專利名稱：基板處理裝置和噴淋頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)半導(dǎo)體晶片等基板實(shí)施等離子體蝕刻等處理的基板 處理裝置和其使用的噴淋頭。
背景技術(shù)：
例如在半導(dǎo)體設(shè)備的制造工藝中，為了在形成于作為被處理基板 的半導(dǎo)體晶片的規(guī)定的層上形成規(guī)定的圖形，多采用以抗蝕劑作為掩 模利用等離子體進(jìn)行蝕刻的等離子體蝕刻處理。作為進(jìn)行這樣的等離子體蝕刻的等離子體蝕刻裝置，能夠使用多 種裝置，但其中以容量結(jié)合型平行平板等離子體處理裝置為主流。容量結(jié)合型平行平板等離子體蝕刻裝置，在腔室內(nèi)配置有一對(duì)平 行平板電極(上部和下部電極)，向腔室內(nèi)導(dǎo)入處理氣體，并且向電極 的一方或雙方施加高頻從而在電極間形成高頻電場(chǎng)，利用該高頻電場(chǎng) 形成處理氣體的等離子體從而對(duì)半導(dǎo)體晶片的規(guī)定的層實(shí)施等離子體 蝕刻。具體而言，使載置半導(dǎo)體晶片的基座作為下部電極起作用，使 從半導(dǎo)體晶片的上方噴淋狀地供給處理氣體的噴淋頭作為上部電極起 作用，通過在它們之間形成高頻電場(chǎng)來形成處理氣體的等離子體(例 如專利文獻(xiàn)l)。另一方面，在這樣的容量結(jié)合型平行平板等離子體蝕刻裝置中， 為了防止金屬污染，保護(hù)噴淋頭不受等離子體腐蝕或損傷等，作為噴 淋頭的噴淋平板使用在金屬板的下面粘貼石英板等絕緣性的陶瓷板的 平板或?qū)?shí)施陶瓷表面涂層的平板。這樣的等離子體蝕刻裝置的噴淋頭，受到來自被加熱的載置臺(tái)的 輻射熱或來自等離子體的輸入熱而被加熱，但由于在噴淋頭的內(nèi)部設(shè) 有用于混合或擴(kuò)散處理氣體的空間，所以該空間作為絕熱部起作用， 噴淋頭所受到的熱僅傳遞到空間的不存在的周邊部，熱不能充分?jǐn)U散， 存在噴淋頭的溫度增高的傾向。如果像這樣噴淋頭的溫度上升，則由于噴淋頭由金屬和陶瓷構(gòu)成， 所以由于這些的熱膨脹差而導(dǎo)致形成于噴淋平板的多個(gè)氣體噴出孔發(fā) 生錯(cuò)位，特別是在噴淋頭的周邊部該錯(cuò)位較大，產(chǎn)生不能噴出氣體的 情況，蝕刻的均勻性惡化。這樣的問題不僅在等離子體蝕刻裝置中，而且也在使用具有金屬 和陶瓷的兩層結(jié)構(gòu)的噴淋平板的噴淋頭的基板處理中發(fā)生。專利文獻(xiàn)1日本特開2000-173993號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于這樣的情況而提出的，其目的在于提供一種能夠使 用具有氣體噴出部分為金屬和陶瓷的兩層結(jié)構(gòu)的噴淋平板的噴淋頭來 進(jìn)行均勻的處理的基板處理裝置，和提供一種這樣的基板處理裝置所 使用的噴淋頭。為了解決上述課題，在本發(fā)明的第一觀點(diǎn)中，提供一種基板處理裝置，其特征在于，包括收容被處理基板的處理容器；配置在上述 處理容器內(nèi)，載置被處理基板的載置臺(tái)；設(shè)置在與上述載置臺(tái)相對(duì)的 位置上，向上述處理容器內(nèi)噴出處理氣體的噴淋頭；對(duì)上述處理容器 內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)；和在上述處理容器內(nèi)對(duì)被處理基板實(shí)施規(guī)定 的處理的處理機(jī)構(gòu)，其中，上述噴淋頭包括形成有氣體導(dǎo)入部的金 屬制的上部板；形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在上 述上部板和上述下部板之間的氣體擴(kuò)散空間；以覆蓋上述下部板的整 個(gè)下側(cè)的方式設(shè)置的、在與上述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè) 氣體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在上述氣體擴(kuò)散空間內(nèi)以連接上述 上部板和上述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著上述處理機(jī)構(gòu)的處 理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。此外，在本發(fā)明的第二觀點(diǎn)中，提供一種基板處理裝置，其特征 在于，包括收容被處理基板的處理容器；配置在上述處理容器內(nèi)， 載置被處理基板的載置臺(tái)；設(shè)置在與上述載置臺(tái)相對(duì)的位置上，向上 述處理容器內(nèi)噴出處理氣體的噴淋頭；對(duì)上述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的 排氣機(jī)構(gòu)；和在上述處理容器內(nèi)對(duì)被處理基板實(shí)施規(guī)定的處理的處理 機(jī)構(gòu)，其中，上述噴淋頭包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板；形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在上述上部板和上述 下部板之間的、具有多個(gè)氣體通過孔的中間板；設(shè)置于上述上部板和 上述中間板之間的第一氣體擴(kuò)散空間；設(shè)置于上述中間板和上述下部 板之間的第二氣體擴(kuò)散空間；以覆蓋上述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方 式設(shè)置的、在與上述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體噴出孔 的陶瓷制的罩部件；和在上述第一擴(kuò)散空間內(nèi)和上述第二氣體擴(kuò)散空 間內(nèi)，以分別連接上述上部板和上述中間板之間和連接上述中間板和 上述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著上述處理機(jī)構(gòu)的處理而產(chǎn)生 的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。在本發(fā)明的第三觀點(diǎn)中，提供一種噴淋頭，其設(shè)置于處理容器內(nèi) 的載置有被處理基板的載置臺(tái)的上方的相對(duì)位置，向上述處理容器內(nèi) 噴出處理氣體，其特征在于，包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上 部板；形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在上述上部板 和上述下部板之間的氣體擴(kuò)散空間；以覆蓋上述下部板的下側(cè)整個(gè)表 面的方式設(shè)置的、在與上述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體 噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在上述氣體擴(kuò)散空間內(nèi)以連接上述上部 板和上述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著上述處理容器內(nèi)的處理 而產(chǎn)生的熱傳遞到上方的多個(gè)傳遞部件。在本發(fā)明的第四觀點(diǎn)中，提供一種噴淋頭，其設(shè)置于處理容器內(nèi) 的載置有被處理基板的載置臺(tái)的上方的相對(duì)位置，在上述處理容器內(nèi) 進(jìn)行規(guī)定的處理時(shí)噴出處理氣體，其特征在于，包括形成有氣體導(dǎo) 入部的金屬制的上部板；形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板； 設(shè)置在上述上部板和上述下部板之間的、具有多個(gè)氣體通過孔的中間 板；設(shè)置于上述上部板和上述中間板之間的第一氣體擴(kuò)散空間；設(shè)置 于上述中間板和上述下部板之間的第二氣體擴(kuò)散空間；以覆蓋上述下 部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、在與上述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置 上形成有多個(gè)氣體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在上述第一擴(kuò)散空間 內(nèi)和上述第二氣體擴(kuò)散空間內(nèi)，以分別連接上述上部板和上述中間板 之間和連接上述中間板和上述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著上 述處理容器內(nèi)的處理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。在上述第一 第四觀點(diǎn)中，優(yōu)選上述下部板和上述罩部件之間為凹凸?fàn)?。此外，?yōu)選上述傳遞部件為圓柱狀，其直徑為2 12mm的范 圍。此外，也可以在上述噴淋頭上設(shè)置強(qiáng)制放掉通過上述傳遞部件而 傳遞的熱量的冷卻單元。在上述第一和第二觀點(diǎn)中，上述處理機(jī)構(gòu)可以為在上述處理容器 內(nèi)形成等離子體從而對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理的機(jī)構(gòu)，也可以 使用在上述載置臺(tái)和上述噴淋頭之間形成高頻電場(chǎng)，通過該高頻電場(chǎng) 生成等離子體的機(jī)構(gòu)。在上述第二和第三觀點(diǎn)中，優(yōu)選設(shè)置于上述第一氣體擴(kuò)散空間內(nèi) 的傳遞部件和設(shè)置于上述第二氣體空間內(nèi)的傳遞部件設(shè)置在對(duì)應(yīng)的位 置上。在上述第三和第四觀點(diǎn)中，上述規(guī)定的處理可以為在上述處理容 器內(nèi)形成等離子體從而對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理。根據(jù)本發(fā)明，在具有形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板；形成 有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在上述上部板和上述下部 板之間的氣體擴(kuò)散空間；和以覆蓋上述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式 設(shè)置的、在與上述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體噴出孔的 陶瓷制的罩部件的噴淋頭中，在上述氣體擴(kuò)散空間內(nèi)以連接上述上部 板和上述下部板之間的方式設(shè)置有將伴隨著上述處理容器內(nèi)的處理而 產(chǎn)生的熱向上方傳遞的的多個(gè)傳遞部件，因此能夠?qū)⑾虏堪搴驼植考?所受到的熱通過傳遞部件迅速放出。因此，能夠抑制下部板和罩部件 的溫度上升，或在它們之上形成溫度梯度，能夠降低下部板的氣體通 過孔和罩部件的氣體噴出孔的由于熱膨脹差而引起的錯(cuò)位。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的等離子體蝕刻裝置的截面圖。圖2是放大表示圖1的等離子體蝕刻裝置所使用的噴淋頭的截面圖。圖3是進(jìn)一步放大表示圖1的等離子體蝕刻裝置所使用的噴淋頭 的要部的截面圖。圖4是用于說明在圖2和圖3的噴淋頭的下部板和罩部件之間形成的凹凸的效果的圖。圖5是表示噴淋頭中的傳遞部件與氣體通過孔的配置關(guān)系的圖。圖6是表示現(xiàn)有的噴淋頭的熱的移動(dòng)狀態(tài)，以及由下部板和罩部 件的熱膨脹差而引起的孔錯(cuò)位的狀態(tài)的圖。圖7用于說明本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的噴淋頭的熱的移動(dòng)狀態(tài) 的圖。符號(hào)說明1腔室2工作臺(tái)5聚焦環(huán)10a、 10b高頻電源 14排氣環(huán)15處理氣體供給裝置18噴淋頭20排氣裝置21a、 21b環(huán)磁鐵61上部板62下部板63中間板64罩部件66、 68氣體通過孔67氣體噴出孔70a、 70b傳遞部件72凸部73凹部100等離子體蝕刻裝置W半導(dǎo)體晶片(被處理基板)具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的等離子體蝕刻裝置的截面圖。該等離子體蝕刻裝置100具有密封地構(gòu)成的、大致呈圓筒狀的腔 室1。該腔室1的主體由例如鋁等金屬構(gòu)成，在其內(nèi)壁表面形成有由氧 化處理薄膜或￥203等絕緣陶瓷構(gòu)成的薄膜(例如溶射薄膜)那樣的絕 緣膜。腔室1直流接地。在該腔室1內(nèi)設(shè)置有水平地支撐作為被處理基板的晶片w且作為下部電極起作用的支撐工作臺(tái)2。支撐工作臺(tái)2例如由表面被氧化處理 的鋁構(gòu)成。從腔室1的底壁以與支撐工作臺(tái)2的外周對(duì)應(yīng)的方式突出 形成有環(huán)狀的支撐部3，在該支撐部3上設(shè)有環(huán)狀的絕緣部件4，支持 工作臺(tái)2的外邊緣部通過該絕緣部件4支撐。在支撐工作臺(tái)2的上方 外周設(shè)有由導(dǎo)電材料例如Si、 SiC等形成的聚焦環(huán)5。在絕緣部件4的 下端和腔室1周壁之間設(shè)有錐狀的排氣環(huán)14。排氣環(huán)14具有使處理氣 體通過而導(dǎo)入排氣管路，并且規(guī)定等離子體生成區(qū)域的作用。此外， 在支撐工作臺(tái)2和腔室1的底壁之間形成有空洞部7。在支撐工作臺(tái)2的表面部分設(shè)有用于靜電吸附晶片W的靜電卡盤 6。該靜電卡盤6構(gòu)成為在絕緣體6b之間設(shè)有電極6a，直流電源13通 過開關(guān)13a與電極6a連接。而且，通過從直流電源13向電極6a施加 電壓，能夠利用靜電力、例如庫倫力吸附半導(dǎo)體晶片W。在支撐工作臺(tái)2內(nèi)設(shè)有冷卻劑流路8a，在該冷卻劑流路8a上連接 有冷卻劑配管8b，通過冷卻劑控制裝置8將適當(dāng)?shù)睦鋮s劑通過該冷卻 劑配管8b供給到冷卻劑流路8a，使其循環(huán)。由此，能夠?qū)⒅喂ぷ髋_(tái) 2控制在適當(dāng)?shù)臏囟取４送?，在靜電卡盤6的表面與晶片W的背面之 間設(shè)有用于供給熱傳遞用的傳遞氣體、例如He氣體的傳遞氣體配管 9a，從傳遞氣體供給裝置9通過該傳遞氣體配管9a向晶片W背面供給 傳遞氣體。由此，即使對(duì)腔室1內(nèi)進(jìn)行排氣而保持真空，也能夠使在 冷卻劑流路8a循環(huán)的冷卻劑的冷熱有效地傳遞到晶片W，能夠提高晶 片W的溫度控制性。在支撐工作臺(tái)2的大致中央連接有用于供給高頻電力的供電線 12a、 12b，匹配器lla和高頻電源10a與供電線12a連接，匹配器11 b 和高頻電源10 b與供電線12 b連接。從高頻電源10a供給等離子體生 成用的高頻電力，從高頻電源10 b供給用于牽引等離子體中的離子的高頻電力。另一方面，與支撐工作臺(tái)2相對(duì)設(shè)置有用于噴淋狀噴出蝕刻用的 處理氣體的噴淋頭18。該噴淋頭18作為上部電極起作用，嵌入到腔室 1的頂壁部分。另外，稍后詳細(xì)說明噴淋頭18的結(jié)構(gòu)。作為上部電極的噴淋頭18通過腔室1接地，與被供給高頻電力并 作為下部電極起作用的支撐工作臺(tái)2 —起構(gòu)成一對(duì)平行平板電極。而 且，被供給高頻電力的作為下部電極的支撐工作臺(tái)2作為陰極起作用， 作為接地的上部電極的噴淋頭18作為陽極起作用。這些作為陰極電極 的支撐工作臺(tái)2和作為陽極電極的上部電極18之間以及到絕緣部件4 的外側(cè)部分的排氣環(huán)14為止的區(qū)域成為等離子體生成區(qū)域R。作為蝕刻用的處理氣體，能夠采用現(xiàn)有技術(shù)所使用的各種氣體， 例如能夠適當(dāng)使用具有碳氟化合物氣體(CxFy)或碳?xì)浞衔餁怏w (CpHqFr)那樣的鹵素的氣體。除此之外也可以添加Ar、 He等的稀 有氣體或N2氣體、02氣體等。此外，在應(yīng)用于灰化的情況下，作為處 理氣體能夠使用例如02氣體等。這樣的處理氣體，從處理氣體供給裝置15通過氣體供給配管15a、 和設(shè)置于腔室1的頂壁la的氣體導(dǎo)入孔lb到達(dá)噴淋頭18，從噴淋頭 18噴淋狀噴出，供給在晶片W上形成的膜的蝕刻。在腔室1的底壁連接有排氣管19，包括真空泵等的排氣裝置20 與該排氣管19連接。而且通過使排氣裝置20的真空泵動(dòng)作能夠?qū)⑶?室1內(nèi)減壓至規(guī)定的真空度。另一方面，在腔室1的側(cè)壁上側(cè)設(shè)有開 閉晶片W的搬入搬出口 23的閘閥24。另一方面，在腔室1的搬入搬出口 23的上下以圍繞腔室1的方式， 同心狀地配置有兩個(gè)環(huán)磁鐵21a、 21b，在支撐工作臺(tái)2和噴淋頭18之 間的處理空間的周圍形成磁場(chǎng)。該環(huán)磁鐵21a、 21b利用圖中未示的旋 轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置。環(huán)磁鐵21a、 21b將由永久磁鐵構(gòu)成的多個(gè)扇形磁鐵以多級(jí)狀態(tài)配 置為環(huán)狀。因而，在鄰接的扇形磁鐵之間形成磁力線，僅在處理空間 的周邊部形成磁場(chǎng)，晶片配置部分實(shí)質(zhì)上處于無磁場(chǎng)狀態(tài)。由此，能 夠得到適度的等離子體關(guān)起來效果。等離子體蝕刻裝置100的各構(gòu)成部為與控制部(工藝控制器)50連接從而被控制的結(jié)構(gòu)。具體而言，對(duì)冷卻劑控制裝置8、傳遞氣體供給裝置9、排氣裝置20、靜電卡盤6用的直流電源13的開關(guān)13a、高 頻電源IO、匹配器ll等進(jìn)行控制。此外，用戶界面51與控制部50連接，該用戶界面51由操作員為 了管理等離子體蝕刻裝置100而進(jìn)行指令輸入操作等的鍵盤，可觀察 地顯示等離子體處理裝置100的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的顯示器等構(gòu)成。而且，控制部50與存儲(chǔ)部52連接，該存儲(chǔ)部52存儲(chǔ)有用于通過 控制部50的控制來實(shí)現(xiàn)在等離子體處理裝置100中執(zhí)行的各種處理的 控制程序、或根據(jù)處理?xiàng)l件在等離子體蝕刻裝置的各結(jié)構(gòu)部執(zhí)行處理 用的程序即方案。方案可以存儲(chǔ)在硬盤或半導(dǎo)體存儲(chǔ)器中，也可以通 過收容在CDROM、 DVD等的可搬性的存儲(chǔ)介質(zhì)中狀態(tài)設(shè)置在存儲(chǔ)部 52的規(guī)定位置。而且，根據(jù)需要，根據(jù)來自用戶界面51的指示等從存儲(chǔ)部52調(diào) 出任意的方案并在控制部50執(zhí)行，由此在控制部50的控制下，在等 離子體蝕刻裝置100中進(jìn)行所希望的處理。接著，對(duì)噴淋頭18進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2是放大表示噴淋頭的截面圖。如該圖所示，噴淋頭18具有位 于最上部的金屬制(鋁、不銹鋼等)的上部板61，和設(shè)置于該上部板 61的下面的金屬制的(鋁、不銹鋼等)的下部板62，將它們螺旋固定。 而且，在這些上部板61和下部板62之間形成有氣體擴(kuò)散空間S。此外， 在這些上部板61和下部板62之間設(shè)有金屬制的(鋁、不銹鋼等)的 中間板63，將擴(kuò)散空間S分成上部的第一擴(kuò)散空間Sl和下部的第二擴(kuò) 散空間S2兩部分。該中間板63作為氣體擴(kuò)散板起作用。而且，從保 護(hù)金屬制的下部板62等不受等離子體或損傷，并且抑制金屬污染物的 觀點(diǎn)出發(fā)，在下部板62的下側(cè)以覆蓋全面的方式安裝有由石英或￥203 等絕緣性陶瓷構(gòu)成的罩部件64。在下部板62上形成有多個(gè)氣體通過孔 66，在罩部件64上，在與該氣體通過孔66對(duì)應(yīng)的位置上形成有氣體 噴出孔67。此外，在中間板63上形成有多個(gè)氣體通過孔68。在下部板62和中間板63之間的第二擴(kuò)散空間S2、以及中間板63 和上部板61之間的第一擴(kuò)散空間Sl，分別設(shè)有用于從上方放掉從等離 子體等受到的熱的呈圓柱狀的多個(gè)傳遞部件70a、 70b。傳遞部件70a和傳遞部件70b，設(shè)置在對(duì)應(yīng)的位置上，使來自等離子體的熱經(jīng)由下部 板62、傳遞部件70a、傳遞部件70b到達(dá)上部板61，通過腔室1的上 壁向外部放熱。即，傳遞部件70a和傳遞部件70b的對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)一體 地作為連接下部板62和上部板61的傳遞部件起作用。如圖3的進(jìn)一步放大圖所示，在罩部件64的上表面形成有多個(gè)凸 部72，此外，在下部板62的下表面，在與凸部72對(duì)應(yīng)的位置形成有 凹部73，使它們進(jìn)行嵌合。這些凸部72和凹部73設(shè)置在形成有氣體 通過孔66和氣體噴出孔67的位置。通過這樣設(shè)置凹凸，如圖4所示， 使氣體泄漏路徑彎曲從而使其傳導(dǎo)力降低，能夠降低氣體的露出。此 外，也能夠得到降低來自其它處的露出氣體的混入的效果。另外，通 過在罩部件64和下部板63之間流過非活潑性氣體，也能夠附加降低 氣體的露出的功能。設(shè)置于罩部件64的氣體噴出孔67，具有在下部孔徑變細(xì)的2段孔 結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)成與噴出傳導(dǎo)力相比擴(kuò)散空間S的傳導(dǎo)力大。由此，在擴(kuò) 散空間S能夠均勻地進(jìn)行氣體的混合 擴(kuò)散。如圖5所示，傳遞部件70b (70a)和中間板63的氣體通過孔68 和形成于下部板62的氣體通過孔66均形成為矩陣狀，氣體通過孔68 和66以不正對(duì)的方式配置。此外，傳遞部件70b (70a)配置在與氣體 通過孔68和66不重疊的位置。傳遞部件70a、 70b的直徑例如為5 20mm，優(yōu)選為5 12mm。 此外，鄰接的傳遞部件70a、 70b的間隔例如為7 40mm，優(yōu)選為9 18mm。此外，優(yōu)選以傳遞部件70a的截面積與第二空間S2的截面積 的比以及傳遞部件70b的截面積與第一空間Sl的截面積的比為0.05 0.50的方式配置傳遞部件70a、 70b。如果該面積比比0.05小，則傳遞 傳遞部件70a、 70b的熱的效果減小，效果不充分，相反地，如果比0.50 大，則第二擴(kuò)散空間S2和第一擴(kuò)散空間Sl的流路電阻增大，易于產(chǎn) 生氣體流的不均勻性。另外，傳遞部件70a、 70b并不限定于圓柱狀， 可以為多種的截面形狀。在上部板61的中央，在與氣體導(dǎo)入孔lb對(duì)應(yīng)的位置，設(shè)置有氣 體導(dǎo)入孔61a，從處理氣體供給裝置15經(jīng)由氣體供給配管15a、和氣 體導(dǎo)入孔lb流動(dòng)而來的處理氣體，從該氣體導(dǎo)入孔61a導(dǎo)入到噴淋頭18內(nèi)。然后，經(jīng)由第一擴(kuò)散空間S1、中間板63的氣體通過孔68、第 二擴(kuò)散空間S2、氣體通過孔66，從氣體噴出孔67向等離子體生成區(qū) 域R噴出處理氣體。接著，對(duì)這樣構(gòu)成的等離子體蝕刻裝置的處理動(dòng)作進(jìn)行說明。首先，在打開圖1的等離子體蝕刻裝置100的閘閥24，利用搬送 臂將具有蝕刻對(duì)象層的晶片W搬入到腔室1內(nèi)，并載置在支撐工作臺(tái) 2上之后，使搬送臂退避，關(guān)閉閘閥24，利用排氣裝置20的真空泵通 過排氣管19使腔室1內(nèi)成為規(guī)定的真空度。然后，以規(guī)定的流量從處理氣體供給裝置15向腔室1內(nèi)供給蝕刻 用的處理氣體，通過噴淋頭18導(dǎo)入到腔室1內(nèi)，將腔室1內(nèi)維持在規(guī) 定的壓力，例如0.13 133.3Pa (1 1000mTorr)左右。在像這樣維持 在規(guī)定的壓力狀態(tài)下從高頻電源10a向支撐工作臺(tái)2供給頻率為 40MHz以上、例如100MHz的等離子體用的高頻電力。此外，從高頻 電源10b向支撐工作臺(tái)2供給牽引離子用的500kHz 27MHz、例如 13.56MHz的高頻電力。另一方面，從直流電源13向靜電卡盤6的電 極6a施加規(guī)定的電壓，晶片W被庫倫力吸附。通過如此向作為下部電極的支撐工作臺(tái)2施加高頻電力，在作為 上部電極的噴淋頭18和作為下部電極的支撐工作臺(tái)2之間的處理空間 形成高頻電場(chǎng)，由此供給到處理空間的處理氣體被等離子體化，利用 該等離子體對(duì)形成于晶片W的蝕刻對(duì)象層進(jìn)行蝕刻。在該蝕刻時(shí)，通過利用多級(jí)狀態(tài)的環(huán)磁鐵21a、 21b在處理空間的 周圍形成磁場(chǎng)，能夠發(fā)揮適度的等離子體關(guān)起來效果，能夠輔助等離 子體的均勻化。此外，根據(jù)膜也存在沒有這樣的磁場(chǎng)效果的情況，但 在這種情況下，使扇形磁鐵旋轉(zhuǎn)以處理空間的周圍實(shí)質(zhì)上不形成磁場(chǎng) 的方式進(jìn)行處理即可。在形成這樣的磁場(chǎng)的情況下，利用在支撐工作 臺(tái)2上的晶片W的周圍設(shè)置的導(dǎo)電性的聚焦環(huán)5到聚焦環(huán)區(qū)域?yàn)橹棺?為下部電極起作用，因此等離子體形成區(qū)域擴(kuò)大至聚焦環(huán)5上，促進(jìn) 晶片W的周邊部的等離子體處理，提高蝕刻速率的均勻性。在像這樣進(jìn)行等離子體蝕刻處理的情況下，利用來自等離子體的 熱，從下面加熱噴淋頭18，使其溫度上升。在這種情況下，如圖6 (a) 所示，現(xiàn)有的噴淋頭118，從等離子體等向被加熱的下部板162和由陶瓷構(gòu)成的罩部件164提供的熱，在內(nèi)部空間S'被絕熱，僅在上部板 161和下部板162的連接的周邊部通過熱傳導(dǎo)放熱。因此，下部板162 和罩部件164的溫度難以下降。此外，下部板162和罩部件164的從 中央沿水平方向周邊側(cè)流動(dòng)，因此，在水平方向形成溫度梯度。另一方面，下部板162為鋁或不銹鋼那樣的金屬制，熱膨脹系數(shù) 大，罩部件164由石英或Y203等絕緣性陶瓷構(gòu)成，因此與金屬相比熱 膨脹系數(shù)小。因此，如果在這些為鄰接的狀態(tài)下溫度上升至例如140 'C左右，并且像這樣在水平方向形成溫度梯度，則由于它們之間的熱 膨脹不同，如圖6 (b)所示，在周邊部側(cè)下部板162的氣體通過孔166 和罩部件164的氣體噴出孔167的位置錯(cuò)位。在這種情況下，由于氣 體噴出孔167以防止等離子體侵入而產(chǎn)生異常放電，或者發(fā)生金屬污 染物為目的而形成為小徑，因此如圖6 (c)所示，在周邊部氣體通過 孔166和氣體噴出孔167完全錯(cuò)位，也產(chǎn)生氣體的噴出被完全遮斷的 情況。周邊部的處理氣體的噴出量對(duì)蝕刻的選擇性有較大的影響，因 此當(dāng)像這樣在周邊部的氣體的噴出量發(fā)生較大的變化時(shí)，蝕刻特性降 低。因此，在本實(shí)施方式中，在噴淋頭18的氣體擴(kuò)散空間S設(shè)有傳遞 部件70a、 70b，如圖7所示，以從罩部件64和下部板62經(jīng)由傳遞部 件70a、 70b到達(dá)上部板61的方式向上方傳遞。由此，能夠?qū)⒄植考?64和下部板62從等離子體等接受到的熱通過傳遞部件70a、 70b迅速 且均勻地傳遞到上部板61并向外部放熱，因此能夠抑制自身溫度上升， 并且也難以產(chǎn)生水平方向的溫度梯度。因此，在金屬制的下部板62和 陶瓷制的罩部件64之間難以產(chǎn)生熱膨脹差，也能夠減小在周邊部的氣 體通過孔66和氣體噴出孔67的錯(cuò)位，能夠盡可能抑制蝕刻特性的降 低。此外，即使像這樣在氣體擴(kuò)散空間S設(shè)置傳遞部件，只要傳遞部 件與擴(kuò)散空間S的面積比為如上所述的0.05 0.5的優(yōu)選范圍，則實(shí)質(zhì) 上對(duì)水平方向的傳導(dǎo)力沒有影響，氣體噴出量在中央部和周邊部至多 有2%左右的差，對(duì)蝕刻特性沒有影響。此外，在罩部件64的上表面形成有多個(gè)凸部72，在下部板62的 下表面形成有多個(gè)凹部73，這些凸部72和凹部73處于嵌合狀態(tài)，因此通過使處理氣體從下部板62和罩部件64之間漏出時(shí)的氣體泄漏路 徑彎曲，氣體泄漏路徑的傳導(dǎo)力降低，氣體的露出減少。如上所述，通過設(shè)置有傳遞部件70a、 70b，下部板62和罩部件 64能夠起到將從等離子體受到的熱迅速且均勻地向上方放掉，能夠達(dá) 到抑制氣體噴出孔的錯(cuò)位這樣的效果，但通過在上部板61上設(shè)置冷卻 散熱片或風(fēng)扇、而且設(shè)置冷卻劑供給等的強(qiáng)制冷卻單元，能夠進(jìn)一歩 增大該效果。此外，通過在上部板61上設(shè)置加熱單元或冷卻單元，也 能夠得到實(shí)現(xiàn)噴淋頭18的溫度調(diào)節(jié)的效果。另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，可以進(jìn)行多種變形。例 如，在上述實(shí)施方式中，將罩部件作為板材以覆蓋下部板的全面的方 式安裝，但并不限定于此，也可以為由陶瓷構(gòu)成的膜。此外，在上述 實(shí)施方式中設(shè)置有中間板，但也可以不設(shè)置中間板，以直接連接下部 板和上部板的方式設(shè)置傳遞部件。而且，在上述實(shí)施方式中，示出了 本發(fā)明應(yīng)用于容量結(jié)合型平行平板等離子體蝕刻裝置的例子，但并不 限定于此，即使為利用微波等離子體處理那樣的其它的等離子體源的 處理也可以，并不限定于蝕刻，也可以為等離子體CVD等的其它的等 離子體處理。此外，也可以為不使用熱CVD等的等離子體的處理。此 外，作為被處理基板例示了半導(dǎo)體晶片，但并不限定于此，也能適用 于以液晶顯示裝置(LCD)為代表的平板顯示器(FPD)用的玻璃基板 等其它的基板。
權(quán)利要求
1.一種基板處理裝置，其特征在于，包括收容被處理基板的處理容器；配置在所述處理容器內(nèi)，載置被處理基板的載置臺(tái)；設(shè)置在與所述載置臺(tái)相對(duì)的位置上，向所述處理容器內(nèi)噴出處理氣體的噴淋頭；對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)；和在所述處理容器內(nèi)對(duì)被處理基板實(shí)施規(guī)定的處理的處理機(jī)構(gòu)，其中，所述噴淋頭包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板；形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在所述上部板和所述下部板之間的氣體擴(kuò)散空間；以覆蓋所述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、在與所述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在所述氣體擴(kuò)散空間內(nèi)以連接所述上部板和所述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著所述處理機(jī)構(gòu)的處理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。
2. —種基板處理裝置，其特征在于，包括 收容被處理基板的處理容器；配置在所述處理容器內(nèi)，載置被處理基板的載置臺(tái)； 設(shè)置在與所述載置臺(tái)相對(duì)的位置上，向所述處理容器內(nèi)噴出處理 氣體的噴淋頭；對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣機(jī)構(gòu)；和在所述處理容器內(nèi)對(duì)被處理基板實(shí)施規(guī)定的處理的處理機(jī)構(gòu)，其中，所述噴淋頭包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板； 形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在所述上部板和所述下部板之間的、具有多個(gè)氣體通過孔的 中間板；設(shè)置于所述上部板和所述中間板之間的第一氣體擴(kuò)散空間； 設(shè)置于所述中間板和所述下部板之間的第二氣體擴(kuò)散空間； 以覆蓋所述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、在與所述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣 體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在所述第一氣體擴(kuò)散空間內(nèi)和所述第二氣體擴(kuò)散空間內(nèi)，分別以 連接所述上部板和所述中間板之間和連接所述中間板和所述下部板之 間的方式設(shè)置的，將伴隨著所述處理機(jī)構(gòu)的處理而產(chǎn)生的熱向上方傳 遞的多個(gè)傳遞部件。
3. 如權(quán)利要求2所述的基板處理裝置，其特征在于 設(shè)置于所述第一氣體擴(kuò)散空間內(nèi)的傳遞部件和設(shè)置于所述第二氣體擴(kuò)散空間內(nèi)的傳遞部件設(shè)置在對(duì)應(yīng)的位置上。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于 所述處理機(jī)構(gòu)，在所述處理容器內(nèi)形成等離子體從而對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理。
5. 如權(quán)利要求4所述的基板處理裝置，其特征在于 所述處理機(jī)構(gòu)，在所述載置臺(tái)和所述噴淋頭之間形成高頻電場(chǎng)，通過該高頻電場(chǎng)生成等離子體。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于 所述下部板和所述罩部件之間為凹凸?fàn)睢?br> 7. 如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于 所述傳遞部件為圓柱狀。
8. 如權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于所述傳遞部件的直徑為2 12mm。
9. 如權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的基板處理裝置，其特征在于: 所述噴淋頭還具有強(qiáng)制放掉通過所述傳遞部件傳遞的熱量的冷卻單元。
10. —種噴淋頭，其設(shè)置于處理容器內(nèi)的載置被處理基板的載置 臺(tái)的上方的相對(duì)位置，向所述處理容器內(nèi)噴出處理氣體，其特征在于， 包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板； 形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板； 設(shè)置在所述上部板和所述下部板之間的氣體擴(kuò)散空間； 以覆蓋所述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、在與所述氣體通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在所述氣體擴(kuò)散空間內(nèi)以連接所述上部板和所述下部板之間的方式設(shè)置的、將伴隨著在所述處理容器內(nèi)進(jìn)行的處理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。
11. 一種噴淋頭，其設(shè)置于處理容器內(nèi)的載置被處理基板的載置 臺(tái)的上方的相對(duì)位置，在所述處理容器內(nèi)進(jìn)行規(guī)定的處理時(shí)噴出處理 氣體，其特征在于，包括形成有氣體導(dǎo)入部的金屬制的上部板； 形成有多個(gè)氣體通過孔的金屬制的下部板；設(shè)置在所述上部板和所述下部板之間的、具有多個(gè)氣體通過孔的 中間板；設(shè)置于所述上部板和所述中間板之間的第一氣體擴(kuò)散空間； 設(shè)置于所述中間板和所述下部板之間的第二氣體擴(kuò)散空間； 以覆蓋所述下部板的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、在與所述氣體 通過孔對(duì)應(yīng)的位置上形成有多個(gè)氣體噴出孔的陶瓷制的罩部件；和在所述第一氣體擴(kuò)散空間內(nèi)和所述第二氣體擴(kuò)散空間內(nèi)，分別以 連接所述上部板和所述中間板之間和連接所述中間板和所述下部板之 間的方式設(shè)置的、將伴隨著在所述處理容器內(nèi)進(jìn)行的處理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件。
12. 如權(quán)利要求ll所述的噴淋頭，其特征在于 設(shè)置于所述第一氣體擴(kuò)散空間內(nèi)的傳遞部件和設(shè)置于所述第二氣體擴(kuò)散空間內(nèi)的傳遞部件設(shè)置在對(duì)應(yīng)的位置上。
13. 如權(quán)利要求10 12中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于 所述規(guī)定的處理，在所述處理容器內(nèi)形成等離子體從而對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理。
14. 如權(quán)利要求10 13中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于 所述下部板和所述罩部件之間為凹凸?fàn)睢?br> 15，如權(quán)利要求10 14中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于 所述傳遞部件為圓柱狀。
16. 如權(quán)利要求10 15中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于 所述傳遞部件的直徑為2 12mm。
17. 如權(quán)利要求10 16中任一項(xiàng)所述的噴淋頭，其特征在于 還具有強(qiáng)制放掉通過所述傳遞部件而傳遞的熱量的冷卻單元。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠使用具有氣體噴出部分為金屬和陶瓷的兩層結(jié)構(gòu)的噴淋平板的噴淋頭來進(jìn)行均勻的處理的基板處理裝置。噴淋頭(18)具有形成有氣體導(dǎo)入孔(61a)的金屬制的上部板(61)；形成有多個(gè)氣體通過孔(66)的金屬制的下部板(62)；設(shè)置在上部板(61)和下部板(62)之間的氣體擴(kuò)散空間(S)；以覆蓋下部板(62)的下側(cè)整個(gè)表面的方式設(shè)置的、與氣體通過孔(66)對(duì)應(yīng)形成有多個(gè)氣體噴出孔(67)的陶瓷制的罩部件(64)；和在氣體擴(kuò)散空間(S)內(nèi)以連接上部板(61)和下部板(62)之間的方式設(shè)置的、將伴隨著處理而產(chǎn)生的熱向上方傳遞的多個(gè)傳遞部件(70a、70b)。
文檔編號(hào)C23F4/00GK101335192SQ200810129230
公開日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月27日
發(fā)明者飯塚八城 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社