TW202036715A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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輿水地塩
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種調整基板之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板之區域上之電漿的密度之技術。 一實施形態之電漿處理裝置具備腔室及基板支持器。基板支持器具有下部電極及靜電吸盤。基板支持器於腔室內支持載置於靜電吸盤上之基板。邊緣環以包圍基板之邊緣之方式配置。偏壓電源經由第1電性通路而與下部電極連接。與第1電性通路及下部電極分開之第2電性通路設置成自下部電極或第1電性通路向邊緣環供給偏壓電力。阻抗調整器向第2電性通路提供可變阻抗。

Description

電漿處理裝置
本發明之例示性實施形態係關於一種電漿處理裝置。
於對基板之電漿蝕刻中使用電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、靜電吸盤、及下部電極。靜電吸盤及下部電極設置於腔室內。靜電吸盤設置於下部電極上。靜電吸盤支持載置於其上之聚焦環。靜電吸盤支持藉由聚焦環包圍之區域內配置之基板。當於電漿處理裝置上進行蝕刻時，向腔室內供給氣體。又，向下部電極供給高頻電力。電漿由腔室內之氣體形成。基板藉由來自電漿之離子、自由基之類的化學物種蝕刻。
當實行電漿蝕刻時，聚焦環消耗，聚焦環之厚度減小。若聚焦環之厚度減小，則聚焦環之上方處之電漿鞘層(以下，稱為「鞘層」)之上端的位置降低。聚焦環之上方處之鞘層之上端於鉛直方向上的位置與基板之上方處之鞘層之上端於鉛直方向上的位置應該相等。因此，於專利文獻1中，揭示有一種可調整聚焦環之上方處之鞘層之上端於鉛直方向上的位置之電漿處理裝置。專利文獻1所揭示之電漿處理裝置構成為將直流電壓施加於聚焦環。又，專利文獻1所揭示之電漿處理裝置構成為當將直流電壓施加於聚焦環時，調整向下部電極供給之高頻電力之功率位準。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2008-227063號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種調整基板之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板之區域上之電漿的密度之技術。 [解決問題之技術手段]
於一例示性實施形態中提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、高頻電源、偏壓電源、第1電性通路、第2電性通路、及阻抗調整器。基板支持器具有下部電極及靜電吸盤。靜電吸盤設置於下部電極上。基板支持器構成為於腔室內支持載置於靜電吸盤上之基板。邊緣環以包圍基板之邊緣之方式配置。高頻電源構成為產生為了於腔室內產生電漿而供給之高頻電力。偏壓電源構成為產生偏壓電力。第1電性通路將偏壓電源與下部電極彼此電性連接。第2電性通路係與第1電性通路及下部電極分開之電性通路。第2電性通路設置成自下部電極或第1電性通路向邊緣環供給偏壓電力。阻抗調整器向第2電性通路提供可變阻抗。 [發明之效果]
根據一例示性實施形態，可調整基板之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板之區域上之電漿的密度。
以下，對各種例示性實施形態進行說明。
於一例示性實施形態中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、高頻電源、偏壓電源、第1電性通路、第2電性通路、及阻抗調整器。基板支持器具有下部電極及靜電吸盤。靜電吸盤設置於下部電極上。基板支持器構成為於腔室內支持載置於靜電吸盤上之基板。邊緣環以包圍基板之邊緣之方式配置。高頻電源構成為產生為了於腔室內產生電漿而供給之高頻電力。偏壓電源構成為產生偏壓電力。第1電性通路將偏壓電源與下部電極彼此電性連接。第2電性通路係與第1電性通路及下部電極分開之電性通路。第2電性通路設置成自下部電極或第1電性通路向邊緣環供給偏壓電力。阻抗調整器向第2電性通路提供可變阻抗。
根據上述實施形態之電漿處理裝置，可藉由阻抗調整器調整第2電性通路之阻抗。利用第2電性通路之阻抗之調整，可調整供給至基板之電力之功率位準與供給至邊緣環之電力之功率位準之比率。其結果，可調整基板之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板之區域上之電漿的密度。又，該電漿處理裝置可藉由附加第2電性通路容易地構成。
於一例示性實施形態中，第1電性通路可包含複數個導電線。於本實施形態中，複數個導電線將下部電極與偏壓電源彼此電性連接、且於複數個位置與下部電極連接。複數個位置具有距下部電極之中心軸線相等之距離、且相對於該中心軸線於圓周方向上等間距排列。根據本實施形態，可經由第1電性通路均勻地向下部電極供給電力。
於一例示性實施形態中，第1電性通路可進而包含共通導電線。共通導電線係將複數個導電線之各者與偏壓電源電性連接。於本實施形態中，複數個導電線自共通導電線相對於下部電極之中心軸線沿徑向延伸、且於圓周方向上等間距排列。
於一例示性實施形態中，第2電性通路可包含共通導電線。第2電性通路之共通導電線將下部電極或第1電性通路與阻抗調整器彼此電性連接。
於一例示性實施形態中，第2電性通路之共通導電線可於下部電極之中心軸線上自下部電極延伸。第2電性通路可進而包含相對於中心軸線於徑向上延伸之複數個導電線。於本實施形態中，阻抗調整器於第2電性通路之共通導電線與第2電性通路之複數個導電線之各者之間電性連接。第2電性通路之複數個導電線構成為於複數個位置向邊緣環供給偏壓電力。複數個位置具有距下部電極之中心軸線相等之距離、且相對於該中心軸線於圓周方向上等間距排列。根據本實施形態，可經由第2電性通路均勻地向邊緣環供給電力。
於一例示性實施形態中，第2電性通路之複數個導電線可相對於下部電極之中心軸線於圓周方向上等間距排列。
於一例示性實施形態中，阻抗調整器可包含可變阻抗元件。可變阻抗元件可為可變電容電容器。
於一例示性實施形態中，可變電容電容器可包含筒狀之導體及液體供給器。筒狀之導體於第2電性通路之共通導電線之周圍延伸、且與第2電性通路之共通導電線一起形成容器。液體供給器構成為向容器內供給具有介電性之液體。
於一例示性實施形態中，阻抗調整器可包含可變電容電容器。可變電容電容器可包含筒狀之導體、筒狀之介電體、及驅動裝置。筒狀之導體於第2電性通路之共通導電線之周圍延伸。筒狀之介電體設置於第2電性通路之共通導電線與筒狀之導體之間。驅動裝置構成為使筒狀之介電體沿著第2電性通路之共通導電線移動。
於一例示性實施形態中，第2電性通路可自下部電極延伸、且設置成自下部電極向邊緣環供給偏壓電力。
於一例示性實施形態中，偏壓電源可構成為產生另一高頻電力作為偏壓電力，該另一高頻電力具有與藉由高頻電源產生之高頻電力之頻率不同之頻率。藉由偏壓電源產生之高頻電力之頻率可較藉由高頻電源產生之高頻電力之頻率低。
於一例示性實施形態中，偏壓電源可構成為週期性地產生脈衝狀之直流電壓作為偏壓電力。
於一例示性實施形態中，電漿處理裝置可進而具備鞘層調整器。鞘層調整器構成為調整邊緣環之上方處之鞘層之上端於鉛直方向上的位置。
於一例示性實施形態中，鞘層調整器可包含另一電源。另一電源與第2電性通路或邊緣環電性連接、且構成為週期性地產生脈衝狀之直流電壓。
於一例示性實施形態中，鞘層調整器可包含另一電源。另一電源與第2電性通路或邊緣環電性連接、且構成為產生高頻電壓。
於一例示性實施形態中，鞘層調整器可包含直流電源。直流電源構成為經由與邊緣環連接之另一電性通路向邊緣環施加直流電壓。
於一例示性實施形態中，鞘層調整器可構成為為了調整邊緣環之上表面於鉛直方向上之位置而使邊緣環向上方移動。
以下，參照圖式對各種例示性實施形態進行詳細說明。再者，於各圖式中，對同一或相當之部分附加同一元件符號。
圖1係概略性地表示一例示性實施形態之電漿處理裝置之圖。圖1所示之電漿處理裝置1係電容耦合型之電漿處理裝置。電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10於其中提供內部空間10s。內部空間10s之中心軸線為於鉛直方向上延伸之軸線AX。於一實施形態中，腔室10包含腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。內部空間10s提供於腔室本體12之中。腔室本體12例如由鋁構成。腔室本體12電性接地。於腔室本體12之內壁面，即劃分形成內部空間10s之壁面形成有具有耐電漿性之膜。該膜可為藉由陽極氧化處理形成之膜或由氧化釔形成之膜之類的陶瓷製膜。
於腔室本體12之側壁形成有通路12p。基板W於內部空間10s與腔室10之外部之間搬送時，通過通路12p。為了通路12p之開閉，閘閥12g沿腔室本體12之側壁設置。
電漿處理裝置1進而具備基板支持器16。基板支持器16構成為於腔室10之中支持載置於其上之基板W。基板W具有大致圓盤形狀。基板支持器16由支持部17支持。支持部17自腔室本體12之底部向上方延伸。支持部17具有大致圓筒形狀。支持部17由石英之類之絕緣材料形成。
基板支持器16具有下部電極18及靜電吸盤20。下部電極18及靜電吸盤20設置於腔室10之中。下部電極18由鋁之類的導電性材料形成，具有大致圓盤形狀。下部電極18之中心軸線為軸線AX。
於下部電極18內形成有流路18f。流路18f係熱交換介質用之流路。作為熱交換介質，使用液狀之冷媒或藉由其汽化冷卻下部電極18之冷媒(例如，氟氯碳化物)。於流路18f連接有熱交換介質之供給裝置(例如，冷卻器單元)。該供給裝置設置於腔室10之外部。自供給裝置經由配管23a將熱交換介質供給至流路18f。供給至流路18f之熱交換介質經由配管23b返回供給裝置。
靜電吸盤20設置於下部電極18上。基板W於內部空間10s中被處理時，載置於靜電吸盤20上，藉由靜電吸盤20保持。
靜電吸盤20具有本體及電極。靜電吸盤20之本體由氧化鋁或氮化鋁之類的介電體形成。靜電吸盤20之本體具有大致圓盤形狀。靜電吸盤20之中心軸線與軸線AX大致一致。靜電吸盤20之電極設置於本體內。靜電吸盤20之電極具有膜形狀。於靜電吸盤20之電極，經由開關電性連接有直流電源。若來自直流電源之電壓施加至靜電吸盤20之電極，則於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電引力。藉由產生之靜電引力，基板W被吸引至靜電吸盤20，藉由靜電吸盤20保持。
靜電吸盤20包含基板載置區域。基板載置區域係具有大致圓盤形狀之區域。基板載置區域之中心軸線與軸線AX大致一致。基板W於腔室10內被處理時，載置於基板載置區域之上表面上。
於一實施形態中，靜電吸盤20可進而包含邊緣環載置區域。邊緣環載置區域於靜電吸盤20之中心軸線之周圍以包圍基板載置區域之方式沿周方向延伸。於邊緣環載置區域之上表面之上搭載有邊緣環FR。邊緣環FR具有環形狀。邊緣環FR以其中心軸線與軸線AX一致之方式載置於邊緣環載置區域上。基板W配置於由邊緣環FR包圍之區域內。即，邊緣環FR以包圍基板W之邊緣之方式配置。邊緣環FR可具有導電性。邊緣環FR由例如矽或碳化矽形成。邊緣環FR亦可由石英之類的介電體形成。
電漿處理裝置1可進而具備氣體供給線25。氣體供給線25將來自氣體供給機構之傳熱氣體例如He氣體供給至靜電吸盤20之上表面與基板W之背面(下表面)之間。
電漿處理裝置1進而具備絕緣區域27。絕緣區域27配置於支持部17上。絕緣區域27相對於軸線AX於徑向配置於下部電極18之外側。絕緣區域27沿下部電極18之外周面於周方向上延伸。絕緣區域27由石英之類的絕緣體形成。邊緣環FR載置於絕緣區域27及邊緣環載置區域上。
電漿處理裝置1進而具備上部電極30。上部電極30設置於基板支持器16之上方。上部電極30與構件32一起關閉腔室本體12之上部開口。構件32具有絕緣性。上部電極30經由該構件32支持於腔室本體12之上部。
上部電極30包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面劃分形成內部空間10s。於頂板34形成有複數個氣體噴出孔34a。複數個氣體噴出孔34a之各者於板厚方向(鉛直方向)貫通頂板34。該頂板34不限定，例如由矽形成。或者，頂板34可具有於鋁製構件之表面設置有耐電漿性之膜之構造。該膜可為藉由陽極氧化處理形成之膜或由氧化釔形成之膜之類的陶瓷製膜。
支持體36裝卸自在地支持頂板34。支持體36由例如鋁之類的導電性材料形成。於支持體36之內部設置有氣體擴散室36a。自氣體擴散室36a，複數個氣體孔36b向下方延伸。複數個氣體孔36b分別與複數個氣體噴出孔34a連通。於支持體36形成有氣體導入埠36c。氣體導入埠36c連接於氣體擴散室36a。於氣體導入埠36c連接有氣體供給管38。
於氣體供給管38，經由閥群41、流量控制器群42、及閥群43連接有氣體源群40。氣體源群40、閥群41、流量控制器群42、及閥群43構成氣體供給部。氣體源群40包含複數個氣體源。閥群41及閥群43之各者包含複數個閥(例如開閉閥)。流量控制器群42包含複數個流量控制器。流量控制器群42之複數個流量控制器之各者係質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源之各者經由閥群41之對應閥、流量控制器群42之對應流量控制器、及閥群43之對應閥與氣體供給管38連接。電漿處理裝置1可以個別地調整之流量，將選自氣體源群40之複數個氣體源中之一個以上之氣體源之氣體供給至內部空間10s。
於基板支持器16或支持部17與腔室本體12之側壁之間設置有擋板48。擋板48例如可藉由於鋁製構件被覆氧化釔等陶瓷構成。於該擋板48形成有多數個貫通孔。於擋板48之下方，排氣管52與腔室本體12之底部連接。於該排氣管52連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有自動壓力控制閥之類的壓力控制器及渦輪分子泵等真空泵，可減少內部空間10s之壓力。
電漿處理裝置1可進而具備高頻電源61。高頻電源61係構成為產生為了於腔室10內產生電漿而供給之高頻電力HF之電源。高頻電力HF具有27～100 MHz之範圍內之頻率，例如40 MHz或60 MHz之頻率。高頻電源61為了供給高頻電力HF至下部電極18，經由匹配電路63及第1電性通路71而與下部電極18連接。匹配電路63構成為使高頻電源61之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之阻抗匹配。
圖2係概略性地表示高頻電源與上部電極連接之電漿處理裝置之例之圖。如圖2所示，高頻電源61可不與下部電極18電性連接，可經由匹配電路63而與上部電極30連接。
如圖1所示，電漿處理裝置1具備偏壓電源62。偏壓電源62構成為產生偏壓電力LF。偏壓電力LF可用於向基板W提取離子。偏壓電力LF包含高頻成分。偏壓電力LF可具有週期性。
於一實施形態中，偏壓電源62可為產生與高頻電力HF不同之高頻電力作為偏壓電力LF之電源。藉由偏壓電源62產生之高頻電力之頻率係與高頻電力HF之頻率不同。藉由偏壓電源62產生之高頻電力之頻率可較高頻電力HF之頻率低。藉由偏壓電源62產生之高頻電力之頻率為50 kHz～27 MHz之範圍內之頻率，例如為400 kHz。再者，於高頻電源61與上部電極30連接之情形時，藉由偏壓電源62產生之高頻電力之頻率可較高頻電力HF之頻率低，亦可較高頻電力HF之頻率高，亦可與高頻電力HF之頻率相同。偏壓電源62為了將偏壓電力LF供給至下部電極18，經由匹配電路64及第1電性通路71而與下部電極18連接。匹配電路64構成為使偏壓電源62之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之阻抗匹配。
再者，作為偏壓電力LF之高頻電力可為週期性地產生之脈衝狀之高頻電力。即，對下部電極18之來自偏壓電源62之高頻電力之供給及供給停止可交替地切換。
於另一實施形態中，偏壓電源62可構成為向下部電極18施加脈衝狀之直流電壓作為偏壓電力LF。脈衝狀之直流電壓可具有負極性。脈衝狀之直流電壓可週期性地施加至下部電極18。脈衝狀之直流電壓之位準可於將該脈衝狀之直流電壓施加至下部電極18之期間內變化。
電漿處理裝置1進而具備上述第1電性通路71及第2電性通路72。如上述般，第1電性通路71將偏壓電源62與下部電極18彼此電性連接。
第2電性通路72係與第1電性通路71及下部電極18分開之另一電性通路。於一實施形態中，第2電性通路72設置成自下部電極18或第1電性通路71向邊緣環FR供給偏壓電力LF。於一實施形態中，第2電性通路72自下部電極18延伸、且設置成自下部電極18向邊緣環FR供給偏壓電力。於圖1所示之實施形態中，第2電性通路72將下部電極18與一個以上之電極73彼此電性連接。一個以上之電極73設置於邊緣環FR之正下方。於一實施形態中，一個以上之電極73設置於絕緣區域27之中。或者，一個以上之電極73可設置於靜電吸盤20之邊緣環載置區域內。電漿處理裝置1亦可具備於軸線AX之周圍延伸的單一之環狀之電極73作為一個以上之電極73。或者，電漿處理裝置1可具備相對於軸線AX沿著圓周方向排列之複數個電極73作為一個以上之電極73。複數個電極73可等間距排列。
電漿處理裝置1進而具備阻抗調整器77。阻抗調整器77向第2電性通路72提供可變阻抗。於一實施形態中，阻抗調整器77包含可變阻抗元件。可變阻抗元件設置於第2電性通路72上。阻抗調整器77之可變阻抗元件只要為可變更第2電性通路72之阻抗之元件，則可為任意之元件。阻抗調整器77之可變阻抗元件可由單一之構件構成，亦可由複數個構件構成。於一實施形態中，阻抗調整器77之可變阻抗元件可為可變電容電容器。可變電容電容器之一端與下部電極18電性連接，可變電容電容器之另一端與一個以上之電極73電性連接。於另一實施形態中，阻抗調整器77可為由複數個串聯電路之並聯連接構成之電路。複數個串聯電路之各者可包含固定阻抗元件與開關元件之串聯連接。固定阻抗元件為例如固定電容電容器。
於一實施形態中，電漿處理裝置1可進而具備控制部MC。控制部MC為具備處理器、儲存裝置、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，控制電漿處理裝置1之各部。具體而言，控制部MC執行儲存於儲存裝置之控制程式、基於儲存於該儲存裝置之製程配方資料控制電漿處理裝置1之各部。藉由控制部MC之控制，由製程配方資料指定之製程於電漿處理裝置1實行。
於電漿處理裝置1進行電漿蝕刻之情形時，向內部空間10s供給氣體。並且，藉由供給高頻電力HF及/或偏壓電力LF，於內部空間10s激發氣體。其結果，於內部空間10s之中產生電漿。藉由來自產生之電漿之離子及/或自由基之類的化學物種處理基板W。例如，蝕刻基板。
根據電漿處理裝置1，可藉由阻抗調整器77調整第2電性通路72之阻抗。藉由第2電性通路72之阻抗之調整，可調整包含下部電極18、靜電吸盤20、及基板W之電性通路之阻抗與第2電性通路72之阻抗之比率。因此，根據電漿處理裝置1，可調整供給至基板W之電力之功率位準與供給至邊緣環FR之電力之功率位準之比率。其結果，根據電漿處理裝置1，可調整基板W之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板W之區域上之電漿的密度。又，該電漿處理裝置1可藉由附加第2電性通路72而容易地構成。再者，於除偏壓電力LF以外亦將高頻電力HF供給至下部電極18之情形時，將偏壓電力LF及高頻電力HF之雙方經由第2電性通路72供給至邊緣環FR。於此情形時，因除偏壓電力LF以外亦將高頻電力HF分配至基板W及邊緣環FR，故可均勻化基板W之邊緣附近之電漿的密度及較邊緣更內側之基板W之區域上之電漿的密度。
又，為了消除或減少基板W之上方之鞘層(電漿鞘層)之上端位置與邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置之差，可使用阻抗調整器77調整第2電性通路72之阻抗。再者，上端位置意味著上端於鉛直方向上之位置。
於邊緣環FR消耗而其厚度減少之情形時，邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置較基板W之上方處之鞘層之上端位置低。基板W之上方處之鞘層之上端位置與邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置之差可藉由使第2電性通路72之阻抗降低而使賦予至邊緣環FR之負偏壓增加，而消除或減少。第2電性通路72之阻抗藉由阻抗調整器77調整。若基板W之上方處之鞘層之上端位置與邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置之差消除或減少，則相對於基板W之邊緣垂直地供給離子。
若使第2電性通路72之阻抗降低而使賦予至邊緣環FR之負偏壓增加，則於邊緣環FR之上方處鞘層增厚。若於邊緣環FR之上方處鞘層增厚，則自第2電性通路72經由邊緣環FR至電漿之路徑之高頻電力HF之阻抗變大。另一方面，為了使賦予至邊緣環FR之負偏壓增加而使第2電性通路72之阻抗降低會導致供給至邊緣環FR之電力(高頻電力HF及/或偏壓電力LF)之功率位準之增加。因此，即便藉由使賦予至邊緣環FR之負偏壓增加而使自第2電性通路72經由邊緣環FR至電漿之路徑之阻抗增加，亦可抑制供給至邊緣環FR之高頻電力HF之降低。其結果，可抑制基板W之邊緣附近之電漿的密度與較邊緣更內側之基板W之區域上之電漿的密度之差，並相對於基板W之邊緣垂直地供給離子。
於一實施形態中，第1電性通路71可構成為相對於軸線AX於圓周方向上均勻地向下部電極18分配電力。於一實施形態中，第1電性通路71可包含複數個導電線71a。複數個導電線71a將下部電極18與偏壓電源62彼此電性連接、且於複數個位置處與下部電極18連接。複數個位置係具有距軸線AX相等之距離、且相對於軸線AX於圓周方向上等間距排列。根據本實施形態，可經由第1電性通路71向下部電極18均勻地供給電力。
於一實施形態中，第1電性通路71可進而包含共通導電線71c。共通導電線71c將複數個導電線71a之各者與偏壓電源62電性連接。即，複數個導電線71a自共通導電線71c分支。複數個導電線71a可自共通導電線71c相對於軸線AX沿徑向延伸、且於圓周方向上等間距排列。
於一實施形態中，第2電性通路72可構成為相對於軸線AX於圓周方向上均勻地向邊緣環FR分配電力。於一實施形態中，第2電性通路72至少可部分地於軸線AX上延伸。阻抗調整器77亦可設置於軸線AX上。於一實施形態中，第2電性通路72可包含共通導電線72c。共通導電線72c可將下部電極18與阻抗調整器77彼此電性連接。共通導電線72c之數量可為一個，亦可為複數個。
於一實施形態中，共通導電線72c可於軸線AX上自下部電極18延伸。又，第2電性通路72可進而包含複數個導電線72a。複數個導電線72a相對於軸線AX於徑向上延伸。於一實施形態中，複數個導電線72a可相對於軸線AX於圓周方向上等間距排列。
阻抗調整器77可於共通導電線72c與複數個導電線72a之各者之間電性連接。阻抗調整器77可設置於軸線AX上，於軸線AX上與共通導電線72c連接。複數個導電線72a構成為於複數個位置向邊緣環供給偏壓電力LF。於一實施形態中，複數個導電線72a於複數個位置與一個以上之電極73連接。複數個位置可具有距軸線AX相等之距離、且相對於軸線AX於圓周方向上等間距排列。根據本實施形態，可經由第2電性通路72向邊緣環FR均勻地供給電力。
以下，參照圖3。圖3係概略性地表示作為阻抗調整器之可變電容電容器之一例之構造之圖。於一實施形態中，如圖3所示，作為阻抗調整器77之可變電容電容器可包含筒狀之導體77c及液體供給器77s。於本實施形態中，共通導電線72c可為棒狀(例如圓柱狀)之導體。筒狀之導體77c於共通導電線72c之周圍延伸。於導體77c連接有複數個導電線72a。導體77c係與共通導電線72c一起形成容器77a。導體77c離開共通導電線72c。導體77c與共通導電線72c之間之開口可藉由底部77b關閉。底部77b可由絕緣性之材料形成。液體供給器77s構成為向容器77a內供給液體。該液體具有介電性。該液體不受限定，可為氟系之冷媒。於本實施形態中，藉由液體供給器77s控制容器77a內之液體之體積，藉此，可控制作為阻抗調整器77之可變電容電容器之電容。
以下，參照圖4。圖4係概略性地表示作為阻抗調整器之可變電容電容器之另一例之構造之圖。於一實施形態中，作為阻抗調整器77之可變電容電容器可包含筒狀之導體77f、筒狀之介電體77g、及驅動裝置77h。於本實施形態中，共通導電線72c可為棒狀(例如圓柱狀)之導體。導體77f於共通導電線72c之周圍延伸。於導體77f連接有複數個導電線72a。導體77f離開共通導電線72c。筒狀之介電體77g設置於共通導電線72c與導體77f之間。換言之，共通導電線72c插入介電體77g之內孔之中。驅動裝置77h構成為使介電體77g沿著共通導電線72c移動。於本實施形態中，可藉由驅動裝置77h控制共通導電線72c與筒狀之導體77f之間之空間中的介電體77g之插入長度。藉由控制相關插入長度，可控制作為阻抗調整器77之可變電容電容器之電容。再者，阻抗調整器77只要可變更電容或電感，則可包含具有任意之構造之可變阻抗元件。
以下，參照圖5。圖5係概略性地表示另一實施形態之電漿處理裝置之圖。以下，對圖5所示之電漿處理裝置1B之構成中之與上述電漿處理裝置1不同之構成進行說明。
為了將向基板W之邊緣供給之離子之行進方向修正為相對於基板W之邊緣垂直之方向，電漿處理裝置1B進而具備鞘層調整器74。鞘層調整器74構成為調整邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置。鞘層調整器74以消除或減少邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置與基板W之上方之鞘層之上端位置之差的方式調整邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置。
鞘層調整器74為構成為向邊緣環FR施加電壓VN 之電源。電壓VN 可具有負極性。於本實施形態中，鞘層調整器74經由濾波器75及導線76而與邊緣環FR連接。濾波器75為用於阻斷或減少流入鞘層調整器74之高頻電力之濾波器。
電壓VN 可為直流電壓或高頻電壓。電壓VN 之位準決定邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置的調整量。根據反映邊緣環FR之厚度之參數決定邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置的調整量、即電壓VN 之位準。該參數可為光學或電性測定之邊緣環FR之厚度之測定值、光學或電性測定之邊緣環FR之上表面於鉛直方向上之位置、或邊緣環FR暴露於電漿中之時間長度。電壓VN 之位準利用相關參數與電壓VN 之位準之間之特定之關係而決定。例如，參數與電壓VN 之位準之間之特定之關係以若邊緣環FR之厚度減少則電壓VN 之絕對值增加之方式預先決定。若具有已決定之位準之電壓VN 施加至邊緣環FR，則邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置與基板W之上方處之鞘層之上端位置之差消除或減少。
於一實施形態中，電壓VN 之位準可藉由控制部MC決定。上述參數與電壓VN 之位準之間之特定之關係可作為函數或表格形式之資料儲存於控制部MC之儲存裝置中。控制部MC能以將具有已決定之位準之電壓VN 施加至邊緣環FR之方式控制鞘層調整器74。
再者，電壓VN 亦可為脈衝狀之高頻電壓或脈衝狀之直流電壓。即，電壓VN 可週期性地施加至邊緣環FR。於脈衝狀之直流電壓作為電壓VN 週期性地施加至邊緣環FR之情形時，電壓VN 之位準可於施加電壓VN 至邊緣環FR之期間變化。
若藉由鞘層調整器74修正邊緣環FR之上方處之鞘層之上端位置，則自第2電性通路72經由邊緣環FR至電漿之路徑之阻抗增大。若自第2電性通路72經由邊緣環FR至電漿之路徑之阻抗增大，則供給至邊緣環FR之電力(高頻電力HF及/或偏壓電力LF)之功率位準減少。另一方面，供給至基板W之電力(高頻電力HF及/或偏壓電力LF)之功率位準相對增加。相關功率位準之差藉由使用阻抗調整器77調整第2電性通路72之阻抗而消除或減少。因此，根據電漿處理裝置1B，可消除或減少基板W之邊緣附近之電漿的密度與較邊緣更內側之基板W之區域上之電漿的密度之差。
再者，於圖5所示之例中，如上述般，作為鞘層調整器74之電源係經由導線76而與邊緣環FR連接。該電源亦可如圖5中虛線76a所示，經由導線76而與第2電性通路72連接，而不與邊緣環FR連接。
以下，參照圖6及圖7。圖6係概略性地表示又一實施形態之電漿處理裝置之圖。圖7係表示於圖6所示之電漿處理裝置中使用之邊緣環之例之圖。以下，對圖6所示之電漿處理裝置1C之構成中與上述之電漿處理裝置1不同之構成進行說明。如圖6及圖7所示，電漿處理裝置1C不使用邊緣環FR而使用邊緣環FRC。又，為了將向基板W之邊緣供給之離子之行進方向修正為相對於基板W之邊緣垂直之方向，電漿處理裝置1C進而具備鞘層調整器74C。
邊緣環FRC具有第1環狀部FR1及第2環狀部FR2。第1環狀部FR1及第2環狀部FR2相互分離。第1環狀部FR1形成為環狀及板狀，以於軸線AX之周圍延伸之方式載置於邊緣環載置區域上。基板W以其邊緣位於第1環狀部FR1之上或上方之方式載置於基板載置區域上。第2環狀部FR2形成為環狀及板狀，且以於軸線AX之周圍延伸之方式載置於邊緣環載置區域上。第2環狀部FR2於徑向上位於第1環狀部FR1之外側。
鞘層調整器74C係構成為為了調整邊緣環FRC之上表面於鉛直方向上之位置而使邊緣環FRC向上方移動之移動裝置。具體而言，鞘層調整器74C構成為為了調整第2環狀部FR2之上表面於鉛直方向上之位置而使第2環狀部FR2向上方移動。於一例中，鞘層調整器74C包含驅動裝置74a及軸74b。軸74b支持第2環狀部FR2，且自第2環狀部FR2向下方延伸。驅動裝置74a構成為產生用於經由軸74b使第2環狀部FR2於鉛直方向上移動之驅動力。
若邊緣環FRC消耗而第2環狀部FR2之厚度減小，則邊緣環FRC之上方處之鞘層之上端位置較基板W之上方處之鞘層之上端位置低。其結果，鞘層之上端於基板W之邊緣附近傾斜，向基板W之邊緣供給之離子之行進方向變成相對於鉛直方向傾斜之方向。
為了將離子之行進方向修正為鉛直方向，鞘層調整器74C構成為調整邊緣環FRC之上方處之鞘層之上端位置。鞘層調整器74C以消除或減少邊緣環FRC之上方處之鞘層之上端位置與基板W之上方處之鞘層之上端位置之差之方式調整邊緣環FRC之上方處之鞘層之上端位置。具體而言，鞘層調整器74C以使第2環狀部FR2之上表面於鉛直方向上之位置與靜電吸盤20上之基板W之上表面於鉛直方向上之位置一致之方式使第2環狀部FR2向上方移動。
鞘層之上端位置之調整量、即第2環狀部FR2之移動量根據反映邊緣環FRC之厚度、即第2環狀部FR2之厚度之參數決定。該參數可為光學或電性測定之第2環狀部FR2之厚度之測定值、光學或電性測定之第2環狀部FR2之上表面於鉛直方向上之位置、或邊緣環FRC暴露於電漿中之時間長度。第2環狀部FR2之移動量利用相關參數與第2環狀部FR2之移動量之間之特定之關係而決定。例如，參數與第2環狀部FR2之移動量之間之特定之關係以若第2環狀部FR2之厚度減少則第2環狀部FR2之移動量增加之方式預先決定。若第2環狀部FR2向上方移動所決定之移動量，則邊緣環FRC之上方處之鞘層之上端位置與基板W之上方處之鞘層之上端位置之差消除或減少。
於電漿處理裝置1C中，控制部MC可如上述般決定第2環狀部FR2之移動量。上述參數與第2環狀部FR2之移動量之間之特定之關係可作為函數或表格形式之資料儲存於控制部MC之儲存裝置中。控制部MC能以使第2環狀部FR2向上方移動所決定之移動量之方式控制鞘層調整器74C。
若藉由鞘層調整器74C修正鞘層之上端位置，則自第2電性通路72經由邊緣環FRC至電漿之路徑之阻抗增大。這是因為第2環狀部FR2與電極73之間之間隙擴大。若自第2電性通路72經由邊緣環FRC至電漿之路徑之阻抗增大，則供給至邊緣環FRC之電力(高頻電力HF及/或偏壓電力LF)之功率位準減。另一方面，供給至基板W之電力(高頻電力HF及/或偏壓電力LF)之功率位準相對增加。相關功率位準之差藉由使用阻抗調整器77調整第2電性通路72之阻抗而消除或減少。因此，根據電漿處理裝置1C，可消除或減少基板W之邊緣附近之電漿的密度與較邊緣更內側之基板W之區域上之電漿的密度之差。
圖8係表示邊緣環之另一例之圖。於圖8所示之邊緣環FRC中，第1環狀部FR1具有內周部及外周部。內周部之上表面於鉛直方向上之位置較外周部之上表面於鉛直方向上之高度方向之位置低。基板W以其邊緣位於第1環狀部FR1之內周部之上或上方之方式載置於基板載置區域上。第2環狀部FR2以包圍基板W之邊緣之方式配置於第1環狀部FR1之內周部上。即，於圖8所示之邊緣環FRC上，第2環狀部FR2配置於第1環狀部FR1之外周部之內側。於使用圖8所示之邊緣環FRC之情形時，鞘層調整器74C之軸74b自第2環狀部FR2貫通第1環狀部FR1之內周部向下方延伸。
以下，參照圖9及圖10。圖9及圖10係表示另一例示性實施形態之電漿處理裝置的第2電性通路之圖。以下，關於圖9及圖10所示之第2電性通路72之構成，對與上述各種實施形態之電漿處理裝置之第2電性通路之構成之不同點進行說明。圖9及圖10所示之第2電性通路72設置成自第1電性通路71向邊緣環FR供給偏壓電力LF。即，圖9及圖10所示之第2電性通路72不自下部電極18而自第1電性通路71延伸。具體而言，圖9及圖10所示之第2電性通路72之共通導電線72c於第1電性通路71與阻抗調整器77之間連接。圖9所示之第1電性通路71自共通之導電線分支為複數個導電線。第1電性通路71之複數個導電線於阻抗調整器77之周圍之空間延伸，與連接於下部電極18之共通之導電線合流。另一方面，圖10所示之第1電性通路71不於其一端及另一端之間分支。
以下，參照圖11。圖11係表示又一例示性實施形態之電漿處理裝置的第2電性通路之圖。如圖11所示，阻抗調整器77可不配置於軸線AX上。又，如圖11所示，可使用複數個第2電性通路72及複數個阻抗調整器77。複數個第2電性通路72之各者可設置成自下部電極18向邊緣環FR供給偏壓電力LF。於圖11所示之例中，複數個第2電性通路72之各者將下部電極18連接於一個以上之電極73。複數個阻抗調整器77分別將可變阻抗賦予至複數個第2電性通路72。複數個阻抗調整器77之各者可為具有與上述各種例示性實施形態中之阻抗調整器77之構成相同之構成之阻抗調整器。複數個第2電性通路72可於軸線AX之周圍旋轉對稱地配置。又，複數個阻抗調整器77可於軸線AX之周圍旋轉對稱地配置。再者，複數個阻抗調整器77之各者可經由以複數個接點分別與一個以上之電極73連接之複數個配線而與一個以上之電極73連接。
以上，雖已對各種例示性實施形態進行說明，但不限定於上述例示性實施形態，可進行各種省略、置換、及變更。又，可組合不同實施形態中之元件形成其他實施形態。
另一實施形態之電漿處理裝置可為與電漿處理裝置1、1B、1C不同之電容耦合型之電漿處理裝置。又一實施形態之電漿處理裝置可為感應耦合型電漿處理裝置。又，又一實施形態之電漿處理裝置可為ECR(Electron Cyclotron Resonance，電子迴旋共振)電漿處理裝置。又，又一實施形態之電漿處理裝置可為使用微波之類的表面波產生電漿之電漿處理裝置。
由以上說明可知，本發明之各種實施形態係為了說明之目的而於本說明書中進行說明，可於不脫離本發明之範圍及主旨之情形下進行各種變更。因此，本說明書所揭示之各種實施形態並不意欲限定，真正範圍及主旨藉由隨附之專利申請之範圍而表示。
1:電漿處理裝置 1B:電漿處理裝置 1C:電漿處理裝置 10:腔室 10s:內部空間 12:腔室本體 12g:閘閥 12p:通路 16:基板支持器 17:支持部 18:下部電極 18f:流路 20:靜電吸盤 23a:配管 23b:配管 25:氣體供給線 27:絕緣區域 30:上部電極 32:構件 34:頂板 34a:氣體噴出孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體孔 36c:氣體導入埠 38:氣體供給管 40:氣體源群 41:閥群 42:流量控制器群 43:閥群 48:擋板 50:排氣裝置 52:排氣管 61:高頻電源 62:偏壓電源 63:匹配電路 64:匹配電路 71:第1電性通路 71a:導電線 71c:共通導電線 72:第2電性通路 72a:導電線 72c:共通導電線 73:電極 74:鞘層調整器 74a:驅動裝置 74b:軸 74C:鞘層調整器 75:濾波器 76:導線 76a:虛線 77:阻抗調整器 77a:容器 77b:底部 77c:導體 77f:導體 77g:介電體 77h:驅動裝置 77s:液體供給器 AX:軸線 FR:邊緣環 FR1:第1環狀部 FR2:第2環狀部 FRC:邊緣環 HF:高頻電力 LF:偏壓電力 MC:控制部 VN:電壓 W:基板
圖1係概略性地表示一例示性實施形態之電漿處理裝置之圖。 圖2係概略性地表示高頻電源與上部電極連接之電漿處理裝置之例之圖。 圖3係概略性地表示作為阻抗調整器之可變電容電容器的一例之構造之圖。 圖4係概略性地表示作為阻抗調整器之可變電容電容器的另一例之構造之圖。 圖5係概略性地表示另一實施形態之電漿處理裝置之圖。 圖6係概略性地表示又一實施形態之電漿處理裝置之圖。 圖7係表示於圖6所示之電漿處理裝置中使用之邊緣環之例之圖。 圖8係表示邊緣環之另一例之圖。 圖9係表示另一例示性實施形態之電漿處理裝置的第2電性通路之圖。 圖10係表示又一例示性實施形態之電漿處理裝置的第2電性通路之圖。 圖11係表示又一例示性實施形態之電漿處理裝置的第2電性通路之圖。
1:電漿處理裝置
10:腔室
10s:內部空間
12:腔室本體
12g:閘閥
12p:通路
16:基板支持器
17:支持部
18:下部電極
18f:流路
20:靜電吸盤
23a:配管
23b:配管
25:氣體供給線
27:絕緣區域
30:上部電極
32:構件
34:頂板
34a:氣體噴出孔
36:支持體
36a:氣體擴散室
36b:氣體孔
36c:氣體導入埠
38:氣體供給管
40:氣體源群
41:閥群
42:流量控制器群
43:閥群
48:擋板
50:排氣裝置
52:排氣管
61:高頻電源
62:偏壓電源
63:匹配電路
64:匹配電路
71:第1電性通路
71a:導電線
71c:共通導電線
72:第2電性通路
72a:導電線
72c:共通導電線
73:電極
77:阻抗調整器
AX:軸線
FR:邊緣環
HF:高頻電力
LF:偏壓電力
MC:控制部
W:基板

Claims (18)

  1. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持器，其具有下部電極及設置於該下部電極上之靜電吸盤，且構成為於上述腔室內支持載置於上述靜電吸盤上之基板； 高頻電源，其構成為產生為了於上述腔室內產生電漿而供給之高頻電力； 偏壓電源，其構成為產生偏壓電力； 第1電性通路，其將上述偏壓電源與上述下部電極彼此電性連接； 第2電性通路，其與上述第1電性通路及上述下部電極分開，且設置成自上述下部電極或上述第1電性通路向以包圍上述基板之邊緣之方式配置之邊緣環供給上述偏壓電力； 阻抗調整器，其向上述第2電性通路提供可變阻抗。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述第1電性通路包含複數個導電線， 上述複數個導電線將上述下部電極與上述偏壓電源彼此電性連接，於複數個位置與上述下部電極連接，該等複數個位置具有距上述下部電極之中心軸線相等之距離且相對於該中心軸線於圓周方向上等間距排列。
  3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中上述第1電性通路進而包含電性連接上述複數個導電線之各者與上述偏壓電源之共通導電線， 上述複數個導電線自上述共通導電線相對於上述中心軸線沿徑向延伸、且於上述圓周方向上等間距排列。
  4. 如請求項1至3中任一項之電漿處理裝置，其中上述第2電性通路包含將上述下部電極或上述第1電性通路與上述阻抗調整器彼此電性連接之共通導電線。
  5. 如請求項4之電漿處理裝置，其中上述第2電性通路之上述共通導電線於上述下部電極之中心軸線上自上述下部電極延伸， 上述第2電性通路進而包含相對於上述中心軸線於徑向上延伸之複數個導電線， 上述阻抗調整器於上述第2電性通路之上述共通導電線與上述第2電性通路之上述複數個導電線之各者之間電性連接， 上述第2電性通路之上述複數個導電線構成為於複數個位置向上述邊緣環供給上述偏壓電力，該等複數個位置具有距上述中心軸線相等之距離且相對於該中心軸線於圓周方向上等間距排列。
  6. 如請求項5之電漿處理裝置，其中上述第2電性通路之上述複數個導電線於上述圓周方向上等間距排列。
  7. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調整器包含可變阻抗元件。
  8. 如請求項7之電漿處理裝置，其中上述可變阻抗元件係可變電容電容器。
  9. 如請求項4至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調整器包含可變電容電容器； 上述可變電容電容器包含： 筒狀之導體，其於上述第2電性通路之上述共通導電線之周圍延伸、且與上述第2電性通路之上述共通導電線一起形成容器；及 液體供給器，其構成為向上述容器內供給具有介電性之液體。
  10. 如請求項4至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調整器包含可變電容電容器； 上述可變電容電容器包含： 筒狀之導體，其於上述第2電性通路之上述共通導電線之周圍延伸； 筒狀之介電體，其設置於上述第2電性通路之上述共通導電線與上述筒狀之導體之間； 驅動裝置，其構成為使上述筒狀之介電體沿著上述第2電性通路之上述共通導電線移動。
  11. 如請求項1至10中任一項之電漿處理裝置，其中上述第2電性通路自上述下部電極延伸、且設置成自上述下部電極向上述邊緣環供給上述偏壓電力。
  12. 如請求項1至11中任一項之電漿處理裝置，其中上述偏壓電源構成為產生另一高頻電力作為上述偏壓電力，該另一高頻電力具有與藉由上述高頻電源產生之上述高頻電力之頻率不同之頻率。
  13. 如請求項1至11中任一項之電漿處理裝置，其中上述偏壓電源構成為週期性地產生脈衝狀之直流電壓作為上述偏壓電力。
  14. 如請求項1至13中任一項之電漿處理裝置，其進而具備鞘層調整器，該鞘層調整器構成為調整上述邊緣環之上方處之鞘層之上端於鉛直方向上的位置。
  15. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述鞘層調整器包含另一電源，該另一電源與上述第2電性通路或上述邊緣環電性連接、且構成為週期性地產生脈衝狀之直流電壓。
  16. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述鞘層調整器包含另一電源，該另一電源與上述第2電性通路或上述邊緣環電性連接、且構成為產生高頻電壓。
  17. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述鞘層調整器包含直流電源，該直流電源構成為經由與上述邊緣環連接之另一電性通路向上述邊緣環施加直流電壓。
  18. 如請求項14之電漿處理裝置，其中上述鞘層調整器構成為為了調整上述邊緣環之上表面於鉛直方向上之位置而使上述邊緣環向上方移動。
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