等离子体处理装置和等离子体处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种感应结合型等离子体处理装置，能够对在感应结合型等离子体处理中在腔室内生成的环形等离子体内的等离子体密度分布乃至基板上的等离子体密度分布进行多样化精细地控制。在该感应结合型等离子体处理装置中，设置于电介质窗(52)上的RF天线(54)在径向上被分割成内侧线圈(58)、中间线圈(60)和外侧线圈(62)。从高频电源(72)通过RF供电线(68)、RF天线(54)和接地线(70)绕回到接地电位部件的情况下，更确切地从第一节点(NA)到第二节点(NB)使各线圈的高频分支传送路旋绕的情况下，使内侧线圈(58)和外侧线圈(62)中形成逆时针回路，相对地，在中间线圈(60)中形成顺时针回路。在第一节点(NA)和第二节点(NB)之间可变中间电容器(86)和可变外侧电容器(88)分别与中间线圈(60)和外侧线圈(62)串联电连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在被处理基板上实施等离子体处理的技术，特别是涉及一种感应结合型的。
技术介绍
在半导体设备或者FPD(Flat Panel Display,平板显示器)的制造工艺的蚀刻、堆积、氧化、溅射等处理中，为了使处理气体在较低的温度下能够进行良好的反应，经常使用等离子体。一直以来，在这种等离子体处理中，多使用通过MHz区域的高频放电产生的等离子体。通过高频放电产生的等离子体，作为更具体的(装置的)等离子体生成方法，大致可分成容量结合型等离子体和感应结合型等离子体。一般地，在感应结合型等离子体处理装置中，由电介质的窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶部)，且向设置在该电介质窗外的线圈形状的RF天线供给高频电力。处理容器形成为能够减压的真空腔室，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)，向设置在电介质窗和基板之间的处理空间中导入处理气体。由于RF天线中流有高频电流，所以磁力线贯穿电介质窗在RF天线周围会产生通过腔室内处理空间的高频的交流磁场，由于该交流磁场随时间变化，所以在处理空间内的方位角方向上会产生感应电场。并且，由于该感应电场而在方位角方向上被加速的电子与处理气体的分子或原子产生电尚碰撞，从而生成环状的等尚子体。通过在腔室内设置较大的处理空间，使上述环状的等离子体可向四周(尤其是半径方向)高效地扩散，所以基板上的等离子体密度相当均匀。然而，仅使用通常的RF天线，基板上所能得到的等离子体密度的均匀性在大部分等离子体工艺中是不充分的。在等离子体工艺中，由于工艺的均匀性、再现性左右生产的成品率，因此提高基板上的等离子体密度的均匀性或是可控性成为最重要的课题之一。在感应结合型等离子体处理装置中，在腔室内的电介质窗附近产生的环状等离子体内的等离子体密度分布特性(分布图)是非常重要的，该重要的等离子体密度分布的分布图左右在扩散后的基板上获得的等离子体密度的分布特性(尤其是均匀性)。关于这一点，作为提高径向上等离子体的均匀性的方法，将RF天线分割成线圈直径不同的多个圆环状线圈的方式被多次提出。这种RF天线的分割方式包括多个圆环状线圈串联连接的第一方式(例如专利文献I)，和多个圆环状线圈并联连接的第二方式(例如专利文献2)。在先技术文献专利文献I美国专利第5800619号专利文献2美国专利第6164241号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题、在如上所述的现有的RF天线分割方式中，由于第一方式中RF天线的总的线圈长度为汇总了全部线圈的大的长度，所以RF天线内的电压下降较大以致不可忽视，并且由于波长效应，RF天线的RF输入端附近容易形成具有电流波节部的常在波。因此，上述第一方式不论是在径向还是在周向上都难以得到均匀的等离子体密度分布，不适于需要大口径等离子体的等离子体エ艺。另ー方面，上述第二方式中，由高频供电部向RF天线供给的RF电流，相对较多地流入RF天线内线圈直径小(也就是阻抗小)的内侧线圈，只有相对较少量流入线圈直径大(也就是阻抗大)的外侧线圈，腔室内产生的等离子体的密度在径向的中心部较高而在周边部容易变低。因此，上述第二方式在RF天线内的各线圈附件(连接)了阻抗调整用的可变电容器，用于调节各线圈内流动的RF电流比。但是，该RF电流比的可变范围是有限的。因此，精细地控制基板保持部上的基板附近的等离子体的密度分布比较困难。为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种能够精细控制环状等离子体内的等离子体密度分布，进而精细控制基板保持部上的基板附近的等离子体密度分布的感应结合型。根据本专利技术第一方面的等离子体处理装置包括具有电介质窗的处理容器；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给期望的处理气体，以用于对所述基板实施期望的等离子体处理；设置在所述电介质窗外的RF天线，其用于在所述处理容器内，通过感应结合生成处理气体的等离子体；和高频供电部，其向所述RF天线供给适合于所述处理气体的高频放电的频率的高频电力，所述RF天线具有分别在径向隔开间隔相对地配置在内侧和外側，并在设置于所述高频供电部的高频传送路径上的第一节点和第二节点之间并联电连接的内侧线圈和外侧线圈，在从所述第一节点到所述第二节点将各个高频分支传送路径ー笔旋绕画成的情况下，使通过所述内侧线圈时的方向和通过所述外侧线圈时的方向在周向上相反，在所述第一节点和所述第二节点之间，设置有与所述内侧线圈或所述外侧线圈中的任一个串联电连接的第一电容器。在基于上述第一方面的等离子体处理装置中，如果由高频供电部向RF天线供给高频电力，则通过分别在RF天线的各部即内侧线圈和外侧线圈中流动的高频电流在各线圈周围产生RF磁场，在处理容器内形成供给处理气体的高频放电即环状等离子体生成的感应电场。在该等离子体处理装置中，相对于高频供电部，内侧线圈和外侧线圈相互逆向连接，并且通过调节第一电容器和与其串联电连接的线圈的合成阻抗，尤其是电抗，控制该线圈内的电流的方向和大小，进而控制环状等离子体内等离子体的密度分布。特别地，能够将与第一电容器串联连接的线圈中流动的电流控制成与其它线圈中流动的电流同向且充分小的电流量，从而能够精细地控制环状等离子体内的等离子体密度分布，进而控制基板上的等离子体密度分布。根据本专利技术的第二方面的等离子体处理装置包括具有电介质窗的处理容器；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所期望的处理气体，以用于对所述基板实施期望的等离子体处理；设置在所述电介质窗外的RF天线，其用于在所述处理容器内通过感应结合生成处理气体的等离子体；和高频供电部，其向所述RF天线供给适合于所述处理气体的高频放电的频率的高频电カ，所述RF天线具有分别在径向隔开间隔相对地配置在内侧、中间和外侧，并在设置于所述高频供电部的高频传送路径上的第一节点和第二节点之间并联电连接的内侧线圈、中间线圈和外侧线圈，在从所述第一节点到所述第二节点将各个高频分支传送路径一笔旋绕画成的情况下，使通过所述中间线圈时的方向与分别通过所述内侧线圈和所述外侧线圈时的方向在周向上相反，在所述第一节点与所述第二节点之间设置有与所述中间线圈串联电连接的第一电容器。另外，本专利技术的等离子体处理方法为在等离子体处理装置中对基板实施所期望的等离子体处理的等离子体处理方法，所述等离子体处理装置包括具有电介质窗的处理容器；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；处理气体供给部，其向所述处理容器内供给期望的处理气体，以用于对所述基板实施期望的等离子体处理；设置在所述电介质窗外的RF天线，用于在所述处理容器内通过感应结合生成处理气体的等离子体；和高频供电部，其向所述RF天线供给适合于所述处理气体的高频放电的频率的高频电力，所述等离子体处理方法的特征在于，包括将所述RF天线分割成，分别在径向上隔开间隔相对地 配置在内侧、中间和外侧，并在设置于所述高频供电部的高频传送路径上的第一节点和第二节点之间并联电连接的内侧线圈、中间线圈和外侧线圈，连接所述内侧线圈、中间线圈和所述外侧线圈，以使得在从所述第一节点到所述第二节点将各个高频分支传送路径一笔旋绕画成的情况下，使通过中间线圈时的方向与分别通过所述内侧线圈和所述外侧线圈时的方向在周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.03 JP 2011-0462681.一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； 在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部； 处理气体供给部，其向所述处理容器内供给期望的处理气体，以用于对所述基板实施期望的等离子体处理； 设置在所述电介质窗外的RF天线，其用于在所述处理容器内，通过感应结合生成处理气体的等离子体；和 高频供电部，其向所述RF天线供给适合于所述处理气体的高频放电的频率的高频电力， 所述RF天线具有分别在径向隔开间隔相对地配置在内侧和外側，并在设置于所述高频供电部的高频传送路径上的第一节点和第二节点之间并联电连接的内侧线圈和外侧线圈， 在从所述第一节点到所述第二节点将各个高频分支传送路径ー笔旋绕画成的情况下，使通过所述内侧线圈时的方向和通过所述外侧线圈时的方向在周向上相反， 在所述第一节点和所述第二节点之间，设置有与所述内侧线圈或所述外侧线圈中的任一个串联电连接的第一电容器。2.如权利要求I所述的等离子体处理装置，其特征在于 在所述内侧线圈和所述外侧线圈中，分别流有在周向上方向相同的电流。3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于 在所述内侧线圈和外侧线圈之间，在与所述第一电容器串联连接的线圈中流动的电流比在另ー个线圈中流动的电流小。4.如权利要求2或3所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一电容器具有比其与线圈产生串联共振的静电电容小的静电电容，所述线圈与所述第一电容器串联电连接。5.如权利要求I 4中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一电容器为可变电容器，通过改变其静电电容的值，控制在与所述第一电容器串联电连接的线圈中流动的电流的方向和电流量。6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于 以在所述第一节点和所述第二节点之间不产生并联共振的方式，选择所述第一可变电容器的静电电容。7.如权利要求I 6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于 在所述第一节点与所述第二节点之间，设置有与所述内侧线圈或者所述外侧线圈中的任意的另ー个串联电连接的第二电容器。8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第二电容器为可变电容器，通过改变其静电电容的值，控制在与所述第二电容器串联电连接的线圈中流动的电流的电流量。9.如权利要求I 8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述内侧线圈和所述外侧线圈同轴地配置。10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于所述内侧线圈和所述外侧线圈同心状地配置。11.如权利要求10所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述电介质窗形成所述处理容器的顶部， 所述内侧线圈和所述外侧线圈都搭载配置在所述电介质窗上。12.—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； 在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部； 处理气体供给部，其向所述处理容器内供给所期望的处理气体，以用于对所述基板实施期望的等离子体处理； 设置在所述电介质窗外的RF天线，其用于在所述处理容器内通过感应结合生成处理气体的等离子体；和 高频供电部，其向所述RF天线供给适合于所述处理气体的高频放电的频率的高频电力， 所述RF天线具有分别在径向隔开间隔相对地配置在内侧、中间和外侧，并在设置于所述高频供电部的高频传送路径上的第一节点和第二节点之间并联电连接的内侧线圈、中间线圈和外侧线圈， 在从所述第一节点到所述第二节点将各个高频分支传送路径一笔旋绕画成的情况下，使通过所述中间线圈时的方向与分别通过所述内侧线圈和所述外侧线圈时的方向在周向上相反， 在所述第一节点与所述第二节点之间设置有与所述中间线圈串联电连接的第一电容器。13.如权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述中间线圈中流有与分别在所述内侧线圈和所述外侧线圈中流动的电流在周向上方向相同的电流。14.如权利要求13所述的等离子体处理装置，其特征在于 在所述中间线圈流动的电流比分别在所述内侧线圈和外侧线圈中流动的电流都小。15.如权利要求13或14所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一电容器具有比其与所述中间线圈产生串联共振的静电电容小的静电电容。16.如权利要求13或...

【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：