[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

本发明涉及一种在被处理基板上实施等离子体处理的技术，特别是涉及一种感应结合型的等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在半导体设备或者FPD(Flat Panel Display，平板显示器)的制造工艺的蚀刻、堆积、氧化、溅射等处理中，为了使处理气体在较低的温度下能够进行良好的反应，经常使用等离子体。一直以来，在这种等离子体处理中，多使用通过MHz区域的高频放电产生的等离子体。通过高频放电产生的等离子体，作为更具体的(装置的)等离子体生成方法，大致可分成容量结合型等离子体和感应结合型等离子体。

一般地，在感应结合型等离子体处理装置中，由电介质的窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶部)，且向设置在该电介质窗外的线圈形状的RF天线供给高频电力。处理容器形成为能够减压的真空腔室，在腔室内的中央部配置有被处理基板(例如半导体晶片、玻璃基板等)，向设置在电介质窗和基板之间的处理空间中导入处理气体。由于RF天线中流有高频电流，所以磁力线贯穿电介质窗在RF天线周围会产生通过腔室内处理空间的高频的交流磁场，由于该交流磁场随时间变化，所以在处理空间内的方位角方向上会产生感应电场。并且，由于该感应电场而在方位角方向上被加速的电子与处理气体的分子或原子产生电离碰撞，从而生成环状的等离子体。

通过在腔室内设置较大的处理空间，使上述环状的等离子体可向四周(尤其是半径方向)高效地扩散，所以基板上的等离子体密度相当均匀。然而，仅使用通常的RF天线，基板上所能得到的等离子体密度的均匀性在大部分等离子体工艺中是不充分的。在等离子体工艺中，由于工艺的均匀性、再现性左右生产的成品率，因此提高基板上的等离子体密度的均匀性或是可控性成为最重要的课题之一。

在感应结合型等离子体处理装置中，在腔室内的电介质窗附近产生的环状等离子体内的等离子体密度分布特性(分布图)是非常重要的，该重要的等离子体密度分布的分布图左右在扩散后的基板上获得的等离子体密度的分布特性(尤其是均匀性)。

关于这一点，作为提高径向上等离子体的均匀性的方法，将RF天线分割成线圈直径不同的多个圆环状线圈的方式被多次提出。这种RF天线的分割方式包括多个圆环状线圈串联连接的第一方式(例如专利文献1)，和多个圆环状线圈并联连接的第二方式(例如专利文献2)。

在先技术文献

专利文献1美国专利第5800619号

专利文献2美国专利第6164241号

发明内容

发明所要解决的问题

在如上所述的现有的RF天线分割方式中，由于第一方式中RF天线的总的线圈长度为汇总了全部线圈的大的长度，所以RF天线内的电压下降较大以致不可忽视，并且由于波长效应，RF天线的RF输入端附近容易形成具有电流波节部的常在波。因此，上述第一方式不论是在径向还是在周向上都难以得到均匀的等离子体密度分布，不适于需要大口径等离子体的等离子体工艺。

另一方面，上述第二方式中，由高频供电部向RF天线供给的RF电流，相对较多地流入RF天线内线圈直径小(也就是阻抗小)的内侧线圈，只有相对较少量流入线圈直径大(也就是阻抗大)的外侧线圈，腔室内产生的等离子体的密度在径向的中心部较高而在周边部容易变低。因此，上述第二方式在RF天线内的各线圈附件(连接)了阻抗调整用的可变电容器，用于调节各线圈内流动的RF电流比。但是，该RF电流比的可变范围是有限的。因此，精细地控制基板保持部上的基板附近的等离子体的密度分布比较困难。

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能够精细控制环状等离子体内的等离子体密度分布，进而精细控制基板保持部上的基板附近的等离子体密度分布的感应结合型等离子体处理装置和等离子体处理方法。

根据本发明第一方面的等离子体处理装置包括：具有电介质窗的处理容器；