專利名稱：等離子蝕刻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子蝕刻裝置，特別涉及使用磁通密度為“0”的環(huán)狀的零磁場區(qū)域來生成等離子的蝕刻、所謂使用了零磁場區(qū)域放電等離子來實施蝕刻的裝置。
背景技術(shù)：
以往，例如，如專利文獻1所述，已知有一種等離子蝕刻裝置，具備卷繞在圓筒狀容器外周的3段磁場線圈；以及高頻天線，其被配置在3段磁場線圈的位于中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)，且高頻天線的中心與這些磁場線圈的中心成同軸。在這樣的等離子蝕刻裝置中，當(dāng)上述磁場線圈的上段及下段線圈被供給相同方向的電流，且中段線圈被供給與供給到上段及下段線圈的電流的方向相反的電流時，在上述容器內(nèi)的空間內(nèi)，在中段線圈的徑向的內(nèi)側(cè)形成磁通密度為“0”的環(huán)狀的零磁場區(qū)域。此時，當(dāng)向設(shè)置在這些磁場線圈內(nèi)側(cè)的高頻天線供給高頻電力時，供給到容器內(nèi)的氣體被等離子化，在上述零磁場區(qū)域中，由沿著磁場梯度聚集的電子而生成密度特別高的等離子。像這樣，在上述容器內(nèi)誘發(fā)的等離子、即所謂的磁力中性線放電等離子的密度比不具有上述磁場線圈而只通過高頻天線誘發(fā)的等離子、 即所謂的電感耦合等離子的密度高。
另外，通過改變供給到上段及下段線圈的電流和供給到中段線圈的電流之比，從而能夠改變上述零磁場區(qū)域的直徑的大小。具體地講，將供給到上段及下段線圈的供給電力設(shè)為固定時，通過供給到中段線圈的電流的增大，零磁場區(qū)域的直徑縮?。涣硪环矫?，通過供給到中段線圈的電流的減少，零磁場區(qū)域的直徑放大。在此，已知通過該等離子蝕刻裝置實施的蝕刻速度及在作為蝕刻對象的例如基板上的面內(nèi)的蝕刻速度的均勻性取決于上述零磁場區(qū)域的直徑。也就是說，在該裝置中，不管蝕刻處理的條件如何，只要對供向上述磁力線圈的供給電流進行調(diào)整，以使零磁場區(qū)域的直徑的大小是最能夠保證蝕刻速度的面內(nèi)均勻性的大小，就能夠在基板面內(nèi)保證蝕刻速度的均勻性。
像這樣，零磁場區(qū)域放電等離子具有高密度且能夠控制蝕刻速度的面內(nèi)均勻性的性質(zhì)，所以通過使用該零磁場區(qū)域放電等離子，能夠以高蝕刻速度實施基板面內(nèi)的蝕刻速度的均勻性得到了保證的蝕刻處理。
專利文獻1 日本特開平8-311667號公報
但是，在上述等離子蝕刻裝置中，隨著其內(nèi)部的蝕刻處理進行，從作為蝕刻對象的基板的構(gòu)成材料放出的粒子、由該基板的構(gòu)成材料和蝕刻氣體進行反應(yīng)而產(chǎn)生的生成物、 或者來自蝕刻氣體的分離物等的累積量增大。而且，這些各種物質(zhì)隨著容器內(nèi)的氣體的流動而撞擊容器的內(nèi)表面，并附著在內(nèi)表面上。
附著在容器內(nèi)表面上的這種附著物是使包含該附著物的容器內(nèi)的阻抗改變、甚至導(dǎo)致在容器內(nèi)誘發(fā)的等離子的密度、溫度改變的主要原因。其結(jié)果，與該裝置的工作初期、 即在裝置上幾乎沒有附著物堆積時相同的條件實施了蝕刻處理時，有可能無法以相同的速度等進行蝕刻處理。由此，例如，在通過處理時間控制蝕刻量的情況下，即使以對基板進行預(yù)定的處理所需的時間實施蝕刻處理，有時也完不成所需的加工，導(dǎo)致通過該處理制造的2/9頁產(chǎn)品的合格率下降。
并且，在該附著物之中，從上述高頻線圈離開的部位、尤其附著在圓筒狀容器的頂部的附著物有時因?qū)嵤┪g刻處理時的溫度、裝置內(nèi)的壓力等條件而從該頂部剝離。像這樣從頂部剝離的附著物的一部分附著在作為蝕刻對象物的基板的蝕刻處理面上，會導(dǎo)致通過該等離子蝕刻裝置的處理制造的產(chǎn)品的合格率下降。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的情況而提出的，其目的在于，提供一種等離子蝕刻裝置， 能夠抑制伴隨通過等離子蝕刻裝置進行蝕刻處理而附著在處理容器的內(nèi)表面上的附著物的堆積。
本發(fā)明的一個方式涉及一種等離子蝕刻裝置，其通過等離子對基板進行蝕刻。等離子蝕刻裝置具備磁場形成部，其包括被同心配置的至少3段的磁場線圈，在中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)形成沿著該磁場線圈的圓周方向的環(huán)狀的零磁場區(qū)域；腔主體，其被插入到所述磁場線圈的內(nèi)側(cè)，腔主體的內(nèi)部包括所述零磁場區(qū)域，并且在該零磁場區(qū)域的下方將所述基板收納，腔主體包括頂部；氣體供給部，其向所述腔主體的內(nèi)部供給蝕刻氣體；高頻天線，其在所述零磁場區(qū)域形成感應(yīng)電場，生成所述蝕刻氣體的等離子；以及電極，其被配置在所述腔主體的頂部的上方，與在所述腔主體內(nèi)生成的等離子靜電耦合。


圖1是表示涉及一個實施方式的等離子蝕刻裝置的概要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1的等離子蝕刻裝置所具有的頂板、平面狀電極、以及高頻環(huán)形天線的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖3是表示圖1的等離子蝕刻裝置所具有的平面狀電極的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖4是表示涉及其他實施方式的等離子蝕刻裝置所具有的平面狀電極的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖5是表示涉及其他實施方式的等離子蝕刻裝置所具有的平面狀電極的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖6是表示涉及其他實施方式的等離子蝕刻裝置所具有的平面狀電極的概要結(jié)構(gòu)的俯視圖。
具體實施方式
下面，參照圖1 圖3，說明將涉及本發(fā)明的等離子蝕刻裝置具體化的一個實施方式。
圖1表示涉及本實施方式的等離子蝕刻裝置的概要結(jié)構(gòu)。如圖1所示，等離子蝕刻裝置10具有腔主體，腔主體由有底圓筒狀的腔底部11和頂板12形成，頂板12以電介質(zhì)體之一的石英作為構(gòu)成材料。也就是說，腔主體包括將有底筒狀部的上部覆蓋的作為腔主體頂部的頂板12。由這些腔底部11和頂板12來劃區(qū)等離子生成區(qū)域11a。
在該等離子生成區(qū)域Ila上設(shè)置有基板臺13，在基板臺13上載置基板S，基板S 是在等離子生成區(qū)域Ila的內(nèi)部實施的等離子蝕刻處理的對象物。在該基板臺13的外周4設(shè)置有保護部件14，該保護部件14對在等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)誘發(fā)的等離子、作為該等離子原料的各種氣體具有耐性，從而保護該基板臺13不被這些物質(zhì)腐蝕。作為該保護部件14 的形成材料，可以使用例如對氯類或碘類的等離子具有高耐性的玻璃碳(glassy carbon)寸。
另外，在基板臺13上電氣連接有偏壓用高頻電源20，偏壓用高頻電源20對載置到基板臺13上的基板S施加預(yù)定的偏壓電位。另外，在基板S與偏壓用高頻電源20之間設(shè)置有偏壓用匹配電路21，該偏壓用匹配電路21用于實現(xiàn)作為負荷的等離子生成區(qū)域Ila 內(nèi)的氣體和從偏壓用高頻電源20到基板S的傳輸路之間的阻抗的匹配。
另一方面，在與上述頂板12的外表面平行的面上設(shè)置有高頻環(huán)形天線30，高頻環(huán)形天線30形成為以其兩端部鄰接的方式卷2圈的有端環(huán)狀。另外，在這些頂板12與高頻環(huán)形天線30之間設(shè)置有平面狀電極31，平面狀電極31與頂板12及高頻環(huán)形天線30所設(shè)置的平面平行。
參照圖2，詳細說明從上面觀看這些頂板12、平面狀電極31、以及高頻環(huán)形天線30 時的平面結(jié)構(gòu)，并且參照圖3，詳細說明平面狀電極31。如圖2所示，頂板12和高頻環(huán)形天線30以其中心位于中心軸C上的方式配置，平面狀電極31也以其中心位于中心軸C上的方式設(shè)置。從中心軸C的軸向觀看時，高頻環(huán)形天線30呈與頂板12及基板S相似的環(huán)狀， 高頻環(huán)形天線30具有與匹配電路41連接的輸入端和與接地電位連接的輸出端。
平面狀電極31具有6條線路，6條線路由金屬線材構(gòu)成且從平板狀電極31的中心朝向頂板12的外周呈放射狀延伸，從中心軸C的軸向觀看時，這6條線路形成為延伸到比高頻環(huán)形天線30的外周更靠近頂板12外周側(cè)的長度。另外，在本實施方式中，雖然像這樣將平面狀電極31的形成區(qū)域的范圍設(shè)為大于由高頻環(huán)形天線30的外周包圍的區(qū)域，然而從平面狀電極31的中心呈放射狀延伸的線路各自的終端也可以與高頻環(huán)形天線30的外周一致。
圖3是表示平面狀電極31的平面結(jié)構(gòu)的俯視圖，在該圖3中，上述平面狀電極31 用實線表示，另一方面，上述高頻環(huán)形天線30用雙點劃線表示。平面狀電極31具有與將電極的各個終端連接而成的虛擬圓內(nèi)接的正六角形的各頂點P ；和形成在將頂點P和該虛擬圓的中心連接的直線上的6條第1線路、即主線路31a。換言之，該主線路31a從上述虛擬圓的中心沿水平方向呈放射狀延伸，從中心軸C的軸向觀看時，在終端側(cè)(頂點P)與高頻環(huán)形天線30交叉。另外，在此，將主線路31a的中心軸C上的點作為始端，將與上述虛擬圓的外周一致的端部設(shè)為終端。
在這些主線路31a上分別設(shè)置有以該主線路31a為分支基礎(chǔ)的4條第2線路、即分支線路31b，這4條分支線路31b的始端以等間隔設(shè)置在主線路31a上。另外，在此，將位于作為分支基礎(chǔ)的主線路31a上的分支線路31b的端部設(shè)為始端，另一方面，將與上述平面狀電極31的外周一致的端部設(shè)為終端。這些分支線路31b分別相對于與作為其分支基礎(chǔ)的主線路31a相鄰的2個主線路31a中的任意一個平行，且從各個主線路31a分支的分支線路31b被設(shè)置在不與從相鄰的主線路31a分支的分支線路31b交叉的區(qū)域。另外，分支線路31b的終端位于上述虛擬圓上，越靠近作為分支基礎(chǔ)的主線路31a的終端側(cè)，分支線路 31b的長度越短，另一方面，越靠近作為該分支基礎(chǔ)的主線路31a的始端側(cè)，分支線路31b的長度越長。
另一方面，如前面參照的圖1所示，在位于上述腔底部11的側(cè)面上端、換言之位于腔主體的筒狀部上端的頂板12的附近設(shè)置有3段磁場線圈32，3段磁場線圈32的中心被配置在同一軸上。該磁場線圈32具有作為最上段磁場線圈的上段線圈32u，其被設(shè)置在比上述頂板12的內(nèi)表面(S卩，下表面)靠近平面狀電極31的位置上；作為中段磁場線圈的中段線圈32m，其被設(shè)置在腔主體的頂部的內(nèi)表面，即在本實施方式中與上述頂板12的內(nèi)表面處于同一平面上；以及作為最下段磁場線圈的下段線圈32b，其被設(shè)置在比該中段線圈3 ! 靠近上述基板臺13的位置上。也就是說，上述筒狀的腔底部11從下段線圈32b的內(nèi)側(cè)插入到中段線圈32m的內(nèi)側(cè)。
另外，這3個線圈32u、3an、32b分別從相應(yīng)的電力供給部33u、33m、3;3b獲得電流供給，上段線圈32u和下段線圈32b被供給相同方向的電流，而中段線圈3 !被供給與供給到上段線圈32u和下段線圈32b的電流相反方向的電流。由此，沿著磁場線圈32的圓周方向、換言之上述腔底部11的內(nèi)周面，在上述中段線圈32m的內(nèi)側(cè)形成環(huán)狀的零磁場區(qū)域 ZMF。也就是說，零磁場區(qū)域ZMF被包含在由上述腔主體劃出的等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)，并且，零磁場區(qū)域ZMF被位于與中段線圈3 !的配置面處于同一平面上的頂板12的內(nèi)表面覆蓋。像這樣，3段磁場線圈32和向其供給電力的各個電力供給部33u、33m、3;3b作為磁場形成部發(fā)揮作用。
另外，在這樣的具有3段形狀的磁場線圈32上連接有作為位置變更單元的位置變更裝置34，位置變更裝置34使該磁場線圈32在該磁場線圈32的段方向上移動，使其位置改變。該位置變更裝置34由電動機等公知的驅(qū)動器構(gòu)成，通過在設(shè)置于上述段方向的軸上移動，從而使磁場線圈32位移。也就是說，當(dāng)通過位置變更裝置34使磁場線圈32位移時， 該磁場線圈32與上述高頻環(huán)形天線30之間的相對位置，即零磁場區(qū)域ZMF與頂板12的內(nèi)表面之間的相對位置改變。
在上述高頻環(huán)形天線30上電氣連接有高頻電源40，在該高頻電源40與高頻環(huán)形天線30之間設(shè)置有匹配電路41，匹配電路41使作為負荷的上述等離子生成區(qū)域Ila和從高頻電源40經(jīng)由上述高頻環(huán)形天線30到腔主體為止的傳輸路之間的阻抗匹配。另外，匹配電路41的輸出側(cè)經(jīng)由可變電容器42與上述平面狀電極31的中心連接。該可變電容器 42的靜電電容可以在例如IOpF IOOpF的范圍內(nèi)任意變更。
另外，上述腔底部11具有氣體導(dǎo)入口 15，氣體導(dǎo)入口 15用于向等離子生成區(qū)域 Ila內(nèi)導(dǎo)入作為等離子原料的蝕刻氣體，在該氣體導(dǎo)入口 15上連接有氣體供給部50，氣體供給部50供給與由該等離子蝕刻裝置10實施的等離子蝕刻處理對應(yīng)的各種蝕刻氣體。另外，在該腔底部11上連接有用于將等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)調(diào)整為預(yù)定壓力的未予圖示的排氣^^直ο
通過這種等離子蝕刻裝置10對作為處理對象的基板S實施等離子蝕刻處理時，首先，從設(shè)置在該等離子蝕刻裝置10上的搬入口搬入基板S，載置到上述基板臺13上。接著， 通過與等離子蝕刻處理的條件對應(yīng)的流量，開始從上述氣體供給部50向等離子生成區(qū)域 Ila內(nèi)供給蝕刻氣體。像這樣向等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)供給蝕刻氣體時，通過上述排氣裝置使等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)成為與上述等離子蝕刻處理的條件對應(yīng)的壓力。另外，來自上述氣體供給部50的蝕刻氣體的供給和基于排氣裝置的等離子生成區(qū)域Ila的排氣在等離子蝕刻處理的整個實施過程中持續(xù)進行，通過這些動作的協(xié)作，使等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)被CN 102549725 A維持在預(yù)定的壓力。
接著，對上述磁場線圈32的上段線圈32u和下段線圈32b供給同一方向的電流， 另一方面，對中段線圈3 !供給與供給到上段線圈32u和下段線圈32b的電流相反方向的電流，在中段線圈32m的內(nèi)側(cè)且在腔主體內(nèi)部生成的等離子生成區(qū)域Ila上形成零磁場區(qū)域ZMF。伴隨于此，從高頻電源40經(jīng)由匹配電路41向高頻環(huán)形天線30供給例如13. 56MHz 的高頻電力。通過像這樣向高頻環(huán)形天線30供給高頻電力，從而在上述零磁場區(qū)域ZMF上形成感應(yīng)電場，誘發(fā)以蝕刻氣體為原料的等離子。此時，也向上述平面狀電極31供給高頻電力，該平面狀電極31與在等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)生成的等離子經(jīng)由外氣和頂板12靜電耦合。外氣和頂板12所具有的靜電電容通常相比于等離子生成區(qū)域Ila所具有的靜電電容非常大，所以分配給平面狀電極31與等離子之間的各個電容成分的電位差在上述頂板12 的內(nèi)表面變得最大。而且，由于具有這種作用的平面狀電極31形成為從中心軸C呈放射狀擴散的形狀，所以形成在頂板12的內(nèi)表面上的電場也同樣地向整個內(nèi)表面擴散。
然后，通過從上述偏壓用高頻電源20向基板S供給例如13. 56MHz的高頻電力，從而對該基板S施加與該高頻電力對應(yīng)的偏置電壓。通過對該基板S施加的偏置電壓，存在于等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)的活性種，尤其正離子被引入到基板S，作為蝕刻劑(etchant)發(fā)揮作用。這樣的話，基板S的預(yù)定區(qū)域沿著其厚度方向被蝕刻。
在此，若像上述那樣對基板S實施等離子蝕刻處理，則隨著該等離子蝕刻處理進行，從作為處理對象的上述基板S的構(gòu)成材料放出的粒子、由該基板S的構(gòu)成材料和蝕刻氣體反應(yīng)而產(chǎn)生的生成物、或來自蝕刻氣體的分離物等的累積量增大。而且，在上述腔主體內(nèi)，各種物質(zhì)隨著由來自上述氣體供給部50的氣體供給和基于上述排氣裝置的排氣而形成的氣體的流向撞擊該腔主體的內(nèi)表面。此時，如上所述，在高頻環(huán)形天線沿著腔主體的外周面配置的現(xiàn)有構(gòu)成中，在蝕刻過程中產(chǎn)生的上述各種物質(zhì)被附著在腔主體的內(nèi)表面上。 尤其，容易在從高頻環(huán)形天線離開的部位、即腔主體的頂部上堆積附著物。而且，堆積在該頂部上的附著物有時會因在腔主體內(nèi)實施的等離子蝕刻處理時的溫度、腔主體的內(nèi)壓等條件而從頂部剝離，導(dǎo)致汚染基板S。
對于這一點，在本實施方式中，在作為頂部的頂板12上配置有高頻環(huán)形天線30。 因此，通過在腔主體內(nèi)生成的等離子和高頻環(huán)形天線30的電容耦合，構(gòu)成腔主體頂部的頂板12的內(nèi)表面相對于等離子成為負電位，等離子內(nèi)的正離子撞擊頂板12的內(nèi)表面。因此， 例如，如上所述，即使蝕刻生成物、來自蝕刻氣體的剝離物附著在頂板12的內(nèi)表面，也能夠通過這種基于正離子的沖擊、所謂的噴射，將附著物從頂板12的內(nèi)表面去除。像這樣，根據(jù)本實施方式，能夠抑制各種附著物在頂板12上堆積的狀態(tài)下實施等離子蝕刻處理。
而且，磁場線圈32所具有的中段線圈3 !位于與頂板12的下表面相同的平面上， 將腔主體之中的等離子圍起的部分位于中段線圈32m的下側(cè)。上述的附著物通常堆積在腔主體之中的將等離子包圍的部分的整體區(qū)域上。因此，在抑制包含了附著物的容器內(nèi)的阻抗變動的方面，優(yōu)選減小使這種附著物堆積的區(qū)域、即腔主體之中的將等離子圍起的部分的面積本身。然而，為了保證在基板S上的蝕刻速度及蝕刻的均勻性，且避免等離子給基板 S造成損傷，等離子密度相對變高的上述零磁場區(qū)域ZMF與基板S之間的距離被限定在預(yù)定的范圍。也就是說，即使要縮小腔主體之中的將等離子包圍的部分的面積本身，為了形成零磁場區(qū)域ZMF，也不得不在中段線圈3 !的內(nèi)側(cè)與基板S之間以預(yù)定的面積設(shè)置腔主體的內(nèi)表面。對于這一點，若采用上述結(jié)構(gòu)，則由于用于生成等離子的空間、即腔主體的內(nèi)部空間的最上位置比上段線圈32u靠下側(cè)，所以與在下段線圈32b與上段線圈32u之間的整體上生成等離子這樣的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，上述附著物可能堆積的區(qū)域、即上述內(nèi)表面的面積縮小。
在此，即使是在形成為筒狀的腔主體的外周部上配置了高頻環(huán)形天線的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，通過上述噴射作用也能夠抑制附著物在與該外周部對應(yīng)的內(nèi)周部的表面上的堆積。另外，在將用于蝕刻的等離子設(shè)為相同狀態(tài)的基礎(chǔ)上，也就是說將形成在零磁場區(qū)域ZMF上的感應(yīng)電場設(shè)為相同的基礎(chǔ)上，無論是像以往那樣高頻環(huán)形天線被配置在腔主體的外周部上的情況，還是像本實施方式這樣配置在腔主體的頂板12上的情況，在靠近零磁場區(qū)域 ZMF的部位上配置高頻天線的構(gòu)成中，用于去除上述附著物的噴射(sputtering)的量大致相同。然而，如上所述，通過將等離子生成區(qū)域Ila設(shè)為中段線圈32m的下側(cè)，從而減小附著物所堆積的區(qū)域本身的話，就能夠減少附著物給等離子帶來的影響，抑制等離子狀態(tài)的變動。
此外，在向高頻環(huán)形天線30及基板S供給高頻電力而實施等離子蝕刻處理時，上述平面狀電極31也被供給高頻電力。由此，在頂板12的內(nèi)表面形成均勻的電場，在上述高頻環(huán)形天線30與等離子之間的電容成分引起的噴射偏倚得到緩和。其結(jié)果，即使在只靠高頻環(huán)形天線30不能除去附著物的區(qū)域上，也能夠?qū)⒃摳街锍?。也就是說，能夠進一步縮小在頂板12上的上述各種生成物附著的面積。
而且，如前面的圖2及圖3所示，上述平面狀電極31具有6條主線路31a，這些主線路31a以與上述高頻環(huán)形天線30交叉的方式設(shè)置，所以即使在頂板12上的沒有設(shè)置高頻環(huán)形天線30的區(qū)域，也能夠均等地配設(shè)平面狀電極31。因此，能夠在頂板12的內(nèi)表面的面內(nèi)將由配置在頂板12與高頻環(huán)形天線30之間的平面狀電極31和等離子的靜電耦合產(chǎn)生的上述噴射的作用更均勻化。也就是說，能夠抑制蝕刻生成物、蝕刻氣體分離物等各種生成物在頂板12的內(nèi)表面上的附著，且不會發(fā)生在該內(nèi)表面的特定區(qū)域上的偏倚。而且，由于如上所述從各個主線路31a分支出分支線路31b，換言之，由于在彼此相鄰的主線路31a 之間的區(qū)域也設(shè)置構(gòu)成平面狀電極31的線路(分支線路31b)，所以上述腔主體內(nèi)的等離子和電容耦合的區(qū)域增大，通過平面狀電極31對頂板12的內(nèi)表面賦予的負電位的區(qū)域增大。 也就是說，容易在該內(nèi)表面的整個區(qū)域上對頂板12的內(nèi)表面進行噴射，從而能夠可靠地抑制附著物在該內(nèi)表面上的堆積。
而且，在本實施方式中，由于設(shè)置了使3段磁場線圈32位移的位置變更裝置34，所以能夠改變包含在腔底部11內(nèi)部的零磁場區(qū)域ZMF和高頻環(huán)形天線30所形成的電場的相對位置。也就是說，能夠改變頂板12附近的等離子密度，所以能夠高頻環(huán)形天線30和磁場線圈32的雙方變更對頂板12內(nèi)表面的噴射量。因此，與只靠高頻環(huán)形天線30的輸出來變更在頂板12上去除附著物的范圍和去除量的結(jié)構(gòu)相比，可以擴大自由度。
根據(jù)涉及本實施方式的等離子蝕刻裝置，至少能夠得到下面列舉的效果。
(1)在作為腔主體頂部的頂板12的上表面、換言之在頂板12的外表面上配置了高頻環(huán)形天線30。由此，通過在腔底部11內(nèi)生成的等離子和高頻環(huán)形天線30的電容耦合， 頂板12的內(nèi)表面相對于等離子成為負電位，使得等離子內(nèi)的正離子撞擊頂板12的內(nèi)表面。 也就是說，通過這樣的正離子的沖擊、所謂的噴射，從頂板12的內(nèi)表面除去附著物，從而能夠抑制各種附著物在頂板12的內(nèi)表面上的堆積的情況下實施等離子蝕刻處理。8
(2)構(gòu)成磁場線圈32的中段線圈3 !位于配設(shè)了頂板12的平面上，從而使得用于生成等離子的空間、即等離子生成區(qū)域11a，也就是說腔底部11的內(nèi)部空間的最上位置位于比上部線圈3 靠近下側(cè)。由此，與在下段線圈與上段線圈之間的整個區(qū)域上生成等離子的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，有可能堆積上述附著物的區(qū)域縮小，由附著物給等離子造成的影響減少，進而等離子狀態(tài)的變動得到抑制。
(3)在頂板12與高頻環(huán)形天線30之間配置了從該高頻環(huán)形天線30觀看時在與該天線30的外周端交叉的方向上延伸的平面狀電極31。因此，產(chǎn)生該平面狀電極31與等離子的靜電耦合，在頂板12的內(nèi)表面附近，在與高頻環(huán)形天線30對置的區(qū)域上形成有均勻的電場。其結(jié)果，由上述高頻環(huán)形天線30和等離子的電容成分引起的噴射的偏倚在頂板12的內(nèi)表面附近得到緩和。也就是說，即使在只靠高頻環(huán)形天線30不能去除附著物的區(qū)域上， 也能夠除去附著物，進而能夠進一步縮小在頂板12上的上述各種生成物附著的面積。
(4)平面狀電極31具有6條主線路31a，6條主線路31a從與高頻環(huán)形天線30同心的虛擬圓的中心呈放射狀延伸，且與該高頻環(huán)形天線30交叉。由此，能夠在頂板12上的沒有設(shè)置高頻環(huán)形天線30的區(qū)域，尤其能夠在被高頻環(huán)形天線30的外周包圍的區(qū)域內(nèi)均等地配設(shè)平面狀電極31。因此，能夠在頂板12的內(nèi)表面內(nèi)更加均勻地作用由平面狀電極 31和等離子的靜電耦合產(chǎn)生的噴射作用。也就是說，能夠抑制蝕刻生成物、蝕刻氣體分離物等各種生成物在頂板12的內(nèi)表面上的附著，且不會出現(xiàn)在該內(nèi)表面的特定區(qū)域上偏倚。
(5)而且，在各個上述主線路31a設(shè)置了相對于與該主線路31a相鄰的2條主線路 31a的任意一個主線路31a平行的4條分支線路31b，并且從各個主線路31a分支出的分支線路31b被設(shè)置在與從相鄰的主線路31a分支出的分支線路31b不相互交叉的區(qū)域上。換言之，在主線路31a之間的區(qū)域上也設(shè)置了構(gòu)成平面狀電極31的線路。由此，與等離子電容耦合的平面狀電極31的區(qū)域增大，通過該平面狀電極31對頂板12的內(nèi)表面賦予的負電位變大。也就是說，容易通過在等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)生成的正離子對頂板12產(chǎn)生噴射， 能夠確實地抑制附著物在頂板12上的堆積。
(6)設(shè)置了使3段磁場線圈32位移的位置變更裝置34。由此，能夠改變腔底部11 內(nèi)的零磁場區(qū)域ZMF與高頻環(huán)形天線30所形成的電場的相對位置。也就是說，能夠改變在上述頂板12附近的等離子密度，所以對頂板12內(nèi)表面噴射的量的變更不僅可以通過高頻環(huán)形天線30的輸出來實現(xiàn)，還能夠通過磁場線圈32來實現(xiàn)，能夠擴大其自由度。
另外，上述本實施方式能夠采用如下方式適當(dāng)進行變更來實施。
·被設(shè)置在平面狀電極31與匹配電路41之間的可變電容器42能夠可變節(jié)流 (choke)地變更。
高頻電源40所輸出的高頻電力的頻率不限于13. 56MHz，根據(jù)在等離子蝕刻裝置 10內(nèi)實施的處理的條件，能夠變更為2MHz、27MHz、或IOOMHz等任意的頻率。
·高頻環(huán)形天線30的卷數(shù)不限于2，可以是1卷，或是大于2的卷數(shù)。
·高頻環(huán)形天線30被設(shè)成圓形，然而也可以是形成為矩形等具有頂點的多角形的環(huán)形天線。即使是這種形狀的高頻環(huán)形天線，只要是高頻環(huán)形天線與等離子靜電耦合的構(gòu)成，也能夠得到與上述(1)類似的效果。此外，即使是頂板12的形狀為矩形板狀、橢圓板狀的構(gòu)成，也能夠使上述高頻環(huán)形天線的形狀符合這樣的頂板12的形狀，所以能夠更加有效地抑制附著物在頂板12的內(nèi)表面上的堆積。
·基板臺13也可以不具有保護部件14。
·在頂板12的內(nèi)表面?zhèn)?，將由含有石英、低膨脹玻璃、或氧化鋁等陶瓷的電介質(zhì)體形成的平板狀的防著板以與該頂板12的內(nèi)表面平行且能夠從該等離子蝕刻裝置10裝卸的方式設(shè)置。也就是說，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，通過該防著板和上述頂板12來構(gòu)成腔主體的頂部，該防著板的下表面成為腔主體頂部的內(nèi)表面。另外，防著板不限于在頂板12的內(nèi)表面?zhèn)戎辉O(shè)置1張，可以設(shè)置多張。也就是說，頂板12只要構(gòu)成為2個以上的平板在上述磁場線圈32的段方向?qū)臃e的形式構(gòu)成即可。通過設(shè)置這樣的防著板，能夠得到以下的效果。
(7)通過頂板12和以能夠裝卸的方式設(shè)置在頂板12的內(nèi)表面?zhèn)鹊姆乐?，即通過 2個以上的平板構(gòu)成腔主體的頂部。因此，上述蝕刻反應(yīng)物、蝕刻氣體的分離物等附著在防著板上。
在此，被引入到上述腔主體的頂部側(cè)的正離子無論其撞擊的對象是頂板12的內(nèi)表面還是防著板的下表面(基板側(cè)面)，都能夠抑制各種生成物附著在這些面上。但是，該正離子的撞擊向防著板自身噴射，同時產(chǎn)生使這些構(gòu)成材料放出的反應(yīng)。因此，通過持續(xù)該噴射，從而從防著板的基板側(cè)面將附著物去除，若進一步持續(xù)進行噴射，則防著板其本身也磨損，導(dǎo)致其厚度變薄。
另一方面，頂板12由作為電介質(zhì)體的石英形成，向設(shè)置在頂板12上的高頻環(huán)形天線30供給的高頻電力通過該頂板12供給到等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)。因此，通常，頂板12 的厚度被設(shè)計成來自高頻環(huán)形天線30的高頻電力有效地供給到等離子生成區(qū)域Ila的厚度。這樣的頂板12在每次在該等離子蝕刻裝置10內(nèi)實施蝕刻處理時被噴射，若頂板12的厚度變動的話，上述高頻電力的供給效率也變動，進而在等離子生成區(qū)域Ila內(nèi)誘發(fā)的等離子的狀態(tài)也改變。
于是，如上所述，若在頂板12的內(nèi)表面?zhèn)仍O(shè)置防著板，則上述各種附著物堆積在防著板的下表面，不僅能夠抑制這樣的附著物附著在頂板12上，還能夠抑制頂板12被噴射而導(dǎo)致其厚度薄化，能夠?qū)⒃诘入x子生成區(qū)域Ila內(nèi)誘發(fā)的等離子的條件保持在常態(tài)。而且，防著板以能夠從該等離子蝕刻裝置10上裝拆的方式配設(shè)。因此，雖然被上述正離子噴射，在堆積在其內(nèi)表面上的附著物的量是給含有等離子的真空腔的阻抗帶來影響的量的情況、或噴射導(dǎo)致防著板的厚度變薄而影響到該阻抗的情況下，只更換防著板就能夠消除影響。也就是說，可以通過更換防著板這樣的簡單操作，將附著在等離子蝕刻裝置10上的附著物去除，并保證在該等離子蝕刻裝置10內(nèi)誘發(fā)的等離子的穩(wěn)定性。
也可以不設(shè)置使磁場線圈32的位置位移的位置變更裝置34。例如，磁場線圈32 的中段線圈32m的位置可以被固定在頂板12所在的平面上。
平面狀電極31的形狀不限于前面的圖2、圖3所示的形狀。例如，可以是如圖4 所示的平面狀電極61，平面狀電極61具有5條主線路61a，其位于將與高頻環(huán)形天線30的同心圓內(nèi)接的正五角形的頂點P和該圓的中心連接的直線上；以及分別從各個主線路61a 分支出來的4條分支線路61b，相對于與作為其分支基礎(chǔ)的主線路61a相鄰的2個主線路 61a的任意一個平行。另外，如圖5所示，平面狀電極71具有與上述平面狀電極31相同條數(shù)的主線路71a，然而從各個主線路71a分支出的分支線路71b的條數(shù)可以是5條。也就是說，只要是具有多個作為第1線路的主線路和從各個主線路分支出的至少1個第2線路 (優(yōu)選為多個第2線路)的分支線路的平面狀電極即可，多個主線路位于將與高頻環(huán)形天線30的同心圓內(nèi)接的四角以上的正多角形的頂點和圓的中心連接的直線上。
·平面狀電極31所具有的分支線路31b也可以不相對于與作為其分支基礎(chǔ)的主線路31a相鄰的2個主線路31a的任意一個平行。并且，平面狀電極31也可以只由主線路 31a構(gòu)成。
·另外，上述平面狀電極也可以是在從中心軸C的方向觀看時與高頻環(huán)形天線30 的外周交叉的其他形狀。例如，可以是圖6所示的平面狀電極81，平面狀電極81具有相互平行的線段、即8條主線路81a，相鄰的主線路81a彼此被圓弧狀的線路81b連接。另外，該平面狀電極81以主線路81a與上述高頻環(huán)形天線30的外周交叉的方式配置。
在圖1的實施例中，高頻環(huán)形天線30、平面狀電極31、以及頂板12之中、頂板12 的外周位于最外側(cè)，接著是平面狀電極31的外周，高頻環(huán)形天線30的外周位于最內(nèi)側(cè)。但不限于此，這些高頻環(huán)形天線30、平面狀電極31、以及頂板12各自的外周也可以一致。
·作為供給高頻電力的高頻天線，采用了高頻環(huán)形天線30，然而替代于此，也可以采用平面螺旋形狀的高頻天線。
也可以省略設(shè)置在頂板12和高頻環(huán)形天線30之間的平面狀電極31。即使采用這樣的構(gòu)成，也能夠通過高頻環(huán)形天線30和真空腔內(nèi)的等離子的電容成分，向頂板12的內(nèi)表面賦予負電位。但是，被賦予負電位的區(qū)域是與高頻環(huán)形天線30的正下方對應(yīng)的頂板12 的區(qū)域。
在圖1的實施例中，中段線圈3 !位置與插入到中段線圈32m內(nèi)側(cè)的腔主體的頂板12的內(nèi)表面相同的平面上。但不限于這種結(jié)構(gòu)，只要腔主體形成為從最下段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)插入到中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)的形式的筒狀，且頂板12的內(nèi)表面將零磁場區(qū)域覆蓋，該零磁場區(qū)域包含在腔主體內(nèi)即可，也可以構(gòu)成為頂板12的內(nèi)表面在中心軸C的方向上配置在中段線圈3 !與上段線圈32u之間。即使這樣構(gòu)成，頂板12的內(nèi)表面被配置在上段線圈32u的下側(cè)，能夠得到與上述( 類似的效果。
權(quán)利要求
1.一種等離子蝕刻裝置，通過等離子對基板進行蝕刻，其具備磁場形成部，其包括被同心配置的至少3段的磁場線圈，在中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)形成沿著該磁場線圈的圓周方向的環(huán)狀的零磁場區(qū)域；腔主體，其被插入到所述磁場線圈的內(nèi)側(cè)，腔主體的內(nèi)部包括所述零磁場區(qū)域，并且在該零磁場區(qū)域的下方將所述基板收納，腔主體包括頂部； 氣體供給部，其向所述腔主體的內(nèi)部供給蝕刻氣體；高頻天線，其在所述零磁場區(qū)域形成感應(yīng)電場，生成所述蝕刻氣體的等離子；以及電極，其被配置在所述腔主體的頂部的上方，與在所述腔主體內(nèi)生成的等離子靜電耦I(lǐng)=I O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子蝕刻裝置，所述腔主體從最下段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)插入到所述中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)，并且所述頂部將所述零磁場區(qū)域覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子蝕刻裝置，所述腔主體的頂部相比于最上段的磁場線圈位于下方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3的任意一項所述的等離子蝕刻裝置， 所述高頻天線是被配置在所述電極上的環(huán)形天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4的任意一項所述的等離子蝕刻裝置， 所述電極由金屬線材構(gòu)成，該電極包括多個第1線路，其將與所述高頻天線的同心圓內(nèi)接的四角以上的正多角形的各個頂點和所述圓的中心連接；以及多個第2線路，其從各個所述第1線路分支，終端位于所述圓的圓周上，第2線路相對于與作為分支起點的該相關(guān)的第1線路相鄰的2個第1線路中的任意一個平行，從各個第1線路分支的多個第2線路不與從相鄰的第1線路分支的多個第2線路交叉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5的任意一項所述的等離子蝕刻裝置，還具備位置變更單元，其使所述至少3段的磁場線圈向段方向位移，改變所述中段的磁力線圈和所述高頻天線之間的相對位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6的任意一項所述的等離子蝕刻裝置，所述頂部包括與配置有所述磁場線圈的平面平行地積層的2個以上的平板， 所述2個以上的平板之中的最靠近所述基板的平板相對于所述腔主體能夠裝卸。
全文摘要
通過等離子對基板(S)進行蝕刻的等離子蝕刻裝置(10)包括磁場形成部(32u，m，b；33u，m，b)，磁場形成部具有同心配置的至少3段的磁場線圈(32u，m，b)，在中段的磁場線圈的內(nèi)側(cè)形成沿著該磁場線圈的圓周方向的環(huán)狀的零磁場區(qū)域(ZMF)。包括頂部(12)的腔主體(11，12)被內(nèi)插在磁場線圈的內(nèi)側(cè)，腔主體的內(nèi)部包含零磁場區(qū)域(ZMF)，并且在該零磁場區(qū)域的下方收納基板(S)。氣體供給部(50)向腔主體的內(nèi)部供給蝕刻氣體。高頻天線(30)在零磁場區(qū)域(ZMF)形成感應(yīng)電場，生成蝕刻氣體的等離子。電極(31)被配置在腔主體的頂部(12)上方，與在腔主體內(nèi)生成的等離子靜電耦合。
文檔編號H01L21/3065GK102549725SQ20108004469
公開日2012年7月4日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者森川泰宏 申請人:株式會社愛發(fā)科