[发明专利]等离子体处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造设备。

背景技术

在用于依靠等离子体来进行处理加工的设备(下文中被称为“等离子体处理设备”)中，在处理中的等离子体放电是确定处理特性的重要参数之一。

然而，通过这种设备，存在一个问题，即，等离子体消耗的功率不是恒定的，并且处理的状态不稳定。这是由处理腔中的等离子体阻抗的变化引起的，该阻抗的变化是由于在处理中产生的反应产物在处理腔中的沉积以及由于在处理腔中的组成部件的单独变化引起的。

随着半导体电路元件的小型化，提高在处理期间的利用等离子体放电的处理的稳定性变得愈发重要。

关于涉及阻抗控制的技术，日本专利公开No.60-206028(专利文献1)公布了等离子体控制设备的结构，该等离子体控制设备在等离子体处理中不断地监测等离子体阻抗变化，通过将监测到的等离子体阻抗反馈给气体供应系统，使得等离子体阻抗恒定，从而稳定等离子体放电。

日本专利公开No.2003-142455(专利文献2)公布了等离子体处理设备和方法，如下所述，该等离子体处理设备和方法使得在将功率损耗最小化的同时获得具有改善的稳定性的等离子体。在电极处设置阻抗测量装置。测量在等离子体放电期间从电极到真空处理腔的阻抗和相位值，从而估计和确定等离子体的状态和功率损耗的状态。为了对电容性阻抗进行调整，根据估计结果，通过细调在不脱离处理条件的范围内的，包括气体流动速度、压力和温度的处理条件参数，并且通过利用电动机来改变电极之间的距离，改变腔内的介电常数。通过按照这种方式进行阻抗调整，可以获得具有改善的稳定性的等离子体。

日本专利公开No.2002-316040(专利文献3)公布了等离子体处理设备和方法，其中，设置有以下的阻抗测量装置，所述阻抗测量装置能够测量在等离子体放电期间负载侧电极和阻抗匹配装置之间的送电线路的阻抗，并且测量结果被反馈到阻抗控制器，以将由于在送电线路中产生的电感成分所引起的功率损耗减少到最小。

通过本发明给出下面的分析：在专利文献1到3中描述的等离子体处理设备中，用于与从射频电源提供到处理腔的射频功率相对，进行阻抗匹配的匹配电路进行控制，从而处理腔和匹配电路的合成阻抗(resultant impedance)始终是恒定值，从而防止了到射频电源的反射波。因为实际的处理腔的内部由很多部件组成，因此需要将在下电极和GND之间没有形成等离子体的区域内的阻抗(电极阻抗)和有等离子体形成的区域内的阻抗(等离子体阻抗)考虑作为处理腔中的阻抗。因为通过等离子体处理，反应产物被沉积在下电极的附近，所以，由于产物的固有介电常数，电极阻抗(主要是静电电容成分)随着时间变化。同样，当组成部件(通常是下电极的周围部件)在处理腔的维护期间改变时，由于组成部件的阻抗的单独变化的影响，电极阻抗变化。此外，即使当组成部件没有改变时，由于组成部件的组装状态的影响，阻抗也可能变化。

发明内容

根据本发明，提供了一种等离子体处理设备，该设备包括：射频电源，其输出相对于参考电势的射频功率；切换装置，其连接到所述射频电源；电极，其连接到所述切换装置；阻抗控制装置，其连接在所述电极和所述参考电势之间；阻抗测量装置，其连接在所述切换装置和所述参考电势之间；和控制器，其根据由所述阻抗测量装置测量的阻抗的值，控制所述阻抗控制装置。在所述等离子体处理设备中，所述切换装置在等离子体处理期间将所述电极连接到所述射频电源，并且当所述阻抗测量装置测量所述切换装置和所述参考电势之间的阻抗时，将所述电极连接到所述阻抗测量装置。

根据本发明，由于可以抑制由于附着在处理腔内的产物等引起的电极阻抗随着时间的变化，从而防止用于等离子体所消耗的射频功率(在没有用于等离子体而被消耗的情况下传递到参考电势侧的功率(功率损耗))的变化。结果，稳定了用于等离子体而消耗的功率，从而实现了在等离子体处理期间的处理特性的状态的稳定。

附图说明

结合附图，根据特定优选实施模式的以下说明，本发明的以上和其它目的、优点以及特征将会变得更加清楚，其中：

图1是示出在本发明的第一实施例中的布置的图；

图2是示出对于本发明的第一实施例的等效电路的图；

图3示出了从晶片安装表面侧看的下电极、导电环和电介质构件的俯视图(上面的图形)，以及沿着在上面的图形中的线A-A截取的横截面图(下面的图形)；以及

图4是示出在本发明的第二实施例中的布置的图。

具体实施方式