TW202316914A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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風間晃一
佐藤孝紀
四本松美優
加藤武宏
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Abstract

本發明之電漿處理裝置具備電漿處理腔室、基板支持部、下部電極、RF電源、及上部電極組件，上述上部電極組件具備氣體擴散板、絕緣板、以及配置於上述氣體擴散板與上述絕緣板之間且具有複數個第1貫通孔、及複數個第2貫通孔之上部電極板，上述絕緣板具有自其下表面向下方突出之內側環狀凸部及外側環狀凸部，上述絕緣板具有複數個第1氣體導入孔、複數個第2氣體導入孔、及複數個第3氣體導入孔。

Description

電漿處理裝置
本發明係關於一種電漿處理裝置。
於專利文獻1中，揭示有具備配置於腔室之上或上方之電磁鐵組件之電容耦合型之電漿處理裝置之構成。專利文獻1之電容耦合型之電漿處理裝置具備兼具簇射頭之功能之上部電極。專利文獻1之裝置構成抑制了電漿處理裝置中進行之電漿處理的處理速度於基板之中心部分局部地變高。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2021-44535號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明之技術藉由部分性地改變導入至電漿處理腔室內之氣體之分佈，而提高電漿密度分佈之均勻性。 [解決問題之技術手段]
本發明之一態樣係一種電漿處理裝置，其具備：電漿處理腔室；基板支持部，其配置於上述電漿處理腔室內；下部電極，其配置於上述基板支持部內；至少1個RF電源，其耦合於上述下部電極；及上部電極組件，其配置於上述基板支持部之上方；上述上部電極組件具備：氣體擴散板，其具有第1氣體用之至少1個第1氣體供給口、及第2氣體用之至少1個第2氣體供給口；絕緣板；以及上部電極板，其配置於上述氣體擴散板與上述絕緣板之間，且具有連通於上述至少1個第1氣體供給口之複數個第1貫通孔、及連通於上述至少1個第2氣體供給口之複數個第2貫通孔；上述絕緣板具有自其下表面向下方突出之內側環狀凸部及外側環狀凸部，上述絕緣板具有：複數個第1氣體導入孔，其等係形成於上述內側環狀凸部上，且各第1氣體導入孔經由上述複數個第1貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第1氣體供給口；複數個第2氣體導入孔，其等係形成於上述外側環狀凸部上，且各第2氣體導入孔經由上述複數個第1貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第1氣體供給口；以及複數個第3氣體導入孔，其等係形成於上述第2氣體導入孔之外側，且各第3氣體導入孔經由上述複數個第2貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第2氣體供給口。 [發明之效果]
根據本發明，可藉由部分性地改變導入至電漿處理腔室內之氣體之分佈，而提高電漿密度分佈之均勻性。
於半導體元件之製造工序中，藉由使供給至腔室中之處理氣體激發產生電漿，而對由基板支持部支持之半導體基板(以下，簡稱為「基板」)，進行蝕刻處理、成膜處理、擴散處理等各種電漿處理。該等電漿處理例如使用電容耦合型(CCP：Capacitively Coupled Plasma，電容耦合電漿)之電漿處理裝置來進行，該電漿處理裝置具備作為構成腔室頂部(頂板)之至少一部分之氣體擴散部之上部電極組件。
例如，眾所周知有當在電漿處理裝置中使用遮罩進行蝕刻處理時，即便在相同之處理內，亦有時於基板之周緣部與中央部處遮罩等之殘膜狀況有所不同。為了防止此種基板上之遮罩等之殘膜狀況之不均，例如，要求藉由自作為氣體擴散部之上部電極組件導入之處理氣體等之均勻化或添加氣體之導入，而減少蝕刻處理中產生且附著於上部電極之副產物(沈積物)。藉由使製程均勻化，而期待使遮罩等之殘膜狀況均勻化，有效地推進蝕刻處理。
又，於進行蝕刻處理作為電漿處理之情形時，存在基板之周緣部與中央部之電漿密度不同，而製程不均勻之情形。因此，蝕刻孔之大小亦產生不均，例如有於基板之周緣部中蝕刻孔之大小與中央部相比變小之虞。眾所周知於電漿處理裝置中，根據內壁之保護等各種目的，除處理氣體(蝕刻氣體)外亦導入追加氣體。推測藉由該等氣體之流動之影響，電漿密度變得不均勻，氣體擴散部中之氣體導入孔之配置或構成存在改善之餘地。
然而，上述專利文獻1中所記載之電漿處理裝置係著眼於基板中之電漿處理速度，尤其是為了解決於基板之中心處理速度局部地變高之問題而發明的。專利文獻1中主要對電漿處理裝置之下部電極或其附近之技術進行了揭示，與著眼於電漿處理裝置之氣體擴散部之製程均勻化相關之技術思想並未揭示。即，於電漿處理裝置中於謀求對基板之電漿處理之均勻性之提高時，尤其關於氣體擴散部或其附近之技術，存在進一步改善之餘地。
以下，參照圖式，對一實施方式之電漿處理系統、及包含本實施方式之蝕刻方法之電漿處理方法進行說明。再者，於本說明書及圖式中，藉由於實質上具有相同之功能構成之要素中標註相同之符號而省略重複說明。
＜電漿處理系統＞ 首先，對本實施方式之電漿處理系統進行說明。圖1係表示本實施方式之電漿處理系統之構成之概略縱剖視圖。
電漿處理系統包含電容耦合型之電漿處理裝置1及控制部2。電漿處理裝置1包含電漿處理腔室10、氣體供給部20、電源30及排氣系統40。又，電漿處理裝置1包含基板支持部11及氣體導入部。基板支持部11配置於電漿處理腔室10內。氣體導入部構成為將至少一種處理氣體導入至電漿處理腔室10內。氣體導入部包含上部電極組件13。上部電極組件13配置於基板支持部11之上方，且配置有其下表面部分成為電漿暴露面之絕緣板140。於一實施方式中，上部電極組件13配置於電漿處理腔室10之內部上方，例如安裝於頂板10b(ceiling)。於電漿處理腔室10之上部或上方，配置有於內部具有線圈15a之電磁鐵單元15。
於電漿處理腔室10之內部，形成有由上部電極組件13、頂板10b、電漿處理腔室10之側壁10a及基板支持部11而界定之電漿處理空間10s。電漿處理腔室10具有用以將至少一種處理氣體供給至電漿處理空間10s之至少1個氣體供給口、及用以將氣體自電漿處理空間10s排出之至少1個氣體排出口。側壁10a接地。上部電極組件13及基板支持部11與電漿處理腔室10電性絕緣。
基板支持部11包含本體部111及環組件112。本體部111之上表面具有用以支持基板(晶圓)W之中央區域111a(基板支持面)、及用以支持環組件112之環狀區域111b(環支持面)。環狀區域111b於俯視時包圍中央區域111a。環組件112包含1個或複數個環狀構件，1個或複數個環狀構件中至少一者為邊緣環。
於一實施方式中，本體部111包含基台113及靜電吸盤114。基台113包含導電性構件。基台113之導電性構件作為下部電極發揮功能。靜電吸盤114配置於基台113之上表面。靜電吸盤114之上表面具有上述中央區域111a及環狀區域111b。
又，雖然省略圖示，但基板支持部11亦可包含溫度調節模組，該溫度調節模組構成為將環組件112、靜電吸盤114及基板W中至少一者調節為目標溫度。溫度調節模組亦可包含加熱器、傳熱介質、流路、或該等之組合。於流路中流通如鹽水或氣體般之傳熱流體。又，基板支持部11亦可包含傳熱氣體供給部，該傳熱氣體供給部構成為對基板W之背面與靜電吸盤114之上表面之間供給傳熱氣體(背面氣體)。
氣體供給部20亦可包含至少1個氣體源21及至少1個流量控制器22。於一實施方式中，至少1個氣體源21包含主氣體源21a及添加氣體源21b。於一實施方式中，氣體供給部20構成為將至少一種處理氣體自分別對應之氣體源21經由分別對應之流量控制器22而供給至上部電極組件13。至少一種處理氣體包含主氣體及添加氣體。主氣體係第1氣體之一例，添加氣體係第2氣體之一例。於一實施方式中，氣體供給部20包含主氣體用之主氣體供給部20a、及添加氣體用之添加氣體供給部20b。主氣體供給部20a構成為將主氣體自主氣體源21a經由流量控制器22a而供給至上部電極組件13之第1氣體供給口13c。添加氣體供給部20b構成為將添加氣體自添加氣體源21b經由流量控制器22b而供給至上部電極組件13之第2氣體供給口14c。各流量控制器22例如亦可包含質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。進而，氣體供給部20亦可包含使至少一種處理氣體之流量調變或脈衝化之1個或1個以上之流量調變元件。
電源30包含經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於電漿處理腔室10之RF(radio frequency，射頻)電源31。RF電源31構成為將如源RF信號及偏壓RF信號般之至少1個RF信號(RF電力)供給至基板支持部11之導電性構件(下部電極)及/或上部電極組件13之導電性構件(上部電極)。藉此，由供給至電漿處理空間10s之至少一種處理氣體形成電漿。因此，RF電源31可作為電漿產生部的至少一部分發揮功能，該電漿產生部構成為於電漿處理腔室10中由一種或一種以上之處理氣體產生電漿。又，藉由將偏壓RF信號供給至下部電極，可於基板W產生偏壓電位，而將所形成之電漿中之離子成分饋入至基板W。
於一實施方式中，RF電源31包含第1RF產生部31a及第2RF產生部31b。第1RF產生部31a構成為經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於下部電極及/或上部電極，產生電漿產生用之源RF信號(源RF電力)。於一實施方式中，源RF信號具有13 MHz～160 MHz之範圍內之頻率。於一實施方式中，第1RF產生部31a亦可構成為產生具有不同之頻率之複數個源RF信號。所產生之1個或複數個源RF信號供給至下部電極及/或上部電極。第2RF產生部31b構成為經由至少1個阻抗匹配電路而耦合於下部電極，產生偏壓RF信號(偏壓RF電力)。於一實施方式中，偏壓RF信號具有低於源RF信號之頻率。於一實施方式中，偏壓RF信號具有400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率。於一實施方式中，第2RF產生部31b亦可構成為產生具有不同之頻率之複數個偏壓RF信號。所產生之1個或複數個偏壓RF信號供給至下部電極。又，於各種實施方式中，亦可將源RF信號及偏壓RF信號中至少一者脈衝化。
又，電源30亦可包含耦合於電漿處理腔室10之DC(direct current，直流)電源32。DC電源32包含第1DC產生部32a及第2DC產生部32b。於一實施方式中，第1DC產生部32a構成為連接於下部電極，產生第1DC信號。所產生之第1偏壓DC信號施加至下部電極。於一實施方式中，第1DC信號亦可施加至如靜電吸盤114內之吸附用電極般之其他電極。於一實施方式中，第2DC產生部32b構成為連接於上部電極，產生第2DC信號。所產生之第2DC信號施加至上部電極。於各種實施方式中，亦可將第1及第2DC信號中至少一者脈衝化。再者，亦可除RF電源31以外，還設置第1及第2DC產生部32a、32b，還可代替第2RF產生部31b，設置第1DC產生部32a。
排氣系統40例如可連接於設置於電漿處理腔室10之底部之氣體排出口10e。排氣系統40亦可包含壓力調整閥及真空泵。藉由壓力調整閥，調整電漿處理空間10s之內部壓力。真空泵亦可包含渦輪分子泵、乾式真空泵或該等之組合。
控制部2對使電漿處理裝置1執行本發明中所述之各種工序之電腦能夠執行之命令進行處理。控制部2可構成為按照以執行此處所述之各種工序之方式控制電漿處理裝置1之各要素。於一實施方式中，控制部2之一部分或全部亦可包含於電漿處理裝置1。控制部2例如亦可包含電腦2a。電腦2a例如亦可包含處理部(CPU：Central Processing Unit，中央處理單元)2a1、記憶部2a2、及通信介面2a3。處理部2a1能夠構成為基於儲存於記憶部2a2中之程式進行各種控制動作。記憶部2a2亦可包含RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動器)、SSD(Solid State Drive，固態驅動器)、或該等之組合。通信介面2a3亦可經由LAN(Local Area Network，區域網路)等通信線路而與電漿處理裝置1之間進行通信。
＜上部電極組件＞ 其次，使用圖1或圖2，對作為上述氣體擴散部之上部電極組件13、及附隨於該上部電極組件13之電漿處理裝置1之構成要素進行說明。圖2係將上部電極組件13之一部分放大表示之說明圖。再者，圖2係將於圖1所示之頂板10b中相對於其寬度方向中央(圖中之中心線O)具有線對稱形狀之上部電極組件13之一部分(線對稱形狀之單側一方)放大圖示者。
如圖2所示，上部電極組件13作為氣體擴散部發揮功能，該氣體擴散部構成電漿處理腔室10之頂板10b之一部分或全部，使至少一種處理氣體擴散而導入至電漿處理空間10s。上部電極組件13包含氣體擴散板120、上部電極板130、及絕緣板140。於氣體擴散板120與絕緣板140之間配置有上部電極板130，該等板積層於垂直方向。氣體擴散板120具有第1氣體用之至少1個第1氣體供給口13c、及第2氣體用之至少1個第2氣體供給口14c。又，於氣體擴散板120，作為主氣體擴散用之空間之氣體擴散空間13b亦可形成有至少1個。又，於氣體擴散板120，作為添加氣體擴散用之空間之氣體擴散空間14b亦可形成有至少1個。即，上部電極組件13自上起依次具有氣體擴散板120、上部電極板130、絕緣板140。
氣體擴散板120由第1導電性材料形成。於一實施方式中，第1導電性材料為Al(鋁)。上部電極板130由第2導電性材料形成。第2導電性材料與第1導電性材料不同。於一實施方式中，第2導電性材料為Si(矽)。絕緣板140由絕緣材料形成。於一實施方式中，絕緣材料為石英。絕緣板140具有暴露於電漿處理空間10s之下表面(電漿暴露面)。於上部電極板130、絕緣板140，貫通於其厚度方向(垂直方向)形成有複數個第1氣體導入路徑13a。第1氣體導入路徑13a經由氣體擴散空間13b及氣體供給口13c而連接於氣體供給部20。於氣體擴散板120形成氣體供給出口13d。氣體擴散空間13b中擴散之主氣體經由氣體出口13d，通過形成於上部電極板130之內部之第1貫通孔13e、形成於絕緣板140之氣體導入孔13f，導入至電漿處理空間10s。即，第1氣體導入路徑13a具有氣體出口13d、第1貫通孔13e、氣體導入孔13f，且構成為將來自主氣體供給部20a之主氣體導入至電漿處理空間10s。於一實施方式中，上部電極板130配置於氣體擴散板120與絕緣板140之間。又，上部電極板130具有複數個第1貫通孔13e與複數個第2貫通孔14e。複數個第1貫通孔13e經由氣體擴散板120之氣體擴散空間13b及氣體出口13d而連通於至少1個第1氣體供給口13c。複數個第2貫通孔14e經由氣體擴散板120之氣體擴散空間14b及氣體出口14d而連通於至少1個第2氣體供給口14c。
氣體導入路徑之數量或配置構成為任意，除了上述第1氣體導入路徑13a以外，亦可設置其他氣體導入路徑。例如，如圖2所示，亦可設置包含氣體出口14d、第2貫通孔14e、氣體導入孔14f之第2氣體導入路徑14a。亦可構成為自氣體擴散空間14b及氣體供給口14c將與主氣體不同之添加氣體導入至電漿處理空間10s。亦可自第2氣體導入路徑14a導入混合有複數種氣體之混合氣體。又，雖然於圖1、2中未圖示，但亦可設置第3氣體導入路徑、第4氣體導入路徑。再者，關於本實施方式之於絕緣板140之下表面開口之氣體導入路徑(氣體導入孔)之數量或配置構成之詳細情況將參照圖式於下文敍述。
於電漿處理腔室10之上部或上方，配置有於內部具有線圈15a之電磁鐵單元15。於一實施方式中，電磁鐵單元15俯視時為大致圓形。電磁鐵單元15構成為藉由自外部之電流源(未圖示)對線圈15a流通電流，而於電漿處理腔室10內產生磁場。再者，作為電磁鐵單元15用之電源亦可使用圖1所示之電源30。電磁鐵單元15可應用各種構成。例如專利文獻1中所記載之構成亦可應用於電磁鐵單元15。
於氣體擴散板120，亦可設置供如於與裝置外部之冷卻器之間循環之鹽水或氣體般之傳熱流體流動的冷媒流路(未圖示)。冷媒流路例如進行藉由電漿加熱而溫度變動之絕緣板140之溫度調節。例如，冷媒流路亦可設置於上部電極板130之內部，包含冷媒流路之金屬板亦可設置於氣體擴散板120之上部。
絕緣板140以覆蓋上部電極板130之下表面之方式配置。於絕緣板140之下表面，形成朝向下方突出之至少2個環狀凸部。於一實施方式中，如圖2所示，於絕緣板140之下表面形成內側環狀凸部142與位於其外側之外側環狀凸部144。內側環狀凸部142、外側環狀凸部144均於俯視時具有環狀形狀。於俯視時，內側環狀凸部142之直徑小於外側環狀凸部144之直徑。於俯視時，外側環狀凸部144之一部分或全部亦可與基板支持部11之用以支持基板W之中央區域111a(基板支持面)重疊。
如上所述，於絕緣板140，貫通複數個氣體導入路徑(例如，氣體導入路徑13a、氣體導入路徑14a)，形成分別對應之氣體導入孔(例如，氣體導入孔13f、氣體導入孔14f)。以下，對該等複數個氣體導入孔與形成於絕緣板140之下表面之內側環狀凸部142及外側環狀凸部144之詳細的位置關係或配置構成進行說明。再者，絕緣板140不僅具有上述氣體導入孔13f、氣體導入孔14f，而且如下所述亦可具有作為任意之配置構成之氣體導入孔175。
＜絕緣板之第1實施方式＞ 圖3A係表示第1實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖，係將其一部分(線對稱形狀之單側一方)放大者。又，圖3B係第1實施方式之絕緣板140之概略平面圖。如圖所示，於絕緣板140，自內側起依次形成自下表面朝向下方突出之內側環狀凸部142、外側環狀凸部144。於一實施方式中，外側環狀凸部144之徑向之寬度W2亦可大於內側環狀凸部142之徑向之寬度W1。於一實施方式中，外側環狀凸部144之突出尺寸H2亦可大於內側環狀凸部142之突出尺寸H1。藉由使外側環狀凸部144之寬度或突出尺寸大於內側環狀凸部142之寬度或突出尺寸，而削減了絕緣板140製造時削掉之範圍，謀求加工性提高。
於一實施方式中，內側環狀凸部142及外側環狀凸部144中一者或兩者具有大致矩形形狀。此處，所謂「大致矩形形狀」，亦可為如圖3所示之例如剖視時將矩形形狀之下表面側之邊角部倒角所得之所謂圓形物形狀。又，於一實施方式中，內側環狀凸部142及外側環狀凸部144中一者或兩者剖視時亦可為大致半圓形狀。
藉由於絕緣板140形成內側環狀凸部142及外側環狀凸部144，而形成有內側環狀凸部142及外側環狀凸部144之區域與其他區域相比構件厚度較厚地構成。藉此，於電漿處理空間10s之中央附近，即基板W之中央部提高電漿密度，謀求電漿處理之均勻性提高。
絕緣板140具有形成於內側環狀凸部142上之複數個第1氣體導入孔150。各第1氣體導入孔150經由複數個第1貫通孔13e中任一者而連通於至少1個第1氣體供給口13c。於一實施方式中，複數個第1氣體導入孔150沿著具有第1直徑之第1圓之圓周而於圓周方向等間隔地配置。第1氣體導入孔150亦可形成於內側環狀凸部142之內壁151之附近。於內側環狀凸部142於剖視時為圓形物形狀或大致半圓形狀之情形時，藉由將第1氣體導入孔150形成於內壁151之附近，而相對於電漿處理空間10s之內向方向形成氣體之流動。第1氣體導入孔150連通於氣體擴散板120之氣體出口(例如圖2所示之氣體出口13d)，將主氣體導入至電漿處理空間10s。於一實施方式中，複數個第1氣體導入孔150於俯視時與基板支持部11之基板支持面111a重疊(參照圖10、11)。
絕緣板140具有形成於外側環狀凸部144上之複數個第2氣體導入孔160。各第2氣體導入孔160經由複數個第1貫通孔13e中任一者而連通於至少1個第1氣體供給口13c。於一實施方式中，複數個第2氣體導入孔160沿著具有大於第1直徑之第2直徑之第2圓之圓周而於圓周方向等間隔地配置。第2氣體導入孔160連通於氣體擴散板120之氣體出口(例如圖2所示之氣體出口13d)，將主氣體導入至電漿處理空間10s。於一實施方式中，複數個第2氣體導入孔160於俯視時與基板支持部11之基板支持面111a重疊(參照圖10、11)。
絕緣板140具有形成於第2氣體導入孔160之外側之複數個第3氣體導入孔170。各第3氣體導入孔170經由複數個第2貫通孔14e中任一者而連通於至少1個第2氣體供給口14c。於一實施方式中，複數個第3氣體導入孔170沿著具有大於第2直徑之第3直徑之第3圓之圓周而於圓周方向等間隔地配置。第3氣體導入孔170亦可形成於外側環狀凸部144之外側基端部171。第3氣體導入孔170連通於氣體擴散板120之氣體出口(例如圖2所示之氣體出口14d)，將添加氣體導入至電漿處理空間10s。於一實施方式中，複數個第3氣體導入孔170於俯視時不與基板支持部11之基板支持面111a重疊(參照圖10、11)。
再者，於一實施方式中，如圖3A、B所示，絕緣板140除了具有第1氣體導入孔150、第2氣體導入孔160、第3氣體導入孔170以外，亦可進一步具有氣體導入孔175。氣體導入孔175之配置構成或數量為任意，例如，如圖所示，亦可形成於內側環狀凸部142之內側及內側環狀凸部142與外側環狀凸部144之間。
參照圖3A、B對形成於絕緣板140之內側環狀凸部142及外側環狀凸部144或各氣體導入孔之位置關係或配置構成之一例進行了說明，但本發明範圍並不限定於此。
＜絕緣板之第2實施方式＞ 圖4係表示第2實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。如圖4所示，於一實施方式中，第3氣體導入孔170之位置亦可為外側環狀凸部144之外側。
＜絕緣板之第3實施方式＞ 圖5係表示第3實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。如圖5所示，於一實施方式中，第3氣體導入孔170亦可設置於外側環狀凸部144上。
＜絕緣板之第4實施方式＞ 圖6係表示第4實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。如圖6所示，於一實施方式中，第3氣體導入孔170設置於外側環狀凸部144上，其上端入口170a與下端出口170b於徑向亦可為不同之位置。即，第3氣體導入孔170之形狀亦可根據外側環狀凸部144之徑向之寬度來任意地設計。
＜絕緣板之第5實施方式＞ 圖7係表示第5實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。於一實施方式中，絕緣板140如圖7所示，具有形成於外側環狀凸部144之內側基端部181之複數個第4氣體導入孔180。各第4氣體導入孔180經由複數個第1貫通孔13e中任一者而連通於至少1個第1氣體供給口13c。於一實施方式中，複數個第4氣體導入孔180沿著具有大於第1直徑且小於第2直徑之第4直徑之第4圓之圓周而於圓周方向等間隔地配置。亦可設置形成於外側環狀凸部144之內側基端部181之第4氣體導入孔180。該第4氣體導入孔180連通於氣體擴散板120之氣體出口(例如圖2所示之氣體出口13d)，將主氣體導入至電漿處理空間10s。
＜絕緣板之第6實施方式＞ 圖8係表示第6實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。如圖8所示，於一實施方式中，於外側環狀凸部144之徑向進而外側，亦可形成自絕緣板140之下表面朝向下方突出之追加之外側環狀凸部186。於一實施方式中，追加之外側環狀凸部186之徑向之寬度W3亦可大於外側環狀凸部144之寬度W2。追加之外側環狀凸部186之突出尺寸H3亦可大於外側環狀凸部144之突出尺寸H2。此處，第3氣體導入孔170亦可形成於追加之外側環狀凸部186之外側基端部188。
＜絕緣板之第7實施方式＞ 圖9係表示第7實施方式之絕緣板140之構成之概略說明圖。如圖9所示，於第6實施方式之絕緣板140中，第3氣體導入孔170亦可設置於追加之外側環狀凸部186上。
＜由電漿處理裝置進行之基板之處理方法＞ 其次，對如以上般構成之電漿處理裝置1中之基板W之處理方法的一例進行說明。再者，於電漿處理裝置1中，對基板W進行蝕刻處理、成膜處理、擴散處理等各種電漿處理。
首先，將基板W搬入至電漿處理腔室10之內部，於基板支持部11之靜電吸盤114上載置基板W。其次，對靜電吸盤114之吸附用電極施加電壓，藉此，藉由靜電力將基板W吸附保持於靜電吸盤114。
若由靜電吸盤114吸附保持基板W，則其次將電漿處理腔室10之內部減壓至真空環境下為止。其次，自氣體供給部20經由上部電極組件13而對電漿處理空間10s供給處理氣體。又，自第1RF產生部31a將電漿產生用之源RF電力供給至上部電極或下部電極，藉此，使處理氣體激發，產生電漿。又，亦可自第2RF產生部31b對下部電極供給偏壓RF電力。然後，於電漿處理空間10s中，藉由所產生之電漿之作用，對基板W實施電漿處理。
此時，藉由電磁鐵單元15而於電漿處理空間10s內產生磁場。又，如上所述，藉由於絕緣板140形成內側環狀凸部142及外側環狀凸部144，而謀求電漿處理之均勻性提高。又，於電漿處理中，於除了主氣體以外還將添加氣體導入至電漿處理空間10s之情形時，藉由較佳地設計氣體導入孔之配置構成等，而防止添加氣體向基板W中央部流回。
於結束電漿處理時，停止來自第1RF產生部31a之源RF電力之供給及來自氣體供給部20之處理氣體之供給。於在電漿處理中供給偏壓RF電力之情形時，亦停止該偏壓RF電力之供給。
繼而，停止利用靜電吸盤114對基板W之吸附保持，進行電漿處理後之基板W、及靜電吸盤114之去靜電。然後，將基板W自靜電吸盤114脫附，自電漿處理裝置1搬出基板W。如此一來，一系列之電漿處理結束。
＜本發明之技術之作用效果＞ 於以上之實施方式中，於絕緣板140之下表面，例如，形成如圖3所示之內側環狀凸部142及外側環狀凸部144。藉此，於電漿處理空間10s之特定之區域，例如，於基板W之中央部提高電漿密度，謀求電漿處理之均勻性提高。即，謀求對基板W之電漿處理之均勻性提高。
又，於以上之實施方式中，於形成於絕緣板140之下表面之內側環狀凸部142、外側環狀凸部144、追加之外側環狀凸部186之類的各凸部之上或其基端部設置有複數個氣體導入孔。藉此，可較佳地改變導入至電漿處理空間10s之主氣體或添加氣體之氣體分佈，謀求對基板W之電漿處理之均勻性提高。例如，藉由於第2氣體導入孔160之外側設置第3氣體導入孔170，而抑制自第3氣體導入孔170導入之添加氣體向基板W之中央部附近流回。
例如，如圖10所示，於在外側環狀凸部144之外側基端部171形成第3氣體導入孔170之情形時(參照圖3、圖7)，自此處導入之添加氣體或者混合氣體如圖中P1所示朝向基板W之周緣部附近與其外側流動。即，外側環狀凸部144之外壁成為壁，抑制添加氣體或者混合氣體向基板W之中央部附近流回，可謀求氣體流動之控制性提高。
又，如圖11所示，於在外側環狀凸部144上形成第2氣體導入孔160之情形時(參照圖3～圖9)，自第3氣體導入孔170導入之添加氣體或者混合氣體之流動P1藉由自第2氣體導入孔160導入之處理氣體之流動P2而遮斷，向基板W之中央部附近之流回得到抑制。又，於內側環狀凸部142上設置第1氣體導入孔150，藉由自此處導入之處理氣體之流動P3，而上述氣體流動P1或P2向基板W之中央部附近之流回得到抑制。
又，例如，如圖12所示，藉由設置內側環狀凸部142及外側環狀凸部144，如圖中P4所示，自形成於該等凸部之間之任意之氣體導入孔175導入的處理氣體之流動不會集中於基板W之中央部附近方向。又，如圖13所示，於外側環狀凸部144上形成第2氣體導入孔160，如圖中P5所示進行處理氣體之導入。藉此，可藉由氣簾效果而抑制自形成於凸部之間之任意之氣體導入孔175導入的處理氣體(圖中P4)向外側逸散。即，藉由伴隨凸部形成之壁之存在或氣簾效果，使自由基(中性粒子)集中於基板W之中間部謀求電漿處理之均勻性提高。
再者，於以上之實施方式中，就於包含於上部電極組件13之絕緣板140之下表面形成內側環狀凸部142、外側環狀凸部144之類的凸部，設置複數個氣體導入孔之情形進行了說明，但本發明技術之對象並不限定於此。本發明技術能夠對包含於電漿處理裝置1之上部電極組件13中之暴露於電漿之露出面(以下，亦僅記載為露出面)應用。
於上部電極組件13例如於其下表面具有作為電漿暴露面之露出面之情形時，該露出面亦可具有以下之構成。即，於一實施方式中，亦可於露出面形成向下方突出之內側環狀凸部142及外側環狀凸部144。又，於一實施方式中，亦可於露出面之內側環狀凸部142上，形成連通於至少1個第1氣體供給口13c之複數個第1氣體導入孔150。又，於一實施方式中，亦可於露出面之外側環狀凸部144上，形成連通於至少1個第1氣體供給口13c之複數個第2氣體導入孔160。又，於一實施方式中，亦可於露出面之第2氣體導入孔160之外側，形成連通於至少1個第2氣體供給口14c之複數個第3氣體導入孔170。
應認為此次所揭示之實施方式於所有方面為例示，而並非限制性者。上述實施方式不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨，亦可以各種形態進行省略、置換、變更。
1:電漿處理裝置 2:控制部 2a:電腦 2a1:處理部 2a2:記憶部 2a3:通信介面 10:電漿處理腔室 10a:側壁 10b:頂板 10e:氣體排出口 10s:電漿處理空間 11:基板支持部 13:上部電極組件 13a:第1氣體導入路徑 13b:氣體擴散空間 13c:第1氣體供給口 13d:氣體供給出口 13e:第1貫通孔 13f:氣體導入孔 14a:第2氣體導入路徑 14b:氣體擴散空間 14c:第2氣體供給口 14d:氣體出口 14e:第2貫通孔 14f:氣體導入孔 15:電磁鐵單元 15a:線圈 20:氣體供給部 20a:主氣體供給部 20b:添加氣體供給部 21:氣體源 21a:主氣體源 21b:添加氣體源 22:流量控制器 22a:流量控制器 22b:流量控制器 30:電源 31:RF電源 31a:第1RF產生部 31b:第2RF產生部 32:DC電源 32a:第1DC產生部 32b:第2DC產生部 40:排氣系統 111:本體部 111a:中央區域 111b:環狀區域 112:環組件 113:基台 114:靜電吸盤 120:氣體擴散板 130:上部電極板 140:絕緣板 142:內側環狀凸部 144:外側環狀凸部 150:第1氣體導入孔 160:第2氣體導入孔 170:第3氣體導入孔 170a:上端入口 170b:下端出口 171:外側基端部 175:氣體導入孔 180:第4氣體導入孔 181:內側基端部 186:追加之外側環狀凸部 H1:突出尺寸 H2:突出尺寸 H3:突出尺寸 W:基板 W1:寬度 W2:寬度 W3:寬度
圖1係模式性地表示電漿處理系統之構成之說明圖。 圖2係將上部電極組件之一部分放大表示之說明圖。 圖3A係表示第1實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖3B係第1實施方式之絕緣板之概略平面圖。 圖4係表示第2實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖5係表示第3實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖6係表示第4實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖7係表示第5實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖8係表示第6實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖9係表示第7實施方式之絕緣板之構成之概略說明圖。 圖10係本發明之一實施方式中之氣體流動之概略說明圖。 圖11係本發明之一實施方式中之氣體流動之概略說明圖。 圖12係本發明之一實施方式中之氣體流動之概略說明圖。 圖13係本發明之一實施方式中之氣體流動之概略說明圖。
10b:頂板
13:上部電極組件
13a:第1氣體導入路徑
13b:氣體擴散空間
13c:第1氣體供給口
13d:氣體供給出口
13e:第1貫通孔
13f:氣體導入孔
14a:第2氣體導入路徑
14b:氣體擴散空間
14c:第2氣體供給口
14d:氣體出口
14e:第2貫通孔
14f:氣體導入孔
15:電磁鐵單元
15a:線圈
120:氣體擴散板
130:上部電極板
140:絕緣板
142:內側環狀凸部
144:外側環狀凸部
175:氣體導入孔

Claims (17)

  1. 一種電漿處理裝置，其具備： 電漿處理腔室； 基板支持部，其配置於上述電漿處理腔室內； 下部電極，其配置於上述基板支持部內； 至少1個RF電源，其耦合於上述下部電極；及 上部電極組件，其配置於上述基板支持部之上方； 上述上部電極組件具備： 氣體擴散板，其具有第1氣體用之至少1個第1氣體供給口、及第2氣體用之至少1個第2氣體供給口； 絕緣板；以及 上部電極板，其配置於上述氣體擴散板與上述絕緣板之間，且具有連通於上述至少1個第1氣體供給口之複數個第1貫通孔、及連通於上述至少1個第2氣體供給口之複數個第2貫通孔； 上述絕緣板具有自其下表面向下方突出之內側環狀凸部及外側環狀凸部， 上述絕緣板具有： 複數個第1氣體導入孔，其等係形成於上述內側環狀凸部上，且各第1氣體導入孔經由上述複數個第1貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第1氣體供給口； 複數個第2氣體導入孔，其等係形成於上述外側環狀凸部上，且各第2氣體導入孔經由上述複數個第1貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第1氣體供給口；以及 複數個第3氣體導入孔，其等係形成於上述第2氣體導入孔之外側，且各第3氣體導入孔經由上述複數個第2貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第2氣體供給口。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述外側環狀凸部之全部或一部分於俯視時與上述基板支持部之基板支持面重疊。
  3. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中上述複數個第1氣體導入孔形成於上述內側環狀凸部之內壁附近。
  4. 如請求項1至3中任一項之電漿處理裝置，其中上述外側環狀凸部之寬度大於上述內側環狀凸部之寬度。
  5. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述外側環狀凸部之突出尺寸大於上述內側環狀凸部之突出尺寸。
  6. 如請求項1至5中任一項之電漿處理裝置，其進而具備配置於上述電漿處理腔室之上部或上方之電磁鐵單元。
  7. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述絕緣板由石英形成，上述上部電極板由鋁形成。
  8. 如請求項1至7中任一項之電漿處理裝置，其中上述內側環狀凸部及上述外側環狀凸部中一者或兩者於剖視時具有大致矩形形狀。
  9. 如請求項8之電漿處理裝置，其中上述內側環狀凸部及上述外側環狀凸部中一者或兩者於剖視時具有將矩形形狀之邊角部倒角而成之圓形物形狀。
  10. 如請求項1至7中任一項之電漿處理裝置，其中上述內側環狀凸部及上述外側環狀凸部中一者或兩者於剖視時具有大致半圓形狀。
  11. 如請求項1至10中任一項之電漿處理裝置，其中上述複數個第3氣體導入孔形成於上述外側環狀凸部之外側基端部， 上述絕緣板進而具有複數個第4氣體導入孔，其等係形成於上述外側環狀凸部之內側基端部，且各第4氣體導入孔經由上述複數個第1貫通孔中任一者而連通於上述至少1個第1氣體供給口。
  12. 如請求項1至10中任一項之電漿處理裝置，其中上述複數個第3氣體導入孔形成於上述外側環狀凸部上。
  13. 如請求項1至10中任一項之電漿處理裝置，其中上述絕緣板進而具有自其下表面向下方突出且包圍上述外側環狀凸部之追加之外側環狀凸部， 上述複數個第3氣體導入孔形成於上述追加之外側環狀凸部之外側基端部。
  14. 如請求項1至10中任一項之電漿處理裝置，其中上述絕緣板進而具有自其下表面朝向下方突出且包圍上述外側環狀凸部之追加之外側環狀凸部， 上述複數個第3氣體導入孔形成於上述追加之外側環狀凸部上。
  15. 如請求項13或14之電漿處理裝置，其中上述追加之外側環狀凸部之寬度大於上述外側環狀凸部之寬度。
  16. 如請求項13或14之電漿處理裝置，其中上述追加之外側環狀凸部之突出尺寸大於上述外側環狀凸部之突出尺寸。
  17. 一種電漿處理裝置，其具備： 電漿處理腔室； 基板支持部，其配置於上述電漿處理腔室內； 上部電極組件，其配置於上述基板支持部之上方；以及 電漿產生部，其構成為於上述基板支持部與上述上部電極組件之間的空間內產生電漿； 上述上部電極組件具有： 第1氣體用之至少1個第1氣體供給口； 第2氣體用之至少1個第2氣體供給口；及 露出面，其暴露於上述電漿； 上述露出面具有： 內側環狀凸部及外側環狀凸部，其等向下方突出； 複數個第1氣體導入孔，其等係形成於上述內側環狀凸部上，且各第1氣體導入孔連通於上述至少1個第1氣體供給口； 複數個第2氣體導入孔，其等係形成於上述外側環狀凸部上，且各第2氣體導入孔連通於上述至少1個第1氣體供給口；以及 複數個第3氣體導入孔，其等係形成於上述第2氣體導入孔之外側，且各第3氣體導入孔連通於上述至少1個第2氣體供給口。
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