專利名稱：等離子體處理裝置和等離子體處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)被處理基板實(shí)施等離子體處理的技術(shù)，特別是涉及感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置和等離子體處理方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備和FPD(Flat Panel Display，平板顯示器)的制造工藝中的蝕刻、堆疊、氧化、濺射等的處理中，為了在比較低的溫度下進(jìn)行良好的反應(yīng)在處理氣體中經(jīng)常使用等離子體。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于這種等離子體處理，多采用MHz區(qū)域的高頻放電產(chǎn)生的等離子體。在高頻放電產(chǎn)生的等離子體中，作為更具體的(裝置的)等離子體產(chǎn)生方法，大致區(qū)分為電容耦合型等離子體和感應(yīng)耦合型等離子體。一般地，在感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置中，由電介質(zhì)的窗構(gòu)成處理容器的壁部的至少一部分(例如頂部)，并對(duì)在該電介質(zhì)窗以外設(shè)置的線圈狀RF天線供給高頻電力。 處理容器構(gòu)成為能夠減壓的真空腔腔室，在腔室內(nèi)中央部配置被處理基板(例如半導(dǎo)體晶片、玻璃基板等)，將處理氣體導(dǎo)入設(shè)置在電介質(zhì)窗和基板之間的處理空間中。通過(guò)RF天線中流動(dòng)的RF電流，磁力線貫通電介質(zhì)窗而通過(guò)腔腔室內(nèi)的處理空間的RF磁場(chǎng)在RF天線的周圍產(chǎn)生，通過(guò)該RF磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化，在處理空間內(nèi)沿方位角方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)。并且， 由該感應(yīng)電場(chǎng)使沿方位角方向加速的電子與處理氣體的分子或原子發(fā)生電離沖突，生成炸面餅圈狀的等離子體。通過(guò)在腔室內(nèi)設(shè)置大的處理空間，使上述炸面餅圈狀等離子體高效地向四方(特別是沿半徑方向)擴(kuò)散，從而使基板上的等離子體密度非常均勻。但是，僅使用通常的RF 天線，在基板上得到的等離子體密度的均勻性在一般的等離子體工藝中是不足夠的。另外， 在感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置中，由于提高基板上的等離子體密度的均勻性會(huì)影響等離子體工藝的均勻性/再現(xiàn)性，進(jìn)而影響制造成品率，所以作為最重要的課題之一，在此之前已經(jīng)提出了一些相關(guān)技術(shù)。現(xiàn)有的代表性的等離子體密度均勻化技術(shù)是將RF天線分割為多段。關(guān)于該RF天線的分割方式，包括對(duì)各天線/段(力V J >卜)進(jìn)行單獨(dú)的高頻電力供給的第一方式(例如專利文獻(xiàn)1)，和由電容器等附加電路改變各天線/段的阻抗而控制由一個(gè)高頻電源分別分配到所有天線/段的RF電力的分割比的第二方式(例如專利文獻(xiàn)2)。此外，還已知使用單一的RF天線并在該RF天線附近配置被動(dòng)天線的方法(專利文獻(xiàn)3)。該被動(dòng)天線構(gòu)成為不從高頻電源接受高頻電力供給的獨(dú)立的線圈，并且對(duì)RF天線(感應(yīng)性天線)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，以使被動(dòng)天線環(huán)內(nèi)的磁場(chǎng)強(qiáng)度減少的同時(shí)使被動(dòng)天線環(huán)外附近的磁場(chǎng)強(qiáng)度增加的方式動(dòng)作。由此，在腔室內(nèi)的等離子體產(chǎn)生區(qū)域中的RF電磁場(chǎng)的半徑方向分布被改變。專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1美國(guó)專利第M01350號(hào)專利文獻(xiàn)2美國(guó)專利第5907221號(hào)
專利文獻(xiàn)3 日本特表2005-5:34150

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述這樣的RF天線分割方式中，在上述第一方式中，不僅需要多個(gè)高頻電源，還需要相同數(shù)量的整合器，高頻供電部的復(fù)雜化和成本的顯著增加成為較大瓶頸。此外，在上述第二方式中，對(duì)于各天線/段的阻抗，不僅其他天線/段、等離子體的阻抗也產(chǎn)生影響，所以不能僅由附加電路任意地確定分割比，因此控制性難，使用不多。此外，雖然在如在上述專利文獻(xiàn)3中公開的采用被動(dòng)天線的現(xiàn)有方式中，表示了由于被動(dòng)天線的存在而對(duì)RF天線(感應(yīng)性天線)產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響，由此能夠改變腔室內(nèi)等離子體產(chǎn)生區(qū)域中的RF電磁場(chǎng)的半徑方向分布，但是與被動(dòng)天線的作用相關(guān)的考察/ 驗(yàn)證不充分，不能夠使采用被動(dòng)天線自由且高精度地控制等離子體密度分布用的具體裝置結(jié)構(gòu)圖像化。現(xiàn)有技術(shù)中的等離子體工藝，隨著基板的大面積化和器件的微細(xì)化，存在對(duì)在更低壓下密度高且口徑大的等離子體的需要，基板上的工藝的均勻性成為比以前更加困難的問(wèn)題。在這一點(diǎn)上，在感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置中，在與RF天線接近的電介質(zhì)窗的內(nèi)側(cè)產(chǎn)生炸面餅圈狀的等離子體，該炸面餅圈狀的等離子體朝向基板四處擴(kuò)散，但是由于腔室內(nèi)的壓力，等離子體的擴(kuò)散形態(tài)被改變，從而基板上的等離子體密度分布容易改變。因此，如果不能夠?qū)F天線(感應(yīng)性天線)產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行補(bǔ)正，即使使在處理方案中的壓力改變且保持基板上的等離子體密度的均勻性，也不能夠適應(yīng)目前的等離子體處理裝置中要求的多樣和高的處理性能。鑒于如上所述的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供在不需要對(duì)等離子體產(chǎn)生用的RF天線和高頻供電系統(tǒng)進(jìn)行特別的細(xì)加工的情況下，能夠采用簡(jiǎn)單的補(bǔ)正線圈自由且精細(xì)地控制等離子體的密度分布的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置和等離子體處理方法。根據(jù)本發(fā)明的第一觀點(diǎn)的等離子體處理裝置，包括具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在上述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線，在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，而將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體， 將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部，為了控制上述處理容器內(nèi)的上述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)與上述RF天線耦合的位置、在上述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈，設(shè)置在上述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的開關(guān)元件，和以期望的占空比，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制對(duì)上述開關(guān)元件進(jìn)行0N/0FF控制的開關(guān)控制部。在根據(jù)上述第一觀點(diǎn)的等離子體處理裝置中，通過(guò)如上述那樣的結(jié)構(gòu)，特別是，根據(jù)包括上述補(bǔ)正線圈、上述開關(guān)元件和上述開關(guān)控制部的結(jié)構(gòu)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠定型且穩(wěn)定地得到補(bǔ)正線圈對(duì)通過(guò)流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的效果)。進(jìn)一步地，還可以大致線性地控制這樣的補(bǔ)正線圈效果(局部地降低核心的等離子體的密度的效果)的程度。因此，能夠在基板保持部上的基板的附近任意且精細(xì)地控制等離子體的密度分布，能夠容易地實(shí)現(xiàn)等離子體工藝的均勻性的提高。根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)的一種等離子體處理裝置，包括具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在上述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線，在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部，為了控制上述處理容器內(nèi)的上述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與上述RF 天線耦合的位置、在上述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈，設(shè)置在上述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的可變電阻，和將上述可變電阻的電阻值控制為期望值的電阻控制部。在根據(jù)上述第二觀點(diǎn)的等離子體處理裝置中，通過(guò)如上所述的結(jié)構(gòu)，特別是，通過(guò)包括上述補(bǔ)正線圈、上述可變電阻和上述電阻控制部的結(jié)構(gòu)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠定型且穩(wěn)定地發(fā)揮補(bǔ)正線圈對(duì)由流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上由感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的效果)。進(jìn)一步地，還可以大致線性地控制這樣的補(bǔ)正線圈效果 (局部地降低核心的等離子體的密度的效果)的程度。因此，能夠在基板保持部上的基板的附近任意且精細(xì)地控制等離子體的密度分布，能夠容易地實(shí)現(xiàn)等離子體工藝的均勻性的提尚ο根據(jù)本發(fā)明的第三觀點(diǎn)的等離子體處理裝置，包括具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在上述電介質(zhì)窗之外的RF天線，在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部，為了控制上述處理容器內(nèi)的上述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與上述RF天線耦合的位置上、在上述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈，和設(shè)置在上述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的開關(guān)器。在根據(jù)上述第三觀點(diǎn)的等離子體處理裝置中，通過(guò)如上所述的結(jié)構(gòu)，特別是，通過(guò)包括上述補(bǔ)正線圈和上述開關(guān)器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠選擇性地得到補(bǔ)正線圈對(duì)由流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上由感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的效果)。根據(jù)本發(fā)明的第四觀點(diǎn)的等離子體處理裝置，包括具有電介質(zhì)窗的能夠真空排氣的處理容器，配置在上述電介質(zhì)窗之外的RF天線，在上述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部，為了控制上述處理容器內(nèi)的上述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與上述RF 天線耦合的位置、在上述處理容器之外配置的第一和第二補(bǔ)正線圈，和分別設(shè)置在上述第一和第二補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的第一和第二開關(guān)器。在根據(jù)上述第四觀點(diǎn)的等離子體處理裝置中，通過(guò)如上所述的結(jié)構(gòu)，特別是，通過(guò)包括上述第一和第二補(bǔ)正線圈以及上述第一和第二開關(guān)器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠選擇性地得到各補(bǔ)正線圈對(duì)由流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上由感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的效果)，進(jìn)一步地能夠通過(guò)第一補(bǔ)正線圈和第二補(bǔ)正線圈的組合，多樣性地選擇補(bǔ)正線圈整體的作用形態(tài)(分布圖)。根據(jù)本發(fā)明的第五觀點(diǎn)的等離子體處理方法，其是在等離子體處理裝置中對(duì)被處理基板實(shí)施期望的等離子體處理的等離子體處理方法，其中，該等離子體處理裝置包括具有電介質(zhì)窗的處理容器；配置在上述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線；在上述處理容器內(nèi)保持上述被處理基板的基板保持部；為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理而將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部；和為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生處理氣體的等離子體而將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部；在上述處理容器之外與上述RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與上述RF天線耦合的補(bǔ)正線圈，在上述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)設(shè)置開關(guān)器，控制上述開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)而控制上述基板上的等離子體密度。在根據(jù)上述第五觀點(diǎn)的等離子體處理方法中，通過(guò)如上所述的方法，特別是，通過(guò)在處理容器外與RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與RF天線耦合的補(bǔ)正線圈，在補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)設(shè)置開關(guān)器，并且通過(guò)控制該開關(guān)器的開關(guān)(0N/0FF)狀態(tài)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠定型且穩(wěn)定地得到補(bǔ)正線圈對(duì)由流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上由感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的作用效果)。因此，能夠在基板保持部上的基板附近任意地控制等離子體的密度分布，能夠容易地實(shí)現(xiàn)等離子體工藝的均勻性的提高。根據(jù)本發(fā)明的第六觀點(diǎn)的一種等離子體處理方法，其是在等離子體處理裝置中對(duì)被處理基板實(shí)施期望的等離子體處理的等離子體處理方法，其中，該等離子體處理裝置包括具有電介質(zhì)窗的處理容器；配置在上述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線；在上述處理容器內(nèi)保持上述被處理基板的基板保持部；為了對(duì)上述基板實(shí)施期望的等離子體處理而將期望的處理氣體供給至上述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部；和為了在上述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生處理氣體的等離子體而將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至上述RF天線的高頻供電部；在上述處理容器之外，與上述RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與上述RF天線耦合的第一和第二補(bǔ)正線圈，在上述第一和第二補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)分別設(shè)置第一和第二開關(guān)器，控制上述第一和第二開關(guān)器的各自的開關(guān)狀態(tài)而控制上述基板上的等離子體密度。在根據(jù)上述第六觀點(diǎn)的等離子體處理方法中，通過(guò)如上所述的方法，特別是，通過(guò)在處理容器外與RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與RF天線耦合的第一和第二補(bǔ)正線圈，在這些第一和第二補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)設(shè)置第一和第二開關(guān)器，并且通過(guò)控制這些第一和第二開關(guān)器各自的開關(guān)(0N/0FF)狀態(tài)，當(dāng)由高頻供電部將高頻電力供給至RF天線時(shí)，能夠定型且穩(wěn)定地得到補(bǔ)正線圈對(duì)由流過(guò)RF天線的高頻電流在天線導(dǎo)體周邊產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)的作用(局部地降低在與線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上由感應(yīng)耦合產(chǎn)生的核心的等離子體密度的作用效果)。因此，能夠在基板保持部上的基板附近任意地控制等離子體的密度分布， 能夠容易地實(shí)現(xiàn)等離子體工藝的均勻性的提高。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的等離子體處理裝置或等離子體處理方法，通過(guò)如上所述的結(jié)構(gòu)和作用，能夠在不需要對(duì)等離子體產(chǎn)生用的RF天線和高頻供電部進(jìn)行特別的細(xì)加工的情況下， 采用簡(jiǎn)單的補(bǔ)正線圈自由且精細(xì)地控制等離子體的密度分布。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖2A是表示螺旋形線圈狀RF天線的一個(gè)例子的立體圖。圖2B是表示同心圓線圈狀RF天線的一個(gè)例子的立體圖。圖3A是模式化地表示將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈遠(yuǎn)離RF天線配置時(shí)的電磁場(chǎng)的作用的一個(gè)例子的附圖。圖:3B是模式地表示將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈配置在RF天線附近時(shí)的電磁場(chǎng)的作用的一個(gè)例子的附圖。圖4A是模式地表示將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈遠(yuǎn)離RF天線配置時(shí)的電磁場(chǎng)的作用的另一個(gè)例子的附圖。圖4B是模式地表示將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈配置在RF天線附近時(shí)的電磁場(chǎng)的作用的另一個(gè)例子的附圖。圖5是表示在改變完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈和RF天線的間隔距離時(shí)，在電介質(zhì)窗附近的處理空間中的電流密度分布變化的附圖。圖6是表示第一實(shí)施方式的補(bǔ)正線圈和開關(guān)機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖7是表示上述開關(guān)機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)例的附圖。圖8是表示由上述開關(guān)機(jī)構(gòu)進(jìn)行PWM控制的附圖。圖9是階段性地表示多層抗蝕劑法的步驟的附圖。圖10是表示可變地控制由多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟的蝕刻工藝中的補(bǔ)正線圈的通電占空比的方法的附圖。圖11是表示第二實(shí)施方式的感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖12是表示根據(jù)第二實(shí)施方式的補(bǔ)正線圈和電阻可變機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖13是表示上述電阻可變機(jī)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)例的附圖。圖14A是表示上述電阻可變機(jī)構(gòu)中的一電阻位置的附圖。圖14B是表示上述電阻可變機(jī)構(gòu)中的另一電阻位置的附圖。圖14C是表示上述電阻可變機(jī)構(gòu)中的另一電阻位置的附圖。圖15是表示第一實(shí)施方式的一變形例的補(bǔ)正線圈和開關(guān)機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖16是表示第二實(shí)施方式的一變形例的補(bǔ)正線圈和電阻可變機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖17A是表示圖15或圖16的結(jié)構(gòu)例中的動(dòng)作的一個(gè)例子的附圖。圖17B是表示圖15或圖16的結(jié)構(gòu)例中的動(dòng)作的一個(gè)例子的附圖。
圖17C是表示圖15或圖16的結(jié)構(gòu)例中的動(dòng)作的一個(gè)例子的附圖。圖18是表示根據(jù)第三實(shí)施方式的補(bǔ)正線圈和開關(guān)機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖19是表示在一變形例中的補(bǔ)正線圈和開關(guān)機(jī)構(gòu)的一結(jié)構(gòu)例的附圖。圖20是表示控制在由多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟的蝕刻工藝中的單一型補(bǔ)正線圈中設(shè)置的開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)的方法的附圖。圖21是表示控制在由多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟的蝕刻處理中的雙子型補(bǔ)正線圈中設(shè)置的兩個(gè)開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)的方法的附圖。圖22是表示在其他實(shí)施方式中的補(bǔ)正線圈和切換開關(guān)電路網(wǎng)的附圖。圖23是表示在其他實(shí)施方式中的補(bǔ)正線圈和切換開關(guān)電路網(wǎng)的附圖。圖24A是表示由氣冷方式冷卻補(bǔ)正線圈的實(shí)施例的附圖。圖24B是表示通過(guò)制冷劑冷卻補(bǔ)正線圈的一實(shí)施例的附圖。符號(hào)說(shuō)明10腔室
12基座(寸七/夕)
56高頻電源
66處理氣體供給源
70補(bǔ)正線圈
110開關(guān)機(jī)構(gòu)
112開關(guān)元件
120電阻可變機(jī)構(gòu)
122可變電阻
124電阻可變機(jī)構(gòu)
150開關(guān)機(jī)構(gòu)
152-.152AU52BU52C
具體實(shí)施例方式下面將參考

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。第一實(shí)施方式在圖1 圖10中說(shuō)明了本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)。該感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置構(gòu)成為采用平面線圈形RF天線的等離子體蝕刻裝置，具有例如由鋁或不銹鋼等金屬制造的圓筒型真空腔室(處理容器)10。腔室10安全接地。首先，說(shuō)明該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中的與等離子體生成無(wú)關(guān)的各部分的結(jié)構(gòu)。在腔室10內(nèi)的下部中央，水平地配置有載置作為被處理基板的例如半導(dǎo)體晶片W 的圓板狀基座12，作為兼作高頻電極的基板保持臺(tái)。該基座12例如由鋁構(gòu)成，由從腔室10 底部垂直向上延伸的絕緣性筒狀支持部14支持。在沿絕緣性筒狀支持部14的外周從腔室10底部垂直向上延伸的導(dǎo)電性筒狀支持部16和腔室10內(nèi)壁之間形成環(huán)狀的排氣通路18，在該排氣通路18的上部或入口上安裝環(huán)狀的擋(baffle)板20，同時(shí)在底部設(shè)置排氣口 22。為了使腔室10內(nèi)的氣體流動(dòng)對(duì)基座 12上的半導(dǎo)體晶片W相對(duì)于軸(軸對(duì)象)是均勻的，優(yōu)選構(gòu)成為沿圓周方向等間隔地設(shè)置多個(gè)排氣口 22。在各排氣口 22上經(jīng)由排氣管M連接排氣裝置26。排氣裝置沈具有渦輪分子泵等真空泵，可以將腔室10內(nèi)的等離子體處理空間減壓到期望的真空度。在腔室10的側(cè)壁外，安裝使半導(dǎo)體晶片W的搬送出口 27開閉的門閥觀。在基座12上，經(jīng)由整合器32和供電棒34電連接RF天線用的高頻電源30。該高頻電源30構(gòu)成為能夠以可變的功率輸出適于控制導(dǎo)入半導(dǎo)體晶片W中的離子的能量的一定頻率(13. 56MHz以下)的高頻R&。整合器32收納用于在高頻電源30側(cè)的阻抗和負(fù)荷 (主要是基座，等離子體，腔室)側(cè)阻抗之間進(jìn)行整合的電抗(U 7々夕> 7 )可變的整合電路。在該整合電路中包含產(chǎn)生自身偏置用的隔直流電容器。在基座12的上表面，設(shè)置用于以靜電吸引力保持半導(dǎo)體晶片W的靜電卡盤36，在靜電卡盤36的半徑方向外側(cè)設(shè)置環(huán)狀包圍半導(dǎo)體晶片W周圍的聚焦環(huán)38。靜電卡盤36將由導(dǎo)電膜構(gòu)成的電極36a夾入在一對(duì)絕緣膜36b、36c之間，在電極36a上經(jīng)由開關(guān)42和包線43電連接高壓的直流電源40。通過(guò)由直流電源40施加的高壓直流電壓，能夠由靜電力將半導(dǎo)體晶片W吸附保持在靜電卡盤36上。在基座12的內(nèi)部，設(shè)置例如沿圓周方向延伸的環(huán)狀制冷劑室或制冷劑流通路徑 44。在該制冷劑室44中，由冷卻單元、午巧一工二、y卜，未圖示)經(jīng)由配管46、48循環(huán)供給規(guī)定溫度的例如冷卻水cw的制冷劑。通過(guò)制冷劑的溫度，能夠控制靜電卡盤36上的半導(dǎo)體晶片W的處理中的溫度。與此相關(guān)聯(lián)地，將來(lái)自導(dǎo)熱氣體供給部(未圖示)的例如He 氣體的導(dǎo)熱氣體經(jīng)由氣體供給管50供給到靜電卡盤36的上表面和半導(dǎo)體晶片W的背面之間。此外，為了裝載/卸載半導(dǎo)體晶片W，還設(shè)置沿垂直方向貫通基座12而能夠上下移動(dòng)的升降銷及其升降機(jī)構(gòu)(未圖示)等。接下來(lái)，說(shuō)明該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中與產(chǎn)生等離子體相關(guān)的各部分的結(jié)構(gòu)。在腔室10的頂部，與基座12隔開較大距離間隔地氣密性安裝由例如石英板構(gòu)成的圓形電介質(zhì)窗52。在該電介質(zhì)窗52上，通常與腔室10或基座12同軸地水平地配置線圈狀的RF天線M。該RF天線M優(yōu)選具有例如螺旋線圈(圖2A)或在各一周內(nèi)半徑恒定的同心圓線圈(圖2B)的形式，并且通過(guò)由絕緣體構(gòu)成的天線固定部件(未圖示)固定到電介質(zhì)窗52之上。在RF天線M的一端，經(jīng)由整合器58和供電線60電連接等離子體生成用的高頻電源56的輸出端子。雖然圖示省略，但是RF天線M的另一端經(jīng)由接地線電連接到接地電位”D卜·'電位)上。高頻電源56構(gòu)成為能夠以可變的功率輸出適于由高頻放電產(chǎn)生等離子體的一定頻率(13. 56MHz以上)的高頻RFh。整合器58收納用于在高頻電源56側(cè)的阻抗和負(fù)荷(主要是RF天線，等離子體，補(bǔ)正線圈)側(cè)阻抗之間進(jìn)行整合的電抗可變的整合電路。用于將處理氣體供給到腔室10內(nèi)的處理空間中的處理氣體供給部，具有在比電介質(zhì)窗52低一些的位置上設(shè)置在腔室10的側(cè)壁之中(或之外)的環(huán)狀歧管(manifold) 或緩沖器部62，沿圓周方向等間隔地從緩沖器部62面對(duì)等離子體生成空間的多個(gè)側(cè)壁氣體排出孔64，和從處理氣體供給源66到緩沖器部62延伸的氣體供給管68。處理氣體供給源66包含流量控制器和開關(guān)閥(未圖示)。該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置包括為了在徑向上可變地控制在腔室10內(nèi)的處理空間中產(chǎn)生的感應(yīng)耦合等離子體的密度分布、而在設(shè)置于腔室10的頂板上的大氣壓空間的天線室內(nèi)設(shè)置的通過(guò)電磁感應(yīng)能夠與RF天線M耦合的補(bǔ)正線圈70，和用于可變地控制在該補(bǔ)正線圈70中流動(dòng)感應(yīng)電流的通電的占空比的開關(guān)機(jī)構(gòu)110。補(bǔ)正線圈70和開關(guān)機(jī)構(gòu)110的結(jié)構(gòu)和作用在后面進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。主控制部74例如包含微型計(jì)算機(jī)，控制該等離子體蝕刻裝置內(nèi)的各部分，例如排氣裝置沈，高頻電源30、56，整合器32、58，靜電卡盤用開關(guān)42，處理氣體供給源66，開關(guān)機(jī)構(gòu)110，冷卻單元(未圖示)，導(dǎo)熱氣體供給部(未圖示)等各個(gè)的動(dòng)作和裝置整體的動(dòng)作 (順序)。在該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中，為了進(jìn)行蝕刻，首先，使門閥觀為開狀態(tài)而將加工對(duì)象半導(dǎo)體晶片W搬送到腔室10內(nèi)，并載置在靜電卡盤36上。并且，將門閥觀關(guān)閉，從處理氣體供給源66經(jīng)由氣體供給管68、緩沖器部62和側(cè)壁氣體排出孔64，以規(guī)定的流量和流量比將蝕刻氣體(一般為混合氣體)導(dǎo)入腔室10內(nèi)，并且由排氣裝置沈使腔室10內(nèi)的壓力為設(shè)定值。進(jìn)一步地，使高頻電源56為0N，從而以規(guī)定的RF功率輸出等離子體生成用的高頻RFh，并且經(jīng)由整合器58和供電線60將該高頻RFh電流供給到RF天線討。另一方面，使高頻電源30為0N，從而以規(guī)定的RF功率輸出離子導(dǎo)入控制用的高頻R&， 并且經(jīng)由整合器32和供電棒34將該高頻RR施加到基座12。此外，從導(dǎo)熱氣體供給部將導(dǎo)熱氣體(例如He氣)供給到靜電卡盤36和半導(dǎo)體晶片W之間的接觸界面，并且使開關(guān) 42為0N，從而通過(guò)靜電卡盤36的靜電吸引力而將導(dǎo)熱氣體封閉在上述接觸界面上。從側(cè)壁氣體排出孔64排出的蝕刻氣體均勻地?cái)U(kuò)散到電介質(zhì)窗52之下的處理空間中。通過(guò)流過(guò)RF天線M的高頻RFh電流，在RF天線M周圍產(chǎn)生磁力線貫通電介質(zhì)窗52 而通過(guò)腔室內(nèi)等離子體生成空間的RF磁場(chǎng)，并且通過(guò)該RF磁場(chǎng)隨時(shí)間的變化，沿處理空間的方位角方向產(chǎn)生RF感應(yīng)電場(chǎng)。并且，由該感應(yīng)電場(chǎng)使沿方位角方向加速的電子與蝕刻氣體的分子和原子發(fā)生電離沖突，生成炸面餅圈狀的等離子體。該炸面餅圈狀等離子體的基 (原子團(tuán))和離子在大處理空間內(nèi)四處擴(kuò)散，基各向同性地的流動(dòng)，離子在直流偏置下被牽引，從而供給到半導(dǎo)體晶片W的上表面(被處理面)。這樣，在晶片W的被處理面，等離子體的活性引起化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)，從而將被加工膜蝕刻為期望的圖案。在該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中，如上所述地，在與RF天線M接近的電介質(zhì)窗52之下，炸面餅圈狀地產(chǎn)生感應(yīng)耦合的等離子體，使該炸面餅圈狀的等離子體在大處理空間內(nèi)分散，在基座12附近(即半導(dǎo)體晶片W上)使等離子體的密度平均化。在此，炸面餅圈狀等離子體的密度取決于感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度，進(jìn)而取決于供給到RF天線M上的高頻RFh 的功率(更準(zhǔn)確地是流過(guò)RF天線M的電流)的大小。即，高頻Ri^1的功率越高，炸面餅圈狀等離子體的密度越高，并且通過(guò)等離子體的擴(kuò)散而使在基座12附近的等離子體密度整體變高。另一方面，炸面餅圈狀等離子體四處(特別是徑向)擴(kuò)散的形態(tài)主要取決于腔室 10內(nèi)的壓力，壓力越低，在腔室10中心部集中的等離子體越多，從而在基座12附近的等離子體密度分布在中心部有增加的傾向。此外，炸面餅圈狀等離子體內(nèi)的等離子體密度分布還根據(jù)供給到RF天線M上的高頻RFh的功率和導(dǎo)入腔室10內(nèi)的處理氣體的流量等而變
12化。在此，所謂的“炸面餅圈狀的等離子體”不限于在腔室10的徑向內(nèi)側(cè)(中心部)沒(méi)有等離子體而僅在徑向外側(cè)具有等離子體的嚴(yán)格的環(huán)狀等離子體，而是意味著腔室10的徑向外側(cè)比徑向內(nèi)側(cè)的等離子體的體積或密度大。此外，根據(jù)用于處理氣體的氣體種類和腔室10內(nèi)的壓力值等條件，還存在不構(gòu)成此處所說(shuō)的“炸面餅圈狀的等離子體”的情況。在該等離子體蝕刻裝置中，通過(guò)使基座12附近的等離子體密度分布在徑向上均勻化之后，通過(guò)由補(bǔ)正環(huán)70對(duì)RF天線M產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)進(jìn)行電磁場(chǎng)的補(bǔ)正，同時(shí)根據(jù)工藝條件(腔室10內(nèi)的壓力等)由開關(guān)機(jī)構(gòu)110使補(bǔ)正線圈70的通電占空比可變。下面，說(shuō)明作為該感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置中的主要特征部分的補(bǔ)正環(huán)70 和開關(guān)機(jī)構(gòu)110的結(jié)構(gòu)和作用。更詳細(xì)地，如圖6所示，補(bǔ)正線圈70由兩端夾著適當(dāng)間隙g而開放的圓環(huán)狀單匝線圈(或多匝線圈)構(gòu)成，相對(duì)于RF天線M同軸地配置以使線圈導(dǎo)體在徑向上位于RF天線M的內(nèi)周和外周之間(優(yōu)選在其正中附近)，并且由絕緣性線圈保持部件(未圖示)水平地保持在與RF天線M接近的一定高度的位置上。補(bǔ)正線圈70的材質(zhì)優(yōu)選是導(dǎo)電率高的例如銅系的金屬。并且，在本發(fā)明中，所謂的“同軸”是多個(gè)線圈或天線的各中心軸線相互重疊的位置關(guān)系，不僅包含各線圈表面或天線表面在軸向或縱向上相互偏移的情況，還包含在同一面上相一致的情況(同心狀位置關(guān)系)。在此，將補(bǔ)正線圈70中沒(méi)有間隙g的結(jié)構(gòu)稱為完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'，對(duì)該完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的高度位置改變的情況下的作用進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖3A所示，當(dāng)將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的高度位置設(shè)置在上限值附近時(shí)，由流過(guò)RF天線M的高頻RFh電流在天線導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)H不會(huì)受到完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的任何影響，從而形成沿半徑方向通過(guò)電介質(zhì)窗52之下的處理空間的環(huán)狀磁力線。在處理空間中的磁通量密度的半徑方向(水平)成分Br在腔室10的中心(0)和周邊部上與高頻RFh電流大小沒(méi)有關(guān)系，總是零，在半徑方向上與RF天線M的內(nèi)周和外周的正中間邊(下面稱為“天線中間部”)重疊的位置上最大，并且高頻Ri711電流越大，其最大值越高。由RF磁場(chǎng)H產(chǎn)生的方位角方向的感應(yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度分布也與半徑方向上的磁通量密度Br具有相同的分布圖。這樣，在電介質(zhì)窗52附近與RF天線M同軸地形成炸面餅圈狀等離子體。并且，該炸面餅圈狀等離子體向處理空間中四處(特別是沿半徑方向)擴(kuò)散。如上所述，雖然該擴(kuò)散形態(tài)取決于腔室10內(nèi)的壓力，但是作為一個(gè)例子，如圖3A所示，表示在基座12附近的徑向上電子密度(等離子體密度)相對(duì)地在與天線中間部對(duì)應(yīng)的位置上高 (保持最大的狀態(tài))，在中心部和周邊部降低的分布圖的情況。在這樣的情況下，如圖:3B所示，例如將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的高度位置降低到下限值附近時(shí)，如圖所示，由流過(guò)RF天線M的高頻Ri^1電流在天線導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)H受到由完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的電磁感應(yīng)的反作用的影響。該電磁感應(yīng)的反作用是根據(jù)貫通完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的環(huán)內(nèi)的磁力線(磁通量)的變化而產(chǎn)生相反的作用， 在完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的環(huán)內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電力而流動(dòng)電流。
這樣，通過(guò)完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的電磁感應(yīng)的反作用，在完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的線圈導(dǎo)體(特別是天線中間部)的大致正下方的位置，電介質(zhì)窗52附近的處理空間中的磁通量密度的半徑方向(水平)成分Br局部地變?nèi)?，由此方位角方向的感?yīng)電場(chǎng)的強(qiáng)度也與磁通量密度Br相同地在與天線中間部對(duì)應(yīng)的位置上局部地變?nèi)?。結(jié)果，在基座 12附近，電子密度(等離子體密度)在徑向上被適當(dāng)?shù)鼐鶆蚧?。如圖3A所示的等離子體擴(kuò)散形態(tài)是一個(gè)例子，例如當(dāng)壓力低時(shí)，等離子體過(guò)度地集中在腔室10的中心部，如圖4A所示，表示了在基座12附近的電子密度(等離子體密度) 相對(duì)地在中心部為最大的山形分布圖的情況。即使在這樣的情況下，如圖4B所示，例如將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'降低到下限值附近時(shí)，如圖所示，在與完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的線圈導(dǎo)體重疊的中間部的位置上，電介質(zhì)窗52附近的處理空間中的磁通量密度的半徑方向(水平)成分Br局部地變?nèi)?，由此等離子體向腔室中心部的集中變?nèi)?，并且在基?2附近的等離子體密度在徑向上被適當(dāng)?shù)鼐鶆蚧?。本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)電磁場(chǎng)模擬驗(yàn)證了如上所述的完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的作用。即，將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'對(duì)RF天線M的相對(duì)高度位置(距離間隔)作為參數(shù)，在5mm，10m，20mm，無(wú)限大(沒(méi)有補(bǔ)正線圈)的四種情況中選擇參數(shù)的值，求出炸面餅圈狀等離子體內(nèi)部(距離上表面5mm的位置)的半徑方向的電流密度分布(相當(dāng)于等離子體密度分布)之后，得到如圖5所示的驗(yàn)證結(jié)果。在該電磁場(chǎng)模擬中，將RF天線M的外徑(半徑)設(shè)定為250mm，將完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的內(nèi)周半徑和外周半徑分別設(shè)定為IOOmm和130mm。在RF天線M的下方的腔室內(nèi)處理空間中，通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生的炸面餅圈狀等離子體由圓盤形狀的電阻體模擬，該電阻體的直徑設(shè)定為500mm，電阻率為IOOQcm,表皮厚度為10mm。等離子體生成用的高頻 RFh的頻率為13. 56MHz ο根據(jù)圖5可知，在由電磁感應(yīng)而與RF天線M耦合的高度位置上配置完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'時(shí)，并且在炸面餅圈狀等離子體內(nèi)的等離子體密度在與補(bǔ)正線圈70的線圈導(dǎo)體重疊的位置(在圖示的例子中是與天線中間部重疊的位置)附近局部地降低時(shí)，使完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'接近RF天線M，其局部的降低程度大致線性變大。在該實(shí)施方式的感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置(圖1)中，代替采用如上所述的完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'，如圖6所示，使用由兩端夾著適度的間隙g而開放的單匝線圈(或多匝線圈)構(gòu)成的補(bǔ)正線圈70，在該補(bǔ)正線圈70的兩開放端之間連接有開關(guān)元件112。開關(guān)機(jī)構(gòu)110具有通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)以一定頻率(例如1 100kHz)對(duì)該開關(guān)元件112進(jìn)行0N/0FF控制或開關(guān)控制的開關(guān)控制電路114。在圖7中表示開關(guān)機(jī)構(gòu)110的具體的一結(jié)構(gòu)例。在該結(jié)構(gòu)例中，作為開關(guān)元件 112，將一對(duì)晶體管(例如IGBT或MOS晶體管)112A、112B相互反向地并聯(lián)連接，與各晶體管112A、112B串聯(lián)地連接反向偏置保護(hù)用的二極管116A、116B。兩晶體管112A、112B由來(lái)自開關(guān)控制電路114的PWM控制信號(hào)SW同時(shí)0N/0FF。 在ON期間，在高頻的前半周期中正向流過(guò)補(bǔ)正線圈70的正極性感應(yīng)電流i+流過(guò)第一晶體管112A和第一二極管116A，在高頻的后半個(gè)半周期中反向流過(guò)補(bǔ)正線圈70的負(fù)極性感應(yīng)電流流過(guò)第二晶體管112B和第二二極管116B。
雖然圖中省略，但是開關(guān)控制電路114例如具有產(chǎn)生上述一定頻率的三角波信號(hào)的三角波產(chǎn)生電路，以與期望的占空比(一周期內(nèi)的脈沖ON期間的比率)對(duì)應(yīng)的可變電壓電平產(chǎn)生電壓信號(hào)的可變電壓信號(hào)產(chǎn)生電路，將上述三角波信號(hào)和上述可變電壓信號(hào)的各電壓電平進(jìn)行比較而產(chǎn)生與其大小關(guān)系對(duì)應(yīng)的二值的PWM控制信號(hào)SW的比較器，和由PWM 控制信號(hào)SW驅(qū)動(dòng)兩晶體管112A、112B的驅(qū)動(dòng)電路。在此，期望的占空比由主控制部74通過(guò)規(guī)定的控制信號(hào)SD供給到開關(guān)控制電路114。根據(jù)該實(shí)施方式，通過(guò)如上所述結(jié)構(gòu)的開關(guān)機(jī)構(gòu)110，在等離子體處理過(guò)程中由 PWM控制來(lái)控制補(bǔ)正線圈70的通電占空比，如圖8所示，可以在0 % 100 %的范圍內(nèi)任意可變地控制該通電占空比。在此重要的是，通過(guò)如上所述的PWM控制，使在補(bǔ)正線圈70中流過(guò)感應(yīng)電流i的通電占空比在0% 100%的范圍內(nèi)任意可變是與使上述完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈70'的高度位置在上限位置附近的原始位置Hp和與RF天線M接近的下限位置之間任意地可變的情況在功能上等效的。若以不同的角度來(lái)看，通過(guò)開關(guān)機(jī)構(gòu)110，可以通過(guò)將補(bǔ)正線圈70固定到 RF天線M附近的高度位置上，而在裝置上實(shí)現(xiàn)圖5的特性。由此，能夠簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)等離子體密度分布控制的自由度和精度的提高。因此，每當(dāng)處理方案中的處理?xiàng)l件全部或一部分改變時(shí)，通過(guò)開關(guān)機(jī)構(gòu)110可變地控制補(bǔ)正線圈70的通電占空比，從而可以任意并且精細(xì)地調(diào)節(jié)補(bǔ)正線圈70對(duì)由流過(guò)RF 天線M的高頻RFh電流在天線導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)H的作用，即調(diào)節(jié)在與補(bǔ)正線圈70 的線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上使炸面餅圈狀等離子體內(nèi)的等離子體密度局部地降低的效果的程度(強(qiáng)弱)。在該實(shí)施方式中的感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置能夠優(yōu)選適用于例如由多個(gè)步驟連續(xù)地蝕刻加工基板表面的多層膜的應(yīng)用中。下面，說(shuō)明如圖9所示的根據(jù)多層抗蝕劑法的本發(fā)明的實(shí)施例。在圖9中，在加工對(duì)象半導(dǎo)體晶片W的主表面上，在原本的被加工膜(例如柵極用 Si膜)100上形成作為最下層(最終掩膜)的SiN層102，在其上形成作為中間層的有機(jī)膜 (例如碳)104，在其上經(jīng)由含有Si的反射防止膜(BARC) 106形成最上層的光致抗蝕劑108。 在SiN層102、有機(jī)膜104和反射防止膜106的成膜中采用CVD (化學(xué)真空沉積法)或旋壓 (spin on)產(chǎn)生的涂敷膜，在光致抗蝕劑108的圖案化中采用光刻法。最初，作為第一步驟的蝕刻工藝，如圖9 (A)所示，將圖案化的光致抗蝕劑108作為掩膜，蝕刻含有Si的反射防止膜106。在這種情況下，采用CF4A)2的混合氣體作為蝕刻氣體，并且將腔室10內(nèi)的壓力設(shè)定地較低，例如lOmTorr。接下來(lái)，作為第二步驟的蝕刻工藝，如圖9⑶所示，將光致抗蝕劑108和反射防止膜106作為掩膜，蝕刻加工有機(jī)膜104。在這種情況下，采用&的單純氣體作為蝕刻氣體， 并且將腔室10內(nèi)的壓力設(shè)定地更低，例如5mTorr。最后，作為第三步驟的蝕刻工藝，如圖9(C)、(D)所示，將圖案化的反射防止膜106 和有機(jī)膜104作為掩膜，蝕刻加工SiN膜102。在這種情況下，采用CHF3/CF4/ArA)2的混合氣體作為蝕刻氣體，并且將腔室10內(nèi)的壓力設(shè)定地較高，例如50mTorr。在如上所述的多步驟的蝕刻工藝中，在每一步驟中切換全部或一部分的工藝條件(特別是腔室10內(nèi)的壓力)，由此改變處理空間內(nèi)的炸面餅圈狀等離子體的擴(kuò)散形態(tài)。在此，在不使補(bǔ)正線圈70完全運(yùn)行(通電)的情況下，在第一和第二步驟的工藝(壓力 IOmTorr以下)中，如圖4A所示，基座12附近的電子密度(等離子體密度)顯現(xiàn)出相對(duì)地在中心部顯著地增加的陡山形的分布，在第三步驟的工藝(壓力50mTorr)中，顯現(xiàn)出僅在中心部增加的緩和山形的分布。根據(jù)該實(shí)施方式，例如在處理方案中，在通常的工藝條件(高頻功率，壓力，氣體種類，氣體流量等)中增加的條件中，或者與它們相關(guān)聯(lián)的條件中，將補(bǔ)正線圈70的通電占空比設(shè)定為方案信息或工藝參數(shù)中的一個(gè)。并且，在執(zhí)行如上所述的多步驟方式的蝕刻工藝時(shí)，主控制部74從存儲(chǔ)器中讀取表示通電占空比的數(shù)據(jù)，并且在每個(gè)步驟中通過(guò)開關(guān)機(jī)構(gòu)110使補(bǔ)正線圈70的通電占空比符合設(shè)定值。例如，在實(shí)施由如圖9的多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟蝕刻處理的情況下，如圖10 所示，在每個(gè)步驟中切換補(bǔ)正線圈70的通電占空比，在第一步驟(lOmTorr)中切換為較大的占空KD1，在第二步驟(5mTorr)中切換為更大的占空比D2，在第三步驟(50mTorr)中切換為較小的占空比D3。此外，根據(jù)等離子體點(diǎn)火性的觀點(diǎn)，在各步驟的處理開始之后，將補(bǔ)正線圈70的通電強(qiáng)制保持為OFF狀態(tài)，從而使等離子體穩(wěn)定確實(shí)地點(diǎn)火，并且在等離子體點(diǎn)火之后，使其符合設(shè)定值的通電占空比的方法也是有效的。第二實(shí)施方式接下來(lái)，參考圖11 14，說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。在圖11中表示第二實(shí)施方式中的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)。在圖中， 具有與上述第一實(shí)施方式的裝置(圖1)相同的結(jié)構(gòu)或功能的部分給出相同的符號(hào)。該第二實(shí)施方式的特征與上述第一實(shí)施方式相對(duì)比，代替開關(guān)機(jī)構(gòu)110，構(gòu)成為包括電阻可變機(jī)構(gòu)120。更詳細(xì)地，補(bǔ)正線圈70由兩端夾著適度的間隙g而開放的圓環(huán)狀單匝線圈或多匝線圈構(gòu)成，相對(duì)于RF天線M同軸地配置以使線圈導(dǎo)體在徑向上位于RF天線討的內(nèi)周和外周之間(優(yōu)選在其正中附近)，并且由絕緣性線圈保持部件(未圖示)水平地保持在與 RF天線M接近的高度位置上。如圖12所示，電阻可變機(jī)構(gòu)120具有連接在補(bǔ)正線圈70的兩開放端上的可變電阻122，和將該可變電阻122的電阻值控制為期望值的電阻控制部124。在圖13中表示電阻可變機(jī)構(gòu)120的具體結(jié)構(gòu)例。在該結(jié)構(gòu)例中的可變電阻122 具有以塞在補(bǔ)正線圈70的兩開放端之間的間隙g中的方式通過(guò)絕緣體1 插入的電阻率高的金屬系或碳系電阻體128，和在補(bǔ)正線圈70上將間隔一定距離間隔的兩點(diǎn)間短路的交聯(lián)型短路導(dǎo)體130。交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的材質(zhì)優(yōu)選是導(dǎo)電率高的例如銅系的金屬。電阻控制部IM具有用于支持交聯(lián)型短路導(dǎo)體130且使其在補(bǔ)正線圈70上滑動(dòng)移動(dòng)的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)132，和通過(guò)該滑動(dòng)機(jī)構(gòu)132而使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的位置符合期望的電阻位置的電阻位置控制部134。更詳細(xì)地，開關(guān)機(jī)構(gòu)132由滾珠絲杠機(jī)構(gòu)構(gòu)成，具有用于使在一定位置上水平延伸的傳送絲杠136轉(zhuǎn)動(dòng)的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)138，和與傳送絲杠136螺紋耦合的螺母部(未圖示)， 并且通過(guò)因搬送絲杠136的轉(zhuǎn)動(dòng)而沿其軸向水平移動(dòng)的滑塊主體140，與該滑塊主體140 和交聯(lián)型短路導(dǎo)體130結(jié)合的壓縮盤簧(二 O 〃彳、)142和在鉛直方向可滑動(dòng)地嵌合的一對(duì)圓筒體144、146構(gòu)成。在此，外側(cè)的圓筒體144固定在滑塊主體140上，內(nèi)側(cè)的圓筒體 146固定在交聯(lián)型短路導(dǎo)體130上。壓縮盤簧142通過(guò)彈性力將交聯(lián)型短路導(dǎo)體130按壓在補(bǔ)正線圈70上。電阻位置控制部134通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)138的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)量控制交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的位置。交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的目標(biāo)位置由主控制部74(圖11)通過(guò)規(guī)定的控制信號(hào)&供給至電阻位置控制部134。在此，參考圖13和圖14A 14C，說(shuō)明電阻可變機(jī)構(gòu)120的作用。首先，當(dāng)將交聯(lián)型短路導(dǎo)體130設(shè)置為圖13中表示的位置時(shí)，補(bǔ)正線圈70的線圈導(dǎo)體的兩端不經(jīng)過(guò)電阻體1 而由交聯(lián)型短路導(dǎo)體130旁路并被短路。由此，可變電阻122 的電阻值構(gòu)成最低值(實(shí)質(zhì)上為零)，并且由此補(bǔ)正線圈70的整體線圈電阻值構(gòu)成最低值。從圖13的狀態(tài)，使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130向圖中的右方滑動(dòng)移動(dòng)，位置確定為圖14A 中表示的位置。在該位置上，交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的一端(右端)的接觸部130R連接在線圈導(dǎo)體的一端(右端)部上，而另一端(左端)的接觸部130L超過(guò)線圈導(dǎo)體的另一端(左端)而進(jìn)入電阻體128的區(qū)間內(nèi)。由此，可變電阻122的電阻值構(gòu)成不為零的有意義的值， 補(bǔ)正線圈70整體的線圈電阻值變得比圖13時(shí)的高。從圖14A的狀態(tài)，使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130進(jìn)一步向圖中的右方滑動(dòng)移動(dòng)時(shí)，電阻體 128占補(bǔ)正線圈70的電流路徑的區(qū)間長(zhǎng)度增大，這樣可變電阻122的電阻值變得更高，補(bǔ)正線圈70整體的線圈電阻值變得比圖14A時(shí)的更高。并且，如圖14B所示，當(dāng)使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的左端的接觸部130L移動(dòng)到電阻體128的絕緣體1 側(cè)的另一端時(shí)，電阻體128占補(bǔ)正線圈70的電流路徑的區(qū)間長(zhǎng)度最大。 由此，可變電阻122的電阻值最大，補(bǔ)正線圈70整體的線圈電阻值最大。此外，從圖14B的狀態(tài)，使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130進(jìn)一步向圖中的右方滑動(dòng)移動(dòng)，如圖14C所示，當(dāng)使交聯(lián)型短路導(dǎo)體130的左端的接觸部130L越過(guò)絕緣體1 而移動(dòng)到右側(cè)的線圈導(dǎo)體時(shí)，補(bǔ)正線圈70由絕緣體1 在電氣上切斷，從而實(shí)質(zhì)上構(gòu)成兩端開放的狀態(tài)。 若從其他角度理解，可變電阻122的電阻值變成無(wú)限大。這樣，在該實(shí)施方式中，由電阻可變機(jī)構(gòu)120可變地控制可變電阻122的電阻值， 如上所述，使補(bǔ)正線圈70整體的線圈電阻能夠從等同于兩端閉合的線圈的最小電阻值(圖 13)連續(xù)可變到包含電阻體1 整個(gè)區(qū)間的最大電阻值(圖14A，圖14B)，進(jìn)一步地構(gòu)成為還能夠選擇等同于無(wú)補(bǔ)正線圈70的線圈切斷狀態(tài)(圖14C)。由此，當(dāng)RF天線M中流過(guò)高頻Ri^11電流時(shí)，能夠在0% 100%的范圍內(nèi)任意可變地控制通過(guò)電磁感應(yīng)而在補(bǔ)正線圈70中流動(dòng)的電流的電流值(振幅值或尖端值)。在此， 電流值100%相當(dāng)于在線圈短路狀態(tài)的位置(圖13)上流動(dòng)時(shí)的電流值，電流值0%相當(dāng)于在線圈切斷狀態(tài)的位置(圖14C)上流動(dòng)時(shí)的電流值。在此重要的是，通過(guò)如上所述的補(bǔ)正線圈70的電阻可變控制，使在補(bǔ)正線圈70 中流動(dòng)的電流的電流值在0% 100%的范圍內(nèi)任意可變是與使上述完全無(wú)端型補(bǔ)正線圈 70'的高度位置在上限位置附近的原始位置Hp和與RF天線M接近的下限位置之間任意地可變的情況在功能上等效的。若從其他角度理解，通過(guò)電阻可變機(jī)構(gòu)120，能夠通過(guò)將補(bǔ)正線圈70固定到RF天線M附近的高度位置上，而在裝置上實(shí)現(xiàn)圖5的特性，從而與上述第一實(shí)施方式相同地，能夠更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)等離子體密度分布控制的自由度和精度的提高。
因此，每當(dāng)處理方案中的規(guī)定工藝參數(shù)的值改變時(shí)，通過(guò)電阻可變機(jī)構(gòu)120可變地控制補(bǔ)正線圈70中流動(dòng)的電流的振幅值，從而能夠任意并且精細(xì)地調(diào)節(jié)補(bǔ)正線圈70對(duì)由流過(guò)RF天線M的高頻RFh電流在天線導(dǎo)體周圍產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)H的作用，即調(diào)節(jié)在與補(bǔ)正線圈70的線圈導(dǎo)體重疊的位置邊上使炸面餅圈狀等離子體內(nèi)的等離子體密度局部地降低的效果的程度(強(qiáng)弱)。由此，通過(guò)全部步驟，能夠在徑向上保持基座12附近的等離子體密度均勻，并且能夠使多層抗蝕劑法中的蝕刻處理的均勻性提高。例如，在實(shí)施由以圖9的多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟蝕刻處理的情況下，雖然圖中省略，但是優(yōu)選在每個(gè)步驟中切換可變電阻122的電阻值(電阻位置)，在第一步驟 (IOmTorr)中切換為較低的電阻值(電阻位置)R1，在第二步驟(5mTorr)中切換為更低的電阻值(電阻位置) ，在第三步驟(50mTorr)中切換為較高的電阻值(電阻位置)R3。此外，根據(jù)等離子體點(diǎn)火性的觀點(diǎn)，在各步驟的處理開始之后，將補(bǔ)正線圈70保持在電氣切斷的狀態(tài)(圖14C)，從而使等離子體穩(wěn)定確實(shí)地點(diǎn)火，并且在等離子體點(diǎn)火之后，使可變電阻122符合預(yù)設(shè)定的電阻值(電阻位置)的方法是有效的。變形例在圖15中表示上述第一實(shí)施方式中的補(bǔ)正線圈70和開關(guān)機(jī)構(gòu)110的一變形例。 在該實(shí)施方式中，同心圓狀(或同軸狀)地配置線圈直徑不同的多個(gè)(例如兩個(gè))補(bǔ)正線圈70A、70B，在這些補(bǔ)正線圈70A、70B的環(huán)內(nèi)分別設(shè)置開關(guān)元件112A、112B。并且，構(gòu)成為由單獨(dú)的開關(guān)控制電路114A、114B以任意通電占空比通過(guò)PWM控制分別獨(dú)立地控制開關(guān)元件 112AU12B 的 0N/0FF。在圖16中表示在上述第二實(shí)施方式中的補(bǔ)正線圈70和電阻可變機(jī)構(gòu)120的一變形例。在該實(shí)施方式中，同心圓狀(或同軸狀)地配置線圈直徑不同的多個(gè)(例如兩個(gè)) 補(bǔ)正線圈70A、70B，在這些補(bǔ)正線圈70A、70B的環(huán)內(nèi)分別設(shè)置可變電阻122A、122B。并且， 構(gòu)成為由單獨(dú)的電阻控制部124A、124B分別獨(dú)立并且任意可變地控制可變電阻122A、122B 的電阻值。在圖15的開關(guān)機(jī)構(gòu)110中，以及在圖16的電阻可變機(jī)構(gòu)120中，都能夠任意并且多種多樣地選擇兩個(gè)補(bǔ)正線圈70A、70B中流動(dòng)的感應(yīng)電流的值(通電占空比或尖端值)的組合，并且能夠更大地增大等離子體密度分布控制的自由度。此外，如圖17A所示，還能夠?qū)⒀a(bǔ)正線圈70B保持在非動(dòng)作(非通電)狀態(tài)，而僅使補(bǔ)正線圈70A動(dòng)作(通電)?；蛘?，如圖17B所示，能夠?qū)⒀a(bǔ)正線圈70A保持在非動(dòng)作(非通電)狀態(tài)，而僅使補(bǔ)正線圈70B動(dòng)作(通電)。此外，如圖17C所示，還能夠使兩個(gè)補(bǔ)正線圈70A、70B同時(shí)動(dòng)作(通電)。第三實(shí)施方式作為其他的實(shí)施方式，還可以構(gòu)成為在上述第一實(shí)施方式中將開關(guān)機(jī)構(gòu)110替換為如圖18所示的開關(guān)機(jī)構(gòu)150。該開關(guān)機(jī)構(gòu)150具有經(jīng)由導(dǎo)體連接到補(bǔ)正線圈70的兩開放端的開關(guān)器152，基于來(lái)自主控制部74的指示切換控制開關(guān)器152的開關(guān)(0N/0FF)狀態(tài)的開關(guān)控制電路154。在該開關(guān)機(jī)構(gòu)150中，當(dāng)將開關(guān)器152切換為斷開(OFF)狀態(tài)時(shí)，由于補(bǔ)正線圈70 中沒(méi)有流動(dòng)感應(yīng)電流，所以等效于沒(méi)有補(bǔ)正線圈70的情況。當(dāng)將開關(guān)器152切換為閉合 (ON)狀態(tài)時(shí)，補(bǔ)正線圈70等效于兩端閉合的線圈，當(dāng)RF天線M中流動(dòng)高頻RFh電流時(shí)，在補(bǔ)正線圈70中流動(dòng)感應(yīng)電流。如圖19所示，還能夠適用于將這樣的開關(guān)機(jī)構(gòu)150應(yīng)用于同心圓狀地配置多個(gè)補(bǔ)正線圈70A、70B的結(jié)構(gòu)。即，同心圓狀地配置線圈直徑不同的多個(gè)(例如兩個(gè))補(bǔ)正線圈 70A、70B，在這些補(bǔ)正線圈70A、70B中分別插入連接開關(guān)器152A、152B。并且，可以由單獨(dú)的開關(guān)控制電路154A、154B分別獨(dú)立地開關(guān)控制開關(guān)器152A、152B。雖然在這樣的開關(guān)器方式中控制的自由度存在一定程度的限制，但是能夠進(jìn)行如圖17A 17C的電流密度(炸面餅圈狀等離子體的密度)分布的可變控制。此外，在設(shè)置如上所述的開關(guān)機(jī)構(gòu)150的情況下，能夠優(yōu)選采用在對(duì)一個(gè)被處理基板的等離子體處理中，根據(jù)工藝條件的變更、變化或切換，控制開關(guān)器150(152A、152B) 的開關(guān)狀態(tài)的方法。例如，在以如上所述的多層抗蝕劑法進(jìn)行的多步驟的蝕刻處理(圖9)中，采用如圖18的單一型補(bǔ)正線圈70 (開關(guān)器152)的情況，如圖20所示，在第一步驟將開關(guān)器152 切換為斷開(OFF)狀態(tài)，在第二步驟將開關(guān)器152切換為閉合(ON)狀態(tài)，在第三步驟將開關(guān)器152切換為斷開(OFF)狀態(tài)。此外，采用如圖19的雙子型補(bǔ)正線圈70A、70B(開關(guān)器152AU52B)的情況，如圖 21所示，在第一步驟將開關(guān)器152A、152B共同切換為斷開(OFF)狀態(tài)，在第二步驟將開關(guān)器 152A、152B共同切換為閉合(ON)狀態(tài)，在第三步驟分別將開關(guān)器152A切換為斷開(OFF)狀態(tài)、將開關(guān)器152B切換為閉合(ON)狀態(tài)。此外，如圖22所示，在沿縱向并列同軸狀地配置多個(gè)(例如三個(gè))補(bǔ)正線圈70A、 70B、70C的結(jié)構(gòu)中，能夠采用與上述相同的開關(guān)器152A、152B、152C和開關(guān)控制電路154A、 154B、154C(圖示省略)。作為與補(bǔ)正線圈70相關(guān)的其他實(shí)施例，如圖23所示，還可以構(gòu)成為選擇性地切換將多個(gè)(例如三個(gè))線圈導(dǎo)體70(1)、7(K2)、70(3)分別作為單獨(dú)的補(bǔ)正線圈運(yùn)行的單獨(dú)模式和作為電氣串聯(lián)連接的一個(gè)補(bǔ)正線圈運(yùn)行的連接模式。在圖23中，各線圈導(dǎo)體70(1)、7(Κ2)、70(3)由兩端夾著適當(dāng)間隙而開放的圓環(huán)狀單匝線圈(或多匝線圈)構(gòu)成，這些間隙能夠通過(guò)三個(gè)切換開關(guān)160、162、164和一個(gè)開關(guān) 166以多種模式電氣連接。第一切換開關(guān)160具有連接到最內(nèi)側(cè)的線圈導(dǎo)體70(1) —端上的第一固定接點(diǎn) 160a，連接到該線圈導(dǎo)體70(1)另一端上的可動(dòng)接點(diǎn)160b，和連接到相鄰的中間線圈導(dǎo)體 70(2) 一端上的第二固定接點(diǎn)160c。第二切換開關(guān)162具有連接到中間線圈導(dǎo)體7(K2) —端上的第一固定接點(diǎn)162a， 連接到該線圈導(dǎo)體7(K2)另一端上的可動(dòng)接點(diǎn)162b，和連接到外側(cè)相鄰的線圈導(dǎo)體70(3) 一端上的第二固定接點(diǎn)162c。第三切換開關(guān)164具有連接到外側(cè)線圈導(dǎo)體70(3) —端上的第一固定接點(diǎn)164a， 連接到該線圈導(dǎo)體70 (3)另一端上的可動(dòng)接點(diǎn)164b，和連接到開關(guān)166的可動(dòng)接點(diǎn)166d上的第二固定接點(diǎn)16如。開關(guān)166的固定接點(diǎn)166e連接到內(nèi)側(cè)線圈導(dǎo)體70(1)的一端。在相關(guān)結(jié)構(gòu)中，當(dāng)選擇上述單獨(dú)模式時(shí)，將第一切換開關(guān)160的可動(dòng)接點(diǎn)160b切換到第一固定接點(diǎn)160a，將第二切換開關(guān)162的可動(dòng)接點(diǎn)162b切換到第一固定接點(diǎn)162a，將第三切換開關(guān)164的可動(dòng)接點(diǎn)164b切換到第一固定接點(diǎn)164a，將開關(guān)166切換為斷開狀態(tài)。當(dāng)選擇上述連接模式時(shí)，將第一切換開關(guān)160的可動(dòng)接點(diǎn)160b切換到第二固定接點(diǎn)160c，將第二切換開關(guān)162的可動(dòng)接點(diǎn)162b切換到第二固定接點(diǎn)162c，將第三切換開關(guān) 164的可動(dòng)接點(diǎn)164b切換到第二固定接點(diǎn)164c，將開關(guān)166切換為閉合狀態(tài)。作為該實(shí)施方式的一變形例，例如能夠構(gòu)成為在三個(gè)線圈導(dǎo)體70(1)、7(K2)、 70(3)中，選擇任意兩個(gè)線圈導(dǎo)體為連接模式而選擇剩余的一個(gè)為單獨(dú)模式的這樣的開關(guān)電路網(wǎng)。此外，在本發(fā)明的補(bǔ)正線圈中會(huì)流動(dòng)大的感應(yīng)電流(此時(shí)為在RF天線中流動(dòng)的電流以上(比其更大)的電流)，要密切關(guān)注補(bǔ)正線圈的發(fā)熱。根據(jù)該觀點(diǎn)，如圖24Α所示，能夠通過(guò)在補(bǔ)正線圈70的附近設(shè)置氣冷風(fēng)扇，而設(shè)置以氣冷方式冷卻的線圈冷卻部。或者，如圖24Β所示，還可以由中空的銅制管構(gòu)成補(bǔ)正線圈 70，并設(shè)置將制冷劑供給到其中而防止補(bǔ)正線圈70過(guò)熱的線圈冷卻部。在上述實(shí)施方式中的感應(yīng)耦合型等離子體蝕刻裝置的結(jié)構(gòu)是一個(gè)例子，不僅等離子體生成機(jī)構(gòu)的各部分能夠進(jìn)行各種變形，而且與等離子體生成沒(méi)有直接關(guān)系的各部分的結(jié)構(gòu)也顯然能夠進(jìn)行各種變形。例如，雖然在上述實(shí)施方式中補(bǔ)正線圈70固定配置在一個(gè)區(qū)域中，但是也可以采用能夠改變補(bǔ)正線圈70的位置的結(jié)構(gòu)，特別是能夠任意改變其高度位置的結(jié)構(gòu)。此外，在補(bǔ)正線圈70的電流路徑或環(huán)內(nèi)，除了上述開關(guān)元件112、電阻122或開關(guān)器152(152A、152B、152C)以外，例如還可以構(gòu)成為設(shè)置了電容器(未圖示)的結(jié)構(gòu)。此外，作為RF天線M和補(bǔ)正天線70的基本形態(tài)，能夠構(gòu)成為平面形狀以外的類型，例如圓頂形(dome)等。進(jìn)一步地，還能夠?yàn)樵O(shè)置在腔室10的頂部以外的區(qū)域上的類型， 例如能夠?yàn)樵O(shè)置在腔室10的側(cè)壁之外的螺旋形(helical)類型。此外，也能夠?yàn)橐跃匦蔚谋惶幚砘鍨閷?duì)象(対t石)的腔室結(jié)構(gòu)，也能夠?yàn)榫匦蔚腞F天線結(jié)構(gòu)，矩形的補(bǔ)正線圈結(jié)構(gòu)。此外，在處理氣體供給部中，還可以構(gòu)成為從頂部將處理氣體導(dǎo)入腔室10內(nèi)，并且在基座12上不施加直流偏置控制用的高頻RFJ勺方式也是可以的。另一方面，本發(fā)明還能夠應(yīng)用于使用多個(gè)RF天線或天線/段，并由多個(gè)高頻電源或高頻供電系統(tǒng)將等離子體生成用的高頻功率分別單獨(dú)地供給到這些多個(gè)RF天線(或天線/段)中的方式的等離子體
直ο進(jìn)而，本發(fā)明的感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置或等離子體處理方法不限于等離子體蝕刻的技術(shù)領(lǐng)域，也可以應(yīng)用于等離子體CVD、等離子體氧化、等離子體氮化、濺射等的其他等離子體工藝中。此外，本發(fā)明中的被處理基板不限于半導(dǎo)體晶片，也能夠?yàn)槠桨屣@示器用的各種基板、光掩膜、CD基板、或印刷基板等。
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，包括 具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在所述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線， 在所述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理，而將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部，為了控制所述處理容器內(nèi)的所述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)與所述RF天線耦合的位置、在所述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈， 設(shè)置在所述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的開關(guān)元件，和以期望的占空比，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制對(duì)所述開關(guān)元件進(jìn)行ON/OFF控制的開關(guān)控制部。
2.一種等離子體處理裝置，包括 具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在所述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線， 在所述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部，為了控制所述處理容器內(nèi)的所述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與所述RF天線耦合的位置、在所述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈， 設(shè)置在所述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的可變電阻，和將所述可變電阻的電阻值控制為期望值的電阻控制部。
3.一種等離子體處理裝置，包括 具有電介質(zhì)窗的處理容器，配置在所述電介質(zhì)窗之外的RF天線， 在所述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部，為了控制所述處理容器內(nèi)的所述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與所述RF天線耦合的位置上、在所述處理容器之外配置的補(bǔ)正線圈，和設(shè)置在所述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的開關(guān)器。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述電介質(zhì)窗構(gòu)成所述處理容器的頂部，所述RF天線配置在所述電介質(zhì)窗之上， 所述補(bǔ)正線圈配置為與所述RF天線平行。
5.如權(quán)利要求3或4所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述補(bǔ)正線圈由兩端閉合的單匝線圈或多匝線圈構(gòu)成，相對(duì)于所述RF天線同軸地配置，具有在徑向上使線圈導(dǎo)體位于所述RF天線的內(nèi)周和外周之間的線圈直徑。
6.一種等離子體處理裝置，包括具有電介質(zhì)窗的能夠真空排氣的處理容器， 配置在所述電介質(zhì)窗之外的RF天線， 在所述處理容器內(nèi)保持被處理基板的基板保持部，為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理，將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部，為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合而產(chǎn)生處理氣體的等離子體，將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部，為了控制所述處理容器內(nèi)的所述基板上的等離子體密度分布，在能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與所述RF天線耦合的位置、在所述處理容器之外配置的第一和第二補(bǔ)正線圈，和分別設(shè)置在所述第一和第二補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)的第一和第二開關(guān)器。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述電介質(zhì)窗構(gòu)成所述處理容器的頂部，所述RF天線配置在所述電介質(zhì)窗之上，所述第一和第二補(bǔ)正線圈配置為與所述RF天線平行。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述第一和第二補(bǔ)正線圈配置為同心狀。
9.如權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述第一和第二補(bǔ)正線圈在不同的高度位置上同軸地配置。
10.如權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的等離子體處理裝置，其特征在于具有用于冷卻所述補(bǔ)正線圈的線圈冷卻部。
11.一種等離子體處理方法，其是在等離子體處理裝置中對(duì)被處理基板實(shí)施期望的等離子體處理的等離子體處理方法，其中，該等離子體處理裝置包括具有電介質(zhì)窗的處理容器；配置在所述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線；在所述處理容器內(nèi)保持所述被處理基板的基板保持部；為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理而將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部；和為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生處理氣體的等離子體而將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部；該等離子體處理方法的特征在于在所述處理容器之外與所述RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與所述RF天線耦合的補(bǔ)正線圈，在所述補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)設(shè)置開關(guān)器，控制所述開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)而控制所述基板上的等離子體密度。
12.如權(quán)利要求11所述的等離子體處理方法，其特征在于在對(duì)一片被處理基板的等離子體處理中，根據(jù)工藝條件的變更、變化或切換，控制所述開關(guān)器的開關(guān)狀態(tài)。
13.一種等離子體處理方法，其是在等離子體處理裝置中對(duì)被處理基板實(shí)施期望的等離子體處理的等離子體處理方法，其中，該等離子體處理裝置包括具有電介質(zhì)窗的處理容器；配置在所述電介質(zhì)窗之外的線圈狀RF天線；在所述處理容器內(nèi)保持所述被處理基板的基板保持部；為了對(duì)所述基板實(shí)施期望的等離子體處理而將期望的處理氣體供給至所述處理容器內(nèi)的處理氣體供給部；和為了在所述處理容器內(nèi)通過(guò)感應(yīng)耦合產(chǎn)生處理氣體的等離子體而將適合處理氣體高頻放電的頻率的高頻電力供給至所述RF天線的高頻供電部；該等離子體處理方法的特征在于在所述處理容器之外，與所述RF天線平行地配置能夠通過(guò)電磁感應(yīng)而與所述RF天線耦合的第一和第二補(bǔ)正線圈，在所述第一和第二補(bǔ)正線圈的環(huán)內(nèi)分別設(shè)置第一和第二開關(guān)器，控制所述第一和第二開關(guān)器的各自的開關(guān)狀態(tài)而控制所述基板上的等離子體密度。
14.如權(quán)利要求13所述的等離子體處理方法，其特征在于在對(duì)一個(gè)被處理基板的等離子體處理中，根據(jù)工藝條件的變更、變化或切換，控制所述第一和第二開關(guān)器的各自的開關(guān)狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置和等離子體處理方法。在感應(yīng)耦合型等離子體工藝中，采用簡(jiǎn)單的補(bǔ)正線圈自由且精細(xì)地控制等離子體的密度分布。在該感應(yīng)耦合型等離子體處理裝置中，在與RF天線(54)接近的電介質(zhì)窗(52)之下炸面餅圈狀地產(chǎn)生感應(yīng)耦合等離子體，使該炸面餅圈狀的等離子體分散在大的處理空間內(nèi)，在基座(12)附近(即半導(dǎo)體晶片W上)使等離子體的密度平均化。并且，使基座(12)附近的等離子體密度分布在徑向上均勻化，由補(bǔ)正環(huán)(70)對(duì)RF天線(54)產(chǎn)生的RF磁場(chǎng)實(shí)施電磁場(chǎng)的補(bǔ)正，而且能夠根據(jù)工藝條件由開關(guān)機(jī)構(gòu)(110)改變補(bǔ)正線圈(70)的通電占空比。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102157325SQ20101058948
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2010年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者傳寶一樹, 山澤陽(yáng)平, 山涌純, 輿水地鹽, 齊藤昌司 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社