CN101615575B - 缓冲板以及基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种缓冲板以及基板处理装置，与现有技术相比能够实现处理均匀性的提高，缓冲板(5)具有多个排气孔(5a)，且被设置在用于载置基板的载置台3的周围，该缓冲板(5)具有层叠结构，并且具备供给用于对处理腔室(2)内的压力进行调整的压力调整用气体的压力调整用气体供给流路(50)。

Description

缓冲板以及基板处理装置
技术领域
本发明涉及在基板的等离子体处理等中所使用的缓冲板以及基板处理装置。
背景技术
在现有技术中，例如在半导体装置的制造过程中，使用基板处理装置，将半导体晶片、液晶显示装置用的玻璃基板等的基板收容在处理腔室内并对其进行规定的处理。作为这种基板处理装置，例如公知有下述结构：在处理腔室内设置有用于载置基板的载置台，并且以与该载置台相对的方式设置有用于供给处理气体的喷淋头，向载置于载置台上的基板供给处理气体。此外，还公知有下述内容：以包围载置台的周围的方式设置有具有多个排气孔(由圆孔、长孔、多边形孔等构成)的缓冲板(也称为排气板)，经由这些缓冲板的排气孔对处理腔室内进行排气。
在上述结构的基板处理装置中，经由设置在载置台周围的缓冲板从载置台的周围进行排气，由此，能够使处理腔室内的压力以及处理气体的流动均匀化，实现基板表面的处理的均匀化。此外，公知有下述技术：对于在处理腔室内产生等离子体进行基板的处理的基板处理装置中，设置上述缓冲板，此外通过对该缓冲板施加电压，以阻止来自于处理空间的等离子体的泄露(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2004-6574号公报
在上述的现有技术中，通过在载置台的周围设置具有多个排气孔的缓冲板，进行来自于载置台的周围的排气的均匀化、等离子体的封闭等。然而，即便在使用上述的缓冲板时，在基板上的处理空间中，因为形成从基板的中央部向着周缘部的处理气体的流动，所以，例如与基板的中央部等相比，在基板的周缘部存在处理速度缓慢等的处理的均匀性(面内均匀性)降低的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术的问题而提出的，其目的在于提供一种与现有技术相比能够实现处理的均匀性的提高的缓冲板以及基板处理装置。
本发明第一方面的缓冲板，其特征在于：该缓冲板被设置于在内部处理基板的处理腔室内的、用于载置所述基板的载置台的周围，并且该缓冲板具有多个排气孔，用于经由这些排气孔对所述处理腔室内进行排气，该缓冲板由层叠多个板状部件的层叠体构成，在该缓冲板的内部形成有压力调整用气体供给流路，该压力调整用气体供给流路供给用于调整所述处理腔室内的压力的压力调整用气体。
本发明第二方面的缓冲板，其特征在于：在第一方面所述的缓冲板中，从缓冲板的上侧面向着上方供给所述压力调整用气体。
本发明第三方面的缓冲板，其特征在于：在第一方面所述的缓冲板中，从缓冲板的下侧面向着下方供给所述压力调整用气体。
本发明第四方面的缓冲板，其特征在于：在第一方面所述的缓冲板中，向所述排气孔内供给所述压力调整用气体。
本发明第五方面的缓冲板，其特征在于：在第一～第四方面中的任一方面所述的缓冲板中，能够针对沿着所述载置台的周方向的多个区域的每一个独立地控制所述压力调整用气体的供给量。
本发明第六方面的缓冲板，其特征在于：在第一～第五方面中的任一方面所述的缓冲板中，供给氩气或者氮气作为所述压力调整用气体。
本发明第七方面的缓冲板，其特征在于：在第一～第六方面中的任一方面所述的缓冲板中，该缓冲板还包括能够供给高频电力或者设定为规定电位的电极。
本发明第八方面的缓冲板，其特征在于：在第一～第七方面中的任一方面所述的缓冲板中，该缓冲板还包括温度调节机构。
本发明第九方面的基板处理装置，其特征在于，包括：在内部处理基板的处理腔室；设置在所述处理腔室内，用于载置所述基板的载置台；向所述处理腔室内供给处理气体的处理气体供给机构；和缓冲板，该缓冲板被设置在所述载置台的周围，且具有多个排气孔，用于经由这些排气孔从所述处理腔室内进行排气，该缓冲板由层叠多个板状部件的层叠体构成，在该缓冲板的内部形成有压力调整用气体供给流路，该压力调整用气体供给流路供给用于对所述处理腔室内的压力进行调整的压力调整用气体。
本发明第十方面的基板处理装置，其特征在于：在第九方面所述的基板处理装置中，从缓冲板的上侧面向着上方供给所述压力调整用气体。
本发明第十一方面的基板处理装置，其特征在于：在第九方面所述的基板处理装置中，从缓冲板的下侧面向着下方供给所述压力调整用气体。
本发明第十二方面的基板处理装置，其特征在于：在第九方面所述的基板处理装置中，向所述排气孔内供给所述压力调整用气体。
本发明第十三方面的基板处理装置，其特征在于：在第九～十二方面中的任一方面所述的基板处理装置中，能够针对沿着所述载置台的周方向的多个区域的每一个独立地控制所述压力调整用气体的供给量。
本发明第十四方面的基板处理装置，其特征在于：在第九～十三方面中的任一方面所述的基板处理装置中，供给氩气或者氮气作为所述压力调整用气体。
本发明第十五方面的基板处理装置，其特征在于：在第九～十四方面中的任一方面所述的基板处理装置中，该缓冲板还包括能够供给高频电力或者设定为规定电位的电极。
本发明第十六方面的基板处理装置，其特征在于：在第九～十五方面中的任一方面所述的基板处理装置中，该缓冲板还包括温度调节机构。
本发明第十七方面的基板处理装置，其特征在于：在第九～十六方面中的任一方面所述的基板处理装置中，所述基板的处理为等离子体蚀刻处理。
根据本发明，能够提供一种缓冲板以及基板处理装置，与现有技术相比能够实现处理均匀性的提高并且能够实现装置的小型化。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的结构图。
图2是表示图1的等离子体蚀刻装置的缓冲板的上面结构图。
图3是表示图1的等离子体蚀刻装置的缓冲板的主要部分结构图。
图4是表示图1的等离子体蚀刻装置的缓冲板的主要部分结构图。
图5是表示图1的等离子体蚀刻装置的缓冲板的主要部分结构图。
图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的缓冲板的结构图。
图7是表示将电极与高频电源连接或者使其成为接地电位等规定电位时的等价电路图。
标号说明
1：等离子体蚀刻载置；2：处理腔室；3：基座(载置台)；4：喷淋头；5：缓冲板；50：压力调整用气体供给流路；51：加热器；52：电极
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的缓冲板以及作为基板处理装置的等离子体蚀刻装置1的结构图。
等离子体蚀刻装置1具有内部能够被气密(气体密封)地闭塞、用于在内部对基板(本实施方式中的半导体晶片W)进行处理的处理腔室2。该处理腔室2例如由表面经过阳极氧化处理的铝等形成为大致呈圆筒形状，该处理腔室2电接地。此外，在处理腔室2的侧壁部设置有用于将半导体晶片W搬入搬出处理腔室2内的开口和用于气密地封闭该开口的门阀(在图中均没有示出)。
在上述处理腔室2内设置有载置半导体晶片W并且用作下部电极而构成的基座(载置台)3。此外，在该基座3上设置有用于吸附半导体晶片W的静电卡盘、用于将半导体晶片W控制在规定温度的温度调节机构等。
在上述处理腔室2的顶部，以与上述基座3相对的方式设置有喷淋头4。该喷淋头4用于向载置在基座3上的半导体晶片W呈喷淋状地供给从图未示出的处理气体供给源所供给的处理气体，由该喷淋头4以及处理气体供给源等构成处理气体供给机构。
此外，喷淋头4用作与基座3相对配置的相对电极(上部电极)，其与基座3(下部电极)一起构成一对相对电极。基座3经由配置在其中央部下侧的供电部3a与至少一个图未示出的高频电源连接。另一方面，喷淋头4与接地电位连接。
对于处理腔室2内的基座3的上侧空间，作为在此处产生等离子体，并且通过该等离子体进行半导体晶片W的处理的处理空间2a。此外，在处理空间2的基座3的下侧部分形成有从基座3的周边部向下方延伸的环状的排气空间2b。此外，在基座3的周围设置有缓冲板5，使得将上述的处理空间2a和排气空间2b隔开。该缓冲板5的外周部被固定在处理腔室2的内壁的部分，内周部被固定在基座3的下侧的部分。
图2是缓冲板5的俯视图，如该图2所示，缓冲板5其外形大致形成为环状。此外，如图1中的下部放大表示，在该缓冲板5上形成有多个沿着上下方向贯通该缓冲板5的排气孔5a。如图2所示，在本实施方式中，排气孔5a为圆孔(直径例如从1mm至几毫米的程度)，但是排气孔5a的形状并不局限于圆孔，也可以是长孔、多边形孔(角孔)等的形状，其尺寸也并不局限于上述的尺寸。经由这些排气孔5a，通过与处理腔室2的排气空间2b连接的图未示出的涡轮分子泵等真空泵，对处理腔室2(处理空间2a)内进行真空排气。
此外，在上述缓冲板5上形成有作为压力调整用气体供给机构的压力调整用气体供给流路50。如图1中的下部左侧放大表示，该压力调整用气体供给流路50包括：在缓冲板5的内周部的规定位置设置有一个的气体导入部50a；与气体导入部50a连接并且沿着缓冲板5的内周部形成为环状的内周侧气体供给流路50b；从内周侧气体供给流路50b呈放射状向外周方向延伸的多个径向气体供给流路50c；从该径向气体供给流路50c向着上方延伸的在缓冲板5的上面侧开口的多个厚度方向气体供给流路50d。厚度方向气体供给流路50d如图2所示，其设置在排气孔5a之间，并且在缓冲板5的整个表面均匀地分散配置有多个。图3是模式表示上述内周侧气体供给流路50b、径向气体供给流路50c、厚度方向气体供给流路50d的位置关系的简要图。
在如上述构成的压力调整用气体供给流路50中，从图未示出的压力调整用气体供给源供给至气体导入部50a中的压力调整用气体(例如氩气或者氮气)通过内周侧气体供给流路50b、径向气体供给流路50c、厚度方向气体供给流路50d，从形成于缓冲板5的上侧面的多个开口(厚度方向气体供给流路50d的开口)向上方放出。上述压力调整用气体供给流路50通过层叠形成有气体供给流路用的槽和孔的多个板状部件构成，缓冲板5具有层叠结构。其中，在本实施方式中，构成压力调整用气体供给流路50的板状部件根据后述的理由，由绝缘材料构成。
此外，在本实施方式中，如图1中的下部放大所示，在缓冲板5中，作为温度调节机构的加热器51和电极52以夹着绝缘层53的方式层叠在上述的压力调整用气体供给流路50的下层侧。此外，缓冲板5的表面也由绝缘层53所覆盖。因此，缓冲板5形成为至少其上面侧层叠由绝缘材料构成的多个板状部件，在其之间夹入有金属制成的加热器51和电极52的层叠结构。图4模式地表示出金属制成的由电阻发热加热器所构成的加热器51的图案的例子，图5简要地模式表示出电极52的图案的例子。
如图4所示，加热器51以避开上述排气孔5a的配置位置的方式配置，在图4所示的例子中，呈弯曲成矩形的图案。其中在图4(以及图1)中，51a为用于向加热器51供电的加热器供电部。此外，如图5所示，电极52以避开上述排气孔5a的配置位置，占据排气孔5a以外的部分的方式配置。电极52与高频电源连接在高频电力供给中使用，或者被设定在接地电位等的规定电位。其中，在图5中，52a作为使电极52与高频电源等连接的RF连接部。
图7表示的是电极52与高频电源连接或者成为接地电位等规定电位时的等价电路的结构。如图7所示，等价电路的等离子体100具有等离子体阻抗Zp。等离子体壳层部110表示为显示壳层部分的电容的电容器、表示在边界电流的流动是否被限制的二极管、和接收离子的电阻并列连接的电路。缓冲板5与匹配器150以及高频电源151连接，此外，通过切换器152、153能够与高频电源151切断而设定为接地电位等的规定电位。此外，在缓冲板5的表面设置有露出电极155，能够构成为自偏电压测试电路。此时，缓冲板5作为以绝缘材料覆盖的表示电极52的电容器和表示露出电极155的电阻并列连接的电路而表示。测定匹配器150的部分的电压并将其显示于显示器154。
通过上述结构的等离子体蚀刻装置1，在进行半导体晶片W的等离子体蚀刻时，首先，半导体晶片W从图未示出的搬入搬出口被搬入至处理腔室2的内部，被载置于基座3上。然后，半导体晶片W通过静电卡盘被静电吸附。接着，关闭搬入搬出口，通过真空泵将处理腔室2内抽真空至规定的真空度。
然后，规定流量的规定的处理气体(蚀刻气体)从喷淋头4呈喷淋状地被供给至基座3上的半导体晶片W。另一方面，氩气或者氮气等压力调整用气体从缓冲板5的压力调整用气体供给流路50被供给至处理腔室2内。该压力调整用气体用于调整处理腔室2内(特别是配置有半导体晶片W的处理空间2a内)的压力，所以，若使该压力调整用气体的流量增加则处理空间2a内的压力增加，若使压力调整用气体的流量减少则处理空间2a内的压力减少。与现有技术中使用的利用排气系统的阀门进行压力调整的情况相比，这种利用压力调整用气体的气体流量的调整进行的压力调整，能够快速并且高精度地进行，此外还能够进行微调整。其中，通过如上所述利用压力调整用气体的流量对压力进行调整，还能够省略现有技术中所使用的APC(自动压力控制机)。
此外，此时，压力调整用气体因为被供给至配置有半导体晶片W的处理空间2a内的半导体晶片W的周围的空间，没有被供给至半导体晶片W的正上方的空间，所以能够抑制给与半导体晶片W的处理的半导体晶片W的正上方的空间内的处理气体被稀释。
处理腔室2内的压力被维持在规定的压力后，向基座3上施加规定的频率例如13.56MHz的高频电力。由此，在作为上部电极的喷淋头4和作为下部电极的基座3之间产生高频电场，蚀刻气体发生解离而被等离子体化。利用该等离子体，对半导体晶片W实施规定的蚀刻处理。
在该蚀刻处理中，通过从缓冲板5的压力调整用气体供给流路50供给至半导体晶片W的周围空间的压力调整用气体，使半导体晶片W的周围的空间的压力与半导体晶片W的正上方的空间的压力相比上升，相对于在处理空间2a内形成的等离子体，能够给与使该等离子体向着半导体晶片W的正上方的空间方向的压力。由此，能够抑制向着半导体晶片W的周围的空间的等离子体的扩散，能够抑制半导体晶片W的周缘部的处理速度降低等的处理的面内均匀性的降低。
此外，除此之外，若向缓冲板5的电极52施加高频电力，则能够提高缓冲板5的上部空间即半导体晶片W的周围的空间的等离子体密度，由此，能够进一步降低半导体晶片W的周缘部的处理速度的降低等的处理的面内均匀性的降低。
此外，能够对加热器51通电来提高缓冲板5的上部的空间即半导体晶片W的周围的空间的温度，由此，能够进一步抑制半导体晶片W的周缘部的处理速度的降低等的处理的面内均匀性的降低。
若规定的等离子体蚀刻结束，则停止高频电力的施加、处理气体的供给、压力调整用气体的供给，按照与上述顺序相反的顺序，将半导体晶片W从处理腔室2内搬出。
如上所述，根据本实施方式的缓冲板5以及使用该缓冲板5的等离子体蚀刻装置1，能够调整处理腔室2内的半导体晶片W的周围以及半导体晶片W的周缘部的上方的等离子体的状态，主要能够控制半导体晶片W的周缘部的处理的状态。由此，能够抑制半导体晶片W的周缘部的处理速度的降低等的处理的面内均匀性的降低。此外，与现有技术中实施的利用排气系统的阀门进行的压力调整相比，利用压力调整用气体的气体流量的调整进行的压力调整，能够快速并且精度良好地进行，此外还能够很容易地进行微调整。
其中，在上述实施方式中，对从缓冲板5向着上方供给压力调整用气体的结构的情况进行了说明，但是也可以是从缓冲板5向着下方供给压力调整用气体的结构，此外，也可以是从排气孔5a的侧壁部向着缓冲板5的排气孔5a内供给压力调整用气体的结构。
此外，在上述实施方式中，从一个系统的压力调整用气体供给流路50向缓冲板5的全体供给压力调整用气体，但是如图6所示，也可以将缓冲板5分割成沿着载置台3的周方向的多个区域，在图6所示的例子中被分割为A～D四个区域，针对这四个区域A～D分别设置不同系统的压力调整用气体供给流路，能够以各自不同的流量供给压力调整用气体。根据该结构，例如相对于处理腔室2的中心轴偏心配置排气用的涡轮分子泵，当处理腔室2内的排气不均匀时，例如临近涡轮分子泵的区域的压力变低，远离涡轮分子泵的区域的压力变高的情况等中，通过变更供给至各个区域的压力调整用气体的供给量(使压力低的区域的压力调整用气体的供给量比压力高的区域的压力调整用气体的供给量多)，能够使处理腔室2内的压力均匀化。由此，能够抑制因半导体晶片W的周方向的位置的不同而引起的处理的面内均匀性的降低。
其中，本发明并不局限于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，对本发明适用于等离子体蚀刻装置中的情况进行了说明，但是并不局限于等离子体蚀刻装置，也能够适用于CVD装置等的成膜装置以及其它的基板处理装置中。此外，在上述实施方式中，对喷淋头成为接地电位的情况进行了说明，但是对于向喷淋头施加高频电力的类型的基板处理装置也能够适用。

Claims (17)

1.一种缓冲板，其特征在于：
该缓冲板被设置于在内部处理基板的处理腔室内的、用于载置所述基板的载置台的周围，并且该缓冲板具有多个排气孔，用于经由这些排气孔对所述处理腔室内进行排气，
该缓冲板由层叠多个板状部件的层叠体构成，在该缓冲板的内部形成有压力调整用气体供给流路，该压力调整用气体供给流路供给用于对所述处理腔室内的压力进行调整的压力调整用气体。
2.如权利要求1所述的缓冲板，其特征在于：
所述压力调整用气体供给流路包括：气体导入部，该气体导入部在所述缓冲板的内周部的规定位置设置有一个；与所述气体导入部连接并且沿着所述缓冲板的内周部形成为环状的内周侧气体供给流路；从所述内周侧气体供给流路呈放射状向外周方向延伸的多个径向气体供给流路；和从该径向气体供给流路向着上方延伸的、在所述缓冲板的上面侧开口的多个厚度方向气体供给流路，
所述压力调整用气体通过所述内周侧气体供给流路、所述径向气体供给流路和所述厚度方向气体供给流路，从形成于所述缓冲板的上侧面的所述厚度方向气体供给流路的多个开口向着上方供给所述压力调整用气体。
3.如权利要求1所述的缓冲板，其特征在于：
所述压力调整用气体供给流路包括：气体导入部，该气体导入部在所述缓冲板的内周部的规定位置设置有一个；与所述气体导入部连接并且沿着所述缓冲板的内周部形成为环状的内周侧气体供给流路；从所述内周侧气体供给流路呈放射状向外周方向延伸的多个径向气体供给流路；和从该径向气体供给流路向着下方延伸的、在所述缓冲板的下面侧开口的多个厚度方向气体供给流路，
所述压力调整用气体通过所述内周侧气体供给流路、所述径向气体供给流路和所述厚度方向气体供给流路，从形成于所述缓冲板的下侧面的所述厚度方向气体供给流路的多个开口向着下方供给所述压力调整用气体。
4.如权利要求1所述的缓冲板，其特征在于：
向所述排气孔内供给所述压力调整用气体。
5.如权利要求1～4中任一项所述的缓冲板，其特征在于：
能够针对沿着所述载置台的周方向的多个区域的每一个独立地控制所述压力调整用气体的供给量。
6.如权利要求1～4中任一项所述的缓冲板，其特征在于：
供给氩气或者氮气作为所述压力调整用气体。
7.如权利要求1～4中任一项所述的缓冲板，其特征在于：
该缓冲板还包括能够供给高频电力或者设定为规定电位的电极。
8.如权利要求1～4中任一项所述的缓冲板，其特征在于：
该缓冲板还包括温度调节机构。
9.一种基板处理装置，其特征在于，包括：
在内部处理基板的处理腔室；
设置在所述处理腔室内，用于载置所述基板的载置台；
向所述处理腔室内供给处理气体的处理气体供给机构；和
缓冲板，该缓冲板被设置在所述载置台的周围，且具有多个排气孔，用于经由这些排气孔从所述处理腔室内进行排气，
该缓冲板由层叠多个板状部件的层叠体构成，在该缓冲板的内部形成有压力调整用气体供给流路，该压力调整用气体供给流路供给用于对所述处理腔室内的压力进行调整的压力调整用气体。
10.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于：
所述压力调整用气体供给流路包括：气体导入部，该气体导入部在所述缓冲板的内周部的规定位置设置有一个；与所述气体导入部连接并且沿着所述缓冲板的内周部形成为环状的内周侧气体供给流路；从所述内周侧气体供给流路呈放射状向外周方向延伸的多个径向气体供给流路；和从该径向气体供给流路向着上方延伸的、在所述缓冲板的上面侧开口的多个厚度方向气体供给流路，
所述压力调整用气体通过所述内周侧气体供给流路、所述径向气体供给流路和所述厚度方向气体供给流路，从形成于所述缓冲板的上侧面的所述厚度方向气体供给流路的多个开口向着上方供给所述压力调整用气体。
11.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于：
所述压力调整用气体供给流路包括：气体导入部，该气体导入部在所述缓冲板的内周部的规定位置设置有一个；与所述气体导入部连接并且沿着所述缓冲板的内周部形成为环状的内周侧气体供给流路；从所述内周侧气体供给流路呈放射状向外周方向延伸的多个径向气体供给流路；和从该径向气体供给流路向着下方延伸的、在所述缓冲板的下面侧开口的多个厚度方向气体供给流路，
所述压力调整用气体通过所述内周侧气体供给流路、所述径向气体供给流路和所述厚度方向气体供给流路，从形成于所述缓冲板的下侧面的所述厚度方向气体供给流路的多个开口向着下方供给所述压力调整用气体。
12.如权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于：
向所述排气孔内供给所述压力调整用气体。
13.如权利要求9～12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
能够针对沿着所述载置台的周方向的多个区域的每一个独立地控制所述压力调整用气体的供给量。
14.如权利要求9～12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
供给氩气或者氮气作为所述压力调整用气体。
15.如权利要求9～12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
该缓冲板还包括能够供给高频电力或者设定为规定电位的电极。
16.如权利要求9～12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
该缓冲板还包括温度调节机构。
17.如权利要求9～12中任一项所述的基板处理装置，其特征在于：
所述基板的处理为等离子体蚀刻处理。
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