[发明专利]等离子体处理装置

说明书

本案是申请日为2012年3月30日，申请号为201210091871.X，发明名称为“等离子体处理装置”的申请的分案申请

技术领域

本发明涉及对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别涉及电感耦合型等离子体处理装置。

背景技术

在半导体器件、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，为了与处理气体在较低的温度下进行良好的反应，普遍利用等离子体。一直以来，这种等离子体处理大多使用MHz区域的高频放电而实现的等离子体。对于利用高频放电实现的等离子体，作为更具体的(装置的)等离子体生成法，电容耦合型等离子体和电感(感应)耦合型等离子体有较大区别。

通常，电感耦合型等离子体处理装置由电介质窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶部(天井部))，向设置于其电介质窗外的线圈状的RF天线供给高频电力。处理容器作为能够减压的真空腔室而构成，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)，向设定于电介质窗和基板之间的处理空间导入处理气体。通过在RF天线内流动的RF电流，在RF天线的周围产生如磁力线贯通电介质窗而穿过腔室内的处理空间那样的RF磁场，通过该RF磁场的时间变化，在处理空间内且在方位角方向上产生感应电场。而且，通过该感应电场，沿方位角方向加速的电子与处理气体的分子、原子发生电离碰撞，从而环状地生成等离子体。

通过在腔室内设置较大的处理空间，上述环状的等离子体高效地四处(特别是沿半径方向)扩散，在基板上，等离子体的密度相当均匀。但是，仅使用通常的RF天线，在基板上得到的等离子体密度的均匀性在普通的等离子体工艺中不充分。在电感耦合型等离子体处理装置中，使基板上的等离子体密度的均匀性提高的课题也左右等离子体工艺的均匀性、再现性进而制造利用率，因此成为最重要的课题之一。以前也提出有几个与此相关的技术。

其中，公知有使用单一的RF天线，且在该RF天线附近配置被动天线的技术方法(专利文献1)。该被动天线作为不从高频电源接收高频电力的供给的独立的线圈而构成，以相对于RF天线(感应性天线)产生的磁场而言，使被动天线的环内的磁场强度减小，并且使被动天线的环外附近的磁场强度增大的方式动作。由此，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会变更。

另外，公知有如下方式，即，为了提高径向的等离子体密度分布的均匀性，将RF天线在径向上分割为多个圆环状线圈，将这些圆环状线圈电并联地连接(电气上并联连接)(例如，专利文献2)。

专利文献1：日本特表2005－534150

专利文献2：美国专利第6164241号

上述专利文献1指出，通过被动天线的存在，会给RF天线(感应性天线)产生的磁场带来影响，由此，能够使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变更，但被动天线的作用相关的研究、验证不充分，不能利用被动天线来提升用于对等离子体密度分布进行自如且高精度地控制的具体装置构成的形象。

目前的等离子体工艺随着基板的大面积化和器件的微细化，需要更低压且高密度且大口径的等离子体，基板上的工艺的均匀性变成比以往任何时候都困难的课题。在这一点上，电感耦合型等离子体处理装置在接近RF天线的电介质窗的内侧环状地生成等离子体，使该环状的等离子体向基板四处扩散，但等离子体扩散的方式会因腔室内的压力而变化，基板上的等离子体密度分布易变。另外，环状等离子体内的等离子体密度分布也往往随着供给到RF天线的高频功率以及导入腔室内的处理气体的流量等而变化。因此，即使以工艺方案来变更工艺条件，如果不能以保持基板上的等离子体工艺的均匀性的方式对RF天线(感应性天线)产生的磁场加以修正，则也不能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。

另外，在如上所述的现有RF天线分割方式中，从高频供电部供给到RF天线的RF电流相对多地流到RF天线内且在线圈直径小(即阻抗小)的内侧的线圈，只有相对少的一部分流到线圈直径大(即阻抗大)的外侧的线圈，在腔室内生成的等离子体的密度易在径方向的中心部高且在周边部低。因此，对RF天线内的各线圈附加(连接)阻抗调节用的电容器，来调节分配给各线圈的RF电流的分割比。