CN102541102A - 处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种处理装置，能够不用手工操作进行环状隔壁构件位置的改变或更换和处理气体喷出部自身的更换，改变处理气体的喷出位置。具有与载置台(4)对置设置在处理室(2)内并喷出处理气体的处理气体喷出部(5)；在处理气体喷出部(5)内通过隔壁(14)互相分隔设置的具有喷出处理气体喷出孔(16)的与被处理体面内的中心部分对应的第一空间(15a)、与被处理体面内的边缘部分对应的第二空间(15i)、设置在第一空间(15a)与第二空间(15i)之间的至少一个第三空间(15b)～(15h)；和包含连通这些空间的处理气体分配管(18a)～(18i)、开闭邻接的处理气体分配管(18a)～(18i)彼此之间的阀(19a)～(19h)的处理气体分配单元(12)。

Description

处理装置
技术领域
本发明涉及处理装置。
背景技术
为提高对于被处理体例如半导体晶片的处理的面内均一性，设法在晶片的中心部分和边缘部分改变处理气体的供给量(例如专利文献1)。
在专利文献1中，为在晶片的中心部分和边缘部分改变处理气体的供给量，在喷出处理气体的上部电极的缓冲室(气体扩散空间)内设置环状隔壁构件。这样，把缓冲室分割为中心部侧缓冲室和外周部侧缓冲室，分别以不同的供给量供给处理气体。
专利文献1：日本特开2006-165399号公报
在专利文献1中，环状隔壁构件的位置以成为对于处理程序而言面内均一性良好的位置的方式来决定、并固定。
但是，因为位置固定，所以在处理程序改变，例如条件等改变的情况下，有时会出现为实现面内均一性的余量变小，或者从最佳的面内均一性偏离的情况。在这样的情况下，必须每次改变在晶片面内的中心部分喷出的处理气体的喷出位置、以及在晶片面内的边缘部分喷出的处理气体的喷出位置。亦即在专利文献1中，有时必须用手工改变或者更换环状隔壁构件的位置，或者更换上部电极自身即处理气体喷出部自身。
另外，不单处理气体改变的情况，即使在因为下一代设备的制造而采用新的处理程序的情况下，发生上述同样的事情。因此，也有现在的处理装置缺乏对于下一代设备或者处理的通用性或应用性这样的事情。
发明内容
本发明鉴于上述情况做出，其目的是提供一种处理装置，其能够根据被处理体面内的位置改变向被处理体喷出的处理气体的供给量或者气体种类的至少任一方，不通过手工操作进行环状隔壁构件的位置的改变或者更换，或者处理气体喷出部自身的更换，就能够改变处理气体的喷出位置。
本发明的一种实施方式的处理装置，能够根据被处理体面内的位置改变向上述被处理体喷出的处理气体的供给量和气体种类的至少一方，具有：使用上述处理气体对上述被处理体实施处理的处理室；设置在上述处理室内的、载置上述被处理体的载置台；与上述载置台对置设置在上述处理室内的、向上述处理室喷出上述处理气体的处理气体喷出部；空间组，其包含：在所述处理气体喷出部内，经由隔壁相互分隔设置并具有喷出所述处理气体的喷出孔的第一空间、第二空间和设置在所述第一空间与所述第二空间之间的至少一个第三空间，其中，所述第一空间与所述被处理体面内的中心部分对应，所述第二空间与所述被处理体面内的边缘部分对应；和处理气体分配单元，其包括：包含连通于所述第一空间、所述第二空间、所述至少一个第三空间的处理气体分配管的处理气体分配管组，和包含对邻接的所述处理气体分配管彼此之间进行开闭的阀的阀组。
根据本发明，能够提供能够根据被处理体面内的位置改变向被处理体喷出的处理气体的供给量和气体种类的至少一方的处理装置，不通过手工操作进行环状隔壁构件的位置的改变或者更换，或者处理气体喷出部自身的更换，就能够改变处理气体的喷出位置。
附图说明
图1是概略表示本发明的一种实施方式的处理装置的一例的剖面图。
图2是沿图1中的II-II线的剖面图。
图3是沿图2中的III-III线的剖面图。
图4A是表示关闭的阀与喷出的处理气体的关系的剖面图。
图4B是表示关闭的阀与喷出的处理气体的关系的剖面图。
图4C是表示关闭的阀与喷出的处理气体的关系的剖面图。
图5A是表示用于切换处理气体的喷出位置的基本结构的图。
图5B是表示用于切换处理气体的喷出位置的基本结构的图。
图5C是表示用于切换处理气体的喷出位置的基本结构的图。
图6A是表示一种实施方式的变形例的处理装置的基本结构的图。
图6B是表示一种实施方式的变形例的处理装置的基本结构的图。
图6C是表示一种实施方式的变形例的处理装置的基本结构的图。
图6D是表示一种实施方式的变形例的处理装置的基本结构的图。
图6E是表示一种实施方式的变形例的处理装置的基本结构的图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。在本说明中，在全部的参照附图中，给同一部分附以同一参照符号。
图1是概略表示本发明的一种实施方式的处理装置的一例的剖面图。在图1中，作为可以应用本发明的处理装置的一例，表示对于半导体晶片进行蚀刻处理或者成膜处理的等离子体处理装置。
如图1所示，处理装置是平行平板型的等离子体处理装置1。等离子体处理装置1在本例中具有使用处理气体对半导体晶片W实施处理的处理室2；和向处理室2供给处理气体的处理气体供给源，在本例中是气体箱3。
在处理室2内，设置有载置晶片W的载置台4、以及与载置台4对置配置的、在处理室2的内部喷出处理气体的处理气体喷出部，在本例中是喷头5。喷头5构成平行平板的上部电极，经由匹配器6与第一高频电源7连接。第一高频电源7输出例如40MHz以上的、例如60MHz的高频电压。另一方面，载置台4构成平行平板的下部电极，在本例中经由匹配器8与第二高频电源9连接。第二高频电源9输出例如2MHz～20MHz的范围例如13.56MHz的高频电压。
另外，处理室2经由排气口10与排气装置11连接。处理室2构成为能够把内部减压到希望的真空度的真空容器。排气装置11排除作为真空容器构成的处理室2的内部的气体，把处理室2的内部减压到希望的真空度。
等离子体处理装置1通过例如由微处理器(计算机)组成的程序控制器(Process Controller)100控制。在程序控制器100上连接用户接口101以及存储部102。用户接口101包含为管理等离子体处理装置1操作员进行命令的输入操作等的键盘、和使等离子体处理装置1的运转状况可视化显示的显示器。存储部102存储使用程序控制器100的控制实现由等离子体处理装置1执行的处理的控制程序、和根据处理条件使等离子体处理装置1的各构成部执行处理的程序即方案。方案例如存储在存储部102中的存储介质内。存储介质可以是硬盘或者半导体存储器，也可以是CD-ROM、DVD、闪存等可携带的存储器。另外，也可以从其他装置例如通过专用线路适宜传送方案。方案根据需要通过来自用户接口101的指示等从存储部102中读出，程序控制器100执行遵照读出的方案的处理，由此等离子体处理装置1根据控制器100的控制执行希望的处理。
进而，一种实施方式的等离子体处理装置1例如在喷头5的上部具有处理气体分配单元12。
图2是沿图1中的II-II线的剖面图，图3是沿图2中的III-III线的剖面图。
如图2以及图3所示，在喷头5的内部，经由多个隔壁14作为互相区分的空间设置包含至少三个以上的空间组。在本例中喷头5是圆盘状，在其内部成同心圆状地具有九个空间15a～15i。空间15a～15i具有多个分别喷出处理气体的喷出孔16。空间15a是与晶片W面内的中心部分对应的空间，空间15b、15c、...依次向晶片W的边缘部分，在本例中空间15i为与边缘部分对应的空间。这些空间15a～15i与处理气体分配单元12连接。
处理气体分配单元12包括：包含经由连接孔17分别与空间15a～15i连通的处理气体分配管18a～18i的处理气体分配管组、和包含设置在邻接的处理气体分配管18a～18i彼此之间的对邻接的处理气体分配管18a～18i彼此之间的阀19a～19h进行开闭的阀组。
当阀19a～19h全部打开时，空间15a～15i全部经由处理气体分配管18a～18i而连通。另一方面，当阀19a～19h中的一个关闭时，以关闭的阀为界，空间15a～15i被分离成两个空间。
例如，当关闭最靠近边缘部分的阀19h时，空间组分离为包含空间15a～15h的空间和仅有空间15i的空间(图4A)。当关闭仅次于阀19h靠近边缘部分的阀19g时，空间组分离为包含空间15a～15g的空间和包含空间15h及空间15i的空间(图4B)。同样，当关闭仅次于阀19f靠近边缘部分的阀19e时，空间组分离为包含空间15a～15e的空间和包含空间15f～15i的空间(图4C)。
但是虽然未特别图示，但是在关闭阀19a～19h中的两个的情况下，以关闭的两个阀为界，空间15a～15i被分离成三个空间。进而在关闭阀19a～19h中的三个的情况下，以关闭的三个阀为界，空间15a～15i被分离成四个空间。
这样，一种实施方式的等离子体处理装置1具有：包含分别与空间15a～15i连接的处理气体分配管18a～18i、和对邻接的处理气体分配管18a～18i彼此之间进行开闭的阀19a～19h的处理气体分配单元12。
通过具有这样的处理气体分配单元12，等离子体处理装置1能够构成为，根据阀19a～19h的开闭状态，将向晶片W面内的中心部分喷出的第一处理气体的喷出位置、和应该向晶片W面内的边缘部分喷出的第二处理气体喷出位置切换至少两个以上。
另外，阀19a～19h的开闭，例如可以遵照来自程序控制器100的指示控制。这样就能够容易地改变处理气体的喷出位置。
另外，如果用程序控制器100控制阀19a～19h的开闭，则也能够在程序中控制阀19a～19h的开闭。通过在程序中控制阀19a～19h的开闭，能够在程序中根据晶片W面内的位置改变向晶片W喷出的处理气体的供给量以及气体种类的至少一方。因此，与不能在处理中改变喷出位置的处理装置比较，也能够获得能够实现更好的面内均一性的程序这样的优点。
第一处理气体以及第二处理气体的划分的一例，是使供给量不同。
上述一种实施方式的等离子体处理装置1，设定为能够在晶片W面内的中心部分和边缘部分改变向晶片W喷出的处理气体的供给量的装置。因此，等离子体处理装置1，特别如图3以及图4A～图4C所示，把流通第一处理气体的第一处理气体主供给管20a与连通在与晶片W面内的中心部分对应的空间15a的处理气体分配管18a连接，把流通第二处理气体的第二处理气体主供给管20b与连通在与晶片W面内的边缘部分对应的空间15i的处理气体分配管18i连接。
处理气体从处理气体供给源，在本例中是气体箱3，通过气体供给管22以及气体分配器，在本例中是分流器23，向第一以及第二气体主供给管20a、20b供给。
在分流器23的内部，具有改变第气体主供给管20a和第二气体主供给管20b中处理气体的供给量的供给量调整机构，在本例中是质量流控制器那样的压力调整器24a、24b。从气体供给管22供给的处理气体，在压力调整器24a、24b中把流量即供给量调整为最适合晶片W的中心部分和边缘部分后，作为第一、第二处理气体，供给至第一和第二气体主供给管20a、20b。由此，等离子体处理装置1能够在晶片W面内的中心部分和边缘部分改变向晶片W喷出的处理气体的供给量。
另外，作为第一、第二处理气体的划分的另一例，可以使气体种类不同。此外，本说明书中所述的气体种类，不仅气体含有物质不同，而且气体的浓度不同的场合也定义为气体种类不同。
在使气体种类不同的情况下，只要从气体箱3把不同气体种类的第一、第二处理气体分别供给至第一气体主供给管20a和第二气体主供给管20b即可。
进而，等离子体处理装置1，在处理程序改变例如条件等改变的情况下，或者为了下一代设备的制造而采用新的处理程序的情况下，在阀19a～19h中调整关闭的阀的位置。由此能够改变第一处理气体的喷出位置、和第二处理气体的喷出位置。
根据这样的一种实施方式的等离子体处理装置1，能够得到不用手工操作进行环状隔壁构件的位置的改变或者更换，或者处理气体喷出部自身的更换，就能够改变处理气体的喷出位置这样的优点。
而且，根据这样的等离子体处理装置1，与现有的等离子体处理装置比较，能够得到对于下一代设备或者程序的通用性或者应用性也优良这样的优点。
(变形例)
图5A表示上述一种实施方式的等离子体处理装置1的、用于切换处理气体的喷出位置的基本结构。
如图5A所示，等离子体处理装置1的、用于切换处理气体的喷出位置的基本结构由以下(1)、(2)构成。
(1)在处理气体喷出部5内，包含晶片W面内与中心部分对应的第一空间15v、晶片W面内与边缘部分对应的第二空间15z、和设置在第一空间15v与第二空间15z之间的至少一个第三空间15w的空间组，经由隔壁14互相分隔设置。
(2)具有处理气体分配单元，其具有包含与第一空间15v、第二空间15z、至少一个第三空间15w连通的处理气体分配管18v、18w、18z的处理气体分配管组、和对邻接的处理气体分配管18v～18z彼此之间进行开闭的阀19w、19z的阀组。
通过这样构成，至少一个第三空间15w，能够作为可根据阀19w、19z的开闭状态切换到中心部分和边缘部分的任一方的空间构成。
进而，以下说明在上述基本结构中用于切换两种处理气体例如向中心部分喷出的第一处理气体、和向边缘部分喷出的第二处理气体的喷出位置的具体的一例。
把第一处理气体流通的第一处理气体主供给管20a连接在与第一空间15v连通的第一处理气体分配管18v。另外，把第二处理气体流通的第二处理气体主供给管20b连接在与第二空间15z连通的第二处理气体分配管18z。
当这样构成时，如图5B所示，将从第三空间15w靠近边缘部分的阀19z关闭的情况下，来自第一处理气体主供给管20a的第一处理气体，经由靠近中心部分的阀19w和处理气体分配管18w供给至第三空间15w。第一处理气体从第一空间15v和第三空间15w向未图示的晶片W面内的中心部分喷出。第二处理气体从第二空间15z向晶片W面内的边缘部分喷出。
相反，如图5C所示，将从第三空间15w靠近中心部分的阀19w关闭的情况下，来自第二处理气体主供给管20b的第二处理气体，经由靠近边缘部分的阀19z和处理气体分配管18w供给至第三空间15w。第一处理气体从第一空间15v向晶片W面内的中心部分喷出，第二处理气体从第二空间15z和第三空间15w向晶片W面内的边缘部分喷出。
当在等离子体处理装置1内反复设置多个这样的基本结构时，一种实施方式的等离子体处理装置1能够变形为切换三种以上的处理气体的喷出位置。
图6A表示一种实施方式的处理装置的一个变形例。
如图6A所示，该变形例与一种实施方式的不同的地方为以下的(1)～(3)。
(1)在处理气体喷出部5内，包含晶片W面内与中心部分对应的第一空间15v、晶片W面内与边缘部分对应的第二空间15z、和设置在第一空间15v与第二空间15z之间的至少三个第三空间15w、15x、15y的空间组，经由隔壁14互相分隔设置。
(2)具有处理气体分配单元，其具有：包含与第一空间15v、第二空间15z、至少三个第三空间15w～15y连通的处理气体分配管18v、18w、18x、18y、18z的处理气体分配管组、和对邻接的处理气体分配管18v～18z彼此之间进行开闭的阀19w、19x、19y、19z的阀组。
(3)把第一处理气体流通的第一处理气体主供给管20a连接在与第一空间15v连通的第一处理气体分配管18v。另外，把第二处理气体流通的第二处理气体主供给管20b连接在与第二空间15z连通的第二处理气体分配管18z。进而，把第三处理气体流通的至少一条第三处理气体主供给管20c连接在第三空间15w～15y的至少一个上。
第三处理气体是向晶片W面内的中间部分喷出的处理气体，是在供给量和气体种类的至少一方与第一、第二处理气体不同的处理气体。中间部分是晶片W面内在中心部分与边缘部分之间设定的至少一个区域。
另外，在本变形例中，至少一条第三处理气体主供给管20c与分别从第一、第二处理气体主供给管20a、20b离开两个以上阀的第三处理气体分配管的至少一条、在图6A表示的结构中即第三处理气体分配管18x连接。与第三处理气体主供给管20c连通的空间15x与设定在晶片W面内的至少一个中间部分对应。
这样，通过分别从第一、第二处理气体主供给管20a、20b离开两个以上阀，使至少一条第三处理气体主供给管20c与第三处理气体分配管连通得到的优点是，能够使位于第一处理气体主供给管20a与第三处理气体主供给管20c之间的至少一个空间15w，构成为可根据阀19w、19x的开闭状态切换到中心部分和中间部分的任一方的空间。同样，对于位于第二处理气体主供给管20b和第三处理气体主供给管20c之间的至少一个空间15y，也能够构成为可根据阀19y、19z的开闭状态切换到边缘部分和中间部分的任一方的空间。
此外，这样的连通方法，根据需要进行即可。例如，在想要固定从中间部分看靠近中心部分的空间的情况下，也可以从第一处理气体主供给管20a仅离开一个阀使第三处理气体主供给管20c与第三处理气体分配管连通。在该种情况下，在第一处理气体主供给管20a与第三处理气体主供给管20c之间没有空间。另外，如果把上述一个阀置于常闭状态，则可以固定从中间部分看靠近中心部分的空间。在想要固定从中间部分看靠近边缘部分的情况下也同样。
在一个变形例中，如图6B所示，是第三空间中从空间15w靠近边缘部分的阀19x、和从空间15y靠近边缘部分的阀19z关闭的情况。在该种情况下，来自第一处理气体主供给管20a的第一处理气体，经由阀19w和处理气体分配管18w供给至空间15w。第一处理气体从第一空间15v和空间15w向未图示的晶片W面内的中心部分喷出。同样，来自第三处理气体主供给管20c的第三处理气体通过阀19y和处理气体分配管18y供给至空间15y。第三处理气体从空间15x、15y向晶片W面内的中间部分喷出。第二处理气体从第二空间15z向晶片W面内的边缘部分喷出。
另外，如图6C所示，当从图6B所示的状态打开阀19z，关闭阀19y时，第二处理气体经由阀19z、处理气体分配管18y供给至空间15y。因此，第二处理气体从第二空间15z和空间15y向晶片W面内的边缘部分喷出，第三处理气体仅从空间15x向晶片W面内的中间部分喷出。
另外，如图6D所示，当从图6C所示的状态打开阀19x，关闭阀19w时，第三处理气体经由阀19x、处理气体分配管18w供给至空间15w。因此，第三处理气体从空间15w、15x向晶片W面内的中间部分喷出，第一处理气体仅从第一空间15v向晶片W面内的中心部分喷出。
另外，如图6E所示，当从图6D所示的状态打开阀19y，关闭阀19z时，第三处理气体经由阀19y、处理气体分配管18y供给至空间15y。因此，第三处理气体从空间15w、15x、15y向晶片W面内的中间部分喷出，第二处理气体仅从第二空间15z向晶片W面内的边缘部分喷出。
这样一种变形例的处理装置，能够变形为切换三种以上的处理气体的喷出位置。
到此遵照一种实施方式以及一个变形例说明了本发明，但是本发明不限于上述一种实施方式以及一个变形例，而可以有各种变形。另外，关于本发明的实施方式，上述一种实施方式也不是唯一的实施方式。
例如，在上述一种实施方式中，作为处理装置的例子，表示出平行平板型的等离子体处理装置，但是本发明不限于应用于平行平板型的等离子体处理装置，只要是能够根据被处理体面内的位置改变向被处理体喷出的处理气体的供给量和气体种类的至少一方的处理装置都可以应用。例如，本发明也可以应用于具有与载置被处理体的载置台对置设置在处理室内的、向处理室喷出处理气体的处理气体喷出部的热处理装置等。
此外，本发明在不脱离其要点的范围内可以进行各种变形。
符号说明
W...晶片(被处理体)，2...处理室，4...载置台，5...喷头(处理气体喷出部)，12...处理气体分配单元，14...隔壁，15a～15i、15v～15z...空间，18a～18i、18v～18z...处理气体分配管，19a～19h、19w～19z...阀，20a～20c...处理气体主供给管。

Claims (9)

1.一种处理装置，其特征在于：
该处理装置能够根据被处理体面内的位置改变向所述被处理体喷出的处理气体的供给量和气体种类的至少一方，该处理装置包括：
使用所述处理气体对所述被处理体实施处理的处理室；
设置在所述处理室内、载置所述被处理体的载置台；
与所述载置台对置设置在所述处理室内、向所述处理室喷出所述处理气体的处理气体喷出部；
空间组，其包含：在所述处理气体喷出部内，经由隔壁相互分隔设置并具有喷出所述处理气体的喷出孔的第一空间、第二空间和设置在所述第一空间与所述第二空间之间的至少一个第三空间，其中，所述第一空间与所述被处理体面内的中心部分对应，所述第二空间与所述被处理体面内的边缘部分对应；和
处理气体分配单元，其包括：包含连通于所述第一空间、所述第二空间、所述至少一个第三空间的处理气体分配管的处理气体分配管组，和包含对邻接的所述处理气体分配管彼此之间进行开闭的阀的阀组。
2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
该处理装置构成为：喷向所述被处理体的中心部分的所述处理气体的喷出位置和喷向所述被处理体的边缘部分的所述处理气体的喷出位置，根据所述阀组内的阀的开闭状态切换至少两个以上。
3.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
该处理装置还具有第一处理气体流通的第一处理气体主供给管；和
供给量和气体种类的至少一方与所述第一处理气体不同的第二处理气体流通的第二处理气体主供给管，
所述第一处理气体主供给管连接于所述处理气体分配管组中的与所述第一空间连通的第一处理气体分配管，
所述第二处理气体主供给管连接于所述处理气体分配管组中的与所述第二空间连通的第二处理气体分配管。
4.如权利要求3所述的处理装置，其特征在于：
所述第一处理气体、所述第二处理气体的喷出位置的切换，是通过关闭所述阀组内的一个阀进行的。
5.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：
所述第三空间至少有三个以上，
该处理装置还具有供给量和气体种类的至少一方与所述第一处理气体、所述第二处理气体不同的第三处理气体流通的至少一个第三处理气体主供给管，
所述第三处理气体主供给管与第三处理气体分配管的至少一个连接，其中，所述第三处理气体分配管与所述处理气体分配管组中的所述有至少三个以上的第三空间的至少一个连通。
6.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于：
所述第一处理气体、所述第二处理气体、所述第三处理气体的喷出位置的切换，是通过关闭所述阀组内的至少两个阀来进行的。
7.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于：
所述至少一个第三处理气体主供给管与所述第三处理气体分配管的至少一个连接，其中，所述第三处理气体分配管与所述第一处理气体主供给管、所述第二处理气体主供给管分别相离两个以上所述阀。
8.如权利要求5所述的处理装置，其特征在于：
所述第一处理气体、所述第二处理气体、所述第三处理气体的喷出位置的切换，是通过关闭位于所述第一处理气体主供给管与所述第三处理气体主供给管之间的至少一个阀、和关闭位于所述第二处理气体主供给管与所述第三处理气体主供给管之间的至少一个阀来进行的。
9.如权利要求1～8的任一项所述的处理装置，其特征在于：
该处理装置还具有控制所述阀的开闭状态的控制装置。
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