TWI544838B - Plasma processing device and its treatment gas supply structure - Google Patents

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Description

電漿處理裝置及其處理氣體供應構造
本發明關於一種電漿處理裝置及其處理氣體供應構造。
自以往，於半導體裝置之製造領域等中，對半導體晶圓等基板進行成膜處理或蝕刻處理等處理之裝置，已知有一種使用感應耦合電漿(ICP)之電漿處理裝置。
使用ICP之電漿處理裝置的處理氣體供應構造已知有一種於處理室上部設置有高頻線圈之電漿處理裝置，其係於例如基板周圍之高頻線圈與基板間的空間設置有環狀中空管所構成的處理氣體供應機構，而從中空管內側所設置之複數氣體噴出口來將將處理氣體噴出至基板上部的空間之方式(參酌例如專利文獻1)。
又，已知有一種於處理室的側壁部設置有高頻線圈之電漿處理裝置，其係從例如處理室的上部中央將處理氣體噴出至基板上部的空間之方式(參酌例如專利文獻2)。
上述處理氣體供應構造皆係使用具有孔洞或溝槽的開口之噴嘴狀構造之方式。於處理室上部設置有高頻線圈之電漿處理裝置的情況，當基板上部存在有氣體導入用之大型構造物時，會因被該構造物阻隔而有基板的處理狀態不均勻之虞。又，於基板上部，且為高頻線圈下部設置有氣體擴散室之結構的情況，則必須要有能夠防止在該空間發生放電現象之對策。因此，噴出氣體之部位基本上便被限制在基板的中央部及外周部。
專利文獻1：日本特開2001-85413號公報
專利文獻2：日本發明專利第3845154號公報
如上所述，習知的電漿處理裝置及其處理氣體供應構造由於噴出氣體的部位受到限制，因此便會有難以控制處理氣體的供應狀態來提高處理的面內均勻性之問題。
本發明係鑑於上述習知的情事所發明者，係提供一種相較於以往可提高處理的面內均勻性之電漿處理裝置及其處理氣體供應構造。
本發明其中一樣態為一種電漿處理裝置，係使感應耦合電漿產生於處理室內，來進行該處理室內所收納之基板的處理之電漿處理裝置，其特徵在於具備有：上蓋，係設置為覆蓋該處理室的上部開口，並具有介電體窗；高頻線圈，係配設於該處理室外之該介電體窗的上部；及氣體供應機構，係位在該介電體窗內側而支撐於該上蓋，且由層積有具有透孔之複數板體的層積體所構成，透過設置於該板體彼此之間或該板體與該介電體窗之間，且端部於該透孔的邊緣部具有開口之複數溝狀氣體流道來從複數部位朝水平方向將處理氣體供應至該處理室內。
本發明另一樣態為一種電漿處理裝置的處理氣體供應構造，該電漿處理裝置係具備有設置為覆蓋處理室的上部開口並具有介電體窗之上蓋，與配設於該處理室外之該介電體窗的上部之高頻線圈，而藉由對該高頻線圈施加高頻電功率，來使感應耦合電漿產生於該處理室內，以進行該處理室內所收納之基板的處理，電漿處理裝置之處理氣體供應構造的特徵為：係位在該介電體窗內側而支撐於該上蓋，且由層積有具有透孔之複數板體的層積體所構成，透過設置於該板體彼此之間或該板體與該介電體窗之間，且端部於該透孔的邊緣部具有開口之複數溝狀氣體流道來從複數部位朝水平方向將處理氣體供應至該處理室內。
依據本發明，便可提供一種相較於以往可提高處理的面內均勻性之電漿處理裝置及其處理氣體供應構造。
以下，參酌圖式來加以說明本發明實施形態的詳細內容。
圖1(b)係概略顯示作為本發明第1實施形態的電漿處理裝置之電漿蝕刻裝置1的結構之圖式。如同圖所示，電漿蝕刻裝置1係具有處理室10。處理室10係由表面經陽極氧化處理之鋁等而構成為略圓筒狀，其係由上部具有開口並形成為容器狀之處理室本體11，與配設為覆蓋該處理室本體11的上部開口之上蓋12而構成其主要部分。
上蓋12係設置有石英等所構成的介電體窗13，且設置有位於處理室10外側(介電體窗13的上部附近)之高頻線圈14。該高頻線圈14係連接於高頻電源(未圖示)，而供應有特定頻率(例如13.56MHz)的高頻電功率。
處理室10的內部係設置有位於介電體窗13下方而用以載置半導體晶圓等基板之載置台15。載置台15的基板載置面係設置有基板吸附用之靜電夾具(未圖示)等。又，該載置台15係連接有偏壓施加用之高頻電源(未圖示)。載置台15周圍係設置有用以朝下方排氣之環狀排氣空間16，而排氣空間16則設置有與排氣裝置(未圖示)相連通之排氣口17。
載置台15周圍係配設有用以區隔載置台15上方的處理空間18與排氣空間16之隔板19。又，處理室本體11的側壁部分係設置有用以搬入、搬出待處理基板之搬入‧搬出口20。該搬入‧搬出口20係設置有閘閥等開閉機構(未圖示)。
介電體窗13的內側配設有處理氣體供應機構30。該處理氣體供應機構30如圖2所放大顯示，係由層積有複數(本實施形態中為4片)板體31~34之層積體35所構成。板體31~34係於中央部分別形成有透孔41~44，整體形狀為環狀。透孔41~44係構成為愈靠近介電體窗13側(圖2的上側)則其直徑(環狀板體31~34的內徑)愈小。另一方面，板體31~34的外徑係構成為愈靠近介電體窗13側(圖2的上側)則愈大。
板體31~34係由介電體(例如石英或陶瓷)所構成。該等板體31~34的厚度較佳為3mm以上(例如6mm左右)。板體31的上面係從外周部至內周側端部沿著徑向形成有溝槽，而藉由該溝槽於介電體窗13與板體31之間構成有溝狀氣體流道51。又，例如板體33的上面亦從外周部至內周側端部沿著徑向形成有溝槽，而藉由該溝槽於板體32與板體33之間構成有溝狀氣體流道53。亦即，藉由層積上面係沿著徑向而形成有複數溝槽之板體31~34，便會成為於該等板體31~34之間及介電體窗13與板體31之間形成有溝狀氣體流道51~54之構造。
此外圖2中，為了說明雖圖示了沿著溝狀氣體流道51的徑向所形成之溝槽與沿著溝狀氣體流道53的徑向所形成之溝槽，但如圖1(a)所示，實際上該等溝槽係設置為位在相異的縱剖面內。又，關於板體31與板體32之間所形成之溝狀氣體流道52，與板體33與板體34之間所形成之溝狀氣體流道54，圖2中僅圖示其前端部的開口。
如圖1(a)所示，該等溝狀氣體流道51~54係分別沿圓周方向等間隔地設置為複數個(圖1(a)所示之範例為各4根，總計16根)，且設置為圓周方向的位置不會相重疊。該等溝狀氣體流道51~54係設置為分別與環狀高頻線圈14呈直交，藉由高頻線圈14所感應之電磁場， 而成為不容易在溝狀氣體流道51~54內發生放電之構造。此外，用以形成該等溝狀氣體流道51~54之溝槽的深度較佳為例如1mm~2mm左右。
如圖2所示，板體31~34的周緣部係藉由上蓋12內周部分所設置之支撐部60來支撐其下面側。該支撐部60係具有配合各板體31~34的外徑而構成為階梯狀之支撐面61~64，該等支撐面61~64的外周側端部則沿著圓周方向而形成有環狀溝槽71~74。於是，該等環狀溝槽71~74便成為用以沿著板體31~34圓周方向而供應處理氣體之氣體流道。
如圖2所示，環狀溝槽71的特定部位係連接有自環狀溝槽71向外周側延伸之處理氣體導入通道81，處理氣體導入通道81係連通至處理氣體導入部91。圖2雖僅顯示了處理氣體導入通道81及處理氣體導入部91，但如圖1(a)所示，其他的環狀溝槽72~74亦設置有同樣的處理氣體導入通道82~84及處理氣體導入部92~94。此外，圖2中，為了說明，雖圖示了構成前述溝狀氣體流道51之溝槽與氣體導入通道81及處理氣體導入部91，但如圖1(a)所示，實際上該等係設置為位在不同的縱剖面內。
如圖2所示，較環狀溝槽71~74要靠近內周側的部分係形成有O型環用溝槽101~104，該等O型環用溝槽101~104係分別配設有氣密封閉用的O型環111~114。
板體31~34的固定可藉由將板體34載置於支撐面64，將板體33載置於支撐面63，將板體32載置於支撐面62，將板體31載置於支撐面61後，將介電體窗13載置於板體31上，接著，藉由螺栓等來將環狀抵壓組件65固定於上蓋12，而將介電體窗13的周圍朝下方按壓之狀態來進行。又，亦可為預先藉由擴散接合等來固定板體31~34之狀態。
上述結構之處理氣體供應機構30中，從處理氣體導入部92~94導入之處理氣體會通過處理氣體導入通道81~84、環狀溝槽71~74、溝狀氣體流道51~54，而從溝狀氣體流道51~54所開口之透孔41~44的部分朝水平方向被供應至處理室10內。
由於該處理氣體供應機構30係於高頻線圈14附近不具有氣體擴散室之構造，因此不需進行氣體擴散室內之放電發生對策。又，由於係介電體所構成之板體31~34的層積構造而不限於基板的中央部及周邊部，可將處理氣體的噴出位置設定在基板之徑向的任意複數位置處，因此可將處理氣體均勻地供應至基板上方的處理空間18，從而提高處理的面內均勻性。又，亦可依需要來將處理氣體不均勻地供應至處理空間18內，而任意地控制電漿處理之狀態。此外，由於藉由存在有層積構造的處理氣體供應機構30，則處理空間的形狀以自基板的距離觀看時便會成為凸型的形狀，因此和不具有上述層積構造物的情況相比，基板外周部的處理特性便會改變。
如上所述，由於溝狀氣體流道51~54係設置為與高頻線圈14呈直交，故在溝狀氣體流道51~54內發生放電的可能性很低。但為了確實防止在溝狀氣體流道51~54內發生放電，亦可於溝狀氣體流道51~54的部分設置有金屬膜，而將該金屬膜設定為接地電位或其他電位。
藉由上述結構之電漿蝕刻裝置1來進行半導體晶圓的電漿蝕刻時，係打開開閉機構(未圖示)，從搬入‧搬出口20來將基板搬入至處理室10內，並載置於載置台15而藉由靜電夾具來吸附。
接下來，關閉搬入‧搬出口20之開閉機構(未圖示)，並從排氣口17藉由真空幫浦(未圖示)等來將處理室10內真空抽氣至特定的真空度。
之後，藉由處理氣體供應機構30來將特定流量的特定處理氣體(蝕刻氣體)供應至處理室10內。此時，從處理氣體導入部91~94導入之處理氣體會通過處理氣體導入通道81~84、環狀溝槽71~74、溝狀氣體流道51~54，而從溝狀氣體流道51~54所開口之透孔41~44的部分朝水平方向被供應至處理室10內。
然後，將處理室10內的壓力維持在特定壓力後，對高頻線圈14施加特定頻率的高頻電功率。藉此，處理室10內之基板上方的處理空間18內便會產生蝕刻氣體的ICP電漿。又，依需要，從高頻電源(未圖示)對載置台15施加偏壓用高頻電壓，以藉由ICP電漿來進行基板的電漿蝕刻。
此時，由於藉由處理氣體供應機構30，便可從處理室10內的分散複數部位處來供應處理氣體，因此可使被供應至基板之處理氣體更加均勻化。又，由於處理氣體供應機構30係由層積有介電體構成的板體31~34之層積體35所構成，且與介電體窗13為一體成型，因此經由介電體窗13而被誘導至處理空間之電磁場便會被遮蔽，而亦可抑制基板的處理狀態變得不均勻。藉此，可使電漿的狀態均勻，從而可對基板各部份施予均勻的蝕刻處理。亦即，可提高處理的面內均勻性。
然後，特定的電漿蝕刻處理結束後，停止高頻電功率的施加及處理氣體的供應，並依與上述步驟順序相反的步驟順序，來將基板從處理室10內搬出。
接下來，參酌圖3(a)、(b)及圖4來針對第2實施形態之電漿蝕刻裝置1a加以說明。第2實施形態中係使上述第1實施形態的處理氣體供應機構30為處理氣體供應機構30a，這一點與第1實施形態不同。
如圖4所示，第2實施形態中，處理氣體供應機構30a係由層積有介電體構成的板體31a~34a之層積體35a所構成。板體31a~34a係構成為環狀，而其中央部所設置之透孔41a~44a的內徑係構成為大致相同。又，如圖3(a)所示，由形成於各板體31a~34a之溝槽所構成的溝狀氣體流道51a~54a係以等間隔，且溝狀氣體流道51a~54a的位置於圓周方向錯開地形成於圓周方向。
如上所述，第2實施形態中，透孔41a~44a的內徑係構成為大致相同，且溝狀氣體流道51a~54a端部的處理氣體噴出部係配設為其徑向位置位在同一圓周上。此外，該徑向位置不限於中央部或周邊部，可設定在任意位置。再者，圓周方向的位置係位在各自相異之錯開的位置，且溝狀氣體流道51a~54a之噴出位置的高度亦係依板體31a~34a的厚度而位在錯開的位置。於是，與第1實施形態同樣地，可使被供應至基板之處理氣體更加均勻化，從而可對基板各部分施予均勻的蝕刻處理。此外，由於除了上述結構以外係構成為與前述第1實施形態相同，故相對應之部分則賦予相同符號而省略重複說明。
接下來，參酌圖5(a)、(b)及圖6來針對第3實施形態之電漿蝕刻裝置1b加以說明。第3實施形態中係使上述第1實施形態的處理氣體供應機構30為處理氣體供應機構30b，這一點與第1實施形態不同。
如圖6所示，第3實施形態中，處理氣體供應機構30b係由層積有介電體構成的板體31b~34b之層積體35b所構成。最靠近介電體窗13側(圖6的上側)的板體31b係於中央附近總共設置有4個透孔41b(參酌圖5(a))，而較板體31b要靠近載置台15側的板體32b~34b亦於相同位置處形成有同樣的透孔。
又，如圖5(a)所示，板體32b係於較透孔41b要靠近外周側處設置有4個透孔42b，而較板體32b要靠近載置台15側的板體33b~34b亦於相同位置處形成有同樣的透孔。再者，板體33b係於較透孔42b要靠近外周側處設置有4個透孔43b，而較板體33b要靠近載置台15側的板體34b亦於相同位置處形成有同樣的透孔。然後，板體34b係於較透孔43b要靠近外周側處設置有4個透孔44b。
如上述結構之第3實施形態般，板體31b~34b可為環狀以外的形狀，只要是於成為處理氣體的噴出部之位置處係設置有透孔41b~44b之形狀，且溝狀氣體流道51b~54b的端部係於透孔41b~44b內的側壁部分具有開口之結構即可。此外，由於除了上述結構以外係構成為與前述第1實施形態相同，故相對應之部分則賦予相同符號而省略重複說明。
接下來，參酌圖7(a)、(b)及圖8來針對第4實施形態之電漿蝕刻裝置1c加以說明。第4實施形態中係使上述第1實施形態的處理氣體供應機構30為處理氣體供應機構30c，這一點與第1實施形態不同。
如圖8所示，第4實施形態中，處理氣體供應機構30c係由層積有介電體構成的板體31c~34c之層積體35c所構成。板體31c~34c雖與第1實施形態同樣地構成為環狀，但如圖7(a)所示，層積體35c的中心係構成為位在自介電體窗13的中心偏離之位置處，這一點與第1實施形態不同。如上述第4實施形態般，亦可為處理室10的空間內係設置有與處理室10的中心偏離之處理氣體供應機構30c，而偏離地配設處理氣體供應口之結構。此外，由於除了上述結構以外係構成為與前述第1實施形態相同，故相對應之部分則賦予相同符號而省略重複說明。
接下來，參酌圖9~13來針對第5實施形態之處理氣體供應機構30d及電漿蝕刻裝置1d加以說明。此外，與前述第1實施形態相對應之部分則賦予相同符號而省略重複說明。
圖9係顯示第5實施形態之電漿蝕刻裝置1d的主要部份結構之圖式。如圖9(b)所示，第5實施形態之處理氣體供應機構30d係由層積有石英、單晶矽或陶瓷等介電體(第5實施形態中為石英)構成的上側板體131、中間板體132、下側板體133之3片板體之層積體135所構成。上側板體131、中間板體132、下側板體133係分別形成為略圓板狀，整體的厚度為例如15mm左右。3片板體當中，位在中間之中間板體132的厚度係構成為較上側板體131及下側板體133要厚(例如11mm左右)。又，上側板體131及下側板體133的厚度為2mm左右。
如圖10所示，下側板體133係配設有複數個下側透孔140，本實施形態中，下側透孔140係配列為格子狀。又，如圖11所示，中間板體132的內周部分係形成有複數個中間透孔150。又，中間板體132的下面側如圖11所示，係形成有用以形成將處理氣體供應至基板外周部的外周側氣體流道之複數個下側外周溝151、下側徑向溝152及下側輔助溝153。
下側外周溝151係配設為沿外周部而被分割成4個圓弧狀。4個下側外周溝151係分別配設有用以將處理氣體供應至基板外周部之處理氣體導入口151a。又，下側徑向溝152係如同從下側外周溝151朝向內周側延伸般地沿著徑向配設。下側徑向溝152的內周側端部係形成為會到達圖10所示之下側板體133所形成之任一下側透孔140的邊緣部，而在貼合下側板體133與中間板體132時，下側徑向溝152會與下側透孔140相連通。
又，下側輔助溝153係配設為連接複數中間透孔150之間。該下側輔助溝153係透過其中一中間透孔150而與中間板體132上面側所配設之後述上側徑向溝156相連通。該下側輔助溝153係為了在因與其他上側徑向溝156之干涉而無法在中間板體132的上面側形成上側徑向溝156之部分，形成有分流至中間板體132下面側的氣體流道之目的而設置。
如圖12所示，中間板體132的上面側係形成有用以形成將處理氣體供應至基板內周部的內周側氣體流道之複數上側外周溝155與上側徑向溝156。上側外周溝155係配設為沿外周部而被分割成4個圓弧狀。又，上側徑向溝156係如同從上側外周溝155朝向內周側延伸般地沿著徑向配設。上側徑向溝156的內周側端部係配設為會到達任一中間透孔150的邊緣部，來使上側徑向溝156與中間透孔150相連通。此外，上側徑向溝156中，除了內周側端部以外，於其經過路徑中亦包含有其他的中間透孔150。亦即，上側徑向溝156與中間透孔150並非一定要一對一地對應，而亦包含有1個上側徑向溝156係與複數中間透孔150相連通之結構。4個上側外周溝155係分別配設有將處理氣體供應至基板內周部之處理氣體導入口155a。
上側板體131係形成為平板狀，而固著於上述中間板體132的上面側，來將上側外周溝155、上側徑向溝156及中間透孔150的上側封閉。藉此，便會形成有從上側外周溝155通過上側徑向溝156而到達中間透孔150之圖13所示的溝狀氣體流道171。
又，中間板體132的下面側係固著有下側板體133來將下側外周溝151、下側徑向溝152、下側輔助溝153的下側封閉，且下側透孔140與中間透孔150係相連通。藉此，便會形成有從下側外周溝151通過下側徑向溝152而到達下側透孔140之圖13所示的溝狀氣體流道172。
此外，上側板體131、中間板體132、下側板體133的固著可藉由例如擴散接合來進行。該擴散接合係藉由在例如氧雰圍下加熱至800~900℃來施予壓力，便可在無接著層之狀態下進行接合。
如圖9(a)所示，將處理氣體供應至基板內周部之4個氣體導入口155a及將處理氣體供應至基板外周部之4個處理氣體導入口151a係分別與處理氣體導入部91~98相連通。
從處理氣體導入部91~98導入之處理氣體的種類及流量可相對於基板而在內周部與外周部相異，又，亦可在內周部之處理氣體導入部4個部位處與外周部部位處處理氣體導入部4個部位處而分別於圓周方向相異。藉此，便可精細地控制對基板之電漿處理的面內均勻性。
又，藉由使得下側外周溝151及上側外周溝155為分離狀態，則可減少在該等內部發生放電的可能性。亦即，若下側外周溝151及上側外周溝155非為分離狀態，而遍佈整圈地形成有1個溝槽的話，則在該溝槽所形成之溝狀氣體流道內產生電位差而發生放電的可能性便會提高，但本第5實施形態可減少上述放電發生的可能性。
上述結構之第5實施形態可獲得與上述各實施形態相同的效果，並且可格子狀配設有多個作為處理氣體的噴出口之下側透孔140。於是，便可使被供應至基板之處理氣體更加均勻化。
此外，上述第5實施形態係使溝狀氣體流道171及溝狀氣體流道172為彎折後的形狀，又，使得溝狀氣體流道171及溝狀氣體流道172對應於複數下側透孔140之構造。然而，亦可如圖14所示之第6實施形態的氣體供應機構30e般地使溝狀氣體流道171及溝狀氣體流道172分別對應於1個下側透孔140，並且，直線狀地配設有溝狀氣體流道171及溝狀氣體流道172之構造。
又，上述第5實施形態之氣體供應機構30d、第6實施形態之氣體供應機構30e中，若下側板體133等為矽製等，則不限於ICP型的電漿處理裝置，而亦可適用於CCP型的電漿處理裝置。
此外，本發明不限於上述實施形態，當然可做各種變化。例如用以構成處理氣體供應機構的層積體之板體數量不限於3片、4片，而亦可為2片或5片以上。又，板體所設置之透孔的形狀不限於圓形或橢圓形，而亦可為其他形狀。再者，溝狀流道的溝槽深度及寬度亦可為配合溝狀流道的長度而變更後之結構，以使處理氣體的供應量均勻。
1、1a、1b、1b、1d．．．電漿蝕刻裝置
10．．．處理室
11．．．處理室本體
12．．．上蓋
13．．．介電體窗
14．．．高頻線圈
15．．．載置台
16．．．排氣空間
17．．．排氣口
18．．．處理空間
19．．．隔板
20．．．搬入‧搬出口
30、30a、30b、30c、30d、30e．．．處理氣體供應機構
31~34、31a~34a、31b~34b、31c~34c．．．板體
35a、35b、35c．．．層積體
41~44、41a~44a、41b~44b、41c~44c．．．透孔
51~54、51a~54a、51b~54b、51c~54c．．．溝狀氣體流道
60．．．支撐部
61~64．．．支撐面
65．．．抵壓組件
71~74．．．環狀溝槽
81~84．．．處理氣體導入通道
91~98．．．處理氣體導入部
101~104．．．O型環用溝槽
111~114．．．O型環
131．．．上側板體
132．．．中間板體
133‧‧‧下側板體
135‧‧‧層積體
140‧‧‧下側透孔
150‧‧‧中間透孔
151‧‧‧下側外周溝
151a‧‧‧處理氣體導入口
152‧‧‧下側徑向溝
153‧‧‧下側輔助溝
155‧‧‧上側外周溝
155a‧‧‧處理氣體導入口
156‧‧‧上側徑向溝
171、172‧‧‧溝狀氣體流道
圖1(a)、(b)係顯示本發明第1實施形態之電漿蝕刻裝置的結構之圖式。
圖2係放大顯示圖1之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之縱剖面圖。
圖3(a)、(b)係顯示本發明第2實施形態之電漿蝕刻裝置的結構之圖式。
圖4係放大顯示圖3之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之縱剖面圖。
圖5(a)、(b)係顯示本發明第3實施形態之電漿蝕刻裝置的結構之圖式。
圖6係放大顯示圖5之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之縱剖面圖。
圖7(a)、(b)係顯示本發明第4實施形態之電漿蝕刻裝置的結構之圖式。
圖8係放大顯示之圖7之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之縱剖面圖。
圖9(a)、(b)係顯示本發明第5實施形態之電漿蝕刻裝置的結構之圖式。
圖10係顯示圖9之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之圖式。
圖11係顯示圖9之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之圖式。
圖12係顯示圖9之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之圖式。
圖13係顯示圖9之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之圖式。
圖14係顯示本發明第6實施形態之電漿蝕刻裝置的主要部份結構之圖式。
1．．．電漿蝕刻裝置
10．．．處理室
11．．．處理室本體
12．．．上蓋
13．．．介電體窗
14．．．高頻線圈
15．．．載置台
16．．．排氣空間
17．．．排氣口
18．．．處理空間
19．．．隔板
20．．．搬入‧搬出口
30．．．處理氣體供應機構
41．．．透孔
91、92．．．處理氣體導入部

Claims (13)

  1. 一種電漿處理裝置，係使感應耦合電漿產生於處理室內，來進行該處理室內所收納之基板的處理之電漿處理裝置，其特徵在於具備有：上蓋，係設置為覆蓋該處理室的上部開口，並具有介電體窗；高頻線圈，係配設於該處理室外之該介電體窗的上部；及氣體供應機構，係位在該介電體窗內側而支撐於該上蓋，且由層積有具有透孔之複數板體的層積體所構成，透過設置於該複數板體彼此之間或該複數板體與該介電體窗之間，且端部於該透孔的邊緣部具有開口之複數溝狀氣體流道來從複數部位朝水平方向將處理氣體供應至該處理室內；其中該複數板體為環狀，且該複數板體之內徑係構成為較愈靠近該介電體窗側則愈小。
  2. 一種電漿處理裝置，係使感應耦合電漿產生於處理室內，來進行該處理室內所收納之基板的處理之電漿處理裝置，其特徵在於具備有：介電體窗，係設置為覆蓋該處理室之上部開口；高頻線圈，係在該處理室外側，配設於該介電體窗上部；氣體供給機構，係設置於該介電體窗下面； 處理氣體導入部，係將處理氣體導入至該氣體供給機構；以及上蓋，係支撐該介電體窗及該氣體供給機構；其中該上蓋係於其內部形成有處理氣體導入通道，並與該氣體導入通道連通而連接有該處理氣體導入部；該氣體供給機構係由層積有複數板體之層積體所構成；該複數板體係在處理氣體的噴出部位置形成有透孔；該複數板體彼此之間係形成有由沿著徑向之溝槽所構成，且在該透孔緣部開口之複數溝狀氣體流道；該複數板體之外周側端部係形成有連通於該複數溝狀氣體流道，並沿著該複數板體的圓周方向來成為氣體流道的環狀溝槽；該處理氣體導入通道會連通於該環狀溝槽；該複數溝狀氣體流道係設置為與該高頻線圈呈直交。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數板體係由介電體所構成。
  4. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中該複數板體係由石英或陶瓷所構成。
  5. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中 該複數板體的內徑皆為相同。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數板體的外徑係構成為愈靠近該介電體窗側則愈大。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該複數溝狀氣體流道係配設為與該高頻線圈呈直交。
  8. 如申請專利範圍第7項之電漿處理裝置，其中該複數板體之該複數溝狀氣體流道的部分係形成有金屬薄膜。
  9. 一種電漿處理裝置的處理氣體供應構造，該電漿處理裝置係具備有設置為覆蓋處理室的上部開口並具有介電體窗之上蓋，與配設於該處理室外之該介電體窗的上部之高頻線圈，而藉由對該高頻線圈施加高頻電功率，來使感應耦合電漿產生於該處理室內，以進行該處理室內所收納之基板的處理，電漿處理裝置之處理氣體供應構造的特徵為：係位在該介電體窗內側而支撐於該上蓋，且由層積有具有透孔之複數板體的層積體所構成，透過設置於該複數板體彼此之間或該複數板體與該介電體窗之間，且端部於該透孔的邊緣部具有開口之複數溝狀氣體流道來從複數部位朝水平方向將處理氣體供應至該處理室內；其中該複數板體為環狀，且該複數板體之內徑 係構成為較愈靠近該介電體窗側之該複數板體則愈小。
  10. 一種電漿處理裝置的處理氣體供應構造，係在使感應耦合電漿產生於內部之處理室內，供給處理氣體之電漿處理裝置的處理氣體供應構造，其特徵在於具備有：介電體窗，係設置為覆蓋該處理室之上部開口；高頻線圈，係在該處理室外側，配設於該介電體窗上部；氣體供給機構，係設置於該介電體窗下面；處理氣體導入部，係將處理氣體導入至該氣體供給機構；以及上蓋，係支撐該介電體窗及該氣體供給機構；其中該上蓋係於其內部形成有處理氣體導入通道，並與該氣體導入通道連通而連接有該處理氣體導入部；該氣體供給機構係由層積有複數板體之層積體所構成；該複數板體係在處理氣體的噴出部位置形成有透孔；該複數板體彼此之間係形成有由沿著徑向之溝槽所構成，且在該透孔緣部開口之複數溝狀氣體流道； 該複數板體之外周側端部係形成有連通於該複數溝狀氣體流道，並沿著該複數板體的圓周方向來成為氣體流道的環狀溝槽；該處理氣體導入通道會連通於該環狀溝槽；該複數溝狀氣體流道係設置為與該高頻線圈呈直交。
  11. 如申請專利範圍第10項之電漿處理裝置的處理氣體供應構造，其中該複數板體係環狀。
  12. 如申請專利範圍第11項之電漿處理裝置的處理氣體供應構造，其中該複數板體之內徑係構成為較愈靠近該介電體窗側則愈小。
  13. 如申請專利範圍第9或11項之電漿處理裝置的處理氣體供應構造，其中該複數板體之外徑係構成為較愈靠近該介電體窗側則愈大。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5718011B2 (ja) * 2010-10-13 2015-05-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びその処理ガス供給構造
US9245717B2 (en) * 2011-05-31 2016-01-26 Lam Research Corporation Gas distribution system for ceramic showerhead of plasma etch reactor
TWI565825B (zh) * 2012-06-07 2017-01-11 索泰克公司 沉積系統之氣體注入組件及相關使用方法
US9536710B2 (en) * 2013-02-25 2017-01-03 Applied Materials, Inc. Tunable gas delivery assembly with internal diffuser and angular injection
US10249511B2 (en) * 2014-06-27 2019-04-02 Lam Research Corporation Ceramic showerhead including central gas injector for tunable convective-diffusive gas flow in semiconductor substrate processing apparatus
US20160002784A1 (en) 2014-07-07 2016-01-07 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Method and apparatus for depositing a monolayer on a three dimensional structure
US20160033070A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Applied Materials, Inc. Recursive pumping member
US20170211185A1 (en) * 2016-01-22 2017-07-27 Applied Materials, Inc. Ceramic showerhead with embedded conductive layers
US10780447B2 (en) * 2016-04-26 2020-09-22 Applied Materials, Inc. Apparatus for controlling temperature uniformity of a showerhead
US11694911B2 (en) * 2016-12-20 2023-07-04 Lam Research Corporation Systems and methods for metastable activated radical selective strip and etch using dual plenum showerhead
US11670490B2 (en) 2017-09-29 2023-06-06 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated circuit fabrication system with adjustable gas injector
US11600517B2 (en) * 2018-08-17 2023-03-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Screwless semiconductor processing chambers
TWI794131B (zh) * 2018-12-21 2023-02-21 日商Ｔｏｔｏ股份有限公司 靜電吸盤
CN113249707A (zh) * 2021-04-21 2021-08-13 拓荆科技股份有限公司 一种薄膜沉积装置和薄膜沉积方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4948458A (en) * 1989-08-14 1990-08-14 Lam Research Corporation Method and apparatus for producing magnetically-coupled planar plasma
JP3243125B2 (ja) * 1994-06-27 2002-01-07 東京エレクトロン株式会社 処理装置
US5522934A (en) * 1994-04-26 1996-06-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus using vertical gas inlets one on top of another
US5746875A (en) * 1994-09-16 1998-05-05 Applied Materials, Inc. Gas injection slit nozzle for a plasma process reactor
US5846883A (en) * 1996-07-10 1998-12-08 Cvc, Inc. Method for multi-zone high-density inductively-coupled plasma generation
JP3485505B2 (ja) 1999-09-17 2004-01-13 松下電器産業株式会社 処理装置
KR20010062209A (ko) * 1999-12-10 2001-07-07 히가시 데쓰로 고내식성 막이 내부에 형성된 챔버를 구비하는 처리 장치
US6444040B1 (en) * 2000-05-05 2002-09-03 Applied Materials Inc. Gas distribution plate
US6716303B1 (en) * 2000-10-13 2004-04-06 Lam Research Corporation Vacuum plasma processor having a chamber with electrodes and a coil for plasma excitation and method of operating same
US6660662B2 (en) 2001-01-26 2003-12-09 Applied Materials, Inc. Method of reducing plasma charge damage for plasma processes
JP2003323997A (ja) * 2002-04-30 2003-11-14 Lam Research Kk プラズマ安定化方法およびプラズマ装置
KR100964398B1 (ko) * 2003-01-03 2010-06-17 삼성전자주식회사 유도결합형 안테나 및 이를 채용한 플라즈마 처리장치
JP4382505B2 (ja) * 2004-01-22 2009-12-16 パナソニック株式会社 プラズマエッチング装置の誘電板の製造方法
EP1662546A1 (en) * 2004-11-25 2006-05-31 The European Community, represented by the European Commission Inductively coupled plasma processing apparatus
CN101258786B (zh) 2005-09-01 2012-08-29 松下电器产业株式会社 等离子体处理设备
JP5252931B2 (ja) * 2008-01-16 2013-07-31 日本碍子株式会社 セラミックプラズマ反応器、及びプラズマ反応装置
US8377209B2 (en) * 2008-03-12 2013-02-19 Applied Materials, Inc. Linear plasma source for dynamic (moving substrate) plasma processing
JP5396745B2 (ja) * 2008-05-23 2014-01-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN201313934Y (zh) * 2008-09-10 2009-09-23 李刚 一种用于化学气相淀积的气体导入装置
JP5554099B2 (ja) * 2010-03-18 2014-07-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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