[发明专利]等离子体处理装置以及等离子体处理方法、ECR高度监视器

说明书

一种等离子体处理装置，具备：处理室(101)，使用等离子体(111)对晶片(114)进行处理；高频电源(106)，供给用于生成等离子体(111)的高频电力；机构，使用于形成ECR的磁场形成，并且控制该磁通密度；以及样品台(113)，载置晶片(114)。上述等离子体处理装置还具备：控制部(107)，根据等离子体(111)的图像数据，监视通过上述高频电力和上述磁场的相互作用而产生的电子回旋谐振即ECR的高度，控制上述高频电力的频率，使得监视的上述ECR的高度成为给定的高度。

技术领域

本发明涉及使用在处理室内形成的等离子体对半导体晶片(以下，也简记为晶片)等样品进行处理的等离子体处理装置以及等离子体处理方法，特别涉及向处理室内供给磁场并作用于等离子体从而对样品进行处理的等离子体处理装置以及等离子体处理方法、ECR高度监视器。

背景技术

伴随着半导体设备的集成度的提高，要求加工形状的控制性和晶片面内的均匀性的提高的并存。关于晶片面内的均匀性的提高，通过使等离子体分布均匀化来实现蚀刻速率的均匀化。

已知一种电子微管谐振(Electron Microtron Resonance：ECR)方式的等离子体蚀刻装置，其中，微波的电场和由螺线管线圈形成的磁场产生相互作用，处理用气体的原子、分子被激发从而在处理室内形成等离子体，并利用该等离子体。在上述那样的等离子体蚀刻装置中，在专利文献1中公开了如下方法：通过设置在等离子体处理室的外周的多个螺线管线圈使磁场强度变化，在样品的处理时和样品的过蚀刻时，通过改变平面状的谐振区域相对于样品的被处理表面的平行间隔距离，从而使产生的等离子体的位置变化。

此外，在专利文献2中公开了如下方法：在2.66GHz～2.24GHz的频带中调制满足ECR条件的微波的频率，微波的能量在整个等离子体产生室内被高效地吸收，并产生高密度且均匀的等离子体。

此外，关于加工形状的控制性的提高，在专利文献3中公开了如下方法：例如保持生成等离子体的状态不变，将蚀刻气体和形成保护膜的沉积气体交替地反复而导入处理室，并进行等离子体蚀刻处理。进而，还可以举出在短时间内逐步改变源功率、磁场、处理温度等蚀刻参数的方法等。

近年来，蚀刻处理的步骤数量从数十到数百进行多步骤化，各步骤时间为数秒左右，比以往的蚀刻步骤短。进而，从吞吐量、蚀刻处理时间的缩短的观点出发，各步骤之间的切换大多在保持原样地持续等离子体放电的状态下进行。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-130714号公报

专利文献2：日本特开平6-73568号公报

专利文献3：日本特开平7-130714号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，在保持原样地持续等离子体放电的状态下切换步骤(以下，记为放电持续步骤)的情况下，在仅改变形成磁场的线圈电流的技术中，在以下方面产生问题。

在上述放电持续步骤中，在从前一步骤向后一步骤转移时，当线圈电流的设定值切换时，实际上由于线圈电流的过渡响应时间，线圈电流延迟地切换。由于与此相伴在处理室内形成的磁场也与线圈电流一起延迟地切换，因此在后一步骤中设定的向ECR高度的变更会从步骤切换延迟1秒～3秒左右。

在该情况下，如果后一步骤的时间足够长，则不会产生问题，但是例如在5秒左右的放电持续步骤中，大约一半时间在过渡期发生等离子体变动并且推进蚀刻处理，从而产生无法充分得到加工的均匀性、或无法再现性能的问题。

进而，存在在相同的线圈电流的条件下形成的磁场分布的差，各装置的微电源的振荡频率存在个体差，这些成为设备差异重要因素之一。