TW201324653A - 半導體製造裝置及處理方法 - Google Patents

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Abstract

一實施形態之半導體製造裝置係具備有平台、複數銷、以及驅動部。平台包含有載置面。載置面具有用以載置被處理基體之第1區域、以及用以載置聚焦環之第2區域。第2區域係以包圍第1區域的方式來設置。於平台形成有複數孔。複數孔係通過第1區域與第2區域之交界而在和載置面相交叉之方向上延伸著。複數銷分別設置於複數孔。複數銷個別具有第1上端面以及第2上端面。第2上端面相對於第1上端面係設置於上方，且相對於該第1上端面偏靠於第1區域側。驅動部係使得複數銷於該方向上進行上下移動。

Description

半導體製造裝置及處理方法
本發明之各方面係關於一種半導體製造裝置及處理方法。
專利文獻1中記載了一種半導體製造裝置。專利文獻1所記載之半導體製造裝置具備有平台以及複數銷。平台設有複數孔，於此等複數孔分別***有複數銷。
複數銷當中的一部分係用以將載置在平台上之被處理基體相對於平台上面進行升降者。複數銷當中之其他部分係用以將載置於平台上之聚焦環相對於平台上面進行升降者。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開2006-196691號公報
上述半導體製造裝置必須有對應於銷之數量來使得該銷進行上下移動之複數驅動機構。從而，裝置會隨著銷的數量而複雜化。此外，於上述半導體製造裝置，必須對應於銷的數量來於平台形成孔。但是，於平台所形成之孔的數量以愈少愈佳。
從而，於本技術領域需要一種半導體製造裝置，能以少數量的銷來使得被處理基體以及聚焦環進行升降。
本發明之一方面之半導體製造裝置係具備有處理容器、平台、複數銷、以及驅動部。處理容器係區劃處理空間。平台係設置於處理容器內。平台包含有載置面。載置面係具 有用以載置被處理基體之第1區域、以及用以載置聚焦環之第2區域。第2區域係以包圍第1區域的方式來設置。平台形成有複數孔。複數孔係通過第1區域與第2區域之交界而在和載置面相交叉之方向上延伸著。複數銷分別設置於複數孔。複數銷個別具有第1上端面以及第2上端面。第2上端面相對於第1上端面係設置於上方，相對於該第1上端面係偏靠於第1區域側。驅動部係使得複數銷於該方向上做上下移動。
此半導體製造裝置，若以僅使得第1上端面以及第2上端面當中的第2上端面從平台之載置面突出的方式來讓複數銷往上方移動，則可將被處理基體從載置面上舉。此外，若以使得第1上端面從平台之載置面突出的方式來讓複數銷往上方移動，則可將聚焦環從載置面上舉。亦即，各銷具有和被處理基體接觸之端面以及和聚焦環接觸之端面。從而，依據此半導體製造裝置，能以少數的銷來對被處理基體以及聚焦環進行升降。
於一實施形態，半導體製造裝置可進一步具備有控制部。控制部可於第1模式中使得複數銷之第1上端面以及第2上端面當中的第2上端面從載置面突出的方式來控制驅動部；而於第2模式中，則以使得複數銷之第1上端面從平台之載置面突出的方式來控制驅動部。亦即，半導體製造裝置也可具備有控制上述驅動部動作之控制部。
本發明之其他方面之處理方法係使用上述半導體製造裝置之處理方法。此處理方法包含有(a)將聚焦環載置於第2區域上之製程、(b)將被處理基體載置於第1區域上之製程、 (c)在被處理基體載置於第1區域上、聚焦環載置於第2區域上之狀態下，對被處理基體進行處理之製程、(d)以使得複數銷之第1上端面以及第2上端面當中的第2上端面從載置面突出的方式來讓該複數銷往上方移動之製程、(e)將由複數銷所上舉之被處理基體從處理容器取出之製程、(f)以使得複數銷之第1上端面從載置面突出的方式來讓複數銷往上方移動之製程、以及(g)將由複數銷所上舉之聚焦環從處理容器取出之製程。
依據此處理方法，能使用少數的銷來將被處理基體以及聚焦環從載置面上舉。
於一實施形態，也可使得於載置面上方同時支撐著被處理基體以及聚焦環之複數銷往下方移動，藉以於第2區域上載置聚焦環、並於第1區域上載置被處理基體。此外，於一實施形態，也可藉由複數銷將被處理基體以及聚焦環同時從載置面上舉後，將被處理基體從處理容器取出、並將聚焦環從處理容器取出。
如以上所說明般，依據本發明之各方面，可提供一種可使得被處理基體以及聚焦環進行升降之半導體製造裝置、以及使用此半導體製造裝置之處理方法。
以下，係參見圖式來針對各種實施形態做詳細說明。此外，於各圖式中針對同一或是對應之部分係賦予同一符號。
圖1係示意顯示一實施形態之半導體製造裝置之圖。於圖1中係顯示一實施形態之半導體製造裝置之截面。圖2係將圖1所示半導體製造裝置之平台、複數銷、以及驅動部予 以放大顯示之截面圖。
如圖1所示般，一實施形態之半導體製造裝置10可為平行平板型之電漿處理裝置。半導體製造裝置10具備有處理容器12。處理容器12具有大致圓筒形狀，其內部空間係區劃成為處理空間S。半導體製造裝置10係於處理容器12內具備有平台ST。於一實施形態，平台ST包含有台14以及靜電夾50。台14具有大致圓板形狀而設置於處理空間S之下方。台14係例如鋁製而構成下部電極。
於一實施形態，半導體製造裝置10係進一步具有筒狀保持部16以及筒狀支撐部17。筒狀保持部16係相接於台14之側面以及底面的邊緣部而保持著台14。筒狀支撐部17係從處理容器12之底部往垂直方向延伸，經由筒狀保持部16來支撐著台14。
半導體製造裝置10係進一步具有聚焦環18。如圖2所示般，聚焦環18係被載置於台14之周邊緣部分的上面。聚焦環18係用以改善被處理基體W之處理精度的面內均勻性之構件。聚焦環18為具有大致環形狀之板狀構件，可由例如矽、石英、或是碳化矽所構成。
於一實施形態，於處理容器12之側壁與筒狀支撐部17之間形成有排氣流路20。於排氣流路20之入口或是其中途裝設有緩衝板22。此外，於排氣流路20之底部裝設有排氣口24。排氣口24係藉由嵌入處理容器12底部之排氣管28所區劃。此排氣管28連接著排氣裝置26。排氣裝置26具有真空泵，可將處理容器12內之處理空間S減壓至既定真空度。於處理容器12之側壁裝設有用以將被處理基體W之搬 出入口加以開閉之閘閥30。
電漿生成用之高頻電源32係經由匹配器34而電連接於台14。高頻電源32係將既定高頻數(例如13MHz)之高頻電力施加至下部電極(亦即台14)。
半導體製造裝置10係進一步於處理容器12內具備有淋灑頭38。淋灑頭38係設置於處理空間S之上方。淋灑頭38包含有電極板40以及電極支撐體42。
電極板40係具有大致圓板形狀之導電性板，構成上部電極。電漿生成用之高頻電源35係經由匹配器36而電連接於電極板40。高頻電源35係將既定高頻數(例如60MHz)之高頻電力施加於電極板40。若藉由高頻電源32以及高頻電源35分別對台14以及電極板40施加高頻電力，則於台14與電極板40之間的空間(亦即處理空間S)形成高頻電場。
於電極板40形成有複數氣體通氣孔40h。電極板40可藉由電極支撐體42而可裝卸地受到支撐。於電極支撐體42之內部設有緩衝室42a。半導體製造裝置10係進一步具備有氣體供給部44，於緩衝室42a之氣體導入口25係經由氣體供給導管46而連接著氣體供給部44。氣體供給部44係對處理空間S供給處理氣體。此處理氣體可為例如蝕刻用處理氣體、或是成膜用之處理氣體。於電極支撐體42形成有分別連接於複數氣體通氣孔40h之複數孔，該複數孔係和緩衝室42a相連通著。從氣體供給部44所供給之氣體係經由緩衝室42a、氣體通氣孔40h來供給於處理空間S。
於一實施形態中，在處理容器12之天花板部設有以環狀或是同心圓狀延伸之磁場形成機構48。此磁場形成機構48 所發揮之功能係使得處理空間S中之高頻放電的開始(電漿起火)變得容易而穩定維持放電。
於半導體製造裝置10係於台14上面設有靜電夾50。如圖2所示般，靜電夾50係包含有電極52以及一對的絕緣膜54a、54b。電極52為導電膜而設置於絕緣膜54a與絕緣膜54b之間。如圖1所示般，電極52係經由開關SW而連接著直流電源56。若從直流電源56對電極52賦予直流電壓則會產生庫倫力，該庫倫力會使得被處理基體W吸附保持於靜電夾50上。
於一實施形態，半導體製造裝置10係進一步具備有氣體供給管線58以及熱傳氣體供給部62。熱傳氣體供給部62係連接於氣體供給管線58。此氣體供給管線58係延伸至靜電夾50上面，於該上面以環狀延伸著。熱傳氣體供給部62係將例如He氣體等熱傳氣體供給至靜電夾50上面與被處理基體W之間。
於一實施形態，半導體製造裝置10係進一步具備有控制部66。此控制部66係連接於排氣裝置26、開關SW、高頻電源32、匹配器34、高頻電源35、匹配器36、氣體供給部44、以及熱傳氣體供給部62。控制部66係分別對排氣裝置26、開關SW、高頻電源32、匹配器34、高頻電源35、匹配器36、氣體供給部44、以及熱傳氣體供給部62送出控制信號。藉由來自控制部66之控制信號以控制包括：排氣裝置26所做的排氣、開關SW之開閉、來自高頻電源32之電力供給、匹配器34之阻抗調整、來自高頻電源35之電力供給、匹配器36之阻抗調整、氣體供給部44所做處理氣體之 供給、熱傳氣體供給部62所做熱傳氣體之供給。
此半導體製造裝置10，係從氣體供給部44對處理空間S供給處理氣體。此外，於電極板40與台14之間、亦即於處理空間S形成高頻電場。藉此，於處理空間S產生電漿，利用處理氣體所含元素之自由基等來進行被處理基體W之處理。此外，被處理基體W之處理可為任意處理，例如可為被處理基體W之蝕刻、或是於被處理基體W上之成膜，但不限定於此。
以下，參見圖1以及圖2，針對平台、複數銷、以及驅動部之構成來更詳細地說明。平台ST係具有載置面PF。此載置面PF包含有第1區域R1以及第2區域R2。第1區域R1係用以載置被處理基體W之區域。於一實施形態，第1區域R1係藉由靜電夾50上面所區劃而為大致圓形之區域。第2區域R2係用以載置聚焦環18之區域，係以包圍第1區域R1的方式設置成為環狀。於一實施形態，第2區域R2係藉由台14周邊緣部分的上面所區劃而成。
於平台ST設有複數孔14h。複數孔14h係通過第1區域R1與第2區域R2之間的交界而在和平台ST之載置面PF相交叉之方向(上下方向)上延伸著。此等孔14h係例如於圓周方向上以等間隔來設置，該孔14h之個數為3個以上。
於複數孔14h分別設有複數銷70。各銷70係具有第1上端面70a以及第2上端面70b。於一實施形態，各銷70包含有第1柱狀部70c以及第2柱狀部70d。第1柱狀部70c係設置於第2柱狀部70d之下方。第1柱狀部70c之直徑較第2柱狀部70d之直徑來得大。第1柱狀部70c之上端面係 構成第1上端面70a。第2柱狀部70d係從第1柱狀部70c之上端面往上方延伸。第2柱狀部70d之上端面係構成第2上端面70b。此第2柱狀部70d之中心軸線相對於第1柱狀部70c之中心軸線偏靠於第1區域R1側。亦即，第2上端面70b相對於第1上端面70a係偏靠於第1區域R1側。藉此，即便各銷70往上方移動，第2柱狀部70d之上端面也不會抵接於聚焦環18。
於一實施形態，在各銷70之第2柱狀部70c與區劃對應孔14h之台14的面(亦即區劃該孔14h之內面)之間係設有被稱為O型環之密封構件72。孔14h藉由密封構件72所密封，其結果，確保處理空間S之氣密。
如圖1所示般，於複數銷70分別連接著複數驅動部74。各驅動部74係使得對應之銷70往上下方向移動，亦即，產生升降之驅動力。複數驅動部74可採用使得銷70往上下方向移動之任意的驅動機構。例如，複數驅動部74亦可具有油壓或是空氣壓汽缸。
上述控制部66也可連接於複數驅動部74。亦即，複數銷72於上下方向之移動可利用從控制部66對複數驅動部74所賦予之控制信號來受到控制。於一實施形態，控制部66在第1模式中係以僅使得各銷70之第1上端面70a以及第2上端面70b當中的第2上端面70b從載置面PF往上方突出的方式來控制複數驅動部74對複數銷70之驅動。於此第1模式，複數銷70之第2上端面70b係抵接於被處理基體W，利用該複數銷70而將被處理基體W從載置面PF(第1區域R1)上舉。從載置面PF被上舉之被處理基體W係藉由機械臂等 搬送機構而從閘閥30取出至處理容器12之外部。
此外，控制部66於第2模式中係以各銷70之第1上端面70a從載置面PF往上方突出的方式控制複數驅動部74對複數銷70之驅動。於此第2模式，複數銷70之第1上端面70a係抵接於聚焦環，聚焦環18藉由該複數銷70而從載置面PF(第2區域R2)被上舉。從載置面PF被上舉之聚焦環18係藉由機械臂等搬送機構而從閘閥30被取出至處理容器12之外部。
如此般，在半導體製造裝置10，各銷70係具有用以將被處理基體W往上方上舉之第2上端面70b、以及將聚焦環18往上方上舉之第1上端面70a。從而，能以少的銷數來實現從平台ST將被處理基體W加以上舉、以及聚焦環18之上舉。
以下，針對使用一實施形態之半導體製造裝置之處理方法來說明。圖3係顯示一實施形態之處理方法之流程圖。圖3所示處理方法可使用半導體製造裝置10來進行。圖3所示處理方法在製程S1中可將聚焦環18載置於第2區域R2上。於製程S1，複數銷70係設定在被收容於複數孔14h內之狀態(亦即第2上端面70b相對於載置面PF位於下方之狀態)。於此狀態下，藉由機械臂等搬送機構來使得聚焦環18經由閘閥30而被引導至處理空間S內之既定位置(亦即第2區域R2之上方)。其次，以第1上端面70a相接於聚焦環18之內面的方式來使得複數銷70往上方移動。其次，使得搬送機構移動至處理容器12外部之後，複數銷70被移動至下方。藉此，聚焦環18被載置於第2區域R2上。
於後續製程S2，被處理基體W可載置至第1區域R1上。於製程S2，複數銷70係被設定為收容於複數孔14h內之狀態(亦即第2上端面70b相對於載置面PF位於下方之狀態)。於此狀態下，被處理基體W係藉由機械臂等搬送機構而經由閘閥30被引導至處理空間S內之既定位置(亦即第1區域R1上方)。其次，以第2上端面70b相接於被處理基體W內面的方式使得複數銷70往上方移動。其次，搬送機構移動至處理容器12外部之後，複數銷70往下方移動。藉此，被處理基體W會被載置於第1區域R1上。
於後續製程S3，被處理基體W受到處理。於製程S3，在處理空間S內進行電漿蝕刻或是成膜等任意處理。
於後續製程S4，係以第1上端面70a以及第2上端面70b當中之第2上端面70b從載置面PF突出的方式來讓複數銷70往上方移動。圖4係顯示圖3之製程S4中之銷位置的截面圖。如圖4所示般，於製程S4中，第2上端面70b係相接於被處理基體W之內面，複數銷70從載置面PF(第1區域R1)將被處理基體W上舉。此外，於製程S4中，第1上端面70a相對於載置面PF係位於下方(亦即相對於聚焦環18之內面位於下方)。
於後續製程S5，被處理基體W係從處理容器12被取出。具體而言，機械臂等搬送機構係經由閘閥30而送往處理容器12內。其次，被處理基體W被搬送機構所保持。其次，當複數銷70往下方移動後，被處理基體W係藉由搬送機構而被取出至處理容器12外部。此外，製程S2~S5可一邊交換被處理基體W一邊進行一次以上。
於後續製程S6，在被處理基體W從處理容器12被取出後之狀態下，以第1上端面70a從載置面PF突出的方式讓複數銷70往上方移動。圖5係顯示圖3之製程S6中之銷位置的截面圖。如圖5所示般，於製程S6，第1上端面70a相接於聚焦環18內面，複數銷70將聚焦環18從載置面PF(第2區域R2)上舉。
於後續製程S7中，聚焦環18被取出至處理容器12外部。具體而言，機械臂等搬送機構係經由閘閥30而送往處理容器12內。其次，聚焦環18被搬送機構所保持。其次，將複數銷70以不致干擾聚焦環18的方式往下方移動後，聚焦環18藉由搬送機構而被取出至處理容器12外部。藉此，可將待交換之聚焦環18從處理容器12取出，之後，可反覆製程S1以後的處理。
以下，參見圖6，針對可使用半導體製造裝置10來實施之其他實施形態之處理方法做說明。圖6係顯示其他實施形態之處理方法的流程圖。於其他實施形態，於製程S1中，複數銷70係設定在收容於複數孔14h內之狀態(亦即第2上端面70b相對於載置面PF位於下方之狀態)。於此狀態下，藉由機械臂等搬送機構來將聚焦環18經由閘閥30而引導至處理空間S內之既定位置(亦即第2區域R2之上方)，此外，被處理基體W被引導至其他既定位置(亦即第1區域R1之上方)。
其次，以第1上端面70a相接於聚焦環18內面、第2上端面70b相接於被處理基體W內面的方式使得複數銷70往上方移動。然後，搬送機構被移動到處理容器12之外部。 此時，被處理基體W以及聚焦環18係於載置面PF之上方同時由複數銷70所支撐。之後，複數銷70往下方移動。藉此，首先於製程S1中，聚焦環18載置在第2區域R2上。然後，進而使得複數銷70往下方移動，於製程S2中，被處理基體W載置於第1區域R1上。
於其他實施形態，在製程S3中被處理基體W受到處理之後，接續於製程S4來進行製程S6。亦即，於其他實施形態，在製程S4中，係使得複數銷70往上方移動，藉由該複數銷70來將被處理基體W從載置面PF(第1區域R1)上舉。然後，於接續於製程S4之製程S6中，進一步使得複數銷70往上方移動，藉由該複數銷70將聚焦環18從載置面PF(第2區域R2)上舉。圖7係顯示圖6之製程S6中之銷位置的截面圖。一旦進行圖6之製程S6，則如圖7所示般，複數銷70之第2上端面70b會相接於被處理基體W內面，複數銷70之第1上端面70a會相接於聚焦環18內面。此時，被處理基體W以及聚焦環18係於載置面PF上方藉由複數銷70而被同時支撐。
其次，同時實施製程S5以及製程S7。亦即，機械臂等搬送機構係經由閘閥30而被送往處理容器12內，藉由該搬送機構來保持被處理基體W以及聚焦環18。然後，複數銷70以不致干擾聚焦環18的方式往下方移動後，被處理基體W以及聚焦環18係藉由搬送機構而被取出至處理容器12外部。如此般，若將被處理基體W以及聚焦環18同時以複數銷70來上舉，並同時取出至處理容器12之外部，可提高生產量。
以上，針對各種實施形態做了說明，但不限於此等實施形態，可構成為各種變形態樣。例如，上述半導體製造裝置10雖為平行平板型電漿處理裝置，但本發明之上述方面以及實施形態之思想也可適用於具有任意電漿產生源之電漿處理裝置。此外，本發明之上述方面以及實施形態之思想不限定於電漿處理裝置，也可適用於在處理空間內將被處理基體W以及聚焦環載置於平台上來對該被處理基體W進行處理之任意半導體製造裝置。
10‧‧‧半導體製造裝置
12‧‧‧處理容器
14‧‧‧台
14h‧‧‧孔
18‧‧‧聚焦環
50‧‧‧靜電夾
66‧‧‧控制部
70‧‧‧銷
70a‧‧‧第1上端面
70b‧‧‧第2上端面
70c‧‧‧第1柱狀部
70d‧‧‧第2柱狀部
72‧‧‧密封構件
74‧‧‧驅動部
PF‧‧‧載置面
R1‧‧‧第1區域
R2‧‧‧第2區域
S‧‧‧處理空間
ST‧‧‧平台
W‧‧‧被處理基體
圖1係示意顯示一實施形態之半導體製造裝置之圖。
圖2係放大顯示圖1所示半導體製造裝置之平台、複數銷、以及驅動部之截面圖。
圖3係顯示一實施形態之處理方法之流程圖。
圖4係顯示圖3之製程S4中銷位置之截面圖。
圖5係顯示圖3之製程S6中銷位置之截面圖。
圖6係顯示其他實施形態之處理方法之流程圖。
圖7係顯示圖6之製程S6中銷位置之截面圖。
14‧‧‧台
14h‧‧‧孔
18‧‧‧聚焦環
50‧‧‧靜電夾
52‧‧‧電極
54a‧‧‧絕緣膜
54b‧‧‧絕緣膜
70‧‧‧銷
70a‧‧‧第1上端面
70b‧‧‧第2上端面
70c‧‧‧第1柱狀部
70d‧‧‧第2柱狀部
72‧‧‧密封構件
PF‧‧‧載置面
R1‧‧‧第1區域
R2‧‧‧第2區域
ST‧‧‧平台
W‧‧‧被處理基體

Claims (4)

  1. 一種半導體製造裝置，係具備有：處理容器，係區劃處理空間；平台，係設置於該處理容器內，其包含之載置面係具有：第1區域，用以載置被處理基體；以及，第2區域，係用以載置聚焦環並以包圍該第1區域的方式所設置者；此平台形成有通過該第1區域與該第2區域之交界而在和該載置面相交叉之方向上延伸之複數孔；複數銷，係分別設置於該複數孔內，各銷具有：第1上端面；以及，第2上端面，其相對於該第1上端面係設置於上方，且相對於該第1上端面係偏靠於該第1區域側；以及驅動部，係使得該複數銷於該方向上做上下移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體製造裝置，係進一步具備有控制部，該控制部於第1模式中，係以使得該複數銷之該第1上端面以及該第2上端面當中的該第2上端面從該載置面突出的方式來控制該驅動部；而於第2模式中，則以使得該複數銷之該第1上端面從該載置面突出的方式來控制該驅動部。
  3. 一種處理方法，係使用半導體製造裝置來進行處理；該半導體製造裝置係具備有：處理容器，係區劃處理空間；平台，係設置於該處理容器內，其包含之載置面係具有：第1區域，用以載置被處理基體；以及，第2區域，係用以載置聚焦環並以包圍該第1區域的方式所設置者；此平台形成有通過該第1區域與該第2區域之交界而在和該載置面相交叉之方向上延伸之複數孔； 複數銷，係分別設置於該複數孔內，各銷具有：第1上端面；以及，第2上端面，其相對於該第1上端面係設置於上方，且相對於該第1上端面係偏靠於該第1區域側；以及驅動部，係使得該複數銷於該方向上做上下移動；此處理方法包含下述製程：將聚焦環載置於該第2區域上之製程；將被處理基體載置於該第1區域上之製程；在被處理基體載置於第1區域上、聚焦環載置於第2區域上之狀態下，對該被處理基體進行處理之製程；以使得該複數銷之該第1上端面以及該第2上端面當中的該第2上端面從該平台之該載置面突出的方式來讓該複數銷往上方移動之製程；將由該複數銷所上舉之該被處理基體從該處理容器取出之製程；以使得該複數銷之該第1上端面從該載置面突出的方式來讓該複數銷往上方移動之製程；以及將由該複數銷所上舉之該聚焦環從該處理容器取出之製程。
  4. 如申請專利範圍第3項之處理方法，係使得於該載置面上方同時支撐著該被處理基體以及該聚焦環之該複數銷往下方移動，藉以於該第2區域上載置該聚焦環、並於該第1區域上載置該被處理基體；藉由該複數銷將該被處理基體以及該聚焦環同時從該載置面上舉後，將該被處理基體從該處理容器取出、並將該聚焦環從該處理容器取出。
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