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CN115004863A - 等离子体处理装置以及等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置以及等离子体处理方法 Download PDF

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CN115004863A CN202080004065.7A CN202080004065A CN115004863A CN 115004863 A CN115004863 A CN 115004863A CN 202080004065 A CN202080004065 A CN 202080004065A CN 115004863 A CN115004863 A CN 115004863A
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Abstract

在由等离子体处理装置进行的晶片处理时,为了抑制第一高频电力经由等离子体而向第二高频电源的输出线绕入的情况,等离子体处理装置具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于第一电极的外侧的第二电极且载置样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向第二电极供给第二高频电力,所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制第一高频电源,以使得在第二匹配器的预设值为规定值的情况下,向样品台供给第一高频电力,规定值是使第二传输路径的阻抗成为高频电力不被第二匹配器检测出的阻抗的值。

Description

等离子体处理装置以及等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及对在真空容器内部的处理室内保持的半导体晶片等基板状的样品进行处理的等离子体处理装置以及等离子体处理方法。特别是,在利用高频电力形成偏置电位而对样品进行处理的情况下优选。
背景技术
在半导体器件的制造工序中,为了形成该器件的电路、配线,通常对在半导体晶片等样品上表面预先形成的掩膜、处理对象的多个膜层使用等离子体进行蚀刻。
近年来,伴随着半导体器件的集成度的提升,要求使用了这样的等离子体的加工精度的进一步提升。另外,谋求降低晶片的端部的处理的偏差超过允许范围的区域,以能够使能够用每一张晶片制造的器件的成品率更高。
作为现有的以往的技术,在专利文献1中,公开有用于降低晶片的端部的处理的偏差的一例。一种如下方法:在样品台的内部配置第一电极,在配备于样品台的外周侧的电介质制的环状构件的内侧配置第二电极,对从第一高频电源向第一电极供给的高频电力和从第二高频电源向第二电极供给的高频电力进行调节而对晶片进行处理。在该方法中,对向第二电极供给的高频电力进行调节而在配置于晶片的外周侧的导体制环得到所希望的电场分布,由此降低晶片的端部的处理的偏差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-225376号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述的以往技术中,第一高频电源经由进行电源输出线的阻抗的匹配的第一阻抗匹配器而与第一电极连接,第二高频电源经由进行电源输出线的阻抗的匹配的第二阻抗匹配器而与第二电极连接。另外,第一电极与第二电极经由等离子体而连接。
在这样的结构中,在对晶片进行处理时,从第一高频电源输出的高频电力与从第二高频电源输出的高频电力相比较大。因此,向第一电极供给的第一高频电力经由等离子体而向第二高频电源的输出线绕入。
当第一高频电力向第二高频电源的输出线绕入时,绕入的电力在第二高频电源中反射。反射的电力在第二高频电源的监视器值中作为行进电力而被监视。
这样的电力的绕入在第二高频电力的输出越小时影响越大。阻抗匹配器当对高频电源的输出线进行监视而检测出的电力监视器值为规定值以上时,进行输出线的阻抗匹配。
假如,在对第二高频电源设定的电力设定值为上述的规定值以下时,当第一高频电力的绕入较大时,对高频电源的输出线进行监视而得到的电力监视器值超过规定值,第二阻抗匹配器进入匹配动作。
另外,由于该绕入的电力不稳定,因此第二阻抗匹配器的匹配动作也变得不稳定。当由于匹配动作不稳定而不能取得匹配位置的再现性时,也不能取得等离子体的再现性,晶片的处理结果也有可能产生偏差。
本发明的目的在于抑制第一高频电力经由等离子体向第二高频电源的输出线绕入的现象而抑制晶片的处理结果的偏差,从而提供高品质的等离子体处理装置以及等离子体处理方法。
用于解决课题的方案
为了解决上述课题,本发明作为其一实施方案,是一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,所述等离子体处理装置的特征在于,所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在所述第二匹配器的预设值为规定值的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力,所述规定值是使所述第二传输路径的阻抗成为高频电力不被所述第二匹配器检测出的阻抗的值。
另外,本发明作为上述以外的实施方案,是一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,所述等离子体处理装置的特征在于,所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在所述第二匹配器的匹配位置固定的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力。
并且,本发明作为上述以外的实施方案,是一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,所述等离子体处理装置的特征在于,所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在通过将连接于所述第二传输路径的继电器设为非导通状态而使所述第二传输路径断线的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力。
发明效果
根据本发明,通过抑制第一高频电力经由等离子体而向第二高频电源的输出线绕入的现象,能够抑制晶片的处理结果的偏差。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的实施例1以及2的等离子体处理装置的结构的概要的纵剖视图。
图2是示意性地示出本发明的实施例3的等离子体处理装置的结构的概要的纵剖视图。
图3是示出实施例1以及2的控制块的图。
图4是示出实施例3的控制块的图。
图5是示出以往例的控制时机的时序图。
图6是示出实施例1的控制时机的时序图。
图7是示出实施例2的控制时机的时序图。
图8是示出实施例3的控制时机的时序图。
图9是示出与实施例2的第一高频电源的设定电力对应的第二匹配器的预设位置的表的图。
图10是示出以往例的控制流程的流程图的图。
图11是示出实施例1的控制流程的流程图的图。
图12是示出实施例2的控制流程的流程图的图。
图13是示出实施例3的控制流程的流程图的图。
具体实施方式
以下,作为本具体实施方式,使用图对本发明的实施例1~3进行说明。
图1是示意性地示出本发明的实施例1以及2的等离子体处理装置100的结构的概要的纵剖视图。
在本实施例中,使用微波ECR等离子体蚀刻装置。即,作为用于在处理室内形成等离子体的电场,使用微波带为特定频率的电场,并且,向处理室内供给具有与该电场的频率对应的强度的磁场。通过这些电场与磁场的相互作用,而产生ECR(Electron CyclotronResonance),将供给到处理室内的气体的原子或者分子激发而形成等离子体,对半导体晶片上表面的处理对象的膜进行蚀刻。
本实施例的等离子体处理装置具备:真空容器101,其在内部配置有具有圆筒形状的处理室104;等离子体形成单元,其配置于真空容器101的上方及其外周,且向该真空容器101内的处理室104的内部供给用于形成等离子体的电场以及磁场;以及真空排气单元,其与真空容器101的下方连结,且具有对处理室104内部进行排气的涡轮分子泵以及旋转泵等粗抽用的真空泵。
处理室104的上部配置有圆板形状的例如石英制的电介质窗103而将处理室104的内外气密地划分,并将处理室104的上方覆盖而构成其顶面。
在电介质窗103的下方的处理室104内配置有电介质制(例如,石英制)的簇射板102,该簇射板102配置有用于导入蚀刻用的气体的多个贯通孔。
在簇射板102与电介质窗103之间配置有供供给的蚀刻用的气体扩散而填充的高度较小的大致圆筒形的空间,该空间与供给蚀刻用的气体的气体供给装置通过气体导入管路(未图示)而连结。
另外,在真空容器101下方配置有与处理室104的下部连通的真空排气口110,在真空排气口110的下方连接有作为包括涡轮分子泵的真空排气单元的真空排气装置(未图示)。
作为等离子体形成单元,在电介质窗103的上方配置有传输向处理室104内导入的电场的导波管105。本实施例的导波管105大致分为两个部分,具有:圆筒管部分,在处理室104的上方其轴向铅垂上方延伸且其剖面为圆形;以及棱柱管部分,其与圆筒管部分的上端部连接,其轴的朝向从圆筒部分弯曲而沿水平方向延伸且其剖面为矩形。
在该棱柱管部分的端部配置有形成为发送微波的电场的磁控管等电场产生用电源106。由该电场产生用电源106振荡而形成的电场在导波管105传播而进入与圆筒管部分的下端部的下方连接的谐振用的圆筒形状的空间并成为规定的电场的模式后,透过电介质窗103而向处理室104内供给。电磁波的频率没有特别限定,但本实施例中,使用2.45GHz的微波。
并且,在真空容器101的处理室104的外周侧,用于形成向处理室104内供给的磁场的螺线管线圈即磁场产生线圈107以将处理室104的上方以及侧方包围的方式配置。
传播而导入到处理室104内的电场与由磁场产生线圈107形成并导入到处理室104内的磁场产生相互作用,将同样供给到处理室104内的蚀刻用气体的粒子激发,从而在处理室104内生成等离子体。
另外,在处理室104内的下部配置有样品台108。样品台108的上表面被通过喷镀而形成的包含电介质的材料的膜即电介质膜覆盖,在该电介质膜的上表面载置而保持处理对象的基板状的样品即晶片109。
载置晶片109的载置面与电介质窗103或者簇射板102对置。在电介质膜的内部配置有由导电体材料构成的导电体膜111。该导电体膜111经由高频滤波器125而与直流电源126连接,并构成为薄膜状的电极。
并且,样品台108具有使轴与处理室104一致而配置的大致圆筒形状,在其内部配置有具有圆板形状的金属制的基材131,来作为经由第一匹配器129而与第一高频电源124电连接的电极。
在与配置于基材131的上表面的晶片109的形状一致且实质上具有圆形的电介质制的皮膜(电介质膜)的外周侧,配置有石英等电介质制的环状构件即承受器(susceptor)113。因此,样品台108的载置面即电介质膜的外周侧的部位通过基材131本身的高度凹陷而降低,与电介质膜上表面构成台阶。通过在构成该台阶的环状的凹陷部载置承受器113,从而样品台108的上表面以及侧面被覆盖而保护其免于等离子体的影响。即,该电介质制的承受器113作为保护样品台108免于等离子体的影响的罩而发挥功能。
在上述的等离子体处理装置100中,虽未图示,但真空容器101在其侧面经由闸门而与搬运用的真空容器连结。未处理的晶片109在载置而保持于在搬运用的真空容器(真空搬运容器)内配置的搬运机器人的臂上的状态下,通过闸门而搬入处理室104内。
搬运到处理室104内的晶片109从臂交接到样品台108而载置于构成样品台108的上表面的电介质膜上。之后,来自直流电源126的直流电压向导电体膜111供给,在形成于与晶片109之间的静电力的作用下,晶片109被吸附而保持于电介质膜上。需要说明的是,处理室104在处理时通过开闭闸门的闸阀(未图示)而相对于真空搬运容器气密地闭塞,并将内部密封。
之后,从簇射板102向处理室104内导入蚀刻用的气体,并且驱动真空排气装置108,通过气体的供给量速度与排气量速度的平衡而将处理室104的内部的压力维持在规定的压力。
在该状态下,通过从等离子体形成单元供给的电场以及磁场的相互作用,而在处理室104内形成等离子体116。当等离子体116形成于样品台108的上方的处理室104内时,从与样品台108内的基材131连接的第一高频电源124向基材131供给高频电力,在样品台108上表面的电介质膜上以及晶片108上形成偏置电位。
在该偏置电位与等离子体116的电位之间的电位差的作用下,等离子体116内的离子等带电粒子被朝向晶片109的上表面引诱,通过与在晶片109的上表面预先形成的膜结构的表面碰撞,而对在晶片109的上表面配置的用于形成半导体器件的电路的膜结构的处理对象即膜层进行蚀刻处理。
需要说明的是,虽未图示,但在进行蚀刻处理的期间,向晶片109的背面与样品台108的电介质膜上表面之间导入氦等用于促进热传递的气体。通过促进该气体与配置于样品台108的基材131的内部且供冷却用的制冷剂流通的制冷剂流路之间的热交换,从而将晶片109的温度调节为适于处理的范围的值。
另外,蚀刻气体、由蚀刻产生的反应生成物从配置于真空容器101的底部并与处理室104的下部以及真空排气装置的真空泵入口连通的真空排气口110排出。
当对规定的晶片109的上表面的膜结构的蚀刻处理结束时,停止来自第一高频电源124的高频电力的供给。然后,在停止来自直流电源126的吸附用电力的供给而除去静电后,晶片109被向样品台108的上方抬起,而交接到通过闸阀开放了的闸门进入到处理室104内的搬运机器人的臂。然后,再次将未处理的晶片109搬入到样品台108的上方。
之后,未处理的晶片109载置于样品台108的上方而开始该晶片109的处理。另一方面,在没有应该被处理而未处理的晶片109的情况下,由等离子体处理装置100进行的用于晶片处理的动作结束,进行休息停止或者维护的动作。
另外,也可以构成为,在样品台108的具有圆筒形状的基材131、或者圆板或圆形的电介质膜的内侧配置有加热器(未图示),将载置于样品台108或者电介质膜上表面的上方的晶片109加热为适于处理的温度。
并且,另外,为了降低或者抑制通过加热器或者通过在处理中暴露于等离子体116而被加热的晶片109的温度的增大,在基材131的内部流动有通过调温装置(未图示)将其温度调整为规定值的范围内的热传递介质(制冷剂)。因此,绕基材131的中心呈同心状或者螺旋状地配置有制冷剂流路。
虽未图示,但在这样的样品台108的基材131的内部配置有为了上述的温度调节而用于检测基材131或者样品台108的温度的温度传感器、使晶片109与电介质膜的上方分离或者为了使晶片载置于膜上表面而下降的多根销及其位置传感器、向导电体膜111、基材131的供电路径上的连接器等。但是,这些在处于电气噪声多的环境时有可能误动作。另外,制冷剂在电气噪声的环境下也有可能带来静电。
在本实施例中,如图示那样,基材131与接地线112电连接。
在本实施例的承受器113的内部,将晶片109或者基材131上表面的电介质膜的晶片载置面包围地配置有金属制的导体环132。该导体环132与第二高频电源127经由第二匹配器128而电连接,并发挥作为电极的功能。
从第二高频电源127产生的规定频率的高频电力导入导体环132,并在其上表面上方与等离子体116之间形成电位。需要说明的是,在图1所示的结构中,第二高频电源127与导体环132之间的供电用的路径和第一高频电源124与电介质膜内的导电体膜111之间的供电用的路径配置于不同的部位。
另外,第一匹配器129以及第二匹配器128分别是将所连接的高频电源的输出线的阻抗调整为恒定的设备,采用有用于根据输出电力、等离子体的状态将值自动地调整的可变元件。该可变元件能够进行阻抗的变更,在本实施例中,采用将阻抗的min值设为0%、将max值设为100%的方法,但也可以采用直接以阻抗值进行管理的方法。
并且,为了根据装置结构而改变电源输出线的阻抗,上述的匹配器由电阻、线圈、电容器等元件构成。在本实施例中,采用使用了线圈的元件结构来说明,但期望匹配器的元件结构与装置结构相应地采用,也可以采用线圈以外的元件。
图2是示意性地示出本发明的实施例3的等离子体处理装置200的结构的概要的纵剖视图。在实施例3中,与图1所示的实施例1以及2的等离子体处理装置的结构相比,如图2所示,将第二高频电源127和第二匹配器128设为经由以继电器140为代表的开关电路而向导体环132导入高频电力的结构。
图3是示出本发明的实施例1以及2的控制块的图。
控制部160与用于操作员对等离子体处理装置进行操作的操作部150连接,并具有CPU、ROM以及RAM(均未图示)。另外,控制部160与第一高频电源124、第一匹配器129、第二高频电源127以及第二匹配器128连接。控制部160所具有的CPU例如按照保存于控制部160所具有的ROM的控制程序,来执行晶片处理的放电序列。
操作员将对晶片进行处理时的处理条件(第一高频电源124的设定电力Pws值、第二高频电源127的设定电力Pfs值、第一匹配器129的预设位置即VL1值以及第二匹配器128的预设位置即VL2值等)输入操作部150。
输入到操作部150的处理条件保存于处于控制部160的内部的ROM。在进行晶片的处理的时机,控制部160的内部的CPU参照保存于ROM的设定值,分别对第一高频电源124设定第一高频电源124的设定电力Pws值,对第二高频电源127设定第二高频电源127的设定电力Pfs值,对第一匹配器129设定第一匹配器129的预设位置即VL1值,对第二匹配器128设定第二匹配器128的预设位置即VL2值。
并且,当为了产生等离子体,第一高频电源124以及第二高频电源127使RF-ON信号从断开状态成为接通状态时,输出设定的电力值。另外,关于预设位置即VL值,在设定的时机,各匹配器向规定的VL值调整。
图4是示出本发明的实施例3的控制块的图。
在实施例3中,与图3所示的实施例1以及2的结构相比,在控制部160连接有用于阻断从第二高频电源127向导体环132供电高频电力的路径的继电器140这点不同。
继电器140是常关式的继电器,在第二高频电源127的设定电力Pfs值为0[W]时,为了将导体环132与第二高频电源127的供电路径绝缘,继电器驱动用的继电器接通信号从断开状态向接通状态变化。由此,继电器140从导通状态向非导通状态切换,阻断向导体环132的供电路径。
接下来,通过图5~图8所示的时序图,对以往例以及实施例1~3的控制时机依次进行说明。
图5是示出以往例的控制时机的时序图。
在进行晶片的处理的时机,分别对第一高频电源124设定第一高频电源124的设定电力Pws值,对第二高频电源127设定第二高频电源127的设定电力Pfs值,对第一匹配器129设定第一匹配器129的设定位置即VL1值,对第二匹配器128设定第二匹配器128的设定位置即VL2值。
在以往例中,作为VL1以及VL2的各位置,设定为50%,因此VL1以及VL2移动到50%的位置。位置设定为50%是由于取得匹配的阻抗根据从各高频电源输出的电力的大小、等离子体的状态而有可能调整为0%至100%的位置,与调整程度相应地产生磨损,从而寿命有限。
当完成各设定后,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为接通状态的情况时,所设定的高频电力从各高频电源被各高频电源所具备的电力传感器检测出。
在此,在由第一高频电源124检测出的电力值Pwm超过作为匹配条件的Pt1时,开始阻抗的调整动作,从而第一匹配器129的VL1值开始变动。并且,在电源输出线的阻抗成为了规定值时,由于满足匹配条件,因此VL1值收敛。
第二高频电源127的设定电力Pfs值低于作为匹配条件的Pt2,但由第二高频电源127检测出的电力值Pfm超过Pt2而开始阻抗的调整动作。
由第一高频电源124向作为电极且具有圆板形状的金属制的基材131供给的高频电力经由等离子体以及导体环132而绕入到第二高频电源127。这是因为,在第二高频电源127中反射,从而被第二高频电源127作为行进电力而检测出。
另外,这样的绕入电力不稳定,因此电源输出线的阻抗也变得不稳定,VL2值也不收敛。
如以上那样,当电源输出线的阻抗变得不稳定时,作为负载等离子体的状态也变得不稳定,有可能产生蚀刻速率等工艺性能的偏差。
当晶片的处理结束,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为断开状态的情况时,各高频电源的输出向0W收敛。并且,各高频电源的设定值设定为0W,各匹配器的VL的位置也向50%移动。
图6是示出实施例1的控制时机的时序图。
在进行晶片的处理的时机,分别对第一高频电源124设定第一高频电源124的设定电力Pws值,对第二高频电源127设定第二高频电源127的设定电力Pfs值,对第一匹配器129设定第一匹配器129的预设位置即VL1值,对第二匹配器128设定第二匹配器128的预设位置即VL2值。
在实施例1中,第二高频电源127的设定电力Pfs值设定为低于作为匹配条件的Pt2的值,因此作为第二匹配器128的VL2位置而设定为100%,VL2从50%移动到100%的位置。这是由于,通过预先使第二高频电源线的阻抗高,从而抑制如以往例所示那样从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力。另外,作为VL1位置设定为50%,因此VL1移动到50%的位置。
当完成各设定后,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为接通状态的情况时,所设定的高频电力从各高频电源被各高频电源所具备的电力传感器检测出。
在此,在由第一高频电源124检测出的电力值Pwm超过作为匹配条件的Pt1时,开始阻抗的调整动作,从而第一匹配器129的VL1值开始变动。并且,在电源输出线的阻抗成为了规定值时,由于满足匹配条件,因此VL1值收敛。
第二匹配器128的VL2位置为100%,从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力被抑制,因此由第二高频电源127检测出的电力值Pfm不超过Pt2,不开始阻抗的调整动作。
当如以上那样电源输出线的阻抗稳定时,作为负载等离子体的状态也变得稳定,能够抑制蚀刻速率等工艺性能的偏差。
当晶片的处理结束,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为断开状态的情况时,各高频电源的输出向0W收敛。并且,各高频电源的设定值设定为0W,各匹配器的VL的位置也向50%移动。
在实施例1中,将VL2位置移动到100%,但将VL2移动到能够充分抑制绕入电力的位置即可,因此也可以设定为100%以外的值。另外,使VL2位置高于通常的50%,因此在寿命上需要充分小心的设计。
图7是示出实施例2的控制时机的时序图。
在进行晶片的处理的时机,分别对第一高频电源124设定第一高频电源124的设定电力Pws值,对第二高频电源127设定第二高频电源127的设定电力Pfs值,对第一匹配器129设定第一匹配器129的预设位置即VL1值,对第二匹配器128设定第二匹配器128的预设位置即VL2值。
在图9中示出与实施例2的第一高频电源124的设定电力Pws值对应的第二匹配器128的预设位置即VL2位置表。在实施例2中,第二高频电源127的设定电力Pfs值设定为低于作为匹配条件的Pt2的值,因此第二匹配器128的VL2移动到与图9所示的VL2位置表对应的VL2位置。这是由于,通过预先使第二高频电源线的阻抗高,从而抑制如以往例所示那样从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力。
另外,向第二高频电源线绕入的电力与第一高频电源124的设定电力Pws的大小相应地变大,因此参照图9所示的对应表来确定相对于Pws的大小能够抑制绕入的VL2值。另一方面,作为VL1位置设定为50%,因此VL1移动到50%的位置。
当完成各设定后,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为接通状态的情况时,所设定的高频电力从各高频电源被各高频电源所具备的电力传感器检测出。
在此,在由第一高频电源124检测出的电力值Pwm超过作为匹配条件的Pt1时,开始阻抗的调整动作,从而第一匹配器129的VL1值开始变动。并且,在电源输出线的阻抗成为了规定值时,由于满足匹配条件,因此VL1值收敛。
第二匹配器128的VL2值是与图9所示的表对应的值,抑制了从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力。因此,由第二高频电源127检测出的电力值Pfm不超过Pt2,不开始阻抗的调整动作。
当如以上那样电源输出线的阻抗稳定时,作为负载,等离子体的状态也变得稳定,能够抑制蚀刻速率等工艺性能的偏差。
当晶片的处理结束,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为断开状态的情况时,各高频电源的输出向0W收敛。
并且,各高频电源的设定值设定为0W,各匹配器的VL的位置也向50%移动。需要说明的是,在实施例2中,使VL2位置高于通常的50%,因此在寿命上需要充分小心而进行设计。
图8是示出实施例3的控制时机的时序图。
在进行晶片的处理的时机,分别对第一高频电源124设定第一高频电源124的设定电力Pws值,对第二高频电源127设定第二高频电源127的设定电力Pfs值,对第一匹配器129设定第一匹配器129的预设位置即VL1值,对第二匹配器128设定第二匹配器128的预设位置即VL2值。
在实施例3中,第二高频电源127的设定电力Pfs值设定为0W,因此继电器接通/断开信号成为接通状态,常关的继电器140从导通状态成为非导通状态。这是为了通过利用继电器140将第二高频电源线切断,从而如以往例所示那样,阻断从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力。另外,作为VL1位置设定为50%,因此VL1移动到50%的位置。
当完成各设定后,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为接通状态的情况时,所设定的高频电力从各高频电源被各高频电源所具备的电力传感器检测出。
在此,在由第一高频电源124检测出的电力值Pwm超过作为匹配条件的Pt1时,开始阻抗的调整动作,从而第一匹配器129的VL1值开始变动。并且,在电源输出线的阻抗成为了规定值时,由于满足匹配条件,因此VL1值收敛。
这是因为第二匹配器128的VL2值通过继电器140阻断从第一高频电源124向第二高频电源线绕入的电力来抑制,因此由第二高频电源127检测出的电力值Pfm保持为0W。因而,Pfm不超过Pt2,因此不开始阻抗的调整动作。
当如以上那样电源输出线的阻抗稳定时,作为负载,等离子体的状态也变得稳定,能够抑制蚀刻速率等工艺性能的偏差。
当晶片的处理结束,第一高频电源124以及第二高频电源127接收到RF-ON信号为断开状态的情况时,第一高频电源的输出向0W收敛。
并且,第一高频电源的设定值为设定0W,第一匹配器129的VL1位置也向50%移动。
接下来,利用图10~图13所示的流程图,对以往例以及实施例1~3的控制流程依次进行说明。以往例以及实施例1~3的执行控制流程的主体均是控制部160,因此以下省略主体的表记。
图10是示出以往例的控制流程的流程图的图。
图10所示的左侧的控制流程即步骤101(S101)~步骤111(S111)是第一高频电源以及匹配器的控制流程。
另一方面,图10的右侧所示的控制流程即步骤112(S112)~步骤122(S122)是第二高频电源以及匹配器的控制流程。
其中,关于在步骤101(S101)~步骤111(S111)中执行的第一高频电源以及匹配器的控制流程,在后述的与实施例1~3分别相关的图11~图13分别所示的流程图中也相同,因此省略图11~13所示的流程图中的表记及其说明。
在步骤100(S100)中,开始晶片处理时的放电序列。
首先,示出第一高频电源以及匹配器的控制流程。需要说明的是,如上述那样,关于第一高频电源以及匹配器的控制流程,在实施例1~3中相同。
在步骤101(S101)中,将第一匹配器129的VL1位置移动到50%。
在步骤102(S102)中,对第一高频电源124设定设定电力Pws值。
在步骤103(S103)中,将RF-ON信号从断开状态设为接通状态。
在步骤104(S104)中,判断由第一高频电源124检测出的电力Pwm是否大于Pt1。
当判断为检测电力Pwm小于Pt1时(否),反复进行步骤104(S104)的判断,当判断为检测电力Pwm大于Pt1时(是),移至步骤105(S105)。
在步骤105(S105)中,判断是否未满足第一匹配器129的匹配条件(第一高频电源线的阻抗是否不为规定值)。
当判断为满足了第一匹配器129的匹配条件时(否),反复进行步骤105(S105)的判断,当判断为未满足第一匹配器129的匹配条件时(是),移至步骤106(S106)。
在步骤106(S106)中,开始第一匹配器129的匹配动作。
在步骤107(S107)中,判断是否满足了第一匹配器129的匹配条件(第一高频电源线的阻抗是否为规定值)。
当判断为未满足第一匹配器129的匹配条件时(否),反复进行步骤107(S107)的判断,当判断为满足了第一匹配器129的匹配条件时(是),移至步骤108(S108)。
在步骤108(S108)中,结束第一匹配器129的匹配动作。
在步骤109(S109)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时(否),返回到步骤105(S105),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时(是),在步骤110(S110)中,使第一匹配器129的VL1位置返回50%。
在步骤111(S111)中,将第一高频电源124的设定电力Pws设定为0W。
在步骤123(S123)中,结束第一高频电源以及匹配器的控制流程。
接下来,示出第二高频电源以及匹配器的控制流程。
在步骤112(S112)中,将第二匹配器128的VL2位置移动到50%。
在步骤113(S113)中,对第二高频电源127设定设定电力Pfs值。
在步骤114(S114)中,将RF-ON信号从断开状态设为接通状态。
在步骤115(S115)中,判断由第二高频电源127检测出的电力Pfm是否大于Pt2。
当判断为检测电力Pfm小于Pt2时(否),反复进行步骤115(S115)的判断,当判断为检测电力Pfm大于Pt2时(是),移至步骤116(S116)5。
在步骤116(S116)中,判断是否未满足第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否不为规定值)。
当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤116(S116)的判断,当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤117(S117)中,开始第二匹配器128的匹配动作。
在步骤118(S118)中,判断是否满足了第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否为规定值)。
当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤116(S116)的判断,当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤119(S119)中,结束第二匹配器128的匹配动作。
在步骤120(S120)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时,返回到步骤116(S116),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时,在步骤121(S121)中,使第二匹配器128的VL2位置返回50%。
在步骤122(S122)中,将第二高频电源127的设定电力Pfs设定为0W。
在步骤123(S123)中,结束第二高频电源以及匹配器的控制流程。
图11是示出实施例1的控制流程的(限定在第二高频电源以及匹配器的控制流程的)流程图的图。
在步骤200(S200)中,开始晶片处理时的放电序列。
在步骤201(S201)中,判断对第二高频电源127设定的Pfs值是否大于Pt2。
当判断为设定电力Pfs值小于Pt2时(否),在步骤203(S203)中,将VL2位置移动到100%,当判断为设定电力Pfs值大于Pt2时(是),在步骤202(S202)中,将VL2位置移动到50%。
在步骤204(S204)中,对第二高频电源127设定设定电力Pfs值。
在步骤205(S205)中,将RF-ON信号从断开状态设为接通状态。
在步骤206(S206)中,判断由第二高频电源127检测出的电力Pfm是否大于Pt2。
当判断为检测电力Pfm小于Pt2时(否),反复进行步骤206(S206)的判断,当判断为检测电力Pfm大于Pt2时(是),在步骤207(S207)中,判断是否未满足第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否不为规定值)。
当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤207(S207)的判断,当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤208(S208)中,开始第二匹配器128的匹配动作。
在步骤209(S209)中,判断是否满足了第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否为规定值)。
当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤2(S209)的判断,当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤210(S210)中,结束第二匹配器128的匹配动作。
在步骤211(S211)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时(否),返回到步骤207(S207),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时(是),在步骤212(S212)中,使第二匹配器128的VL2位置返回规定位置。
在步骤213(S213)中,将第二高频电源127的设定电力Pfs设定为0W。
在步骤214(S214)中,结束第二高频电源以及匹配器的控制流程。
图12是示出实施例2的控制流程的(限定在第二高频电源以及匹配器的控制流程的)流程图的图。
在步骤300(S300)中,开始晶片处理时的放电序列。
在步骤301(S301)中,判断对第二高频电源127设定的Pfs值是否大于Pt2。
当判断为设定电力Pfs值小于Pt2时(否),在步骤303(S303)中,参照图9所示的VL2位置表,来确定与第一高频电源124的设定电力Pws相应的VL2的设定位置。
在步骤304(S304)中,将VL2移动到在步骤303(S303)中确定的VL2位置,然后进入步骤305(S305)。
当判断为设定电力Pfs值大于Pt2时(是),在步骤302(S302)中,将VL2位置移动到50%。
在步骤305(S305)中,对第二高频电源127设定设定电力Pfs值。
在步骤306(S306)中,将RF-ON信号从断开状态设为接通状态。
在步骤307(S307)中,判断由第二高频电源127检测出的电力Pfm是否大于Pt2。
当判断为检测电力Pfm小于Pt2时(否),反复进行步骤307(S307)的判断,当判断为检测电力Pfm大于Pt2时(是),在步骤308(S308)中,判断是否未满足第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否不为规定值)。
当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤308(S308)的判断,当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤309(S309)中,开始第二匹配器128的匹配动作。
在步骤310(S310)中,判断是否满足了第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否为规定值)。
当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤310(S310)的判断,当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤311(S311)中,结束第二匹配器128的匹配动作。
在步骤312(S312)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时(否),返回到步骤308(S308),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时(是),在步骤313(S313)中,使第二匹配器128的VL2位置返回规定位置。
在步骤314(S314)中,将第二高频电源127的设定电力Pfs设定为0W。
在步骤315(S315)中,结束第二高频电源以及匹配器的控制流程。
图13是示出实施例3的控制流程的(限定在第二高频电源以及匹配器的控制流程的)流程图的图。
在步骤400(S400)中,开始晶片处理时的放电序列。
在步骤401(S401)中,判断对第二高频电源127设定的Pfs值是否大于0W。
当判断为设定电力Pfs值为0W时(否),在步骤403(S403)中,使继电器140从导通状态成为非导通状态,然后进入步骤414(S414)。
在步骤414(S414)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时(否),反复进行步骤414(S414),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时(是),在步骤415(S415)中,使继电器140从非导通状态成为导通状态,然后进入步骤416(S416)。
另一方面,在步骤401(S401)中,当判断为设定电力Pfs值大于0W时(是),在步骤402(S402)中,将VL2位置移动到50%。
在步骤404(S404)中,对第二高频电源127设定设定电力Pfs值。
在步骤405(S405)中,将RF-ON信号从断开状态设为接通状态。
在步骤406(S406)中,判断由第二高频电源127检测出的电力Pfm是否大于Pt2。
当判断为检测电力Pfm小于Pt2时(否),反复进行步骤406(S406)的判断,当判断为检测电力Pfm大于Pt2时(是),在步骤407(S407)中,判断是否未满足第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否不为规定值)。
当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤407(S407)的判断,当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤408(S408)中,开始第二匹配器128的匹配动作。
在步骤409(S409)中,判断是否满足了第二匹配器128的匹配条件(第二高频电源线的阻抗是否为规定值)。
当判断为未满足第二匹配器128的匹配条件时(否),反复进行步骤409(S409)的判断,当判断为满足了第二匹配器128的匹配条件时(是),在步骤410(S410)中,结束第二匹配器128的匹配动作。
在步骤411(S411)中,判断RF-ON信号是否成为了断开状态(是否设为了RF-OFF)。
当判断为RF-ON信号不是断开状态(未设为RF-OFF)时(否),返回到步骤407(S407),当判断为RF-ON信号是断开状态(设为了RF-OFF)时(是),在步骤412(S412)中,使第二匹配器128的VL2位置返回50%。
在步骤413(S413)中,将第二高频电源127的设定电力Pfs设定为0W。
在步骤416(S416)中,结束第二高频电源以及匹配器的控制流程。
以上,在实施例1~3中,对从第一高频电源124向导电体膜111施加高频电压、并从第二高频电源127向导体环132施加高频电压的情况的发明进行了说明,但在如下情况下,即在基材131的内部导电体膜被分割为基材131的中心部和基材131的外周部,从第一高频电源124向在基材131的中心部配置的导电体膜施加高频电压,并且从第二高频电源127向在基材131的外周部配置的导电体膜施加高频电压的情况下,也能够应用作为实施例1~3而说明的本发明。
附图标记说明:
101真空容器,102簇射板,103电介质窗,
104处理室,105导波管,106电场产生用电源,
107磁场产生线圈,108样品台,109晶片,
110真空排气口,111导电体膜,112接地线,
113承受器,116等离子体,124第一高频电源,
125高频滤波器,126直流电源,
127第二高频电源,128第二匹配器,
129第一匹配器,131基材,132导体环,
140继电器,150操作部,160控制部。

Claims (8)

1.一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,
所述等离子体处理装置的特征在于,
所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在所述第二匹配器的预设值为规定值的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力,
所述规定值是使所述第二传输路径的阻抗成为高频电力不被所述第二匹配器检测出的阻抗的值。
2.一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,
所述等离子体处理装置的特征在于,
所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在所述第二匹配器的匹配位置固定的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力。
3.一种等离子体处理装置,其具备:处理室,其对样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,
所述等离子体处理装置的特征在于,
所述等离子体处理装置还具备控制装置,所述控制装置控制所述第一高频电源,以使得在通过将连接于所述第二传输路径的继电器设为非导通状态而使所述第二传输路径断线的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的等离子体处理装置,其特征在于,
所述样品台还具备电介质制罩,所述电介质制罩覆盖侧面,以使得所述侧面不暴露于等离子体,
所述第二电极配置于所述电介质制罩的内部。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的等离子体处理装置,其中,
所述第一电极以及所述第二电极配置于所述样品台的基材的内部。
6.一种等离子体处理方法,其使用等离子体处理装置对样品进行等离子体处理,所述等离子体处理装置具备:处理室,其对所述样品进行等离子体处理;样品台,其具备第一电极和配置于所述第一电极的外侧的第二电极且载置所述样品;第一高频电源,其经由第一匹配器以及第一传输路径而向所述第一电极供给第一高频电力;以及第二高频电源,其经由第二匹配器以及第二传输路径而向所述第二电极供给第二高频电力,
所述等离子体处理方法的特征在于,
在所述第二匹配器的预设值为规定值的情况下,向所述样品台供给所述第一高频电力,
所述规定值是使所述第二传输路径的阻抗成为高频电力不被所述第二匹配器检测出的阻抗的值。
7.根据权利要求6所述的等离子体处理方法,其特征在于,
所述样品台还具备电介质制罩,所述电介质制罩覆盖侧面,以使得所述侧面不暴露于等离子体,
所述第二电极配置于所述电介质制罩的内部。
8.根据权利要求6所述的等离子体处理方法,其特征在于,
所述第一电极以及所述第二电极配置于所述样品台的基材的内部。
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