CN112585726B - 等离子处理装置 - Google Patents

Abstract

为了能够使中心高的分布和节分布这两方独立地对等离子密度分布进行控制，针对处理的均匀性能够以更高精度对试料进行等离子处理，将等离子处理装置构成为具备：真空容器，试料被等离子处理；高频电源，提供用于生成等离子的高频电力；试料台，载置试料；和磁场形成部，使真空容器的内部形成磁场并被配置于真空容器的外侧，磁场形成部中具备：第1线圈；第2线圈，被配置于比第1线圈更靠内侧的位置且直径比第1线圈的直径小；第1磁轭，覆盖第1线圈、真空容器的上方以及侧面且第1线圈被配置于内部；和第2磁轭，沿着第2线圈的周方向覆盖第2线圈并在第2线圈的下方侧具有开口部。

Description

等离子处理装置

技术领域

本发明涉及适合在半导体设备的制造工序中，使用等离子来对氧化硅、氮化硅、低介电常数膜、多晶硅、铝等的材料进行蚀刻等的处理的等离子处理装置。

背景技术

在半导体设备的制造工序中，基于低温等离子的蚀刻等的等离子处理被广泛使用。低温等离子例如能够通过在减压下的反应容器内向上部电极与下部电极这两片电极被对置配置的电容耦合型的平行平板电极施加高频电力来形成。该平行平板型的等离子处理装置被较多用于半导体设备的制造工序。

平行平板型的等离子处理装置在两片电极间载置例如由半导体材料构成的晶片(以下为晶片)，导入所希望的处理气体之后向一个电极施加高频电力从而生成等离子，向晶片提供自由基和离子从而进行等离子处理。基于这样的等离子的蚀刻加工能够抑制加工形状的各向异性，因此在加工精度方面具有优势。

半导体设备的加工尺寸越来越微细化，另一方面加工精度的要求也提高。因此，需要维持适度的气体的解离状态并且以低压生成高密度的等离子。为了生成等离子而施加的高频电力的频率一般为10MHz以上，频率越高，越有利于高密度的等离子生成。但是，若高频率化则电磁波的波长变短，因此等离子处理室内的电场分布变得不一样。电场分布对等离子的电子密度有影响，电子密度对蚀刻率有影响。蚀刻率的面内分布的恶化使量产性降低，因此需要提高高频电力的频率并且提高蚀刻率的晶片面内的均匀性。

因此，例如在专利文献1(JP特开2008-166844号公报)中已知形成从晶片的中心向外周发散的磁场、通过磁场与电场的相互作用来将等离子密度分布均匀化的技术。此外，例如在专利文献2(JP特开2004-200429号公报)中已知按照多个线圈的每个设置磁轭，局部地控制等离子密度分布并均匀化的技术。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2008-166844号公报

专利文献2：JP特开2004-200429号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

在基于VHF频段以上的高频电力的等离子中，存在进行基于外部磁场的分布控制的技术(例如专利文献1、专利文献2)，但难以兼顾同心圆状地整体上凹凸地控制等离子密度分布和局部地进行控制。

因此，在本发明中，解决现有技术的课题，提供一种针对中心高的分布和节分布这两方均能够独立地控制等离子密度分布、在对试料进行等离子处理的情况下能够更高精度地确保处理的均匀性的等离子处理装置。

-解决课题的手段-

为了解决上述现有技术的课题，在本发明中，将等离子处理装置构成为具备：真空容器，试料被等离子处理；高频电源，提供用于生成等离子的高频电力；试料台，载置试料；和磁场形成部，使真空容器的内部形成磁场并被配置于真空容器的外侧，磁场形成部具备：第1线圈；第2线圈，被配置于比第1线圈更靠内侧的位置且直径比第1线圈的直径小；第1磁轭，覆盖第1线圈、真空容器的上方以及侧面且第1线圈被配置于内部；和第2扼铁，沿着第2线圈的周方向覆盖第2线圈且在第2线圈的下方侧具有开口部。

此外，为了解决上述现有技术的课题，在本发明中，将等离子处理装置构成为具备：真空容器，试料被等离子处理；高频电源，提供用于生成等离子的高频电力；试料台，载置试料；和磁场形成部，使真空容器的内部形成磁场且被配置于真空容器的外侧，磁场形成部具备：第1线圈；第2线圈；第1磁轭，覆盖第1线圈并且覆盖真空容器的上方以及侧面，且第1线圈被配置于内部；和第2磁轭，覆盖第2线圈，第2线圈和第2磁轭构成为：从第1磁轭的一个端部发出的磁力线经由第2磁轭而返回到第1磁轭的另一个端部，并且从第2磁轭发出的磁力线返回到第2磁轭。

-发明效果-

根据本发明，能够使中心高的分布和节分布这两方独立地对等离子密度分布进行控制，在对载置于试料台的试料进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

附图说明

图1是表示本发明的实施例所涉及的等离子处理装置的示意结构的框图。

图2是示意性地表示由本发明的实施例所涉及的等离子处理装置中的外周线圈和中间磁轭产生的磁力线的分布状态的、包含外周线圈和中间磁轭的局部剖视图。

图3是在比较例所示的结构中表示电子密度分布的线圈电流值依赖性的图表。

图4是在本发明的实施例所示的结构中表示基于中间线圈电流的接通/断开的电子密度分布电子密度分布的图表。

图5是表示本发明的第1变形例中的外周线圈和中间磁轭及其周边的部分的结构的局部剖视图。

图6是表示本发明的第2变形例中的外周线圈和中间磁轭及其周边的部分的结构的局部剖视图。

图7是表示本发明的第3变形例中的外周线圈和中间磁轭及其周边的部分的结构的局部剖视图。

图8是表示本发明的第4变形例中的中间磁轭和中间线圈的结构的局部剖视图。

图9是表示本发明的第5变形例中的中间磁轭和中间线圈的结构的局部剖视图。

图10是表示作为本发明的实施例的比较例而的等离子处理装置的示意结构的框图。

具体实施方式

本发明将等离子处理装置构成为，(a)形成越外周等离子生成区域的径向的磁通密度(Br)越大的可变的发散磁场，(b)仅使晶片的中间区域(R＝50～100[mm])等离子生成区域的Br可变。

为了(a)，将剖面为L字型的磁轭A配置于等离子生成区域上方来作成磁通从中央向外周侧返回的路径，为了(b)，在晶片中间区域正上方设置下方打开的コ字型的磁轭B并且在内部配置线圈C。

为了将从磁轭A的内侧端部出去的磁通经由磁轭B返回到磁轭A的外侧端部，将从磁轭B的端部出去的磁通返回到磁轭B，而将磁轭A配置于磁轭B的上方并且外周。

此时的要件是：

·磁轭A的剖面在覆盖腔体的位置是L字型

·磁轭B被配置于比等离子生成区域更靠上方的位置，是下方打开的コ字形状

·磁轭A与磁轭B空间上断开

·磁轭B的径向的重心位置处于比磁轭A的重心位置更靠内周侧

·磁轭B的径向的重心位置处于晶片上

·在磁轭B的内部配置一个以上的线圈

·在磁轭A的内部相邻地配置一个以上的线圈

线圈C也可以在左右排列多个线圈。根据电流流过多个排列的线圈的哪个，能够使等离子的电子密度提高的半径位置变化。

コ字型磁轭B的径向的中心位置被配置于R＝50～100[mm]为宜。更加优选地，对于高频电力的波长λ，设为喷淋板(shower plate)的相对介电常数ε时，设为R＝λ/ε/4*1000[mm]。这是由于以电介质中传输的高频的有效波长的一半的长度，容易产生驻波。

即本发明形成越外周等离子生成区域的径向的磁通密度(Br)越大的可变的发散磁场，另外并且，仅使晶片的中间区域(R＝50～100[mm])等离子生成区域的Br可变。将剖面为L字型的磁轭A配置于等离子生成区域上方来作成磁通从中央向外周侧返回的路径，在晶片中间区域正上方设置下方打开的コ字型的磁轭B并且在内部配置线圈C。为了将从磁轭A的内侧端部出去的磁通经由磁轭B并返回到磁轭A的外侧端部，将从磁轭B的端部出去的磁通返回到磁轭B，而将磁轭A配置于磁轭B的上方并且外周。

以下，基于附图来详细说明本发明的实施方式。在用于说明本实施方式的全部附图中，对具有相同功能的部件赋予相同的符号，原则上省略其反复的说明。

但是，本发明并不限定解释为以下所示的实施方式的记载内容。本领域技术人员容易理解在不脱离本发明的思想及主旨的范围内能够变更其具体的结构。

实施例1

图1是示意性地表示本发明的实施例所涉及的等离子处理装置100的结构的概略的纵剖视图。

图1所涉及的等离子处理装置100是使用了螺线管线圈即外周线圈81以及中间线圈83的有磁场平行平板型的等离子处理装置。本实施例的等离子处理装置100具有真空容器10，形成处理室40，该处理室40是该真空容器10内部的空间，载置处理对象的试料，被提供处理用的气体，在内部形成等离子。

进一步地，等离子处理装置100具备：等离子形成部50，被配置于真空容器10的上方，是生成用于在处理室40的内部形成等离子的电场或者磁场的单元；排气部45，与真空容器10的下部连结，包含对处理室40的内部进行排气并减压的涡轮分子泵等的真空泵；和控制部70，控制整体。

在真空容器10的处理室40的内部，具备在其下方配置的圆筒形的试料台2，该试料台2的上表面形成在其上方载置半导体晶片等的基板状的被处理试料3(以下，记为试料3)的载置面141。

在该载置面141的上方，设置与该载置面141对置配置并提供用于形成等离子的高频电力的圆板形状的上部电极4。此外，在该上部电极4的试料3侧配置圆板状的喷淋板5，该喷淋板5与试料台2的载置面141对置配置并且构成处理室40的顶板面，并具备多个向该处理室40的内部分散提供气体的贯通孔51。

喷淋板5和被配置于其上方的天线即上部电极4在这些被安装于真空容器10的状态下在其间形成缝隙41。从与缝隙41连结的真空容器10的外部的气体提供部60所连接的气体导入线6向缝隙41，经由施加于上部电极4内的气体流路来导入气体。

气体提供部60具备与提供的气体的种类相应的多个质量流量控制器61，各个质量流量控制器61与未图示的气瓶连接。向缝隙41提供的气体在缝隙41的内部分散后，通过被配置于包含喷淋板5侧的中央部的区域的多个贯通孔51并提供给处理室40的内部。

作为从气体提供部60通过该多个贯通孔51而提供给处理室40的内部的气体，存在试料3的处理中使用的处理用的气体或者虽未直接用于处理但对处理用的气体进行稀释的、或在未提供处理用的气体的期间提供给处理室40的内部并更换为处理用的气体的非活性气体等。

在上部电极4的内部，形成上部电极用制冷剂流路7。在该上部电极用制冷剂流路7连接制冷剂提供线路71，该制冷剂提供线路71与将制冷剂的温度调节为规定的范围的冷水机等的温度控制装置(未图示)连结。通过从温度控制装置(未图示)经由制冷剂提供线路71向上部电极用制冷剂流路7的内部提供温度被调节为规定的范围的制冷剂并进行循环，从而进行热交换并且上部电极4的温度被调节为适合于处理的值的范围内。

此外，上部电极4由导电性材料即铝或者不锈钢等所形成的圆板状的部件形成，在其上表面的中央部电连接等离子形成用的高频电力被传递的同轴电缆91。

从经由同轴电缆91而与上部电极4电连接的放电用高频电源8(以下，记为高频电源8)经由放电用高频电力匹配器9，向上部电极4提供等离子形成用的高频电力，从上部电极4的表面透过喷淋板5向处理室40的内部释放电场。在本实施例中，作为从高频电源8向上部电极4施加的等离子形成用的高频电力，使用超高频段(VHF频段)的频率即200MHz的电力。

进一步地，在真空容器10的外部、即将处理室40的上部的上方和侧方包围的位置，配置被外周磁轭82覆盖的电磁线圈即外周线圈81、和被中间磁轭84覆盖的电磁线圈即中间线圈83。通过该外周线圈81和中间线圈83而产生的磁场形成于处理室40的内部。

喷淋板5由石英等的电介质、硅等的半导体构成。由此，在从高频电源8向上部电极4施加等离子形成用的高频电力的状态下，由上部电极4形成的电场能够透过喷淋板5。

此外，上部电极4通过被配置于其上方、侧方并由石英、特氟龙(Telflon)(注册商标)等的电介质构成且环状的上部电极绝缘体12，与真空容器10电绝缘。同样地，在喷淋板5的周围，配置由石英等的电介质构成的绝缘环13，喷淋板5与真空容器10绝缘。这些上部电极绝缘体12、绝缘环13、上部电极4以及喷淋板5被固定于构成真空容器10的上部的盖部件(省略图示)，在盖部件的开闭的动作时作为一体而与盖部件转动。

具有圆筒形的真空容器10的侧壁与未图示的真空容器即在被减压的内部输送试料3的输送容器连结，在这些之间，配置作为试料3出入的通路的开口的门，在真空容器10内部进行试料3的处理的情况下，配置将门关闭并将真空容器10内部气密地密封的门阀。

在处理室40的内部的试料台2的下方即真空容器10的下部，配置与对处理室40的内部进行排气的排气部45连通的排气用的开口42。在该排气用的开口42与排气部45的未图示的真空泵之间将这些连结的排气的路径43的内部，配置板状的阀即调压阀44。该调压阀44是将排气的路径43的剖面横切而配置的板状的阀，该板状的阀绕轴旋转来增减相对于流路的剖面积。

通过利用控制部70来调节调压阀44的旋转的角度，能够增减来自处理室40的排气的流量或者速度。处理室40的内部的压力被控制部70调节，以使得通过从喷淋板5的贯通孔51提供的气体的流量或者速度与从排气用的开口42向排气部45侧排出的气体、粒子的流量或者速度的平衡，成为所希望的值的范围内。

接下来，对试料台2的周边的构造进行说明。本实施例的试料台2是被配置于处理室40的下方的中央部的圆筒形状的台，在其内部具备具有圆筒形或者圆板形状的金属制的基材2a。

本实施例的基材2a通过包含同轴电缆的供电路径28，经由被配置于该供电路径28上的偏置用高频电力匹配器21而与偏置用高频电源20电连接。从偏置用高频电源20向基材2a施加的偏置用高频电力是与从高频电源8向上部电极4施加的等离子生成用高频电力不同的频率(本例中为4MHz)。此外，在供电路径28上，配置电阻或者线圈等的元件32，该元件32与被接地的偏置用高频电力匹配器21以及偏置用高频电源20连接。

在从高频电源8向上部电极4施加等离子生成用高频电力并在试料台2与喷淋板5之间产生等离子11的状态下，从偏置用高频电源20向基材2a提供高频电力，从而在基材2a产生偏置电位。通过该偏置电位，等离子11中的离子等的荷电粒子被吸引至试料3的上表面或者载置面141。即，基材2a在上部电极4的下方，作为施加偏置用高频电力的下部电极而发挥功能。

此外，在基材2a的内部，用于使通过冷水机等的温度控制装置191而被调整为规定的温度的制冷剂循环通流的制冷剂流路19被配置为重叠的同心状或者螺旋状。

在基材2a的上表面，配置静电吸附膜14。静电吸附膜14由氧化铝或者氧化钇等的电介质的材料形成，在其内部，内置提供用于使试料3静电吸附的直流电力的钨电极15。在钨电极15的背面，连接将基材2a贯通而配置的静电吸附用供电路径27。钨电极15通过该静电吸附用供电路径27，经由电阻或者线圈等的元件32以及被接地的低频域通过滤波器(低通滤波器)16而与直流电源17电连接。

本实施例的直流电源17以及偏置用高频电源20的一端侧的端子被接地或与地线(earth)电连接。

防止更高频率的电流的流动而进行滤波(过滤)的低频域通过滤波器16以及偏置用高频电力匹配器21为了抑制来自高频电源8的等离子形成用的高频电力向直流电源17以及偏置用高频电源20流入而被配置。

来自直流电源17的直流电力或者来自偏置用高频电源20的高频电力无损耗地分别被提供给静电吸附膜14以及试料台2，但从试料台2侧向直流电源17以及偏置用高频电源20流入的等离子形成用的高频电力经由低频域通过滤波器16或者偏置用高频电力匹配器21而流向地线。另外，在图1中的来自偏置用高频电源20的供电路径28上，虽未图示低频域通过滤波器16，但具有相同效果的电路被内置于图示的偏置用高频电力匹配器21内。

在这样的结构中，从试料台2观察直流电源17以及偏置用高频电源20侧的情况下的来自高频电源8的电力的阻抗相对较低。在本实施例中，通过将提高电阻或者线圈等的阻抗的元件32在供电路径上插入配置于电极与低频域通过滤波器16以及偏置用高频电力匹配器21之间，从而提高从试料台2的基材2a侧观察直流电源17或者偏置用高频电源20侧的等离子形成用的高频电力的阻抗(本实施例中为100Ω以上)。

图1所示的实施例具备多个配置于静电吸附膜14的内部的钨电极15，进行提供直流电压以使得其中的一个与另一个具有不同的极性的两极性的静电吸附。因此，形成载置面141的静电吸附膜14将与试料3接触的面的面积二等分或者以近似为视为其的程度的范围内的值分为钨电极15具有不同极性的两个区域，向其分别提供独立的值的直流电力，维持为不同值的电压。

向被静电吸附并接触的静电吸附膜14与试料3的背面之间，经由配管181而从氦气提供单元18提供氦气。由此，试料3与静电吸附膜14之间的热传递的效率提高，能够增大与基材2a的内部的制冷剂流路19的热交换量，提高调节试料3的温度的效率。

在基材2a的下方，配置由特氟龙(注册商标)等形成的圆板状的绝缘板22。由此，被接地或者与地线电连接并被设为接地电位的基材2a与构成下方的处理室40的部件电绝缘。进一步地，在基材2a的侧面的周围，氧化铝等的电介质制的环状的绝缘层23被配置为包围基材2a。

在基材2a的下方，在与其连接配置的绝缘板22的周围以及在其上方被配置为包围基材2a的绝缘层23的周围，配置被接地或者与地线电连接并被设为接地电位的由导电性材料构成的导电板29。导电板29是从上方观察具有圆形或者视为其的程度的近似形状的板部件。在导电板29与基材2a之间存在绝缘层23，导电板29与基材2a被电绝缘。

在环状的绝缘层23的上方，配置由石英等的电介质或硅等的半导体构成的基座环25。基座环25被配置于试料3的周围，通过基座环25和绝缘层23来覆盖基材2a，从而控制试料3的外端部周边的反应生成物的分布，进行处理性能的均匀化。

这样，试料台2构成为具备：基材2a、在内部具备钨电极15的静电吸附膜14、载置基材2a并将基材2a与真空容器10之间电绝缘的绝缘板22、由绝缘材料形成并包围基材2a的周围的绝缘层23、覆盖基材2a的上表面和静电吸附膜14的侧面的基座环(Susceptor ring)25、以及覆盖绝缘板22的外周部与绝缘层23的外周部的导电板29。

在基座环25的外周侧，安装被配置为与基座环25相接的同心圆状的板状的遮挡板24。遮挡板24用于防止形成于处理室40的内部的等离子11的产生区域放大到试料台2的侧面，使试料台2的上部偏离，所谓的为了封闭而被配置。在板状的遮挡板24，为了使气体、粒子在上下方向通过，形成多个孔241。

在基材2a埋入温度测量器35，测量基材2a的温度。在试料3的表面设置未图示的温度测量器的状态下，通过未图示的加热单元来加热试料3并使试料3的温度变化，将此时的通过未图示的温度测量器而测量的试料3的表面温度与通过埋入到基材2a的温度测量器35而测量的基材2a的温度的关系预先数据库化并进行存储。通过在处理室40的内部产生等离子11并实际处理试料3时参照该数据库，能够根据通过被埋入到基材2a的温度测量器35而测量的基材2a的温度，推断等离子处理中的试料3的温度。

在本实施例所涉及的等离子处理装置100中，在外周线圈81的附近，剖面形状为L字型的外周磁轭82被配置为包围外周线圈81。此外，在外周磁轭82的内侧，配置中间线圈83和剖面为コ字型以使得包围中间线圈83的中间磁轭84。剖面形状为L字型的外周磁轭82和剖面为コ字型的中间磁轭84被配置为相互不接触。

中间磁轭84为下方打开的コ字型，以使得向中间线圈83施加电力来产生磁场时，从中间磁轭84产生的磁通向载置于试料台2的试料3的上部的等离子11生成的区域发散。

外周线圈81、外周磁轭82、中间线圈83、中间磁轭84的形状以及配置以如下目的而被决定：形成越是外周则载置于试料台2的试料3的上部的生成等离子11的区域的径向的磁通密度(Br)越大的可变的发散磁场，使试料3的中间区域(例如，试料3是直径Φ300mm的晶片的情况下，R＝50～100[mm]的区域)中的等离子生成区域的Br可变。

在本实施例的结构中，将外周磁轭82在中间磁轭84的上方一部分重叠并且配置于外周。通过设为这样的结构，如图2中示意性地所示，通过外周线圈81中流过电流而产生的磁场，能够将从外周磁轭82的内侧端部8201出去的由磁力线8210表示的磁通经由中间磁轭84并返回到外周磁轭82的外侧端部8202。进一步地，通过中间线圈83中流过电流而产生的磁场，能够将从中间磁轭84的端部8401出去的由磁力线8220表示的磁通经由外周磁轭82并返回到中间磁轭84。另外，在图2中，由磁力线8210和8220表示的磁通都表示外周线圈81和中间线圈83中同时流过电流的情况下产生的磁通的状态。

由此，通过剖面形状为L字型的外周磁轭82和コ字型的中间磁轭84而形成的磁场形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够控制等离子的电子密度分布(以下，也简记为等离子密度分布)的凹凸(浓淡)。此外，为了コ字型的中间磁轭84相对于剖面形状为L字型的外周磁轭82空间上分离，中间磁轭84相对于外周磁轭82能够形成比较独立的磁通回路，如图4所示，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域，能够比较高精度地进行磁场的控制，能够比较高精度地控制载置于试料台2的试料3的附近的电子密度的分布。

接下来，对比较例进行说明。图10中表示相对于本发明的实施例的作为比较例的等离子处理装置200。比较例的等离子处理装置200的整体结构中，对与通过图1而说明的实施例中说明的等离子处理装置100相同的部分赋予相同的编号，避免说明的重复。图10所示的等离子处理装置200在磁轭和线圈的结构不具备通过图1而说明的实施例中的中间线圈83、中间磁轭84这方面不同。

图10所示的比较例的磁轭80的构造是剖面为L字型，在其内侧在外侧和内侧的两个位置配置线圈1。这类似于专利文献1中所述的等离子处理装置中的磁轭5以及线圈6的结构。

在将磁轭80和线圈1的结构设为图10的比较例所示的结构的情况下，线圈1和磁轭80形成的静磁场形成将磁轭80的内侧端部和外侧端部连结的磁回路。该静磁场形成磁通向外周发散的垂下型的磁场。

图3中表示以图10所示的本发明的比较例的结构计算等离子的电子密度分布的结果。将线圈1的电流值从7A变到10A，分别进行计算。在图3中，301至304分别表示线圈1的电流值7A、8A、9A、10A的情况下的试料台2的径向的等离子的电子密度分布。可知通过线圈1的电流值而能够形成电子密度分布301这样的内周高以及电子密度分布304这样的外周高的电子密度分布。但是，如电子密度分布301至304所示，任何电流值，以半径位置310所示的半径100mm的周边的电子密度都不会局部变高。

另一方面，图4中表示对图1所示的本发明的实施例的结构中的等离子的电子密度分布进行计算的结果。在图1所示的结构中，在外周线圈81中流过电流，计算中间线圈83中流过电流的情况下的电子密度分布401和中间线圈83中未流过电流的情况下的电子密度分布402。对应于中间线圈83的接通/断开，在半径位置310所示的半径100mm的周边的位置，电子密度分布401在411的位置能够局部增加。

在试料3为直径Φ300mm的晶片的情况下，中间磁轭84的径向的中心位置配置于R＝50～100[mm]为宜。更加优选地，相对于高频电力的波长λ，设为喷淋板5的相对介电常数ε时，R＝λ/ε/4*1000[mm]。这是由于以电介质中传输的高频的有效的波长的一半长度容易产生驻波。

如上述说明那样，在本实施例中，将剖面形状为L字型的外周磁轭82配置于等离子生成区域上方并作成磁通从中央向外周侧返回的路径，在晶片中间区域正上方设置下方打开的コ字型的中间磁轭84并且在内部配置中间线圈83。为了将从外周磁轭82的内侧端部8201出去的磁通经由中间磁轭84返回到外周磁轭82的外侧端部8202，将从中间磁轭84的端部8401出去的磁通返回到中间磁轭84，设为将外周磁轭82配置于中间磁轭84的上方并且外周的结构。

由此，在基于本实施例的等离子处理装置100中，通过控制部70来控制施加于外周线圈81的电流，在真空容器10内部载置于试料台2的试料3的上方的生成等离子11的区域，形成越是外周则试料3的径向的磁通密度(Br)越大的这种可变的发散磁场，另外，通过控制部70来控制施加于中间线圈83的电流，能够使试料3的上方的生成等离子11的区域中的中间区域(R＝50～100[mm])的Br可变。

通过设为本实施例的图1所示的外周线圈81和中间线圈83以及外周磁轭82和中间磁轭84的配置，从而通过剖面形状为L字型的外周磁轭82和コ字型的中间磁轭84而形成的磁场形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够控制等离子密度分布的凹凸。此外，コ字型的中间磁轭84形成与L字型的外周磁轭82比较独立的磁通回路，如图4所示，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

根据以上，通过本实施例，能够对等离子密度分布的中心高的分布和节分布这两方均独立进行控制，在对载置于试料台的试料进行等离子处理的情况下，能够以更高精度确保处理的均匀性。

此外，通过本实施例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够以更高精度确保处理的均匀性。

[变形例1]

使用图5来说明本发明的实施例的第1变形例。在图5中，表示相当于通过图1而说明的等离子处理装置100中L字型的外周磁轭82、コ字型的中间磁轭84及其周边的部分的结构。

图5的结构中，与图1所示的结构的不同点在于，将图1的L字型的外周磁轭82置换为L字型的外周磁轭821。在图1的L字型的外周磁轭82中，内侧端部8201相对于コ字型的中间磁轭84重叠，与此相对地，在图5所示的本变形例的结构中，L字型的外周磁轭821的内侧端部8211与コ字型的中间磁轭84不重叠。即，L字型的外周磁轭821的内侧端部8211的直径比コ字型的中间磁轭84的外径大，L字型的外周磁轭821的内侧端部8211被配置于コ字型的中间磁轭84的附近。

即使将L字型的外周磁轭821和コ字型的中间磁轭84设为图5所示的关系，也能够通过外周线圈81中流过电流而产生的磁场来将从外周磁轭821的内侧端部8211出去的磁通经由中间磁轭84返回到外周磁轭821的外侧端部8212。进一步地，通过中间线圈83中流过电流而产生的磁场，能够将从中间磁轭84的端部8401出去的磁通经由外周磁轭821返回到中间磁轭84。

由此，通过L字型的外周磁轭821和コ字型的中间磁轭84而形成的磁场能够形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够控制等离子分布的凹凸。此外，コ字型的中间磁轭84形成与L字型的外周磁轭821比较独立的磁通回路，如图4所示，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

通过设为本变形例的线圈/磁轭配置，通过L字型的磁轭和コ字型磁轭而形成的磁场形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够对等离子密度分布的凹凸进行控制。此外，コ字型磁轭能够形成与L字型磁轭比较独立的磁通回路，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域，能够比较高精度地进行磁场的控制，能够比较高精度地控制载置于试料台2的试料3的附近的电子密度的分布，在对载置于试料台2的试料3进行等离子处理的情况下，能够以更高精度确保处理的均匀性。

此外，通过本变形例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够以更高精度确保处理的均匀性。

[变形例2]

使用图6来说明本发明的实施例的第2变形例。图6中，表示相当于通过图1而说明的等离子处理装置100中L字型的外周磁轭82、コ字型的中间磁轭84及周边的部分的结构。

图6的结构中，与图1所示的结构的不同点在于，将图1的L字型的外周磁轭82与变形例1的情况同样地置换为L字型的外周磁轭821，并且置换为コ字型的中间磁轭841。

在图1的L字型的外周磁轭821中，内侧端部8201与コ字型的中间磁轭84重叠，与此相对地，在图6所示的本变形例的结构中，与变形例1的情况同样地，L字型的外周磁轭821的内侧端部8211与コ字型的中间磁轭841不重叠。

进一步地，将中间线圈83的高度方向的位置设为与外周磁轭821的内侧端部8211附近的外周线圈81的高度几乎同等，另一方面，将コ字型的中间磁轭841的端部8411设为较长突出的形状，以使得コ字型的中间磁轭841的端部8411的位置成为与通过图1而说明的实施例中的コ字型的中间磁轭84的端部8401的位置相同的位置。

即使将L字型的外周磁轭821和コ字型的中间磁轭841设为图6所示的关系，也能够通过外周线圈81中流过电流而产生的磁场来将从外周磁轭821的内侧端部8211出去的磁通经由中间磁轭841返回到外周磁轭821的外侧端部8212。进一步地，通过中间线圈83中流过电流而产生的磁场，能够将从中间磁轭841的端部8411出去的磁通经由外周磁轭821返回到中间磁轭841。

由此，通过L字型的外周磁轭821和コ字型的中间磁轭841而形成的磁场形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够控制等离子密度分布的凹凸。此外，コ字型的中间磁轭841能够形成与L字型的外周磁轭821比较独立的磁通回路，如图4所示，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

通过本变形例，通过设为图6所示的线圈/磁轭配置，通过L字型的磁轭和コ字型磁轭而形成的磁场形成从中心向外周平稳地发散的磁通，能够控制等离子密度分布的凹凸。此外，コ字型磁轭能够形成与L字型磁轭比较独立的磁通回路，进行中间区域的等离子密度分布的控制。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域，能够比较高精度地进行磁场的控制，能够比较高精度地控制载置于试料台2的试料3的附近的等离子密度的分布，在对载置于试料台2的试料3进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

此外，通过本变形例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

[变形例3]

使用图7来说明本发明的实施例的第3变形例。在图7中，表示相当于通过图1而说明的等离子处理装置100中L字型的外周磁轭82、コ字型的中间磁轭84及其周边的部分的结构。

图7的结构中，与图1所示的结构的不同点在于，将图1的L字型的外周磁轭82置换为L字型的外周磁轭822。在图1的L字型的外周磁轭82中，内侧端部8201与コ字型的中间磁轭84一部分重叠，与此相对地，在图7所示的本变形例的结构中，L字型的外周磁轭822的内侧端部8221重叠为覆盖コ字型的中间磁轭842整体。

通过将L字型的外周磁轭822和コ字型的中间磁轭842设为图7所示的关系，能够通过外周线圈81中流过电流而产生的磁场，将从外周磁轭822的内侧端部8221出去的磁通经由中间磁轭842返回到外周磁轭822的外侧端部8222。进一步地，通过中间线圈83中流过电流而产生的磁场，能够将从中间磁轭842的端部8421出去的磁通经由外周磁轭822返回到中间磁轭842。

通过本变形例，通过设为图7所示的线圈/磁轭配置，通过L字型的外周磁轭822和コ字型的中间磁轭842而形成的磁场形成从中心向外周平滑地发散的磁通，能够控制等离子密度分布的凹凸。此外，コ字型的中间磁轭842形成相对于L字型的外周磁轭822比较独立的磁通回路，如图4所示，能够进行中间区域的等离子密度分布的控制。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域能够比较高精度地进行磁场的控制，能够比较高精度地控制载置于试料台2的试料3的附近的电子密度的分布，在对载置于试料台2的试料3进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

此外，通过本变形例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

[变形例4]

作为本发明中实施例的第4变形例，图8中表示通过图1而说明的等离子处理装置100中、中间线圈83与コ字型的中间磁轭84组合的变形例。在该情况下，外周线圈81和外周磁轭82与通过图1而说明的实施例的结构相同，因此省略说明。

在图8所示的本变形例中，形成为将实施例1中说明的中间线圈83分离为两个，由第一中间线圈831和第二中间线圈832构成，通过コ字型中间磁轭843来覆盖这些。

另外，针对外周磁轭，除了实施例1中说明的外周磁轭82，也可以使用变形例1中说明的外周磁轭822或者变形例3中说明的外周磁轭822。

通过将实施例1中说明的中间线圈83由第一中间线圈831和第二中间线圈832构成，任意中间线圈中流过电流从而能够更加细致地控制试料台2的上部的等离子11产生的区域中的磁场，能够调整等离子的电子密度提高的半径位置。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域，能够比较高精度地进行磁场的控制，能够比较高精度地控制载置于试料台2的试料3的附近的电子密度的分布，在对载置于试料台2的试料3进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

另外，在图8所示的结构中，表示了具备第一中间线圈831和第二中间线圈832的结构，但中间线圈的数量也可以是三个以上。

此外，通过本变形例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

[变形例5]

作为本发明中实施例的第5变形例，图9中表示通过图1而说明的等离子处理装置100中，中间线圈83与コ字型的中间磁轭84组合的变形例。在该情况下，外周线圈81和外周磁轭82与通过图1而说明的实施例的结构相同，因此省略说明。

在图9所示的本变形例中，将实施例1中说明的中间线圈83和コ字型的中间磁轭84的组合设为两个，由第一中间线圈833与第一コ字型的中间磁轭844的组合、第二中间线圈834与第二コ字型的中间磁轭844的组合构成。

另外，针对外周磁轭，除了实施例1中说明的外周磁轭82，也可以使用变形例1中说明的外周磁轭822或者变形例3中说明的外周磁轭822。

这样，通过由第一中间线圈833与第一コ字型的中间磁轭844的组合、第二中间线圈834与第二コ字型的中间磁轭844的组合构成，任意中间线圈中流过电流从而能够更加细致地控制试料台2的上部的等离子11产生的区域中的磁场，能够更加细致地进行等离子的电子密度提高的半径位置的调整。

其结果，在试料台2的上部的等离子11产生的区域能够比较细致地进行磁场的控制，能够更加细致地控制载置于试料台2的试料3的附近的电子密度的分布，在对载置于试料台2的试料3进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

另外，在图9所示的结构中，表示中间线圈与中间磁轭的组合为两组的情况，但中间线圈与中间磁轭的组合的数量也可以是三个以上。

此外，通过本变形例，能够同心圆状地整体地将等离子密度控制为凹凸，并且能够独立地控制Φ300mm晶片的中周区域(R＝50～100mm)的等离子密度，在对Φ300mm的晶片进行等离子处理的情况下，能够更高精度地确保处理的均匀性。

产业上的可利用性

本发明例如能够利用于在半导体设备的生产线中，将半导体晶片在等离子中进行蚀刻处理并在半导体晶片上形成微小的图案的蚀刻装置。

-符号说明-

2...试料台，2a...基材，3...试料，4...上部电极，5...喷淋板，8...放电用高频电源，10...真空容器，11...等离子，12...上部电极绝缘体，13...绝缘环，22...绝缘板，23...绝缘层，24...遮挡板，25...基座环，30...气体通过孔，40...处理室，45...排气部，50...等离子形成部，70...控制部，81...外周线圈，82、821、822...外周磁轭，83、831、832、833、834...中间线圈，84、841、842、843、844、854...中间磁轭，100...等离子处理装置。

Claims (9)

1.一种等离子处理装置，其特征在于，具备：

真空容器，试料被等离子处理；

高频电源，提供用于生成等离子的高频电力；

试料台，载置所述试料；和

磁场形成部，使所述真空容器的内部形成磁场，被配置于所述真空容器的外侧，

所述磁场形成部具备：第1线圈；第2线圈，被配置于比所述第1线圈更靠内侧且直径比所述第1线圈的直径小；第1磁轭，覆盖所述第1线圈、所述真空容器的上方以及侧面，且所述第1线圈被配置于内部；第2磁轭，沿着所述第2线圈的周方向覆盖所述第2线圈，且在所述第2线圈的下方侧具有开口部。

2.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述第1磁轭被配置于与所述第2磁轭不电接触的位置。

3.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述第2磁轭被配置于所述第1磁轭的内部。

4.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

俯视图中的所述第2磁轭的外径为俯视图中的所述试料的直径以上。

5.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述第2线圈具有一个线圈和直径比所述一个线圈的直径大的另一个线圈。

6.根据权利要求5所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述第2磁轭具有覆盖所述一个线圈的一个磁轭、和覆盖所述另一个线圈的另一个磁轭。

7.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述等离子处理装置还具备：对所述磁场形成部进行控制的控制部，

所述控制部对流过所述第1线圈的电流进行控制以使得形成越是所述试料的外周则所述试料的径向的磁通密度越大的这种发散磁场，并且对流过所述第2线圈的电流进行控制以使得所述试料的径向的中间区域中的磁通密度成为所希望的值。

8.一种等离子处理装置，其特征在于，具备：

真空容器，试料被进行等离子处理；

高频电源，提供用于生成等离子的高频电力；

试料台，载置所述试料；和

磁场形成部，使所述真空容器的内部形成磁场，被配置于所述真空容器的外侧，

所述磁场形成部具备：第1线圈；第2线圈；第1磁轭，覆盖所述第1线圈、所述真空容器的上方以及侧面，且所述第1线圈被配置于内部；和第2磁轭，覆盖所述第2线圈，

所述第2线圈和所述第2磁轭被构成为：从所述第1磁轭的一个端部发出的磁力线经由所述第2磁轭而返回到所述第1磁轭的另一个端部，并且从所述第2磁轭发出的磁力线返回到所述第2磁轭。

9.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，

所述第2线圈和所述第2磁轭被构成为：从所述第1磁轭的一个端部发出的磁力线经由所述第2磁轭而返回到所述第1磁轭的另一个端部，并且从所述第2磁轭发出的磁力线返回到所述第2磁轭。

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