[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置。

背景技术

作为利用等离子体的作用而在例如半导体晶圆(以下，称作“晶圆”)等被处理体上实施蚀刻、成膜等微细加工的装置，平行平板型(电容耦合型)等离子体处理装置、电感耦合型等离子体处理装置以及微波等离子体处理装置等已经实用化。

其中，在平行平板型等离子体处理装置中，对相对地设置的上部电极和下部电极中的至少任一个电极施加高频电力，利用其电场能量来激发气体而生成等离子体，并利用生成的放电等离子体来对被处理体进行微细加工。这种平行平板型等离子体处理装置在进行例如蚀刻处理时是主流。

在这种平行平板型等离子体处理装置中，向设有上部电极和下部电极的处理容器内导入处理气体，并且对至少一个电极施加高频电力而生成处理气体的等离子体，从而对例如晶圆进行蚀刻处理。

此外，在利用蚀刻处理形成蚀刻孔时，使用光致抗蚀剂作为蚀刻掩模，但是光致抗蚀剂带负电，在蚀刻初期，在蚀刻面上是电荷中和的状态。但是，当深径比随着蚀刻进行而变高时，阳离子沉积到蚀刻孔的底部，蚀刻面将会带正电荷，因此，存在如下这种问题：对蚀刻的贡献较大的阳离子因电荷的排斥而在孔内变向，蚀刻孔的形状会发生变向、歪曲。另外，由于阳离子难以达到蚀刻孔的底部，因此还存在蚀刻速率降低这样的问题。

因此，为了消除这种问题，例如在专利文献1中提出有以下方法：交替地开启、关闭对电极施加高频电力，反复进行在处理容器内的等离子体的生成和消失而进行等离子体处理，而且在关闭高频电力的期间内，以使施加电压比开启高频电力的期间内的施加电压高的方式对上部电极施加负的直流电压。

采用该方法，通过在关闭高频电源的期间内施加负的直流电压，从而生成更多的二次电子并且被进行较大的加速而入射到蚀刻孔内。因此，在关闭高频电源的期间内能够将较多的二次电子和阴离子供给到接触孔内。其结果，能够中和原本带正电荷的接触孔内的电荷，因此在开启高频电源而生成了等离子体时，阳离子在蚀刻孔内变向的现象消失，能够进行良好的蚀刻。

专利文献1：日本特开2010－219491号公报

此外，近年来，随着半导体器件的微细化的进展，要求形成高深径比的蚀刻孔。在形成该高深径比的蚀刻孔时，为了使二次电子和离子更大地加速，需要使在关闭高频电源的期间内施加的负的直流电压的电压更大。

然而，若使负的直流电压的施加电压变大，则产生了这样的问题：在上部电极附近发生异常放电，并且因放电而生成的反应生成物降落到晶圆上表面，从而成为半导体器件产品的成品率降低的原因。说明该异常放电。

图9是表示进行上述的蚀刻处理的等离子体处理装置的上部电极附近的概略结构的纵剖视图。如图9所示，上部电极200由与晶圆相对地设置的电极板201和用于支承该电极板201的电极支承体202构成。电极板201例如由硅等半导体构成，电极支承体202例如由铝等导电体构成。在电极支承体202的上方隔着圆筒状的绝缘构件203与电极支承体202相对且平行地设有由导电体形成的接地构件204。在电极支承体202的内部设有与形成在电极板201上的气体供给口210相连通的气体扩散室211，经由形成在绝缘构件203的内部的气体流通路径212将处理气体供给到该气体扩散室211中。在上部电极200和接地构件204上以上部电极200侧成为负极且接地构件204侧成为正极的方式电连接有直流电源220。

在这种等离子体处理装置中，以往，对上部电极200施加例如300V左右的负的直流电压。在该情况下虽然不产生问题，但是本发明的发明人确认了如下情况：若为了使二次电子和离子更大地加速而使所施加的负的直流电压上升至例如1200V左右，则在构成作为负极的上部电极200的电极支承体202与作为正极的接地构件204之间经由流通路径212发生放电。因而，需要即使在施加了比以往高的直流电压的情况下也不会发生放电这样的对策。

发明内容

本发明是鉴于这一点而做成的，其目的在于，在包括上部电极和下部电极的等离子体处理装置中，使得在对上部电极施加比以往更高的直流电压时不会发生放电。