TWI581672B

TWI581672B - Induction coupled plasma processing method and inductively coupled plasma processing device

Info

Publication number: TWI581672B
Application number: TW102103126A
Authority: TW
Inventors: Ryo Sato; Hitoshi Saito
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2017-05-01
Also published as: CN103247510B; TW201349943A; KR20130091271A; JP2013162034A; CN103247510A; JP5878771B2; KR101754439B1

Description

感應耦合電漿處理方法及感應耦合電漿處理裝置

本發明是有關對平板顯示器(FPD)製造用的玻璃基板等的被處理基板實施感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法及感應耦合電漿處理裝置。

在液晶顯示裝置(LCD)等的平板顯示器(FPD)製造工程中，存在有對玻璃製的基板進行電漿蝕刻或成膜處理等的電漿處理的工程，為了進行如此的電漿處理，而使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD裝置等的各種的電漿處理裝置。電漿處理裝置，以往大多使用電容耦合電漿處理裝置，但最近具有可在高真空度取得高密度的電漿之大的優點的感應耦合電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置受到注目。

感應耦合電漿處理裝置是在構成收容被處理基板的處理容器的頂壁之介電質窗的上側配置高頻天線，在處理容器內供給處理氣體，且對此高頻天線供給高頻電力，藉此經由介電質窗在處理容器內形成感應電場，藉由此感應電場來使產生感應耦合電漿，藉由此感應耦合電漿來對被處理基板實施所定的電漿處理。高頻天線大多是使用形成漩渦狀的環狀天線。

就使用平面環狀天線的感應耦合電漿處理裝置而言，是在處理容器內的平面天線正下面的空間產生電漿，但此時，因為對應於天線正下面的各位置的電場強度而具有高電漿密度區域及低電漿密度區域的分布，所以平面環狀天線的圖案形狀會成為決定電漿密度分布的重要因素，藉由調整平面環狀天線的疏密，使感應電場均一化，產生均一的電漿。

為此，在徑方向取間隔設置具有內側部分及外側部分的2個環狀天線之天線單元，調整該等的阻抗來獨立控制該等2個環狀天線部的電流值，而控制藉由各個的環狀天線部所產生的電漿隨擴散形成的密度分布的重疊形式，藉此控制感應耦合電漿的全體的密度分布之技術被提案(專利文獻1)。

[先行技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2007-311182號公報

可是，即使使用如此具有內側部分及外側部分的2個環狀天線的天線單元的感應耦合電漿處理，在 100mTorr以上的高壓力條件下進行時，還是會因為電漿難擴散，所以容易局部性地集中產生於容易維持不依存於上述2個環狀天線的配置的電漿的位置，即使藉由天線電流的調整，也難以對基板全體維持所望的密度分布的電漿，有時無法取得所望的處理分布、典型的均一的處理分布。

並且，即使不是如此的高壓力條件，獨立控制2個環狀天線部的電流值，各個天線所產生的電漿也會互相影響，有時難以取得所望的電漿密度分布。如此的問題不限於專利文獻1那樣具有2個環狀天線時，在具有複數的漩渦狀天線時全體會發生。

本發明是有鑑於如此的情事而研發者，以提供一種利用複數個形成漩渦狀的天線來進行感應耦合電漿處理時，可以所望的處理分布來進行感應耦合電漿處理之感應耦合電漿處理方法及感應耦合電漿處理裝置為課題。

為了解決上述課題，本發明的第1觀點的感應耦合電漿處理方法，係使用感應耦合電漿處理裝置來對基板進行感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有：外側天線，其係被供給高頻電力，而構成形成外側感應電場的漩渦狀；及內側天線，其係於前述外側天線的內側設成同心狀，被供給高頻電力，而構成形成內側感應電場的漩渦狀，其特徵為：使時間不同來實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對基板取得所望的處理分布，該第1處理係於分別流至前述內側天線及前述外側天線的電流的比較中，藉由將相對大的電流值的電流流至前述內側天線而形成在對應於前述內側天線的部分的前述內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述外側天線而形成在對應於前述外側天線的部分的前述外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理。

在上述第1觀點中，前述天線單元係具有給電部，該給電部係被連接至用以供電給前述內側天線及前述外側天線的高頻電源，具有從匹配器到前述內側天線及前述外側天線的給電路徑，更具有阻抗調整手段，其係形成有包含前述各天線及各給電部的內側天線電路及外側天線電路，調整前述內側天線電路及前述外側天線電路的其中至少一個的阻抗，進而調整前述各天線的電流值，藉由前述阻抗調整手段，可進行用以產生前述局部性電漿的電流值的調整。

此情況，前述第1處理係可將流至前述內側天線的內側電流的電流值設為相對大的值之第1電流值，將流至前述外側天線的外側電流的電流值設為相對小的值之第2電流值的電流值來進行，前述第2處理係可將流至前述外側天線的外側電流的電流值設為相對大的值之第3電流值，將流至前述內側天線的內側電流的電流值設為相對小的值之第4電流值來進行。

前述第1處理及前述第2處理可週期性地進行。

可獨立變化被供給至前述內側天線的內側電流及被供給至前述外側天線的外側電流的電流值，以所定的週期來使前述內側電流的電流值變化於用以產生前述局部性電漿的第1電流值與比前述第1電流值更小的第4電流值之間，以前述所定的週期且與前述內側電流不同的相位來使前述外側電流的電流值變化於用以產生前述局部性電漿的第3電流值與比前述第3電流值更小的第2電流值之間。

此情況，前述內側電流與前述外側電流之間的相位差可為半週期。並且，前述內側電流及前述外側電流可被脈衝狀供給。

前述第2電流值及前述第4電流值分別可為前述外側天線及前述內側天線不使感應耦合電漿產生的程度小的值或0。

前述第1處理的期間及前述第2處理的期間可按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定。此情況，可將前述第1處理的期間及前述第2處理的期間設為相同。

用以產生前述第1處理的局部性的電漿之電流值、及用以產生前述第2處理的局部性的電漿之電流值可按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定。

此情況，用以產生前述第1處理的局部性的電漿之電流值、及用以產生前述第2處理的局部性的電漿之電流值可設成相同。

本發明的第2觀點的感應耦合電漿處理方法，係使用感應耦合電漿處理裝置來對基板進行感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有複數的天線，該複數的天線係被供給高頻電力，而構成形成感應電場的漩渦狀，其特徵為：對於不同的天線，使時間不同來實施複數次，將相對大的電流值的電流流至前述複數的天線的一部分至少一條的天線，藉由形成在對應於該天線的部分的前述感應電場來產生局部性的電漿而進行的處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布。

本發明的第3觀點的感應耦合電漿處理裝置，係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有：外側天線，其係被供給高頻電力，而構成形成外側感應電場的漩渦狀；及內側天線，其係於前述外側天線的內側設成同心狀，被供給高頻電力，而構成形成內側感應電場的漩渦狀，其特徵為：更具備控制部，該控制部係控制成使時間不同來實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布，該第1處理係於分別流至前述內側天線及前述外側天線的電流的比較中，藉由將相對大的電流值的電流流至前述內側天線而形成在對應於前述內側天線的部分的前述內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述外側天線而形成在對應於前述外側天線的部分的前述外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理。

本發明的第4觀點的感應耦合電漿處理裝置，係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有複數的天線，該複數的天線係被供給高頻電力，而構成形成感應電場的漩渦狀，其特徵為：更具備控制部，該控制部係控制成對於不同的天線，使時間不同來實施複數次，將相對大的電流值的電流流至前述複數的天線的一部分至少一條的天線，藉由形成在對應於該天線的部分的前述感應電場來產生局部性的電漿而進行的處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布。

若根據本發明，則使時間不同來實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對基板取得所望的處理分布，因此即使在高壓條件等的基板全體難以產生所望的感應耦合電漿時，還是可取得所望的處理分布，該第1處理是藉由在內側天線流動相對大的電流值的電流而在對應於內側天線的部分所形成的內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理是藉由在外側天線流動相對大的電流值的電流而在對應於外側天線的部分所形成的外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理。

1‧‧‧本體容器

2‧‧‧介電質壁(介電質構件)

3‧‧‧天線室

4‧‧‧處理室

13‧‧‧高頻天線

13a‧‧‧外側天線

13b‧‧‧內側天線

14‧‧‧匹配器

15‧‧‧高頻電源

16a，16b‧‧‧給電構件

19，19a，19b‧‧‧給電線

20‧‧‧處理氣體供給系統

21‧‧‧可變電容器

22a，22b‧‧‧端子

23‧‧‧載置台

30‧‧‧排氣裝置

50‧‧‧天線單元

51‧‧‧給電部

61，62，63，64，71，72，73，74‧‧‧天線線

91a‧‧‧外側天線電路

91b‧‧‧內側天線電路

100‧‧‧控制部

101‧‧‧使用者介面

102‧‧‧記憶部

G‧‧‧基板

圖1是表示本發明之一實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖。

圖2是表示使用在圖1的感應耦合電漿處理裝置的感應耦合電漿用天線單元的高頻天線的一例的平面圖。

圖3是表示在圖1的感應耦合電漿處理裝置所使用的高頻天線的給電電路的圖。

圖4是模式性地表示藉由可變電容器的阻抗調整來使外側天線電路的電流Iout及內側天線電路的電流Iin自由地變化的圖。

圖5是表示藉由本發明的一實施形態來使在內側天線正下面及外側天線正下面時間上不同產生局部性電漿而進行感應耦合電漿處理時的電漿的狀態與蝕刻速率(E/R)的關係(a)、及處理結果(b)。

圖6是表示使內側天線的電流值及外側天線的電流值週期性地變化的例子的圖。

圖7是表示使電流變化形成脈衝狀時的波形的例子的圖。

圖8是表示高頻天線的其他例的三環狀天線的平面圖。

圖9是表示使用在高頻天線的其他天線例的平面圖。

圖10是表示使用在圖9的天線的第1部分的平面圖。

圖11是表示使用在圖9的天線的第2部分的平面圖。

圖12是表示使用在高頻天線的天線的另外其他例的平面圖。

圖13是表示高頻天線的另外其他例的平面圖。

以下，參照附圖來說明有關本發明的實施形態。圖1是表示本發明之一實施形態的感應耦合電漿處理裝置的剖面圖，圖2是表示在此感應耦合電漿處理裝置所使用的天線單元的平面圖。此裝置是被使用在例如在FPD用玻璃基板上形成薄膜電晶體時的金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻、或阻劑膜的灰化處理。FPD是例如可舉液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence；EL)顯示器、電漿顯示器面板(PDP)等。

此電漿處理裝置是具有方筒形狀的氣密的本體容器1，其係由導電性材料，例如內壁面被陽極氧化處理的鋁所構成。此本體容器1是可分解組裝，藉由接地線1a來電性接地。本體容器1是藉由介電質壁2來上下區劃成天線室3及處理室4。因此，介電質壁2是具有作為構成處理室4的頂壁讓後述的高頻天線所形成的感應電場透過之介電質窗之機能。介電質壁2是以Al₂O₃等的陶瓷、石英等所構成。

在介電質壁2的下側部分是嵌入有處理氣體供給用的淋浴框體11。淋浴框體11是例如設成十字狀，具有作為由下來支撐介電質壁2的樑之機能。另外，支撐上述介電質壁2的淋浴框體11是形成藉由複數根的吊桿(未圖示)來吊於本體容器1的頂棚之狀態。

此淋浴框體11是以導電性材料，最好以金屬，例如以污染物不會發生的方式，其內面或外面被陽極氧化處理的鋁所構成。此淋浴框體11是被電性接地。

在此淋浴框體11是形成有水平延伸的氣體流路12，此氣體流路12是連通朝下方延伸的複數個氣體吐出孔12a。另一方面，在介電質壁2的上面中央，以能夠連通至此氣體流路12的方式設有氣體供給管20a。氣體供給管20a是從本體容器1的頂棚往其外側貫通，連接至包含處理氣體供給源及閥系統等的處理氣體供給系統20。因此，在電漿處理中，從處理氣體供給系統20供給的處理氣體會經由氣體供給管20a來供給至淋浴框體11內，從其下面的氣體吐出孔12a來往處理室4內吐出。

在本體容器1的天線室3的側壁3a與處理室 4的側壁4a之間是設有突出至內側的支撐棚架5，在此支撐棚架5上載置介電質壁2。

在天線室3內設有包含高頻(RF)天線13的天線單元50。高頻天線13是經由匹配器14來連接高頻電源15。並且，高頻天線13是藉由由絕緣構件所形成的間隔件17來從介電質壁2分離。然後，從高頻電源15供給例如頻率為13.56MHz的高頻電力至高頻天線13，藉此在處理室4內產生感應電場，藉由此感應電場來使從淋浴框體11供給的處理氣體電漿化。另外，有關天線單元50會在往後敘述。

在處理室4內的下方，以隔著介電質壁2來與高頻天線13對向的方式設有用以載置矩形狀的FPD用玻璃基板(以下簡稱基板)G的載置台23。載置台23是以導電性材料，例如表面被陽極氧化處理的鋁所構成。被載置於載置台23的基板G是藉由靜電吸盤(未圖示)來吸附保持。

載置台23是被收納於絕緣體框24內，且被中空的支柱25所支撐。支柱25是一面維持氣密狀態一面貫通本體容器1的底部，被設在本體容器1外的昇降機構(未圖示)所支撐，在基板G的搬出入時藉由昇降機構來將載置台23驅動於上下方向。另外，在收納載置台23的絕緣體框24與本體容器1的底部之間是配設有氣密地包圍支柱25的波紋管26，藉此即使載置台23的上下作動，還是可保證處理容器4內的氣密性。並且，在處理室4的側壁4a設有用以搬出入基板G的搬出入口27a及予以開閉的閘閥27。

載置台23是藉由設在中空的支柱25內的給電線25a來經匹配器28而連接高頻電源29。此高頻電源29是在電漿處理中，將偏壓用的高頻電力，例如頻率為3.2MHz的高頻電力施加於載置台23。藉由此偏壓用的高頻電力，形成自我偏壓，處理室4內所被生成的電漿中的離子會被有效地引入至基板G。

而且，在載置台23內，為了控制基板G的溫度，而設有由陶瓷加熱器等的加熱手段或冷媒流路等所構成的溫度控制機構、及溫度感測器(皆未圖示)。對於該等的機構或構件的配管或配線皆是通過中空的支柱25來導出至本體容器1外。

在處理室4的底部，經由排氣管31來連接包含真空泵等的排氣裝置30。藉由此排氣裝置30來對處理室4進行排氣，電漿處理中，處理室4內會被設定維持於所定的真空環境(例如1.33Pa)。

在被載置於載置台23的基板G的背面側，亦即載置台23之載置基板G的面與基板G的背面之間形成有冷卻空間(未圖示)，設有用以供給He氣體(作為一定的壓力的熱傳達用氣體)的He氣體流路41。藉由如此在基板G的背面側供給熱傳達用氣體，可在真空下迴避基板G的溫度上昇或溫度變化。

此電漿處理裝置的各構成部是形成被連接至由微處理器(電腦)所構成的控制部100來控制的構成。並且，在控制部100連接由鍵盤或顯示器等所構成的使用者介面101，該鍵盤是供操作員進行為了管理電漿處理裝置而輸入指令等的輸入操作，該顯示器是使電漿處理裝置的運轉狀況可視化顯示。而且，在控制部100連接記憶部102，該記憶部102是儲存有用以藉由控制部100的控制來實現在電漿處理裝置所被實行的各種處理之控制程式，或用以按照處理條件來使處理實行於電漿處理裝置的各構成部之程式亦即處方。處方是被記憶於記憶部102之中的記憶媒體。記憶媒體是可為內藏於電腦的硬碟或半導體記憶體，或CDROM、DVD、快閃記憶體等的可攜帶性者。又，亦可從其他的裝置例如經由專線來使處方適當傳送。然後，因應所需，以來自使用者介面101的指示等，從記憶部102叫出任意的處方，而使實行於控制部100，在控制部100的控制下，進行在電漿處理裝置之所望的處理。

其次，詳細說明有關上述天線單元50。

天線單元50是如上述般具有高頻天線13，且具有將經過匹配器14的高頻電力供應給高頻天線13的給電部51。

如圖2所示般，高頻天線13是形成平面形狀，輪廓是形成矩形狀(長方形狀)，其配置區域是對應於矩形基板G。

高頻天線13是具有：構成外側部分的外側天線13a、及構成內側部分的內側天線13b。外側天線13a及內側天線13b皆是輪廓形成矩形狀的平面型者。而且，該等外側天線13a及內側天線13b是被配置成同心狀。

構成外側部分的外側天線13a是如圖2所示般捲繞由導電性材料例如銅等所構成的4根天線線61，62，63，64以全體能夠成為渦卷狀的方式構成多重(四重)天線。具體而言，天線線61，62，63，64是各錯開90°位置而捲繞，天線線的配置區域是大致形成框狀，使電漿有變弱的傾向之角部的捲數形成比邊的中央部的捲數更多。就圖示的例子而言，角部的捲數為3，邊的中央部的捲數為2。

構成內側部分的內側天線13b是如圖2所示般捲繞由導電性材料例如銅等所構成的4條天線線71，72，73，74以全體能夠成為渦卷狀的方式構成多重(四重)天線。具體而言，天線線71，72，73，74是各錯開90°位置而捲繞，天線線的配置區域是形成大致框狀，使電漿有變弱的傾向之角部的捲數形成比邊的中央部的捲數更多。就圖示的例子而言，角部的捲數為3，邊的中央部的捲數為2。

往外側天線13a的天線線61，62，63，64是經由中央的4個端子22a及給電線69來給電。並且，往內側天線13b的天線線71，72，73，74是經由被配置於中央的4個端子22b及給電線79來給電。

在天線室3的中央部附近是設有對外側天線 13a供給電的4個第1給電構件16a及對內側天線13b供給電的4個第2給電構件16b(在圖1中皆是只圖示1個)，各第1給電構件16a的下端是被連接至外側天線13a的端子22a，各第2給電構件16b的下端是被連接至內側天線13b的端子22b。4個的第1給電構件16a是被連接至給電線19a，且4個的第2給電構件16b是被連接至給電線19b，該等給電線19a，19b是從自匹配器14延伸的給電線19分歧。給電線19，19a，19b、給電構件16a，16b、端子22a，22b、給電線69，79是構成天線單元50的給電部51。

在給電線19a途中安裝有可變電容器21，在給電線19b未安裝有可變電容器。而且，藉由4個的第1給電構件16a、給電線19a、可變電容器21、及外側天線13a來構成外側天線電路，藉由4個的第2給電構件16b、給電線19b、及內側天線13b來構成內側天線電路。

如後述般，藉由調節可變電容器21的電容來控制外側天線電路的阻抗，藉此可調整流至外側天線電路及內側天線電路的電流的大小關係。可變電容器21是具有作為外側天線電路的電流控制部的機能。

參照圖3來說明有關高頻天線13的阻抗控制。圖3是表示高頻天線13的給電電路的圖。如此圖所示般，來自高頻電源15的高頻電力是經由匹配器14來供給至外側天線電路91a及內側天線電路91b。在此，外側天線電路91a是以外側天線13a及可變電容器21所構成，因此外側天線電路91a的阻抗Zout是可藉由調節可變電容器21的位置來使其電容變化而使變化。另一方面，內側天線電路91b是只由內側天線13b所構成，其阻抗Zin是被固定。此時，外側天線電路91a的電流Iout及內側天線電路91b的電流Iin是按照Zout及Zin的比率來變化，因此可對應於阻抗Zout的變化來使電流Iout及電流Iin變化。亦即，可在外側天線13a連接可變電容器21來調節外側天線電路91a的阻抗，因此如圖4的模式性顯示般，可使外側天線電路91a的電流Iout及內側天線電路91b的電流Iin自由地變化。然後，藉由如此控制流至外側天線13a的電流及流至內側天線13b的電流，可控制在對應於外側天線13a的位置所形成的外側感應電場及在對應於內側天線13b的位置所形成的內側感應電場，藉此可控制藉由感應電場所產生的電漿密度分布。另外，亦可在內側天線電路91b設置電容器來更提高電流的控制性。

其次，說明有關利用以上那樣構成的感應耦合電漿處理裝置來對基板G實施電漿處理，例如電漿蝕刻處理或電漿灰化處理時的處理動作。以下的處理動作是根據控制部100的控制來進行。

首先，在開啟閘閥27的狀態下，從搬出入口 27a，藉由搬送機構(未圖示)來將基板G搬入至處理室4內，載置於載置台23的載置面之後，藉由靜電吸盤(未圖示)來將基板G固定於載置台23上。其次，使從處理氣體供給系統20供給至處理室4內的處理氣體從淋浴框體11的氣體吐出孔12a吐出至處理室4內，且利用排氣裝置30經由排氣管31來將處理室4內真空排氣，藉此將處理室內例如維持於所定的真空環境。

並且，此時在基板G的背面側的冷卻空間，為了迴避基板G的溫度上昇或溫度變化，經由He氣體流路41來供給He氣體作為熱傳達用氣體。

其次，從高頻電源15對高頻天線13例如施加13.56MHz的高頻，藉此經由介電質壁2在處理室4內產生均一的感應電場。藉由如此形成的感應電場，在處理室4內使處理氣體電漿化，生成高密度的感應耦合電漿。藉由此電漿，對基板G進行電漿處理，例如電漿蝕刻處理或電漿灰化處理。

此情況，高頻天線13是如上述般，構成外側部分的外側天線13a及構成內側部分的內側天線13b是同心地取間隔配置而構成，由於可在構成外側部分的外側天線13a連接可變電容器21來調整外側天線電路91a的阻抗，因此可使外側天線電路91a的電流Iout及內側天線電路91b的電流Iin自由變化。

感應耦合電漿是在高頻天線13正下面的空間使電漿生成，但在此時的各位置的電漿密度是對應於各位置的電場強度，因此以往是藉由調節可變電容器21的位置來控制流至外側天線13a的電流、及流至內側天線13b的電流，而控制電場強度分布，藉此控制電漿密度分布。

但，在以100mTorr以上的高壓力條件來進行如此的感應耦合電漿處理時，電漿擴散變難，無關天線13的配置，容易局部性地集中產生於容易維持電漿的位置，即使藉由天線電流的調整，也難以對基板全體維持所望的密度分布的電漿，有時無法取得所望的處理分布，典型的均一的處理分布。

於是，本實施形態是如圖4所示般，藉由使時間上不同來實施第1處理及第2處理，防止外側天線13a的電漿及內側天線13b的電漿互相影響而電漿集中於不意圖之處，因此在處理終了時間點可取得所望的處理分布、典型的均一的處理分布，該第1處理是利用可變電容器21的電流控制機能，在流至內側天線13b的電流Iin的值及流至外側天線13a的電流Iout的值的大小關係中，將電流Iin設為相對大的第1電流值，將電流Iout的值設為相對小的第2電流值，在內側天線13b正下面產生局部性的電漿(內電漿)而進行處理，該第2處理是在流至外側天線13a的電流Iout的值及流至內側天線13b的電流Iin的值的其他大小關係中，將電流Iout設為相對大的第3電流值，將電流Iin的值設為相對小的第4電流值，在外側天線13a正下面產生局部性的電漿(外電漿)而進行處理。

亦即，在高壓條件的感應耦合電漿處理中，即使通常供給的電力難以在基板G全體以均一或意圖的分布維持電漿時，還是可維持如此局部性的電漿，藉由使時間上不同來產生內側的局部性的電漿及外側的局部性的電漿，可在處理終了的時間點取得所望的處理分布。

例如圖5(a)所示般，將處理的前半設為只在內側的內側天線13b正下面產生局部性的電漿(內電漿)而進行蝕刻處理的第1處理，將處理的後半設為只在外側天線13a正下面產生局部性的電漿(外電漿)而進行蝕刻處理的第2處理，結果如圖5(b)般在基板的面內可取得均一的蝕刻速率(E/R)。

但，如此將局部性的內電漿及外電漿分成處理的前後半來生成而進行處理時，在電漿生成部近旁及非電漿生成部近旁產生溫度差，會有此溫度差對處理室4內的構件或基板G造成影響的擔憂。如此的情況，藉由短時間交替切換內電漿的第1處理及外電漿的第2處理，可一面維持上述效果，一面抑制如此的溫度差的影響。典型的，如圖6所示般，藉由電容器21的位置變更，使內側天線13b的電流值週期性地變化於相對大的第1電流值及相對小的第4電流值之間，同時使外側天線13a的電流值週期性地變化於相對小的第2電流值及相對大的第3電流值之間。此時，因為藉由電容器21的位置變化來使內側天線13b及外側天線13a的電流值變化，所以內側天線13b及外側天線13a的電流值變化的週期是相同，成為相位錯開半週期者。

另外，第1處理的期間及第2處理的期間是只要按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定即可，該等期間可為相同，或任一方長。藉由使該等的處理期間形成相同，容易取得均一的處理分布。並且，用以產生局部性電漿的第1電流值及第3電流值也是只要按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定即可，該等值可為相同，或任一方大。藉由使該等的值形成相同，容易取得均一的處理分布。

本實施形態是藉由電容器21的位置調整來控制內側天線13b及外側天線13a的電流值，因此無法使內側天線13b及外側天線13a的電流值獨立變化，但亦可藉由在內側天線13b及外側天線13a連接個別的高頻電源等來使電流值獨立變化。此情況，以內側天線13b及外側天線13a來使電流變化的週期是相同，但內側天線13b及外側天線13a的電流值變化的相位差是可為半週期或半週期以外。

並且，在週期性地使電流值變化時，亦可利用脈衝發生器等來將電流變化形成脈衝狀，此情況的波形並無特別加以限定，亦可為圖7(a)所示的矩形波或(b)所示的三角波那樣的直線性的波形，或亦可為(c)所示的正弦波那樣的曲線性的波形。哪個情況皆是電流值的最大值可為第1電流值、第3電流值，電流值的最小值可為第4電流值、第2電流值。

而且，用以產生局部性電漿之相對大的第1 電流及第3電流的值可為相同，或任一方大。並且，相對小的第4電流值及第2電流值是可為0，或具有所定的值。所欲只在內側天線13b的正下面、外側天線13a的正下面產生局部性電漿時，第4電流值及第2電流值是必須為不使感應耦合電漿產生的程度小的值。

另外，有關外側天線13a及內側天線13b是將4條的天線線各錯開90°捲繞而使全體形成渦卷狀的四重天線，但天線線的數量是不限於4條，亦可為任意的數量的多重天線，且錯開的角度也不限於90°。

其次，說明有關高頻天線的構造的其他例。

在上述例子中是顯示將外側天線13a及內側天線13b 的2條環狀天線設成同心狀來構成高頻天線的情況，但亦可為將3個以上的環狀天線配置成同心狀的構造。

圖8是表示配置3個環狀天線的三環狀的高頻天線。在此是顯示將配置於最外側的最外側天線113a、配置於最內側的最內側天線113c、配置於該等的中間的中間天線113b設成同心狀的高頻天線113。在圖8中基於方便起見，省略各天線的詳細構造，但可使用與上述外側天線13a及內側天線13b同樣的構造者。

在設置3個以上的環狀天線時，與上述設置2 個環狀天線的高頻天線時同樣，從一個的高頻電源分歧來對各環狀天線供給高頻電力，可藉由在往環狀天線的給電線設置可變電容器來控制各天線的電流。而且，可藉由在至少往一個天線的給電線設置可變電容器來進行電流控制。與上述設置2個環狀天線的高頻天線時同等，以在每個環狀天線不同的比來進行電流控制時，若將環狀天線的數量設為n，則只要在n-1的環狀天線的給電線設置電容器即可。當然，亦可在各天線連接個別的高頻電源來獨立控制該等的電流值。

此情況，亦可全部時間上不同產生對應於各天線的局部性的電漿，或以同時間的時序來產生2個以上的局部性的電漿。又，亦可如上述般使電流的值短時間週期性地變化，或亦可使電流變化形成脈衝狀。

其次，說明有關各天線的構造的其他例。

就上述例而言，是將各天線(外側天線13a、內側天線13b、最外側天線113a、中間天線113b、最內側天線113c等)構成環狀而一體供給高頻電力，但亦可將各天線設為分別具有對應於基板彼此不同的部分的複數個區域者，在該等複數的區域獨立供給高頻電力。藉此，可進行更仔細的電漿分布控制。例如，構成對應於矩形基板的矩形狀平面，具有將複數的天線線捲繞成渦卷狀而成的第1部分及第2部分，第1部分是複數的天線線會形成矩形狀平面的4個角部，且在與矩形狀平面不同的位置設成結合4個的角部，第2部分是複數個天線線會形成矩形狀平面的4個邊的中央部，且在與矩形狀平面不同的位置設成結合4個邊的中央部，可分別在第1部分及第2部分獨立供給高頻電力。

參照圖9~11來說明具體的構成。

例如，外側天線13a是如圖9所示般，面向形成有助於電漿生成的感應電場的介電質壁2的部分是全體構成對應於矩形基板G的矩形狀(框狀)平面，且具有將複數的天線線捲繞成渦卷狀的第1部分213a及第2部分213b。第1部分213a的天線線是形成矩形狀平面的4個角部，且在與矩形狀平面不同的位置，設成結合4個的角部。又，第2部分213b的天線線是形成矩形狀平面的4個邊的中央部，且在與矩形狀平面不同的位置，設成結合該等4個邊的中央部。往第1部分213a的給電是經由4個的端子222a及給電線269來進行，往第2部分213b的給電是經由4個的端子222b及給電線279來進行，在該等端子222a、222b分別獨立供給高頻電力。

如圖10所示般，第1部分213a是構成將4 條的天線線261，262，263，264各錯開90°位置而捲繞的四重天線，形成面向介電質壁2的矩形狀平面的4個角部的部分是成為平面部261a、262a、263a、264a，該等平面部261a、262a、263a、264a之間的部分是成為以能夠形成與矩形狀平面不同的位置之方式退避至不寄與上方的電漿生成的位置之狀態的立體部261b、262b、263b、264b。如圖11所示般，第2部分213b也構成將4條的天線線271，272，273，274各錯開90°位置而捲繞的四重天線，形成面向介電質壁2的上述矩形狀平面的4個邊的中央部的部分是成為平面部271a、272a、273a、274a，該等平面部271a、272a、273a、274a之間的部分是成為以能夠形成與矩形狀平面不同的位置之方式退避至不寄與上方的電漿生成的位置之狀態的立體部271b、272b、273b、274b。

藉由如此的構成，可一邊取得與上述實施形態同樣將4根天線線捲繞於一定的方向之比較簡易的多重天線的構成，一邊實現角部與邊中央部的獨立的電漿分布控制。

並且，亦可使時間不同來產生對應於角部的局部性的電漿及對應於邊中央部的局部性的電漿，形成所望的處理分布。

以上的例子是以捲繞複數的天線線之多重天線來構成各天線，但亦可如圖12所示般，將1條的天線線181捲繞成漩渦狀。

另外，本發明並非限於上述實施形態，亦可實施各種變形。例如，上述實施形態是顯示將用以形成感應電場的複數條天線設成同心狀的例子，但並非限於此，如圖13所示般，例如亦可為並列配置複數條漩渦天線413的構造。此情況，可藉由時間上錯開產生對應於各天線413的局部性的電漿來形成所望的處理分布。

又，上述實施形態是將本發明適用在電漿難擴散的高壓條件下產生感應耦合電漿時的例子，但並非限於此，只要是使時間不同來產生對應於平面位置不同的複數個天線而生成的局部性電漿，在處理終了時可取得所望的處理分布者即可，並非是限於電漿難擴散的高壓條件。

又，上述實施形態是顯示在所定的天線流動相對大的電流，而在對應於該天線的位置產生局部性電漿的例子，但亦可在流動相對小的電流的天線產生比局部性電漿更弱的電漿。

又，各天線的形態亦可不是相同。例如，一部分的天線為圖2所示的多重天線，其他為圖9~11所示的多重天線，亦可使多重天線與將一條的天線形成漩渦者混在。

又，上述實施形態為了調整阻抗來調整各天線的電流值，而使用可變電容器，但亦可為可變線圈等的其他阻抗調整手段。又，上述實施形態是以從一個的高頻電源來分配高頻電力供給至各天線的例子為中心進行說明，但亦可如上述般在每個天線設置高頻電源。

又，上述實施形態是說明有關以介電質壁來構成處理室的頂棚部，天線是被配置於處理室之外的頂棚部的介電質壁的上面的構成，但只要可以介電質壁來隔絕天線與電漿生成區域之間，亦可為天線配置於處理室內的構造。

又，上述實施形態是顯示有關將本發明適用於蝕刻處理或灰化處理時，但亦可適用在CVD成膜等其他的電漿處理裝置。又，顯示使用FPD用的矩形基板作為基板的例子，但亦可適用在處理太陽電池等其他的矩形基板時，或不限於矩形，例如半導體晶圓等的圓形的基板。

Claims

一種感應耦合電漿處理方法，係使用感應耦合電漿處理裝置來對基板進行感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係至少具有：外側天線，其係被供給高頻電力，而構成形成外側感應電場的漩渦狀；及內側天線，其係於前述外側天線的內側設成同心狀，被供給高頻電力，而構成形成內側感應電場的漩渦狀，前述高頻電力供給手段係具有高頻電源及匹配器，前述天線單元係具有從前述高頻電源經由前述匹配器來到達前述內側天線及前述外側天線的給電路徑，更具有阻抗調整手段，其係形成有包含前述各天線及前述各給電路徑的內側天線電路及外側天線電路，調整前述內側天線電路及前述外側天線電路的其中至少一個的阻抗，進而調整前述各天線的電流值，其特徵為：使時間不同週期性地來實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對基板取得所望的處理分布，該第1處理係藉由前述阻抗調整手段來進行前述各天線的電流值的調整，於分別流至前述內側天線及前述外側天線的電流的比較中，藉由將相對大的電流值的電流流至前述內側天線而形成在對應於前述內側天線的部分的前述內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述外側天線而形成在對應於前述外側天線的部分的前述外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理。
如申請專利範圍第1項之感應耦合電漿處理方法，其中，前述第1處理係將流至前述內側天線的內側電流的電流值設為相對大的值之用以生成前述局部性的電漿之第1電流值，將流至前述外側天線的外側電流的電流值設為相對小的值之第2電流值的電流值來進行，前述第2處理係將流至前述外側天線的外側電流的電流值設為相對大的值之用以生成前述局部性的電漿之第3電流值，將流至前述內側天線的內側電流的電流值設為相對小的值之第4電流值來進行。
一種感應耦合電漿處理方法，其特徵為：具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係至少具有：外側天線，其係被供給高頻電力，而構成形成外側感應電場的漩渦狀；及內側天線，其係於前述外側天線的內側設成同心狀，被供給高頻電力，而構成形成內側感應電場的漩渦狀，使時間不同來週期性地實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對基板取得所望的處理分布，該第1處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述內側天線而形成在對應於前述內側天線的部分的前述內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述外側天線而形成在對應於前述外側天線的部分的前述外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，此時，可獨立變化被供給至前述內側天線的內側電流及被供給至前述外側天線的外側電流的電流值，以所定的週期來使前述內側電流的電流值變化於用以產生前述局部性電漿的第1電流值與比前述第1電流值更小的第4電流值之間，以前述所定的週期且與前述內側電流不同的相位來使前述外側電流的電流值變化於用以產生前述局部性電漿的第3電流值與比前述第3電流值更小的第2電流值之間。
如申請專利範圍第3項之感應耦合電漿處理方法，其中，前述內側電流與前述外側電流之間的相位差為半週期。
如申請專利範圍第3或4項之感應耦合電漿處理方法，其中，前述內側電流及前述外側電流係被脈衝狀供給。
如申請專利範圍第2~4項中的任一項所記載之感應耦合電漿處理方法，其中，前述第2電流值及前述第4電流值分別為前述外側天線及前述內側天線不使感應耦合電漿產生的程度小的值或0。
如申請專利範圍第1~4項中的任一項所記載之感應耦合電漿處理方法，其中，前述第1處理的期間及前述第2處理的期間係按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定。
如申請專利範圍第7項之感應耦合電漿處理方法，其中，前述第1處理的期間及前述第2處理的期間為相同。
如申請專利範圍第1~4項中的任一項所記載之感應耦合電漿處理方法，其中，用以產生前述第1處理的局部性的電漿之電流值、及用以產生前述第2處理的局部性的電漿之電流值係按照處理的內容及所欲取得的處理分布來適當設定。
如申請專利範圍第9項之感應耦合電漿處理方法，其中，用以產生前述第1處理的局部性的電漿之電流值、及用以產生前述第2處理的局部性的電漿之電流值係相同。
一種感應耦合電漿處理方法，係使用感應耦合電漿處理裝置來對基板進行感應耦合電漿處理的感應耦合電漿處理方法，該感應耦合電漿處理裝置係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有複數的天線，該複數的天線係被供給高頻電力，而構成形成感應電場的漩渦狀，前述高頻電力供給手段係具有高頻電源及匹配器，前述天線單元係具有從前述高頻電源經由前述匹配器來到達前述內側天線及前述外側天線的給電路徑，更具有阻抗調整手段，其係形成有包含前述各天線及前述各給電路徑的內側天線電路及外側天線電路，調整前述內側天線電路及前述外側天線電路的其中至少一個的阻抗，進而調整前述各天線的電流值，其特徵為：對於不同的天線，使時間不同來週期性地實施複數次，藉由前述阻抗調整手段來進行前述各天線的電流值的調整，將相對大的電流值的電流流至前述複數的天線的一部分至少一條的天線，藉由形成在對應於該天線的部分的前述感應電場來產生局部性的電漿而進行的處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布。
一種感應耦合電漿處理裝置，係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係至少具有：外側天線，其係被供給高頻電力，而構成形成外側感應電場的漩渦狀；及內側天線，其係於前述外側天線的內側設成同心狀，被供給高頻電力，而構成形成內側感應電場的漩渦狀，前述高頻電力供給手段係具有高頻電源及匹配器，前述天線單元係具有從前述高頻電源經由前述匹配器來到達前述內側天線及前述外側天線的給電路徑，更具有阻抗調整手段，其係形成有包含前述各天線及前述各給電路徑的內側天線電路及外側天線電路，調整前述內側天線電路及前述外側天線電路的其中至少一個的阻抗，進而調整前述各天線的電流值，其特徵為：更具備控制部，該控制部係控制成使時間不同來週期性地實施第1處理及第2處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布，該第1處理係藉由前述阻抗調整手段來進行前述各天線的電流值的調整，於分別流至前述內側天線及前述外側天線的電流的比較中，藉由將相對大的電流值的電流流至前述內側天線而形成在對應於前述內側天線的部分的前述內側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理，該第2處理係藉由將相對大的電流值的電流流至前述外側天線而形成在對應於前述外側天線的部分的前述外側感應電場來產生局部性的電漿而進行處理。
一種感應耦合電漿處理裝置，係具備：處理室，其係收容基板，實施電漿處理；載置台，其係於前述處理室內載置基板；處理氣體供給系統，其係於前述處理室內供給處理氣體；排氣系統，其係將前述處理室內排氣；天線單元，其係於前述處理室內對應於基板而被平面性地配置，具有用以產生感應耦合電漿的高頻天線；及高頻電力供給手段，其係對前述高頻天線供給高頻電力，前述高頻天線係具有複數的天線，該複數的天線係被供給高頻電力，而構成形成感應電場的漩渦狀，前述高頻電力供給手段係具有高頻電源及匹配器，前述天線單元係具有從前述高頻電源經由前述匹配器來到達前述內側天線及前述外側天線的給電路徑，更具有阻抗調整手段，其係形成有包含前述各天線及前述各給電路徑的內側天線電路及外側天線電路，調整前述內側天線電路及前述外側天線電路的其中至少一個的阻抗，進而調整前述各天線的電流值，其特徵為：更具備控制部，該控制部係控制成對於不同的天線，使時間不同來週期性地實施複數次，藉由前述阻抗調整手段來進行前述各天線的電流值的調整，將相對大的電流值的電流流至前述複數的天線的一部分至少一條的天線，藉由形成在對應於該天線的部分的前述感應電場來產生局部性的電漿而進行的處理，在處理終了時間點可對於基板取得所望的處理分布。