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TWI865541B - 電漿處理方法及電漿處理裝置 - Google Patents

電漿處理方法及電漿處理裝置 Download PDF

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TWI865541B
TWI865541B TW109119299A TW109119299A TWI865541B TW I865541 B TWI865541 B TW I865541B TW 109119299 A TW109119299 A TW 109119299A TW 109119299 A TW109119299 A TW 109119299A TW I865541 B TWI865541 B TW I865541B
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青木裕介
戸花敏勝
高田郁弥
森北信也
藤原一延
阿部淳
永海幸一
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之例示性實施形態之電漿處理方法包括藉由自高頻電源供給高頻電力，於電漿處理裝置之腔室內由成膜氣體生成電漿之步驟。電漿處理方法進而包括藉由使來自電漿之化學物種堆積於腔室之側壁之內壁面上，於內壁面上形成保護膜之步驟。形成保護膜之步驟中，自直流電源裝置向電漿處理裝置之上部電極週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓。

Description

電漿處理方法及電漿處理裝置
本發明之例示性實施形態係關於一種電漿處理方法及電漿處理裝置。
電漿處理裝置用於對基板進行之電漿處理。存在於對基板進行電漿處理之前，於電漿處理裝置之腔室之內壁面上形成保護膜之情形。日本專利特開2014-138027號公報及日本專利特開2016-12712號公報中揭示有於腔室之內壁面上形成保護膜之技術。該等文獻各自所揭示之技術係於腔室之內壁面上形成保護膜，故於腔室內生成含矽氣體之電漿。
本發明提供一種抑制形成於電容耦合型電漿處理裝置之上部電極上之保護膜之厚度增加、且控制形成於腔室之側壁之內壁面上之保護膜之厚度的技術。
一例示性實施形態中，提供一種電漿處理方法。電漿處理方法係使用電漿處理裝置執行。電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、上部電極、高頻電源、及直流電源裝置。腔室包含具有內壁面之側壁。基板支持器包含設置於腔室內之下部電極。上部電極設置於基板支持器之上方。高頻電源用於在腔室內生成電漿。直流電源裝置電性連接於上部電極。直流電源裝置以週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓之方式構成。電漿處理方法包括藉由自高頻電源供給高頻電力，於腔室內由成膜氣體生成電漿之步驟。電漿處理方法進而包括藉由使來自電漿之化學物種堆積於內壁面上，於內壁面上形成保護膜之步驟。形成保護膜之步驟中，自直流電源裝置向上部電極週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓。
根據一例示性實施形態，可抑制形成於電容耦合型電漿處理裝置之上部電極上之保護膜之厚度增加、且控制形成於腔室之側壁之內壁面上之保護膜之厚度。
以下，對各種例示性實施形態進行說明。
一例示性實施形態中，提供一種電漿處理方法。電漿處理方法係使用電漿處理裝置執行。電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、上部電極、高頻電源、及直流電源裝置。腔室包含具有內壁面之側壁。基板支持器包含設置於腔室內之下部電極。上部電極設置於基板支持器之上方。高頻電源用於在腔室內生成電漿。直流電源裝置電性連接於上部電極。直流電源裝置以週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓之方式構成。電漿處理方法包括藉由自高頻電源供給高頻電力，於腔室內由成膜氣體生成電漿之步驟。電漿處理方法進而包括使來自電漿之化學物種堆積於內壁面上，於內壁面上形成保護膜之步驟。形成保護膜之步驟中，自直流電源裝置向上部電極週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓。
上述實施形態中，由成膜氣體所形成之電漿中之原料於上部電極之表面及腔室之側壁之內壁面上形成保護膜。形成保護膜時，由於向上部電極週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓，故產生針對形成於上部電極之表面上之保護膜的離子濺射。其結果為，抑制形成於上部電極之表面上之保護膜之厚度增加。另一方面，根據形成保護膜時自直流電源裝置向上部電極施加之電壓之有效值，調整形成於腔室之側壁之內壁面上之保護膜之厚度。因此，根據上述實施形態，可抑制形成於電容耦合型電漿處理裝置之上部電極上之保護膜之厚度增加，且控制形成於腔室之側壁之內壁面上之保護膜之厚度。
一例示性實施形態中，成膜氣體亦可含有含矽氣體。一例示性實施形態中，含矽氣體亦可為鹵化矽氣體。一例示性實施形態中，鹵化矽氣體亦可為四氯化矽氣體。一例示性實施形態中，成膜氣體亦可含有含碳氣體。一例示性實施形態中，含碳氣體亦可為烴氣體或氟碳氣體。
一例示性實施形態中，直流電源裝置之輸出電壓可於週期內之第1期間為脈衝狀之負極性之直流電壓，於週期中之其餘之第2期間為零伏特。
一例示性實施形態中，形成保護膜之步驟中之直流電源裝置之輸出電壓之有效值可小於0 V且為-848 V以上。有效值係工作比之平方根與第1期間之脈衝狀之負極性之直流電壓之值之間的乘積。工作比係第1期間之時長相對於週期之時長之比率。
一例示性實施形態中，電漿處理方法亦可於形成保護膜之步驟之後，進而包括於腔室內執行基板之電漿處理之步驟。執行電漿處理之步驟中，藉由自高頻電源供給高頻電力，於腔室內由處理氣體生成電漿。執行電漿處理之步驟中，直流電源裝置之輸出電壓之有效值設定為小於形成保護膜之步驟中之有效值的值。執行電漿處理之步驟中，藉由來自由處理氣體生成之電漿之化學物種，對基板進行處理。
一例示性實施形態中，電漿處理方法亦可進而包括去除保護膜之步驟。去除保護膜之步驟中，藉由自高頻電源供給高頻電力，於腔室內由清洗氣體生成電漿。去除保護膜之步驟中，直流電源裝置之輸出電壓之有效值設定為大於形成保護膜之步驟中之有效值的值。去除保護膜之步驟中，藉由來自由清洗氣體生成之電漿之化學物種，對保護膜進行處理。
另一例示性實施形態中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、上部電極、高頻電源、直流電源裝置、及控制部。腔室包含具有內壁面之側壁。基板支持器包含設置於腔室內之下部電極。上部電極設置於基板支持器之上方。高頻電源用於在腔室內生成電漿。直流電源裝置電性連接於上部電極。控制部以控制高頻電源及上述直流電源裝置之方式構成。直流電源裝置以週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓之方式構成。為了於腔室內由成膜氣體生成電漿，控制部以供給高頻電力之方式控制高頻電源。為了使來自電漿之化學物種堆積於內壁面上，於內壁面上形成保護膜，控制部以向上部電極週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓之方式控制直流電源裝置。
一例示性實施形態中，成膜氣體亦可含有含矽氣體。一例示性實施形態中，含矽氣體亦可為鹵化矽氣體。一例示性實施形態中，鹵化矽氣體亦可為四氯化矽氣體。一例示性實施形態中，成膜氣體亦可含有含碳氣體。一例示性實施形態中，含碳氣體亦可為烴氣體或氟碳氣體。
一例示性實施形態中，直流電源裝置之輸出電壓可於週期內之第1期間係脈衝狀之負極性之直流電壓，於週期中之其餘之第2期間係零伏特。
一例示性實施形態中，控制部可以當形成保護膜時，將輸出電壓之有效值設定為小於0 V且為-848 V以上之值之方式，控制直流電源裝置。有效值係工作比之平方根與第1期間之脈衝狀之負極性之直流電壓之值之間的乘積。工作比係第1期間之時長相對於週期之時長之比率。
一例示性實施形態中，為了當形成保護膜之後於腔室內執行基板之電漿處理時，於腔室內由處理氣體生成電漿，控制部以供給高頻電力之方式控制高頻電源。控制部亦可以當執行基板之電漿處理時，將直流電源裝置之輸出電壓之有效值設定為小於形成保護膜時所設定之有效值的值之方式，控制直流電源裝置。
一例示性實施形態中，為了當去除保護膜時，於腔室內由清洗氣體生成電漿，控制部亦可以供給高頻電力之方式控制高頻電源。控制部亦可以當去除保護膜時，將直流電源裝置之輸出電壓之有效值設定為大於形成保護膜時所設定之有效值的值之方式，控制直流電源裝置。
以下，參照圖式，對各種例示性實施形態詳細地進行說明。再者，各圖式中，對同一或相當之部分標註同一符號。
圖1係一例示性實施形態之電漿處理方法之流程圖。圖1所示之電漿處理方法(以下稱為「方法MT」)係使用電容耦合型電漿處理裝置執行。圖2係概略性地表示一例示性實施形態之電漿處理裝置之圖。圖2所示之電漿處理裝置1係電容耦合型電漿處理裝置。電漿處理裝置1可使用於方法MT之執行。
電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10於其中提供內部空間10s。腔室10包含腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。於腔室本體12之內側提供內部空間10s。腔室本體12由鋁等導體形成。腔室本體12接地。於腔室本體12之內壁面實施有具有耐腐蝕性之膜。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化鋁、氧化釔等陶瓷所形成之膜。
於腔室本體12之側壁形成有通路12p。基板W於內部空間10s與腔室10之外部之間搬送時，通過通路12p。通路12p可藉由閘閥12g開啟及關閉。閘閥12g沿著腔室本體12之側壁設置。
於腔室本體12之底部上設置有支持部13。支持部13由絕緣材料形成。支持部13具有大致圓筒形狀。支持部13於內部空間10s之中，自腔室本體12之底部向上方延伸。支持部13支持基板支持器14。基板支持器14以於腔室10內、即內部空間10s之中支持基板W之方式構成。
基板支持器14具有下部電極18及靜電吸盤20。下部電極18及靜電吸盤20設置於腔室10內。基板支持器14可進而具有電極板16。電極板16例如由鋁等導體形成，具有大致圓盤形狀。下部電極18設置於電極板16上。下部電極18例如由鋁等導體形成，具有大致圓盤形狀。下部電極18電性連接於電極板16。
靜電吸盤20設置於下部電極18上。於靜電吸盤20之上表面之上載置基板W。靜電吸盤20具有本體及電極。靜電吸盤20之本體由介電體形成。靜電吸盤20之電極係膜狀電極，設置於靜電吸盤20之本體內。靜電吸盤20之電極經由開關20s連接於直流電源20p。當向靜電吸盤20之電極施加來自直流電源20p之電壓時，於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電引力。藉由產生之靜電引力，使得基板W被靜電吸盤20吸引，由靜電吸盤20保持。
於基板支持器14上配置有邊緣環ER。邊緣環ER並無限定，可由矽、碳化矽、或石英所形成。在於腔室10內進行基板W之處理時，基板W配置於靜電吸盤20上、且被邊緣環ER包圍之區域內。
於下部電極18之內部設置有流路18f。自冷卻器單元22經由配管22a向流路18f供給熱交換介質(例如冷媒)。冷卻器單元22設置於腔室10之外部。供給至流路18f之熱交換介質經由配管22b返回冷卻器單元22。電漿處理裝置1中，載置於靜電吸盤20上之基板W之溫度藉由熱交換介質與下部電極18之熱交換進行調整。
電漿處理裝置1可進而具備氣體供給線24。氣體供給線24將傳熱氣體(例如He氣體)供給至靜電吸盤20之上表面與基板W之背面之間之間隙。傳熱氣體係自傳熱氣體供給機構供給至氣體供給線24。
電漿處理裝置1進而具備上部電極30。上部電極30設置於基板支持器14之上方。上部電極30經由構件32，支持於腔室本體12之上部。構件32由具有絕緣性之材料形成。上部電極30與構件32使腔室本體12之上部開口關閉。
上部電極30可包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面係內部空間10s之側之下表面，劃分形成內部空間10s。頂板34由含矽材料形成。頂板34例如由矽或碳化矽形成。於頂板34形成有複數個噴氣孔34a。複數個噴氣孔34a於板厚方向上貫通頂板34。
支持體36裝卸自如地支持頂板34。支持體36由鋁等導電性材料所形成。於支持體36之內部設置有氣體擴散室36a。於支持體36形成有複數個氣孔36b。複數個氣孔36b自氣體擴散室36a向下方延伸。複數個氣孔36b分別連通於複數個噴氣孔34a。於支持體36形成有氣體導入口36c。氣體導入口36c連接於氣體擴散室36a。於氣體導入口36c連接有氣體供給管38。
於氣體供給管38，經由閥群41、流量控制器群42及閥群43連接有氣體源群40。氣體源群40、閥群41、流量控制器群42、及閥群43構成氣體供給部GS。氣體源群40包含複數個氣體源。閥群41及閥群43之各者包含複數個開閉閥。流量控制器群42包含複數個流量控制器。流量控制器群42之複數個流量控制器之各者係質量流量控制器或壓力控制式流量控制器。氣體源群40之複數個氣體源之各者經由閥群41之對應之開閉閥、流量控制器群42之對應之流量控制器、及閥群43之對應之開閉閥，連接於氣體供給管38。
電漿處理裝置1中，沿著腔室本體12之內壁面，裝卸自如地設置有遮罩46。遮罩46亦設置於支持部13之外周。遮罩46防止電漿處理之副產物附著於腔室本體12。遮罩46接地。遮罩46例如藉由於由鋁形成之構件之表面形成具有耐腐蝕性之膜而構成。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化釔等陶瓷所形成之膜。再者，一實施形態中，遮罩46提供腔室10之側壁所具有之內壁面10w。內壁面10w包含第1區域10a及第2區域10b。第1區域10a於內部空間10s之側方延伸。第2區域10b於內部空間10s之上方且上部電極30之側方延伸。第1區域10a及第2區域10b不僅藉由遮罩46，亦可藉由其他一個以上之構件、例如腔室本體12提供。
於支持部13與腔室本體12之側壁之間設置有檔板48。檔板48例如藉由於由鋁形成之構件之表面形成具有耐腐蝕性之膜而構成。具有耐腐蝕性之膜可為由氧化釔等陶瓷所形成之膜。於檔板48形成有複數個貫通孔。於檔板48之下方、且腔室本體12之底部設置有排氣口12e。於排氣口12e經由排氣管52連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有壓力調整閥及渦輪分子泵等真空泵。
電漿處理裝置1進而具備第1高頻電源62及第2高頻電源64。第1高頻電源62係產生第1高頻電力之電源。一例中，第1高頻電力具有適於生成電漿之頻率。第1高頻電力之頻率例如為27 MHz～100 MHz之範圍內之頻率。第1高頻電源62經由整合器66連接於上部電極30。整合器66具有用於使第1高頻電源62之負載側(上部電極30側)之阻抗與第1高頻電源62之輸出阻抗整合之電路。再者，第1高頻電源62亦可經由整合器66及電極板16連接於下部電極18。
第2高頻電源64係產生第2高頻電力之電源。第2高頻電力具有低於第1高頻電力之頻率之頻率。第2高頻電力可用作用於向基板W牽引離子之偏壓用高頻電力。第2高頻電力之頻率例如為400 kHz～40 MHz之範圍內之頻率。第2高頻電源64經由整合器68及電極板16連接於下部電極18。整合器68具有用於使第2高頻電源64之負載側(下部電極18側)之阻抗與第2高頻電源64之輸出阻抗整合之電路。
電漿處理裝置1進而具備直流電源裝置70。直流電源裝置70電性連接於上部電極30。直流電源裝置70以週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓之方式構成。圖3係表示圖2所示之電漿處理裝置之直流電源裝置之構成之一例之圖。圖4係使用一例示性實施形態之電漿處理裝置執行的電漿處理方法之時序圖。圖4中，橫軸表示時間。圖4中，縱軸表示高頻電力(第1高頻電力及/或第2高頻電力)之供給及直流電源裝置70之輸出電壓。圖4中，高頻電力為高位準係表示供給有高頻電力。圖4中，高頻電力為低位準係表示未供給高頻電力。以下，一併參照圖2、圖3及圖4。
一實施形態中，直流電源裝置70具有可變直流電源70a及切換元件70b。可變直流電源70a以連續產生負極性之直流電壓之方式構成。可變直流電源70a輸出之負極性之直流電壓之位準可藉由後述控制部80控制。切換元件70b藉由切換其導通狀態，切換可變直流電源70a與上部電極30之間之連接及阻斷。切換元件70b之導通狀態之切換亦可藉由控制部80進行控制。
為了週期性地輸出脈衝狀之負極性之直流電壓，直流電源裝置70之輸出電壓於週期PT中之第1期間P1係負極性之直流電壓。一實施形態中，於週期PT內之第1期間P1，以使可變直流電源70a與上部電極30相互連接之方式對切換元件70b之導通狀態進行切換。直流電源裝置70之輸出電壓於週期PT中之其餘之第2期間P2係零伏特。一實施形態中，於週期PT中之第2期間P2，以阻斷可變直流電源70a與上部電極30之間之連接之方式對切換元件70b之導通狀態進行切換。
一實施形態中，作為週期PT之倒數之頻率f可為400 kHz以上。一實施形態中，頻率f可為1 MHz以下。於頻率f為1 MHz以下之情形時，腔室10內之離子之舉動對於自由基之生成之獨立控制性變高。
電漿處理裝置1進而具備控制部80。控制部80可為具備處理器、記憶體等記憶部、輸入裝置、顯示裝置、信號之輸入輸出界面等之電腦。控制部80控制電漿處理裝置1之各部。控制部80中，操作者為了管理電漿處理裝置1，可使用輸入裝置進行指令之輸入操作等。又，控制部80中，可藉由顯示裝置顯示電漿處理裝置1之可視化之運轉狀況。進而，控制部80之記憶部中儲存有控制程式及製程配方資料。為了利用電漿處理裝置1執行各種處理，藉由控制部80之處理器執行控制程式。控制部80之處理器執行控制程式，依據製程配方資料控制電漿處理裝置1之各部，藉此利用電漿處理裝置1執行方法MT。
以下，再次參照圖1，以使用電漿處理裝置1執行該方法之情形作為例，對方法MT進行說明。又，亦對藉由控制部80控制電漿處理裝置1之各部進行說明。
方法MT包括步驟ST1及步驟ST2。執行步驟ST1及步驟ST2之過程中，可於基板支持器14上載置基板(例如虛設基板)，亦可不載置。
步驟ST1中，於腔室10內由成膜氣體生成電漿。為了於腔室10內由成膜氣體生成電漿，步驟ST1中，自氣體供給部GS向腔室10內供給成膜氣體。成膜氣體係含有要形成於內壁面10w之保護膜之原料之氣體。成膜氣體可含有含矽氣體作為原料氣體。於該情形時，形成含矽膜作為保護膜。含矽氣體亦可為鹵化矽氣體。鹵化矽氣體亦可為四氯化矽氣體。步驟ST1中，亦可除原料氣體以外向腔室10內供給一種以上之其他氣體。即，步驟ST1中，亦可向腔室10內供給含有原料氣體之混合氣體。一種以上之其他氣體可為氧氣及稀有氣體(例如氬氣)。於成膜氣體含有氧氣之情形時，形成矽氧化膜作為保護膜。再者，成膜氣體亦可不含有含矽氣體而含有其他原料氣體。例如，成膜氣體亦可含有含碳氣體作為原料氣體。於該情形時，形成含碳膜作為保護膜。含碳氣體可為CH4 氣體等烴氣體或C4 F6 氣體等氟碳氣體。又，步驟ST1中，為了於腔室10內由成膜氣體形成電漿，供給第1高頻電力及/或第2高頻電力。其結果為，於腔室10內由成膜氣體生成電漿。再者，步驟ST1中，亦可不供給第2高頻電力。
為了執行步驟ST1，控制部80以向腔室10內供給成膜氣體之方式控制氣體供給部GS。為了執行步驟ST1，控制部80以將腔室10內之壓力設定為指定之壓力之方式控制排氣裝置50。為了執行步驟ST1，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。
於步驟ST1中生成電漿之過程中執行步驟ST2。步驟ST2中，藉由使來自步驟ST1中由成膜氣體生成之電漿之化學物種堆積於內壁面10w上，於內壁面10w上形成保護膜。步驟ST2中，自直流電源裝置70向上部電極30週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓。如上所述，直流電源裝置70之輸出電壓於週期PT內之第1期間P1係脈衝狀之負極性之直流電壓。直流電源裝置70之輸出電壓於週期PT內之其餘之第2期間P2係零伏特。
一實施形態中，步驟ST2中之直流電源裝置70之輸出電壓之有效值小於0 V且為-848 V以上。有效值係脈衝狀之負極性之直流電壓之工作比(小數表現)之平方根與第1期間P1中之脈衝狀之負極性之直流電壓之值之間的乘積。工作比係第1期間P1之時長相對於週期PT之時長之比率(小數表現)。一實施形態中，脈衝狀之負極性之直流電壓之工作比可為0.2以上、0.5以下。一實施形態中，第1期間P1中之脈衝狀之負極性之直流電壓之值可小於0 V且為-1200 V以上。
為了執行步驟ST2，控制部80以向上部電極30週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓之方式控制直流電源裝置。一實施形態中，控制部80以將直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為小於0 V且為-848 V以上之值之方式控制直流電源裝置70。
方法MT中，由成膜氣體形成之電漿中之原料於上部電極30之表面及腔室10之側壁之內壁面10w上形成保護膜。形成保護膜時，向上部電極30週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓，故產生針對形成於上部電極30之表面上之保護膜的離子之濺射。其結果為，抑制形成於上部電極30之表面上之保護膜之厚度增加。另一方面，根據形成保護膜時自直流電源裝置70向上部電極30施加之電壓之有效值，調整形成於內壁面10w上之保護膜之厚度。因此，根據方法MT，可抑制形成於電容耦合型電漿處理裝置1之上部電極30上之保護膜之厚度增加，且控制形成於內壁面10w上之保護膜之厚度。
一實施形態中，方法MT亦可進而包括步驟ST3。於步驟ST2之後執行步驟ST3。步驟ST3中，於腔室10內執行基板之電漿處理。步驟ST3之執行過程中，將基板載置於基板支持器14上，藉由靜電吸盤20保持。步驟ST3中執行之電漿處理可為電漿蝕刻。步驟ST3中執行之電漿處理亦可為其他電漿處理。
步驟ST3中，自氣體供給部GS向腔室10內供給處理氣體。處理氣體根據應用於基板之電漿處理適當選擇。步驟ST3中，為了於腔室10內由處理氣體生成電漿，供給第1高頻電力及/或第2高頻電力。其結果為，於腔室10內由處理氣體生成電漿。步驟ST3中，藉由來自由處理氣體生成之電漿之化學物種對基板進行處理。步驟ST3中，將直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為小於步驟ST2中之有效值的值。其結果為，抑制步驟ST3之執行過程中之保護膜之減少。
為了執行步驟ST3，控制部80以向腔室10內供給處理氣體之方式控制氣體供給部GS。為了執行步驟ST3，控制部80以將腔室10內之壓力設定為指定之壓力之方式控制排氣裝置50。為了執行步驟ST3，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。又，為了執行步驟ST3，控制部80以將直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為小於步驟ST2中所設定之有效值的值之方式控制直流電源裝置70。
一實施形態中，方法MT亦可進而包括步驟ST4。步驟ST4中，去除步驟ST2中所形成之保護膜。步驟ST4之執行過程中，基板(例如虛設基板)可載置於基板支持器14上，亦可不載置。
步驟ST4中，自氣體供給部GS向腔室10內供給清洗氣體。清洗氣體於保護膜係矽氧化膜之情形時，可含有氟碳氣體(例如CF4 氣體)。清洗氣體於保護膜係含碳膜之情形時，可含有含氧氣體(例如O2 氣體)。步驟ST4中，為了於腔室10內由清洗氣體生成電漿，供給第1高頻電力及/或第2高頻電力。其結果為，於腔室10內由清洗氣體生成電漿。步驟ST4中，藉由來自由清洗氣體生成之電漿之化學物種，去除保護膜。該步驟ST4中，將直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為大於步驟ST2中之有效值的值。其結果為，提高步驟ST4中之保護膜之去除效率。
為了執行步驟ST4，控制部80以向腔室10內供給清洗氣體之方式控制氣體供給部GS。為了執行步驟ST4，控制部80以將腔室10內之壓力設定為指定之壓力之方式控制排氣裝置50。為了執行步驟ST4，控制部80以供給第1高頻電力及/或第2高頻電力之方式控制第1高頻電源62及/或第2高頻電源64。又，為了執行步驟ST4，控制部80以將直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為大於步驟ST2中所設定之有效值的值之方式控制直流電源裝置70。
一實施形態中，方法MT可進而包括步驟ST5。步驟ST5中判定是否滿足停止條件。例如於包括步驟ST1～步驟ST4之程序之執行次數到達特定次數之情形時，判定為滿足停止條件。當步驟ST5中判定未滿足停止條件時，進而執行包括步驟ST1～步驟ST4之程序。進而執行之程序中之步驟ST3中，對於之前之程序中之步驟ST3中已處理之基板進而執行電漿處理，或對於其他基板執行電漿處理。當於步驟ST5中判定滿足停止條件時，方法MT結束。
以上，對各種例示性實施形態進行了說明，但亦可施加各種省略、置換、及變更而不受上述例示性實施形態限定。又，可組合不同實施形態中之要素形成其他實施形態。
以下，對為了評價方法MT及電漿處理裝置1而進行之實驗進行說明。再者，本發明並不受以下所說明之實驗限定。
實驗中，以於上部電極30之內部空間10s側之表面貼附有第1晶片、於第1區域10a貼附有第2晶片、於第2區域10b貼附有第3晶片之狀態執行步驟ST1及步驟ST2。實驗中，將步驟ST2中之直流電源裝置70之輸出電壓之有效值設定為各種值。實驗中之步驟ST1之條件如下所示。 ＜步驟ST1之條件＞ ・腔室10內之壓力：20 mTorr(2.666 Pa) ・四氯化矽氣體之流量：5 sccm ・氧氣之流量：50 sccm ・氬氣之流量：250 sccm ・第1高頻電力：60 MHz、1000 W ・第2高頻電力：0 W ・頻率f(週期PT之倒數)：400 kHz ・脈衝狀之負極性之直流電壓之工作比：0.3或0.5 ・脈衝狀之負極性之直流電壓之值：0 V、-500 V、或-900 V
實驗中，於直流電源裝置70之輸出電壓之有效值之各設定下，測定形成於各晶片上之保護膜之膜厚。並且，求出形成於各晶片上之保護膜之膜厚相對於基準膜厚之比、即膜厚比(百分率)。此處，基準膜厚係當步驟ST2中之直流電源裝置70之輸出電壓之有效值為0 V時貼附於相同部位之晶片上所形成之保護膜之膜厚。
於圖5中示出表示實驗之結果之曲線圖。圖5之曲線圖中，橫軸表示步驟ST2中之直流電源裝置70之輸出電壓之有效值。圖5之曲線圖中，縱軸表示求得之膜厚比。圖5中，第1～第3之膜厚比表示分別形成於第1～第3之晶片上之保護膜之膜厚比。如圖5所示，隨著直流電源裝置70之輸出電壓之有效值之絕對值增加，第1膜厚比減少。據此確認了藉由於成膜氣體生成電漿之過程中自直流電源裝置70向上部電極30週期性地施加脈衝狀之負極性之直流電壓，可抑制形成於上部電極30之表面上之保護膜之膜厚增加。又，確認了隨著直流電源裝置70之輸出電壓之有效值之絕對值增加，形成於上部電極30之表面上之保護膜之膜厚減少。
另一方面，如圖5所示，隨著直流電源裝置70之輸出電壓之有效值之絕對值增加，第2膜厚比及第3膜厚比增加。據此確認了可根據形成保護膜時自直流電源裝置70向上部電極施加之電壓之有效值，調整形成於腔室10之側壁之內壁面10w上之保護膜之厚度。
根據以上說明，可理解本發明之各種實施形態係以說明為目的於本說明書中進行說明，可於不脫離本發明之範圍及主旨之情況下進行各種變更。因此，本說明書中所揭示之各種實施形態並非意圖進行限定，本發明真正之範圍與主旨藉由隨附之申請專利範圍表示。
1:電漿處理裝置 10:腔室 10a:第1區域 10b:第2區域 10s:內部空間 10w:內壁面 12:腔室本體 12e:排氣口 12g:閘閥 12p:通路 13:支持部 14:基板支持器 16:電極板 18:下部電極 18f:流路 20:靜電吸盤 20p:直流電源 20s:開關 22:冷卻器單元 22a:配管 22b:配管 24:氣體供給線 30:上部電極 32:構件 34:頂板 34a:噴氣孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣孔 36c:氣體導入口 38:氣體供給管 40:氣體源群 41:閥群 42:流量控制器群 43:閥群 46:遮罩 48:檔板 50:排氣裝置 52:排氣管 62:第1高頻電源 64:第2高頻電源 66:整合器 68:整合器 70:直流電源裝置 70a:可變直流電源 70b:切換元件 72:接地電極 80:控制部 ER:邊緣環 GS:氣體供給部 W:基板
圖1係一例示性實施形態之電漿處理方法之流程圖。 圖2係概略性地表示一例示性實施形態之電漿處理裝置之圖。 圖3係表示圖2所示之電漿處理裝置之直流電源裝置之構成之一例之圖。 圖4係與一例示性實施形態之電漿處理方法相關之時序圖。 圖5係表示實驗結果之曲線圖。

Claims (10)

  1. 一種電漿處理方法，其係使用電漿處理裝置執行者，且上述電漿處理裝置具備：腔室，其包含具有內壁面之側壁；基板支持器，其包含設置於上述腔室內之下部電極；上部電極，其設置於上述基板支持器之上方；高頻電源，其用於在上述腔室內生成電漿；及直流電源裝置，其電性連接於上述上部電極；且上述直流電源裝置係構成為：以包含第1期間及第2期間之週期，週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓，該第2期間係上述週期中上述第1期間以外之其餘全部期間；該電漿處理方法包括以下步驟：藉由自上述高頻電源供給高頻電力，於上述腔室內由成膜氣體生成電漿；藉由使來自上述成膜氣體之上述電漿之化學物種堆積於上述內壁面上，於上述內壁面上形成保護膜；且形成保護膜之上述步驟中，上述脈衝狀之負極性之直流電壓於上述第1期間中自上述直流電源裝置被施加至上述上部電極，且來自上述直流電源裝置之上述直流電壓之輸出電壓於上述第2期間中被設為零伏特，藉此，上述脈衝狀之負極性之直流電壓自上述直流電源裝置以上述週期而週期性地被施加至上述上部電極。
  2. 如請求項1之電漿處理方法，其中上述成膜氣體含有含矽氣體。
  3. 如請求項2之電漿處理方法，其中上述含矽氣體係鹵化矽氣體。
  4. 如請求項3之電漿處理方法，其中上述鹵化矽氣體係四氯化矽氣體。
  5. 如請求項1之電漿處理方法，其中上述成膜氣體含有含碳氣體。
  6. 如請求項5之電漿處理方法，其中上述含碳氣體係烴氣體或氟碳氣體。
  7. 如請求項1之電漿處理方法，其中形成保護膜之上述步驟中之上述直流電源裝置之上述輸出電壓之有效值小於0V且為-848V以上，上述有效值係工作比之平方根與上述第1期間內之上述脈衝狀之負極性之直流電壓之值之間的乘積，上述工作比係上述第1期間之時長相對於上述週期之時長之比率。
  8. 如請求項7之電漿處理方法，其於形成保護膜之上述步驟之後，進而包括於上述腔室內執行基板之電漿處理之步驟，執行電漿處理之上述步驟中， 藉由自上述高頻電源供給高頻電力，於上述腔室內由處理氣體生成電漿，上述直流電源裝置之上述輸出電壓之上述有效值設定為小於形成保護膜之上述步驟中之上述有效值的值，藉由來自由上述處理氣體生成之上述電漿之化學物種，對上述基板進行處理。
  9. 如請求項7之電漿處理方法，其進而包括去除上述保護膜之步驟，去除上述保護膜之上述步驟中，藉由自上述高頻電源供給高頻電力，於上述腔室內由清洗氣體生成電漿，上述直流電源裝置之上述輸出電壓之上述有效值設定為大於形成保護膜之上述步驟中之上述有效值的值，藉由來自由上述清洗氣體生成之上述電漿之化學物種，對上述保護膜進行處理。
  10. 一種電漿處理裝置，其具備：腔室，其包含具有內壁面之側壁；基板支持器，其包含設置於上述腔室內之下部電極；上部電極，其設置於上述基板支持器之上方；高頻電源，其用於在上述腔室內生成電漿； 直流電源裝置，其電性連接於上述上部電極；及控制部，其以控制上述高頻電源及上述直流電源裝置之方式構成；且上述直流電源裝置係構成為：以包含第1期間及第2期間之週期，週期性地產生脈衝狀之負極性之直流電壓，該第2期間係上述週期中上述第1期間以外之其餘全部期間，上述控制部係：為了於上述腔室內由成膜氣體生成電漿，以供給高頻電力之方式控制上述高頻電源，且為了藉由使來自上述成膜氣體之上述電漿之化學物種堆積於上述內壁面上而於上述內壁面上形成保護膜，將上述直流電源裝置控制為：將上述脈衝狀之負極性之直流電壓於上述第1期間中施加至上述上部電極，且將來自上述直流電源裝置之上述直流電壓之輸出電壓於上述第2期間中設為零伏特，藉此，將上述脈衝狀之負極性之直流電壓以上述週期而週期性地施加至上述上部電極。
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