TWI793196B - 處理裝置 - Google Patents

處理裝置 Download PDF

Info

Publication number
TWI793196B
TWI793196B TW107135738A TW107135738A TWI793196B TW I793196 B TWI793196 B TW I793196B TW 107135738 A TW107135738 A TW 107135738A TW 107135738 A TW107135738 A TW 107135738A TW I793196 B TWI793196 B TW I793196B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
gas
opening
processing device
processing chamber
plasma
Prior art date
Application number
TW107135738A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201923894A (zh
Inventor
山下潤
Original Assignee
日商東京威力科創股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商東京威力科創股份有限公司 filed Critical 日商東京威力科創股份有限公司
Publication of TW201923894A publication Critical patent/TW201923894A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI793196B publication Critical patent/TWI793196B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32633—Baffles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4412—Details relating to the exhausts, e.g. pumps, filters, scrubbers, particle traps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45587—Mechanical means for changing the gas flow
    • C23C16/45591—Fixed means, e.g. wings, baffles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure
    • H01J37/32834—Exhausting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02041—Cleaning
    • H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
    • H01L21/02046—Dry cleaning only
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H01J2237/3321—CVD [Chemical Vapor Deposition]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本發明之目的在於消除處理室中之氣體之排氣之偏倚。
本發明提供一種處理裝置，其具有：反應容器，其供氣體流入，並於處理室進行特定之處理；及具有擴散通路之構件，其於上述反應容器之側壁或底壁之形成有上述擴散通路之部分與排氣口連通；且於具有上述擴散通路之構件與上述反應容器之間形成有開口部，該開口部連通該擴散通路與上述處理室之空間，越靠近上述排氣口，開口面積越窄。

Description

處理裝置
本發明係關於一種處理裝置及具有擴散通路之構件。
於半導體製造製程中，有如下步驟：使用形成於被處理基板、例如半導體晶圓(以下，簡稱為「晶圓」)之表面之抗蝕膜作為遮罩，選擇性地蝕刻晶圓上之特定之膜之後藉由灰化來去除抗蝕膜。
作為進行灰化處理之裝置，提出有一種電漿處理裝置，其具有：電漿生成室，其從氣體生成電漿；及處理室，其介隔間隔壁構件與電漿生成室連通，使用自由基主要對電漿進行灰化(例如，參照專利文獻1)。
間隔壁構件具有複數個貫通孔，由石英等構成，且以如下方式發揮功能：藉由將間隔壁構件之電位調整為例如接地位準，從而吸引並捕獲於電漿生成室所生成之電漿之離子，使自由基從複數個貫通孔通向處理室。
處理室內之氣體係從設置於處理室之排氣口向外部排出。此時，若根據排氣口之位置使得處理室內之氣體之排氣產生偏倚，則灰化速率等晶圓之處理之特性會受到氣體之排氣之偏倚之影響，從而對晶圓進行之灰化處理等期望之處理之均一性變差。因此，為了抑制氣體之排氣之偏倚之產生而提出有設置環狀之整流板之方法(例如，參照專利文獻2)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-16453號公報
[專利文獻2]日本專利特開2017-28099號公報
然而，即便於氣體之排氣空間設置整流板，亦會由於在氣體之排氣口之附近氣體之吸氣變強，導致憑藉整流板難以消除處理室內之氣體之排氣之偏倚。
針對上述問題，於一態樣中，本發明之目的在於消除處理室中之氣體之排氣之偏倚。
為了解決上述問題，根據一態樣，提供一種處理裝置，其具有：反應容器，其供氣體流入，並於處理室進行特定之處理；及具有擴散通路之 構件，其於上述反應容器之側壁或底壁之形成有上述擴散通路之部分與排氣口連通；且於具有上述擴散通路之構件與上述反應容器之間形成有開口部，該開口部連通該擴散通路與上述處理室之空間，越靠近上述排氣口，開口面積越窄。
又，根據另一態樣，提供一種具有擴散通路之構件，其安裝於供氣體流入並於處理室進行特定之處理之反應容器，且於上述反應容器之側壁或底壁之形成有擴散通路之部分與排氣口連通；且於具有上述擴散通路之構件與上述反應容器之間形成有連通該擴散通路與上述處理室之空間且在周向形成有傾斜之開口部，該開口部係越靠近上述排氣口，開口越窄。
根據一態樣，可消除處理室中之氣體之排氣之偏倚。
10:電漿處理裝置
102:處理室
102':處理室
102":處理室
104:電漿生成室
105:加熱器
106:載置台
107:蓋體
108:支持構件
110:反應容器
113:氣體流入口
116:逆流防止壁部
118:高頻電源
119:線圈
120:氣體供給部
121:氣體配管
122:氣體配管
123:氣體擴散通路
126:排氣口
128:排氣裝置
130:閘閥
132:搬入搬出口
134:襯套
134':襯套
134":襯套
135:擴散通路
136:開口部
136a:開口部
136b:開口部
138:加熱器電源
140:間隔壁構件
144:貫通孔
H1:高度
H2:高度
W:晶圓
圖1係表示一實施形態之電漿處理裝置之構成之一例之圖。
圖2係表示一實施形態之間隔壁構件之一例之圖。
圖3係表示比較例1之電漿處理裝置之構成之一例之圖。
圖4係表示比較例2之電漿處理裝置之構成之一例之圖。
圖5(a)~(c)係表示一實施形態之處理室之壓力分佈之模擬結果之一例之圖。
圖6(a)、(b)係表示一實施形態之處理室之壓力分佈之模擬結果之一例之圖。
圖7係表示一實施形態之處理室之壓力分佈之模擬結果之一例之圖。
以下，參照圖式對實施本發明之形態進行說明。再者，於本說明書及圖式中，對於實質上相同之構成附有相同符號，藉此省略重複之說明。
[電漿處理裝置之構成例]
首先，對本發明之一實施形態之電漿處理裝置10之構成的一例，一面參照圖1，一面進行說明。圖1表示本發明之一實施形態之電漿處理裝置10之構成的一例。電漿處理裝置10進行將形成於晶圓W之被蝕刻對象膜上之抗蝕膜灰化並去除之灰化處理等電漿處理。電漿處理裝置10係供氣體流入並於處理室進行特定之處理之處理裝置的一例。
電漿處理裝置10具有：處理室102，其進行晶圓W之處理；及電漿生成室104，其與處理室102連通，使氣體激發從而生成電漿。電漿生成室104係介隔間隔壁構件140而設置於處理室102之上方，藉由感應耦合電漿(ICP：Inductively Coupled Plasma)方式從氣體生成電漿。
電漿生成室104及處理室102具有例如含有鋁等金屬之大致圓筒狀之反應容器110。反應容器110之上部由含有石英、及陶瓷等絕緣材料之大致圓盤狀之蓋體107氣密性地封堵。
於反應容器110，設置有氣體流路122。氣體從氣體供給部120經由氣 體配管121及氣體流路122流向於蓋體107之外周端部在周向形成為環狀之氣體擴散通路123，並從氣體流入口113導入至電漿生成室104之內部空間。氣體供給部120具備用以打開及關閉氣體之開關閥、用以控制氣體之流量之質量流量控制器等。於本實施形態中，例如列舉了從氣體供給部120供給氫(H2)氣與氬(Ar)氣之混合氣體，但氣體之種類不僅限於此。
於反應容器110之上部，捲繞有作為天線構件之線圈119。於線圈119連接有高頻電源118。高頻電源118輸出300kHz~60MHz之頻率之電力，供給至線圈119。藉此，於電漿生成室104內形成感應電磁場，導入至電漿生成室104內之氣體被激發，從而生成電漿。
於處理室102內設置有載置晶圓W之載置台106。載置台106支持於被設置在處理室102之底部之支持構件108。載置台106例如由經氧化鋁膜處理之鋁所形成。於載置台106內埋設有用以加熱晶圓W之加熱器105，加熱器105藉由從加熱器電源138饋電而將晶圓W加熱至特定之溫度(例如300。C)。此時之溫度可為不會使晶圓W上之被蝕刻對象膜受到較大損傷之程度之溫度，例如約250℃~400℃之範圍。
於處理室102內側，設置有用以保護處理室102之內壁之襯套134。襯套134例如由鋁所形成。於襯套134之內部，形成有環狀之擴散通路135。環狀之擴散通路135設置於較載置台106更下側，與橫向延伸之排氣口126連通。排氣口126貫通襯套134及處理室102之側壁，連接於包含真空泵之排氣裝置128。藉此，可將處理室102及電漿生成室104內減壓至特定之真 空度。然而，排氣口126不僅限於橫向形成於反應容器110之側壁之形成有擴散通路135之部分之構成，亦可於反應容器110之底壁之形成有擴散通路135之部分，即，於擴散通路135之正下方朝下方向形成。又，排氣口126不僅限於筆直地橫向貫通之形狀，亦可於側壁與擴散通路135連通後，朝下方向彎曲並貫通底壁。再者，襯套134係具有環狀之擴散通路135之構件之一例，其係於反應容器110之側壁或底壁之形成有上述擴散通路135之部分與排氣口連通。
於襯套134與反應容器110之間形成有開口部136，該開口部136連通擴散通路135與處理室102之空間，且在周向形成有傾斜。於圖1中，作為開口部136之一部分，圖示有開口部136a及開口部136b。開口部136係設置於襯套134與反應容器110之底壁之間且跨及全周的開口，該開口在周向具有特定之傾斜。
於處理室102之側壁，形成有藉由閘閥130自由開關之搬入搬出口132。晶圓W之搬入搬出係藉由例如未圖示之搬送臂等搬送機構而進行。
於在處理室102與電漿生成室104之間分隔各室之間隔壁構件140，形成有複數個貫通孔144。圖2表示貫通間隔壁構件140之複數個貫通孔144之配置之一例。於間隔壁構件140，呈同心圓狀地形成有複數個貫通孔144。然而，貫通孔144之配置及個數不僅限於圖2之例。
間隔壁構件140係使於電漿生成室104所生成之電漿中之自由基從複 數個貫通孔144通向處理室102。即，若於電漿生成室104中氣體被激發從而產生電漿，則會產生自由基、離子、紫外線光等。間隔壁構件140由石英等構成，其遮蔽電漿生成室104中所生成之電漿之離子與紫外光，僅讓自由基通過至處理室102。
於該構成之電漿處理裝置10中，當對晶圓W進行電漿處理之情形時，首先打開閘閥130，將晶圓W從搬入搬出口132搬入處理室102內，並將其載置於載置台106上。
其次，關閉閘閥130，藉由排氣裝置128將處理室102之內部及電漿生成室104之內部排氣而設為特定之減壓狀態。又，以晶圓W成為特定之溫度(例如300℃)之方式從加熱器電源138向加熱器105供給特定之電力。
繼而，經由氣體配管121、122及氣體擴散通路123從氣體供給部120向電漿生成室104內供給氫氣及氬氣。從高頻電源118向線圈119供給例如4000W之高頻電力，而於電漿生成室104之內部形成感應電磁場。藉此，於電漿生成室104中從氫氣及氬氣生成電漿。所生成之電漿之中，紫外光、離子被間隔壁構件140所遮蔽，而讓自由基通過。藉此，處理室102內之晶圓W之表面可在不會受到來自紫外光與氫離子之損傷之情況下藉由自由基而執行例如晶圓W上之抗蝕膜之灰化處理等期望之處理。
再者，本實施形態中係在電漿生成室104中藉由感應耦合電漿方式來生成電漿，但未必限定於此。
[處理室中之氣體之流動]
於該構成中，藉由使排氣裝置128作動而使存在於處理室102之空間之氣體穿過載置台106之下方，從開口部136流入擴散通路135，並從排氣口126排出至外部。此時，由於在氣體之排氣口126之附近氣體之吸氣變強，故根據排氣口126之位置使得處理室102內之氣體之排氣產生偏倚。因此，受到排氣方向之氣體之偏倚之影響而導致灰化速率變得不均一，對晶圓W進行之灰化處理之均一性變差。
因此，於本實施形態中，開口部136以越靠近排氣口126則開口越窄之方式在周向形成有傾斜。由於開口部136以越靠近排氣口126則開口越窄且越遠離排氣口126則開口越寬之方式形成，因此能控制氣體之排氣之氣導(conductance)。
於本實施形態中，開口部136係於全周與反應容器110之底部隔離之開口，並於全周在周向形成有傾斜。即，具有如開口部136之中在離排氣口126最近之開口部136a之位置最窄且在離排氣口126最遠之開口部136b之位置最寬之傾斜。例如，就圖1中作為一例所表示之開口部136a之高度H1與開口部136b之高度H2而言，開口部136a之高度H1低於開口部136b之高度H2，因此於排氣口126之附近難以讓氣體流動。
又，擴散通路135與排氣口126連通之部分之排氣口126之截面面積以成為擴散通路135之截面面積以下之方式形成。藉此，將流動於擴散通路135 之氣體之氣導設為與流動於排氣口126之氣體之氣導同等以上。
再者，開口部136不僅限於在全周開口之情形，亦可為被分割成複數個之狹縫。於該情形時，開口部136之各狹縫以越靠近排氣口126則狹縫之面積越小之方式在周向形成有傾斜。
於開口部136亦可具有過濾器。於該情形時，過濾器之開口率亦可根據與排氣口126之距離而變化。過濾器之開口率亦可為越靠近排氣口126則越低。過濾器亦可為多孔體或具有複數個微孔之構件。於該情形時，過濾器之開口率係上述多孔體之氣孔率或形成於具有上述複數個微孔之構件之各微孔之
Figure 107135738-A0305-02-0012-4
(直徑)。
又，於本實施形態中，列舉排氣口126為1個之例進行了說明，但亦可具有複數個排氣口126。於該情形時，亦係複數個排氣口126之任意一個均以越靠近排氣口126則開口部136越窄之方式形成。於該情形時，例如，亦可以使複數個排氣口126之各者對著弓形之谷之方式將開口部136之傾斜變為弓形狀。
[模擬結果例]
其次，對本實施形態之處理室102之壓力分佈之模擬結果的一例，一面將其與比較例之處理室102'、102"之壓力分佈之模擬結果的一例相比較，一面進行說明。圖3表示比較例1之電漿處理裝置10'之處理室102'之一例。圖4表示比較例2之電漿處理裝置10"之處理室102"之一例。如圖3 所示，於比較例1之電漿處理裝置10'中，於處理室102'內之襯套134'未形成有擴散通路及開口部。其他構成與圖1所示之本實施形態之電漿處理裝置10相同。
圖5(a)係比較例1之電漿處理裝置10'之處理室102'中之載置台106之壓力分佈之模擬結果的一例。圖5(b)係本實施形態之電漿處理裝置10之處理室102中之載置台106之壓力分佈之模擬結果的一例。
作為模擬之條件，均為將氫氣以500sccm、氬氣以6200sccm之流量導入至電漿生成室104，且將處理室102、102'之壓力設定為2.5Torr(333Pa)。將此時之載置台106中之壓力分佈之模擬結果以高、中、低之3階段之水準來表示。
若參照圖5(a)，則可知比較例1之處理室102'中之載置台106之壓力分佈係較排氣方向之箭頭所表示之形成有排氣口126之側之壓力而言壓力較高的部分更偏向於其相反側。即，可知於處理室102之內部壓力分佈產生偏倚，在形成有排氣口126之側，氣體易流動，在其相反側，氣體不易流動。
將上述壓力分佈之偏倚D使用排氣口126側之從載置台106之端部至高壓力區域之長度La及排氣口126側之相反側之從載置台106之端部至高壓力區域之長度Lb以D=(La-Lb)/(La+Lb)之百分比來表示。
於圖5(a)之比較例1之處理室102'中，載置台106之壓力分佈之偏倚D為55.3%。即，可知於比較例1中，由於對排氣口126之吸氣導致氣體之排氣產生偏倚，故載置台106之壓力分佈產生偏倚。
若如此根據排氣口126之位置而載置台106之壓力分佈產生偏倚，則灰化速率等受到影響，對晶圓W所進行之灰化處理等期望之電漿處理之均一性變差。
對此，若參照圖5(b)，則可知於本實施形態之處理室102中，載置台106之壓力分佈之偏倚D為12.3%，與比較例1相比，壓力分佈之偏倚得到了改善。即，於本實施形態之處理室102中，將氣體擴散通路135形成為環狀，於氣體擴散通路135之全周設置開口部136，進而根據排氣口126之位置於開口部136設置傾斜，而使開口部136之高度變化。具體而言，使離排氣口126較近之位置之開口部136之高度低於離排氣口126較遠之位置之開口部136之高度，使氣體不易通過，藉此來控制氣導。藉此，可消除氣體之排氣之偏倚，改善載置台106之壓力分佈之偏倚。再者，於本實施形態之處理室102中，載置台106之壓力分佈有約10%之偏倚D被認為係設置於處理室102之閘閥130之搬入搬出口132受到影響所致。由此，藉由考慮閘閥130之搬入搬出口132之構成而設計開口部136之寬窄，可將氣體之排氣之偏倚D消除或使其接近於0。
如圖4所示，於比較例2之電漿處理裝置10"中，於處理室102"內之襯套134"未形成有擴散通路及開口部。又，排氣口126設置於載置台106之 下側，貫通反應容器110之底壁，與排氣裝置128連接，排氣方向朝下。其他構成與圖1所示之本實施形態之電漿處理裝置10相同。模擬條件與進行上述所示之圖5(a)及圖5(b)之模擬時相同。於該情形時，如圖5(c)所示，處理室102"中之載置台106之壓力分佈之偏倚D為11.6%，與圖5(b)所示之本實施形態之處理室102中之載置台106之壓力分佈之偏倚D之12.3%大致同等。由此，排氣口126亦可貫通反應容器110之底壁，朝下設置。
於圖6(a)所示之比較例3係處理室102'中在封堵圖5(a)所示之比較例1之處理室102'之閘閥130之搬入搬出口132之條件下算出載置台106之壓力分佈之偏倚D之模擬結果的一例。再者，模擬條件與進行上述所示之圖5(a)~圖5(c)之模擬時相同。於該情形時，載置台106之壓力分佈之偏倚D為54.1%，與圖5(a)所示之比較例1之情形之偏倚相比略有改善。
從以上結果證明了，根據本實施形態之電漿處理裝置10之構成，可消除處理室102內之氣體之排氣之偏倚，但載置台106之壓力分佈之偏倚D無法完全消除係因閘閥130之影響較大所致。
圖6(b)表示於本實施形態之處理室102中如下設定高壓力及大流量之模擬條件時之載置台106之壓力分佈之偏倚D之模擬結果的一例。作為此時之模擬條件，將氫氣以5000sccm、氬氣以18000sccm之流量導入至電漿生成室104，將處理室102之壓力設定為5Torr(666Pa)。
據此，即便於上述高壓力及大流量之條件下，載置台106之壓力分佈 之偏倚D亦為13.1%。藉此證明了，於本實施形態之處理室102中，即便於高壓力及大流量之條件下，藉由上述構成亦可消除氣體之排氣之偏倚，確保對晶圓W所進行之灰化處理之均一性，擴展製程容許度。
進而，將對低壓力及小流量之條件下之壓力分佈之偏倚D之模擬結果表示於圖7。圖7中，於本實施形態之處理室102中，將氫氣以50sccm、氬氣以180sccm之流量導入至電漿生成室104，將處理室102之壓力設定為0.5Torr(66.6Pa)。
據此可知，於上述之低壓力及小流量之條件下從處理室102將氣體排氣之情形時，載置台106之壓力分佈之偏倚D為27.8%，壓力分佈之偏倚D之改善度與上述之高壓力及大流量之條件時相比不高。可考慮其係由於上述之低壓力及小流量之條件下處理室102之氣體從連續流變為分子流，因而導致修正氣體之偏倚之效果變低。
利用本實施形態之處理室102之構成來消除氣體之排氣之偏倚之效果在連續流之區域變高，而在轉移流及分子流之區域低於連續流之區域。
如表1所示，於對象為氣體之情形時，當克努森數Kn小於0.01時，定義為連續流。當克努森數Kn大於0.01且小於0.1時，定義為滑移流。當克努森數Kn大於0.1且小於10時，定義為轉移流。當克努森數Kn大於10時，定義為分子流。
Figure 107135738-A0305-02-0017-1
可知，於真空中之氣體中可不區分連續流與滑移流，故若包含滑移流在內稱為連續流，則當為克努森數Kn小於0.1之條件時，利用本實施形態之處理室102之構成來消除氣體之排氣之偏倚的效果提高。因此，本實施形態之電漿處理裝置10較佳為在根據(1)式算出之克努森數Kn小於0.1之條件下使用。
克努森數Kn係根據(1)式來定義。
Kn=λ/L‧‧‧(1)
此處，λ為平均自由工程(m)，L為代表長度(m)。
又，平均自由工程λ由以下之式所表示。
Figure 107135738-A0305-02-0017-2
此處，n表示氣體分子數密度(m-3)，σ表示分子之直徑(m)，p表示壓力(Pa)，KB表示波茲曼常數(J/K)，T表示溫度(K)。
代表長度L係氣體之通路之最小值，於本實施形態之電漿處理裝置10中，向電漿生成室104之氣體流入口113之0.5mm係氣體之通路之最小值。例如，當將代表長度L設為0.5mm時，於氬氣中，將以下條件代入(1) 式及導出λ之式時之克努森數為0.2509，處理室102之氣體流為轉移流，臨界壓力為1.25Torr(166.7Pa)。
<條件>
氣體種類 氬氣
壓力 66.66(Pa)
溫度(壁) 353.15(K)
代表長度 0.5(mm)
分子直徑 3.62e-10(m)
波茲曼常數 1.38e-23(J/K)
平均自由行程 1.25e-4(m)
克努森數 0.2509
然而，處理室102之氣體之排氣之流動受到向電漿生成室104之氣體流入口113之尺寸0.5mm之影響較小。另一方面，於本實施形態中，對氣體之排氣產生影響之氣體通路中之最小值為間隔壁構件140之貫通孔144之
Figure 107135738-A0305-02-0018-5
3mm。由此，若將代表長度L設為3mm，變更上述<條件>之代表長度之值，從而算出克努森數，則處理室102之臨界壓力為0.2Torr(26.6Pa)。但，克努森數之值根據壓力、氣體之種類及代表長度而變化，故若例如氣體種類不同，則上述克努森數之算出值當然會變化。
如以上所說明，根據本實施形態之電漿處理裝置10，於處理室102之排氣口126之前段設置氣導充分小之環狀之氣體之擴散通路135，於氣體擴散通路135之內徑側設置呈圓周狀開口之開口部136。進而，於開口部 136在周向形成有傾斜，例如使其越靠近排氣口126則其高度越低。藉此，可調整氣體排氣時之氣導，消除處理室102中氣體之排氣之偏倚，而可謀求灰化處理之均一性。尤其是在大流量及高壓力之製程中亦可同樣地獲得消除處理室102中之氣體之排氣之偏倚之效果，而可擴展製程容許度。又，藉由在處理室102內設置環狀之擴散通路135與開口部136，從而可獲得上述效果，且可避免成本之增加。
以上，藉由上述實施形態對電漿處理裝置進行了說明，但本發明之電漿處理裝置並非限定於上述實施形態，於本發明之範圍內能進行各種各樣之變化及改良。上述複數個實施形態中所記載之事項於不矛盾之範圍內可進行組合。
例如，本發明係藉由將上述擴散通路135配置於電漿處理裝置之氣體排氣口之附近，從而使其亦能應用於CVD(Chemical Vapor Deposition，化學氣相沈積)裝置及ALD(Atomic Layer Deposition，原子層沈積)裝置等電漿處理裝置。於該情形時，較佳為滿足使克努森數Kn為連續流之區域之條件。
又，於本說明書中，列舉半導體晶圓W作為基板之一例進行了說明。但是，基板並不僅限於此，亦可為用於LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示器)、FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)之各種基板、或CD基板、印刷基板等。
10:電漿處理裝置
102:處理室
104:電漿生成室
105:加熱器
106:載置台
107:蓋體
108:支持構件
110:反應容器
113:氣體流入口
118:高頻電源
119:線圈
120:氣體供給部
121:氣體配管
122:氣體配管
123:氣體擴散通路
126:排氣口
128:排氣裝置
130:閘閥
132:搬入搬出口
134:襯套
135:擴散通路
136a:開口部
136b:開口部
138:加熱器電源
140:間隔壁構件
144:貫通孔
H1:高度
H2:高度
W:晶圓

Claims (13)

  1. 一種處理裝置，其具有：反應容器，其供氣體流入；上述反應容器包含：電漿生成室，其構成為自上述氣體生成電漿，該電漿包含自由基；及間隔壁構件，其具有複數個貫通孔，且設置於上述電漿生成室與處理室之間；且上述處理室係構成為對被處理體實施利用電漿之特定處理，該被處理體被載置於載置台上，該載置台由設置在上述反應容器之底壁上之支持構件所支持；於上述反應容器之側壁或底壁上設置有一形成擴散通路之構件；且上述形成擴散通路之構件包含第1構件、第2構件及開口部，上述第1構件、上述第2構件及上述開口部各自具有環狀形狀；上述第1構件及上述第2構件之表面與上述載置台及上述支持構件之表面被一氣隙完全地隔開；上述第2構件設置為與上述處理室之側壁相鄰，以保護該側壁；上述第1構件形成於上述第2構件上且朝上述反應容器內側徑向地突出，且上述第1構件具備：第1部分，其徑向延伸至形成於上述載置台之下方的下部空間，及第2部分，其形成為自上述第1部分之末端，以與上述第1部分間夾一角度的方式垂直地朝向上述反應容器的底面延伸；且 上述開口部存在於較上述載置台更低處且位於上述第1構件與上述反應容器之間，以連通上述處理室之空間與上述擴散通路之空間，上述開口部之開口面積係當上述開口部的位置越靠近排氣口則越窄，上述開口部在上述環狀形狀的內周沿水平方向形成，於上述第1構件和上述反應容器的上述底壁之間具有預定高度，且沿著上述環狀形狀的內周在高度上形成傾斜；上述自由基從上述電漿產生室經過上述間隔壁構件的複數個貫通孔流入上述處理室，進一步流經上述開口部與上述擴散通路，而從上述排氣口排出。
  2. 如請求項1之處理裝置，其中上述處理裝置係在根據式(1)算出之克努森數Kn小於0.1之條件下使用，Kn=λ/L‧‧‧(1)
    Figure 107135738-A0305-02-0023-3
     此處，λ係平均自由行程(m)，L表示代表長度(m)，n表示氣體分子數密度(m-3)，σ表示分子之直徑(m)，p表示壓力(Pa)，KB表示波茲曼常數(J/K)，T表示溫度(K)。
  3. 如請求項1之處理裝置，其中上述擴散通路與上述排氣口連通之部分之該排氣口之截面面積為該 擴散通路之截面面積以下。
  4. 如請求項1之處理裝置，其中上述開口部具有過濾器，且上述過濾器之開口率根據與上述排氣口之距離而變化。
  5. 如請求項4之處理裝置，其中上述過濾器之開口率越靠近上述排氣口則越低。
  6. 如請求項2之處理裝置，其中上述克努森數Kn小於0.01。
  7. 如請求項1之處理裝置，其中上述擴散通路形成於由上述第1構件與上述第2構件所環繞的空間內。
  8. 如請求項1之處理裝置，其中上述擴散通路與上述排氣口連通，且上述擴散通路形成於由上述第1構件與上述第2構件所環繞的空間內。
  9. 如請求項1之處理裝置，其中上述處理裝置係感應耦合電漿型式。
  10. 如請求項1之處理裝置，其中上述排氣口貫穿上述形成擴散通路之構件及上述處理室之壁。
  11. 如請求項1之處理裝置，其更具備：氣體供給部，其具有氣體擴散通路及氣體流入口；上述氣體擴散通路在一蓋體之外周端部之下表面與上述反應容器之上述側壁之間形成為環狀，使流經上述反應容器之上述側壁的氣體擴散；上述氣體流入口形成在上述氣體擴散通路與上述電漿產生室的內部空間之間，將上述氣體導入至上述電漿產生室的上述內部空間。
  12. 如請求項11之處理裝置，其中上述間隔壁構件附接至上述第2構件之上部以將上述處理室與上述電漿發生室在空間上隔開。
  13. 如請求項1之處理裝置，其中在上述反應容器的上述底壁的內表面上，上述形成擴散通路之構件的下表面與上述載置台之上述支持構件的下表面的高度相等。
TW107135738A 2017-10-19 2018-10-11 處理裝置 TWI793196B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017202457A JP2019075517A (ja) 2017-10-19 2017-10-19 処理装置及び拡散路を有する部材
JP2017-202457 2017-10-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201923894A TW201923894A (zh) 2019-06-16
TWI793196B true TWI793196B (zh) 2023-02-21

Family

ID=66170117

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107135738A TWI793196B (zh) 2017-10-19 2018-10-11 處理裝置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11251025B2 (zh)
JP (1) JP2019075517A (zh)
KR (1) KR102653087B1 (zh)
CN (1) CN109686643B (zh)
TW (1) TWI793196B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW202230438A (zh) * 2020-10-05 2022-08-01 日商東京威力科創股份有限公司 氣體供給環及基板處理裝置
KR102275509B1 (ko) * 2020-12-16 2021-07-09 피에스케이 주식회사 지지 유닛 및 기판 처리 장치
TWI747780B (zh) * 2021-04-16 2021-11-21 環球晶圓股份有限公司 長晶爐

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030094135A1 (en) * 1999-12-24 2003-05-22 Taro Komiya Baffle plate, apparatus for producing the same, method of producing the same, and gas processing apparatus containing baffle plate
TW200707116A (en) * 2005-08-12 2007-02-16 Orc Mfg Co Ltd Exposure device and exposure method
TW200802597A (en) * 2006-03-30 2008-01-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
TW200802596A (en) * 2006-03-30 2008-01-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20110042009A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Lee Dongseok Plasma etching device
US20130189851A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CVD Conformal Vacuum/Pumping Guiding Design
US20150060404A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Lam Research Corporation System, Method and Apparatus for Coordinating Pressure Pulses and RF Modulation in a Small Volume Confined Process Reactor
US20150197846A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for Uniform Gas Flow in a Deposition Chamber
US20160237559A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor manufacturing apparatus
US20160260582A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-08 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02295116A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置
US5605637A (en) * 1994-12-15 1997-02-25 Applied Materials Inc. Adjustable dc bias control in a plasma reactor
AU2001288232A1 (en) * 2000-08-10 2002-02-25 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for tuning a plasma reactor chamber
JP2006303309A (ja) * 2005-04-22 2006-11-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2009016453A (ja) 2007-07-02 2009-01-22 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
CN101971298A (zh) * 2007-11-02 2011-02-09 佳能安内华股份有限公司 表面处理设备和表面处理方法
US7987814B2 (en) * 2008-04-07 2011-08-02 Applied Materials, Inc. Lower liner with integrated flow equalizer and improved conductance
JP5901887B2 (ja) * 2011-04-13 2016-04-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のクリーニング方法及びプラズマ処理方法
JP6157385B2 (ja) * 2014-03-11 2017-07-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP6573498B2 (ja) 2015-07-22 2019-09-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2017157778A (ja) * 2016-03-04 2017-09-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030094135A1 (en) * 1999-12-24 2003-05-22 Taro Komiya Baffle plate, apparatus for producing the same, method of producing the same, and gas processing apparatus containing baffle plate
TW200707116A (en) * 2005-08-12 2007-02-16 Orc Mfg Co Ltd Exposure device and exposure method
TW200802597A (en) * 2006-03-30 2008-01-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and plasma processing method
TW200802596A (en) * 2006-03-30 2008-01-01 Tokyo Electron Ltd Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20110042009A1 (en) * 2009-08-18 2011-02-24 Lee Dongseok Plasma etching device
US20130189851A1 (en) * 2012-01-20 2013-07-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. CVD Conformal Vacuum/Pumping Guiding Design
US20150060404A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Lam Research Corporation System, Method and Apparatus for Coordinating Pressure Pulses and RF Modulation in a Small Volume Confined Process Reactor
US20150197846A1 (en) * 2014-01-16 2015-07-16 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Systems and Methods for Uniform Gas Flow in a Deposition Chamber
US20160237559A1 (en) * 2015-02-12 2016-08-18 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor manufacturing apparatus
US20160260582A1 (en) * 2015-03-05 2016-09-08 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019075517A (ja) 2019-05-16
KR102653087B1 (ko) 2024-03-29
US11251025B2 (en) 2022-02-15
CN109686643B (zh) 2022-12-27
US20190122868A1 (en) 2019-04-25
KR20190044013A (ko) 2019-04-29
TW201923894A (zh) 2019-06-16
CN109686643A (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI804472B (zh) 電漿屏、電漿處理腔室和處理基板的方法
JP5074741B2 (ja) 真空処理装置
JP5514310B2 (ja) プラズマ処理方法
TWI793196B (zh) 處理裝置
JP6545094B2 (ja) 成膜方法及び成膜装置
TWI806323B (zh) 被處理體的處理系統、方法及裝置
TW201841208A (zh) 基板處理設備
KR101991574B1 (ko) 성막 장치, 및 그것에 이용하는 가스 토출 부재
US10043639B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
KR102058264B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR102036462B1 (ko) 성막 장치
TWI750269B (zh) 處理方法及處理裝置
US10519545B2 (en) Systems and methods for a plasma enhanced deposition of material on a semiconductor substrate
JP2018064058A (ja) 成膜装置、成膜装置のクリーニング方法及び記憶媒体
KR20150091207A (ko) 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법
KR20220069931A (ko) 원자 스케일 처리를 위한 초고순도 조건
US11274372B2 (en) Film deposition apparatus
US10796902B2 (en) Film deposition method
KR20130086511A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
TW201610218A (zh) 以自由基固化輔助之多孔碳摻雜氧化物薄膜的以自由基為基礎之電漿增強ｃｖｄ
CN108505020B (zh) 成膜装置
TW202043520A (zh) 用於填充設置於基板中的特徵的方法及設備
US11952661B2 (en) Deposition method
TW202104650A (zh) 在處理腔室內的電漿緻密化
JP2019075516A (ja) プラズマ処理装置及びガス流路が形成される部材