【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子处理装置
[0001]本专利技术涉及利用微波的等离子处理装置。
技术介绍
[0002]通过半导体元件的高集成度化来不断推进高纵横比的蚀刻加工技术的开发。半导体领域的微细化蚀刻技术之一是干式蚀刻技术，在这其中特别经常使用利用了等离子的干式蚀刻加工。
[0003]等离子利用与电子以及处理气体的分子或原子的碰撞来激发处理气体的分子或原子，生成离子以及自由基。等离子处理装置通过离子实现各向异性蚀刻，通过自由基实现各向同性蚀刻。作为等离子源，有电子回旋共振ECR(ECR：Electron Cyclotron Resonance)。
[0004]作为现有的ECR蚀刻装置的结构，在专利文献1中记载了如下结构：使从磁控管发出的2.45GHz的微波在矩形波导管以及圆形波导管内传播，经过位于处理室的上部的石英窗而导入在内部正形成磁场的处理室，通过基于微波的电场和在与其垂直方向上形成的磁场来引起电子回旋共振，生成高密度的等离子，从而对基板进行处理。
[0005]另外，在专利文献2中记载了基于微波的放电产生装置，其构成为：将空腔谐振器的内壁与放电管之间充满电介质，在气体条件、基板的变更时，在将电介质替换成不同介电常数的电介质以使空腔谐振器的谐振频率和磁控管的微波振荡频率一致、并且使用液体的电介质的情况下，将其从空腔谐振器外导入，流过空腔谐振器的内壁与放电管之间，并排出到空腔谐振器外。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：JP特开平6
‑>77147号公报
[0009]专利文献2：JP特开平7
‑
57894号公报
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献1：WAVEGUIDE HANDBOOK N.MARCUVITZ
技术实现思路
[0012]专利技术要解决的课题
[0013]一般已知，等离子处理装置的处理室壁面的等离子密度由于壁面即固体表面的反应导致的损失而比处理室的中心部要低。由于这样的等离子密度分布的不均匀性，被处理基板上的蚀刻速率会变得不均匀。
[0014]在专利文献1中，为了改善处理室的等离子密度分布的不均匀性，采用对导入到处理室的微波电力使用内侧和外侧波导管来分割其电力的结构。通过设为这样的结构，能提高处理室壁面的等离子密度。
[0015]但在专利文献1公开的结构中，由于使用单一的微波源，因此会由于波导管的配置
数而将处理室中心与壁侧的微波电力比固定。另一方面，在进行等离子处理的情况下，对应于工艺条件而有伴随处理装置的硬件的变更的情况，需要对应于此来调整微波电力比，但在专利文献1公开的结构中，难以灵活地应对电力比的调节。
[0016]并且在半导体元件的制造工艺工序中，被处理基板的蚀刻速率并不一定非要依赖于等离子密度。因此，例如在使热分布这样的工艺条件优先的情况下，为了得到处理的均匀性，存在若能在一个工艺循环中按周围高、中心高、均匀这样的顺序调整等离子密度就能最终得到被处理基板上的蚀刻面内均匀性的情况。
[0017]另外，在对半导体元件的薄膜进行蚀刻处理的情况下，多是被处理基板上的薄膜分布根据成膜装置的排气传导性、处理室的对称性等特性而所形成的膜厚变得不均匀。例如，在设为蚀刻处理对象的薄膜的膜厚的分布是中心高且周围低这样的凸分布的情况下，谋求将对被处理基板的中心上微波的投入电力控制成相对于周围部的投入电力更大。另一方面，在膜厚是中心低且周围高这样的凹分布的情况下，需要使处理基板的中心上的微波投入电力相对于周围部的投入电力更小。
[0018]如上述那样，由于为了实现蚀刻处理的面内均匀性而有各种要因，因此对利用等离子的蚀刻装置谋求自由度高的等离子密度分布控制。
[0019]另一方面，为了实现利用离子入射的各向异性蚀刻，采用使用RF电源来对基板电极施加偏置电力的结构。若在使处理室内产生等离子的状态下对基板电极施加RF偏置电力，就会在载置于基板电极的基板的表面蓄积电荷，有使形成于基板上的半导体元件产生充电损坏的情况。减低该充电损坏的产生能较大贡献于半导体元件的成品率改善。
[0020]因此，谋求为了不仅解决蚀刻处理的面内均匀性还解决充电损坏的减低这样的课题而具有自由度高的等离子密度分布控制的等离子蚀刻装置。
[0021]另一方面，在专利文献2记载的基于微波的放电产生装置中，成为将空腔谐振器的内壁与放电管之间用电介质充满的结构，关于控制载置基板的放电管内部的等离子密度的分布，则未考虑。
[0022]本专利技术解决上述的课题，提供一种等离子处理装置，能为了不仅解决蚀刻处理的面内均匀性还解决充电损坏的减低这样的课题而进行自由度高的等离子密度分布控制。
[0023]用于解决课题的手段
[0024]为了解决上述的课题，在本专利技术中，其特征在于，等离子处理装置具备：对样品进行等离子处理的处理室；将用于生成等离子的微波的高频电力经由波导路进行提供的高频电源；和在处理室的内部形成磁场的磁场形成机构，波导路具备：被填充液体的电介质的第一圆形波导管；和配置于该第一圆形波导管的外侧且与第一圆形波导管配置于同轴上的第二圆形波导管。
[0025]另外，为了解决上述的课题，在本专利技术中构成为，微波电力控制系统控制等离子处理装置的微波电力，其中该等离子处理装置具备：对样品进行等离子处理的处理室；将用于生成等离子的微波的高频电力经由波导路进行提供的高频电源；和在处理室的内部形成磁场的磁场形成机构，波导路具备：被填充液体的电介质的第一圆形波导管；配置于该第一圆形波导管的外侧且与第一圆形波导管配置于同轴上的第二圆形波导管，通过控制电介质的液面高度来控制在第一圆形波导管中传播的微波电力与在第二圆形波导管中传播的微波电力之比。
[0026]专利技术的效果
[0027]根据本专利技术，能配合所期望的蚀刻速率来控制等离子处理装置内的等离子密度，能以比较高的自由度不仅解决等离子处理的面内均匀性还解决充电损坏的减低这样的课题。
附图说明
[0028]图1是表示本专利技术的实施例所涉及的等离子处理装置的主要部的概略结构的纵截面图。
[0029]图2是表示用于调节本专利技术的实施例所涉及的等离子处理装置中的微波电力的波导管的结构的纵截面图。
[0030]图3是表示通过仿真求取本专利技术的实施例所涉及的等离子处理装置中的电介质液位(level)与微波分割电力比的关系的结果的图表。
[0031]图4是表示本专利技术的实施例所涉及的用来算出用于调整液位的泵运转时间的处理的流程的流程图。
[0032]图5是表示本专利技术的实施例所涉及的液面水平与液位传感器的1个采样周期内或多个采样周期的平均值的关系的图表。
[0033]图6是表示本专利技术的实施例所涉及的液面水平与液体电介质向内侧波导管的注入量的关系的图表。
[0034]图7是表示本专利技术的实施例所涉及的液体电介质向内侧波导管的注入量与泵运转时间的关系的图表。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种等离子处理装置，其特征在于，具备：对样品进行等离子处理的处理室；将用于生成等离子的微波的高频电力经由波导路进行提供的高频电源；和在所述处理室的内部形成磁场的磁场形成机构，所述波导路具备：被填充液体的电介质的第一圆形波导管；和配置于所述第一圆形波导管的外侧且与所述第一圆形波导管配置于同轴上的第二圆形波导管。2.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，所述等离子处理装置还具备：控制装置，其控制所述电介质的液面高度以使得在所述第一圆形波导管传播的微波电力与在所述第二圆形波导管传播的微波电力之比成为所期望的比。3.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，所述波导路还具备：配置于所述第一圆形波导管的上方的圆形波导管，所述圆形波导管的内径比第二圆形波导管的内径小。4.根据权利要求1所述的等离子处理装置，其特征在于，所述第一圆形波导管的半径比在内部填充相对介电常数为2的所述电介质的情况下的阻断微波电力的半径大，且比内部为空气的情况下的阻断微波电力的半径小。5.根据权利要求2所述的等离子处理装置，其特征在于，所述第一圆形波导管的半径比在内部填充相对介电常数为2的所述电介质的情况下的阻断微波电力的半径大，且比内部为空气的情况下的阻断微波电力的半径小。6.根据权利要求2所述的等离子处理装置，其特征在于，所述控制装置在将在所述第一圆形波导管中传播的微波电力相对于在所述第二圆形波导管中传播的微...
【专利技术属性】
技术研发人员：许振斌，田村仁，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：
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