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TWI874512B - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

電漿處理裝置及電漿處理方法 Download PDF

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TWI874512B
TWI874512B TW109142560A TW109142560A TWI874512B TW I874512 B TWI874512 B TW I874512B TW 109142560 A TW109142560 A TW 109142560A TW 109142560 A TW109142560 A TW 109142560A TW I874512 B TWI874512 B TW I874512B
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輿水地塩
玉虫元
井上雅博
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明所揭示之電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、高頻電源、偏壓電源及控制部。偏壓電源以週期性地將脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之方式構成。控制部以控制高頻電源之方式構成。控制部為了降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準，而以於對基板支持器施加來自偏壓電源之脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之高頻電力之方式控制高頻電源。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明之例示性實施方式係關於一種電漿處理裝置及電漿處理方法。
於針對基板之電漿處理中，使用電漿處理裝置。專利文獻1(日本專利特開平10-64915號公報)揭示一種電漿處理裝置。專利文獻1中所揭示之電漿處理裝置具備腔室、電極、高頻電源及高頻偏壓電源。電極設於腔室內。基板載置於電極上。高頻電源係為了於腔室內形成高頻電場而供給高頻電力之脈衝。高頻偏壓電源對電極供給高頻偏壓電力之脈衝。
本發明提供一種降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準的技術。
於一例示性實施方式中，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、高頻電源、偏壓電源及控制部。基板支持器具有基台及靜電吸盤。靜電吸盤設於基台上。基板支持器以於腔室內，支持載置於其上之基板之方式構成。高頻電源以產生為了自腔室內之氣體生成電漿而供給之高頻電力之方式構成。偏壓電源電性連接於基板支持器，以週期性地將脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之方式構成。控制部以控制高頻電源之方式構成。控制部為了降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準，而以於對基板支持器施加來自偏壓電源之脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之高頻電力之方式控制高頻電源。
根據一例示性實施方式，能夠降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準。
以下，對各種例示性實施方式進行說明。
於一例示性實施方式中，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、高頻電源、偏壓電源及控制部。基板支持器具有基台及靜電吸盤。靜電吸盤設於基台上。基板支持器以於腔室內，支持載置於其上之基板之方式構成。高頻電源以產生為了自腔室內之氣體生成電漿而供給之高頻電力之方式構成。偏壓電源電性連接於基板支持器，以週期性地將脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之方式構成。控制部以控制高頻電源之方式構成。控制部為了降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準，而以於對基板支持器施加來自偏壓電源之脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之高頻電力之方式控制高頻電源。
來自高頻電源之負載之反射係因高頻電源之輸出阻抗與負載阻抗之差而產生。高頻電源之輸出阻抗與負載阻抗之差可藉由改變高頻電力之頻率來降低。因此，根據上述實施方式，可降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準。又，於施加脈衝狀之負極性直流電壓之週期、即脈衝週期內，負載阻抗發生變動。一般而言，高頻電源可較利用匹配器之阻抗之變更速度更高速地變更高頻電力之頻率。因此，根據上述實施方式，可以根據負載阻抗之變動而於週期內降低反射波之功率位準之方式，高速改變高頻電力之頻率。
於一例示性實施方式中，控制部可以如下方式控制高頻電源，即，於週期內之第1部分期間內之至少一部分期間供給高頻電力之方式控制高頻電源。控制部可以將週期內之第2部分期間之高頻電力之功率位準設定為自第1部分期間之高頻電力之功率位準減少之功率位準者。
於一例示性實施方式中，第1部分期間可為脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之期間。第2部分期間可為脈衝狀之負極性直流電壓未施加於基板支持器之期間。
於一例示性實施方式中，第1部分期間亦可為脈衝狀之負極性直流電壓未施加於基板支持器之期間。第2部分期間亦可為脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之期間。
於一例示性實施方式中，控制部為了降低週期內之反射波之功率位準，可以根據週期內之相位改變高頻電力之頻率之方式控制高頻電源。控制部可以如下方式控制高頻電源：利用用以降低週期內之反射波之功率位準的週期內之相位與高頻電力之頻率之預先求出之關係，根據週期內之相位改變高頻電力之頻率。
於另一例示性實施方式中，提供一種電漿處理方法。電漿處理方法中所使用之電漿處理裝置具備腔室、基板支持器、高頻電源及偏壓電源。基板支持器具有基台及靜電吸盤。靜電吸盤設於基台上。基板支持器以於腔室內，支持載置於其上之基板之方式構成。高頻電源以產生為了自腔室內之氣體生成電漿而供給之高頻電力之方式構成。偏壓電源電性連接於基板支持器。電漿處理方法係為了於靜電吸盤上載置有基板之狀態下對該基板進行電漿處理而執行。電漿處理方法包括如下步驟：自偏壓電源對基板支持器週期性地施加脈衝狀之負極性直流電壓。電漿處理方法包括如下步驟：為了降低來自高頻電源之負載之反射波之功率位準，而於對基板支持器施加來自偏壓電源之脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之高頻電力。
於一例示性實施方式中，可於週期內之第1部分期間內之至少一部分期間供給高頻電力。週期內之第2部分期間之高頻電力之功率位準可被設定為自第1部分期間之高頻電力之功率位準減少之功率位準。
於一例示性實施方式中，第1部分期間可為脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之期間。第2部分期間可為脈衝狀之負極性直流電壓未施加於基板支持器之期間。
於一例示性實施方式中，第1部分期間亦可為脈衝狀之負極性直流電壓未施加於基板支持器之期間。第2部分期間亦可為脈衝狀之負極性直流電壓施加於基板支持器之期間。
於一例示性實施方式中，為了降低週期內之反射波之功率位準，高頻電力之頻率可根據週期內之相位而變更。高頻電力之頻率可利用用以降低週期內之反射波之功率位準的週期內之相位與高頻電力之頻率之預先求出之關係，根據週期內之相位而變更。
以下，參照圖式對各種例示性實施方式詳細地進行說明。再者，於各圖式中對相同或相當之部分標註相同之符號。
圖1係概略性表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。圖1所示之電漿處理裝置1為電容耦合型電漿處理裝置。電漿處理裝置1具備腔室10。腔室10中提供內部空間10s。內部空間10s之中心軸線為沿鉛直方向延伸之軸線AX。
於一實施方式中，腔室10包含腔室本體12。腔室本體12具有大致圓筒形狀。內部空間10s係於腔室本體12中提供。腔室本體12例如包含鋁。腔室本體12電性接地。於腔室本體12之內壁面，即劃分內部空間10s之壁面形成有具有耐電漿性之膜。該膜可為藉由陽極氧化處理形成之膜或由氧化釔形成之膜等陶瓷製之膜。
於腔室本體12之側壁形成有通路12p。基板W於在內部空間10s與腔室10之外部之間搬送時，通過通路12p。為了使該通路12p打開及關閉，沿腔室本體12之側壁設置有閘閥12g。
電漿處理裝置1進而具備基板支持器16。基板支持器16以於腔室10之中，支持載置於其上之基板W之方式構成。基板W具有大致圓盤形狀。基板支持器16由支持部17支持。支持部17自腔室本體12之底部向上方延伸。支持部17具有大致圓筒形狀。支持部17由石英或氧化鋁等絕緣材料形成。
基板支持器16具有基台18及靜電吸盤20。基台18及靜電吸盤20設於腔室10中。基台18由鋁等導電性材料形成，具有大致圓盤形狀。
於基台18內形成有流路18f。流路18f為熱交換介質用之流路。作為熱交換介質，使用液狀之冷媒、或者藉由汽化而將基台18冷卻之冷媒(例如氟氯碳化物)。於流路18f連接有熱交換介質之供給裝置(例如冷卻器單元)。該供給裝置設於腔室10之外部。於流路18f，自供給裝置經由配管23a供給熱交換介質。供給至流路18f之熱交換介質經由配管23b返回至供給裝置。
靜電吸盤20設於基台18上。基板W於在內部空間10s中進行處理時，載置於靜電吸盤20上，由靜電吸盤20保持。
靜電吸盤20具有本體及吸盤電極。靜電吸盤20之本體由氧化鋁或氮化鋁等介電體形成。靜電吸盤20之本體具有大致圓盤形狀。靜電吸盤20之中心軸線與軸線AX大致一致。吸盤電極設於本體內。吸盤電極具有膜形狀。於吸盤電極，經由開關電性連接有直流電源。來自直流電源之電壓施加於吸盤電極時，於靜電吸盤20與基板W之間產生靜電引力。藉由所產生之靜電引力，基板W被吸引至靜電吸盤20，由靜電吸盤20保持。
靜電吸盤20包含基板載置區域。基板載置區域為具有大致圓盤形狀之區域。基板載置區域之中心軸線與軸線AX大致一致。基板W於在腔室10內被處理時，載置於基板載置區域之上表面之上。
於一實施方式中，靜電吸盤20可進而包含邊緣環載置區域。邊緣環載置區域以繞靜電吸盤20之中心軸線包圍基板載置區域之方式沿圓周方向延伸。於邊緣環載置區域之上表面之上搭載有邊緣環ER。邊緣環ER具有環形形狀。邊緣環ER以其中心軸線與軸線AX一致之方式載置於邊緣環載置區域上。基板W配置於由邊緣環ER包圍之區域內。即，邊緣環ER以包圍基板W邊緣之方式配置。邊緣環ER可具有導電性。邊緣環ER例如由矽或碳化矽形成。邊緣環ER亦可由石英等介電體形成。
電漿處理裝置1可進而具備氣體供給管線25。氣體供給管線25將來自氣體供給機構之傳熱氣體、例如He氣供給至靜電吸盤20之上表面與基板W之背面(下表面)之間之間隙。
電漿處理裝置1可進而具備絕緣區域27。絕緣區域27配置於支持部17上。絕緣區域27相對於軸線AX於徑向上配置於基台18之外側。絕緣區域27沿著基台18之外周面於圓周方向上延伸。絕緣區域27由石英等絕緣體形成。邊緣環ER載置於絕緣區域27及邊緣環載置區域上。
電漿處理裝置1進而具備上部電極30。上部電極30設於基板支持器16之上方。上部電極30與構件32一起將腔室本體12之上部開口封閉。構件32具有絕緣性。上部電極30經由該構件32支持於腔室本體12之上部。
上部電極30包含頂板34及支持體36。頂板34之下表面劃分形成內部空間10s。於頂板34形成有複數個氣體噴出孔34a。複數個氣體噴出孔34a之各者沿板厚方向(鉛直方向)貫通頂板34。該頂板34並無限定，例如由矽形成。或者，頂板34可具有於鋁製構件之表面設置有耐電漿性之膜之構造。該膜可為藉由陽極氧化處理而形成之膜或由氧化釔形成之膜等陶瓷製之膜。
支持體36將頂板34裝卸自如地支持。支持體36例如由鋁等導電性材料形成。於支持體36之內部，設有氣體擴散室36a。複數個氣體孔36b自氣體擴散室36a向下方延伸。複數個氣體孔36b分別與複數個氣體噴出孔34a連通。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。氣體源群40包含複數個氣體源。閥群41及閥群43之各者包含複數個閥(例如開關閥)。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為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之對應之閥而連接於氣體供給管38。電漿處理裝置1可將來自氣體源群40之複數個氣體源中之經選擇之一個以上氣體源之氣體，以個別調整後之流量供給至內部空間10s。
於基板支持器16或支持部17與腔室本體12之側壁之間，設有擋板48。擋板48例如可藉由於鋁製構件被覆氧化釔等陶瓷而構成。於該擋板48形成有多個貫通孔。於擋板48之下方，排氣管52連接於腔室本體12之底部。於該排氣管52連接有排氣裝置50。排氣裝置50具有自動壓力控制閥等壓力控制器、及渦輪分子泵等真空泵，可減小內部空間10s之壓力。
電漿處理裝置1進而具備高頻電源61。高頻電源61為產生高頻電力RF之電源。高頻電力RF用於由腔室10內之氣體生成電漿。高頻電力RF之頻率可為27～100 MHz之範圍內之頻率。高頻電源61將高頻電力RF供給至基板支持器16(於一例中，供給至基台18)。於一實施方式中，高頻電源61經由匹配電路63連接於基台18，基台18作為下部電極發揮功能。匹配電路63以使高頻電源61之輸出阻抗與負載側(例如基台18側)之阻抗即負載阻抗匹配之方式構成。高頻電源61可進而經由功率感測器65電性連接於基台18。功率感測器65可包含定向耦合器及反射波功率檢測器。定向耦合器以將來自高頻電源61之負載之反射波之至少一部分提供至反射波功率檢測器之方式構成。反射波功率檢測器以檢測自定向耦合器接收到之反射波之功率位準之方式構成。再者，高頻電源61可不電性連接於基台18，亦可經由匹配電路63連接於上部電極30。
電漿處理裝置1進而具備偏壓電源62。偏壓電源62電性連接於基板支持器16(於一例中，電性連接於基台18)。於一實施方式中，偏壓電源62經由低通濾波器64電性連接於基台18。偏壓電源62以如下方式構成，即，於週期PP 、即脈衝週期內將脈衝狀之負極性直流電壓PV週期性施加於基台18。界定週期PP 之頻率低於高頻電力RF之頻率。界定週期PP 之頻率例如為50 kHz以上、27 MHz以下。週期PP 包含第1部分期間P1 及第2部分期間P2 。於一實施方式中，第1部分期間P1 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間，第2部分期間P2 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於另一實施方式中，第1部分期間P1 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間，第2部分期間P2 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。
於在電漿處理裝置1中進行電漿處理之情形時，向內部空間10s供給氣體。然後，藉由供給高頻電力RF，而於內部空間10s中激發氣體。其結果，於內部空間10s中生成電漿。受基板支持器16支持之基板W由來自電漿之離子及自由基等化學物種進行處理。例如，基板由來自電漿之化學物種進行蝕刻。於電漿處理裝置1中，藉由將脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18，來自電漿之離子朝著基板W加速。
電漿處理裝置1進而具備控制部MC。控制部MC為具備處理器、記憶裝置、輸入裝置、顯示裝置等之電腦，控制電漿處理裝置1之各部。控制部MC執行記憶裝置中所記憶之控制程式，基於該記憶裝置中所記憶之製程配方資料來控制電漿處理裝置1之各部。藉由控制部MC之控制，於電漿處理裝置1中執行由製程配方資料指定之製程。下述電漿處理方法可藉由控制部MC對電漿處理裝置1之各部之控制，而於電漿處理裝置1中執行。
於一實施方式中，控制部MC可以於週期PP 內之第1部分期間P1 內之至少一部分期間供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。於電漿處理裝置1中，高頻電力RF供給至基台18。或者，高頻電力RF亦可供給至上部電極30。控制部MC可將週期PP 內之第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準設定為自第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。即，控制部MC亦可以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之一個以上之脈衝之方式控制高頻電源61。
第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準可為0[W]。即，控制部MC可以於第2部分期間P2 停止高頻電力RF之供給之方式控制高頻電源61。或者，第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準亦可大於0[W]。
控制部MC以將同步脈衝、延遲時間長度及供給時間長度提供給高頻電源61之方式構成。同步脈衝與脈衝狀之負極性直流電壓PV同步。延遲時間長度係自同步脈衝所特定之週期PP 之開始時點起之延遲時間長度。供給時間長度係高頻電力RF之供給時間之長度。高頻電源61於自相對於週期PP 之開始時點延遲了延遲時間長度之時點起至供給時間長度之期間，供給高頻電力RF之一個以上之脈衝。其結果，於第1部分期間P1 ，高頻電力RF被供給至基台18。再者，延遲時間長度可為零。
於一實施方式中，電漿處理裝置1可進而具備電壓感測器78。電壓感測器78以直接或間接測定基板W之電位之方式構成。於圖1所示之例中，電壓感測器78以測定基台18之電位之方式構成。具體而言，電壓感測器78測定連接於基台18與偏壓電源62之間之供電路徑之電位。
控制部MC可將由電壓感測器78測得之基板W之電位高於或低於週期PP 內之基板W之電位之平均值VAVE 之期間決定為第1部分期間P1 。控制部MC可將由電壓感測器78測得之基板W之電位低於或高於平均值VAVE 之期間決定為第2部分期間P2 。基板W之電位之平均值VAVE 可為預定之值。控制部MC可以如下方式控制高頻電源61：於所決定之第1部分期間P1 內，如上所述供給高頻電力RF。又，控制部MC亦可以如下方式控制高頻電源61：於所決定之第2部分期間P2 內，如上所述設定高頻電力RF之功率位準。再者，電漿處理裝置1亦可具備其他感測器(例如電流感測器)代替電壓感測器78，該其他感測器能獲取可用於決定週期PP 內之第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之測定值。
控制部MC以於週期PP 內供給頻率發生變化之高頻電力RF之方式控制高頻電源61，以降低來自高頻電源61之負載之反射波之功率位準。用於降低週期PP 內之反射波之功率位準之週期PP 內之相位與高頻電力RF之頻率之關係可於在電漿處理裝置1中對基板W執行電漿處理之前或該電漿處理之執行過程中預先求出。該關係作為函數或表格形式之資料記憶於控制部MC之記憶裝置中。控制部MC使用該關係控制高頻電源61。該關係可藉由如下方法獲得，即，變更週期PP 內之各相位之高頻電力RF之頻率，並且使用功率感測器65檢測反射波之功率位準，決定抑制週期PP 內之各相位之反射波之功率位準或使之最小化之高頻電力RF之頻率。
來自高頻電源61之負載之反射係因高頻電源61之輸出阻抗與負載阻抗之差而產生。高頻電源61之輸出阻抗與負載阻抗之差可藉由改變高頻電力RF之頻率來降低。因此，根據電漿處理裝置1，可降低來自高頻電源61之負載之反射波之功率位準。又，於施加脈衝狀之負極性直流電壓PV之週期PP 內，負載阻抗發生變動。一般而言，高頻電源可較利用匹配器之阻抗之變更速度更高速地變更高頻電力之頻率。因此，根據電漿處理裝置1，可以根據負載阻抗之變動而於週期PP 內降低反射波之功率位準之方式，高速改變高頻電力RF之頻率。
又，於負極性之脈衝狀直流電壓PV施加於基台18之期間內，電漿與基台18(或基板W)之間之電位差相對變大。因此，於負極性之脈衝狀直流電壓PV施加於基台18之期間內，藉由離子碰撞基板W而產生之二次電子因在電漿與基台18之間施加於基板W上之鞘層之較大之電位差而加速，從而獲得較大能量。因此，於負極性之脈衝狀直流電壓PV施加於基台18之期間內，二次電子之能量相對較高，電漿中之電子溫度及電漿中之氣體之離解度變高。另一方面，於負極性之脈衝狀直流電壓PV未施加於基台18之期間內，電漿與基台18(或基板W)之間之電位差相對變低。因此，於負極性之脈衝狀直流電壓PV未施加於基台18之期間內，使二次電子加速之電位差較小，故二次電子之能量相對較低，電漿中之電子溫度及電漿中之氣體之離解度變低。因此，根據電漿處理裝置1，可控制電漿中之電子溫度及電漿之氣體之離解度。
以下，參照圖2～圖9。圖2～圖9之各者係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。於圖2～圖9之各者中，「VO」、「RF功率」、「RF頻率」分別表示偏壓電源62之輸出電壓、高頻電力RF之功率位準、高頻電力RF之頻率。
於圖2所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖2所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖2所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61：於週期PP 重複之期間，連續供給高頻電力RF以生成電漿。於圖2所示之例中，於脈衝狀之負極性直流電壓PV自0[V]變化至負峰值電壓之暫態期間(以下，稱為「第1暫態期間」)，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖2所示之例中，於脈衝狀之負極性直流電壓PV自負峰值電壓變化至0[V]之暫態期間(以下，稱為「第2暫態期間」)，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。於圖2所示之例中，第1部分期間P1 之高頻電力RF之頻率被設定為較第2部分期間P2 之高頻電力RF之頻率高之頻率。
圖3係另一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。於圖3所示之時序圖中，與圖2所示之時序圖之不同點在於，於第2部分期間P2 內，高頻電力RF之頻率亦發生變化。如圖3所示之例，高頻電力RF之頻率可於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者變更一次以上。即，高頻電力RF之頻率可於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者發生變動。
於圖4所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖4所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖4所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，於第1部分期間P1 供給高頻電力RF，於第2部分期間P2 停止供給高頻電力RF。即，於圖4所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之脈衝之方式控制高頻電源61。於圖4所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖4所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。
於圖5所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖5所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖5所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。於圖5所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，使第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準大於0[W]，且設定為自第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。於圖5所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖5所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。於圖5所示之例中，第1部分期間P1 之高頻電力RF之頻率高於第2部分期間P2 之高頻電力RF之頻率。
於圖6所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖6所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖6所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。於圖6所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，將第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準設定為自第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。又，於圖6所示之例中，控制部MC以使第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準發生變化之方式控制高頻電源61。如此，控制部MC亦可以於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者使高頻電力RF之功率位準變化一次以上之方式控制高頻電源61。
於圖6所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖6所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。於圖6所示之例中，第1部分期間P1 之高頻電力RF之頻率高於第2部分期間P2 之高頻電力RF之頻率。又，於圖6所示之例中，於高頻電力RF之功率增大之期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。又，於圖6所示之例中，於高頻電力RF之功率降低之期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。又，於圖6所示之例中，高頻電力RF之功率較高之期間內之高頻電力RF之頻率高於高頻電力RF之功率較低之期間內之高頻電力RF之頻率。
於圖7所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖7所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖7所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，於第1部分期間P1 供給高頻電力RF，於第2部分期間P2 停止供給高頻電力RF。即，於圖7所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之脈衝之方式控制高頻電源61。於圖7所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖7所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。
於圖8所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖8所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖8所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。於圖8所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，使第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準大於0[W]，且設定為自第1部分期間P1 中之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。於圖8所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖8所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。於圖8所示之例中，第1部分期間P1 之高頻電力RF之頻率低於第2部分期間P2 之高頻電力RF之頻率。
於圖9所示之例中，第1部分期間P1 係脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於圖9所示之例中，第2部分期間P2 係脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。於圖9所示之例中，控制部MC以於第1部分期間P1 供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。於圖9所示之例中，控制部MC以如下方式控制高頻電源61，即，將第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準設定為自第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。又，於圖9所示之例中，控制部MC以使第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準發生變化之方式控制高頻電源61。如此，控制部MC亦可以於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者使高頻電力RF之功率位準變化一次以上之方式控制高頻電源61。
於圖9所示之例中，於第1暫態期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。於圖9所示之例中，於第2暫態期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。於圖9所示之例中，第1部分期間P1 之高頻電力RF之頻率低於第2部分期間P2 之高頻電力RF之頻率。又，於圖9所示之例中，於高頻電力RF之功率增大之期間，高頻電力RF之頻率呈降低之趨勢變化。又，於圖9所示之例中，於高頻電力RF之功率降低之期間，高頻電力RF之頻率呈增大之趨勢變化。又，於圖9所示之例中，高頻電力RF之功率較高之期間之高頻電力RF之頻率低於高頻電力RF之功率較低之期間之高頻電力RF之頻率。如圖9所示之例，高頻電力RF之頻率可於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者變更一次以上。即，高頻電力RF之頻率可於第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之至少一者發生變動。
以下參照圖10。圖10係表示一例示性實施方式之電漿處理方法之流程圖。圖10所示之電漿處理方法(以下，稱為「方法MT」)可使用上述電漿處理裝置1執行。
方法MT係於靜電吸盤20上載置有基板W之狀態下執行。為了對基板W進行電漿處理而執行方法MT。於方法MT中，氣體自氣體供給部供給至腔室10內。而且，腔室10內之氣體壓力由排氣裝置50設定為指定之壓力。
於方法MT中，執行步驟ST1。於步驟ST1中，以週期PP 自偏壓電源62對基台18週期性地施加脈衝狀之負極性直流電壓PV。
步驟ST2係於步驟ST1之執行過程中執行。於步驟ST2中，為了降低來自高頻電源61之負載之反射波之功率位準，於週期PP 內供給頻率發生變化之高頻電力RF。關於與週期PP 內之相位相應之高頻電力RF之頻率之設定及其例，請參照上述說明及圖2～圖9之例。
於一實施方式中，亦可於週期PP 內之第1部分期間P1 內之至少一部分期間，自高頻電源61供給高頻電力RF。於一實施方式中，週期PP 內之第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準可設定為自第1部分期間P1 之高頻電力RF之功率位準減少之功率位準。第2部分期間P2 之高頻電力RF之功率位準可為0[W]。
於一實施方式中，第1部分期間P1 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間，第2部分期間P2 可為脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間。於另一實施方式中，第1部分期間P1 亦可為脈衝狀之負極性直流電壓PV未施加於基台18之期間，第2部分期間P2 亦可為脈衝狀之負極性直流電壓PV施加於基台18之期間。
以上，對各種例示性實施方式進行了說明，但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，可組合不同實施方式中之要素而形成其他實施方式。
另一實施方式之電漿處理裝置可為與電漿處理裝置1不同之電容耦合型電漿處理裝置。又，又一實施方式之電漿處理裝置可為感應耦合型電漿處理裝置。又，又一實施方式之電漿處理裝置可為ECR(電子回旋共振)電漿處理裝置。又，又一實施方式之電漿處理裝置可為使用微波等表面波生成電漿之電漿處理裝置。
又，於另一實施方式中，基板支持器16中所包含之靜電吸盤20之本體內可設有一個以上之偏壓電極，可將偏壓電源62連接於該偏壓電極，供給脈衝狀之負極性電壓。偏壓電極可與吸盤電極分開設置，或者，吸盤電極可用作偏壓電極。又，可將高頻電源61與偏壓電源62一起連接於偏壓電極，對偏壓電極供給高頻電力RF。
又，週期PP 可包括包含第1部分期間P1 及第2部分期間P2 之三個以上之部分期間。週期PP 內之三個以上之部分期間之時間長度可互相相同，亦可互不相同。三個以上之部分期間各自之高頻電力RF之功率位準可相同，亦可設定為與前後之部分期間之高頻電力RF之功率位準不同之功率位準。
又，於圖2～圖9所示之例中，脈衝狀之負極性直流電壓PV於第1暫態期間與第2暫態期間之間具有固定之負峰值電壓之值，但並不限定於該等例。脈衝狀之負極性直流電壓PV亦可於第1暫態期間與第2暫態期間之間具有複數個電壓值。
根據以上之說明，應理解本發明之各種實施方式係以說明為目的於本說明書中進行說明，可不脫離本發明之範圍及主旨而進行各種變更。因此，本說明書中所揭示之各種實施方式並不意圖限定，真正之範圍及主旨由隨附之申請專利範圍表示。
1:電漿處理裝置 10:腔室 10s:內部空間 12:腔室本體 12g:閘閥 12p:通路 16:基板支持器 17:支持部 18:基台 18f:流路 20:靜電吸盤 23a:配管 23b:配管 25:氣體供給管線 27:絕緣區域 30:上部電極 32:構件 34:頂板 34a:氣體噴出孔 36:支持體 36a:氣體擴散室 36b:氣體孔 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 48:擋板 50:排氣裝置 52:排氣管 61:高頻電源 62:偏壓電源 63:匹配電路 64:低通濾波器 65:功率感測器 78:電壓感測器 AX:軸線 ER:邊緣環 MC:控制部 PV:直流電壓 RF:高頻電力 W:基板
圖1係概略性表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。 圖2係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖3係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖4係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖5係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖6係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖7係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖8係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖9係一例之脈衝狀之負極性直流電壓、高頻電力之功率、及高頻電力之頻率之時序圖。 圖10係表示一例示性實施方式之電漿處理方法之流程圖。
1:電漿處理裝置
10:腔室
10s:內部空間
12:腔室本體
12g:閘閥
12p:通路
16:基板支持器
17:支持部
18:基台
18f:流路
20:靜電吸盤
23a:配管
23b:配管
25:氣體供給管線
27:絕緣區域
30:上部電極
32:構件
34:頂板
34a:氣體噴出孔
36:支持體
36a:氣體擴散室
36b:氣體孔
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
48:擋板
50:排氣裝置
52:排氣管
61:高頻電源
62:偏壓電源
63:匹配電路
64:低通濾波器
65:功率感測器
78:電壓感測器
AX:軸線
ER:邊緣環
MC:控制部
PV:直流電壓
RF:高頻電力
W:基板

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持器，其具有基台及設於該基台上之靜電吸盤，以於上述腔室內支持載置於其上之基板之方式構成； 高頻電源，其以產生為了自上述腔室內之氣體生成電漿而供給之高頻電力之方式構成； 偏壓電源，其電性連接於上述基板支持器，以週期性地將脈衝狀之負極性直流電壓施加於上述基板支持器之方式構成；及 控制部，其以控制上述高頻電源之方式構成；且 上述控制部為了降低來自上述高頻電源之負載之反射波之功率位準，而以於對上述基板支持器施加來自上述偏壓電源之上述脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之上述高頻電力之方式控制上述高頻電源。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述控制部以如下方式控制上述高頻電源，即，於上述週期內之第1部分期間內之至少一部分期間供給上述高頻電力，將上述週期內之第2部分期間之上述高頻電力之功率位準設定為自上述第1部分期間之上述高頻電力之功率位準減少之功率位準。
  3. 如請求項2之電漿處理裝置，其中 上述第1部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓施加於上述基板支持器之期間， 上述第2部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓未施加於上述基板支持器之期間。
  4. 如請求項2之電漿處理裝置，其中 上述第1部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓未施加於上述基板支持器之期間， 上述第2部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓施加於上述基板支持器之期間。
  5. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述控制部為了降低上述週期內之反射波之功率位準，以根據上述週期內之相位改變上述高頻電力之上述頻率之方式控制上述高頻電源。
  6. 一種電漿處理方法，其係使用電漿處理裝置者， 該電漿處理裝置具備： 腔室； 基板支持器，其具有基台及設於該基台上之靜電吸盤，以於上述腔室內支持載置於其上之基板之方式構成； 高頻電源，其以產生為了自上述腔室內之氣體生成電漿而供給之高頻電力之方式構成；及 偏壓電源，其電性連接於上述基板支持器；且 該電漿處理方法係為了於上述靜電吸盤上載置有基板之狀態下對該基板進行電漿處理而執行，且 包括如下步驟： 自上述偏壓電源對上述基板支持器週期性地施加脈衝狀之負極性直流電壓；及 為了降低來自上述高頻電源之負載之反射波之功率位準，而於對上述基板支持器施加來自上述偏壓電源之上述脈衝狀之負極性直流電壓之週期內供給頻率發生變化之上述高頻電力。
  7. 如請求項6之電漿處理方法，其中 於上述週期內之第1部分期間內之至少一部分期間供給上述高頻電力， 上述週期內之第2部分期間之上述高頻電力之功率位準被設定為自上述第1部分期間之上述高頻電力之功率位準減少之功率位準。
  8. 如請求項7之電漿處理方法，其中 上述第1部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓施加於上述基板支持器之期間， 上述第2部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓未施加於上述基板支持器之期間。
  9. 如請求項8之電漿處理方法，其中 上述第1部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓未施加於上述基板支持器之期間， 上述第2部分期間係上述脈衝狀之負極性直流電壓施加於上述基板支持器之期間。
  10. 如請求項6至9中任一項之電漿處理方法，其中為了降低上述週期內之反射波之功率位準，上述高頻電力之上述頻率根據上述週期內之相位而變更。
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