等離子體處理裝置的制造方法
【專利說明】等離子體處理裝置
[0001 ] 本申請是2013年03月12日提出的申請?zhí)枮?01310077535.4的同名申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及對被處理基板實施等離子體處理的技術(shù)，特別涉及電感耦合型的等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]在半導體器件或FPD(Flat Panel Display:平板顯示器)的制造工藝中的蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理中，為了使處理氣體在比較低的溫度下良好地進行反應，常利用等離子體。一直以來，在這種等離子體處理中，多使用由MHz區(qū)域的高頻放電產(chǎn)生的等離子體。高頻放電產(chǎn)生的等離子體按照具體(裝置方面)的等離子體生成法可大致分為電容耦合型等離子體和電感耦合型等離子體。
[0004]—般而言，在電感耦合型的等離子體處理裝置中，以處理容器的壁部的至少一部分(例如頂部)構(gòu)成電介質(zhì)的窗，對設置在該電介質(zhì)窗外的線圈狀的RF天線供給高頻電力。處理容器構(gòu)成為可減壓的真空腔室，在腔室內(nèi)的中央部配置有被處理基板(例如半導體晶片、玻璃基板等)，處理氣體被導入到設定在電介質(zhì)窗與基板之間的處理空間內(nèi)。利用在RF天線中流通的RF電流，在RF天線的周圍產(chǎn)生RF磁場，該RF磁場的磁力線以貫穿電介質(zhì)窗的方式通過腔室內(nèi)的處理空間，利用該RF磁場的時間上的變化在處理空間內(nèi)在方位角方向產(chǎn)生感應電場。然后，被該感應電場在方位角方向上加速的電子與處理氣體的分子或原子發(fā)生電離碰撞，生成環(huán)形(doughnut)的等離子體。
[0005]由于在腔室內(nèi)設置有較大的處理空間，上述環(huán)形的等離子體高效地向四周(尤其是徑向)擴散，等離子體的密度在基板上相當均勻。不過，對于通常的由同心圓型線圈或螺旋型線圈構(gòu)成的RF天線來說，因為在其環(huán)(loop)中包含與來自RF電源的RF供電線連接的RF輸入輸出端，所以必然只能采用非軸對稱的天線結(jié)構(gòu)，這成為在方位角方向上產(chǎn)生等離子體密度的不均勻性的主要原因。對于這一點，一直以來提出了下述技術(shù):以串聯(lián)連接的上下兩級線圈構(gòu)成RF天線，將設置在上級線圈的RF供電接線處(輸入輸出端)隱藏在下級線圈的背后以使其從等離子體側(cè)看來在電磁上消失的技術(shù)(專利文獻1、2)。
[0006]專利文獻I:日本特表2003-517197
[0007]專利文獻2:日本特表2004-537830

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]不過，像上述以串聯(lián)連接的上下兩級線圈構(gòu)成RF天線的現(xiàn)有技術(shù)中，存在RF天線結(jié)構(gòu)復雜難以制作、線圈長度倍增導致阻抗的增大或波長效應的產(chǎn)生等問題。
[0009]本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點完成，提出一種電感耦合型的等離子體處理裝置，在實質(zhì)上維持RF天線的線圈長度的同時，使得RF天線的RF輸入輸出端從等離子體側(cè)看來不成為電流環(huán)上的特異點，改善方位角方向上的等離子體密度分布的均勻性。
[0010]本發(fā)明的第一方面的等離子體處理裝置包括:至少一部分由電介質(zhì)窗構(gòu)成的能夠進行真空排氣的處理容器;在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部；為了對上述基板實施所希望的等離子體處理而向上述處理容器內(nèi)供給所希望的處理氣體的處理氣體供給部;為了在上述處理容器內(nèi)通過電感耦合生成處理氣體的等離子體而設置在上述電介質(zhì)窗外的RF天線;和向上述RF天線供給頻率適合于上述處理氣體的高頻放電的高頻電力的高頻供電部，其中，上述RF天線具有在線圈周方向上存在間隙寬度較小的切口的單繞或復繞的線圈導體，在上述線圈導體的隔著上述切口相對的一對線圈端部，分別連接有來自上述高頻供電部的一對高頻供電線。
[0011 ]在電感耦合型的等離子體處理裝置中，當通過高頻供電部向RF天線供給高頻電力時，由于在RF天線中流通的高頻電力，在天線導體的周圍產(chǎn)生RF磁場，在處理容器內(nèi)生成用于處理氣體的高頻放電的感應電場，被該感應電場在方位角方向上加速的電子與處理氣體的分子或原子發(fā)生電離碰撞，生成環(huán)形的等離子體。該環(huán)形等離子體的原子團或離子在廣闊的處理空間內(nèi)向四面擴散，使得原子團各向同性地降落、離子被自偏置牽引，從而供給到由基板保持部保持的被處理基板的上表面(被處理面)?；迳系奶幚淼木鶆蛐砸蕾囉诨迳系牡入x子體密度的均勻性。
[0012]在上述第一方面的等離子體處理裝置中，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，特別是，RF天線具有在線圈周方向上存在間隙寬度較小的切口(優(yōu)選切口的間隙寬度為1mm以下，高頻供電點的距離間隔為1mm以下)的單繞或復繞的線圈導體，在線圈導體的隔著切口相對的一對線圈端部分別連接有來自高頻供電部的一對高頻供電線，由此，RF天線的RF供電接線處從等離子體側(cè)難以發(fā)現(xiàn)成(RF輸入輸出端)為電流環(huán)上的特異點，能夠改善方位角方向上的等離子體密度分布。
[0013]本發(fā)明的第二方面的等離子體處理裝置包括:至少一部分由電介質(zhì)窗構(gòu)成的能夠進行真空排氣的處理容器;在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部；為了對上述基板實施所希望的等離子體處理而向上述處理容器內(nèi)供給所希望的處理氣體的處理氣體供給部;為了在上述處理容器內(nèi)通過電感耦合生成處理氣體的等離子體而設置在上述電介質(zhì)窗外的RF天線;和向上述RF天線供給頻率適合于上述處理氣體的高頻放電的高頻電力的高頻供電部，其中，上述RF天線具有:相互接近地平行延伸、在線圈周方向的相同位置存在切口的第一和第二線圈導體;將上述第一和第二線圈導體各自的與上述切口鄰接的一個線圈端部共同連接的第一連接導體;將上述第一和第二線圈導體各自的與上述切口鄰接的另一個線圈端部共同連接的第二連接導體;從上述第一連接導體起在上述切口的間隙內(nèi)延伸并與來自上述高頻供電部的第一高頻供電線連接的第三連接導體;和從上述第二連接導體起在上述切口的間隙內(nèi)延伸并與來自上述高頻供電部的第二高頻供電線連接的第四連接導體。
[0014]在上述第二方面的等離子體處理裝置中，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，特別是，RF天線具有:相互接近地平行延伸、并在線圈周方向的相同位置存在切口的第一和第二線圈導體;將這些第一和第二線圈導體各自的與切口鄰接的一個線圈端部共同連接的第一連接導體;將這些第一和第二線圈導體各自的與切口鄰接的另一個線圈端部共同連接的第二連接導體;從第一連接導體起在切口的間隙內(nèi)延伸，并與來自高頻供電部的第一高頻供電線連接的第三連接導體;和從第二連接導體起在上述切口的間隙內(nèi)延伸，并與來自高頻供電部的第二高頻供電線連接的第四連接導體，由此，RF天線的RF供電接線處(RF輸入輸出端)從等離子體側(cè)難以發(fā)現(xiàn)成為電流環(huán)上的特異點，能夠改善方位角方向上的等離子體密度分布。
[0015]本發(fā)明的第三方面的等離子體處理裝置包括:至少一部分由電介質(zhì)窗構(gòu)成的能夠進行真空排氣的處理容器;在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部；為了對上述基板實施所希望的等離子體處理而向上述處理容器內(nèi)供給所希望的處理氣體的處理氣體供給部;為了在上述處理容器內(nèi)通過電感耦合生成處理氣體的等離子體而設置在上述電介質(zhì)窗外的RF天線;和向上述RF天線供給頻率適合于上述處理氣體的高頻放電的高頻電力的高頻供電部，其中，上述RF天線具有在線圈周方向上以等間隔存在多個切口的單繞或復繞的線圈導體，在隔著上述多個切口之一相對的一對線圈端部，分別連接有來自上述高頻供電部的一對高頻供電線，在上述多個切口的余下各個切口，設置有跨越隔著該切口相對的一對線圈端部之間的橋接導體。
[0016]在上述第三方面的等離子體處理裝置中，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，特別是，RF天線具有在線圈周方向上以等間隔存在多個切口的單繞或復繞的線圈導體，在隔著多個切口之一相對的一對線圈端部，分別連接有來自高頻供電部的一對高頻供電線，在多個切口的余下各個切口，設置有跨越隔著該切口相對的一對線圈端部之間的橋接導體，由此，RF天線的RF供電接線處(RF輸入輸出端)從等離子體側(cè)難以發(fā)現(xiàn)成為電流環(huán)上的特異點，能夠改善方位角方向上的等離子體密度分布。
[0017]本發(fā)明的第四方面的等離子體處理裝置包括:至少一部分由電介質(zhì)窗構(gòu)成的能夠進行真空排氣的處理容器;在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部；為了對上述基板實施所希望的等離子體處理而向上述處理容器內(nèi)供給所希望的處理氣體的處理氣體供給部;為了在上述處理容器內(nèi)通過電感耦合生成處理氣體的等離子體而設置在上述電介質(zhì)窗外的RF天線;和向上述RF天線供給頻率適合于上述處理氣體的高頻放電的高頻電力的高頻供電部，其中上述RF天線具有:在線圈周方向上存在切口的單繞或復繞的線圈導體;和從上述線圈導