CN101226875A - 基底处理装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种基底处理装置，它包括提供了用于进行基底处理过程的处理空间的处理室、其上保持着基底的基底保持部件以及安装在处理室的上侧处的气体分配板。所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于将等离子体和处理气体分配给处理空间。根据本发明，在处理室内的不均匀空间中提供了均匀的等离子体密度，从而能均匀地处理基底。

Description

基底处理装置和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年1月17日提交的韩国专利申请No.2007-05242的优先权，该韩国专利申请的内容全部并入本文中作为参考。

技术领域

本发明涉及基底处理装置。更具体地，本发明涉及一种基底处理装置，其具有在将基底装载到处理室或从处理室卸载时打开/关闭的基底入口，本发明还涉及一种基底处理方法。

背景技术

在用于处理半导体晶片或液晶基底的常规装置中，半导体晶片或液晶基底通过形成在处理室处并作为基底传输通道的基底入口而进入或退出。在基底入口处，安装有闸门阀以便打开或关闭基底入口。

如图1所示，闸门阀20安装在处理室10的一个侧壁处，以便打开或关闭作为处理室10的基底传输通道的基底入口12。根据这种结构，通过形成在处理室10的一个侧面处的基底入口12将晶片W放入到处理室10中或者从处理室10中取出。

这种常规处理室存在着要在下面进行详细说明的问题。

由于常规闸门阀20与处理室10的外侧连接以便选择性地打开或关闭形成在处理室10的一个侧面13处的基底入口12，所以在处理室10内出现空间不对称性，从而在对基底W进行等离子体处理期间会引起不均匀性。也就是说，在基底入口12处，产生了与腔室间隔的厚度对应的空间不均匀性，从而使得难以在处理室10内均匀地进行等离子体处理。尤其是，在基底W的左边缘“a”和右边缘“b”处的等离子体密度之间存在差异，从而降低了基底处理均匀性。

为了解决上面的问题，已经提出了各种方案。其中一个方案在于，在基底入口的内侧处还安装有闸门阀以与基底入口配合。但是，该方案需要在处理室内安装活动部件，从而会产生颗粒物并出现误差。

发明内容

本发明的示例性实施方案涉及基底处理装置。在一示例性实施方案中，该基底处理装置可以包括：处理室，它提供了用于进行基底处理过程的处理空间，并且包括在那里安装有让基底进出的基底入口和安装有用来打开和关闭所述基底入口的闸门阀的一个侧面；安装在所述处理室内的基底保持部件，其上放置通过所述基底入口进入的基底；以及安装在所述处理室的上侧处的气体分配板，所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于将等离子体和处理气体分配给所述处理空间。

本发明的示例性实施方案涉及具有用于将等离子体和处理气体分配到处理室内的基底上的气体分配板的基底处理装置。在一示例性实施方案中，该气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于有所不同地将等离子体和处理气体分配到所述处理室中。

本发明的示例性实施方案涉及用于在基底上进行灰化处理的装置。在一示例性实施方案中，该装置可以包括：处理室，它提供了用于进行基底处理过程的处理空间，并且包括在那里安装有让基底进出的基底入口的一个侧面；多个安装在所述处理室内的基底保持部件，用来在处理期间保持基底；能量施加器，其被构造成用来向相应的基底保持部件施加能量；等离子体发生部件，其被构造成用来产生等离子体并且将等离子体供应到所述处理室中；排放部件，其被构造成用来将所述处理室中的气体排出；分隔部件，其被设置成用来限定所述处理室中的处理空间和所述排放部件的排放空间；以及安装在所述处理室中的处理空间上方的气体分配板，所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于将等离子体和处理气体分配给安放在所述基底保持部件上的相应基底。

本发明的示例性实施方案涉及基底处理方法。在一示例性实施方案中，该基底处理方法可以包括：通过处理室的基底入口将基底装载到设在处理空间中的基底保持部件上；使所述处理室中的压力降低至预定压力；并且通过供气部件将处理气体和从等离子体发生部件产生出来的等离子体供应到所述处理室的处理空间，其中供应到所述处理室的处理空间的处理气体和等离子体被更多地供应到位于所述处理室的基底入口附近的基底边缘区域。

附图说明

图1显示出常规的灰化装置。

图2为根据本发明的基底处理装置的外视图。

图3为根据本发明的基底处理装置的前剖视图。

图4为沿着图3的A-A′线剖开的剖视图。

图5为沿着图4的B-B′线剖开的剖视图。

图6为第一气体分配板的俯视图。

图7为平面剖视图，显示出其中将图8的气体分配板应用于本发明的例子。

图8显示出改进的气体分配板。

图9显示出包括形成有狭缝式气体注入流动通道的第二边缘部分的气体分配板。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明进行更详细说明，在这些附图中显示出了本发明的优选实施方案。但是，本发明可以按照许多不同方式实施，并且不应该被解释为局限于在这里所给出的实施方案。这些实施方案只是以这样的方式提供，从而使得本发明的公开内容是全面完整的，并且将把本发明的范围完全传达给本领域技术人员。在附图中，为了清楚起见而将各个元件和部件放大。相同的附图标记始终指代相同的元件。

虽然本发明的实施方案将结合用于在光蚀刻加工之后使用等离子体去除留在基底上的不想要的光刻胶的等离子体灰化装置进行说明，但是本发明不限于此，并且可以应用于使用等离子体处理半导体基底的所有装置。

另外，虽然下面将微波描述为用于产生等离子体的能量源，但是可以采用各种能量源，例如射频(RF)能量。

参照图2～图6，根据本发明一个实施方案的基底处理装置100是用于使用从等离子体源部件产生出来的基团而对半导体基底进行灰化的半导体制造装置。

如图2～图4所示，基底处理装置100包括提供有预定密封氛围的处理室110、基底保持部件120、排放部件150、分隔部件160、等离子体发生部件140以及具有第一气体分配板170a和第二气体分配板170b的供气部件130。

处理室110提供了在其中进行灰化处理的处理空间并且被构造成同时处理两块基底。也就是说，处理室100的处理空间分成第一空间“a”和第二空间“b”，每个空间都是在处理期间在装入的相应基底上进行灰化处理的空间。在处理室110的一个侧壁处形成有基底入口112，基底W分别通过基底入口112进入或退出第一空间“a”和第二空间“b”。基底入口112通过诸如闸门阀等开/关门114打开和关闭。

在处理室的底壁处设有排放口116，处理室110中的气体通过排放口116排出。排放口116围绕着它们的基底保持部件120形成，从而呈现环形形状。虽然在该实施方案中描述了处理室110具有两个空间“a”和“b”，但是处理室110中的分隔空间的数量可以为三个或更多个。

在处理室110的第一空间“a”和第二空间“b”处分别安装有基底保持部件120，用来在处理期间保持着基底W。基底保持部件120在处理期间安装有基底W，并且将所安装的基底W加热至预定处理温度。为了加热基底W，基底保持部件120具有这样一种常规结构，它包括用于将基底W加热至预定温度的加热器以及用于在保持着基底W的同时使基底W上升和下降以使得机械手能够容易地传输基底W的升降组件(未示出)。将基底保持部件120维持在适合于除去基底W上的光刻胶的温度(大约200～400摄氏度)下。升降组件可以包括用于支撑由机械手(未示出)放入的基底W的底面的升降销和用于使升降位置上升(上位置)和下降(下位置)的驱动器。升降销使得基底W能够从基底保持部件120的顶面移动到与基底保持部件120的顶面间隔开的上位置以及将基底W安放在基底保持部件120的顶面上的下位置。能量施加器122与基底保持部件120连接，并且向基底保持部件120施加预定的偏压能量。

如图3所示，设有排放部件150，用来使得处理室110的内部成为真空，并且将灰化处理期间所产生出来的反应副产物排出。

排放部件150包括共用排放管线152、主排放管线154和减压部件156。共用排放管线152被构造成用来将处理室110中的气体排放到外面。排放管线152与处理室110的排放口116连接以将第一空间“a”和第二空间“b”中的所有气体排出。排放部件150还可以包括用于更有效的单独排放的单排放管线152a。单排放管线152a从排放口116呈环形向下延伸。单排放管线152a使得在处理期间从第一空间“a”和第二空间“b”通过排放口116排出的气体能够均匀地流向共用排放管线152。单排放管线152a防止了通过排放口116排出的气体出现回流或不均匀流动。共用排放管线152被设置成用来将从与单排放管线152a之间的相应第一空间“a”和第二空间“b”连接的排放管线152中排出的气体排出。主排放管线154与共用排放管线152连接。减压部件156安装在主排放管线154处，并且将第一空间“a”和第二空间“b”中的气体强制排出，以使处理室110的内压降低。减压部件156可以为真空泵。

分隔部件160包括分隔壁162和间隔壁164。分隔壁162将处理室110的内部分隔以使第一空间“a”和第二空间“b”能够具有等同的结构。分隔壁162垂直竖立地安装在处理室110内的中央处。分隔壁162将处理室110的内部分隔以使第一空间“a”和第二空间“b”相对于线X2和线X3相互对称。与第一空间“a”对应的线X2是穿过第一空间“a”中的基底保持部件120的中央的虚线，与第二空间“b”对应的线X3是穿过第二空间“b”中的基底保持部件120的中央的虚线。线X2和线X3与垂直穿过分隔壁162的线X1平行。分隔壁162的外侧面162a被设置成相对于线X2和线X3与处理室110的内侧面111对称。

间隔壁164将共用排放管线152内的排放空间隔开，从而将从第一空间“a”和第二空间“b”中排出的气体单独排出。间隔壁164从分隔壁162垂直向下延伸。间隔壁164可以延伸至共用排放管线152和主排放管线154相互连接的部分。间隔壁164将共用排放管线152隔开，从而使得将第一空间“a”中的气体排出的第一排放空间“c”和将第二空间“b”中的气体排出的第二排放空间“d”能够具有等同的结构。

分隔部件160被设置用来对第一空间“a”和第二空间“b”进行单独排放。还有，分隔部件160将第一空间“a”和第二空间“b”分隔开，以防止在第一空间“a”中施加在基底保持部件120上的能量和在第二空间“b”中施加在基底保持部件120上的能量之间出现相互作用。为此，分隔部件160由绝缘材料制成。

虽然在该实施方案中描述了“分隔部件160包括分隔壁162和间隔壁164，它们结合成一体，用于将处理室110和共用排放管线152分隔开”，但是分隔部件的结构、形状和安装方法可以有各种各样的改变和变化。例如，分隔部件160可以包括相互分开的分隔壁162和间隔壁164，并且可以设置多个分隔壁162和多个间隔壁164。可选的是，分隔部件160的分隔壁162可以固定安装在处理室110处，其间隔壁164可以固定安装，并且当组装基底处理装置100时，分隔壁162和间隔壁164相互连接。

等离子体发生部件140在处理期间产生等离子体，并且将所产生出来的等离子体供应到处理室110。等离子体发生部件40可以为远程等离子体发生装置，并且包括第一发生部件142和第二发生部件144。第一发生部件142在处理期间向第一供应部件132提供等离子体，第二发生部件144在处理期间向第二供应部件134提供等离子体。第一发生部件142包括磁控管142a、波导管142b和供气管线142c。第二发生部件144包括磁控管144a、波导管144b和供气管线144c。磁控管142a和144a产生用于在处理期间生成等离子体的微波。波导管142b将从磁控管142a产生出来的微波引导至供气管线142c，波导管144b将从磁控管144a产生出来的微波引导至相应的供气管线144c。供气管线142c和144c被构造成用来在处理期间提供反应气体。这时，通过从磁控管142a和144b产生出来的微波，从通过供气管线142c和144c接收到的反应气体产生等离子体。从等离子体发生部件140产生出来的等离子体在灰化处理期间被供应到供气部件130。

供气部件130的第一供应部件132和第二供应部件134在处理期间将等离子体和处理气体注入到处理室110的第一空间“a”和第二空间“b”中。第一供应部件132安装在处理室110的第一空间“a”上方，第二供应部件134安装在处理室110的第二空间“b”上方。第一供应部件132包括提供了与第一发生部件142连接的隧道状流动通道的盖罩136a和安装在盖罩136a下面并面对着基底W的第一气体分配板(GDP)170a。第二供应部件134包括提供了与第二发生部件144连接的隧道状流动通道的盖罩136b和安装在盖罩136b下面并面对着基底W的第二气体分配板(GDP)170b。

第一供应部件132在处理期间将等离子体和处理气体注入到第一空间“a”中安装在基底保持部件120处的基底W上。第二供应部件134在处理期间将等离子体和处理气体注入到第二空间“b”中安装在基底保持部件120处的基底W上。

尤其是，第一气体分配板170a和第二气体分配板170b包括多个气体注入流动通道172a和172b，它们不对称地形成，以使供应到第一空间“a”和第二空间“b”的处理气体和等离子体密度均匀。具体地说，第一气体分配板170a和第二气体分配板170b包括不对称气体注入流动通道172a和172b，它们可以划分成第一边缘部分K1和位于基底入口112附近的第二边缘部分K2，在第一边缘部分K1处，形成具有相同尺寸的各条气体注入流动通道172a，在第二边缘部分K2处，形成比气体注入流动通道172a更大的各条气体注入流动通道172b。

如图5所示，由于让基底W进入和退出的基底入口112，所以处理室110具有呈现凹形形状的一个侧面110a。与处理室110的这一个侧面的厚度对应的空间不均匀性由基底入口112引起。因此，在基底入口112处产生了与在处理室110中的其它区域处不同的气体和等离子体流动。这种不同的流动使得难以均匀地处理基底W。在这方面，必须改善气体和等离子体的分布结构，以抑制由基底入口112导致的气体和等离子体流动变化所引起的密度不均匀性。也就是说，如图5和图6所示，第一气体分配板170a和第二气体分配板170b被构造成通过形成在第二边缘部分K2处的气体注入流动通道172b向位于基底入口112附近的空间供应的等离子体和处理气体的量大于供应到第一边缘部分K1的等离子体和处理气体量。包括不对称气体注入流动通道172a和172b的第一气体分配板170a和第二气体分配板170b在处理室110的不对称空间结构中在密度较低的基底入口112周围分配更大量的等离子体。因此，在基底W的边缘处产生的等离子体密度变得均匀，从而改善了灰化均匀性。形成在第二边缘部分K2处的气体注入流动通道172b的开口面积大约比形成在第一边缘部分K1处的气体注入流动通道172a大1％～1000％。形成在中央部分K3处的气体注入流动通道172c相互对称，并且其尺寸小于形成在第二边缘部分K处的气体注入流动通道172b。同时，如图9所示，形成在第二边缘部分K2处的气体注入流动通道172b可以为狭缝形。

图8显示出改进的气体分配板，图7为平面剖视图，显示出其中将图8的气体分配板应用于本发明的例子。

下面将参照图3对处理室110的第一空间“a”和第二空间“b”处的排放气流进行说明。气体和等离子体在与共用排放管线152直接连接的排放口116侧(与分隔壁162相邻的区域(参照图4))比在第一空间“a”和第二空间“b”中的其它区域处流得更快。因此，出现气体和等离子体密度差异。在这方面，需要改善气体和等离子体的分布结构，以抑制由共用排放管线152导致的气体和等离子体流动变化所引起的密度不均匀性。如图7和图8所示，第三气体分配板170c被构造成通过形成在第二边缘部分K2处的气体注入流动通道172b向位于基底入口112附近的空间供应比第一边缘部分K1更大量的等离子体和处理气体。尤其是，第三气体分配板170c被构造成通过形成在位于共用排放管线152附近的第三边缘部分K4处的气体注入流动通道172d向位于共用排放管线152附近的空间供应比第一边缘部分K1更大量的等离子体和处理气体。包括不对称气体注入流动通道172a、172b和172d的第三气体分配板170c能够在处理室110的不对称结构中在密度较低的基底入口112和共用排放管线152周围分配更大量的等离子体和处理气体。因此，在基底W的边缘处产生的等离子体密度变得均匀，从而改善了灰化均匀性。

下面将对使用图2所示的基底处理装置进行的灰化处理进行详细说明。

参照图2和图3，如果基底处理装置100的处理开始了，则通过基底入口112将基底W分别装载在基底保持部件120上。当基底W装载在基底保持部件120上时，通过设在基底保持部件120处的加热器将基底W加热至预定温度，并且能量施加器122向相应的基底保持部件120施加偏压能量。减压部件156强制吸出处理室110中的空气，从而使在处理室110中的压力降低至预定压力。

如果处理室110中的诸如处理压力和温度等处理条件满足预定条件，则等离子体发生部件140产生等离子体，并且将等离子体供应到供气部件130，排放部件150将处理室110中的压力保持在恒定压力下。通过供气部件130注入的等离子体将基底W上的不想要的光刻胶去除。排放部件150以恒定的流量将供应到处理室110中的等离子体和处理气体排出，从而保持处理室110中的压力。如果已将基底W上的光刻胶去除，则将基底W从基底保持部件120卸载之后，通过基底入口112将基底W从处理室110中取出。

在去除基底W上的光刻胶的过程(灰化处理)期间，将等离子体和气体不对称地分配给第一空间“a”和第二空间“b”。也就是说，在处理室110的不对称空间结构中在其密度降低的基底入口112周围分配更多的等离子体和气体。因此，在基底W边缘处产生的等离子体密度变得均匀，从而改善了灰化均匀性。

单独对第一空间“a”和第二空间“b”进行排放。也就是说，通过分隔部件160将第一空间“a”中的等离子体和处理气体排出到共用排放管线152中的第一排放空间“c”，通过分隔部件160将第二空间“b”中的等离子体和处理气体排出到共用排放管线152中的第二排放空间“d”。从第一空间“a”和第二空间“b”中排出的气体由于单排放管线152a而不会回流。因此，供应到第一空间“a”和第二空间“b”的气体被单独分开排出，并且第一空间“a”中的等离子体和气体流动与第二空间“b”中的等离子体和气体流动相同。

如上所述，当在具有由基底入口112导致的不对称空间结构的处理室110中处理基底W时，在基底入口112周围分配更大量的等离子体和气体。因此，在基底W边缘处产生的等离子体密度变得均匀，从而改善了灰化均匀性。另外，在将多个保持部件120安装在处理室110内以处理多个基底W时，将外壳的内部划分成多个具有相同尺寸和结构的基底处理空间，并且使得外壳的内部相对于保持部件对称，从而在各个基底W上进行均匀相同的处理。

根据本发明，可以防止由处理室中的空间不均匀性导致的等离子体和气体分布差异。另外，当在处理室内进行等离子体处理时，能提供均匀的等离子体密度以均匀地处理基底。

虽然已经结合附图中所示的本发明实施方案对本发明进行了说明，但是本发明不限于此。对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以对本发明作出各种替换、改变和变化。

Claims (15)

1.一种基底处理装置，包括：

处理室，它提供了用于进行基底处理过程的处理空间，并且包括在那里安装有让基底进出的基底入口和安装有用来打开和关闭所述基底入口的闸门阀的一个侧面；

安装在所述处理室内的基底保持部件，其上放置通过所述基底入口进入的基底；以及

安装在所述处理室的上侧处的气体分配板，所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于将等离子体和处理气体分配给所述处理空间。

2.如权利要求1所述的基底处理装置，其中，在所述气体注入流动通道之中，形成在位于所述基底入口附近区域处的气体注入流动通道的开口密度大于形成在其它区域处的气体注入流动通道的开口密度。

3.如权利要求2所述的基底处理装置，其中，在所述不对称气体注入流动通道之中，形成在位于所述基底入口附近区域处的气体注入流动通道具有相对更大的尺寸。

4.如权利要求2所述的基底处理装置，还包括：

设在所述气体分配板的上侧处的等离子体源单元，用于产生等离子体。

5.如权利要求1所述的基底处理装置，其中，所述处理室还包括形成在其底部处的排放口。

6.如权利要求5所述的基底处理装置，其中，形成在位于所述排放口附近区域处的气体注入流动通道的尺寸大于形成在其它区域处的气体注入流动通道的尺寸。

7.如权利要求1所述的基底处理装置，其中，形成在位于所述基底入口附近区域处的每条气体注入流动通道的尺寸大约比形成在其它区域处的每条气体注入流动通道的尺寸大1％～1000％。

8.一种基底处理装置，具有用于将等离子体和处理气体分配到处理室内的基底上的气体分配板，其中，所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于有所不同地将等离子体和处理气体分配到所述处理室中。

9.一种用于在基底上进行灰化处理的装置，所述装置包括：

处理室，它提供了用于进行基底处理过程的处理空间，并且包括在那里安装有让基底进出的基底入口的一个侧面；

多个安装在所述处理室内的基底保持部件，用来在处理期间保持基底；

能量施加器，其被构造成用来向相应的基底保持部件施加能量；

等离子体发生部件，其被构造成用来产生等离子体并且将等离子体供应到所述处理室中；

排放部件，其被构造成用来将所述处理室中的气体排出；

分隔部件，其被设置成用来限定所述处理室中的处理空间和所述排放部件的排放空间；以及

安装在所述处理室中的处理空间上方的气体分配板，所述气体分配板包括多个不对称形成的气体注入流动通道，用于将等离子体和处理气体分配给安放在所述基底保持部件上的相应基底。

10.如权利要求9所述的装置，其中，在所述气体注入流动通道之中，形成在位于所述基底入口附近区域处的气体注入流动通道的尺寸大于形成在其它区域处的气体注入流动通道的尺寸。

11.如权利要求9所述的装置，其中，在所述气体注入流动通道之中，形成在位于所述排放部件附近区域处的气体注入流动通道的尺寸大于形成在其它区域处的气体注入流动通道的尺寸。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述排放部件包括共用排放管线，所述处理空间中的气体沿着所述共用排放管线，通过环绕着相应基底保持部件而形成的排放口排出，

其中，所述分隔部件包括安装在所述处理室内以限定所述处理空间的分隔壁以及安装在所述共用管线内以限定排放空间从而使气体从相应的处理空间中单独排出的间隔壁。

13.如权利要求12所述的装置，其中，所述分隔壁划分出相对于穿过所述基底保持部件的中央并且与所述分隔壁平行的线对称的处理空间，

其中，所述间隔壁划分出相对于所述间隔壁对称的排放空间。

14.一种基底处理方法，所述方法包括：

通过处理室的基底入口将基底装载到设在处理空间中的基底保持部件上；

使所述处理室中的压力降低至预定压力；并且

通过供气部件将处理气体和从等离子体发生部件产生出来的等离子体供应到所述处理室的处理空间，

其中，供应到所述处理室的处理空间的处理气体和等离子体被更多地供应到位于所述处理室的基底入口附近的基底边缘区域。

15.如权利要求14所述的基底处理方法，其中，通过具有多条在所述供气部件处不对称形成的气体注入流动通道的气体分配板，将处理气体和等离子体不对称地供应到所述处理室的处理空间。

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