等离子体处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电感耦合型等离子体处理装置，其完美地抑制RF天线内的波长效应，并且能够自如且精细地控制等离子体密度分布。在腔室(10)的顶部或电介质窗(52)上设有用于在腔室(10)内生成电感耦合等离子体的环状的RF天线(54)。该RF天线(54)由在空间上分别形成为半圆的圆弧状且相对于高频供电部(62)电并联连接的两个线圈段(84(1)、84(2))构成。另外，在电介质窗(52)上也设有与RF天线(54)通过电磁感应能够耦合的带有可变电容器(58)的环状浮置线圈(60)。可变电容器(58)在主控制部(80)的控制下，通过容量可变部(82)，在一定范围内可任意地变化。

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理装置本案是申请日为2012年3月30日，申请号为201210091871.X，专利技术名称为“等离子体处理装置”的申请的分案申请
本专利技术涉及对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别涉及电感耦合型等离子体处理装置。
技术介绍
在半导体器件、FPD(FlatPanelDisplay(平板显示器))的制造工艺的蚀刻、堆积、氧化、溅射等处理中，为了与处理气体在较低的温度下进行良好的反应，普遍利用等离子体。一直以来，这种等离子体处理大多使用MHz区域的高频放电而实现的等离子体。对于利用高频放电实现的等离子体，作为更具体的(装置的)等离子体生成法，电容耦合型等离子体和电感(感应)耦合型等离子体有较大区别。通常，电感耦合型等离子体处理装置由电介质窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶部(天井部))，向设置于其电介质窗外的线圈状的RF天线供给高频电力。处理容器作为能够减压的真空腔室而构成，在腔室内的中央部配置被处理基板(例如半导体晶片、玻璃基板等)，向设定于电介质窗和基板之间的处理空间导入处理气体。通过在RF天线内流动的RF电流，在RF天线的周围产生如磁力线贯通电介质窗而穿过腔室内的处理空间那样的RF磁场，通过该RF磁场的时间变化，在处理空间内且在方位角方向上产生感应电场。而且，通过该感应电场，沿方位角方向加速的电子与处理气体的分子、原子发生电离碰撞，从而环状地生成等离子体。通过在腔室内设置较大的处理空间，上述环状的等离子体高效地四处(特别是沿半径方向)扩散，在基板上，等离子体的密度相当均匀。但是，仅使用通常的RF天线，在基板上得到的等离子体密度的均匀性在普通的等离子体工艺中不充分。在电感耦合型等离子体处理装置中，使基板上的等离子体密度的均匀性提高的课题也左右等离子体工艺的均匀性、再现性进而制造利用率，因此成为最重要的课题之一。以前也提出有几个与此相关的技术。其中，公知有使用单一的RF天线，且在该RF天线附近配置被动天线的技术方法(专利文献1)。该被动天线作为不从高频电源接收高频电力的供给的独立的线圈而构成，以相对于RF天线(感应性天线)产生的磁场而言，使被动天线的环内的磁场强度减小，并且使被动天线的环外附近的磁场强度增大的方式动作。由此，腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布会变更。另外，公知有如下方式，即，为了提高径向的等离子体密度分布的均匀性，将RF天线在径向上分割为多个圆环状线圈，将这些圆环状线圈电并联地连接(电气上并联连接)(例如，专利文献2)。专利文献1：日本特表2005－534150专利文献2：美国专利第6164241号上述专利文献1指出，通过被动天线的存在，会给RF天线(感应性天线)产生的磁场带来影响，由此，能够使腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布变更，但被动天线的作用相关的研究、验证不充分，不能利用被动天线来提升用于对等离子体密度分布进行自如且高精度地控制的具体装置构成的形象。目前的等离子体工艺随着基板的大面积化和器件的微细化，需要更低压且高密度且大口径的等离子体，基板上的工艺的均匀性变成比以往任何时候都困难的课题。在这一点上，电感耦合型等离子体处理装置在接近RF天线的电介质窗的内侧环状地生成等离子体，使该环状的等离子体向基板四处扩散，但等离子体扩散的方式会因腔室内的压力而变化，基板上的等离子体密度分布易变。另外，环状等离子体内的等离子体密度分布也往往随着供给到RF天线的高频功率以及导入腔室内的处理气体的流量等而变化。因此，即使以工艺方案来变更工艺条件，如果不能以保持基板上的等离子体工艺的均匀性的方式对RF天线(感应性天线)产生的磁场加以修正，则也不能适应目前的等离子体处理装置所要求的多样且高度的工艺性能。另外，在如上所述的现有RF天线分割方式中，从高频供电部供给到RF天线的RF电流相对多地流到RF天线内且在线圈直径小(即阻抗小)的内侧的线圈，只有相对少的一部分流到线圈直径大(即阻抗大)的外侧的线圈，在腔室内生成的等离子体的密度易在径方向的中心部高且在周边部低。因此，对RF天线内的各线圈附加(连接)阻抗调节用的电容器，来调节分配给各线圈的RF电流的分割比。在这种情况下，当在高频供电部的回流线或接地线侧即RF天线的终端侧设置阻抗调节用的电容器时，能够对线圈的电位比接地电位高而引起的电介质窗通过来自等离子体的离子侵袭而损坏劣化的现象(溅射效应)进行抑制。但是，通过RF天线的线圈经由电容器被制成终端，短路共振线的长度等效地缩短，在线圈直径(线圈长)大的外侧线圈上且在RF输入端附近易形成电流的具有波节部的驻波(易产生所谓的波长效应)。当发生这种波长效应时，在环绕方向及径方向中的任一方向上，都难以得到等离子体密度分布的均匀性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于如上所述的现有技术而开发的，其目的在于，提供一种电感耦合型等离子体处理装置，其能够完美地抑制RF天线内的波长效应，且利用设置为电浮置状态的线圈，自如且精细地控制等离子体密度分布。本专利技术的第一观点的等离子体处理装置包括：具有电介质窗的处理容器；基板保持部，其在所述处理容器内保持被处理基板；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所希望的处理气体，以对所述基板实施所希望的等离子体处理；RF天线，其具有在空间上在所述电介质窗外沿着规定形状和规定尺寸的环串联地配置且电并联地连接的多个线圈段，以在所述处理容器内通过电感耦合而生成处理气体的等离子体；高频供电部，其将适合所述处理气体的高频放电的频率的高频电力供给到所述RF天线；浮置线圈，其被设置为电浮置状态，被配置在与所述RF天线通过电磁感应能够耦合的位置且被配置于所述处理容器外；和电容器，其被设置于所述浮置线圈的环内。在上述第一观点的等离子体处理装置中，当从高频供电部向RF天线供给高频电力时，通过在RF天线内流动的高频电流，在天线导体的周围产生RF磁场，且在处理容器内生成供处理气体的高频放电的感应电场。在此，RF天线由电并联地连接的多个线圈段构成，因此RF天线内的波长效应及电压下降依赖于线圈段的长度。因此，只要选定各线圈内的分割数或线圈段的长度即可，使得能够不在各个线圈段内发生波长效应，而且，电压下降不太大。关于RF天线内的磁动势，通过使构成各线圈的线圈段的自感大约相等，在线圈环绕方向上流动一致或均匀的高频电流，因此在环绕方向上，能够得到常均匀的等离子体密度分布。另一方面，通过RF天线的各线圈段和浮置线圈之间的电磁感应，在浮置线圈内产生感应电动势而流动感应电流。在该浮置线圈内流动的感应电流也在处理容器内的等离子体生成空间内形成感应电场，消极(负)地或积极(正)地参与处理气体的高频放电或电感耦合等离子体的生成。浮置线圈对在处理容器内通过电感耦合而生成的核心(core、磁心)等离子体(环状等离子体)的密度分布赋予的作用不仅依赖于RF天线和浮置线圈的相对位置关系，而且还因流到浮置线圈内的电流的大小及方向而较大地变化。在浮置线圈内流动的电流的电流值及相位(方向)依赖于在浮置线圈的环内产生的感应电动势和环内的阻抗。在该等离子体处理装置中，通过设置于浮置线圈的环内的电容器的静电电容，来调节环内的阻抗特别是电抗，且控制环内的电流的大小及方向。通过具备这种带有电容器的浮置线圈，能够在径方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：具有电介质窗的处理容器；基板保持部，其在所述处理容器内保持被处理基板；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所希望的处理气体，以对所述基板实施所希望的等离子体处理；内侧和外侧天线线圈，其在所述电介质窗外沿径方向隔开间隔地分别配置于内侧和外侧，以在所述处理容器内通过电感耦合而生成处理气体的等离子体；高频供电部，其将适合所述处理气体的高频放电的频率的高频电力供给到内侧和外侧天线线圈；浮置线圈，其被设置为电浮置状态，被配置在与内侧和外侧天线线圈中的至少一方通过电磁感应能够耦合的位置且被配置于所述处理容器外；和电容器，其被设置于所述浮置线圈的环内，其中，所述内侧天线线圈具有单一或串联连接的内侧线圈段，所述外侧天线线圈在环绕方向上被分割，具有电并联连接的多个外侧线圈段。

【技术特征摘要】
2011.03.30 JP 2011-0748751.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：具有电介质窗的处理容器；基板保持部，其在所述处理容器内保持被处理基板；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所希望的处理气体，以对所述基板实施所希望的等离子体处理；内侧和外侧天线线圈，其在所述电介质窗外沿径方向隔开间隔地分别配置于内侧和外侧，以在所述处理容器内通过电感耦合而生成处理气体的等离子体；高频供电部，其将适合所述处理气体的高频放电的频率的高频电力供给到内侧和外侧天线线圈；浮置线圈，其被设置为电浮置状态，被配置在与内侧和外侧天线线圈中的至少一方通过电磁感应能够耦合的位置且被配置于所述处理容器外；和电容器，其被设置于所述浮置线圈的环内，其中，所述内侧天线线圈具有单一或串联连接的内侧线圈段，所述外侧天线线圈在环绕方向上被分割，具有电并联连接的多个外侧线圈段。2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述内侧线圈段在环绕方向上至少绕一周。3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述内侧线圈段比所述高频的1/4波长短。4.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述多个外侧线圈段以整体上填埋环绕方向的一周或其大部分的方式在空间上串联配置。5.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述多个外侧线圈段之间，各个所述外侧线圈段的高频入口端与另一所述外侧线圈段的高频出口端隔着外侧间隙而邻接，各个所述外侧线圈段的高频出口端与另一所述外侧线圈段的高频入口端隔着外侧间隙而邻接。6.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述多个外侧线圈段整体上沿环绕方向至少绕一周。7.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述多个外侧线圈段都比所述高频的1/4波长短。8.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述多个外侧线圈段具有大约相等的自感。9.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述多个外侧线圈段内分别流动的电流的方向在环绕方向上全部相同。10.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述多个外侧线圈段内分别流动的电流的电流量大致相同。11.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述内侧天线线圈内流动的电流的方向和在所述外侧天线线圈内流动的电流的方向在环绕方向上相同。12.如权利要求1～3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：所述内侧天线线圈和所述外侧天线线圈在所述高频供电部侧的第一节点和接地电位侧的第二节点之间电并联地连接。13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于：在所述第一节点和所述第二节点之间，在所述内侧线圈段上...

【专利技术属性】
技术研发人员：山泽阳平，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP