等离子体处理设备制造技术

本发明专利技术提供一种等离子体处理设备。该等离子体处理设备可以抑制由于附着在处理腔内的产物等所引起的电极阻抗的变化，并且防止用于等离子体而消耗的电功率的变化。根据本发明专利技术，等离子体处理设备包括：射频电源（５），其相对于ＧＮＤ输出射频功率；切换装置（２４），其连接到所述射频电源；下电极（２），其连接到所述切换装置（２４）；阻抗控制装置（２２），其连接在所述下电极（２）和ＧＮＤ之间；阻抗测量装置（２３），其连接在所述切换装置（２４）和ＧＮＤ之间；以及控制器（２６），其根据由所述阻抗测量装置（２３）测量的阻抗（电极阻抗）的值，控制所述阻抗控制装置（２２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造设备。
技术介绍
在用于依靠等离子体来进行处理加丄的设备(卜文中被称为"等 离子体处理设备")中，在处理中的等离子体放电是确定处理特性的 重要参数之一。然而，通过这种设备，存在一个问题，即，等离子体消耗的功率 不是恒定的，并且处理的状态不稳定。这是由处理腔中的等离子体阻 抗的变化引起的，该阻抗的变化是由于在处理中产生的反应产物在处 理腔中的沉积以及由于在处理腔中的组成部件的单独变化引起的。随着半导体电路元件的小型化，提高在处理期间的利用等离子体 放电的处理的稳定性变得愈发重要。关于涉及阻抗控制的技术，日本专利公开No.60-206028 (专利文 献1)公布了等离子体控制设备的结构，该等离子体控制设备在等离子 体处理中不断地监测等离子体阻抗变化，通过将监测到的等离子体阻 抗反馈给气体供应系统，使得等离子体阻抗恒定，从而稳定等离子体 放电。日本专利公开No.2003-142455 (专利文献2)公布了等离子体处 理设备和方法，如下所述，该等离子体处理设备和方法使得在将功率 损耗最小化的同时获得具有改善的稳定性的等离子体。在电极处设置 阻抗测量装置。测量在等离子体放电期间从电极到真空处理腔的阻抗和相位值，从而估计和确定等离子体的状态和功率损耗的状态。为了 对电容性阻抗进行调整，根据估计结果，通过细调在不脱离处理条件 的范围内的，包括气体流动速度、压力和温度的处理条件参数，并且 通过利用电动机来改变电极之间的距离，改变腔内的介电常数。通过 按照这种方式进行阻抗调整，可以获得具有改善的稳定性的等离子体。日本专利公开No.2002-316040 (专利文献3)公布了等离子体处 理设备和方法，其中，设置有以下的阻抗测量装置，所述阻抗测量装 置能够测量在等离子体放电期间负载侧电极和阻抗匹配装置之间的送 电线路的阻抗，并且测量结果被反馈到阻抗控制器，以将由于在送电 线路中产生的电感成分所引起的功率损耗减少到最小。通过本专利技术给出下面的分析在专利文献1到3中描述的等离子 体处理设备中，用于与从射频电源提供到处理腔的射频功率相对，进 行阻抗匹配的匹配电路进行控制，从而处理腔和匹配电路的合成阻抗 (resultant impedance)始终是恒定值，从而防止了到射频电源的反射 波。因为实际的处理腔的内部由很多部件组成，因此需要将在下电极 和GND之间没有形成等离子体的区域内的阻抗(电极阻抗)和有等离 子体形成的区域内的阻抗(等离子体阻抗)考虑作为处理腔中的阻抗。 因为通过等离子体处理，反应产物被沉积在下电极的附近，所以，由 于产物的固有介电常数，电极阻抗(主要是静电电容成分)随着时间 变化。同样，当组成部件(通常是下电极的周围部件)在处理腔的维 护期间改变时，由于组成部件的阻抗的单独变化的影响，电极阻抗变 化。此外，即使当组成部件没有改变时，由于组成部件的组装状态的 影响，阻抗也可能变化。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种等离子体处理设备，该设备包括射频 电源，其输出相对于参考电势的射频功率；切换装置，其连接到所述射频电源；电极，其连接到所述切换装置；阻抗控制装置，其连接在7所述电极和所述参考电势之间；阻抗测量装置，其连接在所述切换装 置和所述参考电势之间；和控制器，其根据由所述阻抗测量装置测量 的阻抗的值，控制所述阻抗控制装置。在所述等离子体处理设备中， 所述切换装置在等离子体处理期间将所述电极连接到所述射频电源， 并且当所述阻抗测量装置测量所述切换装置和所述参考电势之间的阻 抗时，将所述电极连接到所述阻抗测量装置。根据本专利技术，由于可以抑制由于附着在处理腔内的产物等引起的 电极阻抗随着时间的变化，从而防止用于等离子体所消耗的射频功率 (在没有用于等离子体而被消耗的情况下传递到参考电势侧的功率 (功率损耗))的变化。结果，稳定了用于等离子体而消耗的功率，从而实现了在等离子体处理期间的处理特性的状态的稳定。 附图说明结合附图，根据特定优选实施模式的以下说明，本专利技术的以上和其它目的、优点以及特征将会变得更加清楚，其中图1是示出在本专利技术的第一实施例中的布置的图2是示出对于本专利技术的第一实施例的等效电路的图3示出了从晶片安装表面侧看的下电极、导电环和电介质构件的俯视图(上面的图形)，以及沿着在上面的图形中的线A-A截取的横截面图(下面的图形)；以及图4是示出在本专利技术的第二实施例中的布置的图。具体实施例方式这里将参照说明性实施例描述本专利技术。本领域技术人员将意识到， 利用本专利技术的指导，可以完成许多可选择的实施例，并且本专利技术不限 制于为解释性目的而说明的实施例。将会参照所附附图描述根据本专利技术的第一实施例的等离子体处理 设备。图1是示意性地示出用于根据本专利技术的第一实施例的等离子体处理设备的布置的图。在图1中，导电构件(导电环)20被设置在下电 极2的外围部分的附近。由绝缘材料形成的电介质构件21被设置在导 电环20和下电极2之间。电容器被形成在导电环20和下电极2之间。 即，电介质构件21对于形成在导电环20和下电极2之间的电容器用 作电介质。当在下电极2和导电环20中的之一或两者上进行用于通过阳极化 等来形成绝缘膜的表面处理时，没有必要分离地设置电介质构件21。 这是因为表面处理的部分能用作电介质构件21。导电环20连接到阻抗控制装置22的一端，并且阻抗控制装置22 的另一端接地(连接到参考电势)。在用于将射频功率提供给下电极2的线路中，设置切换装置24。 切换装置24可以通过将下电极2从阻抗匹配装置6断开而进行切换， 并且将下电极2连接到阻抗测量装置23。切换装置24可以包括开关。在上电极3侦ij，设置切换装置25以将上电极3从GND (参考电 势)断开。切换装置25可以包括开关。控制器26根据利用阻抗测量装置23所监测的值来控制阻抗控制 装置22。在图3中的上面的图形是从晶片1安装表面侧看去的下电极2、 导电环20和电介质构件21的平面图。在图3中的下面的图形是沿着 在图3中的上面的图形中的线A-A截取的横截面图。电介质构件21被 设置在下电极2和导电环20之间的空隙中，从而形成电容器。再次参照图1，经由管道系统(气体供应系统)将处理原料气体 供应到处理腔4，并且依靠排气系统在处理腔4内进行压力控制，从而 维持恒定压力。当将来自射频电源5的射频功率施加到下电极2时，切换装置24 被操作，从而使下电极2连接到阻抗匹配装置6，并且切换装置25操 作，从而使电极3接地。经由阻抗匹配装置6将来自射频电源5的射 频功率施加到处理腔4中的下电极2，从而在下电极2和上电极3之间 形成等离子体。阻抗匹配装置6进行阻抗匹配，从而射频功率被有效地提供给处 理腔4。每当进行等离子体处理以产生等离子体时，都进行利用阻抗匹 配装置6的此阻抗匹配。切换装置24能够根据随意时序将下电极2的连接切换到阻抗测量 装置23。与该切换的时序同时(同步)，切换装置25将上电极3从 GND (参考电势)断开。在除了等离子体处理期间的时序之外的其它时序利用切换装置24 的转接使得阻抗测量装置23能够测量处理腔4的电极阻抗，该电极阻 抗包括在下电极2和连接到GND的处理腔之间的阻抗、通过电容器(在 导电环20和下电极2之间)的在下电极2和GND本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理设备，包括：　射频电源，其相对于参考电势来输出射频功率；　切换装置，其连接到所述射频电源；　电极，其连接到所述切换装置；　阻抗控制装置，其连接在所述电极和所述参考电势之间；　阻抗测量装置，其连接 在所述切换装置和所述参考电势之间；以及　控制器，其根据由所述阻抗测量装置所测量的阻抗的值，来控制所述阻抗控制装置，　其中，在等离子体处理时，所述切换装置将所述电极连接到所述射频电源，并且当所述阻抗测量装置进行阻抗测量时，所述切换 装置将所述电极连接到所述阻抗测量装置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：田村一成，
申请(专利权)人：恩益禧电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]