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TWI390605B - Processing device - Google Patents

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TWI390605B
TWI390605B TW095138412A TW95138412A TWI390605B TW I390605 B TWI390605 B TW I390605B TW 095138412 A TW095138412 A TW 095138412A TW 95138412 A TW95138412 A TW 95138412A TW I390605 B TWI390605 B TW I390605B
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TW095138412A
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Inventor
Shinya Nishimoto
Tamaki Yuasa
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Description

處理裝置
本發明是有關一種在對半導體晶圓等之被處理體施以預定處理之際所使用的處理裝置。
一般為了製造積體電路等之半導體製品，因此對矽基板等之半導體晶圓重複進行成膜處理、氧化擴散處理、蝕刻處理、改質處理、回火處理等之各種處理。
進行成膜、蝕刻、灰化等之處理的情形，有使用電漿處理裝置的情形(例如參照JP 2003－257933A)。
從近年來即使在0.1mTorr(13.3mP a)~數10mTorr(數Pa)左右之高真空狀態下，還是能安定並維持高密度電漿的優點來看，常傾向於使用微波電漿裝置。
此種的電漿處理裝置係揭示於JP 3－191073A、JP 5－343334A、JP 9－181052A等。
第11圖是概略表示以往一般的微波電漿處理裝置之構造的剖面圖。
在微波電漿處理裝置2中，在可真空吸引的處理容器4內設有載置半導體晶圓W的載置台6。
在對向於載置台6之處理容器4的頂部，係氣密地安裝有以穿透微波的氮化鋁或石英所製成的圓板狀之頂板8。
在處理容器4的側壁，設有用以將處理氣體導入到容器內的氣體噴嘴9。
在頂板8的上方設置有：厚度數mm左右的圓板狀平面天線構件10；和為了縮短該平面天線構件10之半徑方向的微波波長，因此以電介質所製成的慢波件12。
在平面天線構件10形成多數個細長縫形的微波放射孔14。
在平面天線構件10的中心部連接有同軸導波管16的中心導體18。
利用微波發生器20所發生的2.45GHz的微波，利用模式轉換器22轉換成預定的振動模式之後，被導入到平面天線構件10。
微波係朝天線構件10之半徑方向呈放射狀地傳播，並且從微波放射孔14被放射出，且穿透頂板8，而被導入到處理容器4內。
藉由該微波的能量在處理容器4內的處理空間S產生處理氣體由来的電漿，使用該電漿對半導體晶圓W施行蝕刻或成膜等的預定電漿處理。
在藉由電漿CVD(Chemical Vapor Deposition)進行成膜之際，為了防止不要的膜附著在處理容器的側壁內表面，而且就算附著上不要的膜還是很容易利用乾洗除去的緣故，因此在成膜時有必要將處理容器之側壁內表面維持在某種程度之高溫的情形。
例如，使用CF系氣體將低感應率的碳氟化合物膜(層間絕緣膜)藉由電漿CVD成膜在晶圓上時，如果處理容器之側壁內表面的溫度太低，不要的膜很容易堆積在此，且在低溫所附著之該不要的膜很難進行乾洗。
為了解決該問題，如第11圖所示，在自處理容器4的側壁內表面起數mm左右的內側，沿著側壁內表面而設有內裝加熱器型之厚度4~9mm左右的內壁24。
藉由在成膜時，將內壁24加熱到100~200℃左右，就能防止不要的膜堆積在內壁的內側表面。
另一方面，在處理容器4的側壁設有用以流入冷媒的冷媒通路26，藉由讓冷媒流到這，而將處理容器4的溫度維持在90℃左右的安全溫度。
但上述的解決對策有以下的問題。
首先，如果設置內壁24，由於晶圓W之半徑方向外側的空間變窄，因此流到晶圓W周邊的氣流會變化，而且，晶圓W受到輻射熱也會變化。
因此，膜厚之面內均勻性有降低之虞。
此外，就算加熱內壁24，只要處理多數個晶圓，就免不了會在內壁24堆積不要的膜。
如前所述，如果晶圓W與內壁24之間的距離太小，內壁的表面狀態會因不要的膜堆積而變化，藉此膜厚之再現性亦有降低之虞。
雖然藉由將處理容器4的尺寸只增加內壁24之設置空間的部分，就能解決上述的問題，但只要處理容器4的尺寸增大，裝置佔有空間就會增加很不理想。
進而，只要同時進行處理容器4之側壁的冷卻與靠近配置在處理容器4之內壁24的加熱，能量就會因加熱效果與冷卻效果相砥被浪費消耗，會有能量效率變低的問題。
又，在第11圖所示的構造中，關於處理容器的上下方向會有無法達到產生溫度分佈的溫度控制，特別是無法局部冷卻預定部分的問題。
本發明是著眼於上述問題點所完成的發明，其主要之目的是以能個別地控制處理容器之各部分的溫度，且提升有關處理容器之加熱及/或冷卻的能量效率為其目的。
為了達成上述目的，本發明係為針對被處理體施以預定處理的處理裝置，提供具備：可完成排氣的金屬製處理容器；和為了載置被處理體被設置在前述處理容器內的載置台；和用以加熱前述被處理體的加熱手段；和將處理氣體導入到前述處理容器內的氣體導入手段；前述處理容器是由互相連結的複數個區塊體所形成，在鄰接的區塊體之間設有區塊間真空隔熱層的處理裝置。
只要藉此，由於設置在區塊體間的真空隔熱層會抑制區塊體間的熱移動，因此能個別有效率地控制各區塊體的溫度。
在最佳的一實施形態中，前述鄰接的區塊體係配置成上下方向相關並互相鄰接；前述區塊間真空隔熱層，係藉由前述上下方向相關而鄰接的區塊體；和將設置在該些區塊體之間的區塊間間隙的內周側及外周側加以氣密封住的密封構件所區隔成；該處理裝置更具備：真空吸引前述區塊間間隙，並發揮作為前述區塊間真空隔熱層功能的真空排氣系統。
在最佳的一實施形態中，前述鄰接的區塊體並未互相直接接觸。
最好，用以在前述鄰接的區塊體之間形成前述區塊間間隙的非金屬製的間隔構件，是介設在前述鄰接的區塊體之間。
在最佳的一實施形態中，前述複數個區塊體中的至少一個區塊體的外周面，是利用保護蓋構件被覆蓋；在前述外周面與保護蓋構件之間，係設有外側真空隔熱層。
前述外側真空隔熱層，係藉由前述區塊體及前述保護蓋構件；和將設置在該些之間的外側間隙的兩端部加以氣密封住的密封構件所區隔成。
最好，該處理裝置更具備：真空吸引前述外側間隙，發揮作為前述外側真空隔熱層功能的真空排氣系統。
最好，前述區塊間間隙與前述外側間隙係藉由連通路被連通，且藉由共通的真空排氣系統被真空吸引。
在最佳的一實施形態中，在前述複數個區塊體中的至少一個，設有區塊體加熱手段，或設有區塊體冷卻手段。
最好，在前述各區塊體，係設有將該區塊體加熱的區塊體加熱手段或冷卻的區塊體冷卻手段；在前述各區塊體，係設有用來檢測該區塊體之溫度的溫度測定手段；設置在前述各區塊體的前述區塊體加熱手段或前述區塊體冷卻手段，係被連接在溫度控制手段；前述溫度控制手段，係依據藉由該溫度測定手段所測定的各區塊體的溫度，而將設置在前述各區塊體的前述區塊體加熱手段或前述區塊體冷卻手段控制成以各區塊體的溫度為目標值。
前述各區塊體可控制成各不相同的溫度。
在最佳的一實施形態中，該處理裝置為了在前述處理容器內產生電漿，因此在前述處理容器內更具備：形成電場、磁場或電磁場的電漿形成手段，或將在前述處理容器外所產生的電漿供應到前述處理容器內的電漿導入手段；在前述區塊間間隙中，在比前述內周側之密封構件的更內周側，介設有用以防止處理容器內的電漿侵入到前述區塊間間隙的防止電漿侵入用環構件。
在最佳的一實施形態中，前述處理裝置係具備前述電漿形成手段；前述電漿形成手段係由將微波或高頻供應到前述處理容器內的手段所形成；讓前述鄰接的區塊體間電性導通，並在前述區塊間間隙介設有用以防止微波或高頻洩漏到前述處理容器之外部的遮蔽構件。
在最佳的一實施形態中，前述處理裝置係具備前述電漿形成手段；前述電漿形成手段係由將微波供應到前述處理容器內的手段所形成；在前述處理容器的頂部，係設有穿透微波的頂板；在前述頂板上設有用以將微波導入到前述處理容器內的平面天線構件。
在最佳的一實施形態中，前述複數個區塊體係包含：支撐前述頂板的上段區塊體；和當作前述氣體導入手段的一部分，來支撐將處理氣體吐出到前述處理容器內之氣體吐出部的中段區塊體；和對應於前述載置台之位置的部分的下段區塊體。
在最佳的一實施形態中，前述中段區塊體係由朝上下方向層積的複數個配件所形成，前述複數個配件中的最下段之配件以外的一個配件是支撐前述氣體吐出部。
在最佳的一實施形態中，前述複數個配件，係將朝上下方向鄰接的配件層積成直接地接觸；支撐前述上段區塊體與前述氣體吐出部的配件係被結合成一體，支撐前述氣體吐出部的配件係可自在其下方的配件分離；設有使支撐前述上段區塊體與前述氣體吐出部的配件一體展開的展開手段。
在別的最佳實施形態中，前述中段區塊體係具備三個配件；在前述三個配件中的上段配件，係設有供應清洗氣體的氣環構造；在前述三個配件中的中段配件，係支撐著前述氣體吐出部；前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件係結合成一體；在前述三個配件中的下段配件，係可自前述中段配件分離；設有使前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件一體展開的展開手段，藉由使該展開手段作動，構成被一體化的前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件，自前述下段配件分離。
 [用以實施發明的最佳形態]
以下，依據所附圖面詳述有關本發明之處理裝置的一實施例。
再者，注意所附圖面中，係為了易於了解處理容器之側壁部分的構造，故放大顯示該部分。
在本實施形態中，處理裝置係形成微波電漿處理裝置32。
如第1圖所示，電漿處理裝置32具有整體形成筒形的處理容器34，在處理容器34的內部係區隔有被密閉的處理空間S。
處理容器34的側壁及底壁係藉由鋁等的金屬所構成。
處理容器34係被電性接地。
在處理容器34內收容有在其上面載置著被處理體例如半導體晶圓W的圓板形載置台36。
載置台36可由經氧化鋁膜處理的鋁所形成。
載置台36係藉由以自處理容器34之底壁立起的絕緣性材料所形成的支柱38被支撐。
在載置台36上為了加熱載置在其上面的晶圓W，埋置有適當的加熱器例如電阻加熱器40。
在載置台36的上部設有用來保持晶圓W的靜電吸盤或夾具機構(圖未表示)。
再者，載置台36亦有連接於預定頻率例如13.56MHz之偏壓用高頻電源的情形。
在載置台36的上方為了對該處理容器34內吐出必要的氣體，設有淋浴頭44之形態的氣體吐出部42。
在例示的實施形態中，淋浴頭44是由平面觀看配列成格子狀的複數個石英管所構成，石英管的配列間距為5cm左右。
淋浴頭44被安裝在處理容器34的側壁，且藉由該側壁被支撐。
淋浴頭44能從形成在其下面側的多數個氣體噴射孔44A，以被控制的流量對處理空間S吐出成膜氣體等的處理氣體。
再者，淋浴頭44的構造並不限定於上述者。
如第2圖所示，在處理容器34的側壁設有，將晶圓搬入及搬出到處理容器34時被打開的閘閥46。
在容器底壁設有排氣口48。
在排氣口48連接有介設著壓力調整閥50及真空泵52的排氣路54，藉此可配合需要將處理容器34內真空吸引到所希望的壓力。
處理容器34在頂部具有開口。
將該開口藉由以石英或鋁等之陶瓷材料所製成的微波穿透性頂板56，且透過O形環等的密封構件58而氣密地閉塞。
頂板56的厚度考慮到耐壓性而設定在20mm左右。
電漿處理裝置32具有為了在處理容器34內形成電漿的電漿形成手段。
在例示的實施形態中，電漿形成手段是以將微波供應到處理容器34內的微波供應手段60所形成。
微波供應手段60具有設置在頂板56之上面的平面天線構件62。
在平面天線構件62上設有以高介電常數材料例如氮化鋁所製成的慢波件64。
慢波件64藉由其波長縮短效應，來縮短微波的管內波長。
平面天線構件62是構成作為以覆蓋慢波件64之上方全區的導電性中空圓筒狀容器所製成之導波箱66的底板。
平面天線構件62是對向於處理容器34內的載置台36。
導波箱66及平面天線構件62的周邊部是共同地電性接地。
在導波箱66之上部的中心部，連接有同軸導波管68的外側導體68A。
配置在外側導體68A之內部的中心導體68B，是通過慢波件64之中心的貫通孔而連接到平面天線構件62的中心部。
同軸導波管68是透過模式轉換器70、導波管72及整合器74而連接到發生預定頻率例如2.45GHz之微波的微波發生器76。
微波的頻率並未限定在2.45GHz，也可為其他的頻率例如8.35GHz。
再者，可使用斷面圓形或矩形的導波管、或是同軸導波管作為導波管。
平面天線構件62在被處理體為8吋大小的晶圓之情形下，直徑可為300~400mm。
在例示的實施形態中，平面天線構件62是以厚為1~數mm的導電性材料例如表面鍍銀的銅板或鋁板所形成。
在平面天線構件62形成有以細長的貫通孔或狹縫所形成的多數個微波放射孔62A。微波放射孔62A的配置形態可為同心圓狀、渦卷狀或放射狀，或者也可為均勻地分佈於天線構件62全面。
特別是如第3圖及第4圖詳細所示，處理容器34是以複數個，在此為三個環狀的金屬製區塊體80、82、84所構成。換言之，處理容器34是藉由沿著水平面切斷該處理容器34，被分割成複數個區塊體。區塊體80、82、84是層積在上下方向，且在鄰接的區塊體之間的邊界部設有真空隔熱層(區塊間真空隔熱層)86、88。
在例示的實施形態中，處理容器34的側壁是分割為：支撐頂板56的上段區塊體80；和支撐淋浴頭44的中段區塊體82；和對應於載置台36之高度位置的下段區塊體84。
下段區塊體84的下部是連接成直接與處理容器34的底壁90金屬接觸，且藉由圖未表示的金屬螺栓被結合。
在下段區塊體84與底壁90之間介設有O形環等的密封構件92。
中段區塊體82及下段區塊體84的外周面是覆蓋於由不銹鋼等之金屬所製成的保護蓋構件98、100。
在中段區塊體82及下段區塊體84與保護蓋構件98、100之間，分別設有外側真空隔熱層94、96。
在保護蓋構件98、100的外側表面，分別設有樹脂製的蓋本體98A、100A，提升對火傷等的安全性。
特別是如第3圖所示，在鄰接的區塊體80、82及鄰接的區塊體82、84之間，為了調整鄰接的區塊體間之間隙(區塊間隙間)即真空隔熱層的尺寸，分別介設有複數個非金屬製的間隔構件102、104。
間隔構件102、104具有長方體或立方體的形狀，等間隔地配置在圓周方向。如顯示下段區塊體84之上面的第2圖所示，四個間隔構件104是複數個配置在圓周方向。
間隔構件104的數量並不限定於圖示例。間隔構件102、104為了抑制區塊體間的熱傳達，藉由非金屬製的材料例如熱傳導性低的聚醯亞胺樹脂所形成。
各區塊體的形狀也可互異。如第2圖所示，下段區塊體84的形狀，以平面觀看為四角形。中段區塊體82以平面觀看可形成八角形的形狀。在第1圖、第3圖及第4圖等，為了防止圖面的複雜化，各區塊體80、82、84以相同的斷面形狀標記。
在例示的實施形態中，為了形成真空隔熱層86、88，在中段區塊體82及下段區塊體84的上面，形成有沿著處理容器34的周方向而延伸之比較寬的環狀凹部106、108。在該凹部106、108的內周側及外周側，形成有環狀的密封溝110、112及114、116。在各密封溝110、112及114、116內，分別裝設有O形環等的密封構件110A、112A及114A、116A。如果區塊體80、82、84互相結合，凹部106、108的內周部分及外周部分，就會藉由密封構件110A、112A及114A、116A被氣密地密封，分別形成有隔熱用間隙118、120。隔熱用間隙118、120的部分的區塊體間之間隙H1為1mm左右，隔熱用間隙118、120以外的部分的區塊體間之間隙H2為0.2mm左右。
在中段區塊體82及下段區塊體84的內部，將隔熱用間隙118及120相互地連通，同時貫通有在下段區塊體84的下面具有開口之出口122A的排氣路121。
排氣路121的出口122A，如第1圖所示，連接有間隙用真空排氣系統124。
真空排氣系統124是由：其一端連接在出口122A的排氣通路126；和依序介設有該排氣通路126的渦輪式分子泵128、壓力計130、壓力控制閥132及乾式泵134所構成。
藉由真空排氣系統124將隔熱用間隙部118、120內真空吸引到預定的壓力，藉此隔熱用間隙118及120則作為真空隔熱層86、88的功能。
再者，因渦輪式分子泵128是屬於高真空吸引用的泵，故在不要求高真空的情形下，可省略渦輪式分子泵128。
此外，亦可藉由增加排氣路121的數量，來促進真空隔熱層86、88間的排氣速度。
此外，回到第3圖，在區隔成隔熱用間隙118、120的兩凹部106、108內的內周側之一部分，，形成有朝處理容器34之周方向延伸的環狀遮蔽用凹部138、140。
在遮蔽用凹部138、140內，設置有作為具有線圈彈簧之形態的全體的環狀遮蔽構件142、144。
各遮蔽構件是以挾在其上下的區塊體之間，朝上下方向彈性壓迫的狀態，接觸該上下的區塊體，以確保該上下之區塊體間的電性導通。
因而，從處理空間S側傳播到區塊體間之間隙的微波或高頻，則藉由遮蔽構件142、144被遮蔽，並未洩漏到處理容器34的外側。
再者，在例示的實施形態中，各區塊體80、82、84分別電性地接地。
進而，在內周側之密封構件110A、114A的更內側，在鄰接的區塊體間之間隙，沿著處理容器34的周方向設有，例如以樹脂材料所製成的防止電漿侵入用環構件150、152。
防止因處理空間S內的電漿等的自由基到達密封構件110A、114A所發生的密封構件110A、114A之損傷。
另一方面，形成在中段及下段區塊體82、84之外周側的外側真空隔熱層94、96，是由外側隔熱用間隙(外側間隙)162、164所形成。
外側隔熱用間隙162、164是將形成在各區塊體82、84的外周面與各保護蓋構件98、100之間的較小間隙的上下兩端部，分別利用O形環等的密封構件154、156及158、160氣密地封住藉此所區隔成。
外側隔熱用間隙162、164是透過連通路166、168而連通到前述的排氣路121。
因而，藉由使得連接在排氣路121的真空排氣系統124動作，外側隔熱用間隙162、164也會被真空吸引，其結果，外側隔熱用間隙162、164則作為外側真空隔熱層94、96的機能。
不讓隔熱用間隙118、120與外側隔熱用間隙部162、164連通地，使隔熱用間隙118及120互相連通，且使外側隔熱用間隙162及164互相連通，將間隙118及120與間隙162及164連接到別的真空排氣系統亦可。
如果依此，例如只要將隔熱用間隙118、120變成大氣壓，藉此就能將維修時等變成高溫的處理容器34的溫度快速的下降。
如第2圖所示，下段區塊體84的保護蓋構件100，是在容器周方向的適當處所被分割成複數個例如四個。
易於進行該保護蓋構件100的裝設。
中段區塊體82的保護蓋構件98也最好同樣地被分割。
如第1圖所示，在上段區塊體80，設有可在其內部流入冷媒的冷媒流路170作為區塊體冷卻手段。
也可使用冷卻器作為區塊體冷卻手段。在中段區塊體82及下段區塊體84，分別設有區塊體加熱手段172、174。
設在中段區塊體82的區塊體加熱手段172，可作為埋置在中段區塊體82內並朝處理容器34的周方向延伸的電阻加熱鞘加熱器。
設在下段區塊體84的區塊體加熱手段174，可作為埋置在下段區塊體84的複數個棒狀匣式加熱器。該些加熱器的種類並不限定於上述者。
為了將區塊體80、82、84彼此互相地連結，可使用金屬製的螺栓與螺帽。
於第5圖表示中段區塊體82與下段區塊體84的連結。
將金屬製的螺栓180插通至螺栓孔，利用螺帽182將此螺固。
在螺栓180及螺帽182與其墊圈之間，除了環狀的墊圈184，還分別介裝有熱傳導性低的耐熱樹脂製的環狀間隔件185、186。
藉由間隔件185、186的隔熱作用，可抑制兩區塊體82、84間的熱傳導。
間隔件185係其高度為20~30mm左右，具有比另一方之間隔件186還高的隔熱作用。上段區塊體80與中段區塊體82的連結也可同樣地實施。
再度回到第1圖，在各區塊體80、82、84分別設有例如熱電偶188A、188B、188C，以作為溫度測定手段。
各熱電偶188A~188C的輸出是往以微電腦等所形成的溫度控制手段190輸入。
溫度控制手段190是依據熱電偶188A、188B、188C的輸出(亦即各區塊的實際溫度)及各區塊體的目標溫度，個別地控制上述的區塊體冷卻手段170及區塊體加熱手段172、174。
其次，針對藉由使用電漿處理裝置32所施行的電漿CVD之成膜方法做說明。
首先，針對形成處理容器34之各區塊體80、82、84的目標(設定)溫度做說明的話，支撐頂板56的上段區塊體80的設定溫度，為了抑制鋁製之頂板56的消耗，故為100℃左右。
中段區塊體82的設定溫度，為了防止對中段區塊體82之內側表面堆積不要的附著膜，故為200℃左右。
下段區塊體84的設定溫度，為了防止對下段區塊體84之內側表面堆積不要的附著膜，故為150~200℃的範圍，例如150℃左右。
處理容器34之底壁90的溫度，亦略同於下段區塊體84的溫度。
再者，下段區塊體84之控制溫度比中段區塊體82還低的理由，是因為下段區塊體84會與底壁90溫熱地接觸，所以形成不會發生堆積不要的附著膜之最低限的溫度。
在成膜之際，先透過閘閥46(參照第2圖)將半導體晶圓W藉由搬送臂(圖未表示)收容到處理容器34內，且使升降銷(圖未表示)上下動作，藉此將晶圓W載置在載置台36之上面的載置面。
並且，藉由載置台36的電阻加熱器40將晶圓W維持在製程溫度。
又，將處理容器34內維持在預定的製程壓力例如0.01~數Pa之範圍內，從氣體吐出部42的淋浴頭44邊控制流量邊供應例如CF系等的氣體。
同時將利用微波發生器76所發生的微波，透過導波管72及同軸導波管68供應到平面天線構件62，且將波長經由慢波件64而變短的微波導入到處理空間S，藉此使其在處理空間S產生電漿，進行預定的電漿CVD處理。
此時，在頂板56之正下方的區域200激起電漿，該電漿擴散到該下方使氣體活性化而做成活性種，利用該活性種的作用對晶圓W的表面施行預定的電漿CVD處理。
此結果會在晶圓表面形成有例如碳氟化合物膜。
此時的製程溫度例如為晶圓溫度，為330℃左右。
在此種處理的同時，間隙用真空排氣系統124會被驅動，而將各真空隔熱層86、88和各外側買空隔熱層94、96內真空吸引，並且藉由來自溫度控制手段190的控制，讓各區塊體80、82、84，個別地控制在如前所述的預定溫度。
處理之實行中，雖然頂板56會因形成在該正下方區域200的電漿之輻射熱被曬成高溫，但支撐該頂板56的上段區塊體80，藉由將冷媒流入到冷卻流路170，讓頂板56及上段區塊體80維持在100℃左右。
因此，經電漿所引起的頂板56之消耗受到抑制，也可抑制隨著頂板56之消耗所產生的顆粒，還可延長頂板56的壽命。
又，中段區塊體82是藉由設在此的區塊體加熱手段172被加熱而維持在200℃左右。
又，下段區塊體84及與此金屬接觸的底壁90，是藉由設置在下段區塊體84的區塊體加熱手段174被加熱，而例如維持在150℃。
藉由將區塊體82、84維持在比較高溫，就能防止在其內側表面附著上不要的碳氟化合物膜，而且就算附著還是可藉由乾式蝕刻輕易地除去。
此外，鄰接的區塊體80、82、84彼此並未直接地金屬接觸，而且因為在鄰接的區塊體之間設有真空隔熱層86、88，故可大幅地抑制各區塊體間的熱傳導。
此結果，能個別且有效率地控制各區塊體的溫度。而且因為不像習知裝置需要設置內壁，故構造也很簡單，且亦不必加大裝置尺寸。
此外，於維持在高溫狀態的中段及下段區塊體82、84的外周，因為分別透過外側真空隔熱層94、96而設有保護蓋構件98、100，故可從區塊體82、84大幅地抑制對保護蓋構件98、100的熱傳導。
此結果，並不會使構造複雜化，且可將保護蓋構件98、100的溫度維持在安全溫度。
還因為可抑制熱往外部逃散，故可提高加熱效率。
此外，由於設有防止電漿侵入用環構件150、152，因此能防止密封構件110A、114A因電漿等之自由基所致從處理空間S側侵入到各區塊體80、82、84間的間隙而受損。
此外，由於設有遮蔽構件142、144，因此能防止微波(高頻的情形也相同)因表皮效果所致從處理空間S側侵入到各區塊體80、82、84間的間隙而洩漏到處理容器34的外部。
在將附著於處理容器34之內壁面等不要的膜進行乾式蝕刻(洗淨)的情形下，藉由從淋浴頭44一邊流入氧化氣體例如O2 氣體一邊激起電漿。
在此情形下，亦為先前說明的電漿CVD處理時同樣地，使間隙用真空排氣系統124和溫度控制手段190動作，而分別將各區塊體80、82、84維持在例如與電漿CVD處理時之溫度同樣的溫度。
在此，因針對各真空隔熱層86、88及外側真空隔熱層94、96之間隙H1的最佳值做檢討，因此針對其檢討結果做說明。
第6圖是表示真空隔熱層內的壓力與間隙H1對熱流束之影響的座標圖。
在此，使間隙H1在1~100mm的範圍做變化。
由該座標圖即可明白，如果真空隔熱層內的壓力設定在10－ 3 Torr以下，就與間隙H1的大小沒有關係，熱流束仰賴壓力。
因而，由裝置之小型化的觀點來看，如果將間隙H1設定在1mm左右，最好為1mm以上，且將真空隔熱層內的壓力設定在10－ 3 Torr以下，確認可得到較高的隔熱效果。
此外，在壓力為10－ 2 ~10－ 3 Torr中，間隙為1mm與10mm的情形下，熱流束幾乎沒有差別。
因而，如果使用可將壓力保持在10－ 2 Torr以下的間隙用真空排氣系統124，確認只要將間隙H1設定在1mm左右，最好1mm以上即可。
其次，因在每個部位比較兩個區塊體間所流動的傳熱量，故針對其比較結果參照下記的表1做說明。
在此為了比較，故一併標記不是真空之空氣隔熱層的情形之值。
於表1中，分別表示Qvac是透過1mTorr的真空隔熱層而流動的傳熱量，Qatm是透過間隙中的空氣層(外側密封構件之外周側)而流動的傳熱量，Qrad是利用放射的傳熱量，Qo－ring是透過密封構件、樹脂製的間隔構件、樹脂製的防止電漿侵入用環構件而流動的傳熱量，Qshield是透過金屬製的遮蔽構件而流動的傳熱量。
由該表1即可明白，區塊體間的隔熱用間隙，在充滿大氣的情形下(空氣隔熱層)，對於存在538W(watt)之傳熱量的間隙，在本發明之真空隔熱層的情形下，傳熱量減少到149W，確認可將傳熱量減低到30%以下。進而，在真空隔熱層之情形的傳熱量中，透過真空隔熱層而流動的傳熱量Qvac之值，相較其他部分的傳熱量極小，間隙H1也可設定在1mm以下。
此外，由表1即可明白，透過真空斬熱層而傳遞的傳熱量Qvae，對總傳熱量而言為非常少的比例，因而，如參照先前第6圖所示的座標圖做說明，即使將真空隔熱層內的壓力設置在10－ 2 Torr左右，還是能充分地維持隔熱效果。像這樣，如果將到達壓力設定在沒那麼低的壓力，也可不用渦輪式分子泵等之高真空用的泵。
此外，也針對外側真空隔熱層94、96之效果做檢討時，在空氣進入到該隔熱層而成為大氣壓的情形下，對於保護蓋構件98、100之表面側的溫度為78℃的隔熱層，在使外側真空隔熱層94、96發揮功能的情形下，保護蓋構件98、100之表面側的溫度變成40℃，確認可比38℃更低。
<第1變形例>
在上述之實施形態中，雖然中段區塊體82是以單一的配件所構成，但如第7圖所示，也可由將中段區塊體82互相積層的複數個例如三個的配件82A、82B、82C所構成。此時，在鄰接的配件(82A~82C)間，是介設O形環等的密封構件202而將配件間之間隙加以氣密，並且使鄰接的配件(82A~82C)彼此金屬接觸而良好地保持配件間的熱傳導性。此情形下也可在鄰接的配件間介裝防止微波等洩漏用的遮蔽構件。像這樣，藉由將中段區塊體82組合構成複數個配件，就能使各配件分別具有特別的功能。例如，就能在上段的配件82A，沿著其內周面形成複數個氣體噴射口，而來設置供應洗淨氣體的氣環構造(參照第8圖)。
<第2變形例>
在先前說明的第1圖和第7圖所示的處理裝置中，例如在維修該處理容器34內的情形下，頂板56與設置在處理容器34之頂部的上段區塊體80一起取下，而打開處理容器34，然後作業者進行處理容器34內的維修作業。
但此情形下，由於淋浴頭44被固定在中段區塊體82，因此維修作業非常難進行，且在此情形下，因必須取下淋浴頭44，故維修作業非常地麻煩。且再度組裝上段區塊體80之時，必須進行調整上段區塊體與中段區塊體82間的隔熱用間隙之寬度的麻煩作業。
於是，該第2變形例，是做成可將固定有淋浴頭44的部分與上段區塊體80一起從比淋浴頭44更下側的部分分離，就能迅速地進行維修作業。
以下，針對第2變形例，參照第8圖至第10圖做詳細地說明。再者，在第8圖至第10圖中，有關與第1圖及第7圖所示之構成部分相同的構成部分，附上相同的參考符號，省略其說明。參照第7圖並如已說明的，中段區塊體82被分割成複數個在此為三個的環狀配件82A、82B、82C。上段的配件82A是沿著其內周面設有複數個氣體噴射孔204，成為氣環構造。可從氣體噴射孔204，配合需要將洗淨氣體供應到處理磨器34內。
中段的配件82B是支撐淋浴頭44。各配件82A、82B、82C，在維修時等配合需要，而組裝成可將下段的配件82C與其上之中段的配件82B分離。上段區塊體80與上段及中段的配件82A及82B，是利用圖未表示的螺栓結合為一體。第9圖是如上述，表示以上段區塊體80和上段及中段的配件82A、82B所形成的一體物，自下段的配件82C分離的狀態。
對應於上述構成，外側真空隔熱層94和保護蓋構件98是分別分割成各個上下的外側真空隔熱層94X、94Y與保護蓋98X、98Y，而成為能對應於上述離操作。又，同樣地，對應於分離成兩個的外側真空隔熱層94X、94Y，而分別形成有連通到間隙用真空排氣系統124之排氣路121的連通路166X、166Y。
又，如第10圖所示，在處理容器34的側部設有用以開閉上段區塊體80的展開機構210。該展開機構210具有利用氣缸等的致動器來旋轉的旋轉軸212。自該旋轉軸212延伸出支臂214，將該支臂214的前端連接固定在上段區塊體80。因而，藉由使展開機構210動作，將上段區塊體80和上段及中段的配件82A、82B被一體化的一體物，如第10圖所示，以旋轉軸212作為旋轉之中心而廻旋展開。
藉此打開處理容器34的頂側，作業者就能不妨礙迅速且輕易地對淋浴頭44實行維修作業。又，在使上述之一體物逆轉而組裝之際，只要將分離的中段之配件82B與下段之配件82C簡單地密著性良好的接合即可，由於兩者間不需要微妙的調整等，因此作業很容易。
由於上段區塊體80和上段及中段的配件82A、82B被結合成一體仍可進行上述的展開動作，因此不必再調整隔熱用間隙118。由此點也能迅速地進行維修作業。在此，雖將中段區塊體82分割成三個，但分割數並不限定於此。將上段和中段的配件82A、82B統合成為一個配件亦可。此情形下，中段區塊體82被分割成兩個配件。
再者，展開機構210也可應用於第1圖及第7圖的實施形態。但在第1圖的情形下，包含頂板56的上段區塊體80被展開。
本發明並不限定於上述之實施形態及變形例。例如前述之各區塊體80、82、84的設定溫度，只不過是舉例示範，當然並不限定於此。
此外，也可視區塊體80之設定溫度的情形，在區塊體80設置區塊體加熱手段。且處理容器34的分割數(區塊體的數量)也不限定為三個。
電漿處理裝置所實行的處理，並不限定於利用電漿CVD的碳氟化合物膜之成膜處理，例如也可以進行SiO2 膜等之其他薄膜的堆積、電漿蝕刻處理或電漿灰化處理等之其他電漿處理。
雖然在上述實施形態中，為了產生電漿使用微波，但並不限定於此，例如也可以使用13.54MHz等的高頻，且也可使用利用磁控管的磁場和利用直流電場的磁控管振盪。亦即，電漿形成手段可做為在處理容器內形成適當強度的電場、磁場、電磁場的手段而構成。
在上述實施形態中，雖使用在處理容器34內形成電漿的電漿形成手段，但並不限定於此，也可使用做成如所謂遠端電漿產生器，在處理容器34的外部產生電漿，將該電漿導入到處理容器34內的電漿導入手段。
在不使用利用微波和高頻之電漿的處理裝置，例如進行熱CVD處理、改質處理、氧化擴散處理等的情形下，也可應用本發明。在此情形下，當然可以不要防止電漿侵入用環構件150、152和遮蔽構件142、144。
此外，被處理體並不限定於半導體晶圓，也可為LCD基板、玻璃基板、陶瓷基板等。
S．．．處理空間
W．．．半導體晶圓
32．．．微波電漿處理裝置
34．．．處理容器
36．．．載置台
38．．．支柱
40．．．電阻加熱器
42．．．氣體吐出部
44．．．淋浴頭
44A．．．氣體噴射孔
46．．．閘閥
48．．．排氣口
50．．．壓力調整閥
52．．．真空泵
54．．．排氣路
56．．．頂板
58．．．密封構件
60．．．微波供應手段
62．．．平面天線構件
62A．．．微波放射孔
64．．．慢波件
66．．．導波箱
68．．．同軸導波管
68A．．．外側導體
68B．．．中心導體
70．．．模式轉換器
72．．．導波管
74．．．整合器
76．．．微波發生器
80、82、84．．．區塊體
82A、82B、82C．．．配件
86、88．．．真空隔熱層(區塊間真空隔熱層)
90．．．底壁
92．．．密封構件
94、96．．．外側真空隔熱層
94X、94Y．．．外側真空隔熱層
98、100．．．保護蓋構件
98A、100A．．．蓋本體
98X、98Y．．．保護蓋
102、104．．．間隔構件
106、108．．．凹部
110、112、114、116．．．密封溝
110A、112A、114A、116A．．．密封構件
118、120．．．隔熱用間隙
121．．．排氣路
122A．．．出口
124．．．間隙用真空排氣系統
126．．．排氣通路
128．．．渦輪式分子泵
130．．．壓力計
132．．．壓力控制閥
134．．．乾式泵
138、140．．．遮蔽用凹部
142、144．．．遮蔽構件
150、152．．．防止電漿侵入用環構件
162、164．．．外側隔熱用間隙
170．．．冷媒流路
172、174．．．區塊體加熱手段
180．．．螺栓
182．．．螺帽
184．．．墊圈
185、186．．．間隔件
188A、188B、188C．．．熱電偶
190．．．溫度控制手段
200．．．區域
202．．．密封構件
204．．．氣體噴射孔
166X、166Y．．．連通路
210．．．展開機構
212．．．旋轉軸
214．．．支臂
第1圖是有關本發明之處理裝置的一實施形態的剖面圖。
第2圖是有處理容器之下段區塊體的平面圖。
第3圖是表示處理容器之側壁部分的部分放大剖面圖。
第4圖是表示處理容器之一部分的分解圖。
第5圖是說明區塊體彼此利用金屬螺栓連結的圖。
第6圖是表示真空隔熱層內的力壓與間隙對熱流束之影響的座標圖。
第7圖是表示有關本發明之處理裝置的處理容器之第一變形例的部分放大剖面圖。
第8圖是表示有關本發明之處理裝置的第二變形例的部分放大剖面圖。
第9圖是說明處理容器可分離之位置的部分放大剖面圖。
第10圖是表示上段區塊體以及結合在上段區塊體的中段區塊體之配件展開之時的狀態圖。
第11圖是表示以往一般的電漿處理裝置的概略構成圖。
S．．．處理空間
W．．．半導體晶圓
32．．．微波電漿處理裝置
34．．．處理容器
36．．．載置台
38．．．支柱
40．．．電阻加熱器
42．．．氣體吐出部
44．．．淋浴頭
44A．．．氣體噴射孔
48．．．排氣口
50．．．壓力調整閥
52．．．真空泵
54．．．排氣路
56．．．頂板
58．．．密封構件
60．．．微波供應手段
62．．．平面天線構件
62A．．．微波放射孔
64．．．慢波件
66．．．導波箱
68．．．同軸導波管
68A．．．外側導體
68B．．．中心導體
70．．．模式轉換器
72．．．導波管
74．．．整合器
76．．．微波發生器
80、82、84．．．區塊體
86、88．．．真空隔熱層(區塊間真空隔熱層)
90．．．底壁
92．．．密封構件
94、96．．．外側真空隔熱層
98、100．．．保護蓋構件
110A、112A、114A、116A．．．密封構件
118、120．．．隔熱用間隙
121．．．排氣路
122A．．．出口
124．．．間隙用真空排氣系統
128．．．渦輪式分子泵
130．．．壓力計
132．．．壓力控制閥
134．．．乾式泵
166、168．．．連通路
170．．．冷媒流路
172、174．．．區塊體加熱手段
188A、188B、188C．．．熱電偶
190．．．溫度控制手段
200．．．區域

Claims (18)

  1. 一種處理裝置，針對被處理體施以預定處理的處理裝置，其特徵為：具備：可完成排氣的金屬製處理容器；和為了載置被處理體被設置在前述處理容器內的載置台；和用以加熱前述被處理體的加熱手段；和將處理氣體導入到前述處理容器內的氣體導入手段；前述處理容器是由互相連結的複數個區塊體所形成，在鄰接的區塊體之間設有區塊間真空隔熱層。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的處理裝置，其中，前述鄰接的區塊體係配置成上下方向相關並互相鄰接；前述區塊間真空隔熱層，係藉由前述上下方向相關而鄰接的區塊體；和將設置在該些區塊體之間的區塊間間隙的內周側及外周側加以氣密封住的密封構件所區隔成；該處理裝置更具備：真空吸引前述區塊間間隙，並發揮作為前述區塊間真空隔熱層功能的真空排氣系統。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載的處理裝置，其中， 前述鄰接的區塊體並未互相直接接觸。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載的處理裝置，其中，用以在前述鄰接的區塊體之間形成前述區塊間間隙的非金屬製的間隔構件，是介設在前述鄰接的區塊體之間。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載的處理裝置，其中，前述複數個區塊體中的至少一個區塊體的外周面，是利用保護蓋構件被覆蓋；在前述外周面與保護蓋構件之間，係設有外側真空隔熱層。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載的處理裝置，其中，前述外側真空隔熱層，係藉由前述區塊體及前述保護蓋構件；和將設置在該些之間的外側間隙的端部加以氣密封住的密封構件所區隔成；該處理裝置更具備：真空吸引前述外側間隙，發揮作為前述外側真空隔熱層功能的真空排氣系統。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載的處理裝置，其中，前述區塊間間隙與前述外側間隙係藉由連通路被連通，且藉由共通的真空排氣系統被真空吸引。
  8. 如申請專利範圍第1項所記載的處理裝置，其中，在前述複數個區塊體中的至少一個，設有區塊體加熱 手段。
  9. 如申請專利範圍第1項所記載的處理裝置，其中，在前述複數個區塊體中的至少一個，設有區塊體冷卻手段。
  10. 如申請專利範圍第1項所記載的處理裝置，其中，在前述各區塊體，係設有將該區塊體加熱的區塊體加熱手段或冷卻的區塊體冷卻手段；在前述各區塊體，係設有用來檢測該區塊體之溫度的溫度測定手段；設置在前述各區塊體的前述區塊體加熱手段或前述區塊體冷卻手段，係被連接在溫度控制手段，前述溫度控制手段，係依據藉由該溫度測定手段所測定的各區塊體的溫度，而將設置在前述各區塊體的前述區塊體加熱手段或前述區塊體冷卻手段控制成以各區塊體的溫度為目標值。
  11. 如申請專利範圍第10項所記載的處理裝置，其中，前述各區塊體可控制成各不相同的溫度。
  12. 如申請專利範圍第2項所記載的處理裝置，其中，為了在前述處理容器內產生電漿，因此在前述處理容器內更具備：形成電場、磁場或電磁場的電漿形成手段，或將在前述處理容器外所產生的電漿供應到前述處理容器 內的電漿導入手段；在前述區塊間間隙中，在比前述內周側之密封構件的更內周側，介設有用以防止處理容器內的電漿侵入到前述區塊間間隙的防止電漿侵入用環構件。
  13. 如申請專利範圍第12項所記載的處理裝置，其中，前述處理裝置係具備前述電漿形成手段；前述電漿形成手段係由將微波或高頻供應到前述處理容器內的手段所形成；讓前述鄰接的區塊體間電性導通，並在前述區塊間間隙介設有用以防止微波或高頻洩漏到前述處理容器之外部的遮蔽構件。
  14. 如申請專利範圍第12項所記載的處理裝置，其中，前述處理裝置係具備前述電漿形成手段；前述電漿形成手段係由將微波供應到前述處理容器內的手段所形成；在前述處理容器的頂部，係設有穿透微波的頂板；在前述頂板上設有用以將微波導入到前述處理容器內的平面天線構件。
  15. 如申請專利範圍第14項所記載的處理裝置，其中，前述複數個區塊體係包含：支撐前述頂板的上段區塊體；和 當作前述氣體導入手段的一部分，來支撐將處理氣體吐出到前述處理容器內之氣體吐出部的中段區塊體；和對應於前述載置台之位置的部分的下段區塊體。
  16. 如申請專利範圍第15項所記載的處理裝置，其中，前述中段區塊體係由朝上下方向層積的複數個配件所形成，前述複數個配件中的最下段之配件以外的一個配件是支撐前述氣體吐出部。
  17. 如申請專利範圍第16項所記載的處理裝置，其中，前述複數個配件，係將朝上下方向鄰接的配件層積成直接地接觸；支撐前述上段區塊體與前述氣體吐出部的配件係被結合成一體；支撐前述氣體吐出部的配件係可自在其下方的配件分離設有使支撐前述上段區塊體與前述氣體吐出部的配件一體展開的展開手段。
  18. 如申請專利範圍第16項所記載的處理裝置，其中，前述中段區塊體係具備三個配件；在前述三個配件中的上段配件，係設有供應清洗氣體的氣環構造； 在前述三個配件中的中段配件，係支撐著前述氣體吐出部；前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件係結合成一體；在前述三個配件中的下段配件，係可自前述中段配件分離；設有使前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件一體展開的展開手段，且藉由使該展開手段作動，構成被一體化的前述上段區塊體與前述上段配件及前述中段配件，自前述下段配件分離。
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