CN100449708C

CN100449708C - 基板处理装置

Info

Publication number: CN100449708C
Application number: CNB2005800093630A
Authority: CN
Inventors: 野泽俊久; 汤浅珠树
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2005-05-23
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2025-05-23
Also published as: US20070221130A1; JPWO2005117083A1; WO2005117083A1; CN1934684A; KR100856159B1; KR20070020254A; JP4652327B2

Abstract

本发明的课题在于提高基板处理装置的清洗效率。因此，使用基板处理装置，其包括：在内部保持被处理基板的处理容器；向所述处理容器内供给用于处理的气体的气体供给单元；设置在所述处理容器内的保持所述被处理基板的保持台；和将所述处理容器内的空间分为第一空间和第二空间的遮挡板，包括对所述第一空间进行排气的第一排气路径，和对所述第二空间进行排气的第二排气路径。

Description

基板处理装置

技术领域

本发明涉及对被处理基板进行处理的基板处理装置。

背景技术

在对被处理基板进行处理的基板处理装置中，例如在进行成膜等处理的处理容器中，有时会出现处理容器的内壁面的状态带给基板处理影响的问题。

例如，应用溅射法、CVD法(化学汽相淀积法)等在被处理基板上进行成膜时，不仅在被处理基板上，在处理容器的内壁面也成膜，有时从内壁面的膜的剥离会造成颗粒的产生等、出现成品率降低等问题。

因此，为了保护处理容器的内壁面，有时安装称为遮挡板的板状保护部件。进行了例如通过交换遮挡板、抑制颗粒的产生的方法，和加热遮挡板、减少附着在该遮挡板的膜的量的方法，还有加热遮挡板、使该遮挡板的清洗处理效率提高，抑制从该遮挡板的膜的剥离和产生颗粒的尝试。

专利文献1：日本专利特开平6-151321号公报

可是，在处理容器上设置遮挡板时，因为该遮挡板和处理容器间产生空隙，例如有可能基板处理时的成膜气体侵入该空隙，所以在该空隙处形成堆积物，有时成为颗粒的产生源。

例如使用激发起等离子体的清洗气体等，通过清洗处理除去这种遮挡板与处理容器的空隙的堆积物时，因为难以使清洗气体有效的遍及该空隙，所以存在清洗效率不高、难以除去堆积物的问题。

发明内容

这里，本发明的目的在于提供一种解决上述问题的新的有用的基板处理装置。

本发明的具体的课题是在基板处理装置中，使设置有遮挡板的处理容器内的堆积物的清洗效率提高。

本发明通过下述基板处理装置解决上述问题。该基板处理装置具有：在内部保持被处理基板的处理容器；向上述处理容器内供给用于处理的气体的气体供给单元；设置在上述处理容器内、保持上述被处理基板的保持台；和将上述处理容器内的空间分为第一空间和第二空间的遮挡板，其特征在于具有：对上述第一空间进行排气的第一排气路径，和对上述第二空间进行排气的第二排气路径。

根据本发明，可以使基板处理装置的清洗效率提高。

附图说明

图1是本发明的实施例1的基板处理装置的示意截面图。

图2是图1的基板处理装置中使用的槽板的平面图。

图3是本发明的实施例2的基板处理装置的示意截面图。

符号说明

100、100A基板处理装置；101处理容器；102第一空间；103、103A、103B第二空间；104、104A、104B遮挡板；104a、104b加热器；105、106第二排气口；107、108排气槽；109、112、142排气管路；110、111阀；113排气单元；114处理气体供给部；114A处理气体导入口；114B处理气体通路；114C气体孔；115等离子体气体供给环；113透过窗支承部；117天线凸缘；118微波透过窗；119密封环；120保持台；120A加热器；121保持台支撑；122密封单元；130径向线隙缝天线；131同轴波导管；131A波导管；131B中心导体；132天线主体；133冷却水通路；134相位延迟板；135槽板；135a、135b槽；140喷淋头；141排气口；143气体槽；144气体供给管路；151气体槽；152气体孔；200控制装置

具体实施方式

下面，根据附图说明本发明的实施方式。

实施例1

图1是示意性地表示本发明的实施例1的基板处理装置100的示意截面图。参照图1，基板处理装置100具有例如由Al等金属形成的处理容器101，在该处理容器101的内部设置有保持被处理基板W的保持台120。该保持台120被例如大致为圆柱状的支撑部121支撑，该支撑部121竖直插入在上述处理容器101底部形成的孔部中，该处理容器101和该支撑部121的空隙被例如磁性流体和真空波纹管(bellows)等的密封单元122所密封。

此外，在与载置在上述处理容器101的上述保持台120上的上述被处理基板W相对应的部分，设置有大致呈圆盘形的透过微波的微波透过窗118。并且在上述微波透过窗118和上述处理容器101之间，设置有大致呈环状的用于向处理容器内供给等离子体气体的等离子体气体供给环115。此外，上述微波透过窗118形成隔着透过窗支撑部116、与上述等离子体气体供给环115连接的结构，上述微波透过窗118和上述透过窗支撑部116形成通过密封环119保持接触部的气密的结构。

此外，在上述微波透过窗118和上述保持台120之间，设置有向处理容器内供给处理气体的处理气体供给部114。该处理气体供给部114设置比上述等离子体气体供给环115更靠近上述保持台120的一侧。

本实施例的基板处理装置100中，在上述处理容器101内形成如下结构：通过上述等离子体气体供给环115(第一气体供给单元)供给等离子体气体，通过上述处理气体供给部114(第二气体供给单元)供给处理气体，分别独立的将它们供给至处理容器内，进行基板处理。通过后述的径向线隙缝天线导入的微波，将被供给的等离子体气体或处理气体等离子体激发，通过等离子体激发的这些气体，进行例如成膜等的基板处理。

通过气体导入口115A，将例如Ar等的等离子体气体导入上述等离子体气体供给环115中，等离子体气体在形成于上述气体供给环115内部的略呈环状的气体槽115B中扩散。

将在上述气体槽115B内扩散的等离子体气体从与该气体槽115B连通的多个等离子体气体孔115C供给至上述处理容器101内。并且，被供给至上述处理容器101内的该等离子体处理气体，经由形成为大致格子状的上述处理气体供给部114的格子的孔，到达被处理基板附近。

上述处理气体供给部114，在上述处理容器101中，以在上述微波透过窗118和上述保持台120上的被处理基板W之间，与该被处理基板W面对的方式设置，并保持在上述被处理容器101的一部分上。

从处理气体导入口114A将上述处理气体导入上述处理气体供给部114，该处理气体通过在该处理气体供给部114的内部的形成为大致格子状的处理气体通路114B扩散，从与处理容器内部连通的气体孔114C被供给至处理容器内。

此外，从上述等离子体气体供给环115或处理气体供给部114，除了供给用于基板处理的气体外，还可以供给用于清洗处理容器内的清洗气体，可以通过该清洗气体，清洗处理容器内，根据需要对清洗气体进行等离子体激发，适用于处理容器内的清洗。

在上述微波透过窗118上，设置有径向线隙缝天线130。该径向线隙缝天线130由以下部件构成：与上述微波透过窗118紧密连接，由图2所示的多个槽135a、135b形成的圆盘状槽板135；按压上述槽板135的圆盘状的天线主体132；插入上述槽板135的大致呈环状的天线凸缘117；以及夹在上述槽板135与上述天线主体132之间，由Al₂O₃、SiO₂或Si₃N₄的低损耗介质材料构成的相位延迟板134。

上述径向线隙缝天线130通过上述等离子体气体供给环115安装在上述处理容器101上，通过同轴波导管131，将来自外部的微波源(未图示)的频率为2.45GHz或8.3GHz的微波供给至上述径向线隙缝天线130。

通过上述微波透过窗118，从上述槽板135上的槽135a、135b向上述处理容器101中放射被供给的微波，在上述微波透过窗118正下方的空间，在从上述等离子体气体孔115C供给的等离子体气体中，激发等离子体。

在上述同轴波导管131中，外侧的波导管131A与上述圆盘状的天线主体132连接，中心导体131B通过形成在上述相位延迟板134上的开口部与上述槽板135连接。供给至上述同轴波导管131的微波一边在上述天线主体132与槽板135之间沿径向行进，一边通过上述槽135a、135b被放射。

图2表示在上述槽板135上形成的槽135a、135b。

参照图2，上述槽135a呈同心圆状排列，对应各个槽135a，与之垂直的槽135b同样形成为同心圆状。上述槽135a、135b在上述槽板135的半径方向，以与被上述相位延迟板134压缩的微波波长相对应的间隔形成，结果微波从上述槽板135形成大致平面波被放射。此时，因为形成上述槽135a与135b相互垂直的关系，由此，被放射的微波形成含有两个垂直的偏振波成分的圆偏振波。

此外，上述基板处理装置100中，在上述天线主体132上形成冷却水通路133，通过上述径向线隙缝天线132吸收在上述微波透过窗118蓄积的热量。

在本实施例的基板处理装置100中，可以在上述径向线隙缝天线130正下方的宽阔区域实现高等离子体密度，可以在短时间内进行均匀的等离子体处理。并且，用这种方法形成的微波等离子体，因为由微波激发等离子体，电子温度低，可以避免被处理基板的损坏和金属污染。并且，因为即使在大面积基板上也能够容易地激发均匀的等离子体，所以易于与使用大口径半导体基板的半导体装置的制造工序和大型液晶显示装置的制造相适应。

在上述基板处理装置100中，可以进行例如灰化、蚀刻、表面改性、表面氧化、表面氮化、表面氧氮化、成膜等处理。

在本实施例的基板处理装置100中，例如进行成膜处理时，有时在处理容器内被处理基板以外的部分也会附着由于成膜处理形成的膜。并且，这种膜的附着不仅是成膜处理，有时在蚀刻和其他被处理基板的表面处理的情况下也会发生。

因此，本实施例的基板处理装置100中，在上述处理容器101内设置遮挡板104，覆盖上述处理容器101的内壁面和上述支撑部121的壁面。上述遮挡板104由以覆盖上述处理容器101内壁面的方式设置的遮挡板104A、和以覆盖上述支撑部121的壁面的方式形成的遮挡板104B构成。

由于设置有上述遮挡板104，在上述处理容器101内，可以防止膜附着在被处理基板W以外的部分，例如在处理容器101的内壁面和上述支撑部121的壁面。

此外，在上述遮挡板104A和上述遮挡板104B上，设置有各自的加热器104a和104b，可以对上述遮挡板104进行加热。

由于加热遮挡板104，使温度升高，例如具有减少附着在该遮挡板104的膜的量的效果，特别是在使用碳氢化合物类气体和碳氟化合物类气体时，减小含有碳的膜在上述遮挡板104上附着量的效果显著。因此，抑制来自膜剥离的颗粒产生，使基板处理的成品率上升，此外，实现缩短遮挡板的清洗时间、维修周期的长期化，能够使基板处理的效率提高。

由于设置上述遮挡板104，一方面可以得到上述效果，另一方面却存在在上述处理容器101内，产生通过清洗等处理除去附着的膜变得困难的部位。

例如，设置上述遮挡板104，使得上述处理容器101内的空间分隔为：在上述遮挡板104和上述保持台120之间形成的第一空间102；和该遮挡板104与上述处理容器101的内壁面之间的空隙或者该遮挡板104与上述支持部121的壁面之间的空隙产生的第二空间103。具体而言，上述遮挡板104中，上述遮挡板104A与上述处理容器101的内壁面之间形成第二空间103A，上述遮挡板104B与上述支撑部121之间形成第二空间103B。上述第二空间103以包含该第二空间103A、103B的方式构成。

在现有基板处理装置中，当形成相当于上述第二处理空间103的狭小空间时，堆积物在该狭小空间堆积，有时成为颗粒发生源。这是因为在现有的基板处理装置中，难以将清洗气体有效地供给到该狭小空间。

于是，在本实施例的基板处理装置100中，由于分别独立设置对上述第一空间102进行排气的第一排气路径、和对上述第二空间103进行排气的第二排气路径，形成可以使该第二空间103的排气效率提高、将清洗气体有效地提供至该第二空间的结构。

因此，在基板处理时，可以有效地除去附着在上述第二空间103的膜等堆积物，可以抑制颗粒的产生、使基板处理的成品率提高，并且，可以缩短处理容器内的清洗时间。此外，实现处理容器内的维修周期的长期化，可以使基板处理效率提高。

下面，说明对上述第一空间102和第二空间103进行排气的各自的排气路径的结构。

将在上述保持台120周围形成的、以被上述遮挡板104所包围的方式形成的，对上述第一空间102进行排气的第一排气路径，形成包含在上述处理容器101的例如底面形成的多个第一排气口141的结构。

成为第一排气路径的排气管路142与上述第一排气口141连接，形成通过该排气线路142，将供给至上述第一空间102的等离子体气体、处理气体等气体从该第一排气口141通过该排气管路142排气的结构。

另一方面，对在上述处理容器101的内壁面与上述遮挡板104A间的空隙形成的上述第二处理空间103A进行排气的第二排气路径，形成含有面对第二处理空间103A、在该处理容器101的内壁形成的第二排气口105的结构。同样，对在上述支撑部121与上述遮挡板104B之间的空隙形成的第二处理空间103B进行排气的第二排气路径，形成含有面对第二处理空间103B、在该处理容器101的内壁面形成的第二排气口106的结构。

上述第二排气口105和上述第二排气口106形成分别与在划分上述处理容器101内的空间的该处理容器101的壁部的内部形成的排气槽107和排气槽108连通的结构，该排气槽构成第二排气路径。

上述排气槽107和上述排气槽108以在上述处理容器101壁部的内部延伸的方式形成，在该壁部内部合流，并且与安装在上述处理容器101内的排气管路109连接。因此，上述第二处理空间103通过该排气管路109排气。并且，上述排气槽108与上述排气线路142不连通，以避开该排气线路142、与上述排气槽107合流的方式形成。

由此，在本实施例的基板处理装置中，因为独立设置对上述第一处理空间102进行排气的第一排气口和对上述第二处理空间103进行排气的第二排气口，所以可以使该第二处理空间103的排气效率提高。

因此，由清洗气体(含有等离子体激发后的清洗气体)清洗上述处理容器101内部时，可以有效地将该清洗气体供给至该第二处理空间103，清洗作为现有清洗困难的堆积在形成于遮挡板背面空隙空间的膜等堆积物的效率提高。

此外，上述排气管路109和上述排气管路142，均与排气管路112连接，将例如涡轮分子泵等排气单元113与该排气管路112连接。在本实施例的基板处理装置中，具有可以将对上述处理容器101内进行排气的排气线路切换为上述第一排气路径或上述第二排气路径的排气路径切换单元，因此，可以高效地向上述第二空间103供给清洗气体。

上述排气路径切换单元，由例如可以将上述排气线路142断开而设置的第一阀111、和可以将上述排气线路109断开而设置的第二阀110构成。在关闭上述阀110、打开上述阀111，断开上述排气管路109的情况下，上述处理容器101内，通过上述第一排气路径，即从上述第一排气口141开始，经由上述排气管路142，由上述排气单元113排气。

此外，在打开上述阀110、关闭上述阀111，断开上述排气管路142的情况下，上述处理容器101内，通过上述第二排气路径，即从上述第二排气口105、106开始113排气。

由此，由于通过排气切换单元切换排气路径，可以有效地使处理空间内排气，并且可以有效地进行清洗。例如，在进行基板处理时，优选从流导大的上述第一排气线路对处理空间内进行排气；清洗处理容器内时，根据需要，优选分开使用第一排气路径和第二排气路径。

例如，在上述处理容器101的内部，主要进行在面对容量大的上述第一空间102的部分堆积的膜的清洗时，优选从排气流导更大的上述第一排气路径排出清洗气体。

此外，在上述处理容器101内部，进行在面对上述第二空间103部分堆积的膜的清洗时，为了有效地使该第二空间103排气，有效地将清洗气体供给到该第二空间103，所以优选从上述第二排气路径排出清洗气体。

此外，空间101内的清洗处理，可以使用例如每次对一张被处理基板进行成膜处理的实施方法，或每次对多张被处理基板进行成膜处理的实施方法的任一种。此外，也可以变更进行上述第一空间102与上述第二空间103的各自的进行清洗的次数、进行清洗的周期等。

此外，也可以开放上述阀110和上述阀111两者，从上述第一路径和上述第二路径两者排出清洗气体。

此外，在本实施例中，上述阀111中使用能够调节排气流导的流导可变阀。因为使用该流导可变阀，利用第一排气路径对处理容器内进行排气时，由于改变该流导可变阀的流导，可以将处理容器内的压力控制在任意值。使用这种流导可变阀时，难以严密地将排气路径完全断开，虽然阀的漏气量比通常的隔膜阀多，但由阀漏气排出的气体量只是一点，可以认为实质上是被断开的。

此外，上述阀110可以使用例如隔膜阀等，该阀110也可以使用流导可变阀。

此外，通过控制装置200，进行本实施例的基板处理装置100的气体供给量、气体阀的开闭、排气阀的开闭、排气路径的流导、加热器的温度、微波的输出等的控制。

下面，在由上述基板处理装置100进行的基板处理中，将例如通过等离子体CVD法成膜处理的详细条件的一例表示如下。

以流量200sccm将Ar从上述等离子气体供给环115供给至上述处理容器101内，以流量100sccm将C₄F₆从上述处理气体供给部供给至上述处理容器101内，由于以2000W将微波电力供给至上述径向分布隙缝天线130，在处理容器内激发微波等离子体。此时，可以在被处理基板上，以100nm/m的成膜速度形成由CFx构成的膜。此时，处理容器内的排气路径优选为上述第一排气路径。

此外，将进行上述成膜处理时的处理容器的清洗条件的一例表示如下。

以流量200sccm将Ar从上述等离子气体供给环115供给至上述处理容器101内，以流量300sccm将O₂从上述处理气体供给部供给至上述处理容器101内，由于以3000W将微波电力供给至上述径向分布隙缝天线130，在处理容器内激发微波等离子体，解离清洗气体，形成清洗必需的自由基等活性种，进行处理容器内的清洗。此时，处理容器内的排气路径，优选切换上述第一排气路径和上述第二排气路径，使用双方的排气路径。

实施例2

此外，本发明的基板处理装置不限于实施例1所述的基板处理装置100，可以进行各种变形、变更使用。

图3是示意性地表示本发明的实施例2的基板处理装置100A的示意截面图。但在图中，对上述说明过的部分标以同一参照符号，省略说明。

参照图3，在本实施例的基板处理装置100A中，不具有实施例1所述的上述径向线隙缝天线130、上述天线凸缘117、上述透过窗支撑部116、微波透过窗118，形成在上述处理容器101上设置有喷淋头140的结构。

上述喷淋头140以覆盖上述处理容器101的开口部的方式设置，在该喷淋头140上，形成扩散处理气体的气体槽151、和从该气体槽151开始与上述第一空间102连通的多个气体孔152，形成向处理容器供给处理气体的结构。此外，与气体供给管路144连接的气体槽143与上述气体槽151连接，形成供给处理气体的结构。

本实施例的基板处理装置100A中，例如形成在上述保持台120上，埋设加热被载置在该保持台120上的被处理基板W的加热器120A，可以加热被处理基板W达到500℃以上的高温的结构。

因此，可以例如通过热分解从上述喷淋头140供给的处理气体，进行在被处理基板W上堆积的所谓热CVD处理。

此外，这种情况下，清洗可以通过例如使用活性气体的气体清洗进行。

此外，本发明除本图所示外，可以进行各种变形、变更，使用。例如，也可以适用于平行平板型等离子体处理装置、高密度等离子体处理装置(ICP、ECR、螺旋形极化天线(helicon)等等离子体处理装置)等。

以上，对于优选实施例说明了本发明，但本发明并不限于上述特定的实施例，可以在专利权利要求书所述的要旨内进行各种变形、变更。

工业可利用性

根据本发明，可以使基板处理装置的清洗效率提高。

Claims

1.一种基板处理装置，包括：

在内部保持有被处理基板的处理容器；

向所述处理容器内供给用于处理的气体的气体供给单元；

设置在所述处理容器内的、保持所述被处理基板的保持台；和

将所述处理容器内空间分为第一空间和第二空间的遮挡板，

其特征在于，该基板处理装置具有：

对所述第一空间进行排气的第一排气路径，

对所述第二空间进行排气的第二排气路径，和

排气路径切换单元，所述排气路径切换单元能够切换所述第一排气路径和所述第二排气路径，使得使用其中任一个作为对所述处理容器内进行排气的排气路径。

2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述第一空间为在所述保持台和所述遮挡板之间形成的空间。

3.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述第二空间包含在所述遮挡板和所述处理容器的内壁面之间形成的空间。

4.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述第二空间包含在所述遮挡板和支撑所述保持台的支撑部之间形成的空间。

5.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述排气路径切换单元，包含设置在所述第一排气路径的第一阀、和设置在所述第二排气路径的第二阀。

6.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于：所述第一阀为可以调整排气流导的流导可变阀。

7.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述第一排气路径包含设置在所述处理容器的第一排气口，所述第二排气路径包含在所述处理容器中与该第一排气口独立设置的第二排气口。

8.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：在所述处理容器内设置有激发等离子体的等离子体激发单元。

9.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于：所述等离子体激发单元为设置在所述处理容器上的径向线隙缝天线。

10.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：所述气体供给单元由第一气体供给单元，和与该第一气体供给单元独立地向所述处理容器内供给气体的第二气体供给单元构成。

11.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于：在所述遮挡板上，设置有加热该遮挡板的加热单元。

12.一种基板处理装置，

具有：

在内部保持有被处理基板的处理容器；

向所述处理容器内供给用于处理的气体的气体供给单元；

将所述处理容器内空间分为第一空间和第二空间的遮挡板，

其特征在于：该基板处理装置具有：

对所述第一空间进行排气的第一排气路径，和

对所述第二空间进行排气的第二排气路径，

所述第二排气路径包含排气槽，该排气槽设置在划分所述处理容器内的空间的该处理容器的壁部的内部。