[发明专利]等离子体处理装置和等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别是涉及电感耦合型等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在半导体元件、FPD(Flat Panel Display：平板显示器)的制造工艺中的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了在较低的温度下使处理气体进行良好的反应，经常利用等离子体。过去，在这种等离子体处理中，多使用MHz区域的高频放电所产生的等离子体。作为更加具体(装置)的等离子体生成方法，高频放电所产生的等离子体大体分为电容耦合(容量耦合)型等离子体和电感耦合(感应耦合)型等离子体。

一般情况下，对于电感耦合型等离子体处理装置，使用电介质窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶壁)，向在该电介质窗的外部设置的线圈形的RF天线供给高频电力。处理容器构成为能够减压的真空腔室，在腔室内的中央部配置被处理基板(例如半导体晶片、玻璃基板等)，处理气体被导入在电介质窗和基板之间设定的处理空间。通过流入RF天线的RF电流，在RF天线的周围产生磁力线贯通电介质窗并通过腔室内的处理空间的RF磁场，因该RF磁场的时间变化，在处理空间内沿着方位角方向产生感应电场。因该感应电场，沿着方位角方向被加速的电子与处理气体的分子、原子发生电离撞击，呈环形地生成等离子体。

在腔室内设置大的处理空间，这样，上述环形的等离子体就会有效地向四方(特别是半径方向)扩散，在基板上等离子体的密度变得相当均匀。但是，如果仅使用通常的RF天线，那么，在基板上获得的等离子体密度的均匀性在一般的等离子体工艺中就会不充分。在电感耦合型等离子体处理装置中，提高基板上的等离子体密度的均匀性，也会左右等离子体工艺的均匀性、再现性甚至制造成品率，因此，它成为最重要的一个课题，此前也有几个相关的技术被提案。

其中，有一种方法使用单一的RF天线，在该RF天线附近配置无源天线(专利文献1)。该无源天线构成为不从高频电源接受高频电力的供给的独立的线圈，其作用在于，对于RF天线(感应天线)所产生的磁场，使无源天线的环内的磁场强度减少的同时，使无源天线的环外附近的磁场强度。于是，腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布就会发生改变。

专利文献1：日本特表2005-534150

但是，根据上述专利文献1中的现有技术，因无源天线的存在，影响RF天线(感应天线)所产生的磁场，于是，能够改变腔室内的等离子体产生区域中的RF电磁场的半径方向分布，但是，对无源天线的作用的考察、检验并不充分，无法形成使用无源天线自由且高精度地控制等离子体密度分布的具体的装置构造。

随着基板的大面积化以及元件的微细化，目前的等离子体工艺需要更加低压的高密度大口径的等离子体，基板上的工艺的均匀性变得比以前更难，这成为技术课题。

对于这一点，在电感耦合型等离子体处理装置中，在接近RF天线的电介质窗的内侧呈环形(doughnut)地生成等离子体，使该环形的等离子体朝着基板向四方(四周，周围)扩散，但是，因腔室内的压力，等离子体扩散的方式发生变化，基板上的等离子体密度分布容易发生变化。而且，根据被供给至RF天线的高频功率和被导入腔室内的处理气体的流量等，环形等离子体内的等离子体密度分布有时也会发生变化。因此，如果不能对RF天线(感应(Inductive)天线)所产生的磁场进行校正，使得即使在工艺处理方案中工艺条件发生更改的情况下，也能保持基板上的等离子体工艺的均匀性，就无法适应目前的等离子体处理装置所要求的多样且高度的工艺性能。

发明内容

本发明就是鉴于上述的现有技术而完成的，其目的在于，提供一种无需对来自高频电源的等离子体生成用的高频电流所流经的RF天线、高频供电系统进行特别的加工，就能够使用处于电浮动(floating)状态的线圈自由且精细地控制等离子体密度分布的电感耦合型等离子体处理装置和等离子体处理方法。

本发明的第一观点(方面)的电感耦合型等离子体处理装置包括：具有电介质窗的处理容器；配置在所述电介质窗之外的线圈形状的RF天线；在所述处理容器内保持被处理基板的基板保持部；为了对所述基板实施所希望的等离子体处理，向所述处理容器内供给所希望的处理气体的处理气体供给部；为了在所述处理容器内通过感应耦合生成处理气体的等离子体，向所述RF天线供给适合于处理气体的高频放电的一定频率的高频电力的高频供电部；处于电浮动状态，配置在通过电磁感应能够与所述RF天线耦合的位置，且位于所述处理容器之外的浮动线圈；和在所述浮动线圈的环内设置的电容器。