CN102592936A - 聚焦环和具有该聚焦环的基板处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够防止在温度差大的两个部件的缝隙中堆积物附着到低温的部件的聚焦环。聚焦环(25)包围配置于基板处理装置(10)的腔室(11)内的晶片(W)的边缘，内侧聚焦环(25a)和外侧聚焦环(25b)构成聚焦环(25)，内侧聚焦环(25a)与晶片(W)邻接地配置且被冷却，外侧聚焦环(25b)包围内侧聚焦环(25a)且不被冷却，块部件(25c)配置于内侧聚焦环(25a)和外侧聚焦环(25b)之间。

Description

聚焦环和具有该聚焦环的基板处理装置
技术领域
本发明涉及聚焦环和具有该聚焦环的基板处理装置。
背景技术
近年，随着制造半导体设备的半导体晶片(以下，单独称为“晶片”)的大口径的发展，要求在晶片的边缘部例如从晶片的边缘开始向中心方向10mm以下的范围也得到半导体设备。可是，由于对晶片实施等离子体处理的等离子体中的自由基的分布受到对象物的温度分布的影响，所以为了通过自由基对晶片整体实施均匀的处理需要进行控制使得晶片的边缘部的温度与该晶片其他部分的温度大致相同。因此，现有技术开发了为了使聚焦环的辐射热减少，对聚焦环进行温度调整进而进行冷却的技术。
但是，当因为冷却聚焦环而晶片整体的温度极端地降低时，作为涂布在晶片上的图案掩膜的抗蚀剂膜变得容易被等离子体削减，因此为了防止晶片整体的温度极端地降低，申请人开发出在被冷却的聚焦环(以下称为“内侧聚焦环”)的外侧还设置另外的聚焦环(以下称为“外侧聚焦环”)，且不冷却该另外的聚焦环而积极加热的技术(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：US-2010-0213171-A1
发明内容
发明想要解决的问题
但是，一般地，堆积物在温度差较大的两个部件的缝隙中容易附着到低温的部件，因此本发明者确认了当使用由上述的内侧聚焦环和外侧聚焦环组成的、即两分割聚焦环时，在两个聚焦环的缝隙中堆积物容易附着到内侧聚焦环。
内侧聚焦环和外侧聚焦环的缝隙狭窄，等离子体难以进入，因此通过灰化(ashing)等除去附着到内侧聚焦环的堆积物是比较困难的。因而，为了除去堆积物需要使腔室进行大气开放后取出内侧聚焦环，从该内侧聚焦环擦去堆积物。其结果是，有使基板处理装置的工作效率降低的问题。
另外，在基板处理装置中，载置有内侧聚焦环和外侧聚焦环的基座(susceptor)被冷却，其温度变得比内侧聚焦环低，因此内侧聚焦环和基座的温度差变大，即使在内侧聚焦环和基座的缝隙中堆积物也附着到基座。
由于内侧聚焦环和基座的缝隙也狭窄，所以为了除去堆积物需要使腔室进行大气开放后取出内侧聚焦环，使基座露出之后擦去堆积物。其结果是，还是有使基板处理装置的工作效率降低的问题。
本发明的目的是提供能够防止在温度差大的两个部件的缝隙中堆积物附着到低温的部件的聚焦环和具有该聚焦环的基板处理装置。
用于解决课题的方法
为了达成上述目的，技术方案1记载的聚焦环包围配置于基板处理装置的处理室内的基板的边缘，其特征在于，包括：与上述基板相邻地配置且被冷却的内侧聚焦环；包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环；和配置于上述内侧聚焦环和上述外侧聚焦环的缝隙的石英部件。
技术方案2记载的聚焦环，其特征在于：在技术方案1记载的聚焦环中，上述石英部件暴露于在上述处理室内的产生等离子体的处理空间。
技术方案3记载的聚焦环，其特征在于：在技术方案1或2记载的聚焦环中，在上述处理室内配置至少载置上述基板和上述内侧聚焦环的载置台，上述石英部件介于上述内侧聚焦环和上述载置台之间。
为了达成上述目的，技术方案4记载的基板处理装置，包括收容基板的处理室和包围上述处理室内配置的基板的边缘的聚焦环，其特征在于：上述聚焦环包括：与上述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环；和配置于上述内侧聚焦环和上述外侧聚焦环的缝隙的石英部件。
为了达成上述目的，技术方案5记载的基板处理装置，包括收容基板的处理室、包围配置于上述处理室内的基板的边缘的聚焦环和载置上述基板和上述聚焦环的载置台，其特征在于：上述聚焦环包括与上述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，上述载置台被冷却而成为比上述内侧聚焦环更低温，在上述内侧聚焦环和上述载置台的缝隙配置有石英部件。
技术方案6记载的基板处理装置，其特征在于：在技术方案5记载的基板处理装置中，上述石英部件介于上述载置台中载置上述内侧聚焦环的载置面和上述内侧聚焦环之间。
技术方案7记载的基板处理装置，其特征在于：在技术方案6记载的基板处理装置中，上述石英部件被延伸而配置于上述内侧聚焦环和上述外侧聚焦环的缝隙。
为了达成上述目的，技术方案8记载的基板处理装置，包括：收容基板的处理室；包围配置于上述处理室内的基板的边缘的聚焦环；载置上述基板和上述聚焦环的载置台；和对上述聚焦环和上述载置台的缝隙供给气体的气体供给装置，其特征在于：上述聚焦环包括：与上述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，上述气体供给装置对上述内侧聚焦环与上述外侧聚焦环的缝隙、和上述内侧聚焦环与上述载置台的缝隙中的至少一个供给气体。
技术方案9记载的基板处理装置，其特征在于：在技术方案8记载的基板处理装置中，上述气体供给装置供给的气体是氧气。
技术方案10记载的基板处理装置，其特征在于：在技术方案8记载的基板处理装置中，上述气体供给装置供给的气体是惰性气体。
技术方案11记载的基板处理装置，其特征在于：在技术方案8记载的基板处理装置中，上述气体供给装置供给的气体是处理气体。
为了达成上述目的，技术方案12记载的聚焦环，包围配置于基板处理装置的处理室内的基板的边缘，其特征在于，包括：与上述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，上述内侧聚焦环具有暴露于上述处理室内的处理空间且以覆盖上述外侧聚焦环的一部分的方式突出的薄板状的突出部。
技术方案13记载的聚焦环，其特征在于：在技术方案12记载的聚焦环中，上述内侧聚焦环具有的突出部的厚度是1.7mm以上且2.0mm以下。
为了达成上述目的，技术方案14记载的基板处理装置，包括收容基板的处理室和包围配置于上述处理室内的基板的边缘的聚焦环，其特征在于：上述聚焦环包括与上述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，上述内侧聚焦环具有暴露于上述处理室内的处理空间且以覆盖上述外侧聚焦环的一部分的方式突出的薄板状的突出部。
发明效果
根据本发明，由于在内侧聚焦环和外侧聚焦环的缝隙配置石英部件，所以在内侧聚焦环和外侧聚焦环的缝隙中当等离子体与石英部件接触时产生氧自由基，促进基于该氧自由基的堆积物的分解去除。其结果是，能够防止在温度差大的内侧聚焦环和外侧聚焦环的缝隙中堆积物附着到低温的内侧聚焦环。
根据本发明，由于在内侧聚焦环和载置台的缝隙配置石英部件，所以在内侧聚焦环和载置台的缝隙中当等离子体与石英部件接触时产生氧自由基，促进基于该氧自由基的堆积物的分解去除。其结果是，能够防止在温度差大的内侧聚焦环和载置台的缝隙中堆积物附着到温度更低的载置台。
根据本发明，由于气体供给装置对内侧聚焦环与外侧聚焦环的缝隙、和内侧聚焦环与载置台的缝隙中的至少一个供给气体，所以被供给的气体推出成为进入到内侧聚焦环与外侧聚焦环的缝隙、和内侧聚焦环与载置台的缝隙的堆积物的根源的反应生成物。其结果是，能够防止在温度差大的内侧聚焦环和外出聚焦环的缝隙中堆积物附着到低温的内侧的聚焦环，还有防止在温度差大的内侧聚焦环和载置台的缝隙中堆积物附着到更低温的载置台。
根据本发明，由于内侧聚焦环具有暴露于处理室内的处理空间且以覆盖外侧聚焦环的方式突出的薄板状的突出部，所以该突出部受到来自处理空间中的等离子体的辐射热而温度上升，在该突出部附近内侧聚焦环和外侧聚焦环的温度差减小。其结果是，至少在突出部附近，能够防止在内侧聚焦环和外侧聚焦环的缝隙中堆积物附着到低温的内侧聚焦环。
附图说明
图1是概略地表示本发明的第1实施方式涉及的基板处理装置的的结构的图。
图2是概略地表示图1的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图2(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图2(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例，图2(C)表示本实施方式涉及的聚焦环的第2变形例，图2(D)表示本实施方式涉及的聚焦环的第3变形例，图2(E)表示本实施方式涉及的聚焦环的第4变形例，图2(F)表示本实施方式涉及的聚焦环的第5变形例。
图3是概略地表示本发明的第2实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图3(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图3(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例，图3(C)表示本实施方式涉及的聚焦环的第2变形例，图3(D)表示本实施方式涉及的聚焦环的第3变形例。
图4是概略地表示本发明的第3实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图4(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图4(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例。
图5是概略地表示本发明的第4实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图。
图6是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图6(A)表示第1例，图6(B)表示第2例。
图7是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图7(A)表示第3例，图7(B)表示第4例。
图8是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图8(A)表示第5例，图8(B)表示第6例，图8(C)表示第7例，图8(D)表示第8例。
符号说明
W晶片
10基板处理
12基座
25聚焦环
25a内侧聚焦环
25b外侧聚焦环
25c、25d块部件
25e凸缘部
35气体供给口
36、38激光
37激光导向部件
39、40推进销
41接地部件
42接地电极
43正电位电极
44电磁铁
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。
首先，对本发明的第1实施方式涉及的基板处理装置进行说明。
图1是概略地表示本发明的实施方式涉及的基板处理装置的结构的图。本基板处理装置对作为基板的半导体设备用的晶片(以下仅称为“晶片”)进行等离子体蚀刻处理。
在图1中，基板处理装置10，例如具有收容直径300mm的晶片W的腔室11，并在该腔室11内配置有载置晶片W的圆柱状的基座12(载置台)。在基板处理装置10中，由腔室11的内侧壁和基座12的侧面形成侧面排气路13。在该侧面排气路13的中途配置有排气板14。
排气板14是具有多个贯穿孔的板状部件，作为将腔室11内部隔离为上部和下部的隔离板发挥作用。在被排气板14隔离的腔室11内部的上部(以下称为“处理室”)15的内部空间(处理空间)如后述产生等离子体。另外，腔室11内部的下部(以下称为“排气室(集合管：manifold)”)16与排出腔室11内的气体的排气管17连接。排气板14捕捉或反射在处理室15产生的等离子体，防止其向集合管16泄漏。
在排气管17连接TMP(Turbo Molecular Pump)和DP(Dry Pump)(均未图示)，这些泵对腔室11内进行抽真空减压。具体而言，DP将腔室11内从大气压减压至中真空状态(例如1.3×10Pa(0.1Torr)以下)，TMP与DP协作将腔室11内减压到比中真空状态压力更低的高真空状态(例如1.3×10-3Pa(1.0×10-5Torr)以下)。而且，腔室11内的压力由APC阀(未图示)控制。
腔室11内的基座12经由第1匹配器19与第1高频电源18连接，且经由第2匹配器21与第2高频电源20连接，第1高频电源18对基座12施加比较低的频率例如2MHz的离子引入用的高频电力，第2高频电源20对基座12施加比较高的频率例如60MHz的等离子体生成用的高频电力。由此，基座12作为电极发挥作用。另外，第1匹配器19和第2匹配器21降低来自基座12的高频电力的反射，使高频电力的对基座12的施加频率为最大。
在基座12的上部边缘部以该基座12的中央部分向图中上方突出的方式形成有台阶。在该基座12的中央部分的顶端配置有由在内部具有静电电极板22的陶瓷形成的静电卡盘23。静电电极板22与直流电源24连接，当对静电电极板22施加正的直流电压时，在晶片W中的静电卡盘23一侧的面(以下称为“背面”)产生负电位，在静电电极板22和晶片W的背面之间产生电位差，通过由该电位差引起的库仑力或约翰逊·拉别克(Johnsen Rahbek)力，晶片W被静电卡盘23吸附保持。
另外，基座12在内部具有由制冷剂流路构成的冷却机构(未图示)，该冷却机构通过经由基座12吸收与等离子体接触而温度上升的晶片W的热，来防止晶片W的温度变为所期望的温度以上。
考虑传热效率和电极机能，基座12由导电体例如铝构成，但是为了防止导电体暴露到等离子体产生的处理室15，该基座12的侧面通过由电介体例如石英(SiO2)构成的侧面保护部件26覆盖。
而且，在基座12的上部以包围被静电卡盘23吸附保持的晶片W的方式向基座12的台阶(载置面)和侧面保护部件26载置聚焦环25。聚焦环25是由包围晶片W的内侧聚焦环25a和包围该内侧聚焦环25a的外侧聚焦环25b构成的两分割聚焦环，内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b由硅(Si)或碳化硅(SiC)构成。即，聚焦环25由半导体构成，因此使等离子体的分布区域不仅在晶片W上而且扩大至该聚焦环25上，将晶片W的边缘部上的等离子体的密度维持为与该晶片W的中央部上的等离子体的密度相同的程度。由此，确保对晶片W的整个面实施的等离子体蚀刻处理的均匀性。
内侧聚焦环25a主要被载置在基座12的台阶，外侧聚焦环25b主要被载置在侧面保护部件26，但在内侧聚焦环25a和基座12之间，如后述的图2(A)所示，隔有由具有传热特性的传热性硅橡胶等形成的传热片34。传热片34将与等离子体接触而温度上升的内侧聚焦环25a的热向基座12进行传热，使热被该基座12的冷却机构吸收。另一方面，由于在外侧聚焦环25b和侧面保护部件26之间没有隔着任何部件，所以当处理室15的内部空间被减压时，在外侧聚焦环25b和侧面保护部件26之间产生真空绝热层，与等离子体接触而温度上升的外侧聚焦环25b的热不向侧面保护部件26传热，其结果是，外侧聚焦环25b不被冷却，外侧聚焦环25b的温度被维持较高的状态。由此，能够将内侧聚焦环25a的温度维持在所期望的低温，并且能够将外侧聚焦环25b的温度维持在高温。
在腔室11的顶部以与基座12相对的方式配置有喷淋头27。喷淋头27包括：上部电极板28；可装卸地吊挂该上部电极板28的冷却板29；和覆盖该冷却板29的盖体30。上部电极板28由具有沿厚度方向贯穿的多个气体孔31的圆板状部件构成。在冷却板29的内部设置有缓冲室32，该缓冲室32与处理气体导入管33连接。
在基板处理装置10中，从处理气体导入管33向缓冲室32供给的处理气体经由气体孔31被导入处理室15的内部空间，该被导入的处理气体被从第2高频电源20经由基座12向处理室15的内部空间施加的等离子体生成用的高频电力激励，成为等离子体。该等离子体中的离子被第1高频电源18对基座12施加的离子吸引用的高频电力吸向晶片W，对该晶片W实施等离子体蚀刻处理。
在对晶片W实施等离子体蚀刻处理期间，晶片W的被蚀刻层和等离子体反应生成的反应生成物在处理室15的内部空间飘荡，作为堆积物向处理室15的各部位附着。特别是，堆积物具有在温度差大的两个部件的缝隙中附着到低温的部件的倾向，因此在内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b的缝隙中附着到内侧聚焦环25a。由于内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b的缝隙狭窄或者呈迷宫式结构，因此难以去除附着到内侧聚焦环25a的堆积物。
在本实施方式中，与此对应，在内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b的缝隙配置由石英构成的部件。
图2是概略地表示图1的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图2(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图2(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例，图2(C)表示本实施方式涉及的聚焦环的第2变形例，图2(D)表示本实施方式涉及的聚焦环的第3变形例，图2(E)表示本实施方式涉及的聚焦环的第4变形例，图2(F)表示本实施方式涉及的聚焦环的第5变形例。
在图2(A)中，聚焦环25具有由配置于内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b的缝隙(以下称为“第1缝隙”)的石英构成的块部件25c(石英部件)。
当在基板处理装置10中对晶片W实施等离子体蚀刻处理时，当等离子体、特别是自由基进入第1缝隙与块部件25c接触时，与石英产生化学反应从块部件25c产生氧自由基。在第1缝隙中反应生成物作为堆积物附着到内侧聚焦环25a时，该氧自由基直接与附着的堆积物发生化学反应，分解除去该堆积物。其结果是，能够防止在温度差大的第1缝隙中堆积物附着到内侧聚焦环25a。
只要在第1缝隙中产生氧自由基，就能够防止堆积物附着到内侧聚焦环25a，因此只要块部件25c存在于第1缝隙即可，块部件25c的形状和大小并无限制。因此，块部件25c的截面形状可以为向下凸出的截面形状(图2(B))、向上凸出的截面形状(图2(C))或者矩形的截面形状(图2(D))，但优选块部件25c的一部分暴露于处理室15的内部空间。由此，能够促进等离子体与块部件25c的接触，所以能够可靠地从块部件25c产生氧自由基。另外，若与进入到第1空间的等离子体接触，则块部件25c也可以不直接暴露于处理室15的内部空间(图2(E))。
而且，块部件25c也可以介于内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间(图2(F))。由此，能够防止成为堆积物的根源的反应生成物进入内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间，并且由于块部件25c也在内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间产生氧自由基，因此能够在内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间促进基于氧自由基的堆积物的分解去除。而且，在该情况下，在基座12的台阶与块部件25c之间、和块部件25c与内侧聚焦环25a之间分别配置有传热片34a、34b。
块部件25c由石英形成，因此当与等离子体发生了化学反应时，不仅产生氧自由基也产生硅自由基。硅自由基作为硅单体或者作为与氧气结合后的氧化硅有可能附着到配置于处理室15的内部空间的其他的构成部件，因此优选向处理室15的内部空间导入氟化碳(CF)类的处理气体。由于从氟化碳类的处理气体生成的等离子体分解硅和碳化硅，所以能够防止硅和碳化硅附着到其他的构成部件。
接着，对本发明的第2实施方式涉及的基板处理装置进行说明。
本实施方式，由于其结构、作用与上述的第1实施方式基本相同，所以对于重复的结构、作用省略说明，以下针对不同的结构、作用进行说明。
在图1的基板处理装置10中，为了使聚焦环25容易装卸到基座12，在基座12的侧面和内侧聚焦环25a的内侧面之间设置有规定的宽度的缝隙，但由于基座12被内置的冷却机构直接冷却，因此基座12的温度变为远低于内侧聚焦环25a的温度。即，在基座12的侧面和内侧聚焦环25a的内侧面的缝隙(以下称为“第2缝隙”)温度差变大。因此，在第2缝隙中堆积物附着到基座12上。
在本实施方式中，与此对应，在第2缝隙配置有由石英形成的部件。
图3是概略地表示本发明实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图3(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图3(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例，图3(C)表示本实施方式涉及的聚焦环的第2变形例，图3(D)表示本实施方式涉及的聚焦环的第3变形例。
在图3(A)中，聚焦环25具有由配置于第2缝隙的石英形成的块部件25d(石英部件)。
当在基板处理装置10中对晶片W实施等离子体蚀刻处理时，当等离子体、特别是自由基进入第2缝隙与块部件25d接触时，从块部件25d产生氧自由基。该氧自由基在第2缝隙与堆积物发生化学反应，分解除去该堆积物。其结果是，能够防止在温度差大的第2缝隙中堆积物附着到基座12上。
只要在第2缝隙中产生氧自由基，就能够防止堆积物附着到基座12，因此块部件25d只要存在于第2缝隙即可，块部件25d的形状和大小并无限制。另外，块部件25d也可以介于内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间(图3(B))。由此，能够防止成为堆积物的根源的反应生成物进入内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间，并且由于块部件25d在内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间也使氧自由基产生，因此能够在内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间促进基于氧自由基的堆积物的分解去除。而且，在该情况下，在基座12的台阶与块部件25d的下表面之间、和块部件25d的上表面与内侧聚焦环25a之间分别配置有传热片34a、34b。
而且，块部件25d被延伸且该延伸的部分也可以配置于第1缝隙(图3(B))。由此，同时能够防止在第1缝隙和第2缝隙中堆积物附着到各部件。
另外，聚焦环25不仅具有块部件25d，也可以具有第1实施方式中的块部件25c(图3(C))，进而块部件25d不仅可以介于内侧聚焦环25a的下表面和基座12的台阶之间，也可以介于外侧聚焦环25b的下表面和侧面保护部件26之间(图3(D))。
接着，对本发明的第3实施方式涉及的基板处理装置进行说明。
本实施方式，由于其结构、作用与上述的第1实施方式基本相同，所以对于重复的结构、作用省略说明，以下针对不同的结构、作用进行说明。
图4是概略地表示本实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图，图4(A)表示本实施方式涉及的聚焦环，图4(B)表示本实施方式涉及的聚焦环的第1变形例。
在图4(A)中，基本处理装置10具有在基座12的台阶中开口且与内侧聚焦环25a的下表面相对的气体供给口35(气体供给装置)。气体供给口35，当在基板处理装置10中执行等离子体蚀刻处理或利用等离子体的洗净处理、例如WLDC(Wafer Less Dry Cleaning)处理时，向内侧聚焦环25a的下表面供给规定的气体例如氧气。供给的氧气(在图中用箭头表示)在基座12的台阶和内侧聚焦环25a的下表面之间流动，被供给到第1缝隙和第2缝隙中的至少一个。
在第1缝隙或第2缝隙流动的氧气，与进入到第1缝隙或第2缝隙的等离子体接触，产生氧自由基。该氧自由基在第1缝隙或第2缝隙中与堆积物发生化学反应，分解除去该堆积物。其结果是，能够防止在温度差大的第1缝隙或第2缝隙中堆积物附着到基座12和内侧聚焦环25a。另外，由于在第1缝隙或第2缝隙流动的氧气，将成为进入到第1缝隙或第2缝隙的堆积物的根源的反应生成物向处理室15的内部空间推出，所以能够更可靠地防止在第1缝隙和第2缝隙的堆积物的附着。
在上述的实施方式中，将气体供给口35设置于基座12的台阶中，但只要气体供给口35能将进行供给的气体供给到第1缝隙和第2缝隙，气体供给口35的配置位置并不限定于基座12的台阶。例如，气体供给口35也可以设置于基座12和侧面保护部件26之间(图4(B))，也可以设置于侧面保护部件26(未图示)。
另外，从气体供给口35供给的气体并不限定于氧气，也可以供给惰性气体例如稀有气体和氮气气体、或者处理气体。惰性气体将进入到第1缝隙和第2缝隙的反应生成物推出，但不与进入到第1缝隙和第2缝隙的等离子体发生反应生成新的反应生成物，所以能够更可靠地防止在第1缝隙和第2缝隙中的堆积物的附着。另外，处理气体也推出进入到第1缝隙和第2缝隙的反应生成物，但即使该处理气体泄漏到处理室15的内部空间，也不对等离子体的成分产生影响，因此能够防止对晶片W实施与所期望的等离子体蚀刻处理不同的等离子体蚀刻处理。
而且，在气体供给口35供给氧气或处理气体等的情况下，可能当这些气体向处理室15的内部空间泄漏时对在该内部空间的等离子体的密度和分布产生影响。在基板处理装置10中，与此对应，优选减少从在喷淋头27中与第1缝隙和第2缝隙相对的部分供给的氧气或处理气体的供给量。
接着，对本发明的第4实施方式涉及的基板处理装置进行说明。
本实施方式，其结构、作用与上述的第1实施方式基本相同，因此对于重复的结构、作用省略说明，以下针对不同的结构、作用进行说明。
图5是概略地表示本实施方式涉及的基板处理装置具有的聚焦环的结构的放大截面图。
在图5中，内侧聚焦环25a具有在处理室15的内部空间一侧中暴露于该内部空间且以覆盖外侧聚焦环25b的方式突出的薄板状的凸缘部25e(突出部)。该凸缘部25e与外侧聚焦环25b的相对面一起构成第1缝隙。该凸缘部25e的厚度设定为1.7mm以上且2.0mm以下。
当在基板处理装置10中执行等离子体蚀刻处理或WLDC处理时，由于凸缘部25e的厚度薄因此热容小，所以接受来自等离子体的辐射热后温度与内侧聚焦环25a的其他部位相比上升。其结果是，能够在第1缝隙中使内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b的温度差变小，而且，能够防止在第1缝隙中堆积物附着到内侧聚焦环25a。另外，例如即使在第1缝隙中附着了堆积物，通过来自高温的凸缘部25e和外侧聚焦环25b的辐射热也能够分解除去附着的堆积物。
在本实施方式中，由于凸缘部25e覆盖外侧聚焦环25b，因此第1缝隙呈迷宫式结构。其结果是，成为堆积物的根源的反应生成物难以进入第1缝隙的基座12一侧，由此能够可靠地防止在第1缝隙中附着堆积物。
另外，凸缘部25e的厚度的最小值是1.7mm，因此能够防止该凸缘部25e的刚性极端降低，并能够防止在内侧聚焦环25a的交换作业中凸缘部25e损坏。另外，凸缘部25e的厚度的上限是2.0mm，因此凸缘部25e的热容变大，能够防止即使受到等离子体的辐射热温度也不上升。
以上，关于本发明，使用上述的各实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施方式。
而且，上述的各实施方式，不仅能够适用于对半导体设备用的晶片W进行等离子体蚀刻处理的等离子体处理装置10，而且也能够适用于使用等离子体对含有LCD(Liquid Crystal Display)的FPD(Flat PanelDisplay)等中使用的各种基板或光掩膜、CD基板、印刷基板等进行处理的等离子体处理装置。
以上，关于能够防止在第1缝隙和第2缝隙中堆积物进行附着的本发明的实施方式进行了说明，但在等离子体蚀刻处理中产生大量的反应生成物的情况等，即使根据上述的各实施方式，也具有不能完全地防止在第1缝隙和第2缝隙中堆积物进行附着的情况。
以下，对于能够除去在第1缝隙和第2缝隙中附着的堆积物的基板处理装置的例子进行说明。以下说明的各例能够与上述的本发明的各实施方式一起使用。
图6是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图6(A)表示第1例，图6(B)表示第2例。
在图6(A)中，侧面保护部件26具有由使激光透过的材料例如石英构成且朝第1缝隙向上方突出的突出部26a，在该突出部26a设置有与在第1缝隙中的内侧聚焦环25a相对的相对面26b。另外，在与侧面保护部件26相比图中下方配置有激光照射装置(未图示)，该激光照射装置朝向侧面保护部件26照射例如波长1100nm以下的聚焦环加热用的激光36。
照射到侧面保护部件26的激光36在侧面保护部件26的各内表面重复反射，并且从侧面保护部件26的上部被照射向外侧聚焦环25b。由于外侧聚焦环25b由硅或碳化硅构成，因此外侧聚焦环25b吸收波长1100nm以下的激光36并通过该吸收的激光36的能量被加热。此时，突出面26a的相对面26b与第1缝隙中的内存聚焦环25a相对，因此激光36的一部分从相对面26b向内侧聚焦环25a照射。该激光36的一部分被被附着于内侧聚焦环25a的堆积物吸收，而使该堆积物的温度上升。由此，堆积物的分解除去被促进，其结果是能够除去在第1缝隙中附着于内侧聚焦环25a的堆积物。
而且，当被照射到内侧聚焦环25a的聚焦环加热用的激光36的一部分的光量少，堆积物的温度未充分上升时，也可以向侧面保护部件26照射与聚焦环加热用的激光36不同的另外的激光，例如被堆积物有效地吸收的激光，可以将该另外的激光的一部分从相对面26b向内侧聚焦环25a照射。由此，能够充分且有效地使堆积物的温度上升。
另外，当不能直接对第1缝隙照射激光时，例如第1缝隙呈迷宫式结构的情况下，如图6(B)所示，除侧面保护部件26之外还以与第1缝隙相对的方式在基座12和侧面保护部件26之间配置有例如由石英形成的激光导向部件37(激光透过部件)，在与激光导向部件37相比更靠近图中下方处配置有另外的激光照射装置(未图示)，该另外的激光照射装置向激光导向部件37照射例如波长比1100nm大的激光38。
被照射到激光导向部件37的激光38，透过激光导向部件37期间，在该激光导向部件37的各内表面重复反射，并从激光导向部件37的上部向第1缝隙照射。在此，由于第1缝隙呈迷宫式结构，因此例如虽然内侧聚焦环25a的一部分和外侧聚焦环25b的一部分存在于激光38的光路上，但硅或碳化硅也使波长大于1100nm的光透过，所以激光38透过内侧聚焦环25a的一部分和外侧聚焦环25b到达第1缝隙，被第1缝隙中的堆积物吸收，使该堆积物的温度上升。由此，能够除去第1缝隙中的堆积物。
另外，当在第1缝隙和另外的激光照射装置之间未配置吸收激光的部件和构件时，另外的激光照射装置不仅可以配置在激光导向部件37的下方，也可以配置于腔室11的侧壁附近或腔室11的上方的盖体的附近。在该情况下，优选另外的激光照射装置指向第1缝隙。
图7是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置所具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图7(A)表示第3例，图7(B)表示第4例。
在图7(A)中，基板处理装置10还具有从基座12的台阶自由伸出的推进销39。当推进销39向上方伸出时，举起内侧聚焦环25a使其离开外侧聚焦环25b。通常，堆积物与等离子体接触时特别是与自由基发生化学反应被分解除去。在此，由于被推进销39举起的内侧聚焦环25a暴露于处理室15的内部空间的等离子体，所以附着于内侧聚焦环25a的堆积物的基于等离子体的分解除去被促进。其结果是，能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物。
另外，在图7(B)中，基板处理装置10还具有从侧面保护部件26的上表面自由伸出的推进销40。当推进销40向上方伸出时，举起外侧聚焦环25b并使其离开内侧聚焦环25a。在本例中，由于外侧聚焦环25b离开内侧聚焦环25a，所以附着于内侧聚焦环25a的堆积物暴露于处理室15的内部空间的等离子体。由此，附着于内侧聚焦环25a的堆积物的基于等离子体的分解除去被促进，所以能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物。
上述的第3例和第4例中的堆积物除去，在基板处理装置10中实施WLDC处理时被执行。另外，在第3例和第4例中，由于作为使内侧聚焦环25a和外侧聚焦环25b移动的装置使用推动销，所以能够防止基板处理装置10的结构变得复杂。
图8是概略地表示能够除去附着的堆积物的基板处理装置所具有的聚焦环附近的结构的放大截面图，图8(A)表示第5例，图8(B)表示第6例，图8(C)表示第7例，图8(D)表示第8例。
在图8(A)中，基板处理装置10还具有配置于侧面保护部件26的外侧且外侧聚焦环25b的下方的、由半导体或导电体例如硅形成的接地部件41。接地部件41的电位被维持为接地。
在本例中，由于在外侧聚焦环25b的附近配置有接地部件41，因此外侧聚焦环25b的电位也接近接地电位。另一方面，由于在基座12和内侧聚焦环25a产生负的偏压电位，因此外侧聚焦环25b的电位相对变高，容易引入电子。其结果是，能够使与外侧聚焦环25b相对的鞘(sheath)的厚度变大，能够使在处理室15的内部空间中的等离子体从与外侧聚焦环25b相对的位置向与内侧聚焦环25a相对的位置靠近。由此，能够提高与第1缝隙和第2缝隙相对的等离子体的密度，并且能够使进入第1缝隙和第2缝隙的等离子体增加。其结果是，能够促进在第1缝隙和第2缝隙中的堆积物的基于等离子体的分解，能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物和在第2缝隙中附着于更低温的基座12的堆积物。
在图8(B)中，基板处理装置10还具有在侧面保护部件26内配置于外侧聚焦环25b的附近的接地电位的接地电极42。
在本例中，由于在外侧聚焦环25b的附近配置有接地电极42，因此外侧聚焦环25b的电位也接近接地电位。其结果是，能够使处理室15的内部空间中的等离子体从与外侧聚焦环25b相对的位置向与内侧聚焦环25a相对的位置靠近。由此，能够提高与第1缝隙和第2缝隙相对的等离子体的密度，并且能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物和在第2缝隙中附着于更低温的基座12堆积物。
在图8(C)中，基板处理装置10还具有在侧面保护部件26内配置于外侧聚焦环25b的附近的、施加正的直流电压的正电位电极43。
在本例中，由于在外侧聚焦环25b的附近配置有正电位电极43，所以外侧聚焦环25b的电位也呈正电位。其结果是，能够使处理室15的内部空间中的等离子体从与外侧聚焦环25b相对的位置向与内侧聚焦环25a相对的位置靠近。由此，能够提高与第1缝隙和第2缝隙相对的等离子体的密度，并且能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物和在第2缝隙中附着于更低温的基座12堆积物。
在图8(D)中，基板处理装置10还具有在聚焦环25的下方配置于第1缝隙的附近的电磁铁44。
在本例中，电磁铁44以第1缝隙为中心产生磁场，使处理室15的内部空间中的等离子体从与外侧聚焦环25b相对的位置向与内侧聚焦环25a相对的位置靠近。由此，能够提高与第1缝隙和第2缝隙相对的等离子体的密度，并且能够除去在第1缝隙中附着于低温的内侧聚焦环25a的堆积物和在第2缝隙中附着于更低温的基座12堆积物。

Claims (14)

1.一种聚焦环，其包围配置于基板处理装置的处理室内的基板的边缘，该聚焦环的特征在于，包括：
与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；
包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环；和
配置于所述内侧聚焦环和所述外侧聚焦环的缝隙的石英部件。
2.如权利要求1所述的聚焦环，其特征在于：
所述石英部件暴露于所述处理室内的产生等离子体的处理空间。
3.如权利要求1或2所述的聚焦环，其特征在于：
在所述处理室内配置至少载置所述基板和所述内侧聚焦环的载置台，
所述石英部件介于所述内侧聚焦环和所述载置台之间。
4.一种基板处理装置，其包括收容基板的处理室和包围配置于所述处理室内的基板的边缘的聚焦环，该基板处理装置的特征在于：
所述聚焦环包括：与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环；和配置于所述内侧聚焦环和所述外侧聚焦环的缝隙的石英部件。
5.一种基板处理装置，其包括收容基板的处理室、包围配置于所述处理室内的基板的边缘的聚焦环和载置所述基板和所述聚焦环的载置台，该基板处理装置的特征在于：
所述聚焦环包括：与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，
所述载置台被冷却，成为比所述内侧聚焦环更低温，
在所述内侧聚焦环和所述载置台的缝隙配置有石英部件。
6.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于：
所述石英部件介于所述载置台中载置所述内侧聚焦环的载置面和所述内侧聚焦环之间。
7.如权利要求6所述的基板处理装置，其特征在于：
所述石英部件被延伸而配置于所述内侧聚焦环和所述外侧聚焦环的缝隙。
8.一种基板处理装置，其包括收容基板的处理室、包围配置于所述处理室内的基板的边缘的聚焦环、载置所述基板和所述聚焦环的载置台和对所述聚焦环与所述载置台的缝隙供给气体的气体供给装置，该基板处理装置的特征在于：
所述聚焦环包括：与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，
所述气体供给装置，对所述内侧聚焦环与所述外侧聚焦环的缝隙、和所述内侧聚焦环与所述载置台的缝隙中的至少一个供给气体。
9.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于：
所述气体供给装置供给的气体是氧气。
10.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于：
所述气体供给装置供给的气体是惰性气体。
11.如权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于：
所述气体供给装置供给的气体是处理气体。
12.一种聚焦环，其包围配置于基板处理装置的处理室内的基板的边缘，该聚焦环的特征在于，包括：
与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；
和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，
所述内侧聚焦环具有暴露于所述处理室内的处理空间且以覆盖所述外侧聚焦环的一部分的方式突出的薄板状的突出部。
13.如权利要求12所述的聚焦环，其特征在于：
所述内侧聚焦环具有的突出部的厚度是1.7mm以上且2.0mm以下。
14.一种基板处理装置，其包括收容基板的处理室和包围配置于所述处理室内的基板的边缘的聚焦环，该基板处理装置的特征在于：
所述聚焦环包括：与所述基板邻接地配置且被冷却的内侧聚焦环；和包围该内侧聚焦环且不被冷却的外侧聚焦环，
所述内侧聚焦环具有暴露于所述处理室内的处理空间且以覆盖所述外侧聚焦环的一部分的方式突出的薄板状的突出部。
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