[發(fā)明專利]等離子體處理裝置以及等離子體處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910129414.3
• 申請日: 2009-03-18
• 公開（公告）號: CN101587825A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 石橋清隆
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創(chuàng)株式會社
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/3065;H01L21/31;H05H1/24
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權代理事務所
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發(fā)明涉及使用微波對半導體基板進行等離子體處理的等離子體處理裝置以及等離子體處理方法。

背景技術

如日本特開2002-299331號公報(專利文獻1)所述，用于對半導體基板進行等離子體處理的微波等離子體處理裝置具有腔室，在腔室內配置有用于保持被處理基板的基座(susceptor)。在腔室內的與基座上的被處理基板相對的位置上配置有簇射極板(Shower?Plate)。簇射極板包括：板狀的電介質窗主體，其由氧化鋁等低損耗電介質構成，形成有用于噴出等離子體氣體的多個開口部；電介質蓋板，其同樣由低損耗電介質構成，配置在電介質窗主體的上側。

簇射極板以實際上一樣的濃度將從外部供給來的Ar、Kr等等離子體激發(fā)用氣體從開口部放出到腔室內部的空間內。在腔室內的電介質蓋板的上側還設有徑向線縫隙天線。來自外部的微波源的微波通過徑向線縫隙天線放射到腔室內，激發(fā)被放出到腔室內空間中的等離子體激發(fā)用氣體。電介質蓋板與徑向線縫隙天線的放射面之間的間隙被保持為大氣壓。

通過使用該徑向線縫隙天線，在電介質窗主體正下方的空間內形成均勻的高密度等離子體。這樣形成的高密度等離子體的電子溫度較低，因此不會對被處理基板產(chǎn)生損傷，而且腔室的內壁也不會產(chǎn)生由飛濺引起的金屬污染。另外，由于為高密度，因此也能高效率且高速地進行成膜等基板處理。

專利文獻1：日本特開2002-299331號公報

隨著被處理基板的大型化，等離子體處理裝置也變得大型化，包括電介質窗主體和電介質蓋板的簇射極板等也變得大面積化。簇射極板由Al₂O₃、AlN、SiO₂等電介質形成。由于處理裝置內被保持為減壓，因此在大面積化的簇射極板上產(chǎn)生更大的垂直向下的力。當受到來自外部的碰撞、熱沖擊等作用時，發(fā)生破裂的危險性進一步變高。

在這樣的簇射極板破裂時，雖然電介質窗主體被電介質蓋板覆蓋，但由于在電介質蓋板與腔室的內壁部之間存在有間隙，因此，處理容器內的等離子體激發(fā)用氣體以及被供給到腔室內的處理氣體(成膜用氣體)會通過該間隙泄露到電介質蓋板與徑向線縫隙天線的放射面之間的間隙中。電介質蓋板與徑向線縫隙天線的放射面之間的間隙是與大氣相連通的，因此，處理容器內的氣體可能會被放出到等離子體處理容器外。

特別是由于被供給到簇射極板上的等離子體激發(fā)用氣體的壓力高達數(shù)百Torr，因此，簇射極板破裂時的氣體泄露量變得非常多。另外，由于成膜用的氣體、清洗氣體的毒性非常高，因此若簇射極板破裂而使毒性氣體泄露到裝置外是極其危險的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供即使簇射極板萬一破裂也能夠防止毒性氣體放出到裝置外部的等離子體處理裝置以及等離子體處理方法。

本發(fā)明的等離子體處理裝置包括：處理容器，其具有上部開口；頂板，其配置為密封處理容器的上部開口，在該頂板的外周面與處理容器的內壁之間存在第1間隙；蓋構件，其與頂板之間存在第2間隙，用于覆蓋頂板；電磁能供給部件，其配置在頂板與蓋構件之間的第2間隙中，向頂板供給電磁能而在頂板下方產(chǎn)生等離子體；氣體分配部件，其向處理容器內的頂板的下方分配氣體；氣流生成部件，其在第1間隙以及第2間隙中的至少任一個間隙中生成流向處理容器外的氣流。

在本發(fā)明中，在處理容器的內壁與頂板的外周面之間的第1間隙和頂板與蓋構件之間的第2間隙中的任一個間隙中生成流向處理容器外的氣流，因此，即使氣體因頂板的破損等泄露到第1或第2間隙中，也能夠防止氣體被放出到裝置外部。

優(yōu)選為，處理容器包括與第1間隙相連通的第1排氣口，蓋構件包括與第2間隙相連通的第2排氣口，氣流生成部件包括流量調整部件，該流量調整部件用于將流向第1排氣口的氣流與流向第2排氣口的氣流調整為相同流量。

通過將流向第1以及第2排氣口的氣流調整為相同流量，從而在第1以及第2間隙之間不會產(chǎn)生壓力差。

優(yōu)選為，氣流生成部件包括：吸引部件，其使第1間隙內以及第2間隙內為弱負壓，對包括泄露到任一個間隙中的氣體的氣流進行吸引；氣體除害部件，其用于除去泄露的氣體中的毒性氣體。

通過除去泄露了的毒性氣體，不會使周邊環(huán)境惡化。

優(yōu)選為，氣體分配部件包括：多個開口，該多個開口形成在頂板內，用于將氣體分配到處理容器內；供給槽，其用于向多個開口供給氣體。

能夠將氣體從供給槽通過多個開口分配到處理容器內。

優(yōu)選為，頂板也可以包括：電介質主體，其形成有氣體分配槽和多個開口；電介質蓋構件，其覆蓋電介質主體。