CN115643817A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够微调排气的传导，且能够以高精度进行处理室内的压力控制的等离子体处理装置。等离子体处理装置具有：处理室；底板，其形成有与所述处理室相连的排气开口；排气部盖，其与所述排气开口对置并配置于所述处理室内；排气装置，其经由所述排气开口将所述处理室内的气体排出；以及致动器，其驱动所述排气部盖，其中，所述排气开口的轴线与所述处理室的中心轴一致，所述排气部盖具有圆板部以及从所述圆板部向所述排气开口侧突出的凸状部，所述排气部盖由所述致动器驱动而能够向所述凸状部与所述排气开口在轴线方向上分离的第一位置、所述凸状部的轴线方向位置与所述排气开口的轴线方向位置重叠的第二位置、以及所述圆板部与所述底板抵接的第三位置中的任一个位置移动。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置。
背景技术
在对半导体晶圆等试样进行处理的等离子体处理装置中，为了实现细微且高精度的处理，要求在处理室内形成更高密度且更均匀的等离子体。为了稳定地形成这种高密度的等离子体，重要的是以更高真空度(更低的压力)使真空容器内的处理室的压力稳定化。
在以往的等离子体处理装置中，在配置于真空容器内部的处理室连结有真空泵等排气装置，以便将其内侧的气体、等离子体或者伴随着处理而生成的生成物等的粒子排出。
而且，在从处理室内去往真空泵的入口的排气通路上配置对每单位时间的排气量进行调整的调整装置，并利用该调整装置调节上述处理室内部的气体、粒子的排气量，从而调节供等离子体形成的处理室的内部的压力。
更具体而言，在以往的等离子体处理装置中，在将真空容器内的处理室下部的排气口与真空泵的入口连通的通路配设有对从排气口向入口排出的气体的流动的阻力、流动容易度(传导)进行调节的调节机构，由此调节从真空容器排出的气体量并调节真空容器内部压力。
作为这种调节流动的阻力、流动容易度的调节机构，开发有使通路或者入口、排气口的开口的大小、面积变化的阀，已知有通过这种阀的旋转、向横截管路的轴的方向的移动，从而调节开口的大小、面积的阀。
例如在专利文献1中公开有这种阀的例子。在该现有技术中，为了对通过闸的气体的流动的阻力、流动容易度进行调整而具备能够以滑动式进行开闭的闸阀。能够利用闸阀可变地调整供气体通过的闸的面积，并调整真空容器内部压力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-054491号公报
专利文献2：日本特开2017-010624号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述专利文献1的技术中，在处理室内的更高压区域进行高精度的压力控制的情况下，难以在密闭状态与少许开放状态之间(称作极低开度)进行闸阀的调整，因此排气量的传导差容易变大，存在压力控制的精度降低这样的课题。
与此相对，在专利文献2中公开有如下结构：在利用升降器配置为升降自如的排气部盖设置O型密封环，将排气部盖隔着O型密封环按压于底板，由此将通过底板的气体的流动阻断，还使排气部盖与底板分离，从而允许通过底板的气体的流动。
根据专利文献2的技术，在排气部盖设置直径比底板所具有的圆筒形状的排气开口大的槽，并在该槽埋入O型密封环。因此，通过以开度0使底板与O型密封环接触，从而传导成为0，因此能够将真空容器设为密闭。
然而，根据专利文献2的技术，关于接下来的点的考虑不充分，因此产生了问题。
若在高压区域对真空容器进行压力控制，则需要将底板与埋入排气部盖的O型密封环的距离设为少许来调整排气量的传导，因此排气部盖要求极低开度下的控制。但是，极低开度下的排气量的传导较大程度取决于埋入到盖的O型密封环的突出余量(自槽缘的突出量)。即使是相同的开度在腔室间O型密封环的突出余量也不同，与此相应地传导不同成为机械误差的重要因素。
而且，极低开度下的排气量的传导也取决于O型密封环压扁量，因此存在由机械误差导致的压力控制的偏差变大这样的问题点。
本发明目的在于提供能够微调排气的传导，且能够以高精度实现处理室内的压力控制的等离子体处理装置。
用于解决课题的方案
为了实现上述目的，代表性的本发明的等离子体处理装置之一通过如下等离子体处理装置来实现，
所述等离子体处理装置具有：处理室；底板，其形成有与所述处理室相连的排气开口；排气部盖，其与所述排气开口对置并配置于所述处理室内；排气装置，其经由所述排气开口将所述处理室内的气体排出；以及致动器，其驱动所述排气部盖，
其中，
所述排气开口的轴线与所述处理室的中心轴一致，
所述排气部盖具有圆板部以及从所述圆板部向所述排气开口侧突出的凸状部，
所述排气部盖由所述致动器驱动而能够向所述凸状部与所述排气开口在轴线方向上分离的第一位置、所述凸状部的轴线方向位置与所述排气开口的轴线方向位置重叠的第二位置以及所述圆板部与所述底板抵接的第三位置中的任一个位置移动。
发明效果
根据本发明，能够提供能够微调排气的传导且能够以高精度进行处理室内的压力控制的等离子体处理装置。
上述以外的课题、结构以及效果通过以下的实施方式的说明来明确。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的等离子体处理装置的整体的结构的概要的纵剖视图。
图2是示意性示出本发明的实施方式的图1的真空处理部的下部的纵剖视图。
图3是示意性示出本实施方式的图2的排气部盖的立体图。
图4是示意性示出本实施方式的图2的排气部盖的立体图。
图5是示意性示出本实施方式的排气部盖与具有排气开口的底板的位置关系的纵剖视图，且表示第一位置。
图6是示意性示出本实施方式的排气部盖与具有排气开口的底板的位置关系的纵剖视图，且表示第二位置。
图7是示意性示出本实施方式的排气部盖与具有排气开口的底板的位置关系的纵剖视图，且表示第三位置。
具体实施方式
以下，使用附图对本申请发明的实施方式进行说明。
图1是示意性示出本实施方式的等离子体处理装置的整体结构的概要的纵剖视图。
图1所示的本实施方式的等离子体处理装置100具有电磁波供给部101以及真空处理部102。电磁波供给部101是利用电子回旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR)使电场与磁场相互作用而生成等离子体的部分。真空处理部102是在已减压的压力下使用等离子体与特定的气体而对晶圆等试样进行蚀刻的部分。
电磁波供给部101具备形成等离子体形成用的电场的高频电源201以及作为形成磁场的装置的螺线管线圈202。在该电场与磁场的作用下，对向在圆筒形状的放电块单元203内部具备的圆板形状的簇射板204上部供给的处理用气体的原子或者分子等粒子进行激发，使其电离或者偏离而生成等离子体。利用该等离子体，对包含预先在配置于处理室内的半导体晶圆206等的基板状的试样上表面预先形成有的掩模以及处理对象的膜层的膜构造进行蚀刻。
真空处理部102具备：真空容器，其包含将供等离子体形成的处理室内包的上部容器205、下部容器209；以及排气泵(排气装置)213，其包含配置于真空容器下方的涡轮分子泵等真空泵。在处理室内部配设有供晶圆206载置的工作台207。上部容器205、下部容器209的外表面暴露在真空处理部102周围的气氛(大气)中，包括上部容器205、下部容器209的真空容器构成了将其内部的处理室与外部的气氛之间气密地划分的真空隔壁。
在真空处理部102的真空容器的下方由支柱212支承有具有用于将处理室内的气体、等离子体的粒子排出的排气开口215的底板210。连结于排气泵213并具有圆形的排气开口215配置于工作台207的正下方，而且排气开口215的轴线配置于和处理室的中心轴214一致或者接近看成一致的程度的同等的位置。将该状态在这里表现为排气开口215的轴线与处理室的中心轴214一致。
接下来，使用图2至图3对本实施方式的真空处理部102的压力控制进行说明。图2是示意性示出图1所示的真空处理部102的下部的概要的纵剖视图。图3是从上方观察排气部盖208得到的立体图。
在图2中，在排气开口215的上方配置有具有大致圆板形状的排气部盖208。如图3所示，排气部盖208具有：圆板部208a；一对臂部208b，它们从圆板部208a的外周朝向径向外侧(在图3中为左右方向)对置地突出；以及凸状部208c，其向圆板部208a的下方突出而形成且为直径比圆板部208a小的圆筒状。
臂部208b分别连结于沿致动器211的垂直方向配置的伸缩轴。通过从外部向致动器211供电，从而伸缩轴伸缩。通过伸缩轴的伸缩驱动并借助臂部208b来使排气部盖208上下移动，从而排气开口215的距离变更。由此对来自处理室的排气的传导进行调整。
在晶圆206的处理中，利用该传导的值与排气泵213的每单位时间当的排气量来调节向处理室外排出的内部的气体、等离子体、生成物的流量或者速度，并通过该排气与处理用气体的供给的平衡来将处理室的压力调节为期望的真空度。
图4是从下方排气部盖208观察得到的立体图。在圆板部208a的下表面的比凸状部208c靠径向外侧的位置形成有O型密封环槽208d。
参照图5，在凸状部208c的下端外周形成锥形状的向下倒角部208e，与其对置地在底板210的排气开口215的上端内周形成有向上倒角部215a。参照图6，将凸状部208c的外径设为d1，将排气开口215的内径设为d2。
将沿上下方向阶段性地驱动致动器211的伸缩轴的情况下的排气部盖208的位置在图5、图6、图7中示意性示出，但省略了臂部。
图5示出排气部盖208的凸状部208c的下端与底板210的上表面在轴线方向上分离的状态，并将此时的排气部盖208的位置设为第一位置。在第一位置处，排气量的传导取决于排气部盖208的凸状部208c的下端与底板210的上表面的距离D1。该传导在排气部盖208不具有凸状部208c的情况下也是相同的。
图6示出排气部盖208的凸状部208c进入底板210的排气开口215内而轴线方向位置重叠的状态，并将此时的排气部盖208的位置设为第二位置。在第二位置处，排气部盖208的凸状部208c的外径与排气开口215的内径的距离((d1-d2)/2)比底板210的上表面与安装于排气部盖208的O型密封环305的下端的距离D2小。在该情况下，表现出排气量的传导取决于排气部盖208的凸状部208c的外径与排气开口215的内径之差(d1-d2)。
在排气部盖208的凸状部208c进入到底板210的排气开口215内的状态下，若使致动器211的伸缩轴上下移动，则根据排气部盖208与底板210的相对位置，凸状部208c与排气开口215的重叠量变化，在由排气部盖208的凸状部208c的外周与排气开口215的内周形成的环状空间通过的气体的阻力微小地变化，即能够实现传导的微调。
该传导取决于排气部盖208的凸状部208c的形状，并且若与例如不具有凸状部的排气部盖相比，则传导变得更小。因此，根据本实施方式能够在高压区域以高精度控制真空处理部102。
另外，通过使排气量的传导取决于排气部盖208的凸状部208c的外径与排气开口215的内径之差，从而能够将传导中的O型密封环305的压扁量等机械误差的影响排除，且仅限定于偏差比较少的致动器211等的机械公差的影响。
而且，在图6的状态下，根据向下倒角部208e与向上倒角部215a的尺寸来使传导变化。即，通过预先设定向下倒角部208e与向上倒角部215a的尺寸，从而能够得到期望的传导的特性。
图7示出排气部盖208下降最多而O型密封环305与底板210紧贴的状态，将此时的排气部盖208的位置设为第三位置。在第三位置处，O型密封环305与底板210紧贴，因此排气量的传导成为0，从处理室去往排气开口215的排气的流动被阻断。
在以上所述的实施方式中，将凸状部208c设为实心的圆筒状，但也可以是中空的圆筒状。另外，代替将排气开口215与凸状部208c设为圆筒状，也可以将这些设为方筒状。
附图标记说明
100 等离子体处理装置
101 电磁波供给部
102 真空处理部
201 高频电源
202 螺线管线圈
203 放电块单元
204 簇射板
205 上部容器
206 晶圆
207 工作台
208 排气部盖
208a 圆板部
208b 臂部
208c 凸状部
208d O型密封环槽
209 下部容器
210 底板
211 致动器
212 支柱
213 排气泵
214 中心轴
215 排气开口
305 O型密封环。

Claims (6)

1.一种等离子体处理装置，其具有：处理室；底板，其形成有与所述处理室相连的排气开口；排气部盖，其与所述排气开口对置并配置于所述处理室内；排气装置，其经由所述排气开口将所述处理室内的气体排出；以及致动器，其驱动所述排气部盖，
所述等离子体处理装置的特征在于，
所述排气开口的轴线与所述处理室的中心轴一致，
所述排气部盖具有圆板部以及从所述圆板部向所述排气开口侧突出的凸状部，
所述排气部盖由所述致动器驱动而能够向所述凸状部与所述排气开口在轴线方向上分离的第一位置、所述凸状部的轴线方向位置与所述排气开口的轴线方向位置重叠的第二位置、以及所述圆板部与所述底板抵接的第三位置中的任一个位置移动。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在所述凸状部的所述排气开口侧的端部外周形成有倒角部。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在所述排气开口的所述凸状部侧的端部内周形成有倒角部。
4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述圆板部在与所述底板对置的面具有周槽，且在所述周槽内配置有O型密封环。
5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于，
在所述第三位置处，所述圆板部隔着所述O型密封环抵接于所述底板。
6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述排气部盖具有从所述圆板部向径向外侧突出的臂部，所述臂部连结于所述致动器的伸缩轴。
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