加热器供电机构和载置台的温度控制方法与流程

本发明涉及加热器供电机构和载置台的温度控制方法。

背景技术：

在通过蚀刻等对半导体晶片(以下称为“晶片”)进行精细加工的半导体制造装置中，用于载置晶片的载置台的温度对蚀刻速率等处理的结果产生影响。因此，提出了在载置台的内部埋设加热器，对加热器进行加热来对载置台的温度进行控制。例如，在专利文献1中公开了一种装置，其为了改善伴随静电吸盘的单元化的表面温度的不均匀性，利用外部电阻将静电吸盘的发热量均匀化来控制静电吸盘的温度。

另外，提出了在静电吸盘的温度控制中，在内部埋入多个加热器。在该情况下，通过进行将载置台以每个加热器进行分区化并且在每个分区控制载置台的温度的“多分区控制”，由此能够提高载置台上的晶片温度的面内均匀性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-51433号公报

技术实现要素：

发明想要解决的技术问题

但是，生成的等离子体分布根据等离子体处理装置的特性、处理条件等改变。由此，为了提高载置台内的面内均匀性，优选根据生成的等离子体分布可变地控制分区结构。

例如，在载置台的内侧等离子体分布具有均匀性、在外侧容易变得不均匀的情况下，能够以使内侧的分区宽大、外侧的分区狭窄的方式控制分区结构(各分区的配置)来提高载置台内的面内均匀性。相反，在载置台的外侧等离子体分布具有均匀性、在内侧容易变得不均匀的情况下，优选以使外侧的分区宽大、内侧的分区狭窄的方式改变分区结构。

但是，为了改变分区结构，需要改变埋入静电吸盘的内部的多个加热器的配置。而且，为了改变多个加热器的配置，需要重新制作在与所需的分区结构相应的位置形成多个加热器的陶瓷的烧结体。

针对上述技术问题，在一个方面，目的在于可变地控制按每个分区控制载置台的温度时的分区结构。

用于解决技术问题的技术方案

为了解決上述技术问题，根据一个方式，提供一种加热器供电机构，其用多个加热器将载置基板的载置台分区化，能够在每个分区进行温度控制，所述加热器供电机构的特征在于，包括：

多组加热器用端子，将一组加热器用端子作为一区段，以区段单位与上述多个加热器的任一者连接；

加热器配线；和

配线结构，使用上述加热器配线将上述多组加热器用端子间的至少任一者以区段单位连接。

发明效果

根据一个方式，能够可变地控制按每个分区控制载置台的温度时的分区结构。

附图说明

图1是一实施方式的等离子体处理装置的纵截面图。

图2A是表示一实施方式的加热器供电机构的一个例子的图。

图2B是表示一实施方式的加热器供电机构的一个例子的图。

图3A是表示一实施方式的加热器用端子和供电部盖结构的一个例子的图。

图3B是表示一实施方式的加热器用端子和供电部盖结构的一个例子的图。

图4A表示一实施方式的加热器供电机构的配线结构的详细内容。

图4B表示一实施方式的加热器供电机构的配线结构的详细内容。

图5A是表示一实施方式的分区结构的一个例子的图(CCP的情况)。

图5B是表示一实施方式的分区结构的一个例子的图(径向缝隙天线的情况)。

图6是表示一实施方式的载置台的温度控制方法的一个例子的流程图。

图7是表示一实施方式的各装置的分区结构的一个例子的表。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的构成标注相同的附图标记，由此，省略重复的说明。

[等离子体处理装置的整体构成]

首先，参照图1对本发明的一实施方式的半导体制造装置1的整体构成进行说明。图1表示本发明的一实施方式的等离子体处理装置的纵截面。本实施方式中，作为半导体制造装置1的一个例子能够列举电容耦合型等离子体蚀刻装置。半导体制造装置1例如具有表面被耐酸铝处理(阳极氧化处理)了的由铝形成的圆筒形的腔室(处理容器)10。腔室10接地，在内部的处理室对晶片W进行蚀刻等的等离子体处理。

在腔室10的内部设置有载置晶片W的载置台12。载置台12具有静电吸盘40和保持静电吸盘40的保持板13。保持板13由树脂等绝缘性部件构成。在保持板13的下表面设置有加热器配线等配线结构93。保持板13经由绝缘性的保持部14支承在支承部15。由此，载置台固定在腔室10的内部。

在载置台12的上表面设置有用于利用静电吸附力保持晶片W的静电吸盘40。静电吸盘40是将由导电膜形成的电极40a夹在一对绝缘层40b(或者绝缘片)之间的部件，直流电压源42经由开关43与电极40a连接。静电吸盘40利用来自直流电压源42的电压，由库仑力将晶片W吸附保持在静电吸盘上。为了提高蚀刻的面内均匀性，在静电吸盘40的周缘部配置有例如由硅、石英构成的聚焦环18。

载置台12经由匹配器33与用于激励等离子体的第1高频电源31连接，经由匹配器34与用于将离子引入到晶片W侧的第2高频电源32连接。例如，第1高频电源31对载置台12施加适于在腔室10内生成等离子体的频率、例如60MHz的高频电力。第2高频电源32对载置台12施加适于将等离子体中的离子引入到载置台12上的晶片W的低的频率、例如0.8MHz的高频电力。这样，载置台12载置晶片W并作为下部电极发挥作用。

在静电吸盘40埋入有加热器75a、75b、75c、75d(以下总称为“加热器75”。)。加热器75也可以粘贴在静电吸盘40的背面来替代埋入在静电吸盘40内。加热器75的个数为多个时，可以为若干。

加热器75经由配线结构93的配线与供电部盖结构76连接。供电部盖结构76与加热器滤波器77a、77b、77c、77d、77e、77f(以下总称为“加热器滤波器77”。)连接。加热器滤波器77例如由线圈形成，将从第1高周波电源31和第2高周波电源32施加的高频电力除去，来保护交流电源44。

此外，供电部盖结构76和加热器滤波器77，为了说明的方便，配置在图1所示的位置，但是不限制于此，也可以同心圆状地配置加热器滤波器77。利用该构成，加热器75经由供电部盖结构76和加热器滤波器77与交流电源44连接。由此，从交流电源44对加热器75供给电流。后述这样对加热器75供电的加热器供电机构100的详细内容。根据该构成，使用多个加热器75将载置台12分区化，能够进行载置台12的各个分区的温度控制。通过使用多个加热器75对每个分区进行温度控制，能够提高载置台12上的晶片温度的面内均匀性。另外，载置台12的温度控制基于来自控制部48的指令进行。控制部48具有未图示的CPU、ROM、RAM，按照存储在RAM等的处理方案中所设定的步骤和存储在表中的数据，来控制蚀刻处理、温度控制处理。此外，控制部48的功能可以使用软件进行动作来实现，也可以使用硬件进行动作来实现。

在腔室10的顶壁部，作为接地电位的上部电极设置有喷淋头38。由此，来自第1高频电源31的高频电力被电容性地施加于载置台12与喷淋头38之间。

喷淋头38包括具有多个气体通气孔56a的电极板56和可拆装地支承电极板56的电极支承体58。气体供给源62经由气体供给配管64从气体导入口60a对喷淋头38内供给气体。气体从多个气体通气孔56a导入腔室10内。在腔室10的周围配置有环状或同心圆状地延伸的磁铁66，利用磁力控制在上部电极与下部电极间的等离子体生成空间生成的等离子体。

在腔室10的侧壁与支承部15之间形成有排气通路20。在排气通路20安装有环状的挡板22。在排气通路20的底部设置有形成排气口24的排气管26，排气管26与排气装置28连接。排气装置28由涡轮分子泵或干式泵等真空泵构成，将腔室10内的处理空间减压至规定的真空度。在腔室10的侧壁安装有打开和关闭晶片W的搬入搬出口的搬送用的闸阀30。

在该构成的等离子体处理装置1中进行蚀刻等的处理时，首先，晶片W在被保持在未图示的搬送臂上的状态下，从开口的闸阀30被搬入腔室10内。晶片W在静电吸盘40的上方被未图示的推动销保持，通过推动销降下而被载置在静电吸盘40上。闸阀30在搬入晶片W后关闭。腔室10内的压力被排气装置28减压至设定值。气体从喷淋头38喷淋状地导入腔室10内。规定的功率的高频电力被施加在载置台12。另外，通过对静电卡盘40的电极40a施加来自直流电压源42的电压，而晶片W被静电吸附在静电吸盘40上。利用高频电力使所导入的气体电离或者解离，由此生成等离子体，利用等离子体的作用对晶片W进行蚀刻等处理。

在等离子体蚀刻结束后，晶片W被保持在搬送臂上，搬出到腔室10的外部。通过反复该处理而连续地对晶片W进行等离子体处理。以上，对本实施方式的等离子体处理装置1的整体构成进行了说明。

[加热器供电机构]

接着，参照图2对本实施方式的加热器供电机构100的构成进行说明。图2表示一实施方式的加热器供电机构100的一个例子。图2A是从上表面侧看加热器供电机构100的立体图，图2B是从下表面侧看加热器供电机构100的的立体图。

加热器供电机构100包括多组加热器用端子S1～S8(以下总称为“加热器用端子S”。)、多个加热器配线L和具有C状部件93a的配线结构93。多组加热器用端子S1～S8由导电性部件构成，在C状部件93a的上部隔开间隔地配置。加热器配线L连接加热器用端子S间的至少任一者。C状部件93a由树脂形成，设置在保持板13的下表面。

如图2A所示，在C状部件93a的上表面以两个端子为1组而配置有8组的加热器用端子S1～S8。C状部件93a的上表面成为配线構造93的第一层，形成在上表面的2个槽中铺设加热器配线L，将所需的加热器用端子S间连结。由此，在C状部件93a的上表面将8组的加热器用端子S1～S8中的2组以上的加热器用端子S以区段单位并联连接。图2A中，加热器用端子S1～S4利用加热器配线L连接。

在此，“区段”是为了对一个加热器75供给电流所需的加热器用端子的最小单位。另外，“分区”是使用多个加热器75对载置台12进行温度控制时控制成相同的温度带的分区。

例如，将加热器用端子S1、S2间以区段单位连接是指，将一组(两个)加热器用端子S1的一者与一组(两个)加热器用端子S2的一者连接，并且将一组加热器用端子S1的另一者和一组加热器用端子S2的另一者连接。由此，与一组加热器用端子S1连接的加热器75和与一组加热器用端子S2连接的加热器75作为同一分区被控制为相同的温度带。这样，在本实施方式中，利用配线结构93能够可变地控制分区结构(作为同一分区被控制为相同的温度带的区域)。

本实施方式的加热器用端子S1～S8，以两个加热器用端子为一区段而设置有8组，但是，加热器用端子S的组数不限于此，只要为2组以上，可以设置若干。

图3A是图2A的A-A截面，表示一区段的加热器用端子S3和其附近的截面。两个加热器用端子S3与接口端子103嵌合，嵌入绝缘性部件的固定壳体102。固定壳体102利用螺钉104固定在C状部件93a。两个加热器用端子S3的上部贯通固定壳体102在固定壳体102的上部露出，经由保持板13与埋设在静电吸盘(ESC：Electrostatic Chuck)40的加热器75连接。

如图2B所示，在C状部件93a的下表面，一组供电部盖91隔开间隔地设置有多组。C状部件93a的下表面成为配线结构93的第二层，在下表面的2个槽铺设加热器配线L，将配置在上表面而贯通C状部件93a的加热器用端子S的任一者的端部和配置在下表面的供电部盖91的任一者以区段单位连结。由此，利用铺设在配线结构的第一层和第二层的加热器配线L，加热器用端子S1～S4与供电部盖91连接。

图2A中，加热器用端子S1～S4由加热器配线L连接，但是，利用加热器配线L进行的加热器用端子S间的连接，可以是8组加热器用端子S1～S8间的至少任一者被连接。由此，在C状部件93a的上表面，8组加热器用端子S1～S8中的2组以上的加热器用端子S以区段单位并联连接。

本实施方式的配线结构93中，一组加热器用端子S与一个加热器75或者多个加热器75连接。由此，多组加热器用端子S由加热器配线L连接时，经由该多组加热器用端子S连接的所有的加热器75构成被控制为相同的温度带的同一分区。即，根据加热器配线L是否将加热器用端子间以区段单位连接，并联连接的加热器75改变，被控制为相同的温度带的同一分区的构成改变。由此，根据本实施方式的配线结构93，通过将8组的加热器用端子S1～S8间以区段单位用加热器配线L连结，能够可变地控制载置台12的分区结构。

图3B是图2B的B-B截面，表示两个插座90和供电部盖部件91的截面和加热器配线L的一部分。供电部盖91由固定部件94支承在C状部件93a的下表面。插座90由导电性部件构成，供电部盖91由绝缘性部件构成。供电部盖91盖住插座90。

图4表示本实施方式的加热器供电机构100的配线结构93的详细内容。利用图1的保持板13下的空间，在图4所示的第一层加热器用端子S1、～S4间通过加热器配线L连接，在第二层加热器用端子S4和加热器滤波器77间通过加热器配线L连接。图3B表示将两个加热器用端子S3的下端部S3a和插座90的上端部90a连接的加热器配线L的一部分。在插座90中插入图1所示的加热器滤波器77的插头76。

由此，经由加热器配线L，将加热器用端子S侧(第一层侧)的加热器75和插座侧(第二层侧)的加热器滤波器77连接，形成来自交流电源44的电流流向加热器75的供电线路。

在图4所示的C状部件93a的平面图中，加热器配线L将加热器用端子S1、S2间、加热器用端子S2、S3间、加热器用端子S3、S4间以区段单位连接。

图4B是由图4A所示的C状部件93a的虚线包围的配线结构93的侧面图。配线结构93是在保持板13下的空间中使用加热器配线L的加热器用端子S间的连接结构。配线结构93可以被树脂的壳体99覆盖。

配线结构93为两层构造，如上所述，在第一层，加热器配线L将多组加热器用端子S间的至少任一者以区段单位连结。图4B所示的例子中，在第一层，加热器配线L将加热器用端子S1～S4间以区段单位连结。在第二层，加热器配线L将加热器用端子S连结到加热器滤波器77。图4B所示的例子中，在第二层，加热器配线L将加热器用端子S4和加热器用端子S4的附近的加热器滤波器77连结。由此，来自交流电源44的电流被供给到与加热器用端子S1、S2、S3、S4分别连接的多个加热器75。利用由加热器配线L并联连接的多个加热器75(参照图1)被温度控制的分区构成同一分区。利用该构成，根据本实施方式的加热器供电机构100，使用加热器配线L将8组加热器用端子S1～S8间的至少任一者以区段单位连结，由此能够可变地控制载置台12的控制同一温度的分区结构。

此外，在上述实施方式中，配线结构93使用加热器配线L将在C状部件93a隔开间隔地设置的8组加热器用端子S间的至少任一者连结。但是，配线结构93的设置加热器用端子S的部件不限于C状部件93a，例如可以为环形、环形的一部分开口的形状或者扇形的部件。该情况下的环形可以为椭圆，也可以为真圆。

[分区结构的优化]

接着，参照图5说明本实施方式的分区结构的优化。图5表示一实施方式的分区结构的优化的一个例子。图5A表示等离子体处理装置1为图1的电容耦合型等离子体(CCP(Capacitively Coupled Plasma)装置时的分区结构的一个例子。图5B表示等离子体处理装置1使用径向缝隙天线的CVD(Chemical Vapor Deposition)装置时的分区结构的一个例子。

在腔室10内生成的等离子体分布因等离子体处理装置1的特性、处理条件等而改变。由此，本实施方式的加热器供电机构100中，改变配线结构93中的加热器配线L的连结，而优化为与生成的等离子体分布相应的分区结构。

例如，在CCP装置的情况下，在载置台的内侧等离子体分布具有均匀性，在外侧容易变得不均匀。在该情况下，控制分区结构(各分区的配置)，使得内侧的分区较宽，外侧的分区狭窄。

具体而言，如图5“a-1”所示，加热器配线L连接加热器用端子S5、S6。由图5“a-2”的中间(Middle)的圆表示的供电部盖91与图5“a-3”的加热器滤波器77b连接。由此，加热器用端子S5、S6与加热器滤波器77b连接，与加热器用端子S5、S6连接的多个加热器75被控制同一温度带。

由图5“a-2”的边缘(Edge)的圆所示的供电部盖与图5“a-3”的加热器滤波器77c连接。由此，加热器用端子S7与加热器滤波器77c连接。加热器用端子S8在由图5“a-2”的最边缘(V.Edge)的圆表示的供电部盖91与图5“a-3”的加热器滤波器77d连接。由此，加热器用端子S8与加热器滤波器77d连接。

由此，最边缘(最外周分区)和边缘分区比中间分区狭窄。

另一方面，如图5“a-1”所示，加热器配线L连接加热器用端子S1～S4。由图5“a-2”的中心(Center)的圆表示的供电部盖与图5“a-3”的加热器滤波器77a连接。由此，与加热器用端子S1～S4连接的多个加热器75被控制同一温度带。

这样，在图5A的CCP装置的情况下，能够控制成内周侧的中心分区较宽、外周侧的边缘、最边缘分区狭窄、中间分区比边缘分区和最边缘分区宽的分区结构。由此，能够提高载置台12的温度的均匀性。此外，在聚焦环18配置有加热器的情况下，聚焦环(F/R)18的加热器与加热器滤波器77e连接。

在使用图5B的径向缝隙天线的CVD装置的情况下，在载置台12的外侧等离子体分布具有均匀性，在内侧容易变得不均匀。在该情况下，优选可变地控制分区结构，使得外侧的分区较宽，内侧的分区狭窄。

由此，在该情况下，如图5“b-1”所示，加热器配线L连接加热器用端子S7、S8。另外，加热器配线L连接加热器用端子S5、S6。由此，与加热器用端子S7、S8连接的多个加热器75(与最边缘分区对应)被控制为同一温度带，与加热器用端子S5、S6连接的多个加热器75(与边缘分区对应)被控制为同一温度带。

另外，加热器配线L连接加热器用端子S2～S4。由此，与加热器用端子S2～S4连接的多个加热器75(与中间分区对应)被控制为同一温度带。此外，与加热器用端子S1并联连接的加热器用端子不与中心分区对应，与加热器用端子S1连接的加热器75与中心分区对应。

这样，在图5B的使用径向缝隙天线的CVD装置的情况下，能够控制成内周侧的中心分区狭窄、中间～最边缘分区较宽的分区结构。由此，能够提高载置台12的温度的均匀性。

此外，关于图5“b-2”和图5“b-3”所示的与加热器滤波器77的连接，与图5“a-2”和图5“a-3”所示的与加热器滤波器77的连接相同，因此省略说明。

[载置台的温度控制方法]

接着，参照图6和图7说明本实施方式的载置台的温度控制方法。图6是表示一实施方式的载置台的温度控制方法的一个例子的流程图。图7是表示一实施方式的每个装置的分区结构的一个例子的表。例如，如图5A所说明的，在等离子体处理装置1为CCP装置的情况下，在表中预先设定并联连接的加热器用端子S的中心分区为加热器用端子S1～S4、中间分区为加热器用端子S5、S6。此外，没有与边缘分区的加热器用端子S7和最边缘分区的加热器用端子S8并联连接的加热器用端子。

图7中，将3个等离子体处理装置作为一个例子而例示了分区结构，但是在其他的等离子体处理装置中，也能够确定与该装置的等离子体分布的特性相应的分区结构，并存储在表中。另外，等离子体处理装置1的种类(特性)是晶片被等离子体处理的条件的一个例子。作为晶片被等离子体处理的条件的其它的例子，能够列举处理条件(气体种、气体流量、温度、压力、高频电力的功率等)。在表中预先存储根据这些例子中列举的“晶片被等离子体处理的条件”而优化了的分区结构，基于该表如图6的流程图所示可变地控制分区结构。表存储在RAM等存储部中。

当图6的处理开始时，控制部48判定是否处于等离子体处理装置1的组装时或者维护时(步骤S10)。在是等离子体处理装置1的组装或者维护时的情况下，控制部48基于存储在RAM等存储器中的表，决定用于形成与装置对应的分区结构的加热器用端子S间的连接部位(步骤S12)。控制部48进行控制使得使用加热器配线L将加热器用端子S间以区段单位连结(步骤S14)。

使用加热器配线L的加热器用端子S间的连接，优选在连结加热器用端子S间的加热器配线L设置开关机构，通过开关的打开和关闭自动连接。

以上，根据本实施方式的加热器供电机构100，通过改变连接配线结构93内的加热器配线L，能够将相同的载置台12控制成不同的分区结构。例如，与加热器用端子S间连接的两个加热器75配置在周向上的情况下，根据本实施方式，通过控制端子S间的连接，能够在周向上可变地控制分区宽度。即，能够在周向上控制分区结构。

另一方面，与加热器用端子S间连接的两个加热器75配置在径向的情况下，根据本实施方式，通过控制加热器用端子S间的连接，能够在径向上可变地控制分区宽度。即，能够在径向上控制分区结构。

以上，通过上述实施方式对加热器供电机构和载置台的温度控制方法进行了说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本发明的范围内能够进行各种变形和改良。另外，在与上述实施方式和变形例不矛盾的范围内能够进行组合。

另外，本发明的加热器供电机构不仅能够应用于电容耦合型等离子体(CCP：Capacitively Coupled Plasma)装置，也能够应用于其他的半导体制造装置。作为其它的半导体制造装置，可以为感应耦合型等离子体(ICP：Inductively Coupled Plasma)、使用径向缝隙天线的CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、螺旋波激励型等离子体(HWP：Helicon Wave Plasma)装置、电子回旋共振等离子体(ECR：Electron Cyclotron Resonance Plasma)装置等。

另外，由本发明的半导体制造装置处理的基板不限于晶片，例如可以为平板显示器(Flat Panel Display)用的大型基板、EL元件或者太阳能电池用的基板。

本国际申请主张基于2014年5月12日申请的日本国专利申请2014-098569号的优先权，将其全部内容引用于本国际申请中。

附图标记说明

1：等离子体处理装置

10：腔室

12：载置台

13：保持板

28：排气装置

38：喷淋头

40：静电吸盘

44：交流电源

75：加热器

77：加热器滤波器

91：供电部盖

93：配线结构

93a：C状部件

100：加热器供电机构

S1～S8：加热器用端子

L：加热器配线。