专利名称：等离子体处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及等离子体处理装置。
背景技术：
在现有的半导体装置的制造领域等中，作为对半导体晶片等基板进行成膜处理和蚀刻处理等的处理装置，有使用感应耦合等离子体(ICP)的等离子体处理装置。作为使用ICP的等离子体处理装置的处理气体供给构造，有一种方式是，在将高频线圈设置于处理室的上部的等离子体装置中，例如在基板周围的高频线圈与基板之间的空间设置由环状的中空管形成的处理气体供给机构，从设置于中空管内侧的多个气体喷出口向基板的上部空间喷出处理气体(例如，参照专利文献1)。还有一种方式是，在将高频线圈设置于处理室的侧壁部的等离子体处理装置中， 例如，从处理室的上部中央向基板的上部空间喷出处理气体(例如，参照专利文献2)。还有一种等离子体处理装置，它具有单独具有气体供给机构的多个通道，并具有多个通道为一组被单独供电的RF线圈(例如，参照专利文献3)。上述处理气体供给构造均是使用由孔和缝隙的开口形成的喷嘴状的构造的方式。 在采用将高频线圈设置于处理室的上部的等离子体处理装置的情况下，如果在基板的上部存在用来导入气体的大的构件，那么，就会被该构件遮挡，基板的处理装置有可能变得不均一。另外，如果采用在基板的上部且高频线圈的下部设置气体扩散室的构造，则必须采取措施防止该空间中的放电现象。如果采用具有单独的气体供给机构的多个通道的构造时，则处理空间的形状中形成因通道所致的凹凸，其构造也变得复杂。因此，喷出气体的部位基本被限制在基板的中央部以及外周部。专利文献1 日本特开2001-8M13号公报专利文献2 日本专利第3845154号公报专利文献3 日本特开平9-237698号公报
发明内容
如上所述，在现有的等离子体处理装置及其处理气体供给构造中，由于喷出气体的部位受到制约，因此，存在难以控制处理气体的供给状态，提高处理的面内均一性这样的问题。本发明就是针对上述现有的情况而产生的，其目的在于提供一种与过去相比能够提高处理的面内均一性的等离子体处理装置。本发明的等离子体处理装置是在处理腔室内产生感应耦合等离子体并对被收纳在所述处理腔室内的基板进行处理的等离子体处理装置，它包括具有上部开口，且形成容器状的处理腔室主体；将直径各异的多个环状的电介质部件与金属部件交互地组合成同心圆状、且具有将所述电介质部件与所述金属部件之间气密密封的顶板部，以覆盖所述上部开口的方式而设的上盖；设置于所述上盖的金属部件的部分，且用来向所述处理腔室内供给处理气体的多个气体导入机构；和设置于所述处理腔室外的所述电介质部件的上部的高频线圈。根据本发明，能够提供一种与过去相比能够实现处理的面内均一性的等离子体处
理装置。
图1是表示本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的概大致构造的截面图。图2是表示图1的等离子体蚀刻装置的主要部分构造的截面图。图3是表示图1的等离子体蚀刻装置的概大致构造的鸟瞰图。图4是表示其他实施方式的等离子体蚀刻装置的概大致构造的截面图。符号说明1......等离子体蚀刻装置，10......处理腔室，11......处理腔室主体，12......上盖，13......框体，13a......开口部，14......顶板部，15a 15c......电介质部件，16a 16c......金属部件，17......高频线圈，18a 18c......气体导入口，19a 19c......气体流道，20a 20c......气体喷出口，21......载置台
具体实施例方式下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。图1是作为本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的等离子体蚀刻装置1的构造的示意图。如该图所示，等离子体蚀刻装置1具备处理腔室10。处理腔室10由表面被阳极氧化处理的铝等形成大致圆筒状，其主要部分由以下两部分构成形成具有上部开口的容器状的处理腔室主体11 ；和以盖住该处理腔室主体11的上部开口的方式设置的上盖 12。上盖12具有具有表面被阳极氧化处理的铝等形成的开口部13a的框体13 ；和以封闭该框体13的开口部13a的方式设置的顶板部14。也如图2、3所示，顶板部14按照将多个环状的电介质部件1 15c与金属部件 16a 16c成同心圆状交互层叠的方式组合而成。在金属部件16a 16c中，金属部件16a、 16b形成环状，设置于中央部的金属部件16c形成圆板状。在设置于中央部的金属部件16c的外侧设置电介质部件15c，在电介质部件15c的外侧设置金属部件16b，在金属部件16b的外侧设置电介质部件15b，在电介质部件15b的外侧设置金属部件16a，在金属部件16a的外侧设置电介质部件15a。电介质部件15a的外侧与框体13的开口部13a的内壁部嵌合。在本实施方式中，电介质部件1 15c采用石英形成，但也可以使用例如陶瓷等其他的电介质。另外，在本实施方式中，金属部件16a 16c采用被阳极氧化处理的铝形成， 但也可以采用例如不锈钢等其他金属形成。由上述电介质部件15a 15c和金属部件16a 16c构成的顶板部14形成中央部的高度高，朝向靠近周边部高度逐渐变低的外侧呈凸形状的圆顶状，各个电介质部件 1 15c和金属部件16a 16c之间、以及位于最外周的电介质部件15a和框体13之间呈气密密封的状态。于是，将顶板部14形成圆顶状，这样就能够抑制因处于减压氛围的处理腔室10内与外部的气压差导致顶板部14发生破损。对于电介质部件15a 15c与金属部件16a 16c的气密密封，除了采用0形环等密封材料的气密密封之外，也可以例如采用将柯伐合金 (kovar)材料作为中间材料，将电介质部件1 15c与金属部件16a 16c接合起来的构造。另外，还可以采用在电介质部件1 15c的接合面上附着金属膜，将金属彼此之间接合起来的构造。在电介质部件15a 15c的外侧设置有高频线圈17。该高频线圈17与未图示的高频电源连接，从高频电源被施加规定频率例如13. 56MHz的高频电力。在顶板部14的上部，以架设框体13的开口部13a的部分的方式设置有梁部件31。 该梁部件31如图3所示，形成为从上方看的形状呈大致的十字状。另外，梁部件31的形状并非局限于十字状，也可以是任何的形状。如图1所示，在梁部件31的下侧形成有与金属部件16a 16c对应分别朝着下侧突出的支承部31a 31c。这些支承部31a 31c与金属部件16a 16c抵接，梁部件31 与金属部件16a 16c通过螺丝32被固定。这样，顶板部14被梁部件31所支承。在梁部件31设置有气体导入口 18a 18c。这些气体导入口 18a 18c分别与设置于金属部件16a 16c中的气体流道19a 19c连接。如图2所示，设置于金属部件16a、16b中的气体流道19a、19b由以下几个部分构成在形成环状的金属部件16a、16b中形成环状的环状气体流道190a、190b ；和将环状气体流道190a、190b与气体导入口 18a、18b连通的纵气体流道191a、191b。气体喷出口 20a、20b 沿着环状气体流道190a、190b在圆周方向上等间隔地设置有多个(图2中仅表示一个)。形成于圆形的金属部件16c的气体流道19c由以下两部分构成作为形成圆形的气体扩散空间的圆形气体流道190c、和将圆形气体流道190c与气体导入口 18c连通的纵气体流道191c。气体喷出口 20c在圆形气体流道190c的部分均等地设置多个。从未图示的处理气体供给源供给至设置在梁部件31的气体导入口 18a 18c的处理气体，经由设置于金属部件16a 16c中的气体流道19a 19c，从气体喷出口 20a 20c被供给至处理腔室10内。如图1所示，在处理腔室10的内部，按照位于顶板部14的下方的方式设有用以载置半导体晶片等基板的载置台21。因此，载置台21的基板载置面与顶板部14相向地设置。 在载置台21的基板载置面设有用来吸附基板的未图示的静电卡盘等。
在载置台21上连接有用来施加偏置电压的未图示的高频电源。按照与载置台21 相向的方式设置的顶板部14的金属部件16a 16c与规定电位连接，在本实施方式中与接地电位连接，且具有作为与载置台21相向的对面电极(opposite electrode)的功能。在载置台21的周围设有用来向下方排气的环状的排气空间22，排气空间22通过排气口与排气装置(均未图示)连通。另外，在载置台21的周围设置有用来分隔载置台21 上方的处理空间23和排气空间22的挡板M。在处理腔室主体11的侧壁部分设有用来搬入、搬出所要处理的基板的搬入搬出口 25。在该搬入搬出口 25设有闸阀等未图示的开闭机构。在上述构造的本实施方式的等离子体蚀刻装置1中，组合电介质部件1 15c 和金属部件16a 16c形成顶板部14，从金属部件16a 16c的部分供给处理气体，使电介质部件15a 15c的部分具有作为面对高频线圈17的电介质窗的功能。因此，由于采用在高频线圈17的最近的位置无气体扩散室的构造，因此，无需采取解决在气体扩散室内发生放电问题的对策。另外，并非局限于基板的中央部及周边部， 还能够将处理气体的喷出位置设定在基板径向的任意的多个位置，所以，能够将处理气体均一地供给基板上方的处理空间23，从而能够提高处理的面内均一性。另外，根据所需将处理气体不均一地供给处理空间23内，能够任意地控制等离子体处理的状态。使金属部件 16a 16c的部分用作对面电极，能够提高等离子处理的控制性。如上所述，由于组合电介质部件1 15c和金属部件16a 16c形成顶板部14，所以，因电介质部件1 15c和金属部件16a 16c的热膨胀率之差，它们之间的气密密封有可能受到破坏。因此，优选设置将顶板部14的温度保持在规定范围的温度的调温机构。在使用上述构造的等离子蚀刻装置1进行半导体晶片的等离子体蚀刻的情况下， 打开未示图的开闭机构，从搬入搬出口 25将基板搬入处理腔室10内，将其载置于载置台21 上并被静电卡盘吸附。接着，关闭搬入搬出口 25的未图示的开闭机构，使用未图示的真空泵等，从排气空间22对处理腔室10内抽真空直至变成规定的真空度。然后，将规定流量的规定处理气体(蚀刻气体)供给处理腔室10内。此时，从气体导入口 18a 18c所导入的处理气体经由设置于金属部件16a 16c中的气体流道19a 19c,从气体喷出口 20a 20c供给处理腔室10内。处理腔室10内的压力被保持在规定的压力后，在高频线圈17上施加规定频率的高频电力。这样，在处理腔室10内的基板上方的处理空间23内产生蚀刻气体的ICP的等离子体。另外，根据需要，从未图示的高频电源在载置台21上施加偏压用的高频电压，利用 ICP等离子体进行基板的等离子体蚀刻。此时，利用由气体导入口 18a 18c、气体流道19a 19c、气体喷出口 20a 20c 所构成的处理气体供给机构，从处理腔室10内的分散的多处供给处理气体，所以，能够使被供给基板的处理气体更加均一。另外，处理气体供给机构设置于金属部件16a 16c中， 且在将高频线圈17设置于外部的电介质部件15a 15c的部分并未设置用来阻挡电磁场的部件，所以，利用高频线圈17也能够抑制因在处理空间23中被感应的电磁场受到阻挡而导致基板的处理状态变得不均一的情况。这样，不仅能够使等离子体的状态变得均一，并且能够对基板的各部分实施均一的蚀刻处理。即，能够提高处理的面内均一性。
接着，规定的等离子体蚀刻处理结束，则停止施加高频电力以及供给处理气体，按照与上述顺序相反的顺序，将基板从处理腔室10内搬出。本发明并未局限于上述实施方式，当然能够有各种各样的变形。例如，设置于上盖的顶板部14的形状并非局限于圆顶形状，也可以如图4所示的等离子体蚀刻装置101那样，将顶板部14形成平板状。在此情况下，梁部件31也可以形成平板状，设置用来设置高频线圈17的通道40等。另外，被气密密封的金属部件16a 16c和电介质部件1 15c 的抵接面并非将垂直面彼此抵接，而是如图4所示，优选将倾斜面彼此抵接。在图4中，在与图1的等离子体蚀刻装置1对应的部分标注相同的符号，并省略重复的说明。在上述实施方式中，对分别采用三个构成顶板部14的电介质部件1 15c、以及金属部件16a 16c的情况进行了说明，但是，电介质部件15a 15c、以及金属部件16a 16c的数量并非局限于三个，例如，也可以是两个或者四个以上等多个。
权利要求
1.一种等离子体处理装置，其在处理腔室内产生感应耦合等离子体并对被收纳在所述处理腔室内的基板进行处理，该等离子体处理装置的特征在于，包括具有上部开口，并形成容器状的处理腔室主体；上盖，其设置为将直径各异的多个环状的电介质部件与金属部件相互交替地组合成同心圆状，且具有对所述电介质部件与所述金属部件之间进行气密密封的顶板部，并覆盖所述上部开口；多个气体导入机构，设置于所述上盖的所述金属部件的部分，用于向所述处理腔室内供给处理气体；和高频线圈，设置于所述处理腔室外的所述电介质部件的上部。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于所述上盖具有框体，该框体具有被所述顶板部气密地密封的开口部，梁部件以桥跨所述开口部的方式设置于该框体，所述顶板部在所述金属部件的部分被所述梁部件支承。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述顶板部为圆顶状的形状。
4.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述顶板部为平板状的形状。
5.如权利要求1 4中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述上盖具备调温机构。
全文摘要
本发明提供一种与过去相比能够提高处理的面内均一性的等离子体处理装置。本发明是在处理腔室内产生感应耦合等离子体并对被收纳在处理腔室内的基板进行处理的等离子体处理装置，它包括具有上部开口，且形成容器状的处理腔室主体；将直径各异的多个环状的电介质部件和金属部件成同心圆状交互地组合而成，且具有气密密封电介质部件和金属部件之间的顶板部，以覆盖上部开口的方式而设的上盖；设置于上盖的金属部件的部分，且用来向处理腔室内供给处理气体的多个气体导入机构；和设置于处理腔室外的电介质部件的上部的高频线圈。
文档编号H01J37/32GK102456531SQ201110332469
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月27日 优先权日2010年10月27日
发明者饭塚八城 申请人:东京毅力科创株式会社