專利名稱：批量式等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)半導(dǎo)體晶片等的被處理基板實(shí)施使用等離子體 的成膜處理或者蝕刻處理等的等離子體處理的批量式的等離子體處理 裝置，尤其是涉及在半導(dǎo)體處理領(lǐng)域中使用的技術(shù)。在此，所謂半導(dǎo)
體處理是用于，通過在半導(dǎo)體晶片或者LCD (Liquid Crystal Display) 那樣的FPD (Flat Panel Display)用的玻璃基板等的被處理基板上按照 規(guī)定的圖形形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，而在該被處理基板上 實(shí)施用于制造包括半導(dǎo)體器件、與半導(dǎo)體器件連接的配線、電極等的 構(gòu)造物的各種處理。
背景技術(shù)：
為了制造半導(dǎo)體集成電路，對(duì)由硅基板等構(gòu)成的半導(dǎo)體晶片實(shí)施
成膜、蝕刻、氧化、擴(kuò)散、改質(zhì)、自然氧化膜的除去等的各種處理。
有關(guān)對(duì)這樣的半導(dǎo)體晶片實(shí)施如上所述的處理，公知的有對(duì)半導(dǎo)體晶 片一個(gè)一個(gè)實(shí)施處理的單片式的處理裝置、和一次對(duì)多個(gè)半導(dǎo)體晶片
同時(shí)實(shí)施處理的批量式的處理裝置。
近年來(lái)，伴隨半導(dǎo)體集成電路的更高集成化和更高精細(xì)化的要求， 需要使晶片溫度在更低的溫度下進(jìn)行處理。這是為了防止摻雜的雜質(zhì) 的輪廓(profile)的變化、或者防止代表低介電常數(shù)絕緣膜的層間絕緣 膜等的膜質(zhì)的劣化、或者應(yīng)對(duì)下層的層疊膜的耐熱溫度的限制等。作 為其對(duì)策之一，多使用利用等離子體的輔助降低晶片溫度實(shí)施上述各 種的處理的等離子體處理裝置。
作為單片式的等離子體處理裝置，例如公知的有在日本特開 2004-285469號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)、日本特開2005-64017號(hào)公報(bào)(專 利文獻(xiàn)2)等中公開的處理裝置。在這些公開的處理裝置中，例如在平 行平板式的電極間施加高頻電力發(fā)生等離子體，通過該等離子體使處 理氣體活性化，在比較低的溫度下實(shí)施規(guī)定的成膜處理或者蝕刻處理 等。
作為批量式的等離子體處理裝置，例如公知的有在日本特開平
2-15卯27號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)、日本特開平3-224222號(hào)公報(bào)(專利文 獻(xiàn)4)中公開的處理裝置。這些公開的等離子體處理裝置是，在將晶片 等間隔配置的縱型的處理容器的側(cè)面，沿著其周方向配置有多個(gè)電極， 這些電極之間施加高頻電力而生成等離子體。
另外，在US2006/0205231 Al (專利文獻(xiàn)5)的等離子體處理裝置 中，在縱長(zhǎng)的石英制的處理容器的一側(cè)，沿著其高度方向設(shè)置有等離 子體生成部。處理氣體通過在等離子體生成部中生成的等離子體而被 活性化，從橫方向向處理容器內(nèi)供給，由此在半導(dǎo)體晶片的表面實(shí)施 成膜等的規(guī)定的等離子體處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供能夠提高生產(chǎn)量和產(chǎn)品的成品率的批量式的 等離子體處理裝置。
本發(fā)明的某觀點(diǎn)是， 一種批量式的等離子體處理裝置，其對(duì)多個(gè) 被處理基板一起實(shí)施等離子體處理，其特征在于，包括筒狀的處理 容器，具有封閉端和與此相對(duì)的開口端，并且在所述封閉端和所述開 口端之間具有收納所述被處理基板的處理區(qū)域，所述處理容器具有筒 狀的絕緣性主體；保持具，平行地且隔開間隔地保持所述被處理基板， 并且能夠從所述開口端備收納到所述處理容器內(nèi)；裝載機(jī)構(gòu)，對(duì)于所 述處理容器內(nèi)搬入和搬出所述保持具；蓋部，配置在所述裝載機(jī)構(gòu)上 并氣密地關(guān)閉所述開口端；氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)供給處 理氣體；排氣系統(tǒng)，對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣；配置在所述處理容 器的所述封閉端的第一電極；在所述蓋部配置的第二電極，所述第一 和第二電極構(gòu)成通過所述處理容器的所述絕緣性主體被絕緣的平行平 板電極對(duì)；與所述第一和第二電極的一方連接施加等離子體生成用的 高頻電力的高頻電源。
這里，所述絕緣性主體具有比所述處理區(qū)域大的長(zhǎng)度，在所述處 理容器的所述絕緣性主體的周圍能夠配置用于加熱所述被處理基板的 加熱器。所述處理容器能夠具備與所述絕緣性主體連接設(shè)置并且形成
所述開口端的筒狀的金屬制歧管。典型的是，所述封閉端和所述開口 端是所述處理容器的上端和下端，所述保持具將所述被處理基板沿上 下方向上隔開間隔地保持。所述處理容器的所述絕緣性主體能夠形成 具有夾著間隙配置的內(nèi)筒和外筒的雙重管結(jié)構(gòu)。所述處理容器的所述 絕緣性主體也能夠形成單管結(jié)構(gòu)代替雙重管結(jié)構(gòu)。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的批量式的等離子體處理裝置(縱 型等離子體處理裝置)的截面圖。
圖2是表示在圖1的等離子體處理裝置中從處理容器內(nèi)取出晶片 舟的狀態(tài)的示意圖。
圖3是用于說(shuō)明進(jìn)行成膜的評(píng)價(jià)時(shí)的對(duì)于支撐板的評(píng)價(jià)用的晶片 載置位置的示意圖。
圖4是表示晶片表面中的膜厚的分布的圖表。
圖5A、B是表示晶片表面的Y方向和X方向中的膜厚的分布的圖表。
圖6是表示設(shè)置分散型的氣體供給噴嘴(氣體分散噴嘴)時(shí)的狀 態(tài)的部分結(jié)構(gòu)圖。
圖7是表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式涉及的使用單管結(jié)構(gòu)的處理 容器的批量式的等離子體處理裝置(縱型等離子體處理裝置)的截面 圖。
圖8是表示上端形成為曲面狀的處理容器的一例的部分結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者們?cè)诒景l(fā)明的開發(fā)過程中，對(duì)于等離子體處理裝置相關(guān) 的現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)進(jìn)行了研究。其結(jié)果是，本發(fā)明者們得到如下所 述的見解。
如專利文獻(xiàn)1和2所示的單片式的等離子體處理裝置中，由于對(duì) 半導(dǎo)體晶片一個(gè)一個(gè)進(jìn)行處理，所以對(duì)每一個(gè)的處理能夠相當(dāng)高速化。 但是，在單片式的等離子體處理裝置中，與處理容器的大小有關(guān)，而
與批量式的等離子體處理裝置相比，在對(duì)規(guī)定個(gè)數(shù)的晶片的處理速度
上比較低，因此，處理的生產(chǎn)量降低。
在專利文獻(xiàn)3和4所示的批量式的等離子體處理裝置中，在處理 容器的側(cè)面配置有多個(gè)電極，因此結(jié)構(gòu)本身相當(dāng)復(fù)雜化。并且，關(guān)于 等離子體的分布，在電極的中心和端部之間產(chǎn)生電場(chǎng)的密度不同，所 以在處理容器內(nèi)難以得到均勻的等離子體密度。
在如圖5所示的批量式的等離子體處理裝置的情況下，如前所述 那樣從處理容器的一側(cè)沿著晶片表面平行地流通通過等離子體進(jìn)行活 性化的處理氣體。因此，在晶片表面內(nèi)容易發(fā)生等離子體密度的不均 勻分布，其結(jié)果是，成為發(fā)生充電損害使產(chǎn)品成品率降低的原因。
以下，參照附圖關(guān)于基于上述的見解構(gòu)成的本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn) 行說(shuō)明。并且，在以下的說(shuō)明中，對(duì)于具有大致相同的功能和結(jié)構(gòu)的 構(gòu)成要素標(biāo)注同一符號(hào)，僅在需要的情況下進(jìn)行重復(fù)說(shuō)明。
圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的批量式的等離子體處理裝置 (縱型等離子體處理裝置)的截面圖。圖2是表示在圖1的等離子體 處理裝置中從處理容器內(nèi)將晶片舟取出的狀態(tài)的示意圖。
如圖所示，該等離子體處理裝置2包括具有由石英等的電介體形 成的圓筒狀的容器主體4 (絕緣性主體)的處理容器3。容器主體4具 有雙重管結(jié)構(gòu)，其由在上下方向上豎起的圓筒狀的內(nèi)筒4A、和在其外 周以同心圓狀配置的圓筒狀的外筒4B構(gòu)成。內(nèi)筒4A上下端都開口 ， 外筒4B下端開口同時(shí)上端封閉作為頂部6構(gòu)成。在內(nèi)筒4A內(nèi)，形成 用于處理半導(dǎo)體晶片W的處理區(qū)域5，其與在容器主體4的下端形成 的開口部8 (參照?qǐng)D2)連接。并且頂部6平坦，其上表面形成為平面 狀。頂部6的厚度為了具有耐壓性例如設(shè)定為20mm左右。
容器主體4的整體，由構(gòu)成處理容器3的下部的圓筒狀的金屬制 歧管10支撐。具體而言，歧管10例如由不銹鋼等的金屬構(gòu)成，其周 邊部由基底板12支撐。在基底板12的上側(cè)部分，外筒4B的下端部通 過O環(huán)等的密封部件14被氣密地支撐。
在歧管10的高度方向中央，形成有從側(cè)壁向內(nèi)方突出的環(huán)狀的支 撐部16。在支撐部16上設(shè)置有內(nèi)筒4A的下端部支撐內(nèi)筒4A。在歧 管10，以使內(nèi)筒4A和外筒4B之間的間隙18連通的方式，沿著其周 方向形成環(huán)狀的排氣空間20。通過環(huán)狀的排氣空間20，如后所述容器
主體4內(nèi)的氣氛無(wú)偏移地均等地被排氣。
在歧管10的下端形成成為處理容器3的搬送口的開口部，在其周 邊部環(huán)狀地形成凸緣部22。在處理容器3的下端的搬送口、即在歧管 10的下端的開口部，通過O環(huán)等的密封部件24氣密地可安裝拆卸地 安裝有蓋部26。在此，蓋部26的整體，例如由不銹鋼等的金屬的導(dǎo)電 性板構(gòu)成，兼用作下部電極28并且被接地。
蓋部26由裝載機(jī)構(gòu)30的臂30A的前端支撐。裝載機(jī)構(gòu)30，在此 例如由晶片舟升降機(jī)(boatElevator)那樣的升降機(jī)構(gòu)構(gòu)成。通過驅(qū)動(dòng) 裝載機(jī)構(gòu)30，如圖2所示能夠使蓋部26升降。
蓋部26的中央部，使容器主體4內(nèi)側(cè)朝向中心，在此向上方突出， 上表面形成有平坦的支撐部32。以貫通蓋26的支撐部32的中心部的 方式配設(shè)有旋轉(zhuǎn)軸34，同時(shí)在旋轉(zhuǎn)軸34的貫通部，作為用于容許旋轉(zhuǎn) 軸34的旋轉(zhuǎn)同時(shí)維持處理容器3內(nèi)的氣密性的密封部件，例如配設(shè)有 磁性流體密封件36。在旋轉(zhuǎn)軸34的下端連接在旋轉(zhuǎn)馬達(dá)38上而使之 旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)軸34的上端連接有晶片舟臺(tái)40。
在晶片舟臺(tái)40上，設(shè)置有用于保持作為多個(gè)被處理基板的半導(dǎo)體 晶片W的保持具42。保持具42由晶片舟44構(gòu)成，具備上下配置的頂 板44A和底板44B、和在其之間架設(shè)的多個(gè)例如3個(gè)支柱46，這些例 如全部由石英形成。在支柱46以規(guī)定的間隔、例如lcm的間隔形成晶 片支撐槽(未圖示)，通過由晶片支撐槽支撐晶片W的周邊部，能夠 將上述的晶片W相互平行且以規(guī)定的間隔多層地支撐。
晶片W的個(gè)數(shù)沒有特別的限定，例如為25 30個(gè)左右。支撐半導(dǎo) 體晶片W的晶片舟44通過裝載機(jī)構(gòu)30升降，由此晶片舟44從下方 的裝載區(qū)域(未圖示)對(duì)處理容器3內(nèi)裝載或者與此相反進(jìn)行卸載。 另外，蓋部26在歧管10的下端的開口部關(guān)閉的狀態(tài)下，蓋部26和歧 管10的內(nèi)壁以及支撐部16劃分的區(qū)域中形成環(huán)狀的氣體擴(kuò)散空間48。
在歧管10上連接有向處理容器3內(nèi)供給氣體的氣體供給系統(tǒng)50。 具體而言，氣體供給系統(tǒng)50，以貫通歧管10的側(cè)壁的方式設(shè)置，例如 與石英質(zhì)的氣體供給噴嘴52連接。氣體供給噴嘴52的氣體噴出口 52A 面臨環(huán)狀的氣體擴(kuò)散空間48開口 。規(guī)定的處理氣體從氣體供給系統(tǒng)50 以控制流量的方式供給，通過氣體供給噴嘴52沿著氣體擴(kuò)散空間48
擴(kuò)散。在圖示例中作為代表僅表示出l根氣體供給噴嘴52，根據(jù)使用
的氣體的種類等可以配置必要根數(shù)的噴嘴。
為了保護(hù)不受等離子體的損害，在歧管10的內(nèi)表面和作為蓋部26 的內(nèi)表面的位于處理容器3內(nèi)的表面，通過絕緣層54、 56覆蓋。作為 絕緣層54、 56例如可以使用薄的石英板，也可以粘貼絕緣性薄膜。劃 分排氣空間20的歧管10的壁上形成有排氣口 58。在排氣口 58連接有 排氣系統(tǒng)60，排氣系統(tǒng)60是在排氣口 58上連接的排氣通路62上順次 設(shè)置壓力調(diào)整閥64和真空泵66等而構(gòu)成。通過排氣系統(tǒng)60，能夠?qū)?處理容器3內(nèi)的環(huán)境抽真空并維持在規(guī)定的壓力。
在容器主體4的外筒4B的周圍，配設(shè)有用于加熱半導(dǎo)體晶片W 的加熱機(jī)構(gòu)68。加熱機(jī)構(gòu)68由形成為圓筒狀的隔熱件70和配設(shè)在隔 熱件70的內(nèi)側(cè)的加熱器72構(gòu)成，將配設(shè)有晶片W的處理區(qū)域5的整 體包圍。此外，在能夠由等離子體發(fā)生的熱將晶片W加熱至規(guī)定的溫 度的情況下，就沒有必要設(shè)置加熱機(jī)構(gòu)68。
并且，在容器主體4的平坦的頂部6的上表面?zhèn)扰湓O(shè)有上部電極 74。上部電極74例如由鋁合金或者不銹鋼等的金屬形成為薄的圓板狀。 電極74的直徑設(shè)定為比晶片W的直徑稍大的尺寸。上部電極74通過 配線78與等離子體發(fā)生用的高頻電源80連接，并且在配線78的中途 設(shè)置有阻抗匹配用的匹配電路76。由高頻電源80對(duì)上部電極74施加 高頻電力。
作為該高頻電力的頻率，例如能夠使用13.56MHz。但是，也能夠 使用40kHz、 400kHz等。兼用作蓋部26的下部電極28的支撐部32 的上表面和上部電極74間的距離，只要是能夠使在處理區(qū)域5內(nèi)發(fā)生 等離子體那樣的距離，就沒有特別的限定。但是，該距離作為一個(gè)例 子設(shè)定在40 50cm作用的范圍內(nèi)。另外，所使用的半導(dǎo)體晶片W的尺 寸能夠使用直徑為300mm (12英寸)的晶片或者200mm (8英寸)的 晶片等，與該尺寸對(duì)應(yīng)設(shè)定容器主體4的直徑的大小。為了確保安全 性，以覆蓋處理容器3的整體地方式，配設(shè)有阻斷高頻率的高頻(電 磁)屏蔽件(未圖示)。
接下來(lái)，對(duì)如上所述構(gòu)成的等離子體處理裝置2的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。 首先，如圖2所示使裝載機(jī)構(gòu)30為降下到下方的加載區(qū)域的狀態(tài)。
此外，作為保持具42的晶片舟44和蓋部26在裝載和卸載中相對(duì)于處 理容器3—體地移動(dòng)。
在裝載區(qū)域中，將未處理的半導(dǎo)體晶片W多層地移載并保持在晶 片舟44中。接下來(lái)，驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)構(gòu)30使臂30A上升，使蓋部26和保 持晶片W的晶片舟44一體地上升。由此，將晶片舟44從歧管10的 下端的搬送口裝載到預(yù)先被加熱到規(guī)定的溫度的處理區(qū)域5內(nèi)。當(dāng)晶 片舟44的裝載完成時(shí)，歧管10的搬送口由蓋部26氣密地密閉。
處理容器3內(nèi)，始終通過排氣系統(tǒng)60的真空泵66進(jìn)行抽真空。 如果裝載完成，通過加熱機(jī)構(gòu)68的加熱器72將晶片W加熱到規(guī)定的 處理溫度。并且，從氣體供給系統(tǒng)50通過氣體供給噴嘴52以控制流 量的方式向處理區(qū)域5內(nèi)供給必要的處理氣體，通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)38旋轉(zhuǎn) 晶片舟44。
與此同時(shí)，由高頻電源80供給高頻電力，該高頻電力施加在設(shè)置 在頂部6的上表面的上部電極74和兼用作蓋部26的下部電極28之間。 由此在處理區(qū)域5內(nèi)發(fā)生處理氣體的等離子體。
上部電極74和下部電極28通過容器主體4 (絕緣性主體)被絕緣 并作為電容耦合的平行平板電極對(duì)發(fā)揮功能。通過該結(jié)構(gòu)，在遍布整 個(gè)處理區(qū)域5內(nèi)發(fā)生等離子體，對(duì)晶片W實(shí)施規(guī)定的等離子體處理， 例如等離子體成膜處理或者等離子體蝕刻處理或者等離子體灰化處理 等。在該情況下，在處理區(qū)域5內(nèi)等離子體大致均勻地形成，因此能 夠抑制對(duì)晶片W的充電損害的發(fā)生提高產(chǎn)品的成品率，而且能夠提高 生產(chǎn)量。特別是，在此通過在蓋部26形成支撐部32，能夠盡可能地縮 短下部電極28和上部電極74之間的距離易于發(fā)生等離子體，因此能 夠高效率地使處理區(qū)域5內(nèi)的等離子體發(fā)生。
從氣體供給噴嘴52供給的處理氣體，在由歧管10和蓋部26的周 邊部之間劃分形成的環(huán)狀的氣體擴(kuò)散空間48內(nèi)向其周方向擴(kuò)散。接著， 處理氣體在容器主體4的內(nèi)筒4A內(nèi)的處理區(qū)域5均等地上升與旋轉(zhuǎn)的 晶片W接觸，在容器主體4內(nèi)的頂部6向下方折回。接著，處理氣體 在內(nèi)筒4A和外筒4B之間的間隙18內(nèi)流下，通過歧管IO上設(shè)置的排 氣口 58由排氣系統(tǒng)60排出。此外，在內(nèi)筒4A和外筒4B之間的間隙 18的下端，形成比外筒4B更向半徑方向外側(cè)突出的比較大的環(huán)狀的 排氣空間20。因此，與氣體擴(kuò)散空間48的功能相互結(jié)合能夠在配置有 晶片W的處理區(qū)域5內(nèi)的環(huán)境內(nèi)均勻地流動(dòng)并排出。
在歧管10的內(nèi)表面和蓋部26的內(nèi)表面，配設(shè)保護(hù)用的絕緣層54、 56。因此，能夠防止金屬制的歧管10和蓋部26受到等離子體的損傷， 防止異常放電的發(fā)生。
該等離子體處理時(shí)的晶片W的處理溫度，能夠通過由等離子體引 起的輔助效果實(shí)現(xiàn)低溫化。與處理的類型相關(guān)，例如關(guān)于等離子體成 膜處理的室溫，例如能夠降低溫度至25"C左右。
如此，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在筒狀的處理容器3的兩端配設(shè) 電極、例如下部電極28和上部電極74。通過對(duì)一方的電極、例如上部 電極74施加高頻電力，由此發(fā)生等離子體，通過該等離子體處理多個(gè) 被處理基板。由此，能夠提供同時(shí)具有單片式裝置和批量式裝置兩者 的優(yōu)點(diǎn)，不僅提高生產(chǎn)量，也能夠提高產(chǎn)品的成品率的裝置。
<等離子體生成的評(píng)價(jià)>
如上所述構(gòu)成的等離子體處理裝置2中，關(guān)于能否形成等離子體 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其結(jié)果是，能夠確定在遍布處理區(qū)域5的整個(gè)區(qū)域中生成 等離子體。此時(shí)各部的尺寸和處理?xiàng)l件如下所述。
內(nèi)筒A4的直徑330 350mm;
外筒AB的直徑400 450mm;
電極28、 74間的距離:80(K1000mm;
氣體種類N2
壓力0.5Torr (66.7Pa)
高頻電力100瓦
<成膜的評(píng)價(jià)>
使用上述等離子處理裝置實(shí)際地進(jìn)行等離子體成膜處理，并進(jìn)行 成膜的評(píng)價(jià)。這里，作為處理氣體使用NH3、 SiH4和N2進(jìn)行硅氮化膜 成膜。圖3是用于說(shuō)明進(jìn)行成膜的評(píng)價(jià)時(shí)的對(duì)支撐板評(píng)價(jià)用的晶片的 載置位置的示意圖。
在上述成膜的評(píng)價(jià)時(shí)，以與直徑300mm的晶片對(duì)應(yīng)的大小在晶片 舟44的支柱46支撐直徑為300mm的支撐板82。并且，如圖3所示， 在支撐板82上使向單側(cè)偏心載置的直徑為200mm的評(píng)價(jià)用的晶片W。
然后進(jìn)行成膜，關(guān)于評(píng)價(jià)用的晶片W上的X方向和與之正交的Y方
向的位置測(cè)定其膜厚。 處理?xiàng)l件如下所示。
處理溫度25 °C
處理壓力0.01Torr (由真空泵保持) 氣體流量NH3/SiH4/N2=20/25/50sccm 高頻電力200瓦 成膜時(shí)間15分鐘
圖4是表示由該實(shí)驗(yàn)所得的晶片表面的膜厚的分布的圖表。根據(jù) 圖4可知，在X方向的-100mm的附近，即在支撐板82的周邊部形成 膜厚260nm左右的厚的薄膜。但是，除此以外在X方向和Y方向都形 成穩(wěn)定的膜厚的薄膜。
上述膜厚的測(cè)定的結(jié)果，X方向的成膜速率為1.68nm/min (面內(nèi) 均一性±252.3%)， Y方向的成膜速率為0.56nm/min (面內(nèi)均一性 ±66.8%)。上述的結(jié)果能夠確認(rèn)，膜厚的面內(nèi)均一性雖然不充分，但 是薄膜(硅氮化膜)能夠充分地堆積。
<成膜的壓力依存性的評(píng)價(jià)>
使用上述等離子體處理裝置關(guān)于成膜(硅氮化膜)的壓力依存性 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在此關(guān)于晶片的設(shè)定位置和晶片上的測(cè)定位置與圖3中說(shuō) 明的情況相同。
處理?xiàng)l件如下所示。
處理?xiàng)l件如下所示。
處理溫度25 °C
處理壓力O.OlTorr (抽真空保持)、0.05Torr、 0.1Torr、 0.50Torr 氣體流量NH3/SiH4/N2=20/25/50sccm 高頻電力200瓦 成膜時(shí)間15分鐘
圖5A表示晶片表面上的Y方向的膜厚分布，圖5B表示晶片表面 上的X方向的膜厚分布。如圖5A所示，在壓力為0.5Torr的情況下在 晶片表面分散存在沒有成膜的部分，成膜狀態(tài)不好。與此相對(duì)，在壓 力為0.01 0.10Torr的情況下雖然膜厚的面內(nèi)均一性并不良好，但是能
夠確認(rèn)以充分的膜厚形成薄膜。
另外如圖5B所示的情況，壓力0.5Torr的情況下在晶片表面幾乎 沒有成膜。與此相對(duì)，在壓力為0.01 0.10Torr的情況下能夠確認(rèn)除了 晶片的一側(cè)的邊緣部以外都以充分的膜厚形成薄膜。
此外，在上述實(shí)施方式中作為從氣體供給系統(tǒng)50向環(huán)狀的氣體擴(kuò) 散空間48內(nèi)供給氣體的氣體供給噴嘴52使用短的直管。也可以使用 分散形的氣體供給噴嘴(氣體分散噴嘴)代替直管作為氣體供給噴嘴。 圖6是表示設(shè)置有氣體分散噴嘴時(shí)的狀態(tài)的部分結(jié)構(gòu)圖。如圖6所示， 氣體分散噴嘴52X彎曲為L(zhǎng)字狀并沿著容器主體4的內(nèi)面(沿著晶片 舟44的高度方向)向上方延伸。在氣體分散噴嘴52X上，沿著其高度 方向多個(gè)氣體噴出口 52A以遍布晶片舟44上的全部晶片W的方式按 照規(guī)定的間隔形成。氣體噴出口 52A按照朝向個(gè)晶片W沿水平方向噴 出并供給氣體的方式定向。在這種情況下，由于能夠?qū)Ω骶琖均勻 地供給氣體，所以能夠提高等離子體處理的面間均一性。
另外，在上述實(shí)施方式中，容器主體4具有由內(nèi)筒4A和外筒4B 構(gòu)成的雙重管結(jié)構(gòu)。容器主體4也能夠?yàn)閱喂芙Y(jié)構(gòu)代替雙重管結(jié)構(gòu)。 圖7是表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式涉及的使用單管結(jié)構(gòu)的處理容器 批量式的等離子體處理裝置(縱型等離子體處理裝置)的截面圖。
如圖7所示，處理容器3的容器主體4不具備內(nèi)筒4A，作為僅由 外筒4B構(gòu)成的單管結(jié)構(gòu)構(gòu)成。由于沒有設(shè)置內(nèi)筒4A，所以不需要支 撐內(nèi)筒4A的下端部的支撐部16 (參照?qǐng)Dl)。
在該情況下，由于需要向處理容器3內(nèi)的氣體流的上游側(cè)供給氣 體，因此與氣體供給系統(tǒng)50連接的氣體供給噴嘴52Y彎曲成L字狀向 上方延伸到容器主體4的頂部附近。在氣體供給噴嘴52Y的上端頂端 部形成氣體噴出口 52A，朝向容器主體4內(nèi)的大致頂部供給氣體。從 這里供給的氣體在處理容器5內(nèi)與晶片W接觸的同時(shí)流下從歧管10 上設(shè)置的排氣口58排出。
在上述單管結(jié)構(gòu)的情況下，歧管10也由石英形成，也可以將其與 上方的容器主體4側(cè)構(gòu)成為一體。并且，上述各實(shí)施方式中，容器主 體4的頂部6形成為平面形狀，也可以形成為曲面狀代替平面形狀。
圖8是表示上端形成為曲面狀的處理容器的一例的部分結(jié)構(gòu)圖。說(shuō)明書第11/11頁(yè)
如圖8所示，在該情況下，容器主體4的頂部6形成為曲面狀。作為 該曲面狀能夠形成為圓頂(dome)狀或者半球殼狀。在該情況下，上 部電極74也沿著上述曲面形成為相同的曲率的曲面形狀。通過將頂部 6形成為曲面形狀，容器主體4本身的耐壓性提高，因此與平坦?fàn)畹捻?部比較能夠使頂部6的厚度變薄。
在上述各實(shí)施方式中，構(gòu)成將晶片舟44直接載置在晶片舟臺(tái)40 上的結(jié)構(gòu)。取而代之，也可以在晶片舟臺(tái)40上例如隔著石英制的保溫 筒載置上述晶片舟44。
在上述各實(shí)施方式中，以使上述處理容器3在上下方向上豎起的 縱型地等離子體處理裝置為例進(jìn)行說(shuō)明。也可以在將處理容器3橫置 的橫型的等離子體處理裝置中應(yīng)用本發(fā)明。
另外，被處理基板也能夠使用玻璃基板、LCD基板、陶瓷基板等 的其他的基板代替半導(dǎo)體晶片。
權(quán)利要求
1.一種批量式的等離子體處理裝置，其對(duì)多個(gè)被處理基板一起實(shí)施等離子體處理，其特征在于，具備筒狀的處理容器，具有封閉端和與此相對(duì)的開口端，并且在所述封閉端和所述開口端之間具有收納所述被處理基板的處理區(qū)域，所述處理容器具有筒狀的絕緣性主體；保持具，平行地且隔開間隔地保持所述被處理基板，并且能夠?qū)⑵鋸乃鲩_口端收納到所述處理容器內(nèi)；裝載機(jī)構(gòu)，相對(duì)于所述處理容器內(nèi)搬入和搬出所述保持具；蓋部，配置在所述裝載機(jī)構(gòu)上并氣密地關(guān)閉所述開口端；氣體供給系統(tǒng)，向所述處理容器內(nèi)供給處理氣體；排氣系統(tǒng)，對(duì)所述處理容器內(nèi)進(jìn)行排氣；第一電極，配置在所述處理容器的所述封閉端；第二電極，配置在所述蓋部上，所述第一和第二電極構(gòu)成通過所述處理容器的所述絕緣性主體被絕緣的平行平板電極對(duì)；高頻電源，與所述第一和第二電極的一方連接施加等離子體生成用的高頻電力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述第一和第二電極的另一方接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述絕緣性主體具有比所述處理區(qū)域大的長(zhǎng)度，在所述處理容器 的所述絕緣性主體的周圍配置用于加熱所述被處理基板的加熱器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述蓋部通過作為所述第二電極發(fā)揮功能的導(dǎo)電性板形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于 所述導(dǎo)電性板的面對(duì)所述處理容器內(nèi)的表面由絕緣層覆蓋。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其特征在于所述處理容器具備與所述絕緣性主體連接設(shè)置并且形成所述開口 端的筒狀的金屬制歧管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述歧管具有與所述處理區(qū)域連通的環(huán)狀的排氣空間、和連接所 述排氣空間和所述排氣系統(tǒng)的排氣口 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述氣體供給系統(tǒng)具有貫穿所述歧管并且供給所述處理氣體的氣 體供給噴嘴。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于所述氣體供給噴嘴在所述處理區(qū)域的上游的規(guī)定位置開口，所述 歧管與所述蓋部一起形成使來(lái)自所述氣體供給噴嘴的所述處理氣體從 所述規(guī)定位置向環(huán)狀方向擴(kuò)散的環(huán)狀的氣體擴(kuò)散空間。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于所述蓋部具有從所述開口端朝向所述封閉端突出到所述處理容器 內(nèi)的支撐部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 還具備在所述蓋部安裝的、使所述保持具旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述封閉端和所述開口端是所述處理容器的上端和下端，所述保 持具沿上下方向上隔開間隔地保持所述被處理基板。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述處理容器的所述封閉端形成為平面狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述處理容器的所述封閉端形成為曲面狀。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于所述處理容器的所述絕緣性主體形成具備夾著間隙配設(shè)的內(nèi)筒和 外筒的雙重管結(jié)構(gòu)，所述間隙一端與所述環(huán)狀的排氣空間連接，另一 端與所述處理區(qū)域連通。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于所述環(huán)狀的排氣空間比所述處理容器的所述絕緣性主體更向半徑 方向外方伸出。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述處理容器的所述絕緣性主體形成單管結(jié)構(gòu)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于所述處理容器，具備與所述絕緣性主體連接設(shè)置并且形成所述開 口端的筒狀的金屬制歧管，所述歧管連接有所述排氣系統(tǒng)，另一方面 所述氣體供給系統(tǒng)以從所述處理容器的所述封閉端的附近供給所述處 理氣體的方式構(gòu)成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述氣體供給系統(tǒng)具有沿著所述處理容器的內(nèi)面延伸的、供給所 述處理氣體的氣體分散噴嘴，在所述氣體分散噴嘴上，以遍布所述保 持具上的所述被處理基板的整體的方式隔開規(guī)定的間隔形成有多個(gè)氣 體噴射孔。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述高頻電源與所述第一 電極連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種批量式的等離子體處理裝置，具有封閉端和與此相對(duì)的開口端，同時(shí)包括具有收納被處理基板的處理區(qū)域的筒狀的處理容器，處理容器具有筒狀的絕緣性主體。裝置還包括隔開間隔保持被處理基板的保持具、對(duì)處理容器內(nèi)搬入搬出保持具的裝載機(jī)構(gòu)、和配置在裝載機(jī)構(gòu)上并氣密地關(guān)閉開口端的蓋部。在處理容器的封閉端配置第一電極，在蓋部配置第二電極，第一和第二電極構(gòu)成平行平板電極對(duì)。在第一和第二電極的一方連接有施加等離子體生成用的高頻電力的高頻電源。
文檔編號(hào)C23F4/00GK101359583SQ200810128089
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月31日
發(fā)明者高橋俊樹 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社