等离子体处理装置、等离子体处理方法及存储介质的制作方法

专利名称：等离子体处理装置、等离子体处理方法及存储介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于对半导体晶片等被处理体进行微波等离子体处理 的等离子体处理装置、等离子体处理方法、以及存储用于实施此种方法
的程序的计算机可读存储介质。
背景技术：
等离子体处理是半导体器件的制造中不可缺少的技术。近来，随着
出于LSI的高集成化、高速化的要求，设计规则变得日益微细化，半导 体晶片大型化，在等离子体处理装置中也要求应对此种微细化及大型 化。
但是，在以往常用的平行平板型或电感耦合型的等离子体处理装置 中，由于电子温度高，因此对微细的结构产生等离子体损伤，另外，由 于等离子体密度高的区域被限定，因此很难对大型的半导体晶片均匀并
且高速地进行等离子体处理。
所以，能够均匀地形成高密度且低电子温度的等离子体的RLSA (Radial Line Slot Antenna)孩t波等离子体处理装置受到关注(例如专 利文献l)。
专利文献1:日本特开2000-294550号7>才艮
在RLSA微波等离子体处理装置中，在处理室的上部设有以规定的
图案形成了多个缝隙的平面天线(Radial Line Slot Antenna),由微波
发生源导来的微波从平面天线的缝隙穿过设于平面天线之下的由电介
质体制成的微波透过板向保持为真空的处理室内辐射。利用如此形成的
微波电场将导入处理室内的气体等离子体化，利用该等离子体来处理半 导体晶片等被处理体。
在RLSA微波等离子体处理装置中，如上所述，利用透过了微波透 过板的微波形成等离子体。这里，如果该等离子体中的电子密度超过微波所具有的截止密度，则微波就不会进入等离子体中，在等离子体与微
波透过板之间产生仅沿平面的方向传输的表面波等离子体(Surface Wave Plasma: SWP )。由于表面波等离子体具有高密度且低电子温度 的特征，可以遍及天线正下方的宽广区域实现高等离子体密度，因此能 够在短时间内进行均匀的等离子体处理。另外，由于本来在处理室内不 需要电极，因此可以减少对电极的等离子体损伤、由此带来的来自电极 的金属污染等，可以减小对元件的损伤。
但是，在应用了表面波等离子体的CVD装置等表面波等离子体装 置中，希望进一步提高等离子体的密度或均一性，并且进一步抑制元件 的损伤等。

发明内容
本发明是鉴于此种情况完成的，其目的在于，提供可以进一步提高 等离子体的密度或均一性并且可以进一步抑制元件的损伤等的等离子
体处理装置及等离子体处理方法。另外，其目的还在于，提供存储了使 等离子体处理装置执行此种等离子体处理方法的程序的存储介质。
为了解决上述问题，根据本发明的第一观点，提供一种等离子体处 理装置，具备容纳被处理体的处理容器；产生微波的微波发生部；将 在微波发生部产生的微波导向处理容器的波导路；由具有将导向波导路 的微波向处理容器辐射的多个微波辐射孔的导体制成的平面天线；由电 介质体制成的微波透过板，其构成处理容器的顶壁，将穿过了平面天线 的微波辐射孔的微波透过；向处理容器内导入处理气体的处理气体导入 机构；磁场形成部，其设于平面天线的上方而在处理容器内形成磁场， 利用该磁场来控制由微波在处理容器内生成的处理气体的等离子体特 性。
在第 一观点的等离子体处理装置中，可以使磁场形成部具有与平面 天线成同心圆状设置的环状磁铁。另外，上述的等离子体处理装置也可 以还具备第一移动机构，其沿着磁场形成部相对于处理容器接近或远离 的方向移动磁场形成部。此外，该等离子体处理装置也可以还与第一移 动机构一起或单独地具备第二移动机构，其沿着与磁场形成部相对于处 理容器接近或远离的方向交叉的方向移动磁场形成部。这里，第二移动机构优选按照使磁场形成部的中心绕着平面天线的中心公转的方式移 动该磁场形成部。
另外，第一观点的等离子体处理装置中，可以使磁场形成部具有与
平面天线成同心圆状设置的至少2个环状磁铁。另外，上述的等离子体 处理装置也可以还具备第三移动机构，其沿着环状磁铁的至少一个相对 于处理容器接近或远离的方向移动环状磁铁的至少一个。此外，该等离 子体处理装置也可以还与第三移动机构一起或单独地具备第四移动机 构，其沿着与环状磁铁的至少 一个相对于处理容器接近或远离的方向交 叉的方向移动环状磁铁的至少一个。这里，第四移动机构优选按照使环 状磁铁的至少一个的中心绕着平面天线的中心公转的方式移动该环状 磁铁的至少一个。
此外，上述的等离子体处理装置也可以还具备控制部，其按照利用 环状磁场形成部控制处理容器内的等离子体特性的方式来控制环状磁 铁的移动。
根据本发明的第二观点，提供一种等离子体处理方法，包括在处 理容器内容纳被处理体的工序；向处理容器供给处理气体的工序；将在
微波发生部中产生的微波利用波导路导向由具有多个微波辐射孔的导 体制成的平面天线，将该微波从该平面天线向处理容器导入而在处理容 器内生成处理气体的等离子体的工序；对处理气体的等离子体施加磁场 而控制等离子体特性的工序。控制等离子体的工序也可以包含按照实现
所需的等离子体特性的方式来控制磁场的工序。另外，控制等离子体的 工序也可以包含沿与平面天线成同心圆状配置的至少2个环状磁铁的至 少一个相对于处理容器接近或远离的方向独立地移动该环状磁铁的至 少 一个的工序，控制等离子体的工序也可以包含沿与平面天线成同心圆 状配置的至少2个环状磁铁的至少一个相对于处理容器接近或远离的方 向交叉的方向独立地移动该环状磁铁的至少一个的工序。此外，控制等 离子体的工序优选含有如下的工序，即，按照使与平面天线成同心圆状 配置的至少2个环状磁铁的至少一个的中心绕着平面天线的中心公转的 方式，独立地移动该环状磁铁的至少一个。
根据本发明的第三观点，提供一种存储使上述等离子体处理装置执 行上述的等离子体处理方法的程序的计算机可读取存储介质。发明效果
根据本发明的实施方式，可以提供能够进一步提高等离子体的密度
或均一性、并且能够进一步抑制元件的损伤等的等离子体处理装置；等 离子体处理方法；以及存储了用于使等离子体处理装置执行该等离子体
处理方法的程序的计算机可读取存储介质。


图l是表示本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的概略剖面图。
图2是表示图l的等离子体处理装置中所用的平面天线构件的概略 仰视图。
图3是表示图l的等离子体处理装置中所用的磁铁装置的环状磁铁 的概略仰视图。
图4是将环状磁铁的一部分放大而具体地表示的俯视图。
图5是表示图l的等离子体处理装置中所用的磁铁装置的环状磁铁 的磁力线的示意图。
图6是图l所示的等离子体处理装置中所用的磁铁装置，是表示内 侧的环状磁铁被移动了的磁铁装置的概略剖面图。
图7 (A) ~ (D)是表示将图1的等离子体处理装置中所用的磁铁 装置沿水平方向移动的一个例子的概略俯视图。
图8 (A) ~ (D)是表示将图1的等离子体处理装置中所用的磁铁 装置沿水平方向移动的其他例子的概略仰视图。
图9 (A) ~ (D)是表示将图1的等离子体处理装置中所用的磁铁 装置沿水平方向移动的另一个例子的概略仰视图。
图IO是表示微波透过板的其他例子的剖面图。
图中符号说明l-处理室，2-壳体部，3-处理室壁，4-支承构件，5-基座，13-环状通路，14-气体通路，15-气体导入路，15a-气体导入口， 16-气体供给装置，18、 19-阶梯部，24-排气装置，27-顶板(支承构件)， 27a-支承部，28-透过板，29-密封构件，30-微波导入部，31-平面天线构 件，32-缝隙孔，37-波导管，37a-同轴波导管，37b-矩形波导管，39-微 波发生装置，40-模式转换器，51、 52-环状磁铁，60-磁铁移动机构，100-等离子体处理装置，W-半导体晶片(被处理体)。
具体实施例方式
根据本发明的一个实施方式，由于在处理容器的上方，设有对形成 于处理室内的等离子体施加磁场的磁场形成部，因此可以通过利用该磁 场来控制等离子体，使等离子体密度更高，进一步提高均一性。
在磁场形成部具有与平面天线成同心圆状设置的环状磁铁的情况 下，可以将等离子体集中于环状磁铁的N极与S极之间，形成等离子体 环，对于处理容器周边部等具有等离子体密度低的倾向的部分可以提高 等离子体密度。特别是，在磁场形成部具有2个以上的多个环状磁铁的 情况下，由于可以将等离子体集中于各个N极与S极之间，成同心圓状 排列地产生多个等离子体环，因此就可以更宽范围地将等离子体密度等 均一化，能够进行均一性更高的等离子体处理。
另外，本发明的实施方式的等离子体处理装置中，由于可以将磁场 形成部比较接近等离子体地配置，因此可以增大磁场对等离子体造成的 影响或效果。此外，由于可以将磁场形成部比较接近等离子体地配置， 因此可以对等离子体施加大的磁场，另一方面可以对半导体晶片施加弱 的磁场，所以就可以进一步抑制半导体晶片的充电损伤等。此外，由于 可以将磁场形成部比较接近等离子体地配置，可以增大磁场对等离子体 造成的影响或效果，因此就能够实现磁场形成部的小型化，并且即使在 将处理容器大口径化的情况下，也可以很容易地应对。
另外，通过还具备将上述磁场形成部相对于上述处理容器接近或远 离地移动的磁铁移动部，就能够控制处理容器内的磁场的分布而实现等 离子体密度或等离子体的均一性等等离子体特性的控制。在具有至少2 个环状磁铁，它们被成同心圓状配置的情况下，通过设置将环状磁铁的 至少一个独立地相对于上述处理容器接近或远离地移动的磁铁移动机构机构，就可以在等离子体激发空间的位置，例如在等离子体激发空间 的中央部和周边部改变磁场强度，可以控制等离子体密度等等离子体特 性。由此就可以将等离子体处理的均一性、处理特性等最佳化。
下面，在参照附图的同时，对本发明的优选的实施方式的等离子体 处理装置进行具体说明。全部附图中，对于相同或对应的构件或部件， 使用相同或对应的参照符号，省略重复的说明。另外，附图并非以显示 构件或部件间的相对比例为目的，所以具体的尺寸应当参照以下的并非 限定性的实施例，由本领域技术人员来决定。
图l是本发明的一个实施方式的等离子体处理装置的概略剖面图。
该等离子体处理装置100中，穿过具有多个缝隙的平面天线，例如RLSA (Radial Line Slot Antenna;径向线缝隙天线)向处理室内导入微波等， 在处理室内产生高密度并且低电子温度的微波等离子体。
在等离子体处理装置100中利用微波激发的等离子体是利用沿着天 线正下方的电介质体与等离子体的界面传输的表面波激发的表面波等 离子体(Surface Wave Plasma: SWP)，具有高密度及低电子温度的特 征。表面波等离子体由于在天线正下方的宽广区域中都具有高等离子体 密度，因此能够在短时间中进行均匀的等离子体处理。另外，由于不需 要在处理室内配置电极，因此可以减少金属污染或等离子体损伤等，可 以减小对元件的损伤。
等离子体处理装置100被气密性地构成。另外，等离子体处理装置 100包含被搬入了晶片W并接地了的近似圆筒状的处理室(处理容器) 1。参照图1，处理室1具有壳体部2、配置于其上的圓筒状处理室壁3。 壳体部2与处理室壁3由铝或不锈钢等金属材料制作。另外，在处理室 1的上部，可以开闭地设有用于向处理空间中导入微波的微波导入部30 。
在壳体部2的下部，与形成于壳体部2的底板2a的大致中央部的 开口部IO连通地设有排气室11。这样，就可以将处理室1的内部均匀 地排气。
在壳体部2内i殳有将成为等离子体处理的对象的晶片W水平地支 承的基座5。具体来说，基座5由从排气室11的底部中央向上方延伸的圆筒状的支承构件4支承。基座5及支承构件4也可以利用石英或A1N、 Ah03等陶瓷材料制作。特别优选利用热传导性良好的A1N来制作基座 5及支承构件4。在基座5的外缘部设有用于导引晶片W的导引环8。 另外，在基座5中，嵌入了电阻加热型的加热器(未图示)，通过由加 热器电源6供电而将基座5加热，利用该热量将由基座5支承的晶片W 加热。基座5的温度由插入基座5的热电偶20测定，基于来自热电偶 20的信号利用温度调节器21控制从加热器电源6向加热器供给的电流， 例如可以在室温到100(TC的范围中调整。
另外，在基座5中，设有用于支承晶片W而使之升降的晶片支承 销(未图示)。晶片支承销可比基座5更向上方突出，比基座5更向下 方退避。在基座5的外侧，以环状设有用于将处理室1内均匀排气的挡 板(baffle plate) 7。挡板7由多个支柱7a支承。而且，在处理室1的 内周设有用石英制作的圆筒状的衬筒42。衬筒42具有防止来自金属材 料制作的处理室1的金属污染、维持清洁的环境的作用。衬筒42也可 以不是用石英，而是用陶瓷(A1203、 A1N、 Y203等)制作。
在排气室11的侧面连接有排气管23。在该排气管23上连接有包括 高速真空泵的排气装置24。通过使排气装置24动作，处理室l内的气 体就被向排气室11的空间lla内均匀地排出，继而经由排气管23排出。 由此就可以将处理室1内的压力高速地降低为规定的真空度，例如 0.133Pa左右。
在壳体部2中，在其侧壁上，设有用于进行晶片W的搬入搬出的 搬入搬出口、将该搬入搬出口开闭的门阀(都未图示)。
在处理室1中，形成有用于向处理室1内导入处理气体的气体导入 路。具体来说，利用形成于壳体部2的侧壁的上端的阶梯部18、形成于 后述的处理室壁3的下端的阶梯部19，形成环状通路13。
处理室壁3的上端部例如隔着O形环等密封构件9a、 9b与微波导 入部30卡合，处理室壁3的下端部例如隔着O形环等密封构件9c与壳 体部2的上端接合。由此就可以保持处理室壁3与微波导入部30之间、 处理室壁3与壳体部2之间的气密状态。另外，在处理室壁3的内部， 形成有气体通路14。在处理室壁3的下端部，形成有向下方成裙状(skirt状)延伸的环 状的突出部17。突出部17将处理室壁3与壳体部2的交界(接触面部) 覆盖，防止具有比较低的耐等离子体性的密封构件9b直接暴露于等离 子体中。另外，在处理室壁3的下端，与壳体部2的阶梯部18组合地 形成环状通路13地i殳有阶梯部19。
此外，在处理室壁3的上部，沿着内周均等地设有多个(例如32 个)气体导入口 15a。气体导入口 15a经由在处理室壁3的内部水平地 延伸的导入路15b与在处理室壁3内沿垂直方向延伸的气体通路14连 通。
气体通路14在壳体部2的上部与处理室壁3的下部的接触面部， 与由利用阶梯部18和阶梯部19形成的槽构成的环状通路13连接。该 环状通路13被将处理空间包围地大致沿水平方向成环状地形成。另外， 环状通路13在壳体部2内的任意的部位(例如均等的4个部位)，与在 壳体部2的侧壁内沿垂直方向延伸地形成的通路12连接，通路12与气 体供给装置16连接。环状通路13具有作为将气体向各气体通路14均 等地供给的气体分配部的功能。由此就可以防止从特定的气体导入口 15a向处理空间供给大量的处理气体。
如此所述，本实施方式中，由于可以将来自气体供给装置16的气 体经由通路12、环状通路13、各气体通路14从32个气体导入口 15a 均匀地向处理室1内导入，因此可以提高处理室1内的等离子体的均一 性。
如上所述，由于处理室1由壳体部2和配置于其上的圆筒状的处理 室壁3构成，因此处理室l向上开口。该开口由微波导入部30气密性 地关闭。但是，微波导入部30可以利用未图示的开闭机构开闭。
微波导入部30具有透过板28、配置于透过板28的上方的平面天线 构件31、配置于平面天线构件31的上面的滞波材料33。它们由密封构 件34覆盖。另外，透过板28、平面天线构件31及滞波材料33被借助 支承构件36由剖视形成了 L字形的环状的压环35隔着O形环固定于 顶板27的支承构件上。在微波导入部30被关闭的情况下，处理室l的 上端与顶板27被密封构件9c密封。此外，平面天线构件31及滞波材料33被隔着透过板28支承于顶板27上。
透过板28是用电介质体，具体来说，是用石英或Ah03、 A1N、蓝 宝石、SiN等陶瓷制作的。透过板28作为将微波透过而导入处理室1 内的处理空间的微波导入窗发挥作用。透过板28的下面(朝向基座5 的面)并不限于平坦状，为了将微波均一化而使等离子体稳定化，例如 也可以形成凹部或槽。另外，也可以如图7所示，透过板28的下面为 圆顶状。由于在透过板28上施加有大气压与处理容器的内压的差压， 因此其厚度在平坦状的情况下需要为20 30mm左右，然而通过制成圓 顶状就可以将其厚度减小10~20%左右。
透过板28的下面在其外周部，隔着密封构件29，由从顶板27向内 成辐射状延伸的环状的突部27a支承。这样，在微波导入部30被关闭 时，就可以将处理室1内保持为气密性。
平面天线构件31具有圆板形状。另外，平面天线构件31在透过板 28的上方被卡止在屏蔽构件34的内周面上。该平面天线构件31例如由 表面镀金或镀银的铜板或铝板制成。平面天线构件31为了辐射微波等 电磁波，以规定的图案配置有贯穿平面天线构件31的多个缝隙孔32。
缝隙孔32例如如图2所示具有长槽状的上面形状。另外，典型的 情况是，将相邻的2个缝隙孔32组合而形成"T"字。这些多个缝隙孔 32如图2所示以同心圆状配置。缝隙孔32的长度或排列间隔是与微波 的波长(Xg)对应地决定的。例如，缝隙孔32的间隔被配置为达到1/4Xg、 1/2Xg或kg。这里kg是滞波材料33中的微波的波长。而且，图2中， 将以同心圆状配置的形成"T，，字的2个缝隙孔32之间的间隔以Ar表示。 另外，缝隙孔32也可以是圆形、圆弧状等其他的形状。此外，缝隙孔 32并不限定于它们，例如也可以以螺旋状、辐射状配置。
滞波材料33设于平面天线构件31的上面。滞波材料33具有比真 空的介电常数大的介电常数，例如由石英、陶瓷、聚四氟乙烯等氟系树 脂或聚酰亚胺树脂构成。利用大的介电常数，滞波材料32中，微波的 波长就会变得比真空中的微波的波长短。即，滞波材料32具有调整等 离子体的功能。而且，透过板28与平面天线构件31既可以相互密合， 也可以相互分离。另外，平面天线31与滞波材料33既可以相互密合，也可以相互分离。
在屏蔽构件34中，形成有冷却水流路(未图示)，通过在其中流过 冷却水，就可以将屏蔽构件34、滞波材料33、平面天线构件31、透过 板28、顶板27冷却。这样就可以防止这些构件的变形或破损，生成稳 定的等离子体。而且，屏蔽构件34被接地。
屏蔽构件34在其中央部具有开口部34b。在开口部34b上连接有波 导管37。在该波导管37的端部，隔着匹配电路38连接有微波发生装置 39。这样就可以将在微波发生装置39中产生的例如频率为2.45GHz的 微波经由波导管37向平面天线构件31传输。微波的频率也可以是 8.35GHz、 1.98GHz等。
波导管37具有从屏蔽构件34的开口部34b向上方延伸出来的截面 为圆形的同轴波导管37a、与该同轴波导管37a的上端部隔着模式转换 器40连接的沿水平方向延伸的矩形波导管37b。矩形波导管37b与同 轴波导管37a之间的模式转换器40具有将在矩形波导管37b内以TE 模式传播的微波转换为TEM模式的功能。在同轴波导管37a的中心延 伸有内导体41，内导体41在其下端部与平面天线构件31的中心连接固 定。这样，微波就以辐射状向平面天线构件31有效地均匀地传播。
在平面天线构件31的上方，设有在处理室1的内部生成磁场的磁 铁装置50。磁铁装置50如图3所示，具有相互地并且相对于平面天线 构件31成同心圓状排列的环状磁铁51、 52。也如图4所示，在环状磁 铁51的一个面中，沿着环状磁铁51的内周安装有多个N极扇区51a, 在环状磁铁51的相同面中，沿着环状磁铁51的外周安装有多个S极扇 区51b。另外，在环状磁铁52的一个面中，沿着环状磁铁52的内周安 装有多个N极扇区52a,在环状磁铁52的相同面中，沿着环状磁铁52 的外周安装有多个S极扇区52b。
如图5所示，利用如此构成的磁铁装置50，在环状磁铁51与52之 间、环状磁铁51的N极51a与S极51b之间、环状磁铁52的N极52a 与S极52b之间形成强磁场。此种磁场在处理室1内生成了等离子体之 时，可以产生强的ExB飘移而将等离子体集中。其结果是，在处理室l 内成同心圆状地生成3个等离子体环。环状磁铁51、 52可以利用磁铁移动机构60沿垂直方向移动，独立 地相对于处理室1接近或远离。而且，磁4失移动才几构60也可以仅将环 状磁铁51、 52中的任意一方移动。
由于环状磁铁51、 52可以独立地移动，因此可以在^f艮宽的范围中 控制等离子体的密度等等离子体特性。具体来说，如图6所示，在将内 侧的环状磁铁51向上方移动的情况下，就会对处理室1的内周部施加 弱的磁场，对周边部施加强的磁场。其结果是，与处理室l的内周部相 比，在周边部等离子体密度变高。像这样，就可以将环状磁铁51、 52 分别独立地移动，控制处理室1内的中央部及周边部的等离子体的密度 分布。
另外，磁铁装置50不仅可以利用磁铁移动机构60仅沿垂直方向移 动，而且还可以沿水平方向移动。例如，磁铁装置50也可以如图7(A) ~7 (D)所示，相对于同轴波导管37a及平面天线构件31在一个方向上 往复运动。即，磁铁装置50也可以从偏至图7 (A)所示的左端的位置 起，如图7 (B)及7 (C)所示向右方移动，直至偏至右端的位置(图 7 (D))，再依照图7 (C)、 7 (B)及7 (A)的顺序(虛线的箭头的朝 向)移动。此外，也可以在该方向上往复运动规定的时间后，例如在与 该方向正交的方向上往复运动。
另外，磁铁装置50并不限于往复运动，也可以沿水平方向二维地 运动。参照图8 (A) (D)，磁铁装置50从图8 (A)的位置沿箭头 81的方向移动而到达图8(B)的位置，继而沿箭头82的方向移动而到 达图8 (C)的位置，继而沿箭头83的方向移动而到达图8 (D)的位 置。之后，磁铁装置50沿箭头84的方向移动而回到图8 (A)的位置， 以下重复进行相同的移动。换言之，磁铁装置50也可以使其中心沿着 矩形的轨道地移动。
此外，磁铁装置50也可以如图9 (A) (D )所示，使磁铁装置50 的中心绕着同轴波导管37a及平面天线31的中心公转地移动。换言之， 也可以按照使同轴波导管37a及平面天线构件31的中心与偏离磁铁装 置50的中心的点一致的方式旋转(偏心旋转)磁铁装置50。
如果像这样将磁铁装置50沿水平方向移动，则在等离子体处理中，等离子体的高密度部分就会随磁铁装置50的移动一起移动，从而可以 发挥以下的效果。例如如果等离子体处理装置100为等离子体蚀刻装置， 则在磁铁装置50静止的情况下，由于透过板28的相同部分暴露于高密 度的等离子体中，因此该部分与其他部分相比就会较大地受到损伤。其 结果是，必须高频率地更换透过板28。但是，如果磁铁装置50沿水平 方向移动，则由于可以避免某个一定的部分暴露于高密度等离子体中， 因此就不会有一定的部分受到大的损伤的情况，从而可以降低透过板28 的更换频率。
另外，对于磁铁装置50的移动周期，如果在图7到图9所示的任 意的移动模式中都是在回到原来的位置时计数为1次，则优选每分钟5 次以上，更优选每分钟20次左右。例如，对于偏心旋转的情况，其转 速优选为20rpm左右。这是基于以下的理由。由于等离子体处理装置 IOO在一片晶片的处理中所需的时间一般来说为l分钟左右，因此如果 将磁铁装置50以20rpm左右偏心旋转，则在处理一片晶片的期间磁铁 装置50就会旋转20次。如果是该程度的转速，则相对于晶片的等离子 体密度分布就会在晶片面内被平均化，因此就可以对晶片以实质上均一 的密度来进行等离子体处理。
而且，磁铁移动机构60可以利用半导体装置的制造装置的技术领 域中公知的部件或构件来构成。例如，磁铁移动机构60为了将磁铁装 置50 (环状磁铁51、 52)沿垂直方向移动，可以具有气压缸，为了将 磁铁装置50 (环状磁铁51、 52)往复运动，也可以具有直线电机，为 了将磁铁装置50 (环状磁铁51、 52)偏心旋转，也可以具有旋转电机 和与之组合的齿轮等。
另外，虽然磁铁移动机构60也可以如上所述，将磁铁装置50沿垂 直方向和水平方向移动地构成，然而也可以取^该磁铁移动机构60,而 使等离子体处理装置100具有将磁铁装置50沿垂直方向移动的一个移 动机构、和将磁铁装置50沿水平方向移动的另一个移动机构。此外， 并不限于将磁铁装置50沿垂直方向和水平方向的某个方向移动，为了 获得所需的等离子体特性，也可以相对于平面天线31以规定的角度移 动磁铁装置50。
而且，磁铁装置50既可以具有1个环状磁铁，也可以具有3个以上环状磁铁。
该等离子体处理装置IOO具有由微处理器(计算机)构成的控制器 70。控制器70将以微波发生装置39、气体供给装置16、排气装置24、 温度调节器21、磁铁移动机构60等为代表的各种构成部与该控制器70 连接，控制这些构成部。特别是，磁铁移动机构60被控制器70控制而 移动磁铁装置50，可以在处理室1内实现所需的等离子体密度。另外， 在控制器70上，连接有操作者为了管理等离子体处理装置100而进行 命令的输入操作等的键盘、由显示等离子体处理装置100的工作状况的 显示器等构成的用户接口 71。
另外，在控制器70上连接有存储部72。存储部72存储有控制器 70使等离子体处理装置100执行各种处理的程序。在程序中，包含用于 用控制器70控制由等离子体处理装置100执行的各种处理的控制程序、 与处理条件对应地使等离子体处理装置100的各构成部动作的程序(即 配方)。另外，这些程序存储于计算机可以读取的存储介质73中，由其 被下载到存储部72。计算机可读取存储介质73既可以是硬盘装置(包 括便携式硬盘装置)或闪存存储器等半导体存储器，也可以是CD-ROM 或DVD等光盘，软盘等磁盘、USB存储器。另外，配方等也可以从服 务器等其他的装置经由线路存储于存储部72中。
另外，存储部72可以从计算机可读取存储介质73中存储各种配方， 根据需要，可以将由来自用户接口 71的指示等特定的配方从存储部72 读出，输出到控制器70。所读出的配方由控制器70执行，在控制器70 的控制下，进行等离子体处理装置100中的所需的处理。
下面，对如此构成的等离子体处理装置100的动作进行^L明。
首先，将晶片W搬入处理室1内，放置于基座5上。此后，从气 体供给装置16，配合利用等离子体处理装置100所进行的处理，将包括 例如Ar、 Kr、 He等稀有气体；例如02、 N20、 NO、 N02、 <:02等氧 化气体；例如N2、 NH3等氮化气体；用于薄膜堆积的原料气体；蚀刻气 体；以及它们的组合的处理气体以规定的流量经由气体导入口 15a导入 处理室1内。然后，起动微波发生装置39而产生微波，将该微波穿过匹配电路 38导向波导管37，依次通过矩形波导管37b、模式转换器40、以及同 轴波导管37a。
微波在矩形波导管37b内以TE模式传输，该TE模式的微波被利 用模式转换器40转换为TEM模式，以TEM模式在同轴波导管37a内 传输。此后，TEM模式的微波到达平面天线构件31,从平面天线构件 31的多个缝隙孔32经过透过板28向处理室1辐射。利用所辐射的微波 在处理室l内形成电磁场，处理气体等被激发，生成等离子体。
像这样利用从平面天线构件31的多个缝隙孔32中辐射的微波形成 的微波激发等离子体是利用沿着电介质体和等离子体的界面传输的表 面波激发的表面波等离子体，成为lxl()H 5xlO力cmS的高密度、并且在 晶片W附近约为1.5eV以下的低电子温度等离子体。由此，就可以在 减少了等离子体对晶片W的损伤的状态下，利用由等离子体生成的活 性种等来处理晶片W。
如果对像这样生成了微波等离子体的处理室1内施加利用磁铁装置 50得到的磁场，就可以在等离子体中产生ExB飘移，提高等离子体密 度。具体来说，在磁铁装置50中，在环状磁铁51和52之间、环状磁 铁51的N极与S极之间、环状磁铁52的N极与S极之间，形成强磁 场(图5)，可以与该磁场对应地生成3个同心圆状的等离子体环。由于 可以像这样将等离子体集中在磁场强的部分，因此可以通过对周边部分 等等离子体密度低的部分施加强的磁场，而对等离子体密度等等离子体
特性提高均一性。另外，通过像这样形成多个等离子体环，就可以在宽 的范围中将等离子体密度等均一化。
另外，由于在等离子体处理装置100中生成的微波等离子体是表面 波等离子体，因此只会在透过板28的附近生成等离子体。由此即使磁 铁装置50 (环状磁铁51、 52)配置于微波导入部30的上方，也会比较 靠近等离子体，可以增大磁场对等离子体的作用。从而就可以有效地控 制等离子体的密度分布。另外，由于可以像这样将磁铁装置50比较靠 近等离子体地配置，因此可以将磁铁装置50小型化，由此就可以减轻 磁场对半导体晶片W的影响。具体来说，可以将半导体晶片W上的磁 通密度设为30高斯以下。这样就可以抑制半导体晶片的由磁场造成的损伤或充电损伤等。此外，由于能够如上所述地实现磁铁装置50的小 型化，因此即使在将处理室1大口径化的情况下，也可以很容易地与之 对应。而且，如果使用图9的制成了圆顶型的透过板28，就可以将透过 板28变薄，因此还可以使磁铁装置50与等离子体进一步靠近。
此外，本实施方式中，由于可以利用磁铁移动机构60,将环状磁铁 51、 52分别独立地接近处理室1、或远离处理室l地移动，因此可以控 制处理室l内的磁场强度，可以控制等离子体密度等。由此就可以提高 加工特性的均一性。
虽然与上述的实施方式一起说明了本发明，然而本发明并不限定于 具体地公布的实施例，可以不脱离所主张的本发明的范围地考虑各种变 形例或实施例。
等离子体处理没有特别限定，也可以是氧化处理、氮化处理、氧氮 化处理、薄膜的堆积处理、蚀刻处理等各种等离子体处理。
另外，虽然在磁铁装置50中将2个环状磁铁以同心状配置，然而 也可以如上所述地将1个甚至3个以上的环状磁铁配置于磁铁装置50 中。在磁铁装置50具有1个环状磁铁的情况下，利用磁铁移动机构沿 垂直方向或水平方向移动该1个环状磁铁。另外，在具有3个以上的环 状磁铁的磁铁装置中，只要利用磁铁移动机构移动至少一个环状磁铁即 可。此外，对于磁铁装置的磁铁，也并不限于环状磁铁。
此外，对于被处理体，也并不限于半导体晶片，可以将FPD用玻璃 基板等其他的基板作为对象，对于FPD用玻璃基板之类的矩形基板的 情况，环状磁铁的形状可以设为与玻璃基板对应的矩形，也可以将l个 或2个以上的矩形磁铁以同心状配置。
另外，虽然在环状磁铁51中安装有多个N极扇区51a和多个S极 扇区51b，然而也可以取代N极扇区及S极扇区，安装多个电磁铁线圏， 在它们中流过电流，例如形成图5所示的磁场。
此外，虽然在参照图9 (A) ~ (D)的同时，对偏心旋转的磁铁装 置50进行了说明，然而也可以如下所示。即，准备环状平板，在该环 状平板的一个面上例如将N极扇区51a、 52a和S极扇区51b、 52b相对于环状平板以非同心圆状安装，使该环状平板以同轴波导管37a及平 面天线构件31的中心为中心自转。这样也可以实现与图9 (A) (D) 所示的偏心旋转实质上相同的偏心旋转。
本申请包含与2007年3月8日向日本专利局申请的专利申请第 2007-058537号相关的主题，在这里援引其所有内容。
权利要求
1.一种等离子体处理装置，具备处理容器，其容纳被处理体；微波发生部，其产生微波；波导路，其将在所述微波发生部产生的微波导向所述处理容器；由导体制成的平面天线，该导体具有将导向所述波导路的微波向所述处理容器辐射的多个微波辐射孔；由电介质体制成的微波透过板，其构成所述处理容器的顶壁，使穿过了所述平面天线的微波辐射孔的微波透过；向所述处理容器内导入处理气体的处理气体导入机构；及磁场形成部，其设于所述平面天线的上方，在所述处理容器内形成磁场，利用该磁场来控制由所述微波在所述处理容器内生成的处理气体的等离子体特性。
2. 根据权利要求l所述的等离子体处理装置，其中，所述磁场形成 部具有与所述平面天线成同心圆状设置的环状磁铁。
3. 根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，还具备第 一移动机构，其沿着所述磁场形成部相对于所述处理容器接近或远离的 方向移动所述磁场形成部。
4. 根据权利要求1至3中任意一项所述的等离子体处理装置，其中， 还具备第二移动机构，其沿着与所述磁场形成部相对于所述处理容器接近或远离的方向交叉的方向移动所述磁场形成部。
5. 根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其中，所述第二移动 机构按照使所述磁场形成部的中心绕着所述平面天线的中心公转的方 式移动该磁场形成部。
6. 根据权利要求l所述的等离子体处理装置，其中，所述磁场形成 部具有与所述平面天线成同心圆状设置的至少2个环状磁铁。
7. 根据权利要求6所述的等离子体处理装置，其中，还具备第三移 动机构，其沿着所述环状磁铁的至少一个相对于所述处理容器接近或远 离的方向移动所述环状磁铁的至少一个。
8. 根据权利要求6或7所述的等离子体处理装置，其中，还具备第 四移动机构，其沿着与所述环状磁铁的至少一个相对于所述处理容器接 近或远离的方向交叉的方向移动所述环状磁铁的至少一个。
9. 根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其中，所述第四移动 机构按照使所述环状磁铁的至少一个的中心绕着所述平面天线的中心 公转的方式移动该环状磁铁的至少一个。
10. 根据权利要求7至9中任意一项所述的等离子体处理装置，其 中，还具备控制部，其按照利用所述环状磁场形成部控制所述处理容器 内的等离子体特性的方式来控制所述环状磁铁的移动。
11. 一种等离子体处理方法，包括 在处理容器内容纳被处理体的工序； 向所述处理容器供给处理气体的工序；将在微波发生部中产生的微波利用波导路导向由具有多个微波辐 射孔的导体制成的平面天线，将该微波从该平面天线向所述处理容器导 入而在所述处理容器内生成处理气体的等离子体的工序；及对所述处理气体的等离子体施加磁场，控制等离子体特性的工序。
12. 根据权利要求ll所述的等离子体处理方法，其中，所述控制等 离子体的工序包含按照实现所需的等离子体特性的方式来控制所述磁场的工序。
13. 根据权利要求12所述的等离子体处理方法，其中，所述控制等 离子体的工序包含如下的工序沿着与所述平面天线成同心圆状配置的 至少2个环状磁铁的至少一个相对于所述处理容器接近或远离的方向， 独立地移动该环状磁铁的至少一个。
14. 根据权利要求12或13所述的等离子体处理方法，其中，所述 控制等离子体的工序包含如下的工序沿着与所述平面天线成同心圆状配置的至少2个环状磁铁的至少一个相对于所述处理容器接近或远离的 方向交叉的方向，独立地移动该环状磁铁的至少一个。
15. 根据权利要求14所述的等离子体处理方法，其中，所述控制等 离子体的工序含有如下的工序按照使与所述平面天线成同心圆状配置 的至少2个环状磁铁的至少一个的中心绕着所述平面天线的中心公转的 方式，独立地移动该环状磁铁的至少一个。
16. —种计算机可读取存储介质，其存储使权利要求1至9中任意 一项所述的等离子体处理装置执行权利要求11至15中任意一项所述的 等离子体处理方法的程序。
全文摘要
本发明提供一种等离子体处理装置，所公开的等离子体处理装置具备容纳被处理体的处理容器；产生微波的微波发生部；将在微波发生部产生的微波导向处理容器的波导路；由导体制成的平面天线，该导体具有将导向波导路的微波向处理容器辐射的多个微波辐射孔；由电介质体制成的微波透过板，其构成处理容器的顶壁，将穿过了平面天线的微波辐射孔的微波透过；向处理容器内导入处理气体的处理气体导入机构；磁场形成部，其设于平面天线的上方，在处理容器内形成磁场，利用该磁场来控制由微波在处理容器内生成的处理气体的等离子体特性。
文档编号H01L21/31GK101622698SQ20088000678
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年3月8日
发明者户部康弘, 石川拓 申请人:东京毅力科创株式会社