示基于帕邢定律的放电开始电压的曲线的图。

图4是表示本实施方式和比较例1、2的来自供给孔的传热气体的流量的实验结果的一个例子的图。

图5是表示一实施方式的槽的变形例的图。

图6是表示一实施方式的槽的变形例的图。

具体实施方式

以下,参照附图而对用于实施本公开的形态进行说明。此外，在本说明书和附图中，对于实质上相同的结构，标注相同的附图标记，从而省略重复的说明。

[基板处理装置的整体结构]

首先，一边参照图1一边对基板处理装置1的整体结构的一个例子进行说明。图1是表示一实施方式的基板处理装置1的概略结构的剖视图。此外，在本实施方式中，对基板处理装置1是rie(反应离子蚀刻：reactiveionetching)型的基板处理装置的例子进行说明。不过，基板处理装置1也可以是等离子体蚀刻装置、等离子体cvd(化学气相沉积：chemicalvapordeposition)装置等。

在图1中，基板处理装置1具有金属制例如铝或不锈钢制的被接地的圆筒型的处理容器10，在该处理容器10内配设有用于载置晶圆w的圆板状的载置台11。载置台11也作为下部电极发挥功能。载置台11由例如铝形成，隔着绝缘性的筒状保持构件12支承于从处理容器10的底向垂直上方延伸的筒状支承部13。

在处理容器10的侧壁与筒状支承部13之间形成有排气路径14，在排气路径14的入口或中途配设有环状的挡板15，并且，在底部设置有排气口16，在该排气口16经由排气管17连接有排气装置18。在此，排气装置18具有干式泵和真空泵，将处理容器10内的处理空间减压到预定的真空度。另外，排气管17具有作为可变式蝶形阀的自动压力控制阀(automaticpressurecontrolvalve)(以下，称为“apc”)，该apc自动地进行处理容器10内的压力控制。而且，在处理容器10的侧壁安装有对晶圆w的送入送出口19进行开闭的闸阀20。

在载置台11经由第1匹配器22a连接有第1高频电源21a。另外，在载置台11经由第2匹配器22b连接有第2高频电源21b。第1高频电源21a向载置台11供给预定频率(例如100mhz)的等离子体产生用的高频电力。第2高频电源21b向载置台11供给比第1高频电源21a的预定频率低的预定频率(例如13mhz)的离子吸引用的高频电力。

在处理容器10的顶部配设有也作为上部电极发挥功能的喷头24。由此，对载置台11与喷头24之间施加来自第1高频电源21a和第2高频电源21b的两个频率的高频电压。

在载置台11的上表面设置有利用静电吸附力吸附晶圆w的静电卡盘25。静电卡盘25具有载置晶圆w的圆板状的中心部25a和以包围中心部25a的方式形成的环状的外周部25b。中心部25a相对于外周部25b向图中上方突出。在外周部25b的上表面载置有呈环状包围中心部25a的边缘环30。边缘环30也称为聚焦环。另外，中心部25a是通过将由导电膜形成的电极板26夹入一对电介质膜之间而构成的。

外周部25b是通过将由导电膜形成的电极板29夹入一对电介质膜之间而构成的。在本实施方式中，在环状的轴向上排列配置有两个电极板29。在电极板26电连接有直流电源27。在两个电极板29分别单独地电连接有直流电源28。直流电源27和直流电源28设为能够变更所供给的直流电压的电平和极性。根据随后论述的控制部43的控制，直流电源27对电极板26施加直流电压。根据来自控制部43的控制，直流电源28对两个电极板29分别单独地施加直流电压。静电卡盘25在从直流电源27施加到电极板26的电压的作用下产生库仑力等静电力，利用静电力将晶圆w吸附保持于静电卡盘25。另外，静电卡盘25在从直流电源28施加到电极板29的电压的作用下产生库仑力等静电力，利用静电力将边缘环30吸附保持于静电卡盘25。

此外，直流电源27是对用于吸附被载置到载置台11的晶圆w的第1电极施加电压的方法的一个例子。直流电源28是对用于吸附被载置到载置台11的边缘环30的第2电极施加电压的方法的一个例子。

在载置台11的内部设置有例如在圆周方向上延伸的环状的制冷剂室31。从冷机单元32经由配管33、34向制冷剂室31循环供给预定温度的制冷剂例如冷却水，利用该制冷剂的温度控制静电卡盘25上的晶圆w的处理温度。此外，制冷剂是向配管33、34循环供给的温度调整用的介质的一个例子，也可能存在温度调整用的介质不仅冷却载置台11和晶圆w还加热载置台11和晶圆w的情况。

另外，在静电卡盘25经由气体供给管线36连接有传热气体供给部35。气体供给管线36分支成到达静电卡盘25的中心部25a的晶圆侧管线36a和到达静电卡盘25的外周部25b的边缘环侧管线36b。

传热气体供给部35使用晶圆侧管线36a向由静电卡盘25的中心部25a和晶圆w夹着的空间供给传热气体。另外，传热气体供给部35使用边缘环侧管线36b向由静电卡盘25的外周部25b和边缘环30夹着的空间供给传热气体。作为传热气体，恰当地使用具有导热性的气体例如he气体等。传热气体是热介质的一个例子，传热气体供给部35是供给热介质的供给部的一个例子。

顶部的喷头24具有：下面的电极板37，其具有许多气体通气孔37a；和电极支承体38，其将该电极板37支承成能够拆装。在电极支承体38的内部设置有缓冲室39，在与缓冲室39连通的气体导入口38a经由气体供给配管41连接有处理气体供给部40。另外，在处理容器10的周围配置有呈环状或同心状延伸的磁体42。

基板处理装置1的各构成要素与控制部43连接。例如，排气装置18、第1高频电源21a、第2高频电源21b、直流电源27，直流电源28、冷机单元32、传热气体供给部35以及处理气体供给部40与控制部43连接。控制部43控制基板处理装置1的各构成要素。

控制部43具备未图示的中央处理装置(cpu)和存储器这样的存储装置，读出并执行被存储到存储装置的程序和处理制程，从而在基板处理装置1中执行所期望的处理。例如，控制部43进行用于静电吸附边缘环30的静电吸附处理。

在基板处理装置1的处理容器10内，利用磁体42形成朝向一方向的水平磁场，并且，利用施加到载置台11与喷头24之间的高频电压形成铅垂方向的rf电场。由此，在处理容器10内进行借助处理气体的磁控放电，在载置台11的表面附近由处理气体生成等离子体。

在基板处理装置1中，在干蚀刻处理之际，首先将闸阀20设为开状态而向处理容器10内送入加工对象的晶圆w，载置于静电卡盘25上。并且，在基板处理装置1中，从处理气体供给部40以预定的流量和流量比向处理容器10内导入处理气体(例如由c4f8气体、o2气体以及ar气体构成的混合气体)，利用排气装置18等将处理容器10内的压力设为预定值。

而且，在基板处理装置1中，从第1高频电源21a和第2高频电源21b分别向载置台11供给频率不同的高频电力。另外，在基板处理装置1中，从直流电源27对静电卡盘25的电极板26施加直流电压而将晶圆w吸附于静电卡盘25。另外，在基板处理装置1中，从直流电源28对静电卡盘25的电极板29施加直流电压而将边缘环30吸附于静电卡盘25。使从喷头24喷出来的处理气体等离子体化，利用等离子体中的自由基、离子对晶圆w实施蚀刻处理。

[槽的构造]

接着，一边参照图2一边对图1所示的电极板29的设置形态的一个例子进行说明。图2是表示电极板的设置形态的一个例子的图。图2所示的两个电极板29设置于静电卡盘25的外周部25b的内部的与边缘环30相对应的区域。以下，将两个电极板29中的内侧的电极板29设为内周侧电极板29-1，将外侧的电极板29设为外周侧电极板29-2。

内周侧电极板29-1呈环状配置于边缘环30的内周侧。外周侧电极板29-2呈环状配置于边缘环30的外周侧。内周侧电极板29-1以及外周侧电极板29-2与直流电源28电连接。此外，在本实施方式中，对从1个直流电源28向内周侧电极板29-1和外周侧电极板29-2供给电压的情况进行说明，但也可以是，与内周侧电极板29-1和外周侧电极板29-2相对应地设置两个直流电源28，单独地供给电压。

到达静电卡盘25的外周部25b的边缘环侧管线36b设置于内周侧电极板29-1与外周侧电极板29-2之间，用于供给传热气体。传热气体在边缘环侧管线36b中通过，从供给孔136向静电卡盘25与边缘环30之间供给。

在边缘环30的背面设置有槽50(参照图4的(c))。槽50改变针对来自第1高频电源21a和第2高频电源21b的高频电力(rf电力)的阻抗，调整向晶圆w侧流动的高频电流与向边缘环30侧流动的高频电流的平衡。由此，通过使晶圆w上的等离子体的状态与边缘环30上的等离子体的状态相同，能够谋求等离子体蚀刻中的在晶圆w的边缘部产生的倾侧(tilting)的改善。

例如，若与晶圆w侧相比边缘环30侧的阻抗较低，则向边缘环30侧流动的高频电流相对于向晶圆w侧流动的高频电流的比例变高，边缘环30侧的等离子体密度变高。因此，向晶圆w的边缘部入射的离子的入射角倾斜，产生倾侧。因而，在本实施方式中，为了调整边缘环30侧的阻抗，在边缘环30形成槽50，调整向晶圆w侧流动的高频电流和向边缘环30侧流动的高频电流的平衡。

不过，若在传热气体的供给孔136的上部形成槽50，则在边缘环侧管线36b内通过且从供给孔136出来的电子的直行距离伸长，因此，易于产生异常放电。

根据图3的基于帕邢定律的放电开始电压的曲线，极小值p1是最易于放电的压力(p)×电极间距离(t)。因而，通过避开极小值p1，放电开始电压提升，能够难以放电。

例如，在曲线的比极小值p1靠左侧的部分，在将压力设为一定时，电极间距离(t)越短，放电开始电压越提升，越难以放电。若在边缘环30的供给孔136的上部设置有槽50，则电极间距离变长槽50的空间(长度)，压力×电极间距离的值靠近极小值p1，易于放电。

若产生异常放电，则在边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间产生电子的移动而边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间瞬间短路，边缘环30的静电吸附力降低。由于静电吸附力降低，边缘环30的背面的传热气体的流量逐渐增大。这样一来，在边缘环30的背面流动的传热气体的压力变得不为一定，因此，边缘环30的处理温度变得不均匀，蚀刻的均匀性变差。

根据以上内容，在本实施方式的载置台11中，槽50不设置于供给孔136的上部。由此，能够防止从供给孔136导出的电子的直行距离伸长槽50的空间。其结果，能够抑制边缘环30的背面处的异常放电，能够防止边缘环30的静电吸附力的降低。由此，将在边缘环30的背面流动的传热气体的压力设为一定，均匀地控制边缘环30的处理温度。由此，能够谋求蚀刻的均匀性，实现稳定的工艺。

[实验结果]

图4是表示来自设置到槽的形态不同的比较例1、2和本实施方式的供给孔136的传热气体(在此为he气体)的流量的实验结果的一个例子的图。图4的(a)的比较例1的“边缘环剖视图”表示最下层的“边缘环仰视图”的a-a截面。图4的(b)的比较例2的“边缘环剖视图”表示最下层的“边缘环仰视图”的b-b截面。图4的(c)的本实施方式的“边缘环剖视图”表示最下层的“边缘环仰视图”的c-c截面。

如图4的(a)～(c)所示，边缘环侧管线36b的在边缘环剖视图所示的静电卡盘25的外周部25b设置的供给孔136如静电卡盘俯视图所示那样在静电卡盘25的外周部25b的表面的圆周上以等间隔开口有6个。

在图4的(a)的比较例1中，如边缘环仰视图所示，在边缘环30的背面不设置槽。

在图4的(b)的比较例2中，如边缘环仰视图所示，与配置供给孔136的圆周上相对应地在边缘环30的背面设置有环状的槽49。槽49与静电卡盘俯视图所示的供给孔136连通。

在图4的(c)的本实施方式中，如边缘环仰视图所示，在边缘环30的背面上，在配置供给孔136的圆周上呈扇状设置有槽50。不过，在本实施方式中，边缘环30的背面的槽50不设置于供给孔136的上部。也就是说，成为槽50与供给孔136不连通的构造。

实验结果表示在图4的(a)～(c)的slot1、slot2、slot3。在该实验中，在比较例1、2和本实施方式中任意情况下，对静电卡盘25的内周侧电极板29-1和外周侧电极板29-2施加的直流电压都分别设定成3.25kv。另外，对于比较例1、2和本实施方式，将任意的批次的3张晶圆以slot1、slot2、slot3表示，测定了slot1、slot2、slot3中的从边缘环侧管线36b供给的he气体的流量的平均值。

其结果，在比较例1中，从slot1～slot3供给的he气体的流量是1.4(sccm)、1.5(sccm)、1.6(sccm)。另外，在比较例2中，从slot1～slot3供给的he气体的流量是3.6(sccm)、4.7(sccm)、5.0(sccm)。相对于此，在本实施方式中，从slot1～slot3供给的he气体的流量均是0.9(sccm)。

也就是说，根据比较例1、2的实验结果，在比较例2的情况下，在边缘环30的背面设置有槽49，因此，与在边缘环30的背面没有槽的比较例1相比较，he气体的流量增加了。

在比较例1中，在边缘环30的背面没有槽，因此，电子的直行距离并不如比较例2那样变长。因而，难以产生异常放电。不过，在比较例1中，无法改变施加来自第1高频电源21a和第2高频电源21b的高频电力时的阻抗。因而，无法调整向晶圆w侧流动的高频电流和向边缘环30侧流动的高频电流的平衡。由此，晶圆w上与边缘环30上的等离子体成为不同的状态，无法抑制等离子体蚀刻中的在晶圆w的边缘部产生的倾侧。

在比较例2中，供给孔136与槽49连通，因此，从供给孔136出来的电子的直行距离相对于比较例1的情况的电子的直行距离伸长，易于产生异常放电。若产生异常放电，则在边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间产生电子的移动而瞬间短路，边缘环30的静电吸附力降低。由于静电吸附力降低，边缘环30的背面的he气体的流量增加。

相对于此，通过如本实施方式所示那样设为呈扇状形成槽50且槽50不设置于供给孔136的上部的构造，难以产生异常放电，避免边缘环30的静电吸附力的降低，能够使来自slot1、slot2、slot3的he气体的流量均匀。

也就是说，边缘环侧管线36b内的电子被来自第1高频电源21a和第2高频电源21b的高频电流加速。在如比较例2这样供给孔136与槽49连通而电子的飞行距离较长的情况下，电子被加速的距离较长，因此，加速后的电子使he气体电离。若电离的he气体的数量变多，则在边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间产生电子的移动而瞬间短路，边缘环30的静电吸附力降低。由此，在边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间流动的he气体的流量控制增大，边缘环30的处理温度变得不均匀，蚀刻的均匀性变差。

另一方面，在如本实施方式这样供给孔136不与槽50连通而电子的飞行距离比比较例2的电子的飞行距离短的情况下，电子被加速的距离较短，因此，在电子加速到使he气体电离的程度之前，电子与壁等碰撞而被吸收，不产生放电现象。由此，不产生边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间的电子的移动，保持边缘环30的静电吸附力。

在本实施方式所示的边缘环30中，槽50间的间隔比he气体的供给孔136的直径大，在供给孔136的上部不设置槽50。因此，电子的直行距离不会像比较例2那样伸长。因此，在边缘环30的背面，能够对供给用于进行边缘环的换热的he气体的供给孔136中的放电进行抑制。由此，将在边缘环30的背面与静电卡盘25的外周部25b的表面之间流动的he气体的压力设为一定，均匀地控制边缘环30的处理温度。由此，能够谋求蚀刻的均匀性，实现稳定的工艺。

此外，只要满足槽50不设置于供给孔136的上部这样的条件，槽50也就可以是任意形状。槽50是设置到边缘环30的背面的第1槽的一个例子。

[变形例]

在本实施方式所示的边缘环30中，槽50形成于边缘环30的背面。由此，能够改变针对从第1高频电源21a和第2高频电源21b施加的高频电力的阻抗。因此，能够调整向晶圆w侧流动的高频电流与向边缘环30侧流动的高频电流的平衡。其结果，能够将晶圆w上与边缘环30上的等离子体的状态控制成相同，能够改善等离子体蚀刻中的在晶圆w的边缘部产生的倾侧。

不过，并不限于槽形成于边缘环30的背面的情况。例如，参照图5和图6而对一实施方式的槽的变形例进行说明。图5和图6是表示一实施方式的槽的变形例的图。

图5的左侧的边缘环剖视图表示图5的右侧的d-d截面。如边缘环剖视图所示，也可以将扇状的槽51设置于静电卡盘25的外周部25b的配置边缘环30的面。槽51在静电卡盘25的表面上呈扇状形成于配置供给孔136的圆周上。如静电卡盘俯视图所示，在槽51之间设置有供给孔136，槽51不与供给孔136连通。在该情况下，也可以在边缘环30的背面没有槽50。

此外，只要满足槽51不与供给孔136连通这样的条件，槽51也可以是任意形状。槽51是设置到载置台11的配置边缘环30的面的第2槽的一个例子。

如图6所示，也可以是，在边缘环30的背面设置有槽50，且在载置台11的配置边缘环30的面设置有槽51。在该情况下，槽50也不设置于供给孔136的上部，槽50不与供给孔136连通。同样地，槽51不与供给孔136连通。

因此，电子被加速的距离并不由于槽50、51而变长，在电子加速到使he气体电离的程度之前，电子与壁等碰撞而被吸收，不产生放电现象。由此，不产生边缘环30的背面与静电卡盘25的表面之间的电子的移动，保持边缘环30的静电吸附力。由此，将在边缘环30的背面与静电卡盘25的外周部25b之间流动的传热气体的压力设为一定，均匀地控制边缘环30的处理温度。由此，能够谋求蚀刻的均匀性，实现稳定的工艺。

此外，边缘环30也可以是在内侧、中央以及外侧呈环状分为三部分的边缘环、在内侧和外侧呈环状分为二部分的边缘环。在该情况下，槽也不设置于he气体的供给孔136的上部，槽不与供给孔136连通。由此，能够对供给用于进行边缘环的换热的he气体的供给孔136中的放电进行抑制。

应该认为此次公开的一实施方式的载置台、基板处理装置以及边缘环在全部的点都是例示，并非限制性的。上述的实施方式能够不脱离所附的权利要求书及其主旨地以各种形态进行变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项也能够在不矛盾的范围内采取其他结构，另外，能够在不矛盾的范围内组合。

本公开的基板处理装置也能够适用在capacitivelycoupledplasma(电容耦合等离子体：ccp)、inductivelycoupledplasma(电感耦合等离子体：icp)、radiallineslotantenna(径向线缝隙天线：rlsa)、electroncyclotronresonanceplasma(电子回旋共振等离子体：ecr)、heliconwaveplasma(螺旋波等离子体：hwp)的任意类型中。

在本说明书中，列举晶圆w作为基板的一个例子来进行了说明。不过，基板并不限于此，也可以是fpd(平板显示器：flatpaneldisplay)所使用的各种基板、印刷基板等。

本国际申请主张基于2018年6月12日提出了申请的日本特许出愿2018-112276号的优先权，该日本特许出愿的全部内容引用于本国际申请。

附图标记说明

1、基板处理装置；10、处理容器；11、载置台；21a、第1高频电源；21b、第2高频电源；25、静电卡盘；25a、中心部；25b、外周部；26、电极板；27、直流电源；28、直流电源；29、电极板；29-1、内周侧电极板；29-2、外周侧电极板；30、边缘环；36a、晶圆侧管线；36b、边缘环侧管线；43、控制部；50、槽；51、槽；136、供给孔；w、晶圆。