專利名稱：等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
歷來，在半導體裝置的制造領(lǐng)域等中，作為在半導體晶片等的基板上進行成膜處理或者蝕刻處理等的處理的裝置，已知使用感應耦合等離子體(ICP)的等離子體處理裝置。作為使用ICP的等離子體處理裝置的處理氣體供給結(jié)構(gòu)，已知在處理腔室的上部設置有高頻線圈的等離子體處理裝置中，例如在基板的周圍的、在高頻線圈與基板之間的空間內(nèi)設置由環(huán)狀的中空管組成的處理氣體供給機構(gòu)，從在中空管的內(nèi)側(cè)設置的多個氣體吹出ロ向基板上部的空間噴出處理氣體的方式(例如參照專利文獻1)。另外，已知在處理腔室的側(cè)壁部設置有高頻線圈的等離子體處理裝置中，例如，從處理腔室的上部中央向基板上部的空間噴出處理氣體的方式(例如參照專利文獻2)。所述的處理氣體供給結(jié)構(gòu)，均是使用通過孔或縫的開ロ的噴嘴狀的結(jié)構(gòu)的方式。 在處理腔室的上部設置高頻線圈的等離子體處理裝置的情況下，當在基板的上部存在用于氣體導入的大的結(jié)構(gòu)物吋，存在因該結(jié)構(gòu)物遮擋而基板的處理狀態(tài)不均一的可能。另外，在基板的上部且在高頻線圈的下部設置有氣體擴散室的情況下，需要采取措施防止在該空間內(nèi)的放電現(xiàn)象。因此，使氣體噴出的部位，基本上被限制在基板的中央部以及外周部。專利文獻專利文獻1 日本特開2001-8M13號公報專利文獻2 日本特許第3845154號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題如上所述，在現(xiàn)有的等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)中，因為噴出氣體的部位被限制，所以存在難以控制處理氣體的供給狀態(tài)、提高處理的面內(nèi)均一性這樣的問題。本發(fā)明鑒于所述現(xiàn)有的問題而做出，目的在于提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠提高處理的面內(nèi)均一性的等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)。解決問題的方法本發(fā)明的等離子體處理裝置，是使在處理腔室內(nèi)發(fā)生感應耦合等離子體、對收納在所述處理腔室內(nèi)的基板進行處理的等離子體處理裝置，其特征在干，包括用于覆蓋所述處理腔室的上部開ロ所設置的具有電介體窗的上蓋；設置于所述上蓋的、用于向所述處理腔室內(nèi)供給處理氣體的多個氣體導入口 ；設置在所述處理腔室外的所述電介體窗的上部設置的高頻線圈；和氣體供給機構(gòu)，其具有以位于所述電介體窗的內(nèi)側(cè)的方式被支承于所述上蓋、具有透孔的ー塊板體，設置在所述板體與所述電介體窗之間的端部在所述透孔的緣部開ロ，并且經(jīng)由與所述氣體導入口連通的多個槽狀的氣體流路從多個部位向水平方向?qū)⑻幚須怏w供給至所述處理腔室內(nèi)。本發(fā)明的等離子體處理裝置的處理氣體供給結(jié)構(gòu)，包括為覆蓋處理腔室的上部開ロ而設置的、具有電介體窗的上蓋；設置于所述上蓋的、用于向所述處理腔室內(nèi)供給處理氣體的多個氣體導入口 ；和設置在所述處理腔室外的所述電介體窗的上部的高頻線圏，通過向所述高頻線圈施加高頻電力，使在所述處理腔室內(nèi)發(fā)生感應耦合等離子體，對收納在所述處理腔室內(nèi)的基板進行處理，所述處理氣體供給結(jié)構(gòu)的特征在干，具有以位于所述電介體窗的內(nèi)側(cè)的方式而被支承于所述上蓋的、具有透孔的ー塊板體，設置在所述板體與所述電介體窗之間的端部在所述透孔的緣部開ロ，并且經(jīng)由與所述氣體導入口連通的多個槽狀的氣體流路，從多個部位向水平方向?qū)⑻幚須怏w供給至所述處理腔室內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠提高處理的面內(nèi)均一性的等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的等離子體蝕刻裝置的剖面概略結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示圖1的等離子體蝕刻裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示圖1的等離子體蝕刻裝置的主要部分的剖面結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示圖1的等離子體蝕刻裝置的主要部分的剖面結(jié)構(gòu)的圖。符號說明1..等離子體蝕刻裝置，
10..處理腔室，
11..處理腔室主體，
12. \. rm.，
13..電介體窗，
14..高頻線圏，
15..載置臺，
30..處理氣體供給機構(gòu)，
31..板體，32 透孔51 ..槽狀氣體流路。
具體實施例方式下面，參照附圖針對實施方式詳細說明本發(fā)明。圖1是表示作為本發(fā)明的一個實施方式的等離子體處理裝置的等離子體蝕刻裝置1的結(jié)構(gòu)的模式圖。如該圖所示，等離子體蝕刻裝置1具有處理腔室10。處理腔室10由表面被陽極氧化處理過的鋁等形成為大致圓筒狀，由形成在上部具有開ロ的容器狀的處理腔室主體11、和以覆蓋該處理腔室主體11的上部開ロ的方式設置的上蓋12構(gòu)成其主要部分。在上蓋12設置有由石英等形成的電介體窗13，以位于處理腔室10的外側(cè)的、電介體窗13的上部附近的方式，設置有高頻線圈14。該高頻線圈14與未圖示的高頻電源連接，供給規(guī)定頻率(例如13. 5MHz)的高頻電力。在處理腔室10的內(nèi)部，以位于電介體窗13的下方的方式設置有用于載置半導體晶片等的基板的載置臺15。在載置臺15的基板載置面，設置有用于吸附基板的未圖示的靜電吸盤。另外，在該載置臺15連接有用于施加偏置電壓的未圖示的高頻電源。在載置臺 15的周圍，設置用于向下方排氣的環(huán)狀的排氣空間16，在排氣空間16中，設置有與未圖示的排氣裝置連通的排氣ロ 17。在載置臺15的周圍，設置有用于將載置臺15的上方的處理空間18、和排氣空間 16分隔的擋板19。另外，在處理腔室主體11的側(cè)壁部分，設置有用于搬入 搬出要處理的基板的搬入·搬出ロ 20。在該搬入·搬出ロ 20設置有閘閥等未圖示的開閉機構(gòu)。在電介體窗13的內(nèi)側(cè)設置有處理氣體供給機構(gòu)30。該處理氣體供給機構(gòu)30，如圖3、圖4放大表示的那樣，具有一塊板體31。如圖2所示，在板體31上形成有多個圓形的透孔32，因為在其中央部也形成有透孔32，所以全體形狀成環(huán)狀。板體31由電介體例如石英或者陶瓷形成。該板體31的厚度優(yōu)選為3mm以上例如 6mm左右。在板體31的上表面，以從外周部到達內(nèi)周側(cè)的任一透孔32的周緣部的方式沿徑向形成有多個槽，通過該槽在電介體窗13與板體31之間形成槽狀氣體流路51 M。如圖3、圖4所示，以圍繞所述電介體窗13和板體31的周圍的方式，設置有形成為環(huán)狀的環(huán)狀部件40。在該環(huán)狀部件40的下側(cè)內(nèi)周部，設置有成環(huán)狀向內(nèi)周側(cè)突出的突出部 45。在該突出部45以外周側(cè)高、內(nèi)周側(cè)低的方式形成有臺階，外周側(cè)的高臺階部成為用于支承電介體窗13的下側(cè)面周緣部的電介體窗支承部45a，內(nèi)側(cè)的低臺階部成為用于支承板體31的下側(cè)面周緣部的板體支承部45b。此外，在電介體窗支承部4 設置有用于將電介體窗13與環(huán)狀部件40之間氣密地密封的0形環(huán)46。在與板體31的下側(cè)面周緣部抵接的板體支承部45b的上表面ー側(cè)，形成有多條 (在本實施方式中為4條)環(huán)狀槽，通過使板體31與板體支承部4 抵接，環(huán)狀槽的上側(cè)通過板體31被氣密地閉塞，環(huán)狀槽的部分成為環(huán)狀氣體流路41 44。此外，在這些環(huán)狀氣體流路41 44彼此之間，以及最內(nèi)周側(cè)的環(huán)狀氣體流路44的內(nèi)周側(cè)，分別設置有0形環(huán) 47。如圖2所示，在作為上蓋12的結(jié)構(gòu)部件的環(huán)狀部件40的上表面，設置有多個(在本實施方式中為4個)氣體導入口 61 64。在這些氣體導入口 61 64中，如圖1所示， 氣體導入口 61、62經(jīng)由形成在環(huán)狀部件40的處理氣體導入路徑81、82與環(huán)狀氣體流路41、 42連通。在圖1中，雖然未圖示，但是關(guān)于氣體導入口 63、64，也同樣地經(jīng)由形成在環(huán)狀部件40的處理氣體導入路徑83、84與環(huán)狀氣體流路43、44連通。另外，如圖3所示，在槽狀氣體流路51 M中，在槽狀氣體流路51的外周側(cè)端部， 設置有外周側(cè)透孔51a，通過該外周側(cè)透孔51a，槽狀氣體流路51與環(huán)狀氣體流路41連通。同樣，如圖4所示，在槽狀氣體流路51 M中，在槽狀氣體流路討的外周側(cè)端部， 設置有外周側(cè)透孔^a，通過該外周側(cè)透孔Ma，槽狀氣體流路M與環(huán)狀氣體流路44連通。 此外，關(guān)于槽狀氣體流路52、53，雖然未圖示，但是同樣地與環(huán)狀氣體流路42、43連通。如圖2所示，槽狀氣體流路51 M分別沿圓周方向以等間隔設置有多條(在圖 2表示的例子中每種4條，合計16條)，而且以在圓周方向上不重合的方式設置。在本實施方式中，構(gòu)成為與形成在最外周的環(huán)狀氣體流路41連通的槽狀氣體流路51的長度最長，延伸至板體31的內(nèi)周部，按照槽狀氣體流路52、槽狀氣體流路53、槽狀氣體流路M的順序長度依次縮短。這些槽狀氣體流路51 M設置成分別與環(huán)狀的高頻線圈14正交，通過由高頻線圈14感生的電磁場，成為在槽狀氣體流路51 M內(nèi)難以發(fā)生放電的結(jié)構(gòu)。此外，用于形成這些槽狀氣體流路51 M的槽，例如深度優(yōu)選做成Imm 2mm左右。板體31以及電介體窗13的固定可以如下進行。在將板體31載置于板體支承部 4 后，以位于板體31上的方式將電介體窗13載置于電介體窗支承部45a，接著，在電介體窗13上配置環(huán)狀的按壓部件65，通過螺栓等將按壓部件65固定于環(huán)狀部件40，將電介體窗13的周圍向下方按壓。在所述結(jié)構(gòu)的處理氣體供給機構(gòu)30中，從氣體導入ロ 61 64導入的處理氣體， 通過處理氣體導入路徑81 84、環(huán)狀氣體流路41 44、槽狀氣體流路51 M，從槽狀氣體流路51 M開ロ的透孔32的部分向水平方向供給至處理腔室10內(nèi)。在該處理氣體供給機構(gòu)30中，因為成為在高頻線圈14的緊跟前沒有氣體擴散室的結(jié)構(gòu)，所以沒有必要采取措施應對氣體擴散室內(nèi)放電的發(fā)生。另外，因為不限定于基板的中央部和周邊部，能夠把處理氣體的噴出位置設置在基板的徑向的任意多個位置，所以能夠向基板上方的處理空間18內(nèi)均一地供給處理氣體，提高處理的面內(nèi)均一性。另外，也可以根據(jù)希望向處理空間18內(nèi)不均一地供給處理氣體，任意控制等離子體處理的狀態(tài)。另外，在處理氣體供給機構(gòu)30中，因為在電介體窗13與基板之間存在的部件實質(zhì)上僅是厚度薄的一塊板體31，所以將電介體窗13(板體31)與載置臺15上的基板之間的間隔設定得窄(例如IOmm 40mm左右)，將處理空間18做得窄，能夠合適地進行通過實質(zhì)上使高頻線圈14與基板的距離接近的窄隙(narrow gap)處理。亦即，如所述在電介體窗13和基板之間存在的部件，因為實質(zhì)上僅是厚度薄的一塊板體31，所以容易使高頻線圈14和基板的距離接近。另外，在處理氣體供給機構(gòu)30中， 因為處理氣體向處理腔室10內(nèi)的供給位置的高度全部不變，從不變的高度位置供給處理氣體，所以即使在進行通過窄隙處理的情況下，也能夠提高處理的面內(nèi)均一性。進而，因為在電介體窗13與基板之間存在的部件實質(zhì)上僅是平面狀的板體31，因為不成為凹凸形狀， 所以能夠把基板與板體31的間隔遍及基板整個面做成大致不變的間隔，即使在進行通過窄隙處理的情況下，也能夠提高處理的面內(nèi)均一性。如上所述，以與高頻線圈14正交的方式設置槽狀氣體流路51 M，所以在槽狀氣體流路51 M內(nèi)發(fā)生放電的可能性低。但是，為確實防止在槽狀氣體流路51 M內(nèi)放電的發(fā)生，也可以在槽狀氣體流路51 M的部分上設置金屬膜，把該金屬膜設定為接地電位或者其他電位。通過所述結(jié)構(gòu)的等離子體蝕刻裝置1，在進行半導體晶片的等離子體蝕刻的情況下，打開未圖示的開閉機構(gòu)，從搬入·搬出ロ 20將基板搬入至處理腔室10內(nèi)，并載置于載置臺15，通過靜電吸盤吸附。接著，關(guān)閉搬入·搬出ロ 20的未圖示的開閉機構(gòu)，從排氣ロ 17通過未圖示的真空泵等，把處理腔室10內(nèi)抽真空至規(guī)定的真空度。其后，通過處理氣體供給機構(gòu)30向處理腔室10內(nèi)供給規(guī)定流量的規(guī)定的處理氣體(蝕刻氣體)。此時，從氣體導入口 61 64導入的處理氣體，通過處理氣體導入路徑 81 84、環(huán)狀氣體流路41 44、槽狀氣體流路51 M，從槽狀氣體流路51 M開ロ的透孔32的部分向水平方向供給處理腔室10內(nèi)。然后，在處理腔室10內(nèi)的壓カ維持在規(guī)定的壓カ后，在高頻線圈14上施加規(guī)定頻率的高頻電力。由此，在處理腔室10內(nèi)的基板的上方的處理空間18內(nèi)，發(fā)生蝕刻氣體的 ICP等離子體。另外，根據(jù)需要，從未圖示的高頻電源施加偏壓用的高頻電壓，進行通過ICP 等離子體的對基板的等離子體蝕刻。此時，因為通過處理氣體供給機構(gòu)30，從處理腔室10內(nèi)的分散的多個地方并且從同一位置供給處理氣體，所以能夠使向基板供給的處理氣體更加均一化。另外，因為處理氣體供給機構(gòu)30由用電介體組成的一塊板體31形成，與電介體窗13構(gòu)成一體，所以也能夠通過電介體窗13遮蔽在處理空間內(nèi)感生的電磁場，抑制基板的處理狀態(tài)變得不均一。由此，能夠使等離子體的狀態(tài)均一化，能夠?qū)τ诨宓母鞑糠质┬芯坏奈g刻處理。亦即，能夠提高處理的面內(nèi)均一性。然后，當規(guī)定的等離子體蝕刻處理結(jié)束吋，停止高頻電カ的施加以及處理氣體的供給，以與所述步驟相反的步驟從處理腔室10內(nèi)將基板搬出。此外，本發(fā)明不限于所述實施方式，當然能夠進行各種變形。例如，處理氣體供給機構(gòu)30的環(huán)狀氣體流路41 44、槽狀氣體流路51 M等的數(shù)目不限于所述實施方式的數(shù)目，幾個都可以。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其在處理腔室內(nèi)產(chǎn)生感應耦合等離子體，對被收納在所述處理腔室內(nèi)的基板進行處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括以覆蓋所述處理腔室的上部開口的方式設置的、具有電介體窗的上蓋； 設置于所述上蓋的、用于向所述處理腔室內(nèi)供給處理氣體的多個氣體導入口 ； 設置于所述處理腔室外的所述電介體窗的上部的高頻線圈；和氣體供給機構(gòu)，其具有以位于所述電介體窗的內(nèi)側(cè)的方式被支承于所述上蓋的、具有透孔的一塊板體，設置在所述板體與所述電介體窗之間的端部在所述透孔的緣部開口，并且經(jīng)由與所述氣體導入口連通的多個槽狀的氣體流路從多個部位向水平方向?qū)⑻幚須怏w供給至所述處理腔室內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，具有與所述板體的下側(cè)周緣部抵接的、在與所述板體之間形成多條環(huán)狀氣體流路的環(huán)狀部件，所述氣體導入口和所述氣體流路經(jīng)由所述環(huán)狀氣體流路連通。
3.如權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述板體由電介體形成。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述板體由石英或者陶瓷形成。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述板體為環(huán)狀。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述槽狀的氣體流路以與所述高頻線圈正交的方式設置。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 在所述槽狀的氣體流路的部分形成有金屬薄膜。
8.如權(quán)利要求1 6中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述處理腔室內(nèi)的所述板體與所述基板的間隔為IOmm 40mm的范圍。
9.一種等離子體處理裝置的處理氣體供給結(jié)構(gòu)，所述等離子體處理裝置包括以覆蓋處理腔室的上部開口的方式設置的、具有電介體窗的上蓋；設置于所述上蓋的、用于向所述處理腔室內(nèi)供給處理氣體的多個氣體導入口 ；和設置于所述處理腔室外的所述電介體窗的上部的高頻線圈，通過向所述高頻線圈施加高頻電力，使得在所述處理腔室內(nèi)產(chǎn)生感應耦合等離子體，對被收納在所述處理腔室內(nèi)的基板進行處理，所述等離子體處理裝置的處理氣體供給結(jié)構(gòu)的特征在于，具有以位于所述電介體窗的內(nèi)側(cè)的方式被支承于所述上蓋的、具有透孔的一塊板體， 設置在所述板體與所述電介體窗之間的端部在所述透孔的緣部開口，并且經(jīng)由與所述氣體導入口連通的多個槽狀的氣體流路，從多個部位向水平方向?qū)⑻幚須怏w供給至所述處理腔室內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠提高處理的面內(nèi)均一性的等離子體處理裝置及其處理氣體供給結(jié)構(gòu)。一種使發(fā)生感應耦合等離子體進行基板的處理的等離子體處理裝置，包括以覆蓋處理腔室的上部開口的方式設置的、具有電介體窗的上蓋；在上蓋上設置的多個氣體導入口；在處理腔室外的電介體窗的上部設置的高頻線圈；和氣體供給機構(gòu)，其具有為使位于電介體窗的內(nèi)側(cè)而在上蓋上支承的、具有透孔的一塊板體，在板體和電介體窗之間設置的端部在透孔的緣部開口，同時通過與氣體導入口連通的多個槽狀的氣體流路向處理腔室內(nèi)從多個部位向水平方向供給處理氣體。
文檔編號H05H1/46GK102573263SQ20111034861
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月13日
發(fā)明者飯塚八城 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社