氣體供給裝置和基板處理裝置制造方法

氣體供給裝置和基板處理裝置制造方法
【專利摘要】提供能夠使等離子體在處理空間中更均勻地分布的氣體供給裝置。從處理氣體供給源和附加氣體供給源向處理空間(S)供給處理氣體和附加氣體的噴頭(13)(氣體供給裝置)包括：多個氣體分配板(28～31)、冷卻板(32)和蓋板(33)，將氣體分配板(28～31)、冷卻板(32)和蓋板(33)層疊，在最下層的氣體分配板(28)上形成周緣氣體擴散室(35)和最外氣體擴散室(36)，在各個氣體分配板(28～31)上至少形成一個從處理氣體供給源和附加氣體供給源向周緣氣體擴散室(35)和最外氣體擴散室(36)的任意一個供給處理氣體和附加氣體的氣體供給路徑(52)(53、54或55)，例如，氣體分配板(31)的氣體供給路徑(52)分支成多個分支路徑(52b～52e)，從處理氣體供給源至各個分支路徑(52b～52e)的前端為止的距離相同。
【專利說明】氣體供給裝置和基板處理裝置

【技術領域】
[0001]本發明涉及向將處理基板的處理空間分割而形成的多個區域分配供給氣體的氣體供給裝置和基板處理裝置。

【背景技術】
[0002]在將作為基板的半導體器件用晶片(以下簡稱“晶片”)收納在處理室并且利用在該處理室內生成的等離子體對晶片實施等離子體處理的基板處理裝置中，為了對晶片均勻地實施等離子體處理，必須使等離子體在與處理室內的晶片相對的處理空間中均勻地分布。
[0003]等離子體的分布受處理空間中的處理氣體分布的影響，因此，提出一種基板處理裝置，其將處理空間分割成多個區域，能夠控制向各個區域導入的處理氣體的流量(例如，參照專利文獻I)。
[0004]在上述基板處理裝置中，與在面對處理空間的噴頭內分割而成的多個區域各自對應地設置有多個氣體擴散室，供給至各個氣體擴散室的處理氣體通過多個氣體孔被導入各個區域，但是通過調整向各個氣體擴散室供給的處理氣體的流量，來控制向各個區域導入的處理氣體的流量。
[0005]并且，為了使處理氣體在各區域中均等地分布，優選使處理氣體在各個氣體擴散室中均等地分布，因此，將用來向各個氣體擴散室供給氣體的多個氣體供給口關于該氣體擴散室的中心對稱且均等地配置，并且，使從氣體供給源至各個氣體供給口的各個氣體供給路徑的距離相同(例如，參照專利文獻2)。
[0006]在專利文獻2中，設置圖24所示的、均等地配置有上下貫通的多個氣體供給口250a、250b的板狀歧管(氣體分配板)251，在歧管251的上表面形成分支的氣體供給槽252a、252b，在各個氣體供給槽252a、252b中，將從與氣體供給源(圖中未示)的連通部位253a、253b至各個氣體供給口 250a、250b為止的距離設定成相同。
[0007]由此，能夠在相同時刻且以相同壓力從各個氣體供給口 250a供給處理氣體，并且能夠在相同時刻且以相同壓力從各個氣體供給口 250b供給處理氣體。
[0008]現有技術文獻
[0009]專利文獻
[0010]專利文獻1:日本特開2008-117477號公報
[0011]專利文獻2:美國專利第7674394號公報


【發明內容】

[0012]發明想要解決的技術問題
[0013]但是，今后晶片的大口徑化將會進一步加快，并且，還要求等離子體處理、例如通過干蝕刻處理進行的加工的微細化，因此，必須使等離子體在處理空間中更加均勻地分布。因此，需要在噴頭中增加氣體擴散室的數量將處理空間分割成更多的區域，在專利文獻2中，在一個氣體分配板上形成多個氣體供給槽，因此，如果考慮各個氣體供給槽彼此的干擾等，則能夠形成的氣體供給槽的數量受到限制。其結果是，存在無法增加與各個氣體供給槽對應的氣體擴散室的數量，無法使等離子體在處理空間中更加均勻地分布這樣的問題。
[0014]本發明的目的在于，提供一種能夠使等離子體在處理空間中更均勻地分布的氣體供給裝置和基板處理裝置。
[0015]用于解決技術問題的技術方案
[0016]根據本發明，提供一種氣體供給裝置，其從氣體供給源向處理空間供給氣體，上述氣體供給裝置的特征在于，包括:與上述處理空間相對且具有多個貫通孔的相對板；多個氣體分配板；和蓋板，將上述相對板、上述多個氣體分配板和蓋板依次層疊，在最靠近上述相對板的上述氣體分配板中的上述相對板側的面上形成有多個氣體擴散室，在各個上述氣體分配板上，至少形成有一個從上述氣體供給源向上述氣體擴散室的任意一個供給上述氣體的氣體供給路徑，在各個上述氣體分配板中，上述氣體供給路徑分支成多個分支路徑，從上述氣體供給源至各個上述分支路徑的前端為止的距離相同。
[0017]在本發明中，優選各個上述分支路徑的傳導率相同。
[0018]在本發明中，優選上述氣體供給裝置隔著上述處理空間與圓板狀的基板相對，上述多個氣體擴散室包括多個槽狀空間，上述多個槽狀空間以與比上述基板的外緣更靠外側相對的方式形成。
[0019]在本發明中，優選上述多個氣體分配板各自由圓板狀部件構成，上述多個氣體擴散室包括:形成于上述圓板狀部件的中心的圓板狀空間；和與該圓板狀空間呈同心狀地形成的上述多個槽狀空間。
[0020]在本發明中，優選從附加氣體供給源單獨向各個上述多個氣體擴散室供給附加氣體。
[0021]根據本發明，提供一種基板處理裝置，其特征在于，包括:在處理空間收納基板的處理室；和以與上述基板相對的方式配置且從氣體供給源向上述處理空間供給氣體的氣體供給裝置，上述氣體供給裝置包括:與上述處理空間相對且具有多個貫通孔的相對板；多個氣體分配板；和蓋板，上述相對板、上述多個氣體分配板和蓋板依次層疊，在最靠近上述相對板的上述氣體分配板中的上述相對板側的面上形成有多個氣體擴散室，在各個上述氣體分配板上，至少形成有一個從上述氣體供給源向上述氣體擴散室中的任意一個供給上述氣體的氣體供給路徑，在各個上述氣體分配板上，上述氣體供給路徑分支成多個分支路徑，從上述氣體供給源至各個上述分支路徑的前端為止的距離相同。
[0022]發明效果
[0023]根據本發明，在各個氣體分配板上至少形成一個從氣體供給源向氣體擴散室的任意一個供給氣體的氣體供給路徑，所以，通過增加氣體分配板，能夠容易地增加氣體供給路徑，由此，能夠通過增加氣體擴散室的數量將處理空間分割成更多的區域。另外，在各個氣體分配板上，氣體供給路徑分支成多個分支路徑，從氣體供給源至各個分支路徑的前端為止的距離相同。其結果是，能夠使等離子體在處理空間中更均勻地分布。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是概略地表示本發明的實施方式所涉及的具備氣體供給裝置的基板處理裝置的結構的截面圖。
[0025]圖2是概略地表示圖1中的噴頭的結構的立體圖。
[0026]圖3是表示將各個氣體分配板、冷卻板和蓋板層疊時的各個氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0027]圖4是表示形成于最下層的氣體分配板上的中央氣體擴散室、周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室的配置的情況的底視圖。
[0028]圖5是表示向周緣氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0029]圖6是圖5中的氣體供給路徑的截面圖。
[0030]圖7是表示向周緣氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0031]圖8是表示向最外氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0032]圖9是表示向最外氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0033]圖10是表示向周緣氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0034]圖11是表示向周緣氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0035]圖12是表示向最外氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0036]圖13是表示向最外氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0037]圖14是表示形成于最下層的氣體分配板上的中央氣體擴散室、周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室的變形例的配置的情況的截面圖。
[0038]圖15是表示形成于最下層的氣體分配板上的中央氣體擴散室、周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室的變形例的配置的情況的底視圖。
[0039]圖16是表示本發明的實施方式所涉及的氣體供給裝置的第I變形例中的向周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0040]圖17是表示第I變形例中的向周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0041]圖18是表示第I變形例中的向周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室供給處理氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0042]圖19是表示第I變形例中的向周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室供給附加氣體的氣體供給路徑的配置的情況的截面圖。
[0043]圖20是表不在第I變形例中將各個氣體分配板、冷卻板和蓋板層疊時的各個氣體供給路徑的配置的情況的平面圖。
[0044]圖21是表示在第I變形例中形成于最下層的氣體分配板上的中央氣體擴散室、周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室的配置的情況的底視圖。
[0045]圖22是表示本發明的實施方式所涉及的氣體供給裝置的第2變形例中的中央氣體擴散室、周緣氣體擴散室和最外氣體擴散室的配置的情況的截面圖。
[0046]圖23是沿著圖22中的線A — A的截面圖。
[0047]圖24是概略地表示現有的氣體分配板的結構的平面圖。

【具體實施方式】
[0048]下面，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。
[0049]首先，對本發明的實施方式所涉及的具備氣體供給裝置的基板處理裝置進行說明。
[0050]圖1是概略地表示本發明的實施方式所涉及的具備氣體供給裝置的基板處理裝置的結構的截面圖。
[0051]在圖1中，基板處理裝置10包括:收納晶片W的腔室11 (處理室);配置于該腔室11內的大致中央，載置晶片W的略呈圓柱狀的載置臺12 ;以與該載置臺12相對的方式配置于腔室11的頂部的噴頭13 (氣體供給裝置)；和對腔室11內進行排氣的排氣裝置14。
[0052]載置臺12具有:由導電體例如鋁構成的圓柱狀的基部15 ;配置于該基部15的上表面的靜電卡盤6 ;和由覆蓋基部15的周圍的絕緣體構成的屏蔽件17。另外，在靜電卡盤16中內置有與直流電源18連接的靜電電極板19。并且，載置臺12具有:以圍繞由靜電卡盤16靜電吸附的晶片W的周圍的方式配置的、由半導體例如由硅構成聚焦環20 ;和由圍繞該聚焦環20的周圍的石英構成的密封環21。
[0053]載置臺12的基部15經由供電棒22和下方的匹配器23與高頻電源24連接，該高頻電源24向基部15供給高頻電力，在載置臺12的周圍配置有具有多個貫通孔的環板狀的排氣板25。
[0054]噴頭13從外部的處理氣體源和附加氣體源將處理氣體和附加氣體導入載置臺12和噴頭13之間的處理空間S。將在后面闡述噴頭13的詳細結構。
[0055]在基板處理裝置10中，因供給到基部15的高頻電力而在處理空間S中產生的電場激勵被導入處理空間S中的處理氣體，從而產生等離子體，利用該等離子體對晶片W實施規定的等離子體處理、例如干蝕刻處理。當對晶片W實施規定的等離子體處理時，排氣裝置14將腔室11內減壓，排氣板25防止處理空間S的等離子體流入排氣裝置14中。
[0056]噴頭13具有:與處理空間S相對且具有多個貫通氣體孔26的相對板27 ;四個氣體分配板28?31 ;冷卻板32 ;和蓋板33。相對板27、氣體分配板28?31、冷卻板32和蓋板33全部由外徑相同的圓板狀部件構成，如圖2所示，在噴頭13中依次層疊。
[0057]在最靠近相對板27的氣體分配板28中的相對板27側的面(圖1中的下表面)形成中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。如圖4所示，中央氣體擴散室34由形成于氣體分配板28中心的圓板狀空間構成，周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36由與中央氣體擴散室34呈同心狀地形成的兩個環槽狀空間構成。在中央氣體擴散室34和周緣氣體擴散室35之間形成壁部37，且在周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36之間形成壁部38，因此，供給到中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36的處理氣體、附加氣體不會混合。另外，如圖1所示，周緣氣體擴散室35形成為與載置在載置臺12上的晶片W相對，周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36形成為不與晶片W相對，而與聚焦環20和密封環21相對。
[0058]并且，在噴頭13中，在冷卻板32的內部設置有制冷劑通路32a，利用流經該制冷劑通路32a內的制冷劑調整冷卻板32、甚至整個噴頭13的溫度。
[0059]在噴頭13上連接有:與處理氣體源連接，導入處理氣體的處理氣體導入系統39 ；和與附加氣體源連接，導入附加氣體的附加氣體導入系統40。在處理氣體導入系統39中，與處理氣體源連接的配管41被分流器42分支成兩個配管43、44，配管44進一步被分支成兩個配管44a、44b。配管43、44a、44b分別通過連接部45a?45c與蓋板33連接，向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給處理氣體。另外，在附加氣體導入系統40中，與附加氣體源連接的配管46被分支成三個配管46a?46c。配管46a?46c分別通過連接部47a?47c與蓋板33連接，向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給附加氣體。
[0060]在處理氣體導入系統39中，在配管44b上配置閥48，通過由分流器42進行的對處理氣體的分配調整和閥48的開閉，單獨調整向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給的處理氣體的流量。供給到中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36的處理氣體，通過相對板27的各個貫通氣體孔26被導入處理空間S，但是如上所述，單獨調整向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給的處理氣體的流量，所以，也單獨控制向處理空間S中的與中央氣體擴散室34相對的部分(以下稱作“中央部分”)、與周緣氣體擴散室35相對的部分(以下稱作“周緣部分”)、以及與最外氣體擴散室36相對的部分(以下稱作“最外部分”)導入的處理氣體的流量。即，處理空間S被分割成三個部分(中央部分、周緣部分、最外部分)，單獨控制向中央部分、周緣部分、最外部分導入的處理氣體的流量。
[0061 ] 在附加氣體導入系統40中，在配管46a上配置閥49a，且在配管46c上配置閥49c，通過閥49a、49c的開閉，單獨調整向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36，通過相對板27的各個貫通氣體孔26被導入處理空間S，但是如上所述，單獨調整向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給的附加氣體的流量，所以，也單獨控制向處理空間S中的中央部分、周緣部分、以及最外部分導入的附加氣體的流量。即，對于附加氣體也同樣，單獨控制向中央部分、周緣部分、最外部分導入的附加氣體的流量。
[0062]在噴頭13中，連接部45a和連接部47a配置于蓋板33的大致中央，形成分別從連接部45a和連接部47a朝向中央氣體擴散室34在厚度方向上貫通該噴頭13的垂直氣體供給路徑50、51。如圖4所示，垂直氣體供給路徑50、51分別在中央氣體擴散室34的大致中央開口，所以，通過垂直氣體供給路徑50、51向中央氣體擴散室34供給的處理氣體和附加氣體在中央氣體擴散室34中均等地自由擴散、分布。其結果是，將處理氣體和附加氣體從與中央氣體擴散室34對應的各個貫通氣體孔26均等地導入處理空間S的中央部分，因此，能夠使處理氣體和附加氣體在該中央部分均等地分布，而且能夠使等離子體均勻地分布。
[0063]另外，在噴頭13的各個氣體分配板28?31上，分別形成一個向周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36分配供給處理氣體或附加氣體的氣體供給路徑。
[0064]具體而言，在氣體分配板31上，如圖5和圖10所示，在蓋板33側的面(圖10中的上表面)上形成將通過連接部45b導入的處理氣體分配供給至周緣氣體擴散室35的氣體供給路徑52。在氣體分配板30上，如圖7和圖11所示，在蓋板33側的面(圖11中的上表面)上形成將通過連接部47b導入的附加氣體分配供給至周緣氣體擴散室35的氣體供給路徑53。在氣體分配板29上，如圖8和圖12所示，在蓋板33側的面(圖12中的上表面)上形成將通過連接部45c導入的處理氣體分配供給至最外氣體擴散室36的氣體供給路徑54。另外，在氣體分配板28上，如圖9和圖13所示，在蓋板33側的面(圖13中的上表面)上形成將通過連接部47c導入的附加氣體分配供給至最外氣體擴散室36的氣體供給路徑55。S卩，在一個氣體分配板上形成一個氣體供給路徑。此外，在圖5、7?13中，為了簡化說明，省略了一部分的形狀，各個氣體供給路徑52?55的截面如圖6所示呈U字形狀，寬度和深度分別設定為5?10mm。
[0065]更具體地來講，關于向周緣氣體擴散室35供給的處理氣體，在噴頭13中形成有從連接部45b在厚度方向上貫通蓋板33和冷卻板32，且與作為氣體供給路徑52的端部的連通處52a連通的垂直氣體供給路徑56。另外，形成有從氣體供給路徑52在厚度方向上貫通氣體分配板28?31且在周緣氣體擴散室35 (在圖5中用虛線表示)開口的四個垂直氣體供給路徑57a?57d。四個垂直氣體供給路徑57a?57d關于周緣氣體擴散室35的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置。
[0066]氣體供給路徑52在氣體分配板31的上表面從連通部位52a朝向各個垂直氣體供給路徑57a?57d分支成各個分支路徑52b?52e,在各個分支路徑52b?52e的前端，各個垂直氣體供給路徑57a?57d開口。在噴頭13中，將從連通部位52a至各個分支路徑52b?52e的前端為止的距離設定成相同，所以，從連接部45b至各個垂直氣體供給路徑57a?57d的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的距離相同。另外，在噴頭13中，將垂直氣體供給路徑57a?57d的截面積設定成相同，且將分支路徑52b?52e的截面積也設定成相同，因此，從連接部45b至各個垂直氣體供給路徑57a?57d的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率也相同。
[0067]其結果是，在周緣氣體擴散室35中，從各個垂直氣體供給路徑57a?57d的開口部供給的處理氣體的流量、壓力和時刻相同，由此，處理氣體在周緣氣體擴散室35中均等地分布。
[0068]此外，在圖5中，氣體供給路徑52在俯視觀看時呈H字狀分支，但氣體供給路徑52的分支方式并不限于此，如果從連通部位52a至各個分支路徑52b?52e的前端為止的距離相同，則也可以以任意的方式形成。
[0069]關于向周緣氣體擴散室35供給的附加氣體，在噴頭13中形成有從連接部47b在厚度方向上貫通蓋板33、冷卻板32和氣體分配板31且與作為氣體供給路徑53的端部的連通部位53a連通的垂直氣體供給路徑58。另外，形成有從氣體供給路徑53在厚度方向上貫通氣體分配板28?30且在周緣氣體擴散室35 (在圖7中虛線所示)開口的四個垂直氣體供給路徑59a?59d。四個垂直氣體供給路徑59a?59d關于周緣氣體擴散室35的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置。
[0070]氣體供給路徑53在氣體分配板30的上表面從連通部位53a朝向各個垂直氣體供給路徑59a?59d分支成各個分支路徑53b?53e,在各個分支路徑53b?53e的前端，各個垂直氣體供給路徑59a?59d開口。在噴頭13中，將從連通部位53a至各個分支路徑53b?53e的前端為止的距離設定成相同，所以，從連接部47b至各個垂直氣體供給路徑59a?59d的周緣氣體擴散室35中的開口部的距離相同。另外，在噴頭13中，將垂直氣體供給路徑59a?59d的截面積設定成相同，且將分支路徑53b?53e的截面積也設定成相同，因此，從連接部47b至各個垂直氣體供給路徑59a?59d的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率也相同。
[0071]其結果是，在周緣氣體擴散室35中，從各個垂直氣體供給路徑59a?59d的開口部供給的附加氣體的流量、壓力和時刻相同，由此，附加氣體在周緣氣體擴散室35中均等地分布。
[0072]此外，在圖7中，氣體供給路徑53在俯視觀看時呈H字狀分支，但氣體供給路徑53的分支方式并不限于此，如果從連通部位53a至各個分支路徑53b?53e的前端為止的距離相同，也可以以任意的方式形成。
[0073]關于向最外氣體擴散室36供給的處理氣體，在噴頭13中形成有從連接部45c在厚度方向上貫通蓋板33、冷卻板32和氣體分配板31、30且與作為氣體供給路徑54的端部的連通部位54a連通的垂直氣體供給路徑60。另外，形成有從氣體供給路徑54在厚度方向上貫通氣體分配板28、29且在最外氣體擴散室36 (在圖8中虛線所示)開口的四個垂直氣體供給路徑61a?61d。四個垂直氣體供給路徑61a?61d關于最外氣體擴散室36的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置。
[0074]氣體供給路徑54在氣體分配板29的上表面從連通部位54a朝向各個垂直氣體供給路徑61a?61d分支成各個分支路徑54b?54e,在各個分支路徑54b?54e的前端，各個垂直氣體供給路徑61a?61d開口。在噴頭13中，將從連通部位54a至各個分支路徑54b?54e的前端為止的距離設定成相同，所以，從連接部45c至各個垂直氣體供給路徑61a?61d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的距離相同。另外,在噴頭13中，將垂直氣體供給路徑61a?61d的截面積設定成相同，且將分支路徑54b?54e的截面積也設定成相同，因此，從連接部45c至各個垂直氣體供給路徑61a?61d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率也相同。
[0075]其結果是，在最外氣體擴散室36中，從各個垂直氣體供給路徑61a?61d的開口部供給的處理氣體的流量、壓力和時刻相同，由此，處理氣體在最外氣體擴散室36中均等地分布。
[0076]此外，在圖8中，氣體供給路徑54在俯視觀看時呈H字狀分支，但氣體供給路徑54的分支方式并不限于此，如果從連通部位54a至各個分支路徑54b?54e的前端的距離相同，則也可以以任意的方式形成。
[0077]另外，關于向最外氣體擴散室36供給的附加氣體，在噴頭13中形成有從連接部47c在厚度方向上貫通蓋板33、冷卻板32和氣體分配板31?29且與作為氣體供給路徑55的端部的連通部位55a連通的垂直氣體供給路徑62。另外，形成有從氣體供給路徑55在厚度方向上貫通氣體分配板28且在最外氣體擴散室36 (在圖9中虛線所示)開口的四個垂直氣體供給路徑63a?63d。四個垂直氣體供給路徑63a?63d關于最外氣體擴散室36的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置。
[0078]氣體供給路徑55在氣體分配板28的上表面從連通部位55a朝向各個垂直氣體供給路徑63a?63d分支成各個分支路徑55b?55e,在各個分支路徑55b?55e的前端，各個垂直氣體供給路徑63a?63d開口。在噴頭13中，將從連通部位55a至各個分支路徑55b?55e的前端為止的距離設定成相同，所以，從連接部47c至各個垂直氣體供給路徑63a?63d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的距離相同。另外,在噴頭13中，將垂直氣體供給路徑63a?63d的截面積設定成相同，且將分支路徑55b?55e的截面積也設定成相同，因此，從連接部47c至各個垂直氣體供給路徑63a?63d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率也相同。
[0079]其結果是，在最外氣體擴散室36中，從各個垂直氣體供給路徑63a?63d的開口部供給的附加氣體的流量、壓力和時刻相同，由此，附加氣體在最外氣體擴散室36中均等地分布。
[0080]此外，在圖9中，氣體供給路徑55在俯視觀看時呈H字狀分支，但氣體供給路徑55的分支方式并不限于此，如果從連通部位55a至各個分支路徑55b?55e的前端為止的距離相同，則也可以以任意的方式形成。
[0081]根據本實施方式所涉及的作為氣體供給裝置的噴頭13，在各個氣體分配板28?31上，形成有從處理氣體供給源和附加氣體供給向源向周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36的任意一個供給處理氣體或者附加氣體的一個氣體供給路徑52 (53、54或55)、即在一個氣體分配板上形成一個氣體供給路徑，所以，如圖3所示，在將氣體分配板28?31、冷卻板32和蓋板33層疊，氣體供給路徑52?55的配置位置在俯視觀看時重疊的情況下，各個氣體供給路徑52?55也能夠與其它的氣體供給路徑獨立地將處理氣體和附加氣體供給至周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。換言之，在噴頭13中，無需考慮各個氣體供給路徑彼此的干擾等,所以，能夠通過增加氣體分配板容易地增加氣體供給路徑,并且,能夠增加氣體擴散室的數量將處理空間S分割成更多的區域。
[0082]另外，從連接部45b至各個垂直氣體供給路徑57a?57d的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率也相同，從連接部47b至各個吹起氣體供給路徑59a?59d的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率也相同。并且，從連接部45c至各個垂直氣體供給路徑61a?61d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率也相同，從連接部47c至各個垂直氣體供給路徑63a?63d的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率也相同。其結果是，在周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36中處理氣體和附加氣體均等地分布。其結果是，能夠向處理空間S中的周緣部分和最外部分均等地導入處理氣體和附加氣體，在處理空間S中，使等離子體更加均勻地分布。
[0083]上述的噴頭13的多個氣體擴散室包括:形成于作為圓板狀部件的氣體分配板28的中心的圓板狀空間的中央氣體擴散室34 ;和與該中央氣體擴散室34呈同心狀地形成的兩個作為環槽狀空間的周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。由此，處理氣體和附加氣體通過中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36對稱地導入處理空間S，能夠使從處理氣體和附加氣體生成的等離子體更加均勻地分布在處理空間中。
[0084]另外，在上述的噴頭13中，周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36形成為與位于比晶片W的外緣更靠外側的聚焦環20和密封環21相對。由此，通過控制不僅從周緣氣體擴散室35還從最外氣體擴散室36導入的處理氣體和附加氣體的流量，能夠精細地控制在晶片W的外緣附近導入的處理氣體和附加氣體的分布，因此，能夠更加詳細地控制晶片W的外緣附近的等離子體的分布。
[0085]并且，在上述的噴頭13中，分別向中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36供給附加氣體，所以，能夠在處理空間S中的中央部分、周緣部分和最外部分都控制附加氣體的影響，由此在處理空間S中能夠更詳細地控制等離子體的分布。
[0086]在上述的噴頭13中，與各個氣體分配板28?31對應的垂直氣體供給路徑的數量是四個，如果周緣氣體擴散室35或最外氣體擴散室36中的各個垂直氣體供給路徑的開口部關于周緣氣體擴散室35或最外氣體擴散室36的中心對稱地配置且在圓周方向上均等地配置，則垂直氣體供給路徑的數量并不限于此。另外，氣體分配板28?31也可以以該順序層疊，只要各個垂直氣體供給路徑56、57a?57d、58、59a?59d、60、61a?61d、62、63a?63d不干擾,則能夠改變氣體分配板28?31的層疊順序。
[0087]另外，在上述的噴頭13中，中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36分別由一個空間構成,但例如如圖14和圖15所不,在氣體分配板28的下表面呈同心狀地形成多個環槽狀空間64，將各個環槽狀空間64分隔成各個中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。例如在圖14和圖15中，內側的6個環槽狀空間64構成中央氣體擴散室34，中央氣體擴散室34外側的3個環槽狀空間64構成周緣氣體擴散室35，且最外周的一個環槽狀空間64構成最外氣體擴散室36。此外，在圖14中，省略氣體供給路徑55。
[0088]以上，使用實施方式對本發明進行了說明，但是，本發明并不限于上述的實施方式。
[0089]例如，在上述的噴頭13中，在一個氣體分配板上形成一個氣體供給路徑，但是也可以在一個氣體分配板上形成兩個氣體供給路徑。具體而言，噴頭71包括從下方依次層疊的相對板27、由圓板狀部分構成的兩個氣體分配板65、66、冷卻板32和蓋板33，與氣體分配板28同樣，在氣體分配板65上形成中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。在氣體分配板66上，如圖16和圖18所示，在蓋板33側的面(圖18中的上表面)上形成將通過連接部45b導入的處理氣體分配供給至周緣氣體擴散室35的氣體供給路徑67，并且形成將通過連接部45c導入的處理氣體分配供給至最外氣體擴散室36的氣體供給路徑68。另外，在氣體分配板65上，如圖17和圖19所示，在蓋板33側的面(圖19中的上表面)上形成將通過連接部47b導入的附加氣體分配供給至周緣氣體擴散室35的氣體供給路徑69。另外，在氣體分配板65上形成將通過連接部47c導入的附加氣體分配供給至最外氣體擴散室36的氣體供給路徑70。此外，在圖16?19中，為了簡化說明省略一部分形狀。
[0090]更具體地來講，關于向周緣氣體擴散室35供給的處理氣體，在噴頭71中形成有從連接部45b與作為氣體供給路徑67的端部的連通部位67a連通的垂直氣體供給路徑72。另外，形成有從氣體供給路徑67在厚度方向上貫通氣體分配板65、66且在周緣氣體擴散室35(在圖16中虛線所示)開口的兩個垂直氣體供給路徑73a、73b。兩個垂直氣體供給路徑73a、73b關于周緣氣體擴散室35的中心對稱配置，且在圓周方向上均等地配置(參照圖21)。
[0091]氣體供給路徑67在氣體分配板66的上表面從連通部位67a朝向各個垂直氣體供給路徑73a、73b分支成各個分支路徑67b、67c，在各個分支路徑67b、67c的前端各個垂直氣體供給路徑73a、73b開口。在噴頭71中，將從連通部位67a至各個分支路徑67b、67c的前端為止的距離設定成相同，將垂直氣體供給路徑73a、73b的截面積設定成相同，且將分支路徑67b、67c的截面積也設定成相同，因此，從連接部45b至各個垂直氣體供給路徑73a、73b的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率相同。
[0092]另外，關于向最外氣體擴散室36供給的處理氣體，在噴頭71中形成有從連接部45c與作為氣體供給路徑68的端部的連通部位68a連通的垂直氣體供給路徑74。另外，形成有從氣體供給路徑68在厚度方向上貫通氣體分配板65、66且在最外氣體擴散室36 (在圖16中虛線所示)開口的兩個垂直氣體供給路徑75a、75b。兩個垂直氣體供給路徑75a、75b關于最外氣體擴散室36的中心對稱配置，且在圓周方向上均等地配置(參照圖21)。
[0093]氣體供給路徑68在氣體分配板66的上表面從連通部位68a朝向各個垂直氣體供給路徑75a、75b分支成各個分支路徑68b、68c,在各個分支路徑68b、68c的前端,各個垂直氣體供給路徑75a、75b開口。在噴頭71中，將從連通部位68a至各個分支路徑68b、68c的前端為止的距離設定成相同，將垂直氣體供給路徑75a、75b的截面積設定成相同，且將分支路徑68b、68c的截面積也設定成相同，因此，從連接部45c至各個垂直氣體供給路徑75a、75b的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率相同。
[0094]此外，在圖16中，氣體供給路徑67在俯視觀看時呈V字狀分支，氣體供給路徑68也在俯視觀看時呈V字狀分支，但是氣體供給路徑67、68的分支方式并不限于此，如果從連通部位67a至各個分支路徑67b、67c的前端為止的距離相同，另外，從連通部位68a至各個分支路徑68b、68c的前端為止的距離相同，則也可以以任意的方式形成。
[0095]另外，關于向周緣氣體擴散室35供給的附加氣體，在噴頭71中形成有從連接部47b與作為氣體供給路徑69的端部的連通部位69a連通的垂直氣體供給路徑76，另外，形成有從氣體供給路徑69在厚度方向上貫通氣體分配板65且在周緣氣體擴散室35 (在圖17中虛線所示)開口的兩個垂直氣體供給路徑77a、77b。兩個垂直氣體供給路徑77a、77b關于周緣氣體擴散室35的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置(參照圖21)。氣體供給路徑69在氣體分配板65的上表面從連通部位69a朝向各個垂直氣體供給路徑77a、77b分支成各個分支路徑69b、69c,在各個分支路徑69b、69c的前端,各個垂直氣體供給路徑77a、77b開口。在噴頭71中，將從連通部位69a至各個分支路徑69b、69c的前端為止的距離設定成相同，另外，將垂直氣體供給路徑77a、77b的截面積設定成相同，且將分支路徑69b,69c的截面積也設定成相同。其結果是，從連接部47b至各個垂直氣體供給路徑77a、77b的周緣氣體擴散室35中的開口部為止的傳導率相同。
[0096]另外，關于向最外氣體擴散室36供給的附加氣體，在噴頭71中形成有從連接部47c與作為氣體供給路徑70的端部的連通部位70a連通的垂直氣體供給路徑78。另外，形成有從氣體供給路徑70在厚度方向上貫通氣體分配板65且在最外氣體擴散室36 (在圖17中虛線所示)開口的兩個垂直氣體供給路徑79a、79b。兩個垂直氣體供給路徑79a、79b關于最外氣體擴散室36的中心對稱地配置，且在圓周方向上均等地配置(參照圖21)。
[0097]氣體供給路徑70在氣體分配板65的上表面從連通部位70a朝向各個垂直氣體供給路徑79a、79b分支成各個分支路徑70b、70c，在各個分支路徑70b、70c的前端，各個垂直氣體供給路徑79a、79b開口。在噴頭71中，將從連通部位70a至各個分支路徑70b、70c的前端為止的距離設定成相同，將垂直氣體供給路徑79a、79b的截面積設定成相同。另外，將分支路徑70b、70c的截面積也設定成相同。因此，從連接部47c至各個垂直氣體供給路徑79a、79b的最外氣體擴散室36中的開口部為止的傳導率相同。
[0098]此外，在圖17中，氣體供給路徑69在俯視觀看時呈V字狀分支，，氣體供給路徑70也在俯視觀看時呈V字狀分支，，但是氣體供給路徑69、70的分支方式并不限于此，如果從連通部位69a至各個分支路徑69b、69c的前端為止的距離相同，另外，從連通部位70a至各個分支路徑70b、70c的前端為止的距離相同，則也可以以任意的方式形成。
[0099]在噴頭71中，在一個氣體分配板上形成兩個氣體供給路徑，通過將多個該氣體分配板層疊，如圖20所示，將氣體分配板65、66、冷卻板32和蓋板33層疊，氣體供給路徑67?70的配置部位在俯視觀看時重疊的情況下，也不必考慮各個氣體供給路徑67?70彼此的干擾等。由此，能夠通過增加氣體分配板容易地增加氣體供給路徑，能夠增加氣體擴散室的數量將處理空間S分割成更多的區域。
[0100]在上述的噴頭13和噴頭71中，使用形成于氣體分配板上的氣體供給路徑，向周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36均等地供給處理氣體和附加氣體，由此，使處理氣體和附加氣體在周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36中均等地分布，但是也可以設置上下配置且相互連通的兩個氣體擴散室，由此，使處理氣體和附加氣體在各個氣體擴散室中均等地分布。
[0101]具體而言，如圖22和圖23所示，噴頭80包括從下方依次層疊的相對板27、由圓板狀部件構成的兩個氣體分配板81、82、冷卻板32和蓋板33。與氣體分配板28同樣，在氣體分配板81上形成中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36，另外，與氣體分配板81同樣，在氣體分配板82上也形成中央氣體擴散室34、周緣氣體擴散室35和最外氣體擴散室36。
[0102]氣體分配板81的中央氣體擴散室34 (以下稱作“下方的中央氣體擴散室34”)和氣體分配板82的中央氣體擴散室34(以下稱作“上方的中央氣體擴散室34”)，通過關于各個中央氣體擴散室34的中心對稱地配置且在圓周方向上均等地配置的多個垂直氣體供給孔83連通。另外，氣體分配板81的周緣氣體擴散室35 (以下稱作“下方的周緣氣體擴散室35”)和氣體分配板82的周緣氣體擴散室35 (以下稱作“上方的周緣氣體擴散室35”)，通過關于各個周緣氣體擴散室35的中心對稱地配置且在圓周方向上均等地配置的多個垂直氣體供給孔84連通。另外，氣體分配板81的最外氣體擴散室36 (以下稱作“下方的最外氣體擴散室36”)和氣體分配板82的最外氣體擴散室36 (以下稱作“上方的最外氣體擴散室36”)，通過關于各個最外氣體擴散室36的中心對稱地配置且在圓周方向上均等地配置的多個垂直氣體供給孔85連通。
[0103]在噴頭80中，供給到上方的中央氣體擴散室34的處理氣體和附加氣體，通過自由擴散在上方的中央氣體擴散室34中一定程度地均等地分布后，通過在圓周方向上均等地分布的垂直氣體供給孔83向下方的中央氣體擴散室34供給。另外，供給到下方的中央氣體擴散室34的處理氣體和附加氣體，通過進一步的自由擴散在下面的中央氣體擴散室34中均等地分布。供給到上方的周緣氣體擴散室35的處理氣體和附加氣體，通過自由擴散在上方的周緣氣體擴散室35中一定程度地均等地分布后，通過在圓周方向上均等地分布的垂直氣體供給孔84向下方的周緣氣體擴散室35供給。另外，供給到下方的周緣氣體擴散室35的處理氣體和附加氣體，通過進一步的自由擴散在下方的周緣氣體擴散室35中均等地分布。供給到上方的最外氣體擴散室36的處理氣體和附加氣體通過自由擴散，在最外氣體擴散室36中一定程度地均等地分布后，通過在圓周方向上均等地分布的垂直氣體供給孔85向下方的最外氣體擴散室36供給。另外，供給到下方的最外氣體擴散室36的處理氣體和附加氣體，通過進一步的自由擴散在下方的最外氣體擴散室36中均等地分布。S卩，在噴頭80中，處理氣體和附加氣體進行兩次自由擴散，因此，能夠使處理氣體和附加氣體在各個氣體擴散室(下方的中央氣體擴散室34、下方的周緣氣體擴散室35、下方的最外氣體擴散室36)中均等地分布。
[0104]本申請主張基于2012年5月11日申請的日本專利申請第2012 — 109798號和2012年5月18日臨時申請的美國臨時專利申請61/648，701號的優先權，在本申請中援引該日本專利申請和美國臨時專利申請中記載的全部內容。
[0105]附圖標記說明
[0106]S處理空間
[0107]W 晶片
[0108]10基板處理裝置
[0109]11 腔室
[0110]13、71、80 噴頭
[0111]28 ?31、65、66、81、82 氣體分配板
[0112]34中央氣體擴散室
[0113]35周緣氣體擴散室
[0114]36最外氣體擴散室
[0115]39處理氣體導入系統
[0116]40附加氣體導入系統
[0117]52?55、67?70氣體供給路徑
【權利要求】
1.一種氣體供給裝置，其從氣體供給源向處理空間供給氣體，所述氣體供給裝置的特征在于，包括: 與所述處理空間相對且具有多個貫通孔的相對板；多個氣體分配板；和蓋板， 將所述相對板、所述多個氣體分配板和蓋板依次層疊， 在最靠近所述相對板的所述氣體分配板中的所述相對板側的面上形成有多個氣體擴散室， 在各個所述氣體分配板上，至少形成有一個從所述氣體供給源向所述氣體擴散室的任意一個供給所述氣體的氣體供給路徑， 在各個所述氣體分配板中，所述氣體供給路徑分支成多個分支路徑，從所述氣體供給源至各個所述分支路徑的前端為止的距離相同。
2.如權利要求1所述的氣體供給裝置，其特征在于: 各個所述分支路徑的傳導率相同。
3.如權利要求1所述的氣體供給裝置，其特征在于: 所述氣體供給裝置隔著所述處理空間與圓板狀的基板相對， 所述多個氣體擴散室包括多個槽狀空間， 所述多個槽狀空間以與比所述基板的外緣更靠外側相對的方式形成。
4.如權利要求1所述的氣體供給裝置，其特征在于: 所述多個氣體分配板各自由圓板狀部件構成，所述多個氣體擴散室包括:形成于所述圓板狀部件的中心的圓板狀空間；和與該圓板狀空間呈同心狀地形成的所述多個槽狀空間。
5.如權利要求1所述的氣體供給裝置，其特征在于: 從附加氣體供給源單獨向各個所述多個氣體擴散室供給附加氣體。
6.一種基板處理裝置，其特征在于，包括: 在處理空間收納基板的處理室；和 以與所述基板相對的方式配置且從氣體供給源向所述處理空間供給氣體的氣體供給裝置， 所述氣體供給裝置包括:與所述處理空間相對且具有多個貫通孔的相對板；多個氣體分配板；和蓋板， 所述相對板、所述多個氣體分配板和蓋板依次層疊， 在最靠近所述相對板的所述氣體分配板中的所述相對板側的面上形成有多個氣體擴散室， 在各個所述氣體分配板上，至少形成有一個從所述氣體供給源向所述氣體擴散室中的任意一個供給所述氣體的氣體供給路徑， 在各個所述氣體分配板上，所述氣體供給路徑分支成多個分支路徑，從所述氣體供給源至各個所述分支路徑的前端為止的距離相同。
【文檔編號】H01L21/3065GK104205309SQ201380019330
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年5月9日 優先權日:2012年5月11日
【發明者】內田陽平 申請人:東京毅力科創株式會社