[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及在被处理基板实施等离子体处理的技术，特别是涉及电感耦合型的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体器件或FPD(Flat Panel Display)的制造工艺的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了使处理气体以比较低的温度进行良好的反应，经常使用等离子体。历来，在这种等离子体处理中大多使用利用MHz区域的高频放电生成的等离子体。就利用高频放电射出的等离子体而言，作为更具体的(装置的)等离子体生成法，大致分为电容耦合型等离子体和电感耦合型等离子体。

电感耦合型等离子体处理装置一般由电介质的窗构成处理容器的壁部的至少一部分(例如顶壁部)，向设置在该电电介质窗之外的线圈状的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)，向设定于电电介质窗与基板之间的处理空间导入处理气体。通过在RF天线中流动的高频电流，在RF天线的周围产生磁感线贯通电介质窗并通过腔室内的处理空间那样的高频交流磁场，根据该交流磁场的时间性的变化，在处理空间内，在方位角方向产生感应电场。然后，被该感应电场在方位角方向加速的电子与处理气体的分子或原子发生冲突，生成环形的等离子体。

通过在腔室内设置大的处理空间，上述环形的等离子体有效地向四方(特别是半径方向)扩散，在基板上等离子体的密度非常均匀。但是，在仅使用通常的RF天线时，在基板上能够得到的等离子体密度的均匀性对大多等离子体处理而言并不充分。在等离子体工序中，提高基板上的等离子体密度的均匀性也因为左右等离子体处理的均匀性·再现性甚至制造成品率而成为最重要的问题之一。

在电感耦合型的等离子体处理装置中，在腔室内的电介质窗附近生成的环状等离子体内的等离子体密度分布特性(分布图)是重要的，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得到的等离子体密度分布的特性(特别是均匀性)。

关于这点，作为提高圆周方向的等离子体密度分布的均匀性的技巧，提案有将RF天线分割为线圈直径不同的多个圆环状线圈的若干方式。在该种RF天线分割方式中，有串列地连接多个圆环状线圈的第一者式(例如专利文献1)，和并列地连接多个圆环状线圈的第二方式(例如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献1：美国专利第5800619号

专利文献1：美国专利第6288493号

发明内容

发明要解决的课题

如上所述的现有技术的RF天线分割方式之中，上述第一者式，由于RF天线的全线圈长为全部线圈加在一起的较长的长度，所以RF天线内的电压下降为不能忽视的大小，并且因波长效应而在RF天线的RF输入端附近容易形成具有电流波节部的驻波。因此，上述第一者式，在直径方向当然也在圆周方向很难得到等离子体密度分布的均匀性，不适合于需要大口径等离子体的等离子体工序。

另一者面，上述第二方式，由高频供电部向RF天线供给的RF电流，在RF天线内的线圈直径小的(即阻抗小的)内侧线圈相对多地流动，在线圈直径大的(即阻抗大的)外侧线圈只相对较少地流动，在腔室内生成的等离子体的密度容易变为在直径方向的中心部高、周边部低。因此，上述第二方式，在RF天线内的各线圈附加(连接)阻抗调整用的电容器，以能够调节分配在各线圈的RF电流的分割比。

这种情况下，在高频供电部的回线或地线侧，即RF天线的终端侧设置阻抗调整用的电容器时，线圈的电位变为比接地电位更高，由此能够抑制电介质窗因来自等离子体的离子攻击而损伤劣化的溅射效果。但是，由于RF天线的线圈隔着电容器而被终端化，短路共振线的长度同等地变短，在线圈直径(线圈长)大的外侧线圈变得容易产生波长效应，面临与上述第一者式相同的问题。

本发明是用于解决如上所述的现有技术问题点的，并提供：能够一边妥善地抑制RF天线内的波长效应，一边在圆周方向和直径方向容易地实现均匀的等离子体工序的电感耦合型的等离子体处理装置。

课题解决的手段