專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體處理裝置和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理的技術(shù)，特別涉及在保持基板的電極上安裝有聚焦環(huán)的等離子體處理裝置和使用它的等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
通常，單片式的等離子體處理裝置，為了改善在真空腔室內(nèi)對(duì)基座(通常是下部電極)上的基板的被處理面進(jìn)行作用的等離子體的密度的面內(nèi)均勻性(特別是基板的半徑方向的均勻性)，以使基座和相對(duì)電極(上部電極)具有比基板大一圈的直徑尺寸的方式構(gòu)成。在該情況下，當(dāng)向基板的半徑方向外側(cè)伸出的基座上表面的周邊部分直接暴露于等離子體時(shí)，受到來(lái)自等離子體的離子撞擊而被損害以至劣化。特別是，在等離子體蝕刻裝置中，利用在基座產(chǎn)生的自偏壓，使離子加速并將其引入，因此離子濺射的效果較大。于是，以覆蓋向基板的半徑方向外側(cè)伸出的基座上表面的周邊部分的方式能夠裝卸地安裝環(huán)狀的蓋部件即所謂的聚焦環(huán)，保護(hù)基座免受等離子體的損害(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1)。
聚焦環(huán)的材質(zhì)優(yōu)選為，在基座與等離子體之間使高頻良好地通過(guò)、并且即使被離子濺射也不會(huì)對(duì)基板上的處理產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響的材質(zhì)，例如在等離子體蝕刻裝置中通常使用 Si、SiC、C(碳)、Si02、Al203 等。
另一方面，在等離子體處理裝置中，由于基板的溫度對(duì)基板表面反應(yīng)、乃至蝕刻特性、膜特性等均產(chǎn)生較大的影響，因此通過(guò)載置基板的基座對(duì)基板的溫度進(jìn)行控制。通常， 希望抑制由來(lái)自等離子體的輸入熱量引起的基板的溫度升高，特別是，在等離子體蝕刻中， 如果降低基板的溫度，則能夠抑制自由基反應(yīng)，容易獲得高選擇比和垂直加工形狀。作為基板溫度控制方法，通常使用以下方式將由制冷裝置進(jìn)行了調(diào)溫的致冷劑循環(huán)供給至基座內(nèi)部的致冷劑室，將基座冷卻至規(guī)定溫度，將He氣等傳熱氣體供向基座與基板的接觸界面來(lái)間接地冷卻基板。這種冷卻方式，需要用于抵抗傳熱氣體的供給壓力、將基板固定在基座上的保持機(jī)構(gòu)，作為這樣的保持機(jī)構(gòu)多使用靜電卡盤(pán)。
在現(xiàn)有的等離子體處理裝置中，雖然如上述那樣對(duì)基板的溫度進(jìn)行控制，但是沒(méi)有對(duì)聚焦環(huán)特別地進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制。因此，在RF功率較弱的處理中，離子流(ion flux)較弱，聚焦環(huán)的溫度為接近在共用的基座上載置的基板的溫度的值。
然而，當(dāng)聚焦環(huán)的溫度低至基板溫度的同等程度時(shí)，也存在等離子體處理的特性反而惡化的情況。例如，在現(xiàn)今的光刻工序中，為了提高抗蝕劑圖案的微細(xì)化、分辨率，多使用多層抗蝕劑法。在多層抗蝕劑處理中，在進(jìn)行BARC(反射防止膜)或中間掩模層的蝕刻 (掩模處理)時(shí)，相比于選擇性、垂直形狀加工性，更重視上層抗蝕劑圖案的轉(zhuǎn)印精度即形狀維持(損傷、變形的防止)，因此用于等離子體生成的高頻功率設(shè)定得較低。此外，在為了控制從等離子體向基板的離子引入而使用較低頻率的高頻的裝置中，在進(jìn)行掩模處理的期間，上述離子引入用高頻的功率設(shè)定得更低(極端時(shí)為0瓦)。因此，從等離子體向基板輸入的熱量較少，基板的溫度不會(huì)變得太高，聚焦環(huán)的溫度也低至基板溫度的同等程度。然而，在該條件下的蝕刻處理中，是蝕刻率在基板邊緣部比在基板中心部相對(duì)高的分布，基板上的蝕刻特性容易變得不均勻。
對(duì)于上述問(wèn)題，經(jīng)實(shí)驗(yàn)可知當(dāng)使聚焦環(huán)的溫度更高于基板溫度時(shí)，基板邊緣部的蝕刻率相對(duì)被抑制，蝕刻特性的均勻性得到改善。
然而，在批量生產(chǎn)的裝置中，從結(jié)構(gòu)和成本的觀點(diǎn)出發(fā)，將聚焦環(huán)專(zhuān)用的加熱器安裝于基座是非常困難的。此外，并非總是對(duì)聚焦環(huán)進(jìn)行加熱即可，根據(jù)處理的不同，有時(shí)也優(yōu)選對(duì)其進(jìn)行冷卻而使溫度下降。例如，在上述的多層抗蝕劑處理中，在掩模處理后進(jìn)行多層抗蝕劑的基底膜即本來(lái)的被加工膜的蝕刻時(shí)，為了獲得高選擇性和良好的垂直形狀加工性，可以使聚焦環(huán)的溫度下降。
這樣，在批量生產(chǎn)型的等離子體處理裝置中，能夠任意且簡(jiǎn)便地控制(特別是進(jìn)行升溫)聚焦環(huán)的溫度的溫度控制機(jī)構(gòu)是所期待的。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2000-36490發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的情況和問(wèn)題而提出。本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理裝置，其能夠?qū)σ愿采w被處理基板的周?chē)姆绞桨惭b于基座(通常是下部電極) 的聚焦環(huán)，獨(dú)立于基座溫度地、任意、簡(jiǎn)便且高效地進(jìn)行加熱，而且能夠自由地控制聚焦環(huán)的溫度。
進(jìn)一步，本發(fā)明的目的在于提供一種等離子體處理方法，其能夠在多層抗蝕劑處理中自由地控制聚焦環(huán)的溫度，在各工序階段實(shí)現(xiàn)蝕刻特性的均勻性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面的等離子體處理裝置，包括能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器；在上述處理容器內(nèi)載置被處理基板的下部電極；以覆蓋上述下部電極的向上述基板的半徑方向外側(cè)伸出的周邊部分的方式安裝于上述下部電極的聚焦環(huán)；在上述處理容器內(nèi)與上述下部電極平行相對(duì)的上部電極；為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供向上述上部電極與上述下部電極之間的處理空間的處理氣體供給部；輸出頻率適于進(jìn)行氣體的高頻放電的第一高頻的第一高頻電源；等離子體生成用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自上述第一高頻電源的上述第一高頻供向第一負(fù)載，該第一負(fù)載用于在上述處理空間通過(guò)高頻放電生成上述處理氣體的等離子體；和聚焦環(huán)加熱用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自上述第一高頻電源的上述第一高頻供向第二負(fù)載，該第二負(fù)載用于使上述聚焦環(huán)發(fā)熱直至期望的溫度。
在上述第一方面的等離子體處理裝置中，從第一高頻電源輸出的第一高頻，不僅用于生成處理氣體的等離子體，還能夠用于使聚焦環(huán)發(fā)熱。即，在來(lái)自處理氣體供給部的處理氣體被供向兩電極間的處理空間時(shí)，從第一高頻電源觀察，從下部電極穿過(guò)處理空間側(cè)的高頻傳送路徑構(gòu)成等離子體生成用的第一負(fù)載，第一高頻通過(guò)等離子體生成用高頻供電部被供向該第一負(fù)載。但是，在未向處理空間供給處理氣體時(shí)，即使第一高頻電源輸出第一高頻，也不會(huì)產(chǎn)生高頻放電乃至等離子體，第一負(fù)載實(shí)質(zhì)上不存在。在該情況下，聚焦環(huán)加熱用的第二負(fù)載代替第一負(fù)載，成為對(duì)于第一高頻電源的實(shí)質(zhì)上的負(fù)載，第一高頻的電流通過(guò)聚焦環(huán)加熱用高頻供電部流過(guò)第二負(fù)載，聚焦環(huán)發(fā)熱而被加熱。這里，通過(guò)改變第一高頻電源的輸出功率，能夠增減或控制聚焦環(huán)的發(fā)熱量。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，在下部電極的半徑方向外側(cè)的周?chē)?，聚焦環(huán)經(jīng)由電介質(zhì)與被電性接地的導(dǎo)電性部件耦合。于是，第二負(fù)載包括從下部電極經(jīng)由聚焦環(huán)和電介質(zhì)到達(dá)接地電位的高頻傳送路徑。在該情況下，能夠優(yōu)選采用具有阻抗調(diào)整部的結(jié)構(gòu)，該阻抗調(diào)整部用于對(duì)第一高頻電源可變地調(diào)整第二負(fù)載的阻抗。作為一個(gè)優(yōu)選的方式，阻抗調(diào)整部具有在電介質(zhì)中設(shè)置的空洞、和體積可變地收納于該空洞內(nèi)的流動(dòng)性的電介質(zhì)物質(zhì)。 通過(guò)改變空洞內(nèi)的電介質(zhì)物質(zhì)的體積，能夠改變電介質(zhì)周?chē)碾娙荩纱烁淖兊诙?fù)載的阻抗。通過(guò)可變地調(diào)整第二負(fù)載的阻抗，能夠穩(wěn)定而可靠地進(jìn)行與第一負(fù)載的切換，并且也能夠可變地控制聚焦環(huán)的發(fā)熱量。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選方式，在下部電極的半徑方向外側(cè)的周?chē)?，設(shè)置與聚焦環(huán)電性電容耦合的接地端子，并且在該接地端子與接地電位之間設(shè)置電性第一開(kāi)關(guān)。該第一開(kāi)關(guān)，在將第一高頻用于聚焦環(huán)的加熱時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)，使接地端子電性接地；在將第一高頻用于等離子體的生成時(shí)為斷開(kāi)狀態(tài)，使接地端子為電性浮起(electrically floating)狀態(tài)。這里，第二負(fù)載包括從下部電極經(jīng)由聚焦環(huán)、接地端子和第一開(kāi)關(guān)到達(dá)接地電位的導(dǎo)電性部件的高頻傳送路徑。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，也能夠高效且穩(wěn)定可靠地進(jìn)行與第一負(fù)載的切換。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方式中，等離子體生成用高頻供電部包括在第一高頻電源與下部電極之間電性連接的第一匹配器。另一方面，聚焦環(huán)加熱用高頻供電部包括第一匹配器、具有一定阻抗的阻抗附加電路和第二開(kāi)關(guān)。第二開(kāi)關(guān)，在將第一高頻用于聚焦環(huán)的加熱時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)，將阻抗附加電路串聯(lián)或并聯(lián)地與第一匹配器連接；在將第一高頻用于等離子體的生成時(shí)為斷開(kāi)狀態(tài)，使阻抗附加電路與第一匹配器電性分離。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在第一匹配器上連接阻抗附加電路時(shí)，在使第二負(fù)載與第一高頻電源匹配時(shí)，由第一匹配器得到的匹配點(diǎn)根據(jù)阻抗附加電路的阻抗而變化。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，阻抗附加電路的阻抗被設(shè)定為在將第一高頻用于聚焦環(huán)加熱時(shí)由第一匹配器得到的匹配點(diǎn)，與將第一高頻用于等離子體生成時(shí)由第一匹配器得到的匹配點(diǎn)接近。
本發(fā)明的第二方面的等離子體處理裝置，包括能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器； 在上述處理容器內(nèi)載置被處理基板的下部電極；以覆蓋上述下部電極的向上述基板的半徑方向外側(cè)伸出的周邊部分的至少一部分的方式安裝于上述下部電極的聚焦環(huán)；在上述處理容器內(nèi)與上述下部電極平行相對(duì)的上部電極；為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理， 將期望的處理氣體供向上述上部電極與上述下部電極之間的處理空間的處理氣體供給部； 輸出頻率適于進(jìn)行氣體的高頻放電的第一高頻的第一高頻電源；等離子體生成用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自上述第一高頻電源的上述第一高頻供向第一負(fù)載，該第一負(fù)載用于在上述處理空間通過(guò)高頻放電生成上述處理氣體的等離子體；輸出頻率適于進(jìn)行離子引入的第二高頻的第二高頻電源；離子引入用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自上述第二高頻電源的上述第二高頻供向第二負(fù)載，該第二負(fù)載用于控制從上述等離子體向上述基板的離子引入；聚焦環(huán)加熱用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自上述第二高頻電源的上述第二高頻供向第三負(fù)載，該第三負(fù)載用于使上述聚焦環(huán)發(fā)熱直至期望的溫度。
在上述第二方面的等離子體處理裝置中，從第一高頻電源輸出的第一高頻被專(zhuān)門(mén)用于生成處理氣體的等離子體，另一方面，從第二高頻電源輸出的第一高頻，不僅用于從等離子體向基板的離子引入的控制，還用于使聚焦環(huán)發(fā)熱。即，在兩個(gè)電極間的處理空間生成有等離子體時(shí)，從第二高頻電源觀察，從下部電極穿過(guò)處理空間側(cè)的高頻傳送路徑構(gòu)成離子引入的第二負(fù)載，第二高頻通過(guò)離子引入用高頻供電部被供向該第二負(fù)載。但是，在未向處理空間供給處理氣體時(shí)即沒(méi)有生成等離子體時(shí)，即使第二高頻電源輸出第二高頻，也不會(huì)產(chǎn)生離子引入的作用，第二負(fù)載實(shí)質(zhì)上不存在。在該情況下，聚焦環(huán)加熱用的第三負(fù)載代替第二負(fù)載，成為對(duì)于第二高頻電源的實(shí)質(zhì)上的負(fù)載，第二高頻的電流通過(guò)聚焦環(huán)加熱用高頻供電部流過(guò)第三負(fù)載，聚焦環(huán)發(fā)熱而被加熱。這里，通過(guò)改變第二高頻電源的輸出功率，能夠增減或控制聚焦環(huán)的發(fā)熱量。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，聚焦環(huán)在下部電極的半徑方向外側(cè)的周?chē)?，?jīng)由電介質(zhì)與被電性接地的導(dǎo)電性部件耦合。于是，第三負(fù)載包括從下部電極經(jīng)由聚焦環(huán)和電介質(zhì)到達(dá)接地電位的高頻傳送路徑。在該情況下，能夠優(yōu)選采用具有阻抗調(diào)整部的結(jié)構(gòu)，該阻抗調(diào)整部用于對(duì)于第二高頻電源可變地調(diào)整第三負(fù)載的阻抗。作為一個(gè)優(yōu)選方式，阻抗調(diào)整部具有在電介質(zhì)中設(shè)置的空洞、和體積可變地收納于該空洞內(nèi)的流動(dòng)性的電介質(zhì)物質(zhì)。 通過(guò)改變空洞內(nèi)的電介質(zhì)物質(zhì)的體積，能夠改變電介質(zhì)周?chē)碾娙?，從而改變第二?fù)載的阻抗。通過(guò)可變地調(diào)整第三負(fù)載的阻抗，能夠穩(wěn)定而可靠地進(jìn)行與第二負(fù)載的切換，并且也能夠可變地控制聚焦環(huán)的發(fā)熱量。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選方式，在下部電極的半徑方向外側(cè)的周?chē)?，設(shè)置與聚焦環(huán)電性電容耦合的接地端子，并且在該接地端子與接地電位的導(dǎo)電性部件之間設(shè)置電性第一開(kāi)關(guān)。 該第一開(kāi)關(guān)，在將第二高頻用于聚焦環(huán)的加熱時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)，使接地端子電性接地；在將第二高頻用于離子引入時(shí)為斷開(kāi)狀態(tài)，使接地端子為電性浮起狀態(tài)。這里，第三負(fù)載，包括從下部電極經(jīng)由聚焦環(huán)、接地端子和第一開(kāi)關(guān)到達(dá)接地電位的導(dǎo)電性部件的高頻傳送路徑。 根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，也能夠高效且穩(wěn)定可靠地進(jìn)行與第二負(fù)載的切換。
在本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選方式中，離子引入用高頻供電部，包括在第二高頻電源與下部電極之間電性連接的第二匹配器。另一方面，聚焦環(huán)加熱用高頻供電部，包括第二匹配器、具有一定阻抗的阻抗附加電路和第二開(kāi)關(guān)。該第二開(kāi)關(guān)，在將第二高頻用于聚焦環(huán)的加熱時(shí)為導(dǎo)通狀態(tài)，將阻抗附加電路串聯(lián)或并聯(lián)地與第二匹配器連接；在將第二高頻用于離子引入時(shí)為斷開(kāi)狀態(tài)，將阻抗附加電路與第二匹配器電性分離。
在上述結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在第二匹配器上連接阻抗附加電路時(shí)，在使第三負(fù)載與第二高頻電源匹配時(shí)，由第二匹配器得到的匹配點(diǎn)根據(jù)阻抗附加電路的阻抗而變化。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，阻抗附加電路的阻抗被設(shè)定為在將第二高頻用于聚焦環(huán)的加熱時(shí)由第二匹配器得到的匹配點(diǎn)，與將第二高頻用于離子引入時(shí)由第二匹配器得到的匹配點(diǎn)接近。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式中，包括溫度傳感器，其用于檢測(cè)聚焦環(huán)的溫度；和溫度控制部，其為了控制聚焦環(huán)的溫度，反饋溫度傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)用于聚焦環(huán)的加熱的高頻的功率進(jìn)行控制。此外，還優(yōu)選構(gòu)成為包括冷卻部，其用于冷卻下部電極；和熱耦合控制部，其僅在期望的時(shí)刻或期間使聚焦環(huán)與下部電極熱耦合。該熱耦合控制部?jī)?yōu)選構(gòu)成為包括靜電卡盤(pán)，其為了利用靜電力吸附聚焦環(huán)，設(shè)置于下部電極的上表面；和傳熱氣體供給部，其經(jīng)由分別在下部電極和靜電卡盤(pán)形成的通孔，將傳熱氣體供向靜電卡盤(pán)與聚焦環(huán)的界面。這樣，通過(guò)并用加熱聚焦環(huán)的機(jī)構(gòu)和冷卻聚焦環(huán)的機(jī)構(gòu)，能夠自由且可變地控制聚焦環(huán)的溫度。
作為另一個(gè)優(yōu)選的方式，構(gòu)成為包括溫度傳感器，其用于檢測(cè)聚焦環(huán)的溫度；和溫度控制部，其為了控制聚焦環(huán)的溫度，反饋溫度傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)用于聚焦環(huán)的加熱的高頻的功率和下部電極的溫度中的至少一方進(jìn)行控制。
本發(fā)明的第三方面的等離子體處理裝置，包括能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器； 在處理容器內(nèi)載置被處理基板的電極；以覆蓋上述電極的向上述基板的半徑方向外側(cè)伸出的周邊部分的至少一部分的方式安裝于上述電極的聚焦環(huán)；為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，在設(shè)定于上述處理容器內(nèi)的上述電極上的處理空間生成期望的處理氣體的等離子體的等離子體生成部；和為了使上述聚焦環(huán)發(fā)熱直至期望的溫度，將高頻或交流電流供向上述聚焦環(huán)的聚焦環(huán)加熱部。
上述第三方面的等離子體處理裝置，通過(guò)具有聚焦環(huán)加熱專(zhuān)用的聚焦環(huán)加熱部， 能夠與在處理空間有無(wú)等離子體的情況無(wú)關(guān)地、獨(dú)立于電極溫度地使聚焦環(huán)的溫度升高。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)加熱部包括以期望的電力輸出高頻或交流的電源；與該電源的輸出端子電性連接，在第一位置與聚焦環(huán)電性連接的第一端子；能夠電性接地，并且在第二位置與聚焦環(huán)電性連接的第二端子，該第二位置與第一位置在周方向上不同；和匹配器，其用于使包括從第一端子經(jīng)由聚焦環(huán)到達(dá)第二端子的高頻傳送路徑的聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載與上述電源阻抗匹配。在該情況下，優(yōu)選第一端子和第二端子中的至少一方，與聚焦環(huán)電性電容耦合。
根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)加熱部，包括以期望的電力輸出高頻的高頻電源； 與該高頻電源的輸出端子電性連接，能夠感應(yīng)耦合地配置在聚焦環(huán)的附近的線圈電極；和用于使包括線圈電極和聚焦環(huán)的聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載與高頻電源阻抗匹配的匹配器。
此外，在又一個(gè)優(yōu)選方式中，聚焦環(huán)通過(guò)電性電容耦合與載置基板的電極連接，并且在電極的半徑方向外側(cè)的周?chē)?jīng)由電介質(zhì)與被電性接地的導(dǎo)電性部件耦合。于是，聚焦環(huán)加熱部包括以期望的電力輸出高頻或交流的電源；和用于使包括從電極經(jīng)由聚焦環(huán)和電介質(zhì)到達(dá)導(dǎo)電性部件的高頻傳送路徑的聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載與該電源阻抗匹配的匹配ο
此外，作為又一個(gè)優(yōu)選方式，聚焦環(huán)加熱部具有用于可變地調(diào)整聚焦環(huán)加熱用負(fù)載的阻抗的阻抗調(diào)整部，在加熱聚焦環(huán)時(shí)使聚焦環(huán)加熱用負(fù)載的阻抗相對(duì)較小。作為一個(gè)優(yōu)選方式，該阻抗調(diào)整部具有在電介質(zhì)中設(shè)置的空洞、和體積可變地收納于該空洞內(nèi)的流動(dòng)性的電介質(zhì)物質(zhì)。
本發(fā)明的等離子體處理方法，使用本發(fā)明的等離子體處理裝置，對(duì)被處理基板實(shí)施多層掩模(抗蝕劑)處理的蝕刻，在開(kāi)始上述多層掩模(抗蝕劑)處理的蝕刻之前或在進(jìn)行該蝕刻的期間，使高頻或交流電流流向上述聚焦環(huán)，使上述聚焦環(huán)發(fā)熱直至期望的第一溫度。進(jìn)一步，作為一個(gè)優(yōu)選方式，在進(jìn)行多層掩模(抗蝕劑)處理的蝕刻后，接著對(duì)多層掩模(抗蝕劑)的基底膜進(jìn)行蝕刻的期間，將聚焦環(huán)冷卻至期望的第二溫度。
根據(jù)本發(fā)明，能夠任意地升降聚焦環(huán)的溫度，因此能夠按照多層掩模處理的各個(gè)蝕刻工序最佳地控制聚焦環(huán)的溫度，提高蝕刻特性的的均勻性。
根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理裝置，利用上述的結(jié)構(gòu)和作用，能夠?qū)σ愿采w被處理基板的周?chē)姆绞桨惭b于基座的聚焦環(huán)，獨(dú)立于基板地任意、簡(jiǎn)便且高效地進(jìn)行加熱，而且能夠自由地控制聚焦環(huán)的溫度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理方法，利用上述的結(jié)構(gòu)和作用，能夠在多層掩模處理中自由地控制聚焦環(huán)的溫度，在各工序階段的蝕刻工序中實(shí)現(xiàn)蝕刻特性的均勻性。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的電容耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的縱截面圖。
圖2是表示圖1的等離子體處理裝置的主要部件的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示實(shí)施方式中的等離子體生成用負(fù)載的等效電路的圖。
圖4是表示實(shí)施方式中的聚焦環(huán)加熱用負(fù)載的等效電路的圖。
圖5A是表示在實(shí)施方式中在聚焦環(huán)加熱用負(fù)載設(shè)置可變電容器的一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖5B是表示在圖5A的實(shí)施例中使上述可變電容器的電容增大后的狀態(tài)的圖。
圖6是表示在實(shí)施方式中在聚焦環(huán)加熱用負(fù)載設(shè)置可變電容器的另一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖7是表示圖6的實(shí)施例的一個(gè)變形例的圖。
圖8是用于說(shuō)明在HARC處理中使用的多層抗蝕劑處理的工序順序的截面圖。
圖9是表示在多層抗蝕劑處理中單獨(dú)控制聚焦環(huán)的溫度時(shí)的溫度特性的一個(gè)例子的圖。
圖10是表示一個(gè)實(shí)施例的聚焦環(huán)專(zhuān)用加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖11是表示圖10的實(shí)施例的一個(gè)變形例的圖。
圖12是表示另一個(gè)實(shí)施例的聚焦環(huán)專(zhuān)用加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13A是表示圖12的聚焦環(huán)專(zhuān)用加熱機(jī)構(gòu)的高頻電流傳送路徑的一個(gè)例子的圖。
圖13B是表示圖12的聚焦環(huán)專(zhuān)用加熱機(jī)構(gòu)的高頻電流傳送路徑的另一個(gè)例子的圖。
圖14是表示又一個(gè)實(shí)施例的聚焦環(huán)專(zhuān)用加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖15是表示應(yīng)用本發(fā)明的上下部雙頻施加方式的電容耦合型等離子體處理裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的部分縱截面圖。
圖16是表示應(yīng)用本發(fā)明的上部單頻施加方式的電容耦合型等離子體處理裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)的部分縱截面圖。
圖17A是表示在包括分割型的聚焦環(huán)的等離子體處理裝置中應(yīng)用本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的主要部分的部分截面圖。
圖17B是表示圖17A的實(shí)施例的一個(gè)變形例的部分縱截面圖。
圖18是表示關(guān)于本發(fā)明的分割式聚焦環(huán)構(gòu)造的另一實(shí)施例的部分縱截面圖。
圖19A是表示本發(fā)明的分割式聚焦環(huán)構(gòu)造的聚焦環(huán)溫度控制方法的一個(gè)例子的圖。
圖19B是表示本發(fā)明的分割式聚焦環(huán)構(gòu)造的聚焦環(huán)溫度控制方法的另一個(gè)例子的圖。
圖20是表示關(guān)于本發(fā)明的分割式聚焦環(huán)構(gòu)造的又一實(shí)施例的部分縱截面圖。
符號(hào)說(shuō)明
10 腔室
12基座(下部電極)
16接地電位的導(dǎo)電性支承部件
24排氣裝置
沘第一高頻電源
30第二高頻電源
32A第一匹配器
32B第二匹配器
36聚焦環(huán)
38主靜電卡盤(pán)
40直流電源
43溫度傳感器
44周邊電介質(zhì)
46周邊靜電卡盤(pán)
53傳熱氣體供給部
66控制部
68噴淋頭(上部電極)
82 開(kāi)關(guān)
84阻抗附加電路
94 空洞
96接地電極
110第三高頻電源
112第三匹配器
114 第一端子
116 第二端子
120線圈電極具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)。圖2表示該等離子體處理裝置的主要部分的結(jié)構(gòu)。
該等離子體處理裝置，作為下部RF雙頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置而構(gòu)成，具有例如鋁或不銹鋼等金屬制的圓筒型腔室(處理容器)10。腔室10被保護(hù)接地。
在腔室10內(nèi)，水平地配置有載置作為被處理基板例如半導(dǎo)體晶片W的圓板狀的基座12作為下部電極。該基座12例如由鋁構(gòu)成，被從腔室10的底部向垂直上方延伸的絕緣體例如陶瓷的筒狀支承部14支承。在沿著該筒狀支承部14的外周從腔室10的底部向垂直上方延伸的導(dǎo)體即鋁的筒狀支承部16與腔室10的內(nèi)壁之間，形成環(huán)狀的排氣通路18，在該排氣通路18的底部設(shè)置有排氣口 20。
排氣口 20通過(guò)排氣管22與排氣裝置M連接。排氣裝置M具有渦輪分子泵等真空泵，能夠?qū)⑶皇?0內(nèi)的處理空間減壓至期望的真空度。在腔室10的側(cè)壁，安裝有開(kāi)閉半導(dǎo)體晶片W的搬入搬出口的閘閥26。
第一高頻電源28和第二高頻電源30通過(guò)匹配單元32和供電棒34與基座12電連接。這里，第一高頻電源觀輸出主要用于生成等離子體的規(guī)定頻率(通常27MHz以上) 的第一高頻HF。另一方面，第二高頻電源30輸出主要用于對(duì)引入基座12上的半導(dǎo)體晶片 W引入離子的規(guī)定頻率(通常13. 56MHz以下)的第二高頻LF。在匹配單元32，收納有第一匹配器32A和第二匹配器32B，該第一匹配器32A用于在第一高頻電源28側(cè)的阻抗與等離子體生成用負(fù)載(主要是下部電極、等離子體、上部電極、腔室)側(cè)的阻抗之間進(jìn)行匹配，該第二匹配器32B用于在第二高頻電源30側(cè)的阻抗與離子引入用負(fù)載(主要是下部電極、等離子體、上部電極、腔室)側(cè)的阻抗之間進(jìn)行匹配。
基座12具有比半導(dǎo)體晶片W大一圈的直徑或口徑。基座12的上表面被劃分為與晶片W形狀大致相同(圓形)且尺寸大致相同的中心區(qū)域即晶片載置部、和在該晶片載置部的外側(cè)延伸的環(huán)狀的周邊部。在晶片載置部之上載置處理對(duì)象半導(dǎo)體晶片W。在環(huán)狀周邊部之上安裝具有比半導(dǎo)體晶片W的口徑大的內(nèi)徑的環(huán)狀板材即所謂的聚焦環(huán)36。
聚焦環(huán)36的材質(zhì)優(yōu)選是，在基座12與等離子體之間使高頻HF、LF良好地通過(guò)，即使由于離子入射而受到濺射也不會(huì)對(duì)基板上的處理產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，并且具有通過(guò)高頻加熱而發(fā)熱的適當(dāng)?shù)碾娮柚档牟馁|(zhì)，例如能夠適用Si、SiC、C等。此外，也能夠使用將導(dǎo)電性物質(zhì)混入Si02、Al2O3等電介質(zhì)而得的材質(zhì)。
在基座12的上述晶片載置部，設(shè)置有晶片吸附用的主靜電卡盤(pán)38。該主靜電卡盤(pán)38是在圓形的膜狀或板狀電介質(zhì)38a中封入有片狀或網(wǎng)狀的DC電極38b的結(jié)構(gòu)，一體形成或一體固定于基座12。DC電極38b通過(guò)高壓配線和開(kāi)關(guān)42與配置于腔室10之外的直流電源40電連接。通過(guò)將來(lái)自直流電源40的高壓的直流電壓施加于DC電極38b，能夠利用庫(kù)倫力將半導(dǎo)體晶片W吸附在靜電卡盤(pán)38上。
在基座12的半徑方向外側(cè)的周?chē)?，設(shè)置有介于聚焦環(huán)36的下表面的靠外部分 (從半徑方向的中心部至外側(cè)邊緣的部分)和外周面與兩筒狀支承部14、16的上表面之間的環(huán)狀的周邊電介質(zhì)44。該周邊電介質(zhì)44的材質(zhì)例如為石英。
作為一個(gè)實(shí)施例，如圖2所示，可以將用于檢測(cè)聚焦環(huán)36的溫度的溫度傳感器43 設(shè)置于周邊電介質(zhì)44中或附近。作為該溫度傳感器43，例如能夠使用熒光溫度計(jì)(商品名=Luxtron)或熱電型紅外線傳感器等。當(dāng)使用熱電型紅外線傳感器時(shí)，可以將聚焦環(huán)36 下表面的被檢測(cè)點(diǎn)附近以黑色進(jìn)行著色。溫度傳感器43的輸出信號(hào)作為控制聚焦環(huán)36的溫度時(shí)的反饋信號(hào)，通過(guò)信號(hào)線45傳送至控制部66。
聚焦環(huán)36的下表面的靠?jī)?nèi)部分(從內(nèi)側(cè)邊緣至半徑方向的中心部的部分)，載置于設(shè)置在基座12上表面的環(huán)狀周邊部的周邊靜電卡盤(pán)46之上。該周邊靜電卡盤(pán)46在環(huán)形狀的膜狀或板狀電介質(zhì)46a中封入有DC電極46b。DC電極46b也通過(guò)開(kāi)關(guān)42與直流電源40電連接，通過(guò)將來(lái)自直流電源40的直流電壓施加于DC電極46b，能夠利用靜電吸附力將聚焦環(huán)36吸附在周邊靜電卡盤(pán)46上。
在該實(shí)施方式中，主靜電卡盤(pán)38與周邊靜電卡盤(pán)46通過(guò)同一個(gè)開(kāi)關(guān)42與同一個(gè)直流電源40連接，使得在兩個(gè)靜電卡盤(pán)38、46同時(shí)產(chǎn)生吸附力。但是，也可以構(gòu)成為使用不同的開(kāi)關(guān)或不同的直流電源，有選擇地或單獨(dú)地激勵(lì)兩個(gè)靜電卡盤(pán)38、46。
在基座12的內(nèi)部，設(shè)置有例如在圓周方向上延伸的環(huán)狀的致冷劑室48。規(guī)定溫度的致冷劑例如冷卻水從制冷單元(未圖示)通過(guò)致冷劑供給管50、52被循環(huán)供給該致冷劑室48。利用致冷劑的溫度，能夠在降低基座12的溫度的方向上進(jìn)行控制。而且，為了使半導(dǎo)體晶片W和聚焦環(huán)36分別與基座12進(jìn)行熱耦合，來(lái)自傳熱氣體供給部53的傳熱氣體例如He氣，通過(guò)各自的氣體供給管M、56和基座12內(nèi)部的氣體通路58、60，供向主靜電卡盤(pán) 38與半導(dǎo)體晶片W的接觸界面和周邊靜電卡盤(pán)46與聚焦環(huán)36的接觸界面。
在該實(shí)施方式中，如圖2所示，在氣體供給管M、56的中途設(shè)置有開(kāi)閉閥62、64，根據(jù)來(lái)自控制部66的控制信號(hào)S。、&，開(kāi)閉閥62、64單獨(dú)地導(dǎo)通、截止。
在腔室10的頂部，設(shè)置有與基座12平行相對(duì)、且兼用作接地電位的上部電極的噴淋頭68。該噴淋頭68具有與基座12相對(duì)的電極板70、和從其背后(上)能夠裝卸地支承該電極板70的電極支承體72，在電極支承體72的內(nèi)部設(shè)置有氣體室74，在電極支承體72 和電極板70形成有從該氣體室74貫通至基座12側(cè)的多個(gè)氣體噴出孔76。電極板70與基座12之間的空間為等離子體生成及處理空間。來(lái)自處理氣體供給部78的氣體供給管80 與設(shè)置于氣體室74的上部的氣體導(dǎo)入口 7 連接。另外，電極板70例如由Si、SiC構(gòu)成， 電極支承體72例如由已進(jìn)行防蝕處理的鋁構(gòu)成。
在該實(shí)施方式中，為了控制聚焦環(huán)36的溫度，如圖2所示，在匹配單元32內(nèi)，設(shè)置有能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)82與第一匹配器32A或第二匹配器32B中的任意一個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)連接的阻抗附加電路84，作為匹配點(diǎn)調(diào)節(jié)用的附加電路。
作為一個(gè)例子，使阻抗附加電路84能夠通過(guò)開(kāi)關(guān)82與等離子體生成用的第一匹配器32A連接。在該情況下，控制部66在加熱聚焦環(huán)36時(shí)使開(kāi)關(guān)82導(dǎo)通，將阻抗附加電路84與第一匹配器32A連接，在除此以外的時(shí)候，特別是對(duì)基座12上的半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行干蝕刻加工時(shí)，使開(kāi)關(guān)82斷開(kāi)，將阻抗附加電路84從電路斷開(kāi)。阻抗附加電路84的作用， 將在后面進(jìn)行說(shuō)明。
控制部66，對(duì)該等離子體蝕刻裝置內(nèi)的各部分例如排氣裝置M、第一高頻電源觀和第二高頻電源30、第一匹配器32A和第二匹配器32B、靜電卡盤(pán)用開(kāi)關(guān)42、制冷單元(未圖示)、傳熱氣體供給用的開(kāi)閉閥62、64、處理氣體供給部78、匹配點(diǎn)調(diào)節(jié)用開(kāi)關(guān)82等進(jìn)行控制，包括微型計(jì)算機(jī)，與主機(jī)(未圖示)等外部裝置進(jìn)行控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的交換。特別的是，該實(shí)施方式的控制部66裝載有軟件，該軟件用于獨(dú)立于基座12的溫度，通過(guò)高頻加熱提升聚焦環(huán)36的溫度的聚焦環(huán)發(fā)熱動(dòng)作；以及使聚焦環(huán)36的發(fā)熱與來(lái)自基座12側(cè)的冷卻平衡，對(duì)聚焦環(huán)36的溫度進(jìn)行的最佳控制。
該等離子體蝕刻裝置中的單片式干蝕刻的基本動(dòng)作，如以下那樣進(jìn)行。首先，打開(kāi)閘閥沈，將作為加工對(duì)象的半導(dǎo)體晶片W搬入腔室10內(nèi)，載置于中心靜電卡盤(pán)38之上。然后，使腔室10處于密閉狀態(tài)，利用處理氣體供給部78將蝕刻氣體(通常為混合氣體)以規(guī)定的流量和流量比導(dǎo)入腔室10內(nèi)，利用排氣裝置M使腔室10內(nèi)的壓力達(dá)到設(shè)定值。進(jìn)一步，使第一高頻電源觀和第二高頻電源30接通，分別以規(guī)定的功率輸出第一高頻HF和第二高頻LF，將該高頻HF、LF通過(guò)匹配單元32和供電棒34施加于基座12。此外，使傳熱氣體供給系統(tǒng)的開(kāi)閉閥62導(dǎo)通，將傳熱氣體(He氣)供向主靜電卡盤(pán)38與半導(dǎo)體晶片W之間的接觸界面，同時(shí)使靜電卡盤(pán)用開(kāi)關(guān)42導(dǎo)通，通過(guò)靜電吸附力將傳熱氣體封入上述接觸界面。由噴淋頭68噴出的蝕刻氣體，在兩電極12、68間通過(guò)高頻放電而等離子體化，利用由該等離子體生成的自由基、離子將半導(dǎo)體晶片W表面的被加工膜蝕刻為期望的圖案。
該等離子體蝕刻裝置，通過(guò)將用于等離子體生成的較高頻率07MHz以上)的第一高頻HF施加于基座12，以?xún)?yōu)選的離解狀態(tài)使等離子體高密度化，即使在更為低壓的條件下也能夠形成高密度等離子體。與此同時(shí)，通過(guò)將用于離子引入的較低頻率(13. 56MHz以下) 的第二高頻LF施加于基座12，能夠?qū)?2上的半導(dǎo)體晶片W實(shí)施選擇性高的各向異性的蝕刻。不過(guò)，等離子體生成用的第一高頻HF在怎樣的蝕刻處理中都必須使用，但離子引入控制用的第二高頻LF，可能根據(jù)處理種類(lèi)的不同而不被使用。
此外，在該等離子體蝕刻裝置中，在基座12的上表面設(shè)置有用于分別吸附半導(dǎo)體晶片W和聚焦環(huán)36的主靜電卡盤(pán)38和周邊靜電卡盤(pán)46。而且，將來(lái)自傳熱氣體供給部53 的傳熱氣體通過(guò)開(kāi)閉閥62單獨(dú)地供向主靜電卡盤(pán)38與半導(dǎo)體晶片W的接觸界面，將來(lái)自傳熱氣體供給部53的傳熱氣體通過(guò)開(kāi)閉閥64單獨(dú)地供向周邊靜電卡盤(pán)46與聚焦環(huán)36的接觸界面。這里，主靜電卡盤(pán)38側(cè)的開(kāi)閉閥62無(wú)論是怎樣的處理在蝕刻中都會(huì)為了進(jìn)行半導(dǎo)體晶片W的溫度控制(冷卻)而切換成導(dǎo)通狀態(tài)，但是，周邊靜電卡盤(pán)46側(cè)的開(kāi)閉閥 64，可能根據(jù)處理種類(lèi)的不同而在蝕刻中也保持截止?fàn)顟B(tài)。
接著，對(duì)該實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置中的聚焦環(huán)加熱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和作用詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
在該等離子體蝕刻裝置中，在將來(lái)自處理氣體供給部78的蝕刻氣體供給至兩電極12、68間的處理空間時(shí)，從第一高頻電源觀和第一匹配器32A觀察時(shí)，從基座(下部電極)12經(jīng)由處理空間(蝕刻氣體空間)到達(dá)接地電位的噴淋頭(上部電極)68和腔室10 側(cè)壁的高頻HF的傳送路徑，構(gòu)成等離子體生成用的負(fù)載90。
圖3表示等離子體生成用負(fù)載90的等效電路。該等離子體生成用負(fù)載90表示為， 形成于基座(下部電極)12與等離子體之間(更準(zhǔn)確地說(shuō)，是半導(dǎo)體晶片W以及聚焦環(huán)36 與等離子體之間)的陰極(cathode)側(cè)離子鞘(sheath)的阻抗電路&、和形成于接地電位的噴淋頭(上部電極)68以及腔室10側(cè)壁與等離子體之間的陽(yáng)極(anode)側(cè)離子鞘的阻抗電路Zu串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。
這里，陰極側(cè)離子鞘的阻抗電路\表示為，將電阻I u、電容器Q、和二極管-電阻串聯(lián)電路(DpRj并聯(lián)連接而成的電路。此外，陽(yáng)極側(cè)離子鞘的阻抗電路Zu表示為，將電阻IV、電容器Q、和二極管-電阻串聯(lián)電路(DpRu2)并聯(lián)連接而成的電路。
另一方面，從第一高頻電源28和第一匹配器32A觀察時(shí)，從基座12經(jīng)由聚焦環(huán)36 和電介質(zhì)44到達(dá)接地電位的筒狀支承部件16的周邊路徑，也能成為第一高頻HF的傳送路徑。另外，該筒狀支承部件16，如果以RF中的低阻抗或者較大的靜電電容與接地電位連接， 則也可以不直接接地。在該實(shí)施方式中，利用該周邊高頻傳送路徑作為聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載92。
該聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的等效電路，如圖3所示，典型的是由電容器(^、(2、(3、(；、 和電阻R1構(gòu)成。這里，電容器C1是基座12與聚焦環(huán)36之間的電容(主要是周邊靜電卡盤(pán) 46的電容)。電容器C2與電容器-電阻串聯(lián)電路(CyR1)的并聯(lián)電路，表示聚焦環(huán)36的阻抗。電容器C4是聚焦環(huán)36與接地電位的筒狀支承部件16之間的電容(主要是周邊電介質(zhì)44的電容)。
不過(guò)，在該聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中，電介質(zhì)44所提供的電容器C4的電容，在裝置內(nèi)的高頻傳送路徑中相對(duì)而言非常小(即，電抗非常大)。由此，只要存在等離子體生成用負(fù)載90 (即，在等離子體蝕刻中)，從第一高頻電源觀和第一匹配器32A觀察時(shí)，聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗遠(yuǎn)大于等離子體生成用負(fù)載90的阻抗，實(shí)質(zhì)上可視為無(wú)限大，因此，來(lái)自第一高頻電源觀的第一高頻HF的電流iHF的全部或大部分，通過(guò)第一匹配器32A流向等離子體生成用負(fù)載90側(cè)。此時(shí)，高頻電流iHF幾乎不流過(guò)聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92，由聚焦環(huán) 36的電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱小到可以忽略。
第一匹配器32A (省略其圖示)包括具有例如2個(gè)可變電容器CA、CB的匹配電路、 RF傳感器、控制器、步進(jìn)電機(jī)等，其具有下述自動(dòng)匹配功能自動(dòng)調(diào)節(jié)兩個(gè)可變電容器CA、CB 的電容位置(Capacitance Position)以使得來(lái)自負(fù)載側(cè)的反射波最小化，并且根據(jù)負(fù)載的變動(dòng)自動(dòng)修正該匹配位置。
在該等離子體蝕刻裝置中，即使將第一高頻電源觀接通并使第一匹配器32A動(dòng)作，只要不將蝕刻氣體供至腔室10內(nèi)的處理空間，就不會(huì)產(chǎn)生高頻放電，即不會(huì)生成等離子體，由此不會(huì)形成離子鞘，等離子體生成用負(fù)載90實(shí)質(zhì)上不存在。在該情況下，聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92取代等離子體生成用負(fù)載90，對(duì)于第一高頻電源觀成為實(shí)質(zhì)上的負(fù)載，第一匹配器32A以使聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92相對(duì)于第一高頻電源觀阻抗匹配的方式動(dòng)作。這樣， 如圖4所示，來(lái)自第一高頻電源觀的高頻電流iHF的全部或大部分，通過(guò)第一匹配器32A流過(guò)聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92。此時(shí)，聚焦環(huán)36由在電阻R1產(chǎn)生的焦耳熱導(dǎo)致發(fā)熱。該發(fā)熱量能夠通過(guò)改變第一高頻電源觀的輸出功率而增減。這樣，通過(guò)利用來(lái)自第一高頻電源觀的第一高頻HF的高頻加熱，能夠獨(dú)立于基座溫度地任意提升聚焦環(huán)36的溫度。
在該實(shí)施方式中，在如上所述將來(lái)自第一高頻電源觀的第一高頻HF用于聚焦環(huán) 36的加熱時(shí)，使開(kāi)關(guān)82導(dǎo)通，以使阻抗附加電路84以串聯(lián)連接或并聯(lián)連接的方式附加于第一匹配器32A的匹配電路。
該阻抗附加電路84具有1個(gè)或多個(gè)電容器和/或電感器，通過(guò)與第一匹配器32A 內(nèi)的匹配電路連接，構(gòu)成匹配電路網(wǎng)的一部分。而且，對(duì)阻抗附加電路84的阻抗4進(jìn)行設(shè)定，使得在將第一高頻HF用于聚焦環(huán)36的加熱時(shí)由連接有阻抗附加電路84的第一匹配器 32A所獲得的匹配點(diǎn)，與在將第一高頻HF用于等離子體生成時(shí)由斷開(kāi)了阻抗附加電路84的第一匹配器32A所獲得的匹配點(diǎn)接近。由此，即使將對(duì)于第一高頻電源觀的實(shí)質(zhì)上的負(fù)載從等離子體生成用負(fù)載90切換為聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92，或者從聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92切換為等離子體生成用負(fù)載90，第一匹配器32A也能夠以匹配點(diǎn)幾乎不變或者僅少量變化的狀態(tài)瞬時(shí)且穩(wěn)定地進(jìn)行匹配。
在該實(shí)施方式中，能夠適用能夠改變聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗的結(jié)構(gòu)，特別是在將第一高頻HF用于聚焦環(huán)36的加熱時(shí)進(jìn)一步降低聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗的結(jié)構(gòu)。 具體而言，能夠構(gòu)成為在聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中使周邊電介質(zhì)44周?chē)碾娙萜鰿4為可變電容器。
例如，能夠如圖5A和圖5B所示，采用以下結(jié)構(gòu)在周邊電介質(zhì)44中形成環(huán)狀延伸的空洞94，在該空洞94內(nèi)以體積可變的方式收納例如galden(節(jié)^ 7 > )或fIuorinert ( 7 π U t—卜)等具有高介電常數(shù)的介電液體Q。根據(jù)該實(shí)施例，越使收納于空洞94內(nèi)的介電液體Q的體積增大，電容器C4的電容變得越大，相反地，越使介電液體Q的收納體積減小，電容器C4的電容變得越小。另外，為了取出放入空洞94內(nèi)的介電液體Q，可以利用彎管等配管95連接配置于腔室10之外的容器(tank)(未圖示)和空洞94之間。
根據(jù)圖示的實(shí)施例，在利用第一高頻HF對(duì)聚焦環(huán)36進(jìn)行加熱時(shí)，向空洞94內(nèi)填充介電液體Q來(lái)增大電容器C4的電容，由此能夠進(jìn)一步降低聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗， 形成使高頻電流iHF容易流過(guò)的高頻傳送路徑。通過(guò)改變空洞94內(nèi)的介電液體Q的體積， 能夠改變聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗，從而改變聚焦環(huán)36的發(fā)熱量。
此外，在將第一高頻HF用于等離子體的生成時(shí)，從空洞94排出介電液體Q來(lái)縮小電容器C4的電容，由此能夠進(jìn)一步增加聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗，使高頻電流iHF基本上不會(huì)流過(guò)。
圖6表示將聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的可變電容器C4構(gòu)成為可變電容器的另一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，優(yōu)選在周邊電介質(zhì)44中埋入接近聚焦環(huán)36并環(huán)狀延伸的接地電極 96，并且在該接地電極96與接地電位的導(dǎo)電部件(例如腔室10)之間設(shè)置開(kāi)關(guān)98。控制部 66，在將第一高頻HF用于等離子體的生成時(shí)使開(kāi)關(guān)98斷開(kāi)，在將第一高頻HF用于聚焦環(huán) 36的加熱時(shí)使開(kāi)關(guān)98接通。
開(kāi)關(guān)98處于斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，接地電極96為電性浮起狀態(tài)，電容器C4的電容與在周邊電介質(zhì)44中未接入接地電極96時(shí)的電容相同。開(kāi)關(guān)98處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，由于接地電極 96接地，電容器C4的電極間距離顯著變窄，相應(yīng)地電容器C4的電容顯著增大。
另外，如圖7所示，也能夠?qū)⒂糜诳s小第一匹配器32A的匹配點(diǎn)變動(dòng)的阻抗附加電路84連接在接地電極96與接地電位部件之間。在該情況下，能夠使開(kāi)關(guān)98兼用作阻抗附加電路84用的開(kāi)關(guān)82。
接著，參照?qǐng)D8和圖9對(duì)使用該實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置的一個(gè)應(yīng)用實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖8表示HARC (High Aspect Ratio Contact,高深寬比接觸)處理所包含的多層抗蝕劑處理的工序順序。圖中，從上方起的第一層膜100是一般的抗蝕劑，通過(guò)光刻被圖案化。第二層膜102是BARC (反射防止膜)，第三層膜104是用作中間掩模的SiN膜，第四層膜106是作為本來(lái)(最終)的被加工膜的絕緣膜的SiO2層。108是基底基板。
在多層抗蝕劑處理中，首先，作為掩模處理，使抗蝕劑圖案100為抗蝕劑掩模，依次對(duì)BARC102和SiN膜104進(jìn)行蝕刻(圖8 (a) — (b))。在該掩模處理的BARC蝕刻和SiN 蝕刻中，重視上層抗蝕劑圖案100的轉(zhuǎn)印精度即形狀維持(損傷、變形的防止)，因此，將等離子體生成用的第一高頻HF的功率設(shè)定得較低(例如1000W以下)，將離子引入控制用的第二高頻LF的功率設(shè)定得更低(例如100W以下)。
在上述的掩模處理之后，通過(guò)灰化(ashing)將抗蝕劑圖案100和BARC102的殘留膜除去(圖8(c))。接著，將SiN膜104作為蝕刻掩模對(duì)3102層進(jìn)行各向異性蝕刻，形成接觸孔 109(圖 8(d))。
根據(jù)該實(shí)施例，在上述的多層抗蝕劑處理中，能夠例如以圖9所示的特性對(duì)聚焦環(huán)36的溫度單獨(dú)進(jìn)行控制。
更詳細(xì)而言，當(dāng)使掩模處理的開(kāi)始時(shí)刻為、時(shí)，在其之前的規(guī)定時(shí)間Utl 、)的期間，通過(guò)利用上述第一高頻HF的高頻加熱使聚焦環(huán)36發(fā)熱，使聚焦環(huán)36的溫度上升至規(guī)定溫度Ta。在該聚焦環(huán)加熱期間中，不僅預(yù)先如上所述使處理氣體供給部78停止，還斷開(kāi)靜電卡盤(pán)用的開(kāi)關(guān)42并關(guān)閉傳熱氣體供給系統(tǒng)的開(kāi)閉閥62、64，使對(duì)聚焦環(huán)36進(jìn)行冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)停止。為了正確地進(jìn)行聚焦環(huán)36的溫度控制，能夠利用溫度傳感器43將聚焦環(huán)36的溫度反饋至控制部66。另外，在聚焦環(huán)加熱期間中，半導(dǎo)體晶片W可以在任意的位置，例如可以在被搬入腔室10的途中。
在時(shí)刻、開(kāi)始掩模處理后，可以停止聚焦環(huán)36的加熱，將來(lái)自第一高頻電源觀的第一高頻HF用于干蝕刻即用于等離子體生成。于是，在進(jìn)行掩模處理的BARC蝕刻和SiN 蝕刻的期間，使靜電卡盤(pán)用開(kāi)關(guān)42和傳熱氣體供給系統(tǒng)中的一側(cè)的開(kāi)閉閥62導(dǎo)通，由于主靜電卡盤(pán)38上的半導(dǎo)體晶片W與基座12熱耦合，因此使對(duì)半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)動(dòng)作，另一方面，令傳熱氣體供給系統(tǒng)的另一側(cè)的開(kāi)閉閥64保持關(guān)斷狀態(tài)，停止向聚焦環(huán)36供給傳熱氣體。由此，聚焦環(huán)36不與基座12熱耦合，因此能夠在減壓下將從掩模處理之前的初始溫度Ta的溫度下降抑制在最小限度。
另一方面，在掩模處理中，控制基座12上的半導(dǎo)體晶片W的溫度，使得處于來(lái)自等離子體的輸入熱量與來(lái)自基座12側(cè)的冷卻的平衡中。在該實(shí)施例中，在掩模處理時(shí)間 (、 、)的期間，能夠進(jìn)行溫度控制，使得聚焦環(huán)36的溫度(Ta Tb)維持為比半導(dǎo)體晶片W的溫度高一個(gè)等級(jí)或高出適當(dāng)程度的溫度。由此，在半導(dǎo)體晶片W上，能夠相對(duì)地抑制邊緣部的蝕刻率，提高蝕刻特性的面內(nèi)均勻性。
掩模處理之后，在灰化和SiO2蝕刻(主蝕刻)的處理時(shí)間(t2 t3)的期間，使靜電卡盤(pán)用開(kāi)關(guān)42和傳熱氣體供給系統(tǒng)的兩個(gè)開(kāi)閉閥62、64保持導(dǎo)通狀態(tài)，由于聚焦環(huán)36 與基座12熱耦合，可以使對(duì)聚焦環(huán)36進(jìn)行冷卻的冷卻機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由此，在S^2蝕刻中，通過(guò)使聚焦環(huán)36的溫度充分低，能夠提高選擇性、垂直形狀加工性、和接觸孔底部的均勻性。
接著，參照?qǐng)D10 圖14，對(duì)在該實(shí)施方式的等離子體蝕刻裝置中具有用于加熱聚焦環(huán)36的專(zhuān)用的加熱機(jī)構(gòu)的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
圖10所示的實(shí)施例中，為了加熱聚焦環(huán)36使用專(zhuān)用的第三高頻電源110和第三匹配器112。第三匹配器112的輸出端子可以通過(guò)下部供電棒34與基座12連接。
由第三高頻電源110輸出的高頻RF可以被設(shè)定為使聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的阻抗為最小或極小的頻率。例如，在聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92如圖3和圖4所示那樣由電容器C1 C4和電阻R1構(gòu)成的情況下，可以將該高頻RF設(shè)定為使電容器C1 C4的電抗盡可能低的高頻率(例如200MHz以上)?；蛘?，在聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92具有電感成分的情況下，可以將該高頻RF設(shè)定為其串聯(lián)共振頻率或與該頻率接近的頻率值。
圖11表示上述實(shí)施例(圖10)的一個(gè)變形例。該變形例使用頻率可變型的高頻電源作為第三高頻電源110。能夠改變第三高頻電源110的頻率，使其與流過(guò)聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的高頻電流iKF的電流值為最大或極大時(shí)的頻率一致。
圖12和圖13表示另一個(gè)實(shí)施例的聚焦環(huán)加熱機(jī)構(gòu)。該聚焦環(huán)加熱機(jī)構(gòu)，不會(huì)使來(lái)自第三高頻電源110的高頻電流iKF通過(guò)基座12在半徑方向上橫切聚焦環(huán)36，而是不通過(guò)基座12地在周方向上縱切聚焦環(huán)36。更詳細(xì)而言，如圖12所示，在接近聚焦環(huán)36的周方向上的不同位置，例如，如圖13A所示以180°為間隔或如圖1 所示以90°為間隔，在周邊電介質(zhì)44中埋入第一端子114和第二端子116。而且，將第一端子114經(jīng)由開(kāi)關(guān)115與第三匹配器112的輸出端子連接，將第二端子116經(jīng)由開(kāi)關(guān)117與接地電位的導(dǎo)電性部件(例如腔室10)連接。
在上述的結(jié)構(gòu)中，第一端子114和第二端子116在各自的設(shè)置位置與聚焦環(huán)36電容耦合。當(dāng)導(dǎo)通兩個(gè)開(kāi)關(guān)115、117從第三高頻電源110輸出高頻RF時(shí)，沿著第三高頻電源 110 —第三匹配器112 —開(kāi)關(guān)115 —第一端子114 —聚焦環(huán)36 —第二端子116 —接地電位部件的路徑，流過(guò)高頻電流iKF。第三匹配器112進(jìn)行動(dòng)作，使得從第一端子114經(jīng)由聚焦環(huán)36到達(dá)第二端子116的高頻傳送路徑，即聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載，與第三高頻電源110阻抗匹配。
另外，作為一個(gè)變形例，也可以將第一端子114和第二端子116與聚焦環(huán)36直接連接，而且也能夠使用商用交流(AC)電源代替第三高頻電源110。
圖14表示利用電磁感應(yīng)的另一個(gè)實(shí)施例。根據(jù)該方式，在聚焦環(huán)36的附近例如周邊電介質(zhì)44中，埋入沿著聚焦環(huán)36形成為一周的環(huán)狀的線圈電極120，將線圈電極120 的一端經(jīng)由開(kāi)關(guān)122與第三高頻電源110的輸出端子連接，線圈電極120的另一端經(jīng)由開(kāi)關(guān)IM與接地電位部件(例如腔室10)連接。導(dǎo)通開(kāi)關(guān)122、124，使來(lái)自第三高頻電源110 的高頻電流iKF流過(guò)線圈電極120，由此能夠利用電磁感應(yīng)或感應(yīng)耦合在聚焦環(huán)36產(chǎn)生渦電流或介質(zhì)損耗，從而使聚焦環(huán)36從內(nèi)部發(fā)熱。第三匹配器112進(jìn)行動(dòng)作，使得包括線圈電極120和聚焦環(huán)36的聚焦環(huán)加熱用的負(fù)載與第三高頻電源110阻抗匹配。
如上所述的聚焦環(huán)加熱專(zhuān)用的高頻電源110和匹配器112，能夠獨(dú)立于等離子體生成用的第一高頻電源觀和第一匹配器32A或離子引入用第二高頻電源30和第二匹配器 32B地進(jìn)行動(dòng)作。從而，在腔室10內(nèi)，在不進(jìn)行等離子體處理的期間當(dāng)然能夠加熱聚焦環(huán) 36，即使是在進(jìn)行等離子體處理的期間也能夠加熱聚焦環(huán)36。另外，在具有聚焦環(huán)加熱專(zhuān)用的高頻電源110和匹配器112的情況下，當(dāng)然也能夠使用用于以反饋方式控制聚焦環(huán)36的溫度的溫度傳感器43和溫度控制部(控制部66的一個(gè)功能)。
以上，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，能夠具有其它的實(shí)施方式和各種變形。
例如，上述的實(shí)施方式涉及下部RF雙頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置，但是本發(fā)明也能夠適用于其它方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置。
例如，雖然省略了圖示，但在將等離子體生成用的第一高頻HF施加于下部電極 12、且不使用離子引入用的第二高頻LF的下部RF單頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置中，能夠與上述的實(shí)施方式同樣地將第一高頻HF用于聚焦環(huán)36的高頻加熱。
此外，如圖15所示，在將等離子體生成用的第一高頻HF施加于上部電極68、且將離子引入用的第二高頻LF施加于下部電極12的上下部雙頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置中，能夠與上述的實(shí)施方式同樣地將第二高頻LF用于聚焦環(huán)36的高頻加熱。
此外，如圖16所示，在將等離子體生成用的第一高頻HF施加于上部電極68、且不使用離子引入用的第二高頻LF的上部RF單頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置中，能夠與上述的實(shí)施方式同樣地將聚焦環(huán)加熱專(zhuān)用的第三高頻RF用于聚焦環(huán)36的高頻加熱。
另外，在圖15和圖16中，陽(yáng)極耦合(anode coupled)的上部電極68以通過(guò)絕緣體126與腔室10電絕緣的狀態(tài)安裝。
此外，在對(duì)下部電極施加包含等離子體生成用的高頻、離子引入用的高頻的3個(gè)高頻的下部RF三頻施加方式的電容耦合型等離子體蝕刻裝置中，也能夠與上述的實(shí)施方式同樣地對(duì)聚焦環(huán)36進(jìn)行高頻加熱。
此外，本發(fā)明不限定于電容耦合型等離子體蝕刻裝置，也能夠適用于在腔室的上表面或周?chē)渲锰炀€，在感應(yīng)磁場(chǎng)下生成等離子體的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置、使用微波功率生成等離子體的微波等離子體處理裝置等，而且也能夠適用于等離子體CVD、等離子體氧化、等離子體氮化、濺射等其它等離子體處理裝置。此外，本發(fā)明的被處理基板不限定于半導(dǎo)體晶片，也能夠是平板顯示器用的各種基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。
此外，在本發(fā)明的等離子體處理裝置中使用的各部件、特別是聚焦環(huán)和其周邊電介質(zhì)的形狀、構(gòu)造、材質(zhì)也能夠進(jìn)行各種變形和選擇。例如，如圖17A和圖17B所示，也能夠采用將在半徑方向上被分割為內(nèi)側(cè)部分和外側(cè)部分的同心狀的多個(gè)例如2個(gè)聚焦環(huán)36A、 36B安裝于基座12的結(jié)構(gòu)。
在該分割式的聚焦環(huán)結(jié)構(gòu)中，內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A經(jīng)由傳熱板1 與基座12的上表面熱耦合，利用基座12側(cè)的冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行溫度控制。另一方面，外側(cè)聚焦環(huán)36B與基座12僅進(jìn)行電性電容耦合，由于腔室10內(nèi)維持為真空，因此與基座12的熱耦合性低。
從其它的觀點(diǎn)出發(fā)，外側(cè)聚焦環(huán)36B形成聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92(圖3、圖4)的高頻傳送路徑，與此相對(duì)，內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A實(shí)質(zhì)上脫離聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92的高頻傳送路徑。 即，外側(cè)聚焦環(huán)36B被組入聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中，與此相對(duì)，內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A獨(dú)立于聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92。
在該分割式聚焦環(huán)構(gòu)造中，能夠分別獨(dú)立地控制內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A和外側(cè)聚焦環(huán) 36B的溫度，由此在等離子體處理的特性(例如蝕刻率、堆積率等的直徑方向分布或面內(nèi)均勻性)中，能夠提高聚焦環(huán)(36A、36B)對(duì)基座12上的半導(dǎo)體晶片W所起的作用的可變性和控制性。
為了使上述的內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A和外側(cè)聚焦環(huán)36B的獨(dú)立性充分發(fā)揮，能夠代替圖 17A和圖17B中的傳熱片128，優(yōu)選采用圖18所示的在內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A與基座12之間設(shè)置內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A的結(jié)構(gòu)。在該情況下，用于對(duì)內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A進(jìn)行吸附勵(lì)磁的高壓直流電源40A和開(kāi)關(guān)42A，優(yōu)選獨(dú)立于主靜電卡盤(pán)38用的直流電源和開(kāi)關(guān)00、42)。
在圖18的結(jié)構(gòu)例中，經(jīng)由來(lái)自傳熱氣體供給部53(圖2)的獨(dú)立的氣體供給管 56A，向內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A與內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的界面供給傳熱氣體。但是，在內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A與基座12之間通過(guò)內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A能夠獲得充分大的熱耦合的情況下，能夠省略上述的傳熱氣體供給系統(tǒng)(氣體供給管56A、開(kāi)閉閥64A)。
此外，在圖18的結(jié)構(gòu)例中，使外側(cè)聚焦環(huán)36B的下部?jī)?nèi)周面與基座12的上部外周面相對(duì)，提高聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中的兩者(36B、U)之間的電耦合度。
圖19A表示分割式聚焦環(huán)構(gòu)造中的聚焦環(huán)溫度控制方法的一個(gè)例子。在圖示的例子中，例如假定進(jìn)行上述的多層抗蝕劑處理(圖8)那樣的多步驟方式的等離子體處理，最初的期間[tQ tj為處理開(kāi)始前的陳化(seasoning)，在接著的期間[、 t2]中以規(guī)定的條件進(jìn)行第一步驟的處理，進(jìn)而在接著的期間[t2 t3]中以規(guī)定的條件進(jìn)行第二步驟的處理。
在該情況下，在陳化期間[tQ tj中，當(dāng)使聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92導(dǎo)通(通電)時(shí)，如圖19A所示，外側(cè)聚焦環(huán)36B產(chǎn)生焦耳熱，其溫度上升，但是內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A幾乎不產(chǎn)生焦耳熱，因此其溫度幾乎不上升。
當(dāng)處理開(kāi)始時(shí)，在第一步驟[、 t2]中，由于來(lái)自等離子體的輸入熱量而使得內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的溫度開(kāi)始上升，此外，例如通過(guò)在時(shí)間t。使內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A導(dǎo)通，能夠?qū)?nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A保持在規(guī)定的溫度。另一方面，在陳化期間中所累積的熱量的放出與來(lái)自等離子體的輸入熱量的平衡中，外側(cè)聚焦環(huán)36B保持為比內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A更高的溫度。
在接著的第二步驟[t2 t3]中，在該例子中，使施加于等離子體的RF功率進(jìn)一步增加。因此，使提供給內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的傳熱氣體的流量進(jìn)一步增大，使得內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A 的溫度進(jìn)一步下降到較低的規(guī)定值。另一方面，對(duì)于外側(cè)聚焦環(huán)36B來(lái)說(shuō)，來(lái)自等離子體的輸入熱量大于放熱，溫度上升。
作為其他的溫度控制方法，如圖19B所示，在陳化期間[、 、]中，也能夠?qū)⒕劢弓h(huán)加熱用負(fù)載92保持為斷開(kāi)(不通電)。在該情況下，當(dāng)處理開(kāi)始時(shí)，由于來(lái)自等離子體的輸入熱量，使內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A和外側(cè)聚焦環(huán)36B的溫度均上升。但是，例如通過(guò)在時(shí)間t。 使內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A導(dǎo)通，能夠?qū)?nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A保持在規(guī)定的溫度。另一方面，對(duì)于外側(cè)聚焦環(huán)36B來(lái)說(shuō)，由于來(lái)自等離子體的輸入熱量而使得其溫度持續(xù)上升。在該例的第二步驟[t2 t3]中，與第一步驟[、 、]時(shí)相比，使提供給內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的傳熱氣體的流量稍稍減少，使得內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的溫度上升到稍高的規(guī)定值。
圖20所示的結(jié)構(gòu)例構(gòu)成為將內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A和外側(cè)聚焦環(huán)36B分別經(jīng)由獨(dú)立的內(nèi)側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46A和外側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46B安裝于基座12。在該情況下，外側(cè)聚焦環(huán) 36B被組入聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92，與此相對(duì)，內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A獨(dú)立于聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92。
這樣，在外側(cè)聚焦環(huán)36B與基座12之間，設(shè)置獨(dú)立的外側(cè)周邊靜電卡盤(pán)46B和電壓施加部(直流電源40B、開(kāi)關(guān)42B)，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)置獨(dú)立的傳熱氣體供給系統(tǒng)(氣體供給管56B、開(kāi)閉閥64B)，由此，能夠擴(kuò)展對(duì)外側(cè)聚焦環(huán)36B的溫度控制的自由度。例如，在圖 19A和圖19B的例子中，也能夠進(jìn)行如假設(shè)線(點(diǎn)劃線)K那樣的溫度控制。
此外，在上述的分割式聚焦環(huán)構(gòu)造(圖17Α 圖20)中，優(yōu)選沒(méi)有被組入聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中的內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36Α的電阻率較低，而被組入聚焦環(huán)加熱用負(fù)載92中的外側(cè)聚焦環(huán)36Β的電阻率較高。
S卩，這是因?yàn)槔绠?dāng)外側(cè)聚焦環(huán)36Β的電阻率較低時(shí)，即使流過(guò)相同的電流，也難以進(jìn)行加熱。這一點(diǎn)，根據(jù)下式能夠明確。
P(功率)=1(電流)2XR(電阻)
另外，優(yōu)選的是，內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)36A的電阻率例如在2 Ω cm以下，外側(cè)聚焦環(huán)36B的電阻率例如在50 Ω cm以上。由此，能夠更加有選擇性地對(duì)外側(cè)聚焦環(huán)36B進(jìn)行加熱。
權(quán)利要求
1. 一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括能夠進(jìn)行真空排氣的處理容器；在所述處理容器內(nèi)載置被處理基板的下部電極；以覆蓋所述下部電極的向所述基板的半徑方向外側(cè)伸出的周邊部分的至少一部分的方式，安裝于所述下部電極的內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)；以覆蓋所述內(nèi)側(cè)聚焦環(huán)的方式設(shè)置的外側(cè)聚焦環(huán)； 在所述處理容器內(nèi)與所述下部電極平行相對(duì)的上部電極；為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供向所述上部電極與所述下部電極之間的處理空間的處理氣體供給部；輸出頻率適于進(jìn)行氣體的高頻放電的第一高頻的第一高頻電源； 等離子體生成用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自所述第一高頻電源的所述第一高頻供向第一負(fù)載，該第一負(fù)載用于在所述處理空間通過(guò)高頻放電生成所述處理氣體的等離子體；和聚焦環(huán)加熱用高頻供電部，其以阻抗匹配的狀態(tài)將來(lái)自所述第一高頻電源的所述第一高頻供向第二負(fù)載，該第二負(fù)載用于使所述外側(cè)聚焦環(huán)發(fā)熱直至期望的溫度。
全文摘要
本發(fā)明提供等離子體處理裝置和等離子體處理方法，其能夠獨(dú)立于電極溫度地任意、簡(jiǎn)便且高效地對(duì)以覆蓋被處理基板的周?chē)姆绞桨惭b于下部電極的聚焦環(huán)進(jìn)行加熱。在該等離子體蝕刻裝置中，在未向腔室(10)的處理空間供給處理氣體時(shí)，不產(chǎn)生高頻放電，等離子體生成用負(fù)載實(shí)質(zhì)上不存在。在該情況下，聚焦環(huán)加熱用負(fù)載代替等離子體生成用負(fù)載，成為對(duì)于高頻電源(28)的實(shí)質(zhì)上的負(fù)載，匹配器(32A)動(dòng)作，使得該負(fù)載與高頻電源(28)阻抗匹配。這里，從基座(12)經(jīng)由聚焦環(huán)(36)和電介質(zhì)(44)到達(dá)接地電位的筒狀支承部件(16)的高頻傳送路徑作為聚焦環(huán)加熱用負(fù)載被利用。
文檔編號(hào)H01J37/32GK102522304SQ20111043585
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者山澤陽(yáng)平, 輿水地鹽 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社