TWI878405B - 電漿處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種能夠提高基板上之氣體分佈之控制性的電漿處理裝置。 電漿處理裝置具有腔室、天線組件、初級線圈、RF電源、及氣體簇射器。腔室包含具有中央開口部之頂板，並規定電漿處理空間。天線組件係配置於頂板上方之天線組件，天線組件具有中央區域、包圍中央區域之第1周圍區域、及包圍第1周圍區域之第2周圍區域，且中央區域及第1周圍區域於縱向上與中央開口部重疊。初級線圈配置於第2周圍區域。RF電源構成為向初級線圈供給RF(Radio Frequency)信號。氣體簇射器係配置於中央開口部，且具有於電漿處理空間內露出之底部之氣體簇射器，底部具有複數個底部氣體導入孔。

Description

電漿處理裝置

本發明係關於一種電漿處理裝置。

作為電漿處理裝置，已知有ICP(Inductively Coupled Plasma，感應耦合電漿)方式之電漿處理裝置。於ICP方式之電漿處理裝置中，例如有如下方法：使用供給高頻電力之線圈狀之外側天線、及與外側天線同心地感應耦合之線圈狀之內側天線，使處理容器內產生感應電場從而激發處理氣體。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2019-067503號公報

[發明所欲解決之問題]

本發明提供一種能夠提高基板上之氣體分佈之控制性之電漿處理裝置。 [解決問題之技術手段]

本發明之一形態之電漿處理裝置具有腔室、天線組件、初級線圈、RF電源、及氣體簇射器。腔室包含具有中央開口部之頂板，並規定電漿處理空間。天線組件係配置於頂板上方之天線組件，天線組件具有中央區域、包圍中央區域之第1周圍區域、及包圍第1周圍區域之第2周圍區域，中央區域及第1周圍區域於縱向上與中央開口部重疊。初級線圈配置於第2周圍區域。RF電源構成為向初級線圈供給RF(Radio Frequency，射頻)信號。氣體簇射器係配置於中央開口部且具有於電漿處理空間內露出之底部之氣體簇射器，底部具有複數個底部氣體導入孔。 [發明效果]

根據本發明，能夠提高基板上之氣體分佈之控制性。

以下，基於圖式詳細說明所揭示之電漿處理裝置之實施方式。再者，所揭示之技術並非由以下之實施方式限定者。

於ICP方式之電漿處理裝置中，為了使用線圈狀之天線使處理容器內產生感應電場而向處理容器內導入處理氣體時，係避開天線而於處理容器之頂板之中心部設置氣體噴射器。然而，氣體噴射器向處理容器內導入處理氣體之範圍為小徑。因此，向下方導入氣體時，變成基板之中心部分凸起之氣體分佈，難以控制分佈。因此，期待提高基板上之氣體分佈之控制性。

[第1實施方式之電漿處理系統1之構成] 圖1係表示本發明之第1實施方式之電漿處理系統之一例的圖。如圖1所示，於一實施方式中，電漿處理系統1包含電漿處理裝置10及控制部100。電漿處理裝置10包含電漿處理腔室11、氣體供給部50、RF(Radio Frequency)電力供給部300及排氣系統15。又，電漿處理裝置10包含基板支持部20、氣體簇射器41及天線62。基板支持部20配置於電漿處理腔室11內之電漿處理空間11s之下部區域。氣體簇射器41配置於基板支持部20之上方，且安裝於介電窗61(頂板)之中央開口部61a。天線62配置於電漿處理腔室11(介電窗61)之上部或上方。

基板支持部20構成為於電漿處理空間11s內支持基板W。於一實施方式中，基板支持部20包含下部電極21、靜電吸盤22、及邊緣環23。靜電吸盤22構成為配置於下部電極21上，且利用靜電吸盤22之上表面支持基板W。下部電極21作為偏壓電極發揮功能。邊緣環23以於下部電極21之周緣部上表面包圍基板W之方式配置。又，雖省略圖示，但於一實施方式中，基板支持部20亦可包含調溫模組，該調溫模組構成為將靜電吸盤22及基板W中之至少一者調節為目標溫度。調溫模組亦可包含加熱器、流路、或該等之組合。流路中流通如冷媒、傳熱氣體之調溫流體。

氣體簇射器41構成為將來自氣體供給部50之1種或1種以上之處理氣體供給至電漿處理空間11s。於一實施方式中，氣體簇射器41具有氣體入口42、氣體擴散室43、以及複數個底部氣體導入孔46、47及側部氣體導入孔48。又，氣體簇射器41係橫向尺寸大於縱向尺寸之構造。複數個底部氣體導入孔46、47及側部氣體導入孔48與氣體供給部50及氣體擴散室43進行流體連通。複數個底部氣體導入孔46、47及側部氣體導入孔48與氣體擴散室43及電漿處理空間11s進行流體連通。於一實施方式中，氣體簇射器41構成為將1種或1種以上之處理氣體自氣體入口42經由氣體擴散室43及複數個底部氣體導入孔46、47及側部氣體導入孔48而供給至電漿處理空間11s。

氣體供給部50亦可包含1個或1個以上之氣體源51、1個或1個以上之流量控制器52、閥53、配管54、及分流器(氣體流量分配部)55。於一實施方式中，氣體供給部50構成為將1種或1種以上之處理氣體自對應各氣體之氣體源51經由對應各氣體源51之流量控制器52及閥53、以及配管54及分流器55而供給至氣體簇射器41。各流量控制器52例如亦可包含質量流量控制器(MFC；Mass Flow Controller)或壓力控制式之流量控制器。

RF電力供給部300構成為將RF電力、例如1個或1個以上之RF信號供給至下部電極21及天線62。藉此，自供給至電漿處理空間11s之1種或1種以上之處理氣體產生電漿。因此，RF電力供給部300可作為電漿產生部之至少一部分發揮功能，該電漿產生部構成為於電漿處理腔室內自1種或1種以上之處理氣體產生電漿。於一實施方式中，RF電力供給部300包含第1 RF電力供給部71及第2 RF電力供給部30。

第1 RF電力供給部71包含第1 RF產生部及第1匹配電路。於一實施方式中，第1 RF電力供給部71構成為將第1 RF信號自第1 RF產生部經由第1匹配電路而供給至天線62。於一實施方式中，第1 RF信號係具有27 MHz～100 MHz之範圍內之頻率之源極RF信號。

第2 RF電力供給部30包含第2 RF產生部及第2匹配電路。於一實施方式中，第2 RF電力供給部30構成為將第2 RF信號自第2 RF產生部經由第2匹配電路而供給至下部電極21。於一實施方式中，第2 RF信號係具有400 kHz～13.56 MHz之範圍內之頻率的偏壓RF信號。

天線62具有與氣體簇射器41同軸配置之外側線圈621及內側線圈622。內側線圈622以包圍氣體簇射器41之方式配置於氣體簇射器41之周圍。外側線圈621以包圍內側線圈622之方式配置於內側線圈622之周圍。外側線圈621作為連接第1 RF電力供給部71之初級線圈發揮功能。於一實施方式中，外側線圈621係平面線圈，形成為大致圓形之螺旋狀。內側線圈622作為與初級線圈感應耦合之次級線圈發揮功能。即，內側線圈622並不與第1 RF電力供給部71連接。於一實施方式中，內側線圈622係平面線圈，形成為大致圓形之環狀。於一實施方式中，內側線圈622連接於可變電容器，藉由控制可變電容器之電容，而控制於內側線圈622流通之電流之方向及大小。外側線圈621及內側線圈622既可配置於相同高度，亦可配置於不同高度。於一實施方式中，內側線圈622係配置於較外側線圈621低之位置。

排氣系統15可連接於例如設置在電漿處理腔室11之底部之排氣口13。排氣系統15亦可包含壓力閥及真空泵。真空泵亦可包含渦輪分子泵、粗抽泵或該等之組合。

於一實施方式中，控制部100對使電漿處理裝置10執行本發明中所述之各種步驟之電腦可執行命令進行處理。控制部100可構成為控制電漿處理裝置10之各要素，以使其執行此處所述之各種步驟。於一實施方式中，電漿處理裝置10亦可包含控制部100之一部分或全部。控制部100例如亦可包含電腦101。電腦101例如亦可包含處理部(CPU：Central Processing Unit，中央處理單元)102、記憶部103、及通信介面104。處理部102可構成為基於記憶部103中儲存之程式進行各種控制動作。記憶部103亦可包含RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬碟驅動器)、SSD(Solid State Drive，固態驅動器)、或該等之組合。通信介面104亦可經由LAN(Local Area Network，區域網路)等通信線路而與電漿處理裝置10之間進行通信。

[天線62之構造] 其次，利用圖2及圖3對天線62之詳情進行說明。圖2係表示第1實施方式之天線之一例之概略立體圖。圖3係表示第1實施方式之內側線圈及外側線圈之配置之一例的圖。如圖2及圖3所示，天線62係配置於介電窗61之上方之天線組件之一例，天線62具有中央區域62a、包圍中央區域62a之第1周圍區域62b、及包圍第1周圍區域62b之第2周圍區域62c。中央區域62a及第1周圍區域62b於縱向上與介電窗61之中央開口部61a重疊。又，於中央開口部61a配置有氣體簇射器41。

外側線圈621例如以2周以上形成為大致圓形之螺旋狀，且以外側線圈621之外形之中心軸與Z軸一致之方式配置於第2周圍區域62c。內側線圈622例如形成為大致圓形之環狀，且以內側線圈622之中心軸與Z軸一致之方式配置於介電窗61之上方。又，內側線圈622配置於與氣體簇射器41之外周部重疊之位置處之第1周圍區域62b、或較氣體簇射器41之外周部靠外側之第1周圍區域62b。再者，氣體簇射器41至與外側線圈621重疊之位置為止之橫向尺寸若較大，則認為氣體擴散室43內會產生異常放電，故而較佳配置為不與外側線圈621重疊。

外側線圈621及內側線圈622係平面線圈，以與載置於靜電吸盤22上之基板W之面大致平行之方式配置於介電窗61之下表面的上方，該介電窗61之下表面係與電漿處理空間11s之交界面。又，外側線圈621與介電窗61之下表面之間之距離不同於內側線圈622與介電窗61之下表面之間的距離。例如，內側線圈622與介電窗61之下表面之間之距離短於外側線圈621與介電窗61之下表面之間的距離。再者，作為其他例，外側線圈621與介電窗61之上表面之間之距離和內側線圈622與介電窗61之上表面之間之距離亦可為相同距離。又，外側線圈621與介電窗61之上表面之間之距離亦可大於內側線圈622與介電窗61之上表面之間的距離。又，亦可構成為，可藉由未圖示之驅動部，分別獨立地變更外側線圈621與介電窗61之下表面之間之距離、及內側線圈622與介電窗61之下表面之間的距離。

圖3中表示自沿著Z軸之方向觀察時之內側線圈622及外側線圈621之配置之一例。內側線圈622沿著氣體簇射器41之外周部形成為圓狀，且以圓之中心與Z軸一致之方式配置於第1周圍區域62b。

外側線圈621包含具有2個開放端之線路。又，於構成外側線圈621之線路之中點或其附近連接有第1 RF電力供給部71，自第1 RF電力供給部71向外側線圈621供給源極RF信號(高頻電力)。又，構成外側線圈621之線路之中點之附近接地。外側線圈621構成為，相對於自第1 RF電力供給部71供給之源極RF信號之波長λ而以λ/2共振。即，外側線圈621作為平面型螺旋共振器發揮功能。構成外側線圈621之線路中產生之電壓以於線路之中點附近最小，於線路之兩端最大的方式分佈。又，構成外側線圈621之線路中產生之電流以於線路之中點附近最大，於線路之兩端最小的方式分佈。向外側線圈621供給源極RF信號之第1 RF電力供給部71能夠變更頻率及電力。自第1 RF電力供給部71供給至外側線圈621之源極RF信號之頻率及電力係藉由控制部100控制。

內側線圈622中，構成內側線圈622之線路之兩端經由電容器623而連接。即，內側線圈622包括具有2個端部之線路、及與該等2個端部連接之電容器623。電容器623係可變電容電容器。再者，電容器623亦可為具有固定電容之電容器。內側線圈622與外側線圈621感應耦合，於內側線圈622流通將由於外側線圈621中流通之電流所產生之磁場抵消之方向上的電流。藉由控制電容器623之電容，可相對於外側線圈621中流通之電流而控制內側線圈622中流通之電流之方向及大小。電容器623之電容係藉由控制部100控制。

藉由外側線圈621中流通之電流、及內側線圈622中流通之電流，於Z軸方向產生磁場，並且藉由所產生之磁場而於電漿處理腔室11內產生感應電場。藉由電漿處理腔室11內產生之感應電場，使自氣體簇射器41供給至電漿處理腔室11內之處理氣體電漿化。然後，藉由電漿所含之離子或活性種而對靜電吸盤22上之基板W實施蝕刻等特定處理。

[氣體簇射器41之氣體導入孔] 繼而，利用圖4對氣體簇射器41之氣體導入孔進行說明。圖4係表示第1實施方式之氣體簇射器之一例之圖。如圖4所示，氣體簇射器41於底部44具有複數個底部氣體導入孔46、47。複數個底部氣體導入孔46例如具有配置於不同直徑之同心圓之圓周上的複數個底部氣體導入孔46a、46b、46c。又，複數個底部氣體導入孔47配置於較複數個底部氣體導入孔46a、46b、46c更外周側之同心圓之圓周上。即，複數個底部氣體導入孔46a、46b、46c、47係於各同心圓之圓周上例如等間隔地配置。複數個底部氣體導入孔46a、46b、46c形成於鉛直方向、即電漿處理腔室11之Z軸方向。另一方面，複數個底部氣體導入孔47例如形成於朝向外周方向傾斜之方向。再者，於圖1中，省略了複數個底部氣體導入孔46c之記載。

又，氣體簇射器41於側部45具有複數個側部氣體導入孔48。複數個側部氣體導入孔48於沿著氣體簇射器41之側部45之圓周上例如等間隔地配置。複數個側部氣體導入孔48形成於水平方向、即與側部45成直角之方向。再者，複數個底部氣體導入孔46、47及側部氣體導入孔48之配置亦可為其他配置，例如可為複數排或錯位排列等配置，各氣體導入孔之間隔亦可並非等間隔。又，氣體簇射器41以複數個側部氣體導入孔48於電漿處理空間11s內露出之方式配置。

又，複數個底部氣體導入孔46、47、及複數個側部氣體導入孔48例如具有0.05～1.5 mm之孔徑。又，複數個底部氣體導入孔46、47既可為與複數個側部氣體導入孔48相同之孔徑，亦可為不同孔徑。

[模擬結果] 其次，利用圖5至圖8，對第1實施方式與比較例1之模擬結果進行說明。比較例1係對在電漿處理腔室11之介電窗61之中心部設置有氣體噴射器之ICP方式的電漿處理裝置進行模擬者。再者，氣體噴射器係縱向尺寸大於橫向尺寸之構造。

＜模擬條件＞ 腔室壓力：6.67 Pa(50 mTorr) 處理氣體：Ar＝500 sccm

圖5及圖6係表示比較例1之模擬結果之一例之圖。圖7及圖8係表示第1實施方式之模擬結果之一例之圖。圖5及圖6係按基板W與介電窗61之不同距離而表示比較例1之模擬中之基板W上之壓力與流速之分佈的圖。圖7及圖8係按基板W與介電窗61之不同距離而表示第1實施方式之模擬中之基板W上之壓力與流速之分佈的圖。於圖5至圖8中，基板W與介電窗61之距離表示為「Gap H」、「Gap M」、「Gap L」，Gap高度分別對應於High(高)、Middle(中)、Low(低)。

若對比較例1與第1實施方式之基板W上之壓力進行比較，則於圖5所示之比較例1中，係基板W之中心附近之壓力最高，朝向基板W之周邊部而壓力逐漸減小的中心部凸起之分佈。相對於此，於圖7所示之第1實施方式中，係自基板W之中心至周邊部為止壓力大致均勻之分佈。

若對比較例1與第1實施方式之基板W上之流速進行比較，則於圖6所示之比較例1中，係距基板W之中心3～4 cm附近之流速最高，朝向基板W之周邊部而流速逐漸減小的中心部凸起之分佈。相對於此，於圖8所示之第1實施方式中，係自基板W之中心至周邊部為止流速大致均勻之分佈。即，於第1實施方式中，藉由使用氣體簇射器41，可抑制壓力及流速變成中心部凸起之分佈之傾向。即，可提高基板W上之氣體分佈之控制性。

[第2實施方式之電漿處理系統2之構成] 於第1實施方式中，氣體簇射器41之氣體擴散室43為1個，但亦可為將氣體擴散室43分割成複數個區域，對各區域進行處理氣體之流量之分配及控制的構造，將此時之實施方式作為第2實施方式進行說明。再者，該構造亦稱為RDC(Radical Distribution Control，徑向分佈控制)構造。又，藉由對與第1實施方式相同之構成附加相同符號，而省略重複之構成及動作之說明。

圖9係表示本發明之第2實施方式之電漿處理系統之一例的圖。相比第1實施方式之電漿處理系統1，圖9所示之電漿處理系統2具有電漿處理裝置10a來代替電漿處理裝置10。又，相比電漿處理裝置10，電漿處理裝置10a具有氣體簇射器81來代替氣體簇射器41。

氣體簇射器81具有氣體入口82a、82b、氣體擴散室83a、83b、以及複數個底部氣體導入孔86、87及側部氣體導入孔88。再者，氣體簇射器81之複數個底部氣體導入孔86、87及側部氣體導入孔88之配置例如可為與圖4所示之氣體簇射器41相同之配置。即，複數個底部氣體導入孔86a、86b、87、及複數個側部氣體導入孔88之配置係對應於圖4所示之複數個底部氣體導入孔46a、46b、47、及複數個側部氣體導入孔48之配置。再者，於圖9所示之氣體簇射器81中，為了避免說明繁瑣，並未設置與氣體簇射器41之複數個底部氣體導入孔46c對應之底部氣體導入孔，但亦可與氣體簇射器41同樣地設置底部氣體導入孔。

複數個底部氣體導入孔86設置於底部84，例如具有配置在不同直徑之同心圓之圓周上的複數個底部氣體導入孔86a、86b。複數個底部氣體導入孔86a、86b與氣體擴散室83a、及經由氣體入口82a而連接之氣體供給部50進行流體連通。複數個底部氣體導入孔86a、86b與氣體擴散室83a及電漿處理空間11s進行流體連通。複數個底部氣體導入孔86a、86b形成於鉛直方向、即電漿處理腔室11之Z軸方向。

複數個底部氣體導入孔87設置於底部84，於複數個底部氣體導入孔86a、86b之外周側配置於同心圓之圓周上。複數個底部氣體導入孔87與氣體擴散室83b、及經由氣體入口82b而連接之氣體供給部50進行流體連通。複數個底部氣體導入孔87與氣體擴散室83b及電漿處理空間11s進行流體連通。複數個底部氣體導入孔87例如形成於朝向外周方向傾斜之方向。

複數個側部氣體導入孔88於沿著氣體簇射器81之側部85之圓周上例如等間隔地配置。複數個側部氣體導入孔88與氣體擴散室83b、及經由氣體入口82b而連接之氣體供給部50進行流體連通。複數個側部氣體導入孔88與氣體擴散室83b及電漿處理空間11s進行流體連通。複數個側部氣體導入孔88形成於水平方向、即與側部85成直角之方向。再者，與第1實施方式同樣地，複數個底部氣體導入孔86、87及側部氣體導入孔88之配置亦可為其他配置，例如可為複數排或錯位排列等配置，各氣體導入孔之間隔亦可並非等間隔。又，與氣體簇射器41同樣地，氣體簇射器81亦可以複數個側部氣體導入孔88於電漿處理空間11s內露出之方式配置。

氣體入口82a、82b分別經由配管56a、56b而連接於分流器55，藉由分流器55進行處理氣體之流量之分配及控制。再者，分流器55只要能夠變更向氣體擴散室83a、83b之處理氣體之流量比即可，亦可為氣體控制箱等。

[模擬結果] 其次，利用圖10至圖19，對第2實施方式之變化例1與比較例2之模擬結果進行說明。比較例2係對在電漿處理腔室11之介電窗61之中心部設置有氣體噴射器之ICP方式之電漿處理裝置進行模擬者。

首先，利用圖10及圖11，對比較例2與第2實施方式之變化例1之模擬中使用之氣體噴射器及氣體簇射器之構造進行說明。圖10係表示比較例2之噴嘴之構成之一例之圖。如圖10所示，比較例2之氣體噴射器200具有垂直方向(中心)與水平方向(側邊)之2系統之噴嘴，經由該2系統之噴嘴將處理氣體供給至電漿處理空間11s。

圖11係表示第2實施方式之變化例1之氣體簇射器之構成之一例的圖。如圖11所示，第2實施方式之變化例1之氣體簇射器201係與氣體簇射器81相同之RDC構造，其係具有4個氣體擴散室之進行4系統之處理氣體控制的氣體簇射器。氣體簇射器201經由中心、中間、邊緣及側邊之4系統之氣體導入孔而將處理氣體供給至電漿處理空間11s。

具體而言，氣體簇射器201具有配置於氣體簇射器201之中央之第1擴散室、包圍第1擴散室之第2擴散室、包圍第2擴散室之第3擴散室、及包圍第3擴散室之第4擴散室。又，第1擴散室、第2擴散室、第3擴散室及第4擴散室於氣體簇射器201之內部被分割，彼此並不進行流體連通。進而，氣體簇射器201之氣體導入孔係與圖4所示之氣體簇射器41、或氣體簇射器81相同。關於氣體簇射器201之氣體導入孔，若對氣體簇射器201應用氣體簇射器81之對應之氣體導入孔，則複數個底部氣體導入孔86a(中心)與第1氣體擴散室進行流體連通。同樣地，複數個底部氣體導入孔86b(中間)與第2氣體擴散室進行流體連通，複數個底部氣體導入孔87(邊緣)與第3氣體擴散室進行流體連通，複數個側部氣體導入孔88(側邊)與第4氣體擴散室進行流體連通。

即，氣體簇射器201中，在氣體簇射器81中與同一氣體擴散室83a流體連通之複數個底部氣體導入孔86a、86b係分別與不同的氣體擴散室即第1氣體擴散室、第2氣體擴散室進行流體連通。同樣地，氣體簇射器201中，在氣體簇射器81中與同一氣體擴散室83b流體連通之複數個底部氣體導入孔87、複數個側部氣體導入孔88係分別與不同的氣體擴散室即第3氣體擴散室、第4氣體擴散室進行流體連通。

其次，利用圖12及圖13，對氣體噴射器200與氣體簇射器201之基板W上之氣體量之模擬結果進行比較。

＜模擬條件＞ 腔室壓力   ：6.67 Pa(50 mTorr) 主氣體      ：C4F8＝200 sccm 副氣體      ：Ar＝50 sccm (氣體簇射器201中，係3系統之合計量)

圖12係表示比較例2之模擬結果之一例之圖。圖13係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。圖12係於自氣體噴射器200之中心及側邊之噴嘴分別供給時，表示比較例2之模擬中之基板W上之主氣體(C4F8)之氣體量之分佈的圖。圖13係於自氣體簇射器201之中心、中間、邊緣及側邊之氣體導入孔分別供給時，表示第2實施方式之變化例1之模擬中之基板W上之主氣體(C4F8)之氣體量之分佈的圖。再者，向不供給主氣體之噴嘴及氣體導入孔供給副氣體，以防止逆流。再者，圖12及圖13之縱軸中，將C4F8之氣體量為100%時設為「1」，將0%時設為「0」。

若對比較例2與第2實施方式之變化例1之基板W上之主氣體(C4F8)之氣體量之分佈進行比較，則於圖12所示之比較例2中，在基板W之中心附近，中心與邊緣之差為0.005(0.5%)左右，朝向基板W之周邊部而差逐漸縮小。即，可知氣體噴射器200缺乏對主氣體之氣體量之控制性。相對於此，於圖13所示之第2實施方式之變化例1中，主氣體之氣體量於基板W之中心附近具有中心、中間、邊緣及側邊間之差為0.007(0.7%)左右至0.028(2.8%)左右之範圍。又，主氣體之氣體量於基板W之周邊部具有0.002(0.2%)左右至0.015(1.5%)左右之範圍。

即，可知氣體簇射器201因主氣體之氣體量之控制範圍變大而控制性得到提昇。例如，如圖13所示，於自氣體簇射器201之中心供給主氣體時，與自氣體噴射器200之中心供給主氣體之情形同樣地，可控制為氣體量朝向基板W之周邊部而逐漸減少之特性。另一方面，於自氣體簇射器201之中間、邊緣或側邊供給主氣體時，可控制為氣體量朝向基板W之周邊部而逐漸增加之特性。如此，於第2實施方式之變化例1中，可進一步提高基板W上之氣體分佈之控制性。

[藉由流量比之控制] 又，於氣體簇射器201中，藉由控制流量比地自複數個氣體導入孔供給主氣體，可進一步提高控制性。關於控制複數個氣體導入孔之流量比時之一例，利用圖14至圖19，對比氣體噴射器200之情形進行說明。

圖14至圖16係表示比較例2之模擬結果之一例的圖。圖17至圖19係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。圖14至圖16中表示比較例2之模擬中之基板W上之壓力、流速及C4F8之氣體量之分佈。於圖14至圖16中，表示自氣體噴射器200之中心供給200 sccm之C4F8氣體作為主氣體且自側邊供給50 sccm之Ar氣體作為副氣體之情形(模式A)、及將中心與側邊之氣體調換之情形(模式B)。

＜比較例2之模擬條件＞ 腔室壓力              ：6.67 Pa(50 mTorr) 主氣體(C4F8)        ：中心＝200 sccm(模式A) 側邊＝200 sccm(模式B) 副氣體(Ar)           ：側邊＝50 sccm(模式A) 中心＝50 sccm(模式B)

圖17至圖19中表示第2實施方式之變化例1之模擬中之基板W上之壓力、流速及C4F8之氣體量之分佈。於圖17至圖19中，以氣體簇射器201之僅中心(模式C)、中心與中間(模式D)、中心、中間及邊緣(模式E)之3個模式供給合計200 sccm之C4F8氣體作為主氣體，自其他氣體導入孔供給合計50 sccm之Ar氣體作為副氣體。

＜第2實施方式之變化例1之模擬條件＞ 腔室壓力            ：6.67 Pa(50 mTorr) 主氣體(C4F8)     ： 中心＝200 sccm(模式C) 中心/中間＝100/100 sccm(模式D) 中心/中間/邊緣＝66.7/66.7/66.7 sccm(模式E) 副氣體(Ar)         ： 中間/邊緣/側邊＝16.7/16.7/16.7 sccm(模式C) 邊緣/側邊＝25/25 sccm(模式D) 側邊＝50 sccm(模式E)

若對比較例2與第2實施方式之變化例1之基板W上之壓力進行比較，則於圖14所示之比較例2之模式A中，係基板W之中心附近壓力最高，朝向距基板W之中心5 cm左右之區域而壓力逐漸減小的中心部凸起之分佈。又，於模式B中，係自基板W之中心直至周邊部為止壓力大致均勻之分佈。相對於此，於圖17所示之第2實施方式之變化例1中，在模式C中係與比較例2之模式A相同之分佈，在模式E中係自基板W之中心直至周邊部為止壓力大致均勻之分佈。又，於模式D中，係基板W之中心附近之壓力略高於模式E之分佈。

若對比較例2與第2實施方式之變化例1之基板W上之流速進行比較，則於圖15所示之比較例2之模式A中，係自基板W之中心附近至周邊部而流速以大致固定之斜率減少之分佈。又，於模式B中，係自基板W之中心直至周邊部為止流速大致均勻之分佈。相對於此，於圖18所示之第2實施方式之變化例1中，在模式C中係與比較例2之模式A相近之分佈，於模式D、E中，係於距基板W之中心4 cm附近略微凸起之分佈。

若對比較例2與第2實施方式之變化例1之基板W上之主氣體(C4F8)之氣體量之分佈進行比較，則於圖16所示之比較例2中，在基板W之中心附近，模式A與模式B之差為0.005(0.5%)左右，朝向基板W之周邊部而差逐漸縮小。相對於此，於圖19所示之第2實施方式之變化例1中，主氣體之氣體量於基板W之中心附近具有模式D、E間之差為0.023(2.3%)左右之範圍。又，主氣體之氣體量於基板W之周邊部具有模式D、E間之差為0.02(2%)左右之範圍。模式C係自基板W之中心至周邊部而位於模式D、E之大致中間之值。即，於氣體簇射器201中，藉由控制流量比，可更細微地控制基板W上之壓力、流速及主氣體之氣體量。

[電磁場模擬結果] 繼而，利用圖20至圖23，就比較例3與第2實施方式之變化例2中之對電磁場分佈之影響進行說明。於上述天線62之構造中雖已進行了說明，但外側線圈621係共振天線，產生強力電場及磁場。另一方面，內側線圈622係不連接第1 RF電力供給部71而具有閉迴路之天線，藉由與外側線圈621感應耦合而使天線內部產生感應電動勢。即，內側線圈622係吸收線圈之一例。於內側線圈622連接有作為可變電容電容器之電容器623，藉由調整阻抗而可控制內側線圈622中流通之電流量(以下亦稱為饋入量)。

圖20及圖22係表示比較例3之電磁場模擬結果之一例之圖。圖21及圖23係表示第2實施方式之變化例2之電磁場模擬結果之一例的圖。於比較例3中，使用外側線圈211及內側線圈212。又，於第2實施方式之變化例2中，代替外側線圈621及內側線圈622而使用外側線圈213及內側線圈214。於比較例3及第2實施方式之變化例2中，外側線圈211與內側線圈212之介電窗之下表面之間之距離、及外側線圈213與內側線圈214之介電窗之下表面之間的距離係相同距離。

圖20及圖21表示向內側線圈212、214之饋入量為「0」時之電漿處理空間11s之電磁場分佈。圖21所示之第2實施方式之變化例2之電漿處理空間11s之電磁場分佈係與圖20所示之比較例3之電漿處理空間11s之電磁場分佈大致相等。即，可知於饋入量為「0」時，即便將氣體噴射器變更為氣體簇射器，亦未見對電磁場分佈之影響。

圖22及圖23表示向內側線圈212、214之饋入量最大時之電漿處理空間11s之電磁場分佈。圖23所示之第2實施方式之變化例2之電漿處理空間11s之電磁場分佈係與圖22所示之比較例3之電漿處理空間11s之電磁場分佈大致相同。即，可知於饋入量最大時，即便將氣體噴射器變更為氣體簇射器，亦未見對電磁場分佈之影響。

以上，根據第1實施方式，電漿處理裝置10具有腔室(電漿處理腔室11)、天線組件(天線62)、初級線圈(外側線圈621)、RF電源(第1 RF電力供給部71)、及氣體簇射器41。腔室包含具有中央開口部61a之頂板(介電窗61)，並規定電漿處理空間11s。天線組件係配置於頂板上方之天線組件，天線組件具有中央區域62a、包圍中央區域62a之第1周圍區域62b、包圍第1周圍區域62b之第2周圍區域62c，且中央區域62a及第1周圍區域62b於縱向上與中央開口部61a重疊。初級線圈係配置於第2周圍區域62c。RF電源構成為向初級線圈供給RF(Radio Frequency)信號。氣體簇射器41係配置於中央開口部61a且具有於電漿處理空間11s內露出之底部44的氣體簇射器，且底部44具有複數個底部氣體導入孔46、47。其結果，可提高基板W上之氣體分佈之控制性。

又，根據第1實施方式，電漿處理裝置10進而具有配置於第1周圍區域62b之次級線圈(內側線圈622)，次級線圈以與初級線圈感應耦合之方式構成。其結果，可使電漿處理空間11s內產生電漿。

又，根據第1實施方式，次級線圈包含具有2個端部之線路、及連接於2個端部之電容器623。其結果，可控制內側線圈622中流通之電流之方向及大小。

又，根據第1實施方式，氣體簇射器41具有側部45，側部之至少一部分露出於電漿處理空間11s內，且具有複數個側部氣體導入孔48。其結果，可於水平方向供給處理氣體。

又，根據第2實施方式，電漿處理裝置10進而具有氣體分配控制部(分流器55)，氣體簇射器81具有複數個擴散室(氣體擴散室83a、83b)，氣體分配控制部構成為控制對複數個擴散室之氣體供給比率，且複數個底部氣體導入孔86、87及複數個側部氣體導入孔88之各者與複數個擴散室中之任一者進行流體連通。其結果，可進一步提高基板W上之氣體分佈之控制性。

又，根據第2實施方式，電漿處理裝置10進而具有氣體分配控制部(分流器55)，氣體簇射器201具有配置於氣體簇射器201之中央之第1擴散室、包圍第1擴散室之第2擴散室、包圍第2擴散室之第3擴散室、及包圍第3擴散室之第4擴散室，氣體分配控制部構成為控制對第1擴散室、第2擴散室、第3擴散室及第4擴散室之氣體供給比率，且複數個底部氣體導入孔86a、86b、87之各者與第1擴散室、第2擴散室及第3擴散室中之任一者進行流體連通，複數個側部氣體導入孔88與第4擴散室進行流體連通。其結果，可進一步提高基板W上之氣體分佈之控制性。

又，根據第2實施方式，與第3擴散室進行流體連通之至少1個底部氣體導入孔87係形成於傾斜方向。其結果，可進一步提高基板W上之氣體分佈之控制性。

又，根據各實施方式，底部氣體導入孔46、47、86、87及側部氣體導入孔48、88具有0.05～1.5 mm之孔徑。其結果，可藉由調整氣導而控制處理氣體之流量及流速。

又，根據各實施方式，底部氣體導入孔46、47、86、87具有與側部氣體導入孔48、88相同之孔徑。其結果，可抑制變成基板W之中心部分凸起之氣體分佈。

又，根據各實施方式，底部氣體導入孔46、47、86、87具有與側部氣體導入孔48、88不同之孔徑。其結果，可藉由調整氣導而控制處理氣體之流量及流速。

又，根據各實施方式，氣體簇射器41、81、201具有橫向尺寸及縱向尺寸，且橫向尺寸大於縱向尺寸。其結果，可進一步提高基板W上之氣體分佈之控制性。

又，根據各實施方式，初級線圈包含具有2個開放端之線路，且線路具有與RF電源連接之第1接點、及接地之第2接點。其結果，可將RF信號供給至初級線圈。

以上，對各種例示性實施方式進行了說明，但本發明並不限定於上述例示性實施方式，亦可進行各種追加、省略、置換、及變更。又，可將不同實施方式之要素進行組合而形成其他實施方式。

再者，於上述各實施方式中，係使用具有開放端之螺旋狀線圈作為天線62，但並不限定於此。例如，亦可為於線路之一端部連接RF電力供給部並將另一端部接地之線圈、或環形線圈等形成為其他形狀之天線。

1, 2:電漿處理系統 10, 10a:電漿處理裝置 11:電漿處理腔室 11s:電漿處理空間 13:排氣口 15:排氣系統 20:基板支持部 21:下部電極 22:靜電吸盤 23:邊緣環 30:第2 RF電力供給部 41, 81, 201:氣體簇射器 42:氣體入口 43:氣體擴散室 44,84:底部 45,85:側部 46, 46a, 46b, 46c, 47, 86, 86a, 86b, 87:底部氣體導入孔 48, 88:側部氣體導入孔 50:氣體供給部 51:氣體源 52:流量控制器 53:閥 54:配管 55:分流器 56a:配管 56b:配管 61:介電窗 61a:中央開口部 62:天線 62a:中央區域 62b:第1周圍區域 62c:第2周圍區域 71:第1 RF電力供給部 81:氣體簇射器 82a:氣體入口 82b:氣體入口 83a:氣體擴散室 83b:氣體擴散室 84:底部 85:側部 86:底部氣體導入孔 86a:底部氣體導入孔 86b:底部氣體導入孔 87:底部氣體導入孔 88:側部氣體導入孔 100:控制部 101:電腦 102:處理部 103:記憶部 104:通信介面 200:氣體噴射器 201:氣體簇射器 211:外側線圈 212:內側線圈 213:外側線圈 214:內側線圈 300:RF電力供給部 621:外側線圈 622:內側線圈 623:電容器 W:基板

圖1係表示本發明之第1實施方式之電漿處理系統之一例的圖。 圖2係表示第1實施方式之天線之一例之概略立體圖。 圖3係表示第1實施方式之內側線圈及外側線圈之配置之一例的圖。 圖4係表示第1實施方式之氣體簇射器之一例之圖。 圖5係表示比較例1之模擬結果之一例之圖。 圖6係表示比較例1之模擬結果之一例之圖。 圖7係表示第1實施方式之模擬結果之一例之圖。 圖8係表示第1實施方式之模擬結果之一例之圖。 圖9係表示本發明之第2實施方式之電漿處理系統之一例的圖。 圖10係表示比較例2之噴嘴之構成之一例的圖。 圖11係表示第2實施方式之變化例1之氣體簇射器之構成之一例的圖。 圖12係表示比較例2之模擬結果之一例之圖。 圖13係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。 圖14係表示比較例2之模擬結果之一例之圖。 圖15係表示比較例2之模擬結果之一例之圖。 圖16係表示比較例2之模擬結果之一例之圖。 圖17係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。 圖18係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。 圖19係表示第2實施方式之變化例1之模擬結果之一例的圖。 圖20係表示比較例2之電磁場模擬結果之一例之圖。 圖21係表示第2實施方式之變化例2之電磁場模擬結果之一例的圖。 圖22係表示比較例2之電磁場模擬結果之一例之圖。 圖23係表示第2實施方式之變化例2之電磁場模擬結果之一例的圖。

1:電漿處理系統

10:電漿處理裝置

11:電漿處理腔室

11s:電漿處理空間

13:排氣口

15:排氣系統

20:基板支持部

21:下部電極

22:靜電吸盤

23:邊緣環

30:第2 RF電力供給部

41:氣體簇射器

42:氣體入口

43:氣體擴散室

44:底部

45:側部

46:底部氣體導入孔

46a:底部氣體導入孔

46b:底部氣體導入孔

47:底部氣體導入孔

48:側部氣體導入孔

50:氣體供給部

51:氣體源

52:流量控制器

53:閥

54:配管

55:分流器

61:介電窗

61a:中央開口部

62:天線

71:第1 RF電力供給部

100:控制部

101:電腦

102:處理部

103:記憶部

104:通信介面

300:RF電力供給部

621:外側線圈

622:內側線圈

W:基板

Claims (8)

1. 一種電漿處理裝置，其具有：腔室，其包含具有中央開口部之頂板，並規定電漿處理空間；天線組件，其係配置於上述頂板上方之天線組件，上述天線組件具有中央區域、包圍上述中央區域之第1周圍區域、及包圍上述第1周圍區域之第2周圍區域，且上述中央區域及第1周圍區域於縱向上與上述中央開口部重疊；初級線圈，其配置於上述第2周圍區域；RF電源，其構成為向上述初級線圈供給RF(Radio Frequency)信號；氣體簇射器，其係配置於上述中央開口部，且具有複數個擴散室、於上述電漿處理空間內露出之底部、及至少一部分於上述電漿處理空間內露出之側部之氣體簇射器，上述底部具有複數個底部氣體導入孔，且上述側部具有複數個側部氣體導入孔；及氣體分配控制部，其構成為控制對上述複數個擴散室之氣體供給比率；且上述複數個底部氣體導入孔及上述複數個側部氣體導入孔之各者與上述複數個擴散室中之任一者進行流體連通。
2. 一種電漿處理裝置，其具有：腔室，其包含具有中央開口部之頂板，並規定電漿處理空間；天線組件，其係配置於上述頂板上方之天線組件，上述天線組件具有中央區域、包圍上述中央區域之第1周圍區域、及包圍上述第1周圍區域 之第2周圍區域，且上述中央區域及第1周圍區域於縱向上與上述中央開口部重疊；初級線圈，其配置於上述第2周圍區域；RF電源，其構成為向上述初級線圈供給RF(Radio Frequency)信號；氣體簇射器，其係配置於上述中央開口部，且具有於上述電漿處理空間內露出之底部、及至少一部分於上述電漿處理空間內露出之側部之氣體簇射器，上述底部具有複數個底部氣體導入孔，且上述側部具有複數個側部氣體導入孔；及氣體分配控制部；上述氣體簇射器具有配置於上述氣體簇射器之中央之第1擴散室、包圍上述第1擴散室之第2擴散室、包圍上述第2擴散室之第3擴散室、及包圍上述第3擴散室之第4擴散室，上述氣體分配控制部構成為控制對上述第1擴散室、上述第2擴散室、上述第3擴散室及上述第4擴散室之氣體供給比率，上述複數個底部氣體導入孔之各者與上述第1擴散室、上述第2擴散室及上述第3擴散室中之任一者進行流體連通，且上述複數個側部氣體導入孔與上述第4擴散室進行流體連通。
3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中與上述第3擴散室進行流體連通之至少1個底部氣體導入孔形成於傾斜方向。
4. 一種電漿處理裝置，其具有： 腔室，其包含具有中央開口部之頂板，並規定電漿處理空間；天線組件，其係配置於上述頂板上方之天線組件，上述天線組件具有中央區域、包圍上述中央區域之第1周圍區域、及包圍上述第1周圍區域之第2周圍區域，且上述中央區域及第1周圍區域於縱向上與上述中央開口部重疊；初級線圈，其配置於上述第2周圍區域；RF電源，其構成為向上述初級線圈供給RF(Radio Frequency)信號；及氣體簇射器，其係配置於上述中央開口部，且具有於上述電漿處理空間內露出之底部、及至少一部分於上述電漿處理空間內露出之側部之氣體簇射器，上述底部具有複數個底部氣體導入孔，且上述側部具有複數個側部氣體導入孔；其中上述底部氣體導入孔及上述側部氣體導入孔具有0.05~1.5mm之孔徑，且上述底部氣體導入孔具有與上述側部氣體導入孔相同之孔徑。
5. 如請求項1、2、4中任一項之電漿處理裝置，其進而具有配置於上述第1周圍區域之次級線圈，上述次級線圈以與上述初級線圈感應耦合之方式構成。
6. 如請求項5之電漿處理裝置，其中上述次級線圈包含：具有2個端部之線路、及連接於上述2個端部之電容器。
7. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述氣體簇射器具有橫向尺寸及縱向尺寸，且上述橫向尺寸大於上述縱向尺寸。
8. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述初級線圈包含具有2個開放端之線路，且上述線路具有與上述RF電源連接之第1接點、及接地之第2接點。