專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子體處理裝置，特別是在半導(dǎo)體晶圓片等被處理基板上實(shí)施蝕刻等等離子體處理的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
目前，在半導(dǎo)體裝置的制造領(lǐng)域中，使處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，將該等離子體作用于配置在處理室內(nèi)的被處理基板(例如，半導(dǎo)體晶圓片等)上，并進(jìn)行規(guī)定處理(例如蝕刻、成膜等)的等離子體處理裝置得到了應(yīng)用。
在這種等離子體裝置上，要進(jìn)行良好的處理，必需將等離子體的狀態(tài)維持在適于進(jìn)行等離子體處理的良好狀態(tài)下。因此，目前，具備形成用于控制等離子體的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的等離子體裝置很多。
作為這樣的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，已知有偶極型(dipole)和多極型(multipole)。偶極型磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)對(duì)于被處理面向上、水平配置的半導(dǎo)體晶圓片等的被處理基板，在其上方形成一定方向的偶極磁場(chǎng)。另外，多極型磁場(chǎng)的形成機(jī)構(gòu)對(duì)于被處理面向上、水平配置的半導(dǎo)體晶圓片等被處理基板，在其四周以包圍半導(dǎo)體晶圓片等的方式配置多列，使N，S磁極鄰接交互配置，半導(dǎo)體晶圓片的上方不形成磁場(chǎng)，而圍繞其周?chē)纬啥鄻O磁場(chǎng)。
如上所述，目前，已知一種等離子體處理裝置，它在處理室內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓片等被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)，通過(guò)該多極磁場(chǎng)持續(xù)控制等離子體的狀態(tài)，進(jìn)行蝕刻等的等離子體處理。
然而，本案發(fā)明者們經(jīng)詳細(xì)調(diào)查后判明等離子體處理(例如等離子體蝕刻等)中，有以下兩種工藝。
一種工藝是在上述形成多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行等離子體蝕刻處理，蝕刻速度的面內(nèi)均一性有所提高的工藝。另一種工藝是在沒(méi)有多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行等離子體處理，比在形成了多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行等離子體處理，蝕刻速度的面內(nèi)均一性有所提高的工藝。
例如，在進(jìn)行硅氧化膜等蝕刻的工藝中，形成多極磁場(chǎng)進(jìn)行蝕刻的情況比不形成多極磁場(chǎng)而進(jìn)行蝕刻的情況，能提高半導(dǎo)體晶圓片的蝕刻速率(蝕刻速度)的面內(nèi)均一性。在該工藝中，沒(méi)有形成多極磁場(chǎng)而進(jìn)行蝕刻的情況下，會(huì)產(chǎn)生如下蝕刻速率的不均一性半導(dǎo)體晶圓片中央部分蝕刻速度變高，而半導(dǎo)體晶圓片的周邊部分蝕刻速度變低。
另一方面，在進(jìn)行有機(jī)系的低介電常數(shù)膜(所謂low-K)等蝕刻的工藝中，沒(méi)有形成多極磁場(chǎng)進(jìn)行蝕刻的工藝比形成了多極磁場(chǎng)再進(jìn)行蝕刻的工藝，能提高半導(dǎo)體晶圓片面內(nèi)的蝕刻速率的均一性。在該工藝中，形成了多極磁場(chǎng)再進(jìn)行蝕刻的情況下，會(huì)產(chǎn)生如下蝕刻速率的不均一性半導(dǎo)體晶圓片的中央部分蝕刻速度變低，而半導(dǎo)體晶圓片的周邊部分蝕刻速度變高。
在此，如果上述的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)是由電磁體組成的話(huà)，可以容易地進(jìn)行磁場(chǎng)的形成及消除等控制。但是，使用電磁體，會(huì)產(chǎn)生耗電增大的問(wèn)題。所以，在許多裝置上如上所述是使用永久磁體。
可是，如果使用永久磁體，磁場(chǎng)的形成及消除等控制必須進(jìn)行裝卸磁場(chǎng)形成裝置等作業(yè)，因而存在不易作業(yè)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理裝置，它可以根據(jù)等離子體處理工藝的種類(lèi)，適當(dāng)?shù)乜刂苹蛘咴O(shè)定多極磁場(chǎng)的狀態(tài)，以便進(jìn)行良好處理。
本發(fā)明是具有如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置容納被處理基板的處理室；設(shè)在處理室內(nèi)，在上述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在上述處理室外，在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，通過(guò)改變上述磁體塊的相對(duì)位置，可以控制在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板周?chē)纬傻亩鄻O磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
另外，本發(fā)明是具有如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置容納被處理基板的處理室；設(shè)在處理室內(nèi)，在上述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在上述處理室外，在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述磁體塊中的至少一部分，可以在垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)從而改變磁極方向。
另外，本發(fā)明的特征在于，上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成為將相鄰的上述磁體塊分別以相反的回轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，或者，上述磁體塊全部以相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，或者，在上述磁體塊中，僅僅每隔一個(gè)的磁體塊以規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，本發(fā)明的特征還在于，構(gòu)成為上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)通過(guò)由相鄰設(shè)置的多個(gè)上述磁體塊組成的磁體塊組，形成上述規(guī)定的多極磁場(chǎng)中的一個(gè)磁極，構(gòu)成上述一個(gè)磁體塊組的多個(gè)上述磁體塊，以同方向同步轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，本發(fā)明的特征還在于，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)上述磁體塊，可以設(shè)定在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的狀態(tài)和在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)恍纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的狀態(tài)。
另外，本發(fā)明是具有如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置容納被處理基板的處理室；設(shè)在處理室內(nèi)，在上述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在上述處理室外，在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)由上下分離設(shè)置的上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)組成，構(gòu)成為該上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)相互接近、分離，可以在上下方向上移動(dòng)。
另外，本發(fā)明是具有如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置容納被處理基板的處理室；設(shè)在處理室內(nèi)，在上述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在上述處理室外，在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)是由上下分離設(shè)置的上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)組成，構(gòu)成為設(shè)在上述上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的上述磁體塊和設(shè)在上述下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的上述磁體塊可以在水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)，可以設(shè)定成直立狀態(tài)和傾斜狀態(tài)。
另外，本發(fā)明是具有如下結(jié)構(gòu)的等離子體處理裝置容納被處理基板的處理室；設(shè)在處理室內(nèi)，在上述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在上述處理室外，在上述處理室內(nèi)的上述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為上述磁體塊可以接近、離開(kāi)上述處理室地移動(dòng)。
另外，本發(fā)明的特征在于，上述磁體塊可做成近似圓筒的形狀。


圖1是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概略構(gòu)成圖。
圖2是表示圖1的等離子體處理裝置的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的概略構(gòu)成圖。
圖3是為了說(shuō)明圖1的等離子體處理裝置的磁體塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的圖。
圖4是表示圖1的等離子體處理裝置的磁場(chǎng)強(qiáng)度狀態(tài)的圖。
圖5是表示蝕刻速度的面內(nèi)分布與磁場(chǎng)之間關(guān)系的圖。
圖6是表示蝕刻速度的面內(nèi)分布與磁場(chǎng)之間關(guān)系的圖。
圖7是表示蝕刻速度的面內(nèi)分布與磁場(chǎng)之間關(guān)系的圖。
圖8是表示磁體塊的變形例的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是表示磁體塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的變形例的圖。
圖10是表示磁體塊的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作的變形例的圖。
圖11是表示磁體塊的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是表示磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是表示磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
圖14是表示磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，針對(duì)實(shí)施方式來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的細(xì)節(jié)。
圖1是表示將本發(fā)明用于進(jìn)行半導(dǎo)體晶圓片蝕刻的等離子體蝕刻裝置的實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。符號(hào)1表示材質(zhì)由例如鋁等組成，能夠氣密性地閉塞內(nèi)部的真空室。該真空室1為圓筒形，其內(nèi)部空間被當(dāng)作等離子體處理室使用。
上述真空室1是由直徑小的上部1a和直徑大的下部1b組成的有層次的圓筒形狀，與接地電位相連接。另外，真空室1的內(nèi)部設(shè)置支撐臺(tái)(基座)2，使作為被處理基板的半導(dǎo)體晶圓片W的被處理面向上，大致水平地支撐。
該支撐臺(tái)2由例如鋁等的材質(zhì)構(gòu)成，經(jīng)過(guò)陶瓷等的絕緣板3被導(dǎo)體支撐臺(tái)4支撐。另外，在支撐臺(tái)2的上方外緣設(shè)置由導(dǎo)電性材料或者絕緣性材料形成的聚焦環(huán)5。
在上述支撐臺(tái)2的半導(dǎo)體晶圓片W的載放面上，設(shè)置靜電吸附半導(dǎo)體晶圓片W的靜電吸盤(pán)6(chuck)。該靜電吸盤(pán)6在絕緣體6b之間配置電極6a，電極6a連接直流電源13。而且通過(guò)從電源13向電極6a上施加電壓，利用例如庫(kù)侖力半導(dǎo)體晶圓片W就會(huì)被吸附。
另外，在支撐臺(tái)2上設(shè)置用于循環(huán)冷媒的冷媒通路(未圖示)和為使來(lái)自冷媒的冷熱高效地傳遞給半導(dǎo)體晶圓片W而向半導(dǎo)體晶圓片W的里面提供氦氣的氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)(未圖示)。利用這些冷媒通路和氣體導(dǎo)入機(jī)構(gòu)，就可以將半導(dǎo)體晶圓片W控制到所希望的溫度。
上述支撐臺(tái)2和支撐臺(tái)4借助含有絲杠的絲杠機(jī)構(gòu)就能夠升降。支撐臺(tái)4下方的驅(qū)動(dòng)部分被不銹鋼(SUS)制的波紋管8所覆蓋，在波紋管8的外側(cè)設(shè)有波紋管罩9。
另外，在支撐臺(tái)2的大致中央部位，連接供給高頻電力的供電線12。該供電線12連接匹配盒11和高頻電源10。從高頻電源10向支撐臺(tái)2供給頻率范圍為13.56～150MHz，優(yōu)選頻率范圍為13.56～100MHz，例如100MHz的高頻電力。另外，從提高蝕刻速率的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選重疊用于生成等離子體的高頻和用于引入等離子體中離子的高頻，使用頻率數(shù)為500KHz～13.56MHz范圍內(nèi)的電源作為引入離子(偏壓電壓控制)用的高頻電源(未圖示)。另外，該頻率在蝕刻對(duì)象為硅氧化膜的情況下優(yōu)選為3.2MHz，在蝕刻對(duì)象為多晶硅膜和有機(jī)材料的情況下優(yōu)選為13.56MHz。
另外，在聚焦環(huán)5的外側(cè)設(shè)置擋板14。擋板14通過(guò)支撐臺(tái)4、波紋管8與真空室1電導(dǎo)通。
另一方面，在支撐臺(tái)2的上方的真空室1的頂壁部分，與支撐臺(tái)2平行相對(duì)地設(shè)置噴頭16，該噴頭被接地。由此，該支撐臺(tái)2及噴頭16就起到一對(duì)電極的作用。
上述的噴頭16，下面設(shè)置有多個(gè)氣體排出孔18，而且其上部具有氣體導(dǎo)入部16a。另外在噴頭16的內(nèi)部形成氣體擴(kuò)散用的空隙17。氣體導(dǎo)入部16a連接氣體供給配管15a，該氣體供給配管15a的另一端連接供給處理氣體(蝕刻用的反應(yīng)氣體以及稀釋氣體等)的處理氣體供給系統(tǒng)15。
作為反應(yīng)氣體，可以使用例如鹵族類(lèi)氣體等，作為稀釋氣體可以使用Ar氣、He氣等通常在這個(gè)領(lǐng)域里使用的氣體。這樣的處理氣體從處理氣體系統(tǒng)15經(jīng)過(guò)氣體供給配管15a、氣體導(dǎo)入部16a到達(dá)噴頭16的氣體擴(kuò)散用空隙17，再?gòu)臍怏w排出孔18排出。而且，該處理氣體就會(huì)被提供給半導(dǎo)體晶圓片W上形成的膜的蝕刻。
另外，真空室1的下部1b的側(cè)壁上形成排氣端口19，排氣系統(tǒng)20連接該排氣口19。而且通過(guò)開(kāi)動(dòng)設(shè)在排氣系統(tǒng)20上的真空泵，可以使真空室1內(nèi)減壓直至規(guī)定的真空度。另外，在真空室1的下部1b的側(cè)壁上側(cè)設(shè)置開(kāi)關(guān)半導(dǎo)體晶圓片W搬入出口的活門(mén)24。
另一方面，在真空室1的上部1a的外圍，與真空室1同心配置環(huán)形磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)(環(huán)形磁體)21，這樣支撐臺(tái)2和噴頭16之間的處理空間周?chē)托纬纱艌?chǎng)。該磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21借助轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25，可以在真空室1周?chē)砸?guī)定速度整體轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖2所示，上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21由未圖示的支撐部件支撐的永久磁體組成的、多個(gè)(圖2中為16個(gè))磁體塊(segment)22構(gòu)成。在圖2所示的狀態(tài)下，這些磁體塊22向真空室1側(cè)的磁極按S、N、S、N…交替排列配置。
即，在磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21上，配置狀況為如圖2所示的狀態(tài)，相鄰的多個(gè)磁體塊22的磁極方向相互反向。因此，磁力線就如圖所示在相鄰的磁體塊22之間形成，在處理空間的周邊部分，即真空室1內(nèi)壁的近旁，形成例如0.02～0.2T(200～2000G)，優(yōu)選是0.03～0.045T(300～450G)的磁場(chǎng)，半導(dǎo)體晶圓片W的中心部分實(shí)質(zhì)上變成無(wú)磁場(chǎng)狀態(tài)，這樣多極磁場(chǎng)就被形成。
另外，這樣規(guī)定磁場(chǎng)強(qiáng)度是因?yàn)?，如果過(guò)強(qiáng)的話(huà)會(huì)造成漏磁，而過(guò)弱的話(huà)就不能起到封入等離子體的效果。所以，這樣的數(shù)值是依據(jù)裝置結(jié)構(gòu)(材料)因素所決定的一個(gè)例子，不一定非要限定在此范圍內(nèi)。
另外，在上述的所謂半導(dǎo)體晶圓片W的中心部分實(shí)質(zhì)上無(wú)磁場(chǎng)是指原本希望為0T，但只要不在半導(dǎo)體晶圓片W的配置部分上形成對(duì)蝕刻處理有影響的磁場(chǎng)，實(shí)質(zhì)上對(duì)晶圓片處理不產(chǎn)生影響的值也可以。在如圖2所示的狀態(tài)下，在晶圓片周?chē)糠质┘永绱磐芏葹?20μT(4.2G)以下的磁場(chǎng)，封入等離子體的功能會(huì)被發(fā)揮。
另外，在本實(shí)施方式中，上述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21的各磁體塊22借助未圖示的磁體塊轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21內(nèi)，以垂直方向的軸為中心，自由轉(zhuǎn)動(dòng)。即，如圖2及圖3(a)所示，從各磁體塊22的磁極朝向真空室1側(cè)的狀態(tài)開(kāi)始，如圖3(b)、圖3(c)所示，相鄰的磁體塊同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以相隔一個(gè)的磁體塊22就變成同向轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，圖3(b)表示磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)了45度的狀態(tài)，圖3(c)表示磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)了90度的狀態(tài)。
在圖4的圖線中，縱軸是磁場(chǎng)強(qiáng)度，橫軸是距被配置在真空室1內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓片W中心的距離。該圖4上的圖線表示不同狀態(tài)下的距半導(dǎo)體晶圓片W中心的距離與磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系，這些狀態(tài)為圖3(a)所示的各個(gè)磁體塊22的磁極朝向真空室1側(cè)的狀態(tài)(曲線A)、圖3(b)所示的將各個(gè)磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)45度的狀態(tài)(曲線B)、圖3(c)所示的將各個(gè)磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)90度的狀態(tài)(曲線C)。另外，同圖所示的“D/S內(nèi)徑”是指真空室1內(nèi)壁上所設(shè)的保護(hù)內(nèi)壁用的部件(沉積護(hù)圈)的內(nèi)徑，實(shí)質(zhì)地表示了真空室1(處理室)的內(nèi)徑。
如同圖的曲線A所示，在各磁體塊22的磁極朝向真空室1側(cè)的情況下，多極磁場(chǎng)實(shí)質(zhì)上形成至半導(dǎo)體晶圓片W的周邊。另外，如曲線C所示，在將各個(gè)磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)90度的情況下，真空室1內(nèi)實(shí)質(zhì)上變?yōu)榇艌?chǎng)未形成的狀態(tài)(磁場(chǎng)強(qiáng)度約為零)。另外，如曲線B所示，在將各個(gè)磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)45度的情況下，會(huì)成為上述狀態(tài)的中間狀態(tài)。
這樣，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21的各磁體塊22能夠同步轉(zhuǎn)動(dòng)，使得相鄰的各個(gè)磁體塊22的轉(zhuǎn)動(dòng)方向變?yōu)榉聪?。而且，通過(guò)該磁體塊22的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)質(zhì)上，就能夠設(shè)定在真空室1的半導(dǎo)體晶圓片W周?chē)纬啥鄻O磁場(chǎng)的狀態(tài)和在真空室1內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓片W的周?chē)恍纬啥鄻O磁場(chǎng)的狀態(tài)。
所以，例如在進(jìn)行上述硅氧化膜等的蝕刻時(shí)，在真空室1內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓片W周?chē)纬啥鄻O磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行蝕刻，可以提高半導(dǎo)體晶圓片W面內(nèi)蝕刻速率的均一性。另一方面，在進(jìn)行上述的有機(jī)系的低介電常數(shù)膜(Low-K)等的蝕刻時(shí)，在真空室1內(nèi)的半導(dǎo)體晶圓片W的周?chē)恍纬啥鄻O磁場(chǎng)而進(jìn)行蝕刻，可以提高半導(dǎo)體晶圓片W面內(nèi)蝕刻速率的均一性。
圖5～7將縱軸作為蝕刻速率(蝕刻速度)，橫軸作為距半導(dǎo)體晶圓片W中心的距離，它是對(duì)半導(dǎo)體晶圓片W面內(nèi)的蝕刻速率均一性調(diào)查后的結(jié)果圖，在各圖中，曲線A表示在真空室1內(nèi)不形成多極磁場(chǎng)的情況、曲線B表示在真空室1內(nèi)形成0.03T(300G)的多極磁場(chǎng)的情況、曲線C表示在真空室1內(nèi)形成0.08T(800G)的多極磁場(chǎng)的情況。
另外，圖5表示用C4F8氣體蝕刻硅氧化膜的情況，圖6表示用CF4氣體蝕刻硅氧化膜的情況，圖7表示用含有N2和H2的混合氣體蝕刻有機(jī)系的低介電常數(shù)膜(Low-K)的情況。
按照?qǐng)D5、圖6所示，用C4F8或CF4氣體等的含有C和F的氣體蝕刻硅氧化膜時(shí)，在真空室1內(nèi)形成多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻，可以提高蝕刻速率的面內(nèi)均一性。
另外，按照?qǐng)D7所示，用含有N2和H2的混合氣體蝕刻有機(jī)系的低介電常數(shù)膜(Low-K)時(shí)，在真空室1內(nèi)不形成多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行蝕刻，可以提高蝕刻速率的面內(nèi)均一性。
如上，在本實(shí)施方式中，通過(guò)使磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)，可以容易控制真空室1內(nèi)的多極磁場(chǎng)狀態(tài)，借助實(shí)施工藝，可以在最適宜的多極磁場(chǎng)的狀態(tài)下進(jìn)行良好處理。
另外，當(dāng)然，磁體塊22的數(shù)量不必限定于圖2所示的16個(gè)的例子。還有，其斷面形狀也不必限定于圖2所示例子中的長(zhǎng)方形，而可以采用圓形和正方形等的形狀。為通過(guò)磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)，有效地利用磁體塊22的設(shè)置空間，達(dá)到裝置的小型化，優(yōu)選如圖8所示，將磁體塊22的斷面形狀做成圓形，使用圓筒形的磁體塊22。
另外，構(gòu)成磁體塊22的磁體材料也不作特別的限定，例如可以使用稀土類(lèi)磁體、鐵氧體類(lèi)磁體和鋁鎳鈷磁體等眾所周知的磁體材料。
再有，在上述實(shí)施方式中，對(duì)把磁體塊22做成相鄰的磁體塊22相互反向、同步轉(zhuǎn)動(dòng)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是并不只限于此。例如，各磁體塊22的轉(zhuǎn)動(dòng)也可以如圖9中用箭頭表示的那樣，相互同向轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外，如圖10中箭頭表示的那樣，也可以?xún)H僅使每隔一個(gè)的磁體塊22轉(zhuǎn)動(dòng)，而使其他每隔一個(gè)的磁體固定。這樣通過(guò)減少轉(zhuǎn)動(dòng)的磁體塊22的數(shù)量，可以簡(jiǎn)化其轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
進(jìn)而，如圖11所示，多個(gè)磁體塊可以做成例如由3個(gè)磁體塊22a、22b、22c的磁體塊組構(gòu)成1個(gè)磁極，使這些磁體塊22a、22b、22c同步同向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，通過(guò)使用更多的磁體塊，可以提高磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
下面，對(duì)這樣構(gòu)成的等離子體蝕刻裝置中的處理順序進(jìn)行說(shuō)明。
首先，活門(mén)24被打開(kāi)。接下來(lái)，經(jīng)過(guò)與該活門(mén)24相鄰配置的負(fù)載鎖定室(未圖示)，通過(guò)搬運(yùn)機(jī)構(gòu)(未圖示)將半導(dǎo)體晶圓片W搬入真空室1內(nèi)載放到預(yù)先下降到規(guī)定位置的支撐臺(tái)2上。而且，由直流電源13向靜電吸盤(pán)6的電極6a上施加規(guī)定的電壓，半導(dǎo)體晶圓片W被庫(kù)侖力吸附。
然后，在使搬運(yùn)裝置退到真空室1外后，關(guān)閉活門(mén)24。接下來(lái)，在將支撐臺(tái)2上升到圖1所示的位置的同時(shí)，通過(guò)排氣系統(tǒng)20的真空泵經(jīng)過(guò)排氣口19對(duì)真空室1內(nèi)進(jìn)行排氣。
在真空室1內(nèi)達(dá)到了規(guī)定的真空度后，由處理氣體供給系統(tǒng)15向真空室1內(nèi)以例如100～1000sccm的流量導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體，真空室1內(nèi)規(guī)定的壓力被保持在例如為1.33～133Pa(10～1000mTorr)，優(yōu)選為2.67～26.7Pa(20～200mTorr)左右。
而且，在該狀態(tài)下，由高頻電源10向支撐臺(tái)2供給頻率為13.56～150MHz，例如100MHz，功率為100～3000W的高頻電力。在這種情況下，如上所述通過(guò)對(duì)作為下部電極的支撐臺(tái)2施加高頻電力，就在作為上部電極的噴頭16和下部電極的支撐臺(tái)2之間的處理空間內(nèi)形成高頻電力場(chǎng)。通過(guò)該高頻電力場(chǎng)，供給到該處理空間內(nèi)的處理氣體被等離子化，使用該等離子體，真空室1上的規(guī)定膜得到蝕刻。
這時(shí)，如前所述，根據(jù)實(shí)施工藝的種類(lèi)等，預(yù)先將磁體塊22設(shè)定成規(guī)定的方向，在真空室1內(nèi)形成具有規(guī)定強(qiáng)度的多極磁場(chǎng)，或者設(shè)定實(shí)質(zhì)上在真空室1內(nèi)沒(méi)有形成多極磁場(chǎng)的狀態(tài)。
另外，如果形成多極磁場(chǎng)的話(huà)，與真空室1的側(cè)壁部分(沉積護(hù)圈)的磁極相對(duì)應(yīng)的部分(例如圖2中P表示的部分)會(huì)由于等離子體產(chǎn)生局部被削去的現(xiàn)象。為了防止這種現(xiàn)象發(fā)生，利用包含電機(jī)等的驅(qū)動(dòng)源的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25，使磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21在真空室1周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)該磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21的轉(zhuǎn)動(dòng)，磁極會(huì)相對(duì)于真空室1的壁部而移動(dòng)，因此可以防止真空室1的壁部局部被削去的現(xiàn)象。
而且，如果規(guī)定的蝕刻處理被實(shí)行，來(lái)自高頻電源10的高頻電力的供給停止，蝕刻處理就會(huì)停止，按與上述的順序相反的順序，半導(dǎo)體晶圓片W被搬出真空室1外。
在上述的實(shí)施方式中，對(duì)磁體塊22中的至少一部分，在垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸周?chē)乃矫鎯?nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)從而改變磁極方向，進(jìn)行多極磁場(chǎng)控制的情況進(jìn)行了說(shuō)明。下面，對(duì)多極磁場(chǎng)的控制機(jī)構(gòu)的其他實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，這些實(shí)施方式中，在通過(guò)改變磁體塊22的相對(duì)位置(包括轉(zhuǎn)動(dòng)位置)，進(jìn)行多極磁場(chǎng)控制這一點(diǎn)上，與上述的實(shí)施方式相同。
在圖12所示的例子中，環(huán)形的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)由上下分割而設(shè)置的2個(gè)上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成，設(shè)在上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的磁體塊22a和設(shè)在下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的磁體塊22b可以相互接近、分開(kāi)地以上下方向移動(dòng)。
在這樣構(gòu)成的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上，使磁體塊22a和磁體塊22b接近時(shí)，如圖12(a)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度變大。另外，使磁體塊22a和磁體塊22b分開(kāi)時(shí)，如圖12(b)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度變小。
另外，在圖13所示的例子中，與上述相同，環(huán)形的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)由上下分割設(shè)置的2個(gè)上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成。這樣，設(shè)在上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的磁體塊22c和設(shè)在下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的磁體塊22d可以在水平方向設(shè)置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸周?chē)诖怪泵鎯?nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使它們同步而相互反向地轉(zhuǎn)動(dòng)。
這樣構(gòu)成的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)中，從磁體塊22d直立的狀態(tài)開(kāi)始，如果使磁體塊22c和磁體塊22d向內(nèi)側(cè)傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖13(a)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)變大。另外，如果使磁體塊22c和磁體塊22d向外側(cè)傾斜轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖13(b)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度就會(huì)變小。
進(jìn)而，在圖14所示的例子中，與上述相同，環(huán)形的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)由被上下分割設(shè)置的2個(gè)上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成，而且，可以使設(shè)在上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)的磁體塊22a和設(shè)在下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的磁體塊22b，朝徑向方向水平分開(kāi)和朝中心方向接近那樣地同步移動(dòng)。
這樣構(gòu)成的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)中，使磁體塊22a和磁體塊22b向真空室1接近，即，將其移動(dòng)使環(huán)徑變小時(shí)，如圖14(a)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度變大。另外，使磁體塊22a和磁體塊22b從真空室1分開(kāi)，即，將其移動(dòng)使環(huán)徑變大時(shí)，如圖14(b)的箭頭所示，磁場(chǎng)強(qiáng)度變小。
通過(guò)以上構(gòu)成，可以控制在真空室1內(nèi)的多極磁場(chǎng)。在這種構(gòu)成情況下，優(yōu)選借助如圖1所示的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)25，使環(huán)形磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21的整體在真空室1的周?chē)砸?guī)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，在上述實(shí)施方式中，雖然對(duì)將本發(fā)明用于進(jìn)行半導(dǎo)體晶圓片W蝕刻的蝕刻裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明不限于此。例如，也可以處理半導(dǎo)體晶圓片W以外的基板，也可以用于蝕刻以外的等離子體處理，例如CVD等的成膜處理裝置。
按照以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)應(yīng)于等離子體處理工藝的種類(lèi)，就能夠容易地對(duì)多極磁場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行控制和設(shè)定，容易進(jìn)行良好處理。
在產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明涉及的等離子體處理裝置可以應(yīng)用于進(jìn)行半導(dǎo)體裝置制造的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)等上。所以，本發(fā)明具有產(chǎn)業(yè)上的利用的可能性。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，它包括容納被處理基板的處理室；設(shè)在所述處理室內(nèi)，在所述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；和由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在所述處理室外，在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為通過(guò)改變所述磁體塊的相對(duì)位置，可以控制在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板周?chē)纬傻亩鄻O磁場(chǎng)的強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁體塊被做成近似圓筒的形狀。
3.一種等離子體處理裝置，它包括容納被處理基板的處理室；設(shè)在所述處理室內(nèi)，在所述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；和由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在所述處理室外，在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為所述磁體塊中的至少一部分，可以在垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)從而改變磁極方向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成為相鄰的所述磁體塊分別向相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成為所述磁體塊全部以相同轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)構(gòu)成為通過(guò)由相鄰設(shè)置的多個(gè)所述磁體塊組成的磁體塊組，形成所述規(guī)定的多極磁場(chǎng)中的一個(gè)磁極，使構(gòu)成所述一個(gè)磁體塊組的多個(gè)所述磁體塊，同方向同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在所述磁體塊中，構(gòu)成為僅僅每隔一個(gè)磁體塊以規(guī)定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)所述磁體塊，可以設(shè)定在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的狀態(tài)，和在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)鷽](méi)有形成規(guī)定的多極磁場(chǎng)的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁體塊被做成近似圓筒的形狀。
10.一種等離子體處理裝置，它包括容納被處理基板的處理室；設(shè)在所述處理室內(nèi)，在所述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；和由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在所述處理室外，在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為所述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)是由上下分離設(shè)置的上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)組成，該上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)相互接近、分離，可以在上下方向上移動(dòng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁體塊被做成近似圓筒的形狀。
12.一種等離子體處理裝置，它包括容納被處理基板的處理室；設(shè)在所述處理室內(nèi)，在所述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；和由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在所述處理室外，在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為所述磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)是由上下分離設(shè)置的上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)和下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)組成，設(shè)在所述上側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的所述磁體塊和設(shè)在所述下側(cè)磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)上的所述磁體塊可以在水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的周?chē)D(zhuǎn)動(dòng)，可以設(shè)定成直立狀態(tài)和傾斜狀態(tài)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁體塊被做成近似圓筒的形狀。
14.一種等離子體處理裝置，它包括容納被處理基板的處理室；設(shè)在所述處理室內(nèi)，在所述被處理基板上產(chǎn)生用于實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的等離子體的機(jī)構(gòu)；和由多個(gè)永久磁體組成的磁體塊排列構(gòu)成，設(shè)在所述處理室外，在所述處理室內(nèi)的所述被處理基板的周?chē)纬梢?guī)定的多極磁場(chǎng)的磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)，其特征在于，構(gòu)成為所述磁體塊可以以接近、離開(kāi)所述處理室的方向上移動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述磁體塊被做成近似圓筒的形狀。
全文摘要
磁場(chǎng)形成機(jī)構(gòu)21的各個(gè)磁體塊22，如圖3(a)所示，從各個(gè)磁體塊22的磁極朝向真空室1側(cè)的狀態(tài)開(kāi)始，如圖3(b)、圖3(c)所示，相鄰的磁體塊22同步反向轉(zhuǎn)動(dòng)，所以相隔一個(gè)的磁體塊22就變成同向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以控制在真空室1內(nèi)形成的半導(dǎo)體晶圓片W的周?chē)亩鄻O磁場(chǎng)的狀態(tài)。由此，可以容易地根據(jù)等離子體處理工藝的種類(lèi)適當(dāng)?shù)乜刂?、設(shè)定多極磁場(chǎng)的狀態(tài)，以便進(jìn)行良好處理。
文檔編號(hào)H01J37/32GK1557017SQ02818449
公開(kāi)日2004年12月22日 申請(qǐng)日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月20日
發(fā)明者小野博夫, 達(dá)下弘一, 本田昌伸, 永關(guān)一也, 林大輔, 一, 也, 伸 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社