[发明专利]等离子体处理装置

说明书

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，特别涉及感应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)的制造工艺中的蚀刻、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。一直以来，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感应耦合型等离子体。

感应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)，向设置在该电介质窗之外的线圈状的RF天线供给高频电力。处理容器构成为能够减压的真空腔室，在腔室内的中央部的配置被处理基板(例如半导体晶片、玻璃基板等)，向设定在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，使磁力线贯通电介质窗并在RF天线的周围产生通过腔室内的处理空间那样的高频波的交流磁场，根据该交流磁场的时间变化，在处理空间内，在方位角方向产生感应电场。然后，在方位角方向被该感应电场加速的电子与处理气体的分子和/或原子发生电离冲撞，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(特别是半径向)扩散，在基板上方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型对大多等离子体处理而言并不充分。在等离子体处理工艺中，提高基板上的等离子体密度的均匀性或控制性也因为左右等离子体处理工艺的均匀性·再现性甚至制造成品率而成为最重要的问题之一。

在感应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形等离子体内的等离子体密度分布特性(分布图)是重要的，其核心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(特性的均匀性)。

关于这一点，作为提高周方向的等离子体密度分布的均匀性的技术，提出有若干将RF天线分割为线圈径不同的多个圆环状线圈的方式。在这种RF天线分割方式中，存在将多个圆环状线圈串联地连接的第一方式(例如专利文献1)和将多个圆环状线圈并联地连接的第二方式(例如专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5800619号

专利文献2：美国专利第6288493号

发明内容

发明所要解决的问题

上述那样的现有的RF天线分割方式中的上述第一方式的RF天线的全部线圈长度为将全部的线圈相加的较大的长度，因此，RF天线内的电压下降大到不能无视的程度，进而，由于波长效果，在RF天线的RF输入端附近容易形成具有电流的波节部的驻波。因此，上述第一方式在径向当然难以得到、而且在周方向也难以得到等离子体密度分布的均匀性，不适用于需要大口径等离子体的等离子体处理。

另一方面，上述第二方式的由高频供电部供给到RF天线的RF电流在RF天线内在线圈径小的(即阻抗小的)内侧线圈相对地流动得多，在线圈径大的(即阻抗大的)外侧的线圈相对地只流动很少，在腔室内生成的等离子体的密度容易变得在径向的中心部高在周边部低。因此，上述第二方式在RF天线内的各线圈增加(连接)阻抗调整用的电容器，调节分配到各线圈的RF电流的分割比。

在这种情况下，如果在高频供电部的回线或地线一侧、即RF天线的终端一侧设置阻抗调整用的电容器，则线圈的电位变得比接地地位高，由此，能够抑制电介质窗由于来自等离子体的离子冲撞而损伤劣化的溅射效果。但是，RF天线的线圈经由电容器形成为终端，由此，短路谐振线的长度等价地变短，在线圈径(线圈长度)大的外侧线圈容易产生波长效果，遇到与上述第一方式相同的问题。

本发明是为了解决上述的现有技术的问题而完成的，提供能够完全地抑制RF天线内的波长效果，并且能够既在周方向也在径向容易地实现均匀的等离子体处理的感应耦合型的等离子体处理装置。

用于解决问题的方式