TWI595808B - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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TWI595808B
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Chishio Koshimizu
Masashi Saito
Kazuki Denpoh
Jun Yamawaku
Hachishiro Iizuka
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Tokyo Electron Ltd
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Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於對被處理基板施予電漿處理之技術，尤其關於電感耦合型之電漿處理裝置以及電漿處理方法。
半導體裝置或FPD(Flat Panel Display)之製造時的蝕刻、堆積、氧化、濺渡等之製程中，為了對處理氣體進行比較低溫之良好反應，經常利用電漿。以往，該種之電漿處理經常使用藉由MHz區域之高頻放電所產生之電漿。藉由高頻放電所產生之電漿，以具體性(裝置性)之電漿生成法而言，大致分成電容耦合型電漿和電感耦合型電漿。
一般而言，電感耦合型之電漿處理裝置係以介電體窗構成處理容器之壁部之至少一部分(例如頂棚)，對設置在其介電體窗之外的線圈狀之RF天線供給高頻電力。處理容器係構成能夠減壓之真空腔室，在腔室內之中央部配置被處理基板(例如半導體晶圓、玻璃基板等)，在設定在介電體窗和基板之間的處理空間導入處理氣體。藉由流至RF天線之RF電流，在RF天線之周圍產生磁力線貫通介電體窗而通過腔室內之處理空間的RF磁場，藉由該RF磁場之時間性變化在處理空間內於方位角方向產生感應電場。然後，藉由該感應電場在方位角方向被加速之電子與處理氣體之分子或原子引起電離衝突，生成甜甜圈狀之電漿。
藉由在腔室內設置大處理空間，上述甜甜圈狀之電漿效率佳地擴散至四方(尤其半徑方向)，在基板上電漿之密度很均勻。但是，僅使用通常之RF天線，在基板上所取得之電漿密度之均勻性在大部分電漿製程中則不足夠。即使在電感耦合型之電漿處理裝置中，提升基板上之電漿密度之均勻性，也被電漿製程之均勻性、再現性進而製造良率左右，故成為最重要課題之一，至今也提案出幾個與此有關的技術。
在以往，代表之電漿密度均勻化的技術係將RF天線分割成多數區段。在該RF天線分割分式則有對各個天線區段供給個別高頻電力之第1方式(例如專利文獻1)，和利用電容器等之附加電路使各個天線區段之阻抗可調整而由一個高頻電源控制各分配至全部之天線區段之RF電力的分割比的第2方式(例如專利文獻2)。
再者，所知的有使用單一RF天線，在該RF天線之附近配置被動天線之技法(專利文獻3)。該被動天線係構成不從高頻電源接受高頻電力之供給的獨立線圈，對於RF天線(電感性天線)所產生之磁場，動作成減少被動天線之環路內之磁場強度，同時增加被動天線之環路外附近之磁場強度。依此，變更腔室內之電漿產生區域中之RF電磁場之半徑方向分布。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[參考文獻1]美國專利第5401350號公報
[參考文獻2]美國專利第5907221號公報
[專利文獻3]日本特表2005-534150
但是，在上述般之RF天線分割方式中，上述第1方式不僅需要多數高頻電源也需要同數量之匹配器，因此遭遇高頻供電部之繁雜化顯著且成本高之大瓶頸。再者，上述第2方式中，因為各天線區段之阻抗不僅受到其他天線區段影響也受到電漿之阻抗之影響，故僅以附加電路無法任意決定分割比，在控制性上有困難，不太被使用。
再者，使用上述專利文獻3所揭示之被動天線之以往方式，雖然教示有藉由被動天線之存在使得在RF天線(電感性天線)所產生之磁場受到影響，依此可以變更腔室內之電漿產生區域中之RF電磁場之半徑方向分布，但是有關被動天線作用的討論、驗證並不充分，無法想像出使用被動天線而自由並且高精度地控制電漿密度分布的具體性裝置構成。
今日之電漿製程隨著基板之大面積化和裝置之微細化，必須要有更低壓高密度且大口徑之電漿，也較以往增加基板上之製程之均勻性而成為困難之課題。
該點，電感耦合型之電漿處理裝置係在接近於RF天線之介電體窗之內側生成甜甜圈狀之電漿，並使該甜甜圈狀之電漿朝向基板擴散四方，但是由於腔室內之壓力使得電漿所擴散之型態變化，並容易改變基板上之電漿密度分布。因此，若無法對RF天線(電感性天線)所產生之磁場進行補正，使得即使以製程配方變更製程條件，亦可追隨此而保持基板上之電漿密度之均勻性時，則無法適用今日電漿處理裝置所要求之多樣且高度之製程性能。
本發明係鑑於上述以往技術而硏究出，提供電漿生成用之RF天線或高頻供電系統不需要特別的細工，使用簡易之補正線圈則可自在且精細地控制電漿密度分布之電感耦合型之電漿處理裝置及電漿處理方法。
本發明之第1觀點中之電漿處理裝置具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和天線-線圈間隔控制部，其係用以邊使上述補正線圈對上述RF天線保持平行，邊對可調控制上述RF天線和上述補正線圈之間的距離間隔。
在藉由上述第1觀點之電漿處理裝置中，藉由上述般之構成，尤其藉由具備上述補正線圈和上述天線-線圈間隔控制部之構成，當從高頻供電部對RF天線供給高頻電力之時，對於藉由流通於RF天線之高頻電流而在天線導體之周圍產生之RF磁場，能夠定型性且安定地取得補正線圈之作用(局部性降低在與線圈導體重疊之位置由於感應耦合而生成之核心電漿密度的作用效果)，並且亦可以略線性控制如此之補正線圈效果(局部性降低核心電漿密度之效果)之程度。依此，可在基板保持部上之基板之附近任意且精細地控制電漿密度分布，也可以容易達成提升電漿製程之均勻性。
本發明之第2觀點中之電漿處理裝置具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和操縱機構，用以在上述RF天線和上述補正線圈之間進行相對性之升降移動、平行姿勢、傾斜姿勢或週期性起伏運動。
在藉由上述第2觀點之電漿處理裝置中，藉由上述般之構成，尤其藉由RF天線和補正線圈之間進行相對性之升降移動、平行姿勢、傾斜姿勢或週期性起伏運動之構成，不僅取得與藉由上述第1觀點之電漿處理裝置同樣之作用效果，可以更容易且精細地在方位角方向將補正線圈效果(局部性降低核心電漿密度分布之效果)之程度，或基板附近之電漿密度分布予以均勻化，或任意控制。
本發明之電漿處理方法在電漿處理裝置中對基板施予期待之電漿處理，上述電漿處理裝置具有處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線，在上述處理容器之外與上述RF天線平行地配置藉由電磁感應而能夠和上述RF天線耦合之補正線圈，邊使上述補正線圈對上述RF天線保持平行，邊可調控制上述RF天線和上述補正線圈之間的距離間隔，而控制上述基板上之電漿密度分布。
在本發明之電漿處理方法中，藉由上述之技法，尤其藉由在處理容器之外與RF天線平行地配置藉由電磁感應而能夠和RF天線耦合之補正線圈，並邊使補正線圈對RF天線保持平行，邊可調控制RF天線和補正線圈之間的距離間隔，當從高頻供電部對RF天線供給高頻電力之時，對於藉由流通於RF天線之高頻電流而在天線導體之周圍產生之RF磁場，能夠定型性且安定地取得補正線圈之作用(局部性降低在與線圈導體重疊之位置由於感應耦合而生成之核心電漿密度的作用效果)，並且亦可以略線性控制如此之補正線圈效果(局部性降低核心電漿密度之效果)之程度。依此，可在基板保持部上之基板之附近任意且精細地控制電漿密度分布，也可以容易達成提升電漿製程之均勻性。
若藉由本發明之電漿處理裝置或電漿處理法時，藉由上述般之構成及作用，電漿生成用之RF天線或高頻供電部不需要特別的細工，使用簡易之補正線圈則可自在且精細地控制電漿密度分布。
以下，參照附件圖面說明本發明之最佳實施型態。
[實施型態1]
根據第1圖至第8圖，說明本發明之第1實施型態。
第1圖表示第1實施型態中之電感耦合型電漿處理裝置之構成。該電感耦合型電漿處理裝置係構成使用平面線圈形之RF天線的電漿蝕刻裝置，例如具有鋁或不銹鋼等之金屬製之圓筒型真空腔室(處理容器)10。腔室10被保安接地。
首先，說明在該電感耦合型電漿蝕刻裝置中不與電漿生成直接有關係之各部構成。
在腔室10內之下部中央，水平配置有載置當作被處理基板之例如半導體晶圓W之圓板狀承載器12以當作兼作高頻電極的基板保持台。該承載器12係由例如鋁所構成，被支撐在從腔室10之底延伸於垂直上方之絕緣性筒狀支撐部14。
在沿著絕緣性筒狀支撐部14之外周而從腔室10之底垂直延伸於上方之導電性筒狀支撐部16和腔室10之內壁之間形成環狀之排氣路18，在該排氣路18之上部或入口安裝有環狀之擋板20，並且在底部設置有排氣埠22。為了使腔室10內之氣流對承載器12上之半導體晶圓W呈軸對稱均勻，以在圓周方向以等間隔設置多數排氣埠22的構成為佳。
在各排氣埠22經排氣管24連接排氣裝置26。排氣裝置26具有渦輪分子泵等之真空泵，將腔室10內之電漿處理空間減壓至期待真空度。在腔室10之側壁外安裝有開關半導體晶圓W之搬入搬出口27之閘閥28。
在承載器12經匹配器32及供電棒34而電性連接RF偏壓用之高頻電源30。該高頻電源30係可以可調之功率輸出適合於控制引進半導體晶圓W之離子能的一定頻率(13.56MHz以下)之高頻RFL。匹配器32收容有用以在高頻電源30側之阻抗和負荷(主要承載器、電漿、腔室)側之阻抗之間取得匹配之電抗可變之匹配電路。其匹配電路中包含自行偏壓生成用之間歇電容器。
在承載器12之上面，設置有用以靜電吸附力保持半導體晶圓W之靜電吸盤36，在靜電吸盤36之半徑方向外側設置有環狀包圍半導體晶圓W周圍之聚焦環38。靜電吸盤36係將由導電膜所構成之電極36a夾在一對絕緣膜36b、36c之間，高壓之直流電源40係經開關42及被覆線43而與電極36a電性連接。藉由自直流電源40被施加之高壓之直流電壓，可以以靜電力將半導體晶圓W吸附保持在靜電吸盤36上。
在承載器12之內部設置有例如延伸於圓周方向之環狀冷媒室或冷媒流路44。在該冷煤室44自冷卻單元(無圖示)經配管46、48循環供給特定溫度之冷媒例如冷卻水cw。可以藉由冷媒之溫度控制靜電吸盤36上之半導體晶圓W之處理中之溫度。關於此，來自傳熱氣體供給部(無圖示)之傳熱氣體例如He氣體經氣體供給管50被供給至靜電吸盤36之上面和半導體晶圓W之背面之間。再者，為了進行半導體晶圓W之裝載/卸載，也設置有在垂直方向貫通承載器12而能夠上下移動之上升銷及其升降機構(無圖示)等。
接著，說明在該電感耦合型電漿蝕刻裝置中與電漿生成有關係之各部構成。
在腔室10之天板，從承載器12隔著比較大之距離間隔，氣密安裝由石英板所構成之圓形之介電體窗52。在該介電體窗52之上，通常與腔室10或承載器12同軸，水平配置有線圈狀之RF天線54。該RF天線54較佳係具有例如螺旋狀線圈(第2圖A)或是在各一周內半徑一定之同心圓(圓環狀)線圈(第2圖B)之形體，藉由絕緣體所構成之天線固定構件(無圖示)被固定在介電體窗52上。
在RF天線54之一端經匹配器58及供電線60而電性連接電漿生成用之高頻電源56之輸出端子。RF天線54之另一端雖然省略圖示但經接地線而電性連接於接地電位。
高頻電源56係可調之功率輸出適合於藉由高頻放電生成電漿之一定頻率(13.56MHz以上)之高頻RFH。匹配器58收容有用以在高頻電源56側之阻抗和負荷(主要RF天線、電漿、補正線圈)側之阻抗之間取得匹配之電抗可變之匹配電路。
用以對腔室10內之處理空間供給處理氣體之處理氣體供給部，具有在較介電體窗52些許低之位置被設置在腔室10之側壁之內部(或外部)之環狀多歧管或緩衝部62，和在圓周方向以等間隔之方式從緩衝部62面臨著電漿生成空間之多數側壁氣體吐出孔64，和從處理氣體供給源66延伸至緩衝部62之氣體供給管68。處理氣體供給源66包含有流量控制器及開關閥(無圖示)。
該電感耦合型電漿蝕刻裝置係為了在徑方向對生成在腔室10內之處理空間的電感耦合電漿之密度分布進行可調控制，在設置在腔室10之天板即是介電體窗54上之大氣壓空間之天線室內，具備有藉由電磁感應而能夠與RF天線54耦合之補正線圈70，和用以邊令該補正線圈70對RF天線54保持平行(即是水平)，邊可調控制RF天線54和補正線圈70之間之距離間隔之天線-線圈間隔控制部72。之後說明補正線圈70及天線-線圈間隔控制部72之詳細及構成以及作用。
主控制部75包含例如微電腦，控制該電漿蝕刻裝置內之各部例如排氣裝置26、高頻電源30、56、匹配器32、58、靜電吸盤用之開關42、處理氣體供給源66、天線-線圈間隔控制部72、冷卻單元(無圖示)、導熱氣體供給部(無圖示)等之各個動作及裝置全體之動作(順序)。
在該電感耦合電漿蝕刻裝置中，為了執行蝕刻，首先使閘閥28呈開啟狀態，將加工對象之半導體晶圓W搬入至腔室10內，而載置在靜電吸盤36上。然後，關閉閘閥28之後，從處理氣體供給源66經氣體供給管68、緩衝部62及側壁氣體吐出孔64以特定流量及流量比將蝕刻氣體(一般為混合氣體)導入至腔室10內，並藉由排氣裝置26將腔室10內之壓力調整成設定值。並且，開啟高頻電源56，以特定之RF功率輸出電漿生成用之高頻RFH，經匹配器58、供電線60而將高頻RFH之電流供給至RF天線54。另外，開啟高頻電源30，以特定之RF功率輸出離子引進控制用之高頻RFL，經匹配器32、供電棒34而將該高頻RFL施加至承載器12。再者，藉由導熱氣體供給部將導熱氣體(He氣體)供給至靜電吸盤36和半導體晶圓W之間的接觸界面，並且開啟開關42而藉由靜電吸盤36之靜電吸附力使導熱氣體封閉 於上述接觸界面。
藉由側壁氣體吐出孔64吐出之蝕刻氣體係均勻地擴散至介電體窗52下之處理空間。藉由流通於RF天線54之高頻RFH之電流，在RF天線54之周圍產生磁力線貫通介電體窗52而通過腔室內之電漿生成空間的RF磁場，藉由該RF磁場之時間性變化在處理空間內於方位角方向產生RF感應電場。然後，藉由該感應電場在方位角方向被加速之電子與蝕刻氣體之分子或原子引起電離衝突，生成甜甜圈狀之電漿。該甜甜圈狀電漿之自由基或離子係在寬廣空間擴散四方，自由基係使能夠等方性流入，離子係使能夠被直流偏壓拉引，而被供給至半導體晶圓W之上面(被處理面)。如此一來，在晶圓W之被處理面電漿之活性種引起化學反應和物理反應，被加工膜被蝕刻成期待之圖案。
該電漿蝕刻裝置係如上述般在接近於RF天線54之介電體窗52之下將電感耦合之電漿生成甜甜圈狀，並使該甜甜圈狀之電漿分散在寬廣之處理空間內，而在承載器12附近(即是半導體晶圓W上)使電漿之密度平均化。在此，甜甜圈狀電漿之密度係依存於電感電場之強度，進而依存於被供給至RF天線54之高頻RFH之功率(更正確而言為流通RF天線54之電流)之大小。即是，越提高高頻RFH之功率，甜甜圈狀電漿之密度越高，透過電漿之擴散在承載器12附近之電漿密度全體性變高。另外，甜甜圈狀電漿擴散於四方(尤其在徑方向)之型態係主要依存於腔室10內之壓力，有越降低壓力，在腔室10之中心部集中較多電漿，承 載器12附近之電漿密度分布在中心部隆起之傾向。再者，因應被供給至RF天線54之高頻RFH之功率或被導入至腔室10內之處理氣體之流量等，甜甜狀電漿內之電漿密度分布也改變。
在此，「甜甜圈狀之電漿」並非嚴格限定於如在腔室10之徑方向內側(中心部)電漿不上升卻僅在徑方向外側電漿上升般之環狀電漿，與其說係意指徑方向外側之電漿體積或密度大於腔室10之徑方向內側。再者，依據處理氣體所使用之氣體種類或腔室10內之壓力之值等之條件不同，也有不成為在此所稱之「甜甜圈狀之電漿」之情形。
在該電感耦合型電漿蝕刻裝置中，使承載器12附近之電漿密度分布在徑方向均勻化，且對RF天線54產生之RF磁場，藉由補正線圈70進行電磁場的補正，並且因應製程條件(腔室10內之壓力等)藉由天線-線圈間隔控制部72可調整補正線圈70之高度位置。
以下，說明該電漿蝕刻裝置中之主要特徵部分之補正線圈70及天線-線圈間隔控制部72之構成及作用。
補正線圈70係由兩端封閉之圓環狀之單卷線圈或多數線圈所構成，被配置在與RF天線54同軸，在徑方向具有線圈導體位於RF天線54之內周和外周之間(最佳為中間附近)之線圈徑。補正線圈70之材質以導電率高例如銅系之金屬為佳。
並且，在本發明中，「同軸」係指多數線圈或天線之各個中心軸線互相重疊之位置關係，不僅各個之線圈面或 天線面在軸方向或縱方向互相偏移之情形，也包含在相同一面上一致之情形(同心狀之位置關係)。
天線-線圈間隔控制部72具有保持補正線圈70之絕緣性之水平支撐板74、經滾珠螺桿76與該水平支撐板74作動結合，使滾珠螺桿76之移送螺桿76a旋轉而可調補正線圈70之高度位置的步進馬達78，和透過該步進馬達78及滾珠螺管76而可調控制補正線圈70之高度位置之線圈高度控制部80，和將水平支撐板74保持水平地引導至上下(垂直)方向之引導棒82。
更詳細而言，補正線圈70係藉由絕緣性之線圈固定構件(無圖示)而水平地安裝於水平支撐板74。在水平支撐板74安裝有與移送螺桿76a螺合之螺帽部76b，也形成有使引導棒82可滑動地貫通之貫通孔84。滾珠螺桿76之移送螺桿76a係沿著垂直方向，直接或經減速機構(無圖示)而與步進馬達78之旋轉軸結合。
當步進馬達78作動而使移送螺桿76a旋轉時，滾珠螺桿76之螺帽部76b側之水平支撐板74沿著移送螺桿76a而升降移動，補正線圈70係維持與水平支撐板74一體保持水平姿勢在垂直方向移動。線圈高度控制部80係接受從主控制部75指示補正線圈70之高度位置(目標值或設定值)之訊號，控制步進馬達78之旋轉方向及旋轉量，而控制水平支撐板74之升降量，並將補正線圈70之高度位置對準目標值。
在圖示之構成例中，藉由多數步進馬達78個別驅動在 多處與水平支撐板74作動結合之多數滾珠螺桿76。就以另外之構成例而言，也可以設為藉由一個步進馬達78經皮帶機構同時驅動該些多數滾珠螺桿76之構成。
在該實施型態中，也具備實際測量補正線圈70之高度位置，而將其實測值Sh70反饋於線圈高度控制部80之直線比例尺85。該直線比例尺85係由被安裝於水平支撐板74之延伸於垂直方向之刻度部86，和為了光學性讀取該刻度部86之刻度，安裝於腔室10之本體或延長部之刻度讀取部88所構成。線圈高度控制部80亦可以使補正線圈70之目標高度位置與在直線比例尺85所取得之實測值Sh70一致。
天線-線圈間隔控制部72係藉由上述般之構成，邊令補正線圈70保持對配置成水平之RF天線54平行(水平)，邊在一定範圍(例如1mm~50mm)內任意且精細地可調補正線圈70對RF天線54之相對性高度位置。最佳係補正線圈70之高度位置之上限值被設定成對RF天線54所產生之RF磁場不造成實質上之影響，即是與無補正線圈70之時相等之較遠位置即可。再者，補正線圈70之高度位置之下限值，係在不與RF天線54接觸下，設定在對RF天線54所產生之RF磁場的影響度最大之接近位置即可。
在此，說明補正線圈70之基本性作用。
首先，如第3圖A所示般，當將補正線圈70之高度位置設定在上限值附近時，藉由流通RF天線54之高頻RFH之電流，在天線導體周圍產生之RF磁場H係形成不受補正線圈70任何影響而在半徑方向通過介電體窗52之下之處理空間 的環狀磁力線。
處理空間中之磁通密度之半徑方向(水平)成分Br係在腔室10之中心(O)和周邊部與高頻RFH之電流之大小無關係常為零，在半徑方向，於與RF天線54之內周和外周之略中間附近(以下稱為「天線中間部」)重疊之位置為極大，高頻RFH之電流越大其極大值越高。藉由RF磁場H所生成之方位角方向之感應電場之強度分布也在半徑方向中成為與磁通密度Br相同之輪廓。如此一來，在介電體窗52之附近，與RF天線54同軸形成甜甜圈狀電漿。
然後，該甜甜圈狀電漿在處理空間向四方(尤其半徑方向)擴散。如上述般，其擴散形態雖然依存於腔室10內之壓力，就以一例而言，如第3圖A所示般，在承載器12附近之徑方向，電子密度(電漿密度)在與天線中間部對應之位置相對性高(保持極大狀態)在中心部和周邊部下降之輪廓。
此時，如第3圖B所示般，當將補正線圈70之高度位置設定在例如下限值附近時，藉由流通RF天線54之高頻RFH之電流，在天線導體周圍產生之RF磁場H係藉由補正線圈70而受到電磁感應之反作用的影響。該電磁感應之反作用係作用成與貫穿補正線圈70之迴線內之磁力線(磁通)之變化相反之作用，在補正線圈70之迴線內產生感應電動勢而流動電流。
如此一來，藉由來自補正線圈70之電磁感應之反作用，在補正線圈70之線圈導體(天線中間部)之略正下方之位置，介電體窗52附近之處理空間中之磁通密度之半徑方向(水平)成分Br局部性變弱，依此方位角方向之感應電場之強度也與磁通密度Br相同，在與天線中間部對應之位置局部性變弱。其結果，在承載器12附近電子密度(電漿密度)於徑方向略被均勻化。
第3圖A所示之電漿之擴散形態為一例，當例如壓力低時，在腔室10之中心部過於集中電漿，如第4圖A所示般，有承載器12附近之電子密度(電漿密度)相對性在中心部成為極大之山形輪廓之情形。
即使在該情形，也如第4圖B所示般，當補正線圈70下降至例如下限值附近時，則如圖示般，在與補正線圈70之線圈導體重疊之中間部之位置，介電體窗52附近之處理空間中之磁通密度之半徑方向(水平)成分Br局部性變弱，依此電漿往腔室中心部之集中變弱，承載器12附近之電漿密度在徑方向略被均勻化。
本發明者係藉由電磁場模擬檢驗上述般之補正線圈70之作用。即是，將補正線圈70對RF天線54之相對性高度位置(距離間隔)當作參數，選擇5mm、10m、20mm、無限大(無補正線圈)之4種類以當作參數之值，當求出甜甜圈狀電漿內部(從上面5mm之位置)之半徑方向之電流密度分布(相當於電漿分布)時，則取得第5圖所示之檢驗結果。
在該電磁場模擬中，將RF天線54之外徑(半徑)設為250mm，將補正線圈70之內周半徑及外周半徑各設為100mm及130mm。再者，在RF天線54之下方之腔室內處理空間藉由感應耦合所生成之甜甜圈狀之電漿，係以圓盤形狀之電阻體85模擬，並將該電阻體之直徑設為500mm，將電阻率設為100Ωcm，將表皮厚度設為10mm。電漿生成用之高頻RFH之頻率為13.56MHz。
從第5圖可知當在藉由電磁感應與RF天線54結合之高度位置配置補正線圈70時，甜甜圈狀電漿內之電漿密度在與補正線圈70之線圈導體重疊之位置(在圖示之例中與天線中間部重疊之位置)附近局部性下降之情形，和補正線圈70越接近RF天線54，其局部性降低之程度略直線性變大。
在該實施型態中，如上述般，構成將補正線圈70配置在與RF天線54同軸，在徑方向線圈導體位於RF天線54之內周和外周之間(最佳為與天線中間部對向)構成具有補正線圈70之線圈導體。然後，因藉由天線-線圈間隔控制部72，構成一面將補正線圈70對水平之RF天線54保持平行(水平)，一面在一定範圍(例如1mm～50mm)內任意且精細地可調補正線圈70對RF天線54之相對性高度位置，故可以裝置性實現以電磁場模擬檢驗之第5圖之特性，並可以大大提升電漿密度分布控制之自由度及精度。
該實施型態中之感應耦合型電漿蝕刻裝置適合使用於例如以多數步驟蝕刻加工基板表面之多層膜之運用。以下，針對本發明之第6圖所示之多層光阻法所涉及之本發明之實施例予以說明。
在第6圖中，在加工對象之半導體晶圓W之主面，於本來之被加工膜(例如閘極用之Si膜)100上形成SiN層102以當作最下層(最終光罩)，在其上方形成有機膜104(例如碳)以當作中間層，在其上方經含Si之反射防止膜(BARC)106而形成最上層之光阻108。SiN層102、有機膜104及反射防止膜106之成膜，使用CVD(化學性真空蒸鍍法)或藉由旋轉塗佈之塗佈膜，光阻108之圖案製作使用微影技術。
最初，就以第1步驟之蝕刻製程而言，如第6圖(A)所示般，將被圖案製作之光阻108當作光罩而蝕刻含Si反射防止膜106。此時，蝕刻氣體使用CF4/O2之混合氣體，腔室10內之壓力比較低，例如設定成10mTorr。
最初，就以第2步驟之蝕刻製程而言，如第6圖(B)所示般，將光阻108及反射防止膜106當作光罩而蝕刻加工有機膜104。此時，蝕刻氣體使用O2之單氣體，腔室10內之壓力更低，例如設定成5mTorr。
最後，就以第3步驟之蝕刻製程而言，如第6圖(C)、(D)所示般，將被圖案製作之反射防止膜106及有機膜104當作光罩而蝕刻加工SiN膜102。此時，蝕刻氣體使用CHF3/CF4/Ar/O2之混合氣體，腔室10內之壓力比較高，例如設定成50mTorr。
在上述般之多重步驟之蝕刻製程中，在每步驟切換製程條件之全部或一部份(尤其腔室10內之壓力)，依此在處理空間內甜甜圈狀電漿之擴散形態變化。在此，於不使 補正線圈70全然機能(通電)之時，在第1及第2步驟之製程(壓力10mTorr以下)，出現如第4圖A所般承載器12附近之電子密度(電漿密度)相對性在中心部明顯上升之陡峭山形之輪廓，在第3步驟之製程(壓力50mTorr)出現中心部些許上升之平緩山形之輪廓。
若藉由該實施型態，例如在製程配方，以追加在通常製程條件(高頻之功率、壓力、氣體種類、氣體流量等)之方式，或是與該些關聯之方式，將補正線圈70之高度位置當作配方資訊或製程參照是參數之一個而予以設定。然後，於實行上述般之多重步驟方式之蝕刻製程之時，主控制部75從記憶體讀出表示補正線圈70之高度位置設定值，在每步驟透過線圈高度控制部80而將補正線圈70之高度位置對準設定值(目標值)。
因此，在上述般之多層光阻法之蝕刻製程(第6圖)中，如第7圖所示般，在第1步驟(10mTorr)中於比較低之設定位置h1，在第2步驟(5mTorr)中於更低之位置h2，在第3步驟(50mTorr)中於比較高之位置h3，於每步驟切換補正線圈70之高度位置。
如此一來，在對一片半導體晶圓W進行單一或一連串電漿處理中，因應製程條件之變更、切換或變化，能夠可變調整補正線圈70之高度位置。如此一來，透過葉片電漿製程之全處理時間或全步驟，能夠對藉由流通RF天線54之高頻RFH之電流而產生在天線導體之周圍之RF磁場H，任意、精細、線性地調節補正線圈70之作用(電磁場之反作 用)即是在與補正線圈70之線圈導體重疊之位置附近局部性降低甜甜圈狀電漿內之電漿密度之效果之程度(強弱)，依此也可在徑方向均勻保持承載器12附近之電漿密度。因此，可以容易提升電漿製程之均勻性。
並且，在多重步驟方式中，不執行蝕刻製程之間，如第7圖所示般，將補正線圈70之高度位置返回至與實質上無補正線圈70之時相等之上限值附近之主位置hp即可。
再者，開始各步驟之製程時，即是高頻RFH之電流開始流入RF天線54之時，大感應電流流入補正線圈70，功率難以進入電漿側，也有難以點燃電漿之情形。此時，如第8圖所示般，各步驟之製程開始時，使補正線圈70暫時退避至主位置Hp而使電漿確實點燃，從電漿點燃後(例如從製程開始經過一定時間Ts後)升降移動至預設定之高度位置hn(n=1、2、3)即可。
如此，若藉由本發明，則可以適合採用於電漿處理之開始前，使補正線圈70充分離開RF天線54，在腔室10內電漿點燃後經過特定時間之後，使補正線圈70(及/或RF天線54)升降移動成兩者接近而將其距離間隔調節成預先設定之值的手法。
在該實施型態中，如上述般，以滾珠螺桿機構構成用以可調整補正線圈70對RF天線54之間隔距離或高度位置的天線-線圈間隔控制部72。但是，亦可以使用例如旋轉體凸輪或端凸輪等之立體凸輪機構來取代滾珠螺桿機構。即是，雖然省略詳細構成之圖示，但以天線-線圈間隔控制 部72之另外的實施例而言，亦可為具有將補正線圈70保持與RF天線54平行之絕緣性之線圈保持體；和經具有旋轉體之立體凸輪機構而與該線圈保持體結合，使該立體凸輪機構之旋轉體旋轉而可調補正線圈70之高度位置的馬達；控制該馬達之旋轉方向及旋轉量而控制補正線圈70之高度位置的控制部之構成。
或是，就以用以在天線-線圈間隔控制部72中，可調節補正線圈70之高度位置的另外之實施例而言，升降機構亦可使用齒條、小齒輪或活塞等之非旋轉型升降軸。再者，就以升降機構之驅動源而言，除馬達之外，即使使用例如汽缸亦可。於驅動源使用馬達之時，並不限定於步進馬達，即使為AC馬達、DC馬達、線性馬達等亦可。
就以測量乃至反饋補正線圈70之任意高度位置之手段而言，除上述實施型態中之直線比例尺85之外，亦可以使用例如編碼器。再者，於使補正線圈70移動而定位在特定高度之時，可以適合使用光感測器或限制開關等之位置感測器。
[實施型態2]
根據第9圖至第14圖，說明本發明之第2實施型態。
在該第2實施型態之電漿蝕刻裝置中，係在徑方向使承載器12附近之電漿密度分布均勻化，且對RF天線54產生之RF磁場，藉由附電容器之補正線圈90進行電磁場的補正，並且藉由天線-線圈間隔控制部72可調整控制附電容器補正線圈90之高度位置。
以下，說明該電感耦合型電漿蝕刻裝置中之主要特徵部分之附電容器補正線圈90之構成及作用。
補正線圈90係如第9圖所示般，係由兩端夾著切縫(間隙)G而開放之單卷線圈或是多卷線圈所構成，在其切縫G設置固定電容器94。該固定電容器94如後述般，即使係例如薄膜電容器或陶瓷電容器般之市面上販賣之泛用型亦可，或是即使為一體組裝於補正線圈90的特別訂單品或單獨製作品亦可。
補正線圈90最佳為配置在與RF天線54同軸，在徑方向具有線圈導體位於RF天線54之內周和外周之間(例如，稍微中間附近)之線圈徑。在方位角方向中之補正線圈90之配置方向係如圖所示般，固定電容器94之位置(即是切縫G之位置)與RF天線54之RF輸入輸出用之切縫G位置重疊。補正線圈90之線圈導體之材質係以導電率高之金屬，例如施予銀電鍍之銅為佳。
在此，說明附固定電容器94之補正線圈90之作用。本發明者係針對該實施型態之電感耦合型電漿蝕刻裝置，實施下述般之電磁場模擬。
即是，將補正線圈90對RF天線54之相對性高度位置(距離間隔)h當作參數，選擇5mm、10m、20mm、無限大(無補正線圈)之4種類以當作參數h之值，當求出腔室10內之甜甜圈狀電漿內部(從上面5mm之位置)之半徑方向之電流密度分布(相當於電漿分布)時，則在各線圈高度位置取得第10圖所示之輪廓。
在該電磁場模擬中，將RF天線54之外徑(半徑)設為250mm，將補正線圈90之內徑(半徑)及外徑(半徑)各設為100mm及130mm，將補正線圈90之電容(固定電容器94之電容)設為600pF。再者，以第9圖所示之圓盤形狀之電組體95模擬在RF天線54之下方之腔室內處理空間藉由感應耦合所生成之甜甜圈狀之電漿，並將該電阻體95之直徑設為500mm，將電阻率設為100Ωcm，將表皮厚度設為10mm。電漿生成用之高頻RFH之頻率為13.56MHz。
並且，將補正線圈90之電容設定成無限大(相當於拆下固定電容器94而使補正線圈90之兩端短路之時)，其他當在所有與上述相同之條件下執行相同之電磁場模擬時，則在各線圈高度位置取得第5圖所示般之輪廓。
如第10圖(a)所示般，越使補正線圈90接近於RF天線54，甜甜圈狀電漿之電漿密度分布係表示僅有與補正線圈90之線圈導體重疊之位置(r=110～130mm)附近局部性變高，比起此來在徑方向之內側及外側之位置較無補正線圈90之時變低之傾向。然後，如第10圖(b)所示般，可知該傾向係使補正線圈90越離RF天線54越遠，則越弱。並且，如第10圖(c)所示般，可知當使補正線圈90適度(h=20mm)遠離RF天線54，以與補正線圈90之線圈導體重疊之位置(r=110～130mm)為境界，較徑方向之內側區域(r=0～110mm)外側之區域(r=130～250mm)之一側係電漿密度數階段變高。
在該實施型態中，因藉由天線-線圈間隔控制部72，構成一面將補正線圈90對水平之RF天線54保持平行(水平)，一面在一定範圍(例如1mm~50mm)內任意且精細地可調補正線圈90對RF天線54之相對性高度位置，故可以裝置性實現以電磁場模擬檢驗之第10圖之特性，並可以大大提升電漿密度分布控制之自由度及精度。
在該第2實施型態中，為亦能夠以可變電容器96置換固定電容器94之構成。此時，如第11圖所示般，也具備用以可變控制可變電容器96之電容的電容可變機構98。可變電容器96即使係例如變容器或變容二極體般之市面上販賣之泛用型亦可，或是即使為一體組裝於補正線圈90的特別訂單品或單獨製作品亦可。
電容可變機構98係由被設置在補正線圈90之環圈內之上述可變電容器96，和藉由典型的驅動機構或電性驅動電路對該可變電容器96之靜電電容進行可變控制之電容控制部100。
電容控制部100係關於可變電容器96之靜電電容，由主控制部75透過控制訊號SC接收電容設定值或成為電容設置定值之基礎的配方資訊或製程參數等。並且，電容控制部100係從VPP檢測器102(第1圖)接收表示被輸入至RF天線54之前之高頻電壓之波高值VPP的訊號SVPP，以當作線圈電容可變控制用之監視訊號或反饋訊號，從線圈電流測定器104接收流通補正線圈90之感應電流IIND之電流值(有效值)的訊號SIIND。並且，以RF電流計105測量流通於RF 天線54之天線電流(RF電流)IRF之電流值(有效值)，將其測定值SIRF供給至電容控制部100亦可。VPP檢測器102為了測量匹配器58之輸出電壓之波高值VPP，可以利用常備於匹配器58者。線圈電流測定器104就以一例而言，係由根據電流感測器106和根據該電流感測器106之輸出訊號而運算線圈電流IIND之電流值(有效值)之線圈電流測定電路108所構成。
電容控制部100最佳包含微電腦，亦可以將例如電流比IIND/IRF或VPP之電容依存性對應於表記憶體，根據自主控制部75所送出之電容設定值(目標值)或製程配方或製程參數等之資訊，又藉由使用上述電流監視部或VPP監視部之反饋控制等，可以選擇最適合於該製程之可變電容器96之電容位置，或動性可調。
如此一來，藉由各獨立可調控制附可變電容器96之補正線圈90高度位置及電容，可以更加提升電漿密度分布控制之自由度及精度。
第12圖及第13圖係表示附電容器補正線圈90之構成例。第12圖所示之構成例係在補正線圈90形成一個切縫G，在該處安裝市面上販賣之兩端子型電容器(94、96)。第13圖所示之構成例係將補正線圈90之切縫G如此地當作固定電容器94之電極間間隙而予以利用之例。即使將介電體之薄膜(無圖示)插入至該切縫G亦可。在該構成例中，隔著切縫G相向之線圈導體之一對開放端部構成電容器電極。該電容器電極係如第16圖B所示般，亦可以藉由一體 安裝延伸於上方(或橫)之擴張部120，將電極面積調整成任意大小。
再者，亦可設置多數補正線圈90。例如，如第14圖所示般，即使將線圈徑不同之獨立的兩個補正線圈90A、90B排列配置成同心狀亦可。
就以另外之構成例而言，雖然省略圖示，但亦可將高度位置不同之獨立多數補正線圈90A、90B、…排列配置成同軸狀。
[其他實施型態]
就以與本發明之補正線圈周圍之構成或機能有關之另外之實施型態而言，如第15圖所示般，可以適合具備用以在與RF天線54同軸上之位置使附電容器之補正線圈90旋轉運動或旋轉移位之線圈旋轉機構180。該線圈旋轉機構180例如具有將補正線圈90水平保持與RF天線54同軸之絕緣性之基板保持板182、經垂直之旋轉軸184而與該基板保持板182之中心部結合之步進馬達186、透過該步進馬達186而控制補正線圈90之旋轉方向、旋轉速度或旋轉角之旋轉控制部188。即使在步進馬達186和旋轉軸184之間設置減速機構(無圖示)亦可。並且，接地線55係將RF天線54之另一端(高頻出口端)電性連接於接地電位。
若藉由該實施例，上述般構成之線圈旋轉機構180，例如第16圖A及第16圖B所示般，使補正線圈90繞其中心軸線N旋轉，可以任意控制或選擇旋轉方向、旋轉速度、旋 轉角、往復運動等。
例如，於補正線圈90對RF天線54乃至腔室10內之電漿的電磁場性之作用面，切縫G附近形成空間性之特異點之時，藉由線圈旋轉機構180以一定速度使補正線圈90連續旋轉，依此可以在旋轉方向使特異點之位置均勻，使成為無切縫之兩端封閉的補正線圈。
再者，本發明之補正線圈也有流動大感應電流(有時為大於流通於RF天線之電流以上的電流)之情形，注意補正線圈之發熱也極為重要。
從該觀點，如第17圖A所示般，可以適當設置在補正線圈90之附近設置空冷風扇而以空冷式進行冷卻之線圈冷卻部。或是，如第17圖B所示般，也以中空之銅製管構成補正線圈90，並對其中供給冷媒而防止補正線圈90之過熱的線圈冷卻部為佳。
雖然第14圖~第17圖B所示之實施例係與附電容器之補正線圈90有關，但無電容器之補正線圈70也可以適用相同之構成。
就以與本發明之補正線圈周圍之構成或機構之其他實施型態而言，如第18圖所示般，可以適合具備設成在腔室10之天板(介電體窗)52之上之天線室內不僅進行補正線圈70(90)之升降移動也能夠進行水平姿勢以及任意傾斜姿勢以及週期性起伏(波浪)運動之線圈操縱機構200。
該線圈操縱機構200具有在圓周方向隔著一定間隔經絕緣體之連桿202A、202B、202C而與補正線圈70(90) 結合之棒狀線圈支撐軸202A、202B、202C、在垂直方向使該些線圈支撐軸204A、204B、204C伸縮或進退移動之直動式之電動致動器206A、206B、206C。
電動致動器206A、206B、206C係以120°間隔被安裝在天板(介電體窗)52之上方被水平架設之環狀支撐板208的圓周上。在此，支撐板208係藉由例如與腔室10結合之環狀之凸緣部210、以90°間隔被安裝在該凸緣部210之圓周上的4根柱構件212，和連結該些柱構件212和支撐板208之水平梁部214，而被固定在腔室10。
電動致動器206A、206B、206C係可在主控制部75之控制下各以任意之時序、速度及衝程獨立控制線圈支撐軸202A、202B、202C之進退移動。連桿202A、202B、202C具有追隨補正線圈70(90)之傾斜姿勢的關節功能，減少補正線圈70(90)改變姿勢時所產生之應力。
在該線圈操縱機構200中，藉由調節線圈支撐軸204A、204B、204C之衝程量(昇降量)，亦可以使補正線圈70(90)對RF天線54成為平行姿勢，亦可以任意角度及任意方向成為傾斜姿勢。
並且，例如第20圖所示般，電動致動器206A、206B、206C以及線圈支撐軸204A、204B、204C係以一定相位間隔以及相同振幅進行週期性之進退移動，依此也可以使補正線圈70(90)執行第21圖A及第21圖B所示之週期性起伏運動。圖中，[A]、[B]、[C]各模式性表示線圈支撐軸202A、202B、202C。在圖示之例中，將線圈支撐軸204A 、204B、204C之相位間隔設為120°，將振幅設為±15mm。並且，通常如該例般為3相驅動即可，但是設為例如4相驅動之時，相位間隔則為90°。
在該週期性起伏運動中，維持補正線圈70(90)之中心O固定或靜止在高度基準值(零)之相同位置之狀態，補正線圈70(90)之最高+15mm頂部位置HP和最低-15mm之底部位置LP在點對稱之位置互相相向地以一定速度在圓周方向連續移動，可看到宛如保持一定之傾斜姿勢而波狀旋轉。第21圖A及第21圖B中之直線BL係表示通過補正線圈70(90)之底部位置LP的水平線，在相同平面內周期性旋轉移動。圖中，賦予[A]、[B]、[C]之數值係表示該支撐軸202A、202B、202C之此時的振幅值。例如，「+7.5」為+7.5mm，「-15」為-15mm。
在上述般之週期性起伏運動中，藉由持有與線圈支撐軸202A、202B、202C之衝程量(升降量)不同之量，亦可改變補正線圈70(90)之中心O、頂部位置HP以及底部位置HP之高度。
藉由使補正線圈70(90)進行上述般之周期性起伏運動，可以在方位角方向更加容易且精細使補正線圈效果(局部性降低核心電漿之密度的效果)之程度或基板附近之電漿密度分布均勻，或任意地予以控制。
在第18圖之構成例中，雖然固定RF天線54，但是即使針對RF天線54，亦可以藉由設置與上述線圈操縱機構200相同之構成的天線操縱機構(無圖示)，使RF天線54進行升降移動、水平姿勢、任意之傾斜姿勢或週期性起伏運動。
上述實施型態中之電感耦合型電漿蝕刻裝置之構成為一例，電漿生成機構之各部當然不與電漿生成有直接關係之各部之構成也可做各種變形。
例如，就以RF天線54及補正天線70之基本型態而言，亦能為平面形以外之形態例如圓頂形等。並且，也可為設置在腔室10之頂棚以外之處的型式，例如可以為設置在腔室10之側壁外之螺旋型式。
再者，亦可以為相對於矩形被處理基板之腔室構造、矩形之RF天線構造、矩形之補正線圈構造。
再者，在處理氣體供給部中，亦可設為自頂棚導入處理氣體至腔室10內之構成，亦可為不對承載器12施加直流偏壓控制用之高頻RFL之型態。另外，本發明亦可適用使用多數RF天線或天線區段，藉由多數高頻電源或高頻供電系統，對多數RF天線(或是天線區段)各別供給電漿生成用之高頻電力之方式之電漿裝置。
並且，依據本發明之電感耦合型之電漿處理裝置或電漿處理方法並不限定於電漿蝕刻之技術領域，亦可適用於電漿CVD、電漿氧化、電漿氮化、濺鍍等之其他電漿製程。再者，本發明中之被處理基板並不限定於半導體晶圓，亦可為平面顯示器用之各種基板或光罩、CD基板、印刷基板等。
10．．．腔室
12．．．承載器
26．．．排氣裝置
56．．．高頻電源
66．．．處理氣體供給源
70．．．補正線圈
72．．．天線-線圈間隔控制部
90．．．附電容器補正線圈
200．．．線圈操縱機構
第1圖為表示本發明之第1實施型態中之電感耦合型電漿處理裝置之構成的縱剖面圖。
第2圖A為表示螺旋狀線圈之RF天線之一例的斜視圖。
第2圖B為表示同心圓線圈狀之RF天線之一例的斜視圖。
第3圖A為模式性表示將補正線圈配置在遠離RF天線之時的電磁場性之作用之一例的圖示。
第3圖B為模式性表示將補正線圈配置在接近RF天線之時的電磁場性之作用之一例的圖示。
第4圖A為模式性表示將補正線圈配置在遠離RF天線之時的電磁場性之作用之另一例的圖示。
第4圖B為模式性表示將補正線圈配置在接近RF天線之時的電磁場性之作用之另一例的圖示。
第5圖為表示改變補正線圈和RF天線之距離間隔之時的介電體窗附近之處理空間中之電流密度分布之變化的圖示。
第6圖為表示階段性表示多層光阻法之工程的圖示。
第7圖為表示在藉由多層光阻法之多階段之蝕刻製程中，可調控制補正線圈之高度位置之方法的圖示。
第8圖為表示考慮電漿點燃性而可調控制補正線圈之高度位置的方法之圖示。
第9圖為模式性表示第2實施型態中之附固定電容器補正線圈之構成及RF天線之配置關係的斜視圖。
第10圖為表示電感耦合電漿內之半徑方向之電流密度分布，依存於附固定電容器補正線圈之高度位置而變化之樣子的圖示。
第11圖為模式性表示第2實施型態中之附可變電容器補正線圈之構成及RF天線之配置關係的斜視圖。
第12圖為表示附電容器補正線圈之一構成例的圖示。
第13圖為表示在補正線圈一體組裝電容器之一構成例的斜視圖。
第14圖為表示一構成例中之補正線圈之卷線構造的俯視圖。
第15圖為表示具備使補正線圈旋轉移動或旋轉移位之機構的一實施例之裝置構成的縱剖面圖。
第16圖A為表示補正線圈藉由第15圖之線圈旋轉機構而旋轉移動或旋轉移位之樣子的斜視圖。
第16圖B為表示補正線圈藉由第15圖之線圈旋轉機構而旋轉移動或旋轉移位之樣子的斜視圖。
第17圖A為表示以空冷放冷方式冷卻補正線圈之實施例的圖示。
第17圖B為表示經冷煤冷卻補正線圈之一實施例的圖示。
第18圖為表示具備使補正線圈執行升降移動、水平姿勢、任意傾斜姿勢或週期性起伏運動之線圈操縱機構之構成的剖面圖。
第19圖為表示上述線圈操縱機構之安裝構成的上視圖。
第20圖為表示藉由3相之電導致動器使補正線圈執行週期性起伏運動之時之相位-振幅之特性的圖示。
第21圖A為表示週期性起伏運動中各相位中補正線圈之姿勢的斜視圖。
第21圖B為表示週期性起伏運動中各相位中補正線圈之姿勢的斜視圖。
10．．．腔室
12．．．承載器
14．．．筒狀支撐部
16．．．筒狀支撐部
18．．．排氣路
20．．．擋板
22．．．排氣埠
24．．．排氣管
26．．．排氣裝置
27．．．搬入搬出口
28．．．閘閥
30．．．高頻電源
32．．．匹配器
34．．．供電棒
36．．．靜電吸盤
36a．．．電極
36b．．．絕緣膜
36c．．．絕緣膜
38．．．聚焦環
40．．．直流電源
42．．．開關
43．．．被覆線
44．．．冷媒流路
46．．．配管
48．．．配管
50．．．氣體供給管
52．．．介電體窗
54．．．RF天線
56．．．高頻電源
58．．．匹配器
60．．．供電線
62．．．緩衝部
64．．．側壁氣體吐出孔
66．．．處理氣體供給源
68．．．氣體供給管
70．．．補正線圈
72．．．天線-線圈間隔控制部
74．．．水平支撐板
76．．．滾珠螺桿
76a．．．移送螺桿
76b．．．螺帽
78．．．步進馬達
80．．．控制部
82．．．引導棒
84．．．貫通孔
86．．．刻度部
88．．．刻度讀取部
102．．．SiN層

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，具有：處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和天線-線圈間隔控制部，其係用以邊使上述補正線圈對上述RF天線保持平行，邊對可調控制上述RF天線和上述補正線圈之間的距離間隔，上述補正線圈不被連接於用以生成電漿之上述高頻供電部，上述補正線圈係由兩端封閉之單卷線圈或多卷線圈所構成，具有相對於上述RF天線被配置成同軸，在徑方向線圈導體位於上述RF天線之內周和外周之間的線圈徑，被配置在由電磁感應而與上述RF天線耦合的高度位置上。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之電漿處理裝置，其 中上述天線-線圈間隔控制部係使上述RF天線或上述補正線圈之至少一方升降移動而可調整其高度位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之電漿處理裝置，其中上述天線-線圈間隔控制部具有：絕緣性之線圈保持體，用以將上述補正線圈與上述RF天線保持平行；馬達，其係經滾珠螺桿機構而與上述線圈保持體結合，並使上述滾珠螺桿機構之移送螺桿旋轉而可調整上述補正線圈之高度位置；和線圈高度控制部，控制上述馬達之旋轉方向及旋轉量而控制上述補正線圈之高度位置。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之電漿處理裝置，其中上述天線-線圈間隔控制部具有：絕緣性之線圈保持體，用以將上述補正線圈與上述RF天線保持平行；馬達，其係經具有旋轉體之立體凸輪機構而與上述線圈保持體結合，並使上述立體凸輪機構之旋轉體旋轉而可調整上述補正線圈之高度位置；和線圈高度控制部，控制上述馬達之旋轉方向及旋轉量而控制上述補正線圈之高度位置。
  5. 一種電漿處理裝置，具有： 處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和操縱機構，用以在上述RF天線和上述補正線圈之間進行相對性之升降移動、平行姿勢、傾斜姿勢或週期性起伏運動，上述補正線圈不被連接於用以生成電漿之上述高頻供電部，上述補正線圈係由兩端封閉之單卷線圈或多卷線圈所構成，具有相對於上述RF天線被配置成同軸，在徑方向線圈導體位於上述RF天線之內周和外周之間的線圈徑，被配置在由電磁感應而與上述RF天線耦合的高度位置上。
  6. 一種電漿處理裝置，具有：處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上； 基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和天線-線圈間隔控制部，其係用以邊使上述補正線圈對上述RF天線保持平行，邊對可調控制上述RF天線和上述補正線圈之間的距離間隔，上述補正線圈不被連接於用以生成電漿之上述高頻供電部，上述補正線圈係由兩端之開放的單卷或多卷線圈所構成，並且在上述補正線圈之兩開放端之間設置有電容器，具有相對於上述RF天線被配置成同軸，在徑方向線圈導體位於上述RF天線之內周和外周之間的線圈徑，被配置在由電磁感應而與上述RF天線耦合的高度位置上。
  7. 一種電漿處理裝置，具有：處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理 基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線；補正線圈，其係為了控制上述處理容器內之上述基板上之電漿密度分布，在藉由電磁感應而能夠與上述RF天線耦合之位置被配置在上述處理容器之外；和操縱機構，用以在上述RF天線和上述補正線圈之間進行相對性之升降移動、平行姿勢、傾斜姿勢或週期性起伏運動，上述補正線圈不被連接於用以生成電漿之上述高頻供電部，上述補正線圈係由兩端之開放的單卷或多卷線圈所構成，並且在上述補正線圈之兩開放端之間設置有電容器，具有相對於上述RF天線被配置成同軸，在徑方向線圈導體位於上述RF天線之內周和外周之間的線圈徑，被配置在由電磁感應而與上述RF天線耦合的高度位置上。
  8. 如申請專利範圍第1~7項中之任一項所記載之電漿處理裝置，其中具有用以使上述補正線圈冷卻之線圈冷卻部。
  9. 一種電漿處理方法，係在電漿處理裝置中對基板施予期待之電漿處理，上述電漿處理裝置具有：處理容器，其係在頂棚具有介電體窗；線圈狀之RF天線，其係被配置 在上述介電體窗之上；基板保持部，其係用以在上述處理容器內保持被處理基板；處理氣體供給部，其係為了對上述基板施予期待之電漿處理，將期待之處理氣體供給至上述處理容器內；和高頻供電部，其係為了在上述處理容器內藉由電感耦合生成處理氣體之電漿，將適合於處理氣體之高頻放電之頻率的高頻電力供給至上述RF天線，在上述處理容器之外與上述RF天線平行地配置藉由電磁感應而能夠和上述RF天線耦合之補正線圈，邊使上述補正線圈對上述RF天線保持平行，邊在對一片被處理基板所進行之電漿處理中，因應製程條件之變更、變化或切換，而可調控制上述RF天線和上述補正線圈之間的距離間隔，而控制上述基板上之電漿密度分布，上述補正線圈不被連接於用以生成電漿之上述高頻供電部，上述補正線圈被配置在由電磁感應而與上述RF天線耦合的高度位置上，上述補正線圈局部性地控制上述處理容器內之電漿密度分佈。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之電漿處理方法，其中以電漿處理開始前使上述補正線圈對上述RF天線充分分開，在上述處理容器內電漿點燃經過特定時間後，使上述補正線圈相對性接近於上述RF天線之方式，移動兩者之至少一方而將上述距離間隔調整成預先設定之值。
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