TWI837376B - 基板處理裝置 - Google Patents

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山邊周平
山口景一
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Abstract

本發明提供一種提昇熱響應性之基板處理裝置。本發明之基板處理裝置，具備：腔室，係具有電漿處理空間之腔室，且前述腔室的側壁具有用以將基板搬運至前述電漿處理空間內之開口部；以及閘門，配置在前述側壁的內側，將前述開口部加以開閉；且前述閘門具有供調溫流體使用之流道。

Description

基板處理裝置
本發明係關於基板處理裝置。
例如，吾人習知有將預定處理施行於晶圓等基板之基板處理裝置。
專利文獻1揭示有一種電漿處理裝置，具備將處理腔室的內壁側面加以覆蓋之側壁構件。又，專利文獻2揭示有一種基板處理裝置，具備：圓筒狀的腔室，具有開口部；沉積物障壁，沿著腔室的內壁而配置，且在與腔室的開口部對應之位置具有開口部；以及閘門，將沉積物障壁的開口部加以開閉。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本特開2012-138497號公報 專利文獻2:日本特開2015-126197號公報
[發明所欲解決之問題]
於一樣態，本發明提供一種提昇熱響應性之基板處理裝置。 [解決問題之方式]
為了解決上述課題，依據本發明一態樣提供一種基板處理裝置，具備：腔室，係具有電漿處理空間之腔室，且前述腔室的側壁，具有用以將基板搬運至前述電漿處理空間內之開口部；以及閘門，配置在前述側壁的內側，將前述開口部加以開閉；且前述閘門具備供調溫流體使用之流道。 [發明之效果]
依據本發明一樣態，可提供提昇熱響應性之基板處理裝置。
[實施發明之較佳形態]
以下，參照圖式而詳細說明各種例示之實施形態。此外，針對各圖式之中同一或相當的部分，標註同一符號。
使用圖1至圖3進行說明本實施形態之電漿處理裝置（基板處理裝置）1。圖1概略性顯示本實施形態之電漿處理裝置。圖2及圖3係如圖1所示之電漿處理裝置的局部放大剖視圖。圖2顯示藉由一例之閘門機構之閥體而使對應之開口封閉之狀態。又，圖3顯示一例之閘門機構之閥體將對應之開口加以開啟之狀態。圖1～圖3所示之電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10，在其中提供內部空間10s。內部空間10s可進行減壓。在內部空間10s中形成電漿。亦即，腔室10具有電漿處理空間。
腔室10包含腔室本體12及頂部14。腔室本體12構成腔室10的側壁及底部。腔室本體12具有略圓筒形狀。腔室本體12的中心軸線係與沿鉛直方向延伸之軸線AX約略一致。腔室本體12係電性接地。腔室本體12例如由鋁形成。腔室本體12的表面形成有耐腐蝕性的膜。耐腐蝕性的膜例如由氧化鋁或氧化釔之類的材料所形成。
腔室10的側壁形成有開口（開口部，第一開口部）12p。開口12p係由腔室本體12所提供。開口12p可藉由閘閥12g而開閉。基板W被搬運在內部空間10s與腔室10的外部之間時，通過開口12p。亦即，腔室10的側壁具有用以將基板W搬運至電漿處理空間之開口12p。
本實施形態之中，腔室本體12包含第一構件12a及第二構件12b。第一構件12a具有略圓筒形狀。第一構件12a構成腔室10的底部及側壁的一部分。第二構件12b具有略圓筒形狀。第二構件12b設置在第一構件12a上。第二構件12b構成腔室10的側壁的另外一部分。第二構件12b提供開口12p。
內部空間10s之中設置有支持台16。支持台16構成為將載置在其上之基板W加以支持。支持台16的下方設置有底板17。底板17係由腔室10的底部例如第一構件12a所支持。自底板17起，支持體18往上方延伸。支持體18具有略圓筒形狀。支持體18例如由石英之類的絕緣體所形成。支持台16搭載於支持體18上，且由支持體18所支持。
支持台16包含下部電極20及靜電夾盤22。支持台16亦可更含有電極板24。電極板24具有略圓盤形狀。電極板24的中心軸線係與軸線AX約略一致。電極板24係由鋁之類的導體所形成。
下部電極20設置在電極板24上。下部電極20電性連接至電極板24。下部電極20具有略圓盤形狀。下部電極20的中心軸線係與軸線AX約略一致。下部電極20係由鋁之類的導體所形成。下部電極20之中形成有流道20f。流道20f例如呈旋渦狀延伸。自冷卻單元26而將冷媒供給至流道20f。冷卻單元26設置在腔室10的外部。冷卻單元26例如將液狀的冷媒供給至流道20f。供給至流道20f之冷媒返回冷卻單元26。
靜電夾盤22設置在下部電極20上。靜電夾盤22包含本體與電極22a。靜電夾盤22的本體具有略圓盤形狀。靜電夾盤22的中心軸線係與軸線AX約略一致。靜電夾盤22的本體係由陶瓷形成。電極22a係由導體形成之膜。電極22a設置在靜電夾盤22的本體內。電極22a經由開關22s而連接有直流電源22d。於使基板W固持在靜電夾盤22之情形下，來自直流電源22d之電壓施加至電極22a。當將電壓施加至電極22a時，則在靜電夾盤22與基板W之間產生靜電力。藉由所產生之靜電力，而使基板W被靜電夾盤22所拉引，並由靜電夾盤22所固持。電漿處理裝置1，亦可在靜電夾盤22與基板W的背面之間，提供將傳熱氣體（例如氦氣）加以供給之氣體線路。
在靜電夾盤22的周緣部上，將聚焦環FR配置成圍繞基板W。聚焦環FR係為了改善電漿處理對基板W之面內均勻性而使用。聚焦環FR例如由矽、石英、或碳化矽所形成。聚焦環FR與下部電極20之間設置有環27。環27係由絕緣體形成。
電漿處理裝置1亦可更具備筒狀部28及筒狀部29。筒狀部28沿著支持台16及支持體18的外周而延伸。筒狀部28設置在筒狀部29上。筒狀部28由具有耐腐蝕性之絕緣體所形成。筒狀部28例如由石英形成。筒狀部29沿著支持體18的外周而延伸。筒狀部29由具有耐腐蝕性之絕緣體所形成。筒狀部29例如由石英形成。
頂部14設置成將腔室10的上端開口加以封閉。頂部14包含上部電極30。頂部14亦可更包含構件32及構件34。構件32係略環狀的板，且由鋁之類的金屬形成。構件32隔著後述構件58而設置在腔室10的側壁上。構件32形成有流道32f。流道32f在構件32內延伸成繞環狀的構件32一周。自冷卻單元40將冷媒供給至流道32f。冷卻單元40設置在腔室10的外部。冷卻單元40將液狀的冷媒（例如冷卻水）供給至流道32f。供給至流道32f之冷媒返回冷卻單元40。此冷卻單元40例如能以4L/min以上之流量而將冷媒供給至流道32f。構件34設置在上部電極30與構件32之間。構件34對著軸線AX而沿周向延伸。構件34係由石英之類的絕緣體形成。此外，上部電極30與構件34之間插設有O環之類的封裝構件35a。構件34與構件32之間插設有O環之類的封裝構件35b。
上部電極30包含頂板36及支持體38。頂板36具有略圓盤形狀。頂板36係與內部空間10s銜接。頂板36形成有複數之氣體噴吐孔36h。複數之氣體噴吐孔36h沿板厚方向（鉛直方向）貫穿頂板36。頂板36係由矽、氧化鋁、或石英所形成。或者，頂板36亦可藉由將耐腐蝕性的膜形成在鋁之類的導體製構件的表面上來構成。耐腐蝕性的膜例如由氧化鋁或氧化釔之類的材料所形成。
支持體38設在頂板36上。支持體38將頂板36支持成自由裝卸。支持體38例如由鋁形成。支持體38形成有流道38f。流道38f，在支持體38內例如呈旋渦狀延伸。自冷卻單元40將冷媒供給至流道38f。冷卻單元40將液狀的冷媒（例如冷卻水）供給至流道38f。供給至流道38f之冷媒返回冷卻單元40。此冷卻單元40能例如利用4L/min以上的流量將冷媒供給至流道38f。
支持體38的內部形成有氣體擴散室38d。支持體38形成有複數之孔38h。複數之孔38h，自氣體擴散室38d往下方延伸，而分別連接至複數之氣體噴吐孔36h。支持體38設置有埠38p。埠38p連接至氣體擴散室38d。氣體源群41經由閥群42、流量控制器群43、及閥群44而連接有埠38p。
氣體源群41包含複數之氣體源。閥群42及閥群44各者包含複數之閥。流量控制器群43包含複數之流量控制器。複數之流量控制器各者係質流控制器或壓力控制式的流量控制器。氣體源群41的複數之氣體源各者經由閥群44之對應的閥、流量控制器群43之對應的流量控制器、及閥群42之對應的閥，而連接至埠38p。電漿處理裝置1之中，將來自選自氣體源群41的複數之氣體源中之一以上的氣體源各者之氣體供給至氣體擴散室38d。供給至氣體擴散室38d之氣體，係自複數之氣體噴吐孔36h供給至內部空間10s。
電漿處理裝置1更具備第一射頻電源51及第二射頻電源52。第一射頻電源51產生電漿生成用的第一射頻電力。第一射頻電力的頻率例如係27MHz以上。第一射頻電源51經由匹配器53而電性連接至下部電極20。匹配器53具有用以使負載側（下部電極20側）的阻抗與第一射頻電源51的輸出阻抗匹配之匹配電路。此外，第一射頻電源51，亦可非連接至下部電極20，而係經由匹配器53連接至上部電極30。
第二射頻電源52產生用以將離子拉入至基板W之第二射頻電力。第二射頻電力的頻率例如係13.56MHz以下。第二射頻電源52經由匹配器54而電性連接至下部電極20。匹配器54具有用以將負載側（下部電極20側）的阻抗與第二射頻電源52的輸出阻抗匹配之匹配電路。
電漿處理裝置1更具備構件58（沉積物障壁，環狀保護構件）。構件58局部設置在內部空間10s之中。又，構件58劃定電漿處理空間。亦即，構件58的一部分在內部空間10s之中曝露於電漿。構件58，自內部空間10s朝腔室10的外側而延伸，並露出於腔室10的外側的空間。
本實施形態之中，構件58沿著腔室10的內壁面而延伸，俾抑制電漿處理所成之副產物沉積在腔室10的內壁面。亦即，構件58保護腔室10的內壁面。具體而言，構件58沿著腔室本體12的內壁面或第二構件12b的內壁面而延伸。構件58具有環狀（略圓筒形狀）。構件58可藉由將耐腐蝕性的膜形成在鋁之類的導體製的構件的表面上來構成。耐腐蝕性的膜例如由氧化鋁或氧化釔之類的材料所形成。
本實施形態之中，構件58係在腔室本體12與頂部14之間被夾持。例如，構件58在腔室本體12的第二構件12b與頂部14的構件32之間被夾持。
本實施形態之中，電漿處理裝置1亦可更具備間隔件59。間隔件59形成為板狀，且在軸線AX的周圍沿周向延伸。間隔件59設置在構件58與腔室10之間。間隔件59例如由導體形成。間隔件59亦可由具有比鋁的熱傳導率更低的熱傳導率之材料所形成。間隔件59例如亦可由不鏽鋼形成。間隔件59，只要係具有比鋁的熱傳導率更低的熱傳導率之材料，則亦可由不鏽鋼以外的材料形成。此外，間隔件59亦可由鋁形成。
本實施形態之中，間隔件59設置在構件58與第二構件12b之間。本實施形態之中，間隔件59及第二構件12b係使用螺絲60a而被固定在第一構件12a。螺絲60a貫穿間隔件59及第二構件12b而擰緊至第一構件12a的螺絲孔。構件58使用螺絲60b而固定至間隔件59。螺絲60b貫穿構件58而擰緊至間隔件59的螺絲孔。依據此實施形態，則即使例如為了其保修而將構件58自腔室10拆下，間隔件59及第二構件12b亦藉由螺絲60a而依然固定在第一構件12a。因此，可於維持間隔件59及第二構件12b之固定之情況下，直接將構件58自腔室10拆下。
電漿處理裝置1更具備加熱器單元62。加熱器單元62包含本體62m及加熱器62h。加熱器62h構成為將構件58進行加熱。加熱器62h可係電阻加熱元件。加熱器62h設置在本體62m內。本體62m係與構件58熱接觸。本實施形態之中，本體62m係與構件58物理性接觸。本體62m係由鋁之類的導體所形成。加熱器62h構成為經由本體62m而將構件58進行加熱。
本實施形態之中，本體62m係略環狀的板，且以圍繞上部電極30之方式沿周向延伸。本實施形態之中，頂部14更包括構件56。構件56係略環狀的板。構件56在頂板36的徑向外側的區域沿周向延伸。徑向係對著軸線AX放射的方向。加熱器單元62設置在構件56與構件32之間、且係構件34與構件58之間。
本體62m與其周圍的構件之間，設置有O環之類的封裝構件，用以將包含內部空間10s之減壓環境與大氣壓環境分離。具體而言，本體62m與構件32之間設置有封裝構件63a。
構件58與支持體18之間設置有擋板構件72。本實施形態之中，擋板構件72具有略圓筒形狀。擋板構件72的上端形成為鐔狀。擋板構件72的下端形成為略環形狀，且往徑向內側延伸。擋板構件72的上端的外緣接合至構件58的下端。擋板構件72的下端的內緣被夾持在筒狀部29與底板17之間。擋板構件72係由鋁之類的導體製的板所形成。擋板構件72的表面形成有耐腐蝕性的膜。耐腐蝕性的膜，例如由氧化鋁或氧化釔之類的材料所形成。擋板構件72形成有複數之貫穿孔。
內部空間10s包含延伸在擋板構件72的下方之排氣區域。排氣區域連接有排氣裝置74。排氣裝置74包含自動壓力控制閥之類的壓力調整器及渦輪分子泵之類的減壓泵。
構件58形成有開口（第二開口部）58p。開口58p係以與開口12p相向之方式形成在構件58。基板W，在內部空間10s與腔室10的外部之間被搬運時，通過開口12p及開口58p。
電漿處理裝置1亦可更具備閘門機構76。閘門機構76構成為將開口58p加以開閉。又，閘門機構76構成為開閉用以將基板W搬運至電漿處理空間之開口12p。閘門機構76具有閥體76v（閘門）及軸體76s。閘門機構76可更具有筒體76a、密封部76b、壁部76w、及驅動部76d。
閥體76v，於配置在開口58p內之狀態下，封閉開口58p。又，閥體76v配置在腔室10的側壁的內側，且開閉用以將基板W搬運至電漿處理空間之開口12p。閥體76v係由軸體76s所支持。亦即，軸體76s連結至閥體76v。軸體76s自閥體76v往下方延伸。軸體76s含有主部76m及凸緣76f。主部76m形成為略筒狀。亦即，軸體76s，在其內部提供空洞76c。凸緣76f設置在主部76m的上端之上。閥體76v設置在凸緣76f上。軸體76s的空洞76c亦形成在凸緣76f之中。凸緣76f之中設置有加熱器76h。加熱器76h例如係電阻加熱元件。加熱器76h構成為隔著凸緣76f而將閥體76v進行加熱。
閥體76v的內部設置有調溫流體（冷媒、熱媒體）所流通之流道76r。調溫流體經由通過空洞76c之導入管78a而被導入至流道76r。調溫流體在流道76r循環並從空洞76c排出。此外，亦可具備將調溫流體的流量加以偵測之流量計、將調溫流體的流量加以調整之調節器等。後述控制部80因應於自內部空間10s的電漿起往閥體76v之入熱量，而控制供給至流道76r之調溫流體的流量。又，控制部80因應於自內部空間10s的電漿起往閥體76v之入熱量，而控制加熱器76h。藉此，可將閥體76v的溫度設定為期望溫度範圍。此外，調溫流體的種類非限定，例如可係乾空氣等氣體、亦可係冷卻水等液體。
筒體76a形成為筒形狀。筒體76a係直接或間接固定至腔室本體12。軸體76s的主部76m穿通在筒體76a中而可沿上下移動。驅動部76d產生用以使軸體76s的主部76m沿上下移動之動力。驅動部76d例如包含電動機。
密封部76b設置在筒體76a之中。密封部76b將筒體76a與軸體76s的主部76m之間的縫隙加以封閉，確保內部空間10s之氣密。密封部76b非限定，可係O環或磁性流體密封件。壁部76w延伸在筒體76a與腔室本體12之間。壁部76w將筒體76a與腔室本體12之間的縫隙加以封閉，確保內部空間10s之氣密。
電漿處理裝置1更具備供給器（流體供給器）78。供給器78構成為經由導入管78a而將調溫流體供給至閥體76v的流道76r。導入管78a之中，一端連接至供給器78，且穿通軸體76s的空洞76c，另一端連接至設置在凸緣76f之接頭（未圖示）。凸緣76f形成有：入口側流道76e，自接頭起連接向閥體76v的流道76r的入口。又，凸緣76f形成有：出口側流道（未圖示），自流道76r的出口起連接向空洞76c。由供給器78供給之調溫流體即乾空氣，通過導入管78a、入口側流道76e，供給向流道76r的入口。乾空氣循環在流道76r，並自流道76r的出口起，經由凸緣76f的出口側流道、空洞76c，而往裝置外排氣。此外，將調溫流體係乾空氣、且往裝置外排氣之情形為例說明，但不限於此，亦可構成為：具備自凸緣76f的出口側流道連接向供給器78之排出管，使調溫流體循環在供給器78與閥體76v的流道76r之間。
本實施形態之中，電漿處理裝置1可更具備控制部（控制裝置）80。控制部80構成為控制電漿處理裝置1的各部。控制部80例如係電腦裝置。控制部80具有處理器、記憶部、鍵盤之類的輸入裝置、顯示裝置、及信號的輸入輸出介面。記憶部記憶有控制程式及配方資料。處理器執行控制程式，並依循配方資料經由輸入輸出介面而將控制信號傳送至電漿處理裝置1的各部。
其次，使用圖4及圖5進一步說明具有流道76r之閥體76v（76v1～76v4）的構成的一例。
（第一例的閥體） 圖4（a）係第一例的閥體76v1的分解立體圖，圖4（b）係將第一例的閥體76v1中之流道76r1的形狀加以模型化之立體圖。
閥體76v1具有閥體本體111與流道形成構件（通路模組）112。閥體本體111，自下部形成有凹部111a。流道形成構件112適配於凹部111a內。將流道形成構件112插入至凹部111a，藉以形成流道76r1。亦即，凹部111a及流道形成構件112劃定流道76r1。閥體本體111與流道形成構件112係利用電子束熔接等而熔接。
流道形成構件112具有圓弧狀的基部112a、自基部112a往上方向延伸之圓弧板部112b。基部112a及圓弧板部112b形成有用以將流道76r1加以形成之溝。又，閥體本體111的凹部111a具有可供基部112a及圓弧板部112b插入之形狀。
流道76r1具有入口113、流道114～118、出口119。於將閥體76v1固定至凸緣76f之際，入口113係與形成在凸緣76f之入口側流道76e連通。入口113係連接至流道114。流道114係形成在流道形成構件112的內周面側（靠近支持台16側）、且水平並沿著閥體76v1的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。流道115係形成在流道形成構件112的內周面側、且以將流道114與流道116連接之方式沿垂直方向延伸之流道。流道116係形成在流道形成構件112之上、且水平並沿著閥體76v1的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。流道117係形成在流道形成構件112的外周面側、且以將流道116與流道118加以連接之方式沿垂直方向延伸之流道。流道118係形成在流道形成構件112的外周面側、且水平並沿著閥體76v1的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。於將閥體76v1固定至凸緣76f之際，出口119係與形成在凸緣76f之出口側流道（未圖示）連通。出口119係連接至流道118。
由供給器78供給之調溫流體，通過導入管78a、入口側流道76e，供給向流道76r1的入口113。由入口113供給之調溫流體，自流道114起分岐流過複數之流道115，且在流道116匯合。其後，調溫流體再次分岐流過複數之流道117，並在流道118匯合，且自出口119經由凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。
（第二例的閥體） 圖4（c）係第二例的閥體76v2的分解立體圖，圖4（d）係將第二例的閥體76v2中之流道76r2的形狀加以模型化之立體圖。
閥體76v2具有閥體本體121與流道形成構件（通路模組）122。閥體本體121，自下部形成有凹部121a。流道形成構件122適配於凹部121a內。將流道形成構件122插入至凹部121a，藉以形成流道76r2。亦即，凹部121a及流道形成構件122劃定流道76r2。閥體本體121與流道形成構件122係利用電子束熔接等而熔接。
流道形成構件122具有圓弧狀的基部122a、自基部122a往上方向延伸之板部122b。基部122a形成有用以將流道76r2加以形成之溝。又，閥體本體121的凹部121a具有可供基部122a插入之形狀及複數之孔部。孔部係由板部122b所分別插入。
流道76r2具有入口123、流道124～128、出口129。於將閥體76v2固定至凸緣76f之際，入口123係與形成在凸緣76f之入口側流道76e連通。入口123係連接至流道124。流道124係形成在流道形成構件122的內周面側、且水平並沿著閥體76v2的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。流道125係形成在流道形成構件122的內周面側、且以將流道124與流道126加以連接之方式沿垂直方向延伸之流道。流道126係形成在流道形成構件122之上、且水平並沿著閥體76v2的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。流道127係形成在流道形成構件122的外周面側、且以將流道126與流道128加以連接之方式沿垂直方向延伸之流道。流道128係形成在流道形成構件122的外周面側、且水平並沿著閥體76v1的形狀而呈圓弧狀延伸之流道。於將閥體76v2固定至凸緣76f之際，出口129係與形成在凸緣76f之出口側流道（未圖示）連通。出口129係連接至流道128。
由供給器78供給之調溫流體，通過導入管78a、入口側流道76e，供給向流道76r2的入口123。由入口123供給之調溫流體，自流道124起分歧流過複數之流道125，分別流過流道125、126、127，而在流道128匯合，並從出口129經由凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。
（第三例的閥體） 圖5（a）係第三例的閥體76v3的分解立體圖，圖5（b）係將第三例的閥體76v3中之流道76r3的形狀加以模型化之立體圖。
閥體76v3具有閥體本體131與蓋構件132。閥體本體131的外周面側形成有凹部131a。蓋構件132的凹部131a具有：下挖部131b，供蓋構件132嵌合：以及溝131c，形成在下挖部131b的底面（第一面）。蓋構件132覆蓋下挖部131b的底面（第一面）。使蓋構件132與下挖部131b嵌合，藉以形成流道76r3。亦即，下挖部131b的底面（第一面）及蓋構件132劃定流道76r3。閥體本體131與蓋構件132係利用電子束熔接等而熔接。
流道76r3具有入口133、流道134、135、出口136、流道137、138、出口139。在此，流道134、135、137、138呈水平蜿蜒而形成。於將閥體76v3固定至凸緣76f之際，入口133係與形成在凸緣76f之入口側流道76e連通。入口133係連接至分岐之流道134、137。流道134係在閥體本體131的水平方向的一側（圖5（b）之中左側）之中在水平方向來回並且朝向上方前往之流道。流道134係連接至流道135。流道135係在閥體本體131的水平方向的一側之中在水平方向來回並且朝向下方返回之流道。流道135係連接至出口136。於將閥體76v3固定至凸緣76f之際，出口136係與形成在凸緣76f之出口側流道（未圖示）連通。流道137係在閥體本體131的水平方向的另一側（圖5（b）之中右側）之中在水平方向來回並且朝向上方前往之流道。流道138係連接至流道137。流道138係在閥體本體131的水平方向的一側之中在水平方向來回並且朝向下方返回之流道。流道138係連接至出口139。於將閥體76v3固定至凸緣76f之際，出口139係與形成在凸緣76f之出口側流道（未圖示）連通。此外，閥體本體131的水平方向的一側（圖5（b）之中左側）之中，相較於前行流道134，返回流道135更配置在外側（左側）。又，閥體本體131的水平方向的另一側（圖5（b）之中右側）之中，相較於前行流道137，返回流道138更配置在外側（右側）。
由供給器78供給之調溫流體，通過導入管78a、入口側流道76e，供給向流道76r3的入口133。由入口133供給之調溫流體分歧流過流道134、137。流道134的調溫流體流過流道135，且從出口136起經由凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。又，流道137的調溫流體流過流道138，從出口139起流過凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。
此外，將用以形成流道134、135、137、138之溝131c說明為形成在閥體本體131，但不限於此，可將溝形成在蓋構件132的內周面側，亦可將溝形成在閥體本體131與蓋構件132雙方。亦即，流道76r3（流道134、135、137、138）亦可由形成在下挖部131b的底面（第一面）及蓋構件132中之至少一者之溝來劃定。
（第四例的閥體） 圖5（c）係第四例的閥體76v4的分解立體圖，圖5（d）係將第四例的閥體76v4中之流道76r4的形狀加以模型化之立體圖。
閥體76v4具有閥體本體141與蓋構件142。閥體本體141的外周面側形成有凹部141a。蓋構件142的凹部141a具有：下挖部141b，供蓋構件142嵌合；溝141c，形成在下挖部141b的底面（第一面）。蓋構件142覆蓋下挖部141b的底面（第一面）。蓋構件142係與下挖部141b嵌合，藉以形成流道76r4。亦即，下挖部141b的底面（第一面）及蓋構件142劃定流道76r4。閥體本體141與蓋構件142係利用電子束熔接等而熔接。
流道76r4具有入口143、流道144、145、出口146、流道147、148、出口149。在此，流道144、145、147、148呈水平蜿蜒而形成。於將閥體76v4固定至凸緣76f之際，入口143係與形成在凸緣76f之入口側流道76e連通。入口143係連接至分岐之流道144、147。流道144係在閥體本體141的水平方向的一側（圖5（d）之中左側）之中在水平方向來回並且朝向上方前往之流道。流道144係連接至流道145。流道145係在閥體本體141的水平方向的一側之中在水平方向來回並且朝向下方返回之流道。流道145係連接至出口146。於將閥體76v4固定在凸緣76f之際，出口146係與形成在凸緣76f之出口側流道連通。流道147係在閥體本體141的水平方向的另一側（圖5（d）之中右側）之中在水平方向來回並且朝向上方前往之流道。流道148係連接至流道147。流道148係在閥體本體141的水平方向的一側之中在水平方向來回並且朝向下方返回之流道。流道148係連接至出口149。於將閥體76v4固定在凸緣76f之際，出口149係與形成在凸緣76f之出口側流道連通。此外，在閥體本體141的水平方向的一側（圖5（d）之中左側）之中，相較於返回流道145，前行流道144更配置在外側（左側）。又，在閥體本體141的水平方向的另一側（圖5（b）之中右側）之中，相較於返回流道148，前行流道147更配置在外側（右側）。
由供給器78供給之調溫流體，通過導入管78a、入口側流道76e，供給向流道76r4的入口143。由入口143供給之調溫流體分歧流過流道144、147。流道144的調溫流體，流過流道145，並自出口146起經由凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。又，流道147的調溫流體流過流道148，並自出口149起經由凸緣76f的出口側流道（未圖示）、空洞76c而往裝置外排氣。
此外，將用以形成流道144、145、147、148之溝141c說明為形成在閥體本體141，但不限於此，可形成在蓋構件142的內周面側，亦可將溝形成在閥體本體141與蓋構件142雙方。亦即，流道76r4（流道144、145、147、148）亦可由形成在下挖部141b的底面（第一面）及蓋構件142中之至少一者之溝來劃定。
又，如第三、四例所示之閥體76v3、76v4，在閥體本體131、141的外周面形成淺的凹部131a、141a（下挖部131b、141b及溝131c、141c）之加工，容易進行加工、且可降低製作成本。又，第三、四例的蓋構件132、142的形狀簡單，可降低製作成本。
又，使調溫流體由閥體本體141的周向中央下部供給之構成之中，閥體76v的內周面中之熱分佈係周向中央下部的溫度低、且愈往周向外側上部則溫度愈高之熱分佈。如第四例，可藉由將前行流道144、147配置在比返回流道145、148更外側，而適當冷卻周向外側，降低閥體76v的內周面中之熱分佈的溫度差。
又，如圖5（c）所示，第四例所示之閥體76v4之中，閥體本體141具有：區隔部141d，不在下挖部141b的周向中央下挖。又，蓋構件142在對應之位置具有缺口部142d。可藉由如此構成，而於將蓋構件142熔接至閥體本體141之際，抑制蓋構件142自下挖部141b的底面浮昇。
以上，就具有流道76r之閥體76v而言，以圖4及圖5所示之閥體76v1～76v4為例說明，但閥體76v的構造及流道76r的構造不限於此。
圖6顯示：電漿處理裝置將蝕刻處理施行在基板W之際，附著在基板W之微粒的位置與數量。圖6（a）顯示本實施形態之電漿處理裝置1之情形，圖6（b）顯示參考例之電漿處理裝置之情形。在此，參考例之電漿處理裝置未在閥體76v形成流道76r，此點係與本實施形態之電漿處理裝置1不同。其它構成係與本實施形態之電漿處理裝置1同樣，省略重複說明。又，圖6之中，將閥體76v（開口12p、開口58p）的位置設定成位。
本實施形態及參考例之電漿處理裝置之中，利用以下條件將蝕刻處理施行於基板W。 壓力：10～30mTorr 氣體種：C4 F6 /C4 F8 /NF3 /O2 第一射頻電力：5000～6000W 第二射頻電力：10000～20000W DC（直流電；Direct current）：-500～-1000W 又，蝕刻處理之際，在腔室10內產生微粒，且產生之微粒附著在腔室10的內壁面或基板W。圖6顯示經過10小時後之狀態下之0.035μm以上的微粒。
如圖6（b）所示，參考例之電漿處理裝置之中，基板W上的微粒的數量係293個。又，已確認微粒的位置偏離往閥體76v側。
相對於此，如圖6（a）所示，本實施形態之電漿處理裝置1之中，基板W上的微粒的數量係13個。又，已確認未發現微粒的位置偏離。
以上，依據本實施形態之電漿處理裝置1，則在閥體76v形成有調溫流體所流通之流道76r。可藉由具有如此構成，而使閥體76v的熱散熱至調溫流體，減低閥體76v的內周面的溫度。因此，控制部80可藉由控制加熱器76h，而調整閥體76v的溫度。
又，控制部80將閥體76v的溫度控制成使構件58與閥體76v之間的溫度差降低。依據本實施形態之電漿處理裝置1，則可降低在構件58的內周面與閥體76v的內周面形成之圓筒面中之溫度差。藉此，可提昇內部空間10s的周向中之溫度的均勻性。
又，可藉由減低閥體76v的溫度，而使微粒附著在閥體76v的內周面。亦即，可藉由使內部空間10s中的微粒在閥體76v的內周面被補集，而降低基板W上的微粒的數量。同樣，藉由減低構件58的溫度，而使微粒附著在構件58的內周面。亦即，可藉由使內部空間10s中的微粒在構件58的內周面被補集，而降低基板W上的微粒的數量。
亦即，依據本實施形態之電漿處理裝置1，可降低附著在基板W之微粒的數量，並可降低微粒的位置偏離。
其次，使用圖7說明供給器78所供給至閥體76v之乾空氣（調溫流體）的流量與閥體76v的溫度的設定方法。
圖7係將閥體76v的溫度與加熱器76h的操作量（MV；Manipulated Variable）之關係加以顯示之圖表。又，左排的圖表（圖7（a）、圖7（b））顯示將乾空氣的流量設定為30L/min、閥體76v的設定溫度設定為120℃之情形。在此，閥體76v的設定溫度係將閥體76v加熱之加熱器76h的溫度。中央排的圖表（圖7（c）、圖7（d））顯示將乾空氣的流量設定為60L/min、閥體76v的設定溫度設定為120℃之情形。右排的圖表（圖7（e）、圖7（f））顯示將乾空氣的流量設定為60L/min、閥體76v的設定溫度設定為100℃之情形。又，上列的圖表（圖7（a）、圖7（c）、圖7（e））顯示蝕刻處理時中之閥體76v的溫度的時間變化。下列的圖表（圖7（b）、圖7（d）、圖7（f））顯示蝕刻處理時以使閥體76v的溫度成為設定溫度之方式將加熱器76h的操作量加以控制之際的閥體76v的溫度與加熱器76h的操作量之時間變化。又，溫度T1係閥體76v將構件58的開口58p加以封閉之際之構件58的溫度，溫度T2係閥體76v將構件58的開口58p加以開啟之際之構件58的溫度。
於將乾空氣的流量設定為30L/min、閥體76v的設定溫度設定為120℃之情形下，如圖7（a）所示，閥體76v的溫度超過溫度T1，顯示閥體76v的冷卻能力不足。又，如圖7（b）所示，即使將加熱器76h的操作量設定為0，亦顯示無法將閥體76v的溫度保持為固定。
於將乾空氣的流量設定為60L/min、閥體76v的設定溫度設定為100℃之情形下，如圖7（e）所示，閥體76v的溫度保持在溫度T1與溫度T2的範圍。然而，如圖7（f）所示，即使將加熱器76h的操作量設定為0，亦顯示無法將閥體76v的溫度保持為固定。
相對於此，於將乾空氣的流量設定為60L/min、閥體76v的設定溫度設定為120℃之情形下，如圖7（c）所示，閥體76v的溫度保持在溫度T1與溫度T2的範圍。又，如圖7（d）所示，顯示在可將加熱器76h的操作量加以控制的範圍內使閥體76v的溫度保持為固定。
如上所述，能以閥體76v的溫度成為溫度T1與溫度T2的範圍內、且將加熱器76h的操作量在可控制的範圍內使閥體76v的溫度保持為固定之方式，決定乾空氣的流量與閥體76v的設定溫度。
其次，針對第一例至第四例的閥體76v1～76v4，進行模擬。圖8顯示第一例至第四例的閥體76v1～76v4中之溫度分佈的模擬結果的一例。圖9顯示將第一例至第四例的閥體76v1～76v4之中使乾空氣流量（空氣流量）變化之際之閥體76v與凸緣76f的溫度及流道的入口及出口的壓力加以顯示之模擬的一例。在此，空載（IDLE）時設定為藉由加熱器76h而以發熱量120W加熱閥體76v，處理（PROCESS）時設定為以來自電漿之入熱量120W加熱閥體76v，藉以進行模擬。
又，圖8的上層顯示處理時不供給乾空氣之情形（0L/min）中之溫度分佈的模擬結果的一例。圖8的下層顯示處理時供給乾空氣之情形（20L/min）中之溫度分佈的模擬結果的一例。又，圖8之中，閥體76v中之最高溫度與最低溫度之溫度差合併標記為溫度分佈Δ。
如將圖8的上層及下層加以對比所示，第一例至第四例的閥體76v1～76v4中之任一者，皆藉由供給乾空氣來冷卻閥體76v1～76v4。又，如圖8的上層所示，於處理時不供給乾空氣之情形下，第一例至第四例的閥體76v1～76v4的溫度分佈Δ約略等同。又，如圖8的下層所示，於處理時供給乾空氣之情形下，第四例的閥體76v4的溫度分佈Δ小於其它閥體76v1～76v3的溫度分佈Δ。
圖9的上層顯示第一例至第四例的閥體76v1～76v4於空載時使乾空氣流量以0L/min、10L/min、20L/min、30L/min變化之際的閥體76v與凸緣76f的溫度［℃］。圖9的中層顯示第一例至第四例的閥體76v1～76v4於處理時使乾空氣流量以0L/min、10L/min、20L/min、30L/min變化之際的閥體76v與凸緣76f的溫度［℃］。圖9的下層顯示第一例至第四例的閥體76v1～76v4之中使乾空氣流量以10L/min、20L/min、30L/min變化之際的入口（INLET）與出口（OUTLET）中之壓力［MPa］、及其壓力差即壓力損失。此外，壓力損失之中，於入口與出口的壓力差十分小之情形下，表示為「-」。
如圖9的上層及中層所示，第一例至第四例的閥體76v1～76v4中的任一者，皆具有同等的冷卻能力。又，如圖9的下層所示，壓力損失係數Pa程度，十分小。
以上，說明基板處理裝置的實施形態等，但本發明不限定於上述實施形態等，可在發明申請專利範圍所記載之本發明的主旨的範圍內，進行各種變形、改良。
又，本實施形態之電漿處理裝置可使用於原子層沉積（Atomic Layer Deposition；ALD）裝置之中，電容耦合電漿（Capacitively Coupled Plasma；CCP）、電感耦合電漿（Inductively Coupled Plasma；ICP)、放射狀線槽孔天線（Radial Line Slot Antenna）、電子迴旋共振電漿（Electron Cyclotron Resonance Plasma；ECR）、螺旋波電漿（Helicon Wave Plasma；HWP）中之任一類型。又，就基板處理裝置的一例而言例舉電漿處理裝置而說明，但基板處理裝置只要係對基板施行預定處理（例如成膜處理、蝕刻處理等）之裝置即可，不限定於電漿處理裝置。例如亦可係化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition；CVD）裝置。
本說明書中，就基板的一例而言例舉晶圓（半導體晶圓）W來說明。然而，基板不限於此，亦可係使用於液晶顯示器（LCD；Liquid Crystal Display）、平板顯示器（FPD；Flat Panel Display）之各種基板、或光罩、光碟（CD；Compact Disc）基板、印刷基板等。
又，閥體76v亦可具有：熱交換促進構件（未圖示），使與流通在流道76r之調溫流體之接觸面積增加。例如，將熱交換促進構件設置成自閥體76v的內壁面起往流道76r內突出之突起部。換言之，將熱交換促進構件配置成阻礙流過流道76r內之調溫流體的流動。熱交換促進構件可使與流過流道76r之調溫流體之接觸面積增加，並可促進閥體76v與調溫流體之熱交換。
又，閥體76v具備：外殼構件，具有內部空間；以及區隔構件，在外殼構件的內部空間形成流道76r。例如，在圖4（a）所示之第一例的閥體76v1之中，閥體本體111及流道形成構件112的基部112a形成：外殼構件，具有作為內部空間之凹部111a；且流道形成構件112的圓弧板部112b形成區隔構件。圖4（b）所示之第二例的閥體76v2之中亦同樣。例如，圖5（a）所示之第三例的閥體76v3之中，閥體本體131及蓋構件132形成外殼構件，且下挖部131b之中未形成溝131c之部分形成區隔構件。圖5（b）所示之第四例的閥體76v4之中亦同樣。
又，設置在流道76r之熱交換促進構件，亦可形成為自內側支持外殼構件。藉此，可確保中空構造的閥體76v的強度還有剛性。熱交換促進構件，例如可具有網孔狀或柱狀的構造，亦可具有格子（Lattice）構造。此外，熱交換促進構件的形狀或配置不限定於此。
又，熱交換促進構件亦可一體成形在外殼構件及區隔構件中之至少一者。例如，圖4（a）所示之第一例的閥體76v1之中，作為區隔構件之圓弧板部112b亦可一體成形有熱交換促進構件。又，作為外殼構件之閥體本體111之中，凹部111a的內壁面亦可一體成形有熱交換促進構件。圖4（b）所示之第二例的閥體76v2之中亦同樣。例如，圖5（a）所示之第三例的閥體76v3之中，作為外殼構件及區隔構件之閥體本體131亦可一體成形有熱交換促進構件。又，作為外殼構件之蓋構件132亦可一體成形有熱交換促進構件。圖5（b）所示之第四例的閥體76v4之中亦同樣。藉此，可削減零件件數。又，閥體76v亦可將外殼構件、區隔構件、熱交換促進構件形成為一體。
又，閥體76v亦可利用3D印刷技術、積層製造技術而製造。具體而言，可使用利用金屬材料之積層造形技術。例如，可使用將鐳射或電子束照射至粉末金屬使其燒結而藉以進行造形之造形技術、於供給粉末金屬或金屬線之狀況下利用鐳射或電子束使材料熔融/沉積而藉以進行造形之造形技術等。此外，此等造形方法係一範例而不限於此。
1:電漿處理裝置(基本處理裝置) 10:腔室(處理容器) 10s:內部空間(電漿處理空間) 12:腔室本體(處理容器) 12a:第一構件 12b:第二構件 12g:閘閥 12p:開口(開口部,第一開口部) 14:頂部 16:支持台(載置台) 17:底板 18:支持體 20:下部電極 20f:流道 22:靜電夾盤 22a:電極 22d:直流電源 22s:開關 24:電極板 26:冷卻單元 27:環 28,29:筒狀部 30:上部電極 32:構件 32f:流道 34:構件 35a,35b:封裝構件 36:頂板 36h:複數之氣體噴吐孔 38:支持體 38d:氣體擴散室 38f:流道 38h:孔 38p:埠 40:冷卻單元 41:氣體源群 42:閥群 43:流量控制器群 44:閥群 51:第一射頻電源 52:第二射頻電源 53,54:匹配器 56:構件 58:構件(環狀保護構件) 58p:開口(第二開口部) 59:間隔件 60a,60b:螺絲 62:加熱器單元 62h:加熱器 62m:本體 63a:封裝構件 72:擋板構件 74:排氣裝置 76:閘門機構 76a:筒體 76b:密封部 76c:空洞 76d:驅動部 76e:入口側流道 76f:凸緣 76h:加熱器 76m:主部 76r,76r1~76r4:流道 76s:軸體 76v,76v1~76v4:閥體(閘門) 76w:壁部 78:供給器(流體供給器) 78a:導入管 80:控制部(控制裝置) 111,121,131,141:閥體本體(本體) 111a,121a:凹部 112,122:流道形成構件(通路模組) 112a,122a:基部 113,123:入口 114~118,124~128:流道 119,129:出口 112b:圓弧板部 122b:板部 131a,141a:凹部 131b,141b:下挖部(第一面) 131c,141c:溝 132,142:蓋構件 133,143:入口 134,137,144,147:流道(前行流道) 135,138,145,148:流道(返回流道) 136,139,146,149:出口 141d:區隔部 142d:缺口部 AX:軸線 FR:聚焦環 W:晶圓
圖1概略性顯示本發明一實施形態之電漿處理裝置。 圖2係圖1所示之電漿處理裝置的局部放大剖視圖。 圖3係圖1所示之電漿處理裝置的局部放大剖視圖。 圖4（a）～（d）係第一例及第二例的閥體的分解立體圖及將流道的形狀加以模型化之立體圖。 圖5（a）～（d）係將第三例及第四例的閥體的分解立體圖及流道的形狀加以模型化之立體圖。 圖6（a）、（b）顯示附著在基板之微粒的位置與數量。 圖7（a）～（f）係將閥體的溫度與加熱器的操作量之關係加以顯示之圖表。 圖8顯示從第一例至第四例的閥體中之溫度分佈的模擬結果的一例。 圖9顯示將從第一例至第四例的閥體之中使乾空氣流量變化之際的閥體與凸緣的溫度及流道的入口及出口之壓力加以顯示之模擬的一例。
1:電漿處理裝置(基本處理裝置)
10:腔室(處理容器)
10s:內部空間(電漿處理空間)
12:腔室本體(處理容器)
12a:第一構件
12b:第二構件
12g:閘閥
12p:開口(開口部，第一開口部)
14:頂部
16:支持台(載置台)
17:底板
18:支持體
20:下部電極
20f:流道
22:靜電夾盤
22a:電極
22d:直流電源
22s:開關
24:電極板
26:冷卻單元
27:環
28,29:筒狀部
30:上部電極
32:構件
32f:流道
34:構件
36:頂板
36h:複數之氣體噴吐孔
38:支持體
38d:氣體擴散室
38f:流道
38h:孔
38p:埠
40:冷卻單元
41:氣體源群
42:閥群
43:流量控制器群
44:閥群
51:第一射頻電源
52:第二射頻電源
53,54:匹配器
56:構件
58:構件(環狀保護構件)
58p:開口(第二開口部)
59:間隔件
60a,60b:螺絲
62:加熱器單元
62h:加熱器
62m:本體
72:擋板構件
74:排氣裝置
76:閘門機構
76a:筒體
76d:驅動部
76r:流道
76s:軸體
76v:閥體(閘門)
78:供給器(流體供給器)
80:控制部(控制裝置)
AX:軸線
FR:聚焦環
W:晶圓

Claims (14)

  1. 一種基板處理裝置，包含：腔室，具備電漿處理空間，且該腔室的側壁具有用以將基板搬運至該電漿處理空間內之開口部；閘門，配置在該側壁的內側，用以將該開口部加以開閉，並具有供調溫流體使用之流道；流體供給器，將該調溫流體供給至該流道；加熱器，加熱該閘門；環狀保護構件，劃定該電漿處理空間；以及控制裝置；該控制裝置，控制該加熱器，以控制該閘門的溫度；且該控制裝置控制該閘門的溫度，俾降低該環狀保護構件與該閘門之間的溫度差。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，該閘門具備：本體，具有第一面；以及蓋構件，覆蓋該第一面；且該第一面及該蓋構件劃定該流道。
  3. 如請求項2之基板處理裝置，其中，該流道係由形成在該第一面及該蓋構件中之至少一者之溝所劃定。
  4. 一種基板處理裝置，包含：腔室，具備電漿處理空間，且該腔室的側壁具有用以將基板搬運至該電漿處理空間內之開口部；以及閘門，配置在該側壁的內側，用以將該開口部加以開閉，並具有供調溫流體使用之流道；該流道包含：入口；出口；前行流道，自該入口起呈水平蜿蜒；以及返回流道，朝向該出口呈水平蜿蜒；該前行流道配置在該返回流道的外側。
  5. 如請求項1之基板處理裝置，其中，該閘門包含：本體，具有凹部；以及通路模組，適配於該凹部內；且該凹部及該通路模組劃定該流道。
  6. 如請求項1~3、5中任一項之基板處理裝置，其中，該閘門具有：至少一個突起部，配置在該流道內。
  7. 如請求項1~3、5中任一項之基板處理裝置，其中，該閘門係利用3D印刷技術或積層製造技術而成形。
  8. 一種基板處理裝置，包含：腔室，具備電漿處理空間，且該腔室更具備用以從該電漿處理空間或向該電漿處理空間搬運基板之開口部；以及閘門，配置在該電漿處理空間內，用以將該開口部加以開閉，且該閘門具有供調溫流體使用之流道；該流道包含：入口；第一供給流道及第二供給流道，從該入口分歧，該第一及第二供給流道從該入口向上延伸且在水平方向來回；第一返回流道，連接於該第一供給流道，並從該第一供給流道向下延伸且在水平方向來回；第一出口，連接於該第一返回流道；第二返回流道，連接於該第二供給流道，並從該第二供給流道向下延伸且在水平方向來回；以及第二出口，連接於該第二返回流道。
  9. 如請求項8之基板處理裝置，其中，該第一返回流道係沿著該第一供給流道延伸，該第二返回流道係沿著該第二供給流道延伸。
  10. 如請求項8之基板處理裝置，其中，該閘門具備：本體，具有第一面；以及蓋構件，覆蓋該第一面； 且該第一面及該蓋構件劃定該流道。
  11. 如請求項10之基板處理裝置，其中，該流道係由形成在該第一面及該蓋構件中之至少一者之溝所劃定。
  12. 如請求項8之基板處理裝置，更包含：流體供給器，將該調溫流體供給至該流道；加熱器，加熱該閘門；以及控制裝置；且該控制裝置，控制該加熱器，以控制該閘門的溫度。
  13. 如請求項12之基板處理裝置，更包含：環狀保護構件，劃定該電漿處理空間；且該控制裝置控制該閘門的該溫度，俾降低該環狀保護構件與該閘門之間的溫度差。
  14. 如請求項8之基板處理裝置，其中，該閘門係利用3D印刷技術或積層製造技術而成形。
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