CN109686643A - 处理装置以及具有扩散路径的构件 - Google Patents

处理装置以及具有扩散路径的构件 Download PDF

Info

Publication number
CN109686643A
CN109686643A CN201811216290.8A CN201811216290A CN109686643A CN 109686643 A CN109686643 A CN 109686643A CN 201811216290 A CN201811216290 A CN 201811216290A CN 109686643 A CN109686643 A CN 109686643A
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust outlet
processing unit
process chamber
diffusion path
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811216290.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109686643B (zh
Inventor
山下润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN109686643A publication Critical patent/CN109686643A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109686643B publication Critical patent/CN109686643B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816Pressure
    • H01J37/32834Exhausting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633Baffles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591Fixed means, e.g. wings, baffles
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041Cleaning
    • H01L21/02043Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046Dry cleaning only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065Plasma etching; Reactive-ion etching
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332Coating
    • H01J2237/3321CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334Etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种处理装置以及具有扩散路径的构件,其目的在于在处理室中消除气体排出的偏差。提供一种处理装置,具有:反应容器,其用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理;以及具有扩散路径的构件,其在所述反应容器的侧壁或者底壁的形成有所述扩散路径的部分与排气口连通,在所述具有扩散路径的构件与所述反应容器之间形成有开口部,该开口部将该扩散路径与所述处理室的空间连通,该开口部越靠近所述排气口则开口面积越小。

Description

处理装置以及具有扩散路径的构件
技术领域
本发明涉及一种处理装置以及具有扩散路径的构件。
背景技术
在半导体制造工艺中,包括以下工序:将被处理基板例如半导体晶元(以下简称为“晶元”)的表面上形成的抗蚀膜用作掩膜,在对晶元上的规定的膜选择性地进行了蚀刻之后通过灰化(ashing)来去除抗蚀膜。
作为进行灰化处理的装置,提出了一种具有等离子体生成室和处理室的等离子体处理装置,该等离子体生成室用于从气体生成等离子体,该处理室隔着隔板构件来与等离子体生成室连通,主要使用等离子体的自由基(radical)进行灰化(例如,参照专利文献1)。
隔板构件具有多个贯通孔,由石英等构成,如以下那样发挥功能:通过将隔板构件的电位例如调整为接地电平,将在等离子体生成室中生成的等离子体的离子吸引并捕获,使自由基从多个贯通孔通过到处理室。
处理室内的气体从设置于处理室的排气口被排出到外部。此时,当与排气口的位置相应地处理室内的气体的排出产生了偏差(日语:偏り)时,灰化率等晶元的处理的特性受到气体排出的偏差的影响,对晶元进行的灰化处理等期望的处理的均匀性变差。因此,为了抑制发生气体排出的偏差,提出了一种设置环状的整流板的方法(例如,参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2009-16453号公报
专利文献2:日本特开2017-28099号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,即使在气体的排出空间设置了整流板,由于在气体的排出口的附近气体的吸气强,用整流板的话难以消除处理室内的气体的排出的偏差。
针对上述问题,在一个方面,本发明的目的在于消除处理室中的气体的排出的偏差。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,根据一个方式,提供一种处理装置,具有:反应容器,其用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理;以及具有扩散路径的构件,其在所述反应容器的侧壁或者底壁的形成有所述扩散路径的部分与排气口连通,在所述具有扩散路径的构件与所述反应容器之间形成有开口部,该开口部将该扩散路径与所述处理室的空间连通,该开口部越靠近所述排气口则开口面积越小。
另外,根据其它方式,提供一种具有扩散路径的构件,其安装于用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理的反应容器,该具有扩散路径的构件在所述反应容器的侧壁或者底壁的形成有所述扩散路径的部分与排气口连通,在所述具有扩散路径的构件与所述反应容器之间形成有开口部,该开口部将该扩散路径与所述处理室的空间连通,该开口部沿周向倾斜地形成,该开口部越靠近所述排气口则开口越小。
发明的效果
根据一个方面,能够消除处理室中的气体的排出的偏差。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的结构的一例的图。
图2是表示一个实施方式所涉及的隔板构件的一例的图。
图3是表示比较例1所涉及的等离子体处理装置的结构的一例的图。
图4是表示比较例2所涉及的等离子体处理装置的结构的一例的图。
图5是表示一个实施方式所涉及的处理室的压力分布的仿真结果的一例的图。
图6是表示一个实施方式所涉及的处理室的压力分布的仿真结果的一例的图。
图7是表示一个实施方式所涉及的处理室的压力分布的仿真结果的一例的图。
图8是表示气体的流动与克努森数的关系的图。
附图标记说明
10:等离子体处理装置;102:处理室;104:等离子体生成室;105:加热器;106:载置台;107:盖体;110:反应容器;116:回流防止壁部;118:高频电源;119:线圈;120:气体供给部;121、122:气体配管;123:气体扩散路径;126:排气口;128:排气装置;130:闸阀;134:衬垫;135:扩散路径;136:开口部;140:隔板构件;144:贯通孔。
具体实施方式
下面,参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外,在本说明书和附图中,关于实质相同的结构,通过标注相同的标记,来省略重复的说明。
[等离子体处理装置的结构例]
首先,参照图1来说明本发明的一个实施方式所涉及的等离子体处理装置10的结构的一例。图1表示本发明的一个实施方式所涉及的等离子体处理装置10的结构的一例。等离子体处理装置10进行使晶元W上形成的被蚀刻对象膜上的光致抗蚀膜灰化来将其去除的灰化处理等等离子体处理。等离子体处理装置10是用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理的处理装置的一例。
等离子体处理装置10具有用于进行晶元W的处理的处理室102以及与处理室102连通并用于使气体激发来生成等离子体的等离子体生成室104。等离子体生成室104隔着隔板构件140设置在处理室102的上方,通过感应耦合等离子体(ICP:Inductively CoupledPlasma)方式从气体生成等离子体。
等离子体生成室104和处理室102具有例如由铝等金属形成的大致圆筒状的反应容器110。反应容器110的上部被由石英、陶瓷等绝缘构件材料形成的大致圆盘状的盖体107封闭为气密。
气体流路122设置于反应容器110。气体从气体供给部120经由气体配管121和气体流路122流动到在盖体107的外周端部沿周向形成为环状的气体扩散路径123,并从气体流入口113被导入到等离子体生成室104的内部空间。气体供给部120具备用于对气体进行开闭的开闭阀、用于控制气体的流量的质量流量控制器等。在本实施方式中,例如,列举从气体供给部120供给氢(H2)气与氩(Ar)气的混合气体的例子来进行说明,但是气体的种类不限于此。
在反应容器110的上部缠绕有作为天线构件的线圈119。线圈119与高频电源118连接。高频电源118输出频率为300kHz~60MHz的电力来供给到线圈119。由此,在等离子体生成室104内形成感应磁场,被导入到等离子体生成室104内的气体被激发从而生成等离子体。
在处理室102内设置有用于载置晶元W的载置台106。载置台106由设置于处理室102的底部的支承构件108支承。载置台106例如由被进行过阳极氧化(alumite)处理的铝形成。在载置台106内埋设有用于对晶元W进行加热的加热器105,加热器105通过从加热器电源138被供电来将晶元W加热到规定的温度(例如300℃)。此时的温度也可以是晶元W上的被蚀刻对象膜不受到大的损伤的程度的温度、例如250℃~400℃左右的范围。
在处理室102的内侧设置有用于对处理室102的内壁进行保护的衬垫134。衬垫134例如由铝形成。在衬垫134的内部形成有环状的扩散路径135。环状的扩散路径135设置于比载置台106靠下侧的位置,与沿横向延伸的排气口126连通。排气口126贯通衬垫134及处理室102的侧壁,并与包括真空泵的排气装置128连接。由此,能够将处理室102和等离子体生成室104内减压至规定的真空度。但是,排气口126不限于在反应容器110的侧壁的形成有扩散路径135的部分形成为横向的结构,也可以在反应容器110的底壁的形成有扩散路径135的部分、也就是说在扩散路径135的正下方形成为向下。另外,排气口126不限于横向地径直贯通的形状,也可以在侧壁处与扩散路径135连通后向下方弯曲并贯通底壁。此外,衬垫134是在反应容器110的侧壁或者底壁的形成有扩散路径135的部分与排气口连通的、具有环状的前述扩散路径135的构件的一例。
在衬垫134与反应容器110之间形成有开口部136,该开口部136将扩散路径135与处理室102的空间连通,该开口部136沿周向倾斜地形成。在图1中,作为开口部136的一部分,图示了开口部136a和开口部136b。开口部136是设置于衬垫134与反应容器110的底壁之间的遍及整周的开口,该开口沿周向具有规定的倾斜度。
在处理室102的侧壁形成有通过闸阀(gate valve)130而开闭自如的搬入搬出口132。例如由未图示的搬送臂等搬送机构进行晶元W的搬入搬出。
在处理室102与等离子体生成室104之间,在将各室分隔开的隔板构件140上形成有多个贯通孔144。在图2中示出贯通隔板构件140的多个贯通孔144的配置的一例。在隔板构件140上以同心圆状形成有多个贯通孔144。但是,贯通孔144的配置和个数不限于图2的例子。
隔板构件140使等离子体生成室104中生成的等离子体中的自由基从多个贯通孔144通过到处理室102。即,在等离子体生成室104中当气体被激发从而产生了等离子体时,产生自由基、离子、紫外光等。隔板构件140由石英等构成,遮挡等离子体生成室104中生成的等离子体的离子和紫外光,仅使自由基向处理室102通过。
在所述结构的等离子体处理装置10中,在对晶元W进行等离子体处理的情况下,首先打开闸阀130,从搬入搬出口132将晶元W搬入到处理室102内并载置到载置台106上。
接着,关闭闸阀130,通过排气装置128对处理室102的内部和等离子体生成室104的内部进行排气来设为规定的减压状态。另外,从加热器电源138向加热器105供给规定的电力,以使晶元W变为规定的温度(例如300℃)。
接着,从气体供给部120经由气体配管121、122以及气体扩散路径123向等离子体生成室104内供给氢气和氩气。从高频电源118向线圈119例如供给4000W的高频电力,来在等离子体生成室104的内部形成感应磁场。由此,在等离子体生成室104内从氢气和氩气生成等离子体。生成的等离子体中的紫外光、离子被隔板构件140遮挡,自由基通过。由此,处理室102内的晶元W的表面不会受到来自紫外光和氢离子的损伤,能够利用自由基执行例如晶元W上的光致抗蚀膜的灰化处理等期望的处理。
此外,在本实施方式中,等离子体生成室104通过感应耦合等离子体方式生成等离子体,但是未必限定于此。
[处理室中的气体的流动]
在所述结构中,通过使排气装置128工作来使处理室102的空间中存在的气体通过载置台106之下从开口部136流入到扩散路径135,并从排气口126排出到外部。此时,在气体的排气口126的附近气体的吸气强,因此与排气口126的位置相应地处理室102内的气体的排出产生偏差。由此,受到排气方向的气体的偏差的影响而灰化率变得不均匀,对晶元W进行的灰化处理的均匀性变差。
因此,在本实施方式中,开口部136以越靠近排气口126则开口越小的方式沿周向倾斜地形成。开口部136形成为越靠近排气口126则开口越小、越远离排气口126则开口越大,由此对气体的排出中的流导(conductance)进行控制。
在本实施方式中,开口部136是在整周中与反应容器110的底部相分离的开口,在整周中沿周向倾斜地形成。也就是说,具有以下那样的倾斜度:开口部136中的最接近排气口126的开口部136a的位置最狭窄,最远离排气口126的开口部136b的位置最宽阔。例如,在图1中作为一例示出的开口部136a的高度H1和开口部136b的高度H2中,开口部136a的高度H1比开口部136b的高度H2低,使得在排气口126的附近气体难以流动。
另外,扩散路径135与排气口126连通的部分的排气口126的截面积被形成为扩散路径135的截面积以下。由此,使得在扩散路径135中流动的气体的流导为在排气口126中流动的气体的流导的同等以上。
此外,开口部136不限于在整周中开口的情况,也可以是被分隔出的多个狭缝。在该情况下,开口部136的各狭缝以越靠近排气口126则狭缝的面积越小的方式沿周向倾斜地形成。
开口部136也可以具有过滤器。在该情况下,过滤器的开口率也可以与距排气口126的距离相应地变化。也可以是,越靠近排气口126,则过滤器的开口率越低。过滤器也可以是多孔体或者具有多个细孔的构件。在该情况下,过滤器的开口率是前述多孔体的气孔率或者前述具有多个细孔的构件中形成的各细孔的(直径)。
另外,在本实施方式中,列举了排气口126为一个的例子来进行说明,但是也可以具有多个排气口126。在该情况下也是形成为,在多个排气口126中均为越靠近排气口126则开口部136越小。在该情况下,例如,也可以将倾斜的开口部136改变为拱门状,使得在多个排气口126中的各个排气口126处出现拱门的低谷。
[仿真结果例]
接着,关于本实施方式所涉及的处理室102的压力分布的仿真结果的一例,与比较例所涉及的处理室102'、102”的压力分布的仿真结果的一例进行比较来进行说明。图3表示比较例1所涉及的等离子体处理装置10'的处理室102'的一例。图4表示比较例2所涉及的等离子体处理装置10”的处理室102”的一例。如图3所示,在比较例1所涉及的等离子体处理装置10'中,处理室102'内的衬垫134'未形成有扩散路径和开口部。其它结构与图1示出的本实施方式所涉及的等离子体处理装置10相同。
图5的(a)是比较例1所涉及的等离子体处理装置10'的处理室102'中的载置台106的压力分布的仿真结果的一例。图5的(b)是本实施方式所涉及的等离子体处理装置10的处理室102中的载置台106的压力分布的仿真结果的一例。
作为仿真的条件,在任一情况下均向等离子体生成室104以500sccm的流量导入氢气、以6200sccm的流量导入氩气,并将处理室102、102'的压力设定为2.5Torr(333Pa)。此时的载置台106处的压力分布的仿真结果以高、中、低这三个阶段的等级来表示。
参照图5的(a)可知,关于比较例1所涉及的处理室102'中的载置台106的压力分布,与排气方向的箭头所示的形成有排气口126的一侧的压力相比,压力高的部分偏于其相反侧。也就是说,可知在处理室102的内部,压力分布产生偏差,在形成有排气口126的一侧气体容易流动,而在其相反侧气体不易流动。
使用从排气口126侧的载置台106的端部到高压力区域的长度La、从与排气口126侧相反的一侧的载置台106的端部到高压力区域的长度Lb,用D=(La-Lb)/(La+Lb)的百分比来表示上述压力分布的偏差D。
在图5的(a)的比较例1所涉及的处理室102'中,载置台106的压力分布的偏差D为55.3%。也就是说,可知在比较例1中,通过向排气口126的吸气,气体的排出存在偏差,因此载置台106的压力分布产生了偏差。
当像这样与排气口126的位置相应地载置台106的压力分布产生偏差时,灰化率等受到影响,对晶元W进行的灰化处理等期望的等离子体处理的均匀性变差。
与此相对地,参照图5的(b)可知,在本实施方式所涉及的处理室102中,载置台106的压力分布的偏差D为12.3%,与比较例1相比压力分布的偏差得以改善。也就是说,在本实施方式所涉及的处理室102中,将气体扩散路径135形成为环状,在气体扩散路径135的整周设置开口部136,并且,根据排气口126的位置来倾斜地设置开口部136,使开口部136的高度发生变化。具体地说,接近排气口126的位置的开口部136的高度比远离排气口126的位置的开口部136的高度低,使得气体不容易通过,由此控制流导。由此,能够消除气体排出的偏差,能够改善载置台106的压力分布的偏差。此外,在本实施方式所涉及的处理室102中,能够考虑到载置台106的压力分布存在10%左右的偏差D是设置于处理室102的闸阀130的搬入搬出口132所影响的。因此,通过考虑闸阀130的搬入搬出口132的结构来设计开口部136的宽窄,能够消除气体排出的偏差D或者使气体排出的偏差D更接近0。
如图4所示,在比较例2所涉及的等离子体处理装置10”中,在处理室102”内的衬垫134”未形成有扩散路径和开口部。另外,排气口126设置于载置台106的下侧,并贯通反应容器110的底壁,与排气装置128连接,排气方向为向下。其它结构与图1示出的本实施方式所涉及的等离子体处理装置10相同。仿真条件与进行上述示出的图5的(a)及图5的(b)的仿真时相同。在该情况下,如图5的(c)所示,处理室102”中的载置台106的压力分布的偏差D为11.6%,与图5的(b)示出的本实施方式所涉及的处理室102中的载置台106的压力分布的偏差D的12.3%大致同等。因此,排气口126也可以贯通反应容器110的底壁并设为向下。
在图6的(a)所示的比较例3的处理室102'中,是在将图5的(a)所示的比较例1所涉及的处理室102'的闸阀130的搬入搬出口132塞住的条件下计算出载置台106的压力分布的偏差D的仿真结果的一例。此外,仿真条件与进行上述示出的图5的(a)~图5的(c)的仿真时相同。在该情况下,载置台106的压力分布的偏差D为54.1%,与图5的(a)所示的比较例1的情况下的偏差相比少许改善。
根据以上的结果证明了,根据本实施方式所涉及的等离子体处理装置10的结构,能够消除处理室102内的气体的排出的偏差,但是载置台106的压力分布的偏差D并未完全消除是由于闸阀130的影响大。
图6的(b)表示在本实施方式所涉及的处理室102中如以下那样设定了高压力及大流量的仿真条件时的、载置台106的压力分布的偏差D的仿真结果的一例。作为此时的仿真的条件,向等离子体生成室104以5000sccm的流量导入氢气、以18000sccm的流量导入氩气,并将处理室102的压力设定为5Torr(666Pa)。
据此,即使在上述高压力及大流量的条件下,载置台106的压力分布的偏差D也为13.1%。由此证明了,在本实施方式所涉及的处理室102中,即使在高压力及大流量的条件下,通过上述结构也能够消除气体排出的偏差,能够保证对晶元W进行的灰化处理的均匀性,能够扩展工艺窗口。
并且,图7中表示对于低压力及小流量的条件下的压力分布的偏差D进行了仿真的结果。在图7中,在本实施方式所涉及的处理室102中,向等离子体生成室104以50sccm的流量导入氢气、以180sccm的流量导入氩气,并将处理室102的压力设定为0.5Torr(66.6Pa)。
据此可知,在上述的低压力及小流量的条件下从处理室102排出气体的情况下,载置台106的压力分布的偏差D为27.8%,压力分布的偏差D的改善程度没有比上述的高压力及大流量的条件时高。关于此,能够考虑到,由于在上述的低压力及小流量的条件下处理室102的气体从连续流变为分子流,因此纠正气体的偏差的效果变低。
基于本实施方式所涉及的处理室102的结构来消除气体排出的偏差的效果在连续流的区域中变高,另一方面,在过渡流和分子流的区域中,与连续流的区域相比效果变低。
如图8所示,在对象为气体的情况下,在克努森数Kn小于0.01时定义为是连续流。在克努森数Kn大于0.01且小于0.1时定义为是滑移流。在克努森数Kn大于0.1且小于10时定义为是过渡流。在克努森数Kn大于10时定义为是分子流。
真空中的气体可以不区别连续流与滑移流,因此当将滑移流包含在内地称为连续流时,可知如果是克努森数Kn小于0.1的条件,则基于本实施方式所涉及的处理室102的结构来消除气体排出的偏差的效果提高。因此,优选的是,本实施方式所涉及的等离子体处理装置10在根据(1)式计算出的克努森数Kn小于0.1的条件下使用。
通过(1)式来定义克努森数Kn
Kn=λ/L···(1)
在此,λ是平均自由程(m),L是特征长度(m)。
另外,平均自由程λ用以下的式子来表示。
p=nkBT
在此,n表示气体分子数密度(m-3),σ表示分子的直径(m),p表示压力(Pa),KB表示玻尔兹曼常数(J/K),T表示温度(K)。
特征长度L是气体的通路的最小值,在本实施方式所涉及的等离子体处理装置10中,向等离子体生成室104的气体流入口113的0.5mm是气体的通路的最小值。例如,在将特征长度L设为0.5mm时,关于氩气,在将以下的条件代入(1)式及导出λ的式子时的克努森数为0.2509,处理室102的气体的流动为过渡流,临界压力为1.25Torr(166.7Pa)。
<条件>
但是,向等离子体生成室104的气体流入口113的尺寸0.5mm对处理室102的气体的排出的流动的影响小。另一方面,在本实施方式中,对气体的排出造成影响的气体通路中的最小值为隔板构件140的贯通孔144的因此,当将特征长度L设为3mm并变更上述<条件>的特征长度的值来计算克努森数时,处理室102的临界压力为0.2Torr(26.6Pa)。但是,克努森数的值根据压力、气体的种类以及特征长度而变化,因此,例如,如果气体种类不同则上述克努森数的计算值当然会改变。
如以上所说明的那样,根据本实施方式所涉及的等离子体处理装置10,在处理室102的排气口126的前级设置流导充分小的环状的气体的扩散路径135,并在气体扩散路径135的内径侧设置圆周状地开口的开口部136。并且,开口部136沿周向倾斜地形成,例如使得越接近排气口126则开口部136的高度越低。由此,能够调整排出气体时的流导,在处理室102中能够消除气体排出的偏差,从而能够实现灰化处理的均匀性。特别是,即使在大流量及高压力的工艺中也同样能够得到在处理室102中消除气体排出的偏差的效果,能够扩展工艺窗口。另外,通过在处理室102内设置环状的扩散路径135和开口部136能够得到上述效果,从而能够避免成本的增加。
以上,通过上述实施方式说明了等离子体处理装置,但是本发明所涉及的等离子体处理装置不限定于上述实施方式,能够在本发明的范围内进行各种变形和改良。上述多个实施方式中记载的事项能够在不矛盾的范围内进行组合。
例如,本发明通过将上述扩散路径135设置在等离子体处理装置的气体排气口的附近,也能够应用于CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)装置、ALD(AtomicLayer Deposition:原子层沉积)装置等等离子体处理装置。在该情况下,也优选为满足将克努森数Kn设为连续流的区域的条件。
另外,在本说明书中,作为基板的一例,列举了半导体晶元W来进行了说明。但是,基板并不限于此,也可以是在LCD(Liquid Crystal Display:液晶显示器)、FPD(FlatPanel Display:平板显示器)中使用的各种基板、CD基板、印刷基板等。

Claims (12)

1.一种处理装置,具有:
反应容器,其用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理;以及
具有扩散路径的构件,其在所述反应容器的侧壁或者底壁的形成有所述扩散路径的部分与排气口连通,
在所述具有扩散路径的构件与所述反应容器之间形成有开口部,该开口部将该扩散路径与所述处理室的空间连通,该开口部越靠近所述排气口则开口面积越小。
2.根据权利要求1所述的处理装置,其特征在于,
所述具有扩散路径的构件为环状。
3.根据权利要求2所述的处理装置,其特征在于,
所述开口部整周地开口,沿周向倾斜地形成。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
所述处理装置是对被处理体实施基于等离子体的处理的装置。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
所述反应容器具有:等离子体生成室,其用于从气体生成等离子体;隔板构件,其形成有多个贯通孔,设置于所述等离子体生成室与所述处理室之间;以及处理室,其用于对载置于载置台的被处理体实施基于等离子体的处理,
所述具有扩散路径的构件设置于比所述载置台靠下侧的位置,使从所述等离子体生成室流入且从所述排气口排出的气体通过。
6.根据权利要求1~5中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
所述处理装置在根据式(1)计算出的克努森数Kn小于0.1的条件下使用,
Kn=λ/L···(1)
在此,λ表示平均自由程(m),L表示特征长度(m),n表示气体分子数密度(m-3),σ表示分子的直径(m),p表示压力(Pa),KB表示玻尔兹曼常数(J/K),T表示温度(K)。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
在所述扩散路径与所述排气口相连通的部分,该排气口的截面积为该扩散路径的截面积以下。
8.根据权利要求1、2、4~7中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
所述开口部具有被分隔出的多个狭缝,
所述多个狭缝的面积与距所述排气口的距离相应地变化。
9.根据权利要求8所述的处理装置,其特征在于,
关于所述多个狭缝的面积,越靠近所述排气口则面积越小。
10.根据权利要求1、2、4~9中的任一项所述的处理装置,其特征在于,
所述开口部具有过滤器,
所述过滤器的开口率与距所述排气口的距离相应地变化。
11.根据权利要求10所述的处理装置,其特征在于,
关于所述过滤器的开口率,越靠近所述排气口则开口率越低。
12.一种具有扩散路径的构件,其安装于用于使气体流入并通过处理室进行规定的处理的反应容器,该具有扩散路径的构件在所述反应容器的侧壁或者底壁的形成有所述扩散路径的部分与排气口连通,
在所述具有扩散路径的构件与所述反应容器之间形成有开口部,该开口部将该扩散路径与所述处理室的空间连通,该开口部沿周向倾斜地形成,该开口部越靠近所述排气口则开口越小。
CN201811216290.8A 2017-10-19 2018-10-18 处理装置以及具有扩散路径的构件 Active CN109686643B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-202457 2017-10-19
JP2017202457A JP2019075517A (ja) 2017-10-19 2017-10-19 処理装置及び拡散路を有する部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109686643A true CN109686643A (zh) 2019-04-26
CN109686643B CN109686643B (zh) 2022-12-27

Family

ID=66170117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811216290.8A Active CN109686643B (zh) 2017-10-19 2018-10-18 处理装置以及具有扩散路径的构件

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11251025B2 (zh)
JP (1) JP2019075517A (zh)
KR (1) KR102653087B1 (zh)
CN (1) CN109686643B (zh)
TW (1) TWI793196B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11239060B2 (en) * 2018-05-29 2022-02-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Ion beam etching chamber with etching by-product redistributor
TW202230438A (zh) * 2020-10-05 2022-08-01 日商東京威力科創股份有限公司 氣體供給環及基板處理裝置
KR102275509B1 (ko) * 2020-12-16 2021-07-09 피에스케이 주식회사 지지 유닛 및 기판 처리 장치
TWI747780B (zh) * 2021-04-16 2021-11-21 環球晶圓股份有限公司 長晶爐

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605637A (en) * 1994-12-15 1997-02-25 Applied Materials Inc. Adjustable dc bias control in a plasma reactor
US20030094135A1 (en) * 1999-12-24 2003-05-22 Taro Komiya Baffle plate, apparatus for producing the same, method of producing the same, and gas processing apparatus containing baffle plate
CN101971298A (zh) * 2007-11-02 2011-02-09 佳能安内华股份有限公司 表面处理设备和表面处理方法
TW201546870A (zh) * 2014-03-11 2015-12-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置及電漿處理方法
CN105895553A (zh) * 2015-02-12 2016-08-24 Asm Ip 控股有限公司 半导体制造设备
CN107154333A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02295116A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置
WO2002014810A2 (en) * 2000-08-10 2002-02-21 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for tuning a plasma reactor chamber
JP2006303309A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP4653588B2 (ja) * 2005-08-12 2011-03-16 株式会社オーク製作所 露光装置および露光方法
JP5064707B2 (ja) * 2006-03-30 2012-10-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5116983B2 (ja) * 2006-03-30 2013-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JP2009016453A (ja) 2007-07-02 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US7987814B2 (en) * 2008-04-07 2011-08-02 Applied Materials, Inc. Lower liner with integrated flow equalizer and improved conductance
KR101091309B1 (ko) * 2009-08-18 2011-12-07 주식회사 디엠에스 플라즈마 식각장치
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
US9234278B2 (en) * 2012-01-20 2016-01-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CVD conformal vacuum/pumping guiding design
US9184029B2 (en) * 2013-09-03 2015-11-10 Lam Research Corporation System, method and apparatus for coordinating pressure pulses and RF modulation in a small volume confined process reactor
US9852905B2 (en) * 2014-01-16 2017-12-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and methods for uniform gas flow in a deposition chamber
JP6523714B2 (ja) * 2015-03-05 2019-06-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6573498B2 (ja) 2015-07-22 2019-09-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605637A (en) * 1994-12-15 1997-02-25 Applied Materials Inc. Adjustable dc bias control in a plasma reactor
US20030094135A1 (en) * 1999-12-24 2003-05-22 Taro Komiya Baffle plate, apparatus for producing the same, method of producing the same, and gas processing apparatus containing baffle plate
CN101971298A (zh) * 2007-11-02 2011-02-09 佳能安内华股份有限公司 表面处理设备和表面处理方法
TW201546870A (zh) * 2014-03-11 2015-12-16 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置及電漿處理方法
CN105895553A (zh) * 2015-02-12 2016-08-24 Asm Ip 控股有限公司 半导体制造设备
CN107154333A (zh) * 2016-03-04 2017-09-12 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨祥,等: "《合成化学简明教程》", 31 March 2016, 武汉:中国地质大学出版社 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102653087B1 (ko) 2024-03-29
US20190122868A1 (en) 2019-04-25
KR20190044013A (ko) 2019-04-29
CN109686643B (zh) 2022-12-27
TW201923894A (zh) 2019-06-16
TWI793196B (zh) 2023-02-21
US11251025B2 (en) 2022-02-15
JP2019075517A (ja) 2019-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109686643A (zh) 处理装置以及具有扩散路径的构件
TWI760555B (zh) 蝕刻方法
CN108735675B (zh) 氧化硅的选择性沉积
US9219006B2 (en) Flowable carbon film by FCVD hardware using remote plasma PECVD
CN105489485B (zh) 处理被处理体的方法
CN105845550B (zh) 被处理体的处理方法
KR102390726B1 (ko) 유기막을 에칭하는 방법
KR20170034794A (ko) 피처리체를 처리하는 방법
US20140049162A1 (en) Defect reduction in plasma processing
TWI750269B (zh) 處理方法及處理裝置
CN107026081A (zh) 对被处理体进行处理的方法
JP4405588B2 (ja) プラズマドーピング装置及び方法並びに半導体装置の製造方法
CN109219866A (zh) 蚀刻方法
CN107731677A (zh) 处理被处理体的方法
CN111527591A (zh) 等离子体蚀刻方法和等离子体蚀刻装置
US11322354B2 (en) Workpiece processing method
JP2019186501A (ja) エッチングする方法及びプラズマ処理装置
JP7278456B2 (ja) プラズマ処理装置
TWI759348B (zh) 被處理體之處理方法
KR102546091B1 (ko) 에칭 방법
TWI779102B (zh) 被加工物之處理方法
JP6722760B2 (ja) 被処理体を処理する方法
JP7203531B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US10181559B2 (en) Etching method
Lu Simulation of semiconductor manufacturing equipment and processes

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant