专利名称：：感应耦合等离子体处理设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及例如用于溅射蚀刻处理等的感应耦合等离子体(inductivelycoupledplasma,ICP)处理设备。技术背景目前,物；里賊射烛刻才支术(physicalsputteretchingtechnique)用作蚀刻处理技术中的一种，物理溅射蚀刻技术使用容易对各种材料进行选择的、例如难熔金属等金属材料或者例如金属氧化物等金属化合物作为掩膜材料。所述溅射蚀刻技术已经广泛用于对各种电子器件的电极部分和包括MRAM(磁性随机存储器)的磁性器件进行微处理。在该处理中，被处理面上形成有带处理图案的掩膜的加工对象物被容纳在气密处理室的内部。随后，将处理气体(例如Ar)供给到处理室中，同时保持处理室处于低压，通过在处理室中产生的高频磁场将处理气体转换成等离子体。然后，通过偏置电压加速等离子体中含有的离子，并且使所述离子撞击到处理对象物的被处理面，从而被处理面的未一皮掩蔽遮盖的部分被刮掉(賊射)。例如，专利文献l中所示的感应耦合等离子体处理设备熟知为用于进行如上所述的处理的设备中的一种。该ICP处理设备包括真空容器，其形成在减压(reducedpressure)下容纳被处理物的处理室；电介质壁容器，其形成等离子体室，所述等离子体室通过设置在与处理室中的被处理物相对的位置处的等离子体导入口与上述处理室连通。该ICP处理设备还包括线圏电极，其被配置在电介质壁容器的侧壁部的外侧；以及用于等离子体的高频电源，其通过向上述线圈电极施加高频电力而在等离子体室中形成等离子体。[专利文献l]日本特开2005-117010号7>4艮
发明内容在使用ICP处理设备的微处理过程中，由金属(例如Pt、Ir或Ni)或者金属氧化物(例如氧化铱或者氧化锡)制成的电导体的薄膜通常作为处理对象。当处理过大量的金属性处理对象或者长时间处理大量的金属性处理对象时，已经被等离子体离子賊射并且逐渐飞散的金属通过等离子体导入口沉积在电介质壁容器的侧壁部的内表面(innerface)上，并且在所述内表面上形成膜。当金属膜如此形成在电介质壁容器的侧壁部的内表面上时，电介质壁容器就难以从线圏电极向等离子体室供给高频电力。另外，当处理金属氧化物并且金属氧化物沉积在电介质壁容器的侧壁部的内表面上时，电介质壁容器的电容改变，导致被施加的高频电力因此变化的问题。已经设计本发明来解决这种问题。本发明的目的是提供一种ICP处理设备，所述ICP处理设备向电介质壁容器的侧壁部的内表面供给高频电力，而不会受归因于与';贱射蚀刻相关的碎屑(devris)在该内表面上形成的膜的千扰。本发明提供一种ICP处理设备，该ICP处理设备具有真壁容器，其形成等离子体室，该等离子体室通过设置在与处理室中被处理物相对的位置处的等离子体导入口与所迷处理室连通，并且所述电介质壁容器设置有与等离子体导入口相对的底部以及覆盖底部与等离子体导入口之间的周部的侧壁部；线圈电极，其被布置在电介质壁容器的侧壁部的外侧；以及用于等离子体的高频电源，其通过向线圏电极施加高频电力而在等离子体室中形成等离子体，其中，从被处理物的最外周上的任一点开始并且经过等离子体导入口的所有直线都在电介质壁容器的底部的内表面上与该底部形成交点。因为等离子体沿所有方向均一地扩散，同时来自被处理物侧的碎屑具有方向性(directivity),因此可以形成如本发明的结构。本发明提供的另一种感应耦合等离子体处理设备包括等离子体形成室，其具有外周被线圈电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圏电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；以及处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圈电极的中心轴线相交的位置处容纳被处理物；其中，从已安置在所述处理室中的所述^皮处理物上的任一点开始、经过所述处理室与所述等离子体形成室的连通部、并且到达所述等离子体形成室的所有直线在所述等离子体形成室上的比所述等离子体形成室的所述磁场形成部靠近所述中心轴线的位置具有交点。本发明提供的再一种感应耦合等离子体处理设备包括等离子体形成室，其具有外周被线圏电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圈电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；以及处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圏电极的中心轴线相交的位置处容纳被处理物；其中，所述等离子体形成室使得其与所述处理室的连通部向比所述磁场形成部靠近所述中心轴线的靠近侧突出。本发明提供的还一种感应耦合等离子体处理设备包括等离子体形成室，其具有外周被线圈电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圏电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圏电极的中心轴线相交的位置处容纳^f皮处理物；以及突出构件，其位于所述等离子体形成室与所述处理室之间，在比所述》兹场形成部靠近所述中心轴线的位置具有开口部，并且防止-争屑/人所述,皮处理物飞S)J所述场形成部。本发明提供的一种用在感应耦合等离子体处理设备中的电介质容器，其包括磁场形成部，其外周被线圈电极环绕；以及开口部，等离子体可以通过所述开口部方文出；其中，所述开口部形成有渐缩侧壁，使得所述开口部能定位在比所述磁场形成部靠近所述线圏电极的中心轴线的位置。在根据本发明的ICP处理设备中，从被处理物的最外周上的任一点开始并且经过等离子体导入口的所有直线都在电介质壁容器的底部的内表面上与该底部形成交点。因此，当通过溅射蚀刻作业形成的碎屑直线飞行时，从等离子体导入口飞入等离子体室的碎屑撞击电介质壁容器的底部的内表面并且沉积在该内表面上。因此，所述ICP处理i殳备可以才及大地减少在电介质壁容器的侧壁部的内表面上沉积的碎屑量，并且可以降低由于沉积碎屑在侧壁部的内表面上形成的膜导致的高频电力的供给障碍。图1是图解根据本发明的感应耦合等离子体处理设备的第一实施例的示意图。图2是用于说明在图l图解的感应耦合等离子体处理设备的主要部分中的尺寸和倾斜角的图。图3是图解根据本发明的感应耦合等离子体处理设备的第二实施例的示意图。图4是用于说明在图3图解的感应耦合等离子体处理设备的主要部分中的尺寸和倾斜角的图。具体实施方式首先，下面将参照图l和图2说明根据本发明的ICP处理设备的第一实施例。在图l中，附图标记l是用于容纳例如硅基板2等被处理物的处理室，该处理室由真空容器3形成。真空容器3中的处理室1与排气系统4连接，以便能够在减压下处理硅基板2。处理室1具有保持架5，该保持架5用于在其上安置硅基板2。保持架5具有例如加热器等温度控制部件6，用于在需要时调节设置在保持架5上的硅基板2的温度。此外，保持架5与用于施加偏置电功率的偏置用高频电源7连接。许多侧壁用磁体9设置在真空容器3的侧壁部8的外侧。许多侧壁用磁体9沿真空容器3的侧壁部8的圆周方向布置，并且面对侧壁部8侧的磁极与圆周方向上的相邻的磁体的磁极相互不同。侧壁用磁体9沿真空容器3的侧壁部8的内表面在圆周方向上连续地形成会切磁场，防止等离子体扩散到侧壁部8的内表面。真空容器3与内部是等离子体室10的电介质壁容器ll连接。电介质壁容器ll被布置成通过等离子体导入口12与上述真空容器3连通，该等离子体导入口12被设置在与真空容器3中的作为被处理物的硅基板2相对的位置处。换句话说，处理室l通过等离子体导入口12与等离子体室10连通，并且在等离子体室IO中形成的等离子体可以通过等离子体导入口12被导入到处理室1中。电介质壁容器ll设置有与等离子体导入口12相对的底部13和用于覆盖底部13与等离子体导入口12之间的周部的侧壁部14。至少侧壁部14是由例如石英玻璃等电介质物质构成。在由电介质物质构成的侧壁部14的外侧，布置线圏电极15。线圈电极15与用于等离子体的高频电源16连接，该高频电源16通过匹配装置(matchingdevice)(未示出)向线圈电才及15施加高频电力(电源功率)，以使电介质壁容器11的等离子体室10形成等离子体。在侧壁部14的周围还设置电磁体17,以有助于等离子体的形成。附图标记18表示用于将所需的处理气体(例如，'减射蚀刻气体)供给到真空容器3的处理室1中的气体导入系统。图l所示的线圈电极15是单匝线圈，但是本发明不限于单匝线圈。在根据本发明的ICP处理设备中，从硅基板2的最外周上的任一点开始并且经过上述等离子体导入口12的所有直线与上述电介质壁容器11的底部13的内表面上与底部13形成交点。换句话说，当从涂有Ni等的硅基板发出的Ni碎屑随着贼射蚀刻直线飞行时，在硅基板2的最外周中形成的碎屑最容易到达电介质壁容器11的侧壁部14的内表面。然而，根据本发明的感应耦合等离子体处理设备被构造成甚至是在硅基板2的最外周中形成的碎屑也不会飞到侧壁部14,而是飞到底部13的内表面，并且底部13的内表面可以接收碎屑。因此，该ICP处理设备可以防止碎屑沉积在侧壁部14的内表面上。现在将进一步说明原因。硅基板2的平面形状、等离子体导入口12的平面形状和电介质壁容器11的底部13的内表面的平面形状形成彼此同心的同心圆。同样在图l所示的第一实施例中，硅基板2的平面形状、等离子体导入口12的平面形状和电介质壁容器11的底部13的内表面的平面形状形成彼此同心的同心圆。在这种情况下，当图2所示的e和eo具有e〉eo的关系时，可以防止上述碎屑沉积在侧壁部i4的内表面上。此处，e是由通过硅基板2的最外周上的一点a和等离子体导入口12的最小孔的边缘上距该一点a最远的一点b的直线与硅基板2的表面形成的倾角。eo是通过电介质壁容器的底部与侧壁部相交的内交线上的一点c和等离子体导入口12的最小孔的边缘上距该一点c最近的一点b'(在图中与点b是同一点)的直线与电介质壁容器的底面形成的倾角。图2中的状态是e二eo的状态。当硅基板2的直径确定为D',等离子体导入口12的最小孔(直径)确定为D,并且等离子体导入口12的最小孔的等离子体室10侧的边缘与硅基板2的表面之间的垂直距离确定为z时，可以通过以下式(i)确定上述eo。00二tan1[2Z/(D，+D)](1)接着，以如下情况作为实施例利用图1所示的ICP处理设备，使用Ar气作为溅射蚀刻气体，并且蚀刻使用Ni作为掩膜材料的硅基板2，下面将说明操作状态。首先，通过排气系统4对真空容器3中的处理室1的内部进行排气，打开闸门阀(未示出)，并且将覆盖有掩膜材料Ni的硅基板2搬入处理室1中。由保持架5保持硅基板2，并且由温度控制部件6将硅基板2保持在预定的温度。接着，操作气体导入系统18,以预定的流速将处理气体Ar导入真空容器3中的处理室l中。被导入的Ar气通过真空容器3中的处理室l扩散到电介质壁容器ll中的等离子体室10中。此处，从用于等离子体的高频电源16向线圏电极15施加高频电力，同时，操作电磁体17以在电介质壁容器11中的等离子体室IO中形成等离子体。同时，操作用于偏置的高频电源7，以向硅基板2供给作为负直流电压的自偏压，并且控制入射到被处理物2的表面上的来自等离子体的离子能。这样，等离子体从等离子体电介质壁容器11中的等离子体室10扩散到真空容器3中的处理室l中，到达硅基板2的表面附近并且溅射蚀刻硅基板2的表面。同时，通过溅射蚀刻作业形成的Ni等碎屑撞击电介质壁容器11的底部13的内表面并且沉积在该内表面上，如上所述，从而防止Ni等碎屑沉积在侧壁部14的内表面上。接着，以下将参照图3和图4说明根据本发明的ICP处理设备的第二实施例。在图3和图4中，与图l和图2中相同的附图标记表示与图l和图2中的构件、位置、尺寸和角度相同的构件、位置、尺寸和角度。第二实施例与第一实施例基本上类似，因此以下将仅说明不同点。在根据第二实施例的ICP处理设备中，电介质壁容器ll的底部13的内表面的直径大于等离子体导入口12的最小孔径，并且电介质壁容器11的侧壁部14具有直径从底部13向等离子体导入口12逐渐变小的截头圆锥状。通过这种结构，可以将电介质壁容器11的侧壁部14的指向设置为通过溅射蚀刻作业已经形成于硅基板2上并且从硅基板2上飞走的碎屑更难以沉积在侧壁部14上的指向。因此，更容易防止不直线飞行的碎屑沉积在侧壁部14上。在图解的第二实施例的情况下，由侧壁部在处理室l侧上的边缘构成等离子体导入口12的最小孔，并且0o与侧壁部14的倾角一致。上面说明了本发明的典型实施方式。然而，本发明不限于所述的实施方式，而是在从权利要求书的说明中领会的技术范围内可以改变成各种模式。[实施例]以下，用图l图解的ICP处理设备溅射蚀刻覆有Ni掩膜的被处理物(硅基板)。处理条件如下。蚀刻气体Ar蚀刻气体的流速178.5mg/分4f(lOOsccm)电源功率l，OOOW偏置电功率300W真空容器中的压强0.6Pa保持架的温度20。C蚀刻时间l分钟(每一件)蚀刻速度30nm/分钟在上述溅射蚀刻条件下处理在D，为200mm的硅基板上形成的Ni薄膜，并且通过将蚀刻速度降低10%前已处理的基板数作为需要维护时的基板数(即，需要对感应耦合等离子体处理设备进行维护时已经处理过的基板数)来评价结果。此处，通过由于已经沉积在电介质壁容器上的Ni形成薄膜使供给的高频电力降低的现象来确定需要维护时的基板数。表i是示出图2中图解的倾角e与需要维护时的基板数(其中五件用作一个单位)之间关系的测量结果。在本实施例中使用的ICP处理设备中，等离子体导入口的最小孔径D是100mm，并且等离子体导入口的最小孔径部在等离子体室侧的边缘与被处理物的表面之间的垂直距离Z是300mm。另外，因为如上所述D'是200mm，通过上述式子(1)确定6o是63.5度。[表l〗<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>从表i中，当使e大于eo时，因为Ni容易沉积在电介质壁容器的底部上，因此确认出需要维护时的基板数增加。当值Z固定时，通过减小等离子体导入口的最小孔径D可以增大e的值。于是，Ni膜几乎不沉积在电介质壁容器的侧壁部上，这可增加需要维护时的基板数。此处，当基板的(])是200mm时，等离子体导入口的最小孔径D可以在40mmSDSl80mm的范围内变化，并且等离子体导入口的最小孔在等离子体室侧的边缘与被处理物的表面之间的垂直距离Z可以在100mm^Z^500mm的范围内变化。另外，当基板的ct)是300mm时，等离子体导入口的最小孔径D可以在60mm^D^270mm的范围内变化，并且等离子体导入口的最小孔在等离子体室侧的边缘与被处理物的表面之间的垂直距离Z可以在100mm^Z^600mm的范围内变化。相关申请的交叉引用本申请还要求2007年9月25日提交的日本专利申请No.2007-246733的优先4又，该日本专利申i貪的全部内容通过引用包含于此。权利要求1.一种感应耦合等离子体处理设备，其包括真空容器，其形成用于在减压下容纳被处理物的处理室；电介质壁容器，其形成等离子体室，所述等离子体室通过设置在与所述处理室中的所述被处理物相对的位置处的等离子体导入口与所述处理室连通，并且所述电介质壁容器设置有与所述等离子体导入口相对的底部以及覆盖所述底部与所述等离子体导入口之间的周部的侧壁部；线圈电极，其被布置在所述电介质壁容器的所述侧壁部的外侧；以及用于等离子体的高频电源，其通过向所述线圈电极施加高频电力而在所述等离子体室中形成等离子体，其中，从已安置在所述处理室中的所述被处理物的最外周上的任一点开始并且经过所述等离子体导入口的所有直线都在所述电介质壁容器的所述底部的内表面上与所述底部形成交点。2.根据权利要求l所述的感应耦合等离子体处理设备，其特征在于，当设由经过所述被处理物的最外周上的一点和所述等离子体导入口的最小孔径部的边缘上的定位于距所述一点最远部中的一点的直线与所述一皮处理物的表面形成的倾角为e,设经过由所述电介质壁容器的所述底部与所述侧壁部形成的内交线上的一点和所述等离子体导入口的最小孔径部的边缘上的距所述内交线上的一点最近的一点的直线与所述电介质壁容器的底面形成的倾角为eo时，e>e0。3.根据权利要求1或2所述的感应耦合等离子体处理设备，其特征在于，所述电介质壁容器的所述底部的内表面的直径大于所述等离子体导入口的最小孔径，并且所述电介质壁容器的所述侧壁部形成直径从所述底部向所述等离子体导入口逐渐变小的截头圆锥状。4.一种感应耦合等离子体处理设备，其包括等离子体形成室，其具有外周被线圈电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圈电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；以及处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圏电极的中心轴线相交的位置处容纳被处理物；其中从已安置在所述处理室中的所述一皮处理物上的任一点开始、经过所述处理室与所述等离子体形成室的连通部、并且到达所述等离子体形成室的所有直线在所述等离子体形成室上的比所述等离子体形成室的所述vf兹场形成部靠近所述中心轴线的位置具有交点。5.—种感应耦合等离子体处理设备，其包括等离子体形成室，其具有外周被线圈电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圏电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；以及处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圈电极的中心轴线相交的位置处容纳被处理物；其中所迷等离子体形成室使得其与所述处理室的连通部向比所述磁场形成部靠近所述中心轴线的靠近侧突出。6.—种感应耦合等离子体处理设备，其包括等离子体形成室，其具有外周被线圈电极环绕的磁场形成部，并且通过向所述线圏电极施加高频电力而在所述等离子体形成室中形成等离子体；处理室，其与所述等离子体形成室连通，并且在与所述线圈电极的中心轴线相交的位置处容纳—皮处理物；以及突出构件，其位于所述等离子体形成室与所述处理室之间，在比所述磁场形成部靠近所述中心轴线的位置具有开口部，并且防止碎屑从所述被处理物飞到所述；兹场形成部。7.—种用在感应耦合等离子体处理设备中的电介质容器，其包括磁场形成部，其外周被线圈电极环绕；以及开口部，等离子体可以通过所述开口部;故出，其中，所述开口部形成有渐缩侧壁，使得所述开口部能定位在比所述磁场形成部靠近所述线圈电极的中心轴线的位置。全文摘要根据本发明的感应耦合等离子体处理设备防止通过溅射蚀刻作业形成的碎屑在电介质壁容器(11)的侧壁部(14)的内表面上形成膜，并且防止高频电力的供给受到妨碍。在所述感应耦合等离子体处理设备中，从被处理物(2)的最外周上的任一点开始并且经过等离子体导入口(12)的所有直线都在电介质壁容器(11)的底部(13)的内表面上与底部(13)形成交点。文档编号H05H1/46GK101399170SQ200810149390公开日2009年4月1日申请日期2008年9月25日优先权日2007年9月25日发明者坂本清尚,小平吉三,平柳裕久,长田智明申请人:佳能安内华股份有限公司