專利名稱：等離子體處理裝置以及等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)被處理體實(shí)施等離子體處理的等離子體處理裝置以及等離子 體處理方法，特別是涉及控制AC(An0deCath0de 陽(yáng)極陰極)比的機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
等離子體電位具有比周圍電位更高的電位。例如，在被圖1所示的處理容器內(nèi)的 壁側(cè)的區(qū)域Ca和載置臺(tái)側(cè)(晶圓側(cè))區(qū)域Cc包圍的等離子體處理空間中，在偏置電位為 負(fù)的時(shí)刻(晶圓電位為負(fù))的情況下，即晶圓電位比壁電位(即，接地電位)低的情況下， 等離子體電位變成比壁電位高出10 50V左右的電位。另一方面，在偏置電位為正的時(shí)刻 (晶圓電位為正)的情況下、即晶圓電位比壁電位(即，接地電位)高的情況下，等離子體電 位變成相對(duì)于晶圓側(cè)的電位高出10 50V左右的電位。根據(jù)希望通過(guò)提高蝕刻速率(etching rate)等來(lái)縮短加工時(shí)間從而提高生產(chǎn)率 (through-put)的用戶要求，需要向處理容器內(nèi)提供更高功率的高頻電力。當(dāng)從高頻電源中 輸出大功率的高頻電力時(shí)，壁面的鞘層電壓(sheath voltage)最大為300V左右。在該狀 態(tài)下，等離子體中的離子對(duì)壁面的濺射力變強(qiáng)，等離子體中的自由基(radical)變得難以 堆積在壁面上，壁的削減越來(lái)越大。為了防止壁的削減，只要加大AC比即可。AC比表示陽(yáng)極與陰極之間的非對(duì)稱性， 例如能夠以晶圓側(cè)的面積和壁側(cè)的面積之比來(lái)表示。如后所述，由于(晶圓側(cè)的面積/壁 側(cè)的面積)之比以其四次方影響(壁側(cè)的鞘層電壓/晶圓側(cè)的鞘層電壓)之比，因此，如果 相對(duì)于晶圓側(cè)的面積而加大壁側(cè)的面積來(lái)加大AC比，則能夠有效地將壁面?zhèn)鹊那蕦与妷?抑制得低。作為單純加大AC比的方法，加大處理容器(腔室)本身即可。但是，如果這樣，則 除了使制造成本變高之外，相對(duì)于晶圓的大小，等離子體存在區(qū)域變得比需要的還大，所投 入的高頻電力中作用于晶圓的電力的比例變低而導(dǎo)致能量效率下降。因此，提出了不加大處理容器就能夠加大AC比的機(jī)構(gòu)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。 在專利文獻(xiàn)1中，當(dāng)處理時(shí)擋板向下方移動(dòng)，當(dāng)清洗時(shí)向上方移動(dòng)。由此，進(jìn)行如下控制當(dāng) 處理時(shí)加大壁側(cè)面積相對(duì)于晶圓側(cè)面積的比例來(lái)使AC比變大，相反地，當(dāng)清洗時(shí)減小壁側(cè) 面積相對(duì)于晶圓側(cè)面積的比例來(lái)使AC比變小。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)平10-321605號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，根據(jù)使擋板、載置臺(tái)可動(dòng)式地升降的方法，存在由可動(dòng)部中產(chǎn)生灰塵、或者 產(chǎn)生異常放電的情況。其結(jié)果是，產(chǎn)生污染，或等離子體狀態(tài)變得不穩(wěn)定，無(wú)法對(duì)被處理體 進(jìn)行良好的等離子體處理，存在成品率低下從而生產(chǎn)率下降的問(wèn)題。另外，當(dāng)單純加大AC比時(shí)，存在由于工序原因而離子對(duì)壁的沖擊力變得過(guò)小的情況，其結(jié)果是，在壁上將堆積不需要的附著物。近年來(lái)，在一個(gè)腔室中大多進(jìn)行多種工序，例 如，在CF系氣體的處理后，在CF系氣體附著于壁上的狀態(tài)進(jìn)行下一工序時(shí)，還存在下一工 序的可靠性下降的情況。并且，AC比的合理值是根據(jù)工序的種類而不同。由此，為了不過(guò) 分地削減壁且壁上不過(guò)分地堆積附著物，需要按每個(gè)工序合理地調(diào)節(jié)AC比。鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種不設(shè)置大規(guī)模的可動(dòng)部就能夠使AC 比可變的等離子體處理裝置以及等離子體處理方法。用于解決問(wèn)題的方案為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種等離子體處理裝置，該 等離子體處理裝置是在處理容器內(nèi)的等離子體處理空間中對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理， 其具備調(diào)節(jié)部件，其設(shè)置成至少一部分與上述處理容器內(nèi)的等離子體存在區(qū)域相接觸； 以及阻抗調(diào)節(jié)電路，其與上述調(diào)節(jié)部件相連接，通過(guò)控制上述調(diào)節(jié)部件和接地面之間的電 連接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。通過(guò)這種方式調(diào)節(jié)部件被設(shè)置成調(diào)節(jié)部件的至少一部分與處理容器內(nèi)的等離子 體存在區(qū)域相接觸。阻抗調(diào)節(jié)電路與調(diào)節(jié)部件相連接，從而使調(diào)節(jié)部件與接地面之間的電 連接狀態(tài)為可變。由此，能夠?qū)⒄{(diào)節(jié)部件設(shè)為接地狀態(tài)、或懸空狀態(tài)。如果將調(diào)節(jié)部件設(shè)為接地狀態(tài)，則壁側(cè)的接地面積相對(duì)于晶圓側(cè)的面積相對(duì)變 大，由于AC比變大，因此壁面?zhèn)鹊那蕦与妷鹤兊汀Ｓ纱?，在壁面?zhèn)鹊那蕦訁^(qū)域中離子的加速 變?nèi)?，能夠減小離子對(duì)壁的沖擊力，能夠抑制壁的削減。另一方面，如果將調(diào)節(jié)部件設(shè)為懸空狀態(tài)，則壁側(cè)的接地面積相對(duì)于晶圓側(cè)的面 積相對(duì)變小，由于AC比變小，因此壁面?zhèn)鹊那蕦与妷鹤兏?。由此，能夠加大離子對(duì)壁的沖擊 力，能夠減少自由基等附著物堆積到壁上。由此，通過(guò)改變AC比，不設(shè)置大規(guī)模的可動(dòng)部就能夠按每個(gè)工序調(diào)節(jié)離子對(duì)壁面 的沖擊力。因此能夠防止壁的過(guò)度削減或附著物向壁的過(guò)度堆積。也可以是，上述阻抗調(diào)節(jié)電路包括一端被接地的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，通過(guò)使用該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu) 調(diào)節(jié)上述調(diào)節(jié)部件的接地面積來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。也可以是，上述阻抗調(diào)節(jié)電路包括可變電容器，通過(guò)使用該可變電容器調(diào)節(jié)上述 調(diào)節(jié)部件的電連接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。也可以是，上述調(diào)節(jié)部件相對(duì)于排氣方向平行地被設(shè)置。也可以是，上述調(diào)節(jié)部件設(shè)置在擋板的內(nèi)部空間中，該擋板設(shè)置在上述載置臺(tái)的 外周上。也可以是，上述調(diào)節(jié)部件相對(duì)于上述擋板的中心放射狀地被配置了多個(gè)。也可以是，上述調(diào)節(jié)部件相對(duì)于上述擋板的中心在圓周方向上被配置了一個(gè)或者 兩個(gè)以上。也可以是，上述調(diào)節(jié)部件對(duì)稱地被配置為多個(gè)，等間隔地被配置為多個(gè)。也可以是，上述阻抗調(diào)節(jié)電路中所包括的多個(gè)上述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)或者多個(gè)上述可變電 容器的至少一種，分別與上述多個(gè)調(diào)節(jié)部件各個(gè)一對(duì)一地相連接。也可以是，上述阻抗調(diào)節(jié)電路通過(guò)對(duì)每個(gè)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)或者每個(gè)可變電容器的控制來(lái) 調(diào)節(jié)上述等離子體存在區(qū)域的接地電容。也可以是，具備控制裝置，該控制裝置具有存儲(chǔ)器，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的制法來(lái)控制上述阻抗調(diào)節(jié)電路。為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的其它實(shí)施方式，提供一種使用了等離子體處理 裝置的等離子體處理方法，該等離子體處理方法在處理容器內(nèi)的等離子體處理空間中對(duì)被 處理體進(jìn)行等離子體處理，在上述等離子體處理裝置中，調(diào)節(jié)部分被設(shè)置成至少一部分與 上述處理容器內(nèi)的等離子體存在區(qū)域相接觸，通過(guò)與上述調(diào)節(jié)部件相連接的阻抗調(diào)節(jié)電路 控制上述調(diào)節(jié)部件與接地面之間的電連接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。發(fā)明的效果如上所說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明能夠提供一種不設(shè)置大規(guī)模的可動(dòng)部就能夠改變AC比 的等離子體處理裝置以及等離子體處理方法。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu)的縱截面圖。
圖2是用于說(shuō)明作為第一實(shí)施方式所涉及的擋板以及調(diào)節(jié)部件的翅片(fin)的結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是表示第一實(shí)施方式所涉及的翅片以及阻抗調(diào)節(jié)電路的一部分的圖。
圖4是表示第一實(shí)施方式所涉及的調(diào)節(jié)部件的變形例的圖。
圖5是表示第一實(shí)施方式所涉及的阻抗調(diào)節(jié)電路的變形例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu)的縱截面圖。
圖7是表示第二實(shí)施方式所涉及的調(diào)節(jié)部件的變形例的圖。
圖8是用于說(shuō)明AC比與電壓比之間的關(guān)系的圖。
圖9是表示AC比與壁電位之間的關(guān)系的曲線。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
10蝕刻裝置；100 處理容器；105 上部電極；110 下部電極；120 載置臺(tái)；130、
180 擋板；140,150 高頻電源；200 翅片；210 阻抗調(diào)節(jié)電路；220 控制裝置；250,260c 環(huán)狀部件；260a、260b、260d、260e 棒狀部件；SW 開(kāi)關(guān)。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此外，在本說(shuō)明書(shū)以及附圖中， 對(duì)于實(shí)質(zhì)上具有相同的功能結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素附加相同的附圖標(biāo)記，從而省略重復(fù)說(shuō)明。<第一實(shí)施方式>(等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu))首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式所涉及的等離子體處理裝置的整體結(jié) 構(gòu)。圖1是示意性地表示電容耦合型(平行平板型)的蝕刻裝置的縱截面圖。蝕刻裝置10 是在處理容器內(nèi)部中對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理的等離子體處理裝置的一個(gè)例子。蝕刻裝置10具有對(duì)從閘閥GV搬入的晶圓W進(jìn)行等離子體處理的處理容器100。 處理容器100是圓筒狀的形狀，例如由鋁等金屬形成，并被接地。在處理室的內(nèi)部中相向地設(shè)置有上部電極105以及下部電極110，由此構(gòu)成一對(duì)的平行平板電極。在上部電極105的表面濺射有氧化鋁或者氧化釔。在上部電極105貫通 有多個(gè)氣孔105a，從氣體供給源115提供的氣體從多個(gè)氣孔105a導(dǎo)入到處理室內(nèi)。在下部電極110設(shè)置有載置晶圓W的載置臺(tái)120。載置臺(tái)120是由鋁等金屬形成， 夾著未圖示的絕緣體被支持部件125支持。由此，下部電極110處于在電氣上懸空的狀態(tài)。 在載置臺(tái)120的外圍附近設(shè)置有擋板130來(lái)控制氣體的流動(dòng)。擋板130被接地。關(guān)于擋板 130的形狀將在后面詳細(xì)說(shuō)明。上部電極105經(jīng)由匹配器135連接在高頻電源140上。從氣體供給源115提供的 氣體，被從高頻電源140中輸出的例如60MHz的高頻的電場(chǎng)能量激勵(lì)。通過(guò)由此而生成的 放電型的等離子體，對(duì)晶圓W實(shí)施蝕刻處理。下部電極110經(jīng)由匹配器145連接在例如輸出2MHz的高頻的高頻電源150上。通 過(guò)使用高頻電源150對(duì)載置臺(tái)120施加偏置電壓，加大朝向載置臺(tái)120的離子的引力。在處理容器100的底面設(shè)置有排氣口 155，通過(guò)連接于排氣口 155的排氣裝置160 對(duì)處理容器100的內(nèi)部進(jìn)行排氣，使處理容器內(nèi)維持所期望的真空狀態(tài)。本實(shí)施方式的等離子體處理空間是載置臺(tái)120以及擋板130的上部且被處理容器 內(nèi)的壁側(cè)的區(qū)域Ca和晶圓側(cè)的區(qū)域Cc所包圍的空間。本實(shí)施方式的等離子體存在區(qū)域是在等離子體處理空間中等離子體存在的區(qū)域， 是擋板的上方空間。被施加了高頻電力(RF)的電極附近的等離子體存在區(qū)域的等離子體電位具有比 周圍電位更高的電位。例如，在被晶圓側(cè)的區(qū)域Cc所包圍的等離子體處理空間中，在偏置 電位為負(fù)的時(shí)刻(晶圓電位為負(fù))的情況下、即晶圓電位比壁電位(即地電位)低的情況 下，等離子體電位變成比壁電位高出10 50V左右的電位。另一方面，在偏置電位為正的 時(shí)刻(晶圓電位為正)的情況下、即晶圓電位比壁電位(即地電位)高的情況下，等離子體 電位變成相對(duì)于晶圓側(cè)的電位高出10 50V左右的電位。(AC比的原理)接著，參照?qǐng)D8以及圖9說(shuō)明AC比的原理。在“ ，文7 口七〉> 夕‘Q基礎(chǔ)”(電 氣書(shū)院，作者Brian N. Chapman)中，關(guān)于“ 1 口 ”矢 > 夕'二 >尹 > 寸f用…t i t O電極付 近O電圧分布”有如下記載。如圖8所示，考察兩個(gè)電極90、92的面積A:、A2⑷興A2)之間的關(guān)系，各自的鞘層 電壓\、V2以及鞘層的厚度Di、D2用高頻放電的電極面積來(lái)表示。在圖8中，示出了使用隔 直電容器(blocking c0ndenser)94從高頻電源96提供高頻電力時(shí)的電極附近的電壓分布。此時(shí)，假設(shè)質(zhì)量叫的正離子產(chǎn)生在輝光區(qū)(glow space)內(nèi)且不發(fā)生碰撞而在暗 區(qū)飛行，形成空間電荷限制電流j i，乂 二！^奶/??！^咿 :常數(shù))；另外，正離子的電流密度是相同的且在兩電極中相等。當(dāng)使用這兩個(gè)假設(shè)時(shí)，式 ⑴成立。Vi^/Di2 = V23/2/D22 ... (1)暗區(qū)的電容與電極面積成正比，而與鞘層的厚度成反比。C A/D ... (2)
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高頻電壓在容量上被兩個(gè)電容所分配。= CyCi ... (3)當(dāng)組合⑵式以及(3)式時(shí)，= A^XD./A,將其代入到(1)式時(shí)，= {k2/ky …⑷式⑷表示如下情況。(a)大的鞘層電壓施加在小的電極上。(b)電極間的非對(duì)稱性(A2/Ai)以其四次方來(lái)影響電壓比(％/%)。在圖9中，橫軸表示AC比，縱軸表示壁電位。在此，陽(yáng)電極是晶圓側(cè)，陰電極是壁 側(cè)。在此，施加高功率的高頻電壓，通過(guò)安裝在壁上的Q SM來(lái)測(cè)量向壁入射的離子能量。據(jù) 此可知，AC比越大，入射到壁上的離子能量越減少。(改變AC比的機(jī)構(gòu))由此，為了減少入射到壁的離子能量、防止壁的削減，只要加大AC比即可。為了加 大AC比，研究了加大處理容器本身的方法、使擋板、載置臺(tái)可動(dòng)式地升降的方法。但是，在 加大處理容器本身的情況下，等離子體存在區(qū)域變大到所需以上，作用于晶圓的電力的比 例變低。另外，在使擋板等升降的情況下，產(chǎn)生來(lái)自可動(dòng)部的灰塵、異常放電的問(wèn)題。另外， 由于合理的AC比因工序種類而不同，因此當(dāng)單純加大AC比時(shí)，存在由于工序而離子對(duì)壁的 沖擊力變得過(guò)小的情況。(AC比的調(diào)節(jié)部件/翅片)由此，在本實(shí)施方式中，通過(guò)在擋板130的內(nèi)部空間內(nèi)設(shè)置用于調(diào)節(jié)AC比的多個(gè) 翅片，來(lái)即使不設(shè)置大規(guī)模的可動(dòng)部也能夠可變地控制AC比。參照?qǐng)D1 圖3說(shuō)明擋板 130內(nèi)部的機(jī)構(gòu)。如圖1以及圖2所示，擋板130形成為環(huán)狀，配置在載置臺(tái)120的外周。如圖3中 部分放大所示，擋板130的內(nèi)周壁130a和外周壁130b之間是中空的。擋板130的底面130c 是傾斜而形成，并設(shè)置有用于排出氣體的多個(gè)孔130cl。擋板130被接地。片狀的翅片200在擋板130的內(nèi)部空間中被設(shè)置成不與擋板130接觸。翅片200 的下部是與擋板130的底面的傾斜配合而向同方向傾斜的板狀部件。翅片200是被設(shè)置成 其至少一部分與處理容器100內(nèi)的等離子體存在區(qū)域相接觸的調(diào)節(jié)部件的一個(gè)例子。如圖2所示，翅片200相對(duì)于擋板130的中心放射狀地配置有24個(gè)。翅片200相 對(duì)于排氣方向平行地被設(shè)置，并以等間隔對(duì)稱地被配置。由此，不妨礙過(guò)程氣體的流動(dòng)，從 而保持良好的流通。為了加大AC比，只要在不對(duì)導(dǎo)通帶來(lái)壞影響的范圍內(nèi)加大翅片200的 個(gè)數(shù)即可。但是，翅片的個(gè)數(shù)也可以是一個(gè)。在多個(gè)翅片的情況下，優(yōu)選為從各翅片200到 接地為止的電流路徑成為對(duì)稱。翅片200可以是在鋁(A1)上用氧化釔(Y203)的絕緣覆膜等進(jìn)行涂布處理而形成 的，也可以是進(jìn)行氧化鋁膜處理(alumitetreatment)而形成的。另外，翅片200也可以是 在電介質(zhì)的表面層疊了金屬和絕緣膜涂層的結(jié)構(gòu)。如圖1以及圖3所示，在翅片200中連接了控制翅片200的電連接狀態(tài)的阻抗調(diào) 節(jié)電路210。阻抗調(diào)節(jié)電路210包含一對(duì)一地設(shè)置在24個(gè)翅片200的各個(gè)上的開(kāi)關(guān)SW而形成。翅片200和開(kāi)關(guān)SW是經(jīng)由供電棒(線)1相連接。如圖1所示，各翅片200在處理 容器100的外部與開(kāi)關(guān)SW連接。各開(kāi)關(guān)SW的另一端與處理容器100連接而被接地。此外，雖然未圖示，但是供電棒1是在被石英等保護(hù)部件覆蓋的狀態(tài)下貫通處理 容器100的側(cè)壁而與開(kāi)關(guān)SW連接。通過(guò)用由絕緣物所形成的保護(hù)部件來(lái)覆蓋供電棒1，使 翅片200不會(huì)短路。再次參照?qǐng)D3時(shí)，阻抗調(diào)節(jié)電路210與控制裝置220連接。控制裝置220具有CPU 220a、存儲(chǔ)器220b、接口(I/F) 220c，各部分通過(guò)內(nèi)部總線220d能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的交換。在存儲(chǔ)器220b中，預(yù)先存儲(chǔ)有用于控制阻抗調(diào)節(jié)電路210的各開(kāi)關(guān)SW的接通或 者斷開(kāi)切換的制法(recipe)。制法是按每個(gè)工序改變應(yīng)該接通的開(kāi)關(guān)，從而確定應(yīng)該被接 地的翅片200的個(gè)數(shù)和位置。CPU 220a選擇符合現(xiàn)在開(kāi)始要執(zhí)行的工序的制法，按照該制 法來(lái)控制各開(kāi)關(guān)SW的接通以及斷開(kāi)。據(jù)此，通過(guò)被接地的翅片200的個(gè)數(shù)來(lái)改變翅片200的接地面積，從而能夠根據(jù) (4)式來(lái)調(diào)節(jié)AC比。例如，根據(jù)控制裝置220的控制，在斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SW的狀態(tài)下，各翅片200 處于懸空(floating)狀態(tài)。另一方面，如果設(shè)為接通開(kāi)關(guān)SW的狀態(tài)，則翅片200處于接地 狀態(tài)。通過(guò)增加接通的開(kāi)關(guān)SW的數(shù)量，能夠增加被接地的翅片200的個(gè)數(shù)。由此，圖1 所示的壁側(cè)的區(qū)域Ca的接地面積的比例，相對(duì)于晶圓側(cè)的區(qū)域Cc，相對(duì)變大。其結(jié)果是，AC 比變大，能夠降低壁側(cè)的區(qū)域Ca的鞘層電壓。其結(jié)果是，離子對(duì)壁的濺射力變小，能夠抑制 壁的削減。例如，在高功率的工序時(shí)，壁的削減變得加大。為了避免這種情況，增加接通的開(kāi) 關(guān)SW的數(shù)量，增加接地狀態(tài)的翅片200的個(gè)數(shù)，加大AC比，降低壁面?zhèn)菴a的鞘層電壓。由 此，能夠減小離子對(duì)壁面的沖擊力，能夠抑制壁的削減。另一方面，通過(guò)增加斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)SW的數(shù)量，能夠減少接地狀態(tài)的翅片200的個(gè)數(shù)。 由此，圖1所示的壁側(cè)的區(qū)域Ca的接地面積的比例，相對(duì)于晶圓側(cè)的區(qū)域Cc，相對(duì)變小。其 結(jié)果是，AC比變小，能夠加大壁側(cè)的區(qū)域Ca的鞘層電壓。其結(jié)果是，離子對(duì)壁的濺射力變 大，能夠抑制附著物在壁上堆積。例如，在低功率的工序時(shí)，在壁上容易附著自由基等。為了避免這種情況，斷開(kāi)開(kāi) 關(guān)SW而使翅片200處于懸空狀態(tài)，減小AC比，加大壁面?zhèn)菴a的鞘層電壓。由此，能夠加大 敲打壁的力，能夠抑制附著物的堆積。在功率較小的等離子體清洗中，因敲打壁的離子不足而使清洗時(shí)間增加的情況 下，為了避免這種情況，如果通過(guò)控制使開(kāi)關(guān)SW斷開(kāi)，使翅片200為懸空狀態(tài)，將AC比控制 成較小，加大壁面?zhèn)菴a的鞘層電壓，則能夠加大敲打壁的力。由此，根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)開(kāi)關(guān)SW的切換能夠根據(jù)工序?qū)⒈诿鎮(zhèn)鹊那蕦与妷涸O(shè) 為合理的大小，能夠防止壁被過(guò)分削減或在壁上過(guò)分地堆積附著物的情況。其結(jié)果是，不 浪費(fèi)腔室尺寸、高頻電源的功率就能夠?qū)崿F(xiàn)高速蝕刻，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)成本的降低、提高封裝 (footprint)以及節(jié)能。另外，在清洗工序、掩膜工序等的低高頻功率時(shí)也能夠?qū)崿F(xiàn)處理的 高速化，使附著物向壁的堆積狀態(tài)穩(wěn)定化，能夠提高工序的控制性能。另外，在本實(shí)施方式中，配置了 24個(gè)翅片200，各個(gè)翅片上設(shè)置有開(kāi)關(guān)SW，因此能 夠通過(guò)各開(kāi)關(guān)SW的切換來(lái)精確控制翅片200的接地狀態(tài)。
例如，當(dāng)蝕刻晶圓的氧化膜時(shí)，需要在下部電極110施加1000 2000V左右的電 壓的情況下，為了向晶圓提供大的離子能量，AC比越大越好，因此只要將多數(shù)的翅片200設(shè) 為接地狀態(tài)即可。另一方面，在需要減小晶圓側(cè)的能量而提高敲打壁的能量的情況下，AC比 越小越好，因此只要將多數(shù)的翅片200設(shè)為懸空狀態(tài)即可。由此，通過(guò)改變翅片200的接地 個(gè)數(shù)，不必具備使載置臺(tái)等可動(dòng)的機(jī)構(gòu)就能夠微調(diào)節(jié)附著物向壁的堆積狀態(tài)以及對(duì)壁的濺 射狀態(tài)。此外，各翅片200的接地/非接地的狀態(tài)，優(yōu)選被控制成盡可能具有對(duì)稱性而變成 等間隔。由此，能夠使向壁的沉積物均勻地附著，并且能夠均勻地削減壁。此外，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)能夠使用機(jī)械開(kāi)關(guān)、繼電器、半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)等。另外，開(kāi)關(guān)的切換以及 切換時(shí)刻，通過(guò)制法的設(shè)定還能夠使其在工序過(guò)程中可變。<第一實(shí)施方式的變形例1 :AC比的調(diào)節(jié)部件/環(huán)狀部件>作為調(diào)節(jié)部件的其它例子，代替翅片200，也可以使用圖4所示的環(huán)狀部件250。環(huán) 狀部件250與翅片200 —樣設(shè)置在擋板130的內(nèi)部空間中，不與擋板130接觸。環(huán)狀部件 250在相對(duì)擋板130的周方向上設(shè)置有一個(gè)，但是也可以設(shè)置兩個(gè)以上。環(huán)狀部件250相對(duì) 于排氣方向平行地被設(shè)置，由此，不妨礙過(guò)程氣體的流動(dòng)，從而保持良好的流通。環(huán)狀部件 250在擋板130的內(nèi)周璧130a和外周璧130b之間等間隔地被配置。根據(jù)本變形例，通過(guò)圖4中未圖示的阻抗調(diào)節(jié)電路210的開(kāi)關(guān)SW的切換，將環(huán)狀 部件250控制成接地或者非接地狀態(tài)，從而能夠根據(jù)(4)式來(lái)調(diào)節(jié)AC比。由此，能夠防止 過(guò)分地削減壁或者附著物過(guò)分地堆積到壁上。<第一實(shí)施方式的變形例2 阻抗調(diào)節(jié)電路>作為阻抗調(diào)節(jié)電路210的其它例子，除了在第一實(shí)施方式中所說(shuō)明的開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)之 外，還可以在翅片200和開(kāi)關(guān)SW之間設(shè)置圖5所示的固定電容器C。據(jù)此，通過(guò)多個(gè)固定電 容器C和多個(gè)開(kāi)關(guān)SW的組合來(lái)形成可變電容器。在阻抗調(diào)節(jié)電路210中，也可以使用其它 機(jī)構(gòu)的可變電容器。在第一實(shí)施方式中，通過(guò)使用一端被接地的開(kāi)關(guān)SW來(lái)調(diào)節(jié)翅片200的接地面積， 從而調(diào)節(jié)了接地電容。與此相對(duì)，在變形例2中，通過(guò)使用可變電容器來(lái)調(diào)節(jié)翅片200的電 連接狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)接地電容。根據(jù)式(3)以及式(4)，導(dǎo)出式(5)。NJN2 = (kjky = CJC, ...(5)據(jù)此，代替壁側(cè)的區(qū)域Ca和晶圓側(cè)的區(qū)域Cc之間的面積比，能夠使用壁側(cè)的區(qū)域 Ca和晶圓側(cè)的區(qū)域Cc之間的電容比來(lái)確定AC比。在開(kāi)關(guān)SW中，能夠通過(guò)接通以及斷開(kāi)來(lái) 只切換接地/非接地的兩種狀態(tài)，但是根據(jù)具有可變電容器的阻抗調(diào)節(jié)電路210，能夠連續(xù) 地改變接地電容。具體而言，當(dāng)加大可變電容器的電容時(shí)接地電容變大，當(dāng)減小可變電容器的電容 時(shí)接地電容變小。由此，越是增加接通的開(kāi)關(guān)SW的數(shù)量，越接近翅片200被接地的狀態(tài)，能 夠加大壁側(cè)的區(qū)域Ca的鞘層電容相對(duì)于晶圓側(cè)的區(qū)域Cc的鞘層電容之比，AC比變大。由 此，能夠抑制壁的削減。另一方面，越是增加斷開(kāi)的開(kāi)關(guān)S W的數(shù)量，越接近翅片200懸空的狀態(tài)，能夠減 小壁側(cè)的區(qū)域Ca的鞘層電容相對(duì)于晶圓側(cè)的區(qū)域Cc的鞘層電容之比，AC比變小。由此，能夠抑制自由基向壁的附著。如以上所說(shuō)明，根據(jù)本實(shí)施方式及其變形例，通過(guò)使用調(diào)節(jié)部件來(lái)使壁側(cè)的接地 面積、接地電容可變，能夠控制AC比，由此能夠調(diào)節(jié)壁的削減、附著物的堆積狀態(tài)。〈第二實(shí)施方式〉(等離子體處理裝置的整體結(jié)構(gòu))接著，參照?qǐng)D6說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式所涉及的等離子體處理裝置的整體結(jié) 構(gòu)。在本實(shí)施方式中，作為調(diào)節(jié)部件的一個(gè)例子的棒狀部件260a、260b、260d、260e或者環(huán) 狀部件260c被設(shè)置成至少一部分與等離子體存在區(qū)域相接觸。在本實(shí)施方式中，通過(guò)接通或者斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SW來(lái)控制棒狀部件260a、260b、260d、 260e或者環(huán)狀部件260c為接地狀態(tài)或者非接地狀態(tài)，以此調(diào)節(jié)AC比來(lái)改變壁側(cè)的鞘層電 壓。由此，能夠調(diào)節(jié)離子對(duì)壁的沖擊力，能夠抑制壁的過(guò)度的削減且附著物的過(guò)度堆積。圖7的(a)、(b)表示棒狀或者環(huán)狀的調(diào)節(jié)部件的其它結(jié)構(gòu)例。棒狀或者環(huán)狀的調(diào) 節(jié)部件260f、260g為了不妨礙氣體的流動(dòng)且使調(diào)節(jié)部件的表面積盡可能大，相對(duì)于排氣方 向平行地設(shè)置有多個(gè)。各調(diào)節(jié)部件260f、260g的配置位置避開(kāi)晶圓附近以及晶圓上部，如 圖7的(a)所示地是載置臺(tái)120的外周、晶圓的上部外周側(cè)，希望是配置在不影響晶圓輸送 的地方。由此，能夠避免污染的問(wèn)題。在圖7的(b)的棒狀或者環(huán)狀的調(diào)節(jié)部件260h中，具有在表面被絕緣物覆蓋的兩 個(gè)導(dǎo)電性部件260hl之間夾持絕緣部件260h2的層疊結(jié)構(gòu)。在各導(dǎo)電性部件260hl中分別 連接有開(kāi)關(guān)SW，通過(guò)分別切換各開(kāi)關(guān)SW的接通、斷開(kāi)，能夠?qū)⒏鲗?dǎo)電性部件260hl分別控制 為接地/非接地狀態(tài)。由此，能夠使用調(diào)節(jié)部件260h的兩面而對(duì)每個(gè)單面調(diào)節(jié)接地狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)施方式，通過(guò)開(kāi)關(guān)SW的切換，能夠根據(jù)工序來(lái)合理地控制壁面?zhèn)鹊那蕦?電壓，能夠防止過(guò)分地削減壁、或附著物過(guò)分地堆積在壁上。如以上所說(shuō)明，調(diào)節(jié)部件只要是至少一部分與等離子體存在區(qū)域相接觸的部件即 可，使用調(diào)節(jié)部件來(lái)改變AC比。由此，通過(guò)調(diào)節(jié)壁側(cè)的接地電容來(lái)加大或減小沖擊壁面的 離子能量，能夠控制壁的削減、附著物向壁的堆積。根據(jù)相關(guān)結(jié)構(gòu)，不需要將載置臺(tái)、擋板設(shè)為可動(dòng)式等的大規(guī)模的構(gòu)造，因此對(duì)成 本、封裝有利。另外，等離子體處理空間也不會(huì)變大到所需以上，因此不必將高頻電力設(shè)定 為所需以上的高功率，能夠抑制無(wú)用的能量消耗。在上述各實(shí)施方式中，構(gòu)成等離子體處理裝置的各部分的動(dòng)作是相互關(guān)聯(lián)的，考 慮相互的關(guān)聯(lián)的同時(shí)，能夠替換為一系列動(dòng)作。由此，能夠?qū)⒌入x子體處理裝置的實(shí)施方式 設(shè)為使用了等離子體處理裝置的等離子體處理方法的實(shí)施方式。以上，參照附圖詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本發(fā)明當(dāng)然沒(méi)有被相 關(guān)的例子所限定。只要是具有本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的具有普通知識(shí)的技術(shù)人員，當(dāng)然在權(quán) 利要求所述的技術(shù)思想范圍內(nèi)能夠想到各種變更例或者修改例，相關(guān)的這些內(nèi)容當(dāng)然也屬 于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。例如，本發(fā)明所涉及的調(diào)節(jié)部件可以是板狀，也可以是棒狀。本發(fā)明所涉及的調(diào)節(jié) 部件也可以是蜿蜒曲折的。如果設(shè)置多個(gè)表面積小的調(diào)節(jié)部件，則能夠進(jìn)行接地面積的微 調(diào)節(jié)。另一方面，如果設(shè)置表面積大的調(diào)節(jié)部件，則能夠大范圍調(diào)節(jié)AC比。另外，本發(fā)明的等離子體處理裝置不限于蝕刻裝置，只要是灰化、表面改性、CVD(Chemical Vapor D印osition 化學(xué)氣相沉積)等進(jìn)行等離子體處理的裝置即可。
另外，通過(guò)本發(fā)明的等離子體處理裝置進(jìn)行等離子體處理的被處理體不限于硅晶 圓，也可以是FPD (Flat Panel Display 平板顯示器)用基板或者太陽(yáng)電池用基板等。
權(quán)利要求
一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置是在處理容器內(nèi)的等離子體處理空間中對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，具備調(diào)節(jié)部件，其設(shè)置成至少一部分與上述處理容器內(nèi)的等離子體存在區(qū)域相接觸；以及阻抗調(diào)節(jié)電路，其與上述調(diào)節(jié)部件相連接，通過(guò)控制上述調(diào)節(jié)部件與接地面之間的電連接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述阻抗調(diào)節(jié)電路包括一端被接地的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，通過(guò)使用該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)上述調(diào)節(jié)部 件的接地面積來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述阻抗調(diào)節(jié)電路包括可變電容器，通過(guò)使用該可變電容器調(diào)節(jié)上述調(diào)節(jié)部件的電連 接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任意一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件相對(duì)于排氣方向平行地被設(shè)置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件設(shè)置在擋板的內(nèi)部空間中，該擋板設(shè)置在載置臺(tái)的外周上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件以上述擋板為中心放射狀地被配置了多個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件以上述擋板為中心在圓周方向上被配置了一個(gè)或者兩個(gè)以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件對(duì)稱地被配置了多個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述調(diào)節(jié)部件等間隔地被配置了多個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述阻抗調(diào)節(jié)電路中所包括的多個(gè)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)或者多個(gè)可變電容器的至少一種，分別與 上述多個(gè)調(diào)節(jié)部件的各個(gè)一對(duì)一地相連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體處理裝置，其特征在于，上述阻抗調(diào)節(jié)電路通過(guò)對(duì)每個(gè)上述開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)或者每個(gè)上述可變電容器的控制來(lái)調(diào)節(jié) 上述等離子體處理空間的接地電容。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，具備控制裝置，該控制裝置具有存儲(chǔ)器，根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)在上述存儲(chǔ)器中的制法來(lái)控制 上述阻抗調(diào)節(jié)電路。
13.一種使用了等離子體處理裝置的等離子體處理方法，該等離子體處理方法是在處 理容器內(nèi)的等離子體處理空間中對(duì)被處理體進(jìn)行等離子體處理，其特征在于，在上述等離子體處理裝置中，調(diào)節(jié)部件被設(shè)置成至少一部分與上述處理容器內(nèi)的等離 子體存在區(qū)域相接觸，通過(guò)與上述調(diào)節(jié)部件相連接的阻抗調(diào)節(jié)電路，控制上述調(diào)節(jié)部件與接地面之間的電連 接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)上述等離子體處理空間的接地電容。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不設(shè)置大規(guī)模的可動(dòng)部就能夠改變AC比的等離子體處理裝置以及等離子體處理方法。蝕刻裝置(10)是在處理容器內(nèi)部對(duì)晶圓(W)進(jìn)行等離子體處理的裝置，該蝕刻裝置(10)具有調(diào)節(jié)部件，其設(shè)置成至少一部分與處理容器內(nèi)的等離子體存在區(qū)域相接觸；以及阻抗調(diào)節(jié)電路(210)，其與調(diào)節(jié)部件相連接，通過(guò)控制調(diào)節(jié)部件與接地面之間的電連接狀態(tài)來(lái)調(diào)節(jié)等離子體存在區(qū)域的接地電容。
文檔編號(hào)H01J37/32GK101853765SQ20101013986
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者輿水地鹽 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社