基板处理装置及基板处理方法_3

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et)在存储部174的规定位置。
[0070]控制部170根据来自操作部172的指示等自存储部174读出目标程序、处理条件来控制各部,从而执行利用基板处理装置100进行的目标处理。另外,利用来自操作部172的操作,能够编辑处理条件。
[0071]在该结构的基板处理装置100中,在对基座114上的晶圆W实施等离子体处理时,以规定的功率自第I电源158向基座114供给1MHz以上的第I高频(例如100MHz)电,并且,以规定的功率自第2电源168向基座114供给2MHz以上、小于1MHz的第2高频(例如3MHz)电。由此,利用第I高频电的作用在基座114和上部电极130之间产生处理气体的等离子体,并且,利用第2高频电的作用在基座114产生自偏置电压(一 Vdc),能够对晶圆W执行等离子体处理。通过这样地向基座114供给第I高频电和第2高频电并使它们重叠,能够适当地控制等离子体而对晶圆W进行良好的等离子体处理。
[0072]另外,在晶圆W上产生等离子体时,不仅是晶圆W,配置在其周围的聚焦环124也暴露在该等离子体中,因此,聚焦环124接受来自等离子体的热量输入。此时,虽然基座114被控制在规定的温度,但是根据基座114和聚焦环124之间的导热系数,聚焦环124的温度有可能会变动。特别是在聚焦环124的温度变动时,会对晶圆W的面内处理特性产生影响。
[0073]因此,在本实施方式中,不仅在晶圆W的背面,在聚焦环124的背面也设置用于供给导热气体的导热气体供给机构200从而不仅防止晶圆W的温度变动,也防止聚焦环124的温度变动。而且,通过由用于向晶圆W的背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部210和用于向聚焦环124的背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部220利用彼此独立的系统构成导热气体供给机构200,能够相对于基座114和晶圆W之间的导热系数独立地控制基座114和聚焦环124之间的导热系数。通过这样地控制聚焦环124的温度,由此能够改善或者自由地控制晶圆W的面内处理特性。
[0074]导热气体供给机构
[0075]参照附图进一步详细地说明像这样的本实施方式的导热气体供给机构200的结构例。图2是用于说明导热气体供给机构200的结构例的剖视图,对与图1所示的构成要件具有相同的功能结构的构成要件标注相同的附图标记,省略详细的说明。
[0076]如图2所示,导热气体供给机构200包括利用独立的彼此分开的系统设置的第I导热气体供给部210和第2导热气体供给部220。第I导热气体供给部210经由第I气体流路212以规定的压力向静电吸盘120的基板载置面115和晶圆W背面之间供给第I导热气体。具体地讲,上述第I气体流路212贯穿绝缘体112、基座114,连通于设置在基板载置面115上的许多个气孔218。这里,从基板载置面115的中心部(中央部)到边缘部(周缘部)在大致整个面上都形成有气孔218。
[0077]用于供给第I导热气体的第I导热气体供给源214经由压力控制阀(PCV:Pressure Control Valve) 216连接于第I气体流路212。压力控制阀(PCV)216用于调整流量,使得第I导热气体的压力成为规定的压力。另外,从第I导热气体供给源214供给第I导热气体的第I气体流路212的数量既可以是I条,也可以是多条。
[0078]第2导热气体供给部220经由第2气体流路222以规定的压力向静电吸盘120的聚焦环载置面116和聚焦环124的背面之间供给第2导热气体。具体地讲,上述第2气体流路222贯穿绝缘体112、基座114,连通于设置在聚焦环载置面116上的许多个气孔228。这里,在聚焦环载置面Il6的大致整个面上都形成有气孔228。
[0079]用于供给第2导热气体的第2导热气体供给源224经由压力控制阀226连接于第2气体流路222。压力控制阀(PCV) 226用于调整流量,使得第2导热气体的压力成为规定的压力。另外,从第2导热气体供给源224供给第2导热气体的第2气体流路222的数量既可以是I条,也可以是多条。
[0080]设置在聚焦环载置面116上的气孔228例如图3A、图3B所示地构成。图3A是用于说明气孔228的结构例的剖视图,是将图2中的聚焦环124的附近局部放大的图。图3B是表示图3A所示的、除了聚焦环124之外的部分的立体图。另外,在图3A、图3B中,省略了静电吸盘120的电极122的图示。
[0081]图3A、图3B所示的结构例是在静电吸盘120的内部设有由沿着聚焦环124的周向的环状空间构成的第I环状扩散部229的情况。而且,使各气孔228的下端连通于该第I环状扩散部229的上部,并使第2气体流路222连通于第I环状扩散部229的下部。由此,经由该第2气体流路222向第I环状扩散部229供给第2导热气体,从而能够使第2导热气体沿着第I环状扩散部229的周向向整个第I环状扩散部229扩散并从各气孔228喷出,因此,能够使其没有遗漏地流通于整个聚焦环124背面。
[0082]通过这样地由用于向晶圆W的背面供给第I导热气体的第I导热气体供给部210和用于向聚焦环124的背面供给第2导热气体的第2导热气体供给部220利用彼此独立的系统构成,能够改变供给到晶圆W背面和聚焦环124背面的导热气体的压力、或者改变气体种类。由此,能够相对于基座114和晶圆W之间的导热系数独立地控制基座114和聚焦环124之间的导热系数。由此,能够控制聚焦环124的温度,因此,能够控制晶圆W的面内处理特性(例如晶圆W的边缘部的处理速率等)。
[0083]在此,参照【附图说明】表示第2导热气体的压力与晶圆W的面内处理特性之间的关系的实验结果。图4是将该实验结果表示为坐标图的图。在该实验中,第I导热气体和第2导热气体均使用He气体,将第I导热气体保持在恒定的压力(在此为40ΤΟ1Γ)地将第2导热气体变为10Torr、30Torr、50Torr,对直径300mm的晶圆上的光致抗蚀剂膜(PR)执行相同的蚀刻处理。在图4中,将晶圆W的中心设为零,测定一 150mm?150mm的多个点的蚀刻速率并绘成曲线。另外,其他主要的处理条件如下。
[0084]处理备件
[0085]处理气体!C5F8气体、Ar气体、O 2气体
[0086]处理室内压力:25mTorr
[0087]第I 高频电(60MHz):3300ff
[0088]第2 高频电(2MHz):3800ff
[0089]基座温度(下部电极温度):20°C
[0090]根据图4所示的实验结果可知,与以1Torr向聚焦环124的背面供给第2导热气体的情况相比,以30Torr供给的情况下的晶圆W的边缘部的蚀刻速率较高,晶圆W的中心部的蚀刻速率几乎不变。能够推断其原因在于,第2导热气体的压力越高,聚焦环124的第2导热气体的导热系数越高,能够使聚焦环124的温度低于晶圆W的温度。还能够推断为,由于使第2导热气体的压力越高,越易于在晶圆W的外周附近产生第2导热气体的泄漏,因此,由此也会对边缘部的蚀刻速率产生影响。
[0091]还可知,在提高第2导热气体的压力而以50ΤΟ1Γ供给的情况下,不仅是晶圆W的边缘部,其中心部的蚀刻速率也会升高。能够推断其原因在于,在进一步提高第2导热气体的压力时,聚焦环124的第2导热气体的导热系数升高,并且,第2导热气体的泄漏量进一步增加,因此,不仅是边缘部,连中心部的蚀刻速率也会受到影响。
[0092]由此,在至少1Torr?30Torr的范围内,第2导热气体的压力越高,能够仅使晶圆W边缘部的蚀刻速率越高。另外,在至少大于50Torr的范围内,第2导热气体的压力越高,能够使晶圆W的中心部和边缘部这两者的蚀刻速率均越高。
[0093]接着,参照【附图说明】将该利用导热气体的压力来控制面内处理特性应用于具体的晶圆W处理的情况。图5是表示以多个步骤执行晶圆W处理时的工艺程序的具体例子的图。在此,列举与步骤相应地改变向晶圆背面和聚焦环背面供给的导热气体压力的情况为例。
[0094]例如图5所示,自直流电源123向静电吸盘120施加规定的电压而使载置在基板载置面115上的晶圆W被静电吸附之后,在第I步骤中,例如以规定的压力供给第I导热气体,并以与其相同的压力供给第2导热气体,生成处理气体的等离子体而对晶圆W进行工艺处理。
[0095]在第I步骤结束时,停止供给第I导热气体和第2导热气体,过渡到第2步骤。在第2步骤中,例如以与第I步骤相同的压力供给第I导热气体,并以低于第I导热气体压力的压力供给第2导热气体,生成处理气体的等离子体而对晶圆W进行蚀刻等工艺处理。通过这样地针对每个步骤独立地调整第I导热气体和第2导热气体的压力,能够得到晶圆W的最佳的面内处理特性,也能够自由地控制晶圆W的面内处理特性。
[0096]另外,在图5中,对针对每个步骤供给第I导热气体和第2导热气体的情况进行了说明,但并不限定于此。例如第2导热气体也可以在各步骤中连续地供给。图6是表示工艺程序的其他具体例子的图,是相对于第I导热气体针对每个步骤进行供给,第2导热气体在各步骤中连续地供给的情况。
[0097]在这种情况下,为了不发生晶圆W的错位或裂纹,优选第2导热气体的供给至少是要在自直流电源123对静电吸盘120施加规定的电压的期间。在图6中,在自直流电源123对静电吸盘120施加规定的电压的时刻供给第2导热气体,并且,在停止自直流电源123对静电吸盘120施加规定的电压的时刻停止第2导热气体的供给。
[0098]通过这样地在多个步骤中将聚焦环124连续地冷却,能够提高冷却效率,进一步提高晶圆W的边缘部的蚀刻速率。
[0099]至此,对通过改变第I导热气体和第2导热气体的压力来控制面内处理特性的情况进行了说明,但通过改变第I导热气体和第2导热气体的气体种类,也能够控制晶圆W的面内处理特性。
[0100]例如能够通过第I导热气体采用He气体,并且第2导热气体采用Ar气体、队气体等其他非活性气体来提升聚焦环124的冷却效率,并且,控制等离子体密度。在这种情况下,能够通过提高第2导热气体的压力来增加泄漏量,因此,能够
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