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TW201301387A - 基板處理裝置 - Google Patents

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Tatsuhiko Yoshida
Masami Hasegawa
Tomoaki Osada
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Canon Anelva Corp
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Abstract

以電漿處理基板的基板處理裝置，其特徵為具備：容器，其係具有形成供處理基板之用的處理空間之第1容器構件，以及在被安裝於第1容器構件的狀態下形成與處理空間連通的電漿生成用的電漿生成空間之第2容器構件；氣體導入部，係對容器導入氣體；電漿生成部，係被射於容器的外部空間，具有藉由來自電源的高頻電壓的供電導致的電場激發電漿生成空間內的氣體的天線；以及基板保持部，係於處理空間可以保持基板。在被配置於與天線接近的位置之第2容器構件的表面形成含有半導體材料的覆蓋膜。

Description

基板處理裝置
本發明係關於以電漿處理基板的基板處理裝置。
作為對基板以電漿進行特定的處理之基板處理裝置之一例，使用感應耦合型電漿的電漿CVD裝置或乾蝕刻裝置被廣泛使用。感應耦合型乾蝕刻裝置，係對被導入氣體反應用的反應室內的氣體施加高電壓激發氣體，使產生感應耦合電漿(以下，稱為電漿)，乾蝕刻被配置於基板處理室內的基板的表面之裝置。作為感應耦合型乾蝕刻裝置，例如在專利文獻1，如圖4所示，揭示著把天線41捲繞於鐘形瓶42的周圍的構成。由高頻電源43施加高頻電壓，於鐘形瓶42內的電漿生成空間產生電漿。
感應耦合型乾蝕刻裝置，藉由使用於電漿產生的氣體，由在反應室內產生的電漿放出紫外光，此紫外光，由鐘形瓶42往外漏出的場合，會與空氣中的氧氣作用而產生臭氧。在專利文獻1，鐘形瓶42係以石英玻璃等具有絕緣性的材料構成的，藉由以遮斷紫外光的絕緣膜覆蓋鐘形瓶42的外側表面，遮斷由電漿放出的紫外光。
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-26885號公報
然而，在專利文獻1所示的構成，在由高頻電源43施加高頻電壓的供電點附近，成為電場強度局部很高的狀態(電場集中的狀態)。電場集中的狀態繼續下去的話，(1)會在供電點附近發生鐘形瓶的局部削除(LE)，會使鐘形瓶42的交換週期變短。(2)此外，因為鐘形瓶42的局部削除(LE)而產生微粒的場合，被配置於基板處理室內的基板的表面很可能會附著微粒。(3)進而，因為鐘形瓶42的局部削除(LE)，產生阻抗高的部分與低的部分，鐘形瓶42內產生的電漿分布會成為不均勻。
在專利文獻1的構成，以石英玻璃等具有絕緣性的材料構成鐘形瓶42，即使以絕緣膜覆蓋具有絕緣性地鐘形瓶42，也不會改變電氣特性。因此，於供電點附近，電場強度局部很高的狀態，即使覆蓋絕緣膜也無法解消，前述(1)~(3)之課題依然未被解決。
本發明係有鑑於前述課題而完成的發明，目的在於提供生產性優異，抑制處理基板的空間內之微粒的產生，或者是可以提高電漿生成的均勻性之技術。
相關於本發明之一個側面之基板處理裝置，係以電漿處理基板的基板處理裝置，特徵為具備：容器，其係具有形成供處理基板之用的處理空間之第1容器構件，以及在 被安裝於前述第1容器構件的狀態下形成與前述處理空間連通的電漿生成用的電漿生成空間之第2容器構件；氣體導入部，係對前述容器導入氣體；電漿生成部，係被射於前述容器的外部空間，具有藉由來自電源的高頻電壓的供電導致的電場激發前述電漿生成空間內的前述氣體的天線；以及基板保持部，係於前述處理空間可以保持前述基板；在被配置於與前述天線接近的位置之前述第2容器構件的表面形成含有半導體材料的覆蓋膜。
根據本發明的話，提供生產性優異，抑制處理基板的空間內之微粒的產生，可以提高電漿生成的均勻性之技術。
本發明之其他特徵及優點，參照附圖說明如下。又，於附圖，相同或者同樣的構成賦予相同的編號。
以下，參照圖面例示地詳細說明本發明之適切的實施型態。但是，此實施型態所記載之構成要素終究只是例示，本發明之技術範圍，係由申請專利範圍來確定的，不被限定於以下個別之實施型態。
(基板處理裝置的構成)
參照圖1同時說明相關於本發明的實施型態之基板處 理裝置100的概略構成。基板處理裝置100，作為由大氣壓之外部空間S3隔離出供處理基板SB之用的空間之構成而具備容器101。容器101，具有擴散真空室(以下，稱第1容器構件)102、與鐘形瓶(以下，稱第2容器構件)104。第1容器構件(擴散真空室)102，形成供處理基板SB之用的處理空間S1。第2容器構件(鐘形瓶)104，在被安裝於第1容器構件的狀態下形成與處理空間S1連通的電漿生成用的電漿生成空間S2。第1容器構件(擴散真空室)102藉由底座構件103支撐。
第1容器構件(擴散真空室)102的內壁，被安裝有供防止藉由電漿產生的反應產物附著於第1容器構件(擴散真空室)102的內壁之用的遮蔽構件114。為了可以有效率地進行維修作業，遮蔽構件114為可以裝拆。
於第1容器構件(擴散真空室)102的處理空間S1內，設有可以保持基板SB的基板保持部106。基板保持部106，包含靜電吸附基板SB或者對基板SB施加偏壓之用的電極，相關電極，中介著整合器131被連接於高頻電源133。
於第1容器構件(擴散真空室)102及遮蔽構件114，設有把未處理的基板SB搬入處理空間S1，或者把已處理的基板SB由處理空間S1搬出之用的閘(未圖示)。於底座構件103，設有排氣管110，於此排氣管110被連接著包含可以使處理空間S1及電漿生成空間S2減壓至特定的真空度之真空泵的排氣裝置112。
第2容器構件(鐘形瓶)104，具有側壁部120與屋頂部122，於側壁部120的上端側背形成屋頂部122。側壁部120與屋頂部122被形成為一體。側壁部120的下端側開口，透過此開口使電漿生成空間S2與處理空間S1為可連通。
於側壁部120的開口附近的外周側，被形成凸緣124，於凸緣124的密封面126，例如被配置O形環等密封構件。對第1容器構件(擴散真空室)102安裝第2容器(鐘形瓶)104時，藉由被配置於密封面126的密封構件，維持第1容器構件102與第2容器構件104之間的締結部的氣密性。亦即，處理空間S1及電漿生成空間S2，成為對大氣壓之外部空間S3為密閉的空間，由外部空間S3隔離，維持處理空間S1及電漿生成空間S2之真空度。
氣體導入部G-IN對容器101導入氣體。作為藉由氣體導入部G-IN導入的氣體，例如可以單獨使用含有乙醇的氣體，也可以使用添加了氬氣等惰性氣體的混合氣體。
天線130，接近於構成容器101的第2容器構件(鐘形瓶)104而被配置於外部空間S3。於天線130，中介著整合器132由高頻電源134供給高頻電壓。整合器132，係供即使第2容器構件104側的構成或是電漿生成空間S2的電漿等改變，也效率高地中介著天線將高頻電力供給至電漿生成空間S2之用，進行阻抗整合。
藉由從高頻電源134對天線130供給特定的高頻電壓，而在第2容器構件(鐘形瓶)104內的電漿生成空間S2 產生感應電場(以下，稱電場)。藉由氣體導入部G-IN導入的氣體藉由此感應電場在電漿生成空間內被激發生成感應耦合電漿(以下，稱「電漿」)。於天線130的外周部，被配置電磁鐵139，電磁鐵139，使電漿生成空間S2的電漿朝向處理空間S1的基板SB擴散。此處，天線130、整合器132、高頻電源134、及電磁鐵139，作為供在電漿生成空間S2內生成電漿之用的電漿生成部而發揮機能。
第2容器構件(鐘形瓶)104內的電漿生成空間S2內生成電漿時，由此電漿放出紫外光。第2容器構件(鐘形瓶)104，例如由石英玻璃等絕緣材料構成，在紫外光透過第2容器構件(鐘形瓶)104的場合，紫外光會與外部空間S3的氧反應而發生臭氧。
(第2容器構件之覆蓋)
第2容器構件(鐘形瓶)104，被配置於接近於配置在大氣壓的外部空間S3的天線130的位置，於第2容器構件的表面形成含有半導體材料的覆蓋膜。含有半導體材料的覆蓋膜，在(i)遮斷由第2容器構件(鐘形瓶)104往外部空間S3漏出的紫外光，及(ii)緩和在高頻電壓的供電點產生的電場集中這兩點特別實現了有利的效果。
圖2顯示半導體材料之覆蓋膜200被形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面之例。為了使覆蓋膜不剝落，更堅固地把安定的覆蓋膜形成於第2容器構件(鐘形 瓶)104的外側表面，在第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面作為前處理施以噴砂(blast)處理使外側表面粗面化。
藉由溶射處理於第2容器構件(鐘形瓶)104形成覆蓋膜200。於溶射處理，半導體材料(溶射材)，其一端被液化，藉由高速氣流等吹噴往覆蓋處理的對象之第2容器構件(鐘形瓶)104的表面。半導體材料(溶射材)，藉由凝固而密接在第2容器構件(鐘形瓶)104的表面而可形成半導體材料(溶射材)的覆蓋膜。溶射處理，與溶接等處理相比，往第2容器構件(鐘形瓶)104傳入的熱更少，由減低對第2容器構件(鐘形瓶)104之熱的影響的觀點來看是有利的處理。此外，溶射處理，與塗裝處理等同樣，可以藉由遮罩而僅對第2容器構件(鐘形瓶)104的特定部分施工這一點是有利的處理。對噴砂(blast)處理粗面化的第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面以溶射處理吹噴半導體材料(溶射材)，使其凝固。藉由這樣的處理，充分確保粗面化的表面的凹凸與半導體材料(溶射材)之粒子之咬合，可謀求第2容器構件(鐘形瓶)104與半導體材料(溶射材)的密接強度的提高。
於圖2，被形成覆蓋膜200的覆蓋範圍，為除了密封面126之第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面。密封面126藉由遮罩而排除在覆蓋範圍之外。由覆蓋範圍排除掉密封面126，是因為考慮到以下2點。(i)藉由覆蓋膜200的形成而可能使密封性能降低這一點。以及(ii)第2 容器構件(鐘形瓶)104中介著彈性構件之密封構件(例如，O形環)安裝於第1容器構件(擴散真空室)102(圖1)。因此，考慮即使於密封面126形成覆蓋膜200，遮斷紫外光的效果，與其他外側表面相比應該會來得低這一點。
作為半導體材料，以使用與構成第2容器構件(鐘形瓶)104的材料(例如，石英等)之親和性優異的矽(Si)為較佳。圖5係作為半導體材料把矽(Si)使用於溶射處理的場合之表面電阻的測定結果。
(1)測定對象：溶射了矽(Si)之試樣(50mm×50mm)
(2)測定裝置：HIOKI 3522-50 LCR HiTESTER Shimadzu GAS CHROMATOGRAPH GC-12A(恆溫槽)METEX M-3850D(熱電偶計)
(3)測定條件‧測定溫度：23℃(室溫)、200℃、350℃‧測定電壓：1V
除了常溫時(23℃(室溫))以外，把設置於測定治具(未圖示)的試料放入恆溫槽，階段性地把溫度提高到前述的測定溫度，同時測定該時間點之電阻值R。
如圖5之5b所示，測定對象長度W=0.045m(45mm)、電極間的長度為L=0.01m(10mm)。
表面電阻率ρ，在使用電阻值R(測定值)、測定對 象長W、電極間長度L時，可以藉由表面電阻率ρ=R×W/L來求出。
溶射了矽的鐘形瓶，在製程中逐漸被加熱。隨著製程不同，會在使用中超過300℃，在該時點要確認電漿未消失地被維持著。電阻值太低的話會變得不容易維持安定狀態的電漿，但即使矽被加熱，電阻值降低，只要有350℃程度就可以安定而維持電漿。
由圖5之5a所示的實驗結果，可知矽被加熱至常溫(23℃(室溫))~350℃程度時之電阻值(測定值R)若為4.273Ω~10.284kΩ(表面電阻率19.229Ω~46.278kΩ)的話，可以謀求電漿密度分布的均勻化，可以達成電漿的生成‧維持。亦即，電阻值(表面電阻率)若為5a所示的範圍的半導體材料的話，可以作為溶射材使用。又，使用電阻值低的半導體材料作為溶射材的場合，在製程中藉由冷卻手段冷卻鐘形瓶可以抑制電阻值(表面電阻率)的降低，可進行電漿之生成.維持。作為冷卻方法，可以適用使用風扇藉由風來冷卻的方法，或進行水冷的方法。
藉由含有半導體材料之覆蓋膜200被形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面，可以遮斷由電漿放出的紫外光。藉此，可以防止在基板處理裝置100的外部，紫外光與大氣中的氧反應而產生臭氧。
又，在圖2，顯示把含有半導體材料的覆蓋膜200，直接塗覆於第2容器構件(鐘形瓶)104上之例，但本發明之要旨，並不限定於此例。例如，作為中間層，於第2 容器構件(鐘形瓶)104上塗覆絕緣性之膜，而於此中間層塗覆含有半導體材料的覆蓋膜200亦可。
圖3顯示圖2之第2容器構件(鐘形瓶)104的A-A剖面與整合器132及高頻電源134。在圖3，為了簡化，天線130顯示1圈的場合。天線130，具有接受高頻電壓的供電之供電端子，與被接地的接地端子2個端子，接近而配置於第2容器構件(鐘形瓶)104的外周。藉由將半導體材料的覆蓋膜200形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面，可以使高頻電壓的供電點之供電端子附近(供電點附近)產生的電場集中，跨第2容器構件(鐘形瓶)104的表面使其分散。
將導體之金屬膜形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面的場合，電流流動於金屬膜中，會產生因為電磁感應而電氣能量不被供給至第2容器構件(鐘形瓶)104內部的問題產生。此外，將絕緣性材料之膜形成於第2容器構件104表面的場合，因為第2容器構件(鐘形瓶)104自身也是石英等的絕緣性材料所構成，所以即使於此以絕緣性材料覆蓋，也不會改變電氣特性。因此，在導體之金屬膜以及絕緣性材料之膜，無法緩和對第2容器構件(鐘形瓶)104之供電點附近產生的電場的集中。
作為覆蓋膜200使用的半導體材料，例如具有體積電阻率R的範圍在1.5×10-5Ωm(1.5×10E-5Ωm)≦R≦4000Ωm之範圍的電氣特性。作為半導體材料，以具有前述之電氣特性，使用與構成第2容器構件(鐘形瓶)104 的材料(例如，石英等)之親和性優異的半導體材料(例如，矽等)為較佳。又，在圖2之例，說明了覆蓋膜200被形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的外側表面之例，但本發明之要旨不限於此例，將覆蓋膜200形成於第2容器構件(鐘形瓶)104的內側表面也可以得到同樣的效果。
本實施型態之基板處理裝置100，實現遮斷由電漿放出的紫外光，同時跨第2容器構件(鐘形瓶)104的表面分散產生於供電點附近的電場集中之有利的效果。藉由使電場集中跨第2容器構件104的表面分散，抑制第2容器構件(鐘形瓶)104內的局部削除(LE)的產生，可以使第2容器構件104的交換周期長期化。或者是，藉由抑制第2容器構件(鐘形瓶)104內的局部削除(LE)的產生，而可以減低電漿生成空間S2產生的微粒。或者是，可以於第2容器構件(鐘形瓶)104內生成均勻分布的電漿。根據相關於本實施型態的基板處理裝置100，可以高品質地實現生產性優異的基板之處理技術。
(裝置的製造方法)
前述之基板處理裝置100，對於製造半導體或液晶等裝置之基板處理是有利的。作為裝置之製造方法，具有藉由基板處理裝置100的基板保持部106保持基板的保持步驟，及藉由基板處理裝置100的氣體導入部G-IN對容器101導入氣體的導入步驟。此外，裝置之製造方法，具有 藉由基板處理裝置100的電漿生成部激發氣體產生電漿的生成步驟，及以電漿處理基板的處理步驟。
本發明並不以前述實施型態為限，在不逸脫於本發明的精神及其範圍的情況下，可以進行種種變更與變形。亦即，為了使本發明之範圍明確公開，添附以下之申請專利範圍。
本申請案，係以2011年3月31日提出的日本專利申請案特願2011-79700號為基礎案主張優先權者，其記載內容之全部於此處援用。
100‧‧‧基板處理裝置
101‧‧‧容器
102‧‧‧擴散真空室(第1容器構件)
103‧‧‧底座構件
104‧‧‧鐘形瓶(第2容器構件)
106‧‧‧基板保持部
112‧‧‧排氣裝置
114‧‧‧遮蔽構件
120‧‧‧側壁部
122‧‧‧屋頂部
124‧‧‧凸緣
126‧‧‧密封面
130‧‧‧天線
131‧‧‧整合器
132‧‧‧整合器
133‧‧‧高頻電源
134‧‧‧高頻電源
S1‧‧‧處理空間
S2‧‧‧電漿生成空間
S3‧‧‧外部空間
SB‧‧‧基板
G-IN‧‧‧氣體導入部
附圖包含於專利說明書，構成其一部份，顯示本發明之實施型態，與其記載一起用於說明本發明之原理。
圖1係說明相關於實施型態的基板處理裝置的構成之圖。
圖2係說明第2容器構件(鐘形瓶)的覆蓋之圖。
圖3係說明第2容器構件(鐘形瓶)的覆蓋之圖。
圖4係說明先前技術之圖。
圖5顯示實驗結果。
124‧‧‧凸緣
120‧‧‧側壁部
130‧‧‧天線
122‧‧‧屋頂部
104‧‧‧鐘形瓶(第2容器構件)
200‧‧‧覆蓋膜
126‧‧‧密封面
S2‧‧‧電漿生成空間

Claims (4)

  1. 一種基板處理裝置，係以電漿處理基板的基板處理裝置，其特徵為具備：容器，其係具有形成供處理基板之用的處理空間之第1容器構件，以及在被安裝於前述第1容器構件的狀態下形成與前述處理空間連通的電漿生成用的電漿生成空間之第2容器構件；氣體導入部，係對前述容器導入氣體；電漿生成部，係被射於前述容器的外部空間，具有以藉由來自電源的高頻電壓的供電導致的電場激發電漿生成空間內的前述氣體的天線；以及基板保持部，係於前述處理空間可以保持前述基板；在被配置於與前述天線接近的位置之前述第2容器構件的表面形成含有半導體材料的覆蓋膜。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中前述覆蓋膜的體積電阻率R的範圍為1.5×10-5Ωm≦R≦4000Ωm。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之基板處理裝置，其中前述第2容器構件以絕緣材料形成，於外側表面被施以噴砂(blast)處理，前述覆蓋膜，被形成於被施以前述噴砂處理的前述第2容器構件的外側表面。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中之任一項之基板處理裝置，其中於前述覆蓋膜含有矽。
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