本發(fā)明涉及一種基板處理裝置。

背景技術(shù)：

提出了一種主要通過等離子體中的自由基對處理容器內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓(以下稱作“晶圓”。)進(jìn)行蝕刻處理的方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。在主要通過自由基來蝕刻晶圓的情況下，想要抑制等離子體中的離子作用于晶圓。因此，在處理容器的內(nèi)部配置將等離子體生成空間和基板處理空間分隔的分隔板。通過分隔板能夠抑制等離子體中的離子從等離子體生成空間穿過到基板處理空間。

另一方面，等離子體中的自由基穿過分隔板向基板處理空間移動(dòng)，有助于晶圓的蝕刻。由此，能夠在抑制離子到達(dá)晶圓表面的同時(shí)利用自由基進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，通過使自由基不失活地到達(dá)晶圓表面，能夠提高蝕刻率，從而促進(jìn)蝕刻處理。此外，自由基的失活是指自由基容易失去活性。

專利文獻(xiàn)1：國際公開第2013/175897號小冊子

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

然而，當(dāng)自由基在擴(kuò)散時(shí)吸附于處理容器的內(nèi)壁表面、處理容器內(nèi)的構(gòu)件時(shí)，自由基失活。尤其是，當(dāng)載置于處理容器的晶圓與處理容器的內(nèi)壁之間的距離近時(shí)，自由基容易吸附于處理容器的內(nèi)壁，從而失活的自由基增加。由此，相比于晶圓的內(nèi)周側(cè)的蝕刻率，晶圓的外周側(cè)的蝕刻率下降，蝕刻的面內(nèi)均勻性變差。

針對上述問題，在一個(gè)方面中，本發(fā)明的目的是抑制自由基的失活，實(shí)現(xiàn)蝕刻的均勻性。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，根據(jù)一個(gè)方式，提供一種基板處理裝置，其通過高頻的能量從氣體生成等離子體，通過所生成的等離子體中的自由基在處理容器的內(nèi)部對基板進(jìn)行蝕刻處理，所述基板處理裝置具有：高頻電源，其向所述處理容器的內(nèi)部供給高頻的能量；氣體供給源，其向所述處理容器的內(nèi)部導(dǎo)入氣體；載置臺，其載置所述基板；以及分隔板，其設(shè)置在所述處理容器的內(nèi)部，將所述處理容器的內(nèi)部分隔為等離子體生成空間和基板處理空間，該分隔板抑制離子的穿過，其中，所述分隔板和所述處理容器的內(nèi)壁表面中的至少比所述載置臺靠上的部分被再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)覆蓋。

發(fā)明的效果

根據(jù)一個(gè)方面，能夠抑制自由基的失活，實(shí)現(xiàn)蝕刻的均勻性。

附圖說明

圖1是表示具有一個(gè)實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置的基板處理系統(tǒng)的一例的圖。

圖2是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置的縱截面圖的一例的圖。

圖3是表示自由基的表面再結(jié)合概率的圖。

圖4是表示自由基的表面再結(jié)合概率的圖。

圖5是表示使用一個(gè)實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置得到的蝕刻結(jié)果和比較例的蝕刻結(jié)果的一例的圖。

附圖標(biāo)記說明

1：基板處理系統(tǒng)；2：搬入搬出部；3：加載互鎖真空室；4：pht處理裝置；5：自由基處理裝置；6：控制部；40：處理容器；40a：側(cè)壁部；41：載置臺；42a：氣體導(dǎo)入管；42b：氣體導(dǎo)入管；45：升降機(jī)構(gòu)；52：蓋體；52a：內(nèi)壁面；90：控制部；100：石英的內(nèi)襯構(gòu)件；154：rf天線；156：天線室；162：高頻供電部；164：高頻電源；210：氣體供給源；211：氣體供給源；220：分隔板；230：板狀構(gòu)件；231：板狀構(gòu)件；p：等離子體生成空間；s：基板處理空間。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖來說明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。此外，在本說明書和附圖中，對實(shí)質(zhì)上相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)記，由此省略重復(fù)的說明。

[基板處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)]

首先，參照圖1來說明具有本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置的基板處理系統(tǒng)。自由基處理裝置是基板處理裝置的一例。

本實(shí)施方式所涉及的基板處理系統(tǒng)1具有搬入搬出部2、兩個(gè)加載互鎖真空室(l/l)3、兩個(gè)pht處理裝置4和兩個(gè)自由基處理裝置5。搬入搬出部2將作為被處理基板的一例的晶圓w搬入搬出。與搬入搬出部2相鄰地設(shè)置有兩個(gè)加載互鎖真空室3。pht處理裝置4分別與各加載互鎖真空室3相鄰地設(shè)置，對晶圓w進(jìn)行pht(postheattreatment：后熱處理)處理。自由基處理裝置5與各pht處理裝置4分別相鄰地設(shè)置，對晶圓w進(jìn)行自由基處理。

加載互鎖真空室3、pht處理裝置4以及自由基處理裝置5設(shè)置成按順序排列在一條直線上。pht處理裝置4和自由基處理裝置5對晶圓w逐一進(jìn)行處理。但是，pht處理裝置4和自由基處理裝置5也可以構(gòu)成為對晶圓w每次兩個(gè)地進(jìn)行處理。

搬入搬出部2具有在內(nèi)部設(shè)置有輸送晶圓w的第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送室(l/m)12。第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11具有將晶圓w保持為大致水平的兩個(gè)輸送臂11a、11b。在輸送室12的長邊方向的側(cè)部設(shè)置有臺13，該臺部13例如能夠連接三個(gè)能夠收容多個(gè)晶圓w的承載體c。另外，與輸送室12相鄰地設(shè)置有使晶圓w旋轉(zhuǎn)并以光學(xué)方式求出偏心量來進(jìn)行位置對準(zhǔn)的定向器14。

在搬入搬出部2中，晶圓w由輸送臂11a、11b保持，通過第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的驅(qū)動(dòng)在大致水平面內(nèi)直行移動(dòng)并且進(jìn)行升降，由此被輸送到期望的位置。然后，輸送臂11a、11b分別相對于臺13上的承載體c、定向器14、加載互鎖真空室3進(jìn)退，由此進(jìn)行搬入搬出。

各加載互鎖真空室3分別在與輸送室12之間分別存在有閘閥16的狀態(tài)下與輸送室12連結(jié)。在各加載互鎖真空室3內(nèi)設(shè)置有輸送晶圓w的第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17。另外，加載互鎖真空室3能夠減壓到規(guī)定的真空度。

第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17具有多關(guān)節(jié)臂構(gòu)造，且具有將晶圓w保持為大致水平的拾取器。在該第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17中，在縮回多關(guān)節(jié)臂的狀態(tài)下拾取器位于加載互鎖真空室3內(nèi)，通過伸出多關(guān)節(jié)臂，拾取器到達(dá)pht處理裝置4，通過進(jìn)一步伸出多關(guān)節(jié)臂，拾取器能夠到達(dá)自由基處理裝置5。由此，能夠在加載互鎖真空室3、pht處理裝置4以及自由基處理裝置5之間輸送晶圓w。

pht處理裝置4具有能夠抽真空的處理容器20和在該處理容器20中將晶圓w以水平狀態(tài)載置的載置臺23，在載置臺23中埋設(shè)有加熱器，進(jìn)行通過該加熱器對被實(shí)施了自由基處理后的晶圓w進(jìn)行加熱來使通過自由基處理而生成的反應(yīng)生成物升華的pht處理。在進(jìn)行pht處理時(shí)，向處理容器20內(nèi)導(dǎo)入n2氣體等非活性氣體。在處理容器20的加載互鎖真空室3側(cè)設(shè)置有閘閥22，在處理容器20的自由基處理裝置5側(cè)設(shè)置有閘閥54。

本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5通過含氟氣體和含氫氣體(例如nh3氣體)對在處理容器40內(nèi)載置于載置臺41的晶圓w的表面的氧化膜進(jìn)行自由基處理。也就是說，使用使含氟氣體活性化而得到的自由基。此外，本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5也能夠應(yīng)用于使用使至少含有氟的氣體活性化而得到的自由基來蝕刻氮化硅膜(sin)等氮化膜、硅(si)的情況。另外，也能夠應(yīng)用于通過使至少含有氯的氣體活性化而得到的自由基來蝕刻金屬膜的情況。

控制部6具有過程控制器91，該過程控制器91具備對基板處理系統(tǒng)1的各結(jié)構(gòu)部進(jìn)行控制的微處理器(計(jì)算機(jī))。過程控制器91與用戶接口92連接，該用戶接口92具有操作員為了管理基板處理系統(tǒng)1而進(jìn)行命令的輸入操作等的鍵盤、將基板處理系統(tǒng)1的運(yùn)行狀況可視化地顯示的顯示器等。另外，過程控制器91與存儲部93連接，該存儲部93保存有處理制程、各種數(shù)據(jù)庫等，該處理制程是用于通過過程控制器91的控制來實(shí)現(xiàn)由基板處理系統(tǒng)1執(zhí)行的各種處理例如自由基處理裝置5中的處理氣體的供給、處理容器40的內(nèi)部的排氣等的控制程序、根據(jù)處理?xiàng)l件使基板處理系統(tǒng)1的各結(jié)構(gòu)部執(zhí)行規(guī)定的處理的控制程序。制程存儲在存儲部93中的恰當(dāng)?shù)拇鎯橘|(zhì)(未圖示)中。而且，通過根據(jù)需要從存儲部93調(diào)用任意的制程并使過程控制器91執(zhí)行該制程，能夠在過程控制器91的控制下利用基板處理系統(tǒng)1進(jìn)行期望的處理。

[基板處理系統(tǒng)的動(dòng)作]

接著，說明這樣的基板處理系統(tǒng)1中的處理動(dòng)作。首先，將在表面上形成有硅氧化膜的晶圓w收納在承載體c內(nèi)，輸送到基板處理系統(tǒng)1中。在基板處理系統(tǒng)1中，在打開大氣側(cè)的閘閥16的狀態(tài)下，通過第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送臂11a、11b中的任意一個(gè)從搬入搬出部2的承載體c將一個(gè)晶圓w輸送到加載互鎖真空室3，交接給加載互鎖真空室3內(nèi)的第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取器。

之后，關(guān)閉大氣側(cè)的閘閥16來對加載互鎖真空室3內(nèi)進(jìn)行真空排氣，接著打開閘閥22、54，使拾取器伸出到自由基處理裝置5來將晶圓w向自由基處理裝置5輸送。之后，使拾取器返回加載互鎖真空室3，關(guān)閉閘閥22、54，在自由基處理裝置5中進(jìn)行自由基處理。自由基處理使含氟氣體和含氫氣體(例如nh3氣體)與形成于晶圓w表面的sio2膜發(fā)生反應(yīng)，生成通過熱能夠分解去除的氟硅酸銨(afs)。

在自由基處理結(jié)束后，打開閘閥22、54，通過第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取器來接收處理后的晶圓w，并將處理后的晶圓w載置到pht處理裝置4的處理容器20內(nèi)的載置臺23上。然后，使拾取器退避到加載互鎖真空室3，關(guān)閉閘閥22、54，在pht處理裝置4的處理容器20內(nèi)加熱晶圓w來進(jìn)行pht處理。由此，通過上述自由基處理而產(chǎn)生的氟硅酸銨(afs)的反應(yīng)生成物被加熱而升華，從而被去除。

在pht處理裝置4中的熱處理結(jié)束后，打開閘閥22，通過第二晶圓輸送機(jī)構(gòu)17的拾取器使載置臺23上的蝕刻處理后的晶圓w退避到加載互鎖真空室3，通過第一晶圓輸送機(jī)構(gòu)11的輸送臂11a、11b中的任意一個(gè)使該晶圓w返回到承載體c。由此，一個(gè)晶圓的處理完成。將這樣的一系列的處理重復(fù)與承載體c內(nèi)收容的晶圓w的個(gè)數(shù)相應(yīng)的次數(shù)。

[自由基處理裝置的結(jié)構(gòu)]

接著，說明本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5。圖2是表示本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置的一例的截面圖。自由基處理裝置5具有密閉構(gòu)造的處理容器40。處理容器40例如由鋁或鋁合金形成，上部開口。開口被作為頂部的蓋體52封閉。在處理容器40的側(cè)壁部40a設(shè)置有用于在自由基處理裝置5與pht處理裝置4之間輸送晶圓w的搬入搬出口(未圖示)，通過圖1的閘閥54能夠?qū)υ摪崛氚岢隹谶M(jìn)行開閉。

自由基處理裝置5具有用于在處理容器40的內(nèi)部將晶圓w逐一以水平狀態(tài)載置的載置臺41以及使載置臺41升降的升降機(jī)構(gòu)45。

載置臺41呈大致圓柱狀，具備具有晶圓w的載置面的載置板61和支承載置板61的基塊62。在載置板61的內(nèi)部設(shè)置有對晶圓w進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63。溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)63例如具備供溫度調(diào)節(jié)用介質(zhì)(例如水等)循環(huán)的管路，通過與流經(jīng)這樣的管路內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)用介質(zhì)進(jìn)行熱交換，能夠完成晶圓w的溫度控制。另外，輸送晶圓w時(shí)所用的多個(gè)升降銷(未圖示)以能夠相對于晶圓的載置面突出和收回的方式設(shè)置于載置臺41。

從基板處理空間s到達(dá)排氣空間68的排出氣體均勻地被排出，通過排氣機(jī)構(gòu)47被排氣。

在處理容器40的外部設(shè)置有氣體供給源210和氣體供給源211，能夠?qū)⒑鷼怏w、含氫氣體(例如nh3氣體)、以及ar氣體、n2氣體等稀釋氣體等期望的氣體供給到處理容器40內(nèi)。氣體供給源210將氣體從氣體導(dǎo)入管42a導(dǎo)入到等離子體生成空間p。氣體供給源211將氣體從氣體導(dǎo)入管42b導(dǎo)入到基板處理空間s。

在本實(shí)施方式所涉及的蝕刻中，主要通過等離子體中的自由基來對晶圓w進(jìn)行蝕刻處理，因此使自由基均勻地到達(dá)晶圓w是重要的。但是，像nh3氣體那樣，存在某種氣體當(dāng)自由基化時(shí)蝕刻劑減少的情況。即，為了蝕刻氧化膜，需要生成nh4f并使其吸附于晶圓，但當(dāng)使nh3氣體等離子體化時(shí)，不生成該nh4f。為了不使該情況的氣體等離子體化，優(yōu)選將其導(dǎo)入到基板處理空間s。因此，這樣的氣體不被導(dǎo)入到等離子體生成空間p，而是從氣體供給源211經(jīng)由氣體導(dǎo)入管42b被導(dǎo)入到基板處理空間s，而不被等離子體化。像這樣，根據(jù)蝕刻的膜的種類、使用的氣體種類，來選擇向等離子體生成空間和基板處理空間中的哪一個(gè)導(dǎo)入氣體。

如以上那樣，在本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5中，能夠根據(jù)氣體種類來選擇是只向等離子體生成空間p導(dǎo)入氣體還是向等離子體生成空間p和基板處理空間s這兩方導(dǎo)入氣體。

升降機(jī)構(gòu)45配置于處理容器40的外部。升降機(jī)構(gòu)45具有能夠使載置臺41升降的致動(dòng)器81以及從致動(dòng)器81延伸而進(jìn)入波紋管84內(nèi)的驅(qū)動(dòng)軸82。

排氣機(jī)構(gòu)47具有與形成于處理容器40的底部的排氣口(未圖示)相連的排氣配管101，并且具有設(shè)置于排氣配管101的用于控制處理容器40內(nèi)的壓力的自動(dòng)壓力控制閥(apc)102以及用于對處理容器40內(nèi)進(jìn)行排氣的真空泵103。

(分隔板)

在處理容器40的內(nèi)部設(shè)置有將空間分隔為等離子體生成空間p和基板處理空間s的分隔板220。等離子體生成空間p為用于生成等離子體的空間?；逄幚砜臻gs為用于處理晶圓w的空間。分隔板220具備至少兩個(gè)板狀構(gòu)件230和板狀構(gòu)件231。兩個(gè)板狀構(gòu)件230和板狀構(gòu)件231從等離子體生成空間p朝向基板處理空間s重合地配置。在板狀構(gòu)件230與板狀構(gòu)件231之間配置有將兩者的間隔維持為規(guī)定的值的間隔件232。在板狀構(gòu)件230和板狀構(gòu)件231上形成有沿重合方向貫通的多個(gè)狹縫230a和狹縫231a。此外，狹縫230a和狹縫231a也可以是貫通孔。另外，從重合方向觀察，板狀構(gòu)件230中的各狹縫230a配置為與另一個(gè)板狀構(gòu)件231中的各狹縫231a不重疊。也可以是，在板狀構(gòu)件230和板狀構(gòu)件231中分別以格子狀形成狹縫230a和狹縫231a。在該情況下也是，從重合方向觀察，板狀構(gòu)件230中的各狹縫230a配置為與另一個(gè)板狀構(gòu)件231中的各狹縫231a不重疊。

作為板狀構(gòu)件230和板狀構(gòu)件231的材料，例如能夠使用石英玻璃。作為間隔件232的材料，例如優(yōu)選為石英，但也可以是鋁(al)或硅(si)。將等離子體生成空間p與基板處理空間s分隔的分隔板220抑制離子和真空紫外光的穿過，作為所謂的離子阱發(fā)揮功能。由此，基板處理空間s側(cè)的離子的數(shù)量減少，因此能夠降低由于離子撞擊到晶圓w而引起的損壞。

(天線)

本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5構(gòu)成為使用平面線圈形的rf天線的感應(yīng)耦合型的等離子體蝕刻裝置。說明在該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中與等離子體生成有關(guān)的各部的結(jié)構(gòu)。

作為處理容器40的頂部的蓋體52設(shè)置為與載置臺41相距比較大的距離間隔，蓋體52例如由圓形的石英板形成，構(gòu)成為電介質(zhì)窗。在蓋體52之上，天線室156以與處理容器40成為一體的方式設(shè)置，該天線室156將環(huán)狀的rf天線154以屏蔽來自外部的電磁的方式收容，該rf天線154用于在處理容器40內(nèi)生成感應(yīng)耦合的等離子體。

為了進(jìn)行控制使得在處理容器40內(nèi)的處理空間中生成的感應(yīng)耦合等離子體的密度分布在徑向上可變，在天線室156的內(nèi)部旋渦狀地設(shè)置環(huán)狀的浮置線圈160，該浮置線圈160帶有能夠通過電磁感應(yīng)而與rf天線154耦合的可變電容器158。

高頻供電部162具有高頻電源164、匹配器166、高頻供電線168以及回程線170。高頻供電線168將匹配器166的輸出端子與rf天線154的rf入口端電連接。回程線170為接地電位的接地線，將rf天線154的rf出口端與電保持為接地電位的接地電位構(gòu)件(例如處理容器40或其它構(gòu)件)電連接。

高頻電源164能夠?qū)⑦m于通過感應(yīng)耦合的高頻放電來生成等離子體的固定頻率(通常為13.56mhz以上)的高頻以可變的功率輸出。由此，高頻電源164向處理容器40的內(nèi)部供給規(guī)定的高頻的能量。匹配器166收容有電抗可變的匹配電路，該匹配電路用于在高頻電源164側(cè)的阻抗與負(fù)載(主要是rf天線、等離子體)側(cè)的阻抗之間取得匹配。可變電容器158在控制部90的控制下通過容量可變部182在固定范圍內(nèi)任意地可變。

控制部90例如包括微型計(jì)算機(jī)，對自由基處理裝置5內(nèi)的各部例如排氣機(jī)構(gòu)47(真空泵103)、高頻電源164、匹配器166、氣體供給源210、氣體供給源211、容量可變部182、冷卻單元、傳熱氣體供給部等的各個(gè)動(dòng)作和裝置整體的動(dòng)作(順序)進(jìn)行控制。

控制部90具有cpu、rom(readonlymemory：只讀存儲器)、ram(randomaccessmemory：隨機(jī)存取存儲器)，按照在ram等中存儲的制程中設(shè)定的過程來控制對于晶圓w的蝕刻處理、溫度調(diào)節(jié)。此外，控制部90的功能既可以使用軟件來實(shí)現(xiàn)，也可以使用硬件來實(shí)現(xiàn)。

在本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5中，為了生成感應(yīng)耦合等離子體來進(jìn)行蝕刻，首先使閘閥為開狀態(tài)來將加工對象的晶圓w搬入到處理容器40內(nèi)，載置到載置臺41之上。接著，關(guān)閉閘閥后從氣體供給源210和氣體供給源211輸出蝕刻氣體，經(jīng)由氣體導(dǎo)入管42a和氣體導(dǎo)入管42b將該蝕刻氣體以規(guī)定的流量和流量比導(dǎo)入到處理容器40內(nèi)。另外，通過排氣機(jī)構(gòu)47使處理容器40內(nèi)的壓力為設(shè)定值。并且，接通高頻供電部162的高頻電源164來使等離子體生成用的高頻以規(guī)定的rf功率輸出，經(jīng)由匹配器166、高頻供電線168以及回程線170將高頻的電流供給到rf天線154。

在載置臺41上設(shè)置有靜電卡盤的情況下，向靜電卡盤與晶圓w之間的接觸界面供給傳熱氣體(he氣體)，并且通過靜電卡盤的靜電吸附力將傳熱氣體限定在上述接觸界面處。由此，能夠?qū)⒕Aw保持在載置臺41上，并且提高晶圓背面的傳熱效果。

在處理容器40內(nèi)，蝕刻氣體從氣體導(dǎo)入管42a被導(dǎo)入到處理容器40內(nèi)的等離子體生成空間p。另外，通過流經(jīng)rf天線154的線圈段的高頻的電流和流經(jīng)浮置線圈160的感應(yīng)電流而產(chǎn)生的磁力線(磁通)貫通蓋體52而橫切處理容器40內(nèi)的等離子體生成空間p，在處理空間內(nèi)產(chǎn)生方位角方向的感應(yīng)電場。通過該感應(yīng)電場而在方位角方向被加速的電子與蝕刻氣體的分子、原子產(chǎn)生碰撞電離，從而生成甜甜圈狀的等離子體。

該甜甜圈狀等離子體的自由基、離子在寬廣的處理空間中向四方擴(kuò)散。其中的自由基各向同性地降落并且穿過分隔板220而從等離子體生成空間p向基板處理空間s移動(dòng)，有助于晶圓的蝕刻。另一方面，離子被分隔板220阻擋，抑制了離子到達(dá)晶圓表面。由此，能夠促進(jìn)利用自由基對晶圓w的蝕刻。

在此，所謂“甜甜圈狀的等離子體”不限定為等離子體不存在于處理容器40的徑向內(nèi)側(cè)(中心部)而只存在于徑向外側(cè)這樣的嚴(yán)格的環(huán)狀的等離子體，而是指與處理容器40的徑向內(nèi)側(cè)相比徑向外側(cè)的等離子體的體積或密度大。另外，根據(jù)處理氣體所使用的氣體的種類、處理容器40內(nèi)的壓力的值等條件的不同，也存在不是在此所說的“甜甜圈狀的等離子體”的情況。

<利用自由基處理裝置的處理動(dòng)作>

接著，說明利用這樣構(gòu)成的自由基處理裝置5的處理動(dòng)作。首先，在通過致動(dòng)器81經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸82使載置臺41下降了的狀態(tài)下，打開閘閥，向處理容器40內(nèi)搬入晶圓w，并將該晶圓w載置到各載置臺41上。

接著，使致動(dòng)器81動(dòng)作來使載置臺41上升，形成期望的基板處理空間s。

接著，從氣體供給源210和氣體供給源211導(dǎo)入含氟氣體、含氫氣體(例如nh3氣體)、以及n2氣體、ar氣體等非活性氣體，通過從高頻電源164輸出的高頻的能量從氣體生成等離子體。主要通過所生成的等離子體中的自由基來對晶圓w表面的sio2膜實(shí)施自由基處理。自由基處理使含氟氣體、含氫氣體(例如nh3氣體)與形成在晶圓w表面的sio2膜發(fā)生反應(yīng)，生成通過熱能夠分解去除的氟硅酸銨(afs)。

在自由基處理結(jié)束后，通過升降機(jī)構(gòu)45的致動(dòng)器81設(shè)為載置臺41下降了的狀態(tài)，打開閘閥搬出處理完的晶圓w。

[利用石英的涂覆]

本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5中的、處理容器40的內(nèi)壁表面中的至少比載置臺41靠上的部分被再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)覆蓋。優(yōu)選的是，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)的再結(jié)合系數(shù)為0.0005以下。

作為覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)的一例，能夠列舉出能夠更換的石英的內(nèi)襯構(gòu)件100。另外，分隔板220由石英形成。

石英不易吸附自由基。圖3的表格表示氫(h)自由基、氮(n)自由基、氧(o)自由基在構(gòu)件的表面再結(jié)合而失活的概率(以下稱作“表面再結(jié)合概率”。)。圖3的出處是：

h.c.m.knoopsetall.,j.electrochem.soc.,157(2010),g241-g249。

據(jù)此，在為氫自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為石英(silica)時(shí)，表面再結(jié)合概率(recombinationprobabilityr)為“0.00004±0.00003”。

相對于此，在為氫自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為氧化鋁(al2o3)陶瓷時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0018±0.0003”，是構(gòu)件的表面為石英時(shí)的表面再結(jié)合概率的45倍。也就是說，可知構(gòu)件的表面為氧化鋁陶瓷的情況下的表面再結(jié)合概率是構(gòu)件的表面為石英的情況下的表面再結(jié)合概率的45倍，自由基容易吸附于構(gòu)件的表面，容易使自由基失活。

并且，在為氫自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為鋁(al)時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.29”，是構(gòu)件的表面為氧化鋁陶瓷時(shí)的表面再結(jié)合概率的160倍。

在為氮自由基的情況下也是，在構(gòu)件的表面為石英時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0003±0.0002”。相對于此，在為氮自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為鋁(al)時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0018”，是構(gòu)件的表面為石英時(shí)的表面再結(jié)合概率的6倍。

在為氧自由基的情況下也是，在構(gòu)件的表面為石英時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0002±0.0001”。相對于此，在為氧自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為氧化鋁(al2o3)時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0021”，是構(gòu)件的表面為石英時(shí)的表面再結(jié)合概率的10倍。

圖4表示氟(f)自由基的表面再結(jié)合概率(recombinationprobabilityr)。圖4的出處是p.c.nordineandj.d.legrange,“heterogeneousfluorineatomrecombination/reactiononseveralmaterialsofconstruction”,aiaajournal,vol.14,no.5(1976),pp.644-647.。

據(jù)此，在氟(f)自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為石英(quartz)時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.00016”。

相對于此，在為氟自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為氧化鋁(al2o3)陶瓷時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.000064”。

并且，在為氟自由基的情況下，在構(gòu)件的表面為鋁(al)時(shí)，表面再結(jié)合概率為“0.0018”，與構(gòu)件的表面為石英(quartz)或氧化鋁(al2o3)陶瓷時(shí)相比，氟自由基在構(gòu)件的表面再結(jié)合而失活的概率高一個(gè)數(shù)量級或兩個(gè)數(shù)量級。

根據(jù)以上，在本實(shí)施方式中，用石英覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面中的、至少比降到最低時(shí)的載置臺41靠上的部分以及配置在比載置臺41靠上的位置處的分隔板220。由此，使鋁等金屬不暴露于等離子體生成空間p、基板處理空間s。由此，能夠降低處理容器40的內(nèi)壁表面中的自由基的吸附和再結(jié)合的概率。也就是說，通過用石英覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面，并且由石英形成分隔板220，能夠使自由基在到達(dá)晶圓w之前難以吸附于內(nèi)壁、分隔板220。由此，能夠抑制自由基的失活，特別是能夠改善與內(nèi)壁之間的距離近的晶圓w的外緣側(cè)處的蝕刻率的下降，由此能夠提高蝕刻率的面內(nèi)均勻性。此外，也可以代替石英而用氧化鋁來覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面中的、至少比降到最低時(shí)的載置臺41靠上的部分以及配置在比載置臺41靠上的位置處的分隔板220。但是，優(yōu)選的是用更能夠抑制自由基的失活的石英覆蓋。

由此，根據(jù)本實(shí)施方式所述的自由基處理裝置5，如圖2所示，從載置于載置臺41的晶圓w的外周部到處理容器40的內(nèi)壁的距離wd只要為10mm以上即可。換言之，可以不用擔(dān)心自由基的失活，因此能夠縮短從晶圓的外周部到處理容器40的內(nèi)壁的距離，因而能夠盡可能縮小處理容器的容積。

此外，在本實(shí)施方式中，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)使用了石英，但電介質(zhì)不限于石英。例如，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)能夠使用再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)。只要為再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)，就能夠抑制自由基在到達(dá)晶圓w之前就失活，由此能夠改善晶圓w的外緣側(cè)處的蝕刻率的下降，提高晶圓w的面內(nèi)的蝕刻率的均勻性。例如，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)能夠使用硅氧化物(siox)、氮化硅(sin)、碳化硅(sic)、氧化鋁(al2o3)陶瓷或藍(lán)寶石中的任意一種。

此外，在用電介質(zhì)覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的情況下，當(dāng)通過噴涂形成電介質(zhì)的膜時(shí)，由于表面的凸凹而表面積變大。因此，自由基在內(nèi)壁表面容易失活。因而，優(yōu)選的是用噴涂以外的方法形成覆蓋處理容器40的內(nèi)壁的電介質(zhì)。

并且，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)為對等離子體具有耐性的材料，限于在基于顆粒的金屬污染上沒有問題的材料。也就是說，覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面的電介質(zhì)需要為自由基不易失活的材料且耐等離子體性優(yōu)異、并且相對于自由基具有非反應(yīng)性。

另外，分隔板220由石英構(gòu)成，但可以使用任意的再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)。另外，也可以用再結(jié)合系數(shù)為0.002以下的電介質(zhì)覆蓋分隔板220的表面。

[效果的一例]

圖5表示使用本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5的氮化硅膜(sin)而得到的蝕刻結(jié)果和針對該膜的比較例的蝕刻結(jié)果的一例。圖5的(a)表示用(a-1)的鋁覆蓋處理容器40的內(nèi)壁的情況下(比較例)的蝕刻率和用(a-2)的石英覆蓋的情況下(本實(shí)施方式)的蝕刻率。橫軸表示晶圓w的徑向的位置，縱軸表示蝕刻率。

其結(jié)果是，可知與用鋁覆蓋(a-1)的處理容器40的內(nèi)壁的情況相比，在用(a-2)的石英覆蓋的情況下，晶圓w的徑向的蝕刻率的均勻性高。根據(jù)以上，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5，通過用自由基不易失活的石英覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面，能夠?qū)崿F(xiàn)蝕刻率的均勻性，從而能夠促進(jìn)蝕刻。

如圖2所示，在本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5中，處理容器40的頂部的內(nèi)壁面(蓋體52的下表面)52a形成為平坦的。由此，如圖5的(b-2)所示，能夠使等離子體生成空間p的直徑為321mm。

相對于此，在內(nèi)壁面52a的外周側(cè)設(shè)置有臺階的情況(比較例)下，等離子體生成空間p的直徑比321mm小。例如，由于在內(nèi)壁面52a的外周側(cè)設(shè)置有臺階，因此在圖5的(b-1)中，等離子體生成空間p的直徑為284mm。

根據(jù)圖5的(b-1)和圖5的(b-2)可知，當(dāng)由于形成于內(nèi)壁面52a的臺階而妨礙自由基的擴(kuò)散時(shí)，蝕刻率下降并且均勻性低。另一方面，可知根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5，通過使內(nèi)壁面52a為平坦的來使自由基擴(kuò)散，由此改善蝕刻率的下降和蝕刻的均勻性的下降，從而蝕刻的均勻性提高，并且蝕刻率提高且均勻性變高。

<其它的應(yīng)用>

此外，本發(fā)明不限定于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變形。例如，在上述實(shí)施方式中，示出了對作為被處理體的一例的晶圓w逐一進(jìn)行處理的例子，但不限于此，也可以是在自由基處理裝置5和pht處理裝置4中每次處理兩個(gè)晶圓的單片式的基板處理系統(tǒng)1。另外，也可以是在自由基處理裝置5和pht處理裝置4中每次處理三個(gè)以上的晶圓的基板處理系統(tǒng)1。

如上述的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的自由基處理裝置5，通過用自由基不易失活的石英覆蓋處理容器40的內(nèi)壁表面，能夠?qū)木Aw的外周部到處理容器40的內(nèi)壁的距離wd縮短為最短10mm。因此，在處理多個(gè)晶圓的自由基處理裝置5中，也能夠使晶圓w的載置位置比以往更靠近內(nèi)壁側(cè)，由此能夠進(jìn)一步確保設(shè)計(jì)的自由度。

另外，在上述實(shí)施方式中，示出了應(yīng)用自由基處理的例子，但不限于此，只要是利用氣體的處理即可，例如也能夠應(yīng)用于利用化學(xué)氣相沉積法(cvd(chemicalvapordeposition)法)的成膜處理等其它處理中。

另外，在上述實(shí)施方式中，經(jīng)由氣體導(dǎo)入管42a和氣體導(dǎo)入管42b將氣體從處理容器40的側(cè)壁導(dǎo)入，但不限于此，也可以從頂部呈噴灑狀導(dǎo)入。

另外，在上述實(shí)施方式中，以晶圓為例說明了被處理基板，但不限于此，也可以為使用于lcd(liquidcrystaldisplay：液晶顯示屏)、fpd(flatpaneldisplay：平板顯示器)等的各種基板、光掩模、cd基板、印刷基板等。

以上，通過上述實(shí)施方式說明了基板處理裝置，但本發(fā)明所涉及的基板處理裝置不限定于上述實(shí)施方式，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更和改進(jìn)。上述多個(gè)實(shí)施方式中所記載的事項(xiàng)能夠在不矛盾的范圍內(nèi)進(jìn)行組合。

例如，本發(fā)明所涉及的基板處理裝置不僅能夠應(yīng)用于感應(yīng)耦合等離子體(icp:inductivelycoupledplasma)蝕刻裝置，也能夠應(yīng)用于其它基板處理裝置。作為其它基板處理裝置，可以是使用電容耦合等離子體(ccp:capacitivelycoupledplasma)的基板處理裝置、使用徑向線縫隙天線(radiallineslotantenna)的基板處理裝置、螺旋波激勵(lì)型等離子體(hwp：heliconwaveplasma)裝置、電子回旋共振等離子體(ecr：electroncyclotronresonanceplasma)裝置等。