專利名稱：等離子加工裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子加工裝置和方法，其中諸如工件(將被處理的物體)蝕刻、化學(xué)蒸汽沉積(CVD)、清洗、灰化、表面改性等的不同的表面處理通過等離子化加工氣體并將被等離子化的氣體施加到諸如半導(dǎo)體晶片的工件上而進(jìn)行。
背景技術(shù)：
例如，半導(dǎo)體晶片是通過使用旋涂機(jī)等的沉積過程(薄膜形成過程)進(jìn)行蝕刻過程。旋涂機(jī)是用于在半導(dǎo)體晶片上形成諸如絕緣薄膜和光致抗蝕劑薄膜的薄膜的裝置。半導(dǎo)體晶片被旋轉(zhuǎn)，液體材料被落到晶片的上表面(前表面)的中心部分上，這樣液體材料通過離心力在整個表面上擴(kuò)展。通過這樣做，薄膜不僅覆蓋晶片的上表面的整個表面(內(nèi)側(cè)面積)，而且覆蓋上表面的外邊部分和外端表面。如果允許此薄膜占據(jù)晶片的外邊，這將是在諸如用于保持外邊的過程總產(chǎn)生微粒的一個原因。此外，由于液體流的阻力的緣故，薄膜在晶片的外邊上的厚度比在主要區(qū)域上更大。這不僅導(dǎo)致在對薄膜表面拋光時的不方便，而且導(dǎo)致由于剝離所導(dǎo)致的污染。
在根據(jù)PE-CVD和LP-CVD的沉積的情況下，薄膜厚度在薄膜的外邊很少變大，但是有可能在晶片的外邊在傳輸?shù)倪^程中意外的接觸時而產(chǎn)生裂紋，這樣導(dǎo)致污染。
在本發(fā)明的先進(jìn)LSI裝置領(lǐng)域中，Cu/低k(Cu/low k)是主流以實(shí)現(xiàn)高速操作。在此技術(shù)中，具有較高的電子遷移率的銅被用作金屬布線，并且具有比SiO2(介電常數(shù)4)更低的介電常數(shù)的低介電薄膜被用作層間絕緣薄膜。但是，據(jù)說低介電薄膜機(jī)械強(qiáng)度比SiO2小，并且因此形成在晶片的外邊上的薄膜易于是在諸如CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)的物理拋光過程中發(fā)生污染的一個原因。
這樣的污染易于變成是諸如布線短路的不方便的一個原因，并且其經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)品產(chǎn)量下降。隨著半導(dǎo)體小型化的發(fā)展，布線的厚度減小并且這樣很容易受到污染的負(fù)面影響。因此，需要更為嚴(yán)格地限制污染的發(fā)生。
有鑒于上述，日本專利公開出版物No.H03-268419和H11-274147提出了一種所稱的濕蝕刻技術(shù)，其中蝕刻液體落到形成在晶片的外邊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過程結(jié)束之后從其移除不需要的薄膜。
但是，根據(jù)上述的濕蝕刻技術(shù)從晶片的外邊上移除薄膜的方法具有這樣的不方便性部件形成在外邊上的薄膜而且形成在主區(qū)域上的薄膜由于蝕刻液體的濕度而變得脆弱，需要較大的成本來處理廢液。盡管需要薄膜的外端部表面形成為傾斜結(jié)構(gòu)，以在物理拋光時發(fā)散應(yīng)力，薄膜的外端表面根據(jù)濕蝕刻技術(shù)變成尖邊狀結(jié)構(gòu)，這樣使得其難于獲得斜坡狀結(jié)構(gòu)。
相比較而言，日本專利申請公開出版物No.H05-82478、H08-279494和H10-189515以及其它出版物提出了用于根據(jù)使用等離子的所謂的干蝕刻技術(shù)移除形成在晶片的外邊上的薄膜的技術(shù)。
通常，等離子加工裝置包括一對電極。例如在日本專利申請公開出版物No.H05-82478的圖5中所示的用于蝕刻的等離子加工裝置中，電介質(zhì)被纏繞在一對同心電介質(zhì)圓柱的每個上以提供雙環(huán)形電極結(jié)構(gòu)。環(huán)形間隙被形成在內(nèi)和外電極之間，此環(huán)形間隙用作允許加工氣體流經(jīng)其的氣體通道。通過在電極之間施加電場，氣體通道成為加工氣體被離子化的離子化空間。此離子化加工氣體被吹送通道環(huán)形氣體通道的整個外周。這使得其可以同時蝕刻盤形晶片的外邊的整個外周。
此外，在如上述的No.H05-82478的公開文件中所顯示的裝置中，彎曲為C形狀的管被容納在環(huán)形槽中，所述環(huán)形槽被形成在電極單元中，并被允許以接觸環(huán)形電極，然后，作為溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的制冷劑流入此管以冷卻(溫度調(diào)整)電極。
此外，在上述的公開出版物No.H05-82478所公開的裝置中，晶片通過一對盤形夾具裝置被夾持保持在前側(cè)和后側(cè)上。這樣，晶片的前表面和后表面上的主區(qū)域被覆蓋，并且晶片的外邊被暴露。各夾具裝置用O形環(huán)被設(shè)置在周邊上。此O形環(huán)相對邊界區(qū)域被擠壓在晶片的前表面和后表面的主區(qū)域和外邊之間。這樣，提供密封，則會樣等離子氣體將不流到主區(qū)域。晶片的被暴露的外邊與環(huán)形閉合間隙的內(nèi)部相對。通過將等離子加工氣體供給到此閉合的間隙中，形成在晶片的外邊上的薄膜被移除。
此外，在如上述的公開文件No.H05-82478中所公開的裝置中，排放裝置從上述的加工氣體吹送裝置單獨(dú)利用。此排放裝置包括設(shè)置靠近晶片的外邊的環(huán)形吸入口并連接到環(huán)形閉合間隙，以及連接到環(huán)形吸入口的排放通道。加工氣體和副產(chǎn)品被抽吸通過吸入口并通過排放通道所排放。
在上述的日本專利水平公開出版物No.H08-279494中所公開的裝置包括環(huán)形電極結(jié)構(gòu)，以及由此的環(huán)形等離子吹風(fēng)口。晶片設(shè)置在環(huán)形吹風(fēng)口之下，這樣晶片的外邊沿著端口延伸。環(huán)形電極之間施加電場，這樣通過電極之間的加工氣體被等離子化，并且等離子化加工的氣體通過環(huán)形吹風(fēng)口吹送。這樣吹送的等離子氣體與晶片的上表面的外邊部分相接觸，然后沿著外邊表面向下傳輸并朝向后側(cè)轉(zhuǎn)向。這樣，形成在晶片的外邊(包括上表面的外邊部分、下表面的外端表面和外邊部分)上所形成的薄膜被移除。此后，氣體被抽吸并從晶片的下部排放。通過單獨(dú)地將載運(yùn)氣體噴灑到晶片的中心區(qū)域并徑向地展開所述氣體，噴灑到晶片的外邊上的等離子被防止流到內(nèi)側(cè)(即，晶片的主區(qū)域)。
在日本專利申請公開出版物No.H10-189515中所公開的裝置中，電極結(jié)構(gòu)，以及由此等離子吹風(fēng)口被向上指引并安置在晶片的外邊的下部上。
傳統(tǒng)的等離子加工裝置，尤其是包括環(huán)形電極結(jié)構(gòu)的等離子加工裝置具有下述問題。
(a)環(huán)形電極的組裝/定心為了清潔在它們變臟時或者當(dāng)它們損壞時需要替換時，電極通常需要被連接/拆下。如果那時沒有間隙形成在各電極和保持器之間，拆卸/組裝操作難于執(zhí)行。但是，如果一定的間隙必須設(shè)置在雙環(huán)形電極結(jié)構(gòu)中，電極的連接位置的精度將很容易失序并且內(nèi)、外電極的中心將從彼此偏移。
(b)環(huán)形電極的冷卻(溫度調(diào)節(jié))為了以穩(wěn)定的方式發(fā)生輝光放電，并因而為了以穩(wěn)定的方式執(zhí)行等離子化(將加工氣體轉(zhuǎn)換為等離子)，通過諸如冷卻的溫度調(diào)節(jié)，電極被需要保持在預(yù)定在溫度范圍中。另一方面，在電極是環(huán)形的情況下，在電極的內(nèi)部不容易形成用于溫度調(diào)節(jié)的冷卻通道。根據(jù)上述公開文件No.H05-82478中所公開的裝置，由于冷卻結(jié)構(gòu)(溫度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu))從電極單獨(dú)形成，制造比較容易。但是，在冷卻劑和電極之間通過冷卻劑管的管壁執(zhí)行熱交換。在具有電極的接觸區(qū)域較小的情況下，不能獲得完全滿意的冷卻效率(溫度調(diào)節(jié)效率)。
此外，例如，在雙環(huán)形電極的結(jié)構(gòu)中，在內(nèi)周表面中延伸的冷卻劑管被設(shè)置在內(nèi)電極的內(nèi)周表面上，以及在外周方向上延伸的冷卻劑管被設(shè)置在外電極的外周表面上，如果冷卻劑管沿著電極的外周表面曲率未改變，并且不可膨脹/不可收縮，卸裝/組裝操作在維護(hù)時遇到困難。另一方面，需要電極和冷卻劑管在使用時彼此牢固地接觸，并維護(hù)了熱傳輸屬性。
(c)被加工氣體和副產(chǎn)品的排放被使用的加工氣體和通過蝕刻所產(chǎn)生的副產(chǎn)品薄膜需要被迅速地移除，因?yàn)槿绻贿@樣，將會導(dǎo)致諸如停留在晶片上的負(fù)面效果。但是，在加工氣體的吹風(fēng)口和排出口被安置彼此過度離開，氣體流動難于控制，這就需要具有較大容量的排放泵。在排放通道被形成在裝置的框架中，存在這樣的擔(dān)心框架的內(nèi)周表面被腐蝕。任何試圖讓框架由抗腐蝕金屬制造的企圖會導(dǎo)致很高的成本。
在日本專利申請公開出版物No.H05-82478中所公開的裝置具有這樣的缺點(diǎn)安置在由一對夾具裝置的O形環(huán)夾持保持的區(qū)域上的芯片易于損壞，形成在此區(qū)域上的薄膜易于分裂，這樣產(chǎn)生細(xì)灰，這可能是污染的一個原因。此外，由于用于形成環(huán)形閉合間隙的殼體需要從晶片徑向向外，所述裝置尺寸變得較大。這使得其難于作為傳統(tǒng)的旋涂機(jī)的濕蝕刻結(jié)構(gòu)的替換。
根據(jù)日本專利申請公開出版物No.H08-279494中所公開的裝置中，等離子和載運(yùn)氣體在晶片的外邊上會聚。這使得其難于控制這些氣體的流動，并且這樣其難于精確地移除形成在外邊上的薄膜。如果任何試圖來停止載運(yùn)氣體，存在這樣的擔(dān)心等離子不僅進(jìn)入晶片的外邊，而且進(jìn)入不受加工的外邊的內(nèi)側(cè)。這樣，存在即使形成在不被移除的區(qū)域上的薄膜被移除的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明的第一特征根據(jù)本發(fā)明的第一特征，提供了一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化(包括活化、離子化和激化)，并且被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)保持器(內(nèi)電極支撐部分)；環(huán)形內(nèi)電極，具有比內(nèi)保持器更大的直徑并圍繞內(nèi)保持器；環(huán)形外電極，具有比內(nèi)電極更大的直徑并圍繞內(nèi)電極；以及環(huán)形外保持器(外電極支撐部分)，所述環(huán)形外保持器具有比外電極更大的直徑并圍繞外電極，例如外保持器被同心地用內(nèi)保持器固定在位；所述內(nèi)保持器設(shè)有多個內(nèi)推動器，內(nèi)推動器被分開地安置在內(nèi)保持器的外周方向上并用于將內(nèi)電極徑向向外推動；所述外保持器設(shè)有多個外推動器，外推動器分開地安置在外保持器的外周方向上并適于將外電極徑向向內(nèi)推動。內(nèi)電極通過內(nèi)保持器由多個內(nèi)推動器所支撐，外電極通過外保持器由多個外推動器所支撐。
根據(jù)此第一特征，間隙可以形成在各內(nèi)、外環(huán)形電極和保持器每個之間。這使得其易于執(zhí)行移除和組裝操作。此外，由于位置調(diào)節(jié)，即相對對應(yīng)的保持器的電極的定心可以用推動器進(jìn)行，連接位置的精度可以滿意地獲得。
優(yōu)選地，內(nèi)保持器具有多個內(nèi)螺紋孔(螺栓孔)，所述多個內(nèi)螺紋孔外周分開地形成在內(nèi)保持器中，這樣內(nèi)螺紋孔的軸線徑向指向，并且內(nèi)推動器是螺紋部件，例如與內(nèi)保持器的對應(yīng)的內(nèi)螺紋孔螺紋配合的螺栓，并且其遠(yuǎn)端與內(nèi)電極相鄰，外保持器具有多個內(nèi)螺紋孔(螺栓孔)，所述多個內(nèi)螺紋孔外周分開地形成在外保持器內(nèi)，這樣內(nèi)螺紋孔的軸線徑向指向，并且外推動器是螺紋部件，例如與外保持器的對應(yīng)的內(nèi)螺紋孔螺紋配合的螺栓，并且其遠(yuǎn)端與外電極相鄰接。由于此布置，推動器結(jié)構(gòu)可以簡化。
優(yōu)選地，熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件被設(shè)置在內(nèi)保持器和內(nèi)電極之間，內(nèi)溫度調(diào)整部件具有可膨脹和可收縮C形結(jié)構(gòu)(部分切除環(huán)形結(jié)構(gòu))，并包括用于允許溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過其的內(nèi)介質(zhì)通道，所述溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)用于內(nèi)電極，并且內(nèi)推動器推動內(nèi)電極通過內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，由此相對內(nèi)電極的內(nèi)周表面擠壓內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件被設(shè)置在外電極和外保持器之間，外溫度調(diào)節(jié)部件具有可膨脹和可收縮C形結(jié)構(gòu)(部分切除環(huán)形結(jié)構(gòu))，并包括用于允許溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過其的外介質(zhì)通道，所述溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)用于外電極，并且外推動器推動外電極通過外溫度調(diào)節(jié)部件，由此相對外電極的外周表面擠壓外溫度調(diào)節(jié)部件。
根據(jù)此結(jié)構(gòu)，由于溫度調(diào)節(jié)部件可以相對電極擠壓而不是只與電極相接觸，溫度調(diào)節(jié)部件和電極之間的熱傳輸可以被改良，內(nèi)、外電極的溫度可以可靠地調(diào)節(jié)。此外，由于沒有必要在環(huán)形電極本身中形成介質(zhì)通道，可以很容易制造。由于內(nèi)、外溫度調(diào)節(jié)部件每個具有可膨脹和可收縮C形結(jié)構(gòu)，它們可以相對對應(yīng)的電極可靠地被擠壓，溫度調(diào)節(jié)部件和電極之間的熱傳輸可以可靠地被改良。此外，用于移除、組裝和定心電極的操作可以在沒有任何不方便的情況下執(zhí)行。
優(yōu)選地，內(nèi)和外溫度調(diào)節(jié)部件具有導(dǎo)電特性以及溫度調(diào)節(jié)部件之一與電源相連接，另外一個溫度調(diào)節(jié)部件接地。
由于此布置，通過溫度調(diào)節(jié)部件，電極可以與電源相連接并接地。此外，由于溫度調(diào)節(jié)部分壓在對應(yīng)的電極上而不是只與電極相接觸，溫度調(diào)節(jié)部件和電極之間的導(dǎo)電可以可靠地改良。
(2)本發(fā)明的第二特征根據(jù)本發(fā)明的第二特征，提供了一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)電極；環(huán)形外電極，所述環(huán)形外電極具有比內(nèi)電極更大的直徑并圍繞內(nèi)電極；熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，所述熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括用于允許用于內(nèi)電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的內(nèi)介質(zhì)通道，并具有C形結(jié)構(gòu)(部分切除環(huán)形結(jié)構(gòu))，熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件能夠在部件與內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰的第一位置和部件直徑收縮的第二位置之間膨脹和收縮，所述部件直徑收縮的方式是徑向向內(nèi)從內(nèi)電極的內(nèi)周表面分離；熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件，熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件包括用于允許用于外電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的外介質(zhì)通道，并具有C形結(jié)構(gòu)(部分切除環(huán)形結(jié)構(gòu))，熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件能夠在部件與外電極的外周表面相鄰的第一位置和所述部件直徑膨脹的第二位置之間膨脹和收縮，所述部件直徑膨脹的方式是徑向向外從外電極的外周表面分離。
根據(jù)此第二特征，沒有必要在環(huán)形電極中形成介質(zhì)通道，因?yàn)闇囟日{(diào)節(jié)部件與電極單獨(dú)制造，并且這樣電極可以很容易制造。此外，溫度調(diào)節(jié)部件和電極之間的熱傳導(dǎo)可以通過相對電極擠壓溫度調(diào)節(jié)部件而改良，電極的溫度可以可靠地調(diào)節(jié)。此外，用于組裝和卸裝溫度調(diào)節(jié)部件和電極的操作可以通過直徑膨脹或者收縮溫度調(diào)節(jié)部分而很容易執(zhí)行。
優(yōu)選地，內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰接的內(nèi)傳熱板；固定到內(nèi)傳熱板的內(nèi)周表面的內(nèi)管部分，其方式是在內(nèi)傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成內(nèi)介質(zhì)通道。下述也是優(yōu)選的，外溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與外電極的外周表面相鄰接的外傳熱板，固定到外傳熱板的外周表面的外管部分的方式是在外傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成外介質(zhì)通道。由于前述的布置，介質(zhì)通道可以很容易構(gòu)成，熱傳輸可以通過相對電極放大熱傳輸區(qū)域而可靠地獲得。這樣，溫度調(diào)節(jié)效率可以進(jìn)一步提高。
優(yōu)選地，多個管部分被并排安置在傳熱板的寬度方向(與周圍方向和徑向方向(厚度方向)相正交的方向)上，多個管部分的相同側(cè)上的各端部在傳熱板的周圍方向上的一端部上彼此連接。由于此布置，管部分可以在傳熱板之上較寬地延伸，并且熱調(diào)整效率可以被進(jìn)一步改良。
優(yōu)選地，內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰接的內(nèi)傳熱板；固定到內(nèi)傳熱板的內(nèi)周表面的內(nèi)管部分，其方式是在內(nèi)傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成內(nèi)介質(zhì)通道，外溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與外電極的外周表面相鄰接的內(nèi)傳熱板；固定到外傳熱板的外周表面的外管部分，其方式是在外傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成外介質(zhì)通道，內(nèi)管部分的一端部通過連接管連接到外管部分的一端部，內(nèi)管部分的另外一端部連接到溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的供給管和排放管，另外一端部連接到供給管和排放管的另外一端。由于此布置，內(nèi)和外管部分可以彼此串聯(lián)連接，并且這樣溫度可以通過讓介質(zhì)以此順序通過內(nèi)電極和外電極或者以次順序通過外電極和內(nèi)電極而調(diào)節(jié)溫度。
優(yōu)選地，等離子加工裝置還包括用內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件環(huán)繞的環(huán)形內(nèi)保持器(內(nèi)支撐部分)，以及圍繞外溫度調(diào)節(jié)部件的外保持器(外支撐部分)，內(nèi)保持器設(shè)有多個在周圍方向上分開安置的內(nèi)推動器并適于在直徑增大方向通過與內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件相鄰接而推動內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，內(nèi)推動器能夠朝向內(nèi)保持器收回，外保持器設(shè)有多個在外周方向上分開安置的外推動器并適于在直徑減小方向上通過與外溫度調(diào)節(jié)部件相鄰接而推動外溫度調(diào)節(jié)部件，外推動器能夠朝向外保持器收回。內(nèi)電極通過內(nèi)保持器通過多個內(nèi)推動器所支撐，并且外電極通過外保持器通過多個外保持器所支撐。通過此，溫度調(diào)節(jié)部件可以可靠地壓在電極上，溫度調(diào)節(jié)部件和電極之間的熱傳輸可以可靠地改良。這樣，電極的溫度調(diào)節(jié)效率可以被改良。此外，通過收回推動器，用于組裝和卸裝溫度調(diào)節(jié)部件和電極的操作可以很容易進(jìn)行。
優(yōu)選地，內(nèi)和外溫度調(diào)節(jié)部件都具有導(dǎo)電特性，內(nèi)、外溫度調(diào)節(jié)部分之一與電源相連接，另外一個接地。由于此布置，通過溫度調(diào)節(jié)部件，電極可以連接到電源并接地。這樣環(huán)形電極的電源供給和接地結(jié)構(gòu)可以被簡化。此外，由于溫度調(diào)節(jié)部件擠壓在對應(yīng)的電極上而不只是與電極相接觸，溫度調(diào)節(jié)部件的導(dǎo)電可以相對電極可靠地改良。
(3)本發(fā)明的第三特征根據(jù)本發(fā)明的第三特征，提供了一種等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件，其中電極結(jié)構(gòu)包括用于等離子化加工氣體的電極，以及設(shè)置相鄰于電極的通道形成部件，電極的相對表面和限定介質(zhì)通道的通道形成部件用于允許進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的介質(zhì)從其中通過，設(shè)置在相對表面之間的第一和第二密封部件，第一和第二密封部件以在其間夾持介質(zhì)通道的方式沿著介質(zhì)通道延伸。
根據(jù)此第三方面，介質(zhì)通道通過電極的相對表面和溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)流所限定，同時直接接觸電極。這樣電極的溫度調(diào)節(jié)可以有效地執(zhí)行。
優(yōu)選地，電極、通道形成部件、第一和第二密封部件每個具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，電極的外周表面和通道形成部件設(shè)置在至少作為相對表面的一部分上，介質(zhì)通道被形成在外周表面之間，第一密封部件被設(shè)置在外周表面之間。由于此布置，介質(zhì)通道可以很容易形成，即使電極具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。由于電極和通道形成部件一個安置在外側(cè)上，另外一個安置在徑向方向上的內(nèi)側(cè)上，這樣實(shí)現(xiàn)了最小化。
優(yōu)選地，電極和通道形成部件之一包括徑向凸起的環(huán)形凸緣部分，所述凸緣部分具有與外周表面正交的扁平表面，電極和通道形成部件的另外一個包括與外周表面正交的扁平表面并與凸緣部分的扁平表面相對，并且扁平表面作為另外的相對表面設(shè)置并允許第二密封部件夾持在其間。根據(jù)此布置，第二密封部件在電極和通道形成部件被配合時不干涉光滑配合操作。這樣配合工作可以很容易執(zhí)行。
更為優(yōu)選地，電極和通道形成部件之一的外周表面被限定作為連續(xù)的圓柱表面，電極和通道形成部件的另外一個的外周表面在中間部分設(shè)置用作介質(zhì)通道的環(huán)形槽，并進(jìn)一步設(shè)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夠在其間夾持環(huán)形槽的方式設(shè)置，第一外周表面部分與電極和通道形成部件之一的外周表面通過間隙相對并與第一密封部件相連接，與扁平表面相交的第二外周表面部分基本沒有設(shè)置任何間隙而與電極和通道形成部件之一的外周表面相對。根據(jù)此布置，由于在徑向方向電極和通道形成部件之間沒有發(fā)生咔嗒聲，電極的定心和定位可以很容易執(zhí)行。
第一和第二密封部件都可以設(shè)置在電極和通道形成部件的外周表面之間。根據(jù)此布置，由于第一和第二密封部件設(shè)置在外周表面之間，密封結(jié)構(gòu)可以簡化，并且這樣電極和通道形成部件的結(jié)構(gòu)可以簡化。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第三方面，上述電極結(jié)構(gòu)被同軸地一個安置在內(nèi)側(cè)上，另外一個安置在徑向方向上的外側(cè)上，電極的內(nèi)周表面和通道形成部件的外周表面在內(nèi)側(cè)電極結(jié)構(gòu)中彼此相對，電極的外周表面和通道形成部件的內(nèi)周表面在外側(cè)電極結(jié)構(gòu)中彼此相對，在內(nèi)側(cè)電極結(jié)構(gòu)中的電極的外周表面和外側(cè)電極結(jié)構(gòu)的電極的內(nèi)周表面之間形成的間隙作為空氣通道設(shè)置，并且流經(jīng)空氣通道的加工氣體通過電極之間所產(chǎn)生的電場等離子化。根據(jù)此布置，通過徑向地同心安置內(nèi)、外電極和通道形成部件，整個裝置可以最小化并且等離子氣體可以在整個外周之上被供給。
(4)本發(fā)明的第四方面根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)電極；環(huán)形外電極被從內(nèi)電極的徑向向外安置，這樣外電極與內(nèi)電極共軸；絕緣保持器，所述絕緣保持器覆蓋內(nèi)、外電極的整個外周；以及由金屬制造的框架，并覆蓋內(nèi)、外保持器的整個周圍；形成在內(nèi)電極的外周表面和外電極的內(nèi)周表面之間的環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙作為氣體通道，加工氣體流經(jīng)氣體通道，其通過在電極之間所產(chǎn)生的電場等離子化；連接到氣體通道的環(huán)形吹風(fēng)口，其被形成在保持器的工件側(cè)上的被覆蓋部分上，等離子氣體朝向工件通過吹風(fēng)口而被吹送；形成在被覆蓋部分上的環(huán)形吸入口，所述被覆蓋部分位于對應(yīng)吹風(fēng)口的區(qū)域上的框架的工件側(cè)上，用于將吸入口連接到抽吸裝置的排放通道，其被形成在至少框架上，由此在使用被等離子化加工氣體對工件的表面的處理的過程中產(chǎn)生的加工氣體和副產(chǎn)品通過排放通道被排放到抽吸裝置；排放通道，所述排放通道包括由抗腐蝕樹脂所制造的排放管并被允許通過框架。
根據(jù)此第四方面，由于金屬制造的框架的排放通道由抗腐蝕樹脂制造的排放管所形成，可以用較低的成本避免框架的腐蝕。此外，由于適于等離子化加工氣體并吹送其的裝置以及適于抽吸副產(chǎn)品和加工氣體并排放它們的裝置可以組裝為單個單元，這樣結(jié)構(gòu)可以被簡化。
優(yōu)選地，框架包括圓柱形外周側(cè)被覆蓋部分，排放管被允許軸向通過外周側(cè)被覆蓋部分。根據(jù)此布置，排放氣體可以朝向相對側(cè)引導(dǎo)到工件。此外，即使框架的外周側(cè)上的被覆蓋部分相對較薄，排放通道可以通過讓排放管通過其而形成，因?yàn)楸桓采w部分由金屬所制造。這樣，所述裝置可以被最小化。
優(yōu)選地，內(nèi)電極用作電場產(chǎn)生電極，外電極用作接地電極；保持器還包括安置在工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分，以及覆蓋內(nèi)電極的內(nèi)周表面的圓柱形被覆蓋部分；框架還包括安置在工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分，圓柱形內(nèi)被覆蓋部分覆蓋保持器的圓柱形被覆蓋部分的內(nèi)周表面，框架的外周側(cè)被覆蓋部分與外電極在沒有設(shè)置任何絕緣材料的情況下相對。根據(jù)此布置，外周側(cè)排放管和抽吸管可以用簡單的結(jié)構(gòu)互連。
優(yōu)選地，框架的工件側(cè)被覆蓋部分由耐腐蝕金屬所制造，間隙形成在框架的工件側(cè)被覆蓋部分和保持器的工件側(cè)覆蓋部分之間，間隙作為用于互連吸入口和排放管的排放通道而被設(shè)置。根據(jù)此布置，外周側(cè)排放管和抽吸管可以用簡單的結(jié)構(gòu)互連。
優(yōu)選地，吸入口被設(shè)置靠近吹風(fēng)口。更為優(yōu)選地，吸入口被設(shè)置，使通過吸入口抽吸的抽吸流通常在反向的方向上相對通過吹風(fēng)口所吹送的吹送流而取向。由于此布置，加工氣體流可以很容易限制。
(5)本發(fā)明的第五特征根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種等離子加工裝置，其中加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道并等離子化，然后被等離子化的氣體通過連接到氣體通道的吹風(fēng)口被吹送，這樣晶片的外邊進(jìn)行等離子化加工，其中吹風(fēng)口包括與晶片相交的端口軸，端口的直徑尺寸或者寬度很小，以不允許吹送的氣流被直接吹送到晶片比晶片的外邊更靠晶片的外側(cè)并不進(jìn)行等離子加工的一部分，以及用于相對吹送氣流通常在反向方向上取向用于形成抽吸氣流的吸入口被靠近吹風(fēng)口所形成。
根據(jù)此第五方面，加工氣體可以被防止流到主區(qū)域或不進(jìn)行區(qū)域，并且此不進(jìn)行等離子化加工的區(qū)域可以被保護(hù)。這樣此不進(jìn)行等離子加工的區(qū)域不需要被覆蓋，并且沒有必要密封不進(jìn)行等離子化加工的區(qū)域和進(jìn)行等離子化加工的區(qū)域之間的邊界區(qū)域。此外，吹風(fēng)口的端口軸線與晶片相交，諸如電極、吹風(fēng)口和吸入口的這些部件元件不需要以徑向極大地突出到晶片的外部的方式被安置，并且這樣，可以實(shí)現(xiàn)小型化。此外，通過相對靠近吹風(fēng)口的吹送氣流形成通常在反向方向上取向的抽吸氣流的抽吸部分，處理氣流可以很容易被控制，處理范圍(加工寬度)可以可靠地被控制，這樣只有晶片的外邊被處理，這樣可靠地避免了安置在晶片的外邊的更內(nèi)側(cè)上并沒有徑向等離子加工的部分(主部分)被不利地處理的可能性這在等離子加工在通常常壓(接近大氣壓)下執(zhí)行時特別有效。此處所使用的術(shù)語“通常常壓”指的是從1.013×104到50.663×104Pa的范圍。此范圍在考慮到壓力調(diào)整容易性和裝置結(jié)構(gòu)的簡化時，優(yōu)選地是從1.333×104到10.664×104Pa，并且更為優(yōu)選地是從9.331×104到10.397×104Pa。
吹風(fēng)口可以是點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)(直徑減小端口狀結(jié)構(gòu))；以及吸入口可以具有圍繞點(diǎn)狀吹風(fēng)口的環(huán)形結(jié)構(gòu)。由于此布置，處理范圍可以可靠地被控制。
吹風(fēng)口沿著晶片的外邊弓形地延伸是可接受的，吸入口包括至少沿著弓形吹風(fēng)口的外邊延伸的弓形外吸入口部分和沿著弓形吹風(fēng)口的內(nèi)邊延伸的弓形內(nèi)吸入口部分之一。由于此布置，晶片的外邊可以同時在外周方向上較寬的區(qū)域范圍之上進(jìn)行等離子加工，并且這樣可以提高處理效率。在此情況下，一對電極優(yōu)選地橫截面具有不同的弓形結(jié)構(gòu)，其具有彼此不同的曲率。
吹風(fēng)口沿著晶片的整個外邊具有環(huán)形結(jié)構(gòu)是可以接受的，并且吸入口部分包括沿著環(huán)形吹風(fēng)口的外邊延伸的環(huán)形外吸入口部分和沿著環(huán)形吹風(fēng)口的內(nèi)邊延伸的環(huán)形內(nèi)吸入口部分至少之一。由于此布置，晶片的外邊的整個外周同時可以進(jìn)行等離子加工，處理效率可以進(jìn)一步改良。在此情況下，所述一對電極有利地具有雙環(huán)形結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，等離子加工裝置還包括用于在其中容納一對電極并在其中具有吹風(fēng)口和形成的吸入口的噴嘴頭；以及適于相對地沿著晶片的外邊旋轉(zhuǎn)噴嘴頭的旋轉(zhuǎn)裝置。由于此布置，等離子加工可以沿著晶片的外邊進(jìn)行。當(dāng)然，噴嘴頭可以被旋轉(zhuǎn)或者晶片可以被旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，噴嘴頭包括一個外周表面構(gòu)成吹風(fēng)口的外周表面、另外一外周表面構(gòu)成吸入口的外周表面的分隔壁，吹風(fēng)口和吸入口通過分隔壁所隔開，分隔壁的尺寸厚度朝向分隔壁的遠(yuǎn)端(晶片側(cè))減小。由于此布置，吸入口可以可靠地靠近吹風(fēng)口被安置，并且這樣加工氣體流可以被可靠地控制。
優(yōu)選地，分隔壁的遠(yuǎn)端具有刀刃狀結(jié)構(gòu)，由此吹風(fēng)口和吸入口通常在分隔壁的遠(yuǎn)端彼此接觸。由于此布置，加工氣體流可以更為可靠地被控制。
優(yōu)選地，所述吹風(fēng)口從晶片略微徑向向外延伸。由于此布置，不僅晶片的外邊部分而且外端面都進(jìn)行等離子加工。
優(yōu)選地，等離子加工裝置還包括旋狀裝置，以預(yù)定速度圍繞晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)。由于此布置，處理效率可以被進(jìn)一步地提高。
等離子加工裝置還包括適于在晶片的外邊外周上形成空氣流的空氣流形成裝置是可以接受的，空氣流在從晶片離開的方向上取向上具有預(yù)定的力。由于此布置，處理效率可以進(jìn)一步提高。優(yōu)選地，預(yù)定的力較大，足以完全允許吹送氣流通過吹風(fēng)口以達(dá)到晶片的外邊并完全散開在等離子加工的過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品等。
優(yōu)選地，空氣流形成裝置是適于圍繞晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)晶片的旋轉(zhuǎn)裝置。由于此布置，在離開晶片的方向上取向的空氣流可以可靠地形成在晶片的外邊周圍上。
優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)裝置包括用于通過只與晶片的背表面相鄰接用于支撐晶片的晶片支撐部分，以及適于旋轉(zhuǎn)晶片支撐部分的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置。由于此布置，晶片可以不在晶片的外表面(將被處理的表面)接觸而被旋轉(zhuǎn)。
優(yōu)選地，等離子加工裝置進(jìn)一步包括適于設(shè)置晶片的加工寬度的加工寬度設(shè)定裝置，以及適于調(diào)節(jié)根據(jù)所設(shè)定的加工寬度相對吹送流送速率調(diào)節(jié)抽吸流送速率的流送比的流送速率調(diào)節(jié)裝置。由于此布置，可以可靠地獲得所需的加工寬度。
優(yōu)選地，等離子加工裝置還包括適于調(diào)節(jié)間距、即吹風(fēng)口和晶片之間的加工距離的加工距離調(diào)節(jié)裝置。由于此布置，加工寬度等可以被調(diào)節(jié)。
在根據(jù)本發(fā)明的第五方面的方法中，提供了一種等離子加工方法，其中加工氣體通過允許加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道而被等離子化，等離子化的氣體然后吹送以相對晶片的外邊執(zhí)行等離子加工，其中加工氣體的吹送氣流尺寸窄(直徑減小或者寬度減小)得足以沿著與晶片的相交方向被施加到晶片的外邊，并不被直接地吹送到安置在比晶片的外邊更靠內(nèi)的晶片的內(nèi)側(cè)面的晶片部分，同時不進(jìn)行等離子加工。同時，通常在吹送氣流的反向方向上取向的抽吸氣流被形成靠近吹送氣流。由于此布置，與根據(jù)本發(fā)明的第五方面的裝置的情況下相同的效果可以被獲得。
優(yōu)選地，晶片圍繞晶片的中心軸線被旋轉(zhuǎn)，同時加工氣體被吹送，旋轉(zhuǎn)的速度根據(jù)所需的處理速率進(jìn)行處理。由于此布置，處理效率可以被可靠地進(jìn)行改良。
優(yōu)選地，吹送流量比率相對抽吸流送速率的流量比根據(jù)所需的加工寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
優(yōu)選地，間距、即加工氣體的吹風(fēng)口和晶片之間的加工距離根據(jù)所需的加工寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
此外，在根據(jù)本發(fā)明的第五特征的另外的方法中，提供了一種等離子蝕刻方法，其中蝕刻加工氣體通過允許蝕刻加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道而被等離子化，然后等離子化的氣體被吹送以相對晶片的外邊執(zhí)行等離子蝕刻處理，其中蝕刻加工氣體的吹送氣流的尺寸足夠窄以沿著與晶片的相交的方向施加到晶片的外邊并不直接吹送到安置比晶片的外邊更靠內(nèi)的晶片的內(nèi)側(cè)面同時不進(jìn)行等離子加工的晶片部分。同時，通常在吹送氣流的反向方向上取向的抽吸氣流被形成靠近吹送氣流。當(dāng)然，在蝕刻處理之前，用于在晶片上形成薄膜的薄膜形成過程被執(zhí)行。此薄膜形成可以根據(jù)等離子化方法、低壓方法或者普通壓力CVD方法來執(zhí)行。
通過此方法，已經(jīng)被等離子化的蝕刻加工氣體可以防止被流動到晶片的主區(qū)域，即沒有進(jìn)行蝕刻處理的區(qū)域，以及沒有進(jìn)行蝕刻處理的區(qū)域可以被防止被蝕刻。因此，沒有必要覆蓋沒有進(jìn)行蝕刻處理的區(qū)域，并且通過將O形環(huán)等相對邊界區(qū)域進(jìn)行擠壓，這樣沒有必要密封進(jìn)行蝕刻處理的區(qū)域和沒有進(jìn)行蝕刻處理的區(qū)域之間的邊界區(qū)域。結(jié)果，細(xì)灰等可以被防止從擠壓區(qū)域所產(chǎn)生，污染可以被可靠地防止發(fā)生，產(chǎn)品的產(chǎn)量可以被改良。此外，由于吹風(fēng)口軸線與晶片相交，諸如電極、吹風(fēng)口和吸入口的部件元件不需要以徑向極大地突出到晶片的外部的方式而被安置，并且這樣，可以實(shí)現(xiàn)小型化。因此，在光致蝕刻劑中，根據(jù)本發(fā)明的裝置可以很容易組裝到傳統(tǒng)的旋涂機(jī)中，其方式可以與濕蝕刻機(jī)械相替換。此外，通過形成用于形成相對靠近吹風(fēng)口的吹送氣流通常在反向方向上取向的抽吸氣流，加工氣體氣流可以很容易被控制，處理范圍(加工寬度)可以可靠地被控制，這樣只有晶片的外邊被處理，這樣可靠地避免了晶片的主區(qū)域被不需要地處理的可能性。
優(yōu)選地，晶片圍繞晶片的中心軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時蝕刻加工氣體被吹送，并且旋轉(zhuǎn)的速度根據(jù)所需的蝕刻速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于此布置，蝕刻效率可以被可靠地改良。
優(yōu)選地，抽吸流送速率相對吹送流送速率的流量比根據(jù)所需的蝕刻寬度或者蝕刻型面進(jìn)行調(diào)節(jié)(諸如在蝕刻處理之后的主區(qū)域的外周端表面的傾斜角度的結(jié)構(gòu))。同樣，有利地，間距、即加工氣體的吹風(fēng)口和晶片之間的加工距離根據(jù)所需的蝕刻寬度或者型面所調(diào)整。通過形成較小的傾斜角度，即使機(jī)械強(qiáng)度較低的介電薄膜等可以被可靠地防止在表面拋光等別施加到其上時產(chǎn)生污染。
優(yōu)選地，晶片通過與晶片的背表面相鄰接的晶片支撐部分所支撐，吹送操作被執(zhí)行同時旋轉(zhuǎn)晶片支撐部分，由此，圍繞晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)晶片。由于此布置，晶片可以被避免在外表面接觸，污染等可以被可靠地防止發(fā)生，并且處理效率可以被改良。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置的噴嘴頭的平面橫截面圖；圖2是沿著圖1的線II-II所取的噴嘴頭的垂直橫截面的常壓等離子蝕刻裝置的示意結(jié)構(gòu)視圖；圖3是沿著圖1的線III-III所取的噴嘴頭的垂直橫截面圖；圖4是噴嘴頭的分解透視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置噴嘴頭的垂直橫截面視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的噴嘴頭在與圖5不同的位置上的垂直截面的視圖；圖7是顯示了并入到第二實(shí)施例的噴嘴頭中的內(nèi)、外電極的結(jié)構(gòu)的放大垂直橫截面視圖；圖8是顯示了并入到第二實(shí)施例的噴嘴頭的排放通道的結(jié)構(gòu)的放大垂直橫截面視圖；圖9是顯示了第二實(shí)施例的修改的電極結(jié)構(gòu)的放大垂直橫截面視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置的示意結(jié)構(gòu)視圖；圖11是根據(jù)第三實(shí)施例的常壓蝕刻裝置的噴嘴頭的垂直截面視圖；圖12在放大尺寸的基礎(chǔ)上，顯示了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的噴嘴頭的下端(遠(yuǎn)端)的噴嘴部分和作為將被處理的物體的晶片的外邊的橫截面視圖；圖13是圖12的噴嘴部分的仰視圖；圖14是實(shí)驗(yàn)1中的晶片的蝕刻速率以及旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置的仰視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例包括從圖15的線XVI-XVI所取的噴嘴頭的橫截面的常壓等離子蝕刻裝置的示意結(jié)構(gòu)視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置的噴嘴頭的仰視圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的常壓等離子蝕刻裝置的示意結(jié)構(gòu)視圖；圖19是實(shí)驗(yàn)2中的蝕刻加工寬度和流量比率之間對應(yīng)關(guān)系的測量結(jié)果的視圖；圖20是實(shí)驗(yàn)3中相對晶片的徑向位置的薄膜厚度的測量結(jié)果的視圖；圖21是實(shí)驗(yàn)4中相對晶片的徑向位置的薄膜厚度的測量結(jié)果的視圖；圖22是實(shí)驗(yàn)5中相對晶片的徑向位置的薄膜厚度的測量結(jié)果的視圖；圖23是實(shí)驗(yàn)6中旋轉(zhuǎn)速度和蝕刻深度之間的對應(yīng)關(guān)系的測量結(jié)果的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的幾個實(shí)施例進(jìn)行說明。
第一實(shí)施例下面將描述第一實(shí)施例。圖1、2顯示了其中半導(dǎo)體晶片W被用作將被處理的對象的常壓等離子蝕刻裝置M1(等離子加工裝置)。晶片W將首先被描述。如圖1、2中所示，晶片W由諸如硅的半導(dǎo)體被形成為盤形結(jié)構(gòu)。在晶片W的上表面或者外表面上，諸如光致蝕刻劑的薄膜9通過諸如旋涂機(jī)所形成。此薄膜9覆蓋晶片W的整個上表面，并向上延伸到外邊，即上表面和外端表面的外邊部分。如果此薄膜9b占據(jù)將被允許暴露的外邊(圖2中的假想線)，其可能是在后續(xù)拋光過程中的一種干涉或者其可能是在用于保持外邊的過程中用于產(chǎn)生微粒的一個原因。這樣，晶片W在其進(jìn)行薄膜形成處理之后被發(fā)送到常壓等離子蝕刻裝置M1，然后，晶片W進(jìn)行蝕刻處理，用于移除占據(jù)外邊的薄膜9b。
常壓等離子蝕刻裝置M1將在下面進(jìn)行說明。
如圖1、2中所示，常壓等離子蝕刻裝置M1包括環(huán)形噴嘴頭NH1(俯視圖中)，加工氣體供給源70以及脈沖電源100(電場產(chǎn)生裝置)。如圖1、4中所示，噴嘴頭部NH1包括內(nèi)保持器3、內(nèi)冷卻部件50(內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件)、內(nèi)電極11、外電極21、外冷卻部件60(外溫度調(diào)節(jié)部件)以及外保持器4。這些組成部件3、50、11、21、60、4具有尺寸不同的環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且它們同心地圓形地以此順序從內(nèi)側(cè)疊加，由此形成多環(huán)形結(jié)構(gòu)。如圖2中所示，上蓋2被放到這些組成部件3、50、11、21、60、4的上側(cè)，內(nèi)底板5被施加到組成部件3、50、11的下側(cè)，外底板6被施加到組成部件21、60、4的下側(cè)。
下面將更為詳細(xì)地描述噴嘴頭NH1。
如圖1-4所示，噴嘴頭NH1包括通過未示出的基部或者裝置主體所支撐的頭部主體1；都容納在頭部主體1中的內(nèi)、外電極11、12和內(nèi)、外冷卻部件50、60。
內(nèi)電極11具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)具有垂直的細(xì)長橫截面。盡管未詳細(xì)說明，固體電介質(zhì)被熱噴灑到包括內(nèi)電極11的外周表面的整個表面上以在其上形成薄膜。
外電極21具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)具有垂直細(xì)長橫截面，如在內(nèi)電極11的情況下，但是具有比內(nèi)電極11更大的直徑，并環(huán)繞內(nèi)電極11。盡管未詳細(xì)示出，固態(tài)電介質(zhì)被熱噴灑到包括外電極21的內(nèi)周表面的整個表面上以在其上形成薄膜。外電極21的內(nèi)徑比內(nèi)電極11的外徑更大。
由于此布置，環(huán)形等離子化空間1p被形成在內(nèi)、外電極11、21之間。此等離子空間1p通過上蓋2的氣體入口通道2a被連接到加工氣體供給源70，如下面將說明，以及連接到氣體引入通道2a的加工氣體供給管75。例如，CF4被保存在加工氣體供給源70作為蝕刻氣體。
內(nèi)電極11通過內(nèi)冷卻部分50和饋線101被連接到脈沖電源100(電場產(chǎn)生裝置)。脈沖電源100輸出脈沖形電壓。有利地，此脈沖的上升時間和/或者下降時間是10微秒或者更小，電場強(qiáng)度是10-1000kV/cm，在電極11、12之間頻率是0.5kHz或者更大。除了脈沖波之外，諸如高頻波的連續(xù)波電源可以被使用。
外電極21通過外冷卻部件60和接地線102接地。由于此布置，內(nèi)電極11用作電場產(chǎn)生電極(熱電極)，外電極21用作接地電極(地電極)。外電極21用作電場產(chǎn)生電極、內(nèi)電極11用作接地電極也是可以接受的。
內(nèi)、外電極11、21對心，這樣它們相互同心安置，它們的中心與噴嘴頭NH1的中心軸線對齊。此對心結(jié)構(gòu)將在下面進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。
頭部主體1包括上蓋2、內(nèi)保持器3、外保持器4、內(nèi)底板5和外底板6。
頭部主體1通過層壓多個圓盤狀板(圖2中只顯示了兩個)而構(gòu)成，每個圓盤狀板具有中心孔。盡管未示出，此上蓋2被固定到基部或者裝置主體，未示出。用于允許端管部分55、56、65、66(如后面描述)通過其中的處理引入通道21a和插入孔21b被形成在上蓋2中。
上蓋2的引入通道2a將從供給管75來的加工氣體在加工氣體沿著等離子化空間1p的外周方向均勻之后引入到等離子化空間1p中。即，如圖2所示，用作引入通道2a的上端開口的多個(圖4中只顯示了4個)孔2e被側(cè)靠側(cè)安置在諸如上板2的最上部件板中的上蓋2的外周方向上的預(yù)定的間距上。加工氣體供給管75在對應(yīng)孔2e的數(shù)目的中間部分上分支并連接到對應(yīng)的孔2e。具有相對較大的橫截面的環(huán)形凹陷2f被形成在上蓋2的上側(cè)部件板的下表面上。環(huán)形室2g(引入通道2a的中間部分)通過此環(huán)形凹陷2f以及其下側(cè)部件板所限定。多個用作引入通道2a的下游端開口的孔2h被并排安置在最下游部件板的外周方向上的較小的間距上。這些孔2h被連接到等離子化空間1p。
如圖2、3所示，上蓋2被放到電極11、12上。同心設(shè)置的兩個內(nèi)、外環(huán)形凸起2c、2d被形成在上蓋2的最下部件板的下表面上。電極11、21的上端部被夾持在環(huán)形凸起2c、2d之間。內(nèi)環(huán)形凸起2c的外徑稍微小于內(nèi)電極11的內(nèi)徑，這樣間隙設(shè)置在環(huán)形凸起2c的外周表面和內(nèi)電極11的內(nèi)周表面之間。外環(huán)形凸起2d的內(nèi)徑稍微大于外電極21的外徑，這樣間隙被設(shè)置在環(huán)形凸起2d的內(nèi)周表面和內(nèi)電極11的外周表面之間。
如圖1、4中所示，內(nèi)保持器3包括由絕緣樹脂制造并具有垂直細(xì)長橫截面的環(huán)形保持器主體3a，以及設(shè)置在此保持器主體3a的下端部的外周上的凸緣3b。如圖2所示，保持器主體3a的上表面與偏置到上蓋2的下表面的內(nèi)周的一部分相鄰接，保持器主體3a的外周表面的上部與環(huán)形凸起2c的內(nèi)周表面相鄰接。在那樣的條件下，保持器主體3a被固定地螺栓連接到上蓋2(圖3)。內(nèi)保持器3的凸緣3b的內(nèi)徑稍微小于內(nèi)電極11的內(nèi)徑，并且間隙設(shè)置在凸緣3b的端部表面和內(nèi)電極11的內(nèi)周表面之間。
如圖1、4中所示，外保持器4包括由絕緣樹脂制造并具有比內(nèi)保持器3更大的直徑以及具有垂直細(xì)長橫截面的環(huán)形保持器主體4a，以及設(shè)置在此保持器主體4a的下端部的內(nèi)周上的凸緣4b。如圖2所示，保持器主體4a的上表面與偏置到上蓋2的下表面的外周的一部分相鄰接，保持器主體4a的內(nèi)周表面的上部與環(huán)形凸起2d的外周表面相鄰接。在那樣的條件下，保持器主體4a被固定地螺栓連接到上蓋2(圖3)。這樣，外保持器4通過上蓋2連接到內(nèi)保持器3并同心地相對內(nèi)保持器3固定在位。外保持器4的凸緣4b的內(nèi)徑稍微大于外電極21的外徑，并且間隙設(shè)置在凸緣4b的端部表面和外電極21的外周表面之間。
如圖4中所示，內(nèi)底板5由透明電介質(zhì)(絕緣樹脂)所構(gòu)成，并具有包括中心孔的盤狀構(gòu)造。如圖2所示，內(nèi)保持器3被施加到內(nèi)保持器3的下表面，并固定地螺栓連接到保持器主體3a(圖3)。內(nèi)底板5從內(nèi)保持器3的凸緣3b徑向向外凸起，內(nèi)電極11被放置在此內(nèi)底板5的凸起部分上。內(nèi)底板5的外端表面通常與內(nèi)電極11的外周表面齊平。內(nèi)底板5具有用作內(nèi)電極11的固態(tài)電介質(zhì)的角色。
如圖4中所示，外底板6由電介質(zhì)(絕緣樹脂)所構(gòu)成，并具有包括中心孔大于內(nèi)底板5的直徑的盤狀構(gòu)造。如圖2所示，外底板6被施加到外保持器4的下表面，并固定地螺栓連接到保持器主體4a(圖3)。外底板6從外保持器4的凸緣4b徑向向內(nèi)凸起，外電極21被放置在此外底板6的凸起部分的上表面上。外底板6的內(nèi)端表面通常與外電極21的內(nèi)周表面齊平。外底板6也用作外電極21的固態(tài)電介質(zhì)。外底板6的內(nèi)徑比內(nèi)底板5的外徑大，環(huán)形吹送孔(吹風(fēng)口)1a被形成在外底板6的內(nèi)周表面和內(nèi)底板5的外周表面之間形成。此吹送孔1a直接連接到電極11、21之間的環(huán)形等離子化空間1p。
接著，將說明電極冷卻結(jié)構(gòu)(電極溫度調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu))。
如圖4所示，作為用于電極11的冷卻裝置的內(nèi)冷卻部件50包括由平面視圖中C形金屬板的內(nèi)傳熱板51，以及設(shè)置在此板51的內(nèi)周表面上設(shè)置的金屬制內(nèi)冷卻劑管52(內(nèi)冷卻劑通道)。內(nèi)冷卻部件50具有整體上C形的結(jié)構(gòu)。內(nèi)冷卻劑管52包括形成垂直的一對的兩個外周管部分53、54，一個在上部位置上，另外一個在下部位置上，并沿著內(nèi)傳熱板51的外周方向延伸，以及垂直延伸的一對端管部分55、56，其方式是將上、下外周管部分53、54的端部在內(nèi)熱傳輸部分51的端部彼此連接。
如圖2、3所示，內(nèi)冷卻部件50被安置在內(nèi)保持器3的凸緣3b上，并在保持器主體3a和內(nèi)電極11之間夾持，上蓋2的環(huán)形凸起2c從上部限制內(nèi)冷卻部件50。內(nèi)傳熱板51的外周表面沿著內(nèi)電極11的內(nèi)周表面設(shè)置。
C形金屬制造內(nèi)傳熱板51以及外周管部分53、54具有彈性并稍微可膨脹/可收縮。在自然的條件下，傳熱板51的外徑通常等于內(nèi)電極11的內(nèi)徑。由于此布置，內(nèi)冷卻部件50可以在部件50被膨脹以擠壓內(nèi)電極11的內(nèi)周表面的第一位置和部件50被收縮以稍微徑向向內(nèi)從內(nèi)電極11的內(nèi)周表面分離開的第二位置之間可被膨脹/收縮。
如圖4所示，作為用于外電極11的冷卻裝置的外冷卻部件60包括由平面視圖中C形金屬板的外傳熱板61，以及設(shè)置在此板61的外周表面上的金屬制外冷卻劑管62(外介質(zhì)通道)。外冷卻部件60在橫截面視圖中作為整體通常具有C形結(jié)構(gòu)，其直徑大于內(nèi)冷卻部件50的直徑。外冷卻劑管62包括形成垂直的一對的兩個外周管部分63、64，一個在上部位置上，另外一個在下部位置上，并沿著外傳熱板61的外周方向延伸，以及垂直延伸的一對端管部分65、66，其方式是將上、下外周管部分63、64的端部在外熱傳輸部分61的端部彼此連接。
如圖2、3所示，外冷卻部件60被安置在外保持器4的凸緣4b上，并在保持器主體4a和外電極21之間夾持，上蓋2的環(huán)形凸起2d從上部限制外冷卻部件60。外傳熱板61的內(nèi)周表面沿著外電極11的內(nèi)周表面設(shè)置。
C形金屬制造外傳熱板61以及外周管部分63、64具有彈性并稍微可膨脹/可收縮。在自然的條件下，傳熱板61的外徑通常等于外電極11的外徑。由于此布置，外冷卻部件60可以在部件60被收縮以擠壓外電極21的外周表面的第一位置和部件60被膨脹以稍微徑向向外從外電極21的外周表面分離開的第二位置之間可被膨脹/收縮。
如圖2所示，內(nèi)、外冷卻部件50、60的端管部分55、56、65、66分別通過形成在上蓋2上的插入孔2b并從上蓋2向上凸起。管接頭91、56C、65C、92被分別連接到管部分55、56、65、66的上端部。冷卻劑供給管93從冷卻劑供給源90延伸并連接到內(nèi)冷卻劑52的端管部分55的管結(jié)構(gòu)91。內(nèi)冷卻劑管52的端管部分56的管接頭56C以及外冷卻劑管62的端管部分65的管接頭65C通過連接管97彼此連接。冷卻劑排放管95從端管部分66的管接頭92和外冷卻劑管62延伸。用于供給諸如水作為冷卻劑(溫度調(diào)節(jié)介質(zhì))的水供給泵被用作冷卻劑供給源90。
當(dāng)然，冷卻劑供給管93被連接到內(nèi)冷卻劑管52的管接頭56C以及連接管97連接到管接頭91是可接受的。連接管97連接到內(nèi)冷卻劑管62的管接頭92以及冷卻劑排放管95連接到管接頭65C也是可接受的。冷卻劑供給管93連接到外冷卻劑管62的管接頭65C、92的所選擇的一個以及冷卻劑排放管95連接到內(nèi)冷卻劑管52的接頭91、56C的所選擇的一個，剩余的管接頭通過連接管97彼此連接也是可接受的。除了將內(nèi)、外冷卻劑管52、62通過連接管97串聯(lián)連接外，冷卻劑可以并聯(lián)流到各冷卻劑管52、62。
冷卻部件50、60也通常共同用作將電源供給到電極11、21并用于將電極11、21接地的機(jī)構(gòu)的一部分。即，電源供給連接器103連接到凸起部分從上蓋2凸起的可導(dǎo)內(nèi)冷卻劑管52的凸起部分。從脈沖電源100延伸的供給器101連接到此電源供給連接器103。接地連接器104連接到凸起部分從上蓋2凸起的可導(dǎo)外冷卻劑管62的端管部分65的凸起部分。接地線102連接到此接地連接器104。
下面將描述電極定心結(jié)構(gòu)。冷卻部件50、60也與電極的定心相關(guān)。
即，螺栓孔3c在外周方向上以預(yù)定的間距被形成在內(nèi)保持器3的保持器主體3a中。螺栓孔3c通過厚度方向上或者徑向方向上的保持器主體3a。壓緊螺栓7(內(nèi)推動器)從保持器3的內(nèi)周側(cè)被螺紋連接到對應(yīng)的螺栓孔3c中。壓緊螺栓7由絕緣樹脂制造。壓緊螺栓7的尖部通過上、下外周管部分52、53之間并與傳熱板51相鄰接以在直徑擴(kuò)大方向上相對內(nèi)電極11擠壓傳熱板51。這樣，壓緊螺栓7通過傳熱板51徑向向外推動內(nèi)電極11。通過分離地安置在周圍方向上的壓緊螺栓7的壓緊力，內(nèi)電極11以穩(wěn)定的方式通過頭部主體1所支撐。通過相互調(diào)整壓緊螺栓7的螺紋量，內(nèi)電極11的對心被執(zhí)行。
螺栓孔4c在周圍方向上以預(yù)定的間距被形成在外保持器4的保持器主體4a中。螺栓孔4c通過厚度方向上或者徑向方向上的保持器主體4a。壓緊螺栓8(外推動器)從保持器4的外周側(cè)被螺紋連接到對應(yīng)的螺栓孔4c中。壓緊螺栓8由絕緣樹脂制造。各壓緊螺栓8的尖部通過外冷卻部件60的上、下外周管部分63、64之間并與傳熱板61相鄰接，以在直徑擴(kuò)大方向上相對外電極21擠壓傳熱板61。這樣，壓緊螺栓8通過傳熱板61徑向向內(nèi)推動外電極21。通過分離地安置在周圍方向上的壓緊螺栓8的壓緊力，外電極21以穩(wěn)定的方式通過頭部主體1所支撐。通過相互調(diào)整壓緊螺栓8的螺紋量，外電極21的對心被執(zhí)行。
下面將說明這樣構(gòu)造的常壓等離子蝕刻裝置M1的運(yùn)轉(zhuǎn)。
作為將被處理的物體的晶片W被設(shè)置在噴嘴頭NH1的下部上。那時，噴嘴頭NH1的中心軸線與晶片W的中心對齊。通過這樣做，晶片W的外邊被安置緊鄰在環(huán)形吹風(fēng)口1a之下。
接著，從加工氣體供給源70而來的加工氣體通過供給管75和引入通道2a在環(huán)形等離子化空間1p的整個外周之上被均勻地引入。
與此加工平行，脈沖電壓從脈沖電源100輸出。此脈沖電壓通過電源線和內(nèi)冷卻部件50被傳送到內(nèi)電極11。由于內(nèi)冷卻部件50沒有只與內(nèi)電極11相接觸而是部件50通過壓緊螺栓7(內(nèi)推動器)相對內(nèi)電極11擠壓，可以獲得所需的導(dǎo)電條件。這使得可以可靠地將脈沖電壓傳輸?shù)絻?nèi)電極11。相似地，外電極21和外冷卻部件60可以通過壓緊螺栓3的推動而進(jìn)入有利的導(dǎo)電條件。這使得可以可靠地將外電極21接地。這樣，脈動電場被形成在內(nèi)、外電極11、21之間的環(huán)形等離子化空間1p中，等離子化空間1p中的加工氣體可以通過此電場而等離子化。這樣等離子化的加工氣體從環(huán)形吹風(fēng)口1a的整個外周吹送，并噴灑到晶片W的外邊的整個周圍。通過這樣做，形成在晶片W的外邊上的薄膜9b可以在整個周圍之上同時蝕刻。因此，需要蝕刻過程的時間可以極大地減小。
從冷卻劑供給源70來的冷卻劑被發(fā)送到供給管93。此冷卻劑通過供給管93被引入到內(nèi)冷卻部件50的端管部分55。冷卻劑然后分支為上、下外周管部分53、54并在外周方向上流動。在外周管部分53、54中的流動過程中，內(nèi)傳熱板51以及由此內(nèi)電極11可以被冷卻(溫度調(diào)節(jié))。內(nèi)傳熱板51具有較大的熱傳輸區(qū)域并且此外，整個熱傳輸表面(外周表面)可以相對內(nèi)電極11通過壓緊螺栓7被擠壓而不是只與內(nèi)電極11相接觸。這使得可以獲得有利的熱傳輸條件。此外，冷卻劑通常可以在一個循環(huán)中通過外周管部分53、54循環(huán)。此外，冷卻劑可以通常在上下兩個外周管部分53、54的每個而在一個循環(huán)中被循環(huán)。這樣，通常整個傳熱板51可以被可靠地冷卻，并且這樣通常整個內(nèi)電極11可以被可靠地冷卻。
此后，冷卻劑會聚在端管部分56內(nèi)并通過連接管97發(fā)送到外冷卻部件60的端管部分65。冷卻劑然后分支為上下外周管部分63、64并在外周方向上流動。在外周管部分63、64中的流動過程中，外傳熱板61以及由此外電極21可以被冷卻(溫度調(diào)節(jié))。外傳熱板61具有較大的熱傳輸區(qū)域并且此外，整個熱傳輸表面(內(nèi)周表面)可以相對外電極21通過壓緊螺栓8被擠壓而不是只與外電極21相接觸。這使得可以獲得有利的熱傳輸條件。此外，冷卻劑通?？梢栽谝粋€循環(huán)中通過外周管部分63、64循環(huán)。此外，冷卻劑可以通常在上下兩個外周管部分63、64的每個而在一個循環(huán)中被循環(huán)。這樣，通常整個傳熱板61可以被可靠地冷卻，并且這樣通常整個外電極21可以被可靠地冷卻。此后，冷卻劑在端管部分66上會聚并通過排放管95所排放。
如上所討論，根據(jù)常壓等離子蝕刻裝置M1，環(huán)形電極11、21可以通過冷卻部件50、60可靠地冷卻。此外，由于不需要在環(huán)形電極11、21本身中形成冷卻通道，可以獲得容易的制造。
根據(jù)常壓等離子蝕刻裝置M1，通過擰松壓緊螺栓7并朝向內(nèi)保持器3后撤螺栓7，內(nèi)電極11和內(nèi)冷卻部件50可以很容易組裝/卸裝。相似地，通過擰松壓緊螺栓8并朝向外保持器4后撤螺栓8，外電極21和外冷卻部件60可以很容易組裝/卸裝。這樣，內(nèi)、外電極11、21的維護(hù)操作可以很容易執(zhí)行。此外，通過膨脹/收縮C形冷卻部件50、60，卸裝/組裝操作可以更為容易地進(jìn)行。
此外，在組裝操作時，內(nèi)電極11的對心可以通過調(diào)整內(nèi)壓緊螺栓7的螺栓量來調(diào)節(jié)。相似地，通過調(diào)整外壓緊螺栓8的螺栓量，外電極21的對心可以被執(zhí)行。即，內(nèi)、外電極11、21可以正確地安置，這樣內(nèi)、外電極11、21同心安置，并且電極11、21的中心與噴嘴頭NH1的中心軸線對齊。這樣，等離子化空間1p在整個周圍之上寬度均勻，并且這樣通過吹風(fēng)口1a的吹送等離子在整個外周之上均勻。結(jié)果，晶片S的外邊的蝕刻在整個周圍之上可靠地均勻化。
電極和保持器不限于真正的圓形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，它們可以具有諸如非真正的圓形的環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括橢圓和直線。為與其匹配，溫度調(diào)節(jié)部件的C形結(jié)構(gòu)可以是部分切除的非真正的圓形結(jié)構(gòu)。
在第一實(shí)施例中，外保持器可以相對內(nèi)保持器固定在位，這樣外保持器與內(nèi)保持器偏心，或者內(nèi)、外電極可以在它們的正常的位置上彼此偏心。
內(nèi)、外保持器可以形成為整體。
溫度調(diào)節(jié)部件不限于用于冷卻電極的一種，其可以是一種用于加熱的部件。同樣，溫度調(diào)節(jié)部件可以是有時用于冷卻電極、另外的時間用于加熱它們的部件。作為冷卻劑，熱水可以被使用而不是通常的熱水和冷水。
只有一個外周管部分可以被提供到各傳熱板，或者三個或者更多的外周管部分可以被設(shè)置到各傳熱板，其方式是在傳熱板的寬度方向上并排安置。外周管部分可以在傳熱板的外周方向上延伸，同時以之字方式如同波形延伸。
內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件的外徑在自然的條件下大于內(nèi)電極的內(nèi)徑以及內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件與內(nèi)電極的內(nèi)周表面通過其自身的彈性力而相鄰接也是可接受的。相似地，外溫度調(diào)節(jié)部件的內(nèi)徑在自然的條件下小于外電極的外徑以及為溫度調(diào)節(jié)部件通過其自身的彈性力與外電極的外周表面相鄰接也是可接受的。
接著，將描述其它實(shí)施例。在后面將要描述的實(shí)施例中，相似的附圖標(biāo)記表示與上述的實(shí)施例相似的部件，并且說明被簡化。
第二實(shí)施例如圖5、6所示，形成在半導(dǎo)體晶片W的外邊上的薄膜的等離子蝕刻通過常壓等離子蝕刻裝置進(jìn)行。常壓等離子蝕刻裝置M2包括環(huán)形噴嘴頭NH2(俯視圖中)，脈沖電源100(電場產(chǎn)生裝置)、加工氣體供給源70、抽吸泵80(抽吸裝置)，以及冷卻劑供給源90(溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)供給源)。噴嘴頭NH2包括內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10、外電極結(jié)構(gòu)20、用于覆蓋這些電極結(jié)構(gòu)10、20的絕緣保持器30，以及用于覆蓋此保持器30的金屬制造的(可導(dǎo)的)框架。這些組成部件10、20、30、40每個具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。
如圖7中最佳顯示，內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10包括環(huán)形電極11(內(nèi)電極)，以及同心徑向向此電極11內(nèi)安置的環(huán)形金屬制造通道形成部件15。電極11包括圓柱形部分12，以及從圓柱形部分12的下端徑向向外膨脹的環(huán)形扁平板狀凸緣部分13。電極11橫截面具有L形結(jié)構(gòu)。圓柱形部分12的內(nèi)周表面12a和凸緣13的上扁平表面13a彼此正交并且每個設(shè)置作為與后面將說明的通道形成部件15相對的相對表面。
通道形成部件15的外周表面15a在其中間部分上包括環(huán)形槽15x，并且其也包括其間夾持安置環(huán)形槽15x的圓柱形第一外周表面部分15y以及圓柱形第二外周表面15z。通道形成部件15的下表面被限定作為與第二外周表面15z正交的扁平表面15b。外周表面15a和扁平表面15b被設(shè)置作為相對表面，如下所述，其與電極11相對。
通道形成部件15被固定到電極11的徑向內(nèi)側(cè)，其外周表面15a與電極11的內(nèi)周表面12a相對并且其扁平表面15b與扁平表面13a相對。介質(zhì)通道17通過內(nèi)電極11的內(nèi)周表面12a以及是通道形成部件15的外周表面15a的一部分的環(huán)形槽15x所限定。環(huán)形容納槽被形成在第一外周表面15y和扁平表面15b內(nèi)。O形環(huán)18、19(密封部件)分別容納在這些容納槽中。通過將這些O形環(huán)18、19分別在它們的彈性變形條件下與內(nèi)電極11的扁平表面13a和內(nèi)周表面12a相接觸，介質(zhì)通道17的上、下部分被密封。電極11的扁平表面13a和通道形成部件15的扁平表面15b在電極結(jié)構(gòu)10容納在保持器30中時彼此相接觸，如下所述。
如上所述，環(huán)形槽15x的下部O形環(huán)19(第二密封部件)沒有連接到外周表面15a，并且只有上部O形環(huán)18(第一密封部件)被設(shè)置在外周表面15a上。由于此布置，當(dāng)通道形成部件15被固定到電極11，由于插入阻力較小，可以獲得很容易的插入。
通道形成部件15的第一外周表面部分15y稍微小于電極11的內(nèi)周表面12a，并且因此，足以插入O形環(huán)18的間隙被形成在其間。第二外周表面15z直徑稍微大于第一外周表面部分15y，并且基本上等于電極11的內(nèi)周表面12a。嚴(yán)格地講，第一電極的第一外周表面部分15y和內(nèi)周表面12a之間具有細(xì)微的間隙，這樣通道形成部件15可以插入到電極11的圓柱形部分12中。但是，由于此間隙基本等于0，第一外周部分15y和第一電極的內(nèi)周表面12a通常彼此接觸。結(jié)果，電極11的對心和定位可以正確地執(zhí)行。
外電極結(jié)構(gòu)20直徑比內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10大，并且同心地設(shè)置在內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10的徑向外側(cè)上。外電極結(jié)構(gòu)20包括環(huán)形電極21(外電極)，以及同心地設(shè)置在電極21的徑向外側(cè)上的環(huán)形金屬制造通道形成部件25。由于這些電極21和通道形成部件25與內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10在橫截面內(nèi)側(cè)向?qū)ΨQ，將簡要說明所述部件25以避免重復(fù)說明。
電極21包括圓柱形部分22和從圓柱形部分22的下端徑向向外延伸的環(huán)形凸緣部分23。圓柱形部分22的外周表面22a以及凸緣部分23的上扁平表面23a被設(shè)置作為相對表面。通道形成部件25的內(nèi)周表面25a(相對表面)，即圓柱形表面包括環(huán)形槽25x、第一外周表面25y已經(jīng)第二外周表面25z。通道形成部件25的下表面被限定作為與第二外周表面部分25x正交的扁平表面25b(相對表面)。
介質(zhì)通道27通過電極21的外周表面22a以及通道形成部件25的環(huán)形槽25x所限定。容納在第一外周表面部分25y的容納槽中的O形環(huán)28(第一密封部件)與電極21的內(nèi)周表面22a相接觸，并且O形環(huán)29(第二密封部件)與電極21的扁平表面23a相接觸，由此密封介質(zhì)通道27的上、下部分。
如在具有內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10的情況下，足以將O形環(huán)28插入通過的間隙被形成在通道形成部件25的第一外周表面部分25y和電極11的外周表面22a之間，第二外周表面部分25z和外周表面22a之間所形成的間隙基本為0。
外電極結(jié)構(gòu)20的電極21的內(nèi)徑大于內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10的電極11的外徑，并且環(huán)形間隙1p被形成在電極21的內(nèi)周表面22b和電極11的外周表面12b之間。此間隙1p用作加工氣體用的氣體通道。固態(tài)電介質(zhì)熱噴灑到電極11的外周表面12b上以及電極21的內(nèi)周表面22b上，由此在其上形成薄膜。
回到圖5、6，將對其進(jìn)行說明。保持器30包括通常水平的底板31(工件側(cè)上的被覆蓋部分)、通常水平的頂板32(與工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分)、夾持在底板31和頂板32的內(nèi)周部分之間的圓柱體33(圓柱形被覆蓋部分)，以及環(huán)形環(huán)部件34。這些部件由諸如聚四氟乙烯(耐腐蝕樹脂)的絕緣材料所制造。環(huán)部件34被固定到形成在電極11、21的上端表面之間的空間和通道形成部件15、25的臺階上。電極結(jié)構(gòu)10、20和環(huán)部件34夾持在底板31和頂板32之間。圓柱形33與內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10的通道形成部件15的內(nèi)周相接觸以支撐通道形成部件15。底板31被分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
圍繞保持器30以支撐其的框架40包括通常水平的底板41(工件側(cè)上的被覆蓋部分)、通常水平的頂板42(與工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分)、內(nèi)圓柱體43(圓柱形內(nèi)周側(cè)被覆蓋部分)以及外圓柱體44(圓柱形外周側(cè)被覆蓋部分上的被覆蓋部分)，其被夾持在底板41和頂板43之間并通過螺栓等彼此連接。這些部件41-44由諸如鋁、不銹鋼等的金屬所制造。底板41通過徑向安置在相同的間距上的分隔器49而擠壓保持器30的底板31。頂板42擠壓保持器30的頂板32。內(nèi)圓柱體43擠壓圓柱體33和保持器30以及頂板32的內(nèi)周。外圓柱體44與電極21、通道形成部件25以及頂板32的外周相接觸，以擠壓它們。沒有由絕緣材料所形成的部件被設(shè)置在外圓柱體44和電極21之間。頂板42被固定到基部(未示出)。由于此布置，噴嘴頭NH2被支撐。底板41包括抗腐蝕金屬(例如，HASTELLOY，商品名稱)，并分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)，由絕緣材料所構(gòu)成的薄板45分別連接到其下表面。
如圖6所示，連接觸點(diǎn)106通過絕緣圓柱體105通過框架40的頂板42。此連接觸點(diǎn)106的下端連接到通道形成部件15的上端。脈沖電源100通過電源線101連接到連接觸點(diǎn)106。由于此布置，電極11被連接到脈沖電源100，由此用作電場產(chǎn)生電極(熱電極)。電極21通過通道形成部件25和框架40接地，由此用作接地電極(地電極)。
如圖5所示，環(huán)形吹風(fēng)口(吹送孔)1a被形成在通過將底板31分為外側(cè)和內(nèi)側(cè)所獲得的部件之間。此吹風(fēng)口1a的上端被連接到形成在電極11、21之間的氣體通道1p，吹風(fēng)口1a的下端朝向V狀環(huán)形凸起31a敞開，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間距上的多個接頭72被連接到框架40的底板42。接頭72通過頂板32、42、形成在外殼部件34中的孔73(供給通道)以及形成在外殼34中的環(huán)形切口74(供給通道)被連接到形成在電極11、21之間形成的氣體通道1p。加工氣體供給源70通過供給管75連接到此接頭72。諸如CF4的氣體被保留在加工氣體供給源70中作為蝕刻氣體。
如圖8中最佳顯示，與環(huán)形凸起31a的傾斜表面對應(yīng)的錐形環(huán)形吸入口81被形成在通過將底板41分為內(nèi)側(cè)和外側(cè)所獲得的部件之間。此吸入口81被連接到緊鄰和靠近吹風(fēng)口1a設(shè)置的排氣通道82，其具有比吹風(fēng)口1a更大的寬度并通過底板31、41之間的間隙所限定。多個由耐腐蝕樹脂(諸如聚四氟乙烯)制造并安置在外周方向上相同的間距上的排氣管83(排氣通道)通過框架40的外圓柱體44。這些排氣管83的下端通過形成在底板31中的通孔84連接到排氣通道82。排氣管83的上端部被插入并連接到安裝在頂板42上的接頭85。
多個由諸如聚四氟乙烯的耐腐蝕樹脂所構(gòu)成并安置在外周方向上相同的間距上的排放管86(排放通道)被通過圓柱體33和保持器30的頂板32。這些排放管86的下端通過形成在底板31中的通孔87連接到排放通道82。排放管86的上端部被插入并連接到安裝在頂板42上的接頭88。接頭85、88通過由耐腐蝕樹脂所制造的抽吸管89連接到抽吸泵80。
入口側(cè)接頭91和出口側(cè)接頭92連接到頂板42。入口側(cè)接頭91通過冷卻劑供給管93連接到冷卻劑供給源90(溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)供給源)。例如水被用作冷卻劑(溫度調(diào)節(jié)介質(zhì))，冷卻劑供給源90包括水供給泵。入口側(cè)接頭91通過頂板42、32連接到介質(zhì)通道17和形成在通道形成部件15中的通孔94。排放管95(釋放管)連接到出口側(cè)接頭92。出口側(cè)接頭92通過頂板42、32和形成在通道形成部件25的通孔96連接到外電極結(jié)構(gòu)20的介質(zhì)通道27。兩個中繼接頭(未示出)在離開接頭91、92大約180度的位置上連接到頂板42。這些中繼接頭通過中繼接頭(未示出)彼此連接。這些中繼接頭被分別連接到內(nèi)電極接頭10的介質(zhì)通道17以及與接頭91、92中相同的方式連接到外電極接頭20的介質(zhì)通道27。
下面將說明如此構(gòu)造的常壓等離子蝕刻裝置M2的操作。作為將被處理的物體的晶片W被設(shè)置到噴嘴頭NH2的下部上。那時，噴嘴頭NH2的中心軸線與晶片W的中心對齊。由于此布置，晶片W的外邊被安置緊鄰在環(huán)形吹風(fēng)口1a之下。
接著，從加工氣體供給源70而來的加工氣體通過供給管75、接頭72、孔73和環(huán)形切口74被均勻地引入到氣體通道1p的整個外周。與此過程相并行，脈沖電壓在預(yù)定的頻率上從脈沖電源100輸出。此脈沖電壓通過電源線101、連接觸點(diǎn)106和通道形成部件15被傳送到電極11。通過這樣做，脈沖電場被形成在電極11、21之間的氣體通道1p中，通過氣體通道10a的加工氣體可以通過此電場等離子化。這樣等離子化的加工氣體從環(huán)形吹風(fēng)口1a的整個外周吹送并噴灑到晶片W的外邊的整個外周上。通過這樣，此形成在晶片W的外邊上的薄膜9b可以在整個外周之上同時蝕刻。
與加工氣體的吹送同時，抽吸泵80被啟動。通過這樣做，向上(即在吹送氣流的反向方向上指向)指向的抽吸氣流被形成靠近吹送氣流，其方式是圍繞吹送氣流，加工氣體和通過蝕刻過程所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以被防止從晶片W的外邊流入到內(nèi)側(cè)，以及沒有被處理的區(qū)域上所形成的薄膜9a可以被保護(hù)。加工氣體和在蝕刻操作之后的副產(chǎn)品被抽吸到吸入口81中，然后，通過排放通道82、排放管83、86以及抽吸管89所排放。
來自冷卻劑供給源90的冷卻劑通過供給管93、入口側(cè)接頭91以及通孔94被發(fā)送到內(nèi)電極結(jié)構(gòu)10的介質(zhì)通道17。此冷卻劑被分支為二并在介質(zhì)通道17內(nèi)流動，然后通過中繼接頭和彼此通常180度分離的中繼管而流入外電極結(jié)構(gòu)20的介質(zhì)通道27，然后分支為二并通過介質(zhì)通道27流動，并且最后通過水排放管95經(jīng)過通孔96和出口側(cè)接頭92排放。通過電荷放電所加熱的電極11、21在冷卻劑流經(jīng)介質(zhì)通道17、27的過程中被冷卻，其方式如上述，并且溫度被調(diào)節(jié)，這樣電極11、21的溫度進(jìn)入預(yù)定的范圍。由于冷卻劑流動同時直接接觸電極17、27，電極17、27可以有效地冷卻。
盡管加工氣體和副產(chǎn)品具有腐蝕金屬的屬性，形成排氣通道82的金屬制造的底板41被防止腐蝕，因?yàn)榈装?1由耐腐蝕材料所制造。由于外圓柱體44的排氣通道從由耐腐蝕樹脂所制造的排放管82所形成，外圓柱體44也可以被避免腐蝕。由于外圓柱體44的排放通道只通過讓排放管83通過軸向向外延伸的通孔而通過排放管83，耐腐蝕屬性可以在較低的成本上被獲得。
在此第二實(shí)施例中，由于連接觸點(diǎn)61、接頭72、85、88、91、92被安裝在框架40的頂板42上，相對電源80的連接結(jié)構(gòu)，加工氣體供給源70、抽吸泵80以及冷卻劑供給源90可以被簡化。
由于沒有組成部件(對應(yīng)保持器30的外圓柱體的部件)被設(shè)置在框架40的外圓柱體44和外電極結(jié)構(gòu)20之間，頭部NH2的外徑可以被減小。由于接頭85被設(shè)置在頂板42上，如上所述，外周側(cè)排放通道必須形成在外圓柱體44上。但是，由于排放管83被如上所述而使用，所述沒有導(dǎo)致不方便。
圖9顯示了第二實(shí)施例的修改實(shí)施例。在圖9中，對應(yīng)圖5-8的這些部件用相同的附圖標(biāo)記所標(biāo)識，并且詳細(xì)的說明被省略。在此修改的實(shí)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，其由具有相同的直徑的圓柱形表面所形成。第一密封部件18、28和由O形環(huán)所形成的第二密封部件19、29分別連接到第一和第二外周表面，并且它們與電極兒、21的外周表面12a、22a相接觸，其外周表面12a、22a被限定作為圓柱形表面。在此結(jié)構(gòu)中，密封結(jié)構(gòu)是簡單的，電極11、21以及通道形成部件15、25結(jié)構(gòu)也可以簡化。
在第二實(shí)施例中，溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)不限于冷卻電極的介質(zhì)，所述介質(zhì)可以是加熱電極的介質(zhì)以在預(yù)定的溫度上維持電極。在加熱的情況下，熱水可以被利用，而不是通常的熱水和冷水。
第一和第二密封部件可以由多個O形環(huán)分別形成。
電極具有與圖7中的通道形成部件相似的橫截面結(jié)構(gòu)以及通過形成部件具有與圖7的電極相似的橫截面結(jié)構(gòu)是可以接受的。
電極結(jié)構(gòu)可以是線性延伸的結(jié)構(gòu)。
第三實(shí)施例圖10顯示了本發(fā)明的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，半導(dǎo)體晶片W的外邊(將被處理的部分)是通過常壓等離子蝕刻裝置M3進(jìn)行等離子蝕刻。作為形成在晶片W的外邊上的將被處理的物體的薄膜(圖12中的假想線所指示)通過附圖標(biāo)記92b所指示，并且形成在除了上表面的附圖標(biāo)記92b所指示的區(qū)域之外的主區(qū)域上的沒有被處理的物體的薄膜(通過圖12中的實(shí)線所指示)通過附圖標(biāo)記92a所指示。
常壓等離子蝕刻裝置M3將被說明。
如圖10所示，常壓等離子蝕刻裝置M3包括噴嘴頭NH3、連接到噴嘴頭NH3的加工氣體供給源70以及電壓施加裝置100，以及旋轉(zhuǎn)臺階140(旋轉(zhuǎn)裝置，空氣流形成裝置以及晶片支撐裝置)。旋轉(zhuǎn)臺階140包括盤狀臺階主體141(晶片支撐部分)，以及用于圍繞中心軸線142旋轉(zhuǎn)臺階主體141的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置143。作為將被處理的物體的晶片W水平地安置在臺階主體141上，晶片W的中心與臺階主體141的中心對齊。盡管未詳細(xì)示出，適于真空抽吸下表面，即晶片W的反向表面的晶片固定裝置被設(shè)置在臺階主體141上。
噴嘴頭部NH3被安置在晶片W的外邊的上部上并連接基部(未示出)。如圖11所示，噴嘴頭NH3包括其軸線在垂直方向上指引的主體110，以及加載在此主體110之內(nèi)的絕緣保持器120。主體110具有通過垂直連接三個導(dǎo)電金屬所形成的主體組成部件111、112、113的三級圓柱狀結(jié)構(gòu)。圓柱形接接地電極21A連接到下級主體組成部件113的內(nèi)周。接接地電極21A通過主體110和基部接地。固態(tài)介電層21d涂布在接接地電極21A的內(nèi)周表面上。
絕緣保持器120具有通過垂直連接的三個絕緣樹脂所形成的保持組成部件121、122、123的圓柱形結(jié)構(gòu)。具有帶底圓柱形結(jié)構(gòu)的熱電極11A被連接到下保持器組成部件123。熱電極11A被插入到底電極21A中。固態(tài)介電層11d被涂布在熱電極11A的外表面上。由導(dǎo)電金屬所制造的管132的下端部被插入到熱電極11A中。可導(dǎo)管132在其具有熱電極11A的中間部分上通過導(dǎo)電環(huán)133可導(dǎo)，并在其上端部向保持器120之上凸起并連接到電壓施加裝置100。
來自加工氣體供給源70的蝕刻加工氣體通過在噴嘴NH3、保持器組成部件122、23等的主體組成部件111中所形成的加工氣體供給通道1b被引入到形成在電極11A、21A之間的等離子空間1p中。例如氟復(fù)合物(CF4、C2F6、CHF3等)、氧、氮、惰性氣體(Ar、He等)的純氣體或者混合物被用作蝕刻加工氣體。
另一方面，來自電壓施加裝置100的電壓通過導(dǎo)電管132和導(dǎo)電環(huán)133傳遞到熱電極11A。通過這樣做，電場被形成在等離子化空間1p中，并且加工氣體在其中等離子化。
等離子化空間1p的下端部被連接到設(shè)置在主體組成部件113的下端部上的噴嘴部分150的吹送孔(吹風(fēng)口)1a’。噴嘴部分150包括導(dǎo)電金屬制造的外噴嘴件151和容納在形成在噴嘴件151的上表面內(nèi)的絕緣樹脂制造的內(nèi)噴嘴件152。直徑減小的點(diǎn)狀吹送孔1a’被形成在具有垂直指向的孔軸線L(圖12)的內(nèi)噴嘴件152的中心內(nèi)。等離子化加工氣體恰在吹送孔1a’的下端開口之下吹送。即，加工氣體的吹送方向與水平晶片W的外表面正交(相交)。
如圖12中最佳顯示，吹送孔1a’被恰設(shè)置并靠近晶片W的外邊之上。吹送孔1a’的直徑非常小，幾乎等于寬度，即將被蝕刻的薄膜9b的加工寬度(吹送孔1a’直徑非常小(寬度小)以至于幾乎等于晶片W的外邊的加工寬度)。
如圖11、12和13中所示，圍繞吹送孔1a’的環(huán)形抽吸孔(吸入口)81A被形成在兩個噴嘴件151、52之間。環(huán)形凸起31B被設(shè)置在內(nèi)噴嘴件152的下表面的中心上作為這些孔1a’、81A的分隔壁。環(huán)形凸起31B的內(nèi)周表面限定吹送孔1a’的尖部的外周表面，以及環(huán)形凸起31B的外周表面(相對表面)限定抽吸孔81A的尖端部的內(nèi)周表面。環(huán)形凸起31B朝向尖部(下端)厚度減小。更為詳細(xì)而言，在環(huán)形凸起31B中限定吹送孔1a’的內(nèi)周表面顯示了沿著吹送孔1a’的軸線較直的均勻橫截面結(jié)構(gòu)，以及限定吹送孔81A的外周表面向下直徑減小，并顯示了靠近吹送孔1a”的錐形結(jié)構(gòu)。由于直的表面和錐形表面彼此相交，環(huán)形凸起31B的下端(尖部)被限定作為刀刃狀結(jié)構(gòu)。由于此布置，抽吸孔81A的尖部開口部分的內(nèi)周邊和抽吸孔81A的尖部開口部分的外周邊彼此接觸。
如圖11中所示，抽吸孔81A通過順序形成在噴嘴頭NH3的主體組成部件113中的抽吸通道115、保持器組成部件123、22以及主體組成部件111而連接到排放泵80(排放裝置)。
如圖10中所示，冷卻水供給部分90連接到管132的上端開口。從此供給部分90來的冷卻水通過管132，然后通過熱電極11A的內(nèi)周和管132的外周之間。由于此布置，熱電極11A被冷卻。此后，冷卻水在地電極在形成于接接地電極21A的外周和主體13之間的空間114通過形成在保持器組成部件123和主體組成部件113中的連通水通道(未示出)而循環(huán)。這樣，接接地電極21A被冷卻。此后，冷卻水通過順序通過主體組成部件113、保持器組成部件123、22以及保持器組成部件111的排放通道(未示出)而被排放。
使用這樣構(gòu)造的常壓等離子蝕刻裝置蝕刻晶片W的外邊的方法將被說明。
在通過涂布過程形成薄膜92之后，晶片W被設(shè)置到旋轉(zhuǎn)臺階140上。然后，旋轉(zhuǎn)臺階140以及由此的晶片W在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度上被旋轉(zhuǎn)。由于設(shè)定旋轉(zhuǎn)速度的方法將在下面進(jìn)行說明。
然后，來自加工氣體供給源70的加工氣體被引入到噴嘴頭NH3的等離子化空間1p，并且電場通過電壓施加裝置100施加到等離子化空間1p，以用作將被等離子化的加工氣體。然后，等離子化加工氣體通過吹送孔1a’所吹送。這樣，如圖12所示，等離子被噴灑到晶片W的上表面的外邊部分，這樣形成在外邊部分上的薄膜9b可以被蝕刻移除。由于吹送孔1a’稍微徑向向晶片W之外膨脹的特征，等離子也可以施加到晶片W的外端表面，這樣形成在此外端表面上的薄膜9也可以被蝕刻移除。
此外，由于來自吹送孔1a’的吹送氣流非常窄，這就可能安置使得加工氣體不僅施加到晶片W的外邊(上表面和端表面的外邊部分)。即，其可以被安置這樣加工氣體沒有直接施加到形成在晶片W的上表面的外邊部分的內(nèi)側(cè)上的主區(qū)域，即沒有被處理的區(qū)域上所形成的薄膜9a，這樣，形成在沒有被處理的區(qū)域上的薄膜9a可以被保護(hù)。
此外，與加工氣體的吹送的同時，排放泵80被啟動。這樣，抽吸氣流被形成靠近吹送氣流，這樣以圍繞吹送氣流。通過這樣，加工氣體的氣流和通過蝕刻所產(chǎn)生的副產(chǎn)品可以很容易控制。這樣，它們可以被防止更為可靠地流到晶片W的主區(qū)域，不是將被處理的物體的薄膜9a可以更為可靠地被保護(hù)。這樣，不需要覆蓋薄膜9a和密封薄膜9a和薄膜9b之間的邊界區(qū)域。結(jié)果，就可能消除產(chǎn)生細(xì)灰的可能性，所述細(xì)灰否則將由于薄膜9a的裂紋的結(jié)果而被產(chǎn)生，并且污染可以更為可靠地被防止發(fā)生。這樣，生產(chǎn)的產(chǎn)量可以被提高。
蝕刻后的加工氣體和副產(chǎn)品被抽吸到抽吸孔81A中并通過抽吸通道115從排放泵80被排放。通過控制排放泵80的輸出，并這樣通過加工氣體的吹送和抽吸的流量比，部件蝕刻寬度(加工寬度)而且處理型面，即，在作為將被處理的物體的薄膜9b之后的薄膜9a的外周端表面的傾斜角度可以被調(diào)節(jié)。
與加工氣體的吹送處理并行，晶片W被旋轉(zhuǎn)，由此晶片W的外邊可以在整個外周上被蝕刻。
從圖14的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(實(shí)驗(yàn)1將在后面被說明)可明顯看出，相對晶片W的旋轉(zhuǎn)速度的蝕刻率(處理速率)劃出一個向上膨脹的凸起的拋物曲線。這樣，旋轉(zhuǎn)臺階140的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置，從而蝕刻率將通常被最大化。這樣，蝕刻的處理效率將被改善。順便提及的是，在從晶片W離開的方向上指向的空氣流通過旋轉(zhuǎn)臺階140的旋轉(zhuǎn)沿著切線方向被形成在晶片W的外邊的外周上。通過此空氣流，副產(chǎn)品可以從晶片W的外邊上的蝕刻點(diǎn)被發(fā)散。但是，如果空氣流的力太大，來自吹送孔1a’的加工氣體的吹送氣流到達(dá)晶片W就比較困難?？梢韵胂笥捎诖嗽蛭g刻率根據(jù)旋轉(zhuǎn)速度而變化。相應(yīng)地，通過設(shè)置旋轉(zhuǎn)臺階140的旋轉(zhuǎn)速度，并且這樣通過設(shè)定空氣流的力，這樣吹送氣流被允許到達(dá)晶片W，副產(chǎn)品可以滿意地被發(fā)散，處理效率可以完全被改良。
通過空氣流所發(fā)散的副產(chǎn)品可以通過單獨(dú)使用的排放機(jī)構(gòu)而被抽吸和移除。
在常壓等離子蝕刻處理裝置M3中，噴嘴頭NH3可以設(shè)置在晶片W的外邊部分的上部并靠近晶片W的外邊部分。由于噴嘴頭NH3沒有很大地徑向向晶片W之外凸起，可以實(shí)現(xiàn)小型化。相應(yīng)地，此裝置可以很容易組裝到傳統(tǒng)的旋涂機(jī)，以與濕蝕刻機(jī)構(gòu)進(jìn)行替換。
吹送孔1a’的孔軸線可以稍微相對與晶片W的外表面正交的方向傾斜。
噴嘴頭也被設(shè)置到晶片W的下側(cè)(方向側(cè))也是可以接受的，這樣晶片W的下表面(反向表面)的外邊部分可以被清潔，并且形成在下表面上的薄膜可以被蝕刻。
晶片上薄膜的形成不僅可以根據(jù)旋涂方法來執(zhí)行而且用其它的諸如常壓CVD方法、等離子方法等的其它薄膜形成方法來執(zhí)行。
實(shí)驗(yàn)示例1發(fā)明人在下述的條件之下相對旋轉(zhuǎn)速度來執(zhí)行關(guān)于蝕刻率的實(shí)驗(yàn)，使用了與圖10中所示的第三實(shí)施例的相同裝置作為裝置M3。
硅晶片的直徑和厚度200mmΦ，0.725mm t薄膜成分無機(jī)低-k薄膜加工氣體260sccm CF45.0 sccm H2O吹送和抽吸流量比率2.0施加電壓10kV、20kHz
加工距離0.5mm結(jié)果顯示在圖14中。蝕刻率顯示為向上呈彎曲凸起的拋物線?？梢灾牢g刻率變?yōu)樽畲蟮牡胤绞切D(zhuǎn)的極限速度?？梢灾牢g刻率可以通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)的速度來進(jìn)行控制。
第四實(shí)施例如圖15、16中所示，根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的常壓等離子蝕刻處理裝置M4沿著圓形晶片W的外邊具有橫截面環(huán)形結(jié)構(gòu)。具有雙環(huán)形結(jié)構(gòu)的電極11、21被容納在此噴嘴頭NH4中。
更為詳細(xì)而言，裝置M4的熱電極11和接地電極21具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述環(huán)形結(jié)構(gòu)尺寸彼此不同并被安置在同心圓上。在此實(shí)施例中，熱電極11被設(shè)置在內(nèi)側(cè)上，接地電極21被設(shè)置在外側(cè)上。但是，它們可以相反的方式進(jìn)行設(shè)置。彼此接近的3相對的電極11、21的外周表面的直徑通常等于晶片W的直徑。這些電極11、21的相對外周表面之間的空間用作具有較小寬度的環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形等離子化空間1p。所述裝置M4的噴嘴頭NH4設(shè)有用于使得在等離子化空間1p的周圍方向上來自加工氣體供給源70的蝕刻加工氣體均勻化，然后引入到所述空間1p的上端開口中。
在圖15中，電極11、21的寬度尺寸(外周和內(nèi)周之間的半徑的差異)相對晶片W的尺寸被放大顯示。
一對具有雙環(huán)形結(jié)構(gòu)的噴嘴件31A、31B被設(shè)置在電極11、21的下部上。具有減小寬度的環(huán)形結(jié)構(gòu)的噴嘴孔1a被形成在噴嘴件31A、31B之間。噴嘴孔1a在整個外周之上連接到等離子化空間1p。此吹送孔1a被恰好設(shè)置在晶片W之上并靠近晶片W，其方式是沿著晶片W的外邊的整個外周延伸。寬度(徑向方向上外邊和內(nèi)邊之間的半徑的差異)被設(shè)置稍微大于薄膜9b的寬度，所述薄膜9b作為形成在晶片W的外邊上的將被處理的物體。更為詳細(xì)而言，吹送孔的外邊1a被稍微安置朝向晶片W的外邊的徑向向外，吹送孔1a的內(nèi)邊被安置在薄膜9a和薄膜9b之間的邊界的附近中，所述薄膜9a作為將被處理的物體，9b作為沒有被處理的物體。
噴嘴件31A、31B從內(nèi)、外側(cè)被一對噴嘴件41A、41B環(huán)繞。內(nèi)吸入口部分81c通過內(nèi)噴嘴件31A和噴嘴件41A所限定。吸入口部分81c具有沿著吹送孔1a的內(nèi)邊延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)。吸入口部分81c徑向向外傾斜以朝向尖部靠近吹送孔1a。通過外噴嘴件31B、41B，外抽吸件部分81b被形成。吸入口部分81b具有沿著吹送孔1a的外邊延伸的環(huán)形結(jié)構(gòu)。吸入口部分81b徑向向內(nèi)傾斜，其方式是朝向尖部靠近吹送孔。抽吸通道115從各吸入口81b、81c延伸，然后會聚以連接到排放泵80。
內(nèi)噴嘴件31A用作分隔吹送孔1a和內(nèi)吸入口部分81c的分隔壁。噴嘴件31A的外周表面(限定吹送孔1a的內(nèi)周表面的表面)是錐形的以直徑向下放大。由于此布置，噴嘴件31A的下端(尖部)如同刀刃一樣尖銳。吹送孔1a的尖端開口的內(nèi)周邊和吸入口部分81c的尖端開口的外周邊彼此相接觸。
相似地，外噴嘴件31B用作分隔吹送孔1a和外吸入口部分81b的分隔壁。噴嘴件的內(nèi)周表面(限定抽吸孔1a的外周表面的表面)是垂直的，外周表面(限定吸入口部分81b的內(nèi)周表面的表面)是錐形的以直徑向下減小。由于此布置，噴嘴件31B的下端(尖端)如同刀刃狀尖銳，吹送孔1a的尖端開口的外周邊以及吸入口部分81b的尖端開口的內(nèi)周邊彼此相接觸。
在圖15、16中，環(huán)形電極11、21以及噴嘴件31A、31B、41A、41B的寬度尺寸(外周表面和內(nèi)周表面之間的半徑的差異)相對晶片W的尺寸以放大的方式顯示。噴嘴頭NH4向著晶片W的之外徑向稍微膨脹，并且裝置的結(jié)構(gòu)尺寸沒有增加。
根據(jù)第四實(shí)施例的裝置M4，在環(huán)形空間1p中等離子化的加工氣體可以通過環(huán)形吹送孔1a均勻地噴灑到晶片W的外邊的整個外周上，形成在外邊上的薄膜9b可以同時在整個外周上蝕刻，并且這樣處理可以更為有效的方式進(jìn)行。
在第四實(shí)施例中，優(yōu)選地，晶片W通過旋轉(zhuǎn)臺階140在預(yù)定的速度上旋轉(zhuǎn)并且具有預(yù)定力的空氣流在外邊的周圍上產(chǎn)生。由于此布置，蝕刻速率可以被最大化，處理效率可以進(jìn)一步改良。優(yōu)選地，從上部將空氣和惰性氣體發(fā)送到環(huán)形外噴嘴件151的中心孔部分151C并讓它們通過外噴嘴件151的下表面和晶片W之間，在徑向從晶片W離開向外的方向上指引具有預(yù)定的力的空氣流被形成在晶片W的外邊的周圍上。
第五實(shí)施例如圖17所示，根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例的常壓等離子蝕刻處理裝置M5的噴嘴頭NH5通過不僅在周圍方向上取出第四實(shí)施例的環(huán)形噴嘴頭NH4的一部分并將噴嘴頭形成為俯視圖中的弓形結(jié)構(gòu)而獲得。即，電極11B、21B以及噴嘴頭NH5的吹送孔1a”，抽吸孔81B的外、內(nèi)吸入口部分81b”、81c”已經(jīng)被形成為俯視圖中圍繞旋轉(zhuǎn)臺階140的中心軸線142的弓形結(jié)構(gòu)。抽吸孔81B包括弓形吸入口部分81b”、81c”，此外，一對端部端口部分81d，用于在吸入口部分81b”、81c”的周圍方向上連接相對端部。
當(dāng)然，在裝置M5中，晶片W的外邊的整個外周通過旋轉(zhuǎn)臺階140旋轉(zhuǎn)晶片W而被蝕刻。
在根據(jù)第四、第五實(shí)施例的裝置M4、M5中，僅外吸入口部分81b、81b”和內(nèi)吸入口部分81c、81c”之一執(zhí)行抽吸操作。通過外、內(nèi)端口部分81b、81c(81b”、81c”)的抽吸流量比率彼此不同，并且它們可以被單獨(dú)地調(diào)節(jié)。在所有的端口部分81b、81c(81b”、81c”)的可選方式中，可以只有一個被形成。
第六實(shí)施例如圖18中所示，根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例的常壓等離子蝕刻處理裝置M6包括與第四實(shí)施例的噴嘴頭NH4相似的環(huán)形噴嘴頭NH6。來自加工氣體供給源70的加工氣體用質(zhì)量流控制器(此后稱為“MFC”)進(jìn)行控制，然后供給到噴嘴頭NH6的氣體均勻引入部分190中。在此氣體引入部分190上的外周方向上均勻化之后，加工氣體被引入到形成在共軸雙環(huán)形電極11、21之間的環(huán)形等離子化空間1p。然后，加工氣體通過電壓施加裝置100所產(chǎn)生的電場而被等離子化，所述加工氣體被均勻地從環(huán)形吹送孔1a(吹風(fēng)口)的整個外周吹送，并均勻地噴灑到晶片W的外邊的整個外周上。通過這樣做，晶片W的外邊的整個外周可以同時進(jìn)行等離子蝕刻。
同時，旋轉(zhuǎn)臺階140的臺階主體141以預(yù)定的速度被旋轉(zhuǎn)以提高蝕刻速率。
旋轉(zhuǎn)臺階主體141被設(shè)置在周圍上，具有環(huán)形第一加熱裝置161用于在整個外周之上加熱晶片W的外邊部分。由于此布置，蝕刻率可以進(jìn)一步地改善。此外，用于加熱晶片W的中心部分的第二加熱裝置162被安裝在旋轉(zhuǎn)臺階主體141之內(nèi)。由于此布置，晶片W可以完全被加熱，并且由于溫度的差異所導(dǎo)致的扭曲可以被防止發(fā)生，熱可以被防止從晶片W的外邊部分逃逸到中心部分。
與加工氣體的吹送同時，被處理的氣體通過沿著吹送孔1a的外周和內(nèi)周設(shè)置的吸入口部分81b、81c所抽吸，然后通過排放管89從排放泵80被排放。此排放量以及由此通過吸入口部分81b、81c的抽吸流送速率可以通過設(shè)置在排放管89上的流速控制閥180所調(diào)節(jié)。
流速控制閥180通過控制器170(控制裝置)控制，盡管省略了細(xì)節(jié)的說明。控制器170在其中存儲蝕刻寬度設(shè)置裝置(加工寬度設(shè)置裝置)，用于允許操作者設(shè)定和輸入所需的晶片W的設(shè)定寬度(加工寬度)；顯示了與抽吸氣體的吹送和抽吸之間的流量比率的關(guān)系(參考圖19)的表；以及流速控制閥180的執(zhí)行回路等。控制裝置70基于蝕刻寬度的設(shè)定/輸入值獲得所需的抽吸流量比率，并控制流速控制閥180以獲得所需的抽吸流量比率。由于此布置，可以獲得所需的蝕刻寬度。
如果加工氣體的吹送流量比率是常數(shù)，蝕刻寬度隨著抽吸流量比率的增加而減小。
控制器170被設(shè)計(jì)用流速控制閥180來控制MFC71是可以接受的，這樣吹送和抽吸之間的流量比率可以被控制。控制器170與MFC71和流量比率控制閥180一起構(gòu)成“流量比率調(diào)節(jié)裝置”。
在第六實(shí)施例的裝置M6中，加工距離調(diào)節(jié)裝置可以進(jìn)一步地被利用。此加工距離調(diào)節(jié)裝置導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)臺階140和噴嘴頭通過將它們向上和向下移動而朝向彼此或者遠(yuǎn)離彼此而移動，并且這樣調(diào)節(jié)加工距離WD(即，吹風(fēng)口1a和晶片W之間間距。通過這樣，可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣所需的加工寬度和所需的薄膜9a的外邊部分的斜度的所需量的結(jié)構(gòu)(即蝕刻輪廓)在處理之后可以獲得。
實(shí)驗(yàn)示例2
發(fā)明人使用與第六實(shí)施例的裝置M6相同的裝置。但是，內(nèi)吸入口部分81c被阻擋，并且抽吸操作僅通過外吸入口部分81b執(zhí)行。然后，加工寬度和吹送和抽吸之間的流量比率之間的關(guān)系在下述條件下被測量。
薄膜成分SiO2薄膜厚度2500A加工氣體CF4吹送流送速率4l/min處理時間30秒旋轉(zhuǎn)速度250rpm加工距離1.0mm結(jié)果顯示在圖19中?？梢源_定隨著相對吹送的抽吸的流量比率的增加，蝕刻寬度減小。
實(shí)驗(yàn)示例3發(fā)明人在下述的條件下使用與第六實(shí)施例相同的裝置M6執(zhí)行蝕刻操作并從晶片的光學(xué)位置(圖21的橫坐標(biāo)的軸線上的等級(1))徑向向外測量薄膜的厚度。
薄膜成分SiO2薄膜厚度2500A加工氣體CF4吹送流送速率4l/min處理時間30秒旋轉(zhuǎn)速度250rpm加工距離1.0mm外吸入口部分81b的抽吸量51/min內(nèi)吸入口部分81c的抽吸量51/min
結(jié)果顯示在圖20中。蝕刻加工寬度a是a＝0.46mm。在蝕刻之后薄膜9a的外周端上的溢出寬度b是b＝3.1mm。薄膜可以在包括缺口部分的晶片的外端表面的整個周圍之上被全部移除。
實(shí)驗(yàn)示例4發(fā)明人在與上述的實(shí)驗(yàn)示例3相同的條件下執(zhí)行蝕刻操作，除了內(nèi)吸入口部分81被阻擋之外，這樣通過此端口部分81的抽吸量變?yōu)?，從晶片的光學(xué)位置(圖20的橫坐標(biāo)的軸線上的等級(1))徑向向外測量薄膜的厚度。
結(jié)果顯示在圖21中。加工寬度a是a＝1.01mm。溢出寬度b是b＝1.5mm。
從實(shí)驗(yàn)示例3、4的結(jié)果可知，蝕刻寬度和溢出寬度，由此蝕刻輪廓可以通過調(diào)節(jié)內(nèi)、外吸入口部分81c、81b的流量比率而被控制。
實(shí)驗(yàn)示例5發(fā)明人使用與第六實(shí)施例相同的裝置在下述的條件之下執(zhí)行蝕刻操作，除了加工距離(WD)被改變之外，并從晶片的光學(xué)位置(圖22的橫坐標(biāo)的軸線上的等級(0))徑向向外測量薄膜的厚度。
薄膜成分SiO2薄膜厚度2500A加工氣體CF4吹送流送速率4l/min處理時間30秒旋轉(zhuǎn)速度250rpm外吸入口部分81b的抽吸量5l/min內(nèi)吸入口部分81c的抽吸量5l/min結(jié)果顯示在圖22中?？梢灾牢g刻寬度和溢出寬度，由此蝕刻輪廓可以通過改變加工距離而被調(diào)節(jié)。
實(shí)驗(yàn)示例6發(fā)明人使用與第六實(shí)施例相同的裝置在下述的條件之下執(zhí)行蝕刻操作，除了旋轉(zhuǎn)的速度被改變之外，并且蝕刻的深度(處理深度)被測量。
薄膜成分SiO2薄膜厚度2500A加工氣體CF4吹送流送速率4l/min處理時間20秒旋轉(zhuǎn)速度250rpm加工距離1.0mm外吸入口部分81b的抽吸量5l/min內(nèi)吸入口部分81c的抽吸量5l/min結(jié)果顯示在圖23中?？梢灾牢g刻速率可以通過改變旋轉(zhuǎn)速度而被調(diào)節(jié)，如實(shí)驗(yàn)1中。
比較實(shí)驗(yàn)示例1發(fā)明人使用與第六實(shí)施例中的裝置M6相同的裝置來執(zhí)行比較實(shí)驗(yàn)。但是，排放泵80被停止，抽吸排放沒有通過吸入口部分81c、81b所執(zhí)行。蝕刻在下述條件下執(zhí)行。
薄膜成分SiO2薄膜厚度2500A加工氣體CF4吹送流送速率4l/min處理時間30秒旋轉(zhuǎn)速度250rpm結(jié)果，蝕刻范圍被擴(kuò)展到晶片的主區(qū)域上。不能獲得蝕刻寬度的再現(xiàn)性。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施例，但是許多其它的實(shí)施例可以被利用，而沒有本發(fā)明的精神。
本發(fā)明不限于蝕刻，但是其可以施加到諸如清潔、CVD、表面改性、灰化等的其它等離子表面處理中。
本發(fā)明不限于通常常壓下的等離子表面處理，而且其可以在減小的壓力之下應(yīng)用到等離子表面處理。
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明也可以施加到諸如半導(dǎo)體基材料的等離子蝕刻中。
權(quán)利要求
1.一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化，并且被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)保持器；環(huán)形內(nèi)電極，所述環(huán)形內(nèi)電極具有比所述內(nèi)保持器更大的直徑并圍繞所述內(nèi)保持器；環(huán)形外電極，所述環(huán)形外電極具有比所述內(nèi)電極更大的直徑并圍繞所述內(nèi)電極；以及環(huán)形外保持器，所述環(huán)形外保持器具有比所述外電極更大的直徑并圍繞所述外電極，所述外保持器與所述內(nèi)保持器被固定在位；所述內(nèi)保持器設(shè)有多個內(nèi)推動器，所述內(nèi)推動器被分開地安置在所述內(nèi)保持器的外周方向上并用于將所述內(nèi)電極徑向向外推動；所述外保持器設(shè)有多個外推動器，所述外推動器分開地安置在所述外保持器的外周方向上并適于將所述外電極徑向向內(nèi)推動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述內(nèi)保持器具有多個內(nèi)螺紋孔，所述多個內(nèi)螺紋孔外周分開地形成在所述內(nèi)保持器中，這樣所述內(nèi)螺紋孔的軸線徑向指向，并且所述內(nèi)推動器是螺紋部件，所述螺紋部件與所述內(nèi)保持器的對應(yīng)的內(nèi)螺紋孔螺紋地配合，并且其遠(yuǎn)端與所述內(nèi)電極相鄰，所述外保持器具有多個內(nèi)螺紋孔，所述多個內(nèi)螺紋孔外周分開地形成在所述外保持器內(nèi)，這樣所述內(nèi)螺紋孔的軸線徑向指向，并且所述外推動器是螺紋部件，所述螺紋部件與所述外保持器的對應(yīng)的內(nèi)螺紋孔螺紋地配合，并且其遠(yuǎn)端與所述外電極相鄰接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子加工裝置，其特征在于，熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件被設(shè)置在所述內(nèi)保持器和所述內(nèi)電極之間，所述內(nèi)溫度調(diào)整部件具有可膨脹和可收縮C形結(jié)構(gòu)，并包括用于允許用于所述內(nèi)電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過的內(nèi)介質(zhì)通道，并且所述內(nèi)推動器推動所述內(nèi)電極通過所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，由此相對所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面擠壓所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件被設(shè)置在所述外電極和所述外保持器之間，所述外溫度調(diào)節(jié)部件具有可膨脹和可收縮C形結(jié)構(gòu)，并包括允許用于所述外電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過的外介質(zhì)通道，并且所述外推動器推動所述外電極通過所述外溫度調(diào)節(jié)部件，由此相對所述外電極的外周表面擠壓所述外溫度調(diào)節(jié)部件。
4.一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)電極；環(huán)形外電極，所述環(huán)形外電極具有比所述內(nèi)電極更大的直徑并圍繞所述內(nèi)電極；熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，所述熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括允許用于所述內(nèi)電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過的內(nèi)介質(zhì)通道，并具有C形結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件能夠在所述部件與所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰的第一位置和所述部件直徑收縮的第二位置之間膨脹和收縮，所述部件直徑收縮的方式是徑向向內(nèi)從所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面分離；熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件，所述熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件包括允許用于所述外電極的溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)通過的外介質(zhì)通道，并具有C形結(jié)構(gòu)，所述熱傳導(dǎo)外溫度調(diào)節(jié)部件能夠在所述部件與所述外電極的外周表面相鄰的第一位置和所述部件直徑膨脹的第二位置之間膨脹和收縮，所述部件直徑膨脹的方式是徑向向外從所述外電極的外周表面分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰接的內(nèi)傳熱板；以及固定到所述內(nèi)傳熱板的內(nèi)周表面的內(nèi)管部分，其方式是在所述內(nèi)傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成所述內(nèi)介質(zhì)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述外溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與所述外電極的外周表面相鄰接的外傳熱板；以及固定到外傳熱板的外周表面的外管部分，其方式是在所述外傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成所述外介質(zhì)通道。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的等離子加工裝置，其特征在于，多個所述管部分被并排安置在所述傳熱板的寬度方向，所述多個管部分的相同側(cè)上的各端部在所述傳熱板的周圍方向上的一端部上彼此連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面相鄰接的內(nèi)傳熱板；以及固定到所述內(nèi)傳熱板的內(nèi)周表面的內(nèi)管部分，其方式是在所述內(nèi)傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成所述內(nèi)介質(zhì)通道，所述外溫度調(diào)節(jié)部件包括具有C形結(jié)構(gòu)并與所述外電極的外周表面相鄰接的外傳熱板；以及固定到所述外傳熱板的外周表面的外管部分，其方式是在所述外傳熱板的周圍方向上延伸，并構(gòu)成所述外介質(zhì)通道，所述內(nèi)管部分的一端部通過連接管連接到所述外管部分的一端部，以及所述內(nèi)管部分的另外一端部連接到所述溫度調(diào)節(jié)介質(zhì)的供給管和排放管之一，所述外管部分的另外一端部連接到所述供給管和所述排放管的另外之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括由所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件環(huán)繞的環(huán)形內(nèi)保持器，以及圍繞所述外溫度調(diào)節(jié)部件并與所述內(nèi)保持器固定在位的外保持器，所述內(nèi)保持器設(shè)有多個內(nèi)推動器，所述內(nèi)推動器在周圍方向上分開安置并適于在直徑增大方向通過與所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件相鄰接而推動所述內(nèi)溫度調(diào)節(jié)部件，所述內(nèi)推動器能夠朝向內(nèi)保持器收回，所述外保持器設(shè)有多個外推動器，所述外推動器在外周方向上分開安置并適于在直徑減小方向上通過與所述外溫度調(diào)節(jié)部件相鄰接而推動所述外溫度調(diào)節(jié)部件，所述外推動器能夠朝向所述外保持器收回。
10.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述內(nèi)和外溫度調(diào)節(jié)部件都具有導(dǎo)電特性，所述內(nèi)、外溫度調(diào)節(jié)部分之一與電源相連接，另外一個接地。
11.一種等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件，其中所述電極結(jié)構(gòu)包括用于等離子化所述加工氣體的電極，以及設(shè)置相鄰于所述電極的通道形成部件，所述電極和所述通道形成部件的相對表面限定介質(zhì)通道，用于允許進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的介質(zhì)從其中通過，設(shè)置在所述相對表面之間的第一和第二密封部件，所述第一和第二密封部件以在其間夾持所述介質(zhì)通道的方式沿著所述介質(zhì)通道延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極、通道形成部件、第一和第二密封部件具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述電極和通道形成部件的外周表面設(shè)置至少作為所述相對表面的一部分，所述介質(zhì)通道被形成在所述外周表面之間，以及所述第一密封部件被設(shè)置在所述外周表面之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極和通道形成部件之一包括徑向凸起的環(huán)形凸緣部分，所述凸緣部分具有與所述外周表面正交的扁平表面，所述電極和通道形成部件的另外一個包括與所述外周表面正交并與所述凸緣部分的扁平表面相對的扁平表面，以及所述扁平表面作為另外的相對表面設(shè)置并允許所述第二密封部件夾持在其間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述電極和通道形成部件之一的外周表面被限定作為連續(xù)的圓柱表面，所述電極和通道形成部件的另外一個的外周表面在其中間部分設(shè)置環(huán)形槽用作所述介質(zhì)通道，并進(jìn)一步設(shè)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夠在其間夾持所述環(huán)形槽的方式設(shè)置，所述第一外周表面部分與所述電極和通道形成部件之一的外周表面通過間隙相對并與所述第一密封部件相連接，以及與所述扁平表面相交的第二外周表面部分基本沒有設(shè)置任何間隙而與所述電極和通道形成部件之一的外周表面相對。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一和第二密封部件都被設(shè)置在所述電極和通道形成部件的外周表面之間。
16.一種等離子加工裝置，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子加工裝置中的電極結(jié)構(gòu)被同軸地一個安置在內(nèi)側(cè)上，另外一個安置在徑向方向上的外側(cè)上，電極的內(nèi)周表面和通道形成部件的外周表面在內(nèi)側(cè)電極結(jié)構(gòu)中彼此相對，電極的外周表面和通道形成部件的內(nèi)周表面在外側(cè)電極結(jié)構(gòu)中彼此相對，以及在所述內(nèi)側(cè)電極結(jié)構(gòu)中的所述電極的外周表面和所述外側(cè)電極結(jié)構(gòu)的所述電極的內(nèi)周表面之間形成的間隙設(shè)置作為空氣通道，并且流經(jīng)所述空氣通道的加工氣體通過所述電極之間所產(chǎn)生的電場等離子化。
17.一種等離子加工裝置，其中加工氣體被等離子化，被等離子化的氣體被施加到工件上，所述裝置包括環(huán)形內(nèi)電極；環(huán)形外電極，所述環(huán)形外電極被徑向向外安置在所述內(nèi)電極上，這樣所述外電極與所述內(nèi)電極共軸；絕緣保持器，所述絕緣保持器覆蓋所述電極的整個外周；以及由金屬制造并覆蓋所述保持器的整個周圍的框架；形成在所述內(nèi)電極的外周表面和所述外電極的內(nèi)周表面之間的環(huán)形間隙，所述環(huán)形間隙作為氣體通道，流經(jīng)所述氣體通道的加工氣體通過在所述電極之間所產(chǎn)生的電場等離子化；連接到所述氣體通道的環(huán)形吹風(fēng)口，其被形成在所述保持器的工件側(cè)上的被覆蓋部分上，等離子氣體通過所述吹風(fēng)口朝向所述工件而被吹送；形成在被覆蓋部分上的環(huán)形吸入口，所述被覆蓋部分位于對應(yīng)所述吹風(fēng)口的區(qū)域上的所述框架的工件側(cè)上，用于將所述吸入口連接到所述抽吸裝置的排放通道至少被形成在框架上，由此所述加工氣體和在使用被等離子化加工氣體對所述工件的表面的處理的過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品從所述吸入口通過所述排放通道被排放到所述抽吸裝置；所述排放通道包括由抗腐蝕樹脂所制造并被允許通過所述框架的排放管。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述框架包括圓柱形外周側(cè)被覆蓋部分，所述排放管被允許軸向通過所述外周側(cè)被覆蓋部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述內(nèi)電極用作電場產(chǎn)生電極，所述外電極用作接地電極；所述保持器還包括安置在所述工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分，以及覆蓋所述內(nèi)電極的內(nèi)周表面的圓柱形被覆蓋部分；所述框架還包括安置在所述工件的相對側(cè)上的被覆蓋部分，所述圓柱形內(nèi)被覆蓋部分覆蓋保持器的圓柱形被覆蓋部分的內(nèi)周表面，所述框架的外周側(cè)被覆蓋部分與所述外電極在沒有設(shè)置任何絕緣材料的情況下相對。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述框架的工件側(cè)被覆蓋部分由耐腐蝕金屬所制造，間隙形成在所述框架的工件側(cè)被覆蓋部分和所述保持器的工件側(cè)覆蓋部分之間，所述間隙作為用于互連所述吸入口和所述排放管的所述排放通道而被設(shè)置。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吸入口被設(shè)置靠近所述吹風(fēng)口。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吸入口被設(shè)置，這樣通過所述吸入口抽吸的抽吸流通常在反向的方向上相對通過所述吹風(fēng)口所吹送的吹送流而取向。
23.一種等離子加工裝置，其中加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道并等離子化，然后被等離子化的氣體通過連接到氣體通道的吹風(fēng)口被吹送，這樣晶片的外邊進(jìn)行等離子化加工，其中所述吹風(fēng)口包括與所述晶片相交的端口軸，所述端口的直徑尺寸或者寬度很小，以不允許所述吹送的氣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邊更靠晶片的外側(cè)并不進(jìn)行等離子加工，以及用于相對吹送氣流通常在反向方向上取向形成抽吸氣流的吸入口被靠近所述吹風(fēng)口所形成。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吹風(fēng)口具有點(diǎn)狀結(jié)構(gòu)；以及所述吸入口具有圍繞所述點(diǎn)狀吹風(fēng)口的環(huán)形結(jié)構(gòu)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吹風(fēng)口沿著所述晶片的外邊弓形地延伸，所述吸入口包括至少沿著所述弓形吹風(fēng)口的外邊延伸的弓形外吸入口部分和沿著所述弓形吹風(fēng)口的內(nèi)邊延伸的弓形內(nèi)吸入口部分之一。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吹風(fēng)口沿著所述晶片的整個外邊具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，并且所述吸入口部分包括沿著所述環(huán)形吹風(fēng)口的外邊延伸的環(huán)形外吸入口部分和沿著所述環(huán)形吹風(fēng)口的內(nèi)邊延伸的環(huán)形內(nèi)吸入口部分至少之一。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括用于在其中容納所述一對電極并具有所述吹風(fēng)口和形成在其中的吸入口的噴嘴頭；以及適于沿著所述晶片的外邊相對地旋轉(zhuǎn)所述噴嘴頭的旋轉(zhuǎn)裝置。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述噴嘴頭包括一個外周表面構(gòu)成所述吹風(fēng)口的外周表面、另外一外周表面構(gòu)成所述吸入口的外周表面的分隔壁，所述吹風(fēng)口和所述吸入口通過分隔壁所隔開，分隔壁的尺寸厚度朝向所述分隔壁的遠(yuǎn)端減小。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述分隔壁的遠(yuǎn)端具有刀刃狀結(jié)構(gòu)，由此所述吹風(fēng)口和吸入口通常在所述分隔壁的遠(yuǎn)端彼此接觸。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述吹風(fēng)口從所述晶片稍微徑向向外膨脹。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括適于在預(yù)定的旋轉(zhuǎn)速度上圍繞所述晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)所述晶片的旋轉(zhuǎn)裝置。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括空氣流形成裝置，所述空氣流形成裝置是適于在所述晶片的外邊上形成空氣流，所述空氣流具有在離開所述晶片的方向上取向的預(yù)定力。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述空氣流形成裝置是適于圍繞所述晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)所述晶片的旋轉(zhuǎn)裝置。
34.根據(jù)權(quán)利要求31或33所述的等離子加工裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置包括用于通過只與所述晶片的背表面相鄰接支撐所述晶片的晶片支撐部分，以及旋轉(zhuǎn)所述晶片支撐部分的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括適于設(shè)置所述晶片的加工寬度的加工寬度設(shè)定裝置，以及適于調(diào)節(jié)根據(jù)所設(shè)定的加工寬度相對吹送流量比率調(diào)節(jié)所述抽吸流送速率的流送比的流送速率調(diào)節(jié)裝置。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的等離子加工裝置，其特征在于，還包括適于調(diào)節(jié)間距、即所述吹風(fēng)口和所述晶片之間的加工距離的加工距離調(diào)節(jié)裝置。
37.一種等離子加工方法，其中加工氣體通過允許所述加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道而被等離子化，等離子化的氣體然后吹送以相對晶片的外邊執(zhí)行等離子加工，其中所述加工氣體的吹送氣流尺寸窄的足以沿著與所述晶片的相交方向被施加到所述晶片的外邊，并不被直接地吹送到安置在比所述晶片的外邊更靠內(nèi)的所述晶片的內(nèi)側(cè)面同時不進(jìn)行等離子加工的晶片部分，同時，通常在吹送氣流的反向方向上取向的抽吸氣流被形成靠近所述吹送氣流。
38.根據(jù)權(quán)利要求37的等離子加工方法，其特征在于，所述晶片圍繞所述晶片的中心軸線被旋轉(zhuǎn)，同時所述加工氣體被吹送，旋轉(zhuǎn)的速度根據(jù)所需的處理速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
39.根據(jù)權(quán)利要求37的等離子加工方法，其特征在于，所述吹送流量比率相對所述抽吸流送速率的流量比根據(jù)所需的處理率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
40.根據(jù)權(quán)利要求37的等離子加工方法，其特征在于，所述間距、即所述加工氣體的所述吹風(fēng)口和所述晶片之間的加工距離根據(jù)所需的加工寬度進(jìn)行調(diào)節(jié)。
41.一種等離子蝕刻方法，其中蝕刻加工氣體通過允許蝕刻加工氣體通過形成在一對電極之間的氣體通道而被等離子化，然后等離子化的氣體被吹送以相對晶片的外邊執(zhí)行等離子蝕刻處理，其中所述蝕刻加工氣體的吹送氣流的尺寸足夠窄，以沿著與所述晶片的相交的方向施加到所述晶片的外邊，并不直接吹送到安置在所述晶片的外邊的內(nèi)側(cè)面并且不進(jìn)行等離子加工的晶片區(qū)域，同時，通常在吹送氣流的反向方向上取向的抽吸氣流被形成靠近所述吹送氣流。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的等離子加工方法，其特征在于，所述晶片圍繞所述晶片的中心軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時所述蝕刻加工氣體被吹送，并且所述旋轉(zhuǎn)的速度根據(jù)所需的蝕刻速率進(jìn)行調(diào)節(jié)。
43.根據(jù)權(quán)利要求41的等離子加工方法，其特征在于，所述抽吸流送速率相對吹送流送速率的流量比根據(jù)所需的蝕刻寬度或者蝕刻型面進(jìn)行調(diào)節(jié)。
44.根據(jù)權(quán)利要求41的等離子加工方法，其特征在于，所述間距、即所述加工氣體的吹風(fēng)口和所述晶片之間的加工距離根據(jù)所需的蝕刻寬度或者型面進(jìn)行調(diào)整。
45.根據(jù)權(quán)利要求41的等離子加工方法，其特征在于，所述晶片通過與所述晶片的背表面相鄰接的所述晶片支撐部分所支撐，所述吹送操作被執(zhí)行同時旋轉(zhuǎn)所述晶片支撐部分，由此，圍繞所述晶片的中心軸線旋轉(zhuǎn)所述晶片。
全文摘要
等離子加工裝置的噴嘴頭(NH)包括環(huán)形內(nèi)保持器(3)；圍繞內(nèi)保持器(3)的環(huán)形內(nèi)電極(11)；圍繞內(nèi)電極的環(huán)形外電極(21)；以及圍繞外電極(21)的環(huán)形外保持器(4)。內(nèi)保持器(3)設(shè)有多個螺栓(7)，所述螺栓以間距周向安置并用于徑向向外擠壓內(nèi)電極(11)。外保持器(4)設(shè)有多個螺栓(8)，所述多個螺栓(8)以間距周向安置以徑向向內(nèi)擠壓外電極(21)。使用此結(jié)構(gòu)，環(huán)形電極(11、21)的卸裝、安裝和對心可以很容易進(jìn)行。
文檔編號H05H1/24GK1759474SQ200480006180
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月6日
發(fā)明者野上光秀, 宮本榮司 申請人:積水化學(xué)工業(yè)株式會社