TW201833982A - 基板處理裝置及隔熱板 - Google Patents

基板處理裝置及隔熱板 Download PDF

Info

Publication number
TW201833982A
TW201833982A TW106140878A TW106140878A TW201833982A TW 201833982 A TW201833982 A TW 201833982A TW 106140878 A TW106140878 A TW 106140878A TW 106140878 A TW106140878 A TW 106140878A TW 201833982 A TW201833982 A TW 201833982A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
heat
plate
plasma
heat insulation
Prior art date
Application number
TW106140878A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI749109B (zh
Inventor
小川裕之
清水昭貴
土場重樹
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
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 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201833982A publication Critical patent/TW201833982A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI749109B publication Critical patent/TWI749109B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment 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
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus 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
    • H01L21/683—Apparatus 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 for supporting or gripping
    • H01L21/6835—Apparatus 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 for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317—Processing objects on a microscale
    • H01J2237/3174—Etching microareas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture 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
    • H01L21/18—Manufacture 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
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本發明提供一種縱使重複處理而仍可對基板均勻地施予使用自由基的處理之基板處理裝置。
製程模組係具備有收納晶圓之處理容器、配置在該處理容器內部的電漿生成空間與晶圓之間之分隔板、以及配置在分隔板與晶圓之間之隔熱板，分隔板會使電漿生成空間中所生成之電漿中的自由基選擇性地朝向晶圓穿透，隔熱板係配置為與晶圓呈對向，隔熱板係由金屬所構成，而朝處理容器被加以連接。

Description

基板處理裝置及隔熱板
本發明係關於一種使用電漿中的自由基來對基板施予處理之基板處理裝置及應用於該基板處理裝置之隔熱板。
近年來，已被提出有一種使用電漿中的自由基來對作為基板之半導體晶圓(以下簡稱作「晶圓」。)施予化學性蝕刻處理之技術(例如參閱專利文獻1。)。
施予上述般的化學性蝕刻處理之裝置係具有於處理容器內介設在電漿與晶圓之間，來抑制電漿中的離子朝向晶圓移動之板狀的離子捕集器。離子捕集器係具有貫穿於厚度方向之複數槽縫，而藉由複數槽縫所構成之曲徑，來阻止異向性地移動之離子的移動，另一方面，則會使等向性地移動之自由基穿透。其結果，面對晶圓之處理空間便幾乎僅會存在有自由基，而藉由自由基或被導入至處理空間之處理氣體會與晶圓的表層反應來對晶圓施予化學性蝕刻處理。
一般來說，電漿的分佈容易受到磁場或電場型態的影響，例如，當處理容器為圓筒形狀的情況，在處理容器的中心軸附近會有電漿的濃度上升之傾向。於是，面對電漿之離子捕集器中，往中心部衝撞的離子便會較多，例如，當重複化學性蝕刻處理時，則離子捕集器的中心部便會蓄積有很多的熱，結果，來自離子捕集器的中心部之朝向處理空間或晶圓的輻射熱量便會增加。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
專利文獻1：國際公開第2013/175897號公報
然而，由於自由基的分佈會強烈地受到熱分佈的影響，故會因化學性蝕刻處理的重複而導致來自離子捕集器之中心部的輻射熱量增加，若處理空間中的熱分佈產生差異，則處理空間中之自由基的分佈亦會產生差異，其結果，便會產生有無法對晶圓均勻地施予化學性蝕刻處理之問題。
本發明之目的為提供一種縱使重複處理而仍可對基板均勻地施予使用自由基的處理之基板處理裝置及隔熱板。
為達成上述目的，本發明之基板處理裝置係在具備有用以收納基板之處理容器，以及該處理容器內所產生的電漿及該基板之間所配置之分隔組件，該分隔組件會使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之基板處理裝置；具備有配置於該分隔組件及該基板之間之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向；該隔熱板係由金屬或矽所構成，而朝該處理容器被加以連接。
為達成上述目的，本發明之隔熱板係配置於電漿及基板之間來使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之分隔組件與該基板之間所配置之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向；該隔熱板係由金屬或矽所構成。
依據本發明，由於會使電漿中的自由基選擇性地朝向晶圓穿透之分隔組件及晶圓之間所配置的隔熱板係配置為與基板呈對向，故可抑制熱從因重複基板的處理而蓄積有熱之分隔組件朝向基板被輻射。藉此，便可防止在基板所面對之處理空間中自由基的分佈產生差異。其結果，縱使重複處理而仍可對基板均勻地施予使用自由基之處理。又，由於隔熱板係由金屬所構成，且朝處理容器被加以連接，故隔熱板可有效率地將從分隔組件所輻射之熱朝處理容器傳導，從而便可防止熱蓄積在隔熱板。
W‧‧‧晶圓
13‧‧‧製程模組
28‧‧‧處理容器
37‧‧‧分隔板
48‧‧‧隔熱板
49‧‧‧槽縫
52‧‧‧氣體噴出口
圖1係概略顯示具備有本發明實施型態相關的基板處理裝置之基板處理系統的構成之俯視圖。
圖2係概略顯示圖1中實行COR處理的製程模組構成之剖視圖。
圖3係概略顯示圖2中之分隔板的構成之圖式，圖3(A)為從基板處理空間來觀看分隔板之圖式，圖3(B)為沿圖3(A)中的線III-III之剖視圖。
圖4係概略顯示圖2中之隔熱板的構成之圖式，圖4(A)為從基板處理空間來觀看隔熱板之圖式，圖4(B)為沿圖4(A)中的線IV-IV之剖視圖。
圖5係概略顯示圖4之隔熱板的變形例構成之圖式，圖5(A)為從基板處理空間來觀看隔熱板之圖式，圖5(B)為沿圖5(A)中的線V-V之剖視圖。
圖6係顯示在不具隔熱板之製程模組中，重複實行COR處理的情況下隔熱板及晶圓之溫度的時間遷移之圖表。
圖7係顯示在具有隔熱板之製程模組中，重複實行COR處理的情況下隔熱板及晶圓之溫度的時間遷移之圖表。
以下，針對本發明之實施型態，參閱圖式來詳細地說明。
圖1係概略顯示具備有本發明實施型態相關的基板處理裝置之基板處理系統的構成之俯視圖。此外，圖1中，為了容易理解，係穿透內部構成的一部分來加以顯示。
圖1中，基板處理系統10係具備有用以保管複數晶圓W之晶圓保管部11、可同時搬送2片晶圓W而作為搬送室的轉移模組12、以及會對從轉移模組12所搬入的晶圓W施予COR(Chemical Oxide Removal)處理、PHT處理(Post Heat Treatment)或成膜處理之複數製程模組13(基板處理裝置)。各製程模組13及轉移模組12的內部會被維持在真空氛圍。
基板處理系統10中，係藉由轉移模組12所內建之搬送臂14來搬送晶圓保管部11所保管的晶圓W，並將晶圓W一片片地載置於製程模組13的內部所配置之各2個台座15。接下來，在基板處理系統10中，以製程模組13來對台座15所載置之各晶圓W施予COR處理、PHT處理或成膜處理後， 會藉由搬送臂14來將處理後的晶圓W搬出至晶圓保管部11。
晶圓保管部11具有：保管複數晶圓W之容器(即晶圓匣盒16)的載置台，即複數載置埠17；會從各載置埠17所載置之晶圓匣盒16來收取所保管的晶圓W，或是將以製程模組13施予特定處理後的晶圓W傳遞至晶圓匣盒16之載置模組18；在載置模組18及轉移模組12之間為了傳遞晶圓W而暫時地保持晶圓W之2個加載互鎖模組19；以及，會將施予PHT處理後的晶圓W予以冷卻之冷卻儲存器20。
載置模組18係由內部為大氣壓氛圍的矩形框體所構成，且構成其矩形的長邊之一側面係並設有複數載置埠17。再者，載置模組18係在內部中具有可移動於其矩形的長邊方向之搬送臂(圖中未顯示)。該搬送臂會從各載置埠17所載置之晶圓匣盒16來將晶圓W搬入至加載互鎖模組19，或是從加載互鎖模組19將晶圓W搬出至各晶圓匣盒16。
各加載互鎖模組19為了將收納在大氣壓氛圍的各載置埠17所載置之晶圓匣盒16的晶圓W傳遞至內部為真空氛圍之製程模組13，而會暫時地保持晶圓W。各加載互鎖模組19係具有會保持2片晶圓W之緩衝板21。又，各加載互鎖模組19係具有為了相對於載置模組18來確保氣密性之閘閥22a，以及為了相對於轉移模組12來確保氣密性之閘閥22b。再者，加載互鎖模組19係藉由配管而連接有氣體導入系統及氣體排氣系統(圖中未顯示)，則內部便會被控制為大氣壓氛圍或真空氛圍。
轉移模組12會將未處理的晶圓W從晶圓保管部11搬入至製程模組13，並將處理後的晶圓W從製程模組13搬出至晶圓保管部11。轉移模組12係由內部為真空氛圍之矩形框體所構成，包含有：會保持並移動2片晶圓W之2個搬送臂14、可旋轉地支撐各搬送臂14之旋轉台23、用以搭載旋轉台23之旋轉載置台24、以及可使旋轉載置台24移動於轉移模組12的長邊方向來加以引導之導軌25。又，轉移模組12係透過閘閥22a、22b，甚至後述的各閘閥26而朝晶圓保管部11的加載互鎖模組19及各製程模組13來被加以連接。轉移模組12中，搬送臂14會從加載互鎖模組19來將2片晶圓W朝各製程模組13搬送，並將施予處理後的2片晶圓W從各製程模組13搬出至其他製程模組13或加載互鎖模組19。
基板處理系統10中，各製程模組13會實行COR處理、PHT處理及成膜處理中的任一者。又，基板處理系統10之各構成要素的動作係藉由裝置控制器27而依據特定的程式被加以控制。
圖2係概略顯示用以實行圖1中的COR處理之製程模組的構成之剖視圖。
圖2中，施予COR處理之製程模組13係具備有用以收納晶圓W之密閉構造的處理容器28。處理容器28係由例如鋁或鋁合金所構成，上端為開放，且處理容器28的上端係藉由成為頂部之蓋體29而被封閉。處理容器28的側壁部28a係設置有晶圓W的搬出入口30，該搬出入口30可藉由閘閥31而開閉。
又，製程模組13係具備有配置在處理容器28內部的底面，而以水平狀態來一片片地載置晶圓W之載置台32，以及用以升降該載置台32之升降機構33。載置台32係呈略圓柱狀，具有直接載置晶圓W之載置板34，以及用以支撐載置板34之基塊35。載置板34的內部係設置有用以調節晶圓W的溫度之溫度調節機構36。溫度調節機構36係具有可供例如溫度調節用媒介(例如水)循環之管路(圖中未顯示)，而藉由在該管路內流動之溫度調節用媒介與晶圓W會進行熱交換來進行晶圓W的溫度調整。升降機構33係配置於處理容器28的外部，且具有用以使載置台32升降之致動器等。又，載置台32係設置有將晶圓W朝處理容器28的內部搬出入之際所使用，而可相對於載置板34的上面做出沒之複數升降銷(圖中未顯示)。
處理容器28的內部係藉由後述之分隔板37而被分隔為上方的電漿生成空間P與下方的基板處理空間S。電漿生成空間P為電漿所生成之空間，基板處理空間S則為對晶圓W施予COR處理之空間。處理容器28的外部係設置有氣體供應源38及其他的氣體供應源(圖中未顯示)，該等氣體供應源會將含氟氣體(例如NF3氣體)、含氫氣體(例如NH3氣體)、Ar氣體或N2氣體等稀釋氣體所構成的處理氣體供應至處理容器28的內部。然而，本實施型態中，雖會從處理氣體來生成為蝕刻劑之NH4F，並使該NH4F吸附在晶圓W表面來使該表面的SiO2膜及蝕刻劑反應，而生成為生成物之AFS(氟矽酸銨)，但若將NH3氣體電漿化，則不會生成為蝕刻劑之NH4F。又，製 程模組13中，如後述般地，雖會在電漿生成空間P中由處理氣體來生成電漿，但若將NF3氣體電漿化，則會積極地生成高能量狀態的F自由基(F*、NF2*)(NF3+e→F*、NF2*)。於是，在製程模組13中，係將NH3氣體不經過電漿生成空間P來直接朝基板處理空間S供應，另一方面，則會將NF3氣體朝電漿生成空間P供應來使其電漿化。於是，本實施型態中，氣體供應源38係主要會將NF3氣體朝電漿生成空間P供應，而其他的氣體供給源則主要會將NH3氣體直接朝基板處理空間S供應。又，製程模組13係具備有排氣機構39，該排氣機構39係具有真空幫浦，來將基板處理空間S內部的氣體朝處理容器28的外部排出。
又，製程模組13係作為使用RF天線之感應耦合型電漿蝕刻裝置而被加以構成。成為處理容器28的頂部之蓋體29係由例如圓形的石英板所形成，而作為介電窗被加以構成。蓋體29上係形成有用以於處理容器28的電漿生成空間P生成感應耦合電漿之環狀RF天線40，RF天線40係透過匹配器41而連接於高頻電源42。高頻電源42會以任意的輸出值來輸出適合於藉由感應耦合的高頻放電來生成電漿之一定頻率(通常為13.56MHz以上)的高頻電功率。匹配器41係具有用以取得高頻電源42側之阻抗與負荷(RF天線40或電漿)側之阻抗的整合之可變電抗的整合電路(圖中未顯示)。有關使用RF天線40之電漿生成空間P中感應耦合電漿的生成將敘述於後。
圖3係概略顯示圖2中之分隔板的構成之圖式，圖3(A)為從基板處理空間來觀看分隔板之圖式，圖3(B)為沿圖3(A)中的線III-III之剖視圖。
如圖3(A)及圖3(B)所示，分隔板37係具有至少2個略橢圓狀的板狀組件43及板狀組件44。板狀組件43及板狀組件44會呈略橢圓狀係因為製程模組13之處理容器28的水平剖面形狀是如圖1所示般地呈略橢圓狀的緣故，但板狀組件43及板狀組件44的形狀不限於略橢圓狀，可對應於處理容器28的水平剖面形狀而變化。板狀組件43及板狀組件44係配置為從電漿生成空間P朝向基板處理空間S而相疊合。板狀組件43與板狀組件44之間係配置有將兩者的間隔維持在特定值之間隔件45。板狀組件43及板狀組件44係形成有朝疊合方向貫穿之複數槽縫46及槽縫47。板狀組件43中 的各槽縫46係相互並列地配置，板狀組件44中之各槽縫47亦係相互並列地配置。又，從基板處理空間S觀看分隔板37時，各槽縫46係配置為不會與各槽縫47相重疊。此外，板狀組件43及板狀組件44分別亦可格子狀地形成有各槽縫46及各槽縫47。此情況下，從基板處理空間S觀看分隔板37時，各槽縫46亦係配置為不與各槽縫47相重疊。又，亦可取代各槽縫46及各槽縫47，而於板狀組件43及板狀組件44分別形成有複數貫穿孔。板狀組件43及板狀組件44係由例如石英玻璃所構成。又，間隔件45雖係由例如石英所構成，但亦可藉由鋁(Al)、矽(Si)或釔化合物(Y2O3、YF3)來構成。
製程模組13中，分隔板37當在電漿生成空間P中生成感應耦合電漿之際會抑制電漿中的離子從電漿生成空間P朝基板處理空間S穿透，而具有所謂的離子捕集器之功能。具體來說，係藉由以各槽縫46不會與各槽縫47相重疊之方式所配置之槽縫配置構造，即曲徑構造來阻止異向性地移動之離子的移動，另一方面，則會使等向性地移動之自由基穿透分隔板37。藉此來僅使自由基選擇性地朝基板處理空間S穿透，而降低基板處理空間S存在有離子之可能性。此外，若基板處理空間S存在有離子之可能性降低，便可降低因離子朝晶圓W衝撞所產生的損傷。又，分隔板37會阻隔從電漿所放射之真空紫外光，來防止晶圓W的表層因真空紫外光而變質。
在製程模組13中，對晶圓W施予COR處理之際，首先，係使閘閥31為打開狀態來將處理對象的晶圓W搬入至處理容器28的內部，並載置於載置台32上。接下來，使閘閥31為關閉狀態，而從氣體供應源38及其他的氣體供應源來分別朝電漿生成空間P及基板處理空間S供應處理氣體。又，藉由排氣機構39來將處理容器28的內部壓力設定為特定值。再者，從高頻電源42以特定的輸出值輸出電漿生成用高頻電功率，來使RF天線40產生高頻電流。
當RF天線40產生高頻電流後，磁力線(磁束)會貫穿蓋體29而橫切電漿生成空間P，則電漿生成空間P的內部會產生方位角方向的感應電場。朝方位角方向被加速之電子會因為此感應電場而與蝕刻氣體(本實施型態中為NF3氣體)的分子或原子發生電離衝撞，而生成甜甜圈狀電漿。該甜甜圈狀 電漿中的自由基雖會等向性地移動而通過分隔板37並到達基板處理空間S，但由於同電漿中的離子為異向性地移動，故會因分隔板37而被補捉，便無法到達基板處理空間S。具體來說，例如，由於異向性地移動之離子會衝撞到板狀組件43而停留在此，或是縱使通過各槽縫46而仍會衝撞到板狀組件44並停留在此，故各離子便無法穿透分隔板37。此外，「甜甜圈狀電漿」並不限於電漿不會分佈在環狀RF天線40的徑向內側(中心部)，但電漿卻僅會在同徑向外側立起般之環狀電漿，而亦包含有電漿雖亦會分佈在同徑向內側，但較同徑向內側要靠同徑向外側之電漿的體積或密度會變大般地分佈之電漿。
基板處理空間S中，會使穿透分隔板37之F自由基(F*、NF2*)與朝基板處理空間S被直接供應之NH3氣體反應而生成為蝕刻劑之NH4F，並使該NH4F吸附在晶圓W的表面來讓該表面的SiO2膜及蝕刻劑反應而生成生成物之AFS。此時，由於從高能量狀態的F自由基(F*、NF2*)所生成之NH4F亦為高能量狀態，故會促進AFS的生成，結果便會促進SiO2膜的去除。此外，在製程模組13中，為了防止F自由基(F*、NF2*)失去活性，便將F自由基(F*、NF2*)有可能接觸到的部位全部以介電體(例如石英)來覆蓋。又，因COR處理而生成的AFS會在對晶圓W施予PHT處理之製程模組13中昇華而被去除。
然而，分隔板37雖會曝露在電漿生成空間P中所生成的電漿，但電漿生成空間P中所生成的電漿係如上述般地呈甜甜圈狀。於是，分隔板37中，衝撞的離子便會分佈為甜甜圈狀(圓環狀)，例如，若重複COR處理，則分隔板37中便會圓環狀地蓄積熱，結果，熱便會從分隔板37而朝向基板處理空間S圓環狀地輻射。
然而，由於自由基的分佈會受到熱分佈很大的影響，故若熱從分隔板37朝向基板處理空間S圓環狀地輻射，則基板處理空間S中之自由基(F自由基(F*、NF2*))的分佈亦會產生差異，其結果，為蝕刻劑之NH4F的分佈亦會有差異，而有無法對晶圓W均勻地施予COR處理之虞。
本實施型態中，對應於此，製程模組13係具備有在分隔板37及晶圓W之間對向於晶圓W般所配置來阻隔輻射熱之隔熱板48(參閱圖2)。
圖4係概略顯示圖2中之隔熱板的構成之圖式，圖4(A)係從基板處理空間來觀看隔熱板之圖式，圖4(B)係沿著圖4(A)中的線IV-IV之剖視圖。此外，圖4(B)中為了容易理解，故亦描繪了分隔板。
如圖4(A)及圖4(B)所示，隔熱板48當從基板處理空間S觀看時，係與板狀組件43及板狀組件44相同地呈略橢圓狀。隔熱板48會呈略橢圓狀係因為處理容器28的水平剖面形狀乃如圖1所示般地呈略橢圓狀的緣故，但隔熱板48的形狀不限於略橢圓狀，可對應於處理容器28的水平剖面形狀而變化。
隔熱板48係形成有從電漿生成空間P朝向基板處理空間S貫穿之複數槽縫49(自由基通道)。各槽縫49係對應於板狀組件44的各槽縫47般所設置。又，各槽縫49的剖面形狀係從電漿生成空間P朝向基板處理空間S而擴大口徑。此外，亦可取代各槽縫49而形成有複數個口徑較大的貫穿孔。又，隔熱板48係包含各槽縫49的表面而整面被介電體(例如矽或釔化合物)覆蓋。
隔熱板48係由熱傳導率高的材料之金屬(例如鋁或鋁合金)所構成，且係形成為從基板處理空間S觀看時會較板狀組件44要來得大，而藉由構成周緣部之凸緣部48a會埋設於處理容器28的側壁部28a，來構成側壁部28a的一部分(參閱圖2)。製程模組13中，隔熱板48及較該隔熱板48要上方的處理容器28係可一體地處置，具體來說，可將隔熱板48及較該隔熱板48要上方的處理容器28從較隔熱板48要下方的處理容器28來一體地卸下。
又，隔熱板48係沿著凸緣部48a而設置有複數螺栓孔51，隔熱板48係藉由插嵌在各螺栓孔51之複數螺栓(圖中未顯示)而朝上方的處理容器28被鎖固。再者，隔熱板48係具有配置於各槽縫49之間的複數氣體噴出口52。複數氣體噴出口52係對向於晶圓W般而分佈，且透過氣體通道53來連接於其他的氣體供應源。本實施型態中，會從各氣體噴出口52朝向基板處理空間S(甚至是晶圓W)噴出例如NH3氣體。又，構成側壁部28a的一部分之凸緣部48a係埋設有冷卻機構50，例如冷媒流道、冷卻器或帕耳帖(Peltier)元件。
製程模組13中，縱使重複實行COR處理而於分隔板37蓄積有熱，由於分隔板37及晶圓W之間所配置的隔熱板48係與晶圓W呈對向般地配置，故可阻隔從蓄積有熱之分隔板37對晶圓W的輻射熱。藉此，便可防止基板處理空間S中自由基的分佈產生差異。其結果，則縱使重複COR處理而仍可對晶圓W均勻地施予使用自由基之COR處理。又，由於隔熱板48係構成處理容器28之側壁部28a的一部分，且藉由複數螺栓而朝側壁部28a被加以固定，故隔熱板48可將從分隔板37輻射的熱有效率地朝處理容器28傳導，從而可防止熱蓄積在隔熱板48。再者，縱使熱從圓環狀地蓄積有熱之分隔板37朝向隔熱板48圓環狀地輻射，但由於隔熱板48係由熱傳導率高的材料之金屬所構成，故可將輻射的熱立即朝處理容器28傳導，從而便可防止隔熱板48中例如圓環狀地蓄積有熱。特別是，由於隔熱板48及處理容器28皆係由鋁所構成，故隔熱板48與處理容器28容易被導熱，可更加改善從隔熱板48朝處理容器28的熱傳導。
又，由於隔熱板48係具有對向於晶圓W般地分佈之複數氣體噴出口52，故可從隔熱板48來使處理氣體(主要為NH3氣體)相對於晶圓W而略均勻地分佈般地噴出。藉此，便可藉由從NH3氣體所生成之蝕刻劑來對晶圓W均勻地施予處理。
隔熱板48係藉由間隔件(圖中未顯示)等而自板狀組件44稍微地分離配置。藉此，隔熱板48便不會接觸到板狀組件44，可防止因隔熱板48及板狀組件44的熱膨脹量差，導致隔熱板48與板狀組件44摩擦而產生微粒等。
由於各槽縫49的剖面形狀係從電漿生成空間P朝向基板處理空間S而口徑擴大，故即便通過各槽縫49之F自由基(F*、NF2*)的前進路線彎曲，仍可降低F自由基(F*、NF2*)衝撞到隔熱板48之可能性，結果便可降低失去活性的可能性。再者，由於隔熱板48係包含各槽縫49的表面而整面被介電體覆蓋，故縱使F自由基(F*、NF2*)衝撞到隔熱板48，仍可降低該F自由基(F*、NF2*)失去活性之可能性。其結果，便可抑制因F自由基(F*、NF2*)失去活性而導致使用從F自由基(F*、NF2*)所生成的蝕刻劑之COR處理停滯。此外，隔熱板48係藉由火焰噴塗或CVD等而整面被介電體覆蓋。
以上，有關於本發明，雖已使用上述實施型態來加以說明，但本發明並未限定於上述實施型態。
例如，隔熱板48雖係藉由金屬所構成，但亦可藉由具有與鋁同等的熱傳導率之矽來構成。此情況下，如圖5(A)及圖5(B)所示，隔熱板54雖與隔熱板48同樣地具有複數槽縫49或複數螺栓孔51，但由於矽為加工困難的材料，故無法將氣體噴出口52設置在隔熱板54。對應於此，NH3氣體係從面對基板處理空間S之側壁部28a所設置的氣體導入口來朝基板處理空間S被供應。
又，隔熱板48的凸緣部48a雖構成側壁部28a的一部分，但亦可為隔熱板48的凸緣部並未構成側壁部28a的一部分，例如，將隔熱板48的凸緣部朝側壁部28a所設置之卡合部來加以連接。但此情況下，為了確保卡合部與凸緣部的熱傳導，卡合部及凸緣部較佳宜藉由螺栓等而被相互固定，再者，卡合部及凸緣部之間較佳宜充填有傳熱劑等。
再者，上述實施型態中，雖已針對將本發明應用在實行COR處理的製程模組13之情況來加以說明，但只要是會實行使用自由基的處理之製程模組13，則可加以應用本發明，例如，可將本發明應用在使用自由基來對晶圓W施予成膜處理之製程模組13。
【實施例】
接下來，針對本發明之實施例來加以說明。
首先，作為比較例，在不具隔熱板48且分隔板37係與晶圓W直接對向之製程模組13中，來測定重複COR處理時分隔板37之中心部及周緣部的溫度，以及晶圓W之中心部及周緣部的溫度。此時COR處理中對RF天線40之高頻電功率的供應/非供應係以1分/5分而重複。又，將所測定之各溫度的時間遷移顯示於圖6。
接下來，在具有隔熱板48且隔熱板48係與晶圓W直接對向之製程模組13中，來測定重複COR處理時分隔板37之中心部及周緣部的溫度，以及晶圓W之中心部及周緣部的溫度。此時COR處理中對RF天線40之高頻電功率的供應/非供應係以1分/1分而重複。又，將所測定之各溫度的時間遷移顯示於圖7。
如圖6及圖7之圖表所示，確認了隔熱板48之中心部的溫度係低於分隔板37之中心部的溫度，再者，隔熱板48之中心部及周緣部的溫度差△t2係小於分隔板37之中心部及周緣部的溫度差△t1。此被認為係因為以熱傳導率高的材料之金屬來構成隔熱板48，以將朝隔熱板48輻射之熱立即朝處理容器28傳導，藉此便可抑制隔熱板48的溫度上升，且消除隔熱板48中熱分佈的差異之緣故。藉此，可得知若設置有隔熱板48，便可改善基板處理空間S中的熱分佈，來防止基板處理空間S中自由基分佈的差異。
又，可得知具有隔熱板48情況下晶圓W的溫度穩定化時間T2係短於不具隔熱板48情況下晶圓W的溫度穩定化時間T1。此被認為係因為隔熱板48中輻射的熱會立即朝處理容器28傳導而不會蓄積熱，故隔熱板48的溫度會較分隔板37的溫度要早穩定之緣故。藉此，可得知若設置有隔熱板48，便可較早實行穩定的COR處理，從而可縮短產能。

Claims (10)

  1. 一種基板處理裝置，係在具備有用以收納基板之處理容器，以及該處理容器內所產生的電漿及該基板之間所配置之分隔組件，該分隔組件會使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之基板處理裝置；具備有配置於該分隔組件及該基板之間之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向；該隔熱板係由金屬所構成，而朝該處理容器被加以連接。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中該隔熱板係構成該處理容器的一部分。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理裝置，其中該隔熱板及該處理容器皆係由鋁或鋁合金所構成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該隔熱板係具有朝向該基板噴出處理氣體之複數噴出口。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該隔熱板係具有貫穿於厚度方向之自由基通道，該自由基通道的剖面形狀係朝向該基板而擴大口徑。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中該隔熱板係被介電體覆蓋。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理裝置，其中該介電體係由釔化合物或矽所構成。
  8. 一種基板處理裝置，係在具備有用以收納基板之處理容器，以及該處理容器內所產生的電漿及該基板之間所配置之分隔組件，該分隔組件會使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之基板處理裝置；具備有配置於該分隔組件及該基板之間之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向；該隔熱板係由矽所構成，而朝該處理容器被加以連接。
  9. 一種隔熱板，係配置於電漿及基板之間來使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之分隔組件與該基板之間所配置之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向； 該隔熱板係由金屬所構成。
  10. 一種隔熱板，係配置於電漿及基板之間來使該電漿中的自由基選擇性地朝該基板穿透之分隔組件與該基板之間所配置之隔熱板；該隔熱板係配置為與該基板呈對向；該隔熱板係由矽所構成。
TW106140878A 2016-11-28 2017-11-24 基板處理裝置及隔熱板 TWI749109B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-230544 2016-11-28
JP2016230544A JP6764771B2 (ja) 2016-11-28 2016-11-28 基板処理装置及び遮熱板

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201833982A true TW201833982A (zh) 2018-09-16
TWI749109B TWI749109B (zh) 2021-12-11

Family

ID=62192799

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW106140878A TWI749109B (zh) 2016-11-28 2017-11-24 基板處理裝置及隔熱板

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180151380A1 (zh)
JP (1) JP6764771B2 (zh)
KR (1) KR102032617B1 (zh)
CN (1) CN108122727B (zh)
TW (1) TWI749109B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102501331B1 (ko) * 2020-09-08 2023-02-17 세메스 주식회사 플라즈마를 이용한 기판 처리 장치 및 방법
JP7500450B2 (ja) * 2021-01-21 2024-06-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6451157B1 (en) * 1999-09-23 2002-09-17 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
WO2003054912A1 (en) * 2001-12-20 2003-07-03 Tokyo Electron Limited Method and apparatus comprising a magnetic filter for plasma processing a workpiece
JP4664119B2 (ja) * 2005-05-17 2011-04-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
TW200709296A (en) * 2005-05-31 2007-03-01 Tokyo Electron Ltd Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
JP2009016453A (ja) * 2007-07-02 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US8631762B2 (en) * 2008-10-28 2014-01-21 Mitsubishi Electric Corporation Plasma CVD apparatus, method for manufacturing semiconductor film, method for manufacturing thin-film solar cell, and method for cleaning plasma CVD apparatus
JP2010192197A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置及び基板処理方法
JP5328685B2 (ja) * 2010-01-28 2013-10-30 三菱電機株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR101123829B1 (ko) * 2010-02-12 2012-03-20 국제엘렉트릭코리아 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
US9184028B2 (en) * 2010-08-04 2015-11-10 Lam Research Corporation Dual plasma volume processing apparatus for neutral/ion flux control
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
US9039911B2 (en) * 2012-08-27 2015-05-26 Lam Research Corporation Plasma-enhanced etching in an augmented plasma processing system
US20150132970A1 (en) * 2012-05-23 2015-05-14 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus and substrate processing method
US9132436B2 (en) * 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US9048190B2 (en) * 2012-10-09 2015-06-02 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for processing substrates using an ion shield
CN103993293B (zh) * 2013-02-15 2018-06-26 诺发系统公司 带温度控制的多室喷头
US20140235069A1 (en) * 2013-02-15 2014-08-21 Novellus Systems, Inc. Multi-plenum showerhead with temperature control
US9840777B2 (en) * 2014-06-27 2017-12-12 Applied Materials, Inc. Apparatus for radical-based deposition of dielectric films
US9460898B2 (en) * 2014-08-08 2016-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma generation chamber with smooth plasma resistant coating

Also Published As

Publication number Publication date
CN108122727A (zh) 2018-06-05
KR20180060987A (ko) 2018-06-07
KR102032617B1 (ko) 2019-10-15
TWI749109B (zh) 2021-12-11
CN108122727B (zh) 2019-12-24
JP2018088465A (ja) 2018-06-07
US20180151380A1 (en) 2018-05-31
JP6764771B2 (ja) 2020-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11443952B2 (en) Etching method and etching device
US9984906B2 (en) Plasma processing device and plasma processing method
US9252001B2 (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium
CN111370285B (zh) 基板处理装置和气体导入板
JP4997842B2 (ja) 処理装置
JP6423706B2 (ja) プラズマ処理装置
US9028191B2 (en) Substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
US11887819B2 (en) Systems for cooling RF heated chamber components
US20110033636A1 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing method, and storage medium storing program for implementing the method
KR20090127323A (ko) 고효율의 비플라즈마 처리를 실행하기 위한 처리 시스템 및 방법
TWI763810B (zh) 基板處理裝置及基板處理方法
US6729261B2 (en) Plasma processing apparatus
TWI738920B (zh) 半導體製造方法及相關裝置與電漿處理系統
TW201404925A (zh) 使用快速熱處理之原子層沉積
KR20210122209A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP2016063083A (ja) プラズマ処理装置
TW201833982A (zh) 基板處理裝置及隔熱板
US20150176125A1 (en) Substrate processing apparatus
KR102404571B1 (ko) 기판 처리 장치
JP7278172B2 (ja) 基板処理装置
KR102052337B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
TW201523703A (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
US20230033058A1 (en) Reactor with inductively coupled plasma source
KR20240077563A (ko) 기판 처리 장치
KR20230151586A (ko) 가스 공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법