等离子体处理装置和等离子体处理方法
【技术领域】
[0001]本发明的各个方面和实施方式涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。
【背景技术】
[0002]在半导体的制造工艺中，广泛地进行以薄膜的堆积或蚀刻等为目的的等离子体处理。为了得到高功能且高性能的半导体，期望对被处理体的被处理面进行均匀的等离子体处理。
[0003]在等离子体处理中，生成处理气体的等离子体。等离子体中包含离子或自由基等活性种。通过被处理体的被处理面与包含离子和自由基的等离子体发生反应来进行等离子体处理。
[0004]近年来，提出有一种等离子体处理装置，在半导体的制造工艺中，在用于对被处理体进行等离子体处理的处理容器内，配置形成有多个贯通孔的栅极电极，利用栅极电极将处理容器的内部分割成两个空间。
[0005]该等离子体处理装置中，将被处理体载置于配置在作为栅极电极的下方空间的处理空间中的载置台上，向作为比栅极电极更靠上方空间的等离子体生成空间内供给等离子体处理所用的处理气体。然后，等离子体处理装置通过向等离子体生成空间内供给高频电力，来生成被供给到等离子体生成空间的处理气体的等离子体。然后，等离子体处理装置通过对处理空间进行减压，将在等离子体生成空间内生成的等离子体中的自由基和处理气体从等离子体生成空间经由栅极电极导入至处理空间。然后，等离子体处理装置通过对载置台供给偏置用的高频电力，生成被导入至处理空间的处理气体的等离子体，并将所生成的等离子体中的离子引入到载置台上的被处理体。由此，能够调整等离子体中的自由基密度，并且对被处理体实施均匀的等离子体处理。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1:日本特开平11 - 67737号公报
[0009]专利文献2:日本特表平7 - 500459号公报
【发明内容】
[0010]发明想要解决的技术问题
[0011]然而，在上述的技术中存在以下问题，S卩，难以分别独立地调整用于获得被处理体的所期望的处理特性的等离子体中的离子密度和自由基密度。
[0012]S卩，在上述的技术中，在等离子体生成空间内生成的等离子体与在处理空间内生成的等离子体之间不形成鞘而成为相同电位的等离子体。因此，在上述的技术中，难以为了获得被处理体的被处理面内的掩模选择比或⑶(Critical Dimens1n，临界尺寸)等所期望的处理特性而分别独立地调整离子密度和自由基密度。
[0013]用于解决技术问题的技术方案
[0014]本发明涉及的等离子体处理装置，在一个实施方式中，包括:形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体；控制部，其通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明的等离子体处理装置的一个方式，起到如下效果:能够分别独立地调整用于获得被处理体的所期望的处理特性的、处理空间内的等离子体中的离子密度和自由基密度。
【附图说明】
[0017]图1为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的概略截面图。
[0018]图2为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的一例流程的流程图。
[0019]图3为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的等离子体处理的另一例流程的流程图。
[0020]图4为用于表示控制分别供给到上侧电极和下侧电极的等离子体生成电力的比率的情况的图。
[0021]图5为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的变形例的概略截面图。
[0022]图6为用于说明图5所示的电介质部件的一例构造的概略平面图。
【具体实施方式】
[0023]下面，基于附图对本发明的等离子体处理装置和等离子体处理方法的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于本实施方式。各实施方式能够在处理内容不矛盾的范围内适当组合。
[0024]本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，包括:形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成被供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体；控制部，其通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
[0025]此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，电介质部件的内部空间在被处理体的径向被分割而形成同心圆状的多个小空间，多个小空间分别经由连通孔与处理空间连通，第一电极和第二电极形成于电介质部件内的、分别与多个小空间对应的位置，分别隔着多个小空间中的1个小空间相对，控制部通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整分别从多个小空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整在被处理体的径向上的第二等离子体中的自由基量的分布，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整分别从多个小空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整在被处理体的径向上的第二等离子体中的离子量的分布。
[0026]此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，控制部还调整分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的相位差。
[0027]此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，控制部将分别供给到第一电极和第二电极的高频电力的相位差调整到180°。
[0028]此外，本发明的等离子体处理装置，在一个实施方式中，还包括将第二处理气体供给到处理空间的第二气体供给机构，第二高频电源通过对载置台供给第二高频电力，生成供给到处理空间的第一处理气体和第二处理气体的第三等离子体，将该第三等离子体中的离子引入至被处理体，控制部还间歇地控制第二高频电源的接通/断开，在将第二高频电源控制成断开的期间，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子激活被处理体的表面，生成激活后的被处理体的表面与被导入至处理空间的第一等离子体中的自由基的反应物，在将第二高频电源控制成接通的期间，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第三等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第三等离子体中的离子量，利用调整了自由基量和离子量的第三等离子体对反应物进行蚀刻。
[0029]此外，本发明的等离子体处理方法，在一个实施方式中，等离子体处理装置包括:形成处理空间的处理容器；载置被处理体的载置台，其配置于处理空间；电介质部件，其以封闭处理空间的方式安装于处理容器，形成有内部空间和使该内部空间与处理空间连通的连通孔；第一电极和第二电极，其形成于电介质部件内，隔着内部空间相对；第一气体供给机构，其将用于等离子体处理的第一处理气体供给到内部空间；第一高频电源，其通过将第一高频电力供给到第一电极和第二电极中的至少任一者，生成供给到内部空间的第一处理气体的第一等离子体；减压机构，其通过对处理空间进行减压，将第一等离子体中的自由基和第一处理气体从内部空间经由连通孔导入至处理空间；和第二高频电源，其通过对载置台供给第二高频电力，生成导入至处理空间的第一处理气体的第二等离子体，并将该第二等离子体中的离子引入至被处理体，在等离子体处理方法中，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的全部电功率的大小，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的自由基量，利用该自由基调整第二等离子体中的自由基量，通过控制分别供给到第一电极和第二电极的第一高频电力的比率，来调整从内部空间经由连通孔供给到处理空间的第一等离子体中的电子量，利用该电子调整第二等离子体中的离子量。
[0030](第一实施方式)
[0031]图1为表示第一实施方式涉及的等离子体处理装置的概略截面图。如图1所示，第一实施方式涉及的等离子体处理装置具有气密地构成且为接地电位的处理容器1。处理容器1形成用于进行等离子体处理的处理空间S。该处理容器1呈圆筒状，例如由在表面形成有阳极氧化被膜的铝等构成。在处理容器1内的处理空间S中，配置有水平地载置作为被处理体的半导体晶片W的载置台2。
[0032]关于载置台2，其基材2a由导电性金属、例如铝等构成，具有作为下部电极的功能。该载置台2隔着绝缘板3被作为导体的支承台4支承。此外，在载置台2的上方的外周例如设置有由单晶硅、SiC、石英形成的聚焦环5。而且，以包围载置台2和支承台4的周围的方式设置有例如由石英、氧化铝等构成的圆筒状的内壁部件3a。
[0033]在载置台2的上表面设置有用于静电吸附半导体晶片W的静电卡盘6。该静电卡盘6通过使电极6a位于绝缘体6b之间而构成，电极6a与直流电源12连接。而且，通过从直流电源12将直流电压施加于电极6a，利用库仑力来吸附半导体晶片W。
[0034]在载置台2的内部形成有制冷剂流路2b，制冷剂流路2b与制冷剂入口配管2c、制冷剂出口配管2d连接。而且，通过使热传导液等制冷剂在制冷剂流路2b中循环，能够将支承台4和载置台2控制成规定的温度。此外，以贯穿载置台2等的方式设置有背面侧气体供给配管30，用于向半导体晶片W的背面侧供给氦气等冷热传递用气体(背面侧气体)。该背面侧气体供给配管30与未图示的