專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及激勵處理氣體的等離子體對被處理基板實施規(guī)定的處理的等離子體
處理裝置。
背景技術(shù)：
這種等離子體處理裝置例如用于對半導體晶片、FPD(平板顯示器)基板等的被處 理基板進行蝕刻、灰化、等離子體蒸鍍等的各種工藝處理。作為這種等離子體處理裝置，例 如構(gòu)成為以下結(jié)構(gòu)在電介質(zhì)的上部設置平面狀的螺旋狀線圈，將該螺旋狀線圈的兩端接 地，兩端以外的一部分與高頻電源連接(例如參照專利文獻1)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，從高頻電源對 螺旋狀線圈供給高頻，通過以該高頻的例如1/2波長(或者1/4波長)使其振動而感應駐 波，使得在電介質(zhì)的下部發(fā)生感應電場激勵處理氣體的等離子體。專利文獻1日本特開平7-296992號公報專利文獻2日本特開2007-142444號公報但是，近年來伴隨半導體元件的更加精細化、多層化的要求，在這樣的工藝處理 中，要求進行損傷更少的處理。例如在利用自由基進行工藝處理的情況下，要求促進基于 該自由基的反應，并且極力降低離子損傷。即，由于過剩的離子引起在晶片的層間的材料混 合、氧化物破壞、污染物質(zhì)侵入、形狀質(zhì)地變化等的損傷，因此為了避免這些狀況而進行了 各種研究。另外，在高精度地規(guī)定選擇比的蝕刻處理等中，優(yōu)選避免具有低選擇性的離子碰 撞。公知這樣的離子損傷例如通過盡可能激勵電位低的等離子體而能夠有效地抑制。但是，如上述的等離子體處理裝置那樣，在將螺旋狀線圈的兩端接地的情況下，即 使通過以高頻的1/2波長(或者1/4波長)使其振動而感應駐波，螺旋狀線圈上的電壓成 分必定成為正和負的任意一種，由于不會出現(xiàn)正和負的電壓成分兩者同時存在的情況，所 以在螺旋狀線圈上時常殘留有電壓成分。因此，由于等離子體中的電容耦合成分較多地發(fā) 生，所以不能夠避免離子損傷的發(fā)生。另外，為了減低這樣的等離子體中的電容耦合成分，只要減少殘留在螺旋狀線圈 的電壓成分即可，所以如在專利文獻1中所記載，通過使用低電感的螺旋狀線圈，能夠降低 等離子體中的電容耦合成分。但是，當使用低電感的螺旋狀線圈時，被激勵的磁場變?nèi)?，?結(jié)果是較強的感應耦合等離子體難以發(fā)生，等離子體密度也降低。此外，在專利文獻2中，在能夠減壓的縱長的反應容器的外側(cè)設置有纏繞的螺旋 狀線圈，對該螺旋狀線圈供給規(guī)定波長的高頻使其以1/2波長模式等進行諧振從而感應駐 波，在反應容器內(nèi)使感應電場發(fā)生激勵處理氣體的等離子體。由此，通過波長調(diào)整電路調(diào)整 電壓波形，使得相位電壓和逆相位電壓以相位電壓的切換點為界形成對稱，以在該相位電 壓的切換電位為零的點，作為能夠激勵感應耦合等離子體的點。但是，正因為是在縱方向上纏繞的螺旋狀線圈的天線元件，所以能夠通過波長調(diào) 整電路調(diào)整波形使得相位電壓和逆相位電壓以相位電壓的切換點為界形成對稱。相對于 此，對于平面狀線圈的天線元件，與在縱方向上纏繞的螺旋狀線圈的情況不同，在同一平面上隨著從內(nèi)側(cè)端部向外側(cè)端部其直徑逐漸變大。因此，相位電壓與逆相位電壓在相位電壓 的切換點的內(nèi)側(cè)線路與外側(cè)線路上電抗不同，所以不能按照以該點為界形成對稱的方式調(diào) 整波形。因此，這樣的專利文獻2的螺旋狀線圈的情況的技術(shù)不能夠保持原樣地應用于平 面狀線圈的情況。而且，伴隨半導體元件的更加精細化、多層化的要求，當對被處理基板實施等離子 體處理時，希望能夠更加簡單且準確地控制其中央部(中心部)和周邊部(邊緣部)的處 理的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種等離子體處理裝置，能 夠容易地形成等離子體電位低、且更加穩(wěn)定的高密度的等離子體，并且能夠更加簡單且準 確地控制對被處理基板的等離子體處理的均勻性。為了解決上述課題，依據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種等離子體處理裝置，通過在 減壓的處理室內(nèi)生成處理氣體的感應耦合等離子體對被處理基板實施規(guī)定的等離子體處 理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括設置在上述處理室內(nèi)、用于載置上述被處理基 板的載置臺；向上述處理室內(nèi)導入上述處理氣體的氣體供給部；對上述處理室內(nèi)進行排氣 減壓的排氣部；以與上述載置臺相對的方式隔著板狀電介質(zhì)配置的平面狀的高頻天線；和 以覆蓋上述高頻天線的方式設置的屏蔽部件，上述高頻天線包括配置在上述板狀電介質(zhì)上 的中央部的內(nèi)側(cè)天線元件和以包圍其外周的方式配置在上述板狀電介質(zhì)上的周邊部的外 側(cè)天線元件，這些天線元件分別按照如下方式構(gòu)成兩端開放且中點或者其附近接地，并且 分別以來自不同的高頻電源的高頻的1 /2波長諧振。依據(jù)上述的本發(fā)明，由于各天線元件按照如下方式構(gòu)成兩端開放且中點或者其 附近接地，并且分別以來自各自的高頻電源的高頻的1/2波長諧振，因而關于各天線元件 上的電壓成分，存在大小很微小的不同，必定同時存在正電壓和負電壓，所以它們相互抵 消，作為各個天線元件整體電壓成分變小。由此，能夠使由各天線元件產(chǎn)生的等離子體中的 電容耦合成分也減小，所以能夠減低基于等離子體的離子損傷。并且，由于高頻天線分為內(nèi)側(cè)天線元件和外側(cè)天線元件而構(gòu)成，因此在由內(nèi)側(cè)天 線元件產(chǎn)生的等離子體的外側(cè)，由外側(cè)天線元件產(chǎn)生的等離子體產(chǎn)生在大致同一平面。由 于像這樣在被處理基板上的中央部和周邊部產(chǎn)生兩個非常低電位的等離子體，因此能夠使 對被處理基板進行等離子體處理時的面內(nèi)均勻性提高。另外，由于能夠?qū)Ω魈炀€元件施加 來自不同的高頻電源的高頻，所以能夠通過改變高頻的頻率或功率，從而更加簡單且準確 地控制對被處理基板進行等離子體處理時的面內(nèi)均勻性。另外，優(yōu)選上述屏蔽部件包括以包圍上述內(nèi)側(cè)天線元件的方式設置在上述各天 線元件間的筒狀的內(nèi)側(cè)屏蔽壁；以包圍上述外側(cè)天線元件的方式設置的筒狀的外側(cè)屏蔽 壁；在上述內(nèi)側(cè)天線元件上以堵塞上述內(nèi)側(cè)屏蔽壁的開口的方式設置的內(nèi)側(cè)屏蔽板；和在 上述外側(cè)天線元件上以堵塞上述各屏蔽壁間的開口的方式設置的外側(cè)屏蔽板，在上述各屏 蔽板分別設置有用于分別調(diào)整與上述各天線元件的距離的屏蔽高度調(diào)整機構(gòu)。由此，通過調(diào)整各天線元件與各屏蔽板的距離，能夠改變它們之間產(chǎn)生的寄生電 容，所以能夠不改變各天線元件的物理長度來調(diào)整各天線元件的諧振頻率。另外，由于通過
5調(diào)整各天線元件與各屏蔽板之間的寄生電容能夠調(diào)整各天線元件的電長度，所以能夠使各 天線元件的尺寸、形狀等的自由度大幅擴大。另外，通過利用屏蔽高度調(diào)整機構(gòu)調(diào)整各屏蔽 板的高度這樣簡單的操作能夠調(diào)整各天線元件的諧振頻率。另外，在上述高頻天線設置有調(diào)整上述各天線元件與上述板狀電介質(zhì)的距離的天 線高度調(diào)整機構(gòu)。在該情況下，上述高頻天線的高度調(diào)整機構(gòu)，可以由使各天線元件一體地 驅(qū)動來調(diào)整與上述板狀電介質(zhì)的距離的機構(gòu)構(gòu)成，另外也可以由使上述內(nèi)側(cè)天線元件驅(qū)動 來調(diào)整與上述板狀電介質(zhì)的距離的機構(gòu)和使上述外側(cè)天線元件驅(qū)動來調(diào)整與上述板狀電 介質(zhì)的距離的機構(gòu)構(gòu)成。由此，由于能夠改變各天線元件與由這些天線元件產(chǎn)生的各等離子體的距離， 所以能夠使各天線元件與各等離子體之間的電容耦合度變化，能夠調(diào)整等離子體電勢 (plasma potential) 0另外，通過利用天線高度調(diào)整機構(gòu)調(diào)整各天線元件的高度這樣的簡 單操作能夠調(diào)整等離子體電勢。另外，該等離子體處理裝置包括控制上述各高頻電源的控制部，上述控制部使來 自上述各高頻電源的不同頻率的高頻施加到上述各天線元件。由此，能夠改變基于由上述 各天線元件產(chǎn)生的等離子體的處理氣體的離解度，能夠在被處理基板上的中央部和周邊部 產(chǎn)生不同密度和組成的等離子體。另外，上述控制部使來自上述各高頻電源的高頻通過脈沖調(diào)制方式以規(guī)定的周期 交替地施加于上述各天線元件。由此，當激勵等離子體時，即便以低功率的高頻也能夠激勵 等離子體。另外，在該情況下，上述控制部優(yōu)選在即將關斷上述各高頻電源的一方的高頻輸 出之前使另一方的高頻輸出接通。由此，在一方的等離子體消失之前，能夠激勵另一方的等 離子體。因此，能夠易于激勵等離子體，能夠以更低的功率的高頻激勵等離子體。另外，也可以構(gòu)成為在上述各高頻電源的輸出側(cè)分別設置高頻功率表，根據(jù)由這 些高頻功率表檢測的反射波電力控制上述高度調(diào)整機構(gòu)而調(diào)整上述各屏蔽板的高度，由此 進行自動調(diào)整，使得上述各天線元件的諧振頻率成為最佳。由此，能夠更簡單地將各天線元 件的諧振頻率調(diào)整為最佳頻率。另外，上述各天線元件優(yōu)選為螺旋線圈狀。在平面狀且螺旋線圈狀的天線元件的 情況下，與在縱方向上纏繞的螺旋狀線圈的情況不同，在同一平面上隨著從內(nèi)側(cè)端部向外 側(cè)端部其直徑逐漸變大。因此，當將天線元件的中點或者其附近作為接地點時，在從內(nèi)側(cè) 端部至接地點的線路與從接地點至外側(cè)端部的線路上電抗不同，所以天線元件上的電壓波 形，在從天線元件的接地點至其內(nèi)側(cè)的線路與從天線元件的接地點至其外側(cè)的線路上并未 形成嚴格地對稱，兩者的波形存在微小的差異。因此，在天線元件上殘留有電壓成分。在這 樣的情況下，依據(jù)本發(fā)明，通過調(diào)整高頻天線的高度使例如天線元件與等離子體的距離變 長，能夠減小等離子體電位。由此，能夠生成等離子體而使天線元件不受到殘留的微小的電 壓成分的影響。為了解決上述課題，依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種等離子體處理裝置，通過 在被減壓的處理室內(nèi)生成處理氣體的感應耦合等離子體，對被處理基板實施規(guī)定的等離子 體處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括設置在上述處理室內(nèi)、用于載置上述被處 理基板的基座；對上述基座施加高頻電力的基座用高頻電源；向上述處理室內(nèi)導入上述處 理氣體的氣體供給部；對上述處理室內(nèi)進行排氣減壓的排氣部；以與上述載置臺相對的方式隔著板狀電介質(zhì)配置的平面狀的高頻天線；和以覆蓋上述高頻天線的方式設置的屏蔽部 件，上述高頻天線包括配置在上述板狀電介質(zhì)上的中央部的內(nèi)側(cè)天線元件和以包圍其外周 的方式配置的外側(cè)天線元件，這些天線元件分別按照如下方式構(gòu)成兩端開放且中點或者 其附近接地，并且分別以來自不同的高頻電源的高頻的1/2波長諧振。依據(jù)這樣的本發(fā)明，能夠向處理室內(nèi)導入處理氣體，對各天線元件施加規(guī)定的高 頻電力，并且對基座施加偏壓用的高頻電力。這時，各天線元件分別將纏繞方向的長度的中 點作為接地點(接地)，以1/2波長模式諧振，所以由這些天線元件產(chǎn)生的等離子體的電位 非常低。因此，即使對基座施加偏壓用的高頻電力，幾乎不發(fā)生由等離子體導致的電壓變 動。由此，能夠進行獨立性非常高的基座的偏壓控制。上述外側(cè)天線元件，可以以包圍上述內(nèi)側(cè)天線元件的外周的方式配置為同心狀。 另外，也可以設置多個上述外側(cè)天線元件，上述各外側(cè)天線元件以包圍上述內(nèi)側(cè)天線元件 的外周的方式相鄰設置。并且，上述內(nèi)側(cè)天線元件和上述外側(cè)天線元件的兩方或者一方進 一步分割為2個以上并配置為同心狀。而且，在本說明書中，lmTorr為(10_3X 101325/760) Pa。依據(jù)本發(fā)明，由內(nèi)側(cè)天線元件和外側(cè)天線元件構(gòu)成高頻天線，并且構(gòu)成為將各天 線元件的兩端開放且將中點或者其附近接地，以來自高頻電源的高頻的1/2波長諧振。由 此能夠降低等離子體電位，易于形成穩(wěn)定的高密度的等離子體，并且能夠更加簡單且可靠 地控制對被處理基板的等離子體處理的均勻性。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式的等離子體處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的縱截面圖。圖2是表示圖1所示的高頻天線的平面圖。圖3是示意性表示在使將中點作為接地點的內(nèi)側(cè)天線元件諧振的情況下的、瞬間 地施加的電流和電壓的圖。圖4是示意性表示在使將中點作為接地點的外側(cè)天線元件諧振的情況下的、瞬間 地施加的電流和電壓的圖。圖5是表示實際地施加于內(nèi)側(cè)天線元件或者外側(cè)天線元件的電流和電壓的圖。圖6是用于說明本實施方式的各天線元件的作用的立體圖。圖7是表示比較例的圖，是示意性表示使將端部作為接地點的內(nèi)側(cè)天線元件諧振 的情況下的、瞬間地施加的電流和電壓的圖。圖8是用于說明屏蔽板和各天線的高度調(diào)整機構(gòu)的部分截面圖。圖9A是內(nèi)側(cè)屏蔽板的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖9B是內(nèi)側(cè)屏蔽板的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖10A是外側(cè)屏蔽板的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖10B是外側(cè)屏蔽板的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖11A是高頻天線的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖11B是高頻天線的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖12是表示高頻天線的變形例的部分截面圖。圖13是圖12所示的高頻天線的平面圖。
圖14A是圖12所示的高頻天線的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖14B是圖12所示的高頻天線的高度調(diào)整機構(gòu)的作用說明圖。圖15是表示施加27MHz和60MHz的高頻的情況下的處理氣體的離解度的圖，是表 示規(guī)定自由基的自由基密度比的曲線圖。
圖16是表示施加27MHz和60MHz的高頻的情況下的處理氣體的離解度的圖，是表 示規(guī)定自由基的發(fā)光強度比的壓力依賴的曲線圖。圖17是表示施加27MHz和60MHz的高頻的情況下的處理氣體的離解度的圖，是表 示規(guī)定自由基的發(fā)光強度比的高頻電力依賴的曲線圖。圖18是表示通過脈沖調(diào)制方式施加40MHz和60MHz的高頻的情況下的脈沖波形 與合成波形的圖。圖19表示本實施方式的等離子體處理裝置的變形例的截面圖。圖20表示等離子體和自偏壓電壓的關系的曲線圖。符號說明100、101等離子體處理裝置102處理室104板狀電介質(zhì)110載置臺120氣體供給部121氣體導入口122氣體供給源123氣體供給配管124質(zhì)量流量控制器126開閉閥130排氣部132排氣管134晶片搬入搬出口136 閘閥140高頻天線142A內(nèi)側(cè)天線元件142B外側(cè)天線元件144、144A、144B 夾持體146、146A、146B 突出部148、148A、148B 調(diào)節(jié)器(致動器、actuator)149、149A、149B 驅(qū)動棒I5OAU5OB 高頻電源160屏蔽部件162A內(nèi)側(cè)屏蔽壁162B外側(cè)屏蔽壁163A、163B 孔
164A內(nèi)側(cè)屏蔽板
164B外側(cè)屏蔽板
166AU66B支承體
168A、168B調(diào)節(jié)器
169A、169B驅(qū)動棒
200控制部
210操作部
220存儲部
300載置臺
312絕緣板
314基座支承臺
316基座
320靜電卡盤
322電極
324直流電源
326致冷劑室
328傳熱氣體供給管線
330高頻電源
332匹配器
cA、cB$生電容
PA、PB等離子體
W晶片
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式進行詳細的說明。而且，在本說明書和 附圖中，對于實質(zhì)上具有相同功能的結(jié)構(gòu)要素，由于標注相同的符號而省略重復說明。(等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)例)首先，參照附圖對本發(fā)明的實施方式的等離子體處理裝置100的結(jié)構(gòu)例進行說 明。在此，舉例說明感應耦合型的等離子體處理裝置，其利用對平面狀的高頻天線施加高頻 電力而在處理室內(nèi)激勵的處理氣體的等離子體，對被處理基板例如半導體晶片(以下簡稱 為“晶片”)W實施規(guī)定的等離子體處理。圖1是表示本實施方式的等離子體處理裝置100的概略結(jié)構(gòu)的截面圖，圖2是從 上方觀察圖1所示的高頻天線140的俯視圖。等離子體處理裝置100具備金屬制(例如鋁 制)的且形成為筒狀(例如圓筒狀)的處理室(腔室)102。并且，處理室102的形狀并非 限定于圓筒狀。例如也可以是角筒狀(例如箱狀)。在處理室102的底部設置有用于載置晶片W的載置臺110。載置臺110使用鋁等 成形為大致柱狀(例如圓柱狀)。并且，關于載置臺110的形狀也并非限定于圓柱狀。例如 也可以是角柱狀(例如多角柱狀)。并且，雖然未圖示，但是在載置臺110中也可以根據(jù)需 要設置通過庫倫力吸附保持晶片W的靜電卡盤、加熱器或致冷劑流路等的溫度調(diào)整機構(gòu)等各種功能。關于這樣的載置臺110的變形例的詳細內(nèi)容在后文中敘述。在處理室102的頂棚部(頂部)，例如由石英玻璃或陶瓷等構(gòu)成的板狀電介質(zhì)104 以與載置臺110相對的方式設置。具體而言，板狀電介質(zhì)104例如形成為圓板狀，以閉塞在 處理室102的頂棚部所形成的開口的方式被氣密(氣體密封)地安裝。在處理室102設置有供給用于處理晶片W的處理氣體等的氣體供給部120。氣體 供給部120例如按照圖1所示的方式構(gòu)成。即，在處理室102的側(cè)壁部形成有氣體導入口 121，氣體導入口 121通過氣體供給配管123與氣體供給源122連接。在氣體供給配管123 的途中設置有控制處理氣體的流量的流量控制器例如質(zhì)量流量控制器124、開閉閥126。利 用這樣的氣體供給部120，來自氣體供給源122的處理氣體通過質(zhì)量流量控制器(MFC) 124 被控制為規(guī)定的流量，從氣體導入口 121供給到處理室102內(nèi)。在圖1中為了使說明簡單，以一個系統(tǒng)的氣體管線來表現(xiàn)氣體供給部120，但是氣 體供給部120并不限定于供給單一氣體種類的處理氣體的情況，也可以是供給多種處理氣 體。在該情況下，也可以設置多個氣體供給源由多個系統(tǒng)的氣體供給管線構(gòu)成，在各個氣體 管線設置質(zhì)量流量控制器。另外，在圖1中舉例表示按照從處理室102的側(cè)壁部供給氣體 的方式構(gòu)成氣體供給部120的情況，但是并不限定于該方式。例如也可以構(gòu)成為從處理室 102的頂棚部供給氣體的結(jié)構(gòu)。在該情況下，例如在板狀電介質(zhì)104的例如中央部形成氣體 導入口，可以由此供給氣體。作為通過這樣的氣體供給部120供給到處理室102內(nèi)的處理氣體，例如在氧化膜 的蝕刻時，能夠使用含有C1等的鹵素類氣體。具體而言，在對Si02膜等的硅氧化膜進行蝕 刻的情況下，將CHF3氣體等作為處理氣體使用。另外，在對Hf02、HfSi02、Zr02, ZrSi04等的 高電介質(zhì)薄膜進行蝕刻的情況下，將BC13氣體作為處理氣體使用，或者將BC13氣體和02氣 體的混合氣體作為處理氣體使用。并且，在對聚硅膜進行蝕刻的情況下，將HBr氣體和02氣 體的混合氣體等作為處理氣體使用。在處理室102的底部，通過排氣管132連接有排出處理室102內(nèi)的氛圍氣體的排 氣部130。排氣部130例如由真空泵構(gòu)成，能夠?qū)⑻幚硎?02內(nèi)減壓至規(guī)定的壓力。在處理 室102的側(cè)壁部形成有晶片搬入搬出口 134，在晶片搬入搬出口 134設置有閘閥136。例如 當搬入晶片W時，打開閘閥136通過未圖示的搬送臂等的搬送機構(gòu)將晶片W載置在處理室 102內(nèi)的載置臺110上，關閉閘閥136進行晶片W的處理。在處理室102的頂棚部，在板狀電介質(zhì)104的上側(cè)面(外側(cè)面)配置有平面狀的 高頻天線140、和覆蓋高頻天線140的屏蔽部件160。本實施方式的高頻天線140，大致區(qū)分 由配置在板狀電介質(zhì)104的中央部的內(nèi)側(cè)天線元件142A、和以包圍其外周的方式配置的外 側(cè)天線元件142B構(gòu)成。各天線元件142A、142B分別形成為由例如銅、鋁、不銹鋼等的導體 構(gòu)成的螺旋線圈狀。各天線元件142A、142B均被多個夾持體144夾持而成為一體。各夾持體144例如 如圖2所示形成為棒狀，按照從內(nèi)側(cè)天線元件142A的中央附近向外側(cè)天線元件142B的外 側(cè)伸出的方式將這些夾持體144配置為放射線狀(輻射線狀)。圖2表示用3個夾持體144 夾持各天線元件142A、142B的情況的具體例子。本實施方式的屏蔽部件160，包括以包圍內(nèi)側(cè)天線元件142A的方式設置在各天 線元件142A、142B之間的筒狀的內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A ；和以包圍外側(cè)天線元件142B的方式設置的筒狀的外側(cè)屏蔽壁162B。由此，板狀電介質(zhì)104的上側(cè)面被分為內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A的內(nèi) 側(cè)的中央部(中央?yún)^(qū)域)、和各屏蔽壁162A、162B之間的周邊部(周邊區(qū)域)。在內(nèi)側(cè)天線元件142A上，以堵塞內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A的開口的方式設置有圓板狀的 內(nèi)側(cè)屏蔽板164A。在外側(cè)天線元件142B上，以堵塞各屏蔽壁162A、162B之間的開口的方式 設置有環(huán)形板狀的外側(cè)屏蔽板164B。此外，屏蔽部件160的形狀并不限定于圓筒狀。也可以將屏蔽部件160的形狀形 成為例如角筒狀等其它形狀，但是優(yōu)選與處理室102的形狀相匹配。在此，例如由于處理室 102形成為大致圓筒狀，因此與其相匹配屏蔽部件160也形成為大致圓筒狀。另外，如果處 理室102為大致角筒狀，則優(yōu)選屏蔽部件160也形成為大致角筒狀。各天線元件142A、142B各自與高頻電源150A、150B分別連接。由此，能夠?qū)Ω魈?線元件142A、142B施加相同頻率或者不同頻率的高頻。例如，從高頻電源150A對內(nèi)側(cè)天線 元件142A以規(guī)定的功率供給規(guī)定頻率(例如40MHz)的高頻時，通過在處理室102內(nèi)形成 的感應磁場，被導入到處理室102內(nèi)的處理氣體被激勵，在晶片W的中央部生成環(huán)形的等離 子體。另外，當從高頻電源150B對外側(cè)天線元件142B以規(guī)定的功率供給規(guī)定頻率(例 如60MHz)的高頻時，通過在處理室102內(nèi)形成的感應磁場，被導入到處理室102內(nèi)的處理 氣體被激勵，在晶片W的周邊部生成另外的環(huán)形(donut)的等離子體。利用這些等離子體，對晶片實施灰化處理、蝕刻處理、成膜處理等規(guī)定的等離子 體處理。從各高頻電源150A、150B輸出的高頻并不限定于上述的頻率。例如能夠供給 13. 56MHz、27MHz、40MHz、60MHz等各種頻率的高頻。但是，需要與從高頻電源150A、150B輸 出的高頻相對應地調(diào)整各天線元件142A、142B的電長度。此外，關于各天線元件142A、142B的具體的結(jié)構(gòu)的詳細內(nèi)容在后文中敘述。內(nèi)側(cè) 屏蔽板164A、外側(cè)屏蔽板164B各自通過調(diào)節(jié)器(actuator、致動器)168AU68B而能夠分別 被調(diào)整高度。其詳細情況在后文敘述。在等離子體處理裝置100連接有控制部(全體控制裝置)200，通過該控制部200 控制等離子體處理裝置100的各部。另外，在控制部200連接有操作部210，該操作部210由 用于管理員管理處理裝置100而進行命令的輸入操作等的鍵盤、將等離子體處理裝置100 的工作狀況可視化進行顯示的顯示器等構(gòu)成。并且，控制部200連接有存儲部220，在該存儲部220中存儲有用于通過控制部 200的控制實現(xiàn)由等離子體處理裝置100執(zhí)行的各種處理的程序、為了執(zhí)行程序所必須的
方案數(shù)據(jù)等。在存儲部220，除存儲有例如用于執(zhí)行晶片W的工藝處理的多個工藝處理方案以 外，還存儲有用于進行處理室102內(nèi)的清潔處理等必需的處理的方案等。這些方案包括控 制等離子體處理裝置100的各部的控制參數(shù)、設定參數(shù)等的多個參數(shù)值。例如，工藝處理方 案具有例如處理氣體的流量比、處理室102內(nèi)的壓力、施加到各天線元件142A、142B的高頻 的頻率或功率等的參數(shù)值。此外，這些方案可以存儲在硬盤或者半導體存儲器中，另外也可以以存儲在 ⑶-R0M、DVD等可移動性的、通過計算機可讀取的存儲介質(zhì)中的狀態(tài)而設置在存儲部220的 規(guī)定位置。
控制部200基于來自操作部210的指示等從存儲部220讀取所希望的工藝處理方 案對各部進行控制，由此執(zhí)行等離子體處理裝置100中的所希望的處理。另外，能夠通過來 自操作部210的操作編輯方案。(高頻天線的結(jié)構(gòu)例)在此，參照

本實施方式的高頻天線140的具體的結(jié)構(gòu)例。高頻天線140， 例如如圖2所示，對于各天線元件142A、142B，構(gòu)成為；能夠形成以兩端為自由端a、b (艮口， 使兩端a、b不接地(不為接地電位))并且以纏繞(卷繞)方向的長度的中點或者其附近 (以下，簡稱為“中點”)為接地點(接地，即、接地電位)的1/2波長的駐波。g卩，內(nèi)側(cè)天線元件142A，按照以從高頻電源150A供給的規(guī)定頻率(例如40MHz)為 基準，以該基準頻率的1/2波長進行諧振(以半波長模式諧振)的方式，設定長度、纏繞直 徑(卷繞直徑)、纏繞間距(卷繞間距)、纏繞圈數(shù)(卷繞數(shù))。例如內(nèi)側(cè)天線元件142A的 電長度為，以基準頻率的波長的1/2倍進行諧振的長度、即基準頻率中的1波長的1/2倍長 度。另外，外側(cè)天線元件142B，按照以從高頻電源150B供給的規(guī)定頻率(例如60MHz) 為基準，以該基準頻率的1/2波長進行諧振(以半波長模式諧振)的方式，設定長度、纏繞 直徑、纏繞間距、纏繞圈數(shù)。例如外側(cè)天線元件142B的電長度為，以基準頻率的波長的1/2 倍進行諧振的長度、即基準頻率中的1波長的1/2倍長度。此外，各天線元件142A、142B分別可以以管狀、線狀、板狀等任意的形狀構(gòu)成。各 天線元件142A、142B分別在纏繞間距相同的情況下，具有導體間距離較大的一方能夠獲得 較大的耐電壓的優(yōu)點。因此，各天線元件142A、142B的形狀從耐電壓的觀點出發(fā)，與形成為 厚度較大的管狀相比，形成為厚度較小的板狀能夠獲得較大的導體間距離，在這一方面較 為有利。在希望各天線元件142A、142B的纏繞間距更狹窄的情況下，從耐電壓的觀點出發(fā) 也是形成為板狀較為有利。在該情況下，供給來自各高頻電源150A、150B的高頻的供電點，可以在接地點的 內(nèi)側(cè)也可以在接地點的外側(cè)，例如優(yōu)選阻抗為50 Q的點。供電點也可以可變。在該情況下， 能夠利用馬達等自動地改變供電點。以下說明這樣的本實施方式的高頻天線140的作用。從高頻電源150A、150B對各 天線元件142A、142B施加各自的基準頻率的高頻使其以半波長模式諧振。如此一來，如圖 3、圖4所示在某瞬間施加到各天線元件142A、142B的電壓V分別形成為如下所述波形在 中點(接地點)為零，在一個端部為正的峰值，在另一個端部為負的峰值。相對于此，施加 到各天線元件142A、142B的電流1分別與電壓波形相差90度相位，因此形成為在中點(接 地點)為最大而在兩個端部為零的波形。這時，由于每當高頻的正負循環(huán)時瞬時電容相互逆向增減，因此施加在各天線元 件142A、142B的電壓V和電流I的波形例如成為如圖5所示。即，關于電壓V，通過各天線 元件142A、142B上產(chǎn)生的正負電壓成分而相抵消從而形成平均電壓變得非常小的半波長 模式的駐波。相對于此，關于電流I，在各天線元件142A、142B上在中點(接地點)最強，形 成僅基于正電流或者負電流的駐波。通過這樣的駐波，如圖6所示，在構(gòu)成各天線元件142A、142B的螺旋線圈的大致中 央產(chǎn)生各自的具有最大強度的垂直磁場HA、HB，因此在處理室102內(nèi)在大致同一平面內(nèi)激勵以該垂直磁場Ha、Hb為中心的圓形電場Ea、Eb。由此，各天線元件142A、142B各自的接地點 的正下方分別產(chǎn)生環(huán)形的等離子體PA、PB。而且，由于施加于各天線元件142A、142B的平均 電壓非常小，所以電容耦合度非常弱，因此分別能夠產(chǎn)生電位較低的等離子體。在此，僅考慮內(nèi)側(cè)天線元件142A，針對將其接地點改變后的比較例與本實施方式 的情況相比較進行說明。圖7是表示將內(nèi)側(cè)天線元件142A的內(nèi)側(cè)端部a和外側(cè)端部b的 兩者接地的情況的比較例。將其與內(nèi)側(cè)天線元件142A的中央被接地的情況(圖3)進行比 較。如果如圖7所示將內(nèi)側(cè)天線元件142A的內(nèi)側(cè)端部a和外側(cè)端部b的兩者接地，當 在內(nèi)側(cè)端部a與外側(cè)端部b以外的一部分連接有高頻電源150A時，圖3所示的電壓V和電 流I的波形變成相反波形。即，當從高頻電源150A對內(nèi)側(cè)天線元件142A施加基準頻率的 高頻以半波長模式振動時，在某瞬間如圖7所示，施加于內(nèi)側(cè)天線元件142A的電壓V形成 在中點最大而在兩端部a、b為零的波形。與此相對，施加于內(nèi)側(cè)天線元件142A的電流I， 由于與電壓波形相差90度相位，因此形成在中點為零而在一個端部為正峰值在另一個端 部為負峰值的波形。像這樣，在將內(nèi)側(cè)天線元件142A的兩端a、b接地(圖7)的狀態(tài)下，與將天線元件 142A的中點接地的情況(圖3)相同以半波長模式諧振時，以內(nèi)側(cè)天線元件142A的纏繞方 向的長度的中點為界在內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部形成總是相反方向的磁場(參照圖7所示的電流I 的波形)。即，通過內(nèi)側(cè)天線元件142A在處理室102內(nèi)激勵的圓形電場為2個。而且，這2 個圓形電場分別以施加于內(nèi)側(cè)天線元件142A的高頻的周期交替地切換為右旋轉(zhuǎn)、左旋轉(zhuǎn)， 它們的旋轉(zhuǎn)方向總是相反。因此，這2個圓形電場彼此相互干涉，產(chǎn)生的等離子體有可能變 得不穩(wěn)定。相對于此，以內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點為接地點的情況(圖3)下，通過該內(nèi)側(cè)天 線元件142A在處理室102內(nèi)激勵的圓形電場為1個。因此，在以內(nèi)側(cè)天線元件142A的中 點為接地點的情況下，比將兩端部a、b作為接地點時能夠形成更加穩(wěn)定的等離子體。另外，在將內(nèi)側(cè)天線元件142A的兩端a、b接地的情況(圖7)下，由于在諧振狀態(tài) 下的內(nèi)側(cè)天線元件142A上殘留電壓成分，因此在等離子體中較多地產(chǎn)生電容耦合成分。在 這一方面，在將內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點作為接地點的圖3的情況下，如上所述由于在諧 振狀態(tài)下的內(nèi)側(cè)天線元件142A上的電壓成分非常小，所以等離子體中難以產(chǎn)生電容耦合 成分。因此，對于進行損傷較少的等離子體處理時，將內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點作為接地 點的情況(圖3)是較為有利的。為了減少這樣的等離子體中的電容耦合成分，只要減少殘留在內(nèi)側(cè)天線元件142A 中的電壓成分即可。因此，在將內(nèi)側(cè)天線元件142A的兩端a、b接地的情況下(圖7)，通過 使天線元件自身為低阻抗，也能夠減低等離子體中的電容耦合成分。但是，當成為低阻抗 時，被激勵的磁場變?nèi)?，其結(jié)果是難以產(chǎn)生較強的感應耦合等離子體。相對于此，在將內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點作為接地點的情況下(圖3)，由于不必 考慮減低等離子體中的電容耦合成分，所以能夠使天線元件自身成為高阻抗。由于阻抗越 高越能夠形成高磁場，所以能夠形成更強的感應耦合等離子體。因此，為了形成更高密度的 等離子體，將內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點作為接地點的情況(圖3)較為有利。以上，對于內(nèi)側(cè)天線元件142A進行了說明，將圖4所示的外側(cè)天線元件142B的中點作為接地點的情況與內(nèi)側(cè)天線元件142A的情況相同。即，通過外側(cè)天線元件142B在處
理室102內(nèi)激勵的圓形電場也為1個。因此，在將外側(cè)天線元件142B的中點作為接地點的
情況下，比將兩端部a、b作為接地點時能夠形成更加穩(wěn)定的等離子體。 像這樣，在本實施方式的高頻天線140中，通過將各天線元件142A、142B的兩端a、
b作為自由端，并且將纏繞方向的長度的中點作為接地點(接地)，以1/2波長模式進行振
動的這一非常簡單的結(jié)構(gòu)，能夠容易地形成等離子體電位低，且更加穩(wěn)定的高密度的等離子體。但是，在本實施方式中，為了使各天線元件142A、142B以1/2波長模式諧振，如上 所述需要使各天線元件142A、142B的電長度準確地與各自的基準頻率的1/2倍的長度相一 致。即，需要使各天線元件142A、142B的各自的諧振頻率準確地相一致。但是，準確地制作各天線元件142A、142B的物理長度并不容易。另外，各天線元件 142AU42B的諧振頻率不僅受其所具有的固有的電抗影響，也受到例如圖8所示的各天線 元件142A、142B與各屏蔽板164A、164B之間的寄生電容(雜散電容、stray capacity)CA, CB影響。因此，存在即使正確地制作各天線元件142A、142B的物理長度，由于安裝誤差等導 致各天線元件142A、142B與各屏蔽板164A、164B的距離產(chǎn)生誤差，而不能獲得所設計的諧 振頻率的情況。在這一方面，如上所述，在例如將內(nèi)側(cè)天線元件142A的端部作為接地點的情況下 (圖7)，在該接地點安裝可變電容器，由此能夠調(diào)整內(nèi)側(cè)天線元件142A的電長度。但是，在 將內(nèi)側(cè)天線元件142A的中點作為接地點的情況下(圖3)，即使在內(nèi)側(cè)天線元件142A的中 點與接地之間連接可變電容器，電容器導致的損失變大，不僅優(yōu)點喪失，而且如果插入可變 電容器，則當其靜電電容(C值)減小時，不滿足與高頻電源150A的匹配條件的可能性變 高，相反當靜電電容(C值)增大時，在可變電容器中流過較大電流，其自身耐力不足而發(fā)生 損壞的可能性變高。因此，在本實施方式中，使各屏蔽板164A、164B的高度為可調(diào)整，由此調(diào)整各天線 元件142A、142B與各屏蔽板部件164A、164B之間的距離而使各自的寄生電容CA、CB變化， 從而能夠獨立地調(diào)整各天線元件142A、142B的諧振頻率。并且本實施方式中，使高頻天線 140的高度也可調(diào)整，由此調(diào)整等離子體與各天線元件142A、142B之間的距離，從而能夠調(diào) 整等離子體電勢。以下，參照附圖詳細說明這樣的各屏蔽板164A、164B與高頻天線140的高度調(diào)整 結(jié)構(gòu)。圖8是圖1所示的高頻天線140的附近的結(jié)構(gòu)的放大圖。圖9A、圖9B是說明調(diào)整內(nèi) 側(cè)屏蔽板164A的高度時的作用的圖。圖9A為降低內(nèi)側(cè)屏蔽板164A的高度的情況，圖9B 是提高內(nèi)側(cè)屏蔽板164A的高度的情況。圖10A、圖10B是說明調(diào)整外側(cè)屏蔽板164B的高度時的作用的圖。圖10A為降低 外側(cè)屏蔽板164B的高度的情況，圖10B為提高外側(cè)屏蔽板164B的高度的情況。圖11A、圖 11B是用于說明調(diào)整高頻天線140的高度時的作用的圖。圖11A表示降低高頻天線140的 高度的情況，圖11B表示提高高頻天線140的高度的情況。首先，關于屏蔽高度調(diào)整機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)例進行說明。如圖8所示，內(nèi)側(cè)屏蔽板 164A構(gòu)成為通過設置在處理室102的調(diào)節(jié)器(致動器)168A而沿著內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A進行上 下滑動驅(qū)動。例如由沿上下方向自由滑動地設置的支承體166A吊掛支承內(nèi)側(cè)屏蔽板164A。并且，例如由可上下對驅(qū)動棒169A進行驅(qū)動的馬達構(gòu)成調(diào)節(jié)器168A，通過驅(qū)動棒169A針對 每一支承體166A使內(nèi)側(cè)屏蔽板164A上下驅(qū)動。在該情況下，內(nèi)側(cè)屏蔽板164A優(yōu)選構(gòu)成為 總是與內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A的內(nèi)周接觸的同時進行滑動。另外，外側(cè)屏蔽板164B構(gòu)成為通過設置在處理室102的調(diào)節(jié)器(致動器)168B沿 著內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A和外側(cè)屏蔽壁162B之間進行上下滑動驅(qū)動。例如由沿上下方向自由滑 動地設置的支承體166B吊掛支承外側(cè)屏蔽板164B。并且，例如由可上下對驅(qū)動棒169B進 行驅(qū)動的馬達構(gòu)成調(diào)節(jié)器168B，通過驅(qū)動棒169B針對每一支承體166B使外側(cè)屏蔽板164B 上下驅(qū)動。在該情況下，外側(cè)屏蔽板164B優(yōu)選構(gòu)成為總是與內(nèi)側(cè)屏蔽壁162A的外周和外 側(cè)屏蔽壁162B的內(nèi)周接觸的同時進行滑動。此外，各支承體166A、166B分別由例如水平的支承板和在該支承板的下側(cè)突出設 置的吊掛部件構(gòu)成，在吊掛部件的下端固定各屏蔽板164A、164B的上表面。由此，通過各調(diào)節(jié)器168A、168B上下地驅(qū)動各屏蔽板164A、164B，從而能夠分別地 調(diào)整各屏蔽板164A、164B與各天線元件142A、142B之間的距離DA、DB。具體而言，當調(diào)整內(nèi)側(cè)屏蔽板164A的高度時，例如使調(diào)節(jié)器168A驅(qū)動將內(nèi)側(cè)屏蔽 板164A從圖9A所示的位置升高至圖9B所示的位置，內(nèi)側(cè)屏蔽板164A與內(nèi)側(cè)天線元件142A 的距離DA變長。由此，由于寄生電容(；變小，所以能夠進行調(diào)整使得內(nèi)側(cè)天線元件142A的 電長度變長，與諧振頻率相一致。相反，如果降低內(nèi)側(cè)屏蔽板164A，則能夠縮短內(nèi)側(cè)屏蔽板164A與內(nèi)側(cè)天線元件 142A之間的距離DA。由此，由于寄生電容(；變大，所以能夠進行調(diào)整使得內(nèi)側(cè)天線元件142A 的電長度變短，與諧振頻率相一致。另外，當調(diào)整外側(cè)屏蔽板164B的高度時，使調(diào)節(jié)器168B驅(qū)動將外側(cè)屏蔽板164B 從圖10A所示的位置升高至圖10B所示的位置，從而外側(cè)屏蔽板164B與外側(cè)天線元件142B 的距離DB變長。由此，由于寄生電容CB變小，所以能夠進行調(diào)整使外側(cè)天線元件142B的電 長度變長，與諧振頻率相一致。相反，如果降低外側(cè)屏蔽板164B，則能夠縮短外側(cè)屏蔽板164B與外側(cè)天線元件 142B之間的距離Db。由此，由于寄生電容CB變大，所以能夠進行調(diào)整使外側(cè)天線元件142B 的電長度變短，與諧振頻率相一致。此外，作為各屏蔽板164A、164B的高度調(diào)整機構(gòu)，并不僅限于上述機構(gòu)。例如調(diào)節(jié) 器168A、168B分別可以為多個。另外，未必一定要設置調(diào)節(jié)器168A、168B，也可以手動地上 下驅(qū)動各屏蔽板164A、164B。像這樣，依據(jù)本實施方式通過調(diào)整各屏蔽板164A、164B的高度，能夠改變各天 線元件142A、142B與各屏蔽板164A、164B之間的寄生電容CA、CB，所以不改變各天線元件 142AU42B的物理長度，而能夠調(diào)整各天線元件142A、142B的諧振頻率。而且，通過僅調(diào)整各屏蔽板164A、164B的高度這樣的簡單的操作，能夠容易地調(diào) 整各自的諧振頻率，能夠以所希望的頻率進行諧振。例如，當進行使天線元件以27. 12MHz 的1/2波長諧振的試驗時，僅進行10mm 100mm程度的屏蔽部件160的高度調(diào)整，能夠在 士 5% 士 10%的范圍內(nèi)調(diào)整諧振頻率，其中，天線元件例如由最大外徑為320mm、纏繞間 距為20mm的螺旋線圈狀的銅管構(gòu)成。另外，通過調(diào)整各天線元件142A、142B與各屏蔽板164A、164B之間的寄生電容CA、
15CB，能夠調(diào)整各天線元件142A、142B的電長度，所以能夠使各天線元件142A、142B的尺寸、 形狀等的自由度大幅度擴大。即，本實施方式的等離子體處理裝置100中，能夠使用各種尺 寸、形狀的天線元件。例如除了能夠使用角型的天線元件之外，還能夠使用橢圓形、其它形 狀的天線元件。并且，由于各天線元件142A、142B的尺寸、形狀等的自由度擴大，從而能夠設計對 應于必要的等離子體尺寸的天線元件。例如，能夠根據(jù)晶片W的直徑自由地設計各天線元 件142A、142B的尺寸、形狀。另外，通過使纏繞間距和諧振頻率最佳化能夠使對于各個等離 子體尺寸的自由度大幅增加。此外，通過使各屏蔽板164A、164B的高度能夠調(diào)整，在各屏蔽板164A、164B的高度 過低，與各天線元件142A、142B之間的距離太近的情況下，通過在各屏蔽板164A、164B與各 天線元件142A、142B之間插入電介質(zhì)，能夠防止異常放電。接著，關于天線高度調(diào)整機構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)例進行說明。如圖8所示，高頻天線140 通過設置在處理室102的調(diào)節(jié)器148使每個天線元件142A、142B上下地滑動驅(qū)動。例如在 各夾持體144設置突出到其外側(cè)并在上下方向上自由滑動的突出部146。在該情況下，突出 部146從形成于外側(cè)屏蔽壁162B的上下延伸的狹縫狀的孔163B突出到其外側(cè)。并且，例 如由能夠上下地驅(qū)動驅(qū)動棒149的馬達構(gòu)成調(diào)節(jié)器148，由驅(qū)動棒149使突出部146上下地 驅(qū)動，從而每個夾持體144使各天線元件142A、142B上下地驅(qū)動。此外，作為高頻天線140的高度調(diào)整機構(gòu)，并不限于上述的機構(gòu)。例如調(diào)節(jié)器148 也可以為多個。另外，調(diào)節(jié)器148未必一定要設置，也能夠通過手動使高頻天線140上下驅(qū)動。依據(jù)這樣的高頻天線140的高度調(diào)整機構(gòu)，通過調(diào)節(jié)器148的驅(qū)動棒149使高頻 天線140上下地驅(qū)動，由此能夠調(diào)整高頻天線140與板狀電介質(zhì)104的距離屯，和各天線元 件142A、142B與各等離子體PA、PB的距離d2。具體而言，使調(diào)節(jié)器148驅(qū)動將高頻天線140從圖11A所示的位置升高到圖11B 所示的位置，由此能夠使各天線元件142A、142B與各等離子體PA、PB的距離d2變長。由此， 能夠?qū)⒃谔幚硎?02內(nèi)生成的各等離子體PA、PB與各天線元件142A、142B上的電壓成分之 間的電容耦合度減弱，所以能夠使各等離子體PA、PB的電勢減弱。相反，如果降低高頻天線140，能夠縮短各天線元件142A、142B與各等離子體PA、PB 的距離d2。由此，能夠使在處理室102內(nèi)產(chǎn)生的各等離子體PA、PB和各天線元件142A、142B 上的電壓成分之間的電容耦合度增強，所以能夠增加各等離子體PA、PB&電勢。像這樣，依據(jù)本實施方式，通過調(diào)整高頻天線140的高度，能夠改變天線元件 142AU42B與各等離子體PA、PB的距離d2，所以能夠調(diào)整等離子體電勢。而且，通過僅調(diào)整 高頻天線140的高度這樣簡單的操作能夠易于調(diào)整等離子體電勢。因此，例如在需要高電 勢的等離子體的等離子體處理的情況下，只要降低高頻天線140的高度，縮短各天線元件 142AU42B與各等離子體PA、PB的距離d2即可。另外，高頻天線140與板狀電介質(zhì)104的距離屯優(yōu)選能夠調(diào)整為3cm以下自不必 說，例如優(yōu)選為3cm 5cm。依據(jù)本實施方式的高頻天線140，能夠非常高效率地激勵起等 離子體，所以即使將高頻天線140與板狀電介質(zhì)104的距離屯較大地分離至例如4cm以上， 也能夠激勵起等離子體。
但是，本實施方式的各天線元件142A、142B為平面的螺旋線圈狀，所以在同一平 面上隨著從內(nèi)側(cè)端部a至外側(cè)端部b其直徑逐漸變大。因此當將各天線元件142A、142B的 中點作為接地點時，從內(nèi)側(cè)端部a至接地點的線路和從接地點至外側(cè)端部b的線路上電抗 不同，所以上述的圖5(圖3、圖4)所示的電壓V的波形，從各天線元件142A、142B的中點至 其內(nèi)側(cè)的線路和從各天線元件142A、142B的中點至其外側(cè)的線路上并不是嚴格地形成對 稱，因此兩者的波形存在微小的差異。因此在各天線元件142A、142B上殘留有微小的電壓 成分。 在這樣的情況下，依據(jù)本實施方式，通過調(diào)整高頻天線140的高度使得各天線元 件142A、142B與各等離子體ΡΑ、ΡΒ&距離變長，能夠?qū)⒌入x子體電位減小至在實際使用中能 夠無視的程度。因此，能夠不受到殘留在各天線元件142A、142B的很少的電壓成分的影響 而生成等離子體。如上所述的高頻天線140和各屏蔽板164A、164B的高度調(diào)整分別通過由控制部 200對調(diào)節(jié)器148、168A、168B進行控制而進行。在該情況下，高頻天線140和各屏蔽板 164AU64B的高度調(diào)整也可以通過操作員利用操作部210執(zhí)行操作而進行，另外還可以通 過控制部200的自動控制進行。具體而言，在自動地進行各屏蔽板164A、164B的高度調(diào)整的情況下，例如可以在 高頻電源150A、150B的輸出側(cè)分別設置未圖示的高頻功率表(例如反射波功率表)，根據(jù)由 各高頻功率表檢測的高頻電力(例如按照反射波電力成為最小的方式)，控制調(diào)節(jié)器168A、 168B，調(diào)整各屏蔽板164A、164B的高度，從而可以自動地調(diào)整各天線元件142A、142B的諧振 頻率。由此，按照與來自高頻電源150A、150B的所希望的輸出頻率相符合來進行自動調(diào)整， 以使各天線元件142A、142B的諧振頻率成為最佳的諧振條件。此外，圖8所示的天線高度調(diào)整機構(gòu)，舉例說明按照整體地上下驅(qū)動各天線元件 142A、142B的方式構(gòu)成的情況，但是并非限定于此，也可以構(gòu)成為分別地上下驅(qū)動各天線元 件142AU42B的結(jié)構(gòu)。(高頻天線的變形例)在此，參照

高頻天線140的變形例。圖12表示高頻天線140的變形例的 部分截面圖，圖13表示從上方觀察圖12所示的高頻天線140的平面圖。在此，舉例說明分 別支承各天線元件142A、142B，并分別地進行上下驅(qū)動的天線高度調(diào)整機構(gòu)。如圖12、圖13所示，通過夾持體144A、144B分別支承各天線元件142A、142B。而 且，為了實現(xiàn)節(jié)省空間化、裝置的小型化，優(yōu)選夾持體144A、144B按照如圖13所示分別呈放 射線狀地錯開配置。各天線元件142A、142B構(gòu)成為通過設置于處理室102的調(diào)節(jié)器148A、148B分別上 下滑動驅(qū)動。例如在各夾持體144A、144B設置有從其外側(cè)突出并在上下方向上自由滑動的 突出部146A、146B。在該情況下，突出部146A構(gòu)成為從形成在各屏蔽壁162A、162B的上下 延伸的狹縫狀的孔163A、163B突出到其外側(cè)。另外，突出部146B構(gòu)成為從外側(cè)屏蔽壁162B 的狹縫狀的孔163B突出到其外側(cè)。并且，例如調(diào)節(jié)器148A、148B由能夠上下對驅(qū)動棒149A、149B進行驅(qū)動的馬達構(gòu) 成，由驅(qū)動棒149A、149B上下地驅(qū)動突出部146A、146B，從而針對每個夾持體144A、144B分 別地上下驅(qū)動各天線元件142A、142B。
此外，調(diào)節(jié)器148A、148B分別可以為多個。另外，未必一定要設置調(diào)節(jié)器148A、 148B，也可以分別通過手動使各天線元件142A、142B上下驅(qū)動。依據(jù)這樣的高頻天線140的高度調(diào)整機構(gòu)，例如如圖14A、圖14B所示，通過調(diào)節(jié)器 148AU48B的驅(qū)動棒149A、149B，分別使各天線元件142A、142B上下驅(qū)動，從而能夠分別調(diào) 整各天線元件142A、142B與板狀電介質(zhì)104的距離dA1、dB1、和各天線元件142A、142B與各 等離子體？八、&的距離dA2、dB2。由此，能夠分別減弱或者增強在處理室102內(nèi)產(chǎn)生的各等離 子體PA、PB與各天線元件142A、142B上的電壓成分之間的電容耦合度，所以，能夠分別調(diào)整 各等離子體PA、PB&電勢。這樣的本實施方式的高頻天線140，通過獨立地設置內(nèi)側(cè)天線元件142A和外側(cè)天 線元件142B，在晶片W上的中央部(中心部)能夠形成基于內(nèi)側(cè)天線元件142A的等離子 體PA，在晶片W上的周邊部(邊緣部)能夠形成基于外側(cè)天線元件142B的等離子體PB。由 此，能夠提高對晶片W進行等離子體處理時的面內(nèi)均勻性。而且，能夠分別從各個高頻電源150A、150B對各天線元件142A、142B施加高頻。因 此，通過改變各高頻的頻率或功率，能夠獨立地控制各等離子體PA、PB的密度或組成，所以 能夠控制對晶片W進行等離子體處理時的面內(nèi)均勻性。另外，通過施加不同頻率的高頻，能夠防止由這些高頻所產(chǎn)生的等離子體PA、PB的 相互干涉，并且能夠改變處理氣體的離解度。因此，通過改變施加于各天線元件142A、142B 的高頻的頻率，能夠在中央部和周邊部產(chǎn)生不同自由基組成的穩(wěn)定的等離子體。在此，對使用C4F8氣體和Ar氣體作為處理氣體并且對高頻電源150A、150B分別施 加27MHz、60MHz的高頻而生成等離子體時的F*、CF*、CF2*、CF3*的自由基量進行測定，在圖 15 圖17中表示所得試驗結(jié)果。圖15是表示改變處理室102內(nèi)的壓力使用IRLAS法測定 自由基密度，將CF*/CF2*和CF3*/CF2*形成圖表的圖。圖16是表示改變處理室102內(nèi)的壓 力測定自由基的發(fā)光強度比，將CF2*/F*形成圖表的圖。圖17是表示改變高頻電源150A、 150B的高頻功率測定自由基的發(fā)光強度比，將CF2*/F*形成圖表的圖。依據(jù)圖15施加頻率較高的高頻時CF*/CF2*變大而CF3*/CF2*變小。另外，依據(jù)圖 16、圖17，即使頻率不同CF2*/F*也幾乎沒有改變。因此，在邊緣部，關于CF2*/F*與在中央 部為大致相同程度，但是與中央部相比形成相對于CF2*，CF*較多而CF3*較少的等離子體。另外，來自各高頻電源150A、150B的高頻，可以通過脈沖調(diào)制方式以規(guī)定的周期 交替地對各天線元件142A、142B施加。由此，能夠以低功率激勵等離子體。在該情況下，優(yōu) 選在即將要將各高頻電源150A、150B的一方的高頻輸出關斷之前將另一方的高頻輸出接 通。具體而言，例如在圖18中表示出從各高頻電源150A、150B分別輸出40MHz、60MHz的高 頻的情況下的各高頻的脈沖波形和合成波形。S卩，最初接通40MHz的高頻輸出，經(jīng)過一定時間后在即將要關斷之前將60MHz的高 頻輸出接通。由此，當激勵最初的等離子體時，通過40MHz的高頻僅激勵中央部的等離子體 PA，之后通過60MHz的高頻激勵周邊區(qū)域的等離子體PB。因此，能夠用比同時激勵兩方的等 離子體的情況下的功率更低的功率激勵等離子體。此后，在即將要關斷60MHz的高頻輸出之前將40MHz的高頻輸出接通，在即將要關 斷40MHz的高頻輸出之前將60MHz的高頻輸出接通。通過在這樣的時刻持續(xù)進行接通關斷 的脈沖調(diào)制，能夠在一方的等離子體消失之前激勵另一方的等離子體。因此，變得易于激勵等離子體，能夠以更低的功率激勵等離子體。而且，由于易于激勵等離子體，所以即使處理 室102內(nèi)的壓力為lOlorr以下的低壓也能夠激勵等離子體。另外，在本實施方式的高頻天線140中即使不使用匹配器也能夠?qū)⒏魈炀€元件 142A、142B的諧振頻率調(diào)整成為最佳頻率。因此，在通過脈沖調(diào)制方式控制來自各高頻電源 150AU50B的高頻輸出的情況下，能夠使用更短的脈沖。因此，依據(jù)本實施方式的高頻天線 140，在使用匹配器的現(xiàn)有的脈沖調(diào)制方式中未使用的短脈沖區(qū)域(例如幾百Hz以上)中 也能夠使用。(等離子體處理裝置的變形例)接著，對于本實施方式的等離子體處理裝置的變形例進行說明。圖19是表示等離 子體處理裝置的變形例的概略結(jié)構(gòu)的圖。圖19所示的等離子體處理裝置101為，代替圖1 所示的載置臺110而設置有載置臺300，該載置臺300具備能夠施加偏壓用的高頻電力的基 座。在圖19所示的等離子體處理裝置101中，載置臺300以外的結(jié)構(gòu)與圖1所示的等離子 體處理裝置100相同，因此省略詳細的說明。圖19所示的載置臺300具備圓柱狀的基座支承臺314和設置在該基座支承臺314 之上的基座316，其中基座支承臺314隔著由陶瓷等形成的絕緣板312配置在處理室102的 底部。在基座316的上表面設置有通過靜電力吸附保持晶片W的靜電卡盤320。靜電卡 盤320通過由一對絕緣層或者絕緣片夾持由導電膜形成的電極322而構(gòu)成，在電極322電 連接有直流電源324。從直流電源324對電極322施加直流電壓時，在靜電卡盤320的上表 面產(chǎn)生庫倫力等的靜電力，由此吸附保持晶片W。在基座支承臺314內(nèi)形成有例如環(huán)狀的致冷劑室326。構(gòu)成為來自設置在外部的 未圖示的冷卻單元的致冷劑(例如冷卻水)被循環(huán)供給到致冷劑室326。通過該致冷劑的 溫度控制基座316上的晶片W的處理溫度。在基座支承臺314內(nèi)，來自未圖示的導熱氣體供給機構(gòu)的導熱氣體(例如He氣 體)通過導熱氣體供給管線328被供給到靜電卡盤320的上表面與晶片W的背面之間。在基座316，通過匹配器332電連接有高頻電源330。從高頻電源330對基座316 供給偏壓用的高頻電力，由此能夠?qū)⒌入x子體中的離子引入晶片W側(cè)。高頻電源330輸出 100kHz 13. 56MHz范圍內(nèi)的頻率，例如輸出13. 56MHz的高頻電力(下部高頻電力)。高 頻電源330的高頻電力的功率例如能夠在50W 10000W的范圍內(nèi)可變。匹配器332是用于使高頻電源330的內(nèi)部(或者輸出)阻抗與負載阻抗相匹配的 部件，所以當在處理室102內(nèi)產(chǎn)生等離子體時，發(fā)揮使高頻電源330的內(nèi)部阻抗和負載阻抗 看起來一致的功能。使用這樣的等離子體處理裝置101進行晶片W上的多晶硅的蝕刻時，例如將處理 室102內(nèi)的壓力調(diào)整為規(guī)定的真空壓力(例如3mTorr)，向處理室102內(nèi)供給HBr氣體和02 氣體的混合氣體作為處理氣體。然后，從高頻電源150A對內(nèi)側(cè)天線元件142A施加規(guī)定的 高頻(例如40MHz，300W)，并且從高頻電源150B對外側(cè)天線元件142B施加規(guī)定的高頻(例 如60MHz，700W)，從高頻電源330對基座316施加規(guī)定的高頻(例如13. 56MHz，100W)。這時，由于各天線元件142A、142B分別以纏繞方向的長度的中點作為接地點(接 地)，以1/2波長模式進行諧振，所以，由此而產(chǎn)生的等離子體？4、&的等離子體電位非常低。
19因此，即使產(chǎn)生等離子體PA、PB，在基座316產(chǎn)生的自偏壓電壓也幾乎不發(fā)生變動。由此，能 夠進行獨立性非常高的基座316的偏壓控制。在此，在未利用天線元件142A、142B產(chǎn)生等離子體PA、PB&情況下(等離子體PA、PB 關斷)和利用天線元件142A、142B產(chǎn)生等離子體PA、PB的情況下(等離子體PA、PB接通)， 進行比較自偏壓(selfbias)電壓的試驗，其結(jié)果如圖20所示。在該試驗中，將施加于基座 316的頻率13. 56MHz的高頻的功率固定為200W，處理室內(nèi)壓力在lOOmTorr lOOOmTorr 的范圍內(nèi)可變，檢測在基座316產(chǎn)生的自偏壓電壓。圖20的黑四邊形的曲線表示關于處理室內(nèi)壓力為lOOmTorr、200mTorr、500mTorr 和lOOOmTorr的情況下，對各天線元件142A、142B未施加高頻等離子體PA、PB關斷的情況下 檢測出的自偏壓電壓而繪制的圖。另外，黑圓圈的曲線表示在上述各壓力時對各天線元件 142A、142B分別以1000W的功率施加頻率27. 12MHz的高頻、即合計以2000W的功率施加，檢 測等離子體PA、PB接通時的自偏壓電壓而繪制的圖。依據(jù)圖20表示的試驗結(jié)果，等離子體PA、PB關斷的情況下的曲線(黑四邊形)與 等離子體PA、PB接通的情況下的曲線(黑圓圈)的錯位(偏差)幾乎不存在。S卩，可知盡管 相對于施加于基座316的高頻的功率(200W)以10倍的功率(合計2000W)的高頻產(chǎn)生等 離子體PA、PB，自偏壓電壓也幾乎不發(fā)生變化。相對于此，由于現(xiàn)有技術(shù)中基于等離子體的生成的自偏壓電壓的變動較大，所以 預先考慮到該狀況設定偏壓用的高頻。在這一方面，本實施方式的等離子體處理裝置101 中，能夠不考慮自偏壓電壓的變動而設定偏壓用的高頻，并能夠?qū)⒒谠撛O定的偏壓控制 的效果準確地反映在等離子體處理中。此外，載置臺300并不限定于圖1所示的結(jié)構(gòu)，例如也可以構(gòu)成為在絕緣板312與 處理室102的底面之間設置鋁制的波紋管，使用升降機構(gòu)(未圖示)使載置臺300構(gòu)成為 升降。由此能夠調(diào)整在處理室102內(nèi)產(chǎn)生的等離子體PA、PB與晶片W的間隔。以上，參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但是當然并非局限于本發(fā) 明涉及的例子。對于本領域技術(shù)人員而言，應當了解在權(quán)利要求書所記載的范圍內(nèi)，能夠想 到各種變更例或者修正例，這些當然也屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。例如，本實施方式的高頻天線，以將1個內(nèi)側(cè)天線元件和1個外側(cè)天線元件配置為 同心狀的結(jié)構(gòu)為例進行說明，但是并非限定于此，也可以將內(nèi)側(cè)天線元件和外側(cè)天線元件 的兩者或者一個進一步分割為2個以上而配置為同心狀。在該情況下，對于已分割的天線 元件的各個，優(yōu)選構(gòu)成為將兩端開放并且將纏繞方向的長度的中點或其附近接地，分別以 來自不同的高頻電源的高頻的1/2波長進行諧振的結(jié)構(gòu)。并且，在已分割的天線元件之間 也由筒狀的屏蔽壁分隔，以閉塞已分割的各天線元件的上方的開口的方式設置屏蔽板。而 且，優(yōu)選已分割的各天線元件的屏蔽板也構(gòu)成為分別能夠調(diào)整高度。另外，天線元件的配置未必一定限定于為同心狀，例如也可以相鄰設置。例如也可 以將與內(nèi)側(cè)天線元件形成為同樣的形狀(螺旋形、角型等)的多個外側(cè)天線以包圍內(nèi)側(cè)天 線元件的外周的方式相鄰設置。在該情況下，優(yōu)選不僅內(nèi)側(cè)天線元件，而且多個外側(cè)天線元 件的各個也構(gòu)成為將兩端開放而將纏繞方向的長度的中點或者其附近接地，分別以來自不 同的高頻電源的高頻的1/2波長進行諧振的結(jié)構(gòu)。產(chǎn)業(yè)可利用性
本發(fā)明能夠適用于激勵處理氣體的等離子體對被處理基板實施規(guī)定的處理的等 離子體處理裝置。
權(quán)利要求
一種等離子體處理裝置，通過在減壓的處理室內(nèi)生成處理氣體的感應耦合等離子體來對被處理基板實施規(guī)定的等離子體處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括設置在所述處理室內(nèi)、用于載置所述被處理基板的載置臺；向所述處理室內(nèi)導入所述處理氣體的氣體供給部；對所述處理室內(nèi)進行排氣減壓的排氣部；以與所述載置臺相對的方式隔著板狀電介質(zhì)配置的平面狀的高頻天線；和以覆蓋所述高頻天線的方式設置的屏蔽部件，所述高頻天線包括配置在所述板狀電介質(zhì)上的中央部的內(nèi)側(cè)天線元件和以包圍其外周的方式配置在所述板狀電介質(zhì)上的周邊部的外側(cè)天線元件，這些天線元件分別按照如下方式構(gòu)成兩端開放且中點或者其附近接地，并且分別以來自不同的高頻電源的高頻的1/2波長諧振。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述屏蔽部件包括以包圍所述內(nèi)側(cè)天線元件的方式設置在所述各天線元件間的筒狀的內(nèi)側(cè)屏蔽壁； 以包圍所述外側(cè)天線元件的方式設置的筒狀的外側(cè)屏蔽壁； 在所述內(nèi)側(cè)天線元件上以堵塞所述內(nèi)側(cè)屏蔽壁的開口的方式設置的內(nèi)側(cè)屏蔽板；和 在所述外側(cè)天線元件上以堵塞所述各屏蔽壁間的開口的方式設置的外側(cè)屏蔽板， 在所述各屏蔽板分別設置有用于分別調(diào)整與所述各天線元件的距離的屏蔽高度調(diào)整 機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于在所述高頻天線設置有調(diào)整所述各天線元件與所述板狀電介質(zhì)的距離的天線高度調(diào) 整機構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述天線高度調(diào)整機構(gòu)，由使所述內(nèi)側(cè)天線元件驅(qū)動來調(diào)整與所述板狀電介質(zhì)的距離 的機構(gòu)和使所述外側(cè)天線元件驅(qū)動來調(diào)整與所述板狀電介質(zhì)的距離的機構(gòu)所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于 該等離子體處理裝置包括控制所述各高頻電源的控制部，所述控制部使來自所述各高頻電源的不同頻率的高頻施加到所述各天線元件。
6.如權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述控制部使來自所述各高頻電源的高頻通過脈沖調(diào)制方式以規(guī)定的周期交替地施 加到所述各天線元件。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述控制部在即將關斷所述各高頻電源的一方的高頻輸出之前使另一方的高頻輸出 接通。
8.如權(quán)利要求2所述的等離子體處理裝置，其特征在于在所述各高頻電源的輸出側(cè)分別設置有高頻功率表，根據(jù)由這些高頻功率表檢測的反 射波電力控制所述高度調(diào)整機構(gòu)以調(diào)整所述各屏蔽板的高度，由此進行自動調(diào)整使得所述 各天線元件的諧振頻率成為最佳。
9.如權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述各天線元件為螺旋線圈狀。
10.一種等離子體處理裝置，通過在被減壓的處理室內(nèi)生成處理氣體的感應耦合等離 子體來對被處理基板實施規(guī)定的等離子體處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括設置在所述處理室內(nèi)、用于載置所述被處理基板的基座； 對所述基座施加高頻電力的基座用高頻電源； 向所述處理室內(nèi)導入所述處理氣體的氣體供給部； 對所述處理室內(nèi)進行排氣減壓的排氣部；以與所述載置臺相對的方式隔著板狀電介質(zhì)配置的平面狀的高頻天線；和 以覆蓋所述高頻天線的方式設置的屏蔽部件，所述高頻天線包括配置在所述板狀電介質(zhì)上的中央部的內(nèi)側(cè)天線元件和以包圍其外 周的方式配置的外側(cè)天線元件，這些天線元件分別按照如下方式構(gòu)成兩端開放且中點或 者其附近接地，并且分別以來自不同的高頻電源的高頻的1/2波長諧振。
11.如權(quán)利要求1或10所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述外側(cè)天線元件以包圍所述內(nèi)側(cè)天線元件的外周的方式配置為同心狀。
12.如權(quán)利要求1或10所述的等離子體處理裝置，其特征在于設置多個所述外側(cè)天線元件，所述各外側(cè)天線元件以包圍所述內(nèi)側(cè)天線元件的外周的 方式相鄰設置。
13.如權(quán)利要求1或10所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述內(nèi)側(cè)天線元件和所述外側(cè)天線元件的兩方或者一方進一步分割為2個以上并配 置為同心狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，其易于形成等離子體電位低且更加穩(wěn)定的高密度的等離子體，并且能夠更加簡單且準確地控制等離子體處理的均勻性。該等離子體處理裝置包括在處理室(102)內(nèi)載置晶片的載置臺(110)；以與載置臺相對的方式隔著板狀電介質(zhì)(104)配置的由內(nèi)側(cè)天線元件(142A)和外側(cè)天線元件(142B)構(gòu)成的平面狀的高頻天線(140)；和以覆蓋高頻天線的方式設置的屏蔽部件(160)，各天線部件構(gòu)成為分別將其兩端開放并且將中點或者中點附近接地，分別以來自不同的高頻電源的高頻的1/2波長諧振。
文檔編號H01L21/3065GK101877312SQ20101017082
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者米山詩麻夫, 西村榮一 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社;株式會社明甲