CN1108768A - 干刻蚀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的半导体器件制造装置由静电吸附 对半导体片进行温度控制，同时又无充电造成的损坏 和刻蚀结束后残留静电吸附造成的半导体片传送故 障。该装置的下部电极15在其表面被覆体积电阻系数为1×108～109Ωcm的陶瓷，因而可达到上述目的。

Description

本发明涉及对半导体等进行电路图案微细加工的干刻蚀装置。
近年，半导体器件制造过程中，不少采用干刻蚀。
以下说明以往的干刻蚀装置。图3为一例反应性离子刻蚀装置的图解示意图。此干刻蚀装置在真空腔体1中，通过绝缘体4为媒介。设置上部电极2和下部电极3，并由水循环或温度控制装置5使水在下部电极3内的水道6中循环，以保持该下部电极温度恒定。下部电极3又通过阻抗匹配电路7连接高频电源8，因而能使电极之间产生等离子区。
真空腔体1内做成由储气罐9使刻蚀气体经阀门10、质量流控制器11导入，再借助真空泵12进行排气，可通过压力控制器13将该腔体内的压力保持恒定。
规定的刻蚀气体经阀门10、质量流控制器11，以储气罐9沿箭头的方向送入真空腔体1内，再由高频电源8从下部电极3施加高频电力，就形成等离子状态。这种状态的刻蚀气体对放在下部电极3上的被刻构件14进行刻蚀。
图4为以往的干刻蚀装置下部电极3的模式图。图中为日本特愿平4-348099公告中的电极。此下部电极3做成用氧化铝膜3b被覆铝基体3a的被刻构件14静电吸附面，而刻蚀气体接触面和该气体有可能蔓延的部分被覆氧化铝陶瓷。在该电极的内部构成冷却媒体通路6，以进行对被刻构件14的温度控制。
根据上述结构，作为被刻构件的半导体片14，被放置在下部电极3的上面，并在气体流入状态下，在电极之间施加高频电力。这时，由于阴极电位下降，半导体片14的表面带负电，受其影响，下部电极3的氧化铝膜3b产生极化。于是，下部电极3与半导体片14之间产生静电吸附力，将半导体片14吸附在下部电极3上，使该片温度稳定保持在下部电极3的温度附近，并进行等离子刻蚀。
然而，上述以往的方法在刻蚀过程中，下部电极3的氧化铝膜具有体积电阻系数为1×1012～1013Ωcm，因而具有带电难排除的特性。于是，半导体14表面所带电荷随刻蚀时间增加。存在的问题是半导体器件充电带来的器件放电破损，以及刻蚀结束后残留静电吸附力造成半导体片传送故障等。
本发明解决上述问题，其目的在于提供一种半导体器件制造装置，该装置通过静电吸附对半导体片进行温度控制，同时又不存在充电破损和刻蚀结束后残留静电吸附造成的半导体片传送故障。
为了达到上述目的，本发明的干刻蚀装置的结构是：放置半导体片的电极上，用一种陶瓷覆盖其表面，该陶瓷的特性是体积电阻系数为1×108-109Ωcm，较以往的氧化铝陶瓷1×1012～1013Ωcm的体积电阻系数小。
利用上述结构，电极表面的体积电阻系数减小，因而根据库伦力定理和约翰逊·拉别克力法则，静电吸附力增大，一面可通过静电吸附对半导体片进行温度控制，一面又使被膜具有将所带电气逐渐泄漏的体积电阻系数区域，可免除半导体器件充电破损和残留静电吸附造成半导体片传送故障。
图1为本发明实施例的干刻蚀装置简图。
图2为图1干刻蚀装置的电极简图。
图3为以往的干刻蚀装置的简图。
图4为以往干刻蚀装置的电极简图。
下面参照附图说明本发明实施例的干刻蚀装置。图1图解示出本发明实施例的反应性干刻蚀装置的一个例子。
此图中的结构，与图3所示以往例相比，除下部电极15外，其余均相同。图2为图1中下部电极15的模式图。
如图2所示，下部电极15在铝基体15a的等离子区和半导体片14接触面，等离子溅射混合有氮化钛且体积电阻系数为1×108～109Ωcm的陶瓷15b。考虑能经受等离子刻蚀带来的绝缘破坏，又使所具有的静电吸附力不致于使半导体器件因充电而损坏，现将15b膜厚取为400μm。为了扩大接触面积，又对与半导体片接触的面进行研磨加工到光洁度为1～2μm。其他的面用氧化铝膜15C覆盖。
参照图1说明以上所述结构的干刻蚀装置的动作。此装置在真空腔体1内设有上部电极2和下部电极15，下部电极15借助水循环式温度控制装置5，使水在该电极内的水道16中循环，以保持一定温度。下部电极15又通过阻抗匹配电路7连接高频电源8，因而可使电极之间产生等离子区。
在真空腔体1内，由储气罐9使刻蚀气体经阀门10、质量流控制器11导入，再用真空泵12进行排气，并可由压力控制器13将真空腔体内的压力保持恒定。
规定的刻蚀气体从储气罐9，经阀门7、质量流控制器11，按箭头的方向送入真空腔体1内，并由高频电源8从下部电极15施加高频电力，就变成等离子状态。这种状态的刻蚀气体对下部电极15上放置的被刻构件14进行刻蚀。
在上述实施例的情况下，进行等离子刻蚀的过程中，由于阴极电位下降，半导体片14表面带负电，受其影响，下部电极15的陶瓷15b产生极化。这时，下部电极15与半导体片14之间产生静电吸附力，将半导体片14吸到下部电极15上，使其温度在下部电极15的温度附近保持恒定。然而，下部电极15的被膜具有所带电荷逐渐排除的体积电阻系数区域，半导体片14表面带的电荷不随刻蚀时间增加，进行等离子刻蚀可避免半导体器件因充电而损坏。又在刻蚀结束的同时，由下部电极15排除半导体表面带的电，所以没有静电吸附力残留，可消除半导体片的传送故障。
综上所述，本发明做成在电极表面被覆体积电阻系数适度减小的陶瓷，因而可提供无半导体器件充电损坏和半导体片传送故障的干刻蚀装置。

Claims (3)

1、一种干刻蚀装置，组成部分包括带有被刻蚀构件温度控制装置的第1电极、与所述第1电极平行相对配置的第2电极、内装所述第1电极和第2电极的真空腔体、将所定刻蚀气体送入上述真空腔体的装置、排放所述真空容器内的气体的装置、在所述第1电极和第2电极之间施加高频电力的装置，且在所述第一电极表面内施加所述高频电力，其特征在于：用体积电阻系数为1×108～109Ωcm的绝缘膜被覆所述第1电极中与所述被刻蚀构件的接触面和刻蚀气体的接触面。
2、如权利要求1所述的干刻蚀装置，其特征在于：用体积电阻系数为1×108～109Ωcm的氧化铝陶瓷被覆第1电极的表面。
3、如权利要求1所述的干刻蚀装置，其特征在于：第1电极的表面研磨加工到平均表面光洁度不大于5μm。
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