基板處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供基板處理裝置。該基板處理裝置具有：用于容納基板的容納室；配置在該容納室內(nèi)、用于載置基板的下部電極；與該下部電極相對配置的上部電極；與下部電極相連接的高頻電源；上部電極與下部電極之間的處理空間；與上部電極電連接的接地構件，上部電極與下部電極中的一個電極能夠相對于另一個電極移動，并且，在上部電極的至少一部分中埋入有電介質(zhì)，在處理空間中產(chǎn)生的等離子體與接地構件之間的電位差分割為等離子體與電介質(zhì)之間的電位差以及電介質(zhì)與接地構件之間的電位差，上部電極與下部電極之間的間隔能夠改變，電介質(zhì)的厚度是根據(jù)蝕刻率相對于上部電極和下部電極之間的間隔變化的依賴程度來設定的。
【專利說明】基板處理裝置
[0001]本申請是申請?zhí)枮?01110175740.5、申請日為2011年6月24日、發(fā)明名稱為“基板處理方法及基板處理裝置”的申請的分案申請。

【技術領域】
[0002]本發(fā)明涉及在一個處理室內(nèi)改變處理條件并對基板實施多個等離子處理的基板處理裝置。

【背景技術】
[0003]當對以半導體晶圓為代表的基板實施布線加工等時，需要對基板實施細微的加工處理，利用了等離子體的基板處理方法正被廣泛應用。
[0004]近年來，隨著基板的大面積化，在應用了反應性離子蝕刻(React1n 1nEtching)處理方法的基板處理方法中，為了謀求基板表面上的蝕刻率(etching rate)的均勻化而進行了各種研究，提出了這樣的方法:在具有上部電極與下部電極的基板處理裝置的腔室內(nèi)構造中，在上部電極中埋入電介質(zhì)來補償電極平面上的電壓的不均勻性(例如參照專利文獻I)。
[0005]另一方面，為了調(diào)制作為基板的、例如半導體晶圓(以下，簡稱作“晶圓”。)，需要對一個晶圓實施多個等離子處理，近年來，越來越要求在一個處理室(腔室)內(nèi)依次改變處理條件來執(zhí)行多個等離子處理的、所謂的一腔室多處理。
[0006]因此，為了實現(xiàn)這種要求，提出了這樣的基板處理裝置:在具有上部電極與下部電極的基板處理裝置的腔室內(nèi)構造中，做成使上部電極與下部電極中的一個能夠相對于另一個移動的構造，通過改變上部電極與下部電極之間的間隔即間隙來改變上部電極與下部電極之間的電場強度，從而創(chuàng)造出多個處理條件。
[0007]專利文獻1:日本特表2007 - 505450號公報
[0008]但是，在做成使上部電極與下部電極中的一個能夠相對于另一個移動的構造的基板處理裝置中，雖然不打開腔室就能夠改變處理條件，但是由于在上部電極與下部電極之間的處理空間的周邊部會發(fā)生等離子體的擴散，因此，難以實現(xiàn)該處理空間中的等離子體的均勻的密度分布，結(jié)果，存在難以對基板實施均勻的等離子體處理且難以實現(xiàn)一腔室多處理這樣的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)鍖嵤┚鶆虻牡入x子處理且能夠?qū)崿F(xiàn)一腔室多處理的基板處理方法及基板處理裝置。
[0010]為了達到上述目的，技術方案I所述的基板處理方法，使用等離子體對基板實施蝕刻處理，該基板處理方法是在基板處理裝置中改變上述基板的蝕刻率的基板處理方法，該基板處理裝置具有:用于容納上述基板的容納室；配置在該容納室內(nèi)、用于載置上述基板的下部電極；與該下部電極相對配置的上部電極；與上述下部電極相連接的高頻電源；上述上部電極與上述下部電極之間的處理空間；與上述上部電極電連接的接地構件，使上述上部電極與上述下部電極中的一個電極能夠相對于另一個電極移動，其特征在于，在上述上部電極的至少一部分中埋入電介質(zhì)，將在上述處理空間中產(chǎn)生的等離子體與上述接地構件之間的電位差分割為上述等離子體與上述電介質(zhì)之間的電位差以及上述電介質(zhì)與上述接地構件之間的電位差，并且，改變上述上部電極與上述下部電極之間的間隔。
[0011]技術方案2所述的基板處理方法以技術方案I所述的基板處理方法為基礎，其特征在于，上述上部電極是平板狀的電極，上述電介質(zhì)沿上述上部電極的平面方向設置。
[0012]技術方案3所述的基板處理方法以技術方案2所述的基板處理方法為基礎，其特征在于，上述電介質(zhì)僅設置在上述上部電極的與載置在上述下部電極上的基板的中央部相對的部分。
[0013]技術方案4所述的基板處理方法以技術方案2所述的基板處理方法為基礎，其特征在于，上述電介質(zhì)呈在中心部具有貫通孔的圓板狀，上述電介質(zhì)以上述貫通孔與載置在上述下部電極上的基板的中央部相對的方式埋入上述上部電極中。
[0014]技術方案5所述的基板處理方法以技術方案I?4中任一項所述的基板處理方法為基礎，其特征在于，通過減小上述上部電極與上述下部電極之間的間隔來增大上述蝕刻率。
[0015]技術方案6所述的基板處理方法以技術方案I?5中任一項所述的基板處理方法為基礎，其特征在于，上述電介質(zhì)由石英、氧化釔(Y2O3)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(S12)、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)及碳化硅(SiC)中的任意一個構成。
[0016]為了達到上述目的，技術方案7所述的基板處理裝置，其被應用于技術方案I?6中任一項所述的基板處理方法，其特征在于，該基板處理裝置具有:用于容納基板的容納室；配置在該容納室內(nèi)、用于載置上述基板的下部電極；與該下部電極相對配置的上部電極；與上述下部電極相連接的高頻電源；上述上部電極與上述下部電極之間的處理空間；與上述上部電極電連接的接地構件，使上述上部電極與上述下部電極中的一個能夠相對于另一個移動，并且在上述上部電極的至少一部分中埋入有電介質(zhì)。
[0017]技術方案8所述的基板處理裝置以技術方案7所述的基板處理裝置為基礎，其特征在于，上述上部電極是平板狀的電極，上述電介質(zhì)沿上述上部電極的平面方向設置。
[0018]采用本發(fā)明，在上部電極的至少一部分中埋入電介質(zhì)，將在處理空間中產(chǎn)生的等離子體與接地構件之間的電位差分割為等離子體與電介質(zhì)之間的電位差以及電介質(zhì)與接地構件之間的電位差，因此，能夠使埋入有電介質(zhì)的部分與等離子體之間的電位差和未埋入有電介質(zhì)的部分與等離子體之間的電位差不同，因此，能夠根據(jù)部位來控制處理空間中的等離子體密度，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)處理空間中的等離子體的均勻的密度分布。其結(jié)果，能夠?qū)鍖嵤┚鶆虻牡入x子處理。而且，由于使上部電極與下部電極之間的間隔改變，因此能夠改變上部電極與下部電極之間的等離子體密度而創(chuàng)造出多個處理條件，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)一腔室多處理。即，能夠?qū)崿F(xiàn)對基板實施均勻的等離子處理且能夠?qū)崿F(xiàn)一腔室多處理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的基板處理裝置的概略結(jié)構的剖視圖。
[0020]圖2是表示本實施方式的實驗例I的結(jié)果的圖。
[0021]圖3是表示本實施方式的實驗例2的結(jié)果的圖。
[0022]圖4是概略性地表示在實施例3中所使用的上部電極的構造的圖，圖4的(A)是比較例1，圖4的⑶是實施例1，圖4的(C)是實施例2。
[0023]圖5是表示使用圖4中的比較例1、實施例1及實施例2的上部電極進行的等離子蝕刻處理中的E/R在晶圓的面內(nèi)的均勻性的測量結(jié)果的圖表。
[0024]圖6是表示本實施方式的基板處理裝置的第I變形例的圖。
[0025]圖7是表示本實施方式的基板處理裝置的第2變形例的圖。
[0026]圖8是表示本實施方式的基板處理裝置的第3變形例的圖。

【具體實施方式】
[0027]以下，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施方式。
[0028]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的基板處理裝置的概略結(jié)構的剖視圖。該基板處理裝置對晶圓W實施規(guī)定的等離子蝕刻處理。
[0029]在圖1中，基板處理裝置10具有用于容納直徑例如為300mm的晶圓W的圓筒形狀的腔室11 (處理室)，在該腔室11內(nèi)部的圖中下方配置有用于載置晶圓W的圓板形狀的基座12(下部電極)，腔室11的圖中上端被自由開閉的圓板狀的蓋部13覆蓋。
[0030]腔室11 內(nèi)部利用 TMP(Turbo Molecular Pump、潤輪分子泵)及 DP(Dry Pump、干泵)(皆省略圖示)等來減壓，而且，腔室11內(nèi)部的壓力利用APC閥(省略圖示)來控制。
[0031]在基座12上，經(jīng)由第I匹配器15連接有第I高頻電源14，并且經(jīng)由第2匹配器17連接有第2高頻電源16，第I高頻電源14對基座12施加作為較低頻率、例如13MHz的高頻電力的偏壓電力，第2高頻電源16對基座12施加作為較高頻率、例如40MHz的高頻電力的等離子體生成電力。而且,基座12對腔室11內(nèi)部的處理空間PS施加等離子體生成電力。
[0032]在基座12的上部配置有在內(nèi)部具有靜電電極18的靜電吸盤19。靜電吸盤19由圓板狀的陶瓷構件構成，在靜電電極18上連接有直流電源20。當對靜電電極18施加正的直流電壓時，在晶圓W的靠靜電吸盤19 一側(cè)的面(以下，稱作“背面”)產(chǎn)生負的電位而在靜電電極18與晶圓W的背面之間產(chǎn)生有電場，在由該電場引起的庫侖力或約翰遜-拉別克(Johnsen 一 Rahbek)力的作用下，晶圓W被吸附保持在靜電吸盤19上。
[0033]另外，在基座12上，以包圍所吸附保持的晶圓W的方式載置有作為環(huán)狀構件的聚焦環(huán)21。聚焦環(huán)21與構成導電體、例如晶圓W的材料相同，由單晶硅構成。由于聚焦環(huán)21由導電體構成，因此等離子體的分布區(qū)域不僅在晶圓W上，而且擴大至該聚焦環(huán)21上，從而起到將晶圓W的周邊部上的等離子體的密度維持為與該晶圓W的中央部上的等離子體的密度相同的程度。由此，能夠維持在晶圓W的整個表面上實施的等離子蝕刻處理的均勻性。
[0034]在基座12的圖中上部，與基座12相對地配置有簇射頭22。簇射頭22包括:具有許多個氣孔23的導電性的上部電極24 ;埋入在該上部電極24中的、例如由石英構成的電介質(zhì)26 ;能夠裝卸地懸掛支承上部電極24及電介質(zhì)26的冷卻板25 ;進一步懸掛支承該冷卻板25的作為支承構件的軸28。在電介質(zhì)26上設有與上部電極24的氣孔23相連通的氣孔27。上部電極24電接地，作為相對于施加到腔室11內(nèi)部的等離子體生成電力的接地電極發(fā)揮作用。另外，上部電極24的外徑與腔室11的內(nèi)徑大致相等，上部電極24以間隙配合的方式配置在腔室11內(nèi)部。而且，上部電極24經(jīng)由后述的波紋管32、蓋部13、腔室11的壁部與接地構件36電連接。
[0035]軸28貫通蓋部13，該軸28的上部與配置在基板處理裝置10的上方的升降機構(省略圖示)相連接。該升降機構使軸28沿圖中上下方向移動，此時，具有上部電極24的簇射頭22在腔室11內(nèi)部像活塞一樣上下移動。由此，能夠調(diào)整簇射頭22與基座12之間的空間的厚度即間隙G(以下，簡稱作“間隙G”)。簇射頭22的在圖中上下方向上的移動量的最大值例如為70mm。
[0036]簇射頭22具有:沿圖中上下方向貫通軸28的氣體流路31 ;由緩沖室29、氣孔23、27構成的處理氣體導入系統(tǒng)；與用于從外部向該處理氣體導入系統(tǒng)供給處理氣體的氣體供給源(省略圖示)相連接的氣體供給管33。另外，在懸掛支承上下移動的作為電極的簇射頭22的軸28部分的外周部，呈同心狀地配設有具有真空隔斷功能的波紋管32。
[0037]圓筒狀的波紋管32的圖中上方的一端與蓋部13的下表面相接合，圖中下方的一端與簇射頭22的冷卻板25的上表面相接合。由此，軸28在貫通蓋部13的貫通部處吸收電極相對于蓋部13的位移,軸28周邊的氣氛環(huán)境與腔室11內(nèi)部被密封,維持腔室11內(nèi)部與大氣的隔絕狀態(tài)。另外，在圖1中，用實線表示下降到最下部時的簇射頭22，用虛線表示上升到最上部時的簇射頭22。
[0038]在這樣構成的基板處理裝置10中，從氣體供給管33向緩沖室29供給的處理氣體經(jīng)由上部電極24的氣孔23及電介質(zhì)26的氣孔27被導入腔室11內(nèi)部，被導入的處理氣體被從第2高頻電源16經(jīng)由基座12向腔室11內(nèi)部施加的等離子體生成用電力激勵而成為等離子體。等離子體中的正離子被第I高頻電源14施加給基座12的偏壓用電力引向晶圓W，對晶圓W實施等離子蝕刻處理。
[0039]基板處理裝置10的各個構成構件的動作，由基板處理裝置10所具有的控制部(省略圖示)的CPU根據(jù)與等離子蝕刻處理相對應的程序來控制。
[0040]但是，在使上部電極24與基座12中的一個能夠相對于另一個移動的基板處理裝置中，對未在上部電極24中埋入有電介質(zhì)26的裝置、即上述以往的基板處理裝置來說，利用由施加到基座12上的等離子體生成電力在基座12附近產(chǎn)生的均勻的電場能激勵等離子體而使密度提高，并且，在上部電極24附近，利用由等離子體與上部電極24的電位差產(chǎn)生的均勻的電場能激勵等離子體而使密度提高，結(jié)果，處理空間PS中的等離子體密度提高。
[0041]但是，在處理空間PS的周邊部，由于等離子體向該處理空間PS的周邊擴散，而等離子體密度降低，結(jié)果，在處理空間PS中難以實現(xiàn)等離子體的均勻的密度分布。與此相對，雖然通過縮窄間隙G而能夠在一定程度上抑制等離子體擴散，但是仍然達不到消除等離子體的密度分布的不均勻。即，在以往的基板處理裝置中，難以實現(xiàn)對晶圓實施均勻的等離子處理且難以實現(xiàn)一腔室多處理。
[0042]本發(fā)明人鑒于這種狀況，為了確立在對基座12施加等離子體生成用電力與偏壓用電力的基板處理裝置中，能夠?qū)崿F(xiàn)對晶圓實施均勻的等離子處理且能夠?qū)崿F(xiàn)一腔室多處理的基板處理方法及基板處理裝置，進行了認真研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如圖1所示，通過使上部電極24能夠相對于基座12移動，并且在電接地的上部電極24的與基座12相對的面上埋入電介質(zhì)26，能夠?qū)崿F(xiàn)處理空間PS中的等離子體的均勻的密度分布，并且能夠創(chuàng)造出多個處理條件，從而完成了本發(fā)明。
[0043]以下，詳細說明本發(fā)明的基板處理方法的原理。
[0044]在圖1中，電介質(zhì)26如下述式(I)所示，具有與其厚度、電容率相應的電容量。
[0045]C = ε X S/d......(I)
[0046]在此，C表示電容量(靜電容量)，ε表示電容率，S表示絕緣性構件(間隙G或電介質(zhì)26)的表面積，d表不絕緣性構件的厚度。
[0047]在上部電極24中埋入有作為電容器C的電介質(zhì)26的部分，在處理空間PS與接地構件36之間插入有電容器C，因此能夠?qū)⑻幚砜臻gPS的等離子體與接地構件36之間的電位差分割為該等離子體與上部電極24 (電介質(zhì)26)之間的電位差以及作為電容器C的電介質(zhì)26與接地構件36之間的電位差。因而，能夠減小等離子體與上部電極24之間的電位差，能夠降低等離子體密度。
[0048]另一方面，在上部電極24中未埋入電介質(zhì)26的部分，處理空間PS的等離子體與接地構件36之間的電位差未被分割，因此等離子體與上部電極24之間的電位差不會減小，能夠在一定程度上維持較高的等離子體密度。
[0049]S卩，通過在上部電極24的、與等離子體擴散的處理空間PS的周邊部相對的部分不埋入電介質(zhì)26，而在與處理空間PS的中央部相對的部分埋入電介質(zhì)26，能夠提高處理空間PS的周邊部的等離子體密度，并且能夠降低處理空間PS的中央部的等離子體密度，因而，能夠?qū)崿F(xiàn)處理空間PS中的等離子體的均勻的密度分布。
[0050]而且，通過縮窄間隙G，能使基座12附近的等離子體密度高的區(qū)域與上部電極24附近的等離子體密度高的區(qū)域相靠近而提高處理空間PS中的等離子體密度，通過擴大間隙G，能使基座12附近的等離子體密度高的區(qū)域與上部電極24附近的等離子體密度高的區(qū)域相分開而降低處理空間PS中的等離子體密度，從而能夠?qū)崿F(xiàn)等離子體的均勻的密度分布且能夠創(chuàng)造出多個處理條件。
[0051]S卩，在本發(fā)明中，通過在上部電極24中局部埋入電介質(zhì)26而降低晶圓W的上部(處理空間PS)的等離子體密度和改變上部電極24與基座12之間的間隙G的協(xié)同作用，來實現(xiàn)對晶圓W實施均勻的等離子處理及一腔室多處理。另外，此時，當使上部電極24與基座12相靠近來減小間隙G時，基座12附近的等離子體密度高的區(qū)域與上部電極24附近的等離子體密度高的區(qū)域相靠近，因此處理空間PS的等離子體密度增大而提高了晶圓W上的蝕刻率(E/R)。
[0052]以下，說明為了確認上述本發(fā)明的基板處理方法的原理而進行的實驗例。
[0053]實駘例I
[0054]在上部電極24中埋入了作為電介質(zhì)26的石英板的圖1的裝置中，使石英板的厚度變化為3.4mm、10mm、15mm，分別將腔室內(nèi)壓力設為60mTorr(7.98Pa)、將對基座12施加的等離子體生成用電力設為400W、將偏壓用電力設為1000W，作為處理氣體使用C4F8:45sccm,Ar:1000sccm,02:30sccm的混合氣體，將基座12的溫度設為20°C，將上部電極24的溫度設為60°C，求出對載置在基座12上的晶圓W實施等離子體蝕刻處理時的晶圓W上的E/R的間隙依賴性，將結(jié)果示于圖2中。在圖2中，縱軸表示E/R，橫軸表示距晶圓W的中心部的距離。另外，(A)表示石英板的厚度為3.4mm的情況，⑶表示石英板的厚度為1mm的情況，(C)表示石英板的厚度為15mm的情況。另外，間隙G在22mm至80mm的范圍內(nèi)變化。各個圖表中的“Gap30”、“Gap50”、“Gap80”…等，是用單位“mm”表示改變上部電極24與基座12之間的間隙G時的各個間隙G。
[0055]在圖2中，該等離子蝕刻處理是晶圓W的中央部的E/R與周邊部的E/R大致相同大小的等離子蝕刻處理，可知:通過改變間隙G，E/R高靈敏度地變化，以及越增厚石英板的厚度，E/R的間隙依賴性越大。
[0056]特別是越增厚石英板的厚度，E/R的間隙依賴性越大，認為是因為以下理由。
[0057]當石英板的厚度較厚時，電介質(zhì)26的靜電容量Cb變小，電介質(zhì)26與接地構件36之間的電位差增大，因此，處理空間PS的等離子體與上部電極24 (電介質(zhì)26)之間的電位差相對地減小。其結(jié)果，等離子體與上部電極24的之間的電場強度減弱，等離子體密度降低。在此，當間隙G狹小時，由于使基座12附近的等離子體密度高的區(qū)域與上部電極24附近的等離子體密度高的區(qū)域相靠近，因此等離子體密度上升。即，當石英板的厚度較厚時，間隙G改變時的等離子體密度的變化量增大。因而，E/R的間隙依賴性也增大。
[0058]另一方面，當石英板的厚度較薄時，電介質(zhì)26的靜電容量Cb變大，電介質(zhì)26與接地構件36之間的電位差減小，因此，處理空間PS的等離子體與上部電極24 (電介質(zhì)26)之間的電位差相對地增大。其結(jié)果，等離子體與上部電極24的之間的電場強度不減弱，等離子體密度也不降低。在此，即使使間隙G狹小而使基座12附近的等離子體密度高的區(qū)域與上部電極24附近的等離子體密度高的區(qū)域相靠近，由于從靠近前等離子體密度就較高，因此等離子體密度也不怎么變化。因而，E/R的間隙依賴性減小。
[0059]另外，根據(jù)實施例1的結(jié)果，出于增大E/R的間隙依賴性的觀點、即擴大E/R的控制范圍的觀點，優(yōu)選石英板的厚度較厚，具體來說，最好為1mm以上,優(yōu)選為15mm左右。
[0060]實駘例2
[0061]在上部電極24中埋入了作為電介質(zhì)26的石英板的圖1的裝置中，使石英板的厚度變化為3.4mm、10mm、15mm，分別將腔室內(nèi)壓力設為80mTorr (1.06X 1Pa)、將對基座12施加的等離子體生成用電力設為500W、將偏壓用電力設為1000W，作為處理氣體使用CF4:250sccm,Ar:200 sccm的混合氣體，將基座12的溫度設為20°C，將上部電極24的溫度設為600C，求出對載置在基座12上的晶圓W實施等離子蝕刻處理時的晶圓W上的E/R的間隙依賴性，將結(jié)果示于圖3中。在圖3中，縱軸表示E/R，橫軸表示距晶圓W的中心部的距離。另夕卜，(A)表示石英板的厚度為3.4mm的情況，⑶表示石英板的厚度為1mm的情況，(C)表示石英板的厚度為15mm的情況。另外，間隙G在22mm至80mm的范圍內(nèi)變化。各個圖表中的“6&?30”、“6&?50”、“6&?80”…等，與圖2 —樣是用單位“mm”表示改變上部電極24與基座12之間的間隙G時的各個間隙G。
[0062]在圖3中，該等離子蝕刻處理是晶圓W的中央部的E/R比周邊部的E/R大的等離子蝕刻處理，在此也可知:通過改變間隙G，E/R高靈敏度地變化，以及越增厚石英板的厚度，E/R的間隙依賴性越大。
[0063]采用本實施方式，通過在上部電極24中局部埋入電介質(zhì)26而將處理空間PS的等離子體與接地構件36之間的電位差分割為該等離子體與上部電極24之間的電位差以及作為電容器C的電介質(zhì)26與接地構件36之間的電位差，并且使上部電極24能夠相對于基座12移動改變它們之間的間隙G來改變處理空間PS中的等離子體密度，因此能夠?qū)崿F(xiàn)對晶圓W實施均勻的等離子處理且能夠?qū)崿F(xiàn)一腔室多處理。
[0064]另外，采用本實施方式，不用打開腔室，僅靠改變間隙G就能夠改變處理條件，因此在由多個處理構成的等離子處理中能夠確保高處理效率。
[0065]在圖2及圖3中，越增厚電介質(zhì)26的厚度，越能夠擴大相對于間隙G的變化范圍的E/R的控制范圍，但在電介質(zhì)中，需要設置用于向處理空間PS供給處理氣體的氣孔27，通常穿設有多個0.5mmΦ的氣孔，因此電介質(zhì)的厚度受到制造方面的限制，電介質(zhì)26的厚度例如最大為15mm左右。
[0066]實駘例3
[0067]作為上部電極準備以下3種規(guī)格。
[0068]首先，準備不埋入電介質(zhì)26、僅由鋁材料37構成的、面對處理空間PS的部分被薄膜的氧化釔38覆蓋的規(guī)格(比較例I)(圖4的(A))。
[0069]另外，準備在上部電極的中央部埋入Φ 360mm的圓板狀的電介質(zhì)26、用環(huán)狀的鋁材料39包圍該電介質(zhì)26的周圍、該鋁材料39的面對處理空間PS的部分被薄膜的氧化釔40覆蓋的規(guī)格(實施例1)(圖4的(B))。在該規(guī)格中，電介質(zhì)26的面對處理空間PS的部分與鋁材料39的面對處理空間PS的部分設定為相同的高度。即，在本規(guī)格中，上部電極的面對處理空間PS的部分由平面構成。
[0070]而且，準備在上部電極的中央部埋入Φ 360mm的圓板狀的電介質(zhì)26、用環(huán)狀的鋁材料41包圍該電介質(zhì)26的周圍、該鋁材料41的面對處理空間PS的部分被薄膜的氧化釔42覆蓋的規(guī)格(實施例2)(圖4的(C))。在該規(guī)格中，鋁材料41的面對處理空間PS的部分比電介質(zhì)26的面對處理空間PS的部分朝向處理空間PS突出。即，在本規(guī)格中，在上部電極的面對處理空間PS的部分，周邊部朝向處理空間PS突出。
[0071]在基板處理裝置10中，分別使用上述比較例1、實施例1及實施例2，利用等離子蝕刻處理對晶圓W上的氧化硅膜進行蝕刻而形成Φ 25nm的孔，測量此時的E/R在晶圓W的面內(nèi)的均勻性。作為等離子蝕刻處理的條件，將腔室11內(nèi)部的壓力設為40mTorr (5.33Pa)，將對基座12施加的等離子體生成用電力設為2700W，將偏壓用電力設為3000W，作為處理氣體使用C4F6:30sccm、Ar:1100sccm, O2:30sccm的混合氣體，將RDC設為50，將基座12的溫度設為20°C，將上部電極的溫度設為60°C，將腔室11的側(cè)壁的溫度設為60°C。另外，將間隙 G 分別設定為 22mm、25mm、30mm、35mm。
[0072]圖5是表示使用比較例1、實施例1及實施例2的上部電極進行的等離子蝕刻處理中的E/R在晶圓的面內(nèi)的均勻性的測量結(jié)果的圖表。在圖5中，“?”表示比較例1，“.”表示實施例1，“▲”表示實施例2。
[0073]如圖5所示可知，實施例1及實施例2的均勻性比比較例I的均勻性好。認為這是因為，通過在上部電極的與處理空間PS的中央部相對的部分埋入電介質(zhì)26，能夠提高處理空間PS的周邊部的等離子體密度，并且能夠降低處理空間PS的中央部的等離子體密度，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)處理空間PS中的等離子體的均勻的密度分布。
[0074]另外可知，在比較例1、實施例1及實施例2的每一個中，越使間隙G狹小均勻性越提高。認為這是因為，越使間隙G狹小，由在上部電極表面上產(chǎn)生的鞘層(sheath)帶來的等離子體的封入效果越增大，抑制了等離子體的擴散，結(jié)果，處理空間PS的周邊部的等離子體密度并不那么降低。
[0075]而且可知，實施例2的均勻性比實施例1的均勻性好。認為這是因為，在實施例2中，鋁材料41的面對處理空間PS的部分比電介質(zhì)26的面對處理空間PS的部分朝向處理空間PS突出，因此，在上部電極表面上產(chǎn)生的鞘層在上部電極的周邊部比中央部朝向處理空間PS突出，由鞘層帶來的等離子體的封入效果進一步增大。
[0076]在本實施方式中，上部電極24可以是平板狀的電極，電介質(zhì)26可以沿上部電極24的平面方向局部設置。例如，也可以僅在在上部電極24的與載置在基座上的晶圓W的中央部相對的部分埋入電介質(zhì)26。
[0077]圖6是表示本實施方式的基板處理裝置的第I變形例的圖。
[0078]在圖6中，僅在上部電極24a的與載置在基座上的晶圓W的中央部相對的部分埋入有電介質(zhì)26a，在埋入有電介質(zhì)26a的部分，處理空間PS的等離子體與接地構件36之間的電位差被分割為該等離子體與電介質(zhì)26a之間的電位差以及作為電容器C的電介質(zhì)26a與接地構件36之間的電位差，因此，能夠降低處理空間PS中的與晶圓W的中央部相對的部分的等離子體密度。由此，能夠增大改變間隙G時的與晶圓W的中央部相對的部分的等離子體密度的變化量，因此，能夠使晶圓W的中央部的E/R的控制范圍比晶圓W的周邊部的E/R的控制范圍大。其結(jié)果，通過改變間隙G能夠積極地控制晶圓W的中央部的E/R，例如能夠提高晶圓W上的E/R的面內(nèi)均勻性。
[0079]圖7是表示本實施方式的基板處理裝置的第2變形例的圖。
[0080]在圖7中，在上部電極24b的與載置在基座上的晶圓W的除中心部以外的周邊部相對的部分埋入有電介質(zhì)26b,在環(huán)狀的電介質(zhì)26b的中央部嵌合有上部電極的一部分。在該情況下，在埋入有電介質(zhì)26b的部分，處理空間PS的等離子體與接地構件36之間的電位差被分割為該等離子體與電介質(zhì)26b之間的電位差以及作為電容器C的電介質(zhì)26b與接地構件36之間的電位差，因此能夠降低處理空間PS中的與晶圓W的周邊部相對的部分的等離子體密度。由此，能夠增大改變間隙G時的與晶圓W的周邊部相對的部分的等離子體密度的變化量，因此，能夠使基于間隙G的改變的晶圓W的周邊部的E/R的控制范圍比晶圓W的中央部的E/R的控制范圍大。其結(jié)果，通過改變間隙G能夠積極地控制晶圓W的周邊部的 E/R。
[0081]圖8是表示本實施方式的基板處理裝置的第3變形例的圖，是示意性地表示上部電極、埋入該上部電極中的環(huán)狀的電介質(zhì)、基座以及載置在基座上的晶圓W的圖。
[0082]在圖8中，在上部電極24c的與載置在基座上的晶圓W的除中心部以外的周邊部相對的部分埋入有電介質(zhì)26c，環(huán)狀的電介質(zhì)26c的中央部成為空間部35。該情況也與上述第2變形例一樣，能夠使基于間隙G的改變的晶圓W的周邊部的E/R的控制范圍比晶圓W的中央部的E/R的控制范圍大。
[0083]在本實施方式中，埋入上部電極24中的電介質(zhì)26由作為上部電極24的構成材料的、例如介電常數(shù)與SiC或Si不同的材料構成。即，作為電介質(zhì)26的構成材料，例如適合使用石英、氧化釔(Y2O3)、氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(S12)等金屬氧化物、氮化鋁(AlN)等金屬氮化物以及除此之外的氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)中的任意一個。
[0084]在本實施方式中，取代在上部電極24中埋入電介質(zhì)26而在該部分設置空間，也能夠獲得相同的效果。在該情況下，空間部作為電介質(zhì)發(fā)揮作用。
[0085]在本實施方式中，直接找到最佳處理條件不是容易的，因此優(yōu)選為:首先，根據(jù)處理目的以能夠獲得最佳處理條件那樣的條件執(zhí)行等離子蝕刻處理，接著，根據(jù)該處理條件及處理結(jié)果，找到更接近最佳處理條件那樣的各種處理條件。
[0086]在本實施方式中，以提高了晶圓W上的E/R的面內(nèi)均勻性的情況為中心進行了說明，但是本發(fā)明也能夠應用于提高晶圓W上的任意部分的E/R的情況或降低晶圓W上的任意部分的E/R的情況。
[0087]另外，在本實施方式中，使上部電極24能夠相對于基座12移動，但是也能夠設為使基座12能夠相對于上部電極24移動。
[0088]以上，使用實施方式說明了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式。
[0089]另外，在上述實施方式中，被實施等離子處理的基板并不限于半導體器件用的晶圓，也可以是包含IXD(Liquid Crystal Display:液晶顯示器)的FPD(Flat PanelDisplay:平板顯示器)等所用的各種基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。
[0090]另外，本發(fā)明的目的也通過向系統(tǒng)或裝置供給存儲有用于實現(xiàn)上述實施方式的功能的軟件的程序代碼的存儲介質(zhì)、該系統(tǒng)或裝置的計算機(或者CPU、MPU等)讀出并執(zhí)行被存儲在存儲介質(zhì)中的程序代碼來實現(xiàn)。
[0091]在該情況下，從存儲介質(zhì)中讀出的程序代碼自身實現(xiàn)了上述實施方式的功能，該程序代碼及存儲有該程序代碼的存儲介質(zhì)構成了本發(fā)明。
[0092]另外，作為用于供給程序代碼的存儲介質(zhì),例如能夠使用Floppy( 7 口 〃 tf 一、注冊商標)軟盤、硬盤、光磁盤、CD — ROM、CD — R、CD — RW、DVD — ROM、DVD — RAM、DVD —RW> DVD+Rff等光盤、磁帶、非易失性存儲卡、ROM等?；蛘?，也可以經(jīng)由網(wǎng)絡下載程序代碼。
[0093]另外，通過計算機執(zhí)行所讀出的程序代碼，不僅實現(xiàn)了上述實施方式的功能，而且也包含根據(jù)該程序代碼的指示、在計算機上工作的OS(操作系統(tǒng))等進行實際的處理的一部分或全部、通過該處理來實現(xiàn)上述實施方式的功能的情況。
[0094]而且，也包含從存儲介質(zhì)讀出的程序代碼寫入被插入計算機中的功能擴展板或與計算機相連接的功能擴展單元所具有的存儲器之后、根據(jù)該程序代碼的指示、在擴展板或擴展單元中具有該擴展功能的CPU等進行實際的處理的一部分或全部、通過該處理來實現(xiàn)上述實施方式的功能的情況。
【權利要求】
1.一種基板處理裝置，其特征在于， 具有:用于容納基板的容納室；配置在該容納室內(nèi)、用于載置上述基板的下部電極；與該下部電極相對配置的上部電極；與上述下部電極相連接的高頻電源；上述上部電極與上述下部電極之間的處理空間；與上述上部電極電連接的接地構件， 上述上部電極與上述下部電極中的一個電極能夠相對于另一個電極移動，并且，在上述上部電極的至少一部分中埋入有電介質(zhì)， 在上述處理空間中產(chǎn)生的等離子體與上述接地構件之間的電位差分割為上述等離子體與上述電介質(zhì)之間的電位差以及上述電介質(zhì)與上述接地構件之間的電位差， 上述上部電極與上述下部電極之間的間隔能夠改變， 上述電介質(zhì)的厚度是根據(jù)上述蝕刻率相對于上述上部電極和上述下部電極之間的間隔變化的依賴程度來設定的。
2.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述上部電極為平板狀，上述電介質(zhì)沿上述上部電極的平面方向設置。
3.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)為圓板狀，具有與上述基板的直徑大致相同的直徑，并被埋入于上述上部電極而面對上述基板， 上述電介質(zhì)的底面設于與上述上部電極的周邊部的底面相同的平面，上述上部電極的上述周邊部包圍上述電介質(zhì)并且不面對上述基板。
4.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)為圓板狀，具有與上述基板的直徑大致相同的直徑，并被埋入于上述上部電極而面對上述基板， 上述上部電極的周邊部的底面比上述電介質(zhì)的底面朝向上述處理空間突出，上述上部電極的上述周邊部包圍上述電介質(zhì)并且不面對上述基板。
5.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)具有比上述基板的直徑小的直徑，并被埋入于上述上部電極而面對上述基板的中央部， 上述電介質(zhì)的底面設于與上述上部電極的周邊部的底面相同的平面，上述上部電極的上述周邊部包圍上述電介質(zhì)。
6.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)為環(huán)狀，并被埋入于上述上部電極而面對上述基板的周邊部， 上述電介質(zhì)的底面設于與上述上部電極的中央部的底面相同的平面，上述上部電極的上述中央部被上述電介質(zhì)包圍。
7.根據(jù)權利要求1所述的基板處理裝置，其特征在于， 上述電介質(zhì)為環(huán)狀，并被埋入于上述上部電極而面對上述基板的周邊部， 上述電介質(zhì)的底面比上述上部電極的中央部的底面朝向上述處理空間突出，上述上部電極的上述中央部面對上述基板的中央部。
【文檔編號】H01J37/32GK104282523SQ201410521359
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2011年6月24日 優(yōu)先權日:2010年6月24日
【發(fā)明者】和田暢弘, 小林真, 辻本宏, 田村純, 直井護, 大藪淳 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社