CN103081073B - 等离子体处理设备 - Google Patents

Abstract

提供一种等离子体处理设备，其能够通过校正等离子体密度分布的不均匀来使基板处理均匀。该设备具有下面的结构：利用等离子体处理基板，减压容器设置有围绕容器的外周所配置的环形天线，由电源容器和处理容器形成减压容器，其中，将基板置于处理容器中，并且处理容器与电源容器的内部空间连通。通过提供至天线的射频电力在电源容器中生成等离子体。通过围绕天线的外周所配置的螺线管线圈的磁场使等离子体扩散至处理容器中。通过利用倾斜调整部件调整螺线管线圈相对于处理基板的倾斜，来调整螺线管线圈所生成的磁场的倾斜，并进行基板处理。

Description

等离子体处理设备

技术领域

本发明涉及一种等离子体处理设备，尤其涉及一种适用于干式蚀刻设备、等离子体CVD设备、溅射设备或表面改性设备的等离子体处理设备。

背景技术

作为用于基板处理的等离子体处理设备的等离子体源，目前已知有能够生成低压力、高密度的等离子体的电感耦合等离子体(以下称为“ICP”)和通过使得激励和传播螺旋波来生成等离子体的螺旋波等离子体(以下称为“螺旋波”)。通常，ICP利用向其施加射频电力的天线来生成等离子体。通常螺旋波包括与ICP相同的天线，并且还被配置成与磁路组合，从而使得可以通过等离子体传播螺旋波。

将参考图15(参考专利文献1)说明传统等离子体处理设备的结构的例子。等离子体处理设备配置有ICP设备。该设备包括可以将内部保持为减压状态的基板处理室101、支持基板处理室101中的基板103的基板支持机构102、将气体导入基板处理室101的气体导入机构104、用于在基板处理室101中生成等离子体的环形天线105、向天线105提供射频电力的射频电源106、以及用于在射频电源106向天线105提供射频电力时提供匹配的匹配电路107。基板处理室101由诸如石英等的非金属部101a和金属部101b形成，其中，金属部101b由铝或不锈钢等制成。在天线105周围配置用于扩散磁场的螺线管线圈108、109。此外，根据需要，在基板处理室101周围配置永磁铁110。设置永磁铁110是为了抑制基板处理室101的壁表面上的等离子体损失。利用以上结构，直流电源111、112分别向螺线管线圈108、109提供直流电力，因而在基板处理室101中产生磁场，从而使得在基板处理室101的非金属部101a中所生成的等离子体可以在基板处理室的金属部101b中扩散。顺便提及，为了便于说明，图15省略了对用于保持基板处理室101内的减压状态的排气机构、用于传送基板103的基板传送机构、基板温度控制机构、基板处理室101的壁表面温度控制机构和用于向气体导入机构104给送气体的供气机构等的图示。

接着说明使用上述等离子体处理设备的基板处理的过程。通过基板传送机构(未示出)将基板103传送至基板处理室101，并且将基板103固定在基板支持机构102上。通过排气机构(未示出)将基板处理室101中的压力降低至预定压力，此外，通过气体导入机构104将从供气机构(未示出)所给送的气体导入至基板处理室101中，然后保持基板处理室101处于预定压力状态下。射频电源106通过匹配电路107向天线105施加射频，从而在基板处理室101中生成等离子体，并且使用等离子体来处理基板103。顺便提及，对于螺旋波的激励，在施加射频期间，直流电源111、112向螺线管线圈108、109提供直流电流，因此在基板处理室101中形成磁场。此时，通常相反方向的电流流过螺线管线圈108、109。

此外，专利文献2公开了一种使用ECR(电子回旋共振)的蚀刻设备。图16示出专利文献2所公开的ECR(电子回旋共振)蚀刻设备。设备310用于通过石英窗313向设置在设备机体311的上部的电离室311a提供2.45GHz的微波314，并且使用外部磁性线圈312感应放电。在通过微波314和外部磁性线圈312所产生的磁场的影响下，电子达到回旋共振状态。受激电子使得蚀刻气体315离解，从而生成高密度等离子体。通过电离所产生的离子沿发散磁场通过引导电极316进入设置在设备机体311的下部的处理室311b，从而使得能够进行良好的定向(各向异性)蚀刻。此外，将支持基板301安装至基板保持器318，其中，基板保持器318是通过具有可任意设置倾斜角度的倾斜台317而以斜角保持的，此外，支持基板301通过电动机(未示出)而在转动轴319上转动。图16所示的ECR(电子回旋共振)蚀刻设备通过在蚀刻期间在支持基板301相对于离子束316a倾斜90°－α的情况下进一步转动转动轴319，形成倒锥形膜。

文献列表

专利文献

专利文献1：日本特开平10-172790

专利文献2：日本特开2002-18798

发明内容

技术问题

专利文献1公开的上述传统等离子体处理设备出现下述的问题。可以通过改变螺线管线圈108、109的电流值从而改变所产生的磁场的分布来控制用于处理基板103的等离子体密度分布。然而，螺线管线圈108、109的电流值的变化导致磁场分布的同心圆状变化，因此也导致等离子体密度分布的同心圆状变化，因此，如果等离子体密度分布的中心偏离要处理的基板103的中心，则仅利用螺线管线圈108、109的电流值的变化不可能对该偏离进行校正。例如，蚀刻设备中发生等离子体密度分布的不均匀，将导致蚀刻速度分布的不均匀。

等离子体密度分布的中心的偏离可能源于等离子体生成中的不均匀或者源于等离子体扩散中的不均匀，其中等离子生成中的不均匀是由天线105的形状、施加射频电力的方法、将天线105安装至容器的精度、或依赖于气体导入和排气系统的位置的气流等所引起的，等离子体扩散中的不均匀是由螺线管线圈108、109或永磁铁110的部分精度或安装精度所引起的。

此外，专利文献2公开的上述传统ECR(电子回旋共振)蚀刻设备可以通过倾斜基板301改善不对称蚀刻分布，然而，等离子体本身保持不均匀性，因此，预料等离子体的不均匀性可能导致对基板301的充电损坏(charge-updamage)等。

本发明的目的是解决上述问题，并且提供一种能够通过控制等离子体本身的不均匀分布、并且校正等离子体密度分布的不均匀性来实现均匀基板处理的等离子体处理设备。

解决问题的方案

为了实现上述目的，如下配置根据本发明的等离子体处理设备。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种等离子体处理设备，用于利用等离子体处理基板，包括：容器，能够在其内部配置所述基板；天线，其被设置在所述容器周围以在所述容器中生成等离子体；磁场生成部件，其被设置在所述天线周围以在所述容器中生成磁场，从而扩散所述等离子体；以及倾斜调整部件，用于使所述天线和所述磁场生成部件中至少一个倾斜。

根据第一方面，可以通过倾斜调整部件来倾斜磁场生成部件和天线中至少一个。因而，当通过进行基板处理而预先发现等离子体处理分布的不均匀性时，改变磁场生成部件或天线的倾斜，从而使得等离子体的中心朝向以慢速度进行处理的方向，从而改变由磁场生成部件所产生的磁场的倾斜或由天线所生成的等离子体的分布。这使得能够校正等离子体密度分布的不均匀性，从而实现均匀基板处理。

为了实现上述目的，根据本发明的第二方面，提供一种根据第一方面的等离子体处理设备，其中，所述天线是被配置为相对于第一轴大体轴对称并且围绕所述第一轴的环形天线，所述磁场生成部件是被配置为相对于第二轴大体轴对称并且围绕所述第二轴的螺线管线圈，以及所述倾斜调整部件使所述环形天线和所述螺线管线圈中的至少一个倾斜，以使得所述第一轴和所述第二轴相互形成预定角度。

另外，为了实现上述目的，根据本发明的第三方面，提供一种根据第一方面的等离子体处理设备，还包括用于支持所述磁场生成部件的底板，其中，所述倾斜调整部件是设置在所述磁场生成部件和所述底板之间的板状构件。

根据第三方面，通过调整设置在磁场生成部件和底板之间的板状构件的厚度，磁场生成部件一侧的高度可以不同于其另一侧的高度。因而，可以使磁场生成部件相对于天线的中心线倾斜预定角度。

另外，为了实现上述目的，根据本发明的第四方面，提供一种根据第一方面的等离子体处理设备，还包括用于支持所述磁场生成部件的底板，其中，所述倾斜调整部件是连接至所述底板并且能够上下移动的驱动单元，以及通过所述驱动单元的上下移动使所述底板倾斜，从而使所述磁场生成部件倾斜。

根据第四方面，驱动单元上下移动，从而使得磁场生成部件一侧的高度和另一侧的高度能够连续变化。因而，可以使磁场生成部件相对于天线的中心线倾斜预定角度。

另外，为了实现上述目的，根据本发明第五方面，提供一种根据第四方面的等离子体处理设备，其中，所述底板大体为围绕所述容器的环形，以及所述驱动单元包括设置在所述底板的一端侧的第一驱动单元和设置在所述底板的另一端侧的第二驱动单元。

根据第五方面，在底板的一端侧和另一端侧的驱动单元均可以使底板相对于天线的中心线倾斜预定角度。

另外，为了实现上述目的，根据本发明第六方面，提供一种根据第四方面的等离子体处理设备，其中，所述底板大体为围绕所述容器的环形，以及所述驱动单元包括在所述底板的圆周方向上等角度地配置的第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元。

根据第六方面，第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元各自周期性上下移动，从而使得能够实现与第一驱动单元相对应的磁场生成部件的高度位置、与第二驱动单元相对应的磁场生成部件的高度位置和与第三驱动单元相对应的磁场生成部件的高度位置以特定周期可变。因此，在基板处理期间，以特定周期改变磁场生成部件的倾斜。因而，磁场生成部件的中心线在保持特定倾斜角度的情况下，围绕天线的中心线进行回旋移动，因此，由磁场生成部件所产生的磁场同样可以相对于基板的中心在偏移位置进行回旋移动。磁场生成部件的中心、即磁场的中心在与天线的中心偏移的位置进行回旋移动，从而使得和磁场生成部件的中心、即磁场的中心与天线的中心重合的情况相比，能够对面积大的基板进行更均匀的处理。另外，改变移动速度，以适于等离子体密度分布，即基板处理速度分布，从而实现处理速度慢的区域中的慢移动或者处理速度快的区域中的快移动，因此能够校正不均匀性。

另外，为了实现上述目的，根据本发明第七方面，提供一种根据第二方面的等离子体处理设备，其中，由所述第一轴和所述第二轴形成的角度在0°～5°之间。

根据第七方面，将磁场生成部件相对于天线的倾斜角度表示为由作为磁场生成部件的对称轴的磁场生成部件的中心线和由作为天线的对称轴的天线中心线所形成的角度。尽管由磁场生成部件所产生的磁场的扩散受到容器的形状或者所产生的磁场的强度的影响，但是对于有效基板处理，磁场生成部件倾斜0°～5°的角度是合适的。在磁场生成部件倾斜更大角度时，将导致与诸如天线等的其它组件的干扰这一问题。

另外，为了实现上述目的，根据本发明的第八方面，提供一种根据第一方面的等离子体处理设备，其中，所述磁场生成部件包括同心状地配置的第一螺线管线圈和第二螺线管线圈，以及针对所述第一螺线管线圈和所述第二螺线管线圈中的每一个设置所述倾斜调整部件。

根据第八方面，针对第一螺线管线圈和第二螺线管线圈中的每一个设置倾斜调整部件，从而使得能够独立调整螺线管线圈各自的倾斜，因此能够进行更精细的分布校正。

另外，为了实现上述目的，根据本发明的第九方面，提供一种根据第一方面的等离子体处理设备，其中，所述容器包括：电源容器，用于在其内部生成等离子体；以及处理容器，能够在其内部配置所述基板，并且其连接至所述电源容器从而使得所述处理容器的内部空间与所述电源容器的内部空间连通。

本发明的优点效果

通过以上说明可知，根据本发明，将用于使作为螺线管线圈的对称轴的线圈中心线相对于作为环形天线的对称轴的天线中心线倾斜预定角度的倾斜调整部件安装至螺线管线圈，从而调整由螺线管线圈所产生的磁场的倾斜以进行基板处理，因此使得能够校正等离子体密度分布的不均匀性，并且使得能够均匀化基板处理。

另外，使用能够上下移动的驱动单元作为倾斜调整部件，从而使得能够改变螺线管线圈相对于环形天线的倾斜。因此，在基板处理期间，在通过改变螺线管线圈的倾斜来连续改变由螺线管线圈所产生的磁场的倾斜的情况下，进行基板处理。这使得能够校正等离子体密度分布的不均匀性，因此实现均匀基板处理。

另外，针对第一螺线管线圈和第二螺线管线圈中每一个设置倾斜调整部件，从而使得能够独立调整螺线管线圈各自的倾斜，因此使得能够进行更精细的分布校正。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的用于基板处理的等离子体处理设备的减压容器内部结构和相关部分的结构的图。

图2A是示出根据本发明实施例的被安装在底板上的螺线管线圈的图。

图2B是示出根据本发明实施例的利用插入螺线管线圈和底板之间的板状构件而倾斜的螺线管线圈的图。

图3是用于说明根据本发明实施例的螺线管线圈的倾斜状态的说明图。

图4A是螺线管线圈的倾斜调整之前的蚀刻分布特性的表示图。

图4B是示出螺线管线圈的倾斜调整之前的螺线管线圈的状态的图。

图4C是螺线管线圈的倾斜调整之后的蚀刻分布特性的表示图。

图4D是示出螺线管线圈的倾斜调整之后的螺线管线圈的状态的图。

图5A是示出根据本发明实施例的单轴驱动单元的布局的图。

图5B是示出根据本发明实施例的单轴驱动单元的图。

图6A是示出根据本发明实施例的被单轴驱动单元倾斜的螺线管线圈的图。

图6B是示出根据本发明实施例的被单轴驱动单元倾斜的螺线管线圈的图。

图7A是示出根据本发明实施例的通过驱动单轴驱动单元而倾斜的螺线管线圈的图。

图7B是示出根据本发明实施例的通过驱动单轴驱动单元而倾斜的螺线管线圈的图。

图8A是螺线管线圈的倾斜调整之前的磁力线分布特性的表示图。

图8B是螺线管线圈的倾斜调整之后的磁力线分布特性的表示图。

图9是示出螺线管线圈的倾斜调整前后的磁力线分布特性的图。

图10是示出螺线管线圈的倾斜调整前后的蚀刻速度特性的图。

图11A是螺线管线圈的倾斜调整前后的电流路径特性的表示图。

图11B是螺线管线圈的倾斜调整前后的电流路径特性的表示图。

图11C是螺线管线圈的倾斜调整之前的等磁力面的表示图。

图11D是螺线管线圈的倾斜调整之后的等磁力面的表示图。

图12是示出根据本发明实施例利用插入螺线管线圈和底板之间的板状构件而倾斜的螺线管线圈的图。

图13是用于说明根据本发明实施例的螺线管线圈的倾斜状态的说明图。

图14A是示出用于实现本发明的螺线管线圈的X-Y移动的部件的图。

图14B是示出用于实现本发明的螺线管线圈的X-Y移动的部件的图。

图15是示出(专利文献1所公开的)传统等离子体处理设备的结构的例子的图。

图16示出(专利文献2所公开的)传统ECR(电子回旋共振)蚀刻设备。

图17是示出根据本发明实施例的通过倾斜匹配电路而倾斜的环形天线的图。

图18是用于说明根据本发明实施例的环形天线的倾斜状态的说明图。

具体实施方式

下面将参考附图说明本发明的优选实施例。

参考图1～4D说明第一实施例。图1是示出用于基板处理的等离子体处理设备的减压容器的内部结构、以及相关部分的结构的图。图2A是示出被安装至底板的螺线管线圈的图。图2B是示出利用插入螺线管线圈和底板之间的板状构件而倾斜的螺线管线圈的图。图3是用于说明螺线管线圈的倾斜状态的说明图。图4A、4B、4C和4D是蚀刻分布特性的表示图。

在图1中，将等离子体处理设备示出为ICP相关设备结构和螺旋相关设备结构。容器11通过排气机构(未示出)保持其内部空间的预定减压状态。以下将容器11称为“减压容器”。在根据本实施例的减压容器11中，内部空间包括两个空间。空间之一是配置有基板支持机构12、并且由处理容器13所形成的空间，其中，处理容器13由诸如铝或不锈钢等的金属制成。例如，处理容器13的侧壁被形成为圆柱状。另外，将要处理的基板14置于基板支持机构12上。例如，基板14是直径为300mm的大型基板。另一空间是用于生成等离子体、并且由电源容器15所形成的空间，其中，电源容器15主要由诸如石英等的绝缘材料制成，并且可以向其中导入射频。还可以将电源容器15配置成由金属制成上端壁15a、并且由绝缘材料制成其它侧壁部分。例如，位于上侧位置的电源容器15的侧壁15b被形成为大致圆柱状。将电源容器15安装并固定至处理容器13的上壁13a。将电源容器15的侧壁15b的直径设置成小于处理容器13的侧壁13b的直径。处理容器13的内部空间与电源容器15的内部空间连通。因此，在电源容器15的内部空间中所生成的等离子体扩散并向下移动至处理容器13中的内部空间。被置于处理容器13的内部空间的基板14位于对着电源容器15的内部空间的位置处。电源容器15的圆柱状侧壁的中心轴与穿过基板14的中心并垂直于基板的基板中心线处于同轴的位置。从电源容器15扩散至处理容器13中的等离子体移动至基板14前面的空间。顺便提及，这里，当电源容器15具有正方形形状时，将对角线的交叉点当作为中心轴。

在本实施例的结构中，电源容器15的下部分的边缘部分与处理容器13的上壁13a齐平。在处于连接关系的处理容器13和电源容器15之间的边界部分，还可以在电源容器15的部分中形成在从电源容器15的圆柱状侧壁15b至处理容器13的方向上直径逐渐增大的喇叭状的部分。

围绕电源容器15的外周配置天线16。天线16呈部分开口的环状，并且在一端连接至用于在提供射频电力时提供匹配的匹配电路18，另一端连接至接地电位，并且其环形部与电源容器15之间相距特定间隔、并被配置成与处理容器13的上壁平行。尽管该附图未示出，但是使用众所周知的机构作为天线16的支持机构。

上述结构设置有向天线16提供射频电力的射频电源17、用于在射频电源17向天线16提供射频电力时提供匹配的匹配电路18、将气体导入处理容器13的内部空间的气体导入机构19、围绕天线16所配置的同心状螺线管线圈20、21(磁场生成部件)、以及围绕处理容器13所配置的永磁铁22。螺线管线圈20、21用于扩散磁场，并且分别通过直流电源23、24向其提供直流电力。设置永磁铁22以抑制处理容器13的壁表面上的等离子体损失。顺便提及，为了便于说明，由于与本发明的主旨没有直接关系，所以图1省略了对以下的图示：保持内部减压状态的排气机构、基板传送机构、基板温度控制机构、处理容器的壁表面温度控制机构、以及向气体导入机构给送气体的供气机构等。天线16的中心线26位于与电源容器15的圆柱状侧壁的轴线、以及穿过基板14的中心并垂直于基板的基板中心线同轴的位置处。顺便提及，螺线管线圈20、21围绕中心线27(有时称为线圈中心线27)大体呈轴对称，并且将天线16配置成围绕中心线26(有时称为天线中心线26)大体呈轴对称。

接着说明作为本发明的特征的倾斜调整机构。图2A示出被固定至底板30的第一螺线管线圈20和第二螺线管线圈21。在图2A中，第一螺线管线圈20和第二螺线管线圈21的中心线与图1所示的天线16的中心线相互机械地重合。本发明的第一特征在于：如图2B所示，在第一螺线管线圈20和第二螺线管线圈21的一端侧(例如，图1的右手侧)与底板30之间设置倾斜调整部件(例如，板状构件)25，从而使得相对于天线16的中心线26，使螺线管线圈的中心线27倾斜预定角度。图2B示出插入垫片作为倾斜调整部件(例如，板状构件)25的情况。如图2B所示，在第一螺线管线圈20和第二螺线管线圈21的一端侧(例如，图2B的右手侧)与底板30之间插入垫片25，因而，如图1所示，相对于天线16的中心线26，螺线管线圈20、21的中心线27倾斜预定角度。优选地，倾斜角度在0°和5°之间。顺便提及，这里所使用的“螺线管线圈相对于天线的倾斜角度”是指由作为螺线管线圈20、21的对称轴的线圈中心线27和作为环形天线16的对称轴的天线中心线26所形成的角度。

在上述等离子体处理设备中，通过基板传送机构将基板14传送至处理容器13中，并且将基板14固定置于基板支持机构12上。图1示出被固定的基板14。然后，通过排气机构对处理容器13和电源容器15排气至所需的压力，并且通过气体导入机构19将从供气系统所给送的气体导入处理容器13，然后处理容器13内部保持所需的压力。射频电源17通过匹配电路18向天线16施加射频，从而在电源容器15以及电源容器15附近的处理容器13的区域中生成等离子体。在电源容器15等中所生成的等离子体沿由螺线管线圈20、21所产生的磁场扩散至处理容器13中的内部空间。使用这样扩散的等离子体来处理基板14。

接着参考图3说明螺线管线圈20、21的倾斜调整。将螺线管线圈20、21固定至图2A所示的底板30，并且进一步被固定至处理容器13。图3示出倾斜调整之后的螺线管线圈的状态。可以以三种可能的方式中的任何一种来倾斜螺线管线圈20、21，也就是说，内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21相互独立地倾斜，内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21两者同时倾斜，或者内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21其中一个倾斜。基于倾斜调整之前的基板的蚀刻速率分布的结果，来确定如何实际倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21。图3示出同时倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21两者的情况。另外，在该例子中，插入垫片，从而调整倾斜，然而，倾斜调整部件不局限于垫片。

在图3中，将由天线中心线26和线圈中心线27所形成的角度当作为倾斜角度。在起初没有进行螺线管线圈的倾斜调整时，天线中心线26和线圈中心线27处于重合位置。换句话说，在如图2A所示将螺线管线圈20、21固定至底板的状况下，天线中心线26和线圈中心线27相互重合。然而，如图2B所示，在螺线管线圈20、21和底板30之间，以期望的倾斜方向插入具有与期望的倾斜角度相对应的厚度的垫片25，并且随着倾斜角度变大，天线中心线26和线圈中心线27更加相互远离。由螺线管线圈20、21所产生的磁场和通过磁场所扩散的等离子体也以如上所述的相同方向移动。

接着以蚀刻设备作为例子，说明用于改善处理基板上的蚀刻速度分布的过程。首先，在螺线管线圈的倾斜调整之前的状况下，使基板经过蚀刻，并且检查蚀刻速度分布的状态。顺便提及，对于蚀刻速度分布的测量，使用光学膜厚度测量仪。然后，基于处理基板14的蚀刻速度分布的测量结果，确定在底板30和螺线管线圈20、21之间要插入的垫片25的位置、厚度、大小和形状，以适于螺线管线圈的期望倾斜方向和期望倾斜角度量。然后，插入垫片25以对螺线管线圈进行实际倾斜调整。在该状况下，对基板再次进行蚀刻，并且检查蚀刻速度分布的状态。当校正后的结果适当时，结束操作，或者当该结果不适当时，再次重复上述操作。

图4A示出螺线管线圈的倾斜调整之前直径为300mm的处理基板的蚀刻处理速度的分布。图4B示出与图4A相对应的螺线管线圈的状态。图4C示出螺线管线圈的倾斜调整之后直径为300mm的处理基板的蚀刻处理速度的分布。图4D示出与图4C相对应的螺线管线圈的状态。处理基板是直径为300mm的在表面上形成了氧化膜的硅片。图4A和4C示出通过如下处理所获得的结果的等高线平面的表示：在121个预定点处对基板表面进行测量以确定处理前后的膜厚度，并且根据膜厚度的差(蚀刻掉的量)计算蚀刻处理速度。通过(初始膜厚度－处理后的膜厚度)/蚀刻时间而获得蚀刻处理速度，另外，基于各点的蚀刻处理速度的标准偏差和平均值，将蚀刻速度分布的值表示为以公式(1)所表示的3σ％。

3σ％＝(3×标准偏差/平均值)×100……(1)

在图4A～4D所示的例子中，仅通过螺线管线圈20、21中的内侧螺线管线圈20或者第一螺线管线圈20给送电流。在图4A和4B中，在螺线管线圈20、21中没有插入垫片25。在这种情况下，基板处理的速度通常趋向于在右上较快、而在左下较慢，并且分布的中心示出轻微偏向左下的趋势。结果，处理基板的整个表面的蚀刻处理速度的分布的值为11％。换句话说，从图4A可知，基板的右上外周部分具有处理速度十分慢的部分，这因而导致整体上差的分布。

图4C和4D示出螺线管线圈的调整之后的分布。与图4A的结果相比，该分布轻微移向右上。图4C和4D示出通过如下处理所获得的结果：通过在与图4B的右上部分相对应的方向上在内侧螺线管线圈20中插入垫片25来进行倾斜调整，从而使得线圈中心线27在上述方向上移动。图4D是示出插入螺线管线圈20中的垫片25的图。在该例子中，通过在内侧螺线管线圈20中插入厚度为3.3mm的垫片来调整内侧螺线管线圈20，然而，可以调整外侧螺线管线圈、或者内侧和外侧螺线管线圈两者。顺便提及，插入厚度为3.3mm的垫片对应于线圈倾斜5°。作为调整的结果，处理基板的整个表面上的蚀刻处理速度的分布的值是7％。根据该分布结果可知，通过调整螺线管线圈的倾斜来调整磁场的分布，可以改善蚀刻处理速度的分布并且使得蚀刻处理速度的分布更均匀。

图5A和5B示出第二实施例。基本结构与第一实施例的相同，因此省略对基本结构的说明，并且说明螺线管线圈的可变机构。第二实施例的最大不同在于使用能够上下移动的驱动单元31作为倾斜调整部件25。在第二实施例中，如图5A所示，经由底板30在一端侧(例如，图5A的右手侧)和另一端侧(例如，图5A的左手侧)将螺线管线圈20、21连结至能够上下移动的单轴驱动单元31。如图5B所示，在底板30的一端和驱动单元31的驱动杆311的一端可转动地设置转动轴312，从而形成连结结构。优选地，使用诸如通过组合滚珠丝杠和伺服电动机进行位置控制等的通常众所周知的机构作为单轴驱动单元。在图5A所示的第二实施例中，驱动单元31实现螺线管线圈20、21的一端侧(例如，图5A的右手侧)和另一端侧(例如，图5A的左手侧)的高度位置的上下移动，从而使得线圈中心线27相对于基板14的中心线26可以自由倾斜。因此，在螺线管线圈20、21的实际倾斜导致不足以改善蚀刻分布的情况下，上下移动驱动单元31，从而使得能够实现倾斜角度的进一步改变，因此实现操作效率的提高，这不同于上述第一实施例。另外，在等离子体的不均匀性根据处理状况而改变时，可以控制驱动单元以适于处理状况，从而将螺线管线圈倾斜预定角度。

图6A是示出单轴驱动单元31的布局的图。如图6A所示，由在盘状底板30的圆周方向上等角度(例如，以120°的间隔)配置的第一驱动单元31-a、第二驱动单元31-b和第三驱动单元31-c构成驱动单元31。这三个单轴单元31-a、31-b和31-c均具有可在底板30的水平面上转动的连结结构。各连结部的连结结构与图5B所示的结构相同。理想地，以相等的间隔配置这三个单元以有效控制螺线管线圈的倾斜。对单轴单元31-a、31-b和31-c进行编程从而通过控制器(未示出)使得它们相互同步移动。图6B示出通过第三驱动单元31-c向上移动、以及第一驱动单元31-a和第二驱动单元31-b向下移动而向右倾斜5°的螺线管线圈20、21。如图6B所示，这三个单轴单元31-a、31-b和31-c相互同步移动，从而使得能够以特定周期实现可变的与第一驱动单元31-a相对应的螺线管线圈的高度位置、与第二驱动单元31-b相对应的螺线管线圈的高度位置和与第三驱动单元31-c相对应的螺线管线圈的高度位置。因此，在基板处理期间，可以以特定周期改变螺线管线圈的倾斜。从而，线圈中心线27在保持特定倾斜角度的情况下进行围绕基板中心线26的回旋移动，因此，由螺线管线圈所产生的磁场同样可以在相对于基板中心的偏移位置进行回旋移动。螺线管线圈的中心、即磁场的中心在相对于基板中心偏移的位置进行回旋移动，从而使得与在螺线管线圈的中心、即磁场的中心与基板的中心重合的情况相比，能够更均匀地处理具有大面积的基板。另外，改变移动速度以适于分布，从而实现处理速度慢的区域中的慢移动、或者处理速度快的区域中的快移动，因而使得能够校正不均匀性。

接着参考图7A和7B说明通过驱动单轴驱动单元31而倾斜的螺线管线圈。在图7A中，附图左手侧的单轴单元31-a处于收缩位置(向下位置)，而右手侧的单轴单元31-b处于伸展位置(向上位置)。结果，螺线管线圈处于向左倾斜的位置。此外，在图7B中，附图左手侧的单轴单元31-a处于伸展位置(向上位置)，而右手侧的单轴单元31-b处于收缩位置(向下位置)。结果，螺线管线圈处于向右倾斜的位置。左侧和右侧单轴单元的伸展和收缩相互同步，从而使得能够实现螺线管线圈从左向右的倾斜的逐渐变化。

实际上，这三个单轴单元的伸展和收缩相互同步。以特定周期间隔操作这三个单轴单元中的每一个，从而使得螺线管线圈的中心围绕基板的中心轴以特定锥形轨迹移动。在基板处理期间，持续该周期性操作，从而使得能够利用从基板的中心偏移了螺线管线圈的中心的倾斜量的等离子体来持续照射基板。

等离子体密度分布趋向于在基板的外周表现急剧下降。与第二实施例的情况一样，螺线管线圈的中心轴、即磁场的中心以锥形移动，从而能够对具有更大面积的基板实现等离子体处理均匀的优点效果。另外，改变移动速度以适于该分布，从而实现处理速度慢的区域中的慢移动、或者处理速度快的区域中的快移动，从而使得能够校正不均匀性。

接着说明第三实施例，在第三实施例中，对内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21进行独立倾斜调整。图12和13是示出独立倾斜的内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21的图。为了独立倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21，在螺线管线圈20、21和底板30之间以期望的倾斜方向插入具有与期望倾斜角度相对应的厚度的垫片25a、25b。图12所示例子示出概念图，并且实际要插入螺线管线圈的垫片的厚度根据线圈的外径而各自最大约为3mm，而且倾斜角度各自最大约为5°。如图12所示，将垫片25a、25b分别插入内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21中以进行独立倾斜调整，从而使得能够独立调整螺线管线圈各自的倾斜，因而使得与同时倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21相比，能够进行更精细的分布校正。

接着说明用于实现内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21的X-Y移动的部件。顺便提及，将这里所使用的X轴和Y轴定义为在水平平面上相互呈直角的轴，将Z轴定义为与水平平面呈直角或垂直的轴。如图14A和14B所示，将第一底板32和第二底板33轴对称地配置在底板30上，作为用于实现内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21的X-Y移动的部件，并且将内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21分别置于底板32、33上。顺便提及，为了倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21，在底板32、33和螺线管线圈之间插入间隔器。顺便提及，图14B是图14A的横断面图。

现说明第一底板32和第二底板33。第一底板32包括环状的第一凸缘部32a和从第一凸缘部32a向外辐射状伸展的四个第一凸出部32b，并且第二底板33包括环状的第二凸缘部33a和从第二凸缘部33a向外辐射状伸展的四个第二凸出部33b。以相等间隔配置四个第一凸出部32b，并且以相等间隔配置四个第二凸出部33b。尽管轴对称地配置第一底板32和第二底板33，但是以围绕对称轴转动45°的位置配置第一凸出部32b和第二凸出部33b以使它们相互不重合。另外，第一底板32的第一凸出部32b通过第二凸缘部33a的第二切口33c伸展至第二底板33外部。此外，底板30的外周设置有用于横向加压各个底板的第一凸出部32b和第二凸出部33b的部件，例如第一帽螺钉34和第二帽螺钉35。实际上，对于内侧螺线管线圈20在X轴方向上的移动，通过使四个第一凸出部32b中对称设置的第一凸出部32b的第一帽螺钉34a中的一个第一帽螺钉34a放松、并且另一个第一帽螺钉34a拧紧，内侧螺线管线圈20向放松了的螺钉移动。同样，对于内侧螺线管线圈20在Y轴方向上的移动，通过使在相互呈直角的方向上所设置的第一凸出部32b的第一帽螺钉34b中的一个第一帽螺钉34a放松、并且另一个第一帽螺钉34b拧紧，内侧螺线管线圈20向放松了的螺钉移动。因而可以完成内侧螺线管线圈20向任何位置的X-Y移动。同样，对于外侧螺线管线圈21的移动，通过使四个第二凸出部33b中对称设置的第二凸出部33b的第二帽螺钉35a中的一个第二帽螺钉35a放松、并且另一个第二帽螺钉35a拧紧，外侧螺线管线圈21向放松了的螺钉移动。同样，通过使在相互呈直角的方向上所设置的第二凸出部33b的第二帽螺钉35b中的一个第二帽螺钉35a放松、并且另一个第二帽螺钉35b拧紧，外侧螺线管线圈21向放松了的螺钉移动。

在上述第一、第二和第三实施例中，在内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21中插入垫片25，或者使用驱动单元来倾斜内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21，并且调整天线中心线26相对于线圈中心线27的倾斜角度，从而实现蚀刻分布的改善。然而，仅通过调整天线中心线26相对于线圈中心线27的倾斜角度，可能不能实现蚀刻分布的改善。具体地，分布可能由于除磁场倾斜以外的磁场的平行移位而偏离。在上述情况下，设置用于实现内侧螺线管线圈20和外侧螺线管线圈21的X-Y移动的部件，从而使得螺线管线圈能够进行X-Y移动，因此平移线圈中心线以与天线中心线重合，从而使得能够进行分布校正。

接着参考图8A～11D说明用于改善处理基板的蚀刻速度分布的过程，这包括利用高斯计测量磁场和基于测量结果调整螺线管线圈的倾斜。高斯计是用于测量磁通密度的仪器。高斯计不仅能够测量铁氧体和稀土类磁体，而且还能够测量电磁石、脉冲生成磁场和超导磁场。高斯计的原理是通过恒流电源驱动霍尔(Hall)元件探测器，并且通过振荡器和模拟开关检测通过磁场所产生的Hall电压。

图8A和8B示出螺线管线圈的倾斜调整前后的磁力线分布。顺便提及，为了便于说明，图8A和8B示出仅通过内侧螺线管线圈20给送电流来调整内侧螺线管线圈20的倾斜的情况。在图8A和8B中，附图标记15c表示电源容器15的电源容器中心线，附图标记20a表示由内侧螺线管线圈20所产生的磁力线，附图标记25表示间隔器，并且附图标记36表示要通过高斯计测量的磁场测量面。在图8A和8B中，假定电源容器中心线15c与天线中心线26重合。在内侧螺线管线圈20的倾斜调整之前，如图8A所示，磁力线20a相对于天线中心线26和电源容器中心线15c向左倾斜，并且非对称分布。磁力线20a非对称分布可能不是由于电流路径对于X轴和Z轴不对称，而是由于形成线圈的配线本身的大小受限导致不能形成完全的圆形线圈。顺便提及，这里使用的“电流路径”是指产生磁场的电流流过的路径。图11A示出内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)前后通过高斯计所测量出的电流路径分布。图11A的水平轴或者X轴和垂直轴或者Z轴分别对应于图12和13所示的X轴和Z轴。如图11A所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前的电流路径具有通过实线所示的相对于X轴和Y轴倾斜的椭圆形状，而不是通过虚线所示的相对于X轴和Y轴对称的椭圆形状。如图11B所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前的电流路径呈相对于X轴和Y轴倾斜3°的直线形式。

图8B示出通过在内侧螺线管线圈20中插入厚度为3mm的垫片25而使线圈中心线27相对于天线中心线26和电源容器中心线15c向右倾斜1°的情况。如图8B所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整之后的磁力线的分布相对于天线中心线26和电源容器中心线15c对称。如图11A所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之后的电流路径分布具有相对于作为中心轴的X轴和Z轴对称的椭圆形状。

图11C和11D示出内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)前后的等磁力面的分布。可以看出，如图11C所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前的等磁力面具有在倾斜方向上伸展的椭圆形，然而，如图11D所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之后的等磁力面呈圆形。

图9示出内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)前后的磁场分布。图9的水平轴或者X轴和垂直轴或者Y轴分别对应于图12和13所示的X轴和Y轴。顺便提及，在图9中，(x，y)＝(0，0)(X轴：0mm，Y轴：0mm)表示天线中心线26和电源容器中心线15c的位置。另外，在图9中，附图标记25a表示虚拟间隔器位置，其表示插入间隔器的方向，并且附图标记37表示监视图10所示的蚀刻速度的方向。如图9所示，假定(x，y)＝(0，0)(X轴：0mm，Y轴：0mm)是中心点，则在内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前通过高斯计的磁场测量面36所测量出的磁场分布具有不对称的圆形。具体地，可以看出，沿X轴从-50到0mm和沿Y轴从-50到0mm的区域呈变形的圆弧。另一方面，假定(x，y)＝(0，0)(X轴：0mm，Y轴：0mm)是中心点，在内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之后根据高斯计的磁场测量面36所测量出的磁场分布具有对称的圆形。

图10示出内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)前后的蚀刻分布。在图10中，水平轴表示从基板的中心(0mm)向左和向右的距离(mm)，并且垂直轴表示蚀刻速度。另外，在图10中，正方形(□)表示校正之后各点处的蚀刻速度，并且菱形(◇)表示校正之前各点处的蚀刻速度。另外，通过对蚀刻速度的平均值进行标准化获得这里所示的蚀刻速度的值。如图10所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前的蚀刻速度分布呈向左倾斜的直线。换句话说，在内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之前，在左方向上与基板14的中心(0mm)相距100mm的点处的蚀刻速度103极大地不同于在右方向上与基板14的中心(0mm)相距100mm的点处的蚀刻速度97。另一方面，如图10所示，内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之后的蚀刻速度分布呈近似水平直线。换句话说，在内侧螺线管线圈20的倾斜调整(校正)之后，在左方向上与基板14的中心(0mm)相距100mm的点处的蚀刻速度100与在右方向上与基板14的中心(0mm)相距100mm的点处的蚀刻速度100大体相同。换句话说，校正之前各点处的蚀刻速度(以◇表示)和校正之后各点处的蚀刻速度(以□表示)的直线近似示出：校正之前的分布呈以公式y=-0.0221x+100.09所表示的、以大的角度倾斜的直线，而校正之后的分布呈以公式y=-0.0019x+99.994所表示的、以较小角度倾斜的近乎水平的直线。

如上所述，在基于高斯计的磁场测量结果进行螺线管线圈的倾斜调整时，与通过使用光学膜厚度测量仪测量蚀刻速度分布、并且基于测量结果进行螺线管线圈的倾斜调整的情况相比，可以仅通过磁场测量来完成均匀性的论证，因此所需蚀刻速度检查的次数基本上是一次。因此，设备在调整中需要使用的基板的数量小。此外，磁场均匀性的改善导致等离子体的均匀性的改善，结果导致蚀刻速度分布的改善。另外，可以抑制等离子体中由非均匀性所引起的损坏。

在上述第一、第二和第三实施例中，说明了将用于使作为螺线管线圈的对称轴的线圈中心线27相对于作为环形天线的对称轴的天线中心线26倾斜预定角度的倾斜调整部件安装至螺线管线圈20、21的例子。然而，可以使用任何部件，只要使得线圈中心线27和天线中心线26中任一个相对于另一中心线倾斜预定角度即可。换句话说，可以向环形天线16安装用于使作为环形天线16的对称轴的天线中心线26相对于作为螺线管线圈的对称轴的线圈中心线27倾斜预定角度的倾斜调整部件，从而使得作为环形天线16的对称轴的天线中心线26相对于作为螺线管线圈的对称轴的线圈中心线27倾斜预定角度。这使得能够校正等离子体密度分布的不均匀性，因此实现均匀的基板处理。

图17和18示出使天线中心线26倾斜的结构。基本结构与第一实施例的相同，因此省略对基本结构的说明，并且仅给出对不同点的说明。在图17和18的结构中，不同于第一实施例，将倾斜调整部件25(例如，垫片)插入底板30和匹配电路18之间，结果，使与匹配电路18连接的环形天线16倾斜。因此，天线中心线26相对于线圈中心线27倾斜预定角度。顺便提及，在该结构中，匹配电路18倾斜，从而间接倾斜环形天线16，然而，可以直接调整环形天线16的倾斜。另外，可以倾斜天线中心线26和线圈中心线27两者。

Claims (8)

1.一种等离子体处理设备，用于利用等离子体处理基板，包括：

容器，能够在其内部配置所述基板；

天线，其被设置在所述容器周围以在所述容器中生成等离子体；

射频电源，用于向所述天线提供射频电力；

磁场生成部件，其被设置在所述天线周围以在所述容器中生成磁场，从而扩散所述等离子体；

直流电源，用于向所述磁场生成部件提供直流电力；以及

倾斜调整部件，用于使所述磁场生成部件倾斜，

其中，所述磁场生成部件包括同心状地配置的第一螺线管线圈和第二螺线管线圈，以及

针对所述第一螺线管线圈和所述第二螺线管线圈中的每一个设置所述倾斜调整部件。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，

所述天线是被配置为相对于第一轴轴对称并且围绕所述第一轴的环形天线，

所述第一螺线管线圈和所述第二螺线管线圈中的每一个是被配置为相对于第二轴轴对称并且围绕所述第二轴的螺线管线圈，以及

所述倾斜调整部件使所述第一螺线管线圈和所述第二螺线管线圈中的每一个倾斜，以使得所述第一轴和所述第二轴相互形成预定角度。

3.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，还包括用于支持所述磁场生成部件的底板，

其中，所述倾斜调整部件是设置在所述磁场生成部件和所述底板之间的板状构件。

4.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，还包括用于支持所述磁场生成部件的底板，

其中，所述倾斜调整部件是连接至所述底板并且能够上下移动的驱动单元，以及

通过所述驱动单元的上下移动使所述底板倾斜，从而使所述磁场生成部件倾斜。

5.根据权利要求4所述的等离子体处理设备，其中，

所述底板为围绕所述容器的环形，以及

所述驱动单元包括设置在所述底板的一端侧的第一驱动单元和设置在所述底板的另一端侧的第二驱动单元。

6.根据权利要求4所述的等离子体处理设备，其中，

所述底板为围绕所述容器的环形，以及

所述驱动单元包括在所述底板的圆周方向上等角度地配置的第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元。

7.根据权利要求2所述的等离子体处理设备，其中，

由所述第一轴和所述第二轴形成的角度在0°～5°之间。

8.根据权利要求1所述的等离子体处理设备，其中，所述容器包括：

电源容器，用于在其内部生成等离子体；以及

处理容器，能够在其内部配置所述基板，并且其连接至所述电源容器从而使得所述处理容器的内部空间与所述电源容器的内部空间连通。