基板處理裝置及基板處理方法
【專利說明】基板處理裝置及基板處理方法
[0001]本申請是申請日為2011年12月22日、申請?zhí)枮?011104456147、發(fā)明名稱為“基板處理裝置及基板處理方法”的申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于對半導(dǎo)體晶圓等基板實(shí)施等離子體處理的基板處理裝置及基板處理方法。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導(dǎo)體裝置的制造過程中，出于在半導(dǎo)體晶圓等基板上形成微細(xì)的電路圖案的目的，反復(fù)實(shí)施蝕刻、成膜等等離子體處理。在等離子體處理中，例如在基板處理裝置的能夠減壓地構(gòu)成的處理室內(nèi)相對配置的電極之間施加高頻電壓而產(chǎn)生等離子體，使等離子體作用于載置在載置臺上的基板而進(jìn)行蝕刻。
[0004]在該等離子體處理時，為了與基板的中心部(中央部)同樣地在邊緣部(周緣部)也進(jìn)行均勻且良好的處理，以包圍載置臺上的基板周圍的方式將聚焦環(huán)(focus ring)配置在載置臺上來進(jìn)行蝕刻。在這種情況下，為了防止基板因受到來自等離子體的熱量輸入而引起的溫度上升，在載置臺的上部設(shè)置用于將基板靜電保持的基板保持部，并通過向基板背面供給He氣體等導(dǎo)熱氣體來提高基板與基座之間的導(dǎo)熱性，從而將基板溫度保持為恒定。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本特開平10 - 303288號公報(bào)
[0006]但是，在等離子體處理過程中，不僅是基板，其周圍的聚焦環(huán)也暴露在等離子體中，因此，存在聚焦環(huán)也因等離子體的熱量輸入而導(dǎo)致溫度變動的情況。因此，有可能對基板的面內(nèi)處理特性(蝕刻速率等工藝特性)產(chǎn)生影響。
[0007]在這一點(diǎn)上，為了防止因重復(fù)等離子體處理而使設(shè)置在基板周圍的特性校正用環(huán)蓄熱導(dǎo)致基板周邊部的處理特性變動，也將特性校正用環(huán)靜電保持，并且，使向基板背面供給的導(dǎo)熱氣體分支，也向特性校正用環(huán)背面供給(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0008]但是，像專利文獻(xiàn)I那樣僅利用I個系統(tǒng)向基板背面和特性校正用環(huán)背面供給導(dǎo)熱氣體存在下述情況:無法利用基板的處理?xiàng)l件(氣體種類、氣體流量、處理室內(nèi)壓力、高頻電的功率)，來控制基板的面內(nèi)處理特性。在專利文獻(xiàn)I中，由于只能以相同的壓力向基板背面和特性校正用環(huán)背面這兩者供給相同種類的導(dǎo)熱氣體，因此，無法利用導(dǎo)熱氣體自由地控制基板的面內(nèi)處理特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明即是鑒于該問題而做成的，其目的在于提供一種能夠相對于基板的溫度獨(dú)立地控制聚焦環(huán)的溫度，由此能夠自由地控制基板的面內(nèi)處理特性的基板處理裝置等。
[0010]為了解決上述課題，本發(fā)明的一技術(shù)方案提供一種基板處理裝置，該基板處理裝置在處理室內(nèi)配置基板，以包圍該基板的周圍的方式配置聚焦環(huán)，對上述基板實(shí)施等離子體處理，其特征在于，該基板處理裝置包括:載置臺，其包括基座，該基座具有用于載置上述基板的基板載置面和用于載置上述聚焦環(huán)的聚焦環(huán)載置面；基座調(diào)溫機(jī)構(gòu)，其用于調(diào)整上述基座的溫度；基板保持部，其將上述基板的背面靜電吸附在上述基板載置面上，并將上述聚焦環(huán)的背面靜電吸附在上述聚焦環(huán)載置面上；導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)，其獨(dú)立地設(shè)有用于向上述基板的背面供給第I導(dǎo)熱氣體的第I導(dǎo)熱氣體供給部和用于向上述聚焦環(huán)的背面供給第2導(dǎo)熱氣體的第2導(dǎo)熱氣體供給部。
[0011]在像這樣的本發(fā)明中，能夠?qū)⒒屐o電吸附于基板保持部的基板載置面，并能夠?qū)⒕劢弓h(huán)靜電吸附于聚焦環(huán)載置面。此外，通過獨(dú)立地設(shè)置用于向基板背面供給第I導(dǎo)熱氣體的第I導(dǎo)熱氣體供給部和用于向聚焦環(huán)背面供給第2導(dǎo)熱氣體的第2導(dǎo)熱氣體供給部，能夠相對于向基板背面供給的第I導(dǎo)熱氣體獨(dú)立地向聚焦環(huán)背面供給第2導(dǎo)熱氣體。由此，能夠獨(dú)立地改變聚焦環(huán)與進(jìn)行了調(diào)溫的基座之間的導(dǎo)熱系數(shù)，從而能夠相對于基板溫度獨(dú)立地控制聚焦環(huán)的溫度，因此，能夠改善或者自由地控制基板的面內(nèi)處理特性。
[0012]另外，上述導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)構(gòu)成為，例如獨(dú)立地設(shè)置連接于上述第I導(dǎo)熱氣體供給部的第I氣體流路和連接于上述第2導(dǎo)熱氣體供給部的第2氣體流路，上述第I氣體流路連通于設(shè)置在上述基板載置面上的多個氣孔，上述第2氣體流路連通于設(shè)置在上述聚焦環(huán)載置面上的多個氣孔。由此，能夠利用來自基板載置面的氣孔的第I導(dǎo)熱氣體來控制基板與基座之間的導(dǎo)熱系數(shù)，能夠利用來自聚焦環(huán)載置面的氣孔的第2導(dǎo)熱氣體來控制聚焦環(huán)與基座之間的導(dǎo)熱系數(shù)。
[0013]在這種情況下，也可以在比上述聚焦環(huán)載置面靠下方的位置設(shè)有由沿著上述聚焦環(huán)的周向的環(huán)狀空間構(gòu)成的第I環(huán)狀擴(kuò)散部，使上述聚焦環(huán)載置面上的多個氣孔連通于上述第I環(huán)狀擴(kuò)散部的上部，并使上述第2氣體流路連通于上述第I環(huán)狀擴(kuò)散部的下部。由此，通過經(jīng)由該第2氣體流路向第I環(huán)狀擴(kuò)散部供給第2導(dǎo)熱氣體，能夠使第2導(dǎo)熱氣體沿著第I環(huán)狀擴(kuò)散部的周向整個第I環(huán)狀擴(kuò)散部擴(kuò)散并從各氣孔噴出，因此，能夠使第2導(dǎo)熱氣體沒有遺漏地流通到整個聚焦環(huán)背面。
[0014]另外，上述導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)也可以構(gòu)成為，獨(dú)立地設(shè)置連接于上述第I導(dǎo)熱氣體供給部的第I氣體流路和連接于上述第2導(dǎo)熱氣體供給部的第2氣體流路，上述第I氣體流路連通于設(shè)置在上述基板載置面上的多個氣孔，上述第2氣體流路連通于由沿著上述聚焦環(huán)的周向設(shè)置在上述聚焦環(huán)載置面的表面的環(huán)狀凹部構(gòu)成的第2環(huán)狀擴(kuò)散部。由此，能夠使第2導(dǎo)熱氣體沿著周向擴(kuò)散到聚焦環(huán)背面正下方的整個第2環(huán)狀擴(kuò)散部，因此，能夠使第2導(dǎo)熱氣體沒有遺漏地流通于整個聚焦環(huán)背面。
[0015]在這種情況下，也可以在上述第2環(huán)狀擴(kuò)散部中形成有多個突起部，該多個突起部用于支承上述聚焦環(huán)的背面。由此，能夠使多個突起部直接接觸于聚焦環(huán)背面來導(dǎo)熱。由此，能夠增加直接接觸于聚焦環(huán)背面來導(dǎo)熱的部分。
[0016]另外，也可以在上述第2環(huán)狀擴(kuò)散部的下部沿著該第2環(huán)狀擴(kuò)散部的周向形成有槽部，上述第2氣體流路連通于上述槽部。由此，即使在第2環(huán)狀擴(kuò)散部的突起部的數(shù)量較多而難以擴(kuò)散的情況下，來自第2氣體流路的第2導(dǎo)熱氣體也會經(jīng)由槽部向周向擴(kuò)散，因此易于遍布整個第2環(huán)狀擴(kuò)散部。
[0017]另外，上述導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)也可以構(gòu)成為，獨(dú)立地設(shè)置連接于上述第I導(dǎo)熱氣體供給部的第I氣體流路和連接于上述第2導(dǎo)熱氣體供給部的第2氣體流路，上述第I氣體流路連通于設(shè)置在上述基板載置面上的多個氣孔，在上述聚焦環(huán)載置面上沿著上述聚焦環(huán)的周向形成有表面粗糙度被加工成能供第2導(dǎo)熱氣體流通的程度的部位，上述第2氣體流路連通于該部位。由此，能夠使來自第2氣體流路的第2導(dǎo)熱氣體經(jīng)由聚焦環(huán)載置面的粗糙的表面在聚焦環(huán)的整個周向上擴(kuò)散。
[0018]在這種情況下，也可以在上述聚焦環(huán)載置面的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)均設(shè)有用于密封上述第2導(dǎo)熱氣體的密封部。由此，能夠使第2導(dǎo)熱氣體難以自聚焦環(huán)載置面泄漏，因此，由此能夠通過提高聚焦環(huán)的由第2導(dǎo)熱氣體自身帶來的導(dǎo)熱效果，來控制基板邊緣部的處理特性。
[0019]另外，也可以在上述聚焦環(huán)載置面的內(nèi)周側(cè)和外周側(cè)中的一者不設(shè)置密封部或兩者均不設(shè)置密封部。由此，不僅能夠利用由第2導(dǎo)熱氣體自身帶來的導(dǎo)熱效果，來控制基板的邊緣部的處理特性，還能夠在基板的邊緣部附近使第2導(dǎo)熱氣體泄漏，因此，還能夠通過改變該邊緣部附近的氣體成分的比率，來控制基板的邊緣部的處理特性。
[0020]另外，也可以在上述聚焦環(huán)載置面的表面和上述基板載置面的表面形成噴鍍膜，通過相對于上述基板載置面的噴鍍膜的氣孔率改變上述聚焦環(huán)載置面的噴鍍膜的氣孔率來控制上述基板的面內(nèi)處理特性。在這種情況下，優(yōu)選與基座的控制溫度范圍相應(yīng)地來決定上述聚焦環(huán)載置面的噴鍍膜的氣孔率。
[0021]另外，也可以這樣，上述基板載置面的多個氣孔分成中心部區(qū)域和該中心部區(qū)域周圍的邊緣部區(qū)域地進(jìn)行設(shè)置，上述第I氣體流路連通于上述基板載置面的中心部區(qū)域的多個氣孔，上述第2氣體流路分支為兩個流路，一個流路連通于設(shè)置在上述聚焦環(huán)載置面上的多個氣孔，另一個流路連通于上述基板載置面的邊緣部區(qū)域的多個氣孔。由此，不僅聚焦環(huán)，對于基板的邊緣部區(qū)域也能夠利用第2導(dǎo)熱氣體相對于中心部區(qū)域分開地控制溫度，因此，能夠直接控制基板的邊緣部區(qū)域的處理特性。
[0022]為了解決上述課題，本發(fā)明的另一技術(shù)方案提供一種基板處理裝置的基板處理方法，該基板處理裝置在處理室內(nèi)配置基板，以包圍該基板的周圍的方式配置聚焦環(huán)，對上述基板實(shí)施等離子體處理，其特征在于，上述基板處理裝置包括:載置臺，其包括基座，該基座具有用于載置上述基板的基板載置面和用于載置上述聚焦環(huán)的聚焦環(huán)載置面；基座調(diào)溫機(jī)構(gòu)，其用于調(diào)整上述基座的溫度；基板保持部，其將上述基板的背面靜電吸附在上述基板載置面上，并將上述聚焦環(huán)的背面靜電吸附在上述聚焦環(huán)載置面上；導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)，其獨(dú)立地設(shè)有用于以目標(biāo)壓力向上述基板的背面供給第I導(dǎo)熱氣體的第I導(dǎo)熱氣體供給部和用于以目標(biāo)壓力向上述聚焦環(huán)的背面供給第2導(dǎo)熱氣體的第2導(dǎo)熱氣體供給部；通過相對于上述第I導(dǎo)熱氣體的供給壓力改變上述第2導(dǎo)熱氣體的供給壓力來控制上述基板的面內(nèi)處理特性。
[0023]為了解決上述課題，本發(fā)明的又一技術(shù)方案提供一種基板處理裝置的基板處理方法，該基板處理裝置在處理室內(nèi)配置基板，以包圍該基板的周圍的方式配置聚焦環(huán)，對上述基板實(shí)施等離子體處理，其特征在于，上述基板處理裝置包括:載置臺，其包括基座，該基座具有用于載置上述基板的基板載置面和用于載置上述聚焦環(huán)的聚焦環(huán)載置面；基座調(diào)溫機(jī)構(gòu)，其用于調(diào)整上述基座的溫度；基板保持部，其將上述基板的背面靜電吸附在上述基板載置面上，并將上述聚焦環(huán)的背面靜電吸附在上述聚焦環(huán)載置面上；導(dǎo)熱氣體供給機(jī)構(gòu)，其獨(dú)立地設(shè)有用于以目標(biāo)壓力向上述基板的背面供給第I導(dǎo)熱氣體的第I導(dǎo)熱氣體供給部和用于以目標(biāo)壓力向上述聚焦環(huán)的背面供給第2導(dǎo)熱氣體的第2導(dǎo)熱氣體供給部；通過改變上述第I導(dǎo)熱氣體和上述第2導(dǎo)熱氣體的氣體種類來控制上述基板的面內(nèi)處理特性。
[0024]采用本發(fā)明，通過將基板和聚焦環(huán)這兩者靜電吸附，并且不僅向基板背面，也向聚焦環(huán)背面獨(dú)立地供給導(dǎo)熱氣體，能夠獨(dú)立地改變聚焦環(huán)與進(jìn)行了調(diào)溫的基座之間的導(dǎo)熱系數(shù)，從而能夠相對于基板的溫度獨(dú)立地控制聚焦環(huán)的溫度。由此，能夠改善或者自由地控制基板的面內(nèi)處理特性。
【附圖說明】
[0025]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)例