專利名稱：等離子體處理裝置和可變阻抗裝置的校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及，l'例如半導(dǎo)體處現(xiàn)系統(tǒng)屮使/目等離子體來對被處理 基板實施等離子體處理的裝置。這里，所謂半導(dǎo)體處理是指通過在半 導(dǎo)體晶片或LCD基板等被處理基板上以規(guī)定圖案形成半導(dǎo)體層、絕緣 層、導(dǎo)電層等，從而在該被處理基板上制造半導(dǎo)體器件或包含與半導(dǎo) 體器件連接的布線、電極等的構(gòu)造物而實施的各種處理。
背景技術(shù)：
通常，在半導(dǎo)體器件制造中，進行成膜處理、退火處理、蝕刻處 理、氧化擴散處理等各種處理。在這些處理中，多傾向于在使用高頻(RF) 電力的等離子體處理裝置中進行。例如在平行平板型的等離子體處理裝置中，在兼作載置臺的下部 電極上放置半導(dǎo)體晶片。通過在該下部電極和與之相對的上部電極之 間施加RF電力，產(chǎn)生等離子體。由該等離子體來進行成膜處理或蝕刻 處理等各種處理。為了提高由半導(dǎo)體晶片制造的制品的合格率，必需將等離子體處 理的晶片面內(nèi)均勻性維持得高。此時，對于半導(dǎo)體晶片的等離子體處 理的均勻性很大程度上取決于在處理室內(nèi)產(chǎn)生的等離子體的狀態(tài)。因
此，以前為了使等離子體的狀態(tài)最佳，調(diào)整加工時的處理室內(nèi)的壓力 或溫度，調(diào)整提供給處理室內(nèi)的各種氣體的氣體比，或微調(diào)上部電極 與下部電極間的間隔等。因為可最有效控制等離子體狀態(tài)，所以在現(xiàn)有裝置中，傾向于采 樣可調(diào)整上下兩電極間的間隔的結(jié)構(gòu)。例如，為了能升降下部電極， 而在處理室的底部側(cè)設(shè)置使下部電極升降的升降機構(gòu)。必要時，使用 該升降機構(gòu)來使上述下部電極升降，調(diào)整其與上部電極的間隔。如上所述，在構(gòu)成電極可升降的等離子體處理裝置中，可與處理 條件或裝置自身的狀況無關(guān)地將等離子體的狀態(tài)維持在良好狀態(tài)。但 是，必需是例如原樣維持內(nèi)部的氣密狀態(tài)并能上下移動下部電極自身 的構(gòu)造。另外，必需設(shè)置使該下部電極向上下方向升降的升降機構(gòu)或 電機等。因此，不僅裝置大型化，而且導(dǎo)致高成本化等問題。另外， 因為裝置自身大型化，所以存在裝置的設(shè)置空間、即空間占用也增大 等問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的第一 目的在于提供一種能通過簡單結(jié)構(gòu)來最佳調(diào)整等離 子體狀態(tài)、以將等離子體處理的面內(nèi)均勻性維持得髙的等離子體處理 裝置。本發(fā)明的第二目的在于提供一種能通過簡單結(jié)構(gòu)來穩(wěn)定維持處理 室內(nèi)的等離子體狀態(tài)的等離子體處理裝置。本發(fā)明的第三目的在于提供一種消除與等離子體處理裝置中使用 的阻抗設(shè)定部有關(guān)的誤差(個體差)來校正用的校正方法。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種使用等離子體來對被處理基板 實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備容納上述被處理基板的氣密處理室；向上述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體供給系統(tǒng)；將上述處理室內(nèi)排氣且將上述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng)按照在上述處理室內(nèi)相互對向的方式配置的第一和第二電極，在 上述第一及第二電極間，形成將上述處理氣體激勵并等離子體化的RF 電場；
經(jīng)匹配電路連接于上述第一及第二電極的、提供RF電力的RF電 源，上述匹配電路自動進行輸入阻抗相對上述RF電力的匹配；阻抗設(shè)定部，經(jīng)布線連接于在上述等離子體處理中與上述等離子 體電耦合的規(guī)定部件上，設(shè)定作為與從上述等離子體輸入到上述規(guī)定 部件的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗，上述阻抗設(shè)定部可變更上述 反方向阻抗的值；和向上述阻抗設(shè)定部提供關(guān)于上述反方向阻抗設(shè)定值的控制信號的 控制部。在本說明書中，上述"反方向"術(shù)語是指上述RF分量的流動方向 為電氣上與電流從上述RF電源向上述處理室內(nèi)的上述第一或第二電 極流動的方向相反的方向。即，電流從上述RF電源向上述第一或第二 電極流動的方向為正方向，與之相反的方向為反方向。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種使用等離子體來對被處理基板 實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備 容納上述被處理基板的氣密處理室； 向上述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體供給系統(tǒng) 將上述處理窒內(nèi)排氣且將上述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng) 按照在上述處理室內(nèi)相互對向的方式配置的第一及第二電極，在 上述第一及第二電極間，形成將上述處理氣體激勵并等離子體化的RF經(jīng)匹配電路連接于上述第一及第二電極的、提供RF電力的RF電 源，上述匹配電路自動進行輸入阻抗相對上述RF電力的匹配；阻抗設(shè)定部，經(jīng)布線連接于在上述等離子體處理中與上述等離子 體電耦合的規(guī)定部件上，設(shè)定反方向阻抗，該阻抗與從上述等離子體 輸入到上述規(guī)定部件的相對上述RF分量的基本頻率而不同的髙次諧 波之一對應(yīng)的阻抗，上述阻抗設(shè)定部可變更上述反方向阻抗的值和向上述阻抗設(shè)定部提供關(guān)于上述反方向阻抗設(shè)定值的控制信.號的 控制部。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種使用等離子體來對被處理基板 實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備 容納上述被處理基板的氣密處理室
向上述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體供給系統(tǒng)；將上述處理室內(nèi)排氣且將上述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng)；按照在上述處理室內(nèi)相互對向的方式配置的第一及第二電極，在上述第一及第二電極間，形成將上述處理氣體激勵并等離子體化的RF電場；分別連接上述第一及第二電極且導(dǎo)出到上述處理室外的第一及第 二布線，上述第一及第二布線形成包含上述第一及第二電極間的電耦 合的交流電路的一部分配置在上述第一布線上的、提供第一 RF電力的第一 RF電源；在上述第一布線上配置在上述第一電極和上述第一 RF電源之間 的、自動進行輸入阻抗相對上述第一 RF電力的匹配的第一匹配電路阻抗設(shè)定部，配置在上述第二布線上，設(shè)定作為與從上述等離子 體輸入到上述第二電極的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗，上述阻抗 設(shè)定部可變更上述反方向阻抗的值，上述RF分量包含具有上述第一 RF電力的基本頻率的分量；和向上述阻抗設(shè)定部提供關(guān)于上述反方向阻抗設(shè)定值的控制信號的 控制部。根據(jù)本發(fā)明的第4方面，提供一種使用等離子體來對被處理基板實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備 容納上述被處理基板的氣密處理室； 向上述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體供給系統(tǒng)； 將上述處理室內(nèi)排氣且將上述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng) 按照在上述處理室內(nèi)相互對向的方式配置的第一及第二電'極，在上述第一及第二電極間，形成將上述處理氣體激勵并等離子體化的RF分別連接上述第一及第二電極且導(dǎo)出到上述處理室外的第一及第 二布線，上述第一及第二布線形成包含上述第一及第二電極間的電耦 合的交流電路的一 部分；配置在上述第一布線上的、提供第一RF電力的第一 RF電源； 在上述第一布線上配置在上述第一電極和上述第一 RF電源之間 的、自動進行輸入阻抗相對上述第一RF電力的匹配的第一匹配電路；
阻抗設(shè)定部，配置在上述第一布線上，設(shè)定作為與從上述等離子體輸入到上述第一電極的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗，上述阻抗 設(shè)定部可變更上述反方向阻抗值，上述RF分量包含具有上述第一 RF 電力的基本頻率的諧波；和向上述阻抗設(shè)定部提供關(guān)于上述反方向阻抗設(shè)定值的控制信號的 控制部。根據(jù)本發(fā)明的第5方面，提供一種使用等離子體來對被處理基板實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備 容納上述被處理基板的氣密處理室； 向上述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體供給系統(tǒng) 將上述處理室內(nèi)排氣且將上述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng)； 按照在上述處理室內(nèi)相互對向的方式配置的第一及第二電極，在上述第一及第二電極間，形成將上述處理氣體激勵并等離子體化的RF電場；分別連接上述第一及第二屯極且導(dǎo)出到上述處理室外的第一及第 二布線，上述第一及第二布線形成包含上述第一及第二電極間的電耦 合的交流電路的一部分；配置在上述第一布線上的、提供第一RF電力的第一RF電源；在上述第一布線上配置在上述第一電極和上述第一 RF電源之間 的、自動進行輸入阻抗相對上述第一RF電力的匹配的第一匹配電路阻抗設(shè)定部，配置在上述第一布線上，設(shè)定作為與輸入到上述第 —電極的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗-.配置在上述第二布線上的、提供第二RF電力的第二RF電源，上 述第二 RF電源可變更上述第二 RF電力的頻率在上述第二布線上配置在上述第二電極和上述第二 RF電源之間 的、自動進行輸入阻抗相對上述第二RF電力的匹配的第二匹配電路； 和向上述第二RF電源提供關(guān)于上述第二 RF電力頻率設(shè)定值的控制 信號的控制部。根據(jù)本發(fā)明的第6方面，提供一種涉及第一方面的裝置中上述阻 抗設(shè)定部的校正方法，其特征在于具備如下步驟
測定得到彌補上述阻抗設(shè)定部中固有的上述反方向阻抗設(shè)定中的誤差的校正數(shù)據(jù)的步驟和在由上述校正數(shù)據(jù)修正上述設(shè)定值后，調(diào)整上述反方向阻抗的步本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點將在后面的描述中得到闡明， 一部分從 該描述中顯而易見，或通過實踐本發(fā)明而得到。通過后面特別指出的 說明和組合，可實現(xiàn)并獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


附圖引入并構(gòu)成說明書的一部分，說明本發(fā)明當前的優(yōu)選實施方 式，并結(jié)合上述的概述和下述的優(yōu)選實施方式的詳細說明，來解釋本 發(fā)明的原理。圖1是表示本發(fā)明實施方式1的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。圖2是表示圖1所示裝置中、連接于下部電極上的匹配電路與阻 抗設(shè)定部的電路結(jié)構(gòu)圖。圖3是表示圖1所示裝置中、阻抗設(shè)定部的調(diào)整值(記數(shù)值)與電容 量的相互關(guān)系的曲線。圖4是表示圖1所示裝置中、阻抗設(shè)定部的調(diào)整值(記數(shù)值)與電抗 的相互關(guān)系的曲線。圖5是表示圖1所示裝置中、加工A、 B的記數(shù)值與等離子體處 理的面內(nèi)均勻性3 o的關(guān)系曲線。圖6A-C是表示由現(xiàn)有裝置和圖1所示裝置進行加工時的直徑 300mm的晶片上的蝕刻率分布的曲線。圖7A-G是表示圖1所示裝置中阻抗設(shè)定部的變形例的電路圖。圖8是表示圖1所示裝置中、改變向上部電極與下部電極施加的 RF電力組合時的等離子體穩(wěn)定性的圖。圖9是表示圖1所示裝置中、阻抗設(shè)定部的記數(shù)值與等離子體穩(wěn) 定性的關(guān)系圖。圖IO是表示圖1所示裝置中、進行校正時的電抗測定器的安裝狀 態(tài)的圖。圖IIA-C是分別模式表示具有圖l所示結(jié)構(gòu)的多個(2個)等離子體
處理裝置的記數(shù)值與電抗的關(guān)系、校正前后的記數(shù)值的關(guān)系、記數(shù)值 與電抗的關(guān)系的圖。圖12是表示圖1所示裝置中、記數(shù)值與匹配位置的關(guān)系曲線。圖13是表示本發(fā)明實施方式4的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu) 圖，這里，使用阻抗設(shè)定部與可變頻型RF電源。圖14是表示本發(fā)明實施方式5的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu) 圖，這里，阻抗設(shè)定部連接在上部電極上。圖15是表示圖14所示裝置中、連接于上部電極上的匹配電路與 阻抗設(shè)定部的電路結(jié)構(gòu)圖。圖16是表示14所示裝置中、CD移位相對阻抗(13.56MHz)的變化 曲線。圖17是表示本發(fā)明實施方式6的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu) 圖，這里，僅一個電極上連接RF電源。圖18是表示本發(fā)明實施方式7的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu) 閣，這里，配置諧振用阻抗設(shè)定部。圖19是表示圖18所示裝置中、諧振用阻抗設(shè)定部一例的電路圖。圖20是表示圖18所示裝置中、作為下部電極電壓值的底部電壓 Vpp相對可變電容電容量的依賴性的曲線。圖21A-D是表示圖18所示裝置中、包含基波的各諧波的底部電壓 Vpp相對可變電容電容量的依賴性的曲線。圖22是表示圖18所示裝置中、等離子體中的電子密度相對可變 電容電容量的依賴性的曲線。圖23是表示圖18所示裝置中、相對可變電容的電容量的蝕刻率 面內(nèi)均勻性評價的曲線。圖24A-E是模式記述實施方式7的等離子體處理裝置來表示諧振 用阻抗設(shè)定部的連接狀態(tài)的圖。圖25A-C是表示實施方式7的具有多個阻抗可變部的諧振用阻抗 設(shè)定部的變形例的電路圖。圖26是說明圖25所示電路圖的各連接點用的模式圖。圖27A-D是表示高通濾波器一例的電路圖。圖28A-D是表示低通濾波器一例的電路圖。
圖29是表示陷波濾波器一例的電路圖。圖30是表示將RF電源分別連接于上部電極和下部電極雙方上時 的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。以下的說明中，具有大 致相同功能及結(jié)構(gòu)的構(gòu)成要素標以相同符號，僅在必要時進行重復(fù)說 明。實施方式l圖1是表示本發(fā)明實施方式1的等離子體處理裝置的示意結(jié)構(gòu)圖。 如圖1所示，等離子體處理裝置2具有例如鋁制可抽真空的筒體狀的 處理室4。處理室4接地。在處理室4的天井部，經(jīng)絕緣部件8安裝固 定例如鋁制的上部電極6。上部電極6形成連接于氣體供給部GS的澆 淋板結(jié)構(gòu)。從澆淋板結(jié)構(gòu)6向處理室4內(nèi)導(dǎo)入處理氣體等處理中必需 的各種氣休。在上部電極6上連接RF線10。 RF線10中途經(jīng)第一匹配電路12 連接于等離子體產(chǎn)生用第一 RF電源14上。從第一RF電源14向上部 電極6施加例如60MHz的RF電力。第一匹配電路12具有自動匹配功 能，為了使從第一 RF電源14向上部電極6提供的RF電力在上部電 極6中不引起反射，輸入阻抗例如變?yōu)?0Q。在處理室4的底部，形成連接于包含真空泵等的真空排氣部ES的 排氣口 16。通過真空排氣部ES，將處理室4內(nèi)排氣，同時，將處理室 4內(nèi)設(shè)定為真空。與上部電極6相對地在從處理室4的底部豎立的支柱 上絕緣狀態(tài)配置下部電極18。下部電極18例如由鋁構(gòu)成，也具有作為 載置臺的功能。在上面裝載例如半導(dǎo)體晶片W,作為被處理基板。在處理室4的側(cè)壁上配置在搬入搬出晶片W時開閉的門20。包圍 上部電極18周圍地配置支撐在處理室側(cè)壁上并整流排氣氣體的整流板 22。整流板22使向下方排氣的氣體從下部電極18均勻流出。在下部 電極18的上面?zhèn)戎車?，為了將等離子體匯聚在晶片W的表面上，配 置例如由石英或陶瓷等構(gòu)成的聚焦環(huán)(未圖示)。下部電極18上連接RF線24。 RF線24經(jīng)第二匹配電路26連接
偏壓用第二 RF電源28。偏壓用第二 RF電源28發(fā)出頻率比第一RF 電源14低的例如13.56MHz的RF電力。RF線10、 24或第一及第二 RF電源14、 28形成包含上部電極6 與下部電極18之間電耦合的交流電路。從第一RF電源14向上部電極 6施加的RF電力主要用于在下部電極18與上部電極6之間的處理空 間S中形成等離子體化處理氣體的RF電場。從第二 RF電源28向下 部電極18施加的RF電力主要用于將等離子體中的離子引入晶片W的 表面。另外，也可由第二RF電源28產(chǎn)生等離子體。在第二匹配電路26與下部電極18之間的RF線24上配置阻抗設(shè) 定部30。阻抗設(shè)定部30使從上部電極6側(cè)看的阻抗變化。換言之，阻 抗設(shè)定部30根據(jù)從第一 RF電源14供給上部電極6的60MHz的RF 電力，設(shè)定作為與從等離子體輸入下部電極18的RF分量對應(yīng)的阻抗 的反方向阻抗。阻抗設(shè)定部30通過例如微計算機等構(gòu)成的阻抗控制部 32來調(diào)整并適當控制反方向阻抗。具體而言，如圖2所示，第二匹配電路26具有第一固定線圈34、 第一可變電容CI和第二固定線圈36。在RF線上從上部電極18(參照 圖l)側(cè)順序向第二 RF電源28側(cè)串聯(lián)連接這些部件。在第二固定線圈36的兩端與地之間，分別并聯(lián)連接第二可變電容 C2和固定電容C3。第二匹配電路26具有自動匹配功能(與上述的第一 匹配電路12 —樣)，為了使從第二 RF電源28向下部電極18提供的 RF電力的反射波不返回第二 RF電源28，使輸入阻抗例如變?yōu)?0Q 。 此時，位置傳感器38可確認自動變化的第一可變電容C1的調(diào)整位置 (對應(yīng)于此時的電容量)。從上部電極6提供的第一RF電源14的電流 經(jīng)處理室4的側(cè)壁或下部電極18等流入地。相反，從下部電極18提 供的第二 RF電源28的電流經(jīng)處理室4的側(cè)壁或上部電極6流入地。阻抗設(shè)定部30串聯(lián)連接于RF線24與地之間，例如由電感約為 200nH的固定線圈40和可變電容42構(gòu)成。通過變化可變電容42的電 容量，如上所述，設(shè)定從施加60MHz的RF電力的上部電極6看的下 部電極18側(cè)的阻抗。此時，通過串接在可變電容42上的調(diào)整部件44 來自動變化可變電容42的電容量值。將代表此時的阻抗設(shè)定值的刻度 調(diào)整值(下面稱為記數(shù)值)顯示在調(diào)整部件44等中。此時，也可同時顯 示阻抗本身的值。從阻抗控制部32向調(diào)整部件44輸入來自對處理晶 片的加工條件等加以規(guī)定的制法的指定阻抗，作為記數(shù)值。另外，也 可代替顯示阻抗設(shè)定值或記數(shù)值的功能，或同時兼具向上位控制器傳 送(輸出)信息的功能。阻抗設(shè)定部30的各固定線圈40的阻抗或可變電容42的電容量(包 含可變范圍)設(shè)定為相對第二 RF電源28的頻率13.56MHz的阻抗至少 比由處理室4及其中產(chǎn)生的等離子體構(gòu)成的負載阻抗大2倍以上。由 此，即使阻抗設(shè)定部30的阻抗變化，對于第二匹配電路26而言，也 基本上對匹配動作無影響。另外，據(jù)此可防止設(shè)置阻抗設(shè)定部引起的 RF電力的高損耗及伴隨其的阻抗設(shè)定部的燒壞。圖3示出調(diào)整部件44的記數(shù)值DV與可變電容42的電容量的相 關(guān)關(guān)系的一例。電容量相對記數(shù)值DV0-20可在5-130pF程度的范圍內(nèi) 大致直線變化。另外，這里設(shè)定得記數(shù)值DV大，電容量小。圖4示出調(diào)整部件44的記數(shù)值與DV與相對施加于上部電極6上 的60MHz的阻抗設(shè)定部側(cè)的電抗的相關(guān)關(guān)系。從圖4可知，通過使記 數(shù)值DV在5-20的范圍內(nèi)變化，可將電抗控制在-30-+6000的范圍內(nèi)。下面說明上述構(gòu)成的本實施方式的動作。這里，作為等離子體處理的一例，舉例說明通過蝕刻在例如由二 氧化硅膜構(gòu)成的基底層上形成的多晶硅膜來形成柵電極的情況。在同 一等離子體處理裝置內(nèi)連續(xù)進行蝕刻率大的加工A和蝕刻率小的過蝕 刻用加工B。在兩階段加工中的加工A中，為了露出形狀，進行各向 異性強的蝕刻，在加工B中，進行與基底層的選擇比非常大的蝕刻。在加工A和加工B中，因為提供的多種氣體的供給量的氣體比、 供給電力、加工壓力等加工條件變化，所以處理空間S中產(chǎn)生的等離 子體的狀態(tài)對應(yīng)地變化。此時，控制阻抗設(shè)定部30，保持等離子體處 理的面內(nèi)均勻性。對于加工A和加工B，分別事先經(jīng)實驗求出最佳的阻抗設(shè)定部30 的阻抗設(shè)定值。阻抗設(shè)定值在進行各加工A、 B時，從控制等離子體 處理裝置2的整體動作的主控制部CPU，經(jīng)阻抗控制部32,作為記數(shù) 值輸入阻抗設(shè)定部30。阻抗設(shè)定部30對應(yīng)于此記數(shù)值地使可變電容 42的電容量自動變化，結(jié)果，將阻抗調(diào)整為最佳值。
這里，加工A和加工B的加工條件一例如下。 [加工A]加工氣體(蝕刻氣體)HBr/O2=400/lsccm 加工壓力2.7Pa(20mTorr) 下部電極溫度75 "CRF電力上部電極/下部電極-200/100W(瓦特) [加工B]加工氣體(蝕刻氣體)HBr/O2=1000/4sccm 加工壓力20Pa(150mTorr) 下部電極溫度75'CRF屯力上部電極廠F部電極-650/200W(瓦特)下面，說明對各加工A、 B的均勻性控制特性評價所進行的實驗。 在本實驗中，邊稍改變阻抗設(shè)定部30的記數(shù)值邊分別執(zhí)行蝕刻25秒 無抗蝕圖的一樣的多晶硅晶片(聚3晶片)的步驟。圖5是表示此吋的加 工A、 B的記數(shù)值DV與等離子體處理的而內(nèi)均勻性3 o的關(guān)系曲線。 這吋，o表示標準偏差。從圖5可知，使記數(shù)值變化后，使阻抗設(shè)定部30的阻抗稍稍變化。 結(jié)果，面內(nèi)均勻性變動大，可判斷各加工A、 B都存在面內(nèi)均勻性變 為最小值的記數(shù)值。此時，在加工A中面內(nèi)均勻性變?yōu)樽钚≈档挠洈?shù) 值大致為11.5。在加工B中面內(nèi)均勻性變?yōu)樽钚≈档挠洈?shù)值大致為 15.8。這里，因為由現(xiàn)有裝置和本實施方式裝置各進行加工A、 B，所以 說明此時的評價結(jié)果。圖6A、 B、 C是表示由現(xiàn)有裝置和本實施方式裝置進行加工時的 直徑300mm晶片上的蝕刻率ER的分布曲線。作為現(xiàn)有裝置，使用共 同固定上下電極，將阻抗調(diào)整為加工B用的裝置。圖6A表示由現(xiàn)有裝置實施加工A的結(jié)果。省略記載由現(xiàn)有裝置 實施加工B的結(jié)果。圖6B表示由本實施方式的裝置實施加工A的結(jié) 果。圖6C表示由本實施方式的裝置實施加工A的結(jié)果。在現(xiàn)有裝置進行加工B的情況下，雖未圖示，但等離子體處理可 得到良好的面內(nèi)均勻性。在現(xiàn)有裝置進行加工A的情況下，如圖6A
所示，晶片中心部的蝕刻率ER小，前進到周圍部，蝕刻率ER變高。 蝕刻的面內(nèi)均勻性3 (J惡化到14.4%左右。相反，在本實施方式裝置中，參照上述圖5所示結(jié)果，以記數(shù)值 DV11.5進行加工A，以記數(shù)值DV15.8進行加工B。結(jié)果，如圖6B所 示，在加工A中，等離子體處理的面內(nèi)均勻性3o可非常高地維持在 3.2%左右。另夕卜，如圖6C所示，在加工C中，等離子體處理的面內(nèi) 均勻性3 (J可非常高地維持在7.0%。因此，判斷在本實施方式裝置中， 兩加工A、 B都可高地維持等離子體處理的面內(nèi)均勻性。阻抗設(shè)定部32可構(gòu)成廉價且非常小型的電氣元件作為主體。因此， 與上下電極之一可升降的現(xiàn)有等離子體處理裝置相比，其結(jié)構(gòu)非常簡 單，并且可大幅度縮小設(shè)置空間。另外，阻抗設(shè)定部32的記數(shù)值只不 過是表示一例，最佳值可隨加工條件等變動。圖2中，示例在RF線24與地之間連接固定線圈40和可變電容 42的串聯(lián)連接電路作為阻抗設(shè)定部30的情況。阻抗設(shè)定部30也可代 之以釆樣例如圖7A-G所示的Kl路結(jié)構(gòu)。圖7A-G是表示阻抗設(shè)定部30 的變形例的電路圖。圖7A表示替換固定線圈40和可變電容42的連接順序所連接的電 路。圖7B表示串聯(lián)連接可變化阻抗的可變線圈50與固定電容52的電 路。也可設(shè)置可變電容42來代替固定電容52。圖7C表示串聯(lián)連接可 變電容42和固定線圈55并與固定線圈40并聯(lián)連接的電路。據(jù)此，在 可變電容42與固定線圈55的串聯(lián)諧振下可最小化阻抗。另一方面， 通過可變電容42、固定線圈40、固定線圈55的并聯(lián)諧振可最大化阻 抗。圖7D表示將可變電容50和固定電容54的串聯(lián)電路與固定電容 52并聯(lián)連接的電路。圖7E表示依次順序串聯(lián)連接固定電容52與固定 線圈40的并聯(lián)連接電路、另一固定電容54、可變線圈50的電路。在 該電路中，例如通過使固定線圈40與固定電容52產(chǎn)生的并聯(lián)諧振頻 率與RF電源28的頻率一致，可確實將阻抗設(shè)定部30相對RF電源28 的阻抗提高到10倍以上。圖7F表示通過分別將開關(guān)53串聯(lián)連接在多個電容52上、任意組 合這些開關(guān)53來切換開、關(guān)、從而階段性變化電容量的電路。圖7G
表示分別將開關(guān)53串聯(lián)連接在多個電感40上、并將其與可變電容42 組合的電路。通過任意組合開關(guān)53切換開、關(guān)，使電感階段性變化。 由可變電容進行微調(diào)，由電感切換進行粗調(diào)。從而，可取得寬的控制 范圍，并能進行細微控制。在作為目標的阻抗處于彼此分離的兩點的情況下，通過切換固定 電路元件來進行粗調(diào)，并且通過使頻率連續(xù)變化來進行微調(diào)，可以高 精度實現(xiàn)作為目標的阻抗的變化。實施方式2在上述實施方式1中，主要說明目的在于提高等離子體處理的面 內(nèi)均勻性的加工，但有時必需進行將等離子體的穩(wěn)定性維持得高的加 工。這里，就等離子體的穩(wěn)定性而言，處理空間S中的等離子體對應(yīng) 于加工條件、例如施加的RF電力或加工壓力等從整流板22(參照圖1) 向下方吋而漏出、時而不漏。從而，在等離子體從整流板22向下方吋 而不漏的怙況和吋而漏出的情況下，從第一匹配電路12或第二匹配電 路26(參照圖1)看處理室4內(nèi)的等離子體時的阻抗各不相同。同時，各 匹配電路12、 26為了如上所述匹配輸入阻抗，分別自動變化阻抗，改 變調(diào)整位置。此時，若等離子體在不漏的狀態(tài)下穩(wěn)定、或在漏出的狀態(tài)下穩(wěn)定， 則不產(chǎn)生問題。但是，在中間狀態(tài)、即等離子體處于漏與不漏的臨界 狀態(tài)時，匹配電路為了實現(xiàn)阻抗匹配，調(diào)整位置反復(fù)急劇變化。因此， 等離子體放電變得不穩(wěn)定，在最差的情況下不會產(chǎn)生等禽子體自身。因此，在本實施方式2中，為了穩(wěn)定等離子體，使用上述實施方 式1中使用的阻抗設(shè)定部30。等離子體處理裝置整體的裝置結(jié)構(gòu)與實 施方式1的情況完全一樣。這里，作為加工處理，舉例說明蝕刻例如 由設(shè)置在光刻膠膜下層的有機物構(gòu)成的防止反射膜的情況。此時的加工條件如下。加工氣體(蝕刻氣體)CF4/O2=70/10sccm加工壓力0.67Pa(5mTorT)下部電極溫度60"C下面，說明關(guān)于等離子體穩(wěn)定性的實驗。在該實驗中，將分別向
上部電極6和下部電極18施加的RF電力的組合進行各種變更，進行 等離子體處理，目視確認此時的等離子體的穩(wěn)定性。使上部電極RF電 力在100-500W的范圍內(nèi)變化，使下部電極RF電力在30-105W的范圍 內(nèi)變化。將阻抗設(shè)定部30的記數(shù)值固定在15.2。圖8示出此時的評價結(jié)果。圖8是表示改變向上部電極與下部電 極施加的RF電力組合時的等離子體穩(wěn)定性的圖。等離子體的穩(wěn)定性的 判斷基準如下。〇目視下，整流板上下都無閃變，電壓或RF電力的反射都無不穩(wěn)或亂調(diào) 目視下，整流板下閃變， 電壓或RF電力的反射都無搖晃或亂調(diào) X:目視下，整流板上下都閃變，電壓或RF電力的反射都劇烈不穩(wěn)定， 亂調(diào)至少產(chǎn)生一次，在操作途中因RF電力反射錯誤而落下從圖8可知，通過對上部電極6的施加功率與對下部電極18的施 加功率的組合，等離子體的狀態(tài)變化大。尤其是，在對上部電極6的 施加功率為200W，對下部電極18的施加功率為45W吋，等離子體的 狀態(tài)變?yōu)閄標記，非常不穩(wěn)定。因此，原樣保持表示該不穩(wěn)定狀態(tài)的功率施加狀態(tài)、即向上部電 極6施加200W的RF電力、且向下部電極18施加45W的RF電力的 狀態(tài)下，將阻抗設(shè)定部30的記數(shù)值進行種種變化，目視觀察此時的等 離子體狀態(tài)變化。圖9示出此時的評價結(jié)果。圖9是表示阻抗設(shè)定部的記數(shù)值DV 與等離子體穩(wěn)定性的關(guān)系圖。從圖9可知，作為等離子體穩(wěn)定產(chǎn)生的 區(qū)域(O標記的部分)，存在記數(shù)值DV為11.4-11.6的區(qū)域A、和記數(shù) 值DV為15.1-15.2的區(qū)域B等兩個區(qū)域。這里，區(qū)域A是在產(chǎn)生等離子體泄漏狀態(tài)下等離子體穩(wěn)定的區(qū)域。 另外，區(qū)域B是在無(不產(chǎn)生)等離子體泄漏狀態(tài)下等離子體穩(wěn)定的區(qū) 域。因此，在決定加工條件時，通過事先適當選擇并規(guī)定相對該加工
的記數(shù)值，可在穩(wěn)定產(chǎn)生等離子體的狀態(tài)下進行等離子體處理。例如 如上所述，使用組合記數(shù)值的制法來進行等離子體處理。另外，通過 適當選擇記數(shù)值，還可擴大加工條件范圍，擴大加工裕度。這里，上述加工種類或此時的記數(shù)值僅是一例，可對應(yīng)于加工條 件來確定各種適當?shù)挠洈?shù)值。實施方式3根據(jù)等離子體處理裝置的訂購數(shù)，通常制造多個相同標準的上述 阻抗設(shè)定部30。此時，由于制造誤差等，難免在各阻抗設(shè)定部30中產(chǎn) 生特性上的些許誤差。即，阻抗設(shè)定部30的記數(shù)值與此時的實際電抗 的關(guān)系不限于總是一致，多由于阻抗設(shè)定部的誤差(個體差)而稍稍偏 離。因此，在由預(yù)定的記數(shù)值來進行等離子體處理的情況下，可在某 裝置中以高的面內(nèi)均勻性來進行處理，但即使在其它裝置中以相同記 數(shù)值來進行處理，有時也得不到高的面內(nèi)均勻性。因此，為了彌補各阻抗設(shè)定部及與其連接的匹配電路26的固有誤 差，進行校正。這里，作為進行校正用的參數(shù)，使用阻抗設(shè)定部30的 電抗。圖IO是表示等離子體處理裝置進行校正時的電抗測定器的安裝狀 態(tài)的圖。如圖IO所示，這里的等離子體處理裝置2與前面圖1中說明 的結(jié)構(gòu)完全相同地形成。首先，為了測定電抗，在阻抗設(shè)定部30的輸出端子30A(下部電極 18側(cè))安裝電抗測定器56。另外，使用阻抗分析器或網(wǎng)絡(luò)分析器等測量 器來測定記數(shù)值與電抗的關(guān)系。此時，測定圖10中箭頭60所示方向 的電抗、即包含阻抗設(shè)定部30或第二匹配電路26的電抗。經(jīng)驗上， 誤差傾向于在可變電容42電容量小的一側(cè)小，在電容量大的一側(cè)大。圖IIA、 B、 C是分別模式表示多個(2個)等離子體處理裝置的記 數(shù)值DV與電抗的關(guān)系等的圖。圖11A表示校正前記數(shù)值Y與電抗X 的關(guān)系。圖11B表示校正前記數(shù)值Y與校正后記數(shù)值Y，的關(guān)系。圖 IIC表示校正后記數(shù)值Y'與電抗X的關(guān)系。如上所述，在圖IIA中， 示出應(yīng)表示相同特性的N01與N02兩個等離子體處理裝置的記數(shù)值 與電抗的相關(guān)關(guān)系。另外，圖IIA中還示出作為預(yù)定基準的基準相關(guān) 關(guān)系62。
在進行校正時，分別求出基準相關(guān)關(guān)系62與NOl和N02的各等 離子體處理裝置的相關(guān)關(guān)系之差，將消除該差的校正函數(shù)或校正表(校 正數(shù)據(jù))存儲在調(diào)整部件44(參照圖2)中。圖11B示出此時的校正前后 的記數(shù)值。在實際的加工時的控制中，當從阻抗控制部32(參照圖2) 側(cè)指令制法中的記數(shù)值時，根據(jù)該校正函數(shù)或校正表來控制可變電容 42。例如可用2點校正方法來求出上述校正函數(shù)。將電抗為XI、 X2 時的基準校正關(guān)系62中的記數(shù)值Y分別設(shè)為Y， I、 Y' 2。另外，在 NOl裝置中，將電抗為XI、 X2時的校正前記數(shù)值分別設(shè)為Yll、 Y12。 在采用所謂最簡單的Y' -alY+bl函數(shù)作為校正函數(shù)時，對于兩個點 得到下述的連立方程式。 l=al.Yll+blY' 2=al.Y12+bl另外，對NOl裝置的校正函數(shù)的系數(shù)al、 bl可分別如下式表示。al= (Y' l畫Y' 2) / (Y11-Y12)bl=Y' 1- (Y， 1-Y' 2) -Yll/ (Y11-Y12)以同樣的步驟可求出對N02裝置的校正函數(shù)的系數(shù)a2、 b2。如圖 IIB所示，NOl、 N02各裝置的校正前的記數(shù)值Y與校正后的記數(shù)值 Y'的關(guān)系(校正函數(shù))可表示為這樣的斜率和截距不同的兩個直線。另 外，在誤差的主要因素中考慮固定線圈的阻抗誤差與可變電容的最小 電容量誤差，在校正曲線中，前者影響斜率a，后者影響截距b。圖IIC示出如此校正后的記數(shù)值Y'與電抗X的值的關(guān)系。以校 正前的記數(shù)值Y為橫軸時(圖11A)彼此間隔大的3條曲線在取校正后的 記數(shù)值Y'為橫軸時基本一致。因此，NOl及N02的哪個裝置都對相 同記數(shù)值Y'具有相同的電抗X。若對每個等離子體處理裝置事先求 出這種校正函數(shù)，則在包含相同記數(shù)值的加工條件(制法)時，可與誤差 無關(guān)地形成各裝置間例如始終相同的等離子體狀態(tài)。(包含處理室的校正之一)上述情況下，在阻抗設(shè)定部30的輸出端子30A上連接電抗測定器 56，測定看箭頭60方向的電抗。但是，有時由于裝置結(jié)構(gòu)、零部件結(jié) 構(gòu)(零部件交換等)，在每個裝置中，電抗產(chǎn)生偏離。因此，此時，如圖
IO所示，在下部電極18上連接電抗測定器56，并與上述情況一樣測 定切斷阻抗設(shè)定部30及其RF電源側(cè)后向箭頭64方向看的電抗(60MHz時)。這里也與上述一樣，將校正函數(shù)或校正表存儲在調(diào)整部件44(參照 圖2)中?？赏瑫r執(zhí)行前面說明的在箭頭60方向上看時的校正和在箭頭 64方向看時的校正。由此，對于各裝置，可以相同規(guī)格的不同個體安 裝取代阻抗設(shè)定部30而不需校正地使用。(包含處理室的校正之二)上述校正中，在下部電極18上設(shè)置電抗測定器56，測定電抗變化。 但是，該方法精度髙，相反，實際上不產(chǎn)生等離子體，所以不反映晶 片狀態(tài)或加工條件引起的諧振錯位。因此，代之以實際產(chǎn)生等離子體， 可測定記數(shù)值與第二匹配電路26的位置傳感器38檢測出的調(diào)整位置 的關(guān)系(參照圖2)。即，因為在裝置結(jié)構(gòu)、零部件結(jié)構(gòu)、晶片狀態(tài)、加 工條件等中產(chǎn)生諧振錯位，所以匹配調(diào)整位置相對記數(shù)值的舉動也對 應(yīng)地變動。圖12是表示記數(shù)值DV與匹配位置MP的關(guān)系曲線。圖12中， 還記載了作為匹配位置MP與記數(shù)值DV的基準的基準相關(guān)關(guān)系66。 其中，示出兩者關(guān)系變化大的點、即兩個變化點P1、 P2。以其中任一 變化點、例如變化點P1為基準進行校正。例如假設(shè)N03的等離子體處理裝置的匹配位置與記數(shù)值的相關(guān)關(guān) 系68相對基準相關(guān)關(guān)系66在記數(shù)值僅錯位M值。此時，事先制作抵 消該M值的例如校正表，將其事先存儲在調(diào)整部件44(參照圖2)中， 進行校正。在上述校正中，說明求出匹配電路與記數(shù)值的相關(guān)關(guān)系的情況。 也可代之以利用其它1個或多個參數(shù)與記數(shù)值的相關(guān)關(guān)系。其它參數(shù) 包含從連接阻抗設(shè)定部的電極側(cè)施加的RF電力的電壓振幅、同電極側(cè) 的匹配電路的調(diào)整值、從相對電極側(cè)施加的RF電力的電壓振幅、同電 極側(cè)的匹配電路的調(diào)整值、蝕刻終點檢測用分光器的輸出。阻抗控制 部等也可具備如下功能使記數(shù)值自動變化，取得與上述參數(shù)變化相 關(guān)的數(shù)據(jù)，并自動進行上述校正方法。實施方式4 在上述各實施方式中，設(shè)置可使阻抗變化的阻抗設(shè)定部30。如圖 13所示，也可代之以設(shè)置固定阻抗的阻抗設(shè)定部70。此時，使用可使 RF電力的頻率變化的可變頻型RF電源72,作為與該阻抗設(shè)定部70 所連接的電極、即下部電極18相對的電極、即上部電極6連接的RF 電源。根據(jù)規(guī)定了處理晶片的加工條件等的制法等，由控制部71來調(diào) 整RF電源72產(chǎn)生的RF電力的頻率。RF電源72中，在設(shè)基本頻率fo例如為60MHz的情況下，變動幅 度Af為土5。/。是適當?shù)?。作為可變頻率型RF電源72,例如可使用特 開平5-114819號公報或特開平9-55347號公報(對應(yīng)于美國專利第 5688357號)等中公開的RF電源。另外，在必需大于該變動幅度的情況 下，可通過切換多個固定電路元件來實現(xiàn)。艮P，通過組合利用電源頻率的控制與可變阻抗元件，可在通常不 能太大的頻率可變范圍中擴寬阻抗控制范圍。通過如此使RF電源72的頻率可變，可與加工條件一致地設(shè)定等 離于體處理的而內(nèi)均勻性變?yōu)樽罴训念l率。實施方式5在圖1等中，示例了在連接于下部電極18的RF線24中設(shè)置阻抗 設(shè)定部30等的情況。如圖14的實施方式5所示，也可代之以僅在連 接上部電極6的RF線10中配置同樣結(jié)構(gòu)的阻抗設(shè)定部30?；蛘?，在 兩個RF線10、 24中都配置阻抗設(shè)定部30。圖15是以連接于上部電極的匹配電路與阻抗設(shè)定部為主體的電路 結(jié)構(gòu)圖。第一匹配電路12與從圖2所示匹配電路26中省略固定線圈 34的結(jié)構(gòu)一樣。另外，阻抗設(shè)定部30構(gòu)成為固定電容52與可變線圈 50的串聯(lián)電路。另外，各線圈的電感或電容的電容量與圖2所示情況 不同，對應(yīng)于相應(yīng)的RF電力頻率來確定。這里省略阻抗控制部、調(diào)整 部件、匹配調(diào)整位置傳感器等的記載。下面，說明由圖14及圖15所示裝置結(jié)構(gòu)進行等離子體灰化處理 的實驗評價結(jié)果。在該灰化處理中，使用如下被處理基板，該基板在硅晶片上形成 厚度為100nm的TEOS的Si02膜，并在其上面堆積形成厚度為80nm 的BARC(有機類防止反射膜)和厚度為400nm、寬度為180nm線圖案
的光刻膠。BARC與Si02的蝕刻條件如下。 [BARC]加工氣體(蝕刻氣體)CH4/CHF3/02=157/52/l.lsccm 加工壓力0.93Pa(7mTorr) 下部電極溫度75 "CRF電力上部電極/下部電極=100/500瓦特 過蝕刻10% [Si02]加工氣體(蝕刻氣體)C4F8/Ar=17/400sccm 加工壓力5.3Pa(40mTorr) 下部電極溫度75"RF電力上部電極/下部電極=600/600瓦特 過蝕刻20%圖16是農(nóng)示該實驗得到的CD(臨界尺寸Critical Dimension)移位 相對阻抗Z(13.56MHz)的變化曲線。所謂CD移位表示TEOS的Si02 的訕刻及抗蝕劑的灰化后的寬度尺寸與光刻膠的蝕刻前寬度尺寸的 差。這里，使用電容量為55pF的固定電容52與可變線圈50來使阻抗 變化。圖16中，ISO表示孤立圖案，Nest表示線或空隙(l: 1)。如圖16 所示，若使對應(yīng)13.56MHz的阻抗Z變化，則對應(yīng)地可使CD移位量在 一定程度、例如在阻抗Z為40-50Q的范圍內(nèi)最大變化10nm左右。實施方式6在圖1等中，示例在上部電極6和下部電極18兩者分別連接RF 電源14、 28的裝置例。取而代之，可在僅在一個電極上連接RF電源 的裝置例中適用阻抗設(shè)定部30。此時，在與連接RF電源的電極相對 的電極、例如在圖17所示結(jié)構(gòu)中與連接RF電源14的上部電極6相對 的下部電極18上連接阻抗設(shè)定部30。實施方式7以上述各實施方式中，調(diào)整控制，使得從任一電極看其它電極時 的阻抗變化。也可代之以控制從處理室內(nèi)生成的等離子體看的阻抗。
從等離子體中，對向其施加的RF基波產(chǎn)生各種高次諧波，并按照從處 理室中釋放該諧波的狀態(tài)，等離子體的狀態(tài)變化。因此，在與等離子 體電耦合的規(guī)定部件上連接上述可變更阻抗設(shè)定值的阻抗設(shè)定部，并 設(shè)定其阻抗，使之可相對高次諧波中至少一個諧振。
圖18是表示實施方式7的設(shè)置了諧振用阻抗設(shè)定部等離子體處理 裝置的示意結(jié)構(gòu)圖，圖19是表示諧振用阻抗設(shè)定部一例的電路圖。這 里，為了容易理解發(fā)明，省略圖1中記載的第一RF電源14及第一匹 配電路12的記載。
在圖18所示裝置中，配置諧振用阻抗設(shè)定部80來代替圖1所示 RF線24的阻抗設(shè)定部30。諧振用阻抗設(shè)定部80的阻抗設(shè)定值與阻抗 設(shè)定部30—樣，根據(jù)規(guī)定處理晶片的加工條件等的制法等，由控制部 81進行調(diào)整。
若從第二RF電源28向下部電極18與上部電極6之間施加作為基 波的13.56MHz的RF電力，在處理空間S中產(chǎn)生等離子體，則從該等 離子體對上述基波產(chǎn)生2次、3次、4次、5次等高次諧波。阻抗設(shè)定 部80可變地設(shè)定從等離子體看的阻抗，以能相對多個高次諧波內(nèi)的至 少一個諧振。如上所述，13.56MHz的基波的RF電流經(jīng)上部電極6或 處理室4的側(cè)壁等流向地側(cè)。
如圖19所示，阻抗設(shè)定部80由濾波器82和一個阻抗可變部84 的串聯(lián)電路構(gòu)成。另外，阻抗可變部84由可變電容86與固定線圈88 的串聯(lián)電路構(gòu)成。直接連接于RF線24上的濾波器82按照施加于濾波器82自身連 接的下部電極18上的第二 RF電源28的基波、即這里為13.56MHz不 流入的方式切斷。另外，濾波器82選擇通過比基波大的頻率。這里， 使用高通濾波器作為濾波器82。
阻抗可變部84的可變電容86的電容量可變。這里，調(diào)整控制從 等離子體看的阻抗，以便從相對基波的2次諧波附近到4次諧波附近 可選擇諧振。在進行實際蝕刻等的等離子體處理的情況下，可變地調(diào) 整阻抗可變部84的可變電容86的電容量，并控制成從等離子體看的 阻抗在2次諧波、3次諧波或4次諧波有選擇地諧振。由此，可將相對 晶片w的等離子體處理的面內(nèi)均勻性維持得高，或穩(wěn)定維持處理室4
內(nèi)的等離子體的狀態(tài)。下面，說明變更各種可變電容86的電容量時的包含基波的各諧波 的電壓變動狀態(tài)、此時的等離子體中的電子密度、及蝕刻的面內(nèi)均勻 性各評價的評價結(jié)果。圖20是表示作為下部電極18的電壓值的底部 電壓V卯(參照圖18)相對可變電容電容量(記數(shù)值DV)的依賴性的曲線。 圖21A-D是表示包含基波的各諧波的底部電壓Vpp相對可變電容電容 量(記數(shù)值DV)的依賴性的曲線。圖22是表示等離子體中的電子密度 ED相對可變電容電容量(記數(shù)值DV)的依賴性的曲線。圖23是表示相 對可變電容的電容量(記數(shù)值DV)的蝕刻率ER的面內(nèi)均勻性評價的曲 線。圖22中，用"0-11"來表示可變電容86的記數(shù)值DV，這對應(yīng)于 例如250pF-30pF的電容量變化。從圖20可知，在記數(shù)值DV為"0" 、 "7.5" 、 "9.9"的各點 Al、 A2、 A3,底部電壓Vpp上漲大，在各點Al-A3產(chǎn)生諧振。因此， 包含基波來測定電壓對各諧波的變化。這里，作為諧波，示例2次、3 次、4次的情況，但也可考慮更高次的諧波。圖21A表示底部電壓Vpp相對基波(13.56MHz)的變化，可知各點 Al、 A2、 A3雖然微少但電壓一次急劇下降。圖21B表示底部電壓Vpp 相對2次諧波(27.12MHz)的變化，可知在點A1電壓急劇增加，在記數(shù) 值DV "0"處，對2次諧波產(chǎn)生諧振。圖21C表示底部電壓Vpp相對 2次諧波(40.68MHz)的變化，可知在點A2電壓急劇增加，在記數(shù)值 DV "7.5"處，對2次諧波產(chǎn)生諧振。圖21D表示底部電壓Vpp相對 2次諧波(54.24MHz)的變化，可知在點A3電壓急劇增加，在記數(shù)值 DV "9.9"處，對2次諧波產(chǎn)生諧振。另外，在等離子體中插入測定電子密度用的探針，測定電子密度 ED。結(jié)果如圖22所示，可確認在各點A1、 A2、 A3(刻度0、 7.5、 9.9)， 電子密度ED暫時低下，在該各點處等離子體的狀態(tài)受到控制。根據(jù)上述評價結(jié)果，由各種不同的記數(shù)值DV來進行晶片的氧化 硅膜的蝕刻處理。根據(jù)圖23來說明此時的蝕刻率ER。另外，這里使 用直徑為200mm的晶片。加工條件為蝕刻氣體使用CF4，其流量為 80sccm。另外，加工壓力為150mTon<20Pa)。圖23中，示出對應(yīng)于各記數(shù)值的點Al-A3、 Bl-B4。從圖23可知，
在偏離諧振點的各點Bl-B4設(shè)定記數(shù)值，并進行蝕刻時，蝕刻率在晶 片中心部全部拱起，周圍部低，蝕刻率的面內(nèi)均勻性惡化。相反，在諧振的各點Al-A3設(shè)定記數(shù)值的情況下，抑制了蝕刻率 在晶片中心部拱起，整體大致平擔，大幅度地改善了蝕刻率的面內(nèi)均 勻性。此吋，蝕刻率按照變?yōu)?次、2次、1次諧波順序逐漸降低。因 此，為了將蝕刻率維持得高，優(yōu)選阻抗調(diào)整成在3次諧波下諧振。另 外，在點A1設(shè)定記數(shù)值的情況下，雖可改善面內(nèi)均勻性，但蝕刻率自 身變得過低。圖19中，示例使用可變電容86與固定線圈88的串聯(lián)電路作為阻 抗可變部84的情況。阻抗可變部84不限于此，只要能改變阻抗，也 可是任何電路，例如可使用圖7A-G所示的所有電路結(jié)構(gòu)。此時，如上 所述，設(shè)定可變的阻抗范圍，以能與相對于基波的諧波對應(yīng)而諧振。 如圖7F和圖7G所示，在開關(guān)53切換阻抗的情況下，將固定線圈40 的阻抗或固定電容52的電容量設(shè)定為可在亊先設(shè)為目標的特定高次諧 波下諧振的伹。圖18中，示例在第二 RF電源28的RF線24中設(shè)置阻抗設(shè)定部 80的情況。阻抗設(shè)定部80不限于此，只要是流過RF電流的部分(換言 之，與等離子體電耦合的部分)，可設(shè)置在任何地方。圖24A-E是表示 可連接諧振用阻抗設(shè)定部的部分的模式圖。圖24A-E中模式記述等離 子體處理裝置來表示諧振用阻抗設(shè)定部的連接狀態(tài)。圖24A表示使用與RF線10不同的線來將阻抗設(shè)定部80連接于 下部電極18上的情況。圖24B表示將阻抗設(shè)定部80連接于聚焦環(huán)卯 上的情況。圖24C表示將阻抗設(shè)定部80連接于整流板22上的情況。 圖24D表示將阻抗設(shè)定部80連接于處理室4的壁(包含側(cè)壁及底壁)上 的情況。圖24E表示將阻抗設(shè)定部80連接于上部電極6上的情況。在 圖24D所示情況下，處理室4對于作為對象的高次諧波不直接接地， 而是經(jīng)阻抗設(shè)定部80接地。圖24所示的所有連接狀態(tài)可發(fā)揮與圖18 說明的情況一樣的作用效果。諧振用阻抗設(shè)定部80通過由1個可變電容86和1個固定線圈88 構(gòu)成的阻抗可變部84，可對2次-4次諧波諧振對應(yīng)。也可代之以設(shè)置 多個、這里為3個阻抗可變部，以對各諧波獨立進行阻抗控制。圖25A-C
是表示具有這種多個阻抗可變部的諧振用阻抗設(shè)定部的變形例的電路圖。圖26是說明圖25A-C所示電路圖的各連接點用的模式圖。圖26所示的表示阻抗設(shè)定部80的3點連接點的記號pa、 pb、 pc 也表示在圖24A-E、圖25A-C及圖30的對應(yīng)部位。圖26的連接點pc 在將連接點pa連接于電極上時斷開或連接于匹配電路(參照圖30)。圖 26的連接點pc還在將連接點pa連接于電極以外的部件上時斷開(參照 圖24A-E)。在圖25A所示情況下，在RF線24上，并聯(lián)連接通過各不相同諧 波的3個帶通濾波器82A、 82B、 82C,構(gòu)成濾波器82。此時，第一、 第二、第三帶通濾波器82A、 82B、 82C分別通過以2次、3次、4次 諧波為中心的頻帶。另外，各帶通濾波器82A-82C不通過基波 (13.56MHz)。在各帶通濾波器82A-82C上分別串聯(lián)連接3個阻抗可變 部84A、 84B、 84C,這些阻抗可變部通過將各可變電容86A、 86B、 86C分別與固定電容88A、 8犯、88C串聯(lián)連接來構(gòu)成。據(jù)此，在3個不同高次諧波內(nèi)，可選擇地在1個諧波下諧振。另 外，也可對任意兩個或3個諧波同吋諧振。因此，可復(fù)合組合對各諧 波具有的等離子體處理的特性。在圖25B所示情況下，順序串聯(lián)連接通過2次諧波以上的頻率的 第一高通濾波器92A、通過3次諧波以上的頻率的第二高通濾波器 92B、通過4次諧波以上的頻率的第三高通濾波器92C,構(gòu)成濾波器82。 在第一與第二高通濾波器92A、 92B之間，連接與圖25A所示一樣結(jié) 構(gòu)的2次諧波用阻抗可變部84A。在第二與第三髙通濾波器92B、 92C 之間，連接3次諧波用阻抗可變部84B。在第三高通濾波器92C的下 游側(cè)，連接4次諧波用阻抗可變部84C。此時，也可發(fā)揮與圖25A說明的一樣的作用效果。圖25C所示電路結(jié)構(gòu)因為在后述圖30所示的電路結(jié)構(gòu)時使用，所 以以流過基波為前提。因此，不用于在連接子下部電極18(參照圖24A)、 聚焦環(huán)90(參照圖24B)及整流板22(參照圖24C)的情況，而用于i車接于 處理室4(參照圖24D)或上部電極6(參照圖24E)的情況下。另外，圖 25A、 B所示電路結(jié)構(gòu)時不必此限制。如圖25C所示，濾波器82通過 順序串聯(lián)連接通過4次諧波以下的頻率的第一高通濾波器94A、通過3
次諧波以下的頻率的第二高通濾波器94B、通過2次諧波以下的頻率 的第三高通濾波器94C來構(gòu)成。
在第一與第二低通濾波器94A、 94B之間，連接與圖25A所示一 樣結(jié)構(gòu)的4次諧波用阻抗可變部84C。在第二與第三低通濾波器94B、 94C之間，連接3次諧波用阻抗可變部84B。在第三低通濾波器94C 的下游側(cè)，連接2次諧波用阻抗可變部84A。此時，也可發(fā)揮與圖25A 說明的一樣的作用效果。
上述實施方式中說明的各高通濾波器可按例如圖27A-D所示加以 構(gòu)成。圖27A表示由串聯(lián)連接于電路上的固定電容Cl和并聯(lián)連接于 電路上的固定電阻Rl構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖27B表示由串聯(lián)連接于電路上的 固定電容Cl和并聯(lián)連接于電路上的固定線圈Ll構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖27C 表示由串聯(lián)連接于電路上的固定電容C1和并聯(lián)連接于電路上的、固定 線圈L1與固定電容C2的串聯(lián)電路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖27D表示由串聯(lián)連 接于電路上的、固定電容C1與固定線圈L1的并聯(lián)電路、和并聯(lián)連接 于電路上的固定線圈L2構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
上述實施方式中說明的各低通濾波器可按例如圖28A-D所示構(gòu) 成。圖28A表示由串聯(lián)連接于電路上的固定電阻Rl和并聯(lián)連接于電 路上的固定電容C1構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖28B表示由串聯(lián)連接于電路上的固 定線圈Ll和并聯(lián)連接于電路上的固定電容Cl構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖28C表 示由串聯(lián)連接于電路上的固定線圈Ll和并聯(lián)連接于電路上的、固定電 容Cl與固定線圈L2的串聯(lián)電路構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。圖28D表示由串聯(lián)連接 于電路上的、固定線圈L1與固定電容C1的并聯(lián)電路、和并聯(lián)連接于 電路上的固定電容C2構(gòu)成的結(jié)構(gòu)。
圖29是表示陷波濾波器一例的電路圖。也可使用這種陷波濾波器 來代替上述帶通濾波器82A-82C。該陷波濾波器串聯(lián)連接僅不通過特 定波段的選擇器，通過期望的波段。例如，由第一固定線圈L1與第一 固定電容Cl的并聯(lián)電路來截斷基波的波段。由第二固定線圈L2與第 二固定電容C2的并聯(lián)電路來截斷2次諧波的波段。由第三固定線圈 L3與第三固定電容C3的并聯(lián)電路來截斷3次諧波的波段。通過串聯(lián) 連接各并聯(lián)電路，可通過4次諧波的波段(具體而言，通過4次諧波以 上的波段)。因此，若適當設(shè)定各固定線圈的阻抗與固定電容的電容量，
則可截斷不期望的波段，通過期望的波段。
在實施方式7中，示例將RF電源28連接于下部電極18上的情況。 在代之以將RF電源僅連接于上部電極6的情況下，僅上下顛倒，可得 到與上述一樣的效果。此時，下部電極18設(shè)定成通過施加于上部電極 6上的RF電流。
另外，如圖30所示，在上部電極6與下部電極18雙方分別連接 RF電源14、 28的情況(這點與圖1所示情況相同)下也可適用實施方式 7。這里，在下部電極18的RF線24上設(shè)置阻抗設(shè)定值可變更的諧振 用阻抗設(shè)定部80。在上部電極6的RF線10上也設(shè)置阻抗設(shè)定值可變 更的諧振用阻抗設(shè)定部98。此時，上部電極6側(cè)的阻抗設(shè)定部98的結(jié) 構(gòu)除基本頻率從13.56MHz變更為第一RF電源14的60MHz外，完全 適用在先對下部電極18側(cè)的阻抗設(shè)定部80說明的結(jié)構(gòu)。也可擇一地 選擇兩個阻抗設(shè)定部80、 98之一。
在實施方式7中，說明了在將各阻抗可變部設(shè)定成對諧波完全諧 振狀態(tài)的情況或離開諧振狀態(tài)大的情況。實施方式7也可代之以設(shè)定 為不完全諧振狀態(tài)、例如50%左右的諧振狀態(tài)，控制等離子體的狀態(tài)。 另外，也可控制諧振狀態(tài)的程度在0-100%線性地變化。
實施方式1-7中所用的RF電源的頻率僅是一例，也可使用例如 800kHz、 2MHz、 27MHz、 100MHz等。另外，也可將這些不同頻率的 兩個以上RF電源連接于同一電極。此吋，例如可使用40MHz和 3.2MHz、 1。0MHz和3,2MHz、 40MHz和13.56MHz等的組合。
另外，作為被處理基板不是半導(dǎo)體晶片，而是在處理玻璃基板、 LCD基板等時，也可適用各實施方式。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，其追加優(yōu)點及改善是顯而易見的。 因此，本發(fā)明在其較寬的特征內(nèi)不限于這里示出和描述的特定細節(jié)和 代表性實施方式。因此，在不脫離下面權(quán)利要求及其等效描述所定義 的一般發(fā)明概念的精神或范圍下，可進行不同的變更。
權(quán)利要求
1、一種使用等離子體對被處理基板實施等離子體處理的裝置，其特征在于具備容納所述被處理基板的氣密處理室；向所述處理室內(nèi)提供處理氣體的氣體提供系統(tǒng)；將所述處理室內(nèi)排氣且將所述處理室內(nèi)設(shè)定為真空的排氣系統(tǒng)；在所述處理室內(nèi)按照相互對向的方式配置的第一及第二電極，在所述第一及第二電極間，形成將所述處理氣體激勵并等離子體化的RF電場；經(jīng)匹配電路連接于所述第一及第二電極的、提供RF電力的RF電源，所述匹配電路自動進行輸入阻抗相對所述RF電力的匹配；阻抗設(shè)定部，經(jīng)布線連接于在所述等離子體處理中與所述等離子體電耦合的規(guī)定部件，設(shè)定作為與從所述等離子體輸入到所述規(guī)定部件的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗，所述阻抗設(shè)定部可變更所述反方向阻抗的值；和向所述阻抗設(shè)定部提供關(guān)于所述反方向阻抗設(shè)定值的控制信號的控制部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于-所述控制部還具備存儲部，存儲關(guān)于條件互異的第--及第二處理 和與其對應(yīng)的所述反方向阻抗的第一及第二設(shè)定值之間關(guān)系的數(shù)據(jù)，所述控制部在所述處理室內(nèi)進行的處理從所述第一處理變?yōu)樗龅诙?處理時，根據(jù)所述數(shù)據(jù)，向所述阻抗設(shè)定部提供將所述反方向阻抗從 所述第一設(shè)定值變更為所述第二設(shè)定值的控制信號。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述設(shè)定值，按照使所述等離子體處理的所述被處理基板上的面 內(nèi)均勻性提高的方式預(yù)先設(shè)定。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述設(shè)定值按照使所述等離子體穩(wěn)定的方式預(yù)先設(shè)定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述等離子體處理裝置是蝕刻裝置，所述被處理基板具有形成圖案的掩膜層和在其下的被蝕刻的下側(cè)層，所述設(shè)定值，按照控制所述 下側(cè)層的加工尺寸的方式預(yù)先設(shè)定。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述阻抗設(shè)定部具備通過連續(xù)可變元件來使所述反方向阻抗連續(xù)變化的構(gòu)成、及通過切換多個固定元件來使所述反方向阻抗階段性變 化的構(gòu)成之一或雙方。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述阻抗設(shè)定部具備顯示所述設(shè)定值的功能。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于 所述控制部或所述阻抗設(shè)定部，根據(jù)彌補所述阻抗設(shè)定部中固有誤差的校正數(shù)據(jù)，在修正所述設(shè)定值后，調(diào)整所述反方向阻抗。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述RF電源經(jīng)第一布線連接于所述第一電極，另一方面，所述阻 抗設(shè)定部經(jīng)第二布線連接于所述第二電極，所述RF分量包含具有所述 RF電力的基本頻率的分量。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述RF電源及所述阻抗設(shè)定部經(jīng)第一布線連接于所述第一電極， 所述RF分量包含所述RF電力的基本頻率的諧波。
全文摘要
一種使用等離子體來對被處理基板實施等離子體處理的裝置，包含在處理室內(nèi)相互對向的第一及第二電極。在第一和第二電極間，形成激勵并等離子體化處理氣體的RF電場。RF電源經(jīng)匹配電路連接于第一及第二電極，提供RF電力。匹配電路自動進行輸入阻抗相對RF電力的匹配?？勺冏杩乖O(shè)定部經(jīng)布線連接于在與等離子體電耦合的規(guī)定部件上。阻抗設(shè)定部設(shè)定作為與從等離子體輸入規(guī)定部件的RF分量對應(yīng)的阻抗的反方向阻抗。配置控制部，向阻抗設(shè)定部提供關(guān)于反方向阻抗設(shè)定值的控制信號。
文檔編號H05H1/46GK101160014SQ200710182349
公開日2008年4月9日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者東浦勉, 中谷理子, 山下朝夫, 山澤陽平, 巖田學(xué), 巖間信浩, 張東勝, 村上范和, 樋口文彥, 清水昭貴, 輿水地鹽 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社