TWI585813B - Plasma processing device and plasma processing method - Google Patents

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Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明之各種觀點及實施型態係關於一種電漿處理裝置及電漿處理方法。
半導體之製造過程中廣泛地進行電漿處理，其目的在於進行薄膜的沉積或蝕刻等。為了獲得高性能且高功能的半導體，要求對被處理基板的被處理面整面進行均勻的電漿處理。
近年來的電漿處理中常使用電漿處理裝置，藉由微波來進行製程氣體的激發。該電漿處理裝置係使用形成有複數槽孔之槽孔板，將微波產生器所產生之微波作為電漿激發用微波而放射。又，電漿處理裝置係藉由設置於槽孔板與電漿處理空間之間的介電體，將從槽孔板所放射之電漿激發用微波引導至處理空間。
然而，上述電漿處理裝置中，為了對被處理基板的被處理面整面進行均勻的電漿處理，而被要求保持介電體的溫度均勻性。關於這一點，專利文獻1揭示一種技術，其係於腔室的側壁外周設置加熱機構，藉由該加熱機構從周邊部加熱介電體。
專利文獻1：WO2010-001938號公報
然而，如習知技術般，由於僅從周邊部加熱介電體會難以使熱均勻地傳熱至介電體整面，因而有損及介電體的溫度均勻性之情況。
本發明一觀點之電漿處理裝置具備區劃出處理空間之處理容器、微波產生器、以及具有對向於該處理空間的對向面之介電體。又，電漿處理裝置具備槽孔板，係形成有設置於該介電體之該對向面之相反側的面上，依據該微波產生器所產生之微波，透過該介電體將電漿激發用微波朝該處理空間放射之複數槽孔。又，電漿處理裝置具備設置於該槽孔板內部之發熱組件。
依據本發明之各種觀點及實施型態，可實現能夠保持介電體的溫度均勻性之電漿處理裝置及電漿處理方法。
10、100‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
13‧‧‧排熱組件
14‧‧‧台座
16‧‧‧微波產生器
18‧‧‧天線
20‧‧‧介電體窗
30、300‧‧‧槽孔板
30a‧‧‧槽孔
31、310‧‧‧加熱器
31-1、310-1‧‧‧中央加熱器
31-2、310-2‧‧‧中間加熱器
31-3‧‧‧邊緣加熱器
32‧‧‧介電體板
33‧‧‧橡皮片
圖1係概略顯示一實施型態之電漿處理裝置之圖式。
圖2為從軸線X方向觀看一實施型態之槽孔板的平面圖。
圖3係概略顯示一實施型態之槽孔板的縱剖面之圖式。
圖4為一實施型態之槽孔板的平面剖視圖。
圖5係放大顯示一實施型態之噴射器及介電體窗的貫穿孔之剖視圖。
圖6為一實施型態之電漿處理方法的流程圖。
圖7係顯示一實施型態之電漿處理裝置所具備的控制部之圖式。
圖8A係用以說明一實施型態之電漿處理方法的效果之圖式。
圖8B係用以說明一實施型態之電漿處理方法的效果之圖式。
圖8C係用以說明一實施型態之電漿處理方法的效果之圖式。
圖9為一實施型態之槽孔板的變形例之平面剖視圖。
圖10係概略顯示一實施型態之電漿處理裝置的變形例之圖式。
以下，參閱圖式詳細地說明各種實施型態。此外，各圖式中，針對相同或相當的部分則賦予相同的符號。
圖1係概略顯示一實施型態之電漿處理裝置之圖式。圖1所示之電漿處理裝置10具備處理容器12、台座14、微波產生器16、天線18及介電體窗20。
處理容器12係區劃出用以進行電漿處理之處理空間S。處理容器12具有側壁12a及底部12b。側壁12a係形成為接近筒形。以下，假想地設定在側壁12a的筒形中心處有一呈筒形延伸的軸線X，而將軸線X的延伸方向稱作軸線X方向。底部12b係設置於側壁12a的下端側，覆蓋側壁12a的底側開口。底部12b設置有排氣用的排氣孔12h。側壁12a的上端部呈開口。
側壁12a的上端部開口係藉由介電體窗20而封閉。介電體窗20與側壁12a的上端部之間介設有O型環21。介電體窗20係透過O型環21而設置於側壁12a的上端部。藉由O型環21來使處理容器12更確實地密閉。台座14係收納在處理空間S內，載置有被處理基板W。介電體窗20具有對向於處理空間S之對向面20a。
微波產生器16會產生例如2.45GHz的微波。一實施型態中，電漿處理裝置10另具備調諧器22、導波管24、模式轉換器26及同軸導波管28。
微波產生器16係介隔著調諧器22而連接於導波管24。導波管24為例如矩形導波管。導波管24連接於模式轉換器26，模式轉換器26連接於同軸導波管28的上端。
同軸導波管28係沿著軸線X延伸。該同軸導波管28包含有外側導體28a及內側導體28b。外側導體28a為延伸於軸線X方向之略圓筒形狀。內側導體28b係設置於外側導體28a的內部。該內側導體28b為沿著軸線X延伸之略圓筒形狀。
微波產生器16所產生之微波係經由調諧器22及導波管24 而被導波至模式轉換器26。模式轉換器26會轉換微波的模式，並將經模式轉換後的微波供應至同軸導波管28。來自同軸導波管28的微波會被供應至天線18。
天線18會依據微波產生器16所產生之微波，放射出電漿激發用微波。天線18具有槽孔板30、介電體板32及冷卻套34。天線18係設置於介電體窗20之對向面20a之相反側的面20b上，依據微波產生器16所產生之微波，透過介電體窗20將電漿激發用微波朝處理空間S放射。
槽孔板30係形成為板面與軸線X呈直交之略圓板狀。槽孔板30係於介電體窗20之對向面20a之相反側的面20b上，與介電體窗20相互使板面貼合所配置。槽孔板30係以軸線X為中心而於周圍方向上配列有複數槽孔30a。圖2為從軸線X方向觀看一實施型態之槽孔板的平面圖。一實施型態中，如圖2所示，槽孔板30為構成輻射狀槽孔天線之槽孔板。槽孔板30係形成為具有導電性之金屬製的圓板狀。槽孔板30形成有複數槽孔30a。各槽孔30a包含有朝向相互呈交叉或直交之方向延伸的長孔(即槽孔30b與槽孔30c)。複數槽孔30a係於徑向上以特定間隔配置，又，於周圍方向上以特定間隔配置。
換言之，複數槽孔30a係具有沿著槽孔板30的圓周方向複數配置而形成之第1槽孔群30a-1，與在較該第1槽孔群30a-1要靠近槽孔板30的徑向外側處，沿著槽孔板30的圓周方向複數配置而形成之第2槽孔群30a-2。又，槽孔板30的中央部形成有可供後述導管36貫穿之貫穿孔30d。
再度參閱圖1。如圖1所示，槽孔板30的內部設置有複數加熱器31。此處，說明槽孔板30及加熱器31等的詳細結構。圖3係概略顯示一實施型態之槽孔板的縱剖面之圖式。圖4為一實施型態之槽孔板的平面剖視圖。
如圖3所示，槽孔板30具有底面呈開口而形成為矩形的箱狀之上部槽孔板30-1，與封閉上部槽孔板30-1的底面開口之下部槽孔板30-2。
又，藉由上部槽孔板30-1及下部槽孔板30-2所形成之空間31a的內部係收納有以絕緣材料形成為筒狀之橡皮片33。又，橡皮片33的筒內空間31b收納有加熱器31。亦即，加熱器31係被橡皮片33覆蓋，藉由橡皮片33來使上部槽孔板30-1及下部槽孔板30-2絕緣。加熱器31為發熱組件，其係含有例如鈦所形成，使電流流通而藉由焦耳熱來發熱。
又，如圖4所示，加熱器31具有於槽孔板30的中央區域處配置為漩渦狀之中央加熱器31-1、於槽孔板30的中央區域與外周區域之間的中間區域處配置為漩渦狀之中間加熱器31-2、於槽孔板30的外周區域處配置為漩渦狀之邊緣加熱器31-3。中央加熱器31-1、中間加熱器31-2及邊緣加熱器31-3係藉由從電源31-4所供應之電流會流通，而藉由焦耳熱來發熱。
中央加熱器31-1係從槽孔板30的外周避開槽孔30a而被引入至槽孔板30的中央區域，在槽孔板30的中央區域處環繞呈漩渦狀，且再度避開槽孔30a而被引出至槽孔板30的外周。又，中間加熱器31-2係從槽孔板30的外周避開槽孔30a而被引入至槽孔板30的中央區域與外周區域之間的中間區域，在槽孔板30的中間區域處環繞呈漩渦狀，且再度避開槽孔30a而被引出至槽孔板30的外周。又，邊緣加熱器31-3係從槽孔板30的外周被引入至槽孔板30的外周區域，在槽孔板30的外周區域處環繞呈漩渦狀，且再度被引出至槽孔板30的外周。
藉由如本實施型態般地於槽孔板30內部設置中央加熱器31-1、中間加熱器31-2及邊緣加熱器31-3，便可自介電體窗20附近以大範圍加熱介電體窗20。其結果，依據本實施型態，由於可保持介電體窗20的溫度均勻性，因此可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理。
再度參閱圖1。介電體板32係形成為板面與軸線X呈直交之略圓板狀。介電體板32係設置於槽孔板30與冷卻套34的下側表面之間。介電體板32為例如石英製，為略圓板形狀。 冷卻套34的表面具有導電性。冷卻套34係形成有內部可供冷媒流通的流道34a，藉由冷媒的流通來冷卻介電體板32及槽孔板30。冷卻套34的上部表面電連接有外側導體28a的下端。又，內側導體28b的下端係透過冷卻套34及介電體板32的中央部分所形成之孔，而電連接於槽孔板30。
來自同軸導波管28的微波會傳播至介電體板32，再從槽孔板30的槽孔30a經由介電體窗20而被導入至處理空間S內。介電體窗20為略圓板形狀，由例如石英所構成。該介電體窗20係設置於處理空間S與天線18之間，一實施型態中，係於軸線X方向上設置於天線18的正下方。
一實施型態中，同軸導波管28的內側導體28b的內孔有一導管36通過。槽孔板30的中央部形成有可供導管36貫穿之貫穿孔30d。導管36係沿著軸線X延伸，而連接於氣體供應系統38、氣體供應系統39及氣體供應系統40。
氣體供應系統38會對導管36供應處理被處理基板W用的處理氣體。氣體供應系統38所供應之處理氣體含有碳。該處理氣體在一實施型態中為蝕刻氣體，例如CF4氣體，或CH2F2氣體。氣體供應系統38可包含有氣體源38a、閥38b、及流量控制器38c。氣體源38a為處理氣體的氣體源。閥38b會切換來自氣體源38a之處理氣體的供應及供應停止。流量控制器38c為例如質流控制器，會調整來自氣體源38a之處理氣體的流量。
氣體供應系統39會對導管36供應氧氣(O2氣體)。從氣體供應系統39供應的氧氣構成了清潔氣體。氣體供應系統39可包含有氣體源39a、閥39b、及流量控制器39c。氣體源39a為氧氣的氣體源。閥39b會切換來自氣體源39a之氣體的供應及供應停止。流量控制器39c為例如質流控制器，會調整來自氣體源39a之氣體的流量。
氣體供應系統40會對導管36供應氬氣。一實施型態中，除了來自氣體供應系統39的清潔氣體，也會從氣體供應系統40供應氬氣。氣體供應系統40可包含有氣體源40a、閥40b、 及流量控制器40c。氣體源40a為氬氣的氣體源。閥40b會切換來自氣體源40a之氬氣的供應及供應停止。流量控制器40c為例如質流控制器，會調整來自氣體源40a之氬氣的流量。
一實施型態中，電漿處理裝置10可另具備噴射器41。噴射器41會將來自導管36的氣體供應至介電體窗20所形成之貫穿孔20h。被供應至介電體窗20的貫穿孔20h之氣體會被供應至處理空間S。以下的說明中，有將導管36、噴射器41及貫穿孔20h所構成之氣體供應路徑稱作「中央氣體導入部」的情況。
一實施型態中，電漿處理裝置10可另具備氣體供應部42。氣體供應部42係在台座14與介電體窗20之間，從軸線X周圍對處理空間S供應氣體。以下的說明中，有將氣體供應部42稱作「周邊氣體導入部」的情況。氣體供應部42包含有導管42a。導管42a係在介電體窗20與台座14之間以軸線X為中心環狀地延伸。導管42a形成有複數氣體供應孔42b。複數氣體供應孔42b呈環狀配列，朝向軸線X具有開口，會朝向軸線X供應被供應至導管42a之氣體。該氣體供應部42係透過導管46而連接於氣體供應系統43、氣體供應系統44及氣體供應系統45。
氣體供應系統43會對氣體供應部42供應處理被處理基板W用的處理氣體。從氣體供應系統43所供應之處理氣體係與氣體供應系統38的處理氣體同樣地含有碳。該處理氣體在一實施型態中為蝕刻氣體，例如CF4氣體，或CH2F2氣體。氣體供應系統43可包含有氣體源43a、閥43b、及流量控制器43c。氣體源43a為處理氣體的氣體源。閥43b會切換來自氣體源43a之處理氣體的供應及供應停止。流量控制器43c為例如質流控制器，會調整來自氣體源43a之處理氣體的流量。
氣體供應系統44會對氣體供應部42供應氧氣(O2氣體)。從氣體供應系統44供應的氣體構成了清潔氣體。氣體供應系統44可包含有氣體源44a、閥44b、及流量控制器44c。氣體 源44a為氧氣的氣體源。閥44b會切換來自氣體源44a之氣體的供應及供應停止。流量控制器44c為例如質流控制器，會調整來自氣體源44a之氣體的流量。
氣體供應系統45會對氣體供應部42供應氬氣。一實施型態中，除了來自氣體供應系統44的清潔氣體，也會從氣體供應系統45供應氬氣。氣體供應系統45可包含有氣體源45a、閥45b、及流量控制器45c。氣體源45a為氬氣的氣體源。閥45b會切換來自氣體源45a之氬氣的供應及供應停止。流量控制器45c。
台座14係在軸線X方向上與介電體窗20呈對面般地設置。該台座14係將處理空間S挾置在介電體窗20與該台座14之間般地設置。台座14上載置有被處理基板W。一實施型態中，台座14係包含有台14a、聚焦環14b、及靜電夾具14c。
台14a係藉由筒狀支撐部48而被加以支撐。筒狀支撐部48係由絕緣性材料所構成，從底部12b朝垂直上方延伸。又，筒狀支撐部48的外周設置有導電性的筒狀支撐部50。筒狀支撐部50係沿著筒狀支撐部48的外周而從處理容器12的底部12b朝垂直上方延伸。該筒狀支撐部50與側壁12a之間形成有環狀的排氣道51。
排氣道51的上部安裝有環狀隔板52，該環狀隔板52設置有複數貫穿孔。排氣孔12h的下部係透過排氣管54而連接有排氣裝置56。排氣裝置56具有渦輪分子幫浦等之真空幫浦。藉由排氣裝置56，便可將處理容器12內的處理空間S減壓至所欲真空度
台14a兼作為高頻電極。台14a係透過供電棒62及匹配單元60而電連接有RF偏壓用的高頻電源58。高頻電源58會以特定功率輸出用以控制吸引至被處理基板W的離子能量之適當的特定頻率，例如13.65MHz的高頻電功率。匹配單元60收納有用以在高頻電源58側的阻抗，與主要為電極、電漿、處理容器12之負荷側的阻抗之間取得整合之匹配器。該匹配器
當中包含有自偏壓生成用的阻隔電容器。
匹配單元26收納有用以在高頻電源28側的阻抗，與主要為電極、電漿、處理容器12之負荷側的阻抗之間取得整合之匹配器，該匹配器中包含自偏壓生成用的阻隔電容器。此外，高頻偏壓可在電漿摻雜中依需要而供應。
台14a的上面設置有靜電夾具14c。靜電夾具14c係以靜電吸附力來保持被處理基板W。靜電夾具14c的徑向外側設置有環狀地圍繞被處理基板W周圍之聚焦環14b。靜電夾具14c包含有電極14d、絕緣膜14e、及絕緣膜14f。電極14d係由導電膜所構成，設置於絕緣膜14e與絕緣膜14f之間。電極14d係透過開關66及被覆線68而電連接有高壓的直流電源64。靜電夾具14c藉由從直流電源64所施加之直流電壓產生的庫倫力，便可吸附保持被處理基板W。
台14a的內部設置有延伸於周圍方向之環狀的冷媒室14g。該冷媒室14g係從冷卻單元(圖中未顯示)經由配管70、72而循環供應有特定溫度的冷媒，例如冷卻水。藉由冷媒的溫度來控制靜電夾具14c的上面溫度。傳熱氣體，例如He氣體係經由氣體供應管74而被供應至靜電夾具14c的上面與被處理基板W的內面之間，藉由該靜電夾具14c的上面溫度來控制被處理基板W的溫度。
以下，參閱圖5，更詳細地說明噴射器41及介電體窗20的貫穿孔20h。圖5係放大顯示一實施型態之噴射器及介電體窗的貫穿孔之剖視圖。
如圖5所示，介電體窗20係沿著軸線X，從上方依序區劃出收納空間20s、貫穿孔20h。貫穿孔20h會使收納空間20s與處理空間S相連通。該貫穿孔20h係構成為天線18側的開口與處理空間S側的開口之間的一部分處之面積乃較該一部分與天線18側的開口之間之該貫穿孔20h的其他一部分處之面積要來得小。此處，「面積」係指直交於軸線X之面上貫穿孔20h的面積。一範例中，如圖5所示，貫穿孔20h的形狀為沿 著軸線X愈朝向下方則其直徑愈小之錐形。
收納空間20s收納有噴射器41及導管36的一端部36b。導管36可由具有導電性之金屬所構成。導管36包含有本體部36a及一端部36b。本體部36a的形狀為沿著軸線X延伸之筒形。一端部36b的形狀為略圓板狀，具有大於本體部36a之外徑。導管36係設置有橫跨本體部36a及一端部36b而貫穿之氣體供應用的內孔。該導管36的本體部36a係通過內側導體28b的內孔。
內側導體28b如上所述，係連接於槽孔板30。一實施型態中，槽孔板30係沿著軸線X而於槽孔板30的中央部形成有貫穿孔30d。區劃出該貫穿孔30d之槽孔板30的內側緣部係藉由內側導體28b的下端與金屬製的組件80而被挾持。該組件80係藉由螺絲82而被固定在內側導體28b的下端。又，槽孔板30的下面係與導管36之一端部36b的上面相接觸。如此地，內側導體28b、槽孔板30及導管36便會電連接。
噴射器41係在收納空間20s內，收納在導管36之一端部36b的下方。噴射器41具有導電性，為略圓板形狀。噴射器41為例如鋁或不鏽鋼製。
噴射器41包含有一端部36b側的第1面41a與貫穿孔20h側的第2面41b。噴射器41形成有從第1面41a延伸至第2面41b之複數貫穿孔41h。一實施型態中，第2面41b亦可形成有Y2O3的膜。該膜亦可藉由將Y2O3塗佈於第2面41b後，以電子束來將塗佈後的膜熔融所形成。
噴射器41係藉由螺絲84而被固定在導管36的一端部36b，且電連接於該一端部36b。因此，噴射器41可被設定為與內側導體28b、槽孔板30、及導管36相同電位。噴射器41可設定為例如接地電位。
一實施型態中，噴射器41的第2面41b與介電體窗20之間設置有O型環86。O型環86係圍繞複數貫穿孔41h之貫穿孔20h側的開口般而環狀地延伸。藉由該O型環86，來確保 噴射器41與介電體窗20之間處的氣密。再者，噴射器41的第1面41a與導管36的一端部36b之間設置有O型環88。O型環88係圍繞複數貫穿孔41h之一端部36b側的開口般而環狀地延伸。藉此，確保噴射器41與導管36的一端部36b之間的氣密。
上述方式構成的電漿處理裝置10係經由導管36及噴射器41的貫穿孔41h，從介電體窗20的貫穿孔20h沿著軸線X對處理空間S內供應氣體。又，在較貫穿孔20h要下方處，從氣體供應部42朝向軸線X供應氣體。再者，從天線18透過介電體窗20將微波導入至處理空間S及/或貫穿孔20h內。藉此，便會在處理空間S及/或貫穿孔20h中產生電漿。如此地，依據電漿處理裝置10，不施加磁場，便可產生電漿。
接下來，說明使用圖1的電漿處理裝置10之電漿處理方法。圖6為一實施型態之電漿處理方法的流程圖。如圖6所示，一實施型態之電漿處理方法首先，係在進行將微波產生器16所產生之微波透過天線18及介電體窗20朝處理空間S放射之處理之前，先藉由加熱器31來執行加熱處理(步驟S101)。
接著，電漿處理方法係在步驟S101的加熱處理已經過預先設定的時間後，或是電漿處理裝置10之介電體窗20等組件的溫度已成為預先設定的溫度後，執行將電漿激發用微波朝處理空間S放射之電漿處理(步驟S102)。接著，電漿處理方法會在開始執行步驟S102的電漿處理後，停止加熱器31之加熱處理(步驟S103)。
此外，雖已在一實施型態中例示開始執行將電漿激發用微波朝處理空間S放射之電漿處理後才停止加熱器31之加熱處理例，但不限於此。例如，亦可在步驟S101的加熱處理已經過預先設定的時間後，或是電漿處理裝置10之介電體窗20等組件的溫度已成為預先設定的溫度後，停止加熱器31之加熱處理，之後，再執行將電漿激發用微波朝處理空間S放射之電漿處理。
又，一實施型態中，電漿處理裝置10另具備控制部，該控制部係控制包含上述電漿處理方法之電漿處理裝置10的各種動作。圖7係顯示一實施型態之電漿處理裝置所具備的控制部之圖式。電漿處理裝置10另具備圖7所示之控制部90。
控制部90例如，亦可為具有中央處理裝置(CPU)及稱作記憶體的記憶裝置之電腦。控制部90可依據記憶在記憶裝置之程式來輸出各種控制訊號。從控制部90輸出的各種控制訊號會被輸入至微波產生器16、使電流流至加熱器31之電源31-4、排氣裝置56、閥38b、流量控制器38c、閥43b、流量控制器43c、閥39b、流量控制器39c、閥40b、流量控制器40c、閥44b、流量控制器44c、閥45b、及流量控制器45c。例如，加熱器31用的電源31-4係依據從控制部90輸出的控制訊號，來控制加熱器31之加熱處理的執行及停止。
接下來，說明一實施型態之電漿處理方法的效果。圖8A、圖8B、圖8C係用以說明一實施型態之電漿處理方法的效果之圖式。圖8A、圖8B、圖8C係顯示藉由電漿處理裝置10來對被處理基板W進行電漿蝕刻處理之情況下，一實施型態之電漿處理方法的效果之圖式。
圖8A、圖8B、圖8C中，橫軸表示投入至電漿處理裝置10之被處理基板W之1批次內的處理順序之編號(槽孔編號)，縱軸表示蝕刻率(nm/分)，與介電體窗20的時間平均溫度(℃)。又，圖8A係顯示不使用一實施型態之電漿處理方法來對被處理基板W執行電漿蝕刻處理之情況下，介電體窗20的溫度與蝕刻率的關係之圖表。另一方面，圖8B、圖8C係顯示使用一實施型態之電漿處理方法來對被處理基板W執行電漿蝕刻處理之情況下，介電體窗20的溫度與蝕刻率的關係之圖表。
首先，如圖8A所示，未使用一實施型態之電漿處理方法的情況，如曲線104所示，處理槽孔編號「1」的被處理基板W時，相較於處理其他槽孔編號的被處理基板W之情況，介電體窗20的溫度較低。又，如曲線102所示，針對槽孔編號 「1」的被處理基板W之蝕刻率相較於其他槽孔編號的被處理基板W之蝕刻率，為較低。此稱作第1晶片效應(First wafer effect)，其係因為處理槽孔編號「1」的被處理基板W時介電體窗20(及處理空間S)的溫度較低之緣故，而使得槽孔編號「1」的被處理基板W之蝕刻率較低之現象。
相對於此，使用一實施型態之電漿處理方法的情況，在進行電漿蝕刻處理之前，先藉由加熱器31來進行加熱處理。其結果，如圖8B的曲線108所示，處理槽孔編號「1」的被處理基板W時，相較於處理其他槽孔編號的被處理基板W之情況，介電體窗20的溫度為同等或稍高。如此地，依據一實施型態之電漿處理方法，可將處理槽孔編號「1」的被處理基板W時之介電體窗20(及處理空間S)的溫度保持為較高，並且，可保持介電體窗20的溫度均勻性。其結果，可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理，並且，如曲線106所示，可將針對槽孔編號「1」的被處理基板W之蝕刻率，相較於其他槽孔編號的被處理基板W之蝕刻率，保持為同等。
又，圖8C係顯示較圖8B的情況，要更長時間地藉由加熱器31來進行加熱處理之情況下，介電體窗20的溫度與蝕刻率的關係之圖表。如圖8C的曲線112所示，處理槽孔編號「1」的被處理基板W時，相較於處理其他槽孔編號的被處理基板W之情況，介電體窗20的溫度為大幅提高。如此地，依據一實施型態之電漿處理方法，可將處理槽孔編號「1」的被處理基板W時之介電體窗20(及處理空間S)的溫度保持為較高，並且，可保持介電體窗20的溫度均勻性。其結果，可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理，並且，如曲線110所示，可將針對槽孔編號「1」的被處理基板W之蝕刻率，相較於其他槽孔編號的被處理基板W之蝕刻率，保持為同等。
此外，上述說明中，雖係將槽孔板30的內部整面配置有加熱器31之實施型態作為一例來加以顯示，但不限於此。以下，說明槽孔板的變形例。圖9為一實施型態之槽孔板的變形 例之平面剖視圖。
如圖9所示，變形例之槽孔板300具有在槽孔板300的中央區域處配置為漩渦狀之中央加熱器310-1、以及在槽孔板300的中央區域與外周區域之間的中間區域處配置為漩渦狀之中間加熱器310-2。又，變形例之槽孔板300在槽孔板300的外周區域處並未設置有加熱器。如此地，變形例之槽孔板300由於並非遍佈槽孔板300的內部整面配置有加熱器，而是僅在槽孔板300的中央區域與中間區域處配置有加熱器310。
依據變形例的槽孔板300，由於可藉由中央加熱器310-1及中間加熱器310-2，來從介電體窗20的附近以大範圍加熱介電體窗20，故可保持介電體窗20的溫度均勻性。再者，介電體窗20由於其中央區域與中間區域的溫度不易上升，因此藉由配置上述般的加熱器310，便可有效率地控制介電體窗20的溫度。其結果，可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理，並且，與圖8B、圖8C的說明同樣地，可將針對槽孔編號「1」的被處理基板W之蝕刻率，相較於其他槽孔編號的被處理基板W之蝕刻率，保持為同等。此外，槽孔板中的加熱器配置不限於圖4及圖9所示，可將加熱器31任意地配置於內部。
接下來，說明一實施型態之電漿處理裝置的變形例。圖10係概略顯示一實施型態之電漿處理裝置的變形例之圖式。變形例之電漿處理裝置100具有與圖1中說明的電漿處理裝置10相同之結構，此外，處理容器12的側壁12a係設置有排熱組件13，以及導波管24係設置有排熱組件，這二點與圖1中說明的電漿處理裝置10不同。於是，關於與圖1中說明的電漿處理裝置10相同之結構，便省略說明。
如圖10所示，變形例之電漿處理裝置100中，處理容器12的側壁12a設置有排熱組件13。更具體地說明，排熱組件13係在側壁12a之筒狀延伸方向的一部分處環狀地埋入於沿著周圍方向形成於側壁12a的外周側之一凹部。換言之，側壁12a 在筒狀延伸方向的一部分處，壁的厚度會較其他部分要來得薄。又，排熱組件13係由例如鈹銅或鎢等熱傳導率低的材料所形成。
因此，側壁12a在筒狀延伸方向的一部分處，熱阻抗會較其他部分要來得大。於是，依據變形例之電漿處理裝置100，由於可抑制因加熱器31的加熱等而施加在介電體窗20之熱經由側壁12a而傳熱至處理容器12，故可更加保持介電體窗20的熱均勻性。
又，如圖10所示，變形例之電漿處理裝置100中，導波管24係設置有作為排熱組件之環狀的O型環25。更具體地說明，導波管24具有：筒狀的第1導波管24-1；以及於第1導波管24-1的筒狀延伸方向上並排配置，且口徑與第1導波管24-1相同之筒狀的第2導波管24-2。第1導波管24-1係於對向於第2導波管24-2之部分處形成有凸緣24-1a。又，第2導波管24-21係於對向於第1導波管24-1之部分處形成有凸緣24-2a。
凸緣24-1a與凸緣24-2a的對向面設置有O型環25，並且，凸緣24-1a與凸緣24-2a係沿著周圍方向而藉由複數螺栓27被鎖固。換言之，凸緣24-1a與凸緣24-2a係透過O型環25而密接。藉此，微波產生器16所產生之微波會經由調諧器22、第1導波管24-1、及第2導波管24-2而被導波至模式轉換器26。
又，導波管24係在第1導波管24-1及第2導波管24-2的接合部處，熱阻抗會變大。於是，依據變形例之電漿處理裝置100，由於可抑制因加熱器31的加熱等而施加在介電體窗20之熱經由內側導體28b、模式轉換器26及導波管24等而傳熱至調諧器22及微波產生器16，故可更加保持介電體窗20的熱均勻性。
以上，依據本實施型態的電漿處理裝置，由於係在槽孔板30的內部設置有加熱器31，故可從介電體窗20的附近加熱介電體窗20。其結果，依據本實施型態，由於可保持介電體窗 20的溫度均勻性，故可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理。
又，本實施型態之電漿處理方法係在對被處理基板W執行電漿處理之前，先執行加熱器31之加熱處理。然後，本實施型態之電漿處理方法係在加熱處理已經過預先設定的時間後，或是電漿處理裝置之介電體窗20等組件的溫度已成為預先設定的溫度後，執行電漿處理，而在開始執行電漿處理後，停止加熱器31之加熱處理。於是，依據本實施型態之電漿處理方法，可抑制開始電漿處理之最初之槽孔的被處理基板W等初期的被處理基板W之蝕刻率變低現象(第1晶片效應；First wafer effect)。
亦即，第1晶片效應(First wafer effect)係起因於例如執行前次的電漿處理後，經過某種程度的時間後再度執行電漿處理時，因介電體窗20等的溫度變低而發生。相對於此，依據本實施型態之電漿處理方法，由於係在進行電漿處理之前，先藉由加熱器31來進行加熱處理，因此處理初期之槽孔的被處理基板W時，相較於處理後續其他槽孔的被處理基板W之情況，可使介電體窗20的溫度相等或提高。於是，依據本實施型態之電漿處理方法，可將處理初期之槽孔的被處理基板W時之介電體窗20等的溫度保持為較高，並且，可保持介電體窗20的溫度均勻性。其結果，可對被處理基板W的被處理面整面進行均勻的電漿處理。又，可將針對初期之槽孔的被處理基板W之蝕刻率，相較於後續其他槽孔之被處理基板W的蝕刻率，保持為同等。
S‧‧‧處理空間
W‧‧‧被處理基板
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
12a‧‧‧側壁
12b‧‧‧底部
12h‧‧‧排氣孔
14‧‧‧台座
14a‧‧‧台
14b‧‧‧聚焦環
14c‧‧‧及靜電夾具
14d‧‧‧電極
14e、14f‧‧‧絕緣膜
14g‧‧‧冷媒室
16‧‧‧微波產生器
20‧‧‧介電體窗
20a‧‧‧對向面
20b‧‧‧面
21‧‧‧O型環
22‧‧‧調諧器
24‧‧‧導波管
26‧‧‧模式轉換器
28‧‧‧同軸導波管
28a‧‧‧外側導體
28b‧‧‧內側導體
30‧‧‧槽孔板
30a‧‧‧槽孔
30d‧‧‧貫穿孔
31‧‧‧加熱器
32‧‧‧介電體板
34‧‧‧冷卻套
34a‧‧‧流道
36‧‧‧導管
38、39、40、43、44、45‧‧‧氣體供應系統
38a、39a、40a、43a、44a、45a‧‧‧氣體源
38b、39b、40b、43b、44b、45b‧‧‧閥
38c、39c、40c、43c、44c、45c‧‧‧流量控制器
41‧‧‧噴射器
42‧‧‧氣體供應部
42a‧‧‧導管
42b‧‧‧氣體供應孔
46‧‧‧導管
48‧‧‧支撐部
50‧‧‧支撐部
51‧‧‧排氣道
52‧‧‧隔板
54‧‧‧排氣管
56‧‧‧排氣裝置
58‧‧‧高頻電源
60‧‧‧匹配單元
62‧‧‧供電棒
64‧‧‧直流電源
66‧‧‧開關
68‧‧‧被覆線
70、72‧‧‧配管
74‧‧‧氣體供應管

Claims (7)

  1. 一種電漿處理裝置，具備：處理容器，係區劃出處理空間；微波產生器；介電體，係具有對向於該處理空間之對向面；槽孔板，係形成有設置於該介電體之該對向面之相反側的面上，依據該微波產生器所產生之微波，透過該介電體將電漿激發用微波朝該處理空間放射之複數槽孔；以及發熱組件，係設置於該槽孔板內部。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該發熱組件係介隔著絕緣材料而設置於該槽孔板內部。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之電漿處理裝置，其中該槽孔板係形成為圓板狀；該複數槽孔具有：第1槽孔群，係沿著該槽孔板的圓周方向複數配置有延伸於相互呈交叉方向的2個長孔對而形成；及第2槽孔群，係在較該第1槽孔群要靠近該槽孔板的徑向外側處，沿著該槽孔板的圓周方向複數配置有延伸於相互呈交叉方向的2個長孔對而形成；該發熱組件具有：第1加熱器，係在較該槽孔板的該第1槽孔群要靠近徑向內側之中央區域處捲繞成漩渦狀；第2加熱器，係在較該槽孔板的該第1槽孔群要靠近徑向外側且較該第2槽孔群要靠近徑向內側之中間區域處捲繞成漩渦狀；以及第3加熱器，係在較該槽孔板的該第2槽孔群要靠近徑向外側之外周區域處捲繞成漩渦狀。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該處理容器的側壁設置有排熱組件。
  5. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其具備將該微波產生器所產生的微波朝該槽孔板導波之導波管；該導波管係設置有排熱組件。
  6. 如申請專利範圍第4或5項之電漿處理裝置，其中該排熱 組件為鈹銅或鎢。
  7. 一種電漿處理方法，係使用電漿處理裝置之電漿處理方法，該電漿處理裝置具備：處理容器，係區劃出處理空間；微波產生器；介電體，係具有對向於該處理空間之對向面；槽孔板，係形成有設置於該介電體之該對向面之相反側的面上，依據該微波產生器所產生之微波，透過該介電體將電漿激發用微波朝該處理空間放射之複數槽孔；以及發熱組件，係設置於該槽孔板內部；其特徵為在執行將該電漿激發用微波朝該處理空間放射之電漿處理之前，藉由該發熱組件來執行加熱處理，在開始執行該加熱處理後，執行該電漿處理，在開始執行該電漿處理後，停止該發熱組件之加熱處理。
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