CN108122727B - 基板处理装置和隔热板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基板处理装置和隔热板。基板处理装置即使反复进行处理，也能够对基板均匀地实施使用了自由基的处理。工艺模块(13)具备：处理容器(28)，其收容晶圆(W)；分隔板(37)，其配置于该处理容器(28)的内部的等离子体生成空间(P)与晶圆(W)之间；隔热板(48)，其配置于分隔板(37)与晶圆(W)之间，分隔板(37)选择性地使在等离子体生成空间(P)中生成的等离子体中的自由基朝向晶圆(W)透过，隔热板(48)以与晶圆(W)相对的方式配置，隔热板(48)由金属形成，与处理容器(28)连接。

Description

基板处理装置和隔热板
技术领域
本发明涉及使用等离子体中的自由基来对基板实施处理的基板处理装置和适用于该基板处理装置的隔热板。
背景技术
近年来，提出了使用等离子体中的自由基来对作为基板的半导体晶圆(以下简称为“晶圆”。)实施化学蚀刻处理(参照例如专利文献1。)。
这样的实施化学蚀刻处理的装置具备板状的离子捕集器，该板状的离子捕集器在处理容器内介于等离子体与晶圆之间，对等离子体中的离子朝向晶圆移动进行抑制。离子捕集器具有沿着厚度方向贯通的许多狭缝，利用由多个狭缝构成的迷宫阻止各向异性地移动的离子的移动，而使各向同性地移动的自由基透过。其结果，在面对晶圆的处理空间大致仅存在自由基，自由基、导入到处理空间的处理气体由于与晶圆的表层反应而对晶圆实施化学蚀刻处理。
一般而言，等离子体的分布易于受到磁场、电场的形态的影响，在例如处理容器是圆筒形状的情况下，存在等离子体的浓度在处理容器的中心轴线附近上升的倾向。因而，在面对等离子体的离子捕集器中，与中心部碰撞的离子较多，若反复进行例如化学蚀刻处理，则很多热蓄积于离子捕集器的中心部，作为结果，来自离子捕集器的中心部的朝向处理空间、晶圆的辐射热量增加。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/175897号说明书
发明内容
发明要解决的问题
不过，自由基的分布强烈受到热分布的影响，因此，因反复化学蚀刻处理而使来自离子捕集器的中心部的辐射热量增加，若产生处理空间中的热分布的偏差，则处理空间中的自由基的分布也产生偏差，其结果，产生无法均匀地对晶圆实施化学蚀刻处理这样的问题。
本发明的目的在于提供一种即使反复处理、也能够对基板均匀地实施使用了自由基的处理的基板处理装置和隔热板。
用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的基板处理装置具备：处理容器，其收容基板；分隔构件，其配置于在该处理容器内产生的等离子体与所述基板之间，所述分隔构件选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，该基板处理装置的特征在于，具备配置于所述分隔构件与所述基板之间的隔热板，所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，所述隔热板由金属或硅形成，与所述处理容器连接。
为了达成上述目的，本发明的隔热板配置于分隔构件与基板之间，该分隔构件配置于等离子体与所述基板之间，选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，其特征在于，所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，所述隔热板由金属或硅形成。
发明的效果
根据本发明，配置于选择性地使等离子体中的自由基朝向晶圆透过的分隔构件和晶圆之间的隔热板以与基板相对的方式配置，因此，能够抑制由于基板的反复处理而热从蓄积有热的分隔构件朝向基板辐射。由此，能够防止在基板所面对的处理空间中产生自由基的分布的偏差。其结果，即使反复处理，也能够对基板均匀地实施使用了自由基的处理。另外，隔热板由金属形成，与处理容器连接，因此，隔热板能够使从分隔构件辐射来的热向处理容器效率良好地传递，能够防止热蓄积于隔热板。
附图说明
图1是概略地表示具备本发明的实施方式的基板处理装置的基板处理系统的结构的俯视图。
图2是概略地表示图1中的执行COR处理的工艺模块的结构的剖视图。
图3是概略地表示图2中的分隔板的结构的图，图3的(A)从基板处理空间观察分隔板的图，图3的(B)是沿着图3的(A)中的线III-III的剖视图。
图4是概略地表示图2中的隔热板的结构的图，图4的(A)是从基板处理空间观察隔热板的图，图4的(B)是沿着图4的(A)中的线IV-IV的剖视图。
图5是概略地表示图4的隔热板的变形例的结构的图，图5的(A)是从基板处理空间观察隔热板的图，图5的(B)是沿着图5的(A)中的线V-V的剖视图。
图6是表示在不具备隔热板的工艺模块中反复执行了COR处理的情况的分隔板和晶圆的温度的时间跃迁的图表。
图7是表示在具备隔热板的工艺模块中反复执行了COR处理的情况的隔热板和晶圆的温度的时间跃迁的图表。
附图标记说明
W、晶圆；13、工艺模块；28、处理容器；37、分隔板；48、隔热板；49、狭缝；52、气体喷出口。
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是概略地表示具备本发明的实施方式的基板处理装置的基板处理系统的结构的俯视图。此外，在图1中，为了容易地理解，透视地表示内部的结构的一部分。
在图1中，基板处理系统10具备：晶圆保管部11，其保管多个晶圆W；作为输送室的传递模块12，其将两张晶圆W同时输送；多个工艺模块13(基板处理装置)，其对从传递模块12输入来的晶圆W实施COR(化学氧化物去除，Chemical Oxide Removal)处理、PHT处理(后热处理，Post Heat Treatment)、成膜处理。各工艺模块13和传递模块12的内部维持于真空气氛。
在基板处理系统10中，保管到晶圆保管部11的晶圆W由传递模块12所内置的输送臂14输送，将晶圆W逐张载置于配置到工艺模块13的内部的两个载置台15中的每一个。接下来，在基板处理系统10中，于在工艺模块13中对载置到载置台15的各晶圆W实施了COR处理、PHT处理、成膜处理之后，处理完毕的晶圆W由输送臂14向晶圆保管部11输出。
晶圆保管部11具有：多个加载部17，其作为前开式晶圆传送盒16的载置台，该前开式晶圆传送盒16是保管多个晶圆W的容器；装载模块18，其从载置到各加载部17的前开式晶圆传送盒16接收所保管的晶圆W，或者将在工艺模块13中实施了预定的处理的晶圆W交给前开式晶圆传送盒16；两个加载互锁模块19，其暂时保持晶圆W，以便在装载模块18与传递模块12之间交接晶圆W；冷藏室20，其对实施了PHT处理的晶圆W进行冷却。
装载模块18由内部是大气压气氛的矩形的壳体构成，在构成该矩形的长边的一侧面并列设置有多个加载部17。而且，装载模块18在内部中具有可沿着该矩形的长度方向移动的输送臂(未图示)。该输送臂将晶圆W从载置到各加载部17的前开式晶圆传送盒16向加载互锁模块19输入，或者将晶圆W从加载互锁模块19向各前开式晶圆传送盒16输出。
各加载互锁模块19将收容到被载置于大气压气氛的各加载部17的前开式晶圆传送盒16的晶圆W交给内部处于真空气氛的工艺模块13，因此，暂时保持晶圆W。各加载互锁模块19具有保持两张晶圆W的缓冲板21。另外，各加载互锁模块19具有用于相对于装载模块18确保气密性的闸阀22a和用于相对于传递模块12确保气密性的闸阀22b。而且，未图示的气体导入系统和气体排气系统借助配管与加载互锁模块19连接，加载互锁模块19的内部被控制成大气压气氛或真空气氛。
传递模块12将未处理的晶圆W从晶圆保管部11向工艺模块13输入，将处理完毕的晶圆W从工艺模块13向晶圆保管部11输出。传递模块12由内部是真空气氛的矩形的壳体构成，包括：两个输送臂14，其保持两张晶圆W而使两张晶圆W移动；旋转台23，其将各输送臂14支承成可旋转；旋转载置台24，其搭载有旋转台23；导轨25，其将旋转载置台24引导成可沿着传递模块12的长度方向移动。另外，传递模块12经由闸阀22a、22b、进一步经由随后叙述的各闸阀26与晶圆保管部11的加载互锁模块19、以及各工艺模块13连接。在传递模块12中，输送臂14从加载互锁模块19将两张晶圆W向各工艺模块13输送，将实施了处理的两张晶圆W从各工艺模块13向其他工艺模块13、加载互锁模块19输出。
在基板处理系统10中，各工艺模块13执行COR处理、PHT处理和成膜处理中的任一个处理。另外，基板处理系统10的各构成要素的动作由装置控制器27按照预定的程序控制。
图2是概略地表示图1中的执行COR处理的工艺模块的结构的剖视图。
在图2中，实施COR处理的工艺模块13具备收容晶圆W的密闭构造的处理容器28。处理容器28由例如铝或铝合金形成，上端被开放，处理容器28的上端被成为顶部的盖体29封闭。在处理容器28的侧壁部28a设置有晶圆W的输入输出口30，该输入输出口30可由闸阀31开闭。
另外，工艺模块13具备：载置台32，其将配置到处理容器28的内部的底面的晶圆W以水平状态逐张载置；升降机构33，其使该载置台32升降。载置台32呈大致圆柱状，具有直接载置晶圆W的载置板34和支承载置板34的基块35。在载置板34的内部设置有对晶圆W进行调温的温度调节机构36。温度调节机构36具有供例如温度调节用介质(例如、水)循环的管路(未图示)，通过进行在该管路内流动的温度调节用介质与晶圆W的换热，进行晶圆W的温度调整。升降机构33配置于处理容器28的外部，具有使载置台32升降的致动器等。另外，在载置台32可相对于载置板34的上表面突没地设置有在将晶圆W相对于处理容器28的内部输入输出之际所使用的多个升降销(未图示)。
处理容器28的内部被随后叙述的分隔板37分隔成上方的等离子体生成空间P和下方的基板处理空间S。等离子体生成空间P是供等离子体生成的空间，基板处理空间S是对晶圆W实施COR处理的空间。在处理容器28的外部设置有气体供给源38和其他气体供给源(未图示的)，这些气体供给源将由含氟气体(例如、NF3气体)、含氢气体(例如、NH3气体)、Ar气体、N2气体等的稀释气体构成的处理气体向处理容器28的内部供给。不过，在本实施方式中，从处理气体生成作为蚀刻剂的NH4F，使该NH4F吸附于晶圆W的表面而使该表面的SiO2膜和蚀刻剂反应，生成作为生成物的AFS(氟硅酸铵)，若对NH3气体进行等离子体化，则不生成作为蚀刻剂的NH4F。另外，在工艺模块13中，如随后叙述那样在等离子体生成空间P中从处理气体生成等离子体，若对NF3气体进行等离子体化，则高能量状态的F自由基(F＊，NF2 ＊)被积极地生成(NF3+e→F＊，NF2 ＊)。因此，在工艺模块13中，将NH3气体不经由等离子体生成空间P而向基板处理空间S直接供给，而将NF3气体向等离子体生成空间P供给而使其等离子体化。因而，在本实施方式中，气体供给源38主要将NF3气体向等离子体生成空间P供给，其他气体供有源主要将NH3气体向基板处理空间S直接供给。另外，工艺模块13具备排气机构39，该排气机构39具有真空泵，将基板处理空间S的内部的气体向处理容器28的外部排出。
另外，工艺模块13构成为使用RF天线的感应耦合型的等离子体蚀刻装置。成为处理容器28的顶部的盖体29由例如圆形的石英板形成，构成为电介质窗。在盖体29之上形成有用于向处理容器28的等离子体生成空间P生成感应耦合型等离子体的环状的RF天线40，RF天线40经由匹配器41与高频电源42连接。高频电源42将适于由感应耦合型的高频放电进行的等离子体的生成的恒定频率(通常是13.56MHz以上)的高频电力以任意的输出值输出。匹配器41具有用于使高频电源42侧的阻抗与负荷(RF天线40、等离子体)侧的阻抗匹配的电抗可变的匹配电路(未图示)。随后叙述使用了RF天线40的等离子体生成空间P中的感应耦合型等离子体的生成。
图3是概略地表示图2中的分隔板的结构的图，图3的(A)是从基板处理空间观察分隔板的图，图3的(B)是沿着图3的(A)中的线III-III的剖视图。
如图3的(A)和图3的(B)所示，分隔板37具有至少两个大致椭圆状的板状构件43和板状构件44。板状构件43和板状构件44呈大致椭圆状的原因在于，工艺模块13的处理容器28的水平截面形状如图1所示那样呈大致椭圆状，板状构件43和板状构件44的形状并不限于大致椭圆状，根据处理容器28的水平截面形状来变化。板状构件43和板状构件44以从等离子体生成空间P朝向基板处理空间S重叠的方式配置。在板状构件43与板状构件44之间配置有将两者之间的间隔维持成预定的值的间隔件45。在板状构件43和板状构件44形成有沿着重叠方向贯通的多个狭缝46和狭缝47。板状构件43中的各狭缝46彼此并列地配置，板状构件44中的各狭缝47也彼此并列地配置。另外，在从分隔板37观察基板处理空间S时，各狭缝46以不与各狭缝47重叠的方式配置。此外，在板状构件43和板状构件44也可以分别呈格子状形成有各狭缝46和各狭缝47。在该情况下，在也从分隔板37观察基板处理空间S时，各狭缝46以不与各狭缝47重叠的方式配置。另外，也可以替代各狭缝46和各狭缝47，在板状构件43和板状构件44分别形成有多个贯通孔。板状构件43和板状构件44由例如石英玻璃形成。另外，间隔件45由例如石英形成，也可以由铝(Al)、硅(Si)或钇化合物(Y2O3、YF3)形成。
在工艺模块13中，分隔板37作为抑制在等离子体生成空间P中感应耦合型等离子体被生成之际等离子体中的离子的从等离子体生成空间P向基板处理空间S透过的、所谓的离子捕集器发挥功能。具体而言，利用各狭缝46以不与各狭缝47重叠的方式配置的狭缝配置构造、即、迷宫构造阻止各向异性地移动的离子的移动，而使各向同性地移动的自由基透过分隔板37。由此，选择性地使自由基透过基板处理空间S，使在基板处理空间S存在离子的可能性降低。此外，若在基板处理空间S存在离子的可能性降低，则能够减少离子与晶圆W碰撞而产生的损伤。另外，分隔板37阻断从等离子体放射的真空紫色自然光，防止因真空紫色自然光而导致晶圆W的表层变质。
在工艺模块13中，在对晶圆W实施COR处理之际，首先，将闸阀31设为开状态而将作为处理对象的晶圆W向处理容器28的内部输入，载置于载置台32之上。接下来，将闸阀31设为闭状态而从气体供给源38和其他气体供给源向等离子体生成空间P和基板处理空间S分别供给处理气体。另外，利用排气机构39将处理容器28的内部的压力设定成预定的值。而且，从高频电源42将等离子体生成用的高频电以预定的输出值输出而使RF天线40产生高频电流。
若RF天线40产生高频电流，则磁力线(磁通)贯通盖体29而横贯等离子体生成空间P，在等离子体生成空间P的内部产生方位角方向的感应电场。被该感应电场沿着方位角方向加速后的电子与蚀刻气体(本实施方式中，NF3气体)的分子、原子引起电离碰撞，生成环状的等离子体。该环状的等离子体中的自由基各向同性地移动而通过分隔板37，到达基板处理空间S，该等离子体中的离子各向异性地移动，因此，被分隔板37捕捉而无法到达基板处理空间S。具体而言，例如各向异性地移动的离子与板状构件43碰撞而停留于板状构件43、或即使通过各狭缝46、也与板状构件44碰撞而停留于板状构件44，因此，各离子无法透过分隔板37。此外，“环状的等离子体”并不限定于等离子体不分布于环状的RF天线40的径向内侧(中心部)、等离子体仅出现该径向外侧那样的环状的等离子体，在该径向内侧也分布等离子体，但也包括以该径向外侧的等离子体的体积或密度比该径向内侧的等离子体的体积或密度变大的方式分布的等离子体。
在基板处理空间S中，透过了分隔板37的F自由基(F＊，NF2 ＊)与直接供给到基板处理空间S的NH3气体发生反应而作为蚀刻剂的NH4F被生成，使该NH4F吸附于晶圆W的表面而使该表面的SiO2膜和蚀刻剂发生反应，生成作为生成物的AFS。此时，从高能量状态的F自由基(F＊，NF2 ＊)生成的NH4F也处于高能量状态，因此，促进AFS的生成，作为结果，促进SiO2膜的去除。此外，在工艺模块13中，为了防止F自由基(F＊，NF2 ＊)的失活，存在F自由基(F＊，NF2 ＊)接触的可能性的部位全部由电介质、例如、石英覆盖。另外，由COR处理生成的AFS在对晶圆W实施PHT处理的工艺模块13中被升华而被去除。
不过，分隔板37暴露于在等离子体生成空间P中生成的等离子体，在等离子体生成空间P中生成的等离子体如上述那样呈环状。因而，在分隔板37处碰撞的离子呈环状(圆环状)分布，若反复进行例如COR处理，则热呈圆环状蓄积在分隔板37中，作为结果，热呈圆环状从分隔板37朝向基板处理空间S辐射。
不过，自由基的分布强烈受到热分布的影响，因此，若热从分隔板37朝向基板处理空间S呈圆环状辐射，则基板处理空间S中的自由基(F自由基(F＊，NF2 ＊))的分布也产生偏差，其结果，作为蚀刻剂的NH4F的分布也产生偏差，有可能无法对晶圆W均匀地实施COR处理。
在本实施方式中，与此相对应，工艺模块13具备以在分隔板37与晶圆W之间与晶圆W相对的方式配置而阻断辐射热的隔热板48(参照图2)。
图4是概略地表示图2中的隔热板的结构的图，图4的(A)是从基板处理空间观察隔热板的图，图4的(B)是沿着图4的(A)中的线IV-IV的剖视图。此外，为了容易地理解，在图4的(B)中也描绘出分隔板。
如图4的(A)和图4的(B)所示，隔热板48在从基板处理空间S观察时与板状构件43和板状构件44同样地呈大致椭圆状。隔热板48呈大致椭圆状的原因在于，处理容器28的水平截面形状如图1那样呈大致椭圆状，隔热板48的形状并不限于大致椭圆状，根据处理容器28的水平截面形状来变化。
在隔热板48形成有从等离子体生成空间P朝向基板处理空间S贯通的多个狭缝49(自由基通路)。各狭缝49以与板状构件44的各狭缝47相对应的方式设置。另外，各狭缝49的截面形状随着从等离子体生成空间P朝向基板处理空间S去而扩径。此外，也可以替代各狭缝49，形成有多个扩径的贯通孔。另外，隔热板48的也包括各狭缝49的表面在内的整个面由电介质、例如硅或钇化合物覆盖。
隔热板48由作为热传递率较高的材料的金属、例如铝或铝合金形成，在从基板处理空间S观察时形成得比板状构件44大，构成周缘部的凸缘部48a埋设于处理容器28的侧壁部28a，从而构成侧壁部28a的一部分(参照图2)。在工艺模块13中，隔热板48和比该隔热板48靠上方的处理容器28可视作一体，具体而言，隔热板48和比该隔热板48靠上方的处理容器28可相对于比隔热板48靠下方的处理容器28一体地拆卸。
另外，在隔热板48上沿着凸缘部48a设置有许多螺栓孔51，隔热板48被嵌插到各螺栓孔51的许多螺栓(未图示的)紧固到上方的处理容器28。而且，隔热板48具有配置于各狭缝49之间的许多气体喷出口52。许多气体喷出口52以与晶圆W相对的方式分布，经由气体通路53与其他气体供给源连接。在本实施方式中，例如NH3气体从各气体喷出口52朝向基板处理空间S(进而晶圆W)喷出。另外，在构成侧壁部28a的一部分的凸缘部48a埋设有冷却机构50、例如制冷剂流路、冷机、珀尔贴元件。
在工艺模块13中，即使COR处理被反复执行、热向分隔板37蓄积，配置于分隔板37和晶圆W之间的隔热板48也以与晶圆W相对的方式配置，因此，能够阻断从蓄积有热的分隔板37向晶圆W的辐射热。由此，能够防止在基板处理空间S中产生自由基的分布的偏差。其结果，即使反复进行COR处理，也能够对晶圆W均匀地实施使用了自由基的COR处理。另外，隔热板48构成处理容器28的侧壁部28a的一部分，被许多螺栓固定于侧壁部28a，因此，隔热板48能够将从分隔板37辐射的热向处理容器28效率良好地传递，能够防止热蓄积于隔热板48。而且，即使热从呈圆环状蓄积有热的分隔板37朝向隔热板48呈圆环状辐射，隔热板48由作为热传递率较高的材料的金属形成，因此，能够将所辐射的热立即向处理容器28传递，在隔热板48中，能够防止热蓄积成例如圆环状。尤其是，隔热板48和处理容器28均由铝形成，因此，隔热板48和处理容器28易于调和，能够进一步改善从隔热板48向处理容器28的热传递。
另外，隔热板48具有以与晶圆W相对的方式分布的许多气体喷出口52，因此，能够从隔热板48将处理气体(主要是NH3气体)以向晶圆W大致均匀地分布的方式喷出。由此，能够对晶圆W均匀地实施由从NH3气体生成的蚀刻剂进行的处理。
隔热板48被未图示的间隔件等与板状构件44稍微分开地配置。由此，隔热板48不会与板状构件44接触，能够防止因隔热板48和板状构件44的热膨胀量差而隔热板48与板状构件44摩擦并产生微粒等。
各狭缝49的截面形状随着从等离子体生成空间P朝向基板处理空间S去而扩径，因此，即使通过各狭缝49的F自由基(F＊，NF2 ＊)的行进路线弯曲，也能够降低F自由基(F＊，NF2 ＊)与隔热板48碰撞的可能性，作为结果，能够降低失活的可能性。而且，隔热板48的也包括各狭缝49的表面在内的整个面由电介质覆盖，因此，即使F自由基(F＊，NF2 ＊)与隔热板48碰撞，也能够降低该F自由基(F＊，NF2 ＊)失活的可能性。其结果，能够抑制由于F自由基(F＊，NF2 ＊)的失活而使用了从F自由基(F＊，NF2 ＊)生成的蚀刻剂的COR处理停滞。此外，隔热板48利用喷镀、CVD等而整个面由电介质覆盖。
以上，使用上述实施方式来对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式。
例如，隔热板48由金属形成，但也可以由具有与铝同等的热传递率的硅形成。在该情况下，如图5的(A)和图5的(B)所示，隔热板54与隔热板48同样地具有多个狭缝49、多个螺栓孔51，但硅是难加工材料，因此，无法将气体喷出口52设置于隔热板54。与此相对应，NH3气体从设置于面对基板处理空间S的侧壁部28a的气体导入口向基板处理空间S供给。
另外，隔热板48的凸缘部48a构成了侧壁部28a的一部分，但也可以是，隔热板48的凸缘部不构成侧壁部28a的一部分，隔热板48的凸缘部与设置于例如侧壁部28a的卡合部连接。但是，在该情况下，为了确保卡合部和凸缘部的热传递，优选卡合部和凸缘部被螺栓等彼此固定，而且，优选向卡合部和凸缘部之间填充传热剂等。
而且，在上述的实施方式中，对本发明适用于执行COR处理的工艺模块13的情况进行了说明，但本发明只要是对使用自由基的处理进行执行的工艺模块13，就可适用，能够将本发明适用于使用例如自由基而对晶圆W实施成膜处理的工艺模块13。
[实施例]
接着，说明本发明的实施例。
首先，作为比较例，对在不具备隔热板48的、分隔板37与晶圆W直接相对的工艺模块13中反复进行了COR处理之际的分隔板37的中心部和周缘部的温度、以及晶圆W的中心部和周缘部的温度进行了测定。此时的COR处理中的向RF天线40的高频电力的供给/非供给以1分钟/5分钟反复进行。另外，将所测定到的各温度的时间跃迁表示在图6中。
接着，对在具备隔热板48的、隔热板48与晶圆W直接相对的工艺模块13中反复进行COR处理之际的分隔板37的中心部和周缘部的温度、以及晶圆W的中心部和周缘部的温度进行了测定。此时的COR处理中的高频电力相对于RF天线40的供给/非供给以1分钟/1分钟反复进行。另外，将所测定的各温度的时间跃迁表示在图7中。
如图6和图7的图表所示，确认到：隔热板48的中心部的温度比分隔板37的中心部的温度低，而且，隔热板48的中心部和周缘部的温度差Δt2比分隔板37的中心部和周缘部的温度差Δt1小。这认为：隔热板48由作为热传递率较高的材料的金属形成，使辐射到隔热板48的热立即向处理容器28传递，从而，能够抑制隔热板48的温度上升、且消除隔热板48中的热分布的偏差是主要原因。由此，可知：若设置隔热板48，则能够改善基板处理空间S中的热分布，防止产生基板处理空间S中的自由基的分布的偏差。
另外，可知：具备隔热板48的情况下的晶圆W的温度的稳定化时间T2比不具备隔热板48的情况下的晶圆W的温度的稳定化时间T1短。这认为：在隔热板48处辐射了的热立即向处理容器28传递而热没有蓄积，因此，隔热板48的温度比分隔板37的温度早稳定是主要原因。由此，可知：若设置隔热板48，则能够较早执行稳定的COR处理，因而，能够提高生产率。

Claims (9)

1.一种基板处理装置，具备：处理容器，其收容基板；分隔构件，其配置于在该处理容器内产生的等离子体与所述基板之间，所述分隔构件选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，该基板处理装置的特征在于，
具备配置于所述分隔构件与所述基板之间的隔热板，
所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，
所述隔热板由金属形成，与所述处理容器连接，
所述隔热板构成所述处理容器的一部分。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述隔热板和所述处理容器均由铝或铝合金形成。
3.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述隔热板具有使处理气体朝向所述基板喷出的多个喷出口。
4.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述隔热板具有沿着厚度方向贯通的自由基通路，该自由基通路的截面形状随着朝向所述基板去而扩径。
5.根据权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述隔热板由电介质覆盖。
6.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述电介质由钇化合物或硅形成。
7.一种基板处理装置，具备：处理容器，其收容基板；分隔构件，其配置于在该处理容器内产生的等离子体与所述基板之间，所述分隔构件选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，该基板处理装置的特征在于，
具备配置于所述分隔构件与所述基板之间的隔热板，
所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，
所述隔热板由硅形成，与所述处理容器连接，
所述隔热板构成所述处理容器的一部分。
8.一种隔热板，其配置于分隔构件与基板之间，该分隔构件配置于等离子体与所述基板之间，选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，该隔热板的特征在于，
所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，
所述隔热板由金属形成，
所述隔热板被配置为与收容所述基板的处理容器连接，并构成所述处理容器的一部分。
9.一种隔热板，其配置于分隔构件与基板之间，该分隔构件配置于等离子体与所述基板之间，选择性地使所述等离子体中的自由基朝向所述基板透过，该隔热板的特征在于，
所述隔热板以与所述基板相对的方式配置，
所述隔热板由硅形成，
所述隔热板被配置为与收容所述基板的处理容器连接，并构成所述处理容器的一部分。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102501331B1 (ko) * 2020-09-08 2023-02-17 세메스 주식회사 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법
JP2022112423A (ja) * 2021-01-21 2022-08-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101189708A (zh) * 2005-05-31 2008-05-28 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置和等离子体处理方法
JP2011154973A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN103632954A (zh) * 2012-08-27 2014-03-12 朗姆研究公司 加强等离子体处理系统中的等离子体增强蚀刻
CN103993293A (zh) * 2013-02-15 2014-08-20 诺发系统公司 带温度控制的多室喷头
CN104704613A (zh) * 2012-10-09 2015-06-10 应用材料公司 用离子防护件处理基板的方法和设备

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6451157B1 (en) * 1999-09-23 2002-09-17 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
WO2003054912A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Tokyo Electron Limited Method and apparatus comprising a magnetic filter for plasma processing a workpiece
JP4664119B2 (ja) * 2005-05-17 2011-04-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2009016453A (ja) * 2007-07-02 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
DE112009002455T5 (de) * 2008-10-28 2012-08-02 Mitsubishi Electric Corporation Plasma-CVD-Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterschicht, Verfahren zum Herstellen einer Dünnschichtsolarzelle und Verfahren zum Reinigen einer Plasma-CVD-Vorrichtung
JP2010192197A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置及び基板処理方法
KR101123829B1 (ko) * 2010-02-12 2012-03-20 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
US9184028B2 (en) * 2010-08-04 2015-11-10 Lam Research Corporation Dual plasma volume processing apparatus for neutral/ion flux control
JP5901887B2 (ja) * 2011-04-13 2016-04-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理方法
KR102107256B1 (ko) * 2012-05-23 2020-05-06 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
US9132436B2 (en) * 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US20140235069A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Novellus Systems, Inc. Multi-plenum showerhead with temperature control
US9840777B2 (en) * 2014-06-27 2017-12-12 Applied Materials, Inc. Apparatus for radical-based deposition of dielectric films
US9460898B2 (en) * 2014-08-08 2016-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma generation chamber with smooth plasma resistant coating

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101189708A (zh) * 2005-05-31 2008-05-28 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置和等离子体处理方法
JP2011154973A (ja) * 2010-01-28 2011-08-11 Mitsubishi Electric Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN103632954A (zh) * 2012-08-27 2014-03-12 朗姆研究公司 加强等离子体处理系统中的等离子体增强蚀刻
CN104704613A (zh) * 2012-10-09 2015-06-10 应用材料公司 用离子防护件处理基板的方法和设备
CN103993293A (zh) * 2013-02-15 2014-08-20 诺发系统公司 带温度控制的多室喷头

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