CN1118090C - 等离子体处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种等离子体处理方法及装置包括，边导入规定的气体边排气，在保持真空室(1)内规定的压力的同时，在通过天线用高频电源(4)向轮辐天线(5)，通过电极用高频电源(8)向电极(6)分别供给高频电力，使真空室(1)内产生等离子体，在对电极(6)上的基片(7)进行腐蚀等的等离子体处理时，通过外皮，由电磁波屏蔽的发热体构成的电阻加热的加热器(11)和设置在电介体(9)上的压接式热电偶(10)连接温调器(12)，在电阻加热的加热器(11)和轮辐天线(5)之间，设置隔热材料(13)，通过带有区域层加热器(22)的内室(16)，将真空室内加热到80℃以上。

Description

等离子体处理方法及装置

技术领域

本发明涉及干腐蚀、喷镀、等离子体CVD等的等离子体处理方法及装置，尤其涉及高频感应方式的等离子体处理方法及装置。

背景技术

近年来，对应半导体元件的微小化，在干腐蚀技术中，为了实现纵横比的加工等，并且在等离子体CVD技术中，为了实现高纵横比的埋置，寻求在更高真空中，进行等离子体处理。

例如，在干腐蚀的情况下，当在高真空中，产生高密度等离子体时，在基片表面形成的离子层中，由于离子与中性气体粒子等冲撞的概率变小，离子的方向性一致朝着基片，并且，由于电离度高，到达基片的离子对中性游离基的入射粒子束的比变大。因此，蚀刻的各向异性被提高，高纵横比的加工成为可能。

还有，在等离子体CVD的情况下，当在高真空中，产生高密度等离子体时，通过离子的喷溅效果，得到微小图形的埋置平坦化的作用，使高纵横比的埋置成为可能。

作为在高真空中可产生高密度等离子体的等离子体处理装置，建议采用几种方式。图22是装有轮辐形天线式等离子体源的等离子体处理装置的剖面图。在图22中，在真空室1内，通过由气体供给单元2导入规定的气体边由泵3进行排气，在保持真空室1内规定的压力的同时，在通过天线用高频电源4，向电介体9上的辐轮形电线5提供500MHz的高频电力时，在真空室1内产生等离子体，对于在电极6上载置的基片7，可进行腐蚀、沉积、表面改质等的等离子体处理。这时，如图2所示，通过电极用高频电源8也向电极6提供高频电力，能够控制到达基片7的离子能量。还有，关于该种方式，在S.SamuKawa et al.，“NewUltra-High-Frequency Plasma Source For Large-ScaleEtching Processes”，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.34，Pt.1，No.12B(1995)中详细叙述。

图23是本发明人曾建议的螺旋天线式等离子体处理装置的立体图。在图23中，在真空室1内，由气体供给单元2导入规定的气体，通过泵3进行排气，在保持真空室1内的规定的压力的同时，通过由天线用高频电源4，向载置在电介体9上的螺旋天线5提供100MHz的高频电力，在真空室1内产生等离子体对载置在电极6上的基片7，可进行腐蚀、沉积、表面改质等的等离子体处理。另外，设置为了向电极6提供高频电力的电极用高频电源8，能够控制到达基片7的离子能量。

但是，图22及图23所示出的以往的方式，由于在电介体9上大量地沉积反应生成物，存在粉尘的产生、维护周期低的问题。另外，还存在真空室1内的气氛不稳定，缺乏等离子体处理的再现性。下面对此进行详细说明。

在等离子体CVD的场合，在基片7上沉积薄膜的过程中，在电介体9上也沉积同样的薄膜。在干腐蚀的情况下，也存在腐蚀反应和气相反应生成的物质在电介体9上薄膜化的问题。伴随再次处理，这样的沉积膜增加膜厚度，当膜厚度超过膜应力时，产生剥落，成为粉尘降落到基片7上。在图22及图23所示出的以往的方式，由于在处理少数基片7中产生粉尘，提高了将电介体9用纯水或乙醇等洗净(维护)的频度。

并且，当再次处理时，由于所述的沉积膜的膜厚变化，游离基的吸附率变化，真空室1内的气氛变化，即，各种反应的分压变化，恶化了等离子体处理的再现性。以由于冲撞电介体9的高能离子的加热，使电介体9的温度升高，也引起游离基的吸附率的变化。

感应耦合型的等离子处理装置是已经实现可解决上述问题的等离子处理方法及装置。下面，用图24～25及图21详细说明。图24是装置的立体图，图25是装置的剖面图，图21是平面状加热器的详细的俯视图。在图24及图25中，在真空室1内，由气体供给单元2导入规定的气体，用泵3进行排气，在保持真空室1内规定的压力的同时，当由放电线圈用高频电源4向平面螺旋形放电线圈21提供高频电力时，在真空室1内产生等离子体，对电极6上载置的基片7，可进行腐蚀、沉积、表面改质等的等离子处理。这时，如图24及图25所示，通过电极用高频电源8也向电极6提供高频电力，能够控制到达基片7的离子能量。在电介体9上设置的压接式热电偶10和平面加热器411连接加热器用温调器12，可将电介体9调到希望的温度。在平面状加热器411和平面螺旋形放电线圈21之间，设置隔热材料13，使平面螺旋形放电线圈21不过热。如图21所示，平面状加热器411的发热体400由于向线圈21提供高频电力可透过产生的电磁波，在电介体的表面中，由于平面状加热器411的发热体400被屏蔽，电磁波不能透过的部分为电介体的表面的全面积的40％以下。而且，设置具有区域层加热器22的内室16，不仅电介体9，还有接触等离子体的部分大部分可加热那样的结构。

使用该装置，当气体种类及其流量、压力、施加给平面螺旋形放电线圈的高频功率、电极附加高频功率分别在C₄F₈/H₂＝50/_15sccm、10_mT_orr、1000w、300w条件下，带硅氧化膜的基片多数被腐蚀时，在没有平面状加热器411的情况，伴随再次处理，电介体9的温度逐渐上升，与此相反，设置平面状加热器411，在设定温度为80℃以上时，即使再次处理，电介体9的温度也在设定温度±15℃变迁，示出了良好的稳定性。在没有平面状加热器411的情况，在处理过的15片的基片7上开始降下许多的粉尘，但是、将设置有平面状加热器411的电介体9设定为80℃以上时，即使是在处理过的100片的基片7上，也大部分没有降下粉尘。另外，没有平面状加热器411时，对连续处理过的15片的腐蚀速度再现性是±8％，而将设置有平面状加热器411的电介体9设定为80℃以上时，腐蚀速度再现性是±2％。还有，关于该技术，在日本专利特愿平7-297993号中详细叙述。

但是，当将图24～25及21示出的感应耦合型等离子体处理装置中使用那样的平面状加热器应用于图22或图23示出的天线式等离子体处理装置时，在平面状加热器的发热体中电磁波被吸收，由于感应加热，发热体急剧升温，同时，与没有平面状加热器时相比，等离子体密度显著降低。在这样的加热器中，产生大量热损失的现象，是感应耦合型等离子体处理装置中所见不到的，但是，我们认为，电磁波的频率不同是很重要的。也就是说，对于在感应耦合型等离子体处理装置中使用13.56MHz的高频电力，而在轮辐天线等离子体处理装置中使用500MHz的高频电力，在螺旋天线式等离子体处理装置中使用100MHz的高频电力。

另外使供给感应耦合型等离子体处理装置的线圈的高频电力的频率在1～100MHz间变化，通过平面状加热器检查电磁波的吸收，我们知晓，在30MHz以上发生强烈的吸收。在使用100MHz以上频率时，即使轮辐天线式等离子体处理装置的例子如所知那样，也容易推测通过平面状加热器的电磁波的吸收是成问题的。

发明内容

本发明鉴于上述以往的问题，其目的是提供一种产生粉尘少、维护频度低，等离子体处理的再现性优越，并且，在加热器中不产生大量热损失的等离子处理方法及装置。

本发明为达到上述目的，由以下构成。

本发明提供的第一种等离子体处理方法，是边向真空室内提供气体，边由所述真空室内排气，控制所述真空室为规定的压力，同时，由于向天线提供高频电力，通过电介体向所述真空室内辐射电磁波，使所述真空室内产生等离子体，等离子体处理，载置在所述真空室内的电极上的基片，其特征在于：

在具有由通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体构成的电阻加热的加热器上流过电流，由此，将所述电介体加热到80℃以上的等离子体处理方法。

本发明提供的第二种等离子体处理方法，是边向真空室内提供气体，边由所述真空室内排气，控制所述真空室内为规定的压力，同时，向沿电介板配置的线圈提供高频电力，由此，使所述真空室内产生等离子体，处理在所述真空室内的电极上载置的基片，其特征在于：

在具有由通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体构成的电阻加热的加热器上流过电流，由此，将所述电介体加热到80℃以上的等离子体处理方法。

本发明提供的上述第一种或第二种等离子体处理方法，其特征在于，所述气体为，卤化氢气体、或是卤化硼气体、或是CF₄、C₄F₈等的氟化碳气体、或是CHF₃、CH₂F₂等的含氢·碳·氟的气体。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理是使用有机薄膜作为掩膜的腐蚀。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，供给所述天线的高频电力的频率为30MHZ～3GHZ。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，所述电介体的表面的全面积为Sy，通过所述电介体的表面中所述电阻加热的加热器被屏蔽，当不能透过所述电磁波部分的面积为Sh时，

Sy×0.6＞Sh。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，构成所述导体外皮的导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜或铝。

本发明提供的上述等离子体处理方法，其特征在于，在所述电介体的侧面设置压接式热电偶，边监测所述电介体的温度，边进行所述电介体的温度调节。

本发明提供的第一种等离子体处理装置，其特征在于包括，向真空室)内提供气体的装置、和由所述真空室内排气的装置、和天线、和可向所述天线提供高频电力的高频电源、和为载置基片的电极、和为将所述天线辐射的电磁波导入所述真空室内的电介体、和具有通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体，为加热所述电介体的电阻加热的加热器和为电流流过所述电阻加热的加热器的加热器用电源。

本发明提供的第二种等离子体处理装置，其特征在于包括，向真空室内提供气体的装置、和由所述真空室内排气的装置、和为在所述真空室内载置基片的电极、和为使所述真空室内产生等离子体的线圈、和配置所述线圈的电介板、和向所述线圈提供高频电力的装置、和加热所述电介板的电阻加热的加热器和具有通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体，为向所述电阻加热的加热器提供电流的加热器电源。

本发明提供的上述等离子体处理装置，其特征在于，供给所述天线的高频电力的频率是30MHZ～3GHZ。

本发明提供的上述等离子体处理装置，其特征在于，所述电介体的表面的全面积为Sy，通过所述电介体的表面中所述电阻加热的加热器被屏蔽，当不能透过所述电磁波部分的面积为Sh时，

Sy×0.6＞Sh。

本发明提供的上述等离子体处理装置，其特征在于，构成所述导体外皮的导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下。

本发明提供的上述等离子体处理装置，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜、或铝。

本发明提供的上述等离子体处理装置，其特征在于，由于在所述电介体的侧面设置压接式热电偶，可边监测所述电介体的温度，边进行所述电介体的温度调节。

本发明提供的上述第二种等离子体处理方法，其特征在于，通过中心部以外发热的加热器加热所述电介板，并且通过在所述中心部的法拉第屏蔽，用所述线圈和所述等离子体的静电连系被减弱的状态，用产生等离子体的状态，处理所述基片。

本发明提供的上述第二种等离子体处理方法，其特征在于，向所述电极提供高频功率。

本发明提供的上述第二种等离子体处理方法，其特征在于，所谓所述中心部是为了集中所述加热器的热，防止其温度升高，改善所述电介体的均热性，限制发热的部位。

本发明提供的上述第二种等离子体处理方法，其特征在于，所述中心部是所述电介体的全面积的5～20％。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，所述电阻加热的加热器的发热体在包括所述电介板的中心附近的大致全范围内，大致均等敷设，并且，在所述电介板的中心附近的所述发热体上，不流过由所述加热器电源来的电流。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，所述电阻加热的加热器的发热体在不包括所述电介板的中心附近的大致全范围，大致均等敷设，并且，在所述电介板的中心附近敷设的低电阻导线连接所述电阻加热的加热器的所述发热体。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，具有向所述电极供给高频电力的装置。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，所述线圈的一部分或全部是多重的螺旋形。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，所谓所述中心部是为了集中所述加热器的热，防止其温度升高，改善所述电介体的均热性，限制发热的部位。

本发明提供的上述第二种等离子体处理装置，其特征在于，所述中心部是所述电介体的全面积的5～20％。

如按照本发明的等离子体处理方法，由于是边向真空室内提供气体，边由真空室内排气，控制真空室为规定的压力，同时，由于向天线提供高频电力，通过电介体向真空室内辐射电磁波，使真空室内产生等离子体，等离子体处理，载置在真空室内的电极上的基片，其特征在于：

在由通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体构成的电阻加热的加热器上流过电流，由于将电介体加热到80℃以上，向电介体沉积的薄膜的膜厚与不进行加热时相比，明显变薄，并且，由于其膜质也比低温时致密，抑制粉尘的产生，也明显减少电介体的维护频度。另外，再次处理时，由于沉积膜的膜厚变化小，并且高温保持电介体的温度，仍旧维持游离基的低吸附率无大的变化。因此，真空室内的气氛，即各种反应的分压是稳定的，能够进行再现性好的等离子体处理。还有，在电阻加热的加热器中，由于通过导体外皮，使发热体大致被电磁波全屏蔽，几乎不产生热损失。

另外，如按照本发明的等离子体处理装置，包括，向真空室内供给气体的装置、和将真空室内气体排出的装置、和天线、和可向天线提供高频电力的高频电源、和为载置基片的电极、和为向真空室内导入由天线辐射的电磁波的电介体、和为加热电介体的电阻加热的加热器、和为使电流流过电阻加热的加热器的加热器用电源，电阻加热的加热器由于是由通过导体外皮屏蔽电磁波的发热体构成，向电介体沉积的薄膜的膜厚与不进行加热时相比，明显变薄，并且，由于其膜质也比低温时致密，使粉尘的产生被抑制，电介体的维护频度也明显减少。另外，再次处理时，由于沉积膜的膜厚变化小，并且高温保持电介体的温度，所以，仍旧维持游离基的低吸附率无大的变化。因此，真空室内的气氛，即各种反应的分压是稳定的，能够进行再现性好的等离子体处理。还有，在电阻加热的加热器中，由于通过导体外皮，使发热体大致被电磁波完全屏蔽，几乎不产生热损失。

如按照有关本发明的等离子体处理方法，边向真空室内提供气体，边由真空室内排气，控制真空室内为规定的压力，同时，向沿电介板配置的线圈提供高频电力，由此，使真空室内产生等离子体，处理在真空室内的电极上载置的基片，用中心部分以外发热的加热器加热电介板，并且通过在中心部分的法拉第屏蔽使线圈和等离子体的静电耦合被削弱的状态，用产生等离子体的状态，为处理基片，可均热性良好地加热电介板，并且，可防止电介板中心附近的喷镀。

还有，如按照本发明的等离子体处理装置，包括向真空室内供给气体的装置、和将真空室内气体排出的装置、和为在真空室内载置基片的电极、和为使真空室内产生等离子体的线圈，和使线圈被配置的电介板、和向线圈提供高频电力的装置、和为加热电介板的电阻加热的加热器，和为了向电阻加热的加热器提供电流的加热器电源。由于电阻加热的加热器的发热体在包括电介板的中心附近的大致全范围内，大致均等敷设，并且，由于在电介板的中心附近的发热体上，不流过由加热器电源来的电流，可均热性良好地加热电介板，且可防止电介板的中心附近的喷镀。

还有，如按照本发明的等离子体处理装置，包括向真空室内供给气体的装置、和将真空室内的气体排出的装置、和为在真空室内载置基片的电极、和为使真空室内产生等离子体的线圈、和使线圈被配置的电介板、和向线圈提供高频电力的装置、和为加热电介板的电阻加热的加热器、和为了向电阻加热的加热器提供电流的加热器电源。由于在电阻加热的加热器的发热体在除了电介板的中心附近之外的大致全范围内，大致均等敷设，并且，由于在电介板的中心附近敷设的低电阻导线连接电阻加热的加热器的发热体，可均热性良好地加热电介板，并且可防止电介板的中心附近的喷镀。

还有，在这些装置中，如果线圈的一部分或是全部是多重的螺旋形的话，由于螺旋形线圈的感应系数极小，能够提供耦合特性好的等离子体处理装置。关于多重的螺旋形线圈的效果，在T.Okumura and I.Nakayama，“New inductively coupled plasma source using amultispiral Coil”，Rev.Sci.Instrum.66(11)，1995中详细叙述。

有关本发明的上述和其他目的与特征，通过以下结合附图所说明的理想实施例，将会更清楚。

附图说明

图1是表示本发明在实施例1中使用的等离子体处理装置的概略构成的立体图。

图2是表示在图1的本发明的实施例1中使用的等离子体处理装置构成的剖视图。

图3是表示在图1的本发明的实施例1中使用的电阻加热的加热器构成的俯视图。

图4是表示在图1的本发明的实施例1中使用的电阻加热的加热器构成的的放大剖视图。

图5是表示在本发明的实施例1中测量沉积电介体的沉积膜的膜厚结果曲线图。

图6是表示在本发明实施例2中的等离子体处理装置构成的剖视图。

图7是表示上述实施例的变换例的隔热材料上螺旋状导体外皮的俯视图。

图8是图7的A-A剖视图。

图9是表示在图7的电介体中心部B范围发热体内端部的放大立体图。

图10是图7的变换例对应图4的放大剖面图。

图11是表示上述实施例的其他变换例的绝热材料上螺旋状导体外皮的俯视图。

图12是表示在图11的电介体中心部C部分的发热体内端部的放大立体图。

图13是表示包括有关图7的变换例螺旋状导体外皮并且有关腐蚀处理用的本发明实施例3的等离子体处理装置构成的剖视图。

图14是在本发明的实施例3中使用的构成电阻加热的加热器的发热体的俯视图。

图15是在本发明的实施例4中使用的构成电阻加热的加热器的发热体及低电阻导线的俯视图。

图16是在本发明的实施例5中使用的构成电阻加热的加热器的发热体及低电阻导线的俯视图。

图17是表示在本发明的其他实施例中使用的构成等离子体处理装置的图。

图18是表示在本发明的又一其他实施例中使用的构成等离子体处理装置的图。

图19是表示在本发明的实施例及已有实施例中使用的构成等离子体处理装置的剖视图。

图20是在本发明的实施例及已有实施例中使用的线圈的俯视图。

图21是在已有实施例中使用的构成电阻加热的加热器的发热体的俯视图。

图22是表示已有实施例的等离子体处理装置概略构成的立体图。

图23是表示已有实施例的等离子体处理装置概略构成的立体图。

图24是表示已有实施例使用的等离子体处理装置构成的立体图。

图25是表示已有实施例使用的等离子体处理装置构成的剖面图。

在说明本发明之时，将附图中相同部件赋于相同的参照符号。

具体实施方式

以下，参照图1～图5，详细说明本发明中的实施例1。

图1～图4表示在本发明的实施例1中使用的等离子体处理装置的构成图。图1是所述等离子体处理装置的立体图，图2是所述等离子体处理装置的剖视图，图3是所述等离子体处理装置的电阻加热的加热器的详细的俯视图。在图1及图2中，边由气体供给单元2向真空室1内导入规定的气体，边通过泵3进行排气，在真空室1内保持规定的压力的同时，通过天线用高频电源4向螺旋天线5施加高频电力，在真空室1内产生等离子体，可对载置在电极6上的基片7进行腐蚀、沉积，或是表面改质等的等离子体处理。这时，如图1及图2所示那样，通过电极用高频电源8也向电极6供给高频电力，能够控制到达基片7的离子能量。在电介体9上设置的压接式热电偶10和电阻加热的加热器11连接作为在所述电阻加热的加热器上流过电流的加热器用电源的一例加热器用温调器12，控制流过所述电阻加热的加热器的电流，可调节电介体9到希望的温度。在电阻加热的加热器11和螺旋天线5之间设置隔热材料13，使螺旋天线5不过热，并且，在电阻加热的加热器11和电介体9之间设置隔热材料14，可均热性良好地加热电介体9。

如图3所示，所述电介体的表面的全面积为Sy，通过所述电介体的表面中所述电阻加热的加热器被屏蔽，当不能透过所述电磁波部分的面积为Sh时，按成立的关系式Sy×0.6＞Sh构成。如按这样构成，由螺旋天线5辐射的电磁波，由于在真空室1内充分透过，维持放电是可能的。本发明人发现，不满足上式时，放电不稳定，产生高频反射功率，严重时不能维持放电。而且，如图2所示，可具有以下构成，即，设置具有区域层加热器22的内室16，这样不仅可加热电介体9，而且可加热接触等离子体部分的大部分。

图4是电阻加热的加热器11的详细的剖视图。如图4所示，电阻加热的加热器11通过导体外皮17，在由电磁波屏蔽的发热体18上流过电流，由此，可加热电介体9。还有，导体外皮17是在不锈钢19的表面镀银，使所谓发热体18用绝缘材料20电绝缘。镀银的厚度是50μm，由于100MHz电磁波对银能进入的表面深度(skin depth)约7μm，为了使由螺旋天线5辐射的电磁波，不能进入镀银的内侧，镀银应有足够的厚度。

这里，当电场和磁场侵入导体时，其值为l/e(e是自然对数的底＝2.7)的深度称为[表面深度]。表面深度δ，当电磁波的频率为f，导体的透磁率为μ，导电率为σ时，用公式 $\mathrm{\δ}=1/\sqrt{\mathrm{\πf\μ\σ}}$

表示。例如，导体是银时，考虑f＝100MHz时，由于μ＝4π×10^-7[H/m]、σ＝6.1×10⁷[Ω^-1/m]，δ＝6.4×10^-6[m]＝6.4[μm]。

由此，导体外皮17的厚度，由于在表面深度以上为好，加厚表面深度比6.4μm更厚时，对100MHz电磁波的银的表面深度约为7μm。

作为1例，使电介体9的温度在25℃～200℃之间变化，在各种气体及其流量、压力、向螺旋天线5供给的高频电力，供给电极6的高频功率分别为C₄F₈/H₂＝50/_15sccm、10mTorr、1000w、300w这种条件下，当用5分钟腐蚀带有硅氧化膜的基片7时的测定沉积在电介体9上的沉积膜的膜厚结果，如图5所示。从图5中可以看出，电介体9的温度越高，向电介体9沉积的薄膜的膜厚越薄，特别是将温度设定在80℃以上时，向电介体9沉积的薄膜的膜厚明显变薄。还有，在与上述腐蚀条件同样的条件下，许多腐蚀过的带硅氧化膜基片7，没有电阻加热的加热器11的情况，随着再次处理电介体9的温度慢慢升高，与此相反、设置电阻加热的加热器11，设定温度为80℃以上的情况是即使再次处理，电介体9的温度也在设定温度的±15℃内变化，表示出良好的稳定性。在没有电阻加热的加热器11的情况下，在处理过的15片的基片7上开始降下了许多的粉尘，在设置电阻加热的加热器11，电介体9的温度设定在80℃以上的情况是，即使是处理100片，在基片7上也大致没有降下粉尘。另外，没有电阻加热的加热器11时，连续处理过15片腐蚀速度再现性是±8％，对应于此，设置电阻加热的加热器11，将电介体9设定为80℃时，腐蚀速度再现性是±2％。但是，腐蚀速度再现性是按照下式计算的。

{[(腐蚀速度的最大值)-(腐蚀速度的最小值)]/(腐蚀速度的平均值)}×50

还有，腐蚀硅氧化膜或是硅氮化膜的等离子体处理方法的情况是通过将电介板加热150℃以上，除了上述作用之外，由于向CF、CF₂等的CF系游离基的电介板的吸附率明显降低，促进向衬底多晶硅上沉积CF系聚合物，得到提高硅氧化膜或硅氮化膜/多晶硅的腐蚀选择比的作用。

另外，通过电阻加热的加热器11检查有关电磁波的吸收，在电阻加热的加热器11的发热体18中的电磁波被吸收，通过感应加热使发热体18急剧升温，与没有电阻加热的加热器11时相比，等离子体密度明显降低，没有发现在电阻加热的加热器11中发生大量热损失的现象。这是由于通过电阻加热的加热器11的导体外皮(镀银)17，发热体18由电磁波大致完全屏蔽。

这样，当将电介体加热到80℃以上时，向电介体9沉积的薄膜的膜厚与不进行加热时相比较，明显变薄，并且，由于其膜质也比低温时致密，使粉尘的发生被抑制。显著减少电介体9的维护频度。还有，再次处理时，沉积膜的膜厚变化小，并且，由于高温保持电介体9的温度，游离基的吸附率维持原低吸附率，没有大的变化。因此，真空室1内的气氛，即各种反应的分压是稳定的，能够进行再现性好的等离子体处理。

还有，电介体9的表面的全面积为Sy，通过所述电介体9的表面中的电阻加热的加热器11被屏蔽，当不能透过电磁波部分的面积为Sh时，当存在Sy×0.6＞Sh的关系时，由螺旋天线5辐射的电磁波，由于充分透过真空室1内，可维持放电。本发明人发现，不满足上式时，放电不稳定，存在产生高频反射功率的问题，严重时不能维持放电。

还有，当通过在电介体9的侧面设置压接式热电偶10，监测电介体9的温度，同时进行电介体9的温度调节时，由于高频噪声的影响变小，难以产生误动作，可温度调节，同时，压接式热电偶10温度响应性能良好，使正确的温度调节成为可能。

在以上叙述过的本发明实施例1中，说明了供给螺旋天线的高频电力的频率为100MHz时的情况，但是频率不仅限于此，在30MHz～3GHz的频率中，特别是本发明的等离子体处理方法及装置是有效的。天线的形状也不仅限于螺旋天线，使用图25示出的轮辐天线等其他的天线的等离子体处理方法及装置也能够适用本发明。

还有，在以上叙述过的本发明实施例1中，说明了关于使用平面状电介体及平面状电阻加热的加热器的例子，但是不仅限于电介体及电阻加热的加热器的形式，当然也适用于使用如图6所示的穹面形状电介体9以及穹面形状电阻加热的加热器11等的各种形式的本发明。还有，在图6所示的实施例2中，由以下构成，不使用内室，在真空室1上嵌入加热器，接合电介体9的加热，可加热接触等离子体部分的大部分。

还有，在上述的本发明的实施例1、实施例2中，说明了关于使用C₄F₈以及H₂腐蚀硅氧化膜的例子，但是本发明当然也能够适用于铝合金、多晶硅、Polycide、铂、或是强电介体等的腐蚀，或是硅氧化膜、或是硅氮化膜等的沉积(CVD)。特别是，当气体是卤化氢气体、或是卤化硼气体，或是CF₄、C₄F₈等的氟化碳气体，或是CHF₃，或是CH₂F₂等的含有氢.碳.氟的气体时，在不使用电阻加热的加热器时，在电介体上快速沉积聚合物等的薄膜，但是通过使用本发明，能够明显减慢向电介体的薄膜的沉积速度。还有，在等离子体处理是使用作为屏蔽的有机薄膜的腐蚀时，也能够明显减慢在腐蚀的过程中，含有由屏蔽材料产生的碳反应生成物在电介体上沉积的速度。

还有，在上述的本发明的第实施例1、2中，说明了关于使用的银作为导体外皮的情况，但是如果构成导体外皮的导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下，吸收电阻加热的加热器的发热体中的电磁波，在由感应加热的发热体急剧升温的同时，与无电阻加热的加热器时相比，明显降低了等离子体密度，能够防止在加热器中产生大量热损失的现象。特别是作为导体外皮，金、银等的电阻率小，并且，通过将容易电镀处理的金属，市场上销售的铠装式加热器的不锈钢制外皮用电镀处理包覆，能够构成价廉的电阻加热的加热器。还有，是用市场销售的铠装式加热器那样电阻率较大的金属(不锈钢等)构成的外皮的表面，不是包覆电阻率为3×10^-8Ω·m以下的金属，而是制作具有用铜、铝等电阻率小，且价廉的金属构成的外皮的加热器，由此，能够构成价廉的电阻加热器。

还有，在图7中作为上述实施例的变换例，通过导体外皮17由电磁波屏蔽的发热体18为螺旋状配置，并且表示到电介体9的中心部分为止敷设发热体18的情况。图8是图7的A-A剖视图，是在导体外皮17的绝缘材料20内配置2根发热体18。还有，图9表示在电介体9的中心部B区域的导体外皮17的内端部的放大立体图，表示在导体外皮17的内端部内，发热体18呈U字状弯回。图10是该变换例中，对应图4的图。

还有，在图11中，作为上述实施例的另一变换例，通过导体外皮17由电磁波屏蔽的发热体18为螺旋状配置，且导体外皮17敷设到电介体9的中心部，并且表示发热体18除了在电介体9的中心部的导体外皮17的内端部附近之外大致全范围内敷设的情况。图12是在图11的电介体9的中心部的C表示部分的导体外皮17的内端部的放大立体图，发热体18没有配置到导体外皮17的前端，导体外皮17的前端部分没有发热体18，仅仅是导体外皮17。

如按照上述2个变换例，用中心部以外发热的加热器加热电介板，并且在中心部通过法拉第屏蔽，由于用线圈和等离子体的静电连系被减弱的状态，用产生等离子体的状态，处理基片，可均热性良好地加热电介板，可防止电介板中心附近的喷镀。

而且，图13表示包括关于图7的变换例的螺旋状的导体外皮，且关于腐蚀用的本发明的实施例3～5的任何等离子体处理装置的构成的剖视图。在下面的实施例3中将详细说明该等离子体处理装置。

在说明实施例3～5的装置构成之前，首先，说明关于实施例3特有的以往的技术。在图18～图21示出的以往的方式中，由于发热体除了电介板的中心部的大致全范围，大致均等敷设，在电介板的中心部法拉第屏蔽效果不起作用，使电介板的中心部的真空侧被喷镀，电介板的寿命短，存在由构成电介板的物质造成污染基片的问题。

为了回避该问题，即使在包括电介板的中心部的大致全范围内大致均等敷设发热体，由于电介板中心部的温度与其他部分相比为高温，产生破坏加热均一性这样的问题。

因此，关于本发明的实施例3～5的等离子体处理方法及装置，鉴于上述问题，其目的在于提供可均热性良好地加热电介板，且可防止电介板中心部的喷镀的等离子体处理方法及装置。

下面，说明关于本发明的实施例3～5的等离子体处理方法及装置。还有，关于发热体110以外的结构，由于与图19，20的以往的装置同样，故省略说明。

下面，参照图14，说明本发明的实施例3。

图14表示在本发明的实施例3的等离子体处理装置中使用的构成电阻加热的加热器109(对应实施例1、2的电阻加热的加热器11，以下实施例4、5也同样)的发热体110(对应实施例1、2的发热体18，以下实施例4、5也同样)的俯视图。如图14所示，发热体110在包括电介板105的中心部大致全范围内大致均等敷设，且配置在电介板105的中心附近的发热体110的中心部110a不流过加热器电源112来的电流。也就是说，发热体110中电流的流动如图中箭头所示，在电介板105的中心附近配置的发热体110的中心部110a由于其前端开路，没有电流通过。因此，发热体110的中心部110a在电介板105的中心附近不发热。这里，所谓上述发热体110的中心部110a是指无散热场地与其他部分(例如卷曲中心部的周围部分)相比，即使不多的发热，也维持均热性的部分。换言之，所谓中心部110a，为了改善电介板105的均热性，防止中央部分的温度过度上升，使中央部分的发热体110不发热的部分。

作为一例，在直经350mm、厚度25mm的石英电介体105中，以发热体110的中心部110a为电介体105的全面积(圆形或矩形等电介体105中对置于发热体110的表面的全面积)的5％时，在电介体105中，对应上述发热体110的中心部110a的部分是210℃，外围端部是200℃。还有，以发热体110的中心部110a为电介体105的全面积的10％时，对应中心部110a的部分是200℃，外围端部是200℃。另外，以发热体110的中心部110a为电介体105的全面积的20％时，对应中心部110a的部分是190℃，外围端部是200℃。因此，作为一例，希望以电介体105的全面积的5～20％，为发热体110的中心部110a。

而且，由于使用图14所示的发热体110，即使在电介体105的中心附近，发热体110的中心部110a也作为法拉第屏蔽起作用，由于线圈106和等离子体的静电连系被减弱，能够防止电介板105的真空侧大量负带电，通过等离子体中的正离子向电介板105高速冲撞，能够防止电介板105的喷镀。

还有，在该实施例3中，具体无图示，使发热体110中心部110a的一部分开路代替作为闭合的其部分，且也可将中心部110a的加热器的幅度较其他部分充分加大，降低电阻，得到与实质开路同样的效果。

下面，参照图15，说明本发明的实施例4。

图15表示构成在本发明实施例4的等离子体装置中使用的电阻加热的加热器109的发热体110及低电阻导线111的俯视图。如图15所示，发热体110代替实施例3中开路的中心部110a，在对应发热体110的中心部110a处，具有较发热体110的电阻阻抗低的电阻，例如，包括由铜制成的低电阻导线111。发热体110本身，除了电介体105的中心附近大致全范围内，大致均等敷设，并且，在电介板5的中心附近敷设的低电阻导线111连接发热体110。来自加热器电源112的电流，如图中箭头所示那样流动，由于在电介板105的中心附近敷设低电阻导线111，在电介板105的中心附近低电阻导线111不发热。还有，上述低电阻导线111的电阻，即使流过与在发热体110流过、产生热量同样的电流，低电阻导线111也完全不会产生热，与发热体110的发热相比，产生的热量最好是可忽略不计的程度。低电阻导线的电阻，例如在发热体的电阻的70％以下为好。

在上述构成的等离子体处理装置中，为检查电介板105被均一加热而进行测定时，我们得知，在加热到200℃±5℃时，均热性最好。

还有，由于使用了图15所示的发热体110及低电阻导线111，即使在电介体105的中心附近，低电阻导线111也作为法拉第屏蔽起作用，由于线圈106和等离子体的静电连系被减弱，能够防止电介板105的真空侧大量负带电，通过等离子体中的正离子向电介板105高速冲撞，能够防止电介板105的喷镀。

下面，参照图16及图19、20，说明有关本发明的实施例5。

图16表示构成在本发明的实施例5的等离子体装置中使用的电阻加热的加热器109的发热体110及低电阻导线111的俯视图。如图16所示，发热体110在对应实施例4的低电阻导线111处，设置具有比发热体110的电阻低的电阻，其前端是开路的低电阻导线111。发热体110本身，由以下构成。除了电介体105的中心部，大致全范围内，大致均等敷设，且在电介板105的中心附近的低电阻导线111中不流过来自加热器电源112的电流。也就是说，如图中箭头所表示那样电流流过发热体110，电介板105的中心附近的低电阻导线111由于其前端开路，无电流流过。因此，在电介板105的中心附近，低电阻导线111不发热。

在上述构成的等离子体处理装置中，为检查电介板105被均一加热而进行测定时，我们得知，在加热到200℃±5℃时，均热性最好。

还有，由于使用了图16所示的发热体110及低电阻导线111，即使在电介体105的中心附近，低电阻导线111也作为法拉第屏蔽起作用，由于线圈106和等离子体的静电连系被减弱，能够防止电介板105的真空侧大量负带电，通过等离子体中的正离子向电介板105高速冲撞，能够防止电介板105的喷镀。

在以上所述的本发明实施例3～5中，说明了关于沿着构成真空室101的外壁面载置平面状多重螺旋形线圈106的情况，当然，线圈106的形状及真空室101、电介板105、线圈106的位置关系不限于此，也包括图17、18所示的其他形式，各种形式的高频感应方式的等离子体处理方法及装置也能够适用于本发明。即，图17中的线圈106表示由非多重的1重平面状卷成螺旋形构成。图18中的线圈106由非平面状立体的钓镜状线圈106的曲率最好是中央部分的高度为线圈106整体的外经的20～30％。

如以上说明的那样，如按照本发明的上述实施例3～5的等离子体处理方法，是边向真空室101内提供气体，边由真空室101内排气，控制真空室101内为规定的压力，同时，向沿电介板105配置的线圈106提供高频电力，由此，使真空室101内产生等离子体，处理在真空室101内的电极107上载置的基片108的等离子体处理方法，其特征是，通过中心部以外发热的加热器110加热电介板105，并且由于通过在中心部的法拉第屏蔽，以线圈106和等离子体的静电连系被减弱的状态，产生等离子体，处理基片108，因此，可均热性良好地加热电介板105，而且，可防止电介板105的中心附近的喷镀。

另外，如按照本发明的上述实施例3～5的等离子体处理装置，包括：向真空室101内提供气体的装置102、和排出真空室101内气体的装置103、和为在真空室101内载置基片108的电极107、和为使真空室101内产生等离子体的线圈106、和配置线圈106的电介板105、和供给线圈106高频电力的装置104、和为加热电介板105的电阻加热的加热器109、和为供给电阻加热的加热器109电流的加热器电源112。在该等离子体处理装置中，由于电阻加热的加热器109的发热体110在包括电介板105的中心附近的大致全范围内大致均等敷设，且在电介板105的中心附近的发热体110不流过来自加热器电源112的电流，因此，可均热性良好地加热电介板105，并且可防止电介板105的中心部的喷镀。

还有，如按照本发明的上述实施例3～5的等离子体处理装置，包括向真空室101内提供气体的装置102、和排出真空室101内气体的装置103、和为在真空室101内载置基片108的电极107、和为使真空室101内产生等离子体的线圈106、和配置线圈106的电介板105、和供给线圈106高频电力的装置104、和为加热电介板105的电阻加热加热器109、和为供给电阻加热的加热器109电流的加热器电源112的等离子体处理装置，在该装置中，由于电阻加热的加热器109的发热体110在不包括电介板105的中心附近的大致全范围内大致均等敷设，且由于在电介板105的中心附近敷设的低电阻导线111连接电阻加热的加热器109的发热体110，因此，可均热性良好地加热电介板105，并且可防止电介板105的中心附近的喷镀。

还有，如果线圈106的一部分或全部是多重的螺旋形，由于螺旋形线圈的电感极小，能够提供耦合特性好的等离子体处理装置。

包括说明书、权利要求书、附图、摘要在1997年7月28日申请的日本专利申请第9-201272号及在1997年3月17日申请的日本专利申请第9-62993号所公开的文件的全部，作为参考，在这里，全部被采用。

本发明，边参照附图，边报导了相关的理想的实施例，使作为熟悉该技术的人可以就本发明作各种变换和修改。但是这种变换和修改，均应被认为是在本发明的保护范围之内。

Claims (25)

1.一种等离子体处理方法，是边向真空室(1)内提供气体，边由所述真空室内排气，控制所述真空室为规定的压力，同时，由于向天线(5)提供高频电力，通过电介体(9)向所述真空室内辐射电磁波，使所述真空室内产生等离子体，等离子体处理载置在所述真空室内的电极(6)上的基片(7)，其特征在于：供给所述天线的高频电力的频率为30MHZ～3GHZ，并且，

通过在具有由导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下的导体外皮(17)屏蔽电磁波的发热体(18)构成的电阻加热的加热器(11)上流过电流，由此，将所述电介体加热到80℃以上的等离子体处理方法。

2.一种等离子体处理方法，是边向真空室(101)内提供气体，边由所述真空室内排气，控制所述真空室内为规定的压力，同时，向沿电介板(105)配置的线圈(106)提供高频电力，由此，使所述真空室内产生等离子体，处理在所述真空室内的电极(107)上载置的基片(108)，其特征在于：供给所述天线的高频电力的频率为30MHZ～3GHZ，并且，

通过在具有由导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下的导体外皮(17)屏蔽电磁波的发热体(18)构成的电阻加热的加热器(11，109)上流过电流，由此，将所述电介体加热到80℃以上的等离子体处理方法。

3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述气体为，卤化氢气体、或是卤化硼气体、或是CF₄、C₄F₈的氟化碳气体、或是CHF₃、CH₂F₂的含氢·碳·氟的气体。

4.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述等离子体处理是使用有机薄膜作为掩膜的腐蚀。

5.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述电介体的表面的全面积为Sy，通过所述电介体的表面中所述电阻加热的加热器被屏蔽，当不能透过所述电磁波部分的面积为Sh时，Sy×0.6)Sh。

6.根据权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜或铝。

7.根据权利要求5所述的等离子体处理方法，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜或铝。

8.根据权利要求1、2或7所述的等离子体处理方法，其特征在于，在所述电介体的侧面设置压接式热电偶(10)，边监测所述电介体的温度，一边进行所述电介体的温度调节。

9.根据权利要求6所述的等离子体处理方法，其特征在于，在所述电介体的侧面设置压接式热电偶(10)，边监测所述电介体的温度，一边进行所述电介体的温度调节。

10.一种等离子体处理装置，其特征在于包括，向真空室(1)内提供气体的装置(2)、和由所述真空室内排气的装置(3)、和天线(5)、和可向所述天线提供高频电力的频率是30MHZ～3GHZ的高频电源(4)、和为载置基片(7)的电极(6)、和为将所述天线辐射的电磁波导入所述真空室内的电介体(9)、和具有通过导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下的导体外皮(17)屏蔽电磁波的发热体(18)，为加热所述电介体的电阻加热的加热器(11)和为电流流过所述电阻加热的加热器的加热器用电源(12)。

11.一种等离子体处理装置，其特征在于包括，向真空室(101)内提供气体的装置(102)、和由所述真空室内排气的装置(103)、和为在所述真空室内载置基片(108)的电极(107)、和为使所述真空室内产生等离子体的线圈(106)、和配置所述线圈的电介板(105)、和向所述线圈提供高频电力的频率是30MHZ～3GHZ的装置(104)、和加热所述电介板的电阻加热的加热器(11，109)和具有通过导体的电阻率为3×10^-8Ω·m以下的导体外皮(17)屏蔽电磁波的发热体(18)，为向所述电阻加热的加热器提供电流的加热器电源(12)。

12.根据权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述电介体的表面的全面积为Sy，通过所述电介体的表面中所述电阻加热的加热器被屏蔽，当不能透过所述电磁波部分的面积为Sh时，Sy×0.6＞Sh。

13.根据权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜或铝。

14.根据权利要求12所述的等离子体处理装置，其特征在于，构成所述导体外皮的导体是金、银、铜、或铝。

15.根据权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其特征在于，由于在所述电介体的侧面设置压接式热电偶(10)，可边监测所述电介体的温度，边进行所述电介体的温度调节。

16.根据权利要求2所述的等离子体处理方法，其特征在于，通过中心部(110a，111)以外发热的加热器(109)加热所述电介板，并且通过在所述中心部的法拉第屏蔽，用所述线圈和所述等离子体的静电连系被减弱的状态，用产生等离子体的状态，处理所述基片。

17.根据权利要求16所述的等离子体处理方法，其特征在于，向所述电极提供高频功率。

18.根据权利要求16或17所述的等离子体处理方法，其特征在于，所谓所述中心部是为了集中所述加热器的热，防止其温度升高，改善所述电介体的均热性，限制发热的部位。

19.根据权利要求16或17中任何1项所述的等离子体处理方法，其特征在于，所述中心部是所述电介体的全面积的5～20％。

20.根据权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述电阻加热的加热器的发热体(110)在包括所述电介板的中心附近的全范围内，均等敷设，并且，在所述电介板的中心附近的所述发热体(10a)上，不流过由所述加热器电源来的电流。

21.根据权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述电阻加热的加热器的发热体(110)在不包括所述电介板的中心附近的全范围，均等敷设，并且，在所述电介板的中心附近敷设的低电阻导线(111)连接所述电阻加热的加热器的所述发热体。

22.根据权利要求20或21所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有向所述电极供给高频电力的装置(113)。

23.根据权利要求20或21所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述线圈的一部分或全部是多重的螺旋形。

24.根据权利要求20或21所述的等离子体处理装置，其特征在于，所谓所述中心部是为了集中所述加热器的热，防止其温度升高，改善所述电介体的均热性，限制发热的部位。

25.根据权利要求20或21所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述中心部是所述电介体的全面积的5～20％。

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