CN105742150A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种等离子体处理装置。基板处理装置能够抑制在移动电极与筒状容器的一个端壁之间的空间里产生等离子体。基板处理装置(10)包括：用于收容晶圆(W)的筒状的腔室(11)、在该腔室(11)内沿腔室(11)的中心轴线移动自如的喷头(23)、在腔室(11)内与喷头(23)相对的基座(12)、用于将喷头(23)和腔室(11)的盖(14)连接起来的伸缩自如的波纹管(31)，向位于喷头(23)和基座(12)之间的处理空间(PS)施加高频电力并且导入处理气体，喷头(23)与腔室(11)的侧壁(13)不接触，并配设有将喷头(23)与腔室(11)的盖(14)或者侧壁(13)电连接的分流构件(35)。

Description

等离子体处理装置
(本申请是申请日为2011年3月23日、申请号为201110076088.1、发明名称为“基板处理装置”的申请的分案申请。)
技术领域
本发明涉及基板处理装置，特别是涉及一种具有在处理室内移动自如的电极的基板处理装置。
背景技术
用于对作为基板的半导体晶圆(以下简称为“晶圆”)实施等离子处理的基板处理装置包括：用于收容晶圆且能够对内部减压的腔室、配置在该腔室内部的下部的载置台(以下称为“基座”)以及在腔室内部与基座相对地配置的喷头。基座用于载置晶圆，并且作为与高频电源相连接而对腔室内部施加高频电力的电极发挥作用；喷头用于将处理气体导入到腔室内部，并且被接地而作为接地电极发挥作用。在该基板处理装置中，利用高频电力激励供给到腔室内部的处理气体而生成等离子体，利用该等离子体对晶圆实施等离子处理。
不过，为了使等离子体适当地分布在腔室内部、特别是适当地分布在喷头和基座之间的空间里，以往开发出了一种将基座构成为可动式从而能够调节喷头和基座之间的处理空间的距离(以下称作“间隙”。)的基板处理装置(例如参照专利文献1)。此外，近年来由于受到基板处理装置的周边的在布局上的制约，正在探讨结构为基座不动而喷头移动自如的基板处理装置。
图11是概略地表示喷头移动自如的基板处理装置的结构的剖视图。
在图11的基板处理装置100中，在圆筒状的腔室101内部与基座102相对地配置的喷头103呈大致圆板状，该喷头103具有与腔室101的内径基本上相等的外径，利用省略了图示的升降机构，使该喷头103在腔室101内部像活塞那样上下移动。此外，随着该喷头103的上下移动而伸缩的波纹管104介于喷头103和腔室101的顶壁101a之间，该波纹管104将腔室101内密封以使腔室101与外部气体隔绝。另外，在图11中，用实线表示下降到最下方位置的喷头103，用虚线表示上升到最上方位置的喷头103。
专利文献1：国际公开第2003/003437号小册子的图1
但是，在该基板处理装置100中，为了实现喷头103顺畅地上下移动，并且为了防止因喷头103和腔室101的侧壁101b的摩擦而产生微粒，喷头103与该侧壁101b保持有一定程度的间隔。即：喷头103与侧壁101b不会接触，因此不会有直流电流从喷头103流向侧壁101b，并且也几乎不会有交流电流从喷头103流向侧壁101b。其结果，在基板处理装置100中，由施加在基座102上的高频电力引发的高频电流如图11中的箭头A所示那样按照基座102、处理空间PS、喷头103、波纹管104、腔室101的顶壁101a以及该腔室101的侧壁101b这样的顺序流动。
这里，考虑到耐久性，波纹管104由例如不锈钢构成，因此，波纹管104的阻抗比由铝构成的其他部位(腔室101、喷头103等)的阻抗大。其结果，沿波纹管104，具体而言是在喷头103和腔室101的顶壁101a之间产生电位差，在位于喷头103和顶壁101a之间的空间(上部空间)US产生电场。
该电场将从处理空间PS进入到上部空间US内的处理气体电离而使其产生等离子体。存在如下问题：在上部空间US内产生的等离子体使腔室101的壁面、喷头103发生消耗，而且产生沉积物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基板处理装置，该基板处理装置能够抑制在移动电极与筒状容器的一个端壁之间的空间内产生等离子体。
为了达到上述目的，第1技术方案所述的基板处理装置包括：用于收容基板的筒状容器、在该筒状容器内沿上述筒状容器的中心轴线移动自如的移动电极、在上述筒状容器内与上述移动电极相对的对置电极、用于将上述移动电极和上述筒状容器的上述一个端壁连接起来的伸缩自如的分隔壁，向位于上述移动电极和上述对置电极之间的处理空间施加高频电力并且导入处理气体，上述移动电极与上述筒状容器的侧壁不接触，其特征在于：配设有将上述移动电极与上述筒状容器的上述一个端壁或者上述侧壁电连接的分流构件。
第2技术方案所述的基板处理装置根据第1技术方案所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件随着上述移动电极的移动而变形自如。
第3技术方案所述的基板处理装置根据第1技术方案所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件的、与上述移动电极连接的第1连接端之外的第2连接端连接在上述筒状容器的上述一个端壁的外周部上。
第4技术方案所述的基板处理装置根据第1技术方案所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件的、与上述移动电极连接的第1连接端之外的第2连接端随着上述移动电极的移动，一边与上述筒状容器的上述侧壁滑动接触一边移动。
第5技术方案所述的基板处理装置根据第1～4技术方案中任意一项所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件呈具有规定宽度的长方形状，并且沿上述筒状容器的上述侧壁均等地配设有多个。
第6技术方案所述的基板处理装置根据第1～4技术方案中任意一项所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件是与上述筒状容器的同心的圆形状的环状构件。
第7技术方案所述的基板处理装置根据第1～4技术方案中任意一项所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件由铝板、铜板、钛铝复合板、及在铝板、铜板、钛铝复合板的表面施加了绝缘涂层的材料中的任意一种构成。
第8技术方案所述的基板处理装置根据第1～4技术方案中任意一项所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件的厚度为该分流构件的趋肤深度(skindepth)的2倍以上。
第9技术方案所述的基板处理装置根据第8技术方案所述的基板处理装置，其特征在于：上述分流构件的厚度为0.1mm以下。
发明的效果
根据本发明，由于配设有将移动电极和筒状容器的一个端壁或者侧壁电连接的分流构件，所以能够消除移动电极与筒状容器的一个壁面之间的电位差，抑制电场的产生，因而能够抑制在移动电极与筒状容器的一个端壁之间的空间内产生等离子体。
附图说明
图1是概略地表示本发明的实施方式的基板处理装置的结构的剖视图。
图2是表示图1的基板处理装置中的分流构件的放大剖视图。
图3是将图1的基板处理装置中的上部电极、喷头、上部空间、波纹管及侧壁模型化后的等效电路。
图4是表示图3的等效电路中的上部电极整体的阻抗的频率特性的曲线图。
图5是与图4相对应的曲线图，它表示基板处理装置的波纹管直径为370mm时的上部电极整体的阻抗的频率特性。
图6是与图4相对应的曲线图，它表示基板处理装置的波纹管直径为470mm时的上部电极整体的阻抗的频率特性。
图7是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的变形例的结构的剖视图。
图8是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的另一个变形例的结构的剖视图。
图9是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的又一个变形例的结构的剖视图。
图10是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的再一个变形例的结构的剖视图。
图11是概略地表示喷头移动自如的基板处理装置的结构的剖视图。
具体实施方式
下面，关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。
图1是概略地表示本发明的实施方式的基板处理装置的结构的剖视图。该基板处理装置构成为对晶圆实施干法蚀刻处理。
在图1中，基板处理装置10具有用于收容例如直径为300mm的圆晶W的圆筒状的腔室11(筒状容器)，在该腔室11内的图中下方配置有用于载置半导体器件用的晶圆W的圆板形状的基座12(对置电极)。腔室11具有圆管状的侧壁13和覆盖该侧壁13的图中上方的端部的圆板状的盖14(筒状容器的一个端壁)。
腔室11内利用TMP(TurboMolePump，涡轮分子泵)以及DP(DryPump，干式泵)(两者图示均省略)等进行减压，并且，腔室11内的压力利用APC阀(自动压力控制阀)(图示省略)进行控制。
基座12通过第1匹配器16与第1高频电源15相连接，并且通过第2匹配器18与第2高频电源17相连接，第1高频电源15对基座12施加频率比较低的、例如3.2MHz的高频电力、即偏压电力，第2高频电源17对基座12施加频率比较高的、例如40MHz的高频电力、即等离子体产生电力。于是，基座12对腔室11内施加等离子体产生电力。
在基座12的上部配置有在内部具有静电电极板19的静电吸盘20。静电吸盘20由圆板状的陶瓷构件构成，静电电极板19与直流电源21相连接。当在静电电极板19上施加正的直流电压时，在晶圆W的位于静电吸盘20侧的表面(以下称作“背面”)上产生负电位，从而在静电电极板19和晶圆W的背面之间产生电场，利用缘于该电场的库伦力或约翰逊·拉别克(JohnsonRahbeck)力将晶圆W吸附保持在静电吸盘20上。
此外，在基座12上载置有环状构件、即聚焦环(focusring)22，该聚焦环将被吸附保持的晶圆W围起。聚焦环22由导体、例如与构成晶圆W的材料相同的单晶硅构成。由于聚焦环22由导体构成，因此，等离子体的分布区域不仅在晶圆W上，而且扩大到该聚焦环22上，从而将晶圆W的周缘部上的等离子体的密度维持在与该晶圆W的中央部上的等离子体的密度相同的程度。由此，能够维持对整个晶圆W表面实施的干法蚀刻处理的均匀性。
在腔室11内的上方配置有与基座12相对的喷头23(移动电极)。喷头23包括：具有许多气孔24的圆板状的绝缘性的上部电极板25、可拆装地吊挂支承该上部电极板25的导电性的冷却板26、进而吊挂支承该冷却板26的轴27、配置在该轴27的上端的处理气体接纳部28。优选上部电极板25由石英构成。喷头23经由盖14及侧壁13而被接地，作为对施加在腔室11内的等离子体产生电力进行接地的接地电极发挥作用。
轴27具有沿图中的上下方向贯穿其内部的气体流路29，在冷却板26的内部具有缓冲室30。气体流路29将处理气体接纳部28和缓冲室30连接起来，各气孔24将缓冲室30与腔室11的内部连通。在喷头23中，气孔24、处理气体接纳部28、气体流路29以及缓冲室30构成处理气体导入系统，该处理气体导入系统将供给到处理气体接纳部28的处理气体导入到腔室11内，具体而言是导入到位于喷头23和基座12之间的处理空间PS内。
由于喷头23的上部电极板25的外径设定得比腔室11的内径多少小一点，因此，喷头23不与侧壁13接触。即：喷头23与腔室11间隙配合地配置在腔室11内。此外，轴27贯穿盖14，该轴27的上部与配置在基板处理装置10的上部的升降机构(未图示)相连接。该升降机构使轴27沿图中的上下方向移动，此时，喷头23在腔室11内沿该腔室11的中心轴线像活塞那样上下移动。由此，能够对间隙进行调节，即对喷头23与基座12之间的处理空间PS的距离进行调节。另外，喷头23的图中上下方向的移动量的最大值为例如70mm。
轴27与盖14有可能发生摩擦，这可能成为微粒的产生源，因此，用波纹管31覆盖轴27的侧面。波纹管31是由例如不锈钢构成的伸缩自如的压力分隔壁，其一端与盖14相连接，另一端与喷头23相连接。此外，波纹管31还具有将腔室11内密封起来而使腔室11内与腔室11的外部隔绝的功能。
这里，在基板处理装置10中，由于喷头23并不与腔室11的侧壁13接触，所以，起因于施加在处理空间PS的等离子体产生电力的高频电流在流过喷头23之后，流过喷头23与盖14之间的空间(以下称为“上部空间”)US、盖14以及侧壁13而到达接地处，但由于波纹管31的阻抗大，所以有可能在喷头23与盖14之间产生电位差，从而可能在喷头23和盖14之间的上部空间US内产生电场。
在本实施方式中，对应上述状况，在喷头23与腔室11的一个端壁、即盖14之间配设了将该喷头23与盖14电连接的分流部件35。
图2是表示图1的基板处理装置中的分流构件35的放大剖视图。
在图2中，分流构件35随着喷头23的移动而变形自如，由例如长方形状的铝薄板折成的波纹管构成。分流构件35的与喷头23连接的连接部及与腔室11的盖14连接的连接部分别借助由例如耐酸铝构成的板构件35a用螺钉35b螺纹固定。
分流构件35的长方形的宽度为例如200mm，波纹管的峰数为例如2个，峰高(深度尺寸)为例如35.4mm。对波纹管的峰数及峰的深度没有特别的限定，可以根据基板处理装置的大小、分流构件的材质、成型性等做适当的选择。分流构件35沿腔室11的侧壁在周向上均等地设置有例如6个。分流构件35基本上由铝薄板构成，其板厚是分别流经分流构件35的表面和背面的趋肤深度的2倍以上，例如是0.08mm。
这种结构的基板处理装置10的各构成零部件的动作例如第1高频电源15、第2高频电源17的动作由基板处理装置10所具有的控制部(图示省略)的CPU按照与干法蚀刻处理相对应的程序进行控制。
在基板处理装置10中，被供给到处理气体接纳部28的处理气体经由处理气体导入系统被导入到处理空间PS内，该被导入的处理气体被施加在处理空间PS上的等离子体产生用电力激励而成为等离子体。该等离子体中的阳离子被起因于施加在基座12上的偏压电力的负偏压电位吸向被载置在基座12上的晶圆W，从而对该晶圆W实施干法蚀刻处理。
此外，在规定的干法蚀刻处理结束后，仅使喷头23移动规定的量，选择适合于接下来的干法蚀刻处理的间隙，在适合于该间隙的条件下，对晶圆W实施接下来的干法蚀刻处理。此时，分流构件35随着喷头的移动而变形，消除喷头23与腔室11的盖14之间的电位差。
根据本实施方式，由于配设有将喷头23和腔室11的一个端壁、即盖14电连接的分流构件35，所以能够使起因于施加在基座12上的等离子体产生用电力的高频电流从喷头23不是经由阻抗大的波纹管31流向接地处，而是经由分流构件35流向接地处。因此，喷头23与腔室11的盖14之间的电位差消失，能够抑制在该喷头23与腔室11的盖14之间的上部空间US内产生电场，因而能够抑制上部空间US内产生等离子体。
此外，根据本实施方式，由于将分流构件35制成了随喷头23的移动而变形自如的波纹管，所以，不会对喷头23的移动造成约束，能够确保喷头23顺畅地移动。
此外，根据本实施方式，由于分流构件35沿腔室11的侧壁13在周向上等间隔地配设有多个，所以，能够抑制喷头23中发生电压不均现象，因而能够实现使处理空间PS内的等离子体分布均匀化。
在本实施方式中，优选分流构件35由薄板及表面施加了绝缘涂层的薄板中的任意一种构成，作为薄板，除了铝薄板之外，还可以是铜薄板、钛铝复合板构成的薄板。这些构件阻抗小，适合于制作分流构件。作为绝缘涂层的材料，可以使用例如耐酸铝、聚酰亚胺、聚四氟乙烯(PTFE)等，将这些材料形成在分流构件表面上来施加绝缘涂层。通过施加绝缘涂层，能够防止发生漏电。
在本实施方式中，分流构件35的板厚由施加在基座12上的等离子体产生用的高频电力的频率确定。即：主要是为了不使在分流构件35的表面及背面流动的高频电流相互干涉，优选分流构件35的板厚为分别流经该分流构件35的表面及背面的趋肤深度的2倍以上。
分流构件35的趋肤深度δ能够通过下述公式(1)求得。
公式1
δ = 2 ω μ σ [ m ]
ω＝电流的角频率＝2π×频率(Hz)
μ＝导体的绝对导磁率(H/m)
σ＝电导率(S/m)
这里，在使用了铝薄板来作为分流构件35的基板处理装置中，将等离子体产生用的高频电力的频率设为40MHz时，分流构件35中的电流角频率“ω”为2π×40×106(Hz)，铝的绝对导磁率“μ”为1.26×10-6(H/m)，铝的电导率“σ”为37.4×106(S/m)。因此，若将这些参数带入上述公式(1)中来求出趋肤深度δ，则δ＝0.013mm，这种情况的分流构件35的板厚为0.013×2＝0.026mm以上。
若分流构件35的板厚小于趋肤深度的2倍，则会引起在表面及背面流动的高频电流发生干涉的情况。此外，等离子体产生用的高频电力的频率越高，趋肤深度δ越小，因此，即使在等离子体产生用的高频电力的频率大于40MHz的情况下，分流构件35的板厚也可以与40MHz时的板厚相同，在这种情况下，在表面及背面流动的高频电流也不会发生干涉。
如上所述，在本实施方式中，分流构件35的板厚的下限值是趋肤深度的2倍，具体而言，例如，等离子体产生用的高频电力在实用上最高频率设为100MHz时，从上述公式(1)得出其趋肤深度δ为0.008mm，分流构件35的板厚为大约所求出的趋肤深度2倍的0.016mm左右。另一方面，等离子体产生用的高频电力在实用上最低频率设为3MHz时，根据与之相对应的电流角频率“ω”(2π×3×106(Hz))，从上述公式(1)求得的趋肤深度δ为0.047(mm)，分流构件35的板厚为大约所求出的趋肤深度2倍的0.1mm，以此作为分流构件35的板厚的上限值。
分流构件35的板厚在上述范围内考虑操作处理的容易性、寿命等而适当地确定。此外，分流构件35并非限定为由一块长方形状的薄板制成，也可以将二张或者二张以上的规定厚度的薄板叠起来使用。
在本实施方式中，分流构件35的与腔室11的盖14连接的连接部优选为靠近侧壁13的外周部。由此，流向接地处的高频电流的短路(shortcut)路径变短，因此能够有效地降低喷头23与腔室11的盖14之间的电位差，防止上部空间US内产生等离子体。
在本实施方式中，分流构件35不仅使起因于等离子体产生用电力的高频电流从喷头23经由腔室11的盖14分流接地，而且还使波纹管31的外观上的直径变大，有助于改变上部电极整体的共振频率。这里，上部电极整体是这样的概念，其包括基板处理装置10的上部电极板25、包括该上部电极板25的喷头23、上部空间US、波纹管31及腔室11的侧壁13。改变上部电极整体的共振频率，避免该共振频率与所施加的等离子体产生用电力的频率(以下称为“施加频率”。)相重叠，藉此防止在上部空间US内的异常放电及等离子体的产生，因而能够防止在上部空间US内的构件磨损及沉积物的堆积。
即：本发明人将图1的基板处理装置10中的上部电极板25、包括该上部电极板25的喷头23、上部空间US、波纹管31及腔室11的侧壁13模型化并以等效电路来表示，通过模拟该等效电路的频率特性，求得了用于使上部电极整体的共振频率与基板处理装置10通常使用的施加频率不相重叠的条件。
以下，关于本发明人求得的上部电极整体的共振频率与施加频率不相重叠的条件进行说明。
图3是将图1的基板处理装置10中的上部电极板25、喷头23、上部空间US、波纹管31及侧壁13模型化了的等效电路。在图3中，基于上部电极板25的电容的电容器C1、以冷却盘26作为内芯的同轴构造S2、以波纹管31作为内芯的同轴构造S3这三者串联连接，根据上部空间US的电容的电容器C4与同轴构造S3并联连接。
利用这样的等效电路模拟并求出了通过设置分流构件35而改变了波纹管31(参照图1)的外观上的直径时的上部电极整体的阻抗的频率特性，结果示于图4～图6中。
图4～图6是表示图3的等效电路中的上部电极整体的阻抗的频率特性的曲线图。
这里，图4表示在图1的基板处理装置10中没有采取特别的对策且波纹管31的直径(外径)为φ270mm的情况。另一方面，图5是与图4相对应的曲线图，它是使基板处理装置10的波纹管直径增大到了φ370mm时的曲线图，具体而言，是这种情况下的曲线图，即在图1的基板处理装置10中，在与波纹管31同心状的、直径φ370mm的圆的圆周上等间隔地配置6个分流构件35，由此使波纹管31的外观上的直径成为φ370mm。此外，图6是与图4相对应的曲线图，它是使基板处理装置10的波纹管直径增大到了φ470mm时的曲线图，具体而言，是这种情况下的曲线图，即在图1的基板处理装置10中，在与波纹管31同心状的、直径φ470mm的圆的圆周上等间隔地配置6个分流构件35，由此使波纹管31的外观上的直径成为φ470mm。
在图4中，可以看出在上部电极的可动范围内的阻抗的频率特性中，上部电极整体的共振频率与施加频率相重叠。即：间隙最小时的上部电极整体的共振频率在40MHz附近，该共振频率与基板处理装置10中通常使用的施加频率相重叠。因此成为产生异常放电的原因。另一方面，间隙最大时的共振频率在70MHz附近。
针对于此，在使波纹管31的直径增大到了φ370mm的图5中，间隙最小时的共振频率移动到了50～55MHz附近，不再与施加频率(例如40MHz)重叠。间隙最大时的共振频率移动到了90MHz附近。此外，在使波纹管直径增大到了φ470mm的图6中，间隙最小时的共振频率移动到了80MHz附近，不再与施加频率(例如40MHz)重叠。间隙最大时的共振频率没有表示在曲线图中，可以认为间隙最大时的共振频率移动到了100MHz以上的位置。
由此可知，通常，在使用40MHz的高频电力来作为施加频率的图1的基板处理装置10中，为了避免上部空间US内产生异常放电及生成等离子体，从而防止上部空间US内构件的磨损及沉积物的堆积，可知使波纹管31的直径增大、从而使上部电极整体的共振频率向高频侧移动而与施加频率不相重叠的方案是有效的。另外，可以认为，通过波纹管31的直径增大而使上部电极整体的共振频率向高频侧移动的现象并非图4～图6中的频带所固有的，而是在使频带变化到上述以外的频率时也能看到的普遍现象。
另外，在图1的基板处理装置10中，在使用例如100MHz的高频电力来作为施加频率时，由于在上部电极的可动范围内共振频率与施加频率不相重叠(参照图4)，所以，不需要用于使共振频率移动的特别对策。
虽然在本实施方式中，作为分流构件35，使用了沿腔室11的壁面13在周向上等间隔地配设的多个长方形状的波纹管，但并非局限于此，分流构件35也可以是覆盖腔室11的整个内周的环状构件，该环状构件除了制成波纹管状之外，还可以制成后面将要说明的具有圆弧形截面、半圆形截面、凹凸截面的曲线形及其他形状。由此能够抑制在喷头23表面上发生电压不均现象，因而能够实现处理空间PS内的等离子体分布的均匀化，进而能够实现蚀刻速率的均匀化。此外，分流构件35不同于作为将腔室11内与大气隔离的压力分隔壁的波纹管31，不需要刚性。因此可以使用薄板状、薄膜状、或者箔状的构件。
虽然在本实施方式中配设了将喷头23和腔室11的盖14连接起来的分流构件35，但是也可以变换成设置将喷头23和腔室11的侧壁13连接起来的分流构件。
在本实施方式中，优选环状的电介质构件介于喷头23与腔室11的侧壁13之间。由此，经分流构件35流向接地处的接地通路(groundpath)电容比变大。因此，配设分流构件所得到的效果增大。电介质构件暴露于在处理空间PS内所产生的等离子体中，因此，其构成材料不仅需要对自由基具有抗性，而且还需要对离子溅射具有抗性，优选使用氧化铝陶瓷、氮化铝、氮化硅、氧化钇(Y2O3)、蓝宝石、氧化锆等陶瓷类材料、石英，但是也可以使用在聚四氟乙烯等绝缘性树脂、工程塑料类树脂上覆盖了耐等离子体涂层的构件。另外，优选环状的电介质构件的相对介电常数大约为2～30。
此外，还可以在喷头23的与上部空间US相对的一侧表面及盖14的与上部空间US相对的一侧表面上分别配设由介电常数低的材料构成的电容层，由此，上部空间US的电压下降量变小，能够有效地防止上部空间US内产生等离子体。
下面，对本实施方式的基板处理装置中的分流构件的变形例进行说明。
图7～图9分别是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的变形例的结构的剖视图。
图7的基板处理装置是将沿长方形状的分流构件36的长度方向的截面形状为半圆形的装置。此外，图8的基板处理装置是将沿长方形状的分流构件37的长度方向的截面形状为具有凹凸部的曲线形的装置。此外，图9的基板处理装置是将沿长方形状的分流构件38的长度方向的截面形状为圆弧形的装置，该圆弧形的分流构件38的与喷头23连接的第1连接端之外的第2连接端被连接到腔室11的侧壁13上。
在图7至图9中所示的实施方式的变形例中，与图1及图2中所示的基板处理装置同样，也能够使喷头23与腔室11的盖14之间的电位差消失而抑制上部空间US内产生电场，因而，能够抑制上部空间US内产生等离子体。
图10是概略地表示图1的基板处理装置中的分流构件的再一个变形例的结构的剖视图。
在图10中，在该基板处理装置中，仅将分流构件39的一端固定在喷头23上，另一端既不固定在腔室11的盖14上，也不固定在侧壁13上，而是随着喷头23的移动而一边与腔室11的侧壁13滑动接触一边移动。
根据本实施方式的变形例，与上述各实施方式同样，能够使喷头23与腔室11的盖14之间的电位差消失而抑制上部空间US内产生电场。
此外，根据本实施方式的变形例，作为分流构件，可以使用除了随着喷头23的移动而变形的构件之外的构件，例如刚性构件，因而能够扩大分流构件的选择余地。
在本实施方式的变形例中，优选在分流构件39和喷头23的连接部设置用于将该分流构件39向腔室11的侧壁13按压的弹簧构件。由此，能够有效地使起因于等离子体产生用的高频电力的高频电流向接地方向流动。
在上述各实施方式中，对喷头23移动、喷头23与腔室11的侧壁13之间存在缝隙的情况进行了说明，但是本发明并不局限于此，本发明同样可以适用于基座12移动、该基座12与腔室11的侧壁13之间存在缝隙的装置。
以上关于本发明，用实施方式进行了说明，但是本发明并不局限于上述实施方式。

Claims (15)

1.一种等离子体处理装置，用于处理基板，上述等离子体处理装置包括：
筒状腔室，其被配置为收容基板；
移动电极，其用作上部电极的喷头，并且被配置为在上述筒状腔室内沿着上述筒状腔室的中心轴线能够移动，其中上述移动电极与上述筒状腔室的侧壁处于不接触状态；
对置电极，其被配置为在上述筒状腔室内与上述移动电极相对；
挠性阻挡层，其被配置为使上述移动电极连接至上述筒状腔室的一侧的顶壁；以及
分流构件，其由导电性材料构成，并且被配置为随着上述移动电极的移动而变形，并且被安装成使上述移动电极直接接触上述筒状腔室的侧壁或一侧的顶壁，以消除上述移动电极与上述筒状腔室的侧壁或顶壁之间的电位差，
其中，向上述上部电极施加高频电力，并且向位于上述移动电极和上述对置电极之间的处理空间导入处理气体，以及
上述分流构件配置在具有预定直径且与上述挠性阻挡层同心的圆的圆周上，使得包括上述挠性阻挡层的上述移动电极整体的共振频率的值被控制成在上述移动电极的可工作范围内与用于生成等离子体的施加电力的频率不相重叠。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的、与上述移动电极连接的第1连接端之外的第2连接端连接至上述筒状腔室的一侧的顶壁的外周部。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的、与上述移动电极连接的第1连接端之外的第2连接端随着上述移动电极的移动而一边与上述筒状腔室的侧壁滑动接触一边移动。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件呈具有规定宽度的长方形状，并且上述分流构件沿上述筒状腔室的侧壁等间隔地配设有多个。
5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件是与上述筒状腔室同心的环状构件。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件由铝板、铜板、钛铝复合板以及在铝板、铜板、钛铝复合板的表面施加了绝缘涂层的板中的任意一种构成。
7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的厚度为该分流构件的趋肤深度的2倍以上。
8.根据权利要求7所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的厚度为0.1mm以下。
9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在上述移动电极和上述筒状腔室的侧壁之间配置有环状的电介质构件。
10.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在上述分流构件和上述移动电极之间设置有弹簧构件。
11.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的、与上述筒状腔室的顶壁连接的连接部是靠近上述筒状腔室的侧壁的外周部。
12.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，在上述移动电极的被配置成与上述移动电极和上述筒状腔室的顶壁之间的上部空间相对的一侧表面以及上述筒状腔室的顶壁的被配置成与上述上部空间相对的一侧表面上，分别设置由介电常数低的材料构成的电容层。
13.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，沿上述分流构件的长度方向的截面形状是半圆形、具有凹凸部的曲线形和圆弧形其中之一。
14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件的一端被配置成固定至上述移动电极，并且上述分流构件的另一端被配置成随着上述移动电极的移动而一边与上述筒状腔室的侧壁滑动接触一边移动。
15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，上述分流构件和上述移动电极之间的连接部设置有被配置为将上述分流构件向上述筒状腔室的侧壁按压的弹簧构件。
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TW (1) TWI501287B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741685B (zh) * 2019-08-02 2021-10-01 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 等離子體刻蝕設備

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5567392B2 (ja) * 2010-05-25 2014-08-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
WO2012027406A2 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Nikon Corporation Vacuum chamber assembly for supporting a workpiece
JP2013149790A (ja) 2012-01-19 2013-08-01 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP6249659B2 (ja) * 2013-07-25 2017-12-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR102112130B1 (ko) * 2013-10-23 2020-05-19 주식회사 디엠에스 샤워헤드 장치
CN105336559B (zh) * 2014-08-14 2018-01-09 北京北方华创微电子装备有限公司 一种反应腔室及半导体加工设备
JP6377479B2 (ja) * 2014-09-29 2018-08-22 株式会社ディスコ プラズマエッチング装置
US10276398B2 (en) * 2017-08-02 2019-04-30 Lam Research Corporation High aspect ratio selective lateral etch using cyclic passivation and etching
CN108079439A (zh) * 2017-12-29 2018-05-29 重庆半岛医疗科技有限公司 一种等离子治疗装置
JP2020033625A (ja) * 2018-08-31 2020-03-05 東京エレクトロン株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP7201398B2 (ja) * 2018-11-08 2023-01-10 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置
JP7274347B2 (ja) * 2019-05-21 2023-05-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR102526364B1 (ko) * 2021-04-14 2023-05-02 주식회사 에이치앤이루자 기판 처리 장치의 샤워 헤드 지지 및 조절부
WO2024050248A1 (en) * 2022-08-30 2024-03-07 Lam Research Corporation A temperature controlled shower head for a processing tool
CN117650047B (zh) * 2024-01-26 2024-05-17 北京北方华创微电子装备有限公司 形成半导体结构的方法、等离子体发生装置及半导体工艺设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6349670B1 (en) * 1998-11-30 2002-02-26 Alps Electric Co., Ltd. Plasma treatment equipment
US20030111962A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Steven Shannon Plasma reactor with spoke antenna having a VHF mode with the spokes in phase
CN1833473A (zh) * 2003-08-08 2006-09-13 积水化学工业株式会社 等离子处理方法以及装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0246723A (ja) * 1988-08-09 1990-02-16 Fujitsu Ltd 薄膜形成装置
JP3090562B2 (ja) * 1993-05-24 2000-09-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US5900103A (en) * 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
JPH1079350A (ja) * 1996-09-04 1998-03-24 Kokusai Electric Co Ltd プラズマ処理装置
JP3710081B2 (ja) * 1997-11-30 2005-10-26 アルプス電気株式会社 プラズマ処理装置
US6221221B1 (en) * 1998-11-16 2001-04-24 Applied Materials, Inc. Apparatus for providing RF return current path control in a semiconductor wafer processing system
TW511158B (en) * 2000-08-11 2002-11-21 Alps Electric Co Ltd Plasma processing apparatus and system, performance validation system thereof
WO2003003437A1 (en) 2001-06-27 2003-01-09 Tokyo Electron Limited Method of predicting processed results and processing device
US20060081337A1 (en) * 2004-03-12 2006-04-20 Shinji Himori Capacitive coupling plasma processing apparatus
US7375946B2 (en) * 2004-08-16 2008-05-20 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for dechucking a substrate
US7789963B2 (en) * 2005-02-25 2010-09-07 Tokyo Electron Limited Chuck pedestal shield
US7837825B2 (en) * 2005-06-13 2010-11-23 Lam Research Corporation Confined plasma with adjustable electrode area ratio
KR100823302B1 (ko) * 2006-12-08 2008-04-17 주식회사 테스 플라즈마 처리 장치
US7943007B2 (en) * 2007-01-26 2011-05-17 Lam Research Corporation Configurable bevel etcher
US7972470B2 (en) * 2007-05-03 2011-07-05 Applied Materials, Inc. Asymmetric grounding of rectangular susceptor
US8519724B2 (en) * 2007-10-05 2013-08-27 Lam Research Corporation Electrode for use in measuring dielectric properties of parts
KR101625516B1 (ko) * 2008-02-08 2016-05-30 램 리써치 코포레이션 플라즈마 프로세싱 장치 및 플라즈마 프로세싱 장치에서 반도체 기판을 처리하는 방법
US8540844B2 (en) * 2008-12-19 2013-09-24 Lam Research Corporation Plasma confinement structures in plasma processing systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6349670B1 (en) * 1998-11-30 2002-02-26 Alps Electric Co., Ltd. Plasma treatment equipment
US20030111962A1 (en) * 2001-12-18 2003-06-19 Steven Shannon Plasma reactor with spoke antenna having a VHF mode with the spokes in phase
CN1833473A (zh) * 2003-08-08 2006-09-13 积水化学工业株式会社 等离子处理方法以及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI741685B (zh) * 2019-08-02 2021-10-01 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 等離子體刻蝕設備

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Publication number Publication date
JP5782226B2 (ja) 2015-09-24
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TW201207884A (en) 2012-02-16
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