本发明专利技术提供等离子体处理装置和等离子体处理方法，在电感耦合型的等离子体处理装置中，提高方位角方向乃至径向的等离子体密度分布的均匀性或控制性。在该电感耦合型等离子体蚀刻装置中，设置在腔室（１０）的顶部的电介质壁（５２）上的ＲＦ天线（５４），在天线室（５６）内离开电介质窗（５２）配置在其上方，具有与来自高频供电部（５８）的ＲＦ供电线（６０）、（６８）连接的一次线圈（６２），和在能够通过电磁感应与一次线圈（６２）耦合、且比该一次线圈（６２）更靠近电介质窗（５２）的下表面（与处理空间相对的面）的位置上配置的二次线圈（６４）。
【技术实现步骤摘要】
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的等离 子体处理装置和等离子体处理方法。
技术介绍
在半导体器件或FPD (Flat Panel Display 平板显示器)的制造工艺中的蚀刻、 沉积、氧化、溅射等处理中，为了使处理气体在比较低的温度下良好地进行反应，常利用等 离子体。一直以来，在这种等离子体处理中，多使用由MHz区域的高频放电产生的等离子 体。高频放电产生的等离子体按照更具体(装置方面)的等离子体生成法可大致分为电容 耦合型等离子体和电感耦合型等离子体。一般而言，在电感耦合型的等离子体处理装置中，以处理容器的壁部的至少一部 分(例如顶部)构成电介质的窗，对设置在该电介质窗外的线圈状的RF天线供给高频电 力。处理容器构成为可减压的真空腔室，在腔室内的中央部配置有被处理基板(例如半导 体晶片、玻璃基板等)，处理气体被导入到在电介质窗与基板之间设定的处理空间内。利用 在RF天线中流通的RF电流，在RF天线的周围产生RF磁场，该RF磁场的磁力线贯穿电介 质窗并通过腔室内的处理空间，利用该RF磁场的时间上的变化在处理空间内在方位角方 向产生感应电场。然后，通过被该感应电场在方位角方向上加速的电子与处理气体的分子 或原子发生电离碰撞，生成环形(doughnut)的等离子体。由于在腔室内设置有较大的处理空间，上述环形的等离子体高效地向四周(尤其 是径向)扩散，等离子体的密度在基板上相当均勻。不过，若只使用通常的RF天线，则基板 上获得的等离子体密度的均勻性对于大多数的等离子体处理都不足够。即使在电感耦合型 的等离子体处理装置中，提高基板上的等离子体密度的均勻性也会影响等离子体处理的均 勻性、可重复性甚至制造成品率，因此成为最重要的课题之一。一般而言，等离子体处理装置中的等离子体密度的均勻性存在方位角方向的均勻 性和径向的均勻性这两种。在方位角方向上，因为RF天线在其环(loop)内包含与来自RF电源的RF供电线 连接的RF输入输出端，所以必然只能采用非轴对称的天线结构，这成为在方位角方向上产 生等离子体密度的不均勻性的主要原因。对于这一点，一直以来提出了下述技术通过将 RF天线的非轴对称或特异的部分在方位角方向上等间隔地增大来提高该方向的均勻性的 技术(例如专利文献1)；以串联连接的上下两级线圈构成RF天线，将设置在上级线圈的RF 供电接线处(输入输出端)隐藏在下级线圈的背后使其从等离子体侧电磁消失的技术(例 如专利文献2)。另外，在径向上，在腔室内的电介质窗附近生成的环形等离子体内的等离子体密 度分布特性(profile，分布图)很重要，其核心的等离子体密度分布的分布图影响扩散后 在基板上获得的等离子体密度分布的均勻性。对于这一点，一直以来以将RF天线在径向上 分割为多个段的方式为主流。该RF天线分割方式中存在下述方式对各天线·段分别供给高频电力的第一方式(例如专利文献3)；利用电容器等附加电路使各天线 段的阻抗可 变，对由一个高频电源分别分配到所有的天线 段的RF电力的分配比例进行控制的第二方 式(例如专利文献4)。专利文献1 美国专利第5800619号专利文献2 日本特表2003-517197专利文献3 美国专利第M01350号专利文献4 美国专利第5907221号
技术实现思路
不过，用于提高等离子体密度分布的均勻性的上述现有技术中，不论是意图实现 方位角方向的均勻性或径向的均勻性的哪一种类型，都存在RF天线结构复杂难以制作、和 RF供电系统(RF电源、匹配器)负荷变大等问题。另外，在对于等离子体密度分布来说意图实现方位角的均勻性的上述现有技术 中，因为对电感耦合等离子体的生成起主要贡献的天线部分(例如上述下级天线)不具有 严格的轴对称的形状，所以均勻性的精度和改善度都受到限制。本专利技术鉴于上述现有技术完成的，提供一种能够使高频供电系统的负荷减轻，RF 天线的结构简单且容易制作，同时改善等离子体密度分布的均勻性或控制性的等离子体处 理装置和等离子体处理方法。本专利技术的等离子体处理装置包括在顶部具有电介质的窗的能进行真空排气的处 理容器；在上述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；为对上述基板实施所希望的等 离子体处理而向上述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；为在上述处理 容器内通过电感耦合生成处理气体的等离子体而设置在上述电介质窗上的第一 RF天线； 和对上述RF天线供给频率适于进行上述处理气体的高频放电的高频电的第一高频供电 部，上述第一 RF天线配置在上述电介质窗上或上述电介质窗的上方，并且具有通过高频供 电线与上述第一高频供电部连接的一次线圈，和配置在能够通过电磁感应与上述一次线圈 耦合、且比上述一次线圈更靠近上述电介质窗的下表面的位置上的二次线圈。另外，本专利技术的等离子体处理方法包括在顶部具有电介质的窗的能进行真空排 气的处理容器内，在设定于上述电介质窗的下方的规定位置上配置被处理基板的工序；利 用上述处理气体供给部向上述处理容器内供给所希望的处理气体的工序；将上述处理容器 内以规定的压力维持在减压状态的工序；利用高频电源对配置在上述电介质窗的上方的一 次线圈施加规定频率的高频，使高频电流流通上述一次线圈的工序；在配置于比上述一次 线圈更靠近上述电介质窗的下表面的位置上的二次线圈中，通过电磁感应流通与上述高频 电流相应的感应电流的工序；利用与在上述二次线圈流通的上述感应电流相应的高频的 磁场和感应电场，在上述处理容器内的上述电介质窗的附近生成处理气体的等离子体的工 序；使生成的上述等离子体在上述处理容器内扩散的工序；和在上述等离子体下对上述基 板实施所希望的等离子体处理的工序。在本专利技术中，来自高频供电部的高频放电用的高频被供给到一次线圈中，当高频 电流在一次线圈中流通时，高频的能量通过电感耦合从一次线圈传递到二次线圈中，利用 经由电介质窗从二次线圈向处理容器内的处理气体放射的电磁能量，生成电感耦合的等离子体。即，一次线圈与二次线圈通过电磁感应而耦合，并且二次线圈与处理容器内的等离子 体通过电磁感应而耦合，由此，由高频供电部供给的高频的功率经由第一线圈和第二线圈 对处理容器内的等离子体负载供给。经由电介质窗对处理容器内的处理气体主要放射电磁 能量的二次线圈，能够构成为没有空间特异点(供电点)的完全轴对称的环状线圈。由此， 能够使在处理容器内的处理空间中生成的环形等离子体内的等离子体密度在方位角方向 上均勻化，进而使基板载置部附近(即基板上)的等离子体密度分布在方位角方向上均勻 化。根据本专利技术的电感耦合型等离子体处理装置或等离子体处理方法，通过上述结构 和作用，能够使RF供电系统的负荷减轻，RF天线的结构简单且容易制作，同时能够改善等 离子体密度分布的均勻性或控制性。附图说明图1是表示本专利技术的一实施方式的电感耦合型等离子体蚀刻装置的结构的纵截 面图。图2是表示图1的电感耦合型等离子体蚀刻装置中的等离子体生成部的主要结构 的立体图。图3A是表示同心圆型线圈的结构的立体图。图;3B是表示螺旋型线圈的结构的俯视图。图4A是示意地表示实施方式中的RF天线的配置结构的一变形例的大致截面图。图4B是示意地表示实施方式中的RF天线的配置结构的其它变形例的大致截面 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： 在顶部具有电介质窗的能够进行真空排气的处理容器； 在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部； 向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部，用于对所述基板实施所希望的等离子体处理；设置在所述电介质窗上的第一ＲＦ天线，用于在所述处理容器内通过电感耦合生成处理气体的等离子体；和 向所述ＲＦ天线供给频率适合于所述处理气体的高频放电的高频电力的第一高频供电部，其中 所述第一ＲＦ天线配置在所述电介质窗上或所述电介质窗的上方，并且具有经由高频供电线与所述第一高频供电部电连接的一次线圈，和配置在能够通过电磁感应与所述一次线圈耦合的位置，并且比所述一次线圈更靠近所述电介质窗的下表面的二次线圈。
【技术特征摘要】
JP 2009-10-27 2009-2459901.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括在顶部具有电介质窗的能够进行真空排气的处理容器； 在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部，用于对所述基板实施所 希望的等离子体处理；设置在所述电介质窗上的第一 RF天线，用于在所述处理容器内通过电感耦合生成处 理气体的等离子体；和向所述RF天线供给频率适合于所述处理气体的高频放电的高频电力的第一高频供电 部，其中所述第一 RF天线配置在所述电介质窗上或所述电介质窗的上方，并且具有经由高频 供电线与所述第一高频供电部电连接的一次线圈，和配置在能够通过电磁感应与所述一次 线圈耦合的位置，并且比所述一次线圈更靠近所述电介质窗的下表面的二次线圈。2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于通过在所述二次线圈中流动的感应电流，在所述处理容器内产生感应电场，通过所述 感应电场生成所述处理气体的等离子体。3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述二次线圈处于电浮起状态。4.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述一次线圈和所述二次线圈被配置成与所述电介质窗平行。5.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于所述二次线圈的至少一部分设置在所述电介质窗的内部或所述处理容器内。6.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有与所述第一 RF天线独立地设置在所述电介质窗的附近的第二 RF天线，用于在所述处 理容器内通过电感耦合生成处理气体的等离子体；和向所述第二 RF天线供给频率适合于所述处理气体的高频放电的高频电力的第二高频 供电部。7.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述二次线圈的环中设置有电容器。8.如权利要求7所述的等离子体...
【专利技术属性】
技术研发人员：山泽阳平，齐藤昌司，传宝一树，輿水地盐，山涌纯，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。