本发明专利技术提供一种能够有效地消除径向上的中心成为等离子体密度分布中的特异点那样的、不期望的不均匀性并能够以较大的控制范围对等离子体密度分布自如地进行控制的等离子体处理装置。该电容耦合型等离子体处理装置在上部电极之上包括主磁体单元和辅助磁体单元。主磁体单元具有主磁轭和多个主电磁线圈。在辅助磁体单元中，在主磁体单元的比最内周的主电磁线圈靠半径方向内侧的位置，将多个棒型电磁体在转圈方向上以恒定间隔配置在自中心轴线偏离规定距离的位置。使直流的激励电流以恒定的电流值在第1组的棒型电磁体的辅助电磁线圈中沿正向流动，使直流的激励电流以相同的电流值在第2组的棒型电磁体的辅助电磁线圈中沿逆向流动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电容耦合型的等离子体处理装置。
技术介绍
在半导体器件的制造工艺中，使用用于将处理气体的等离子体作用于被处理基板例如半导体晶圆而对被处理基板施加规定的处理的等离子体处理装置。以往以来，针对单片式的等离子体蚀刻，大多使用电容耦合型的等离子体蚀刻装置。通常，在电容耦合型的等离子体处理装置中，将上部电极和下部电极平行地配置在构成为真空室的处理容器内，并将半导体晶圆载置在下部电极之上，对两电极之间施加高频电力。于是，在两电极之间，处理气体在高频放电的作用下产生等离子体，利用等离子体中的自由基、离子来对基板的表面进行蚀刻、成膜等等离子体处理。通常，在电容耦合型的等离子体处理装置中，在低压条件下对下部电极供给高频电力而生成高密度的等离子体时，若提高所供给的高频电力的频率，则存在使因高频电力而产生的高频电流集中于下部电极的中心附近的倾向。当高频电流如此集中于下部电极的中心附近时，在下部电极与上部电极之间的处理空间中生成的等离子体的密度乃至半导体晶圆上的工艺特性(例如在干蚀刻中为蚀刻速率)容易成为以径向上的中心附近为顶点向上凸起的曲线。对此，以往，公知有这样的等离子体处理装置，在该等离子体处理装置中，为了控制处理容器内的等离子体密度分布而具有磁场形成机构，该磁场形成机构用于形成使磁力线以规定的路径贯穿处理空间那样的闭环的磁场。例如，在专利文献I中，公开了这样的磁场形成机构，在该磁场形成机构中，将具有相比被处理基板的口径尺寸在水平方向上充分地分开的N极和S极的旋转磁体配置在处理容器的顶部之上，使该旋转磁体以处理容器的中心轴线为旋转中心进行旋转而在处理容器内的处理空间中沿水平方向形成均匀的磁场。另外，在专利文献2中，公开了这样的磁场形成机构，在该磁场形成机构中，将多个环状电极呈同心圆状配置而构成上部电极，将用于在处理空间内的、各环状电极的正下方形成水平方向的磁场的多个磁体设置在处理容器的顶部之上。专利文献1:日本特许第3037848号专利文献2:日本特许第4107518号
技术实现思路
_8] 专利技术要解决的问题然而，以往的电容耦合型等离子体处理装置的磁场形成机构作为用于在处理容器内对等离子体密度分布进行控制的调整旋钮的作用、自由度并不充分。尤其是，不具有用于有效地解决等离子体密度在径向上的中心异常突出而变高(即中心成为特异点)这样的以往以来的问题的构造。本专利技术是鉴于该以往技术的问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够有效地消除径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点那样的、不期望的不均匀性的电容耦合型的等离子体处理装置。用于解决问题的方案本专利技术提供一种等离子体处理装置，其用于使处理气体的等离子体作用于被处理基板而对被处理基板施加处理，其中，该等离子体处理装置包括:处理容器，其用于以所述被处理基板能够出入的方式容纳所述被处理基板；下部电极，其配置在所述处理容器内，用于载置所述被处理基板；上部电极，其配置在所述处理容器内，隔着处理空间与所述下部电极相对；高频电源，其用于向所述上部电极与所述下部电极之间施加高频电力；主磁体单元，其在所述处理容器的上部或上方具有以在上下方向上穿过所述下部电极的中心的中心轴线为中心的I个或多个环状的主电磁线圈；以及辅助磁体单元，其用于在所述处理空间内形成与所述中心轴线正交或倾斜交叉的磁场。在所述装置结构中，通过将主磁体单元和辅助磁体单元同时激励，从而在处理空间内的各位置形成有由仅将主磁体单元激励的情况下的矢量场和仅将辅助磁体单元激励的情况下的矢量场合成的磁场。尤其是，在中心轴线上，由主磁体单元生成的磁场的矢量与由辅助磁体单元生成的磁场的矢量合成，从而得到具有有意的水平成分的倾斜的磁场。由此，能够抑制在中心轴线附近出现的因铅垂磁场而导致的电子的约束或局域化现象，进而能够抑制径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点。_4] 专利技术的效果采用本专利技术的等离子体处理装置，通过所述那样的结构和作用，能够有效地消除径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点那样的不期望的不均匀性。【附图说明】图1是示意性表示本专利技术的实施方式的电容耦合型等离子体处理装置的概略结构的剖视图。图2是示意性表示实施方式的主磁体单元和辅助磁体单元的结构的俯视图。图3A是表示在对自主磁体单元的内侧起第2个主电磁线圈供给电流时在处理空间中形成的磁场的磁力线的图形的图。图3B是表示在对主磁体单元的最外侧的主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的磁力线的图形的图。图4A是表示在对主磁体单元的最内侧的主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的强度分布的图。图4B是表示在对自主磁体单元的中心起第2个主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的强度分布的图。图4C是表示在对自主磁体单元的中心起第3个主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的强度分布的图。图4D是表示在对主磁体单元的最外侧的主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的强度分布的图。图4E是表示在对主磁体单元的所有主电磁线圈供给电流时在处理空间内形成的磁场的强度分布的图。图5是示意性表示在仅将主磁体单元激励的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率特性的倾向的图。图6是表示实施方式的辅助磁体单元的结构的俯视图。图7是图6的I — I剖视图。图8是表示在仅将辅助磁体单元激励的情况下在处理空间内形成的磁场的磁力线的图形的图。图9是表示在将主磁体单元和辅助磁体单元同时激励的情况下在处理空间内形成的磁场的磁力线的图形的图。图10是表示在仅将主磁体单元激励的情况下的处理空间内的磁场分布(矢量场)的图。图11是将图10的处理空间的中心部放大表示的图。图12是表示在图10的磁场分布下在处理空间的中心附近得到的电子的轨道的图。图13是表示在将主磁体单元和辅助磁体单元同时激励的情况下的处理空间内的磁场分布(矢量场)的图。图14是将图13的处理空间的中心部放大表示的图。图15是表示在图13的磁场分布下在处理空间的中心附近得到的电子的轨道的图。图16是表示在实施方式的辅助磁体单元中使与处理空间相对的磁极组(N极/S极)绕中心轴线沿转圈方向进行旋转的形态的图。【具体实施方式】以下，参照【附图说明】本专利技术的实施方式。图1示意性表示一实施方式的等离子体处理装置的概略截面结构。该等离子体处理装置10构成为电容耦合型的等离子体蚀刻装置，具有能够密闭的圆筒状的腔室(处理容器)12，该腔室12用于以例如300mm 口径的半导体晶圆W能够出入的方式容纳该半导体晶圆W。在腔室12内的中央下部配置有用于载置作为处理对象的半导体晶圆W的圆板形状的载置台14。该载置台14具有基台14a和静电卡盘14b。基台14a由铝等的导电性的构件构成。在基台14a的上表面的周缘区域，以包围半导体晶圆W的周围的方式设有环状的聚焦环16。另外，在基台14a的上表面的中央区域设有圆板形状的静电卡盘14b。静电卡盘14b具有封入有电极膜的绝缘膜。自直流电源(未图示)向该电极膜供给直流电压，由此使静电卡盘14b产生静电力，从而利用静电力吸附并保持半导体晶圆W。在静电卡盘14b之上载置有半导体晶圆W的状态下，沿上下方向穿过半导体晶圆W的中心的中心轴线Z与基台14a以及静电卡盘14b的中心轴线大致一致。基台14a构成下部电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种等离子体处理装置，其用于使处理气体的等离子体作用于被处理基板而对被处理基板施加处理，其中，该等离子体处理装置包括：处理容器，其用于以所述被处理基板能够出入的方式容纳所述被处理基板；下部电极，其配置在所述处理容器内，用于载置所述被处理基板；上部电极，其配置在所述处理容器内，隔着处理空间与所述下部电极相对；高频电源，其用于向所述上部电极与所述下部电极之间施加高频电力；主磁体单元，其在所述处理容器的上部或上方具有以在上下方向上穿过所述下部电极的中心的中心轴线为中心的1个或多个环状的主电磁线圈；以及辅助磁体单元，其用于在所述处理空间内形成与所述中心轴线正交或倾斜交叉的磁场。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：横田聪裕，檜森慎司，大下辰郎，草野周，
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
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