專利名稱：聚焦環和具有該聚焦環的基板處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及聚焦環和具有該聚焦環的基板處理裝置。
背景技術：
近年，隨著制造半導體設備的半導體晶片(以下，單獨稱為“晶片”)的大口徑的發展，要求在晶片的邊緣部例如從晶片的邊緣開始向中心方向10_以下的范圍也得到半導體設備。可是，由于對晶片實施等離子體處理的等離子體中的自由基的分布受到對象物的溫度分布的影響，所以為了通過自由基對晶片整體實施均勻的處理需要進行控制使得晶片的邊緣部的溫度與該晶片其他部分的溫度大致相同。因此，現有技術開發了為了使聚焦環的輻射熱減少，對聚焦環進行溫度調整進而進行冷卻的技術。但是，當因為冷卻聚焦環而晶片整體的溫度極端地降低時，作為涂布在晶片上的圖案掩膜的抗蝕劑膜變得容易被等離子體削減，因此為了防止晶片整體的溫度極端地降低，申請人開發出在被冷卻的聚焦環(以下稱為“內側聚焦環”)的外側還設置另外的聚焦環(以下稱為“外側聚焦環”)，且不冷卻該另外的聚焦環而積極加熱的技術(例如參照專利文獻I)。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :US-2010-0213171-A1

發明內容
發明想要解決的問題但是，一般地，堆積物在溫度差較大的兩個部件的縫隙中容易附著到低溫的部件， 因此本發明者確認了當使用由上述的內側聚焦環和外側聚焦環組成的、即兩分割聚焦環時，在兩個聚焦環的縫隙中堆積物容易附著到內側聚焦環。內側聚焦環和外側聚焦環的縫隙狹窄，等離子體難以進入，因此通過灰化 (ashing)等除去附著到內側聚焦環的堆積物是比較困難的。因而，為了除去堆積物需要使腔室進行大氣開放后取出內側聚焦環，從該內側聚焦環擦去堆積物。其結果是，有使基板處理裝置的工作效率降低的問題。另外，在基板處理裝置中，載置有內側聚焦環和外側聚焦環的基座(susceptor) 被冷卻，其溫度變得比內側聚焦環低，因此內側聚焦環和基座的溫度差變大，即使在內側聚焦環和基座的縫隙中堆積物也附著到基座。由于內側聚焦環和基座的縫隙也狹窄，所以為了除去堆積物需要使腔室進行大氣開放后取出內側聚焦環，使基座露出之后擦去堆積物。其結果是，還是有使基板處理裝置的工作效率降低的問題。本發明的目的是提供能夠防止在溫度差大的兩個部件的縫隙中堆積物附著到低溫的部件的聚焦環和具有該聚焦環的基板處理裝置。
用于解決課題的方法為了達成上述目的，技術方案I記載的聚焦環包圍配置于基板處理裝置的處理室內的基板的邊緣，其特征在于，包括與上述基板相鄰地配置且被冷卻的內側聚焦環；包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環；和配置于上述內側聚焦環和上述外側聚焦環的縫隙的石英部件。技術方案2記載的聚焦環，其特征在于在技術方案I記載的聚焦環中，上述石英部件暴露于在上述處理室內的產生等離子體的處理空間。技術方案3記載的聚焦環，其特征在于在技術方案I或2記載的聚焦環中，在上述處理室內配置至少載置上述基板和上述內側聚焦環的載置臺，上述石英部件介于上述內側聚焦環和上述載置臺之間。為了達成上述目的，技術方案4記載的基板處理裝置，包括收容基板的處理室和包圍上述處理室內配置的基板的邊緣的聚焦環，其特征在于上述聚焦環包括與上述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環；和配置于上述內側聚焦環和上述外側聚焦環的縫隙的石英部件。為了達成上述目的，技術方案5記載的基板處理裝置，包括收容基板的處理室、包圍配置于上述處理室內的基板的邊緣的聚焦環和載置上述基板和上述聚焦環的載置臺，其特征在于上述聚焦環包括與上述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，上述載置臺被冷卻而成為比上述內側聚焦環更低溫，在上述內側聚焦環和上述載置臺的縫隙配置有石英部件。技術方案6記載的基板處理裝置，其特征在于在技術方案5記載的基板處理裝置中，上述石英部件介于上述載置臺中載置上述內側聚焦環的載置面和上述內側聚焦環之間。技術方案7記載的基板處理裝置，其特征在于在技術方案6記載的基板處理裝置中，上述石英部件被延伸而配置于上述內側聚焦環和上述外側聚焦環的縫隙。為了達成上述目的，技術方案8記載的基板處理裝置，包括收容基板的處理室； 包圍配置于上述處理室內的基板的邊緣的聚焦環；載置上述基板和上述聚焦環的載置臺； 和對上述聚焦環和上述載置臺的縫隙供給氣體的氣體供給裝置，其特征在于上述聚焦環包括與上述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，上述氣體供給裝置對上述內側聚焦環與上述外側聚焦環的縫隙、和上述內側聚焦環與上述載置臺的縫隙中的至少一個供給氣體。技術方案9記載的基板處理裝置，其特征在于在技術方案8記載的基板處理裝置中，上述氣體供給裝置供給的氣體是氧氣。技術方案10記載的基板處理裝置，其特征在于在技術方案8記載的基板處理裝置中，上述氣體供給裝置供給的氣體是惰性氣體。技術方案11記載的基板處理裝置，其特征在于在技術方案8記載的基板處理裝置中，上述氣體供給裝置供給的氣體是處理氣體。為了達成上述目的，技術方案12記載的聚焦環，包圍配置于基板處理裝置的處理室內的基板的邊緣，其特征在于，包括與上述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，上述內側聚焦環具有暴露于上述處理室內的處理空間且以覆蓋上述外側聚焦環的一部分的方式突出的薄板狀的突出部。技術方案13記載的聚焦環，其特征在于在技術方案12記載的聚焦環中，上述內側聚焦環具有的突出部的厚度是I. 7mm以上且2. Omm以下。為了達成上述目的，技術方案14記載的基板處理裝置，包括收容基板的處理室和包圍配置于上述處理室內的基板的邊緣的聚焦環，其特征在于上述聚焦環包括與上述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，上述內側聚焦環具有暴露于上述處理室內的處理空間且以覆蓋上述外側聚焦環的一部分的方式突出的薄板狀的突出部。發明效果根據本發明，由于在內側聚焦環和外側聚焦環的縫隙配置石英部件，所以在內側聚焦環和外側聚焦環的縫隙中當等離子體與石英部件接觸時產生氧自由基，促進基于該氧自由基的堆積物的分解去除。其結果是，能夠防止在溫度差大的內側聚焦環和外側聚焦環的縫隙中堆積物附著到低溫的內側聚焦環。根據本發明，由于在內側聚焦環和載置臺的縫隙配置石英部件，所以在內側聚焦環和載置臺的縫隙中當等離子體與石英部件接觸時產生氧自由基，促進基于該氧自由基的堆積物的分解去除。其結果是，能夠防止在溫度差大的內側聚焦環和載置臺的縫隙中堆積物附著到溫度更低的載置臺。根據本發明，由于氣體供給裝置對內側聚焦環與外側聚焦環的縫隙、和內側聚焦環與載置臺的縫隙中的至少一個供給氣體，所以被供給的氣體推出成為進入到內側聚焦環與外側聚焦環的縫隙、和內側聚焦環與載置臺的縫隙的堆積物的根源的反應生成物。其結果是，能夠防止在溫度差大的內側聚焦環和外出聚焦環的縫隙中堆積物附著到低溫的內側的聚焦環，還有防止在溫度差大的內側聚焦環和載置臺的縫隙中堆積物附著到更低溫的載置臺。根據本發明，由于內側聚焦環具有暴露于處理室內的處理空間且以覆蓋外側聚焦環的方式突出的薄板狀的突出部，所以該突出部受到來自處理空間中的等離子體的輻射熱而溫度上升，在該突出部附近內側聚焦環和外側聚焦環的溫度差減小。其結果是，至少在突出部附近，能夠防止在內側聚焦環和外側聚焦環的縫隙中堆積物附著到低溫的內側聚焦環。


圖I是概略地表示本發明的第I實施方式涉及的基板處理裝置的的結構的圖。圖2是概略地表示圖I的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖 2(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖2(B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第I變形例， 圖2 (C)表示本實施方式涉及的聚焦環的第2變形例，圖2 (D)表示本實施方式涉及的聚焦環的第3變形例，圖2 (E)表示本實施方式涉及的聚焦環的第4變形例，圖2 (F)表示本實施方式涉及的聚焦環的第5變形例。圖3是概略地表示本發明的第2實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖3(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖3 (B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第I變形例，圖3(C)表示本實施方式涉及的聚焦環的第2變形例，圖3(D)表示本實施方式涉及的聚焦環的第3變形例。 圖4是概略地表示本發明的第3實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖4(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖4(B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第I變形例。圖5是概略地表示本發明的第4實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖。
圖6是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖6(A)表不第I例，圖6(B)表不第2例。
圖7是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖7 (A)表示第3例，圖7 (B)表示第4例。
圖8是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖8 (A)表示第5例，圖8 (B)表示第6例，圖8 (C)表示第7例，圖8 (D)表示第8例。
符號說明
W晶片
10基板處理
12基座
25聚焦環
25a內側聚焦環
25b外側聚焦環
25c、25d塊部件
25e凸緣部
35氣體供給口
36、38激光
37激光導向部件
39、40推進銷
41接地部件
42接地電極
43正電位電極
44電磁鐵具體實施方式
以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
首先，對本發明的第I實施方式涉及的基板處理裝置進行說明。
圖I是概略地表示本發明的實施方式涉及的基板處理裝置的結構的圖。本基板處
理裝置對作為基板的半導體設備用的晶片(以下僅稱為“晶片”)進行等離子體蝕刻處理。
在圖I中，基板處理裝置10，例如具有收容直徑300mm的晶片W的腔室11，并在該腔室11內配置有載置晶片W的圓柱狀的基座12 (載置臺)。在基板處理裝置10中，由腔室 11的內側壁和基座12的側面形成側面排氣路13。在該側面排氣路13的中途配置有排氣板14。排氣板14是具有多個貫穿孔的板狀部件，作為將腔室11內部隔離為上部和下部的隔離板發揮作用。在被排氣板14隔離的腔室11內部的上部(以下稱為“處理室”)15的內部空間(處理空間)如后述產生等離子體。另外，腔室11內部的下部(以下稱為“排氣室(集合管manifold) ”) 16與排出腔室11內的氣體的排氣管17連接。排氣板14捕捉或反射在處理室15產生的等離子體，防止其向集合管16泄漏。在排氣管17 連接 TMP(Turbo Molecular Pump)和 DP(Dry Pump)(均未圖不)，這些泵對腔室11內進行抽真空減壓。具體而言，DP將腔室11內從大氣壓減壓至中真空狀態 (例如I. 3X IOPa(O. ITorr)以下)，TMP與DP協作將腔室11內減壓到比中真空狀態壓力更低的高真空狀態(例如I. 3 X 10_3Pa (I. OX I(T5Torr)以下)。而且，腔室11內的壓力由 APC閥(未圖示)控制。腔室11內的基座12經由第I匹配器19與第I高頻電源18連接，且經由第2匹配器21與第2高頻電源20連接，第I高頻電源18對基座12施加比較低的頻率例如2MHz 的離子引入用的高頻電力，第2高頻電源20對基座12施加比較高的頻率例如60MHz的等離子體生成用的高頻電力。由此，基座12作為電極發揮作用。另外，第I匹配器19和第2匹配器21降低來自基座12的高頻電力的反射，使高頻電力的對基座12的施加頻率為最大。在基座12的上部邊緣部以該基座12的中央部分向圖中上方突出的方式形成有臺階。在該基座12的中央部分的頂端配置有由在內部具有靜電電極板22的陶瓷形成的靜電卡盤23。靜電電極板22與直流電源24連接，當對靜電電極板22施加正的直流電壓時， 在晶片W中的靜電卡盤23 —側的面(以下稱為“背面”)產生負電位，在靜電電極板22和晶片W的背面之間產生電位差，通過由該電位差引起的庫侖力或約翰遜·拉別克(Johnsen Rahbek)力，晶片W被靜電卡盤23吸附保持。另外，基座12在內部具有由制冷劑流路構成的冷卻機構(未圖示)，該冷卻機構通過經由基座12吸收與等離子體接觸而溫度上升的晶片W的熱，來防止晶片W的溫度變為所期望的溫度以上。考慮傳熱效率和電極機能，基座12由導電體例如鋁構成，但是為了防止導電體暴露到等離子體產生的處理室15，該基座12的側面通過由電介體例如石英(SiO2)構成的側面保護部件26覆蓋。而且，在基座12的上部以包圍被靜電卡盤23吸附保持的晶片W的方式向基座12 的臺階(載置面)和側面保護部件26載置聚焦環25。聚焦環25是由包圍晶片W的內側聚焦環25a和包圍該內側聚焦環25a的外側聚焦環25b構成的兩分割聚焦環，內側聚焦環 25a和外側聚焦環25b由硅(Si)或碳化硅(SiC)構成。S卩，聚焦環25由半導體構成，因此使等離子體的分布區域不僅在晶片W上而且擴大至該聚焦環25上，將晶片W的邊緣部上的等離子體的密度維持為與該晶片W的中央部上的等離子體的密度相同的程度。由此，確保對晶片W的整個面實施的等離子體蝕刻處理的均勻性。內側聚焦環25a主要被載置在基座12的臺階，外側聚焦環25b主要被載置在側面保護部件26，但在內側聚焦環25a和基座12之間，如后述的圖2(A)所示，隔有由具有傳熱特性的傳熱性硅橡膠等形成的傳熱片34。傳熱片34將與等離子體接觸而溫度上升的內側聚焦環25a的熱向基座12進行傳熱,使熱被該基座12的冷卻機構吸收。另一方面，由于在外側聚焦環25b和側面保護部件26之間沒有隔著任何部件，所以當處理室15的內部空間被減壓時，在外側聚焦環25b和側面保護部件26之間產生真空絕熱層，與等離子體接觸而溫度上升的外側聚焦環25b的熱不向側面保護部件26傳熱，其結果是，外側聚焦環25b不被冷卻，外側聚焦環25b的溫度被維持較高的狀態。由此，能夠將內側聚焦環25a的溫度維持在所期望的低溫，并且能夠將外側聚焦環25b的溫度維持在高溫。在腔室11的頂部以與基座12相對的方式配置有噴淋頭27。噴淋頭27包括上部電極板28 ;可裝卸地吊掛該上部電極板28的冷卻板29 ;和覆蓋該冷卻板29的蓋體30。上部電極板28由具有沿厚度方向貫穿的多個氣體孔31的圓板狀部件構成。在冷卻板29的內部設置有緩沖室32，該緩沖室32與處理氣體導入管33連接。在基板處理裝置10中，從處理氣體導入管33向緩沖室32供給的處理氣體經由氣體孔31被導入處理室15的內部空間，該被導入的處理氣體被從第2高頻電源20經由基座 12向處理室15的內部空間施加的等離子體生成用的高頻電力激勵，成為等離子體。該等離子體中的離子被第I高頻電源18對基座12施加的離子吸引用的高頻電力吸向晶片W，對該晶片W實施等離子體蝕刻處理。在對晶片W實施等離子體蝕刻處理期間，晶片W的被蝕刻層和等離子體反應生成的反應生成物在處理室15的內部空間飄蕩，作為堆積物向處理室15的各部位附著。特別是，堆積物具有在溫度差大的兩個部件的縫隙中附著到低溫的部件的傾向，因此在內側聚焦環25a和外側聚焦環25b的縫隙中附著到內側聚焦環25a。由于內側聚焦環25a和外側聚焦環25b的縫隙狹窄或者呈迷宮式結構，因此難以去除附著到內側聚焦環25a的堆積物。在本實施方式中，與此對應，在內側聚焦環25a和外側聚焦環25b的縫隙配置由石英構成的部件。圖2是概略地表示圖I的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖 2(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖2(B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第I變形例， 圖2 (C)表示本實施方式涉及的聚焦環的第2變形例，圖2 (D)表示本實施方式涉及的聚焦環的第3變形例，圖2 (E)表示本實施方式涉及的聚焦環的第4變形例，圖2 (F)表示本實施方式涉及的聚焦環的第5變形例。在圖2(A)中，聚焦環25具有由配置于內側聚焦環25a和外側聚焦環25b的縫隙 (以下稱為“第I縫隙”)的石英構成的塊部件25c (石英部件)。當在基板處理裝置10中對晶片W實施等離子體蝕刻處理時，當等離子體、特別是自由基進入第I縫隙與塊部件25C接觸時，與石英產生化學反應從塊部件25c產生氧自由基。在第I縫隙中反應生成物作為堆積物附著到內側聚焦環25a時，該氧自由基直接與附著的堆積物發生化學反應，分解除去該堆積物。其結果是，能夠防止在溫度差大的第I縫隙中堆積物附著到內側聚焦環25a。只要在第I縫隙中產生氧自由基，就能夠防止堆積物附著到內側聚焦環25a，因此只要塊部件25c存在于第I縫隙即可，塊部件25c的形狀和大小并無限制。因此，塊部件25c 的截面形狀可以為向下凸出的截面形狀(圖2 (B))、向上凸出的截面形狀(圖2 (C))或者矩形的截面形狀(圖2(D))，但優選塊部件25c的一部分暴露于處理室15的內部空間。由此， 能夠促進等離子體與塊部件25c的接觸，所以能夠可靠地從塊部件25c產生氧自由基。另外，若與進入到第I空間的等離子體接觸，則塊部件25c也可以不直接暴露于處理室15的內部空間(圖2(E))。而且，塊部件25c也可以介于內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間(圖 2(F)) 0由此，能夠防止成為堆積物的根源的反應生成物進入內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間，并且由于塊部件25c也在內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間產生氧自由基，因此能夠在內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間促進基于氧自由基的堆積物的分解去除。而且，在該情況下，在基座12的臺階與塊部件25c之間、和塊部件25c與內側聚焦環25a之間分別配置有傳熱片34a、34b。塊部件25c由石英形成，因此當與等離子體發生了化學反應時，不僅產生氧自由基也產生硅自由基。硅自由基作為硅單體或者作為與氧氣結合后的氧化硅有可能附著到配置于處理室15的內部空間的其他的構成部件，因此優選向處理室15的內部空間導入氟化碳(CF)類的處理氣體。由于從氟化碳類的處理氣體生成的等離子體分解硅和碳化硅，所以能夠防止娃和碳化娃附著到其他的構成部件。接著，對本發明的第2實施方式涉及的基板處理裝置進行說明。本實施方式，由于其結構、作用與上述的第I實施方式基本相同，所以對于重復的結構、作用省略說明，以下針對不同的結構、作用進行說明。在圖I的基板處理裝置10中，為了使聚焦環25容易裝卸到基座12，在基座12的側面和內側聚焦環25a的內側面之間設置有規定的寬度的縫隙，但由于基座12被內置的冷卻機構直接冷卻，因此基座12的溫度變為遠低于內側聚焦環25a的溫度。S卩，在基座12的側面和內側聚焦環25a的內側面的縫隙(以下稱為“第2縫隙”)溫度差變大。因此，在第 2縫隙中堆積物附著到基座12上。在本實施方式中，與此對應，在第2縫隙配置有由石英形成的部件。圖3是概略地表示本發明實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖3(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖3(B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第I變形例，圖3(C)表示本實施方式涉及的聚焦環的第2變形例，圖3 (D)表示本實施方式涉及的聚焦環的第3變形例。在圖3(A)中，聚焦環25具有由配置于第2縫隙的石英形成的塊部件25d(石英部件)。當在基板處理裝置10中對晶片W實施等離子體蝕刻處理時，當等離子體、特別是自由基進入第2縫隙與塊部件25d接觸時，從塊部件25d產生氧自由基。該氧自由基在第 2縫隙與堆積物發生化學反應，分解除去該堆積物。其結果是，能夠防止在溫度差大的第2 縫隙中堆積物附著到基座12上。只要在第2縫隙中產生氧自由基，就能夠防止堆積物附著到基座12，因此塊部件 25d只要存在于第2縫隙即可，塊部件25d的形狀和大小并無限制。另外，塊部件25d也可以介于內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間(圖3(B))。由此，能夠防止成為堆積物的根源的反應生成物進入內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間，并且由于塊部件25d在內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間也使氧自由基產生，因此能夠在內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間促進基于氧自由基的堆積物的分解去除。而且，在該情況下，在基座12的臺階與塊部件25d的下表面之間、和塊部件25d的上表面與內側聚焦環25a之間分別配置有傳熱片34a、34b。
而且，塊部件25d被延伸且該延伸的部分也可以配置于第I縫隙(圖3(B))。由此，同時能夠防止在第I縫隙和第2縫隙中堆積物附著到各部件。另外，聚焦環25不僅具有塊部件25d，也可以具有第I實施方式中的塊部件 25c(圖3(C))，進而塊部件25d不僅可以介于內側聚焦環25a的下表面和基座12的臺階之間，也可以介于外側聚焦環25b的下表面和側面保護部件26之間(圖3(D))。接著，對本發明的第3實施方式涉及的基板處理裝置進行說明。本實施方式，由于其結構、作用與上述的第I實施方式基本相同，所以對于重復的結構、作用省略說明，以下針對不同的結構、作用進行說明。圖4是概略地表示本實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖，圖4(A)表示本實施方式涉及的聚焦環，圖4(B)表示本實施方式涉及的聚焦環的第 I變形例。在圖4(A)中，基本處理裝置10具有在基座12的臺階中開口且與內側聚焦環 25a的下表面相對的氣體供給口 35 (氣體供給裝置)。氣體供給口 35，當在基板處理裝置10中執行等離子體蝕刻處理或利用等離子體的洗凈處理、例如WLDC(Wafer Less Dry Cleaning)處理時，向內側聚焦環25a的下表面供給規定的氣體例如氧氣。供給的氧氣(在圖中用箭頭表示)在基座12的臺階和內側聚焦環25a的下表面之間流動，被供給到第I縫隙和第2縫隙中的至少一個。在第I縫隙或第2縫隙流動的氧氣，與進入到第I縫隙或第2縫隙的等離子體接觸，產生氧自由基。該氧自由基在第I縫隙或第2縫隙中與堆積物發生化學反應，分解除去該堆積物。其結果是，能夠防止在溫度差大的第I縫隙或第2縫隙中堆積物附著到基座12 和內側聚焦環25a。另外，由于在第I縫隙或第2縫隙流動的氧氣，將成為進入到第I縫隙或第2縫隙的堆積物的根源的反應生成物向處理室15的內部空間推出，所以能夠更可靠地防止在第I縫隙和第2縫隙的堆積物的附著。在上述的實施方式中，將氣體供給口 35設置于基座12的臺階中，但只要氣體供給口 35能將進行供給的氣體供給到第I縫隙和第2縫隙，氣體供給口 35的配置位置并不限定于基座12的臺階。例如，氣體供給口 35也可以設置于基座12和側面保護部件26之間 (圖4(B))，也可以設置于側面保護部件26(未圖示)。另外，從氣體供給口 35供給的氣體并不限定于氧氣，也可以供給惰性氣體例如稀有氣體和氮氣氣體、或者處理氣體。惰性氣體將進入到第I縫隙和第2縫隙的反應生成物推出，但不與進入到第I縫隙和第2縫隙的等離子體發生反應生成新的反應生成物，所以能夠更可靠地防止在第I縫隙和第2縫隙中的堆積物的附著。另外，處理氣體也推出進入到第I縫隙和第2縫隙的反應生成物，但即使該處理氣體泄漏到處理室15的內部空間，也不對等離子體的成分產生影響，因此能夠防止對晶片W實施與所期望的等離子體蝕刻處理不同的等離子體蝕刻處理。而且，在氣體供給口 35供給氧氣或處理氣體等的情況下，可能當這些氣體向處理室15的內部空間泄漏時對在該內部空間的等離子體的密度和分布產生影響。在基板處理裝置10中，與此對應，優選減少從在噴淋頭27中與第I縫隙和第2縫隙相對的部分供給的氧氣或處理氣體的供給量。接著，對本發明的第4實施方式涉及的基板處理裝置進行說明。
本實施方式，其結構、作用與上述的第I實施方式基本相同，因此對于重復的結構、作用省略說明，以下針對不同的結構、作用進行說明。圖5是概略地表示本實施方式涉及的基板處理裝置具有的聚焦環的結構的放大截面圖。在圖5中，內側聚焦環25a具有在處理室15的內部空間一側中暴露于該內部空間且以覆蓋外側聚焦環25b的方式突出的薄板狀的凸緣部25e(突出部)。該凸緣部25e與外側聚焦環25b的相對面一起構成第I縫隙。該凸緣部25e的厚度設定為I. 7mm以上且
2.Omm以下。當在基板處理裝置10中執行等離子體蝕刻處理或WLDC處理時，由于凸緣部25e 的厚度薄因此熱容小，所以接受來自等離子體的輻射熱后溫度與內側聚焦環25a的其他部位相比上升。其結果是，能夠在第I縫隙中使內側聚焦環25a和外側聚焦環25b的溫度差變小，而且，能夠防止在第I縫隙中堆積物附著到內側聚焦環25a。另外，例如即使在第I縫隙中附著了堆積物，通過來自高溫的凸緣部25e和外側聚焦環25b的輻射熱也能夠分解除去附著的堆積物。在本實施方式中，由于凸緣部25e覆蓋外側聚焦環25b，因此第I縫隙呈迷宮式結構。其結果是，成為堆積物的根源的反應生成物難以進入第I縫隙的基座12 —側，由此能夠可靠地防止在第I縫隙中附著堆積物。另外，凸緣部25e的厚度的最小值是I. 7mm,因此能夠防止該凸緣部25e的剛性極端降低，并能夠防止在內側聚焦環25a的交換作業中凸緣部25e損壞。另外，凸緣部25e的厚度的上限是2. Omm,因此凸緣部25e的熱容變大，能夠防止即使受到等離子體的輻射熱溫度也不上升。以上，關于本發明，使用上述的各實施方式進行了說明，但本發明并不限定于上述各實施方式。而且，上述的各實施方式，不僅能夠適用于對半導體設備用的晶片W進行等離子體蝕刻處理的等離子體處理裝置10，而且也能夠適用于使用等離子體對含有IXD(Liquid Crystal Display)的FPD(Flat Panel Display)等中使用的各種基板或光掩膜、CD基板、 印刷基板等進行處理的等離子體處理裝置。以上，關于能夠防止在第I縫隙和第2縫隙中堆積物進行附著的本發明的實施方式進行了說明，但在等離子體蝕刻處理中產生大量的反應生成物的情況等，即使根據上述的各實施方式，也具有不能完全地防止在第I縫隙和第2縫隙中堆積物進行附著的情況。以下，對于能夠除去在第I縫隙和第2縫隙中附著的堆積物的基板處理裝置的例子進行說明。以下說明的各例能夠與上述的本發明的各實施方式一起使用。圖6是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖6(A)表不第I例，圖6(B)表不第2例。在圖6(A)中，側面保護部件26具有由使激光透過的材料例如石英構成且朝第I 縫隙向上方突出的突出部26a，在該突出部26a設置有與在第I縫隙中的內側聚焦環25a 相對的相對面26b。另外，在與側面保護部件26相比圖中下方配置有激光照射裝置(未圖示)，該激光照射裝置朝向側面保護部件26照射例如波長I IOOnm以下的聚焦環加熱用的激光36。
照射到側面保護部件26的激光36在側面保護部件26的各內表面重復反射，并且從側面保護部件26的上部被照射向外側聚焦環25b。由于外側聚焦環25b由硅或碳化硅構成，因此外側聚焦環25b吸收波長IlOOnm以下的激光36并通過該吸收的激光36的能量被加熱。此時，突出面26a的相對面26b與第I縫隙中的內存聚焦環25a相對，因此激光36 的一部分從相對面26b向內側聚焦環25a照射。該激光36的一部分被被附著于內側聚焦環25a的堆積物吸收，而使該堆積物的溫度上升。由此，堆積物的分解除去被促進，其結果是能夠除去在第I縫隙中附著于內側聚焦環25a的堆積物。而且，當被照射到內側聚焦環25a的聚焦環加熱用的激光36的一部分的光量少， 堆積物的溫度未充分上升時，也可以向側面保護部件26照射與聚焦環加熱用的激光36不同的另外的激光，例如被堆積物有效地吸收的激光，可以將該另外的激光的一部分從相對面26b向內側聚焦環25a照射。由此，能夠充分且有效地使堆積物的溫度上升。另外，當不能直接對第I縫隙照射激光時，例如第I縫隙呈迷宮式結構的情況下， 如圖6 (B)所示，除側面保護部件26之外還以與第I縫隙相對的方式在基座12和側面保護部件26之間配置有例如由石英形成的激光導向部件37 (激光透過部件)，在與激光導向部件37相比更靠近圖中下方處配置有另外的激光照射裝置(未圖示)，該另外的激光照射裝置向激光導向部件37照射例如波長比IlOOnm大的激光38。被照射到激光導向部件37的激光38，透過激光導向部件37期間，在該激光導向部件37的各內表面重復反射，并從激光導向部件37的上部向第I縫隙照射。在此，由于第I 縫隙呈迷宮式結構，因此例如雖然內側聚焦環25a的一部分和外側聚焦環25b的一部分存在于激光38的光路上，但硅或碳化硅也使波長大于IlOOnm的光透過，所以激光38透過內側聚焦環25a的一部分和外側聚焦環25b到達第I縫隙，被第I縫隙中的堆積物吸收，使該堆積物的溫度上升。由此，能夠除去第I縫隙中的堆積物。另外，當在第I縫隙和另外的激光照射裝置之間未配置吸收激光的部件和構件時，另外的激光照射裝置不僅可以配置在激光導向部件37的下方，也可以配置于腔室11的側壁附近或腔室11的上方的蓋體的附近。在該情況下，優選另外的激光照射裝置指向第I縫隙。圖7是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置所具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖7 (A)表示第3例，圖7 (B)表示第4例。在圖7(A)中，基板處理裝置10還具有從基座12的臺階自由伸出的推進銷39。當推進銷39向上方伸出時，舉起內側聚焦環25a使其離開外側聚焦環25b。通常，堆積物與等離子體接觸時特別是與自由基發生化學反應被分解除去。在此，由于被推進銷39舉起的內側聚焦環25a暴露于處理室15的內部空間的等離子體，所以附著于內側聚焦環25a的堆積物的基于等離子體的分解除去被促進。其結果是，能夠除去在第I縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a的堆積物。另外，在圖7(B)中，基板處理裝置10還具有從側面保護部件26的上表面自由伸出的推進銷40。當推進銷40向上方伸出時，舉起外側聚焦環25b并使其離開內側聚焦環 25a。在本例中，由于外側聚焦環25b離開內側聚焦環25a，所以附著于內側聚焦環25a的堆積物暴露于處理室15的內部空間的等離子體。由此，附著于內側聚焦環25a的堆積物的基于等離子體的分解除去被促進，所以能夠除去在第I縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a的堆積物。上述的第3例和第4例中的堆積物除去，在基板處理裝置10中實施WLDC處理時被執行。另外，在第3例和第4例中，由于作為使內側聚焦環25a和外側聚焦環25b移動的裝置使用推動銷，所以能夠防止基板處理裝置10的結構變得復雜。圖8是概略地表示能夠除去附著的堆積物的基板處理裝置所具有的聚焦環附近的結構的放大截面圖，圖8 (A)表示第5例，圖8 (B)表示第6例，圖8 (C)表示第7例，圖8 (D) 表示第8例。在圖8(A)中，基板處理裝置10還具有配置于側面保護部件26的外側且外側聚焦環25b的下方的、由半導體或導電體例如硅形成的接地部件41。接地部件41的電位被維持為接地。在本例中，由于在外側聚焦環25b的附近配置有接地部件41，因此外側聚焦環25b 的電位也接近接地電位。另一方面，由于在基座12和內側聚焦環25a產生負的偏壓電位， 因此外側聚焦環25b的電位相對變高，容易引入電子。其結果是，能夠使與外側聚焦環25b 相對的鞘(sheath)的厚度變大，能夠使在處理室15的內部空間中的等離子體從與外側聚焦環25b相對的位置向與內側聚焦環25a相對的位置靠近。由此，能夠提高與第I縫隙和第 2縫隙相對的等離子體的密度，并且能夠使進入第I縫隙和第2縫隙的等離子體增加。其結果是，能夠促進在第I縫隙和第2縫隙中的堆積物的基于等離子體的分解，能夠除去在第I 縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a的堆積物和在第2縫隙中附著于更低溫的基座12的堆積物。在圖8(B)中，基板處理裝置10還具有在側面保護部件26內配置于外側聚焦環 25b的附近的接地電位的接地電極42。在本例中，由于在外側聚焦環25b的附近配置有接地電極42，因此外側聚焦環25b 的電位也接近接地電位。其結果是，能夠使處理室15的內部空間中的等離子體從與外側聚焦環25b相對的位置向與內側聚焦環25a相對的位置靠近。由此，能夠提高與第I縫隙和第2縫隙相對的等離子體的密度，并且能夠除去在第I縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a 的堆積物和在第2縫隙中附著于更低溫的基座12堆積物。在圖8(C)中，基板處理裝置10還具有在側面保護部件26內配置于外側聚焦環 25b的附近的、施加正的直流電壓的正電位電極43。在本例中，由于在外側聚焦環25b的附近配置有正電位電極43，所以外側聚焦環 25b的電位也呈正電位。其結果是，能夠使處理室15的內部空間中的等離子體從與外側聚焦環25b相對的位置向與內側聚焦環25a相對的位置靠近。由此，能夠提高與第I縫隙和第2縫隙相對的等離子體的密度，并且能夠除去在第I縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a 的堆積物和在第2縫隙中附著于更低溫的基座12堆積物。在圖8(D)中，基板處理裝置10還具有在聚焦環25的下方配置于第I縫隙的附近的電磁鐵44。在本例中，電磁鐵44以第I縫隙為中心產生磁場，使處理室15的內部空間中的等離子體從與外側聚焦環25b相對的位置向與內側聚焦環25a相對的位置靠近。由此，能夠提高與第I縫隙和第2縫隙相對的等離子體的密度，并且能夠除去在第I縫隙中附著于低溫的內側聚焦環25a的堆積物和在第2縫隙中附著于更低溫的基座12堆積物。
權利要求
1.一種聚焦環，其包圍配置于基板處理裝置的處理室內的基板的邊緣，該聚焦環的特征在于，包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環；和配置于所述內側聚焦環和所述外側聚焦環的縫隙的石英部件。
2.如權利要求I所述的聚焦環，其特征在于所述石英部件暴露于所述處理室內的產生等離子體的處理空間。
3.如權利要求I或2所述的聚焦環，其特征在于在所述處理室內配置至少載置所述基板和所述內側聚焦環的載置臺，所述石英部件介于所述內側聚焦環和所述載置臺之間。
4.一種基板處理裝置，其包括收容基板的處理室和包圍配置于所述處理室內的基板的邊緣的聚焦環，該基板處理裝置的特征在于所述聚焦環包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環；和配置于所述內側聚焦環和所述外側聚焦環的縫隙的石英部件。
5.一種基板處理裝置，其包括收容基板的處理室、包圍配置于所述處理室內的基板的邊緣的聚焦環和載置所述基板和所述聚焦環的載置臺，該基板處理裝置的特征在于所述聚焦環包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，所述載置臺被冷卻，成為比所述內側聚焦環更低溫，在所述內側聚焦環和所述載置臺的縫隙配置有石英部件。
6.如權利要求5所述的基板處理裝置，其特征在于所述石英部件介于所述載置臺中載置所述內側聚焦環的載置面和所述內側聚焦環之間。
7.如權利要求6所述的基板處理裝置，其特征在于所述石英部件被延伸而配置于所述內側聚焦環和所述外側聚焦環的縫隙。
8.一種基板處理裝置，其包括收容基板的處理室、包圍配置于所述處理室內的基板的邊緣的聚焦環、載置所述基板和所述聚焦環的載置臺和對所述聚焦環與所述載置臺的縫隙供給氣體的氣體供給裝置，該基板處理裝置的特征在于所述聚焦環包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，所述氣體供給裝置，對所述內側聚焦環與所述外側聚焦環的縫隙、和所述內側聚焦環與所述載置臺的縫隙中的至少一個供給氣體。
9.如權利要求8所述的基板處理裝置，其特征在于所述氣體供給裝置供給的氣體是氧氣。
10.如權利要求8所述的基板處理裝置，其特征在于所述氣體供給裝置供給的氣體是惰性氣體。
11.如權利要求8所述的基板處理裝置，其特征在于所述氣體供給裝置供給的氣體是處理氣體。
12.—種聚焦環，其包圍配置于基板處理裝置的處理室內的基板的邊緣，該聚焦環的特征在于，包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，所述內側聚焦環具有暴露于所述處理室內的處理空間且以覆蓋所述外側聚焦環的一部分的方式突出的薄板狀的突出部。
13.如權利要求12所述的聚焦環，其特征在于所述內側聚焦環具有的突出部的厚度是I. 7mm以上且2. Omm以下。
14.一種基板處理裝置，其包括收容基板的處理室和包圍配置于所述處理室內的基板的邊緣的聚焦環，該基板處理裝置的特征在于所述聚焦環包括與所述基板鄰接地配置且被冷卻的內側聚焦環；和包圍該內側聚焦環且不被冷卻的外側聚焦環，所述內側聚焦環具有暴露于所述處理室內的處理空間且以覆蓋所述外側聚焦環的一部分的方式突出的薄板狀的突出部。
全文摘要
本發明提供一種能夠防止在溫度差大的兩個部件的縫隙中堆積物附著到低溫的部件的聚焦環。聚焦環(25)包圍配置于基板處理裝置(10)的腔室(11)內的晶片(W)的邊緣，內側聚焦環(25a)和外側聚焦環(25b)構成聚焦環(25)，內側聚焦環(25a)與晶片(W)鄰接地配置且被冷卻，外側聚焦環(25b)包圍內側聚焦環(25a)且不被冷卻，塊部件(25c)配置于內側聚焦環(25a)和外側聚焦環(25b)之間。
文檔編號H01J37/02GK102592936SQ201210003658
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月6日 優先權日2011年1月7日
發明者山涌純, 輿水地鹽 申請人:東京毅力科創株式會社