[发明专利]等离子体处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及使导入到处理容器内的处理气体等离子化而对基板进行等离子体处理的等离子体处理装置及方法。

背景技术

以往以来，在半导体器件的制造领域中，经常采用利用等离子体对基板进行等离子体处理的技术。等离子体处理大致分为等离子体蚀刻和等离子体CVD（Chemical Vapor Deposition：化学气相沉积）。等离子体蚀刻在形成半导体器件的微细图案这方面来说与光刻（lithography）同样是重要的基础技术。在今后的LSI（Large Scale Integration：大规模集成电路）器件中，膜的多样化与微细化同时进步，对于等离子体蚀刻，需要微细加工性能以及能够在例如300mm以上的大口径晶圆之上均匀地控制该等离子体蚀刻的技术。

至今为止，作为等离子体蚀刻的等离子体源，开发了平行平板、ECR（Electron Cyclotron Resonance：电子回旋共振）、ICP（Inductive Coupled Plasma：电感偶合等离子体）等。专利文件1中，公开了作为等离子体源而使用平行平板的等离子体蚀刻装置。在该平行平板型的等离子体蚀刻装置中，在处理容器内设置一对平行的上部电极和下部电极，对下部电极施加高频电，并且在该下部电极之上放置基板而进行蚀刻。为了提高蚀刻在基板的面内的均匀性，上部电极划分为向基板的中央供给处理气体的中央区域和向基板的周边供给处理气体的周边区域。而且，自上部电极的中央区域和周边区域向基板供给共用的处理气体，在周边区域除了共用气体还添加有添加气体。通过附加添加气体，改善了因基板的中央区域比周边区域难以排气而导致的蚀刻的面内不均匀性。

近年来，作为等离子体源的一种，开发了使用径向线缝隙天线（Radial Line Slot Antenna）的等离子体蚀刻装置（参照专利文件2）。在使用径向线缝隙天线的等离子体蚀刻装置中，在处理容器的电介质窗之上设置具有多个缝隙的缝隙天线。自缝隙天线的多个缝隙放射的微波通过由电介质构成的电介质窗而被导入到处理容器的处理空间内。处理气体借助微波的能量而等离子化。

由径向线缝隙天线生成的微波等离子体的特征在于，在电介质窗正下（称为等离子体激发区域）生成的电子温度相对较高的数eV的等离子体扩散，在距电介质窗100mm以上的下方的基板正上（称为扩散等离子体区域）成为约1eV～2eV左右的较低的电子温度。即，特征在于等离子体的电子温度的分布生成为距电介质窗的距离的函数。

在径向线缝隙天线型的等离子体蚀刻装置中，向低电子温度区域供给蚀刻气体，进行蚀刻气体的离解控制（等离子体中的蚀刻种子的生成量的控制），由此控制蚀刻反应（利用蚀刻种子进行的基板的表面化学反应），因此谋求蚀刻的高精度化，并且大幅降低对基板的损伤。例如，隔离墙（spacer）形成工序中的蚀刻等能够按照设计尺寸制作器件，并且能够抑制在基板中产生凹部等损伤。

先行技术文献

专利文献

专利文件1：日本特开2008－47687号公报

专利文件2：日本特开2010－118549号公报

近年来，伴随半导体器件的微细加工性能的提高、膜的多样化，要求兼顾蚀刻气体的多样的离解控制和基板的面内均匀性的控制。

但是，专利文件1中记载的平行平板型的等离子体蚀刻装置存在如下这样的课题：利用在相隔40mm以内的短距离的上部电极与下部电极之间生成的等离子体，等离子体的电子温度自上部电极至下部电极为止维持为较高的温度不变，而且共用气体和添加气体均被导入至上部电极，因此，不能对共用气体和添加气体的离解进行多样控制。

在专利文件2中记载的使用径向线缝隙天线的蚀刻装置中，难以在基板的面内使蚀刻率、蚀刻形状等恒定，在基板的面内均匀地进行蚀刻处理成为课题。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种能够对处理气体的离解状态进行多样控制、并且也能够对基板处理的面内均匀性进行控制的等离子体处理装置及方法。