專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向處理腔室內供給規(guī)定的處理氣體并使其等離子體 化，利用已等離子體化的處理氣體，處理配置在處理腔室內的基板的 等離子體處理裝置。
背景技術：
上述等離子體處理裝置構成為，至少包括具有閉塞空間，在內
部收納基板的處理腔室；向處理腔室內供給處理氣體的處理氣體供給
機構；對上述處理腔室內進行減壓的排氣機構；施加高頻電力的高頻
電源；和被高頻電源施加高頻電力，從而使供給至上述處理腔室內的 處理氣體等離子體化的等離子體生成機構等。
作為使用這樣的等離子體處理裝置的基板處理的一個例子，能夠 舉出蝕刻處理。此時，當作為處理氣體例如使用碳氟化合物氣體(CxFy 氣體)時，由于碳氟化合物氣體的等離子體化而生成的聚合物附著在 處理腔室的內部。該聚合物的附著量，根據(jù)處理腔室內部的溫度的不 同而變動，當溫度高時不怎么附著，當溫度低時附著較多。
向處理腔室內供給的碳氟化合物氣體的流量被控制為一定，因此 如果附著在處理腔室的內部的聚合物較多，則在基板上作為保護膜堆 積的聚合物變少，如果附著在處理腔室的內部的聚合物較少，則在基 板上作為保護膜堆積的聚合物變多。而且，在任一情況下，均由于向 基板上的聚合物的堆積量不同而不能夠高效地進行蝕刻，而且，不能 夠得到高精度的蝕刻形狀。因此，在蝕刻處理中，需要抑制被生成的 等離子體的熱量所加熱的處理腔室內部的溫度上升，使該溫度處于一 定范圍內。
現(xiàn)有技術中，作為能夠抑制處理腔室內部的溫度上升的等離子體 處理裝置，提案有例如日本特開平9-275092號公報中公開的裝置。該 等離子體處理裝置，在上述結構之外，還包括與處理腔室的內周面 隔開間隔配置的內部部件；在內部部件的外周面與處理腔室的內周面之間在上下方向上隔開間隔地被設置、在它們之間形成閉塞的空間的
兩個密封部件；以及向被內部部件、處理腔室和密封部件包圍的空間 內供給冷卻氣體的冷卻氣體供給機構。
在該等離子體處理裝置中，利用冷卻氣體供給機構，向被內部部 件、處理腔室和密封部件包圍的空間內供給冷卻氣體，利用供給的冷 卻氣體冷卻內部部件，因此，能夠防止由于生成的等離子體的熱而引 起內部部件的溫度上升的情況，能夠使內部部件的溫度維持在一定范 圍內。由此，堆積在基板上的聚合物的量穩(wěn)定，難以產生上述的問題。
但是，在這樣的等離子體處理裝置中，也存在如下問題。即，處 理腔室(內部部件)的內部被生成的等離子體的熱量加熱，直至達到 規(guī)定的溫度需要一定的時間，因此，在蝕刻處理開始后，直到在基板 上堆積的聚合物的量穩(wěn)定為止需要一定的時間。于是，在蝕刻處理開 始后經過一定時間以前，蝕刻處理并不穩(wěn)定。
于是，在上述等離子體裝置中，設置對處理腔室(內部部件)進 行加熱的加熱器，利用該加熱器，在蝕刻處理開始前預先加熱處理腔 室(內部部件)，使其內部的溫度事先上升到規(guī)定溫度。
專利文獻1:日本特開平9-275092號公報

發(fā)明內容
但是，如果設置加熱器，就會進行一方面利用加熱器進行加熱、 另一方面利用冷卻氣體進行冷卻這樣的相反的處理，因此不能夠高效 地使內部部件的內部上升到規(guī)定溫度。
另外，如上述現(xiàn)有技術的等離子體處理裝置所述，向被內部部件、 處理腔室和密封部件包圍的空間內供給冷卻氣體(冷卻流體)，但是，
在將內部部件的內部的溫度控制為ioo°c以上的溫度的情況下，如果
作為冷卻流體使用水，則存在向上述空間內供給的水沸騰、膨脹的危 險性，于是，作為冷卻流體，必須如上述現(xiàn)有技術那樣采用氣體、沸 點高的油等，也存在冷卻流體的成本高的問題。
本發(fā)明鑒于以上情況而提出，其目的是提供能夠以低成本的結構， 高效且響應性良好地對處理腔室的內部進行溫度控制的等離子體處理 裝置。用于達成上述目的的本發(fā)明是一種等離子體處理裝置，其特征在 于，至少包括
具有閉塞空間，在內部收納基板的處理腔室，
向上述處理腔室內供給處理氣體的氣體供給機構；
對上述處理腔室內進行減壓的第一排氣機構；
施加高頻電力的電力施加機構；
被上述電力施加機構施加高頻電力，從而使供給至上述處理腔室 內的處理氣體等離子體化的等離子體生成機構； 加熱上述處理腔室的加熱機構；
冷卻上述處理腔室的冷卻機構，其包括具有冷卻流體進行流通 的冷卻流路，以與上述處理腔室的外表面抵接或者與上述處理腔室的 外表面隔開間隔相對的方式設置的金屬制的冷卻部件；向上述冷卻部 件的冷卻流路內供給上述冷卻流體的冷卻流體供給機構；和在上述冷 卻部件與處理腔室之間以與它們抵接的方式設置的環(huán)狀的密封部件；
對上述密封部件的環(huán)內進行減壓的第二排氣機構；以及
控制上述氣體供給機構、第一排氣機構、第二排氣機構、電力施 加機構、加熱機構和冷卻機構的運行的控制機構，
上述控制機構構成為控制上述第二排氣機構，使得在沒有利用 上述電力施加機構對上述等離子體生成機構施加高頻電力時，上述密 封部件的環(huán)內被減壓到預先設定的壓力；控制上述第二排氣機構，使 得在利用上述電力施加機構對上述等離子體生成機構施加高頻電力 時，上述密封部件的環(huán)內變?yōu)楸壬鲜鲱A先設定的壓力高的壓力。
根據(jù)此發(fā)明，首先，在控制機構的控制下，利用第二排氣機構將 密封部件的環(huán)內(被密封部件、冷卻部件和處理腔室包圍的部分)減 壓到預先設定的壓力，并且利用加熱機構加熱處理腔室，使處理腔室 內部的溫度上升到規(guī)定溫度。即使在冷卻部件和處理腔室被設置為抵 接狀態(tài)的情況下，冷卻部件側的抵接面和處理腔室側的抵接面在嚴格 意義上并不平坦而是存在微小的凹凸，因此它們不是完全的緊貼，而 是存在由于上述凹凸而產生的微小的空隙，與冷卻部件和處理腔室隔 著間隔的情況下同樣地進行減壓。
此外，此時，雖然在控制機構的控制下，利用冷卻流體供給機構向冷卻部件的冷卻流路內供給冷卻流體，但是密封部件的環(huán)內被減壓， 因此熱量難以從處理腔室側傳遞到冷卻部件側(處理腔室難被冷卻部 件冷卻)，處理腔室的溫度高效地上升。
此后，在控制機構的控制下，利用第二排氣機構使密封部件的環(huán) 內成為比上述預先設定的壓力高的壓力，利用電力施加機構向等離子 體生成機構施加高頻電力，并且利用氣體供給機構向處理腔室內供給 處理氣體，供給的處理氣體被等離子體化。由此，被適當?shù)匕崛胩幚?腔室內的基板(例如，硅基板、玻璃基板等)通過已等離子體化的處 理氣體被處理(例如，蝕刻處理、灰化處理以及成膜處理等)。另外， 此時，利用第一排氣機構對處理腔室內進行減壓。此外，利用冷卻流 體供給機構持續(xù)向冷卻部件的冷卻流路內供給冷卻流體。
當?shù)入x子體被生成時，處理腔室被生成的等離子體的熱量加熱， 但密封部件的環(huán)內成為比上述預先設定的壓力高的壓力，因此與等離 子體未生成時相比，熱量容易從處理腔室側傳遞到冷卻部件側(處理 腔室容易被冷卻部件冷卻)，能夠防止處理腔室內部的溫度上升。從而， 無論是在基板處理的開始前還是開始后，處理腔室內部的溫度都被維 持在一定范圍內。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理裝置，控制密封部件環(huán)內的壓 力，使得熱量容易傳遞至冷卻部件側，或者使熱量難于傳遞到冷卻部 件側，從而能夠瞬時地切換對處理腔室進行冷卻時和不進行冷卻時， 能夠進行響應性優(yōu)異的溫度控制。此外，例如，在基板處理開始前為 了使處理腔室內部上升至規(guī)定溫度而預先加熱處理腔室時等的加熱處 理腔室之際，通過使密封部件的環(huán)內為上述預先設定的壓力，能夠高 效地進行處理腔室的加熱。
此外，利用以與處理腔室的外表面抵接的方式或者以與處理腔室 的外表面隔開間隔的方式設置的冷卻部件，冷卻處理腔室，因此，即
使在將處理腔室內部的溫度控制為ioo°c以上的溫度的情況下，流通
在冷卻部件內的冷卻流體的溫度也不會超過100°C，能夠采用水作為冷
卻流體，通過采用水作為冷卻流體，能夠以低成本構成冷卻機構。從 該點出發(fā)優(yōu)選使冷卻流體為水。
另外，上述預先設定的壓力P (Pa)優(yōu)選設定為滿足以下關系(其中，T (K)是空氣的絕對溫度，S ()Lim)是空氣的分子直徑 (=3.72xl(T4)， g (iLim)是冷卻部件與處理腔室之間的間隔。)
由減壓得到的隔熱效果，通過使冷卻部件與處理腔室之間的間隔 為空氣的平均自由程以下能夠顯著地顯現(xiàn)出來，如果設定為滿足上式 的壓力，則能夠使冷卻部件與處理腔室之間的間隔為空氣的平均自由 程以下，因此能夠有效地防止熱量從處理腔室側傳導到冷卻部件側， 能夠利用加熱機構高效地加熱處理腔室。
此外，上述冷卻部件與處理腔室之間的間隔優(yōu)選被設定為大于 Oinm且為100pm以下。當間隔大于100nm時，存在于冷卻部件與處理 腔室之間的空氣的隔熱作用變大，熱量不能夠從處理腔室側高效地傳 導到冷卻部件側，成為冷卻效率降低、響應性降低的原因。從而，通 過將間隔設定于上述范圍，能夠更為高效地實施處理腔室的溫度控制。
此外，優(yōu)選上述控制機構構成為控制上述第二排氣機構，使得 在利用上述電力施加機構對上述等離子體生成機構施加的高頻電力大 時，上述密封部件的環(huán)內的壓力變高；控制上述第二排氣機構，使得 在利用上述電力施加機構對上述等離子體生成機構施加的高頻電力小 時，上述密封部件的環(huán)內的壓力變低。生成的等離子體的熱量與對等 離子體生成機構施加的高頻電力相對應地變大，因此，在被施加的高 頻電力(等離子體的熱量)小時，從處理腔室側傳導到冷卻部件側的 熱量可以較少；在被施加的高頻電力(等離子體的熱量)大時，從處 理腔室側傳導到冷卻部件側的熱量需要變多。從而，如上所述，通過 根據(jù)對等離子體生成機構施加的高頻電力調整密封部件環(huán)內的壓力， 能夠調整從處理腔室側傳導到冷卻部件側的熱量，能夠最佳地進行處 理腔室的溫度控制。
此外，優(yōu)選上述等離子體處理裝置構成為還具有檢測上述處理 腔室的溫度的溫度檢出機構，上述控制機構根據(jù)由上述溫度檢測機構 檢出的溫度，控制上述加熱機構的運行，使上述處理腔室的溫度為預 先設定的溫度。通過這樣，能夠高效且高精度地實施處理腔室的溫度 控制。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理裝置，通過控制密封部件 環(huán)內的壓力，使處理腔室的冷卻狀態(tài)變化，因此，能夠以低成本的結 構高效且響應性良好地對處理腔室的內部進行溫度控制。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的蝕刻裝置的概略結構的截面圖。
圖2是圖1中符頭所示A方向的平面圖。
圖3是表示蝕刻氣體的供給流量、耐蝕刻層形成氣體的供給流量, 對線圈施加的高頻電力、施加在基臺上的高頻電力的控制狀態(tài)的時序 圖。
圖4是表示閉塞空間內的壓力、加熱器的輸出、冷卻水的循環(huán)流 量的控制狀態(tài)的時序圖。
符號說明1蝕刻裝置(等離子體處理裝置)
11處理腔室
12下部容器
13上部容器
15基臺
18升降筒
20氣體供給裝置
21處理氣體供給部
23線圈
24線圈用高頻電源
25基臺用高頻電源
26加熱器
27溫度檢測傳感器
30冷卻裝置
31冷卻水供給部
32冷卻部件
33供給管
34回流管35、 36 密封部件
40 排氣裝置
41 排氣泵
44 第二排氣管
45 第二壓力調整機構 50 控制裝置
K 硅基板
S 閉塞空間
具體實施例方式
以下，基于附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行說明。其中，圖1 是表示本發(fā)明的一實施方式的蝕刻裝置的概略結構的截面圖，圖2是 在圖1中的箭頭所示A方向的平面圖。
如圖1和圖2所示，作為本例的等離子體處理裝置的蝕刻裝置1 包括具有閉塞空間，并在內部配置作為蝕刻對象的硅基板K的處理 腔室lh升降自由地配置在處理腔室ll內、載置硅基板K的基臺15; 使基臺15升降的升降筒18;向處理腔室11內供給處理氣體的氣體供
給裝置20;配置在處理腔室11的外部的多個線圈(等離子體生成機構)
23;對各線圈23施加高頻電力的線圈用高頻電源24;對基臺15施加 高頻電力的基臺用高頻電源25;加熱處理腔室11的加熱器26;檢測 處理腔室11的溫度的溫度檢測傳感器27;冷卻處理腔室11的冷卻裝 置30;對處理腔室ll內的壓力進行減壓的排氣裝置40;以及控制升
降筒18、氣體供給裝置20、線圈用高頻電源24、基臺用高頻電源25、 加熱器26、冷卻裝置30和排氣裝置40的運行的控制裝置50。
上述處理腔室11由具有相互連通的內部空間的下部容器12和上 部容器13構成，上部容器13形成為比下部容器12小。在下部容器12 的側壁形成有用于搬入搬出硅基板K的開口部12a,該開口部12a能夠 由閘門14開關。另外，至少上部容器13的頂板由例如鋁等金屬構成。
上述基臺15由上下設置的上部件16和下部件17構成，在上部件 16上載置硅基板K，在下部17上連接有上述升降簡18。
上述氣體供給裝置20包括供給蝕刻氣體(例如，SF6氣體)和耐蝕刻層形成氣體(例如，C4Fs氣體)以作為處理氣體的處理氣體供 給部21;以及連接該處理氣體供給部21和上部容器13的上表面的供 給管22，該氣體供給裝置20從處理氣體供給部21通過供給管22向上 部容器13內供給蝕刻氣體和耐蝕刻層形成氣體。
上述各線圈23形成為環(huán)狀，在上部容器13的外周部上下排列設 置。上述線圈用高頻電源24對線圈23施加高頻電力，從而在上部容 器13內形成磁場，利用由該磁場產生的電場，使供給至上部容器13 內的蝕刻氣體和耐蝕刻層形成氣體等離子體化。上述基臺用高頻電源 25對基臺15施加高頻電力，從而在基臺15與等離子體之間產生電位 差(偏壓電位)。
上述加熱器26和溫度檢測傳感器27分別埋在上部容器13的頂板 中。溫度檢測傳感器27例如由熱電偶構成，將處理腔室ll (上部容器 13)的溫度發(fā)送到控制裝置50。
上述冷卻裝置30包括供給冷卻水的冷卻水供給部31;具有冷卻 水所流通的冷卻流路32a、以與上部容器13的上表面(頂板)隔開一 定間隔而相對的方式設置的環(huán)狀的冷卻部件32;連接冷卻水供給部31 和冷卻流路32a的一端側的供給管33;連接冷卻水供給部31和冷卻流 路32a的另一端側的回流管34;以及在冷卻部件32的下表面與上部容 器13的上表面之間以與它們抵接的方式設置、形成為環(huán)狀的第一和第 二兩個密封部件35、 36，該冷卻裝置30從冷卻水供給部31通過供給 管33向冷卻流路32a內供給冷卻水，并使流通在冷卻流路32a內的冷 卻水通過回流管34回流到冷卻水供給部31 。
上述冷卻部件32設置為，在其環(huán)內配置有氣體供給裝置20的供 給管22，例如由鋁等金屬構成。此外，冷卻部件32包括在其外周面 開口的兩個孔32b;形成為俯視時為C字狀， 一端側與孔32b的一方 連通、另一端側與孔32b的另一方連通的兩個空間32c;下表面開口， 分別插入有上述密封部件35、 36的兩個環(huán)狀槽32d;和上下貫通、下 端在兩個環(huán)狀槽32d之間開口的貫通孔32e，各孔32b和各空間32c構 成上述冷卻流路32a。此外，上述環(huán)狀槽32d分別形成在冷卻部件32 的下表面的外周側和內周側。另外，優(yōu)選冷卻部件32的下表面和上部 容器13的上表面之間的間隔被設定為大于Opm且為100|Lim以下。32d中， 在第一密封部件35的環(huán)內(被冷卻部件32、上部容器13和各密封部 件35、 36包圍的部分)形成閉塞空間S。
上述排氣裝置40包括排氣泵41;連接該排氣泵41和下部容器 12的第一排氣管42;和設置在第一排氣管42上、調整處理腔室ll內 的壓力的第一壓力調整機構43，該排氣裝置40利用排氣泵41經由第 一排氣管42對下部容器12內的氣體進行排氣，將處理腔室11的內部 減壓到由第一壓力調整機構43調整后的規(guī)定壓力。
另外，排氣裝置40還具有連接排氣泵41和冷卻部件32的貫通 孔32e的上端的第二排氣管44;和設置在第二排氣管44上、調整閉塞 空間S內的壓力的第二壓力調整機構45，經由第二排氣管44和貫通孔 32e對上述閉塞空間S內的氣體進行排氣，使閉塞空間S的內部成為由 第二壓力調整機構45調整后的規(guī)定壓力。
上述控制裝置50對升降筒18、處理氣體供給部21、線圈用高頻 電源24、基臺用高頻電源25、加熱器26、冷卻水供給部31、排氣泵 41、第一壓力調整機構43和第二壓力調整機構45的運行進行控制。
此外，如圖3所示，控制裝置50交替反復地進行蝕刻硅基板K的 蝕刻工序e、和在硅基板K上形成耐蝕刻層的耐蝕刻層形成工序d。在 蝕刻工序e中，通過線圈用高頻電源24和基臺用高頻電源25對線圈 23和基臺15分別施加高頻電力，從處理氣體供給部21向處理腔室11 內供給蝕刻氣體，通過排氣泵41和第一壓力調整機構43使處理腔室 11內成為規(guī)定壓力。另一方面，在蝕刻層形成工序d中，通過線圈用 高頻電源24對線圈23施加高頻電力，從處理氣體供給部21向處理腔 室11內供給耐蝕刻層形成氣體，利用排氣泵41和第一壓力調整機構 43使處理腔室11內成為規(guī)定壓力。
此外，如圖4 (a)所示，控制裝置50，控制排氣泵41和第二壓 力調整機構45，使得在沒有通過線圈用高頻電源24對線圈23施加高 頻電力時(蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d開始前)，使上述閉塞空 間S內減壓到預先設定的壓力；在通過線圈用高頻電源24對線圈23施加高頻電力時(蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d開始后)，使上述 閉塞空間S內成為大氣壓。
此處，優(yōu)選上述預先設定的壓力P (Pa)，被設定為滿足以下數(shù)學 式1的關系。 (數(shù)學式l)
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，T (K)是空氣的絕對溫度，3 (pm)是空氣的分子直徑 (=3.72xl(T4)， g (pm)是冷卻部件32與上部容器13之間的間隔。
例如，在冷卻部件32與上部容器13之間的間隔g為100pm的情 況下，當空氣的溫度T為293K、空氣的分子直徑S為3.72xl(rVn時， 能夠根據(jù)上述數(shù)學式1求得壓力P為約65.85 (Pa)，因此使得成為該 65.85 (Pa)以下的壓力。此外，在冷卻部件32與上部容器13之間的 間隔g為lpm的情況下，當空氣的溫度T為293K、空氣的分子直徑S 為3.72xl(T^m時，能夠根據(jù)上述數(shù)學式1求得壓力P為約6585 (Pa)， 因此使得成為該6585 (Pa)以下的壓力。
此外，如圖4 (b)所示，控制裝置50接收從溫度檢測傳感器27 得到的上部容器13的溫度，根據(jù)接收到的溫度，控制加熱器26的輸 出，使上部容器13的內部、進而處理腔室11的內部的溫度為規(guī)定范 圍內(例如，120。C 150。C的范圍內)。
另外，在從溫度檢測傳感器27得到的檢出溫度變?yōu)樯鲜鲆?guī)定范圍 內之后，控制裝置50交替地反復進行上述蝕刻工序e和耐蝕刻層形成 工序d。此外，如圖4 (c)所示，控制裝置50控制冷卻水供給部31 以使得冷卻水不斷地循環(huán)。
根據(jù)上述結構的本例的蝕刻裝置1，首先，在控制裝置50的控制 下，通過排氣泵41和第二壓力調整機構45，閉塞空間S內被減壓到上 述預先設定的壓力，并且通過加熱器26加熱處理腔室11，直至由溫度 檢測傳感器27檢測出的處理腔室11的溫度達到規(guī)定范圍內。
此時，在控制裝置50的控制下，從冷卻水供給部31經由供給管 33向冷卻部件32的冷卻流路32a內供給冷卻水，并且在該冷卻流路 32a內流通的冷卻水經由回流管34回流到冷卻水供給部31，冷卻水在 冷卻水供給部31和冷卻部件32之間循環(huán)，但由于閉塞空間S內處于減壓狀態(tài)，所以熱量難以從處理腔室11側傳導到冷卻部件32側(處 理腔室11難以被冷卻部件32冷卻)，處理腔室11的溫度高效地上升。
此后，當由溫度檢測傳感器27檢測出的處理腔室11的溫度變?yōu)?規(guī)定范圍內時，在控制裝置50的控制下，交替地重復進行蝕刻工序e 和耐蝕刻層形成工序d，被適當?shù)匕崛胩幚砬皇襩l內并被載置在基臺 15上的硅基板K被蝕刻。此時，通過控制裝置50控制排氣泵41和第 二壓力調整機構45，使閉塞空間S內的壓力回到大氣壓。此外，從冷 卻水供給部31持續(xù)向冷卻部件32供給冷卻水并進行循環(huán)。
另外，在上述蝕刻工序e中，蝕刻氣體被供給到處理腔室11內并 被等離子體化，等離子體中的自由基與硅原子進行化學反應，等離子 體中的離子由于偏壓電位而向基臺15側移動，與硅基板K碰撞。由此， 在硅基板K形成具有規(guī)定的寬度和深度的槽、孑L。
另一方面，在上述耐蝕刻層形成工序d中，耐蝕刻層形成氣體被 供給到處理腔室ll內并被等離子體化，由等離子體中的自由基生成的 聚合物，在硅基板K的表面(由蝕刻形成的槽、孔的側壁以及底面等) 堆積。由此，在硅基板K上形成耐蝕刻層(碳氟化合物膜)。
通過交替地反復進行這樣的蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d，硅 基板K的槽、孔的側壁被耐蝕刻層保護，并且蝕刻向著深度方向進行。
當在上述蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d中生成等離子體時， 由于生成的等離子體的熱量，處理腔室11被加熱，但由于閉塞空間S 內回到了大氣壓，因此與實施蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d之前 相比，即與未生成等離子體時相比，熱量容易從處理腔室ll側傳導至 冷卻部件32側(處理腔室11容易被冷卻部件32冷卻)，能夠防止處 理腔室11內部的溫度上升。此外，此時，根據(jù)由溫度檢測傳感器27 檢測出的溫度，調整加熱器26的輸出。由此，無論是在蝕刻工序e和 耐蝕刻層形成工序d開始之前還是開始之后，處理腔室ll內部的溫度 均被維持在一定范圍內。
這樣，根據(jù)本例的蝕刻裝置l，控制上述閉塞空間S內的壓力，切 換熱量容易傳導到冷卻部件32側時、和熱量難于傳導到冷卻部件32 側時，從而能夠瞬時地切換對處理腔室11進行冷卻時和不進行冷卻時， 能夠響應性優(yōu)異地進行溫度控制。此外，例如，在開始蝕刻工序e和耐蝕刻層形成工序d之前為了使處理腔室11內部上升到規(guī)定溫度而預
先加熱處理腔室11時等的加熱處理腔室11之際，通過對閉塞空間s
內進行減壓，能夠高效地進行處理腔室11的加熱。
此外，利用與處理腔室11的外表面隔開間隔而設置的冷卻部件32 冷卻處理腔室11，因此，即使在將處理腔室11的內部的溫度控制在 100°C以上的溫度的情況下，在冷卻部件32內流通的冷卻水也不會超 過100°C，不用擔心冷卻水沸騰而膨脹。作為冷卻流體采用水，因此能 夠以更低的成本構成冷卻裝置30。
此外，由減壓得到的隔熱效果，通過使冷卻部件32與上部容器13 之間的間隔為空氣的平均自由程以下能夠更顯著地顯現(xiàn)出來，如果將 減壓時的閉塞空間S內的壓力設定為滿足上述數(shù)學式1的關系，則能 夠使冷卻部件32與上部容器13之間的間隔為空氣的平均自由程以下， 因此，能夠更有效地防止熱量從處理腔室11側傳導到冷卻部件32側， 能夠利用加熱器26更高效地加熱處理腔室11。
此外，如果將冷卻部件32的下表面和上部容器13之間的間隔設 定為大于0pm且為100pm以下，則能夠更為高效地實施處理腔室11 的溫度控制。另外，當間隔比lOO)iim大時，存在于閉塞空間S內的空 氣的隔熱作用變大，熱量不能夠從處理腔室11側高效地傳導到冷卻部 件32側，成為冷卻效率降低、響應性降低的原因。
此外，控制裝置30，根據(jù)從溫度檢測傳感器27得到的檢測溫度控 制加熱器26的輸出，使處理腔室11的內部的溫度為規(guī)定范圍內，因 此能夠高效且高精度地實施處理腔室11的溫度控制。
以上，對本發(fā)明的一實施方式進行了說明，本發(fā)明采用的具體方 式并不限定于此。
在上例中，使利用線圈用高頻電源24對線圈23施加高頻電力時， 閉塞空間S內的壓力為大氣壓，但并不限定于此，只要比沒有利用線 圈用高頻電源24對線圈23施加高頻電力時的閉塞空間S內的壓力高 即可。但是，因為壓力高的時候熱量容易傳導，所以壓力越高，越能 夠更為高效地冷卻處理腔室11。
此外，冷卻部件32的配置位置、形狀并不限于上例。此外，冷卻 部件32也可以不配置為在其與上部容器13之間形成間隔，而設置為與上部容器13抵接的狀態(tài)。也可以是冷卻部件32和上部容器13抵接 的狀態(tài)是因為，冷卻部件32側的抵接面和上部部件13側的抵接面在 嚴格意義上并不平坦而是存在微小的凹凸，因此它們不會完全緊貼， 由于上述凹凸而存在微小的空隙。
生成的等離子體的熱量，與施加在線圈23上的高頻電力相對應地 變大，因此，在施加的高頻電力(等離子體的熱量)小時，從處理腔 室11側傳導到冷卻部件32側的熱量可以較少，在施加的高頻電力(等 離子體的熱量)大時，從處理腔室11側傳導到冷卻部件32側的熱量 需要變多。于是，優(yōu)選將控制裝置50構成為其對排氣泵41和第二 壓力調整機構45進行控制，使得在利用線圈用高頻電源24對線圈23 施加的高頻電力較大時，使閉塞空間S內的壓力變高；在利用線圈用 高頻電源24對線圈23施加的高頻電力較小時，使閉塞空間S內的壓 力變低。這樣，通過根據(jù)對線圈23施加的高頻電力調整閉塞空間S內 的壓力，能夠調整從處理腔室11側傳導到冷卻部件32側的熱量，能 夠進行最佳的處理腔室11的溫度控制。
此外，在上例中，作為等離子體處理裝置，舉出蝕刻裝置1作為 例子進行了說明，但是，并不限定于該蝕刻裝置l，也可以是進行灰化 處理、成膜處理等的處理裝置。此外，成為等離子體處理對象的基板 并不限于硅基板K，也可以是玻璃基板等的任何基板。
此外，在上例中，構成為通過對線圈23施加高頻電力，使處理腔 室ll內的處理氣體等離子體化，但是并不限定于此，例如也能夠采用 平行平板電極型的等離子體生成機構。該等離子體生成機構由在處理 腔室ll內隔開規(guī)定間隔而相對配置的平板狀電極所構成，因此對該電 極間施加高頻電力。
此外，在一個排氣裝置40中具有對處理腔室11內進行減壓的功 能和對閉塞空間S內進行減壓的功能，但是也可以取代該排氣裝置40， 設置用于對處理腔室11內進行減壓的第一排氣裝置，和用于對閉塞裝 置S內進行減壓的第二排氣裝置這兩個排氣裝置。此外，在使閉塞空 間S內從減壓狀態(tài)恢復到大氣壓等的情況下提高閉塞空間S內的壓力 時，也可以在排氣裝置40中設置適當?shù)拈y，利用該閥導入大氣，或者 在排氣裝置40中設置適當?shù)拈y和壓縮空氣供給源，利用該閥和壓縮空氣供給源供給壓縮空氣，由此提高閉塞空間s內的壓力。
此外，在上例中，將冷卻裝置30構成為，冷卻水在冷卻水供給部 31和冷卻部件32的冷卻流路32a之間循環(huán)，但是并非必須使其循環(huán)。 此外，作為冷卻水也可以使用工業(yè)用水。
產業(yè)上的可利用性
如上所述，本發(fā)明作為能夠以低成本的結構，高效且響應性良好 地進行處理腔室的內部的溫度控制的等離子體處理裝置是優(yōu)選的。
權利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，至少包括具有閉塞空間，在內部收納基板的處理腔室；向所述處理腔室內供給處理氣體的氣體供給機構；對所述處理腔室內進行減壓的第一排氣機構；施加高頻電力的電力施加機構；被所述電力施加機構施加高頻電力，從而使供給至所述處理腔室內的處理氣體等離子體化的等離子體生成機構；加熱所述處理腔室的加熱機構；冷卻所述處理腔室的冷卻機構，其包括具有冷卻流體所流通的冷卻流路，以與所述處理腔室的外表面抵接或者與所述處理腔室的外表面隔開間隔相對的方式設置的金屬制的冷卻部件；向所述冷卻部件的冷卻流路內供給所述冷卻流體的冷卻流體供給機構；和在所述冷卻部件與處理腔室之間以與它們抵接的方式設置的環(huán)狀的密封部件；對所述密封部件的環(huán)內進行減壓的第二排氣機構；以及控制所述氣體供給機構、第一排氣機構、第二排氣機構、電力施加機構、加熱機構和冷卻機構的運行的控制機構，所述控制機構構成為控制所述第二排氣機構，使得在沒有利用所述電力施加機構對所述等離子體生成機構施加高頻電力時，所述密封部件的環(huán)內被減壓到預先設定的壓力；控制所述第二排氣機構，使得在利用所述電力施加機構對所述等離子體生成機構施加高頻電力時，所述密封部件的環(huán)內變?yōu)楸人鲱A先設定的壓力高的壓力。
2. 如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述冷卻流體是水。
3. 如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述預先設定的壓力P (Pa)被設定為滿足以下關系， P《3.11xlO-6xT/ (gxS2)其中，T (K)是空氣的絕對溫度，S (]Lim)是空氣的分子直徑 (=3.72xl(T4)， g (pm)是冷卻部件與處理腔室之間的間隔。
4. 如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述冷卻部件與處理腔室之間的間隔被設定為大于0pm且為 100|im以下。
5. 如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述控制機構構成為控制所述第二排氣機構，使得在利用所述電力施加機構對所述等離子體生成機構施加的高頻電力較大時，所述 密封部件的環(huán)內的壓力變高；控制所述第二排氣機構，使得在利用所 述電力施加機構對所述等離子體生成機構施加的高頻電力較小時，所 述密封部件的環(huán)內的壓力變低。
6. 如權利要求1 5中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于還具有檢測所述處理腔室的溫度的溫度檢測機構， 所述控制機構構成為根據(jù)由所述溫度檢測機構檢測出的溫度， 控制所述加熱機構的運行，使所述處理腔室的溫度為預先設定的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠以低成本的結構，高效且響應性良好地對處理腔室的內部進行溫度控制的等離子體處理裝置。等離子體處理裝置(1)包括處理腔室(11)、處理氣體供給裝置(20)、排氣裝置(40)、線圈(23)、高頻電源(24)、加熱器(26)、冷卻裝置(30)、和控制裝置(50)。冷卻裝置(30)包括與處理腔室(11)隔開間隔相對的冷卻部件(32)；向冷卻部件(32)的冷卻流路(32a)內供給冷卻流體并使其循環(huán)的冷卻流體供給部(31)；和設置在冷卻部件(32)與處理腔室(11)之間的環(huán)狀的密封部件(35)、(36)，排氣裝置(40)對被密封部件(35)、(36)、冷卻部件(32)、處理腔室(11)包圍的空間(S)內進行減壓?？刂蒲b置(50)控制排氣裝置(40)，在沒有對線圈(23)施加高頻電力時對空間(S)進行減壓，在對線圈(23)施加高頻電力時使空間(S)內為大氣壓。
文檔編號H01L21/3065GK101647100SQ200880010390
公開日2010年2月10日 申請日期2008年2月26日 優(yōu)先權日2007年3月28日
發(fā)明者速水利泰 申請人:住友精密工業(yè)株式會社