TW201617472A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種能將配置有被處理體的空間之壓力調整範圍加大的電漿處理裝置。 在本發明一實施形態的電漿處理裝置中，載置台與處理容器之間設有緩衝構造。緩衝構造具有第1構件及第2構件。第1構件包含：第1圓筒部，在載置台與處理容器之間延伸，該第1圓筒部以排列在周向上的方式形成有垂直方向長條形的多數之貫穿孔。第2構件包含：第2圓筒部，具有比第1構件的圓筒部之外徑更大口徑的內徑。第2構件藉由驅動裝置而在包含第1構件與處理容器之間間隙的區域上下移動。

Description

電漿處理裝置
本發明之實施形態係關於電漿處理裝置。
在半導體元件或稱為FPD(Flat Panel Display, 平板顯示器)之電子元件的製造中，為了被處理體的加工而對於被處理體進行電漿處理。用於電漿處理的電漿處理裝置，一般而言具有處理容器、載置台、氣體供給部、及排氣裝置。載置台係設於處理容器內，氣體供給部及排氣裝置連接於處理容器內的空間。
近年來要求在一個電漿處理裝置中連續性地進行不同壓力條件的二以上之電漿處理。在此種伴隨壓力變化的電漿處理中，必須縮短使得壓力變化的期間，亦即遷移時間。因此，必須縮小配置被處理體的空間之體積。
就回應此種要求的電漿處理裝置而言，已有人提案出專利文獻1所記載的電漿處理裝置。專利文獻1所記載的電漿處理裝置具有介在於載置台與處理容容器之間的二個緩衝板。二個緩衝板上方的第1空間包含配置被處理體的區域，該第1空間連接有氣體供給部。又，二個緩衝構件下方的第2空間連接有排氣裝置。
二個緩衝板係往水平方向延伸的環狀板，此等二個緩衝板形成有多數之開口，此等開口排列在周向上。在專利文獻1所記載的電漿處理裝置中，藉由使二個緩衝板之中的一方往周向旋轉，來調整二個緩衝板之開口在垂直方向上的重疊程度。藉此，在專利文獻1所記載的電漿處理裝置中，調整第1空間與第2空間之間的流導率，進而調整第1空間的壓力。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2001-196313號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，在專利文獻1所記載的電漿處理裝置中，若不將二個緩衝板之間的間隔極端地縮小，就無法將第1空間的壓力設定在高壓力。亦即，若不將二個緩衝板之間的間隔極端地縮，就無法將第1空間與第2空間之間的流導率縮小。但是，二個緩衝板之間的間隔變窄時，此等緩衝板彼此相接觸，會產生微粒。
又，為了容許二個緩衝板彼此之接觸，或者為了以良好精度製作二個緩衝板使得兩者之間間隙變小，必須加大此等二個緩衝板之厚度。但是，二個緩衝板之厚度較大時，即使將二個緩衝板配置成兩者的開口完全重疊，也因為第1空間與第2空間之間的流導率變小，所以無法降低第1空間的壓力。為了降低第1空間的壓力，必須加大二個緩衝板的開口之尺寸，但開口之尺寸較大時變成電漿會侵入第2空間。又，加大二個緩衝板之厚度時，為了因應隨之而來的緩衝板之重量增大，會將緩衝板之驅動裝置大型化。所以，加大緩衝板之厚度，又，加大形成於緩衝板的開口之尺寸，並不現實。
所以，能夠加大配置被處理體的空間之壓力的調整範圍的電漿處理裝置變得必要。 [解決問題之方式]
本發明在一態樣中提供一種電漿處理裝置，用於對被處理體進行電漿處理。此電漿處理裝置包含：處理容器；載置台；緩衝構造；氣體供給部；排氣裝置；及驅動裝置。載置台設於處理容器內，具有載置被處理體的載置區域。緩衝構造比載置區域更下方且介在於載置台與處理容器之間，在處理容器內區隔出包含載置區域的第1空間與比載置區域更下方的第2空間。緩衝構造具有第1構件及第2構件。第1構件包含在載置台與處理容器之間延伸的第1圓筒部，該第1圓筒部以排列在周向上的方式形成有垂直方向長條形之多數之貫穿孔，。第2構件包含：第2圓筒部，具有比第1構件的圓筒部之外徑更大口徑的內徑。氣體供給部連接於第1空間。排氣裝置連接於第2空間。驅動裝置在包含第1構件與處理容器之間間隙的區域使第2圓筒部上下移動。
在一態樣之電漿處理裝置中，可藉由調整第1構件的第1圓筒部與第2構件的第2圓筒部在垂直方向上的位置關係，而調整第1圓筒部之貫穿孔受到第2圓筒部所遮蔽第2空間的比例。藉此，能夠調整第1空間與第2空間之間的流導率。又，因為在第2圓筒部面向形成於第1圓筒部的整個貫穿孔之狀態下，第1空間與第2空間之間的流導率係受到二個圓筒部之間的流導率所界定，所以即使第1圓筒部與第2圓筒部之間間隙具有某種程度的長度，亦即，即使不對該間隙要求嚴格的精度，也能在第1空間與第2空間之間獲得微小的流導率。另一方面，在第2圓筒部未面向第1圓筒部之貫穿孔之狀態下，在第1空間與第2空間之間獲得較大的流導率。所以，依據一態樣之電漿處理裝置，能將配置有被處理體的第1空間的壓力之調整範圍加大。
又，第1構件及第2構件於此等之徑向上施加有壓力，但因為此等構件具有圓筒形狀的構造，所以不易因壓力而彎曲。所以，不易產生第2構件之移動所致的第1圓筒部與第2圓筒部之接觸，能抑制微粒產生。又，因為能將第2構件纖薄地形成，所以能使第2構件高速地移動。再者，因為第1圓筒部之貫穿孔排列在周向上，所以亦能減低周向上的排氣量之偏差。
在一實施形態中，電漿處理裝置可更包含：控制部，控制驅動裝置。控制部可執行下述控制：第1控制，控制驅動裝置，將第2構件之垂直方向上的位置設定成第1位置；第2控制，控制驅動裝置，將第2構件之垂直方向上的位置設定在與第1位置不同的第2位置。在此實施形態中，可在第2控制中，將第1空間的壓力設定成與第1控制中設定在第1空間之壓力不同的壓力。所以，能在較低壓力及較高壓力之中的一個壓力下使用電漿處理裝置處理被處理體之後，在同一個電漿處理裝置內，在較低壓力及較高壓力之中的另一個壓力下處理被處理體。藉此，能在同一個電漿處理裝置中變更壓力並且處理被處理體。
在一實施形態中，亦可使控制部能更再控制氣體供給部，在第1控制中使氣體供給部供給第1氣體，並在第2控制中使氣體供給部供給與第1氣體不同的第2氣體。依據此實施形態，能使用同一個電漿處理裝置，改變氣體種類及壓力並且處理被處理體。 [發明之效果]
如以上說明，本發明提供一種電漿處理裝置，能將配置有被處理體的空間之壓力的調整範圍加大。
[實施發明之較佳形態]
以下參照圖式詳細說明各種實施形態。另，對於各圖式中相同或相當的部分標註相同的符號。
圖1係概略性顯示一實施形態之電漿處理裝置。圖1中概略性地顯示電漿處理裝置10之縱剖面構造。圖1所示的電漿處理裝置10，係電容耦合型平行平板電漿蝕刻裝置。電漿處理裝置10具有處理容器12。處理容器12例如由於表面施加陽極氧化處理的鋁來構成。處理容器12具有側壁12s。側壁12s具有約略圓筒形狀。側壁12s之中心軸線約略一致於往垂直方向延伸的軸線Z。側壁12s設有用於晶圓W之搬入或搬出的開口12g。此開口12g可藉由閘門閥52而開閉。
處理容器12內設有載置台14。在一實施形態中，載置台14受到支持部16所支持。支持部16係約略圓筒形狀的絕緣性構件，從處理容器12的底部往上方延展。在一實施形態中，支持部16接觸於載置台14的下側周緣部分而支持該載置台14。
載置台14包含底部電極18及靜電夾爪20。底部電極18具有約略圓盤形狀，由導體來構成。底部電極18經由阻抗匹配器MU1而連接有第1射頻電源HFS。第1射頻電源HFS主要係產生電漿發生用之高頻電力的電源，產生27~100MHz之頻率的高頻電力，在一例中為40MHz。阻抗匹配器MU1具有用於將第1射頻電源HFS之輸出阻抗與負載側(底部電極18側)之輸入阻抗加以匹配的電路。
又，底部電極18經由阻抗匹配器MU2而連接有第2射頻電源LFS。第2射頻電源LFS主要產生針對晶圓W的離子拉入用之高頻電力(高頻偏壓電力)，並將該高頻偏壓電力供給至底部電極18。高頻偏壓電力之頻率係在400KHz~13.56MHz之範圍內的頻率，在一例中為3MHz。阻抗匹配器MU2具有用於將第2射頻電源LFS之輸出阻抗與負載側(底部電極18側)之輸入阻抗加以匹配的電路。
底部電極18上設有靜電夾爪20。靜電夾爪20具有下數構造：將導電膜即電極20a配置於成對之絕緣層或絕緣板片間。電極20a經由開關SW而電性地連接有直流電源22。此靜電夾爪20的頂面構成：載置區域20r，載置被處理體即晶圓W。此靜電夾爪20之電極20a從直流電源22施加有直流電壓時，靜電夾爪20藉由庫倫力等靜電力來對載置於載置區域20r上的晶圓W進行吸附。
又，在電漿處理裝置10中，以圍繞晶圓W邊緣的方式設有聚焦環FR。聚焦環FR可由例如矽或石英來構成。
底部電極18的內部形成有流道18a。流道18a從設於外部的致冷器單元經由管線26a而供給有冷媒，例如冷卻水。供給至流道18a的冷媒，經由管線26b而回到致冷器單元。藉由控制如此循環的冷媒之溫度來將載置於靜電夾爪20上的晶圓W之溫度加以控制。
又，載置台14設有氣體供應線路28。氣體供應線路28將來自傳熱氣體供給機構之傳熱氣體，例如He氣體，供給至靜電夾爪20的頂面與晶圓W的背面之間。
又，電漿處理裝置10具有頂部電極30。頂部電極30在底部電極18上方與該底部電極18相向配置。底部電極18與頂部電極30係設為彼此約略平行。
頂部電極30藉由絕緣性遮蔽構件32而支持餘處理容器12的頂板部。頂部電極30可包含電極板34及電極支持體36。電極板34面對於處理容器12內的空間，提供有多數之氣體吐出孔34a。電極板34可由焦耳熱少的低電阻之導電體或半導體來構成。
電極支持體36係將電極板34支持成自由拆裝，可藉由例如鋁之類的導電性材料來構成。電極支持體36可具有水冷構造。電極支持體36的內部設有氣體擴散室36a。自氣體擴散室36a往下方延伸有：多數之氣體流通孔36b，連通於氣體吐出孔34a。又，電極支持體36形成有：氣體導入口36c，將處理氣體導至氣體擴散室36a；且該氣體導入口36c連接有氣體供給管38。
氣體供給管38經由閥群42及流量控制器群44而連接有氣體源群40。氣體源群40具有多數之氣體源。此等多數之氣體源係不同的氣體種類的多數之氣體的來源。閥群42具有多數之閥。流量控制器群44具有質量流量控制器之類的多數之流量控制器。氣體源群40的多數之氣體源分別經由閥群42所含的對應之閥、及流量控制器群44所含的對應之流量控制器而連接至氣體供給管38。
在電漿處理裝置10中，來自氣體源群40的多數之氣體源中選擇的一以上之氣體源的氣體，經由對應之流量控制器及閥，而在經流量控制的狀態下供給至氣體供給管38。供給至氣體供給管38的氣體到達氣體擴散室36a，經由氣體流通孔36b及氣體吐出孔34a而導入至處理容器12內的空間。另，氣體源群40、流量控制器群44、閥群42、氣體供給管38及頂部電極30構成有一實施形態之氣體供給部GS，該氣體供給部GS連接至後述的第1空間S1。
又，如圖1所示，處理容器12的底部連接有排氣管48，該排氣管48連接有排氣裝置50。藉此，將排氣裝置50連接至後述的第2空間S2。此排氣裝置50具有渦輪分子泵之類的真空泵。
又，電漿處理裝置10可更具有控制部Cnt。此控制部Cnt係：電腦，具有處理器、記憶部、輸入裝置、及顯示裝置等；且係控制電漿處理裝置10的各部位。在此控制部Cnt中，操作員可使用輸入裝置進行命令的輸入操作等，用以管理電漿處理裝置10，又，可藉由顯示裝置將電漿處理裝置10的運作狀況加以可視化來表示。再者，控制部Cnt的記憶部存放有：控制程式，用以藉由處理器來控制電漿處理裝置10所執行的各種處理；及程式，亦即處理配方，用以使電漿處理裝置10的各構成部因應於處理條件來執行處理。
在此電漿處理裝置10中，為了處理晶圓W，而從氣體源群40的多數之氣體源中選擇的一以上之氣體源，將氣體供給至處理容器12內。並且，將電漿發生用的高頻電力給予底部電極18，藉以在底部電極18與頂部電極30之間產生高頻電場。藉由此高頻電場來發生供給至處理容器12內的氣體之電漿。並且，藉由發生的電漿來進行晶圓W之處理，例如蝕刻。另，亦可藉由將高頻偏壓電力給予底部電極18而向晶圓W拉入離子。
如圖1所示，電漿處理裝置10更具有緩衝構造60。緩衝構造60在比載置區域20r更下方，介在於載置台14與處理容器12的側壁12s之間。緩衝構造60在處理容器12內區隔出第1空間S1及第2空間S2。第1空間S1係包含：載置區域20r，將晶圓W載置於其上。第2空間S2係比載置區域20r更下方的空間。第1空間S1連接有上述的氣體供給部GS，第2空間S2連接有上述的排氣裝置50。
以下參照圖1，並且參照圖2、圖3、圖4、圖5、及圖6。圖2及圖3係概略性顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件之第1圓筒部及第2構件的第2圓筒部之立體圖。圖4及圖5係顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件及第2構件之立體剖視圖。圖6係將一實施形態之緩衝構造的第1構件之第1圓筒部的一部份及第2構件之第2圓筒部的一部分加以放大顯示的剖視圖。另，圖2及圖3係用於說明之理解的立體圖，圖示的第1圓筒部及第2圓筒部之尺寸以及形成於第1圓筒部的貫穿孔之尺寸及個數，係與實際上的第1圓筒部及第2圓筒部之尺寸以及形成於第1圓筒部的貫穿孔之尺寸及個數不同。
如圖1、圖4、及圖5所示，緩衝構造60包含第1構件61及第2構件62。第1構件61係藉由將鋁或不鏽鋼之類的金屬表面施加Y2 O3 之披覆來構成。第1構件61具有第1圓筒部61a、下側環狀部61b、及上側環狀部61c。
如圖1及圖2~圖5所示，第1圓筒部61a具有約略圓筒形狀，並設為其中心軸線約略一致於軸線Z。第1圓筒部61a的板厚例如係5mm。又，第1圓筒部61a的外徑例如係550mm。如圖1所示，第1圓筒部61a在載置台14與處理容器12的側壁12s之間延展。
如圖1及圖2~圖5所示，第1圓筒部61a形成有多數之貫穿孔61h。多數之貫穿孔61h在相對於軸線Z而言呈放射方向(亦即，徑向)上貫穿第1圓筒部61a。多數之貫穿孔61h在垂直方向具有長條形之狹縫形狀。此等多數之貫穿孔61h以約略均等的間距相對於軸線Z而排列於周向，分布於第1圓筒部61a整圈。
另，多數之貫穿孔61h各自之寬度，亦即，多數之貫穿孔61h各自在與垂直方向正交之方向上的寬度，從對於朝向第2空間S2之電漿洩漏進行抑制的觀點而言，可係約略3.5mm以下。又，多數之貫穿孔61h各自之垂直方向上的長度，可因應於第1空間S1之壓力的調整範圍而任意地設定。例如，多數之貫穿孔61h各自在垂直方向上的長度係30mm。
如圖1、圖4、及圖5所示，下側環狀部61b具有環狀。下側環狀部61b相連到第1圓筒部61a的底端，從該第1圓筒部61a的底端往徑向內側延展。又，上側環狀部61c具有環狀。上側環狀部61c相連至第1圓筒部61a的頂端，從該第1圓筒部61a的頂端往徑向外側延展。另，第1構件61亦可係具有個別構件即第1圓筒部61a、下側環狀部61b、及上側環狀部61c，亦即具有分離構造，並藉由將第1圓筒部61a、下側環狀部61b、及上側環狀部61c彼此組裝而製成的構件。或者，第1構件61亦可係：一體成型的構件，具有第1圓筒部61a、下側環狀部61b、及上側環狀部61c。
又，如圖1所示，處理容器12的底部12b包含約略圓筒形狀的支持部12m。此支持部12m的上方設有筒狀構件64。筒狀構件64可由例如陶瓷材料之類的絕緣體來構成。筒狀構件64係沿著支持部16的外周面而延展。又，筒狀構件64及支持部16上設有環狀構件66。環狀構件66由例如陶瓷材料之類的絕緣體來構成。此環狀構件66沿著底部電極18的頂面延伸直到靜電夾爪20的邊緣附近。環狀構件66上設有上述的聚焦環FR。
第1構件61的下側環狀部61b的內緣部係配置於支持部12m與筒狀構件64之間。支持部12m及筒狀構件64例如藉由螺釘而彼此固定。藉此，支持部12m與筒狀構件64之間受到第1構件61的下側環狀部61b的內緣部所夾持。
又，處理容器12的側壁12s包含上側部分12s1及下側部分12s2。又，電漿處理裝置10包含支持構件68。支持構件68具有約略環狀的上側部分68a及約略環狀的下側部分68c，此等上側部分68a及下側部分68c藉由約略圓筒形狀的中間部分而連接。支持構件68的上側部分68a在側壁12s的上側部分12s1與下側部分12s2之間受到夾持。又，支持構件68的下側部分68c在處理容器12內往徑向內側延展。此支持構件68的下側部分68c固定有第1構件61的上側環狀部61c。第1構件61的上側環狀部61c藉由例如螺釘而固定於支持構件68的下側部分68c。另，支持構件68亦可係具有個別的構件即上側部分68a、中間部分、及下側部分68c，亦即具有分離構造，並藉由將上側部分68a、中間部分、及下側部分68c彼此組裝而製成的構件。或者，支持構件68亦可係具有上側部分68a、中間部分、及下側部分68c的一體成型之構件。
第2構件62可藉由在例如鋁或不鏽鋼之類的金屬表面施加Y2 O3 之類的披覆而構成。如圖1、圖4、及圖5所示，第2構件62具有第2圓筒部62a及環狀部62b。如圖1、及圖2~圖5所示，第2圓筒部62a具有約略圓筒形狀，並設為其中心軸線約略一致於軸線Z。又，第2圓筒部62a具有比第1圓筒部61a之外徑更大口徑的內徑。例如，第2圓筒部62a的內徑係550.4mm，該第2圓筒部62a之板厚係5mm。
如圖1、圖4、及圖5所示，第2構件62的環狀部62b具有約略環狀。環狀部62b在一實施形態中相連於第2圓筒部62a的底端而往徑向外側延展。另，第2構件62亦可係具有個別的構件即第2圓筒部62a及環狀部62b，亦即具有分離構造，並藉由將第2圓筒部62a及環狀部62b彼此組裝而製成的構件。或者，亦可係具有第2圓筒部62a及環狀部62b的一體成型之構件。此第2構件62的環狀部62b，如圖1所示，連結於軸體69。軸體69在一實施形態中係導螺桿，環狀部62b藉由螺母而連結至軸體69。又，軸體69連接於驅動裝置70。驅動裝置70係例如電動機。驅動裝置70沿著軸體69使第2構件62上下移動。藉此，第2構件62的第2圓筒部62a在包含第1構件61的第1圓筒部61a與處理容器12的側壁12s之間間隙的區域內上下移動。另，在圖1僅圖示有一個軸體69，但亦可將排列在周向上的多數之軸體連結至第2構件62的環狀部62b。
在此參照圖7及圖8。圖7係顯示第1構件、第2構件、及軸體的一例之剖視圖。圖8係概略性顯示實現第2構件的上下移動之機構的一例之立體圖。以下參照圖7及圖8說明實現第2構件的上下移動之機構的一例。另，在圖8中，省約略後述連結器C1、連結器C2之類的數個零件之圖示。
如圖7所示，軸體69包含螺紋部69a、軸部69b連結器C1、及連結器C2。軸部69b具有約略圓柱形狀，往垂直方向延展。軸部69b的頂端位於處理容器12內，軸部69b的底端貫穿處理容器12的底部12b，並位於處理容器12的外部。此軸部69b的底端藉由連結器C1而連結於驅動裝置70(在一例中為電動機)之旋轉驅動軸70a。軸部69b與處理容器12的底部12b之間設有磁性流體油封之類的密封機構SL。
軸部69b的頂端藉由連結器C2而連結至螺紋部69a的底端。螺紋部69a在軸部69b的上方且往垂直方向延展。第2構件62的環狀部62b安裝有：螺母62n，螺合至螺紋部69a。軸體69受到驅動裝置70所旋轉驅動時，會將軸體69的旋轉運動轉換成第2構件62之往上下方向的運動。所以，依據圖7所示的一例之機構，能使第2構件62上下移動。
螺紋部69a、軸部69b、及連結器C2與螺母62n係設於處理容器12內，並構成圖7所示的軸體69。所以，螺紋部69a、軸部69b、連結器C2、及螺母62n全部或此等零件其中一者以上可由絕緣體來構成。另，亦可僅將此等零件之中配置在最靠近發生電漿的第1空間S1之位置的零件，亦即螺紋部69a，由絕緣體來構成。
在一例中，亦可如圖8所示，與軸體69個別地設有一以上的軸體80。軸體80具有約略圓柱形狀，穿過設於第2構件62之環狀部62b的貫穿孔而往垂直方向延伸。軸體80與第2構件62的環狀部62b之間亦可介設有軸承。軸體80例如可將其底端固定至處理容器12的底部12b，將其頂端固定至支持構件68。軸體80與軸體69共同相對於軸線Z而排列在周向上。例如，軸體69及三個軸體80(圖8中描繪出二個軸體80)可取出90度間隔排列在在周向上。如此，與軸體69共同設置一以上的軸體80，藉而得以實現第2構件62之往垂直方向的高精度移動。另，軸體80的個數不限定於三個。又，亦可將包含軸體69、連結器C1、連結器C2、密封機構SL、及驅動裝置70的多數之機構排列在周向上。
在電漿處理裝置10中，如圖2及圖4所示，第2圓筒部62a往下方移動時，形成於第1圓筒部61a的多數之貫穿孔61h不會與第2圓筒部62a面對，亦即成為不受到第2圓筒部62a所遮蔽而直接地連通於第2空間S2的狀態。亦即，成為第1空間S1僅經由多數之貫穿孔61h而連通於第2空間S2的狀態。在此狀態中，介在於第1空間S1與第2空間S2之間的氣體流道之流導率變大。所以，第1空間S1的壓力接近於第2空間S2的壓力，能將第1空間S1的壓力設定成低壓。
另一方面，如圖3、圖5及圖6所示，第2圓筒部62a往上方移動，使得第2圓筒部62a面對於多數之貫穿孔61h時，亦即，多數之貫穿孔61h受到第2圓筒部62a所遮蔽時，成為第1空間S1經由多數之貫穿孔61h、及第1圓筒部61a與第2圓筒部62a之間的間隙GP(參照圖6)而連接於第2空間S2的狀態。在此狀態中，介在於第1空間S1與第2空間之間的氣體流道之流導率變小。所以，第1空間S1的壓力與第2空間S2的壓力之差異變大，能將第1空間S1的壓力設定成高壓。另，第1圓筒部61a與第2圓筒部62a之間的間隙GP之徑向上的長度GW可設定在例如0.4mm之類的長度。
圖9係顯示關於緩衝構造的控制系統的一實施形態。如圖9所示，驅動裝置70可藉由控制部Cnt來控制。又，控制部Cnt由位移計90、壓力計92、及壓力計94接受信號。位移計90量測自第2構件62之垂直方向上的位置或基準位置之距離，並將顯示量測結果的信號送出至控制部Cnt。壓力計92量測第1空間S1的壓力，並將顯示量測結果的信號送出至控制部Cnt。壓力計94量測第2空間S2的壓力，並將顯示量測結果的信號送出至控制部Cnt。控制部Cnt接受由配方所指定的第1空間S1的壓力、顯示位移計90之量測結果的信號、顯示壓力計92之量測結果的信號、及顯示壓力計94之量測結果的信號，將信號送出至驅動裝置70，控制驅動裝置70所致使的第2構件62之垂直方向的位置，使得第1空間S1的壓力成為由配方所指定的壓力。
依據此電漿處理裝置10，可藉由調整第1構件61的第1圓筒部61a與第2構件62的第2圓筒部62a之垂直方向上的位置關係，而調整多數之貫穿孔61h受到第2圓筒部62a對於第2空間S2加以遮蔽的比例。藉此，能調整第1空間S1與第2空間S2之間的流導率。
又，在多數之貫穿孔61h各自整個面對於第2圓筒部62a的狀態下，第1空間S1與第2空間S2之間的流導率主要受到二個圓筒部之間間隙GP的流導率所界定。所以，即使第1構件61的第1圓筒部61a與第2構件62的第2圓筒部62a之間間隙GP之徑向上的長度具有某種程度的長度，亦即不必對該間隙GP要求嚴格的精度，也能在第1空間S1與第2空間S2之間獲得微小的流導率。另一方面，在第2圓筒部62a未面對於多數之貫穿孔61h的狀態下，第1空間S1與第2空間S2之間獲得較大的流導率。所以，依據電漿處理裝置10，能將配置有晶圓W的第1空間S1之壓力的調整範圍加大。
又，第1構件61及第2構件62於此等之徑向上施加有壓力，但因為第1構件61及第2構件62具有圓筒形狀的構造，所以不易因該壓力而彎曲。所以，即使令第2構件62移動亦不易產生第1圓筒部61a與第2圓筒部62a之接觸，能抑制微粒之產生。又，因為能將第2構件62纖薄地形成，所以能使第2構件62高速地移動。再者，因為多數之貫穿孔1h係排列在周向上，所以亦能減低周向上的排氣量之偏差。
在此電漿處理裝置10中，例如，可進行以下說明的例示性電漿處理。在第1例之電漿處理中，控制部Cnt執行第1控制及第2控制。在第1控制中，控制部Cnt控制驅動裝置70，將第2構件62的垂直方向上的位置設定在第1位置。在第2控制中，控制部Cnt控制驅動裝置70，將第2構件62之垂直方向上的位置設定在與第1位置不同的第2位置。第1位置可係比第2位置更上方的位置，亦可係更下方的位置。在此第1例之電漿處理中，可藉由在第1控制中使第2構件62移動至第1位置，而將第1空間S1的壓力設定在高壓及低壓其中一者，而在該第1空間S1中處理晶圓W。又，可藉由在第2控制中使第2構件62移動至第2位置，將第1空間S1的壓力設定在高壓及低壓其中另一者，而在該第1空間S1中處理晶圓W。第1控制及第2控制亦可交互重複。
在第2例之電漿處理中，控制部Cnt在上述第1控制中使氣體供給部GS供給第1氣體，在上述第2控制中使氣體供給部GS供給第2氣體。在此第2氣體係與第1氣體不同，亦即係具有與第1氣體之組成為不同組成的氣體。在第2例之電漿處理中，亦可將第1控制及第2控制交互地重複。
依據此第2例之電漿處理，例如，可藉由使用沉積性的氣體作為第1氣體，使用腐蝕性的氣體作為第2氣體，而交互進行對於晶圓W之膜上的保護膜沉積處理與晶圓W之膜的蝕刻處理。在此種電漿處理中，在沉積處理待設定作為第1空間S1之壓力的壓力，係與在蝕刻處理中待設定作為第1空間S1之壓力的壓力不同。所以，可藉由交互地執行第1控制與第2控制，而在同一個電漿處理裝置10中實施此種電漿處理。又，在電漿處理裝置10中，能縮短在此種沉積處理與蝕刻處理之間切換第1空間S1之壓力所須的遷移時間。
又，第2例之電漿處理亦可用於下述用途：連續蝕刻晶圓W的二個不同膜種之膜。在膜種不同的二個膜之蝕刻中，在其中一膜的蝕刻中待使用的氣體之氣體種類及第1空間S1之壓力，係與在其中另一膜的蝕刻中待使用的氣體之氣體種類及第1空間S1之壓力不同。所以，藉由交互執行第1控制與第2控制，能在同一個電漿處理裝置10中，實施此種電漿處理。又，在電漿處理裝置10中，能縮短為了從其中一膜之蝕刻切換至其中另一膜之蝕刻的、切換第1空間S1之壓力所須的遷移時間。
以上已說明實施形態，但不限於上述實施形態，可構成各種變形態樣。例如，形成於第1圓筒部61a的多數之貫穿孔61h的形狀只要是垂直方向較長的形狀即可，可係任意形狀。例如，貫穿孔61h的形狀亦可係寬度隨著向下方而變窄的倒三角形。或者，貫穿孔61h的形狀係可係菱形。
又，驅動裝置70造成的第2構件62之移動速度可係等速，亦可係非線性地改變。藉此，能將第2構件62之移動中的第1空間S1之壓力線性地或非線性地改變。
又，驅動裝置70在上述實施形態中係電動機，驅動導螺桿即軸體69，藉以使得第2構件62移動，但驅動裝置70亦可係用於使第2構件62上下移動的油壓或空壓汽缸。
又，在上述實施形態之電漿處理裝置10中，第1射頻電源HFS係電性地連接至底部電極18，但第1射頻電源HFS亦可係電性地連接至頂部電極30。
又，上述實施形態之電漿處理裝置10係電容耦合型的電漿處理裝置，但能應用上述實施形態之說明所揭示思想的電漿處理裝置，可係任意類型的電漿處理裝置，例如，亦可係感應耦合型的電漿處理裝置，或者使用微波之類的表面波之電漿處理裝置。
以下說明用於電漿處理裝置10之評估而進行的模擬及實驗例。
(模擬1及對照模擬1)
在模擬1中，以下述條件來計算第1空間S1之壓力及第2空間S2之壓力。另，以下標註的「遮蔽狀態」，係顯示第2圓筒部62a面對於整個貫穿孔61h，所以貫穿孔61h受到第2圓筒部62a所遮蔽的狀態。 ＜模擬1之條件＞ ・第1圓筒部61a之外徑：550mm ・第1圓筒部61a之板厚：5mm ・貫穿孔61h之寬度：3.5mm ・貫穿孔61h之長度：30mm ・第2圓筒部62a之板厚：5mm ・第2圓筒部62a之內徑：550.4mm ・氣體供給部GS進行的氣體供給：N2 氣體(200sccm) ・貫穿孔61h之狀態：遮蔽狀態
模擬1之結果，第1空間S1之壓力係420mTorr(5.6×101 Pa)。又，第2空間S2之壓力係19.5mTorr(2.6Pa)。所以，已確認依據電漿處理裝置10，能加大第1空間S1與第2空間S2之間的差壓，就結果而言，能將第1空間S1之壓力設定成高壓。
又，進行以下說明的對照模擬1用以參考。在此對照模擬1中係模擬下述構成：在處理容器12的側壁12s與載置台14之間，配置往水平方向延展的環狀緩衝板101及緩衝板102，代替電漿處理裝置10之緩衝構造60。又，在此對照模擬1中，係模擬將緩衝板101及緩衝板102排列配置在垂直方向上。圖10係用於說明對照模擬1，將周向往圖10之中的水平方向展開來顯示緩衝板101及緩衝板102。
在對照模擬1中，將緩衝板101及緩衝板102兩者之板厚設定成3.5mm。又，就相對於緩衝板102而配置在上方的緩衝板101之構成而言，係模擬下述構成：形成有直徑3.5mm的3000個貫穿孔101h，並將分別由排列在徑向上的15個貫穿孔101h所構成的200組貫穿孔群均等地排列在周向上。又，就緩衝板102的構成而言，係模擬下述構成：將徑向長孔形狀的200個貫穿孔102h以均等的間距排列在周向上。貫穿孔102h的徑向長度係60mm，寬度係設定成3.5mm。並且，在將緩衝板101及緩衝板102之間的間隙之長度L設定成0.1mm的情形與設定成0.6mm的情形雙方中改變N2 氣體之流量並且計算第1空間S1之壓力。
圖11係顯示對照用的模擬1之結果。在圖11中，橫軸係顯示N2 氣體之流量，縱軸係顯示第1空間S1之壓力。又，在圖11中，「遮蔽狀態」係顯示圖10如所示緩衝板101之貫穿孔101h與緩衝板102之貫穿孔102h並未面對的狀態，「開放狀態」係指緩衝板102之貫穿孔102h面對於緩衝板101之整個貫穿孔101h的狀態。又，在圖11中「L」，係顯示緩衝板101與緩衝板102之間的間隙之長度。
如圖11所示，緩衝板101與緩衝板102之間的間隙之長度L係0.6mm時，即使形成遮蔽狀態並供給多量的N2 氣體，亦僅能使第1空間S1之壓力上昇至70mmTorr(9.333Pa)左右的壓力。又，緩衝板101與緩衝板102之間的間隙之長度L係0.1mm時，形成遮蔽狀態並供給多量的N2 氣體後，已使第1空間S1之壓力上昇至130mmTorr(17.33Pa)左右的壓力。但是，即使在緩衝板101與緩衝板102之間的間隙之長度L係0.1mm的情形，第1空間S1之壓力係相當地低於作為上述電漿處理裝置10之模擬1的結果而獲得的第1空間S1之壓力。又，將緩衝板101與緩衝板102之間的間隙之長度L定為0.1mm之設定，因為會導致緩衝板101與緩衝板102雙方的接觸之類的事態，所以並非可行的設定。因此，已確認電漿處理裝置10的優越性。
(模擬2及對照模擬2)
在模擬2中，對於具備包含與模擬1中設定的尺寸具有相同尺寸的第1圓筒部61a及第2圓筒部62a之緩衝構造60的電漿處理裝置10，將50sccm的N2 氣體供給至處理容器12內，求出將交互切換開放狀態與遮蔽狀態的頻率(以下僅稱為「頻率」)設定成各種頻率時的增益G。在此，「開放狀態」係指貫穿孔61h並未與第2圓筒部62a面對的狀態。又，「增益G」係以下式(1)來定義。下式(1)的ΔP係在遮蔽狀態下的第1空間S1之壓力與在開放狀態下的第1空間S1之壓力的差，「最大壓力差」係將50sccm的N2 氣體供給至處理容器12內時，藉由第2構件62之上下移動而實現的第1空間S1之最大壓力差。 G＝log20 (ΔP／(最大壓力差))…(1)
又，為了與模擬2之對照，而進行對照模擬2。在對照模擬2中，對於在將環狀板形狀的緩衝板設於處理容器12的側壁12s與載置台14之間來代替緩衝構造60之處與電漿處理裝置10不同的電漿處理裝置，調整排氣裝置50的壓力控制閥之開啟度藉以形成遮蔽狀態與開放狀態，並將交互切換該遮蔽狀態與開放狀態的頻率設定於各種頻率並同樣求出增益G。另，在對照模擬2中，將緩衝板之內徑設定在400mm，該緩衝板之外形設定在520mm，該緩衝板之板厚設定在6mm。又，該緩衝板定為將直徑3mm的6000個貫穿孔均等分布的環狀板。又，在對照模擬2中，將排氣裝置50的壓力控制閥係最小開啟度的狀態定為遮蔽狀態，將排氣裝置50的壓力控制閥係最大開啟度的狀態定為開放狀態。
圖12係顯示模擬2及對照模擬2之結果。圖12中，橫軸係顯示交互切換開放狀態與遮蔽狀態的頻率，縱軸係顯示增益G。如圖12所示，在藉由緩衝構造60來交互切換開放狀態與遮蔽狀態的模擬2中，比起藉由調整排氣裝置50之壓力控制閥的開啟度來交互切換開放狀態與遮蔽狀態的對照模擬2而言，能更加抑制伴隨著頻率增加的增益降低。又，在模擬2中，即使頻率係0.1KHz亦無實質上的增益降低，即使頻率係1KHz亦獲得-20dB的增益。所以，已確認依據電漿處理裝置10，能以高頻率實現壓力的大幅增減。
(實驗例1及對照實驗例1)
在實驗例1中，在具備包含與模擬1中設定的尺寸具有相同尺寸的第1圓筒部61a及第2圓筒部62a之緩衝構造60的電漿處理裝置10中，將500sccm的N2 氣體供給至處理容器12內，藉由第2構件62之移動而從開放狀態形成遮蔽狀態。並且，觀察第1空間S1之壓力的時間經過變化。又，求出第1空間S1之壓力的上昇時間，及第1空間S1之壓力的穩定時間。另，上昇時間係第1空間S1之壓力自初始值的增加量從到達該初始值與該第1空間S1的到達壓力之間壓力差的10％的時間點起，至到達該壓力差的90％的時間點為止的時間，穩定時間係至遮蔽狀態形成後第1空間S1之壓力幾乎看不到變化為止的時間。
又，在對照實驗例1中，在具有模擬2之緩衝板來代替緩衝構造60之處與實驗例1之電漿處理裝置10不同的電漿處理裝置之處理容器12內，供給500sccm的N2 氣體，控制排氣裝置50的壓力控制閥藉以從開放狀態形成遮蔽狀態。並且，觀察第1空間S1之壓力的時間經過變化。又，求出第1空間S1之壓力的上昇時間，及第1空間S1之壓力的穩定時間。另，在對照實驗例1中，將排氣裝置50的壓力控制閥係最小開啟度的狀態定為遮蔽狀態，將排氣裝置50的壓力控制閥係最大開啟度的狀態定為開放狀態。
圖13係顯示實驗例1及對照實驗例1之結果的圖表。在圖13中，橫軸係顯示時間，縱軸係顯示第1空間S1之壓力。又，圖13顯示實驗例1的第1空間S1之壓力的時間經過變化，及對照實驗例1的第1空間S1之壓力的時間經過變化。從圖13可之，相較於對照實驗例1而言，在實驗例1中，從開放狀態形成遮蔽狀態時，第1空間S1之壓力增加速度快，大幅縮短在遮蔽狀態中壓力穩定的時間。具體而言，對照實驗例1的穩定時間、上昇時間分別係13.5秒、6.7秒，另一方面，實驗例1的穩定時間、上昇時間分別係4.6秒、2.3秒。
(實驗例2及對照實驗例2)
在實驗例2中，在與實驗例1相同的電漿處理裝置之處理容器12內供給500sccm的N2 氣體，藉由第2構件62之移動使第1空間S1之壓力從高於實驗例1的開放狀態下的第1空間S1之壓力的20mTorr改變成低於實驗例1的遮蔽狀態下的第1空間S1之壓力的120mTorr，並觀察第1空間S1之壓力的時間經過變化。又，求出第1空間S1之壓力的穩定時間，及第1空間S1之壓力的上昇時間。另，上昇時間係第1空間S1之壓力自初始值之增加量從到達該初始值與該第1空間S1的到達壓力之間壓力差的10％的時間點起，至到達該壓力差的90％的時間點為止的時間，穩定時間係至遮蔽狀態形成後第1空間S1之壓力幾乎看不到變化為止的時間。
在對照實驗例2中，在與對照實驗例1相同的電漿處理裝置之處理容器12內供給500sccm的N2 氣體，藉由排氣裝置50的壓力控制閥之控制使第1空間S1之壓力從20mTorr改變成120mTorr，並觀察第1空間S1之壓力的時間經過變化。又，求出第1空間S1之壓力的穩定時間，及第1空間S1之壓力的上昇時間。
圖14係顯示實驗例2及對照實驗例2之結果。在圖14中，橫軸係顯示時間，縱軸係顯示第1空間S1之壓力。又，圖14顯示實驗例2的第1空間S1之壓力的時間經過變化，及對照實驗例2的第1空間S1之壓力的時間經過變化。從圖14可之，相較於對照實驗例2而言，在實驗例2中，第1空間S1之壓力增加的速度快，大幅縮短第1空間S1之壓力穩定在120mTorr之壓力的時間。具體而言，對照實驗例2的穩定時間、上昇時間分別係1.92秒、1.09秒，另一方面，實驗例1的穩定時間、上昇時間分別係0.93秒、0.42秒。
(實驗例3及對照實驗例3)
在實驗例3中，使用與實驗例1相同的電漿處理裝置，求出在遮蔽狀態及開放狀態各自之中，供給至處理容器12內的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係。
在對照實驗例3中，使用與對照實驗例1相同的電漿處理裝置，求出在遮蔽狀態及開放狀態各自之中，供給至處理容器12內的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係。
圖15係顯示實驗例3及對照實驗例3之結果。圖15中，橫軸係顯示N2 氣體之流量，縱軸係顯示第1空間S1之壓力。如圖15所示，實驗例3的開放狀態下的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係，係與對照實驗例3的開放狀態下的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係約略相同。由此已確認依據實驗例3所用的緩衝構造60，在低壓區域獲得與排氣裝置50的壓力控制閥相同的壓力控制性。又，實驗例3的遮蔽狀態下的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係，在N2 氣體之流量為500sccm以下時，係與對照實驗例3的遮蔽狀態下的N2 氣體之流量與第1空間S1之壓力的關係約略相同。又，在N2 氣體之流量超過500sccm時，實驗例3所用的緩衝構造60，相較於對照實驗例3所用的排氣裝置50的壓力控制閥而言，更能將第1空間S1之壓力設定成高壓力。由此已確認依據實驗例3所用的緩衝構造60，在高壓區域獲得優於排氣裝置50之壓力控制閥的壓力控制性。
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
12b‧‧‧底部
12g‧‧‧開口
12m‧‧‧支持部
12s‧‧‧側壁
12s1‧‧‧上側部分
12s2‧‧‧下側部分
14‧‧‧載置台
16‧‧‧支持部
18‧‧‧底部電極
18a‧‧‧流道
20‧‧‧靜電夾爪
20a‧‧‧電極
20r‧‧‧載置區域
22‧‧‧直流電源
26a、26b‧‧‧管線
28‧‧‧氣體供應線路
30‧‧‧頂部電極
32‧‧‧絕緣性遮蔽構件
34‧‧‧電極板
34a‧‧‧氣體吐出孔
36‧‧‧電極支持體
36a‧‧‧氣體擴散室
36b‧‧‧多數之氣體流通孔
36c‧‧‧氣體導入口
38‧‧‧氣體供給管
40‧‧‧氣體源群
42‧‧‧閥群
44‧‧‧流量控制器群
48‧‧‧排氣管
50‧‧‧排氣裝置
52‧‧‧閘門閥
60‧‧‧緩衝構造
61‧‧‧第1構件
61a‧‧‧第1圓筒部
61b‧‧‧下側環狀部
61c‧‧‧上側環狀部
61h‧‧‧貫穿孔
62‧‧‧第2構件
62a‧‧‧第2圓筒部
62b‧‧‧環狀部
62n‧‧‧螺母
64‧‧‧筒狀構件
66‧‧‧環狀構件
68‧‧‧支持構件
68a‧‧‧上側部分
68c‧‧‧下側部分
69‧‧‧軸體
69a‧‧‧螺紋部
69b‧‧‧軸部
70‧‧‧驅動裝置
70a‧‧‧旋轉驅動軸
80‧‧‧軸體
90‧‧‧位移計
92、94‧‧‧壓力計
101‧‧‧環狀緩衝板
101h‧‧‧貫穿孔
102‧‧‧緩衝板
102h‧‧‧貫穿孔
C1、C2‧‧‧連結器
Cnt‧‧‧控制部
FR‧‧‧聚焦環
GP‧‧‧間隙
GS‧‧‧氣體供給部
GW‧‧‧長度
HFS‧‧‧第1射頻電源
L‧‧‧長度
LFS‧‧‧第2射頻電源
MU1、MU2‧‧‧阻抗匹配器
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
SL‧‧‧密封機構
SW‧‧‧開關
W‧‧‧晶圓
圖1係概略性顯示一實施形態之電漿處理裝置。 圖2係概略性顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件之第1圓筒部及第2構件的第2圓筒部之立體圖。 圖3係概略性顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件之第1圓筒部及第2構件的第2圓筒部之立體圖。 圖4係顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件及第2構件之立體剖視圖。 圖5係顯示一實施形態之緩衝構造的第1構件及第2構件之立體剖視圖。 圖6係將一實施形態之緩衝構造的第1構件之第1圓筒部的一部份及第2構件之第2圓筒部的一部分加以放大顯示之剖視圖。 圖7係顯示第1構件、第2構件、及軸體的一例之剖視圖。 圖8係概略性顯示實現第2構件的上下移動之機構的一例之立體圖。 圖9係顯示關聯於緩衝構造之控制系統的一實施形態。 圖10係說明對照模擬1。 圖11係顯示對照模擬1之結果。 圖12係顯示模擬2及對照模擬2之結果。 圖13係顯示實驗例1及對照實驗例1之結果的圖表。 圖14係顯示實驗例2及對照實驗例2之結果的圖表。 圖15係顯示實驗例3及對照實驗例3之結果的圖表。
無
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
12b‧‧‧底部
12g‧‧‧開口
12m‧‧‧支持部
12s‧‧‧側壁
12s1‧‧‧上側部分
12s2‧‧‧下側部分
14‧‧‧載置台
16‧‧‧支持部
18‧‧‧底部電極
18a‧‧‧流道
20‧‧‧靜電夾爪
20a‧‧‧電極
20r‧‧‧載置區域
22‧‧‧直流電源
26a、26b‧‧‧管線
28‧‧‧氣體供應線路
30‧‧‧頂部電極
32‧‧‧絕緣性遮蔽構件
34‧‧‧電極板
34a‧‧‧氣體吐出孔
36‧‧‧電極支持體
36a‧‧‧氣體擴散室
36b‧‧‧多數之氣體流通孔
36c‧‧‧氣體導入口
38‧‧‧氣體供給管
40‧‧‧氣體源群
42‧‧‧閥群
44‧‧‧流量控制器群
48‧‧‧排氣管
50‧‧‧排氣裝置
52‧‧‧閘門閥
60‧‧‧緩衝構造
61‧‧‧第1構件
61a‧‧‧第1圓筒部
61b‧‧‧下側環狀部
61c‧‧‧上側環狀部
61h‧‧‧貫穿孔
62‧‧‧第2構件
62a‧‧‧第2圓筒部
62b‧‧‧環狀部
64‧‧‧筒狀構件
66‧‧‧環狀構件
68‧‧‧支持構件
68a‧‧‧上側部分
68c‧‧‧下側部分
69‧‧‧軸體
70‧‧‧驅動裝置
Cnt‧‧‧控制部
FR‧‧‧聚焦環
GS‧‧‧氣體供給部
HFS‧‧‧第1射頻電源
LFS‧‧‧第2射頻電源
MU1、MU2‧‧‧阻抗匹配器
S1‧‧‧第1空間
S2‧‧‧第2空間
SW‧‧‧開關
W‧‧‧晶圓

Claims (3)

  1. 一種電漿處理裝置，係用於對被處理體進行電漿處理，其包含： 處理容器； 載置台，設於該處理容器內，具有載置該被處理體的載置區域； 緩衝構造，位在比該載置區域更下方且介在於該載置台與該處理容器之間，在該處理容器內區隔出包含該載置區域的第1空間與比該載置區域更下方的第2空間，且具有第1構件及第2構件，其中， 該第1構件，包含在該載置台與該處理容器之間延伸的第1圓筒部，並有垂直方向長條形之多數之貫穿孔以排列在周向上的方式形成於該第1圓筒部；該第2構件包含第2圓筒部，該第2圓筒部具有比該第1圓筒部之外徑更大口徑的內徑； 氣體供給部，連接於該第1空間； 排氣裝置，連接於該第2空間；及 驅動裝置，用於在包含該第1構件與該處理容器間之間隙的區域使該第2圓筒部上下移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中， 更包含：控制部，控制該驅動裝置； 且該控制部執行下述控制： 第1控制，控制該驅動裝置，將該第2構件之垂直方向上的位置設定在第1位置； 第2控制，控制該驅動裝置，將該第2構件之垂直方向上的位置設定在與該第1位置不同的第2位置。
  3. 如申請專利範圍2項之電漿處理裝置，其中， 該控制部， 在該第1控制中使該氣體供給部供給第1氣體， 在該第2控制中使該氣體供給部供給與該第1氣體不同的第2氣體。
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