CN103460812A

CN103460812A - 基板处理装置

Info

Publication number: CN103460812A
Application number: CN2012800156023A
Authority: CN
Inventors: 吉田达彦; 长谷川雅己; 长田智明
Original assignee: Canon Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-07
Publication date: 2013-12-18
Also published as: WO2012132253A1; KR20130135981A; JPWO2012132253A1; TW201301387A; TWI495002B; US20140020833A1; JP5650837B2

Abstract

一种基板处理装置，用于以电浆处理基板，包括：容器，包括形成处理所述基板的处理空间的第一容器部件，以及第二容器部件，第二容器部件形成其中生成电浆的电浆生成空间，并且在第二容器部件安装在第一容器部件上的状态下，所述电浆生成空间与所述处理空间连通；气体导入单元，用于将气体导入到所述容器中；电浆生成单元，包括天线，该天线设置在所述容器的外部空间中并且被配置为使用由馈送自电源的高频电压生成的电场来激发所述电浆生成空间中的所述气体；以及基板保持单元，其能够在所述处理空间中保持所述基板。在被布置为接近所述天线的所述第二容器部件的表面上形成包含半导体材料的覆盖膜。

Description

基板处理装置

技术领域

本发明涉及以电浆处理基板的基板处理装置。

背景技术

作为用于对基板以电浆进行预定的处理的基板处理装置的实例，使用感应耦合电浆的电浆CVD装置或电浆干蚀刻装置被广泛使用。感应耦合干蚀刻装置是通过对被导入气体反应用的反应室内的气体施加高电压并激发气体，而产生感应耦合电浆（以下，称为电浆），并干蚀刻被配置于基板处理室内的基板的表面的装置。作为感应耦合干蚀刻装置，例如专利文献1如图4所示公开了把天线41卷绕于钟形罩42的周围的配置。由高频电源43施加高频电压，并且在钟形罩42内的电浆生成空间生成电浆。

在感应耦合干蚀刻装置中，由在电浆产生时使用的气体从在反应室内产生的电浆放出紫外光，并且如果此紫外光从钟形罩42往外漏出，则该紫外光可能与空气中的氧气作用而产生臭氧。在专利文献1中，钟形罩42是以比如石英玻璃的具有绝缘性的材料制成的，并且以用于阻挡紫外光的绝缘膜覆盖钟形罩42的外表面，从而阻挡由电浆放出的紫外光。

现有技术文档

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2009-26885号

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在专利文献1中公开的配置中，在从高频电源43施加高频电压的供电点附近展现出电场强度局部较高的状态（电场集中的状态）。如果电场集中的状态继续下去，（1）会在供电点附近发生钟形罩的局部侵蚀（LE），导致钟形罩42的替换周期变短。（2）如果因为钟形罩42的局部侵蚀（LE）而产生微粒，被置于基板处理室内的基板的表面可能会附着该微粒。（3）此外，钟形罩42的局部侵蚀（LE）可能钟形罩的产生阻抗高的部分与阻抗低的部分，使得钟形罩42内产生的电浆分布不均匀。

在专利文献1的配置，由于以比如石英玻璃的具有绝缘性的材料制成钟形罩42，即使以绝缘膜覆盖具有绝缘性的钟形罩42，也不会改变钟形罩42的电特性。因此，在供电点附近电场强度局部较高的状态即使通过用绝缘膜钟形罩42也无法消除，从而所述（1）～（3）的问题依然未被解决。

[解决问题的手段]

本发明是有鉴于所述问题而完成的，并且本发明的目的在于提供一种生产率优异、防止处理基板的空间内产生微粒，或者是能够提高电浆生成的均匀性的技术。

根据本发明的一个方面的基板处理装置是用于以电浆处理基板的基板处理装置，包括：

容器，其包括形成处理基板的处理空间的第一容器部件以及第二容器部件，第二容器部件形成电浆生成空间，电浆在该电浆生成空间中生成，并且在第二容器部件安装于第一容器部件上的状态下，电浆生成空间与处理空间连通；

气体导入单元，用于将气体导入到所述容器；

电浆生成单元，包括天线，该天线设置在所述容器的外部空间并且被配置为使用馈送自电源的高频电压生成的电场来激发电浆生成空间内的气体；以及

基板保持单元，其能够在处理空间中保持所述基板；

其中，在被布置为接近所述天线的所述第二容器部件的表面上形成含有半导体材料的覆盖膜。

[发明的效果]

根据本发明，提供了一种生产率优异、防止在处理基板的空间内产生微粒并且能够提高电浆生成的均匀性的技术。

本发明的其它特征及优点将通过参照附图的如下描述而变得明显。注意在附图中，相同或者同样的原件给予相同的附图标记。

附图说明

附图包含于说明书中，构成其一部份，说明本发明的实施例，并且与实施例的描述一起用于描述本发明的原理。

图1是说明相按照一个实施例的基板处理装置的配置的图。

图2是说明第二容器部件（钟形罩）的覆盖的图。

图3是说明第二容器部件（钟形罩）的覆盖的图。

图4是说明常规技术的图。

图5是说明实验结果的图。

具体实施方式

以下，参照附图例示地详细说明本发明的优选实施例。但是，此实施例所描述的组成元件只是例示，本发明的技术范围是由权利要求来限定的，并且不被单个实施例限于以下的描述。

（基板处理装置的配置）

将参照图1说明根据本发明的一个实施例的基板处理装置100的示意配置。基板处理装置100包括作为用于隔离处理基板SB的空间与具有大气压的外部空间S3的结构的容器101。容器101包括扩散室（以下称第一容器部件）102和钟形罩（以下称第二容器部件）104。第一容器部件（扩散室）102形成处理基板SB的处理空间S1。第二容器部件（钟形罩）104形成电浆生成空间S2，电浆在该电浆生成空间S2中生成，并且在第二容器部件安装于第一容器部件上的状态下，电浆生成空间S2与处理空间S1连通。第一容器部件（扩散室）102由底座部件103支撑。

在第一容器部件（扩散室）102的内壁上设置有用于防止电浆产生的反应产物附着于第一容器部件（扩散室）102的内壁的遮蔽部件114。为了可以有效率地进行维修操作，遮蔽部件114是可拆卸的。

在第一容器部件（扩散室）102的处理空间S1内设有能够保持基板SB的基板保持单元106。基板保持单元106包含用于静电吸附基板SB或者对基板SB施加偏压的电极，并且该电极经由匹配设备131连接到高频电源133。

第一容器部件（扩散室）102及遮蔽部件114设置有将待处理的基板SB搬入处理空间S1，或者把已处理的基板SB由处理空间S1搬出的门（未图示）。底座部件103设置有排气管110，排气管110连接到包含能够使处理空间S1及电浆生成空间S2减压至预定的真空度的真空泵的排气装置112。

第二容器部件（钟形罩）104具有侧壁部分120与顶棚部分122，并且在侧壁部分120的上端形成顶棚部分122。侧壁部分120与顶棚部分122被形成为一体。侧壁部分120在其下端侧开口，并且经由此开口可以使电浆生成空间S2与处理空间S1相互连通。

在侧壁部分120的开口附近的外周上形成凸缘124，并且例如，在凸缘124的密封面126上配置比如O形环的密封部件。当在第一容器部件（扩散室）102上安装第二容器部件（钟形罩）104时，配置在密封面126上的密封部件维持第一容器部件102与第二容器部件104相互耦合的位置处的气密性。换言之，处理空间S1及电浆生成空间S2构成对具有大气压力的外部空间S3的密闭空间，并且与外部空间S3隔离，从而维持处理空间S1及电浆生成空间S2中的真空度。

气体导入单元G-IN将气体导入容器101。例如，作为由气体导入单元G-IN导入的气体，可以单独使用含有乙醇的气体，或者可以使用添加了比如氩气的惰性气体的混合气体。

天线130设置在外部空间S3中以便接近构成容器101的第二容器部件（钟形罩）104。经由匹配设备132从高频电源134馈送高频电压给天线130。匹配设备132执行阻抗匹配，以便经由天线高效地提供高频电力给电浆生成空间S2，而不管第二容器部件104的配置的不同或电浆生成空间S2的电浆等的改变。

通过从高频电源134馈送到天线130的预定高频电压，在第二容器部件（钟形罩）104内的电浆生成空间S2中产生感应场（以下称电场）。此感应场使得由气体导入单元G-IN导入的气体在电浆生成空间内被激发，并且生成感应耦合电浆（以下称“电浆”）。于天线130的外周部上配置电磁铁139，并且电磁铁139被配置为使电浆生成空间S2中的电浆朝向处理空间S1中的基板SB扩散。此处，天线130、匹配设备132、高频电源134、及电磁铁139作为用于在电浆生成空间S2内生成电浆的电浆生成单元。

当在第二容器部件（钟形罩）104内的电浆生成空间S2中生成电浆时，从电浆放出紫外光。第二容器部件（钟形罩）104例如由比如石英玻璃的绝缘材料制成，并且如果紫外光穿过第二容器部件（钟形罩）104，该紫外光会与外部空间S3的氧气反应并生成臭氧。

（第二容器部件的覆盖）

第二容器部件（钟形罩）104被布置在接近于布置在具有大气压的外部空间S3中的天线130的位置处，并且在第二容器部件的表面形成含有半导体材料的覆盖膜。该含有半导体材料的覆盖膜在（i）阻挡从第二容器部件（钟形罩）104往外部空间S3漏出的紫外光，以及（ii）缓和在高频电压的供电点处产生的电场集中这两点上特别实现了有利的效果。

图2示出半导体材料制成的覆盖膜200形成在第二容器部件（钟形罩）104的外表面的例子。为了在防止覆盖膜剥落的同时在第二容器部件（钟形罩）104的外表面上形成更坚固稳定的覆盖膜，第二容器部件（钟形罩）104的外表面经历喷砂（blast）处理作为预处理以便编程粗糙表面。

通过热喷涂在第二容器部件（钟形罩）104上形成覆盖膜200。在热喷涂时，半导体材料（热喷涂材料）首先液化并通过高速气流被喷涂在作为要覆盖的目标的第二容器部件（钟形罩）104的表面上。半导体材料（热喷涂材料）固化并附着在第二容器部件（钟形罩）104的表面，并且从而可以形成半导体材料（热喷涂材料）制成的覆盖膜。考虑到减少了要作用在第二容器部件（钟形罩）104上的热影响，热喷涂是有利处理，因为比起诸如焊接的处理来说输入到第二容器部件（钟形罩）104的热量更少。此外，热喷涂处理类似于涂装处理等，在可以使用掩膜仅对第二容器部件（钟形罩）104的特定部分施行这一点是有利的处理。通过热喷涂而喷涂半导体材料（热喷涂材料）到通过喷砂（blast）处理而使之粗糙的第二容器部件（钟形罩）104的外表面上，并且在其上固化。借助这样的处理，确保了粗糙表面的凹凸与半导体材料（热喷涂材料）的粒子的充分咬合，并且可实现第二容器部件（钟形罩）104与半导体材料（热喷涂材料）之间的附着强度的提高。

在图2中，形成覆盖膜200的覆盖区域位于除了密封面126的第二容器部件（钟形罩）104的外表面上。利用掩膜，密封面126被排除在覆盖区域之外。从覆盖区域排除掉密封面126的原因在于以下2点考虑：（i）由于覆盖膜200的形成可能使密封性能退化；以及（ii）由于第二容器部件（钟形罩）104经由作为弹性部件的密封部件（例如，O形环）安装在第一容器部件（扩散室）102上（图1），因此即使覆盖有覆盖膜200，阻挡紫外光的效果与外表面的其它部分相比可能也在密封表面126中降低。

作为半导体材料，优选地使用硅（Si），它在与构成第二容器部件（钟形罩）104的材料（例如，石英等）的亲和性方面是优异的。图5是示出硅（Si）作为半导体材料被用于热喷涂的情况中的表面电阻的测量结果的图。

（1）测量目标：热喷涂了硅（Si）的样本（50mm×50mm）

（2）测量装置：

HIOKI3522-50LCR HiTESTER

Shimadzu GAS CHROMATOGRAPH GC-12A（恒温槽）

METEX M-3850D（热电偶计）

（3）测量条件

测量温度：23℃（室温）、200℃、350℃

测量电压：1V

除了常温时（23℃（室温））的测量以外，把设置在测量夹具（未图示）上的样本放入恒温槽中，阶段性地把温度提高到上述的测量温度，并且及时测量那些点处的电阻值R。

如图5的5b所示，测量目标的长度W被设为0.045m（45mm）并且电极之间的长度L被设为0.01m（10mm）。

表面电阻率ρ可以由ρ=R×W/L获得，其中R是电阻值R（测量值），W是测量目标的长度，并且L是电极之间的长度。

热喷涂了硅的钟形罩在处理过程中被迅速加热。取决于工艺，温度可能在使用中超过300℃，但是肯定的是，即使在该情况下，电浆也被维持而不是减损。如果电阻值降低太多，则会变得难以维持稳定的电浆，但即使硅被加热并且电阻值在降低，只要钟形罩的温度大约是350℃，就可以稳定地维持电浆。

由图5的5a所示的实验结果可清楚得知可以生成并维持电浆，同时如果电阻值（测量值R）在4.273Ω到10.284kΩ的范围内（表面电阻率在19.229Ω～46.278kΩ的范围内），则电浆密度分布是均匀的，上述范围是当硅从常温（23℃（室温））被加热到大约350℃时电阻值（表面电阻率）的范围。即，电阻值（表面电阻率）在5a中所示的范围中的半导体材料可以用作热喷涂材料。注意，如果使用电阻值低的半导体材料作为热喷涂材料，则电阻值（表面电阻率）的降低通过在处理过程中使用冷却手段冷却钟形罩而抑制，以便能够生成和维持电浆。作为冷却方法，可以适用使用风扇藉由风来冷却钟形罩的方法，或以水冷却钟形罩的方法。

通过在第二容器部件（钟形罩）104的外表面上形成含有半导体材料的覆盖膜200，可以阻挡由电浆放出的紫外光。据此，可以防止紫外光与在基板处理装置100的外部的空气中的氧反应并且防止产生臭氧。

注意，尽管图2采用了将含有半导体材料的覆盖膜200直接形成在第二容器部件（钟形罩）104上的示例，但本发明的要旨并不限于此例。例如，可在第二容器部件（钟形罩）104上作为中间层形成具有绝缘性质的膜，并且然后可以在该中间层上形成含有半导体材料的覆盖膜200。

图3是示出图2的第二容器部件（钟形罩）104的A-A剖面、匹配设备132，以及高频电源134的图。为了简化图3示出一圈天线130的情况。天线130被设置为接近第二容器部件（钟形罩）104的外周，天线130包括两个端子，即接收高频电压的供电的供电端子与被接地的接地端子。通过将包含半导体材料的覆盖膜200形成在第二容器部件（钟形罩）104的外表面上，可以使在馈送高频电压的供电端子附近（供电点附近）产生的电场的集中减轻，并且可以使电场分布在第二容器部件（钟形罩）104的表面上。

如果导电金属膜形成在第二容器部件（钟形罩）104的外表面上，则存在通过金属膜馈电并且由于电磁感应而导致的电能不被供到第二容器部件（钟形罩）104中的问题。此外，如果将具有绝缘性质的材料制成的膜形成在第二容器部件104表面上，则以具有绝缘性质的材料覆盖第二容器部件（钟形罩）104（其自身也是比如石英的具有绝缘性质的材料制成的）使得电气特性不改变。因此，导电金属膜以及由具有绝缘性质的材料制成的膜无法减轻在第二容器部件（钟形罩）104的供电点附近产生的电场的集中。

作为覆盖膜200使用的半导体材料具有的电气特性使得其体积电阻率R的范围是例如1.5×10^-5Ωm（1.5×10E-5Ωm）≤R≤4000Ωm。作为半导体材料，优选地使用具有上述电气特性并且与配置第二容器部件（钟形罩）104的材料（比如石英）的亲和性优异的半导体材料（比如硅）。注意，尽管图2描述了覆盖膜200被形成在第二容器部件（钟形罩）104的外表面上的示例，但本发明的要旨不限于此例，并且即使将覆盖膜200形成在第二容器部件（钟形罩）104的内表面上也可以得到类似的效果。

本实施例的基板处理装置100实现了阻挡由电浆放出的紫外光，以及使得供电点附近产生的电场的集中能够减轻并且使得该电场分布在第二容器部件（钟形罩）104的表面上的有利的效果。使得电场分布在第二容器部件104的表面上可以抑制第二容器部件（钟形罩）104内的局部侵蚀的产生，并且可以使第二容器部件104的替换周期更长。作为替代地，通过抑制第二容器部件（钟形罩）104内的局部侵蚀的产生，可以减少在电浆生成空间S2中将产生的微粒。作为替代地，可以在第二容器部件（钟形罩）104内生成均匀分布的电浆。根据本实施例的基板处理装置100，可以实现确保高质量并且生产率优异的基板处理技术。

（设备制造方法）

上述的基板处理装置100对于制造比如半导体或液晶的设备的基板处理是有利的。用于制造设备的方法包括由基板处理装置100的基板保持单元106保持基板的保持步骤，以及由基板处理装置100的气体导入单元G-IN将气体导入容器101的导入步骤。用于制造设备的方法还包括由基板处理装置100的电浆生成单元激发气体并生成电浆的生成步骤，以及以电浆处理基板的处理步骤。

本发明并不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神及其范围的情况下，可以进行种种变更与修改。因此，为了使本发明的范围公开，附加以下的权利要求。

本申请以2011年3月31日提出的日本专利申请2011-79700号主张优先权，其记载内容的全部包括在此作为参考。

Claims

1.一种基板处理装置，用于以电浆处理基板，包括：

容器，包括形成处理所述基板的处理空间的第一容器部件，以及第二容器部件，所述第二容器部件形成其中生成电浆的电浆生成空间，并且在第二容器部件安装在第一容器部件上的状态下，所述电浆生成空间与所述处理空间连通；

气体导入单元，用于将气体导入到所述容器中；

电浆生成单元，包括天线，该天线设置在所述容器的外部空间中并且被配置为使用由馈送自电源的高频电压生成的电场来激发所述电浆生成空间中的所述气体；以及

基板保持单元，其能够在所述处理空间中保持所述基板；

其中，在被布置为接近所述天线的所述第二容器部件的表面上形成包含半导体材料的覆盖膜。

2.如权利要求1所述的基板处理装置，其中

所述覆盖膜的体积电阻率R的范围为1.5×10^-5Ωm≤R≤4000Ωm。

3.如权利要求1或2所述的基板处理装置，

其中，所述第二容器部件由绝缘材料制成，并且其外表面经过喷砂处理，以及

所述覆盖膜形成在经过所述喷砂处理的所述第二容器部件的外表面上。

4.如权利要求1-3中任一项所述的基板处理装置，

其中，所述覆盖膜包含硅。