CN106463391A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式的等离子体处理装置中，在载置台与处理容器之间设置有挡板构造。挡板构造具有第一构件和第二构件。第一构件具有在载置台与处理容器之间延伸的第一圆筒部，在铅垂方向上长的多个贯通孔以沿周向排列的方式形成于该第一圆筒部。第二构件具有第二圆筒部，该第二圆筒部具有比第一构件的圆筒部的外径大的内径。第二构件通过驱动装置而在包括第一构件与处理容器之间的间隙的区域中上下移动。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种等离子体处理装置。
背景技术
在半导体设备或者FPD(Flat Panel Display：平板显示器)之类的电子设备的制造中，为了加工被处理体而对被处理体进行等离子体处理。等离子体处理中使用的等离子体处理装置一般具有处理容器、载置台、气体供给部以及排气装置。载置台设置在处理容器内，气体供给部和排气装置与处理容器内的空间连接。
近年来，要求在一个等离子体处理装置中连续地进行压力条件不同的两个以上的等离子体处理。在这样的伴有压力变化的等离子体处理中，需要缩短使压力变化的期间即转变时间。因此，需要缩小用于配置被处理体的空间的体积。
作为能够应对这样的要求的等离子体处理装置，提出了一种专利文献1所记载的等离子体处理装置。专利文献1所记载的等离子体处理装置具有介于载置台与处理容器之间的两个挡板。两个挡板的上方的第一空间包括配置用于被处理体的区域，气体供给部与该第一空间连接。另外，排气装置与两个挡板构件的下方的第二空间连接。
两个挡板为沿水平方向延伸的环状板，在这两个挡板上形成有多个开口，这些开口沿周向排列。在专利文献1所记载的等离子体处理装置中，通过使两个挡板中的一个挡板沿周向旋转，来调整两个挡板的开口的在铅垂方向上的重叠程度。由此，在专利文献1所记载的等离子体处理装置中，调整第一空间与第二空间之间的传导性(conductance)来调整第一空间的压力。
专利文献1：日本特开2001-196313号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在专利文献1所记载的等离子体处理装置中，如果不使两个挡板之间的间隔极端地小，则无法将第一空间的压力设定为高的压力。即，如果不使两个挡板之间的间隔极端地小，则无法使第一空间与第二空间之间的传导性变小。然而，当两个挡板之间的间隔变窄时，有可能这些挡板之间相接触而产生微粒。
另外，为了容许两个挡板之间的接触，或者为了以两个挡板之间的间隙小的方式高精度地制作两个挡板，需要加大这两个挡板的厚度。然而，在两个挡板的厚度大的情况下，即使以两者的开口完全重叠的方式配置两个挡板，也由于第一空间与第二空间之间的传导性小而无法降低第一空间的压力。为了降低第一空间的压力，需要加大两个挡板的开口的尺寸，但当开口的尺寸变大时，等离子体侵入到第二空间。另外，当增大两个挡板的厚度时，为了应对伴随于此的挡板的重量增大而挡板的驱动装置大型化。因而，增大挡板的厚度或者加大形成于挡板的开口的尺寸并不现实。
因此，需要一种能够增大用于配置被处理体的空间的压力的调整范围的等离子体处理装置。
用于解决问题的方案
在一个方面中，提供一种用于对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置。该等离子体处理装置具备处理容器、载置台、挡板构造、气体供给部、排气装置以及驱动装置。载置台设置在处理容器内，该载置台具有用于载置被处理体的载置区域。挡板构造在比载置区域靠下方的位置介于载置台与处理容器之间，该挡板构造在处理容器内规定出包括载置区域的第一空间和比载置区域靠下方的第二空间。挡板构造具有第一构件和第二构件。第一构件具有在载置台与处理容器之间延伸的第一圆筒部，在铅垂方向上长的多个贯通孔以沿周向排列的方式形成于该第一圆筒部。第二构件包括具有比第一构件的圆筒部的外径大的内径的第二圆筒部。气体供给部与第一空间连接。排气装置与第二空间连接。驱动装置使第二圆筒部在包括第一构件与处理容器之间的间隙的区域中上下移动。
在一个方面所涉及的等离子体处理装置中，通过调整第一构件的第一圆筒部与第二构件的第二圆筒部的在铅垂方向上的位置关系，能够调整第一圆筒部的贯通孔相对于第二空间被第二圆筒部遮蔽的比例。由此，能够调整第一空间与第二空间之间的传导性。另外，在第二圆筒部面对形成于第一圆筒部的贯通孔的整体的状态下，第一空间与第二空间之间的传导性由两个圆筒部之间的传导性规定，因此即使第一圆筒部与第二圆筒部之间的间隙具有某种程度的长度、即不对该间隙要求严格的精度，也能够在第一空间与第二空间之间得到小的传导性。另一方面，在第二圆筒部不面对第一圆筒部的贯通孔的状态下，能够在第一空间与第二空间之间得到大的传导性。因此，根据一个方面所涉及的等离子体处理装置，能够增大用于配置被处理体的第一空间的压力的调整范围。
另外，对第一构件和第二构件沿它们的径向施加压力，但由于这些构件具有圆筒形状的构造，因此针对压力不易弯曲。因而，不易发生由于第二构件的移动而导致的第一圆筒部与第二圆筒部之间的接触，从而能够抑制微粒的产生。另外，能够将第二构件形成得薄，因此能够使第二构件高速地移动。并且，第一圆筒部的贯通孔沿周向排列，因此也能够降低周向上的排气量的偏差。
在一个实施方式中，等离子体处理装置还能够具备控制部，该控制部对驱动装置进行控制。控制部能够执行第一控制和第二控制，该第一控制以将第二构件的铅垂方向上的位置设定为第一位置的方式对驱动装置进行控制，该第二控制以将第二构件的铅垂方向上的位置设定为与第一位置不同的第二位置的方式对驱动装置进行控制。在该实施方式中，能够在第二控制中将第一空间的压力设定为与在第一控制中对第一空间设定的压力不同的压力。因而，能够在低的压力和高的压力中的一个压力下使用等离子体处理装置对被处理体进行处理之后，在同一等离子体处理装置内在低的压力和高的压力中的另一个压力下处理被处理体。由此，能够在同一等离子体处理装置中变更压力地处理被处理体。
在一个实施方式中，也可以是，控制部还能够对气体供给部进行控制，在第一控制下使气体供给部供给第一气体，在第二控制下使气体供给部供给与第一气体不同的第二气体。根据该实施方式，能够使用同一等离子体处理装置变更气体种类和压力地处理被处理体。
发明的效果
提供一种如以上所说明的那样能够增大用于配置被处理体的空间的压力的调整范围的离子体处理装置。
附图说明
图1是概要性地表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图2是概要性地表示一个实施方式的挡板构造的第一构件的第一圆筒部和第二构件的第二圆筒部的立体图。
图3是概要性地表示一个实施方式的挡板构造的第一构件的第一圆筒部和第二构件的第二圆筒部的立体图。
图4是表示一个实施方式的挡板构造的第一构件和第二构件的剖切立体图。
图5是表示一个实施方式的挡板构造的第一构件和第二构件的剖切立体图。
图6是放大地表示一个实施方式的挡板构造的第一构件的第一圆筒部的一部分和第二构件的第二圆筒部的一部分的剖视图。
图7是表示第一构件、第二构件以及轴体的一例的剖视图。
图8是概要性地表示实现第二构件的上下运动的机构的一例的立体图。
图9是表示与挡板构造相关联的控制系统的一个实施方式的图。
图10是用于说明比较模拟1的图。
图11是表示比较模拟1的结果的图。
图12是表示模拟2和比较模拟2的结果的图。
图13是表示实验例1和比较实验例1的结果的曲线图。
图14是表示实验例2和比较实验例2的结果的曲线图。
图15是表示实验例3和比较实验例3的结果的曲线图。
具体实施方式
下面，参照附图来详细地说明各种实施方式。此外，在各附图中对相同或者相当的部分标注相同的标记。
图1是概要性地表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。在图1中概要性地表示等离子体处理装置10的纵截面构造。图1所示的等离子体处理装置10为电容耦合型平行平板等离子体蚀刻装置。等离子体处理装置10具备处理容器12。处理容器12例如由表面被实施了阳极氧化处理的铝形成。处理容12具有侧壁12s。侧壁12s具有大致圆筒形状。侧壁12s的中心轴线与沿铅垂方向延伸的轴线Z大致一致。在侧壁12s上设置有用于搬入或搬出晶圆W的开口12g。该开口12g能够通过闸阀52而开闭。
在处理容器12内设置有载置台14。在一个实施方式中，载置台14被支承部16支承。支承部16为大致圆筒形状的绝缘性的构件，从处理容器12的底部向上方延伸。在一个实施方式中，支承部16以与载置台14的下侧周缘部分接触的方式支承该载置台14。
载置台14包括下部电极18和静电卡盘20。下部电极18具有大致圆盘形状，由导体形成。下部电极18经由匹配器MU1而与第一高频电源HFS连接。第一高频电源HFS是主要产生等离子体生成用的高频电力的电源，产生频率为27MHz～100MHz的高频电力，在一例中产生40MHz的高频电力。匹配器MU1具有用于使第一高频电源HFS的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的输入阻抗匹配的电路。
另外，下部电极18经由匹配器MU2而与第二高频电源LFS连接。第二高频电源LFS主要产生向晶圆W引入离子用的高频电力(高频偏置电力)，并将该高频偏置电力供给到下部电极18。高频偏置电力的频率为400kHz～13.56MHz的范围内的频率，在一例中为3MHz。匹配器MU2具有用于使第二高频电源LFS的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的输入阻抗匹配的电路。
在下部电极18上设置有静电卡盘20。静电卡盘20具有在一对绝缘层或绝缘片之间配置有作为导电膜的电极20a的构造。直流电源22经由开关SW而与电极20a电连接。该静电卡盘20的上表面构成用于载置作为被处理体的晶圆W的载置区域20r。当从直流电源22对该静电卡盘20的电极20a施加直流电压时，静电卡盘20通过库仑力等静电力来吸附被载置到载置区域20r上的晶圆W。
另外，在等离子体处理装置10中，以包围晶圆W的边缘的方式设置有聚焦环FR。聚焦环FR例如能够由硅或石英形成。
在下部电极18的内部形成有流路18a。从设置在外部的冷却单元经由配管26a向流路18a供给制冷剂、例如冷却水。被供给到流路18a的制冷剂经由配管26b而返回到冷却单元。通过对像这样循环的制冷剂的温度进行控制，能够对载置在静电卡盘20上的晶圆W的温度进行控制。
另外，在载置台14中设置有气体供给线28。气体供给线28将来自导热气体供给机构的导热气体例如He气供给到静电卡盘20的上表面与晶圆W的背面之间。
另外，等离子体处理装置10具备上部电极30。上部电极30在下部电极18的上方与该下部电极18相向地配置。下部电极18与上部电极30大致相互平行地设置。
上部电极30经由绝缘性遮蔽构件32被支承于处理容器12的顶部。上部电极30能够包括电极板34和电极支承体36。电极板34面对处理容器12内的空间，并提供多个气体喷出孔34a。电极板34能够由焦耳热少的低电阻的导电体或者半导体形成。
电极支承体36将电极板34以装卸自如的方式支承，例如能够由铝之类的导电性材料形成。电极支承体36能够具有水冷构造。在电极支承体36的内部设置有气体扩散室36a。与气体喷出孔34a连通的多个气体通流孔36b从气体扩散室36a向下方延伸。另外，在电极支承体36中形成有用于向气体扩散室36a引导处理气体的气体导入口36c，在该气体导入口36c处连接有气体供给管38。
气体供给管38经由阀组42和流量控制器组44而与气体源组40连接。气体源组40具有多个气体源。这些多个气体源是气体种类不同的多个气体源。阀组42具有多个阀。流量控制器组44具有多个质量流量控制器之类的流量控制器。气体源组40的多个气体源分别经由阀组42中包括的对应的阀和流量控制器组44中包括的对应的流量控制器而与气体供给管38连接。
在等离子体处理装置10中，来自从气体源组40的多个气体源中选择出的一个以上的气体源的气体经由对应的流量控制器和阀以进行了流量控制的状态被供给到气体供给管38。被供给到气体供给管38的气体到达气体扩散室36a，经由气体通流孔36b和气体喷出孔34a被导入到处理容器12内的空间。此外，气体源组40、流量控制器组44、阀组42、气体供给管38以及上部电极30构成一个实施方式所涉及的气体供给部GS，该气体供给部GS与后述的第一空间S1连接。
另外，如图1所示，在处理容器12的底部连接有排气管48，该排气管48与排气装置50连接。由此，排气装置50与后述的第二空间S2连接。该排气装置50具有涡轮分子泵之类的真空泵。
另外，等离子体处理装置10还能够具备控制部Cnt。该控制部Cnt为具备处理器、存储部、输入装置、显示装置等的计算机，对等离子体处理装置10的各部进行控制。在该控制部Cnt中，操作员能够为了管理等离子体处理装置10而使用输入装置进行指令的输入操作等，另外，能够通过显示装置可视化地显示等离子体处理装置10的工作状况。并且，在控制部Cnt的存储部中保存有用于通过处理器来对由等离子体处理装置10执行的各种处理进行控制的控制程序、用于按照处理条件使等离子体处理装置10的各结构部执行处理的程序、即处理制程。
在该等离子体处理装置10中，为了对晶圆W进行处理而从在气体源组40的多个气体源中选择出的一个以上的气体源向处理容器12内供给气体。然后，对下部电极18提供等离子体生成用的高频电力，由此在下部电极18与上部电极30之间产生高频电场。通过该高频电场，生成被供给到处理容器12内的气体的等离子体。然后，通过所生成的等离子体来进行晶圆W的处理、例如蚀刻。此外，也可以通过对下部电极18提供高频偏置电力来对晶圆W引入离子。
如图1所示，等离子体处理装置10还具备挡板构造60。挡板构造60在相比载置区域20r而言靠下方的位置处介于载置台14与处理容器12的侧壁12s之间。挡板构造60在处理容器12内规定出第一空间S1和第二空间S2。第一空间S1为包括载置区域20r的空间，晶圆W载置在该载置区域20r之上。第二空间S2为相比载置区域20r而言靠下方的空间。上述的气体供给部GS与第一空间S1连接，上述的排气装置50与第二空间S2连接。
下面，一并参照图1以及图2、图3、图4、图5、图6。图2和图3是概要性地表示一个实施方式的挡板构造的第一构件的第一圆筒部和第二构件的第二圆筒部的立体图。图4和图5是表示一个实施方式的挡板构造的第一构件和第二构件的剖切立体图。图6是放大地表示一个实施方式的挡板构造的第一构件的第一圆筒部的一部分和第二构件的第二圆筒部的一部分的剖视图。此外，图2和图3是为了理解说明而使用的立体图，所图示的第一圆筒部和第二圆筒部的尺寸以及形成于第一圆筒部的贯通孔的尺寸和个数与实际的第一圆筒部和第二圆筒部的尺寸以及形成于第一圆筒部的贯通孔的尺寸和个数不同。
如图1、图4和图5所示，挡板构造60包括第一构件61和第二构件62。第一构件61是通过对铝或者不锈钢之类的金属的表面实施Y2O3之类的包覆而形成的。第一构件61具有第一圆筒部61a、下侧环状部61b以及上侧环状部61c。
如图1以及图2～图5所示那样，第一圆筒部61a具有大致圆筒形状，设置为其中心轴线与轴线Z大致一致。第一圆筒部61a的板厚度例如为5mm。另外，第一圆筒部61a的外径例如为550mm。如图1所示，第一圆筒部61a在载置台14与处理容器12的侧壁12s之间延伸。
如图1以及图2～图5所示，在第一圆筒部61a中形成有多个贯通孔61h。多个贯通孔61h相对于轴线Z沿放射方向(即径向)贯通第一圆筒部61a。多个贯通孔61h具有在铅垂方向上长的狭缝形状。这些多个贯通孔61h以在第一圆筒部61a的整周上分布的方式以大致均等的间距相对于轴线Z沿周向排列。
此外，从抑制等离子体向第二空间S2泄漏的观点出发，多个贯通孔61h各自的宽度、即多个贯通孔61h各自的与铅垂方向正交的方向上的宽度能够为大致3.5mm以下。另外，关于多个贯通孔61h各自的铅垂方向上的长度，能够根据第一空间S1的压力的调整范围任意地进行设定。例如，多个贯通孔61h各自的铅垂方向上的长度为30mm。
如图1、图4以及图5所示那样，下侧环状部61b具有环形状。下侧环状部61b与第一圆筒部61a的下端连续，从该第一圆筒部61a的下端向径向内侧延伸。另外，上侧环状部61c具有环形状。上侧环状部61c与第一圆筒部61a的上端连续，从该第一圆筒部61a的上端向径向外侧延伸。此外，第一构件61也可以是具有作为独立的构件的第一圆筒部61a、下侧环状部61b以及上侧环状部61c即具有分离构造并通过将第一圆筒部61a、下侧环状部61b以及上侧环状部61c相互组装而制成的构件。或者，第一构件61也可以是具有第一圆筒部61a、下侧环状部61b以及上侧环状部61c的一体成型的构件。
另外，如图1所示，处理容器12的底部12b包括大致圆筒形状的支承部12m。在该支承部12m的上方设置有筒状构件64。筒状构件64例如能够由陶瓷之类的绝缘体形成。筒状构件64沿支承部16的外周面延伸。另外，在筒状构件64和支承部16上设置有环状构件66。环状构件66例如能够由陶瓷之类的绝缘体形成。该环状构件66沿下部电极18的上表面延伸到静电卡盘20的边缘附近。在环状构件66上设置有上述的聚焦环FR。
第一构件61的下侧环状部61b的内缘部配置在支承部12m与筒状构件64之间。支承部12m和筒状构件64例如通过螺丝而相互固定。由此，在支承部12m与筒状构件64之间夹持第一构件61的下侧环状部61b的内缘部。
另外，处理容器12的侧壁12s包括上侧部分12s1和下侧部分12s2。另外，等离子体处理装置10具备支承构件68。支承构件68具有大致环形状的上侧部分68a和大致环形状的下侧部分68c，该上侧部分68a和下侧部分68c经由大致圆筒形状的中间部分而连接。支承构件68的上侧部分68a被夹持在侧壁12s的上侧部分12s1与下侧部分12s2之间。另外，支承构件68的下侧部分68c在处理容器12内向径向内侧延伸。第一构件61的上侧环状部61c固定于该支承构件68的下侧部分68c。第一构件61的上侧环状部61c例如通过螺丝固定于支承构件68的下侧部分68c。此外，支承构件68也可以是具有作为独立的构件的上侧部分68a、中间部分以及下侧部分68c即具有分离构造并通过将上侧部分68a、中间部分以及下侧部分68c相互组装而制成的构件。或者，支承构件68也可以是具有上侧部分68a、中间部分和下侧部分68c的一体成型的构件。
第二构件62例如能够通过对铝或者不锈钢之类的金属的表面实施Y2O3之类的包覆而形成。如图1、图4以及图5所示，第二构件62具有第二圆筒部62a和环状部62b。如图1以及图2～图5所示，第二圆筒部62a具有大致圆筒形状，设置为其中心轴线与轴线Z大致一致。另外，第二圆筒部62a具有比第一圆筒部61a的外径大的内径。例如，第二圆筒部62a的内径为550.4mm，该第二圆筒部62a的板厚度为5mm。
如图1、图4以及图5所示，第二构件62的环状部62b具有大致环形状。在一个实施方式中，环状部62b与第二圆筒部62a的下端连续并向径向外侧延伸。此外，第二构件62可以是具有作为独立的构件的第二圆筒部62a和环状部62b即具有分离构造并通过将第二圆筒部62a和环状部62b相互组装而制成的构件。或者，也可以是具有第二圆筒部62a和环状部62b的一体成型的构件。如图1所示，该第二构件62的环状部62b与轴体69连结。在一个实施方式中，轴体69为进给丝杠，环状部62b经由螺母而与轴体69连结。另外，轴体69与驱动装置70连接。驱动装置70例如为电动机。驱动装置70使第二构件62沿轴体69上下运动。由此，第二构件62的第二圆筒部62a在包括第一构件61的第一圆筒部61a与处理容器12的侧壁12s之间的间隙的区域内上下移动。此外，在图1中只图示了一个轴体69，但也可为沿周向排列的多个轴体与第二构件62的环状部62b连结。
在此，参照图7和图8。图7是表示第一构件、第二构件以及轴体的一例的剖视图。图8是概要性地表示实现第二构件的上下运动的机构的一例的立体图。下面，参照图7和图8来说明实现第二构件的上下运动的机构的一例。此外，在图8中，省略了后述的连结器C1、连结器C2之类的几个部件的图示。
如图7所示，轴体69包括螺纹部69a、轴部69b、连结器C1以及连结器C2。轴部69b具有大致圆柱形状，沿铅垂方向延伸。轴部69b的上端位于处理容器12内，轴部69b的下端贯通处理容器12的底部12b且位于处理容器12的外部。该轴部69b的下端经由连结器C1而与驱动装置70(在一例中为电动机)的旋转驱动轴70a连结。在轴部69b与处理容器12的底部12b之间设置有磁性流体密封件之类的密封机构SL。
轴部69b的上端经由连结器C2而与螺纹部69a的下端连结。螺纹部69a在轴部69b的上方沿铅垂方向延伸。在第二构件62的环状部62b中安装有与螺纹部69a螺合的螺母62n。当轴体69被驱动装置70驱动而旋转时，轴体69的旋转运动变换为第二构件62的上下方向上的运动。因而，根据图7所示的一例的机构，能够使第二构件62上下运动。
构成图7所示的轴体69的螺纹部69a、轴部69b及连结器C2以及螺母62n设置在处理容器12内。因而，螺纹部69a、轴部69b、连结器C2以及螺母62n的全部或者这些部件中的一个以上能够由绝缘体形成。此外，也可以是这些部件中只有配置在离生成等离子体的第一空间S1最近的位置处的部件、即螺纹部69a由绝缘体形成。
在一例中，也可以如图8所示那样与轴体69相独立地设置有一个以上的轴体80。轴体80具有大致圆柱形状，穿过设置于第二构件62的环状部62b的贯通孔且沿铅垂方向延伸。也可以在轴体80与第二构件62的环状部62b之间夹设轴承。关于轴体80，例如能够在其下端处固定于处理容器12的底部12b，在其上端处固定于支承构件68。轴体80与轴体69一起相对于轴线Z沿周向排列。例如，轴体69和三个轴体80(在图8中画出两个轴体80)能够沿周向以90度的间隔进行排列。这样，通过与轴体69一并设置一个以上的轴体80，能够实现第二构件62的在铅垂方向上的高精度的移动。此外，轴体80的个数不限定为三个。另外，包括轴体69、连结器C1、连结器C2、密封机构SL以及驱动装置70在内的多个机构也可以沿周向排列。
在等离子体处理装置10中，如图2和图4所示，当第二圆筒部62a向下方移动时，形成于第一圆筒部61a的多个贯通孔61h不面对第二圆筒部62a、即不被第二圆筒部62a遮蔽，而成为直接与第二空间S2连通的状态。即，成为第一空间S1只经由多个贯通孔61h而与第二空间S2连通的状态。在该状态下，介于第一空间S1与第二空间S2之间的气体流路的传导性变大。因而，第一空间S1的压力接近第二空间S2的压力，能够将第一空间S1的压力设定为低压。
另一方面，如图3、图5以及图6所示，当第二圆筒部62a向上方移动而第二圆筒部62a面对多个贯通孔61h时、即多个贯通孔61h被第二圆筒部62a遮蔽时，成为第一空间S1经由多个贯通孔61h以及第一圆筒部61a与第二圆筒部62a之间的间隙GP(参照图6)而与第二空间S2连接的状态。在该状态下，介于第一空间S1与第二空间之间的气体流路的传导性变小。因而，第一空间S1的压力与第二空间S2的压力之间的差异变大，能够将第一空间S1的压力设定为高压。此外，关于第一圆筒部61a与第二圆筒部62a之间的间隙GP的径向上的长度GW，例如能够设定为0.4mm这样的长度。
图9是表示与挡板构造相关联的控制系统的一个实施方式的图。如图9所示，驱动装置70能够由控制部Cnt控制。另外，控制部Cnt从位移计90、压力计92以及压力计94接收信号。位移计90测量第二构件62的铅垂方向上的位置或者距基准位置的距离，将表示测量结果的信号发送到控制部Cnt。压力计92测量第一空间S1的压力，将表示测量结果的信号发送到控制部Cnt。压力计94测量第二空间S2的压力，将表示测量结果的信号发送到控制部Cnt。控制部Cnt接收由制程所指定的第一空间S1的压力、表示位移计90的测量结果的信号、表示压力计92的测量结果的信号以及表示压力计94的测量结果的信号，将信号发送到驱动装置70来对基于驱动装置70的第二构件62的铅垂方向的位置进行控制，使得第一空间S1的压力成为由制程所指定的压力。
根据该等离子体处理装置10，通过调整第一构件61的第一圆筒部61a与第二构件62的第二圆筒部62a的在铅垂方向上的位置关系，能够调整多个贯通孔61h相对于第二空间S2被第二圆筒部62a遮蔽的比例。由此，能够调整第一空间S1与第二空间S2之间的传导性。
另外，在第二圆筒部62a面对多个贯通孔61h中的各个贯通孔的整体的状态下，第一空间S1与第二空间S2之间的传导性主要由两个圆筒部之间的间隙GP的传导性规定。因而，即使第一构件61的第一圆筒部61a与第二构件62的第二圆筒部62a之间的间隙GP的径向上的长度为某种程度的长度、即不对该间隙GP要求严格的精度，也能够在第一空间S1与第二空间S2之间得到小的传导性。另一方面，在第二圆筒部62a不面对多个贯通孔61h的状态下，能够在第一空间S1与第二空间S2之间得到大的传导性。因而，根据等离子体处理装置10，能够增大用于配置晶圆W的第一空间S1的压力的调整范围。
另外，对第一构件61和第二构件62沿它们的径向施加压力，但因为第一构件61和第二构件62具有圆筒形状的构造，因此针对该压力不易弯曲。因而，即使使第二构件62移动，第一圆筒部61a与第二圆筒部62a之间也不易发生接触，从而能够抑制微粒的产生。另外，能够将第二构件62形成得薄，因此能够使第二构件62高速地移动。并且，多个贯通孔1h沿周向排列，因此也能够降低周向上的排气量的偏差。
在该等离子体处理装置10中，例如能够进行以下要说明的例示的等离子体处理。在第一例的等离子体处理中，控制部Cnt执行第一控制和第二控制。在第一控制中，控制部Cnt以将第二构件62的铅垂方向上的位置设定为第一位置的方式对驱动装置70进行控制。在第二控制中，控制部Cnt以将第二构件62的铅垂方向上的位置设定为与第一位置不同的第二位置的方式对驱动装置70进行控制。第一位置既可以是相比第二位置而言靠上方的位置，也可以是相比第二位置而言靠下方的位置。在该第一例的等离子体处理中，在第一控制中使第二构件62移动到第一位置，由此能够将第一空间S1的压力设定为高压和低压中的一方，来在该第一空间S1中处理晶圆W。另外，在第二控制中使第二构件62移动到第二位置，由此能够将第一空间S1的压力设定为高压和低压中的另一方，来在该第一空间S1中处理晶圆W。第一控制和第二控制可以交替地重复进行。
在第二例的等离子体处理中，控制部Cnt在上述第一控制中使气体供给部GS供给第一气体，在上述第二控制中使气体供给部GS供给第二气体。在此，第二气体是与第一气体不同的气体，即第二气体是具有与第一气体的组成不同的组成的气体。在第二例的等离子体处理中，第一控制和第二控制也可交替地重复进行。
根据该第二例的等离子体处理，例如使用沉积性气体作为第一气体，使用腐蚀性气体作为第二气体，由此能够交替地进行向晶圆W的膜上沉积保护膜的沉积处理和晶圆W的膜的蚀刻处理。在这样的等离子体处理中，在沉积处理中作为第一空间S1的压力应该设定的压力与在蚀刻处理中作为第一空间S1的压力应该设定的压力不同。因而，通过交替地执行第一控制和第二控制，能够在同一等离子体处理装置10中实施所述的等离子体处理。另外，在等离子体处理装置10中，能够缩短在这样的沉积处理与蚀刻处理之间切换第一空间S1的压力所需的转变时间。
另外，第二例的等离子体处理也能够使用于连续地蚀刻晶圆W的膜种类不同的两个膜的用途。在膜种类不同的两个膜的蚀刻中，在一个膜的蚀刻中应该使用的气体的气体种类及第一空间S1的压力与在另一个膜的蚀刻中应该使用的气体的气体种类及第一空间S1的压力不同。因而，通过交替地执行第一控制和第二控制，能够在同一等离子体处理装置10中实施这样的等离子体处理。另外，在等离子体处理装置10中，能够缩短用于从一个膜的蚀刻切换到另一个膜的蚀刻的第一空间S1的压力的切换所需的转变时间。
以上对实施方式进行了说明，但不限定为上述的实施方式而能够构成各种变形方式。例如，形成于第一圆筒部61a的多个贯通孔61h的形状只要为在铅垂方向上长的形状即可，能够为任意的形状。例如，贯通孔61h的形状也可以为随着去向下方而宽度变窄的倒三角形状。或者，贯通孔61h的形状也可以为菱形。
另外，基于驱动装置70的第二构件62的移动速度既可以为匀速也可以非线性地变化。由此，能够使第二构件62的移动过程中的第一空间S1的压力线性地或者非线性地变化。
另外，上述的实施方式中，驱动装置70在为电动机，通过对进给丝杠即轴体69进行驱动来使第二构件62移动，但驱动装置70也可以是用于使第二构件62上下运动的液压缸或气压缸。
另外，在上述的实施方式的等离子体处理装置10中，第一高频电源HFS与下部电极18电连接，但第一高频电源HFS也可以与上部电极30电连接。
另外，上述的实施方式的等离子体处理装置10为电容耦合型的等离子体处理装置，但能够应用由上述的实施方式的说明所公开的思想的等离子体处理装置也可以为任意类型的等离子体处理装置，例如感应耦合型的等离子体处理装置或者使用微波之类的表面波的等离子体处理装置。
下面，对为了对等离子体处理装置10进行评价而进行的模拟和实验例进行说明。
(模拟1和比较模拟1)
在模拟1中，在下述的条件下计算第一空间S1的压力和第二空间S2的压力。此外，以下所记载的“遮蔽状态”是指第二圆筒部62a面对贯通孔61h的整体、因而贯通孔61h被第二圆筒部62a遮蔽的状态。
<模拟1的条件>
·第一圆筒部61a的外径：550mm
·第一圆筒部61a的板厚度：5mm
·贯通孔61h的宽度：3.5mm
·贯通孔61h的长度：30mm
·第二圆筒部62a的板厚度：5mm
·第二圆筒部62a的内径：550.4mm
·气体供给部GS的气体供给：N2气体(200sccm)
·贯通孔61h的状态：遮蔽状态
模拟1的结果是第一空间S1的压力为420mTorr(5.6×101Pa)。另外，第二空间S2的压力为19.5mTorr(2.6Pa)。因而，确认出如下内容：根据等离子体处理装置10，能够增大第一空间S1与第二空间S2之间的压差，结果能够将第一空间S1的压力设定为高压。
另外，为了参考而进行了以下要说明的比较模拟1。在该比较模拟1中，模拟了代替等离子体处理装置10的挡板构造60而在处理容器12的侧壁12s与载置台14之间配置沿水平方向延伸的环形的挡板101和挡板102的结构。另外，在该比较模拟1中，模拟了挡板101和挡板102沿铅垂方向排列的配置。图10是用于说明比较模拟1的图，将挡板101和挡板102以将周向沿图10中的水平方向展开的方式示出。
在比较模拟1中，将挡板101和挡板102这两者的板厚度设定为3.5mm。另外，作为配置在挡板102上方的挡板101的结构，模拟了如下结构：形成有3000个直径为3.5mm的贯通孔101h，分别由沿径向排列的15个贯通孔101h构成的200组贯通孔组沿周向均匀地排列。另外，作为挡板102的结构，模拟了如下结构：200个在径向上长的长孔形状的贯通孔102h沿周向以均等的间距排列。贯通孔102h的径向上的长度为60mm，宽度设定为3.5mm。而且，在将挡板101与挡板102之间的间隙的长度L设定为0.1mm的情况和设定为0.6mm的情况这两种情况下，一边使N2气体的流量变化一边计算第一空间S1的压力。
图11是表示比较用的模拟1的结果的图。在图11中，横轴表示N2气体的流量，纵轴表示第一空间S1的压力。另外，在图11中，“遮蔽状态”表示如图10所示那样挡板101的贯通孔101h不面对挡板102的贯通孔102h的状态，“开放状态”表示挡板102的贯通孔102h面对挡板101的贯通孔101h的整个区域的状态。另外，在图11中，“L”表示挡板101与挡板102之间的间隙的长度。
如图11所示，在挡板101与挡板102之间的间隙的长度L为0.6mm的情况下，即使形成遮蔽状态且供给大量的N2气体，也只能使第一空间S1的压力上升到70mmTorr(9.333Pa)左右的压力。另外，在挡板101与挡板102之间的间隙的长度L为0.1mm的情况下，当形成遮蔽状态且供给大量的N2气体时，能够使第一空间S1的压力上升到130mmTorr(17.33Pa)左右的压力。然而，即使在挡板101与挡板102之间的间隙的长度L为0.1mm的情况下，第一空间S1的压力相比于作为上述的等离子体处理装置10的模拟1的结果而得到的第一空间S1的压力也相当地低。另外，将挡板101与挡板102之间的间隙的长度L设为0.1mm的设定会带来挡板101与挡板102这两者的接触之类的状况，因而并不现实。由此，确认了等离子体处理装置10的优越性。
(模拟2和比较模拟2)
在模拟2中，关于具备如下的挡板构造60的等离子体处理装置10，向处理容器12内供给50sccm的N2气体并求出将交替地切换开放状态和遮蔽状态的频率(以下简称为“频率”)设定为各种频率时的增益G，上述挡板构造60包括具有与在模拟1中设定的尺寸相同的尺寸的第一圆筒部61a和第二圆筒部62a。在此，“开放状态”是指贯通孔61h不面对第二圆筒部62a的状态。另外，“增益G”由下式(1)进行定义。下式(1)的ΔP为遮蔽状态下的第一空间S1的压力与开放状态下的第一空间S1的压力之差，“最大压力差”是指在向处理容器12内供给50sccm的N2气体时通过第二构件62的上下运动而实现的第一空间S1的最大的压力差。
G＝log20(ΔP/(最大压力差))…(1)
另外，为了与模拟2进行比较而进行了比较模拟2。在比较模拟2中，关于在代替挡板构造60而将环状板形状的挡板设置在处理容器12的侧壁12s与载置台14之间这一点上与等离子体处理装置10不同的等离子体处理装置，通过调整排气装置50的压力控制阀的开度来形成遮蔽状态和开放状态，将交替地切换该遮蔽状态和开放状态的频率设定为各种频率并同样地求出增益G。此外，在比较模拟2中，将挡板的内径设定为400mm、将该挡板的外形设定为520mm、将该挡板的板厚度设定为6mm。另外，该挡板是6000个直径为3mm的贯通孔均匀地分布的环状板。另外，在比较模拟2中，将排气装置50的压力控制阀为最小的开度的状态设为遮蔽状态，将排气装置50的压力控制阀为最大的开度的状态设为开放状态。
图12是表示模拟2和比较模拟2的结果的图。在图12中，横轴表示交替地切换开放状态和遮蔽状态的频率，纵轴表示增益G。如图12所示，在通过挡板构造60交替地切换开放状态和遮蔽状态的模拟2中，相比于通过排气装置50的压力控制阀的开度的调整来交替地切换开放状态和遮蔽状态的比较模拟2，能够抑制伴随频率的增加而增益下降。另外，在模拟2中，即使频率为0.1kHz，增益的下降也不是实质性的，即使频率为1kHz也能够得到-20dB的增益。因而，确认了根据等离子体处理装置10能够以高频率实现压力的大幅度的增减。
(实验例1和比较实验例1)
在实验例1中，在具备如下的挡板构造60的等离子体处理装置10中，向处理容器12内供给500sccm的N2气体并通过第二构件62的移动来从开放状态转变为遮蔽状态，上述挡板构造60包括具有与在模拟1中设定的尺寸相同的尺寸的第一圆筒部61a和第二圆筒部62a。然后，观察第一空间S1的压力的随时间经过的变化。另外，求出第一空间S1的压力的上升时间和第一空间S1的压力的稳定时间。此外，上升时间为第一空间S1的压力相对于初始值的增加量从达到该初始值与该第一空间S1的极限压力之间的压力差的10％的时间点起直到达到该压力差的90％的时间点为止的时间，稳定时间为直到在转变为遮蔽状态之后大体看不出第一空间S1的压力的变化为止的时间。
另外，在比较实验例1中，向在代替挡板构造60而具有模拟2的挡板这一点上与实验例1的等离子体处理装置10不同的等离子体处理装置的处理容器12内供给500sccm的N2气体，通过对排气装置50的压力控制阀进行控制来从开放状态转变为遮蔽状态。然后，观察第一空间S1的压力的随时间经过的变化。另外，求出第一空间S1的压力的上升时间和第一空间S1的压力的稳定时间。此外，在比较实验例1中，设排气装置50的压力控制阀为最小的开度的状态为遮蔽状态，设排气装置50的压力控制阀为最大的开度的状态为开放状态。
图13是表示实验例1和比较实验例1的结果的曲线图。在图13中，横轴表示时间，纵轴表示第一空间S1的压力。另外，在图13中示出实验例1的第一空间S1的压力的随时间经过的变化和比较实验例1的第一空间S1的压力的随时间经过的变化。根据图13可以明确，相比于比较实验例1，在实验例1中，在从开放状态转变为遮蔽状态时，第一空间S1的压力增加的速度快，在遮蔽状态下压力稳定的时间大幅缩短。具体地说，比较实验例1的稳定时间和上升时间分别为13.5秒、6.7秒，另一方面，实验例1的稳定时间、上升时间分别为4.6秒、2.3秒。
(实验例2和比较实验例2)
在实验例2中，向与实验例1相同的等离子体处理装置的处理容器12内供给500sccm的N2气体，通过第二构件62的移动使第一空间S1的压力从比实验例1的开放状态下的第一空间S1的压力高的20mTorr变化为比实验例1的遮蔽状态下的第一空间S1的压力低的120mTorr，并观察第一空间S1的压力的随时间经过的变化。另外，求出第一空间S1的压力的稳定时间和第一空间S1的压力的上升时间。此外，上升时间为第一空间S1的压力相对于初始值的增加量从达到该初始值与该第一空间S1的极限压力之间的压力差的10％的时间点起直到达到该压力差的90％的时间点为止的时间，稳定时间为直到在转变为遮蔽状态后大体看不出第一空间S1的压力的变化为止的时间。
在比较实验例2中，向与比较实验例1相同的等离子体处理装置的处理容器12内供给500sccm的N2气体，通过排气装置50的压力控制阀的控制使第一空间S1的压力从20mTorr变化为120mTorr，并观察第一空间S1的压力的随时间经过的变化。另外，求出第一空间S1的压力的稳定时间和第一空间S1的压力的上升时间。
图14是表示实验例2和比较实验例2的结果的图。在图14中，横轴表示时间，纵轴表示第一空间S1的压力。另外，在图14中示出实验例2的第一空间S1的压力的随时间经过的变化和比较实验例2的第一空间S1的压力的随时间经过的变化。根据图14可以明确，相比于比较实验例2，在实验例2中，第一空间S1的压力增加的速度快，第一空间S1的压力稳定在120mTorr的压力的时间大幅缩短。具体地说，比较实验例2的稳定时间、上升时间分别为1.92秒、1.09秒，另一方面，实验例1的稳定时间、上升时间分别为0.93秒、0.42秒。
(实验例3和比较实验例3)
在实验例3中，使用与实验例1相同的等离子体处理装置，分别在遮蔽状态和开放状态下求出被供给到处理容器12内的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系。
在比较实验例3中，使用与比较实验例1相同的等离子体处理装置，分别在遮蔽状态和开放状态下求出被供给到处理容器12内的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系。
图15是表示实验例3和比较实验例3的结果的图。在图15中，横轴表示N2气体的流量，纵轴表示第一空间S1的压力。如图15所示，实验例3的开放状态下的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系同比较实验例3的开放状态下的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系大致相同。据此确认了以下内容：根据实验例3中使用的挡板构造60，能够在低压区域中得到与排气装置50的压力控制阀相同的压力的控制性。另外，在N2气体的流量为500sccm以下的情况下，实验例3的遮蔽状态下的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系同比较实验例3的遮蔽状态下的N2气体的流量与第一空间S1的压力的关系大致相同。另外，在N2气体的流量超过500sccm的情况下，实验例3中使用的挡板构造60相比于比较实验例3中使用的排气装置50的压力控制阀而言，能够将第一空间S1的压力设定为高的压力。据此确认了以下内容：根据实验例3中使用的挡板构造60，能够在高压区域中得到比排气装置50的压力控制阀优异的压力的控制性。
附图标记说明
10：等离子体处理装置；12：处理容器；12s：侧壁；14：载置台；18：下部电极；20：静电卡盘；20r：载置区域；30：上部电极；GS：气体供给部；50：排气装置；60：挡板构造；61：第一构件；61a：第一圆筒部；61h：贯通孔；62：第二构件；62a：第二圆筒部；69：轴体；70：驱动装置；Cnt：控制部；S1：第一空间；S2：第二空间。

Claims (3)

1.一种等离子体处理装置，用于对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置具备：
处理容器；
载置台，其设置在所述处理容器内，该载置台具有用于载置所述被处理体的载置区域；
挡板构造，其在比所述载置区域靠下方的位置介于所述载置台与所述处理容器之间，该挡板构造在所述处理容器内规定出包括所述载置区域的第一空间和比所述载置区域靠下方的第二空间，该挡板构造具有：第一构件，其包括在所述载置台与所述处理容器之间延伸的第一圆筒部，在铅垂方向上长的多个贯通孔以沿周向排列的方式形成于该第一圆筒部；以及第二构件，其包括具有比所述第一圆筒部的外径大的内径的第二圆筒部；
气体供给部，其与所述第一空间连接；
排气装置，其与所述第二空间连接；以及
驱动装置，其使所述第二圆筒部在包括所述第一构件与所述处理容器之间的间隙的区域中上下移动。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
还具备控制部，该控制部对所述驱动装置进行控制，
所述控制部执行第一控制和第二控制，该第一控制以将所述第二构件的铅垂方向上的位置设定为第一位置的方式对所述驱动装置进行控制，该第二控制以将所述第二构件的铅垂方向上的位置设定为与所述第一位置不同的第二位置的方式对所述驱动装置进行控制。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述控制部在所述第一控制中使所述气体供给部供给第一气体，在所述第二控制中使所述气体供给部供给与所述第一气体不同的第二气体。
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