[发明专利]等离子处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及等离子蚀刻装置、等离子CVD装置、等离子清洗处理装置 等等离子处理装置。

背景技术

近来的等离子工艺技术，如现有技术那样，不局限于半导体领域，在 包括与纳米加工技术关联的领域例如光学装置(半导体激光器、二极管 等)、MEMS(陀螺仪、传感器等)、碳纳米管·医疗领域·生物技术领域(微 型刀、杀菌等)在内的众多领域中，得到广泛利用。

伴随着应用领域的扩大，要求提高其生产效率的呼声越来越高，从而 理所当然地要求实现等离子处理装置的高效率化。在该高效率化中，包含 试料(基板及晶片)的大型化、处理的高速化、高形状控制性等。而且， 为了适应这种要求，迄今为止，已经在电感藕合等离子处理装置中进行了 感应线圈的大型化、并联化等各种改良。这些要求中，对于现在的等离子 处理装置特别强烈要求的课题，是为了与大型试料对应的等离子的均匀 化。

在等离子处理装置中，使电流流入感应线圈后，就形成感应磁场，给 予线圈电位差，从而在线圈中派生地分布静电电位，在真空中浮游。由于 等离子中含有的电子，具有屏蔽从外部给予的电位的作用，所以集中到隔 开线圈和等离子的电介质的电位较高的部分，从而降低该处的电位。它二 次性地成为拉出正离子的主要原因，产生屏蔽体的溅射。

可是，由于沿着线圈产生的电位没有对称性，所以等离子成分在空间 上非对称分布。因此，在进行基板处理之际，难以实现很高的处理均匀性。 这种感应线圈派生地产生的电位的问题，作为线圈的端部效应广为人知， 被认为是左右着利用等离子处理装置生产的器件的性能的重要问题。

作为消除该线圈的端部效应的一种措施，往往利用被称作法拉第屏蔽 的静电屏蔽。它是很薄的导电性薄片，被在等离子和感应线圈之间即与电 介质邻接地配置。在配置了法拉第屏蔽的等离子处理装置中，向感应线圈 供给电流后，感应电磁场就透过法拉第屏蔽，浸透到等离子中，但电位被 法拉第屏蔽所屏蔽，不影响等离子，可以获得有益的效果。

可是，在法拉第屏蔽中，存在着在屏蔽材料中产生涡流，导致感应线 圈引起能量损失的问题。为了防止能量损失，人们在屏蔽材料上设置许多 小窗，从而切断涡流的流路。但是，屏蔽效果和电力的损失存在此消彼长 的关系的问题依然存在。另外，关于小窗，其开口比及形状的最佳化，也 存在着繁琐需要花费很多气力的问题。

作为消除端部效应的其它方法，人们开发·公开了以减少端部效应的 效果为目的的线圈。例如在专利文献1中公开的感应线圈，采用电路性地 并联2个以上的相同形状的线圈要素。所述线圈要素，在与被处理物的中 心一致地配置其中心的同时，还每隔用线圈要素的数量除360°后的角度， 配置所述线圈要素的输入端。另外，所述线圈要素被沿着具有任意的断面 形状的圆环的表面，在直径方向和高度方向上相互错开地立体配置。采用 专利文献1后，可以利用这种线圈结构，获得提高线圈的圆周方向上的等 离子体均匀性的效果。

另外，作为为了消除端部效应而开发的感应线圈的其它例子，还有在 专利文献2中公开的感应线圈。专利文献2公开的感应线圈，采用下述结 构：在其一端形成外加RF电源的电源端，在另一端形成接地的接地端， 至少电气性地并联设置2个环型天线。各环型天线的电源端和接地端，被 配置在对于该天线的中心而言的对称位置。另外，各环型天线的电源端和 接地端，还被配置在距腔较远的位置，各环型天线的中间部，被相互平行 而且交叉地设置，并配置在距腔较近的位置。

采用专利文献2，使用上述结构的感应线圈后，可以实现遍及感应线 圈的整个区域的均匀的电压，可以获得对于旋转方向而言对称而且均匀地 产生腔内部的等离子的密度分布的效果。

专利文献1：JP特开2005-303053号公报(图6)

专利文献2：JP特表2004-537839号公报(图3)

可是，包含专利文献1及专利文献2公开的感应线圈在内，在迄今为 止公开的等离子处理装置的感应线圈中，并不能说等离子的均匀性已经令 人满意，还存在着改良的余地。根据这种现状，本发明人想到了可以比现 有技术更均匀地生成大口径的等离子的等离子处理装置。

发明内容