等离子处理装置和等离子处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种等离子处理装置和等离子处理方法。该等离子装置和等离子方法能够抑制装置制造成本的增加，并且能够对等离子处理状态进行细微控制，从而能够提高等离子处理的面内均匀性。该等离子蚀刻装置具有：下部电极，兼用作载置基板的载置台；上部电极，与下部电极相对地配置；第１高频电源，用于对下部电极或上部电极施加等离子体产生用的第１频率的高频电力；第２高频电源，用于向下部电极施加频率比第１频率低的离子牵引用的第２频率的高频电力；偏压分布控制用电极，在与下部电极绝缘的状态下，设置在该下部电极上的至少周缘部；偏压分布控制用电源，用于对偏压分布控制用电极施加频率比第２频率低的第３频率的交流电压或矩形波电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
以往，在半导体装置的制造领域等中，公知有这样的等离子处理装置在能够密闭 的处理室内产生等离子体，对半导体晶圆等被处理基板进行处理。作为这种等离子处理装 置之一，公知有等离子蚀刻装置。作为上述等离子蚀刻装置之一，使用这样的所谓电容耦合型的等离子蚀刻装置 对载置半导体晶圆等被处理基板的载置台(下部电极)和与载置台相对地设置在该载置台 的上方的簇射头(下部电极)之间施加高频电力，产生等离子体。在上述电容耦合型的等离子蚀刻装置中，由于每单位体积的激励蚀刻气体所对应 的被蚀刻面积在半导体晶圆的中心附近大，在周边部小，因此，蚀刻处理速度不同蚀刻速 度在半导体晶圆的中心附近较慢，蚀刻速度在周边部较快，存在处理的面内均勻性降低的 情况。因此，提出这样的方案将上部电极或下部电极中的至少一个以同心状分割为多个， 改变对这些电极施加的高频电力而使面内的处理速度均勻化(例如参照专利文献1)。专利文献1 日本特开昭63-24623号公报如上所述，在以往的技术中，将被施加有用于进行等离子处理的等离子体产生用 高频电力的上部电极或下部电极分割，调节对这些分割而成的各电极施加的等离子体产生 用高频电力，从而提高处理的面内均勻性。但是，在该技术中，必须将施加有较大电力的上 部电极或下部电极分割，存在装置的制造成本大幅增加这样的问题。另外，由于调节等离子 体产生用高频电力，因此，等离子体的状态容易变得不稳定，存在难于对处理状态进行细微 控制这样的问题。另外，近年来，例如施加频率在几十MHz以上、例如IOOMHz的等离子体产生用第 1高频电力和频率比该第1高频电力低的离子牵引用第2高频电力(频率例如为3MHz 13. 56MHz左右)，利用高密度的等离子体实施低损伤的等离子蚀刻。然而，在采用如此高频 率的高频电力的技术中，存在如下倾向在半导体晶圆的周缘部DC偏压(Vdc)的绝对值变 低，周缘部的蚀刻速率降低，因此，存在蚀刻处理的面内均勻性降低这样的问题。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述以往的情况而做成的，其目的在于提供能够抑制装置制造成本 的增加、并且能够对等离子处理状态进行细微控制、从而能够提高等离子处理的面内均勻 性的。本专利技术的等离子处理装置的特征在于，具有处理室，其内部能够收容基板；下部 电极，其配置在上述处理室内，兼用作载置上述基板的载置台；上部电极，其与上述下部电 极相对地配置在上述处理室内；第1高频电源，其用于对上述下部电极或上述上部电极施 加等离子体产生用的第1频率的高频电力；第2高频电源，其用于对上述下部电极施加频率比上述第1频率低的离子牵引用的第2频率的高频电力；偏压分布控制用电极，其在与上述 下部电极电绝缘的状态下，设置在该下部电极上的至少周缘部；偏压分布控制用电源，其用 于向上述偏压分布控制用电极施加频率比上述第2频率低的第3频率的交流电压或矩形波 电压。 本专利技术的等离子处理方法采用等离子处理装置，该等离子处理装置具有处理室， 其内部收容基板；下部电极，其配置在上述处理室内，兼用作载置上述基板的载置台；上部 电极，其与上述下部电极相对地配置在上述处理室内；第1高频电源，其用于对上述下部电 极或上述上部电极施加等离子体产生用的第1频率的高频电力；第2高频电源，其用于对上 述下部电极施加频率比上述第1频率低的离子牵引用的第2频率的高频电力；该等离子处 理方法其特征在于，在该下部电极上的至少周缘部设有与上述下部电极电绝缘状态的偏压 分布控制用电极，从偏压分布控制用电源对上述偏压分布控制用电极施加频率比上述第2 频率低的第3频率的交流电压或矩形波电压来控制上述下部电极上的偏压分布。采用本专利技术，能够抑制装置制造成本的增加，并且能够对等离子处理状态进行细 微控制，从而能够提高等离子处理的面内均勻性。附图说明图1是示意性地表示本专利技术一实施方式的等离子蚀刻装置的结构的图。图2是将图1的等离子蚀刻装置的主要部分结构放大而示意性地表示的图。图3是将另一实施方式的等离子蚀刻装置的主要部分结构放大而示意性地表示 的图。具体实施例方式下面，参照附图说明本专利技术的实施方式。图1是示意性地表示作为本专利技术一实施 方式的等离子处理装置的等离子蚀刻装置的截面概略结构的图。等离子蚀刻装置具有气密地构成、作为电接地电位的处理室1。该处理室1形成为 圆筒状，例如由表面被阳极氧化处理过的铝等构成。在处理室1内设置水平支承作为被处 理基板的半导体晶圆W的载置台2。载置台2例如由铝等构成，其借助绝缘板3被支承在 导体的支承台4上。另外，在载置台2的上方外周设置例如由单晶硅形成的聚焦环(focus ring)5。以包围载置台2和支承台4的周围的方式还设有例如由石英等形成的圆筒状的内 壁构件3a。在载置台2上，通过第1匹配器Ila连接有第IRF电源10a，并且，通过第2匹配器 lib连接有第2RF电源10b。第IRF电源IOa用于形成等离子体，从该第IRF电源IOa向载 置台2供给规定频率(27MHz以上、例如100MHz)的高频电力。另外，第2RF电源IOb用于 牵引离子，从该第2RF电源IOb向载置台2供给比第IRF电源IOa低的、3MHz 13. 56MHz 的规定频率(例如13. 56MHz)的高频电力。另一方面，在载置台2的上方，与载置台2相对 地设置有接地电位的簇射头16，该载置台2和簇射头16起到由下部电极和上部电极构成的 一对电极的作用。在载置台2的上表面设置用于静电吸附半导体晶圆W的静电吸盘6。该静电吸盘 6通过静电吸盘用电极6a介于绝缘体6b之间而构成，在静电吸盘用电极6a上连接有静电吸盘用直流电源12。于是，通过从静电吸盘用直流电源12向静电吸盘用电极6a施加直流 电压，利用库仑力吸附半导体晶圆W。另外，也如将上述载置台2的主要部分放大的图2所示，在本实施方式中， 偏压分 布控制用电极7a、7b以与载置台2 (下部电极)电绝缘的状态设置成位于上述绝缘体6b之 间的静电吸盘用电极6a的下侧。其中，偏压分布控制用电极7a形成为环状，其以位于载置 台2的周缘部的方式设置。另一方面，偏压分布控制用电极7b形成为圆形，其以位于载置台 2的中心部的方式设置。该偏压分布控制用电极7a和偏压分布控制用电极7b设置成同心 状。另外，如上所述，存在DC偏压(Vdc)在载置台2的周缘部容易变得不均勻的倾向。为 了消除该载置台2的周缘部的DC偏压(Vdc)的不均勻性，至少设置偏压分布控制用电极7a 即可，也可以省略载置台2的中心部的偏压分布控制用电极7b。上述偏压分布控制用电极7a与偏压分布控制用电源8a电连接，偏压分布控制用 电极7b与偏压分布控制用电源8b电连接。从该偏压分布控制用电源8a、8b施加频率比上 述第2RF电源IOb低的、例如频率为IOOKHz IMHz的交流电压或矩形波电压。当施加矩 形波电压时，根据需要可以在例如10% 90%左右的范围内改变占空比。从上述偏压分布 控制用电源8a、8b施加的电压例如是1 500V左右。上述偏压分布控制用电极7a、7b和偏压分布控制用电源8a、8b用于对作为下部电 极的载置台2的DC偏压(Vdc)进行调整。例如，如上所述，因为采用IOOMHz这样的高频率 的高频电力作为第IRF电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子处理装置，其特征在于，具有：处理室，其内部能够收容基板；下部电极，其配置在上述处理室内，兼用作载置上述基板的载置台；上部电极，其与上述下部电极相对地配置在上述处理室内；第１高频电源，其用于对上述下部电极或上述上部电极施加等离子体产生用的第１频率的高频电力；第２高频电源，其用于对上述下部电极施加频率比上述第１频率低的离子牵引用的第２频率的高频电力；偏压分布控制用电极，其在与上述下部电极电绝缘的状态下，设置在该下部电极上的至少周缘部；偏压分布控制用电源，其用于对上述偏压分布控制用电极施加频率比上述第２频率低的第３频率的交流电压或矩形波电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：桧森慎司，
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]