[发明专利]等离子体处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容耦合型的等离子体处理装置。

背景技术

在半导体器件的制造工艺中，使用用于将处理气体的等离子体作用于被处理基板例如半导体晶圆而对被处理基板施加规定的处理的等离子体处理装置。以往以来，针对单片式的等离子体蚀刻，大多使用电容耦合型的等离子体蚀刻装置。

通常，在电容耦合型的等离子体处理装置中，将上部电极和下部电极平行地配置在构成为真空室的处理容器内，并将半导体晶圆载置在下部电极之上，对两电极之间施加高频电力。于是，在两电极之间，处理气体在高频放电的作用下产生等离子体，利用等离子体中的自由基、离子来对基板的表面进行蚀刻、成膜等等离子体处理。

通常，在电容耦合型的等离子体处理装置中，在低压条件下对下部电极供给高频电力而生成高密度的等离子体时，若提高所供给的高频电力的频率，则存在使因高频电力而产生的高频电流集中于下部电极的中心附近的倾向。当高频电流如此集中于下部电极的中心附近时，在下部电极与上部电极之间的处理空间中生成的等离子体的密度乃至半导体晶圆上的工艺特性(例如在干蚀刻中为蚀刻速率)容易成为以径向上的中心附近为顶点向上凸起的曲线。对此，以往，公知有这样的等离子体处理装置，在该等离子体处理装置中，为了控制处理容器内的等离子体密度分布而具有磁场形成机构，该磁场形成机构用于形成使磁力线以规定的路径贯穿处理空间那样的闭环的磁场。

例如，在专利文献1中，公开了这样的磁场形成机构，在该磁场形成机构中，将具有相比被处理基板的口径尺寸在水平方向上充分地分开的N极和S极的旋转磁体配置在处理容器的顶部之上，使该旋转磁体以处理容器的中心轴线为旋转中心进行旋转而在处理容器内的处理空间中沿水平方向形成均匀的磁场。另外，在专利文献2中，公开了这样的磁场形成机构，在该磁场形成机构中，将多个环状电极呈同心圆状配置而构成上部电极，将用于在处理空间内的、各环状电极的正下方形成水平方向的磁场的多个磁体设置在处理容器的顶部之上。

专利文献1：日本特许第3037848号

专利文献2：日本特许第4107518号

发明内容

发明要解决的问题

然而，以往的电容耦合型等离子体处理装置的磁场形成机构作为用于在处理容器内对等离子体密度分布进行控制的调整旋钮的作用、自由度并不充分。尤其是，不具有用于有效地解决等离子体密度在径向上的中心异常突出而变高(即中心成为特异点)这样的以往以来的问题的构造。

本发明是鉴于该以往技术的问题点而做出的，其目的在于，提供一种能够有效地消除径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点那样的、不期望的不均匀性的电容耦合型的等离子体处理装置。

用于解决问题的方案

本发明提供一种等离子体处理装置，其用于使处理气体的等离子体作用于被处理基板而对被处理基板施加处理，其中，该等离子体处理装置包括：处理容器，其用于以所述被处理基板能够出入的方式容纳所述被处理基板；下部电极，其配置在所述处理容器内，用于载置所述被处理基板；上部电极，其配置在所述处理容器内，隔着处理空间与所述下部电极相对；高频电源，其用于向所述上部电极与所述下部电极之间施加高频电力；主磁体单元，其在所述处理容器的上部或上方具有以在上下方向上穿过所述下部电极的中心的中心轴线为中心的1个或多个环状的主电磁线圈；以及辅助磁体单元，其用于在所述处理空间内形成与所述中心轴线正交或倾斜交叉的磁场。

在所述装置结构中，通过将主磁体单元和辅助磁体单元同时激励，从而在处理空间内的各位置形成有由仅将主磁体单元激励的情况下的矢量场和仅将辅助磁体单元激励的情况下的矢量场合成的磁场。尤其是，在中心轴线上，由主磁体单元生成的磁场的矢量与由辅助磁体单元生成的磁场的矢量合成，从而得到具有有意的水平成分的倾斜的磁场。由此，能够抑制在中心轴线附近出现的因铅垂磁场而导致的电子的约束或局域化现象，进而能够抑制径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点。

发明的效果

采用本发明的等离子体处理装置，通过所述那样的结构和作用，能够有效地消除径向上的中心在等离子体密度分布中成为特异点那样的不期望的不均匀性。

附图说明

图1是示意性表示本发明的实施方式的电容耦合型等离子体处理装置的概略结构的剖视图。