CN106104769A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置和等离子体处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106104769A
CN106104769A CN201580013158.5A CN201580013158A CN106104769A CN 106104769 A CN106104769 A CN 106104769A CN 201580013158 A CN201580013158 A CN 201580013158A CN 106104769 A CN106104769 A CN 106104769A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
plasma processing
coil
processed substrate
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580013158.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106104769B (zh
Inventor
近藤崇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN106104769A publication Critical patent/CN106104769A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106104769B publication Critical patent/CN106104769B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/3213—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer
    • H01L21/32133—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only
    • H01L21/32135—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only
    • H01L21/32136—Physical or chemical etching of the layers, e.g. to produce a patterned layer from a pre-deposited extensive layer by chemical means only by vapour etching only using plasmas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
    • H01L21/31105—Etching inorganic layers
    • H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
    • H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H05H1/4645—Radiofrequency discharges
    • H05H1/4652—Radiofrequency discharges using inductive coupling means, e.g. coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明的课题是能够有效地抑制所谓的倾斜现象，实现生产效率的提高和生产成本的降低。解决手段为，在该电容耦合型等离子体蚀刻装置中，在上部电极(26)的上部配置有电磁铁(32)。电磁铁(32)具有磁芯部件(34)和线圈(36、38、40、42)。磁芯部件(34)具有一体形成有柱状部(44)、多个圆筒部(46、48、50、52)和背板部(54)的构造。电磁铁驱动电路(56)在控制部(60)的控制之下，不仅能够择一地对线圈(36、38、40、42)中的任一者以任意的励磁电流通电，能够在任意的组合下同时对多个线圈以共同或者单独的任意的励磁电流通电。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及电容耦合型的等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，使用使处理气体的等离子体作用于被处理基板例如半导体晶圆，从而对被处理基板实施蚀刻等处理的等离子体处理装置。一直以来，在单片式的等离子体蚀刻中多使用电容耦合型的等离子体蚀刻装置。
一般来说，电容耦合型的等离子体蚀刻装置，在作为真空腔室构成的处理容器内平行地配置上部电极和下部电极，在下部电极之上载置半导体晶圆，向两电极间施加高频电力。这样一来，在两电极之间产生处理气体的因高频放电而形成的等离子体，通过等离子体中的自由基和离子在基板表面以期望图案实施蚀刻加工。
一直以来，在电容耦合型的等离子体蚀刻装置中，主要为了控制处理容器内的等离子体密度分布，使用了形成以规定的路径贯通处理容器内的处理空间的闭环磁力线或者磁场的磁场形成机构。
例如，在专利文献1中公开了一种磁场形成机构，其在处理容器的侧壁的周围(外)以一定间隔环状地配置由各向异性分段柱式磁铁构成的多个二极环形磁铁，在处理容器内的处理空间形成均匀的水平磁场。在专利文献2中公开了一种磁场形成机构，将在水平方向具有与被处理基板的口径尺寸相比充分离开的N极和S极的旋转磁铁配置在处理容器的天井之上，以处理容器的中心轴为旋转中心使该旋转磁铁旋转，从而在处理容器内的处理空间形成均匀的水平磁场。另外，在专利文献3中公开了一种磁场形成机构，将使N极和S极立在铅垂方向上的多个电磁铁辐射状地配置在处理容器的天井之上，在处理容器内的处理空间形成辐射状的磁场。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：专利第3375302号
专利文献2：专利第3037848号
专利文献3：专利第4107518号
发明内容
发明想要解决的技术问题
然而，在半导体器件的制造工序中，使用电容耦合型的等离子体蚀刻装置在半导体晶圆上以高深宽比实施蚀刻加工的情况下，特别在形成高深宽比的接触孔的情况下，有时在晶圆面内的一部分区域(例如晶圆周边部区域)产生接触孔倾斜的现象(倾斜)，这成为成品率降低的原因。
这种倾斜产生的原因之一是，在被处理基板之上在离子鞘层与主等离子体的界面产生凹凸，在该凹部与凸部的交界线附近在上述界面产生倾斜部分。也就是说，当离子鞘层与主等离子体的界面倾斜时，在其附近入射到晶圆的离子的角度(入射角)不垂直而斜向地倾斜，发生蚀刻孔或者蚀刻槽产生倾斜的所谓倾斜现象(Tilting)。
特别是，在等离子体处理装置的处理容器内，在被处理基板的外周缘部和与其相比靠半径方向外侧的部分，其构造和材质不同，因此，形成于上方的离子鞘层的厚度容易产生高低差和变化，由此，在离子鞘层和主等离子体的界面容易产生凹凸。
另外，在某型式的电容耦合型等离子体蚀刻装置中，采用如下结构：在存在处理空间的等离子体密度以及晶圆面内的蚀刻速率与晶圆周边部相比靠晶圆中心部相对变高的倾向的情况下，以上部电极与下部电极之间的电极间间隙与晶圆中心部相比靠晶圆周边部变窄的方式，在上部电极的周边部(晶圆边缘的正上方和比其更靠半径方向外侧的部分)设置锥形状的倾斜部或者台阶状的突出部。然而，由于这种电极面的坡度，形成于电极表面的离子鞘层在半径方向上也产生倾斜。进一步地，电极间间隙不均匀地存在也对离子鞘层的厚度产生影响。例如，在形成于晶圆中心部之上的离子鞘层的厚度与形成于晶圆周边部之上的离子鞘层的厚度不同的情况下，在半导体晶圆的某区域例如中间部区域中离子斜入射的比例变高，容易产生倾斜。
以往的电容耦合型等离子体蚀刻装置即使具备上述专利文献1、2、3中记载那样的磁场形成机构，也无法有效抑制这种倾斜。
本发明解决上述这样的现有技术的课题，提供一种与现有技术相比能够实现生产效率的提高和生产成本的降低的等离子体处理装置和等离子体处理方法。
解决问题的手段
本发明的等离子体处理装置，其使处理气体的等离子体作用于被处理基板从而实施处理，该等离子体处理装置包括：以能够取出和放入的方式收纳上述被处理基板的处理容器；设置在上述处理容器内的、用于载置上述被处理基板的下部电极；设置在上述处理容器内的、与上述下部电极相对的上部电极；在上述上部电极和上述下部电极之间施加高频电力的高频电源；和在上述处理容器的上部或者上方具有沿以在上下方向上通过上述下部电极的中心的中心轴线为中心的同心圆设置的一个或多个环状线圈的电磁铁。
在上述构成的等离子体处理装置中，当对电磁铁的任一个线圈励磁(通电)时，实现在处理容器内从该通电的线圈起向半径方向内侧偏移的区域中等离子体密度变高，在该线圈正下方的区域中等离子体密度变低的磁场效果。因此，例如，在由于一定原因而在被处理基板上的一部分或者全部的区域产生倾斜现象的情况下，选择性地对电磁铁的任一个线圈励磁(通电)，在该线圈周围发挥上述那样的磁场效果，由此在被处理基板的该区域之上使离子鞘层与主等离子体的界面平坦化，从而使离子垂直地入射到基板的表面，能够抑制倾斜。
本发明的等离子体处理方法，其使用等离子体处理装置使处理气体的等离子体作用于被处理基板从而实施处理，上述等离子体处理装置包括：以能够取出和放入的方式收纳上述被处理基板的处理容器；设置在上述处理容器内的、用于载置上述被处理基板的下部电极；设置在上述处理容器内的、与上述下部电极相对的上部电极；在上述上部电极与上述下部电极之间施加高频电力的高频电源；和在上述处理容器的上部或者上方具有以在上下方向上通过上述下部电极的中心的中心轴线为中心的一个或多个环状线圈的电磁铁，上述等离子体处理方法的特征在于：通过选择性地使上述电磁铁的任一环状线圈通电而在其周围产生磁场，控制形成于上述被处理基板之上和上述聚焦环之上的离子鞘层与主等离子体的界面的坡度。
发明效果
根据本发明的等离子体处理装置或者等离子体处理方法，根据上述那样的构成和作用，能够有效地抑制所谓的倾斜现象，能够实现生产效率的提高和生产成本的降低。
附图说明
图1是示意地表示本发明的实施方式所涉及的等离子体蚀刻装置的概略构成的图。
图2是示意地表示图1的等离子体蚀刻装置的要部的概略构成的图。
图3是表示由电磁铁形成的磁场的例子的图。
图4是用于说明倾斜的产生状态的图。
图5是表示在使线圈36通电的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和晶圆上的倾斜角度分布特性的测定结果的曲线图。
图6是表示在使线圈38通电的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和晶圆上的倾斜角度分布特性的测定结果的曲线图。
图7是表示在使线圈40通电的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和晶圆上的倾斜角度分布特性的测定结果的曲线图。
图8是表示在使线圈42通电的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和晶圆上的倾斜角度分布特性的测定结果的曲线图。
图9是示意地表示一变形例中的等离子体蚀刻装置的概略构成的图。
图10是示意地表示另一变形例中的等离子体蚀刻装置的概略构成的图。
图11是示意地表示另一变形例中的等离子体蚀刻装置的概略构成的图。
图12是示意地表示另一变形例中的等离子体蚀刻装置的要部的构成的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1示意地表示一实施方式中的等离子体处理装置的概略截面构成。该等离子体处理装置10构成为电容耦合型的等离子体蚀刻装置，具有可出入地收纳例如300mm口径的半导体晶圆W的、可密闭的圆筒状的腔室(处理容器)12。
在腔室12内的中央下部配置有载置处理对象的半导体晶圆W的圆板形状的载置台14。该载置台14包含基座14a和静电吸盘14b。基座14a由铝等导电性材料构成。
在基座14a的上表面的周缘区域以包围半导体晶圆W的周围的方式设置有环状的聚焦环16。另外，在基座14a的上表面的中央区域设置有圆板形状的静电吸盘14b。静电吸盘14b具有封入了电极膜的绝缘膜。该电极膜由直流电源(未图示)供给直流电压，由此通过静电吸盘14b产生的静电力将半导体晶圆W吸附保持。
在静电吸盘14b之上载置有半导体晶圆W的状态下，在上下方向上通过半导体晶圆W的中心的中心轴线Z与基座14a和静电吸盘14b的中心轴线大致一致。
基座14a构成下部电极。产生等离子体生成用的高频电力的第一高频电源18经由第一匹配器20与该基座14a电连接。第一高频电源18例如产生频率100MHz的高频电力。第一匹配器20具有用于使高频电源18的输出阻抗与基座(下部电极)14a侧的负载阻抗匹配的匹配电路。
在该实施方式中，第一高频电源18能够以适合处理气体的高频放电的期望频率(例如50kHz)和期望占空比(例如20％)脉冲状地输出等离子体生成用的高频电力。这样，通过在脉冲频率的一个周期内设置等离子体生成期间和等离子体不生成期间，能够减轻在半导体晶圆W上的特定部位产生电荷的积存。即，即使在等离子体生成期间中因等离子体中的电子密度的不均匀而导致在半导体晶圆W上的电子密度高的特定部位产生电荷的积存，也能够使那样的电荷在等离子体非生成期间中向周围分散，能够消除电荷的积存。由此，能够防止在晶圆表面产生绝缘膜的破坏等。
另外，产生离子吸引用的高频偏置电力的第二高频电源22经由第二匹配器24与基座14a电连接。第二高频电源22产生适合于控制向载置台14上的半导体晶圆W入射的离子的能量的频率(例如3.2MHz)的高频电力。第二匹配器24具有用于使高频电源22的输出阻抗与下部电极侧的负载阻抗匹配的匹配电路。
在载置台(下部电极)14的上方，以隔着处理空间S与载置台14相对的方式配置有上部电极26。上部电极26构成腔室12的顶板，将处理空间S从其上方划界。上部电极26配置成其中心轴线与载置台14的中心轴线Z大致一致。
上部电极26兼有将规定的处理气体喷淋状地导入到处理空间S内的喷淋头的功能。在该实施方式中，在上部电极26形成有缓冲室26a、内部气体线路26b和多个气体孔26c。处理气体供给部30经由内部气体线路26b和外部气体线路28与缓冲室26a连接。上部电极26的气体孔26c从缓冲室26a向下方延伸，面向处理空间S开口。另一方面，腔室12的底部与未图示的TMP(Turbo Molecular Pump：涡轮分子泵)和DP(Dry Pump：干式真空泵)等排气机构连接，能够将腔室12内的处理空间S维持在规定压力的减压气氛。
在上部电极26的上部配置有电磁铁32。电磁铁32具有磁芯部件34和线圈36、38、40、42。磁芯部件34具有柱状部44、多个圆筒部46、48、50、52以及基部或背板部54一体形成的构造，且由软磁性体构成。背板部54水平地延伸，具有大致圆板形状，其中心轴线沿着中心轴线Z设置。柱状部44和圆筒部46、48、50、52同心状地设置，从背板部54的下表面向下方突出地延伸。柱状部44具有大致圆柱形状，其中心轴线沿着中心轴线Z设置。该柱状部44的半径L1(参照图2)例如为30mm。
圆筒部46、48、50、52均具有与中心轴线Z平行延伸的圆筒形状。如图2所示，圆筒部46、48、50、52各自沿着以中心轴线Z为中心的多个同心圆C2、C3、C4、C5设置。更详细来说，圆筒部46沿比半径L1大的半径L2的同心圆C2配置。圆筒部48沿比半径L2大的半径L3的同心圆C3配置。圆筒部50沿比半径L3大的半径L4的同心圆C4配置。圆筒部52沿比半径L4大的半径L5的同心圆C5配置。
在一个例子中，半径L2、L3、L4、L5分别为76mm、127mm、178mm、229mm。另外，线圈36、38、40、42的中心的位置分别从中心轴线Z起大致为50mm、100mm、150mm、200mm。
在磁芯部件34中，在柱状部44与最内周的圆筒部46之间形成有下表面开口的环状的槽。如图1所示，在该槽收纳有沿着柱状部44的外周面卷绕的线圈36。由此，线圈36的下表面露出，线圈36的内侧面、外侧面和上表面被磁芯部件34的柱状部44、圆筒部46和背板部54覆盖。
在圆筒部46与其外部相邻的圆筒部48之间也形成有下表面开口的环状的槽，在该槽收纳有沿着圆筒部46的外周面卷绕的线圈38。由此，线圈38的下表面露出，线圈38的内侧面、外侧面和上表面被磁芯部件34的圆筒部46、48和背板部54覆盖。
在圆筒部48与其外部相邻的圆筒部50之间也形成有下表面开口的环状的槽，在该槽收纳有沿着圆筒部48的外周面卷绕的线圈40。由此，线圈40的下表面露出，线圈40的内侧面、外侧面和上表面被磁芯部件34的圆筒部48、50和背板部54覆盖。
另外，在圆筒部50与其外部相邻的(最外周)的圆筒部52之间也形成有下表面开口的环状的槽，在该槽收纳有沿着圆筒部50的外周面卷绕的线圈42。由此，线圈42的下表面露出，线圈42的内侧面、外侧面和上表面被磁芯部件34的圆筒部50、52和背板部54覆盖。
按上述那样，在电磁铁32中，半径L4、L5比半导体晶圆W的半径150mm大。因此，如图1所示，最外周的线圈42位于比半导体晶圆W的外周边缘更靠半径方向外侧的位置，且配置成至少其一部分位于聚焦环16的上方。另外，最内周的线圈36配置成位于半导体晶圆W的中心部的上方。另外，从中心轴线Z看第二个线圈38配置成在半径方向上跨半导体晶圆W的中间部和周边部。而且，从中心轴线Z看第三个线圈40配置成在半径方向上跨半导体晶圆W的周边部和外侧。
线圈36、38、40、42各自的两端与电磁铁励磁电路56电连接。电磁铁励磁电路56在后述的控制部60的控制下，不仅能够以任意的励磁电流择一地使线圈36、38、40、42的任一者通电，而且能够在任意的组合下使多个线圈同时地以共同或者单独的任意的励磁电流通电。
根据上述构成的电磁铁32，通过对线圈36、38、40、42中的一个以上的线圈供给电流，能够在处理空间S形成相对于中心轴线Z具有沿半径方向的水平磁场分量BH的磁场B。图3表示由电磁铁32形成的磁场的例子。
图3的(a)表示相对于中心轴线Z在半平面内的磁铁32的截面以及向从中心轴线Z起第二个线圈38供给了电流时的磁场B。图3的(b)表示线圈38被供给了电流时的水平磁场分量BH的强度分布。
另外，图3的(c)表示相对于中心轴线Z在半平面内的电磁铁32的截面以及向最外周的线圈54供给了励磁电流时的磁场B。图3的(d)表示线圈54被供给了电流时的水平磁场分量BH的强度分布。图3的(b)和(d)所示的曲线图中，横轴表示将中心轴线Z的位置作为0mm时的半径方向的位置，纵轴表示水平磁场分量BH的强度(磁通密度)。
当对电磁铁32的线圈38供给电流时，形成有图3的(a)所示的磁场B。即，形成有如下的磁场B，该磁场B具有从柱状部44和圆筒部46的下端出来经过下方的处理空间S进入到圆筒部48、50、52的下端的磁力线环。该磁场B的磁力线环在磁轭部件34中从圆筒部48、50、52的下端绕过背板部54返回到柱状部44和圆筒部46。
这种磁场B的水平磁场分量BH在径向上的强度分布，如图3的(b)所示，成为在线圈38的线圈导体的中心部的下方具有峰值的强度分布。在一个例子中，线圈38的线圈导体的中心的位置在从轴线Z起大约100mm的位置，在处理直径300mm的晶圆W的情况下，为在径向上晶圆W的中心与边缘的中间位置。
另外，当对电磁铁32的线圈42供给电流时，形成有图3的(c)所示的磁场B。即，形成有如下的磁场B，该磁场B具有从柱状部44和圆筒部46、48、50的下端出来经过下方的处理空间S进入到最外周的圆筒部52的下端的磁力线环。该磁场B的磁力线环在磁轭部件34中从圆筒部52的下端绕过背板部54返回到柱状部44和圆筒部46、48、50。
这种磁场B的水平磁场分量BH在径向上的强度分布，如图3的(d)所示，成为在线圈42的线圈导体的中心部的下方具有峰值的强度分布。在一个例子中，线圈42的中心的位置在从轴线Z起大约200mm的位置，在处理直径300mm(半径150mm)的晶圆W的情况下，为在径向上晶圆W的边缘的外侧、即聚焦环26的位置。
在该等离子体蚀刻装置10中，控制部60包括一个或多个微型计算机，按照收纳在外部存储器或内部存储器的软件(程序)和处理方案(recipe)信息，控制装置内的各部件，特别是高频电源18、22、匹配器20、24、处理气体供给部30、电磁铁励磁电路56、排气装置等各自的动作和装置整体的动作(顺序)。
另外，控制部60还连接有键盘等输入装置、包含液晶显示器等显示装置的人机界面用的操作面板(未图示)、收纳或存储各种程序和处理方案、设定值等各种数据的外部存储装置(未图示)。在该实施方式中，控制部60被示为一个控制单元，但是可以采用多个控制单元并列或者分级地分担控制部60的功能的方式。
在该等离子体蚀刻装置10中，当对载置台14上的半导体晶圆W实施蚀刻加工时，从处理气体供给部30经由喷淋头(上部电极)26对腔室12内的处理空间S供给处理气体即蚀刻气体，将来自第一高频电源18的高频电力施加到载置台(下部电极)14，在上部电极26与载置台14之间产生高频电场。由此，在处理空间S中产生处理气体的因高频放电而形成的等离子体。而且，利用构成处理气体的分子或原子在等离子体中解离或电离生成的自由基和离子，能够对半导体晶圆W的表面的被处理膜实施由蚀刻掩模规定的规定图案的蚀刻加工。另外，通过调整从第二高频电源20施加到作为下部电极的载置台14的高频偏置电力，能够控制入射到半导体晶圆W的离子的能量。
然而，在半导体晶圆W上以高深宽比实施蚀刻加工的情况下，特别在形成高深宽比的接触孔的情况下，有时在晶圆面内的一部分区域产生接触孔倾斜的现象(倾斜)。
图4示意地表示在半导体晶圆W利用等离子体蚀刻形成孔或线形状时的沿径向的截面的放大图的例子。此外，在图4中，左侧为半导体晶圆W的中心方向，右侧为聚焦环(半导体晶圆W的周缘部)的方向。
如图4所示，在利用等离子体蚀刻形成孔或槽的情况下，离子相对于半导体晶圆W倾斜地入射，在蚀刻状态下相对于半导体晶圆W产生倾斜时，在形成的孔或槽的上端部空间的中心位置(上端部空间中心)与底部空间的中心位置(底部空间中心)在径向上产生偏离，连接它们的线A1成为相对于从上端部空间中心垂下的垂线A2倾斜的状态。
这种状态为产生了倾斜的状态，通过测定该线A1与垂线A2所成的角度(以下称为“倾斜角度”)，能够定量地评价倾斜的产生状态。这种倾斜在精细化进展和例如三维NAND中的多层化进展中成为较大的问题。
这里，说明使用该实施方式的等离子体蚀刻装置，以在半导体晶圆W表面的绝缘膜不实质上产生倾斜的方式形成高深宽比的孔的等离子体蚀刻的应用中，使电磁铁32的线圈36、38、40、42中的一者选择性地通电时的作用。其中，该实验中的主要的蚀刻条件如下。
腔室内压力：5.32Pa(40mTorr)
处理气体：C4F8/C4F6/Ar/O2＝35/10/400/20sccm
第一高频：频率100MHz、电力300W、脉冲周期50kHz、占空比20％
第二高频：频率3.2MHzMHz、电力10000W
处理时间：60秒
在图5中分别示出在最内周的线圈36中流过电流而形成15G的磁场的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和倾斜角度分布特性的测定结果。
如图5所示，显示蚀刻速率分布特性在从线圈36向半径方向内侧偏移的中心部的区域(大约0～20mm)上升得高，在线圈36正下方的区域(大约30～70mm)从晶圆中心侧至晶圆边缘侧下落的倾向。
根据该蚀刻速率分布特性可知，当对线圈36进行励磁(通电)时，处理空间S内的等离子体密度在中心部的区域(大约0～20mm)相对高，在线圈36正下方的区域(大约30～70mm)相对低。一般来说，在处理空间S内的某处存在磁场时，在其附近，电子受到洛伦兹力而进行漂移运动，由此，多次反复与处理气体的分子和原子的电离碰撞，其结果是，等离子体密度变高。从验证的结果可知，左右等离子体密度的磁场的作用，在从线圈36向半径方向内侧偏移的中心部的区域(大约0～20mm)作正功，在线圈36正下方的区域(大约30～70mm)作负功。
另外，倾斜角度分布特性，如图示所示，在从晶圆W的中心起0mm、30mm、60mm、80mm、100mm、125mm、145mm的位置分别为-0.6、0.4、2.7、1.3、0.3、1.9、-0.3度(deg)。即，在从线圈36靠半径方向内侧的区域存在倾斜角度显示负值(-0.6度)的部位(0mm)，在从线圈36的正下方至晶圆边缘位置附近的区域(大约30～125mm)显示倾斜角度为正值。此外，在晶圆边缘位置(150mm)，倾斜角度为负值(-0.3度)。但是，晶圆边缘位置与线圈36离开较远，几乎不受由线圈36形成的磁场的影响，所以，倾斜角度为负值(-0.3度)被认为是别的原因。
根据该倾斜角度分布特性，能够对形成在晶圆W或聚焦环16上的离子鞘层的分布进行推定或者确定。即，离子与电子相比非常重而且运动速度小，因此，处理空间S内不用说，即使在离子鞘层内，离子从磁场受到的洛伦兹力乃至加速度也小到能够忽略的程度。即，可以说离子入射到晶圆W的表面时的运动速度(矢量)由离子鞘层内的电场(矢量)决定。另外，离子鞘层内的电场(矢量)的方向依赖于离子鞘层的平坦度或者倾斜度，当假定晶圆W的表面为平坦时，依赖于离子鞘层与主等离子体的界面的平坦度或者倾斜度。
因此，如上那样，根据在线圈36正下方的位置(60mm)倾斜角度显示正值(2.7度)能够推测，如图5中由点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断上升的倾向，换言之，等离子体密度有不断下降的倾向。这也非常符合上述那样的图5的蚀刻速率分布特性。
即使在另外的区域，也可以推定在倾斜角度显示正值的位置，在其附近的晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向有不断上升的倾向，即等离子体密度有不断下降的倾向。另外，可以推定在倾斜角度显示负值的位置，在其附近的晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向有不断下降的倾向，即等离子体密度有不断上升的倾向。
图6分别示出在线圈38中流过电流而形成15G的磁场的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和倾斜角度分布特性的测定结果。
如图6所示，蚀刻速率分布特性显示在从线圈38向半径方向内侧偏移的区域(大约30～60mm)上升得高，在线圈38正下方的区域(大约80～110mm)从晶圆中心侧至晶圆边缘侧下落的倾向。
根据上述情况，当对线圈38进行励磁(通电)时，左右处理空间S内的等离子体密度的磁场的作用，在从线圈38向半径方向内侧偏移的靠中心部的区域(大约30～60mm)作正功，在线圈36正下方的区域(大约80～110mm)作负功。
另外，如图示所示，倾斜角度分布特性在从晶圆W的中心起0mm、30mm、60mm、80mm、100mm、125mm、145mm的位置分别为-0.4、-2.3、-2.2、1.0、0.8、1.1、0.0度(deg)。即，在线圈38的半径方向内侧存在倾斜角度显示负值(-2.3度、-2.2度)的部位(30mm、60mm)，在线圈38正下方和从该处起半径方向外侧的所有区域(大约100～150mm)倾斜角度显示正值或者零值。
这样，根据在线圈38正下方的位置(100mm)倾斜角度显示正值(1.0度)能够推测，如图6中由点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断上升的倾向，换言之，等离子体密度有不断下降的倾向。另外，根据从线圈38向半径方向内侧偏移的靠中心部的位置(30mm、60mm)显示负值(-2.3度、-2.2度)能够推测，如点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断下降的倾向，即，等离子体密度有不断上升的倾向。因此，能够推测，在倾斜角度从负值反转为正值的附近(70mm附近)等离子体密度变得极大。
图7分别示出在线圈40中流过电流而形成15G的磁场的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和倾斜角度分布特性的测定结果。
如图7所示，蚀刻速率的分布特性显示在线圈40的半径方向内侧的附近的区域(大约80～110mm)上升得高，在线圈40正下方的区域(大约130mm～)从晶圆中心侧至晶圆边缘侧下落的倾向。
根据上述情况可知，当对线圈40进行励磁(通电)时，左右处理空间S内的等离子体密度的磁场的作用，在从线圈40向半径方向内侧偏移的晶圆中间部上的区域(大约80～110mm)作正功，在线圈40正下方的区域(大约130mm)作负功。
另外，如图示所示，倾斜角度在从晶圆W的中心起0mm、30mm、60mm、80mm、100mm、125mm、145mm的位置分别为0.5、-0.6、-1.7、-1.9、0.0、3.2、0.5度(deg)。即，从线圈40起在半径方向内侧存在倾斜角度显示负值(-0.6度、-1.7度、-1.9度)的区域(30mm、60mm、80mm)，在线圈40的正下方和从该处起半径方向外侧的所有区域(大约125mm～150mm)倾斜角度显示正值。
如上所示，根据在线圈40正下方的位置(125mm、145mm)倾斜角度显示正值(3.2度、0.5度)能够推测，如图7中由点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断上升的倾向，换言之，等离子体密度有不断下降的倾向。另外，根据在从线圈40向半径方向内侧偏移的晶圆中间部上的位置(60mm、80mm)处显示负值(-1.7度、-1.9度)能够推测，如由点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断下降的倾向，即，等离子体密度有不断上升的倾向。因此，能够推测，在倾斜角度从负值反转为正值的附近(100mm附近)等离子体密度变得极大。
图8B分别示出在线圈42中流过电流而形成15G的磁场的情况下获得的晶圆上的蚀刻速率分布特性和倾斜角度分布特性的测定结果。
如图8所示，蚀刻速率分布特性显示在线圈42的半径方向内侧的附近的区域(大约110～140mm)上升得高的倾向。
根据上述情况可知，当对线圈42进行励磁(通电)时，左右处理空间S内的等离子体密度的磁场的作用，在从线圈42向半径方向内侧偏移的晶圆周边部上的区域(大约110～140mm)作正功。
另外，如图示所示，倾斜角度分布特性在从晶圆W的中心起0mm、30mm、60mm、80mm、100mm、125mm、145mm的位置分别为0.0、0.1、0.1、-0.5、-0.1、-0.6、-1.8度(deg)。即，在从线圈42起半径方向内侧存在倾斜角度显示负值(-0.5度、-0.1度、-0.6度、-1.8度)的区域(60mm、80mm、125mm、145mm)。
这样，根据在从线圈42起向半径方向内侧偏移的晶圆周边部上的位置(140mm)显示负值(-1.8度)能够推测，如由点划线SH所示，在其附近在晶圆W上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断上升的倾向，换言之，等离子体密度有不断下降的倾向。
如上所述，当选择性地使电磁铁32的线圈36、38、40、42中的一者通电时，在半导体晶圆W上，在从该通电的线圈即在处理空间S内形成磁场的线圈起稍微向半径方向内侧偏移的区域，蚀刻速率即等离子体密度相对变高，由此容易产生负的倾斜角度，在与该线圈在上下方向上重叠的正下方的区域，蚀刻速率即等离子体密度相对变低，由此容易产生正的倾斜角度。
根据上述情况，作为上述实施方式的等离子体蚀刻装置(图1)的一变形例，例如如图9所示，在上部电极26与下部电极(载置台)14之间的电极间间隙在半径方向的至少一处或者一区域连续变化的情况下，能够有效利用电磁铁32来抑制倾斜的产生。
在图9的例中，上部电极26与下部电极(载置台)14间的电极间间隙从300mm口径的半导体晶圆W的边缘的正上方附近(φ＝150mm)向半径方向外侧以一定的角度呈锥形状变窄。上部电极26包括与载置于下部电极(载置台)14上的半导体晶圆W的中心部平行地相对的第一下表面区域26e和与半导体晶圆W的周边部斜向地相对的第二下表面区域26f。这样，在电极间间隙从半导体晶圆W的边缘位置(φ＝150mm)附近起向半径方向外侧呈锥形状变窄的情况下，在上部电极26的倾斜部26f的正下方等离子体密度相对变高，所以在晶圆W之上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断下降的倾向。根据上述情况，在半导体晶圆W的周边部区域中离子从外侧斜入射的比例变高，容易产生倾斜角度成为负值(在图4中向﹣方向倾斜)的倾斜。
在这种情况下，能够适宜采用选择性地使电磁铁32中从中心轴线Z看第三个线圈40通电而在处理空间S形成磁场B的方式。在该情况下，如上所述，通过使线圈40通电而在处理空间S形成磁场B，实现在从线圈40起向半径方向内侧偏移的晶圆中间部区域之上提高等离子体密度，在线圈40正下方的区域降低等离子体密度那样的磁场效果。由此，在半导体晶圆W的周边部区域之上使离子鞘层与主等离子体的界面平坦化，由此，能够使离子垂直入射到晶圆W的表面，即抑制倾斜。这样一来，能够提高对半导体晶圆W的蚀刻工艺的成品率，进而实现生产效率的提高和生产成本的降低。
作为上述实施方式的等离子体蚀刻装置(图1)的另一变形例，如图10所示，在上部电极26与下部电极(载置台)14之间的电极间间隙在半径方向的至少一处或者一区域阶梯状变化的情况下，也能够与上述同样地有效利用电磁铁32来抑制倾斜产生。
在图10的例中，上部电极26包括隔着半导体晶圆W和第一间隙G1平行相对的第一下表面区域26g和隔着比第一间隙G1小的第二间隙G2平行相对的第二下表面区域26h。这里，第一下表面区域26g与第二下表面区域26h的边界27设置在半导体晶圆W的边缘位置(φ＝150mm)附近。在这种情况下，也因电极间间隙在半导体晶圆W的边缘位置(φ＝150mm)附近变窄，在晶圆W的边缘附近之上离子鞘层与主等离子体的界面在半径方向上有不断下降的倾向，离子从外侧斜向入射的比例变高，容易产生倾斜角度成为负值(在图4中向﹣方向倾斜)的倾斜。
在该情况下，也与上述同样地，通过采用选择性地使电磁铁32中从中心轴线Z看第三个线圈40通电而在处理空间S形成磁场B的方式，能够在半导体晶圆W的边缘附近之上使离子鞘层与主等离子体的界面平坦化，由此，能够使离子垂直入射到晶圆W的表面，即抑制倾斜。
[另外的实施方式或者变形例]
本发明不限于上述的实施方式和实施例，当然能够进行各种变形。
特别地，上部电极26与下部电极(载置台)14之间的电极间间隙的分布或上部电极26的下表面的凹凸形状，除了上述实施方式之外能够采用各种方式，与其相应地，在电磁铁32中选择性地使线圈36、38、40、42中的一个或多个通电的方式也能够采用各种方式。
如上所述，在本发明的等离子体处理装置中，通过选择性地使电磁铁32的线圈36、38、40、42通电，能够在半径方向上任意地控制在腔室12的处理空间S中生成的等离子体的密度分布。图12所示的等离子体蚀刻装置鉴于这样的电磁铁32的等离子体密度控制功能，利用环状的隔壁70将喷淋头(上部电极)26的气体缓冲室在半径方向分割为多个(例如4个)独立的小气体室26(1)、26(2)、26(3)、26(4)。在俯视图中，中心部的小气体室26(1)为圆形，其余的小气体室26(2)、26(3)、26(4)在中心部的小气体室26(1)的半径方向外侧以不同的直径呈环状分布。能够从这些独立的小气体室26(1)、26(2)、26(3)、26(4)将处理气体以独立的气体种类、混合比和流量导入处理空间S内。
因此，在从这些独立的小气体室26(1)、26(2)、26(3)、26(4)将同一处理气体供给到处理空间S内的情况下，通过控制各自的气体流量的比，能够根据电磁铁32产生的上述磁场效果独立地在半径方向上任意地控制在线圈处理空间S内生成的自由基的密度分布。由此，例如，能够关于蚀刻速率容易提高晶圆上的面内均匀性。
上述实施方式的电容耦合型等离子体蚀刻装置采用下部双频施加方式，在腔室12内的载置台(下部电极)14连接等离子体生成用的第一高频电源18和离子吸引用的第二高频电源22。然而，如图11所示，本发明也可以应用于如下构成：在上部电极26连接等离子体生成用的第一高频电源18，在载置台(下部电极)14连接离子吸引用的第二高频电源22。
本发明不限于等离子体蚀刻装置，也可以应用于电容耦合型的等离子体CVD装置、等离子体氧化装置、等离子体氮化装置等。另外，本发明中的被处理基板不限于半导体晶圆，也可以是平板显示器、有机EL、太阳能电池用的各种基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。
符号说明
10 等离子体蚀刻装置
12 腔室(处理容器)
14 载置台
26 上部电极
18 (等离子体生成用)的第一高频电源
20 (离子吸引用)的第二高频电源
32 电磁铁
34 磁轭部件
36、38、40、42 线圈
44 柱状部
46、48、50、52 圆筒部
54 背板部
56 线圈励磁电路
60 控制部

Claims (13)

1.一种等离子体处理装置，其使处理气体的等离子体作用于被处理基板来实施处理，所述等离子体处理装置的特征在于，包括：
以能够取出和放入的方式收纳所述被处理基板的处理容器；
设置在所述处理容器内的、用于载置所述被处理基板的下部电极；
设置在所述处理容器内的、与所述下部电极相对的上部电极；
在所述上部电极与所述下部电极之间施加高频电力的高频电源；和
在所述处理容器的上部或者上方具有以在上下方向上通过所述下部电极的中心的中心轴线为中心的一个或多个环状线圈的电磁铁。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
多个所述环状线圈在同一面内呈同心状地配置。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电磁铁具有除了各个所述线圈的下表面之外覆盖其内周面、外周面和上表面的磁轭。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述磁轭的与各个所述线圈相比向径向内侧延伸的部分不具有开口部分而封闭。
5.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
位于所述电磁铁的至少最外周的环状线圈设置成位于与所述被处理基板的周缘部相比靠外侧的位置。
6.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述上部电极与所述下部电极之间的电极间间隙在半径方向的至少一处或者一区域连续地或者台阶状地变化，
在所述电磁铁中通电的线圈中的至少一个，与所述电极间间隙变化之处或者区域的一部分或者全部在上下方向上重叠。
7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电极间间隙，具有相对于通过所述下部电极的中心的铅垂的中心轴线轴对称的轮廓，在半径方向上在从所述中心轴线起延伸至第一位置的第一区域具有均匀的间隙宽度，在从所述第一位置起延伸至比其更靠半径方向外侧的第二位置的第二区域具有呈锥形状变窄的间隙宽度。
8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第一位置对应于载置在所述下部电极上的所述被处理基板的边缘的位置。
9.如权利要求8所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述上部电极包括：与载置于所述下部电极的所述被处理基板平行相对的第一下表面区域；和与所述第一下表面区域相连的、向其半径方向外侧延伸且与所述被处理基板倾斜相对的第二下表面区域，
在所述电磁铁中通电的线圈中的至少一个，与所述上部电极的第二下表面区域在上下方向上重叠。
10.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述上部电极包括：与所述被处理基板隔着第一间隙平行相对的第一下表面区域；和与所述被处理基板隔着比所述第一间隙小的第二间隙平行相对的第二下表面区域，
在所述电磁铁中通电的线圈中的至少一个，与所述上部电极的第二下表面区域在上下方向上重叠。
11.一种等离子体处理方法，其使用等离子体处理装置使处理气体的等离子体作用于被处理基板来实施处理，所述等离子体处理装置包括：
以能够取出和放入的方式收纳所述被处理基板的处理容器；
设置在所述处理容器内的、用于载置所述被处理基板的下部电极；
设置在所述处理容器内的、与所述下部电极相对的上部电极；
在所述上部电极与所述下部电极之间施加高频电力的高频电源；和
在所述处理容器的上部或者上方具有以在上下方向上通过所述下部电极的中心的中心轴线为中心的一个或多个环状线圈的电磁铁，
所述等离子体处理方法的特征在于：
通过选择性地对所述电磁铁的任一环状线圈通电而在其周围产生磁场，控制形成于所述被处理基板之上和所述聚焦环之上的离子鞘层与主等离子体的界面的坡度。
12.如权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于：
通过对位于所述电磁铁的最外周的环状线圈通电而在其周围产生磁场，使形成于所述被处理基板的周缘部之上和所述聚焦环之上的离子鞘层与主等离子体的界面的坡度平坦化。
13.如权利要求11所述的等离子体处理方法，其特征在于：
通过使形成于所述被处理基板和所述聚焦环之上的离子鞘层与主等离子体的界面平坦化，来抑制通过等离子体蚀刻形成在所述被处理基板上的被蚀刻材料的图案产生倾斜。
CN201580013158.5A 2014-04-09 2015-02-26 等离子体处理装置和等离子体处理方法 Active CN106104769B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-079837 2014-04-09
JP2014079837A JP6204869B2 (ja) 2014-04-09 2014-04-09 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
PCT/JP2015/000997 WO2015155923A1 (ja) 2014-04-09 2015-02-26 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106104769A true CN106104769A (zh) 2016-11-09
CN106104769B CN106104769B (zh) 2019-07-19

Family

ID=54287517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580013158.5A Active CN106104769B (zh) 2014-04-09 2015-02-26 等离子体处理装置和等离子体处理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10074545B2 (zh)
JP (1) JP6204869B2 (zh)
KR (4) KR102630511B1 (zh)
CN (1) CN106104769B (zh)
WO (1) WO2015155923A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109935511A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 株式会社日立高新技术 等离子体处理装置
CN110416116A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 东京毅力科创株式会社 蚀刻装置和蚀刻方法
CN111095115A (zh) * 2017-09-18 2020-05-01 Asml荷兰有限公司 控制图案化过程的方法、设备制造方法
CN111868891A (zh) * 2018-08-02 2020-10-30 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻方法和等离子体处理装置
CN112585726A (zh) * 2019-07-29 2021-03-30 株式会社日立高新技术 等离子处理装置
CN113690127A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 长鑫存储技术有限公司 晶圆清洗装置及晶圆清洗方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10658222B2 (en) 2015-01-16 2020-05-19 Lam Research Corporation Moveable edge coupling ring for edge process control during semiconductor wafer processing
US11605546B2 (en) 2015-01-16 2023-03-14 Lam Research Corporation Moveable edge coupling ring for edge process control during semiconductor wafer processing
CN107615890A (zh) * 2015-05-11 2018-01-19 株式会社荏原制作所 电磁铁装置、电磁铁控制装置、电磁铁控制方法及电磁铁系统
US10957561B2 (en) 2015-07-30 2021-03-23 Lam Research Corporation Gas delivery system
US10825659B2 (en) 2016-01-07 2020-11-03 Lam Research Corporation Substrate processing chamber including multiple gas injection points and dual injector
US10699878B2 (en) 2016-02-12 2020-06-30 Lam Research Corporation Chamber member of a plasma source and pedestal with radially outward positioned lift pins for translation of a substrate c-ring
US10651015B2 (en) 2016-02-12 2020-05-12 Lam Research Corporation Variable depth edge ring for etch uniformity control
US10438833B2 (en) 2016-02-16 2019-10-08 Lam Research Corporation Wafer lift ring system for wafer transfer
US11011353B2 (en) 2016-03-29 2021-05-18 Lam Research Corporation Systems and methods for performing edge ring characterization
US10312121B2 (en) * 2016-03-29 2019-06-04 Lam Research Corporation Systems and methods for aligning measurement device in substrate processing systems
US10410832B2 (en) 2016-08-19 2019-09-10 Lam Research Corporation Control of on-wafer CD uniformity with movable edge ring and gas injection adjustment
JP6937644B2 (ja) * 2017-09-26 2021-09-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7038593B2 (ja) * 2018-04-16 2022-03-18 東京エレクトロン株式会社 処理装置及び処理装置の制御方法
CN108595820B (zh) * 2018-04-19 2021-01-22 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种分子电离碰撞截面的计算方法及装置
JP7198609B2 (ja) 2018-08-21 2023-01-04 東京エレクトロン株式会社 エッチング方法及びプラズマ処理装置
CN112466734A (zh) * 2019-09-09 2021-03-09 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置及处理基板的方法
JP2023136461A (ja) 2022-03-17 2023-09-29 東京エレクトロン株式会社 予測方法及び情報処理装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267237A (ja) * 1992-03-23 1993-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> プラズマ・ダメージ低減法およびプラズマ処理装置
JP2005527119A (ja) * 2002-05-22 2005-09-08 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 磁気プラズマ制御を伴う容量結合プラズマリアクタ
JP2007081208A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法及び処理装置
JP2012164766A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Ulvac Japan Ltd エッチング装置
CN103247511A (zh) * 2012-02-14 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03107481A (ja) 1989-09-22 1991-05-07 Ulvac Japan Ltd プラズマ処理装置
JP3037848B2 (ja) 1992-04-17 2000-05-08 東京エレクトロン株式会社 プラズマ発生装置およびプラズマ発生方法
JP4107518B2 (ja) 1996-07-03 2008-06-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3037848U (ja) 1996-08-26 1997-05-27 永田醸造機械株式会社 連続浸漬吸水装置
JP3375302B2 (ja) 1998-07-29 2003-02-10 東京エレクトロン株式会社 マグネトロンプラズマ処理装置および処理方法
JP2000150472A (ja) 1998-11-10 2000-05-30 Hitachi Ltd プラズマ処理装置
JP4355157B2 (ja) * 2003-03-31 2009-10-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置及び磁場発生装置
JP2005217240A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd ドライエッチング装置およびドライエッチング方法
JP2005303099A (ja) 2004-04-14 2005-10-27 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4884047B2 (ja) * 2006-03-23 2012-02-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JP4094040B2 (ja) * 2006-08-18 2008-06-04 株式会社エフオーアイ プラズマ発生装置
JP5264231B2 (ja) * 2008-03-21 2013-08-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR101117922B1 (ko) * 2008-03-27 2012-03-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 전극 구조체 및 기판 처리 장치

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05267237A (ja) * 1992-03-23 1993-10-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> プラズマ・ダメージ低減法およびプラズマ処理装置
JP2005527119A (ja) * 2002-05-22 2005-09-08 アプライド　マテリアルズ　インコーポレイテッド 磁気プラズマ制御を伴う容量結合プラズマリアクタ
CN1669108A (zh) * 2002-05-22 2005-09-14 应用材料有限公司 磁等离子体控制电容耦合等离子体反应器
JP2007081208A (ja) * 2005-09-15 2007-03-29 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法及び処理装置
JP2012164766A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Ulvac Japan Ltd エッチング装置
CN103247511A (zh) * 2012-02-14 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 基板处理装置

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111095115A (zh) * 2017-09-18 2020-05-01 Asml荷兰有限公司 控制图案化过程的方法、设备制造方法
CN109935511A (zh) * 2017-12-15 2019-06-25 株式会社日立高新技术 等离子体处理装置
CN110416116A (zh) * 2018-04-27 2019-11-05 东京毅力科创株式会社 蚀刻装置和蚀刻方法
CN110416116B (zh) * 2018-04-27 2024-03-29 东京毅力科创株式会社 蚀刻装置和蚀刻方法
CN111868891A (zh) * 2018-08-02 2020-10-30 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻方法和等离子体处理装置
CN111868891B (zh) * 2018-08-02 2022-11-22 东京毅力科创株式会社 等离子体蚀刻方法和等离子体处理装置
CN112585726A (zh) * 2019-07-29 2021-03-30 株式会社日立高新技术 等离子处理装置
CN112585726B (zh) * 2019-07-29 2023-07-14 株式会社日立高新技术 等离子处理装置
CN113690127A (zh) * 2020-05-18 2021-11-23 长鑫存储技术有限公司 晶圆清洗装置及晶圆清洗方法
CN113690127B (zh) * 2020-05-18 2023-09-08 长鑫存储技术有限公司 晶圆清洗装置及晶圆清洗方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220021032A (ko) 2022-02-21
KR102630511B1 (ko) 2024-01-29
KR20240015728A (ko) 2024-02-05
KR20160141711A (ko) 2016-12-09
US10074545B2 (en) 2018-09-11
JP6204869B2 (ja) 2017-09-27
US20170018407A1 (en) 2017-01-19
KR20220113555A (ko) 2022-08-12
JP2015201552A (ja) 2015-11-12
KR102361240B1 (ko) 2022-02-09
KR102434088B1 (ko) 2022-08-18
CN106104769B (zh) 2019-07-19
WO2015155923A1 (ja) 2015-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106104769A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
CN106128931B (zh) 双室结构的脉冲等离子体室
CN105097403B (zh) 等离子体处理装置
TWI618455B (zh) 用於電漿處理之感應耦合電漿源
KR100768019B1 (ko) 플라즈마 처리 시스템 및 그 방법
JP4009087B2 (ja) 半導体製造装置における磁気発生装置、半導体製造装置および磁場強度制御方法
TW201367B (zh)
TWI447805B (zh) 用以在面對晶圓的電極上感應產生直流電壓的方法及設備
US8920613B2 (en) Offset magnet compensation for non-uniform plasma
JP2009027194A (ja) 非均一な磁界を有する磁気励起プラズマチャンバ
CN101572208A (zh) 等离子体处理方法和等离子体处理装置
CN1619011A (zh) 使用螺旋自谐振线圈的电离物理汽相沉积装置
CN106104768A (zh) 等离子体处理方法和等离子体处理装置
KR20190104436A (ko) 기판 처리 방법
CN1689132A (zh) 用于产生均匀的处理速率的方法和设备
KR20090102257A (ko) 유도결합형 플라즈마 에칭장치
JP2014007160A (ja) 磁場強化型プラズマリアクタにおける磁場成形方法
CN101222813A (zh) 用于磁场增强等离子体反应器中成形磁场的方法
TW201543531A (zh) 電漿處理裝置之清潔方法及電漿處理裝置
RU2483501C2 (ru) Плазменный реактор с магнитной системой
CN101623680A (zh) 一种进气装置及应用该进气装置的半导体处理设备
JP2016082180A (ja) プラズマ処理装置
CN107591308A (zh) 等离子体处理装置及等离子体处理方法
CN107437503A (zh) 基板处理方法
KR101237400B1 (ko) 플라즈마 식각 장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant