CN114360994A - 基板处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基板处理装置。该基板处理装置具有：具有对基板进行处理的处理室的腔室、设置在处理室且设置在基板与腔室之间的盖体、以及在腔室与盖体之中只设置在盖体且对盖体进行加热的加热器。
Description
本申请基于2020年10月13日在日本提交的第2020-172536号专利申请主张优先权。本申请通过引用该申请而包含该申请的所有内容。
技术领域
本发明涉及基板处理装置。
背景技术
作为基板处理装置，例如在日本国特表2016-536797号公报中已经公开一种结构，该结构具有：包围处理基板的处理空间的腔主体、加热板、以及套筒。腔主体具有：腔底、与腔底结合的腔壁、以及与腔壁结合的腔盖。腔底、腔壁以及腔盖具有用于热控制介质流动的通路。加热板与腔底邻接而设置。套筒由加热板支承。
但是，因为对较厚的腔主体进行加热的情况下会大量散热，所以可能会消耗多余的能量(例如电力)。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种基板处理装置，能够实现节能。
本发明的一个方式的基板处理装置具有：腔室，其具有处理基板的处理室；盖体，其设置在所述处理室，并设置在所述基板与所述腔室之间；加热器，其在所述腔室与所述盖体之中只设置在所述盖体，对所述盖体进行加热。
根据上述方式，能够实现节能。
附图说明
图1是实施方式的基板处理装置的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。在实施方式中，作为基板处理装置的一个例子，例举通过使用等离子体的干法工艺对半导体晶片实施蚀刻处理的装置(等离子体蚀刻装置)进行说明。
＜基板处理装置＞
如图1所示，基板处理装置1具有：腔室2、盖体3、加热器4A、4B、载物台5、压力调整装置6、以及控制装置7。例如，基板处理装置1设置在水平的设置面(例如地板表面)。基板处理装置1的各主要部件由控制装置7进行控制。
＜腔室＞
腔室2具有对基板9进行处理的处理室20。腔室2具有：上部壳体21、在上部壳体21的下方设置的下部壳体22、以及连结上部壳体21与下部壳体22的壳体连结部件23。例如，腔室2(上部壳体21及下部壳体22)由铝等金属形成。
例如，上部壳体21可拆装地安装在下部壳体22。上部壳体21具有向下方开放的筒状。上部壳体21具有：在盖体3的上方设置的腔上壁25、以及与腔上壁25的外周连结的腔上部周壁26(腔周壁)。
腔上壁25与盖体3的上部结构体31的上表面隔着间隔而设置。
腔上部周壁26与上部结构体31的外周隔着间隔而设置。腔上部周壁26具有包围上部结构体31周围的筒状。下面，将沿着腔周壁的中心线O的方向作为“轴向”，将与中心线O正交的方向作为“径向”，将围绕中心线O的方向作为“周向”。
下部壳体22具有向上方开放的筒状。下部壳体22具有：在盖体3的下方设置的腔底壁27、以及与腔底壁27的外周连结的腔下部周壁28。
腔下部周壁28具有与腔上部周壁26同轴的筒状。从轴向观察，腔下部周壁28整体上与腔上部周壁26重合。腔下部周壁28的轴向长度比腔上部周壁26的轴向长度大。
例如，壳体连结部件23为O环。从轴向观察，壳体连结部件23具有环状。壳体连结部件23设置在腔上部周壁26与腔下部周壁28之间。壳体连结部件23遍及腔上部周壁26的周向整体连续并延伸。
＜盖体＞
盖体3设置在处理室20。盖体3在载置于载置面10的基板9与腔室2之间进行设置。盖体3遮挡来防止因基板9的处理(例如蚀刻处理)而产生的杂质附着在腔室2。例如，作为杂质，例如可以例举对基板9进行蚀刻处理时产生的飞溅物、来自基板9上表面(处理面)的升华产物、以及沉积在载置面10的沉积物等。盖体3包围载物台5的周围。盖体3具有下方开放的筒状。
盖体3具有可维持大气压的内部空间30A、30B。盖体3具有：在载物台5的上方设置的上部结构体31、以及与上部结构体31的外周连结的下部结构体32。盖体3具有：构成上部结构体31的顶壁(第一顶壁35)、以及构成下部结构体32的周壁(第一周壁41)。内部空间30A、30B分别设置在上部结构体31及下部结构体32。下面，将设置在上部结构体31的内部空间30A也称为“上部空间30A”，将设置在下部结构体32的内部空间30B也称为“下部空间30B”。
上部结构体31具有：与基板9的上表面对置的第一顶壁35(顶壁)、与第一顶壁35对置的第二顶壁36、以及连结第一顶壁35与第二顶壁36的顶壁侧连结部件37。上部空间30A是由第一顶壁35、第二顶壁36及顶壁侧连结部件37区划的空间。
从轴向观察，第一顶壁35具有圆板状。第一顶壁35设置在基板9的上方。从轴向观察，第一顶壁35具有比载置面10大的外形。
从轴向观察，第二顶壁36具有与第一顶壁35大致相同的圆板状。第二顶壁36的厚度比第一顶壁35的厚度小。第二顶壁36设置在第一顶壁35的上方。
例如，顶壁侧连结部件37为O环。从轴向观察，顶壁侧连结部件37具有环状。顶壁侧连结部件37设置在第一顶壁35与第二顶壁36之间。顶壁侧连结部件37遍及第一顶壁35的外周整体连续并延伸。
下部结构体32具有：包围基板9外周的第一周壁41(周壁)、包围第一周壁41外周的第二周壁42、以及连结第一周壁41与第二周壁42的一对周壁侧连结部件43A、43B。下部空间30B是由第一周壁41、第二周壁42以及一对周壁侧连结部件43A、43B区划的空间。
第一周壁41具有在轴向上延伸的圆筒状。第一周壁41与载物台5的外周隔着间隔而设置。第一周壁41的上端与第一顶壁35的下表面外周连结。第一周壁41的下端配置在比载置面10更靠下方的位置。第一周壁41的下端与腔底壁27连结。第一周壁41具有在径向上开口的多个(例如在本实施方式中为三个)连通孔45(在图中只图示了两个)。
从轴向观察，第二周壁42具有与第一周壁41同轴的圆筒状。第二周壁42的厚度比第一周壁41的厚度小。第二周壁42的内周面与第一周壁41的外周面隔着间隔而设置。第二周壁42的下端配置在比腔底壁27更靠上方的位置。
例如，周壁侧连结部件43A、43B为O环。从轴向观察，一对周壁侧连结部件43A、43B各自具有环状。一对周壁侧连结部件43A、43B分别设置在第一周壁41与第二周壁42之间。一对周壁侧连结部件43A、43B分别遍及第一周壁41的外周整体连续并延伸。
一对周壁侧连结部件43A、43B在上下方向上隔着间隔而设置。下面，将上下一对周壁侧连结部件43A、43B之中上方的周壁侧连结部件43A也称为“上部周壁侧连结部件43A”，将下方的周壁侧连结部件43B也称为“下部周壁侧连结部件43B”。上部周壁侧连结部件43A设置在第一周壁41的上端外周与第二周壁42的上端内周之间。下部周壁侧连结部件43B设置在第一周壁41的下端外周与第二周壁42的下端内周之间。
例如，盖体3由铝等金属形成。例如从提高耐等离子体性(盖体3的耐等离子体性)的角度出发，盖体3的内侧面(第一顶壁35的下表面及第一周壁41的内周面)优选由膜覆盖。例如，作为用于提高耐等离子体性的膜，可以例举氧化钇(Y2O3)以及氧化铝(Al2O3)等热喷涂膜。
＜加热器＞
加热器4A、4B在腔室2与盖体3之中只设置在盖体3。加热器4A、4B是对盖体3进行加热的热源。加热器4A、4B不设置在腔室2。设有多个加热器4A、4B。多个加热器4A、4B分别设置在盖体3的上部结构体31及下部结构体32。下面，将设置在上部结构体31的加热器4A也称为“上部加热器4A”，将设置在下部结构体32的加热器4B也称为“下部加热器4B”。
上部加热器4A设置在盖体3的第一顶壁35。上部加热器4A是对第一顶壁35进行加热的热源。上部加热器4A安装在第一顶壁35的上表面。上部加热器4A设置在可维持大气压的上部空间30A。上部加热器4A在第一顶壁35的上表面之中遍及与上部空间30A面对的部位(除了顶壁侧连结部件37周围的部位以外的部位)整体进行设置。
下部加热器4B设置在盖体3的第一周壁41。下部加热器4B是对第一周壁41进行加热的热源。下部加热器4B安装在第一周壁41的外周面。下部加热器4B设置在可维持大气压的下部空间30B。下部加热器4B在第一周壁41的外周面之中遍及与下部空间30B面对的部位(除了一对周壁侧连结部件43A、43B的周围的部位以外的部位)整体进行设置。
＜载物台＞
载物台5设置在处理室20。载物台5支承在腔底壁27。载物台5具有载置基板9的载置面10。例如，基板9为半导体晶片。载物台5也作为对基板9进行蚀刻处理时用于使蚀刻气体等离子体化的下部电极11而发挥作用。
＜压力调整装置＞
压力调整装置6具有向处理室20开口的排气口50A、50B。压力调整装置6能够对处理室20的压力进行调整。例如，压力调整装置6是可使处理室20减压的减压装置。压力调整装置6具有：排气结构体51、第一泵52、以及第二泵53。
排气结构体51具有：与处理室20连通的多个(例如在本实施方式中为三个)配管55(在图中只图示了两个)、将多个配管55与第一泵52连接的第一连接管56、以及将第一泵52与第二泵53连接的第二连接管57。
配管55沿上下方向(轴向)延伸。多根配管55沿载物台5的外周隔着间隔进行配置。在此，将在周向上相邻的两根配管55的中心与腔室2的中心形成的角度作为“中心角”。例如，三根配管55形成大致120°的中心角进行配置。即，三根配管55在周向上隔着大致等间隔进行配置。
第一泵52及第二泵53分别是用于使处理室20为真空的泵。例如第一泵52是涡轮分子泵(TMP：Turbomoleculer pump)。例如第二泵53是干泵(DP：Dry pump)。
排气口50A、50B配置在比载置面10更靠下方的位置。设有多个排气口50A、50B。多个排气口50A、50B包括：与载物台5的外周和盖体3的内周之间连通的第一排气口50A、以及与盖体3的外周和腔室2的内周之间连通的第二排气口50B。
第一排气口50A及第二排气口50B设置在各配管55。配管55的上端配置在载物台5的外周与第一周壁41的内周之间。第一排气口50A设置在配管55的上端。配管55的外侧侧面的一部分配置在第一周壁41的连通孔45上缘与腔底壁27的上表面之间。第二排气口50B在配管55的外侧侧面的所述一部分进行配置。从径向观察，第二排气口50B与连通孔45重合。
＜等离子体生成结构＞
基板处理装置1还具有在处理室20可生成等离子体的下部电极11(第一电极)及上部电极12(第二电极)。下部电极11及上部电极12设置在处理室20。
下部电极11具有载置基板9的载置面10。下部电极11构成载物台5的上端部。
上部电极12与载置面10对置。上部电极12与下部电极11向上方分离而设置。上部电极12设置在第一顶壁35的下表面。从轴向观察，上部电极12具有与下部电极11大致相同的大小。基板处理装置1在下部电极11与上部电极12之间构成为可生成等离子体。
例如，在对基板9进行蚀刻处理时，由压力调整装置6将处理室20抽成真空。由此，处理室20维持在规定的低压(例如低真空)。例如，在将处理室20抽成真空时，通过配管55上端的第一排气口50A进行排气(参照图中箭头V1)，并且通过配管55外侧侧面的第二排气口50B及连通孔45进行排气(参照图中箭头V2)。由此，使包括盖体3的内侧及外侧(盖体3与腔室2之间)的处理室20为规定的低压。
在将处理室20维持在规定的低压的状态下，从未图示的气体导入部向处理室20导入蚀刻气体。接着，由下部电极11及上部电极12使导入的蚀刻气体等离子体化，对基板9进行蚀刻处理。例如，腔室2由从未图示的温度控制装置供给的循环流体控制在目标温度。
例如，在处理室20中，通过向下部电极11与上部电极12之间施加RF(Radiofrequency：射频)电场，生成电容耦合等离子体。需要说明的是，在下部电极11与上部电极12之间生成的等离子体不限于电容耦合等离子体，也可以为电子回旋共振等离子体、螺旋波激发等离子体、电感耦合等离子体、或者微波激发表面波等离子体等。
＜作用效果＞
如上所述，本实施方式的基板处理装置1具有：腔室2，其具有对基板9进行处理的处理室20；盖体3，其设置在处理室20，并设置在基板9与腔室2之间；加热器4A、4B，其在腔室2与盖体3之中只设置在盖体3，对盖体3进行加热。
根据该结构，通过将加热器4A、4B只设置在盖体3，能够选择性地对散热比腔室2少的盖体3进行加热。因此，与将加热器4A、4B设置在腔室2的情况(对比盖体3大的腔室2进行加热的情况)相比，能够抑制消耗多余的能量(例如电力)。因此，能够实现节能。
此外，通过加热器4A、4B对盖体3进行加热，能够抑制因基板9的处理而产生的杂质附着在盖体3。
除此以外，因为盖体3比腔室2小，所以容易使盖体3为高温。因此，能够更有效地抑制因基板9的处理而产生的杂质附着在盖体3。因此，在盖体3上难以产生附着物，所以盖体3的维护性提高。
在本实施方式中，盖体3具有：与基板9的上表面对置的第一顶壁35、以及与第一顶壁35的外周连结且包围基板9外周的筒状第一周壁41。加热器4A、4B分别设置在第一顶壁35及第一周壁41。
因此，能够抑制因基板9的处理而产生的杂质分别附着在第一顶壁35及第一周壁41。由此，在第一顶壁35及第一周壁41的各壁上难以产生附着物，所以盖体3的维护性进一步提高。
在本实施方式中，腔室2具有：与第二顶壁36隔着间隔而设置的腔上壁25、以及与第二周壁42隔着间隔而设置的腔上部周壁26及腔下部周壁28。
因此，与腔上壁25和第二顶壁36相接、腔上部周壁26及腔下部周壁28与第二周壁42相接的情况相比，散热较少，所以能够抑制消耗多余的能量。因此，能够进一步实现节能。
此外，在使盖体3与腔室2之间为真空的情况下，即使在由加热器4A、4B对盖体3进行加热的情况下，由于真空绝热，向腔室2的散热减少。因此，能够通过节能实现真空空间内的温度调节。
在本实施方式中，盖体3具有可维持大气压的内部空间30A、30B。加热器4A、4B分别设置在内部空间30A、30B。
因此，能够保持加热器4A、4B的工作环境。例如，即使在使盖体3与腔室2之间为真空的情况下，内部空间30A、30B也能维持为大气压，所以能够稳定驱动加热器4A、4B。
在本实施方式中，基板处理装置1还具有：载物台5，其设置在处理室20，具有载置基板9的载置面10；压力调整装置6，其具有向处理室20开口的排气口50A、50B，可对处理室20的压力进行调整。排气口50A、50B配置在比载置面10更靠下方的位置。
因此，与将排气口50A、50B配置在载置面10的上方的情况相比，能够抑制因载置面10的沉积物扬起而使杂质向基板9附着。
在本实施方式中，设有多个排气口50A、50B。多个排气口50A、50B包括：与载物台5的外周和盖体3的内周之间连通的第一排气口50A、以及与盖体3的外周和腔室2的内周之间连通的第二排气口50B。
因此，能够通过经由第一排气口50A的排气，使载物台5的外周与盖体3的内周之间为规定的低压，并且通过经由第二排气口50B的排气，使盖体3的外周与腔室2的内周之间为规定的低压。
此外，通过经由第一排气口50A及第二排气口50B的排气的流动，能够将处理室20之中盖体3内侧的部分(内侧空间)与盖体3外侧的部分(外侧空间)分离。因此，即使在使内侧空间为等离子体空间的情况下，也能够将外侧空间维持为真空空间。
在本实施方式中，排气口50A、50B沿载物台5的外周隔着间隔而配置有多个。
因此，通过多个排气口50A、50B，能够使处理室20顺利地排气。
此外，在本实施方式中，因为多个排气口50A、50B在周向上隔着等间隔进行配置，所以能够抑制偏向一方排气，使处理室20均匀地排气。
在本实施方式中，基板处理装置1还具有：设置在处理室20且具有载置基板9的载置面10的下部电极11、以及与载置面10对置的上部电极12。基板处理装置1在下部电极11与上部电极12之间构成为可生成等离子体。
因此，在通过使用等离子体的干法工艺对基板9实施蚀刻处理的装置(等离子体蚀刻装置)中，能够实现节能。
＜其它实施方式＞
在上述实施方式中，例举了加热器设置在第一顶壁及第一周壁各壁上的例子进行说明，但不限于此。例如，加热器也可以设置在第一顶壁，而不设置在第一周壁。例如加热器也可以设置在第一周壁，而不设置在第一顶壁。例如加热器的设置方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了腔室具有与第二顶壁隔着间隔而设置的腔上壁、以及与第二周壁隔着间隔而设置的腔上部周壁及腔下部周壁的例子进行说明，但不限于此。例如也可以腔上壁与第二顶壁分离，腔上部周壁及腔下部周壁与第二周壁相接。例如也可以腔上壁与第二顶壁相接，腔上部周壁及腔下部周壁与第二周壁分离。例如腔上部周壁及腔下部周壁的设置方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了盖体具有可维持大气压的内部空间、加热器设置在内部空间的例子进行说明，但不限于此。例如盖体也可以不具有内部空间。例如也可以在加热器可抗规定的低压的情况下，将加热器在处理室露出而设置。例如加热器的设置方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了排气口配置在比载置面更靠下方的位置的例子进行说明，但不限于此。例如排气口也可以配置在载置面的上方。例如排气口的配置方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了多个排气口包括与载物台的外周和盖体的内周之间连通的第一排气口、以及与盖体的外周和腔室的内周之间连通的第二排气口的例子进行说明，但不限于此。例如排气口也可以在与载物台的外周和盖体的内周之间连通、且与盖体的外周和腔室的内周之间连通的部位只设置一个。例如排气口也可以在腔底壁的上表面开口。例如排气口的设置方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了排气口沿着载物台的外周隔着间隔而配置有三个的例子进行说明，但不限于此。例如排气口也可以设置两个以下或四个以上。例如排气口的设置数量可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，例举了基板处理装置在下部电极与上部电极之间构成为可生成等离子体的例子进行说明，但不限于此。例如，基板处理装置也可以不具有下部电极及上部电极。例如基板处理装置的结构方式可以根据所需规格进行变更。
在上述实施方式中，作为基板处理装置的一个例子，例举通过使用等离子体的干法工艺对半导体晶片实施蚀刻处理的装置(等离子体蚀刻装置)进行了说明，但不限于此。例如基板处理装置也可以应用在不使用等离子体的装置中。
上面，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于此，在不脱离本发明主旨的范围内，可以对结构进行增加、省略、置换、及其它变更，也可以适当组合上述实施方式。
Claims (8)
1.基板处理装置，其特征在于，具有：
腔室，其具有对基板进行处理的处理室；
盖体，其设置在所述处理室，并设置在所述基板与所述腔室之间；
加热器，其在所述腔室与所述盖体之中只设置在所述盖体，对所述盖体进行加热。
2.如权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
所述盖体具有：
顶壁，其与所述基板的上表面对置；
筒状的周壁，其与所述顶壁的外周连结，包围所述基板的外周；
所述加热器分别设置在所述顶壁及所述周壁。
3.如权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述腔室具有：
腔上壁，其与所述顶壁隔着间隔而设置；
腔周壁，其与所述周壁隔着间隔而设置。
4.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，
所述盖体具有可维持大气压的内部空间，
所述加热器设置在所述内部空间。
5.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，还具有：
载物台，其设置在所述处理室，具有载置所述基板的载置面；
压力调整装置，其具有向所述处理室开口的排气口，可调整所述处理室的压力；
所述排气口配置在比所述载置面更靠下方的位置。
6.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
设有多个所述排气口，
多个所述排气口包括：
第一排气口，其与所述载物台的外周和所述盖体的内周之间连通；
第二排气口，其与所述盖体的外周和所述腔室的内周之间连通。
7.如权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
所述排气口沿所述载物台的外周隔着间隔而配置有多个。
8.如权利要求1或2所述的基板处理装置，其特征在于，还具有：
第一电极，其设置在所述处理室，具有载置所述基板的载置面；
第二电极，其与所述载置面对置；
在所述第一电极与所述第二电极之间构成为可生成等离子体。
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