[发明专利]等离子体处理装置和高频电力供给装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别涉及在等 离子体的生成中使用VHF带的高频电力的等离子体处理装置和高频电力供给 装置。

背景技术

以往，在半导体器件和FPD(Flat Panel Display：平板显示器)的制造工 序中，大多使用由等离子体进行蚀刻、堆积、氧化、溅射等处理的等离子体处 理装置。在这种普通的等离子体处理装置中，在处理容器或反应室内，将一对 电极平行配置。在这些电极间流入处理气体，从高频电源将用于等离子体生成 的高频电力通过匹配器供给一侧的电极。由此，在两电极间形成高频电场，使 电子加速，通过该电子与处理气体的碰撞来产生等离子体。这里，匹配器具有 使负载(特别是等离子体)侧的阻抗与高频电源的输出或传输阻抗相匹配的功 能。为了尽力减少负载侧的电力损失，通常将匹配器配置在处理容器附近。另 一方面，通常将高频电源作为配件设置在远离设置了处理容器的超净室的加压 室或机架中。通常，从高频电源至匹配器约有5m～20m的距离，两者用同轴电 缆等高频传输线路连接。

最近，为了应对制造工艺的设计规则的细化，在等离子体处理中需要低 压下的高密度等离子体。在上述高频放电方式的等离子体处理装置中，可以使 用比以往(一般在27MHz以下)高的VHF带(30MHz～300MHz)频率的高 频电力。

如上述那样，在高频放电式的等离子体处理装置中，对于由高频电源提 供的高频电力的频率(基频或传输频率)，匹配器为了获得与负载(等离子体) 侧的阻抗匹配，将来自负载侧的反射波用匹配器阻挡，并以防止其返回到高频 电源作为原则。

但是，等离子体是非线性的负载，可产生高次谐波。匹配器对于这样的 高次谐波不能充分获得匹配。因此，来自负载侧的高次谐波会达到高频电源侧， 在匹配器和高频电源之间的传输线路上将高次谐波的行波和反射波混合，产生 驻波。如果在高频电力的传输线路上产生高次谐波的驻波，即形成谐振状态， 则处理容器内等离子体的产生和分布特性不固定地变动，可能会造成工艺的再 现性和可靠性下降。

在上述那样的无用的高次谐波中，对工艺特性产生实质性影响的高次谐 波是二次谐波和三次谐波。在图5中，表示使用100MHz的高频电力用于生成 等离子体，并且在高频电源和匹配器之间的传输线路上使用电缆LMR900(5m) 的现有的等离子体处理装置中，该电缆的线路长度按每100MHz的波长λ (λ＝3000mm)的1/16变化时产生的高次谐波的输出电平。从图5的曲线可知， 二次谐波和三次谐波的输出电平相对较高，特别是三次谐波的输出电平由于谐 振而显著增大。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术的问题，其目的在于提供一种等离子体处理 装置和高频电力供给装置，可以可靠地防止来自传输VHF带的高频电力的传 输线路上的等离子体的高次谐波谐振，防止等离子体分布特性的变动，保证工 艺的再现性和可靠性。

为了实现上述目的，本发明的等离子体处理装置的特征在于，包括：处 理容器，其内部可减压；第1电极，配置在所述处理容器内；处理气体供给部 件，用于将处理气体供给到所述处理容器内；高频电源部，输出具有VHF带 频率的高频电力；匹配器，与所述高频电源部和所述第1电极电连接，获得阻 抗的匹配；以及传输线路，从所述高频电源部至所述匹配器传输所述高频电力， 在所述处理容器内配置被处理基板，通过传输到所述第1电极的由所述高频电 力产生的等离子体，对该被处理基板实施等离子体处理，所述传输线路比获得 产生所述高频电力的第3高次谐波的谐振状态的最短长度短。

此外，本发明的高频电力供给装置对配置在内部可减压的处理容器内的 第1电极，供给具有VHF带频率的高频电力，该高频电力供给装置的特征在 于，包括：输出所述高频电力的高频电源部；与所述高频电源部和所述第1电 极电连接，获得阻抗匹配的匹配器；以及从所述高频电源部至所述匹配器传输 所述高频电力的传输线路，所述传输线路比获得产生所述高频电力的第3高次 谐波的谐振状态的最短长度短。

一旦传输高频电力(电磁波)的传输线路的一端为短路端或开路端时， 则用该终端反射高频电压或电流，在传输线路上混合行波和反射波，并产生驻 波。在传输线路的两端为短路端或开路端的情况下，驻波加强，并且对于给定 频率(波长)，一旦传输线路的线路长度满足谐振条件，则该频率的电磁波引 起谐振。