等離子體處理裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置，包括多個(gè)電感耦合型天線(41)，多個(gè)電感耦合型天線(41)具有：至少一個(gè)基準(zhǔn)天線(41a)，與基材(9)的主面(S)的中央部相向地配置；以及多個(gè)輔助天線(41b)，與基材(9)的主面(S)的端部相向地配置。高頻電力供給部能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)基準(zhǔn)天線(41a)與多個(gè)輔助天線(41b)供給不同的高頻電力。因此，可在基材(9)的主面(S)的中央部與端部以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
【專利說明】
等離子體處理裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種對(duì)基材進(jìn)行等離子體(plasma)處理的等離子體處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]專利文獻(xiàn)I中揭示有一種對(duì)基板的主面進(jìn)行薄膜形成等表面處理的電感耦合方式的裝置。該裝置是在平面形狀為矩形的真空容器的4邊的各邊上設(shè)置多根天線(antenna)，對(duì)設(shè)置于4邊的多根天線并聯(lián)地供給高頻電力。由此，該裝置產(chǎn)生等離子體而對(duì)大面積的基板進(jìn)行處理。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利第3751909號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006][發(fā)明所要解決的問題]
[0007]例如，為了通過等離子體化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)來(lái)形成均勻膜厚的薄膜、或者通過等離子體蝕刻(etching)等來(lái)進(jìn)行均勻的等離子體處理，要求使對(duì)象物的主面附近的等離子體離子(1n)密度分布變得均勻。
[0008]但是，在等離子體處理中，腔室(chamber)內(nèi)的反應(yīng)工藝(process)成為受到腔室內(nèi)的壓力、工藝氣體(process gas)的流量、成分、各天線間的距離、各天線與腔室內(nèi)的壁面的距離等影響的復(fù)雜工藝。因此，在專利文獻(xiàn)I的等離子體處理裝置中，有難以在對(duì)象物的主面附近使等離子體離子密度分布均勻化的問題。
[0009]本發(fā)明是為了解決此種問題而完成，其目的在于提供一種能夠提高等離子體離子密度分布的均勻性的技術(shù)。
[0010][解決問題的技術(shù)手段]
[0011]為了解決所述問題，本發(fā)明的第I形態(tài)的等離子體處理裝置的特征在于包括:真空腔室，在內(nèi)部形成處理空間；保持部，在所述處理空間內(nèi)保持成為處理對(duì)象的基材；多個(gè)電感耦合型天線，在所述處理空間內(nèi)，與由所述保持部所保持的所述基材的主面相向地配置；高頻電力供給部，對(duì)所述多個(gè)電感耦合型天線分別供給高頻電力；以及氣體供給部，對(duì)所述處理空間供給氣體，所述多個(gè)電感耦合型天線具有:至少一個(gè)基準(zhǔn)天線，與所述主面的中央部相向地配置；以及多個(gè)輔助天線，與所述主面的端部相向地配置，所述高頻電力供給部能夠?qū)λ鲋辽僖粋€(gè)基準(zhǔn)天線與所述多個(gè)輔助天線供給不同的高頻電力。
[0012]本發(fā)明的第2形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述中央部位于所述主面上的二維的中央，所述端部位于所述中央部的周圍。
[0013]本發(fā)明的第3形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述中央部位于所述主面上的一維的中央，所述端部位于所述中央部的兩側(cè)。
[0014]本發(fā)明的第4形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第3形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻電力供給部能夠?qū)λ龆鄠€(gè)輔助天線分別供給各不相同的高頻電力。
[0015]本發(fā)明的第5形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第4形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述主面在觀察所述主面的俯視時(shí)，為在幾何學(xué)上對(duì)稱的形狀，所述多個(gè)輔助天線是與所述基材的幾何學(xué)上的對(duì)稱性對(duì)應(yīng)地對(duì)稱配置。
[0016]本發(fā)明的第6形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第5形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述基材為矩形，所述至少一個(gè)基準(zhǔn)天線為I個(gè)基準(zhǔn)天線，所述多個(gè)輔助天線為4個(gè)輔助天線，所述I個(gè)基準(zhǔn)天線是與所述基材的所述主面的中心位置相向地配置，所述4個(gè)輔助天線各自與所述基材的所述主面的四角分別相向地配置。
[0017]本發(fā)明的第7形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第6形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，規(guī)定在觀察所述主面的俯視時(shí)彼此正交的第I方向與第2方向，所述多個(gè)電感耦合型天線所生成的多個(gè)電感耦合等離子體分別在所述俯視時(shí)指向所述第I方向，所述多個(gè)電感耦合型天線在所述第I方向上的配置間隔大于所述多個(gè)電感耦合型天線在所述第2方向上的配置間隔。
[0018]本發(fā)明的第8形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第7形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)電感耦合等離子體分別以在所述俯視時(shí)將所述第I方向作為長(zhǎng)軸方向并將所述第2方向作為短軸方向的橢圓形狀的等離子體等密度線來(lái)表現(xiàn)。
[0019]本發(fā)明的第9形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第8形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述多個(gè)電感耦合型天線中彼此鄰接的各2個(gè)天線的間隔設(shè)為所述各2個(gè)天線各別地生成等離子體時(shí)的、鄰接方向上的等離子體密度分布各自的半峰半寬的和以上。
[0020]本發(fā)明的第10形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第9形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述各2個(gè)天線的間隔相距300mm以上。
[0021]本發(fā)明的第11形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第10形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述氣體供給部供給用于在所述基材的所述主面形成膜的氣體。
[0022]本發(fā)明的第12形態(tài)的等離子體處理裝置是根據(jù)本發(fā)明的第I形態(tài)至第10形態(tài)中任一形態(tài)的等離子體處理裝置，其特征在于，所述氣體供給部供給用于對(duì)所述基材的所述主面進(jìn)行蝕刻的氣體。
[0023](發(fā)明的效果)
[0024]本發(fā)明的第I形態(tài)至第12形態(tài)中，多個(gè)電感耦合型天線具有與基材的主面的中央部相向地配置的至少一個(gè)基準(zhǔn)天線、及與基材的主面的端部相向地配置的多個(gè)輔助天線，高頻電力供給部能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)基準(zhǔn)天線與多個(gè)輔助天線供給不同的高頻電力。因此，可在基材的主面的中央部與端部以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0025]本發(fā)明的第4形態(tài)中，高頻電力供給部能夠?qū)Χ鄠€(gè)輔助天線分別供給各不相同的高頻電力。因此，可在基材的主面附近以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0026]本發(fā)明的第5形態(tài)中，基材的主面在觀察該主面的俯視時(shí)為在幾何學(xué)上對(duì)稱的形狀，多個(gè)輔助天線是與基材的幾何學(xué)上的對(duì)稱性對(duì)應(yīng)地對(duì)稱配置。如此，通過與處理對(duì)象物(基材)的形狀對(duì)應(yīng)地配置處理主體(天線)，從而可在基材的主面附近以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0027]本發(fā)明的第7形態(tài)中，規(guī)定在觀察基材主面的俯視時(shí)彼此正交的第I方向與第2方向，多個(gè)電感耦合型天線所生成的多個(gè)電感耦合等離子體分別在該俯視時(shí)指向第I方向，且多個(gè)電感耦合型天線在第I方向上的配置間隔大于在第2方向上的配置間隔。S卩，在所生成的電感耦合等離子體的指向性大的第I方向上，各天線稀疏地配置，在所生成的電感耦合等離子體的指向性小的第2方向上，各天線密集地配置。如此，通過根據(jù)各電感耦合型天線的電氣特性來(lái)決定各電感耦合型天線的配置密度，從而可在基材的主面附近以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0028]本發(fā)明的第9形態(tài)中，多個(gè)電感耦合型天線中彼此鄰接的各2個(gè)天線的間隔設(shè)為各2個(gè)天線各別地生成等離子體時(shí)的、鄰接方向上的等離子體密度分布各自的半峰半寬的和以上。如此，通過將鄰接的各2個(gè)天線的間隔設(shè)為特定距離以上，各2個(gè)天線間的彼此作用降低，從而可在基材的主面附近以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
【附圖說明】
[0029]圖1是示意性地表示等離子體處理裝置的概略結(jié)構(gòu)的XZ側(cè)面圖。
[0030]圖2是示意性地表示5個(gè)電感耦合型天線與基材的位置關(guān)系的俯視圖。
[0031]圖3是以等值線形式來(lái)表示由I個(gè)電感耦合型天線產(chǎn)生的等離子體離子密度分布的俯視圖。
[0032]圖4是以曲線形式來(lái)表示具有以360mm的間隔配置的2根電感耦合型天線的等離子體處理裝置中的等離子體離子密度分布的測(cè)定例的圖。
[0033]圖5是以曲線形式來(lái)表示具有以180mm的間隔配置的2根電感耦合型天線的等離子體處理裝置中的等離子體離子密度分布的測(cè)定例的圖。
[0034]圖6是表示僅使I個(gè)基準(zhǔn)天線點(diǎn)燈時(shí)的基材主面上的蝕刻速度的圖。
[0035]圖7是表示使I個(gè)基準(zhǔn)天線及4個(gè)輔助天線點(diǎn)燈時(shí)的基材主面上的蝕刻速度的圖。
[0036]圖8是示意性地表示6個(gè)電感耦合型天線與基材的位置關(guān)系的俯視圖。
[0037]圖9是表示僅使2個(gè)基準(zhǔn)天線點(diǎn)燈時(shí)的基材主面上的蝕刻速度的圖。
[0038]圖10是表示使2個(gè)基準(zhǔn)天線及4個(gè)輔助天線點(diǎn)燈時(shí)的基材主面上的蝕刻速度的圖。
[0039]附圖標(biāo)記:
[0040]1:處理腔室
[0041]2:保持部
[0042]4:等離子體產(chǎn)生部
[0043]6:氣體供給部
[0044]7:排氣部
[0045]8:控制部
[0046]9:基材
[0047]11:頂板
[0048]41:電感耦合型天線
[0049]41a:基準(zhǔn)天線
[0050]41b:輔助天線
[0051]61:供給源
[0052]62:配管
[0053]63:閥
[0054]71:真空栗
[0055]72:排氣配管
[0056]73:排氣閥
[0057]100、100A:等離子體處理裝置
[0058]4:30:匹配箱
[0059]440:高頻電源
[0060]Dx、Dy:配置間隔
[0061]S:主面
[0062]V:處理空間
【具體實(shí)施方式】
[0063]以下，基于附圖來(lái)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。在附圖中，對(duì)于具有同樣的結(jié)構(gòu)及功能的部分標(biāo)注相同的符號(hào)，并在下述說明中省略重復(fù)說明。而且，各附圖是示意性地表示者。另外，在一部分附圖中，為了明確方向關(guān)系，適當(dāng)標(biāo)注有以Z軸為鉛垂方向的軸且以XY平面為水平面的XYZ正交坐標(biāo)軸。
[0064]〈I第I實(shí)施方式>
[0065]〈1.1等離子體處理裝置100的整體結(jié)構(gòu)>
[0066]圖1是示意性地表示第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置100的概略結(jié)構(gòu)的XZ側(cè)面圖。圖2是示意性地表示5個(gè)電感耦合型天線41與基材9的位置關(guān)系的俯視圖。
[0067]等離子體處理裝置100是對(duì)作為處理對(duì)象物的基材的主面S進(jìn)行蝕刻的裝置。等離子體處理裝置100具備:處理腔室1，在內(nèi)部形成處理空間V ;保持部2，在處理空間V內(nèi)保持基材9 ;等離子體產(chǎn)生部4，使處理空間V內(nèi)產(chǎn)生等離子體；氣體供給部6，對(duì)處理空間V供給氣體；以及排氣部7，從處理空間V內(nèi)排出氣體。而且，等離子體處理裝置100具備對(duì)所述的各構(gòu)成要素進(jìn)行控制的控制部8。
[0068]處理腔室I是在內(nèi)部具有處理空間V的中空構(gòu)件。此處，所謂處理空間V，是指通過多個(gè)電感耦合型天線41來(lái)執(zhí)行等離子體處理(本實(shí)施方式中為蝕刻處理)的空間。
[0069]在處理腔室I的頂板11上，設(shè)置有用于使多個(gè)電感耦合型天線41沿著鉛垂方向貫穿的多個(gè)貫穿孔。各電感耦合型天線41是在側(cè)視時(shí)為大致U字形狀的天線，且以其圓弧狀部分突出至處理空間V側(cè)的方式而設(shè)置于頂板11。電感耦合型天線41中的沿鉛垂方向延伸的2個(gè)部位穿過2個(gè)貫穿孔，該電感耦合型天線41被固定于頂板11。本實(shí)施方式中，5個(gè)電感耦合型天線41通過10個(gè)貫穿孔而被固定于頂板11。各貫穿孔由各電感耦合型天線41封閉，從而處理腔室I內(nèi)的密閉性得以確保。
[0070]保持部2將基材9以其主面S朝向上方的方式而以水平姿勢(shì)予以保持。由此，由保持部2所保持的基材9的主面S是與5個(gè)電感耦合型天線41相向地配置。在保持部2的下方，也可設(shè)置有用于對(duì)基材9進(jìn)行加熱或冷卻的調(diào)溫機(jī)構(gòu)(未圖示)。
[0071]等離子體產(chǎn)生部4在處理空間V內(nèi)激發(fā)蝕刻氣體而產(chǎn)生等離子體。等離子體產(chǎn)生部4具備電感耦合型的高頻天線即5個(gè)電感耦合型天線41。各電感耦合型天線41是以石英等介電質(zhì)覆蓋將金屬制的管(pipe)狀導(dǎo)體彎曲成U字形狀的部件而成。電感耦合型天線41也被稱作低電感天線(Low Inductance Antenna，LIA)。
[0072]如圖2所示，5個(gè)電感耦合型天線41沿著水平面而配置成鋸齒狀。5個(gè)電感耦合型天線41具有與基材9的主面S的中央部相向地配置的I個(gè)電感耦合型天線(以下也稱作“基準(zhǔn)天線41a”)、及與基材9的主面S的端部相向地配置的4個(gè)電感耦合型天線(以下也稱作“輔助天線41b”)。其中，主面S的中央部是指位于主面S中的二維的中央的部分，主面S的端部是指位于中央部周圍的部分。另外，圖1中，以圖的剖面部分來(lái)描繪I個(gè)基準(zhǔn)天線41a，并在圖的里側(cè)(+Y側(cè))描繪有2個(gè)輔助天線41b。
[0073]基材9在俯視時(shí)為矩形。并且，I個(gè)基準(zhǔn)天線41a是與主面S的中心位置相向地配置，4個(gè)輔助天線41b各自與主面S的四角分別相向地配置。各輔助天線41b的配置形態(tài)包括:各輔助天線41b與基材9的端部的內(nèi)側(cè)附近相向的形態(tài)、及各輔助天線41b與基材9的端部的外側(cè)附近相向的形態(tài)這兩種。本實(shí)施方式中，如圖2所示般采用了后者的配置形態(tài)。而且，各電感耦合型天線41是以其兩端沿X方向排列的方式而配置。
[0074]各電感親合型天線41的一端經(jīng)由各匹配箱(matching box)430而連接于各高頻電源440。而且，各電感耦合型天線41的另一端接地。各高頻電源440施加交流電壓，當(dāng)高頻電流流經(jīng)各電感耦合型天線41時(shí)，通過各電感耦合型天線41周圍的電場(chǎng)來(lái)對(duì)電子進(jìn)行加速，從而產(chǎn)生等離子體(電感親合等離子體(Inductively Coupled Plasma，ICP))。5個(gè)匹配箱430及5個(gè)高頻電源440作為能夠?qū)?個(gè)電感耦合型天線41分別供給各不相同的高頻電力的高頻電力供給部而發(fā)揮功能。由于采用了此種結(jié)構(gòu)，因此可在控制部8的控制下由各電感耦合型天線41分別生成等離子體，從而可更高精度地調(diào)整處理空間V內(nèi)的等離子體離子密度分布。
[0075]圖3是以等值線形式來(lái)表示由I個(gè)電感耦合型天線41產(chǎn)生的等離子體離子密度分布的俯視圖。圖3是以設(shè)為剖面的俯視來(lái)描繪I個(gè)電感耦合型天線41中沿鉛垂方向延伸的2個(gè)部位。圖3中的濃淡表示等離子體離子密度的高低，描繪得較濃的部分的等離子體離子密度高于描繪得較淡的部分。
[0076]如圖3所示，由各電感耦合型天線41所生成的各電感耦合等離子體是以在XY俯視時(shí)以Y方向(第I方向)為長(zhǎng)軸方向且以X方向(第2方向)為短軸方向的橢圓形狀的等離子體等密度線來(lái)表現(xiàn)。即，沿著Y方向遠(yuǎn)離橢圓中心者較沿著X方向遠(yuǎn)離橢圓中心者等離子體離子密度的衰減更為平緩。而且，如圖2所示，各電感耦合型天線41在Y方向上的配置間隔Dy大于各電感耦合型天線41在X方向上的配置間隔Dx。如此，在各個(gè)電感耦合型天線41中，對(duì)于等離子體密度容易下降的X方向，更為密集地配置有各電感耦合型天線41，因此可更為均勻地調(diào)整處理空間V內(nèi)的等離子體離子密度。
[0077]氣體供給部6具備蝕刻氣體的供給源61、將蝕刻氣體供給至處理空間V內(nèi)的多個(gè)噴嘴(nozzle)(未圖示)、連接供給源61與多個(gè)噴嘴的配管62、以及設(shè)置在配管62的路徑中途的閥(valve)63。多個(gè)噴嘴(本實(shí)施方式中為5個(gè)噴嘴)是與多個(gè)電感親合型天線41各自對(duì)應(yīng)地分別設(shè)置。
[0078]例如，作為蝕刻氣體的氬氣(argon gas)等從各噴嘴被供給至處理空間V內(nèi)。而且，也可將多種氣體從各噴嘴供給至處理空間V內(nèi)。閥63優(yōu)選能夠自動(dòng)調(diào)整流經(jīng)配管62的氣體的流量的閥，例如優(yōu)選包含質(zhì)量流量控制器(mass flow controller)等而構(gòu)成。
[0079]排氣部7為高真空排氣系統(tǒng)，具備真空栗(pump) 71、排氣配管72及排氣閥73。排氣配管72的一端連接于真空栗71，另一端連通連接至處理空間V。而且，排氣閥73被設(shè)置在排氣配管72的路徑中途。排氣閥73例如包含自動(dòng)壓力控制器(Auto PressureController，APC)等而構(gòu)成，是能夠自動(dòng)調(diào)整流經(jīng)排氣配管72的氣體的流量的閥。該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)在真空栗71工作的狀態(tài)下開放排氣閥73時(shí)，處理空間V內(nèi)的氣體將被排出。
[0080]控制部8是與等離子體處理裝置100所具備的各構(gòu)成要素電連接(圖1中簡(jiǎn)略地圖示)，以控制所述各構(gòu)成要素。控制部8例如包含一般的計(jì)算機(jī)(computer)，該計(jì)算機(jī)是由進(jìn)行各種運(yùn)算處理的中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、存儲(chǔ)程序(program)等的只讀存儲(chǔ)器(Read-Only Memory, ROM)、成為運(yùn)算處理的作業(yè)區(qū)域的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random-Access Memory, RAM)、存儲(chǔ)程序及各種數(shù)據(jù)文件(data file)等的硬盤(harddisk)、具有經(jīng)由局域網(wǎng)(Local Area Network, LAN)等的數(shù)據(jù)通信功能的數(shù)據(jù)通信部等通過總線線路(bus line)等來(lái)彼此連接而成。而且，控制部8是與進(jìn)行各種顯示的顯示器(display)、包含鍵盤(keyboard)及鼠標(biāo)(mouse)等的輸入部等相連接。在等離子體處理裝置100中，在控制部8的控制下，對(duì)基材9執(zhí)行規(guī)定的處理。
[0081]〈1.2天線間隔與等離子體離子密度的關(guān)系>
[0082]圖4是以曲線形式來(lái)表示具有以360mm的間隔配置的2根電感耦合型天線41的等離子體處理裝置中的等離子體離子密度分布的測(cè)定例的圖。圖5是以曲線形式來(lái)表示具有以180mm的間隔配置的2根電感耦合型天線41的等離子體處理裝置中的等離子體離子密度分布的測(cè)定例的圖。圖4及圖5中，在與連接黑色圓圈符號(hào)的兩點(diǎn)鏈線的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置配置其中一個(gè)電感耦合型天線41，在與連接白色圓圈符號(hào)的虛線的頂點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置配置另一個(gè)電感耦合型天線41。而且，圖中所示的離子飽和電流值是能夠評(píng)價(jià)等離子體離子密度的指標(biāo)值。
[0083]在圖4及圖5中，黑色圓圈符號(hào)是對(duì)其中一個(gè)電感耦合型天線41點(diǎn)燈時(shí)的離子飽和電流值(實(shí)測(cè)值I)進(jìn)行繪制(Plot)者。白色圓圈符號(hào)是對(duì)另一個(gè)電感耦合型天線41點(diǎn)燈時(shí)的離子飽和電流值(實(shí)測(cè)值2)進(jìn)行繪制者。黑色菱形符號(hào)是對(duì)兩個(gè)電感耦合型天線41點(diǎn)燈時(shí)的離子飽和電流值(實(shí)測(cè)值3)進(jìn)行繪制者。白色菱形符號(hào)是對(duì)以實(shí)測(cè)值I與實(shí)測(cè)值2的和獲得的預(yù)測(cè)值進(jìn)行繪制者。其中，“電感耦合型天線41點(diǎn)燈”是指對(duì)電感耦合型天線41供給高頻電力而電感耦合型天線41生成等離子體。
[0084]當(dāng)2個(gè)電感耦合型天線41的配置間隔為360mm時(shí)，實(shí)測(cè)值3與預(yù)測(cè)值大致一致(圖4)。另一方面，當(dāng)2個(gè)電感耦合型天線41的配置間隔為180mm時(shí)，實(shí)測(cè)值3大幅超過預(yù)測(cè)值(圖5)。像這樣實(shí)測(cè)值3超過預(yù)測(cè)值的現(xiàn)象可認(rèn)為是因在天線間隔短的情況下兩天線彼此發(fā)生作用而產(chǎn)生。
[0085]因此，只要使鄰接的2個(gè)天線間隔相距特定距離以上，便可抑制所述現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而能夠基于以實(shí)測(cè)值I與實(shí)測(cè)值2之和獲得的預(yù)測(cè)值來(lái)預(yù)測(cè)實(shí)測(cè)值3。由此，能夠基于各個(gè)天線點(diǎn)燈時(shí)的等離子體離子密度來(lái)預(yù)測(cè)多個(gè)天線點(diǎn)燈時(shí)的等離子體離子密度，從而可更高精度地調(diào)整處理空間V內(nèi)的等離子體離子密度分布。作為該特定距離，例如可采用2個(gè)天線分別各別地生成等離子體時(shí)的、鄰接方向上的等離子體密度分布各自的半峰半寬的和。而且，若鄰接的2個(gè)天線間隔相距300mm以上來(lái)作為特定距離，則更為理想。
[0086]〈1.3等離子體離子密度分布的調(diào)整>
[0087]圖6是表示僅使I個(gè)基準(zhǔn)天線41a點(diǎn)燈時(shí)的主面S上的蝕刻速度的圖。圖6中描繪得較淡的區(qū)域是蝕刻速度為40 μπι/h?50 μπι/h的區(qū)域，描繪得較濃的區(qū)域是蝕刻速度為30 μ m/h?40 μ m/h的區(qū)域。圖7是表示使I個(gè)基準(zhǔn)天線41a及4個(gè)輔助天線41b點(diǎn)燈時(shí)的主面S上的蝕刻速度的圖。圖7中描繪得較淡的區(qū)域是蝕刻速度為126 μπι/h?129 μπι/h的區(qū)域，描繪得較濃的區(qū)域是蝕刻速度為129 μπι/h?130 μπι/h的區(qū)域。另外，圖6及圖7中，描繪了基材9的主面S為140mm見方的情況。
[0088]如圖6所示，當(dāng)僅使I個(gè)基準(zhǔn)天線41a點(diǎn)燈時(shí)，在主面S中與該基準(zhǔn)天線41a相向的位置(即，主面S的中心位置)，蝕刻速度達(dá)到最大值(47.93 μ m/h)，且隨著朝向主面S的周圍而蝕刻速度下降。此時(shí)，蝕刻速度的最大值(47.93 μπι/h)與最小值(36.13 μπι/h)的差為11.80 μ m/h ο另一方面，如圖7所示，當(dāng)使I個(gè)基準(zhǔn)天線41a及4個(gè)輔助天線41b點(diǎn)燈時(shí)，在主面S的面內(nèi)，蝕刻速度被調(diào)整為大致均勻。此時(shí)，蝕刻速度的最大值(129.26 μ m/h)與最小值(127.14 μ m/h)的差為 2.12 μπι/h。
[0089]如此，在具備I個(gè)基準(zhǔn)天線41a與4個(gè)輔助天線41b的本實(shí)施方式的形態(tài)中，與僅具有I個(gè)基準(zhǔn)天線41a的其他形態(tài)相比，能夠在作為處理對(duì)象的基材9的主面S上以更為均勻的速度來(lái)進(jìn)行蝕刻處理。
[0090]在本實(shí)施方式的形態(tài)中，能夠以均勻的速度來(lái)進(jìn)行蝕刻處理的理由如下。已知等離子體離子密度及蝕刻速度存在正的相關(guān)。因此，為了以更為均勻的速度來(lái)進(jìn)行蝕刻，只要在處理空間V內(nèi)以更為均勻的等離子體離子分布來(lái)生成等離子體即可。本實(shí)施方式中，I個(gè)基準(zhǔn)天線41a與主面S的中央部相向地配置，4個(gè)輔助天線41b與主面S的端部相向地配置。更具體而言，I個(gè)基準(zhǔn)天線41a與主面S的中心位置相向地配置，4個(gè)輔助天線41b各自與主面S的四角分別相向地配置。而且，對(duì)各電感耦合型天線41各別地供給所需的高頻電力。由此，可在主面S上的中央部與端部以更為均勻的等離子體密度分布來(lái)生成等離子體。而且，本實(shí)施方式中，在各個(gè)電感耦合型天線41中，對(duì)于等離子體密度容易下降的X方向，更為密集地配置有各電感耦合型天線41。由此，可在主面S上以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0091]在對(duì)基材9進(jìn)行等離子體處理之前，先通過反復(fù)試驗(yàn)來(lái)獲取應(yīng)對(duì)各電感耦合型天線41供給的高頻電力的各值(用于獲得所需的等離子體密度分布的高頻電力的各值)，并將所述各值存儲(chǔ)至控制部8中。隨后，在等離子體處理時(shí)，以所述各值來(lái)使各電感耦合型天線41點(diǎn)燈，以執(zhí)行所需的蝕刻處理。作為又一例，也可在等離子體處理過程中實(shí)時(shí)(realtime)確定應(yīng)對(duì)各電感耦合型天線41供給的高頻電力的各值。此時(shí)，在處理空間V內(nèi)設(shè)置有多個(gè)傳感器(例如檢測(cè)離子飽和電流值的探針(probe))，并基于來(lái)自該多個(gè)傳感器的檢測(cè)結(jié)果來(lái)實(shí)時(shí)地確定所述各值。
[0092]〈1.4等離子體處理裝置的動(dòng)作>
[0093]繼而，對(duì)在等離子體處理裝置100中執(zhí)行的處理的整體流程進(jìn)行說明。以下說明的處理是在控制部8的控制下執(zhí)行。
[0094]首先，通過未圖示的搬送機(jī)器人(robot)，將基材9保持于保持部2。而且，排氣部7排出處理腔室I內(nèi)的氣體，以使處理腔室I成為真空狀態(tài)。當(dāng)處理腔室I的內(nèi)部成為真空狀態(tài)時(shí)，氣體供給部6開始對(duì)處理空間V供給蝕刻氣體。
[0095]而且，在開始供給這些氣體的同時(shí)，從高頻電源440對(duì)各電感耦合型天線41供給高頻電力。由此，通過電感親合型天線41周圍的高頻感應(yīng)磁場(chǎng)來(lái)對(duì)電子進(jìn)行加速，從而產(chǎn)生電感耦合等離子體。其結(jié)果，蝕刻氣體進(jìn)行等離子體化而作用于對(duì)象物，從而在處理空間V內(nèi)對(duì)基材9上的主面S進(jìn)行蝕刻處理。此時(shí)，根據(jù)所述原理，將在主面S上均勻地進(jìn)行蝕刻處理。
[0096]隨后，通過搬送機(jī)器人，將已完成蝕刻處理的基材9從保持部2搬出至等離子體處理裝置100的外部。
[0097]〈2第2實(shí)施方式>
[0098]圖8是示意性地表示在第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置100A中，6個(gè)電感耦合型天線41與基材9的位置關(guān)系的俯視圖。圖9是表示僅使2個(gè)基準(zhǔn)天線41a點(diǎn)燈時(shí)的主面S上的蝕刻速度的圖。圖10是表示使2個(gè)基準(zhǔn)天線41a及4個(gè)輔助天線41b點(diǎn)燈時(shí)的主面S上的蝕刻速度的圖。在圖9及圖10中，描繪得較淡的區(qū)域是蝕刻速度為10 μπι/h?15 μ m/h的區(qū)域，描繪得較濃的區(qū)域是蝕刻速度為5 μ m/h?10 μ m/h的區(qū)域。另外，圖9及圖10中，描繪了長(zhǎng)邊為500mm且短邊為400mm的矩形形狀的主面S中的實(shí)施了蝕刻處理的中心側(cè)區(qū)域(長(zhǎng)邊為450mm且短邊為350mm的矩形形狀的區(qū)域)。
[0099]以下，參照?qǐng)D8?圖10來(lái)說明第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置100A，對(duì)于與所述實(shí)施方式相同的要素標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略重復(fù)說明。
[0100]第2實(shí)施方式的等離子體處理裝置100A中，關(guān)于電感耦合型天線41的個(gè)數(shù)及配置，與所述第I實(shí)施方式的等離子體處理裝置100不同。因此，以下，主要關(guān)于第2實(shí)施方式中的電感耦合型天線41的個(gè)數(shù)及配置來(lái)進(jìn)行說明。
[0101]等離子體處理裝置100A具有與基材9的主面S的中央部相向地配置的2個(gè)基準(zhǔn)天線41a、及與基材9的主面S的端部相向地配置的4個(gè)輔助天線41b。其中，主面S的中央部是指位于主面S中的一維的中央(Y方向上的中央)的部分，主面S的端部是指位于中央部?jī)蓚?cè)(土Y側(cè))的部分。
[0102]如第2實(shí)施方式般，各基準(zhǔn)天線41a及各輔助天線41b呈一維排列的形態(tài)特別適合于對(duì)沿著該排列方向(Y方向)具有長(zhǎng)主面S的基材9進(jìn)行等離子體處理的情況。另一方面，如第I實(shí)施方式般，基準(zhǔn)天線41a及各輔助天線41b呈二維排列的形態(tài)特別適合于對(duì)具有中心對(duì)稱或接近中心對(duì)稱的主面S的基材9進(jìn)行等離子體處理的情況。
[0103]基材9在俯視時(shí)為矩形。并且，4個(gè)輔助天線41b各自與主面S的四角分別(更具體而言，與四角的內(nèi)側(cè)附近分別)相向地配置。2個(gè)基準(zhǔn)天線41a分別配置于4個(gè)輔助天線41b的Y方向中間位置。而且，各電感耦合型天線41是以其兩端沿X方向排列的方式而配置。由于采用了此種配置，因此通過使各電感耦合型天線41點(diǎn)燈，可在主面S上的中央部與端部以更為均勻的等離子體密度分布生成等離子體。
[0104]各電感耦合型天線41的一端經(jīng)由各匹配箱430而連接于各高頻電源440。而且，各電感親合型天線41的另一端接地。各高頻電源440施加交流電壓，當(dāng)高頻電流流經(jīng)各電感耦合型天線41時(shí)，通過各電感耦合型天線41周圍的電場(chǎng)來(lái)對(duì)電子進(jìn)行加速，從而產(chǎn)生等離子體(電感親合等離子體(Inductively Coupled Plasma:ICP))。由于采用了此種結(jié)構(gòu)，因此可在控制部8的控制下由各電感耦合型天線41分別生成等離子體，從而可更高精度地調(diào)整處理空間V內(nèi)的等離子體離子密度分布。
[0105]如圖9所示，當(dāng)僅使2個(gè)基準(zhǔn)天線41a點(diǎn)燈時(shí)，在主面S中Y方向中央側(cè)的位置，蝕刻速度達(dá)到最大值(14.Ιμπι/h)，且隨著朝向主面S的Y方向兩端側(cè)而蝕刻速度下降。此時(shí)，蝕刻速度的最大值(14.1 μ m/h)與最小值(7.6 μ m/h)的差為6.5 μπι/h。另一方面，如圖10所示，當(dāng)使2個(gè)基準(zhǔn)天線41a及4個(gè)輔助天線41b點(diǎn)燈時(shí)，在主面S的面內(nèi)，蝕刻速度被調(diào)整為大致均勾。此時(shí)，蝕刻速度的最大值(14.0 μπι/h)與最小值(11.8 μπι/h)的差為
2.2 μ m/h。
[0106]如此，具備2個(gè)基準(zhǔn)天線41a與4個(gè)輔助天線41b的本實(shí)施方式的形態(tài)中，與僅具有2個(gè)基準(zhǔn)天線41a的其他形態(tài)相比，能夠?qū)ψ鳛樘幚韺?duì)象的基材9的主面S以更為均勻的速度來(lái)進(jìn)行蝕刻處理。
[0107]〈3變形例〉
[0108]以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明只要不脫離其主旨，除了所述內(nèi)容以外，可進(jìn)行各種變更。
[0109]所述各實(shí)施方式中，對(duì)將等離子體處理裝置適用于蝕刻處理的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的等離子體處理裝置能夠適用于各種等離子體處理。例如，通過將從氣體供給部6供給至處理空間V內(nèi)的氣體的種類由蝕刻氣體變更為成膜氣體，從而能夠?qū)⒌入x子體處理裝置適用于成膜處理。此時(shí)，通過如所述實(shí)施方式般在處理空間V內(nèi)對(duì)等離子體離子密度分布進(jìn)行平坦化，從而能夠在基材9的主面S上以均勻的膜厚來(lái)進(jìn)行成膜處理。
[0110]而且，所述各實(shí)施方式中的各部分的個(gè)數(shù)也能夠進(jìn)行變更。例如，基準(zhǔn)天線的個(gè)數(shù)只要為至少一個(gè)，則為任何個(gè)皆可。而且，輔助天線的個(gè)數(shù)也只要為多個(gè)，則為任何個(gè)皆可。
[0111]而且，所述各實(shí)施方式中，對(duì)高頻電力供給部能夠?qū)Χ鄠€(gè)電感耦合型天線41分別供給各不相同的高頻電力的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的適用范圍并不限于此。例如，高頻電力供給部只要能夠?qū)χ辽僖粋€(gè)基準(zhǔn)天線與多個(gè)輔助天線供給不同的高頻電力即可，也可對(duì)多個(gè)輔助天線分別供給相同的高頻電力。此時(shí)，能夠以簡(jiǎn)易的控制來(lái)調(diào)整等離子體離子密度分布。另外，若從更高精度地進(jìn)行等離子體離子密度分布的調(diào)整的觀點(diǎn)而言，較為理想的是采用下述結(jié)構(gòu)，即，如所述各實(shí)施方式般，對(duì)各電感耦合型天線41分別供給所需的高頻電力。
[0112]而且，所述各實(shí)施方式中，對(duì)基材9的主面S為矩形形狀的情況進(jìn)行了說明，但基材9的主面S也可為其他形狀。在觀察主面S的俯視時(shí)該主面S為在幾何學(xué)上對(duì)稱的形狀的情況下，較為理想的是多個(gè)輔助天線41b與主面S的幾何學(xué)上的對(duì)稱性對(duì)應(yīng)地對(duì)稱配置。例如，若主面S的形狀為圓形狀，則較為理想的是，多個(gè)輔助天線41b從圓的中心點(diǎn)以呈點(diǎn)對(duì)稱的方式而配置。由此，能夠?qū)χ髅鍿更為均勻地調(diào)整等離子體離子密度分布。
[0113]而且，所述第I實(shí)施方式中，對(duì)各電感耦合等離子體以橢圓形狀的等離子體等密度線來(lái)表現(xiàn)的情況進(jìn)行了說明，但各電感耦合等離子體也可具有其他的指向性。一般而言，在各電感耦合等離子體在觀察主面S的俯視時(shí)指向第I方向的情況下(等離子體等密度線在第I方向上較長(zhǎng)的情況下)，較為理想的是多個(gè)電感耦合型天線41在第I方向上的配置間隔大于在第2方向(在所述俯視時(shí)與第I方向正交的方向)上的配置間隔。由此，在各個(gè)電感耦合型天線41中，對(duì)于等離子體密度容易下降的第2方向，更為密集地配置有各電感耦合型天線41，從而可更為均勻地調(diào)整等離子體離子密度分布。
[0114]以上，對(duì)實(shí)施方式及其變形例的等離子體處理裝置進(jìn)行了說明，但這些是本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式的示例，并不限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。本發(fā)明可在該發(fā)明的范圍內(nèi)，進(jìn)行各實(shí)施方式的自由組合、或者各實(shí)施方式的任意構(gòu)成要素的變形、或各實(shí)施方式中的任意構(gòu)成要素的省略。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于包括: 腔室，在內(nèi)部形成處理空間； 保持部，在所述處理空間內(nèi)保持成為處理對(duì)象的基材； 多個(gè)電感耦合型天線，在所述處理空間內(nèi)，與由所述保持部所保持的所述基材的主面相向地配置； 高頻電力供給部，對(duì)所述多個(gè)電感耦合型天線分別供給高頻電力；以及 氣體供給部，對(duì)所述處理空間供給氣體， 所述多個(gè)電感耦合型天線具有: 至少一個(gè)基準(zhǔn)天線，與所述主面的中央部相向地配置；以及 多個(gè)輔助天線，與所述主面的端部相向地配置， 所述高頻電力供給部能夠?qū)λ鲋辽僖粋€(gè)基準(zhǔn)天線與所述多個(gè)輔助天線供給不同的尚頻電力。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: 所述中央部位于所述主面上的二維的中央，所述端部位于所述中央部的周圍。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: 所述中央部位于所述主面上的一維的中央，所述端部位于所述中央部的兩側(cè)。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于: 所述高頻電力供給部能夠?qū)λ龆鄠€(gè)輔助天線分別供給各不相同的高頻電力。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于: 所述主面在觀察所述主面的俯視時(shí)，為在幾何學(xué)上對(duì)稱的形狀， 所述多個(gè)輔助天線是與所述基材的幾何學(xué)上的對(duì)稱性對(duì)應(yīng)地對(duì)稱配置。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: 所述基材為矩形， 所述至少一個(gè)基準(zhǔn)天線為I個(gè)基準(zhǔn)天線，所述多個(gè)輔助天線為4個(gè)輔助天線， 所述I個(gè)基準(zhǔn)天線是與所述基材的所述主面的中心位置相向地配置，所述4個(gè)輔助天線各自與所述基材的所述主面的四角分別相向地配置。7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于: 規(guī)定在觀察所述主面的俯視時(shí)彼此正交的第I方向與第2方向， 所述多個(gè)電感耦合型天線所生成的多個(gè)電感耦合等離子體分別在所述俯視時(shí)指向所述第I方向， 所述多個(gè)電感耦合型天線在所述第I方向上的配置間隔大于所述多個(gè)電感耦合型天線在所述第2方向上的配置間隔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其特征在于: 所述多個(gè)電感耦合等離子體分別以在所述俯視時(shí)將所述第I方向作為長(zhǎng)軸方向并將所述第2方向作為短軸方向的橢圓形狀的等離子體等密度線來(lái)表現(xiàn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于: 所述多個(gè)電感耦合型天線中彼此鄰接的各2個(gè)天線的間隔設(shè)為所述各2個(gè)天線各別地生成等離子體時(shí)的、鄰接方向上的等離子體密度分布各自的半峰半寬的和以上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于:所述各2個(gè)天線的間隔相距300mm以上。11.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于:所述氣體供給部供給用于在所述基材的所述主面形成膜的氣體。12.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于:所述氣體供給部供給用于對(duì)所述基材的所述主面進(jìn)行蝕刻的氣體。
【文檔編號(hào)】H05H1/46GK105828512SQ201510844722
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日
【發(fā)明人】米山典孝
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社思可林集團(tuán)