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等离子体处理装置

阅读:661发布:2023-03-12

专利汇可以提供等离子体处理装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供能够以低成本的结构,高效且响应性良好地对处理腔室的内部进行 温度 控制的 等离子体 处理装置。等离子体处理装置(1)包括:处理腔室(11)、处理气体供给装置(20)、排气装置(40)、线圈(23)、高频电源(24)、加热器(26)、冷却装置(30)、和控制装置(50)。冷却装置(30)包括:与处理腔室(11)隔开间隔相对的冷却部件(32);向冷却部件(32)的冷却流路(32a)内供给冷却 流体 并使其循环的冷却流体供给部(31);和设置在冷却部件(32)与处理腔室(11)之间的环状的密封部件(35)、(36),排气装置(40)对被密封部件(35)、(36)、冷却部件(32)、处理腔室(11)包围的空间(S)内进行减压。控制装置(50)控制排气装置(40),在没有对线圈(23)施加高频电 力 时对空间(S)进行减压,在对线圈(23)施加高频电力时使空间(S)内为 大气压 。,下面是等离子体处理装置专利的具体信息内容。

1.一种等离子体处理装置,其特征在于,至少包括:
具有闭塞空间,在内部收纳基板的处理腔室;
向所述处理腔室内供给处理气体的气体供给机构;
对所述处理腔室内进行减压的第一排气机构;
施加高频电的电力施加机构;
被所述电力施加机构施加高频电力,从而使供给至所述处理腔室 内的处理气体等离子体化的等离子体生成机构;
加热所述处理腔室的加热机构;
冷却所述处理腔室的冷却机构,其包括:具有冷却流体所流通的 冷却流路,以与所述处理腔室的外表面抵接或者与所述处理腔室的外 表面隔开间隔相对的方式设置的金属制的冷却部件;向所述冷却部件 的冷却流路内供给所述冷却流体的冷却流体供给机构;和在所述冷却 部件与处理腔室之间以与它们抵接的方式设置的环状的密封部件;
对所述密封部件的环内进行减压的第二排气机构;以及
控制所述气体供给机构、第一排气机构、第二排气机构、电力施 加机构、加热机构和冷却机构的运行的控制机构,
所述控制机构构成为:控制所述第二排气机构,使得在没有利用 所述电力施加机构对所述等离子体生成机构施加高频电力时,所述密 封部件的环内被减压到预先设定的压力;控制所述第二排气机构,使 得在利用所述电力施加机构对所述等离子体生成机构施加高频电力 时,所述密封部件的环内变为比所述预先设定的压力高的压力。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
所述冷却流体是
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
所述预先设定的压力P(Pa)被设定为满足以下关系,
P≤3.11×10-6×T/(g×δ2)
其中,T(K)是空气的绝对温度,δ(μm)是空气的分子直径 (=3.72×10-4),g(μm)是冷却部件与处理腔室之间的间隔。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
所述冷却部件与处理腔室之间的间隔被设定为大于0μm且为 100μm以下。
5.如权利要求1所述的等离子体处理装置,其特征在于:
所述控制机构构成为:控制所述第二排气机构,使得在利用所述 电力施加机构对所述等离子体生成机构施加的高频电力较大时,所述 密封部件的环内的压力变高;控制所述第二排气机构,使得在利用所 述电力施加机构对所述等离子体生成机构施加的高频电力较小时,所 述密封部件的环内的压力变低。
6.如权利要求1~5中任一项所述的等离子体处理装置,其特征 在于:
还具有检测所述处理腔室的温度的温度检测机构,
所述控制机构构成为:根据由所述温度检测机构检测出的温度, 控制所述加热机构的运行,使所述处理腔室的温度为预先设定的温度。

说明书全文

技术领域

发明涉及向处理腔室内供给规定的处理气体并使其等离子体 化,利用已等离子体化的处理气体,处理配置在处理腔室内的基板等离子体处理装置

背景技术

上述等离子体处理装置构成为,至少包括:具有闭塞空间,在内 部收纳基板的处理腔室;向处理腔室内供给处理气体的处理气体供给 机构;对上述处理腔室内进行减压的排气机构;施加高频电的高频 电源;和被高频电源施加高频电力,从而使供给至上述处理腔室内的 处理气体等离子体化的等离子体生成机构等。
作为使用这样的等离子体处理装置的基板处理的一个例子,能够 举出蚀刻处理。此时,当作为处理气体例如使用氟化合物气体(CxFy 气体)时,由于碳氟化合物气体的等离子体化而生成的聚合物附着在 处理腔室的内部。该聚合物的附着量,根据处理腔室内部的温度的不 同而变动,当温度高时不怎么附着,当温度低时附着较多。
向处理腔室内供给的碳氟化合物气体的流量被控制为一定,因此 如果附着在处理腔室的内部的聚合物较多,则在基板上作为保护膜堆 积的聚合物变少,如果附着在处理腔室的内部的聚合物较少,则在基 板上作为保护膜堆积的聚合物变多。而且,在任一情况下,均由于向 基板上的聚合物的堆积量不同而不能够高效地进行蚀刻,而且,不能 够得到高精度的蚀刻形状。因此,在蚀刻处理中,需要抑制被生成的 等离子体的热量所加热的处理腔室内部的温度上升,使该温度处于一 定范围内。
现有技术中,作为能够抑制处理腔室内部的温度上升的等离子体 处理装置,提案有例如日本特开平9-275092号公报中公开的装置。该 等离子体处理装置,在上述结构之外,还包括:与处理腔室的内周面 隔开间隔配置的内部部件;在内部部件的外周面与处理腔室的内周面 之间在上下方向上隔开间隔地被设置、在它们之间形成闭塞的空间的 两个密封部件;以及向被内部部件、处理腔室和密封部件包围的空间 内供给冷却气体的冷却气体供给机构。
在该等离子体处理装置中,利用冷却气体供给机构,向被内部部 件、处理腔室和密封部件包围的空间内供给冷却气体,利用供给的冷 却气体冷却内部部件,因此,能够防止由于生成的等离子体的热而引 起内部部件的温度上升的情况,能够使内部部件的温度维持在一定范 围内。由此,堆积在基板上的聚合物的量稳定,难以产生上述的问题。
但是,在这样的等离子体处理装置中,也存在如下问题。即,处 理腔室(内部部件)的内部被生成的等离子体的热量加热,直至达到 规定的温度需要一定的时间,因此,在蚀刻处理开始后,直到在基板 上堆积的聚合物的量稳定为止需要一定的时间。于是,在蚀刻处理开 始后经过一定时间以前,蚀刻处理并不稳定。
于是,在上述等离子体装置中,设置对处理腔室(内部部件)进 行加热的加热器,利用该加热器,在蚀刻处理开始前预先加热处理腔 室(内部部件),使其内部的温度事先上升到规定温度。
专利文献1:日本特开平9-275092号公报

发明内容

但是,如果设置加热器,就会进行一方面利用加热器进行加热、 另一方面利用冷却气体进行冷却这样的相反的处理,因此不能够高效 地使内部部件的内部上升到规定温度。
另外,如上述现有技术的等离子体处理装置所述,向被内部部件、 处理腔室和密封部件包围的空间内供给冷却气体(冷却流体),但是, 在将内部部件的内部的温度控制为100℃以上的温度的情况下,如果 作为冷却流体使用,则存在向上述空间内供给的水沸腾、膨胀的危 险性,于是,作为冷却流体,必须如上述现有技术那样采用气体、沸 点高的油等,也存在冷却流体的成本高的问题。
本发明鉴于以上情况而提出,其目的是提供能够以低成本的结构, 高效且响应性良好地对处理腔室的内部进行温度控制的等离子体处理 装置。
用于达成上述目的的本发明是一种等离子体处理装置,其特征在 于,至少包括:
具有闭塞空间,在内部收纳基板的处理腔室,
向上述处理腔室内供给处理气体的气体供给机构;
对上述处理腔室内进行减压的第一排气机构;
施加高频电力的电力施加机构;
被上述电力施加机构施加高频电力,从而使供给至上述处理腔室 内的处理气体等离子体化的等离子体生成机构;
加热上述处理腔室的加热机构;
冷却上述处理腔室的冷却机构,其包括:具有冷却流体进行流通 的冷却流路,以与上述处理腔室的外表面抵接或者与上述处理腔室的 外表面隔开间隔相对的方式设置的金属制的冷却部件;向上述冷却部 件的冷却流路内供给上述冷却流体的冷却流体供给机构;和在上述冷 却部件与处理腔室之间以与它们抵接的方式设置的环状的密封部件;
对上述密封部件的环内进行减压的第二排气机构;以及
控制上述气体供给机构、第一排气机构、第二排气机构、电力施 加机构、加热机构和冷却机构的运行的控制机构,
上述控制机构构成为:控制上述第二排气机构,使得在没有利用 上述电力施加机构对上述等离子体生成机构施加高频电力时,上述密 封部件的环内被减压到预先设定的压力;控制上述第二排气机构,使 得在利用上述电力施加机构对上述等离子体生成机构施加高频电力 时,上述密封部件的环内变为比上述预先设定的压力高的压力。
根据此发明,首先,在控制机构的控制下,利用第二排气机构将 密封部件的环内(被密封部件、冷却部件和处理腔室包围的部分)减 压到预先设定的压力,并且利用加热机构加热处理腔室,使处理腔室 内部的温度上升到规定温度。即使在冷却部件和处理腔室被设置为抵 接状态的情况下,冷却部件侧的抵接面和处理腔室侧的抵接面在严格 意义上并不平坦而是存在微小的凹凸,因此它们不是完全的紧贴,而 是存在由于上述凹凸而产生的微小的空隙,与冷却部件和处理腔室隔 着间隔的情况下同样地进行减压。
此外,此时,虽然在控制机构的控制下,利用冷却流体供给机构 向冷却部件的冷却流路内供给冷却流体,但是密封部件的环内被减压, 因此热量难以从处理腔室侧传递到冷却部件侧(处理腔室难被冷却部 件冷却),处理腔室的温度高效地上升。
此后,在控制机构的控制下,利用第二排气机构使密封部件的环 内成为比上述预先设定的压力高的压力,利用电力施加机构向等离子 体生成机构施加高频电力,并且利用气体供给机构向处理腔室内供给 处理气体,供给的处理气体被等离子体化。由此,被适当地搬入处理 腔室内的基板(例如,基板、玻璃基板等)通过已等离子体化的处 理气体被处理(例如,蚀刻处理、灰化处理以及成膜处理等)。另外, 此时,利用第一排气机构对处理腔室内进行减压。此外,利用冷却流 体供给机构持续向冷却部件的冷却流路内供给冷却流体。
当等离子体被生成时,处理腔室被生成的等离子体的热量加热, 但密封部件的环内成为比上述预先设定的压力高的压力,因此与等离 子体未生成时相比,热量容易从处理腔室侧传递到冷却部件侧(处理 腔室容易被冷却部件冷却),能够防止处理腔室内部的温度上升。从而, 无论是在基板处理的开始前还是开始后,处理腔室内部的温度都被维 持在一定范围内。
这样,根据本发明的等离子体处理装置,控制密封部件环内的压 力,使得热量容易传递至冷却部件侧,或者使热量难于传递到冷却部 件侧,从而能够瞬时地切换对处理腔室进行冷却时和不进行冷却时, 能够进行响应性优异的温度控制。此外,例如,在基板处理开始前为 了使处理腔室内部上升至规定温度而预先加热处理腔室时等的加热处 理腔室之际,通过使密封部件的环内为上述预先设定的压力,能够高 效地进行处理腔室的加热。
此外,利用以与处理腔室的外表面抵接的方式或者以与处理腔室 的外表面隔开间隔的方式设置的冷却部件,冷却处理腔室,因此,即 使在将处理腔室内部的温度控制为100℃以上的温度的情况下,流通 在冷却部件内的冷却流体的温度也不会超过100℃,能够采用水作为冷 却流体,通过采用水作为冷却流体,能够以低成本构成冷却机构。从 该点出发优选使冷却流体为水。
另外,上述预先设定的压力P(Pa)优选设定为满足以下关系:
P≤3.11×10-6×T/(g×δ2)
(其中,T(K)是空气的绝对温度,δ(μm)是空气的分子直径 (=3.72×10-4),g(μm)是冷却部件与处理腔室之间的间隔。)
由减压得到的隔热效果,通过使冷却部件与处理腔室之间的间隔 为空气的平均自由程以下能够显著地显现出来,如果设定为满足上式 的压力,则能够使冷却部件与处理腔室之间的间隔为空气的平均自由 程以下,因此能够有效地防止热量从处理腔室侧传导到冷却部件侧, 能够利用加热机构高效地加热处理腔室。
此外,上述冷却部件与处理腔室之间的间隔优选被设定为大于 0μm且为100μm以下。当间隔大于100μm时,存在于冷却部件与处理 腔室之间的空气的隔热作用变大,热量不能够从处理腔室侧高效地传 导到冷却部件侧,成为冷却效率降低、响应性降低的原因。从而,通 过将间隔设定于上述范围,能够更为高效地实施处理腔室的温度控制。
此外,优选上述控制机构构成为:控制上述第二排气机构,使得 在利用上述电力施加机构对上述等离子体生成机构施加的高频电力大 时,上述密封部件的环内的压力变高;控制上述第二排气机构,使得 在利用上述电力施加机构对上述等离子体生成机构施加的高频电力小 时,上述密封部件的环内的压力变低。生成的等离子体的热量与对等 离子体生成机构施加的高频电力相对应地变大,因此,在被施加的高 频电力(等离子体的热量)小时,从处理腔室侧传导到冷却部件侧的 热量可以较少;在被施加的高频电力(等离子体的热量)大时,从处 理腔室侧传导到冷却部件侧的热量需要变多。从而,如上所述,通过 根据对等离子体生成机构施加的高频电力调整密封部件环内的压力, 能够调整从处理腔室侧传导到冷却部件侧的热量,能够最佳地进行处 理腔室的温度控制。
此外,优选上述等离子体处理装置构成为:还具有检测上述处理 腔室的温度的温度检出机构,上述控制机构根据由上述温度检测机构 检出的温度,控制上述加热机构的运行,使上述处理腔室的温度为预 先设定的温度。通过这样,能够高效且高精度地实施处理腔室的温度 控制。
如上所述,根据本发明的等离子体处理装置,通过控制密封部件 环内的压力,使处理腔室的冷却状态变化,因此,能够以低成本的结 构高效且响应性良好地对处理腔室的内部进行温度控制。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的蚀刻装置的概略结构的截面图。
图2是图1中符头所示A方向的平面图。
图3是表示蚀刻气体的供给流量、耐蚀刻层形成气体的供给流量, 对线圈施加的高频电力、施加在基台上的高频电力的控制状态的时序 图。
图4是表示闭塞空间内的压力、加热器的输出、冷却水的循环流 量的控制状态的时序图。
符号说明
1   蚀刻装置(等离子体处理装置)
11  处理腔室
12  下部容器
13  上部容器
15  基台
18  升降筒
20  气体供给装置
21  处理气体供给部
23  线圈
24  线圈用高频电源
25  基台用高频电源
26  加热器
27  温度检测传感器
30  冷却装置
31  冷却水供给部
32  冷却部件
33  供给管
34  流管
35、36  密封部件
40  排气装置
41  排气
44  第二排气管
45  第二压力调整机构
50  控制装置
K   硅基板
S   闭塞空间

具体实施方式

以下,基于附图对本发明的具体实施方式进行说明。其中,图1 是表示本发明的一实施方式的蚀刻装置的概略结构的截面图,图2是 在图1中的箭头所示A方向的平面图。
如图1和图2所示,作为本例的等离子体处理装置的蚀刻装置1 包括:具有闭塞空间,并在内部配置作为蚀刻对象的硅基板K的处理 腔室11;升降自由地配置在处理腔室11内、载置硅基板K的基台15; 使基台15升降的升降筒18;向处理腔室11内供给处理气体的气体供 给装置20;配置在处理腔室11的外部的多个线圈(等离子体生成机构) 23;对各线圈23施加高频电力的线圈用高频电源24;对基台15施加 高频电力的基台用高频电源25;加热处理腔室11的加热器26;检测 处理腔室11的温度的温度检测传感器27;冷却处理腔室11的冷却装 置30;对处理腔室11内的压力进行减压的排气装置40;以及控制升 降筒18、气体供给装置20、线圈用高频电源24、基台用高频电源25、 加热器26、冷却装置30和排气装置40的运行的控制装置50。
上述处理腔室11由具有相互连通的内部空间的下部容器12和上 部容器13构成,上部容器13形成为比下部容器12小。在下部容器12 的侧壁形成有用于搬入搬出硅基板K的开口部12a,该开口部12a能够 由闸14开关。另外,至少上部容器13的顶板由例如等金属构成。
上述基台15由上下设置的上部件16和下部件17构成,在上部件 16上载置硅基板K,在下部17上连接有上述升降筒18。
上述气体供给装置20包括:供给蚀刻气体(例如,SF6气体)和 耐蚀刻层形成气体(例如,C4F8气体)以作为处理气体的处理气体供 给部21;以及连接该处理气体供给部21和上部容器13的上表面的供 给管22,该气体供给装置20从处理气体供给部21通过供给管22向上 部容器13内供给蚀刻气体和耐蚀刻层形成气体。
上述各线圈23形成为环状,在上部容器13的外周部上下排列设 置。上述线圈用高频电源24对线圈23施加高频电力,从而在上部容 器13内形成磁场,利用由该磁场产生的电场,使供给至上部容器13 内的蚀刻气体和耐蚀刻层形成气体等离子体化。上述基台用高频电源 25对基台15施加高频电力,从而在基台15与等离子体之间产生电位 差(偏压电位)。
上述加热器26和温度检测传感器27分别埋在上部容器13的顶板 中。温度检测传感器27例如由热电偶构成,将处理腔室11(上部容器 13)的温度发送到控制装置50。
上述冷却装置30包括:供给冷却水的冷却水供给部31;具有冷却 水所流通的冷却流路32a、以与上部容器13的上表面(顶板)隔开一 定间隔而相对的方式设置的环状的冷却部件32;连接冷却水供给部31 和冷却流路32a的一端侧的供给管33;连接冷却水供给部31和冷却流 路32a的另一端侧的回流管34;以及在冷却部件32的下表面与上部容 器13的上表面之间以与它们抵接的方式设置、形成为环状的第一和第 二两个密封部件35、36,该冷却装置30从冷却水供给部31通过供给 管33向冷却流路32a内供给冷却水,并使流通在冷却流路32a内的冷 却水通过回流管34回流到冷却水供给部31。
上述冷却部件32设置为,在其环内配置有气体供给装置20的供 给管22,例如由铝等金属构成。此外,冷却部件32包括:在其外周面 开口的两个孔32b;形成为俯视时为C字状,一端侧与孔32b的一方 连通、另一端侧与孔32b的另一方连通的两个空间32c;下表面开口, 分别插入有上述密封部件35、36的两个环状槽32d;和上下贯通、下 端在两个环状槽32d之间开口的贯通孔32e,各孔32b和各空间32c构 成上述冷却流路32a。此外,上述环状槽32d分别形成在冷却部件32 的下表面的外周侧和内周侧。另外,优选冷却部件32的下表面和上部 容器13的上表面之间的间隔被设定为大于0μm且为100μm以下。
上述供给管33与上述孔32b的一方连接,上述回流管34与上述 孔32b的另一方连接。上述第一密封部件35被插入到外侧的上述环状 槽32d中,上述第二密封部件36被插入到内侧的上述环状槽32d中, 在第一密封部件35的环内(被冷却部件32、上部容器13和各密封部 件35、36包围的部分)形成闭塞空间S。
上述排气装置40包括:排气泵41;连接该排气泵41和下部容器 12的第一排气管42;和设置在第一排气管42上、调整处理腔室11内 的压力的第一压力调整机构43,该排气装置40利用排气泵41经由第 一排气管42对下部容器12内的气体进行排气,将处理腔室11的内部 减压到由第一压力调整机构43调整后的规定压力。
另外,排气装置40还具有:连接排气泵41和冷却部件32的贯通 孔32e的上端的第二排气管44;和设置在第二排气管44上、调整闭塞 空间S内的压力的第二压力调整机构45,经由第二排气管44和贯通孔 32e对上述闭塞空间S内的气体进行排气,使闭塞空间S的内部成为由 第二压力调整机构45调整后的规定压力。
上述控制装置50对升降筒18、处理气体供给部21、线圈用高频 电源24、基台用高频电源25、加热器26、冷却水供给部31、排气泵 41、第一压力调整机构43和第二压力调整机构45的运行进行控制。
此外,如图3所示,控制装置50交替反复地进行蚀刻硅基板K的 蚀刻工序e、和在硅基板K上形成耐蚀刻层的耐蚀刻层形成工序d。在 蚀刻工序e中,通过线圈用高频电源24和基台用高频电源25对线圈 23和基台15分别施加高频电力,从处理气体供给部21向处理腔室11 内供给蚀刻气体,通过排气泵41和第一压力调整机构43使处理腔室 11内成为规定压力。另一方面,在蚀刻层形成工序d中,通过线圈用 高频电源24对线圈23施加高频电力,从处理气体供给部21向处理腔 室11内供给耐蚀刻层形成气体,利用排气泵41和第一压力调整机构 43使处理腔室11内成为规定压力。
此外,如图4(a)所示,控制装置50,控制排气泵41和第二压 力调整机构45,使得在没有通过线圈用高频电源24对线圈23施加高 频电力时(蚀刻工序e和耐蚀刻层形成工序d开始前),使上述闭塞空 间S内减压到预先设定的压力;在通过线圈用高频电源24对线圈23 施加高频电力时(蚀刻工序e和耐蚀刻层形成工序d开始后),使上述 闭塞空间S内成为大气压
此处,优选上述预先设定的压力P(Pa),被设定为满足以下数学 式1的关系。
(数学式1)
P≤3.11×10-6×T/(g×δ2)
其中,T(K)是空气的绝对温度,δ(μm)是空气的分子直径 (=3.72×10-4),g(μm)是冷却部件32与上部容器13之间的间隔。
例如,在冷却部件32与上部容器13之间的间隔g为100μm的情 况下,当空气的温度T为293K、空气的分子直径δ为3.72×10-4μm时, 能够根据上述数学式1求得压力P为约65.85(Pa),因此使得成为该 65.85(Pa)以下的压力。此外,在冷却部件32与上部容器13之间的 间隔g为1μm的情况下,当空气的温度T为293K、空气的分子直径δ 为3.72×10-4μm时,能够根据上述数学式1求得压力P为约6585(Pa), 因此使得成为该6585(Pa)以下的压力。
此外,如图4(b)所示,控制装置50接收从温度检测传感器27 得到的上部容器13的温度,根据接收到的温度,控制加热器26的输 出,使上部容器13的内部、进而处理腔室11的内部的温度为规定范 围内(例如,120℃~150℃的范围内)。
另外,在从温度检测传感器27得到的检出温度变为上述规定范围 内之后,控制装置50交替地反复进行上述蚀刻工序e和耐蚀刻层形成 工序d。此外,如图4(c)所示,控制装置50控制冷却水供给部31 以使得冷却水不断地循环。
根据上述结构的本例的蚀刻装置1,首先,在控制装置50的控制 下,通过排气泵41和第二压力调整机构45,闭塞空间S内被减压到上 述预先设定的压力,并且通过加热器26加热处理腔室11,直至由温度 检测传感器27检测出的处理腔室11的温度达到规定范围内。
此时,在控制装置50的控制下,从冷却水供给部31经由供给管 33向冷却部件32的冷却流路32a内供给冷却水,并且在该冷却流路 32a内流通的冷却水经由回流管34回流到冷却水供给部31,冷却水在 冷却水供给部31和冷却部件32之间循环,但由于闭塞空间S内处于 减压状态,所以热量难以从处理腔室11侧传导到冷却部件32侧(处 理腔室11难以被冷却部件32冷却),处理腔室11的温度高效地上升。
此后,当由温度检测传感器27检测出的处理腔室11的温度变为 规定范围内时,在控制装置50的控制下,交替地重复进行蚀刻工序e 和耐蚀刻层形成工序d,被适当地搬入处理腔室11内并被载置在基台 15上的硅基板K被蚀刻。此时,通过控制装置50控制排气泵41和第 二压力调整机构45,使闭塞空间S内的压力回到大气压。此外,从冷 却水供给部31持续向冷却部件32供给冷却水并进行循环。
另外,在上述蚀刻工序e中,蚀刻气体被供给到处理腔室11内并 被等离子体化,等离子体中的自由基与硅原子进行化学反应,等离子 体中的离子由于偏压电位而向基台15侧移动,与硅基板K碰撞。由此, 在硅基板K形成具有规定的宽度和深度的槽、孔。
另一方面,在上述耐蚀刻层形成工序d中,耐蚀刻层形成气体被 供给到处理腔室11内并被等离子体化,由等离子体中的自由基生成的 聚合物,在硅基板K的表面(由蚀刻形成的槽、孔的侧壁以及底面等) 堆积。由此,在硅基板K上形成耐蚀刻层(碳氟化合物膜)。
通过交替地反复进行这样的蚀刻工序e和耐蚀刻层形成工序d,硅 基板K的槽、孔的侧壁被耐蚀刻层保护,并且蚀刻向着深度方向进行。
当在上述蚀刻工序e和耐蚀刻层形成工序d中生成等离子体时, 由于生成的等离子体的热量,处理腔室11被加热,但由于闭塞空间S 内回到了大气压,因此与实施蚀刻工序e和耐蚀刻层形成工序d之前 相比,即与未生成等离子体时相比,热量容易从处理腔室11侧传导至 冷却部件32侧(处理腔室11容易被冷却部件32冷却),能够防止处 理腔室11内部的温度上升。此外,此时,根据由温度检测传感器27 检测出的温度,调整加热器26的输出。由此,无论是在蚀刻工序e和 耐蚀刻层形成工序d开始之前还是开始之后,处理腔室11内部的温度 均被维持在一定范围内。
这样,根据本例的蚀刻装置1,控制上述闭塞空间S内的压力,切 换热量容易传导到冷却部件32侧时、和热量难于传导到冷却部件32 侧时,从而能够瞬时地切换对处理腔室11进行冷却时和不进行冷却时, 能够响应性优异地进行温度控制。此外,例如,在开始蚀刻工序e和 耐蚀刻层形成工序d之前为了使处理腔室11内部上升到规定温度而预 先加热处理腔室11时等的加热处理腔室11之际,通过对闭塞空间S 内进行减压,能够高效地进行处理腔室11的加热。
此外,利用与处理腔室11的外表面隔开间隔而设置的冷却部件32 冷却处理腔室11,因此,即使在将处理腔室11的内部的温度控制在 100℃以上的温度的情况下,在冷却部件32内流通的冷却水也不会超 过100℃,不用担心冷却水沸腾而膨胀。作为冷却流体采用水,因此能 够以更低的成本构成冷却装置30。
此外,由减压得到的隔热效果,通过使冷却部件32与上部容器13 之间的间隔为空气的平均自由程以下能够更显著地显现出来,如果将 减压时的闭塞空间S内的压力设定为满足上述数学式1的关系,则能 够使冷却部件32与上部容器13之间的间隔为空气的平均自由程以下, 因此,能够更有效地防止热量从处理腔室11侧传导到冷却部件32侧, 能够利用加热器26更高效地加热处理腔室11。
此外,如果将冷却部件32的下表面和上部容器13之间的间隔设 定为大于0μm且为100μm以下,则能够更为高效地实施处理腔室11 的温度控制。另外,当间隔比100μm大时,存在于闭塞空间S内的空 气的隔热作用变大,热量不能够从处理腔室11侧高效地传导到冷却部 件32侧,成为冷却效率降低、响应性降低的原因。
此外,控制装置30,根据从温度检测传感器27得到的检测温度控 制加热器26的输出,使处理腔室11的内部的温度为规定范围内,因 此能够高效且高精度地实施处理腔室11的温度控制。
以上,对本发明的一实施方式进行了说明,本发明采用的具体方 式并不限定于此。
在上例中,使利用线圈用高频电源24对线圈23施加高频电力时, 闭塞空间S内的压力为大气压,但并不限定于此,只要比没有利用线 圈用高频电源24对线圈23施加高频电力时的闭塞空间S内的压力高 即可。但是,因为压力高的时候热量容易传导,所以压力越高,越能 够更为高效地冷却处理腔室11。
此外,冷却部件32的配置位置、形状并不限于上例。此外,冷却 部件32也可以不配置为在其与上部容器13之间形成间隔,而设置为 与上部容器13抵接的状态。也可以是冷却部件32和上部容器13抵接 的状态是因为,冷却部件32侧的抵接面和上部部件13侧的抵接面在 严格意义上并不平坦而是存在微小的凹凸,因此它们不会完全紧贴, 由于上述凹凸而存在微小的空隙。
生成的等离子体的热量,与施加在线圈23上的高频电力相对应地 变大,因此,在施加的高频电力(等离子体的热量)小时,从处理腔 室11侧传导到冷却部件32侧的热量可以较少,在施加的高频电力(等 离子体的热量)大时,从处理腔室11侧传导到冷却部件32侧的热量 需要变多。于是,优选将控制装置50构成为:其对排气泵41和第二 压力调整机构45进行控制,使得在利用线圈用高频电源24对线圈23 施加的高频电力较大时,使闭塞空间S内的压力变高;在利用线圈用 高频电源24对线圈23施加的高频电力较小时,使闭塞空间S内的压 力变低。这样,通过根据对线圈23施加的高频电力调整闭塞空间S内 的压力,能够调整从处理腔室11侧传导到冷却部件32侧的热量,能 够进行最佳的处理腔室11的温度控制。
此外,在上例中,作为等离子体处理装置,举出蚀刻装置1作为 例子进行了说明,但是,并不限定于该蚀刻装置1,也可以是进行灰化 处理、成膜处理等的处理装置。此外,成为等离子体处理对象的基板 并不限于硅基板K,也可以是玻璃基板等的任何基板。
此外,在上例中,构成为通过对线圈23施加高频电力,使处理腔 室11内的处理气体等离子体化,但是并不限定于此,例如也能够采用 平行平板电极型的等离子体生成机构。该等离子体生成机构由在处理 腔室11内隔开规定间隔而相对配置的平板状电极所构成,因此对该电 极间施加高频电力。
此外,在一个排气装置40中具有对处理腔室11内进行减压的功 能和对闭塞空间S内进行减压的功能,但是也可以取代该排气装置40, 设置用于对处理腔室11内进行减压的第一排气装置,和用于对闭塞装 置S内进行减压的第二排气装置这两个排气装置。此外,在使闭塞空 间S内从减压状态恢复到大气压等的情况下提高闭塞空间S内的压力 时,也可以在排气装置40中设置适当的,利用该阀导入大气,或者 在排气装置40中设置适当的阀和压缩空气供给源,利用该阀和压缩空 气供给源供给压缩空气,由此提高闭塞空间S内的压力。
此外,在上例中,将冷却装置30构成为,冷却水在冷却水供给部 31和冷却部件32的冷却流路32a之间循环,但是并非必须使其循环。 此外,作为冷却水也可以使用工业用水。
产业上的可利用性
如上所述,本发明作为能够以低成本的结构,高效且响应性良好 地进行处理腔室的内部的温度控制的等离子体处理装置是优选的。
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