基板處理裝置制造方法
【專利摘要】一種基板處理裝置，用于以電漿處理基板，包括：容器，包括形成處理所述基板的處理空間的第一容器部件，以及第二容器部件，第二容器部件形成其中生成電漿的電漿生成空間，并且在第二容器部件安裝在第一容器部件上的狀態(tài)下，所述電漿生成空間與所述處理空間連通；氣體導入單元，用于將氣體導入到所述容器中；電漿生成單元，包括天線，該天線設置在所述容器的外部空間中并且被配置為使用由饋送自電源的高頻電壓生成的電場來激發(fā)所述電漿生成空間中的所述氣體；以及基板保持單元，其能夠在所述處理空間中保持所述基板。在被布置為接近所述天線的所述第二容器部件的表面上形成包含半導體材料的覆蓋膜。
【專利說明】基板處理裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及以電漿處理基板的基板處理裝置。
【背景技術】
[0002]作為用于對基板以電漿進行預定的處理的基板處理裝置的實例，使用感應耦合電漿的電漿CVD裝置或電漿干蝕刻裝置被廣泛使用。感應耦合干蝕刻裝置是通過對被導入氣體反應用的反應室內(nèi)的氣體施加高電壓并激發(fā)氣體，而產(chǎn)生感應耦合電漿(以下，稱為電漿)，并干蝕刻被配置于基板處理室內(nèi)的基板的表面的裝置。作為感應耦合干蝕刻裝置，例如專利文獻I如圖4所示公開了把天線41卷繞于鐘形罩42的周圍的配置。由高頻電源43施加高頻電壓，并且在鐘形罩42內(nèi)的電漿生成空間生成電漿。
[0003]在感應耦合干蝕刻裝置中，由在電漿產(chǎn)生時使用的氣體從在反應室內(nèi)產(chǎn)生的電漿放出紫外光，并且如果此紫外光從鐘形罩42往外漏出，則該紫外光可能與空氣中的氧氣作用而產(chǎn)生臭氧。在專利文獻I中，鐘形罩42是以比如石英玻璃的具有絕緣性的材料制成的，并且以用于阻擋紫外光的絕緣膜覆蓋鐘形罩42的外表面，從而阻擋由電漿放出的紫外光。
[0004]現(xiàn)有技術文檔
[0005][專利文獻]
[0006][專利文獻I]日本專利特開2009-26885號
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明所要解決的問題
[0008]然而，在專利文獻I中公開的配置中，在從高頻電源43施加高頻電壓的供電點附近展現(xiàn)出電場強度局部較高的狀態(tài)(電場集中的狀態(tài))。如果電場集中的狀態(tài)繼續(xù)下去，(I)會在供電點附近發(fā)生鐘形罩的局部侵蝕(LE)，導致鐘形罩42的替換周期變短。(2)如果因為鐘形罩42的局部侵蝕(LE)而產(chǎn)生微粒,被置于基板處理室內(nèi)的基板的表面可能會附著該微粒。(3)此外，鐘形罩42的局部侵蝕(LE)可能鐘形罩的產(chǎn)生阻抗高的部分與阻抗低的部分，使得鐘形罩42內(nèi)產(chǎn)生的電漿分布不均勻。
[0009]在專利文獻I的配置，由于以比如石英玻璃的具有絕緣性的材料制成鐘形罩42，即使以絕緣膜覆蓋具有絕緣性的鐘形罩42，也不會改變鐘形罩42的電特性。因此，在供電點附近電場強度局部較高的狀態(tài)即使通過用絕緣膜鐘形罩42也無法消除，從而所述(I)?
(3)的問題依然未被解決。
[0010][解決問題的手段]
[0011]本發(fā)明是有鑒于所述問題而完成的，并且本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)率優(yōu)異、防止處理基板的空間內(nèi)產(chǎn)生微粒，或者是能夠提高電漿生成的均勻性的技術。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個方面的基板處理裝置是用于以電漿處理基板的基板處理裝置，包括:
[0013]容器，其包括形成處理基板的處理空間的第一容器部件以及第二容器部件，第二容器部件形成電漿生成空間，電漿在該電漿生成空間中生成，并且在第二容器部件安裝于第一容器部件上的狀態(tài)下，電漿生成空間與處理空間連通；
[0014]氣體導入單元，用于將氣體導入到所述容器；
[0015]電漿生成單元，包括天線，該天線設置在所述容器的外部空間并且被配置為使用饋送自電源的高頻電壓生成的電場來激發(fā)電漿生成空間內(nèi)的氣體；以及
[0016]基板保持單元，其能夠在處理空間中保持所述基板；
[0017]其中，在被布置為接近所述天線的所述第二容器部件的表面上形成含有半導體材料的覆蓋膜。
[0018][發(fā)明的效果]
[0019]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種生產(chǎn)率優(yōu)異、防止在處理基板的空間內(nèi)產(chǎn)生微粒并且能夠提高電漿生成的均勻性的技術。
[0020]本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點將通過參照附圖的如下描述而變得明顯。注意在附圖中，相同或者同樣的原件給予相同的附圖標記。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]附圖包含于說明書中，構(gòu)成其一部份，說明本發(fā)明的實施例，并且與實施例的描述一起用于描述本發(fā)明的原理。
[0022]圖1是說明相按照一個實施例的基板處理裝置的配置的圖。
[0023]圖2是說明第二容器部件(鐘形罩)的覆蓋的圖。
[0024]圖3是說明第二容器部件(鐘形罩)的覆蓋的圖。
[0025]圖4是說明常規(guī)技術的圖。
[0026]圖5是說明實驗結(jié)果的圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，參照附圖例示地詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，此實施例所描述的組成元件只是例示，本發(fā)明的技術范圍是由權(quán)利要求來限定的，并且不被單個實施例限于以下的描述。
[0028](基板處理裝置的配置)
[0029]將參照圖1說明根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的基板處理裝置100的示意配置?；逄幚硌b置100包括作為用于隔離處理基板SB的空間與具有大氣壓的外部空間S3的結(jié)構(gòu)的容器101。容器101包括擴散室(以下稱第一容器部件)102和鐘形罩(以下稱第二容器部件)104。第一容器部件(擴散室)102形成處理基板SB的處理空間SI。第二容器部件(鐘形罩)104形成電漿生成空間S2，電漿在該電漿生成空間S2中生成，并且在第二容器部件安裝于第一容器部件上的狀態(tài)下，電漿生成空間S2與處理空間SI連通。第一容器部件(擴散室)102由底座部件103支撐。
[0030]在第一容器部件(擴散室)102的內(nèi)壁上設置有用于防止電漿產(chǎn)生的反應產(chǎn)物附著于第一容器部件(擴散室)102的內(nèi)壁的遮蔽部件114。為了可以有效率地進行維修操作，遮蔽部件114是可拆卸的。
[0031]在第一容器部件(擴散室)102的處理空間SI內(nèi)設有能夠保持基板SB的基板保持單元106?；灞３謫卧?06包含用于靜電吸附基板SB或者對基板SB施加偏壓的電極，并且該電極經(jīng)由匹配設備131連接到高頻電源133。
[0032]第一容器部件(擴散室)102及遮蔽部件114設置有將待處理的基板SB搬入處理空間SI，或者把已處理的基板SB由處理空間SI搬出的門(未圖示)。底座部件103設置有排氣管110，排氣管110連接到包含能夠使處理空間SI及電漿生成空間S2減壓至預定的真空度的真空泵的排氣裝置112。
[0033]第二容器部件(鐘形罩)104具有側(cè)壁部分120與頂棚部分122，并且在側(cè)壁部分120的上端形成頂棚部分122。側(cè)壁部分120與頂棚部分122被形成為一體。側(cè)壁部分120在其下端側(cè)開口，并且經(jīng)由此開口可以使電漿生成空間S2與處理空間SI相互連通。
[0034]在側(cè)壁部分120的開口附近的外周上形成凸緣124，并且例如，在凸緣124的密封面126上配置比如O形環(huán)的密封部件。當在第一容器部件(擴散室)102上安裝第二容器部件(鐘形罩)104時，配置在密封面126上的密封部件維持第一容器部件102與第二容器部件104相互耦合的位置處的氣密性。換言之，處理空間SI及電漿生成空間S2構(gòu)成對具有大氣壓力的外部空間S3的密閉空間，并且與外部空間S3隔離，從而維持處理空間SI及電漿生成空間S2中的真空度。
[0035]氣體導入單元G-1N將氣體導入容器101。例如，作為由氣體導入單元G-1N導入的氣體，可以單獨使用含有乙醇的氣體，或者可以使用添加了比如氬氣的惰性氣體的混合氣體。
[0036]天線130設置在外部空間S3中以便接近構(gòu)成容器101的第二容器部件(鐘形罩)104。經(jīng)由匹配設備132從高頻電源134饋送高頻電壓給天線130。匹配設備132執(zhí)行阻抗匹配，以便經(jīng)由天線高效地提供高頻電力給電漿生成空間S2，而不管第二容器部件104的配置的不同或電漿生成空間S2的電漿等的改變。
[0037]通過從高頻電源134饋送到天線130的預定高頻電壓，在第二容器部件(鐘形罩)104內(nèi)的電漿生成空間S2中產(chǎn)生感應場(以下稱電場)。此感應場使得由氣體導入單元G-1N導入的氣體在電漿生成空間內(nèi)被激發(fā)，并且生成感應耦合電漿(以下稱“電漿”)。于天線130的外周部上配置電磁鐵139，并且電磁鐵139被配置為使電漿生成空間S2中的電漿朝向處理空間SI中的基板SB擴散。此處，天線130、匹配設備132、高頻電源134、及電磁鐵139作為用于在電漿生成空間S2內(nèi)生成電漿的電漿生成單元。
[0038]當在第二容器部件(鐘形罩)104內(nèi)的電漿生成空間S2中生成電漿時，從電漿放出紫外光。第二容器部件(鐘形罩)104例如由比如石英玻璃的絕緣材料制成，并且如果紫外光穿過第二容器部件(鐘形罩)104，該紫外光會與外部空間S3的氧氣反應并生成臭氧。
[0039](第二容器部件的覆蓋)
[0040]第二容器部件(鐘形罩)104被布置在接近于布置在具有大氣壓的外部空間S3中的天線130的位置處，并且在第二容器部件的表面形成含有半導體材料的覆蓋膜。該含有半導體材料的覆蓋膜在(i)阻擋從第二容器部件(鐘形罩)104往外部空間S3漏出的紫外光，以及(ii)緩和在高頻電壓的供電點處產(chǎn)生的電場集中這兩點上特別實現(xiàn)了有利的效
果O
[0041]圖2示出半導體材料制成的覆蓋膜200形成在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面的例子。為了在防止覆蓋膜剝落的同時在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上形成更堅固穩(wěn)定的覆蓋膜，第二容器部件(鐘形罩)104的外表面經(jīng)歷噴砂(blast)處理作為預處理以便編程粗糙表面。
[0042]通過熱噴涂在第二容器部件(鐘形罩)104上形成覆蓋膜200。在熱噴涂時，半導體材料(熱噴涂材料)首先液化并通過高速氣流被噴涂在作為要覆蓋的目標的第二容器部件(鐘形罩)104的表面上。半導體材料(熱噴涂材料)固化并附著在第二容器部件(鐘形罩)104的表面，并且從而可以形成半導體材料(熱噴涂材料)制成的覆蓋膜?？紤]到減少了要作用在第二容器部件(鐘形罩)104上的熱影響，熱噴涂是有利處理，因為比起諸如焊接的處理來說輸入到第二容器部件(鐘形罩)104的熱量更少。此外，熱噴涂處理類似于涂裝處理等，在可以使用掩膜僅對第二容器部件(鐘形罩)104的特定部分施行這一點是有利的處理。通過熱噴涂而噴涂半導體材料(熱噴涂材料)到通過噴砂(blast)處理而使之粗糙的第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上，并且在其上固化。借助這樣的處理，確保了粗糙表面的凹凸與半導體材料(熱噴涂材料)的粒子的充分咬合，并且可實現(xiàn)第二容器部件(鐘形罩)104與半導體材料(熱噴涂材料)之間的附著強度的提高。
[0043]在圖2中，形成覆蓋膜200的覆蓋區(qū)域位于除了密封面126的第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上。利用掩膜，密封面126被排除在覆蓋區(qū)域之外。從覆蓋區(qū)域排除掉密封面126的原因在于以下2點考慮:(i)由于覆蓋膜200的形成可能使密封性能退化；以及
(ii)由于第二容器部件(鐘形罩)104經(jīng)由作為彈性部件的密封部件(例如，O形環(huán))安裝在第一容器部件(擴散室)102上(圖1)，因此即使覆蓋有覆蓋膜200，阻擋紫外光的效果與外表面的其它部分相比可能也在密封表面126中降低。
[0044]作為半導體材料，優(yōu)選地使用硅(Si)，它在與構(gòu)成第二容器部件(鐘形罩)104的材料(例如，石英等)的親和性方面是優(yōu)異的。圖5是示出硅(Si)作為半導體材料被用于熱噴涂的情況中的表面電阻的測量結(jié)果的圖。
[0045](I)測量目標:熱噴涂了娃(Si)的樣本(50_X50mm)
[0046](2)測量裝置:
[0047]H10KI3522-50LCR HiTESTER
[0048]Shimadzu GAS CHROMATOGRAPH GC-12A (恒溫槽)
[0049]METEX M-3850D (熱電偶計)
[0050](3)測量條件
[0051]測量溫度:23°C(室溫)、200°C、350°C
[0052]測量電壓:IV
[0053]除了常溫時(23°C (室溫))的測量以外，把設置在測量夾具(未圖示)上的樣本放入恒溫槽中，階段性地把溫度提高到上述的測量溫度，并且及時測量那些點處的電阻值R。
[0054]如圖5的5b所示，測量目標的長度W被設為0.045m (45mm)并且電極之間的長度L 被設為 0.0lm (10mm)。
[0055]表面電阻率P可以由P=RXW/L獲得，其中R是電阻值R (測量值)，W是測量目標的長度，并且L是電極之間的長度。
[0056]熱噴涂了硅的鐘形罩在處理過程中被迅速加熱。取決于工藝，溫度可能在使用中超過300°C，但是肯定的是，即使在該情況下，電漿也被維持而不是減損。如果電阻值降低太多，則會變得難以維持穩(wěn)定的電漿，但即使硅被加熱并且電阻值在降低，只要鐘形罩的溫度大約是350°C，就可以穩(wěn)定地維持電漿。
[0057]由圖5的5a所示的實驗結(jié)果可清楚得知可以生成并維持電漿，同時如果電阻值(測量值R)在4.273 Ω到10.284k Ω的范圍內(nèi)(表面電阻率在19.229 Ω~46.278k Ω的范圍內(nèi))，則電漿密度分布是均勻的，上述范圍是當硅從常溫(23°C (室溫))被加熱到大約350°C時電阻值(表面電阻率)的范圍。即，電阻值(表面電阻率)在5a中所示的范圍中的半導體材料可以用作熱噴涂材料。注意，如果使用電阻值低的半導體材料作為熱噴涂材料，則電阻值(表面電阻率)的降低通過在處理過程中使用冷卻手段冷卻鐘形罩而抑制，以便能夠生成和維持電漿。作為冷卻方法，可以適用使用風扇藉由風來冷卻鐘形罩的方法，或以水冷卻鐘形罩的方法。
[0058]通過在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上形成含有半導體材料的覆蓋膜200，可以阻擋由電漿放出的紫外光。據(jù)此，可以防止紫外光與在基板處理裝置100的外部的空氣中的氧反應并且防止產(chǎn)生臭氧。
[0059]注意，盡管圖2采用了將含有半導體材料的覆蓋膜200直接形成在第二容器部件(鐘形罩)104上的示例，但本發(fā)明的要旨并不限于此例。例如，可在第二容器部件(鐘形罩)104上作為中間層形成具有絕緣性質(zhì)的膜，并且然后可以在該中間層上形成含有半導體材料的覆蓋膜200。
[0060]圖3是示出圖2的第二容器部件(鐘形罩)104的A-A剖面、匹配設備132，以及高頻電源134的圖。為了簡化圖3示出一圈天線130的情況。天線130被設置為接近第二容器部件(鐘形罩)104的外周，天線130包括兩個端子，即接收高頻電壓的供電的供電端子與被接地的接地端子。通過將包含半導體材料的覆蓋膜200形成在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上，可以使在饋送高頻電壓的供電端子附近(供電點附近)產(chǎn)生的電場的集中減輕，并且可以使電場分布在第二容器部件(鐘形罩)104的表面上。
[0061]如果導電金屬膜形成在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上，則存在通過金屬膜饋電并且由于電磁感應而導致的電能不被供到第二容器部件(鐘形罩)104中的問題。此外，如果將具有絕緣性質(zhì)的材料制成的膜形成在第二容器部件104表面上，則以具有絕緣性質(zhì)的材料覆蓋第二容器部件(鐘形罩)104 (其自身也是比如石英的具有絕緣性質(zhì)的材料制成的)使得電氣特性不改變。因此，導電金屬膜以及由具有絕緣性質(zhì)的材料制成的膜無法減輕在第二容器部件(鐘形罩)104的供電點附近產(chǎn)生的電場的集中。
[0062]作為覆蓋膜200使用的半導體材料具有的電氣特性使得其體積電阻率R的范圍是例如1.5X 10-5Ωm (1.5Χ10Ε-5Ωπι)≤R≤4000Ωm。作為半導體材料，優(yōu)選地使用具有上述電氣特性并且與配置第二容器部件(鐘形罩)104的材料(比如石英)的親和性優(yōu)異的半導體材料(比如硅)。注意，盡管圖2描述了覆蓋膜200被形成在第二容器部件(鐘形罩)104的外表面上的示例，但本發(fā)明的要旨不限于此例，并且即使將覆蓋膜200形成在第二容器部件(鐘形罩)104的內(nèi)表面上也可以得到類似的效果。
[0063]本實施例的基板處理裝置100實現(xiàn)了阻擋由電漿放出的紫外光，以及使得供電點附近產(chǎn)生的電場的集中能夠減輕并且使得該電場分布在第二容器部件(鐘形罩)104的表面上的有利的效果。使得電場分布在第二容器部件104的表面上可以抑制第二容器部件(鐘形罩)104內(nèi)的局部侵蝕的產(chǎn)生，并且可以使第二容器部件104的替換周期更長。作為替代地，通過抑制第二容器部件(鐘形罩)104內(nèi)的局部侵蝕的產(chǎn)生，可以減少在電漿生成空間S2中將產(chǎn)生的微粒。作為替代地，可以在第二容器部件(鐘形罩)104內(nèi)生成均勻分布的電漿。根據(jù)本實施例的基板處理裝置100，可以實現(xiàn)確保高質(zhì)量并且生產(chǎn)率優(yōu)異的基板處理技術。
[0064](設備制造方法)
[0065]上述的基板處理裝置100對于制造比如半導體或液晶的設備的基板處理是有利的。用于制造設備的方法包括由基板處理裝置100的基板保持單元106保持基板的保持步驟，以及由基板處理裝置100的氣體導入單元G-1N將氣體導入容器101的導入步驟。用于制造設備的方法還包括由基板處理裝置100的電漿生成單元激發(fā)氣體并生成電漿的生成步驟，以及以電漿處理基板的處理步驟。
[0066]本發(fā)明并不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明的精神及其范圍的情況下，可以進行種種變更與修改。因此，為了使本發(fā)明的范圍公開，附加以下的權(quán)利要求。
[0067]本申請以2011年3月31日提出的日本專利申請2011-79700號主張優(yōu)先權(quán)，其記載內(nèi)容的全部包括在此作為參考。
【權(quán)利要求】
1.一種基板處理裝置，用于以電漿處理基板，包括: 容器，包括形成處理所述基板的處理空間的第一容器部件，以及第二容器部件，所述第二容器部件形成其中生成電漿的電漿生成空間，并且在第二容器部件安裝在第一容器部件上的狀態(tài)下，所述電漿生成空間與所述處理空間連通； 氣體導入單元，用于將氣體導入到所述容器中； 電漿生成單元，包括天線，該天線設置在所述容器的外部空間中并且被配置為使用由饋送自電源的高頻電壓生成的電場來激發(fā)所述電漿生成空間中的所述氣體；以及基板保持單元，其能夠在所述處理空間中保持所述基板； 其中，在被布置為接近所述天線的所述第二容器部件的表面上形成包含半導體材料的覆蓋膜。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理裝置，其中 所述覆蓋膜的體積電阻率R的范圍為1.5X10_5 QmSRS 4000 Qm0
3.如權(quán)利要求1或2所述的基板處理裝置， 其中，所述第二容器部件由絕緣材料制成，并且其外表面經(jīng)過噴砂處理，以及 所述覆蓋膜形成在經(jīng)過所述噴砂處理的所述第二容器部件的外表面上。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的基板處理裝置， 其中，所述覆蓋膜包含硅。
【文檔編號】C23C16/507GK103460812SQ201280015602
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2012年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】吉田達彥, 長谷川雅己, 長田智明 申請人:佳能安內(nèi)華股份有限公司