等离子体处理装置及等离子体处理方法_4

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方面,图20中,与第3实施方式对应,晶片Wf旋转。另外,图19中,轴Ay与图2、图16所示电极元件E的轴一致。
[0161]此时,图19中,以轴Ay作为旋转轴,离子II的入射角度Θ变化。其结果是,离子II高效入射沟道Tr的侧壁。如此,为了高效形成沟道Tr,优选使沟道Tr的开口 331的轴与电极元件E的轴一致、不旋转晶片Wf。
[0162]与此相对,图20中,晶片Wf旋转,离子II的入射角度与轴Ax和轴Ay对称(离子II从全方位斜向入射)。其结果是,可容易的形成对于晶片Wf的垂直轴Az对称的通孔Bh。如此,为了形成良好形状的通孔Bh,优选旋转晶片Wf。
[0163]另外,如后述的第5实施方式所示,通过使晶片Wf与基板电极15间的相对角度不变化、旋转电场,可以得到同样的效果。
[0164](2)旋转控制部26可如下控制切换机构24。
[0165]截至沟道形成中,不进行切换地向基板电极15的各电极元件施加来自RF低频电源21b的RF低频电压Vb,垂直入射。之后,切换施加RF低频电压Vb。S卩,伴随等离子体处理处理过程的进行,控制切换机构24,将离子II的入射方向从垂直入射切换为斜向入射。
[0166]如此,可以同时确保垂直入射时的深度方向的蚀刻速率、以及斜向入射时降低斜度。斜向入射时的蚀刻速率比垂直入射时小。这是因为,斜向入射时,较之于垂直入射时,离子入射晶片Wf上的面积变大,单位面积的入射离子数减少。
[0167]另外,垂直入射与斜向入射的切换,可以使用终端检测器19对层32的蚀刻终结的检测、或者经过规定的处理时间、与切换周期T的时间调整。
[0168]以下显示的是使用了晶片Wf旋转和RF切换的孔H的加工处理过程例。
[0169]首先,说明旋转晶片Wf时,晶片Wf上的孔H的加工进行情况。此时,不进行RF切换。
[0170]如图21A?图21D所示,最初的切换周期Tl中,向电极元件El施加电压,产生箭头方向(向图右)的斜向成分的离子II照射。晶片Wf上的孔H也与晶片Wf共同旋转,使孔H的侧壁(蚀刻区域Al?A4)在圆周方向依次均匀蚀刻(图21A?图21D)。重复整数转(例如,100转)的该右斜向状态。在这里,旋转周期Tr为0.1秒的话,切换周期Tl为10秒钟。
[0171]接着,作为电压切换前的过渡状态,向电极元件E1、E2两者施加电压,以垂直入射状态旋转数转(例如,10转)。另外,过渡状态也可以是不向电极元件E1、E2施加电压、不进行蚀刻的状态。旋转周期Tr为0.1秒时,过渡时间ΔΤ为I秒钟。
[0172]接下来的切换周期T2中,向电极元件E2施加电压,产生箭头反向(向图左)的斜向成分的离子。此时也同样,维持了旋转中圆周方向的处理过程均匀性(未图示)。并且,在切换周期T2期间(例如,与切换周期Tl相同的整数转及时间),照射向左箭头的方向(未图示)的斜向成分的离子II。
[0173]然后,根据处理过程,重复过渡时间ΔΤ、切换周期Tl、过渡时间ΔΤ、切换周期T2(例如,I秒、10秒、I秒、10秒)、…,晶片上的孔H得以在圆周方向均匀蚀刻。
[0174]切换周期Tl、Τ2、过渡时间Δ T也可在处理过程中途变更。切换周期Tl、Τ2并不必须相同,但基本上设想为相同程度的时间。
[0175]如此,通过将切换周期Τ1、Τ2、过渡时间Δ T设定为晶片Wf的整数转,可以使旋转速度Vr与切换周期Tl、Τ2的关系变得简单。
[0176]另外,切换周期Tl、Τ2也并不一定要与整数转对应。S卩,也可在晶片Wf的一转中途变更为右斜(Tl)、左斜(T2)的状态。但是,此时,必须调整旋转速度Vr和切换的时间。通过这些关系,圆周方向的处理过程均匀性并非一定达成。
[0177]以下显示a)?c)几个例子。
a)切换周期T(Tl、T2)为旋转周期Tr的0.5n倍时(参照图22A?图22D)
[0178]考虑切换周期T为旋转周期Tr的0.5n(n = 1、3、5、…奇数)倍的情况。在这里,具体考虑的是每1/2转切换为右斜和左斜的情况。
[0179]图22六?图220分别显示的是晶片1€旋转0、0.5、1.0、1.5转的状态。从图22D的晶片Wf旋转1.5转的状态变化为图22A对应的晶片Wf旋转2.0转的状态。图22A?图22B、图22B?图22C、图22C?图22D分别与切换周期Tl、T2、Tl对应。S卩,在图22A?图22D所示瞬间,离子II的朝向切换为从左向右、或从右向左。
[0180]切换周期Tl、T2、Tl中,区域Al、A2、A3分别被蚀刻。
[0181]切换周期Tl (向右的离子照射时)中晶片Wf旋转一半,然后,切换周期T2(向左的离子照射)开始。此时,前一半、后一半的旋转时两者在孔H的相同一侧(区域Α1、Α2)切削。这会导致不均匀的蚀刻,不理想。
[0182]另外,图22Α?图22D中,假设切换瞬间进行,但实际上如上所述,需要过渡时间ΔΤ,通过过渡时间Δ T的设定,圆周方向的处理过程均匀性发生变化。例如,过渡时间ΔΤ为整数转的话,圆周方向的均匀性与没有过渡时间AT时相同。过渡时间AT短于切换周期Tl、Τ2时,切换位置偏离过渡时间△ T的程度(未图示)。
b)切换周期T为旋转周期Tr的1/3倍时(参照图23A?图23C)
[0183]考虑切换周期Tl、T2为旋转周期Tr的1/3倍的情况。
[0184]图23A?图23C分别显示的是晶片Wf旋转0、1/3、2/3转的状态。从图23C的晶片Wf旋转2/3转的状态变化为图23A对应的晶片Wf旋转I转的状态。图23A?图23B、图23B?图23C分别对应切换周期T1、T2。S卩,在图23Α?图23C所示瞬间,离子II的朝向切换为从左向右,或从右向左。
[0185]切换周期Tl、Τ2中,区域Al、Α2分别被蚀刻。
[0186]如图23Α?图23C所示,圆周上的蚀刻位置Α1、Α2的一部分重叠。但是,该重叠会在旋转、切换重复的同时偏离。数十?数百转时,结果是圆周方向的处理均匀性得以保持。
[0187]另外,考虑过渡时间AT时,根据过渡时间AT的长短,圆周方向的均匀性会受到影响,必须另行调整。
c)切换周期T为旋转周期Tr的1/4倍时(参照图24Α?图24D)
[0188]考虑切换周期T为旋转周期Tr的1/4倍的情况。
[0189]图24Α?图24D分别显示的是晶片Wf旋转0、1/4、2/4、3/4转的状态。从图24D的晶片Wf旋转3/4转的状态变化为图24Α对应的晶片Wf旋转I转的状态。图24Α?图24Β、图24Β?图24C、图24C?图24D分别对应切换周期T1、T2、T1。S卩,在图24Α?图24D所示瞬间,离子II的朝向切换为从左向右、或从右向左。
[0190]切换周期Tl、Τ2、Tl中,区域Al、Α2、A3被蚀刻。
[0191]此时,由于晶片Wf旋转I转的话,晶片Wf的整面被切削,因此可以确保蚀刻方向的均匀性。
[0192]考虑过渡时间ΔΤ时,根据过渡时间Δ T的长短,圆周方向的均匀性会受到影响。
[0193]以上显示的是如a?c般的切换周期T1、T2与旋转周期Tr的相关具体例子,但也可考虑其他情况。如具体例所示,在旋转中途切换离子II的入射方向时,存在不理想的切换周期Τ、旋转周期Tr、过渡时间Δ T的关系。实用上优选切换Tl、T2、过渡时间Δ T是旋转周期Tr的整数倍。
[0194]旋转周期Tr设想为0.01秒至100秒左右的范围。过渡时间Δ T设想为旋转周期Tr的数倍?数十倍左右。优选过渡时间AT对于切换周期T1、T2尽量小,可以确保更多的斜向入射实效时间。这是由于过渡时间AT期间不进行垂直入射或蚀刻。
[0195]另外,由于施加电压为正弦波,严密来说高频或低频I周期期间电压会变化,随之斜向成分也会变动。但是,由于同旋转时间的差异至少在105以上,因此可忽略该低频周期内的斜向成分变动的影响。
(变形例4?6)
[0196]以下说明第3实施方式的变形例(变形例4?6)。变形例4?6用于详细说明使晶片Wf和基板电极15间相对旋转的机构。因此,显示为省略了旋转机构以外部分的部分构成图。
(1)变形例4
[0197]图25是变形例4涉及的等离子体处理装置1f的部分构成图。该等离子体处理装置1f,作为等离子体处理装置1e的基座14、晶片旋转机构18的替代,具有基座141、基板电极块142、马达41。
[0198]马达41使基座141旋转,具有旋转轴411、转子412、定子413、侧板414、底板415。
[0199]旋转轴411、转子412、定子413构成旋转机构。旋转轴411与基座141连接。旋转轴411成筒状,其内部配置有基板电极块142的轴。转子412是配置在旋转轴411侧面的磁铁。定子413是配置在侧板414外部的电磁铁,隔着侧板414与转子412接近。通过使定子413磁场的N极、S极周期性变化而产生的磁力,转子412相对于定子413旋转。其结果是,腔室11内(真空侧)的旋转轴411、转子412和腔室11外(大气侧)的定子413间被分割。
[0200]另外,在这里,转子412、定子413使用的是永久磁铁、电磁铁,但也可以相反、或两者为电磁铁。这一点在以下的变形例5、6中也相同。
[0201]基座141的上面保持着晶片Wf,在此状态下与旋转轴411连接,通过旋转机构旋转。其结果是,晶片Wf通过旋转机构而旋转。
[0202]基座141具有支保持板电极块142的内部空间。
[0203]基板电极块142配置在基座141的内部,固定在底板415上,不旋转。
[0204]从腔室11外的RF高频电源21a、RF低频电源21b,向腔室11内的基板电极15供给电压波形Vl、V2 (RF高频电压Na、RF低频电压Vb叠加的电压波形)。
[0205]通过使晶片Wf旋转,斜向离子从全方位入射晶片W。
(2)变形例5
[0206]图26是变形例5涉及的等离子体处理装置1g的部分构成图。该等离子体处理装置10g,作为等离子体处理装置1e的基座14b、晶片旋转机构18的替代,具有基座141a、基板电极块142a、马达41a。
[0207]马达41a使基板电极块142a旋转,具有旋转轴411a、转子412、定子413、侧板414、底板415、环形电极416、刷状电极417。
[0208]旋转轴411a、转子412、定子413构成旋转机构。旋转轴411a与基板电极块142a连接。转子412是配置在旋转轴411侧面的磁铁。定子413是配置在侧板414外部的电磁铁,隔着侧板414与转子412接近。通过使定子413磁场的N极、S极周期性变化产生的磁力,转子412对着定子413旋转。其结果是,腔室11内(真空侧)的旋转轴411a、转子412和腔室11外(大气侧)的定子413间被分割。
[0209]环形电极416、刷状电极417通过以互相滑动的状态接触,在旋转轴411a旋转中,确保对基板电极15的电气连接。环形电极416是固定配置在旋转轴411a外周的环形的电极。刷状电极417是在旋转轴41
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