基板处理装置及基板处理方法
【专利说明】基板处理装置及基板处理方法
[0001]本申请是申请日为2011年12月22日、申请号为2011104456147、发明名称为“基板处理装置及基板处理方法”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于对半导体晶圆等基板实施等离子体处理的基板处理装置及基板处理方法。
【背景技术】
[0003]在半导体装置的制造过程中，出于在半导体晶圆等基板上形成微细的电路图案的目的，反复实施蚀刻、成膜等等离子体处理。在等离子体处理中，例如在基板处理装置的能够减压地构成的处理室内相对配置的电极之间施加高频电压而产生等离子体，使等离子体作用于载置在载置台上的基板而进行蚀刻。
[0004]在该等离子体处理时，为了与基板的中心部(中央部)同样地在边缘部(周缘部)也进行均匀且良好的处理，以包围载置台上的基板周围的方式将聚焦环(focus ring)配置在载置台上来进行蚀刻。在这种情况下，为了防止基板因受到来自等离子体的热量输入而引起的温度上升，在载置台的上部设置用于将基板静电保持的基板保持部，并通过向基板背面供给He气体等导热气体来提高基板与基座之间的导热性，从而将基板温度保持为恒定。
[0005]专利文献1:日本特开平10 - 303288号公报
[0006]但是，在等离子体处理过程中，不仅是基板，其周围的聚焦环也暴露在等离子体中，因此，存在聚焦环也因等离子体的热量输入而导致温度变动的情况。因此，有可能对基板的面内处理特性(蚀刻速率等工艺特性)产生影响。
[0007]在这一点上，为了防止因重复等离子体处理而使设置在基板周围的特性校正用环蓄热导致基板周边部的处理特性变动，也将特性校正用环静电保持，并且，使向基板背面供给的导热气体分支，也向特性校正用环背面供给(例如参照专利文献I)。
[0008]但是，像专利文献I那样仅利用I个系统向基板背面和特性校正用环背面供给导热气体存在下述情况:无法利用基板的处理条件(气体种类、气体流量、处理室内压力、高频电的功率)，来控制基板的面内处理特性。在专利文献I中，由于只能以相同的压力向基板背面和特性校正用环背面这两者供给相同种类的导热气体，因此，无法利用导热气体自由地控制基板的面内处理特性。
【发明内容】
[0009]因此，本发明即是鉴于该问题而做成的，其目的在于提供一种能够相对于基板的温度独立地控制聚焦环的温度，由此能够自由地控制基板的面内处理特性的基板处理装置等。
[0010]为了解决上述课题，本发明的一技术方案提供一种基板处理装置，该基板处理装置在处理室内配置基板，以包围该基板的周围的方式配置聚焦环，对上述基板实施等离子体处理，其特征在于，该基板处理装置包括:载置台，其包括基座，该基座具有用于载置上述基板的基板载置面和用于载置上述聚焦环的聚焦环载置面；基座调温机构，其用于调整上述基座的温度；基板保持部，其将上述基板的背面静电吸附在上述基板载置面上，并将上述聚焦环的背面静电吸附在上述聚焦环载置面上；导热气体供给机构，其独立地设有用于向上述基板的背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部和用于向上述聚焦环的背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部。
[0011]在像这样的本发明中，能够将基板静电吸附于基板保持部的基板载置面，并能够将聚焦环静电吸附于聚焦环载置面。此外，通过独立地设置用于向基板背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部和用于向聚焦环背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部，能够相对于向基板背面供给的第I导热气体独立地向聚焦环背面供给第2导热气体。由此，能够独立地改变聚焦环与进行了调温的基座之间的导热系数，从而能够相对于基板温度独立地控制聚焦环的温度，因此，能够改善或者自由地控制基板的面内处理特性。
[0012]另外，上述导热气体供给机构构成为，例如独立地设置连接于上述第I导热气体供给部的第I气体流路和连接于上述第2导热气体供给部的第2气体流路，上述第I气体流路连通于设置在上述基板载置面上的多个气孔，上述第2气体流路连通于设置在上述聚焦环载置面上的多个气孔。由此，能够利用来自基板载置面的气孔的第I导热气体来控制基板与基座之间的导热系数，能够利用来自聚焦环载置面的气孔的第2导热气体来控制聚焦环与基座之间的导热系数。
[0013]在这种情况下，也可以在比上述聚焦环载置面靠下方的位置设有由沿着上述聚焦环的周向的环状空间构成的第I环状扩散部，使上述聚焦环载置面上的多个气孔连通于上述第I环状扩散部的上部，并使上述第2气体流路连通于上述第I环状扩散部的下部。由此，通过经由该第2气体流路向第I环状扩散部供给第2导热气体，能够使第2导热气体沿着第I环状扩散部的周向整个第I环状扩散部扩散并从各气孔喷出，因此，能够使第2导热气体没有遗漏地流通到整个聚焦环背面。
[0014]另外，上述导热气体供给机构也可以构成为，独立地设置连接于上述第I导热气体供给部的第I气体流路和连接于上述第2导热气体供给部的第2气体流路，上述第I气体流路连通于设置在上述基板载置面上的多个气孔，上述第2气体流路连通于由沿着上述聚焦环的周向设置在上述聚焦环载置面的表面的环状凹部构成的第2环状扩散部。由此，能够使第2导热气体沿着周向扩散到聚焦环背面正下方的整个第2环状扩散部，因此，能够使第2导热气体没有遗漏地流通于整个聚焦环背面。
[0015]在这种情况下，也可以在上述第2环状扩散部中形成有多个突起部，该多个突起部用于支承上述聚焦环的背面。由此，能够使多个突起部直接接触于聚焦环背面来导热。由此，能够增加直接接触于聚焦环背面来导热的部分。
[0016]另外，也可以在上述第2环状扩散部的下部沿着该第2环状扩散部的周向形成有槽部，上述第2气体流路连通于上述槽部。由此，即使在第2环状扩散部的突起部的数量较多而难以扩散的情况下，来自第2气体流路的第2导热气体也会经由槽部向周向扩散，因此易于遍布整个第2环状扩散部。
[0017]另外，上述导热气体供给机构也可以构成为，独立地设置连接于上述第I导热气体供给部的第I气体流路和连接于上述第2导热气体供给部的第2气体流路，上述第I气体流路连通于设置在上述基板载置面上的多个气孔，在上述聚焦环载置面上沿着上述聚焦环的周向形成有表面粗糙度被加工成能供第2导热气体流通的程度的部位，上述第2气体流路连通于该部位。由此，能够使来自第2气体流路的第2导热气体经由聚焦环载置面的粗糙的表面在聚焦环的整个周向上扩散。
[0018]在这种情况下，也可以在上述聚焦环载置面的内周侧和外周侧均设有用于密封上述第2导热气体的密封部。由此，能够使第2导热气体难以自聚焦环载置面泄漏，因此，由此能够通过提高聚焦环的由第2导热气体自身带来的导热效果，来控制基板边缘部的处理特性。
[0019]另外，也可以在上述聚焦环载置面的内周侧和外周侧中的一者不设置密封部或两者均不设置密封部。由此，不仅能够利用由第2导热气体自身带来的导热效果，来控制基板的边缘部的处理特性，还能够在基板的边缘部附近使第2导热气体泄漏，因此，还能够通过改变该边缘部附近的气体成分的比率，来控制基板的边缘部的处理特性。
[0020]另外，也可以在上述聚焦环载置面的表面和上述基板载置面的表面形成喷镀膜，通过相对于上述基板载置面的喷镀膜的气孔率改变上述聚焦环载置面的喷镀膜的气孔率来控制上述基板的面内处理特性。在这种情况下，优选与基座的控制温度范围相应地来决定上述聚焦环载置面的喷镀膜的气孔率。
[0021]另外，也可以这样，上述基板载置面的多个气孔分成中心部区域和该中心部区域周围的边缘部区域地进行设置，上述第I气体流路连通于上述基板载置面的中心部区域的多个气孔，上述第2气体流路分支为两个流路，一个流路连通于设置在上述聚焦环载置面上的多个气孔，另一个流路连通于上述基板载置面的边缘部区域的多个气孔。由此，不仅聚焦环，对于基板的边缘部区域也能够利用第2导热气体相对于中心部区域分开地控制温度，因此，能够直接控制基板的边缘部区域的处理特性。
[0022]为了解决上述课题，本发明的另一技术方案提供一种基板处理装置的基板处理方法，该基板处理装置在处理室内配置基板，以包围该基板的周围的方式配置聚焦环，对上述基板实施等离子体处理，其特征在于，上述基板处理装置包括:载置台，其包括基座，该基座具有用于载置上述基板的基板载置面和用于载置上述聚焦环的聚焦环载置面；基座调温机构，其用于调整上述基座的温度；基板保持部，其将上述基板的背面静电吸附在上述基板载置面上，并将上述聚焦环的背面静电吸附在上述聚焦环载置面上；导热气体供给机构，其独立地设有用于以目标压力向上述基板的背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部和用于以目标压力向上述聚焦环的背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部；通过相对于上述第I导热气体的供给压力改变上述第2导热气体的供给压力来控制上述基板的面内处理特性。
[0023]为了解决上述课题，本发明的又一技术方案提供一种基板处理装置的基板处理方法，该基板处理装置在处理室内配置基板，以包围该基板的周围的方式配置聚焦环，对上述基板实施等离子体处理，其特征在于，上述基板处理装置包括:载置台，其包括基座，该基座具有用于载置上述基板的基板载置面和用于载置上述聚焦环的聚焦环载置面；基座调温机构，其用于调整上述基座的温度；基板保持部，其将上述基板的背面静电吸附在上述基板载置面上，并将上述聚焦环的背面静电吸附在上述聚焦环载置面上；导热气体供给机构，其独立地设有用于以目标压力向上述基板的背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部和用于以目标压力向上述聚焦环的背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部；通过改变上述第I导热气体和上述第2导热气体的气体种类来控制上述基板的面内处理特性。
[0024]采用本发明，通过将基板和聚焦环这两者静电吸附，并且不仅向基板背面，也向聚焦环背面独立地供给导热气体，能够独立地改变聚焦环与进行了调温的基座之间的导热系数，从而能够相对于基板的温度独立地控制聚焦环的温度。由此，能够改善或者自由地控制基板的面内处理特性。
【附图说明】
[0025]图1是表示本发明的实施方式的基板处理装置的结构例