DE102009012878B4

DE102009012878B4 - Schauerkopf und Substratbearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102009012878B4
Application number: DE102009012878.6A
Authority: DE
Inventors: Hachishiro IIzuka; Fumiko Kiriishi; Tsuyoshi Komiyama
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: TWI411036B; US20090229754A1; CN101533764A; KR101056219B1; US8236106B2; TW200949934A; JP5202050B2; JP2009224441A; CN101533764B; KR20090098727A; DE102009012878A1

Abstract

Schauerkopf (100), der in einer Bearbeitungskammer (201) zum darin Bearbeiten eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Schauerkopf (100) eine Vorderoberfläche aufweist, die einem Anbringtisch (204) zum darauf Anbringen des Substrats zugewandt ist, und dazu dient, ein Gas durch die Vorderoberfläche zu dem Substrat zuzuführen, wobei der Schauerkopf (100) aufweist: eine mittlere Gaszufuhreinheit zum Zuführen des Gases durch einen mittleren Abschnitt der Vorderoberfläche zu dem Substrat; eine Umfangsgaszufuhreinheit zum Zuführen des Gases durch einen Umfangsabschnitt der Vorderoberfläche zu dem Substrat; eine Gasabsaugeinheit, die mit einer Mehrzahl von Gasabsaugöffnungen (30) vorgesehen ist, die zwischen der mittleren und der Umfangsgaszufuhreinheit ausgebildet sind, zum Absaugen des Gases durch die Vorderoberfläche, wobei die mittlere Gaszufuhreinheit mehrere mittlere Gaseinbringöffnungen (10), die in einem mittleren Abschnitt der Vorderoberfläche zum Zuführen des Gases zum Substrat vorgesehen sind, einen mittleren Gasdiffusionsraum (12), der in dem Schauerkopf ausgebildet ist, um den mittleren Gaseinbringöffnungen direkt zugewandt zu sein, und einen Gaseinlassabschnitt (15) enthält, der mit dem mittleren Gasdiffusionsraum (12) verbunden ist, um das Gas dorthin zuzuführen, die Umfangsgaszufuhreinheit mehrere Umfangsgaseinbringöffnungen (11), die an dem Umfangsabschnitt der Vorderoberfläche zum Zuführen des Gases zum Substrat vorgesehen sind, und einen Umfangsgasdiffusionsraum (13) enthält, der in dem Schauerkopf ausgebildet ist, um den Umfangsgaseinbringöffnungen (11) direkt zugewandt zu sein, und mehrere Gaskanäle (14) radial von dem mittleren Abschnitt zum Umfangsabschnitt des Schauerkopfs (100) ausgebildet sind, so dass der mittlere Gasdiffusionsraum (12) mit dem Umfangsgasraum (13) kommuniziert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schauerkopf und eine Substratbearbeitungsvorrichtung, die in einer Plasmabearbeitung eines Substrats oder dergleichen verwendet werden.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise wurde beispielsweise bei einem Herstellungsverfahren einer Halbleitereinrichtung eine Substratbearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats während eines Zuführens eines Gases in der Form eines Schauers mittels eines Schauerkopfs, der einem Substrat zugewandt angeordnet ist, als eine Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats, wie beispielsweise ein Halbleiterwafer oder ein Glassubstrat zur Verwendung in einem Flüssigkristalldisplay oder dergleichen, verwendet.
Beispielsweise dient in einer Plasmabearbeitungsvorrichtung zum Ausführen einer Plasmabearbeitung, wie beispielsweise ein Ätzprozess oder ein Filmausbildungsprozess, auf einem Substrat, das in einer Bearbeitungskammer angeordnet ist, unter Verwendung eines Plasmas, das von einem Bearbeitungsgas in der Bearbeitungskammer erzeugt wird, der Schauerkopf auch als eine Elektrode, welche einem Anbringtisch zum darauf anbringen des Substrats zugewandt ist. Ferner wird ein vorbestimmtes Bearbeitungsgas, das in der Form eines Schauers mittels des Schauerkopfs zugeführt wird, durch einen Umfang des Anbringtisches (Substrat) zu einem unteren Abschnitt der Bearbeitungskammer abgegeben. Ferner wird ein Plasma des Bearbeitungsgases durch eine Hochfrequenzspannung, die an einen Raum zwischen dem Schauerkopf und dem Anbringtisch angelegt wird, erzeugt.
Ferner ist eine Plasmabearbeitungsvorrichtung bekannt, in der ein Gas durch einen Umfangsbereich des Schauerkopfs zu einem oberen Abschnitt der Bearbeitungskammer abgegeben wird (vergleiche beispielsweise JP 2 662 365 B2 ). Daneben ist auch eine CVD-Vorrichtung bekannt, in der ein Gas an einem mittleren Abschnitt des Schauerkopfs abgeben wird (vergleiche beispielsweise JP 2004-339 566 A ).
Im obigen Stand der Technik ist das Gas vorgesehen, um an dem Umfangsabschnitt des Anbringtischs (Substrat) zum unteren Abschnitt der Bearbeitungskammer oder an dem Umfangsabschnitt des Schauerkopfs zu dem oberen Abschnitt der Bearbeitungskammer abgegeben zu werden. Folglich strömt Gas, das von dem Schauerkopf zugeführt wird, von einem mittleren Abschnitt zu einem Umfangsabschnitt des Substrats, wodurch veranlasst wird, dass sich ein Bearbeitungszustand am mittleren Abschnitt des Substrats von dem am Umfangsabschnitt des Substrats unterscheidet, was eine Verschlechterung der Gleichförmigkeit der Bearbeitung in der Ebene zur Folge hat. Ferner, im Stand der Technik, in dem das Gas am mittleren Abschnitt des Schauerkopfs abgegeben wird, strömt das Gas, das durch den Schauerkopf abgegeben wird, von dem Umfangsabschnitt zum mittleren Abschnitt des Substrats. Als Folge davon unterscheidet sich ein Bearbeitungszustand am mittleren Abschnitt des Substrats von dem am Umfangsabschnitt des Substrats, wodurch sich die Gleichförmigkeit bezüglich der Bearbeitung in der Ebene verschlechtert. Ferner wird die Verschlechterung der Bearbeitung in der Ebene mit einer Vergrößerung eines zu bearbeitenden Substrats, beispielsweise ein Halbleiterwafer oder dergleichen, stärker.
Die US 2004/0099213 A1 beschreibt einen Schauerkopf mit mehreren programmierbaren Segmenten. Ein weiterer Schauerkopf geht aus der US 6,537,418 B1 hervor. Die US 5,380,396 A beschreibt ein Gasventil mit einer biegbaren Schicht. Die US 2004/0216665 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Ablagern einer dünnen Schicht auf ein Substrat.
Zusammenfassung der Erfindung
Im Hinblick auf das obige stellt die vorliegende Erfindung einen Schauerkopf und eine Substratbearbeitungsvorrichtung bereit, welche die Gleichförmigkeit der Bearbeitung verglichen mit dem Stand der Technik verbessern können.
Die obige Aufgabe wird mit einem Schauerkopf gemäß Anspruch 1 und einer Substratbearbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, sowie der folgenden Beschreibung.
Die vorliegende Erfindung kann einen Schauerkopf und eine Substratbearbeitungsvorrichtung bereitstellen, welche die Gleichförmigkeit der Bearbeitung verglichen mit dem Stand der Technik verbessern können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen deutlich, welche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird, in denen:
1 einen Aufbau eines Schauerkopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Bodenansicht des Schauerkopfs von 1 darstellt;
3 einen Aufbau einer Plasmaätzvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
4 ein Simulationsbild darstellt, welches ein Resultat der Simulation eines Gasstroms in der Plasmaätzvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
5 ein Simulationsbild darstellt, das ein Resultat einer Simulation eines Gasstroms in einer herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung zeigt.
Detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche einen Teil davon bilden. Die 1 und 2 zeigen Konfigurationen eines Schauerkopfs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1 schematisch einen Querschnittsaufbau eines Schauerkopfs 100 darstellt und 2 schematisch die Konfiguration einer äußeren Erscheinung einer Bodenoberfläche 101 des Schauerkopfs 100 zeigt. Ferner bildet die Bodenoberfläche 101 des Schauerkopfs 100, der in 2 gezeigt ist, eine Oberfläche aus, welche einem Anbringtisch zum darauf Anbringen eines Substrats zugewandt ist, wie es später beschrieben wird.
Der Schauerkopf 100 ist aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, das eine anodisch oxidierte Oberfläche aufweist, gefertigt und ist in einer Plattenform ausgebildet (in der vorliegenden Ausführungsform eine kreisförmige Plattenform). Wie es in 2 dargestellt ist, ist eine Mehrzahl von mittleren Gaseinbringöffnungen 10 zum Zuführen eines Bearbeitungsgases an einem mittleren Abschnitt des Schauerkopfs 100 ausgebildet. Ferner ist eine Mehrzahl von Umfangsgaseinbringöffnungen 11 an einem Umfangsabschnitt des Schauerkopfs 100, wie es in 2 gezeigt ist, ausgebildet. Ferner ist eine Mehrzahl von Gasabsaugöffnungen 30 an einem Bereich zwischen den mittleren Gaseinbringöffnungen 10 und den Umfangsgaseinbringöffnungen 11 ausgebildet. Der Durchmesser von jedem der Gasabsaugöffnungen 30 beträgt beispielsweise ungefähr 3 mm, sodass die Anzahl der Gasabsaugöffnungen 30 in dem Schauerkopf 100 zum Bearbeiten eines Halbleiterwafers, der einen Durchmesser von ungefähr 254 mm (10 Inch) aufweist, ungefähr 2.800 beträgt.
Wie es in 1 gezeigt ist, ist ein mittlerer Gasdiffusionsraum 12, der den mittleren Gaseinbringöffnungen 10 direkt zugewandt ist, an einem mittleren Abschnitt des Schauerkopfs 100 ausgebildet, und ein Umfangsgasdiffusionsraum 13, der den Umfangsgaseinbringöffnungen direkt zugewandt ist, ist in einer Ringform an dem Umfangsabschnitt des Schauerkopfs 100 ausgebildet. Ferner kommunizieren der mittlere Gasdiffusionsraum 12 und der Umfangsgasdiffusionsraum 13 über eine Mehrzahl von (beispielsweise vier) Gaskanälen 14 miteinander, die radial von dem mittleren Abschnitt des Schauerkopfs 100 zu dem Umfangsabschnitt des Schauerkopfs 100 ausgebildet sind.
Daneben ist ein Einlassabschnitt 15 mit dem mittleren Gasdiffusionsraum 12 verbunden. Wie es durch Pfeile in 1 angezeigt ist, wird ein Teil des Bearbeitungsgases, das durch den Gaseinlassabschnitt 15 zum mittleren Gasdiffusionsraum 12 zugeführt wird, von den mittleren Gaseinbringöffnungen 10 abgegeben, während der andere Teil des Bearbeitungsgases zum Umfangsgasdiffusionsraum 13 über die Gaskanäle 14 geführt wird, um von den Umfangsgaseinbringöffnungen 11 abgegeben zu werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Aufbau angewendet, in dem das Bearbeitungsgas von dem mittleren Gasdiffusionsraum 12 über die Kanäle 14 durch Bereitstellen des Gaseinlassabschnitts 15 lediglich an dem mittleren Gasdiffusionsraum zum Umfangsgasdiffusionsraum 13 geführt wird. Allerdings ist es auch möglich, einen Aufbau anzuwenden, bei dem Bearbeitungsgase in den mittleren Gasdiffusionsraum 12 und den Umfangsgasdiffusionsraum 13 durch Bereitstellen getrennter Gaszufuhreinheiten entsprechend unabhängig eingebracht werden. Mit einem solchen Aufbau kann ein Gaseinbringzustand von den mittleren Gaseinbringöffnungen 10 und ein Gaseinbringzustand von den Umfangsgaseinbringöffnungen 11 unabhängig gesteuert werden und ferner können verschiedene Gase davon abgegeben werden.
Ferner ist ein Gasabgaberaum 31, der mit den Gasabsaugöffnungen 30 kommuniziert, an einem Bereich zwischen dem mittleren Gasdiffusionsbereich und dem Umfangsgasdiffusionsraum 13 in dem Schauerkopf 100 vorgesehen. Das Gas wird von den Gasabsaugöffnungen 30 über den Gasabgaberaum 31, wie es mit Pfeilen in 1 angezeigt ist, abgegeben.
Wie es oben dargelegt ist, enthält der Schauerkopf 100 eine Umfangsgaszufuhreinheit zum Zuführen eines Gases durch die Umfangsgaseinbringöffnungen 11, die an dem Umfangsabschnitt der Bodenoberfläche (die Oberfläche, die dem Substrat zugewandt ist) 101 vorgesehen sind, eine mittlere Gaszufuhreinheit zum Zuführen eines Gases durch die mittleren Gaseinbringöffnungen 10, die an dem mittleren Abschnitt vorgesehen sind, und eine Gasabsaugeinheit zum Absaugen bzw. Abgeben des Gases durch die Gasabsaugöffnungen 30, die zwischen der Umfanggaszufuhreinheit und der mittleren Gaszufuhreinheit ausgebildet sind.
3 zeigt einen Aufbau einer Plasmaätzvorrichtung 200 als eine Substratbearbeitungsvorrichtung, welche den Schauerkopf 100 aufweist. Die Plasmaätzvorrichtung 200 ist als eine kapazitiv gekoppelte parallele plattenförmige Plasmaätzvorrichtung aufgebaut, die eine obere und eine untere Elektrodenplatte aufweist, die angeordnet sind, um einander parallel zugewandt zu sein, und mit einer Spannungszufuhr zur Plasmaerzeugung verbunden sind.
Die Plasmaätzvorrichtung 200 weist eine zylindrische Bearbeitungskammer (Bearbeitungsgefäß) 201 auf, die beispielsweise aus Aluminium gefertigt ist, deren Oberfläche anodisch oxidiert ist, wobei die Bearbeitungskammer 201 geerdet ist. Eine im Wesentlichen säulenförmige Suszeptorunterstützung 203 ist an einem Bodenabschnitt der Bearbeitungskammer 201 über eine Isolierplatte 201, wie beispielsweise Keramik oder dergleichen, installiert. Ferner ist ein Suszeptor (Anbringtisch) 204, der einen Halbleiterwafer als ein zu bearbeitendes Substrat darauf anbringt und als eine untere Elektrode dient, auf der Suszeptorunterstützung 203 angebracht. Der Suszeptor 204 ist mit einer Hochfrequenzspannungs-Anlegeeinheit (nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Hochfrequenzspannungszufuhr oder dergleichen verbunden.
An einem oberen Abschnitt des Suszeptors 204 ist eine elektrostatische Haltevorrichtung 205 zum elektrostatischen Anziehen und Halten des Halbleiterwafers angeordnet. Die elektrostatische Haltevorrichtung 205 enthält eine Elektrode, die in Isoliermaterialien eingebettet ist. Der Halbleiterwafer wird durch eine Coulomb-Kraft, die durch eine DC-Spannung erzeugt wird, die an die Elektrode angelegt wird, elektrostatisch angezogen und gehalten.
Der Suszeptor 204 ist mit einem Kühlmechanismus (nicht gezeigt) so vorgesehen, dass die Temperatur des Halbleiterwafers, der auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 205 elektrostatisch angezogen und gehalten wird, eingestellt werden kann, um auf einem vorbestimmten Niveau gehalten zu werden. Ferner befindet sich auf dem Seitenwandabschnitt der Bearbeitungskammer 201 eine Öffnung 206 zum Laden und Entladen des Halbleiterwafers in und von der Bearbeitungskammer 201 und ein Öffnungs-/Schließmechanismus (Torventil) (nicht gezeigt) zum luftdichten Abdichten der Öffnung 206.
Der Schauerkopf 100, der in 1 gezeigt ist, ist so oberhalb des Suszeptors 204 angeordnet, um dem Suszeptor 204 in einem vorbestimmten Abstand davon zugewandt zu sein. Ferner bilden der Schauerkopf 100, der als die obere Elektrode dient, und der Suszeptor 204, der als die untere Elektrode dient, ein Paar von zugewandten Elektroden aus.
Eine Gaszufuhrleitung 201 ist mit dem Gaseinlassabschnitt 15 des Schauerkopfs 100 verbunden. Ein vorbestimmtes Bearbeitungsgas (Ätzgas) wird von einem Gaszufuhrmechanismus (nicht gezeigt) zur Gaszufuhrleitung 210 zugeführt.
Ferner ist eine Gasabsaugeinheit 220 an einem oberen Abschnitt des Schauerkopfs 100 vorgesehen, und ist mit einer Gasabsaugeinheit, welche eine Vakuumpumpe, wie beispielsweise eine Turbomolekularpumpe oder dergleichen aufweist, über eine Filtereinheit (nicht gezeigt) verbunden. Ferner ermöglicht die Filtereinheit einem Gas, zum oberen Abschnitt des Bearbeitungsraums der Bearbeitungskammer 201 (ein Raum zwischen dem Schauerkopf 100 und dem Suszeptor 204) abgegeben zu werden. Folglich wird vermieden, dass Teilchen oder dergleichen, die in dem Bearbeitungsraum der Bearbeitungskammer 201 erzeugt wurden und in die Gasabsaugeinheit 220 eingebracht wurden, in den Bearbeitungsraum der Bearbeitungskammer 201 zurückfließen und in die Gasabsaugeinheit, wie beispielsweise eine Vakuumpumpe oder dergleichen, eindringen.
Um ein Plasmaätzen auf einem Halbleiterwafer unter Verwendung der Plasmaätzvorrichtung 200 durchzuführen, die wie oben beschrieben, aufgebaut ist, wird zunächst der Halbleiterwafer in die Bearbeitungskammer 201 durch die Öffnung 206 geladen bzw. eingebracht und wird auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 205 angebracht. Als nächstes wird der Halbleiterwafer elektrostatisch auf der elektrostatischen Haltevorrichtung 205 angezogen und gehalten. Danach wird die Öffnung 206 geschlossen und der Innenraum der Bearbeitungskammer 201 wird evakuiert, um auf einem vorbestimmten Vakuumniveau aufrecht erhalten zu werden, mittels der Gasabsaugeinheit.
Anschließend wird ein vorbestimmtes Bearbeitungsgas (Ätzgas) mit einer vorbestimmten Durchflussgeschwindigkeit durch die Gaszufuhrleitung 210 zum Gaseinlassabschnitt 15 des Schauerkopfs 100 zugeführt. Als nächstes wird das Verarbeitungsgas in der Form eines Schauers durch die mittleren Gaseinbringöffnungen 10 und die Umfangsgaseinbringöffnungen 11 zum Halbleiterwafer W auf dem Suszeptor 204 zugeführt.
Danach wird der Druck in der Bearbeitungskammer 201 auf einem vorbestimmten Niveau aufrecht erhalten und anschließend wird eine Hochfrequenzspannung einer vorbestimmten Frequenz, beispielsweise 13,56 MHz, an den Suszeptor 204 angelegt. Folglich wird ein elektrisches Feld mit einer hohen Frequenz zwischen dem Schauerkopf 100, der als die obere Elektrode dient, und dem Suszeptor 204, der als die untere Elektrode dient, erzeugt. Folglich wird das Ätzgas dissoziiert und in ein Plasma umgewandelt, und der vorbestimmte Ätzprozess wird auf dem Halbleiterwafer durch das somit erzeugte Plasma durchgeführt.
In dem oben beschriebenen Ätzprozess wird das Bearbeitungsgas, das in der Form eines Schauers durch die mittleren Gaseinbringöffnungen 10 des Schauerkopfs 100 zugeführt wird, durch die Gasabsaugöffnungen 30 abgesaugt, während dieses zu dem Umfangabschnitt diffundiert. Ferner wird das Bearbeitungsgas, das in der Form eines Schauers durch die Umfangsgaseinbringöffnungen 11 des Schauerkopfs 100 zugeführt wird, durch die Gasabsaugöffnungen 30 abgesaugt, während dieses zu dem mittleren Abschnitt diffundiert. Da das Bearbeitungsgas entlang der diametralen Richtung des Halbleiterwafers in beide Richtungen strömt, kann das Bearbeitungsgas gleichförmiger zu dem Halbleiterwafer zugeführt werden und ferner kann der Ätzprozess gleichförmiger durchgeführt werden, der in den entsprechenden Abschnitten des Halbleiterwafers ausgeführt wird, verglichen mit dem Fall, wenn das Bearbeitungsgas in einer Richtung von dem mittleren Abschnitt zum Umfangsabschnitt des Halbleiterwafers oder von dem mittleren Abschnitt zum Umfangsabschnitt des Halbleiterwafers strömt. D. h., die Gleichförmigkeit der Bearbeitung in der Ebene kann verbessert werden.
Bei Abschluss des vorbestimmten Plasmaätzprozesses werden die Zufuhr der Hochfrequenzspannung und die Zufuhr des Bearbeitungsgases gestoppt und der Halbleiterwafer wird von der Bearbeitungskammer 201 in einer umgekehrten Reihenfolge der oben beschriebenen Schritte entladen bzw. herausgenommen.
4 zeigt ein Simulationsresultat eines Gasstroms in der Plasmaätzvorrichtung 200, die, wie es oben beschrieben ist, aufgebaut ist. Zum Vergleich stellt 5 ein Simulationsresultat eines Gasdurchflusses in einer herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung dar, in der ein Gas an einem unteren Abschnitt der Bearbeitungskammer abgegeben wird. In einem Simulationsmodell für 4 wurde eine Sektorform (θ = 10°) angewendet, und die Anzahl der Gasöffnungen wurde festgelegt, um die vorliegende Ausführungsform zu realisieren, während das Öffnungsverhältnis und ein Strömungsleitwert (conductance) der Gasabsaugöffnungen unter der Annahme erhalten wurden, dass die Gasabsaugöffnungen auf einer Ebene angeordnet sind. In jeder der 4 und 5 zeigt ein oberes Bild einen Fall, in dem die Gasdurchflussgeschwindigkeit ungefähr 100 cm³/min bei Standardbedingungen betrug; ein mittleres Bild zeigt einen Fall, in dem die Gasdurchflussgeschwindigkeit ungefähr 500 cm³/min bei Standardbedingungen betrug; und ein unteres Bild zeigt einen Fall, in dem die Gasdurchflussgeschwindigkeit ungefähr 1.000 cm³/min bei Standardbedingungen betrug. Ferner wurde das Gas mit einer spezifischen Geschwindigkeit bezüglich des Oberflächenbereichs abgegeben. Ein Druck betrug ungefähr 4,0 Pa (30 mTorr) und eine Temperatur betrug ungefähr 60°C.
Wie es aus 4 hervorgeht zeigen sind in der Plasmaätzvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform der Gasdurchfluss sowohl an dem mittleren als auch dem Umfangsabschnitt vergleichbar bzw. ungefähr gleich, selbst wenn sich der Gasdurchfluss vergrößert. Ferner ist die Geschwindigkeit des Gases am mittleren Abschnitt im Wesentlichen gleich der an dem Umfangsabschnitt. Ferner wird das Gas symmetrisch durch die Gasabsaugöffnungen abgesaugt, die nahe bei den Gaseinbringöffnungen an der Oberfläche, die dem Halbleiterwafer zugewandt ist, angebracht sind, sodass die Verweilzeit des Gases an der Oberfläche des Wafers im Wesentlichen gleich in dem mittleren und dem Umfangsabschnitt davon ist. Auf der anderen Seite ist in der herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung der Gasfluss an dem Umfangsabschnitt schneller als an dem mittleren Abschnitt, wie es in 5 dargestellt ist. Folglich strömt das Gas, das zum mittleren Abschnitt zugeführt wird, vergleichsweise langsam, wohingegen das Gas, das zum Umfangsabschnitt zugeführt wird, vergleichsweise schnell strömt. Ferner unterscheidet sich der Gasdurchflussabstand an dem mittleren Abschnitt des Halbleiterwafers von dem an dem Umfangsabschnitt des Halbleiterwafers, sodass die Verweilzeit an der Waferoberfläche des mittleren Abschnitts von der des Umfangsabschnitts unterschiedlich wird. Wie es aus dem Simulationsresultat ersichtlich ist, ermöglicht es daher die Plasmaätzvorrichtung 200 der vorliegenden Ausführungsform, eine wesentlich gleichförmigere Bearbeitung, verglichen mit der herkömmlichen Plasmaätzvorrichtung, durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise, obwohl die vorliegende Erfindung für eine Plasmaätzvorrichtung in der obigen Ausführungsform angewendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch für eine Filmausbildungsvorrichtung angewendet werden, wie beispielsweise eine CVD-Vorrichtung oder dergleichen, oder eine andere Substratbearbeitungsvorrichtung, die sich von der Plasmaätzvorrichtung unterscheidet. Ferner, obwohl sich der Schauerkopf in der obigen Ausführungsform auf dem Erdungspotential befindet, kann die vorliegende Erfindung für eine Vorrichtung angewendet werden, in der eine Hochfrequenzspannung an den Schauerkopf angelegt wird.
Während die Erfindung bezüglich der Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, wird der Fachmann verstehen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne sich vom Gegenstand der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert ist, zu entfernen.

Claims

Schauerkopf (100), der in einer Bearbeitungskammer (201) zum darin Bearbeiten eines Substrats vorgesehen ist, wobei der Schauerkopf (100) eine Vorderoberfläche aufweist, die einem Anbringtisch (204) zum darauf Anbringen des Substrats zugewandt ist, und dazu dient, ein Gas durch die Vorderoberfläche zu dem Substrat zuzuführen, wobei der Schauerkopf (100) aufweist: eine mittlere Gaszufuhreinheit zum Zuführen des Gases durch einen mittleren Abschnitt der Vorderoberfläche zu dem Substrat; eine Umfangsgaszufuhreinheit zum Zuführen des Gases durch einen Umfangsabschnitt der Vorderoberfläche zu dem Substrat; eine Gasabsaugeinheit, die mit einer Mehrzahl von Gasabsaugöffnungen (30) vorgesehen ist, die zwischen der mittleren und der Umfangsgaszufuhreinheit ausgebildet sind, zum Absaugen des Gases durch die Vorderoberfläche, wobei die mittlere Gaszufuhreinheit mehrere mittlere Gaseinbringöffnungen (10), die in einem mittleren Abschnitt der Vorderoberfläche zum Zuführen des Gases zum Substrat vorgesehen sind, einen mittleren Gasdiffusionsraum (12), der in dem Schauerkopf ausgebildet ist, um den mittleren Gaseinbringöffnungen direkt zugewandt zu sein, und einen Gaseinlassabschnitt (15) enthält, der mit dem mittleren Gasdiffusionsraum (12) verbunden ist, um das Gas dorthin zuzuführen, die Umfangsgaszufuhreinheit mehrere Umfangsgaseinbringöffnungen (11), die an dem Umfangsabschnitt der Vorderoberfläche zum Zuführen des Gases zum Substrat vorgesehen sind, und einen Umfangsgasdiffusionsraum (13) enthält, der in dem Schauerkopf ausgebildet ist, um den Umfangsgaseinbringöffnungen (11) direkt zugewandt zu sein, und mehrere Gaskanäle (14) radial von dem mittleren Abschnitt zum Umfangsabschnitt des Schauerkopfs (100) ausgebildet sind, so dass der mittlere Gasdiffusionsraum (12) mit dem Umfangsgasraum (13) kommuniziert.
Schauerkopf (100) nach Anspruch 1, wobei der Schauerkopf (100) eine Vorderelektrode ist oder aufweist, die dem Anbringtisch (204) zugewandt ist.
Schauerkopf (100) nach Anspruch 1, bei dem die Umfangsgaseinbringöffnungen (11) ringförmig angeordnet sind.
Schauerkopf (100) nach Anspruch 1, bei dem die mittleren Gaseinbringöffnungen (10) radial von einem Ring umgeben sind, der aus den Gasabsaugöffnungen (30) aufgebaut ist, und wobei der Ring, der aus den Gasabsaugöffnungen (30) aufgebaut ist, radial von einem Ring umgeben ist, der aus den Umfangsgaseinbringöffnungen (11) aufgebaut ist.
Schauerkopf (100) nach Anspruch 4, bei dem ein Ring, der keine Löcher oder Öffnungen aufweist, zwischen einem Außenumfang des Rings, der aus den Gasabsaugöffnungen (30) aufgebaut ist, und einen Innenumfang des Rings, der aus den Umfangsgaseinbringöffnungen (11) aufgebaut ist, ausgebildet ist.
Schauerkopf (100) nach Anspruch 1, bei dem das Gas, das durch den Gaseinlassabschnitt (15) zugeführt wird, von dem mittleren Gasdiffusionsraum (12) zum Umfangsgasdiffusionsraum (13) über die Gaskanäle (14) geführt wird.
Substratbearbeitungsvorrichtung, die aufweist: eine Bearbeitungskammer (201) zum darin Bearbeiten eines Substrats; einen Anbringtisch (204), der in der Bearbeitungskammer (201) vorgesehen ist, zum darauf Anbringen des Substrats; und einen Schauerkopf (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Substratbearbeitungsvorrichtung (200) nach Anspruch 7, bei dem eine Hochfrequenzspannung zwischen dem Schauerkopf (100) und dem Anbringtisch (204) angelegt wird, um ein Plasma zu erzeugen, und das Substrat unter Verwendung des Plasmas bearbeitet wird.
Substratbearbeitungsvorrichtung (200) nach Anspruch 8, bei dem das Substrat durch das Plasma geätzt wird.