[發明專利]等離子體處理裝置和等離子體處理方法

有效

• 申請號: 201210118787.2
• 申請日: 2012-03-02
• 公開（公告）號: CN102686005A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 山澤陽平
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H05H1/46
• 分類號: H05H1/46
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳

技術領域

本發明涉及一種在被處理基板上實施等離子體處理的技術，特別是涉及一種感應結合型的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。

背景技術

在半導體設備或者FPD(Flat?Panel?Display，平板顯示器)的制造工藝的蝕刻、堆積、氧化、濺射等處理中，為了使處理氣體在較低的溫度下能夠進行良好的反應，經常使用等離子體。一直以來，在這種等離子體處理中，多使用通過MHz區域的高頻放電產生的等離子體。通過高頻放電產生的等離子體，作為更具體的(裝置的)等離子體生成方法，大致可分成容量結合型等離子體和感應結合型等離子體。

一般地，在感應結合型等離子體處理裝置中，由電介質的窗構成處理容器的壁部的至少一部分(例如頂部)，且向設置在該電介質窗外的線圈形狀的RF天線供給高頻電力。處理容器形成為能夠減壓的真空腔室，在腔室內的中央部配置有被處理基板(例如半導體晶片、玻璃基板等)，向設置在電介質窗和基板之間的處理空間中導入處理氣體。由于RF天線中流有高頻電流，所以磁力線貫穿電介質窗在RF天線周圍會產生通過腔室內處理空間的高頻的交流磁場，由于該交流磁場隨時間變化，所以在處理空間內的方位角方向上會產生感應電場。并且，由于該感應電場而在方位角方向上被加速的電子與處理氣體的分子或原子產生電離碰撞，從而生成環狀的等離子體。

通過在腔室內設置較大的處理空間，使上述環狀的等離子體可向四周(尤其是半徑方向)高效地擴散，所以基板上的等離子體密度相當均勻。然而，僅使用通常的RF天線，基板上所能得到的等離子體密度的均勻性在大部分等離子體工藝中是不充分的。在等離子體工藝中，由于工藝的均勻性、再現性左右生產的成品率，因此提高基板上的等離子體密度的均勻性或是可控性成為最重要的課題之一。

在感應結合型等離子體處理裝置中，在腔室內的電介質窗附近產生的環狀等離子體內的等離子體密度分布特性(分布圖)是非常重要的，該重要的等離子體密度分布的分布圖左右在擴散后的基板上獲得的等離子體密度的分布特性(尤其是均勻性)。

關于這一點，作為提高徑向上等離子體的均勻性的方法，將RF天線分割成線圈直徑不同的多個圓環狀線圈的方式被多次提出。這種RF天線的分割方式包括多個圓環狀線圈串聯連接的第一方式(例如專利文獻1)，和多個圓環狀線圈并聯連接的第二方式(例如專利文獻2)。

在先技術文獻

專利文獻1美國專利第5800619號

專利文獻2美國專利第6164241號

發明內容

發明所要解決的問題

在如上所述的現有的RF天線分割方式中，由于第一方式中RF天線的總的線圈長度為匯總了全部線圈的大的長度，所以RF天線內的電壓下降較大以致不可忽視，并且由于波長效應，RF天線的RF輸入端附近容易形成具有電流波節部的常在波。因此，上述第一方式不論是在徑向還是在周向上都難以得到均勻的等離子體密度分布，不適于需要大口徑等離子體的等離子體工藝。

另一方面，上述第二方式中，由高頻供電部向RF天線供給的RF電流，相對較多地流入RF天線內線圈直徑小(也就是阻抗小)的內側線圈，只有相對較少量流入線圈直徑大(也就是阻抗大)的外側線圈，腔室內產生的等離子體的密度在徑向的中心部較高而在周邊部容易變低。因此，上述第二方式在RF天線內的各線圈附件(連接)了阻抗調整用的可變電容器，用于調節各線圈內流動的RF電流比。但是，該RF電流比的可變范圍是有限的。因此，精細地控制基板保持部上的基板附近的等離子體的密度分布比較困難。

為解決上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種能夠精細控制環狀等離子體內的等離子體密度分布，進而精細控制基板保持部上的基板附近的等離子體密度分布的感應結合型等離子體處理裝置和等離子體處理方法。

根據本發明第一方面的等離子體處理裝置包括：具有電介質窗的處理容器；