[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对半导体晶片等被处理体实施等离子体处理的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体器件的制造中，对作为被处理体的半导体晶片进行蚀刻、灰化、成膜等各种处理。这些处理中，使用在能够保持真空气氛的处理容器内对半导体晶片实施等离子体处理的等离子体处理装置。在等离子体处理装置中，处理容器的内壁由铝等金属形成。因此，若暴露在强等离子体中，则内壁面会被等离子体溅射而产生微粒，产生因铝等导致的金属污染，对器件性能造成不良影响。

为解决这种问题，提出下述技术(例如，参照日本特开2005-268763号)：在利用平面天线向处理容器内导入微波来生成等离子体的RLSA微波等离子体方式的等离子体处理装置中，利用钇氧化物来对在处理容器内暴露于等离子体中的部位进行涂覆膜。

不过，近年来，半导体晶片的大型化和器件的精细化得到发展，为应对这些发展，需要改善等离子体处理的效率(例如成膜率)和晶片面内的处理的均匀性。因此，在以等离子体氧化处理为代表的成膜处理中，以下方法也引人注目：对埋设于在等离子体处理装置的处理容器内载置半导体晶片的由电介质形成的载置台内的电极供给高频电力，边对半导体晶片施加偏压边进行等离子体处理。

在对载置台的电极供给高频电力的情况下，需要隔着等离子体处理空间在处理容器内设置相对电极。作为相对电极的材料优选导电性的金属，但在等离子体氧化处理中，因为会在相对电极附近生成具有强氧化作用的等离子体，所以导致相对电极的表面被氧化而发生劣化，并且相对电极的表面被溅射，发生金属污染或微粒。

另外，若对载置台的电极供给高频电力，则会形成从该载置台经由等离子体处理空间流向相对电极，并进一步从相对电极经由处理容器的壁等流回高频电源的地的高频电流的通路(RF回流电路)。在这种高频电流的通路形成得不合适的情况下，处理容器内生成的等离子体不稳定，并且高频电力的耗电效率降低，不能稳定地施加偏压。另外，若高频电流通路的途中发生短路或异常放电，则会产生处理效率降低和处理变得不稳定的问题。例如，若发生应当从载置台经由等离子体处理空间前往相对电极的高频电力，前往位于更接近的位置的处理容器的侧壁等的短路，则高频电力的耗电效率降低，并且处理效率也降低。

发明内容

本发明提供一种技术，在向载置被处理体的载置台的电极供给偏压用的高频电力的方式的等离子体处理装置中，使高频电流的通路合适化来提高耗电效率，并防止异常放电来提高处理效率。

根据本发明，提供一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：上部开口的处理容器；向上述处理容器内供给处理气体的气体供给机构；对上述处理容器内进行减压排气的排气机构；在上述处理容器内载置被处理体的载置台；埋设于上述载置台，用于对被处理体施加偏压的第一电极；以至少一部分与上述处理容器内的等离子体生成区域相邻的方式配置，相对上述第一电极隔着等离子体处理空间设置的由导电性部件形成的第二电极；由上述第二电极支承，封闭上述处理容器的上述开口并使微波透过的电介质板；和设置在上述电介质板的上方，经由波导管与微波发生装置连接，向上述处理容器内导入微波的平面天线，其中，在上述第二电极的表面中的与上述等离子体生成区域相邻的部分设置有由金属氧化物形成的保护膜，并且上述处理容器的上部的内壁面由第一绝缘性衬套覆盖，且上述处理容器的下部的内壁面由与上述第一绝缘性衬套连接的第二绝缘性衬套覆盖。

根据上述结构，由金属氧化物形成的保护膜能够保护由金属等导电性材料形成的第二电极(相对电极)的表面，实现提高耐久性的效果，并长期间保护相对电极不受等离子体作用。

另外，流向第二电极的高频电流，流经处理容器的侧壁导向处理容器的下部，利用第一绝缘性的衬套和第二绝缘性的衬套，能够抑制从载置台直接向处理容器的侧壁异常放电，所以能够容易更稳定地维持无损的(无电阻的)合适的高频电流路径。因此，能够改善对载置台的电极供给高频电力时的高频电力的耗电效率，并且能够避免异常放电对处理的不良影响、微粒的产生导致的金属污染和对处理容器的损伤，实现稳定的等离子体处理。

上述第二绝缘性衬套的厚度优选比上述第一绝缘性衬套的厚度大。

上述第二绝缘性衬套，优选覆盖上述处理容器的内壁面中的比埋设有上述第一电极的上述载置台的高度低的区域的至少一部分。在该情况下，上述第二绝缘性衬套，更优选延伸至到达与上述处理容器的下部连接的排气室的高度位置。