TW202133262A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

於本發明所揭示之電漿處理裝置中，於第1期間供給用於生成電漿之高頻電力，於第2期間將高頻電力之功率位準設定為減少之功率位準。於第2期間將偏壓電力施加於基板支持器之下部電極。偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使基板之電位發生變動。於第2期間，對上部電極施加直流電壓。直流電壓被設定為，於由第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於第1副期間內之絕對值大於其於第2副期間內之絕對值。

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。
電漿處理裝置用於電漿蝕刻等基板之電漿處理。電漿處理裝置構成為，於腔室內生成電漿，利用來自該電漿之化學物種對基板進行處理。作為電漿處理裝置之一種，已知電容耦合型電漿處理裝置。電容耦合型電漿處理裝置具有上部電極及下部電極。包含下部電極之基板支持器於腔室內支持基板。上部電極設於基板支持器之上方。電容耦合型電漿處理裝置藉由於上部電極與下部電極之間產生高頻電場，而自腔室內之氣體生成電漿。
日本專利特開2006-270017號公報中所記載之電容耦合型電漿處理裝置具有連接於上部電極之直流電源。直流電源以對上部電極施加負極性直流電壓之方式構成。
本發明提供一種可自上部電極對基板供給數量經調整之電子之技術。
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、上部電極、高頻電源、偏壓電源、直流電源及控制部。基板支持器具有下部電極。基板支持器以於腔室內支持基板之方式構成。上部電極設於下部電極之上方。高頻電源構成為供給具有第1頻率之高頻電力，以自腔室內之氣體生成電漿。偏壓電源電性連接於下部電極。偏壓電源構成為供給偏壓電力，以將離子饋入基板支持器上所載置之基板。偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使基板支持器上所載置之基板之電位發生變動。直流電源電性連接於上部電極。控制部以控制高頻電源、偏壓電源及直流電源之方式構成。控制部控制高頻電源，使其於第1期間供給高頻電力。控制部控制高頻電源，使其將第1期間之後之第2期間中之高頻電力之功率位準設定為自第1期間中之高頻電力之功率位準減少之功率位準。控制部控制偏壓電源，使其於第2期間內對下部電極賦予偏壓電力。控制部控制直流電源，使其於第2期間內對上部電極施加直流電壓。第2期間中之直流電壓被設定為，於由第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於第1副期間內之絕對值大於其於與第1副期間不同之第2副期間內之絕對值。
根據一例示性實施方式，可自上部電極對基板供給數量經調整之電子。
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、上部電極、高頻電源、偏壓電源、直流電源及控制部。基板支持器具有下部電極。基板支持器以於腔室內支持基板之方式構成。上部電極設於下部電極之上方。高頻電源構成為供給具有第1頻率之高頻電力，以自腔室內之氣體生成電漿。偏壓電源電性連接於下部電極。偏壓電源構成為供給偏壓電力，以將離子饋入基板支持器上所載置之基板。偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使基板支持器上所載置之基板之電位發生變動。直流電源電性連接於上部電極。控制部以控制高頻電源、偏壓電源及直流電源之方式構成。控制部控制高頻電源，使其於第1期間供給高頻電力。控制部控制高頻電源，使其將第1期間之後之第2期間中之高頻電力之功率位準設定為自第1期間中之高頻電力之功率位準減少之功率位準。控制部控制偏壓電源，使其於第2期間內對下部電極賦予偏壓電力。控制部控制直流電源，使其於第2期間內對上部電極施加直流電壓。第2期間中之直流電壓被設定為，於由第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於第1副期間內之絕對值大於其於與第1副期間不同之第2副期間內之絕對值。
根據上述實施方式，可設定將絕對值較大之負極性直流電壓施加於上部電極時之基板之電位之極性。於基板之電位為正電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓施加於上部電極之狀態下，對基板供給相對大量之電子。另一方面，於基板之電位為負電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓施加於上部電極之狀態下，供給至基板之電子量較少。因此，根據上述實施方式，可自上部電極對基板供給數量經調整之電子。又，於基板之電位為正電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓施加於上部電極之狀態下，腔室內之氣體之離解度變低。另一方面，於基板之電位為負電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓施加於上部電極之狀態下，腔室內之氣體之離解度變高。因此，根據上述實施方式，可於第2期間將腔室內之氣體之離解度設定為調整後之離解度。
於一例示性實施方式中，控制部可控制直流電源，使得於第2期間內偏壓電力具有正電位時之直流電壓之絕對值大於在第2期間內偏壓電力具有負電位時之直流電壓之絕對值。
於一例示性實施方式中，控制部可控制直流電源，使得於第2期間內偏壓電力具有負電位時之直流電壓之絕對值大於在第2期間內偏壓電力具有正電位時之直流電壓之絕對值。
於一例示性實施方式中，控制部可控制高頻電源及偏壓電源，使其等於第1期間與第2期間之間之期間，停止高頻電力之供給及偏壓電力之供給。
於一例示性實施方式中，控制部可控制直流電源，使其於第1期間與第2期間之間之期間將直流電壓施加於上部電極。於第1期間與第2期間之間之期間施加於上部電極之直流電壓具有較於第1副期間施加於上部電極之直流電壓之最小絕對值小之絕對值，且具有負極性。根據該實施方式，於第1期間與第2期間之間之期間，相對少量之電子自上部電極釋出至腔室內。其結果，即使於第1期間與第2期間之間之期間，亦可確實地維持電漿。
於一例示性實施方式中，控制部可控制直流電源，使其於第1期間對上部電極施加直流電壓，上述直流電壓具有較於第1副期間施加於上部電極之直流電壓之最小絕對值小之絕對值，且具有負極性。
於一例示性實施方式中，於第1副期間由直流電源施加於上部電極之直流電壓之位準可以使上部電極與下部電極之間之電位差維持固定之方式變化。
於一例示性實施方式中，第2副期間中之直流電壓之位準可為零。
於一例示性實施方式中，偏壓電力可為具有第2頻率之高頻偏壓電力。
於一例示性實施方式中，偏壓電力可為如下直流電壓，即，於由第2頻率界定之各週期內之2個副期間中之一副期間內，其極性為負。於該實施方式中，偏壓電力可為如下直流電壓，即，於2個副期間中之另一副期間內，其位準為零或者其極性為負，且其絕對值小於其於一副期間中之絕對值。
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、上部電極、高頻電源、偏壓電源、直流電源及控制部。基板支持器具有下部電極。基板支持器以於腔室內支持基板之方式構成。上部電極設於下部電極之上方。高頻電源構成為供給具有第1頻率之高頻電力，以自腔室內之氣體生成電漿。偏壓電源電性連接於下部電極。偏壓電源構成為供給偏壓電力，以將離子饋入基板支持器上所載置之基板。偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使基板支持器上所載置之基板之電位發生變動。直流電源電性連接於上部電極。電漿處理方法包括於第1期間供給高頻電力之步驟。電漿處理方法進而包括將第1期間之後之第2期間中之高頻電力之功率位準設定為自第1期間中之高頻電力之功率位準減少之功率位準之步驟。電漿處理方法進而包括於第2期間內對下部電極賦予偏壓電力之步驟。電漿處理方法進而包括於第2期間內自直流電源對上部電極施加直流電壓之步驟。直流電壓被設定為，於由第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於該第1副期間內之絕對值大於其於與第1副期間不同之第2副期間內之絕對值。
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由石英等絕緣材料形成。
基板支持器16具有下部電極18及靜電吸盤20。下部電極18及靜電吸盤20設於腔室10中。下部電極18由鋁等導電性材料形成，具有大致圓盤形狀。
於下部電極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、或者藉由汽化而將下部電極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設於下部電極18上。基板W於在內部空間10s中被處理時，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。靜電吸盤20之電極設於本體內。靜電吸盤20之電極具有膜形狀。於靜電吸盤20之電極，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靜電吸盤20之電極時，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於徑向上配置於下部電極18之外側。絕緣區域27沿著下部電極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用於自腔室10內之氣體生成電漿。高頻電力RF具有第1頻率。第1頻率為27～100 MHz之範圍內之頻率，例如40 MHz或60 MHz之頻率。為了將高頻電力RF供給至下部電極18，高頻電源61經由匹配電路63連接於下部電極18。匹配電路63以使高頻電源61之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之阻抗匹配之方式構成。再者，高頻電源61可不電性連接於下部電極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電性連接於下部電極18。於一實施方式中，偏壓電源62經由電路64連接於下部電極18。偏壓電源62以產生供給至下部電極18之偏壓電力BP之方式構成。偏壓電力BP用於將離子饋入基板支持器16上所載置之基板W。偏壓電力BP被設定為，於由第2頻率界定之各週期內使基板支持器16上所載置之基板W之電位發生變動。偏壓電力BP可於由第2頻率界定之各週期內，使基板支持器16上所載置之基板W之電位變動為正電位及負電位。第2頻率可為低於第1頻率之頻率。第2頻率例如為50 kHz以上、27 MHz以下。
於一實施方式中，偏壓電力BP為高頻偏壓電力。高頻偏壓電力為具有第2頻率之高頻電力。於偏壓電力BP為高頻偏壓電力之情形時，電路64為匹配電路，以使偏壓電力BP之輸出阻抗與負載側(下部電極18側)之阻抗匹配之方式構成。
或者，偏壓電源62可以如下方式構成，即，將負極性直流電壓之脈衝NP以由第2頻率界定之週期CY週期性施加於下部電極18(參照圖4)。各週期CY包含2個副期間Pc及Pd。負極性直流電壓之脈衝NP於該等2個副期間中之一副期間Pd內被施加於下部電極18。於該等2個副期間中之另一副期間Pc內，負極性直流電壓之脈衝NP未被施加於下部電極18。或者，於副期間Pc內自偏壓電源62施加於下部電極18之直流電壓之絕對值可小於在副期間Pd內自偏壓電源62施加於下部電極18之直流電壓(即，負極性直流電壓之脈衝NP)之絕對值。即，於2個副期間Pc及Pd中之一副期間內自偏壓電源62施加於下部電極18之直流電壓具有第1負位準。於2個副期間Pc及Pd中之另一副期間內自偏壓電源62施加於下部電極18之直流電壓具有處於零之位準，或者具有第2負位準。第2負位準高於第1負位準。於將負極性直流電壓之脈衝NP作為偏壓電力BP施加於下部電極18之情形時，電路64可為低通濾波器。
電漿處理裝置1進而具備直流電源70。直流電源70電性連接於上部電極30。直流電源70以產生施加於上部電極30之直流電壓DCS之方式構成。
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以測定下部電極18之電位之方式構成。具體而言，電壓感測器78測定連接於下部電極18與偏壓電源62之間之供電路徑之電位。
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，藉由將偏壓電力BP供給至下部電極18，來自電漿之陽離子朝著基板W加速。又，於電漿處理裝置1中，藉由將負極性直流電壓施加於上部電極30，使來自電漿之陽離子碰撞上部電極30(頂板34)。其結果，電子自上部電極30釋出。若將自上部電極30釋出之電子供給至基板W，則基板W所帶正電荷量減少。其結果，可使陽離子到達形成於基板W之開口之底部。
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。
以下，參照圖2～圖6。圖2係一例示性實施方式之電漿處理方法之流程圖。圖3係圖1所示之電漿處理裝置中之偏壓電力BP之位準、高頻電力RF之功率位準、電位(基板W或下部電極18之電位)、及直流電壓DCS之一例之時序圖。圖4係表示偏壓電力之另一例之時序圖。圖5係圖1所示之電漿處理裝置中之偏壓電力BP之位準、高頻電力RF之功率位準、電位(基板W或下部電極18之電位)、及直流電壓DCS之另一例之時序圖。圖6係直流電壓DCS之另一例之時序圖。以下，參照圖2～圖6，對一例示性實施方式之電漿處理方法(以下，稱為「方法MT」)進行說明。除此之外，關於控制部MC對高頻電源61、偏壓電源62、及直流電源70之控制進行說明。
方法MT係於基板W載置於基板支持器16上之狀態下執行。方法MT包括步驟ST1、步驟ST21、步驟ST22及步驟ST23。方法MT可進而包括步驟STM。於方法MT之該等步驟各者之執行過程中，來自氣體供給部GS之氣體可供給至腔室10內。又，於方法MT之該等步驟各者之執行過程中，腔室10內之氣體之壓力被設定為指定之壓力。為了執行方法MT之該等各步驟，控制部MC控制氣體供給部GS及排氣裝置50。
步驟ST1係於第1期間P1執行。步驟ST21、步驟ST22及步驟ST23係於第1期間P1之後之第2期間P2執行。藉由執行步驟ST1，如圖3及圖5所示，於第1期間P1中，自高頻電源61供給高頻電力RF。於圖3及圖5中，第1期間P1內之高頻電力RF之功率位準表示為「H」位準，即較高之位準。於第1期間P1中，可供給高頻電力RF之連續波。或者，於第1期間P1中，可週期性供給高頻電力RF之脈衝。為了執行步驟ST1，控制部MC以於第1期間P1供給高頻電力RF之方式控制高頻電源61。藉由執行步驟ST1，於腔室10內自氣體生成電漿。
於偏壓電力BP為高頻偏壓電力之情形時，於第1期間P1中，不對下部電極18供給高頻偏壓電力。或者，於偏壓電力BP為高頻偏壓電力之情形時，於第1期間P1中，高頻偏壓電力之功率位準被設定為較第2期間P2中之高頻偏壓電力之功率位準(「H」位準)低之功率位準。再者，於圖3及圖5中，第1期間P1中之高頻偏壓電力之功率位準表示為「L」位準。
如上所述，偏壓電力BP可為以週期CY週期性施加於下部電極18之負極性直流電壓之脈衝NP(參照圖4)。於使用負極性直流電壓之脈衝NP作為偏壓電力BP之情形時，於第1期間P1中，不對下部電極18施加負極性直流電壓之脈衝NP。或者，第1期間P1中之負極性直流電壓之脈衝NP之位準被設定為較第2期間P2中之負極性直流電壓之脈衝NP之絕對值(「H」位準)小之絕對值。再者，於圖4中，第1期間P1中之負極性直流電壓之脈衝NP之絕對值表示為「L」位準。
如上所述，偏壓電力BP使基板W或下部電極18之電位於各週期CY內發生變動。如圖3及圖4所示，於第1期間P1中，於偏壓電力BP未供給至下部電極18之情形時，基板W或下部電極18之電位可為零。
於第1期間P1中，負極性直流電壓DCS可不自直流電源70施加於上部電極30。或者，於第1期間P1中，負極性直流電壓DCS亦可自直流電源70施加於上部電極30。於第1期間P1施加於上部電極30之直流電壓DCS具有較於第2期間P2之各週期CY內之第1副期間Pa施加於上部電極30之負極性直流電壓DCS之最小絕對值小之絕對值。於圖3及圖5中，於第1期間P1施加於上部電極30之直流電壓DCS(第4負極性之DC電壓)之位準表示為「V1」位準。又，於第1副期間Pa施加於上部電極30之負極性直流電壓DCS之位準表示為「VH」位準。再者，各週期CY包含第1副期間Pa及第2副期間Pb。第2副期間Pb係與第1副期間Pa不同之期間。
於第1期間P1中，控制部MC控制高頻電源61、偏壓電源62及直流電源70，以便如上所述設定高頻電力RF之功率位準、偏壓電力BP之位準、及負極性直流電壓DCS之絕對值。
於一實施方式中，可於步驟ST1與步驟ST21之間執行步驟STM。步驟STM係於第1期間P1與第2期間P2之間之期間PM(暫停期間：break period)執行。藉由執行步驟STM，於期間PM中，停止高頻電力RF之供給及偏壓電力BP之供給。為了執行步驟STM，控制部MC以於期間PM中停止高頻電力RF之供給之方式控制高頻電源61。又，為了執行步驟STM，控制部MC以於期間PM中停止供給偏壓電力之方式控制偏壓電源62。於藉由方法MT執行之電漿處理為電漿蝕刻之情形時，基板W上之堆積物之量於期間PM可增加。或者/此外，來自形成於基板W之開口內之反應產物之排出於期間PM得到促進。
於期間PM中，負極性直流電壓DCS可不自直流電源70施加於上部電極30。或者，於期間PM中，負極性直流電壓DCS(第3負極性之DC電壓)亦可自直流電源70施加於上部電極30。於期間PM施加於上部電極30之直流電壓DCS具有較於第1副期間Pa施加於上部電極30之負極性直流電壓DCS之最小絕對值小之絕對值。再者，於圖3及圖5中，於期間PM施加於上部電極30之直流電壓DCS之位準表示為「VM」位準。於期間PM中，控制部MC控制直流電源70，以便如上所述設定直流電壓DCS之位準。若於期間PM中對上部電極施加具有上述絕對值之負極性直流電壓DCS，則相對少量之電子自上部電極30釋出至腔室10內。其結果，可於期間PM中確實地維持電漿。
如上所述，步驟ST21、步驟ST22及步驟ST23係於第1期間P1之後之第2期間P2執行。藉由執行步驟ST21，於第2期間P2中，高頻電力RF之功率位準(第2功率位準)被設定為自第1期間P1中之高頻電力RF之功率位準(第1功率位準)減少之功率位準。第2期間P2中之高頻電力RF之功率位準可為零。即，可停止第2期間P2中之高頻電力RF之供給。為了執行步驟ST21，控制部MC控制高頻電源61，以將第2期間P2中之高頻電力RF之功率位準設定為上述功率位準。
步驟ST22於步驟ST21之執行過程中執行。藉由執行步驟ST22，於第2期間P2中，自偏壓電源62對下部電極18供給偏壓電力BP。如上所述，偏壓電力BP被設定為，使基板支持器16上所載置之基板W之電位於由第2頻率界定之各週期CY內變動為正電位及負電位。如上所述，偏壓電力BP可為高頻偏壓電力。或者，如上所述，偏壓電力BP可包含以由第2頻率界定之週期CY週期性施加於下部電極18之負極性直流電壓之脈衝NP。為了執行步驟ST22，控制部MC控制偏壓電源62，使其於第2期間P2中對下部電極18賦予偏壓電力BP。
步驟ST23係於步驟ST21及步驟ST22之執行過程中執行。藉由執行步驟ST23之於第2期間P2中，直流電壓DCS自直流電源70施加於上部電極30。第2期間P2中之直流電壓DCS被設定為，於各週期CY內之第1副期間Pa中之極性為負，於第1副期間Pa中之絕對值大於其於第2副期間Pb中之絕對值。於圖3及圖5中，第1副期間Pa中之直流電壓DCS(第1負極性之DC電壓)之位準表示為「VH」位準。於第2副期間Pb中，直流電壓DCS可不施加於上部電極30。或者，於第2副期間Pb施加於上部電極30之直流電壓DCS(第2負極性之DC電壓)可設定為，極性為負且其絕對值小於其於第1副期間Pa中之絕對值。於圖3及圖5中，第2副期間Pb中之直流電壓DCS之位準表示為「VL」位準。為了執行步驟ST23，控制部MC以於第2期間P2中將直流電壓DCS施加於上部電極30之方式控制直流電源70。
於一實施方式中，如圖6所示，於第1副期間Pa中由直流電源70施加於上部電極30之直流電壓DCS之位準可以使上部電極30與下部電極18之間之電位差維持固定之方式變化。根據該實施方式，可縮窄自上部電極30釋出而供給至基板W之電子之能量分佈。
於一實施方式中，如圖3所示，直流電壓DCS亦可設定為，於基板W或下部電極18具有正電位時，其絕對值較基板W或下部電極18具有負電位時之絕對值大。例如，直流電壓DCS可設定為，於偏壓電力BP具有正電位時，其絕對值較偏壓電力BP具有負電位時之絕對值大。於該實施方式中，第1副期間Pa被設定為，與基板W或下部電極18具有正電位之期間重疊。又，第2副期間Pb被設定為，與基板W或下部電極18具有負電位之期間重疊。第1副期間Pa及第2副期間Pb可作為預先決定之資料而記憶於控制部MC之記憶裝置中，亦可由控制部MC使用該資料指定。或者，第1副期間Pa及第2副期間Pb亦可由控制部MC根據電壓感測器78所測定之電位來指定。於該實施方式中，於基板W之電位為正電位時，對上部電極30施加絕對值較大之直流電壓DCS。因此，自上部電極30釋出而供給至基板W之電子量變多。
於一實施方式中，如圖5所示，直流電壓DCS可設定為，於基板W或下部電極18具有負電位時，其絕對值較基板W或下部電極18具有正電位時之絕對值大。例如，直流電壓DCS可設定為，於偏壓電力BP具有負電位時，其絕對值較偏壓電力BP具有正電位時之絕對值大。於該實施方式中，第1副期間Pa被設定為，與基板W或下部電極18具有負電位之期間重疊。又，第2副期間Pb被設定為，與基板W或下部電極18具有正電位之期間重疊。第1副期間Pa及第2副期間Pb可作為預先決定之資料而記憶於控制部MC之記憶裝置中，亦可由控制部MC使用該資料指定。或者，第1副期間Pa及第2副期間Pb亦可由控制部MC根據電壓感測器78所測定之電位來指定。於該實施方式中，於基板W之電位為負電位時，對上部電極30施加絕對值較大之直流電壓DCS。因此，自上部電極30釋出而供給至基板W之電子量變少。於該實施方式中，自上部電極30釋出之電子使腔室10內之氣體之離解度增加。
如圖2所示，於一實施方式中，可重複進行包括步驟ST1、步驟ST21、步驟ST22及步驟ST23之循環。該循環可進而包括步驟STM。於該情形時，於步驟STJ中，判定是否滿足停止條件。當循環之執行次數達到特定次數時，滿足停止條件。若於步驟STJ中判定不滿足停止條件，則重複進行循環。若於步驟STJ中判定滿足停止條件，則方法MT結束。
如以上說明所示，於電漿處理裝置1中，可設定將絕對值較大之負極性直流電壓DCS施加於上部電極30時的基板W之電位之極性。於基板W之電位為正電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓DCS施加於上部電極30之狀態下，對基板W供給相對大量之電子。另一方面，於基板W之電位為負電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓DCS施加於上部電極30之狀態下，供給至基板W之電子量較少。因此，可自上部電極30對基板W供給數量經調整之電子。又，於基板W之電位為正電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓DCS施加於上部電極30之狀態下，腔室10內之氣體之離解度變低。另一方面，於基板W之電位為負電位時，將絕對值較大之負極性直流電壓DCS施加於上部電極30之狀態下，腔室10內之氣體之離解度變高。因此，可於第2期間P2將腔室10內之氣體之離解度設定為調整後之離解度。
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。
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:下部電極 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:電路 70:直流電源 78:電壓感測器 AX:軸線 BP:偏壓電力 ER:邊緣環 GS:氣體供給部 MC:控制部 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係一例示性實施方式之電漿處理方法之流程圖。 圖3係圖1所示之電漿處理裝置中之偏壓電力BP之位準、高頻電力RF之功率位準、電位、及直流電壓DCS之一例之時序圖。 圖4係表示偏壓電力之另一例之時序圖。 圖5係圖1所示之電漿處理裝置中之偏壓電力BP之位準、高頻電力RF之功率位準、電位(基板W或下部電極18之電位)、及直流電壓DCS之另一例之時序圖。 圖6係直流電壓DCS之另一例之時序圖。
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:下部電極
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:電路
70:直流電源
78:電壓感測器
AX:軸線
BP:偏壓電力
ER:邊緣環
GS:氣體供給部
MC:控制部
RF:高頻電力
W:基板

Claims (11)

  1. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持器，其具有下部電極，以於上述腔室內支持基板之方式構成； 上部電極，其設於上述下部電極之上方； 高頻電源，其構成為供給具有第1頻率之高頻電力，以自上述腔室內之氣體生成電漿； 偏壓電源，其電性連接於上述下部電極，且構成為供給偏壓電力，以將離子饋入上述基板支持器上所載置之基板，該偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使上述基板支持器上所載置之基板之電位發生變動； 直流電源，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、上述偏壓電源及上述直流電源之方式構成；且 上述控制部係 控制上述高頻電源，使其於第1期間供給上述高頻電力，將該第1期間之後之第2期間中之上述高頻電力之功率位準設定為自上述第1期間中之上述高頻電力之功率位準減少之功率位準，且 控制上述偏壓電源，使其於上述第2期間內對上述下部電極賦予上述偏壓電力，且 控制上述直流電源，使其於上述第2期間對上述上部電極施加直流電壓，該直流電壓被設定為於由上述第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於該第1副期間內之絕對值大於其於與該第1副期間不同之第2副期間內之絕對值。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述控制部控制上述直流電源，使得於上述第2期間內上述偏壓電力具有正電位時之上述直流電壓之絕對值大於在上述第2期間內上述偏壓電力具有負電位時之上述直流電壓之絕對值。
  3. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述控制部控制上述直流電源，使得於上述第2期間內上述偏壓電力具有負電位時之上述直流電壓之絕對值大於在上述第2期間內上述偏壓電力具有正電位時之上述直流電壓之絕對值。
  4. 如請求項1至3中任一項之電漿處理裝置，其中上述控制部控制上述高頻電源及上述偏壓電源，使其等於上述第1期間與上述第2期間之間之期間，停止上述高頻電力之供給及上述偏壓電力之供給。
  5. 如請求項4之電漿處理裝置，其中上述控制部控制上述直流電源，使其於上述第1期間與上述第2期間之間之上述期間對上述上部電極施加上述直流電壓，上述直流電壓具有較於上述第1副期間施加於上述上部電極之上述直流電壓之最小絕對值小之絕對值，且具有負極性。
  6. 如請求項1至5中任一項之電漿處理裝置，其中上述控制部控制上述直流電源，使其於上述第1期間對上述上部電極施加上述直流電壓，上述直流電壓具有較於上述第1副期間施加於上述上部電極之上述直流電壓之最小絕對值小之絕對值，且具有負極性。
  7. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中於上述第1副期間由上述直流電源施加於上述上部電極之上述直流電壓之位準以使上述上部電極與上述下部電極之間之電位差維持固定之方式變化。
  8. 如請求項1至7中任一項之電漿處理裝置，其中上述第2副期間中之上述直流電壓之位準為零。
  9. 如請求項1至8中任一項之電漿處理裝置，其中上述偏壓電力為具有上述第2頻率之高頻偏壓電力。
  10. 如請求項1至8中任一項之電漿處理裝置，其中上述偏壓電力係如下直流電壓，即，於由上述第2頻率界定之各週期內之2個副期間中之一副期間內，其極性為負，於另一副期間內，其位準為零，或者其極性為負且絕對值小於其於該一副期間中之絕對值。
  11. 一種電漿處理方法，其係使用電漿處理裝置者， 上述電漿處理裝置具備： 腔室； 基板支持器，其具有下部電極，以於上述腔室內支持基板之方式構成； 上部電極，其設於上述下部電極之上方； 高頻電源，其構成為供給具有第1頻率之高頻電力，以自上述腔室內之氣體生成電漿； 偏壓電源，其電性連接於上述下部電極，且構成為供給偏壓電力，該偏壓電力於由第2頻率界定之各週期內使上述基板支持器上所載置之基板之電位發生變動，以將離子饋入上述基板支持器上所載置之基板；及 直流電源，其電性連接於上述上部電極；且 該電漿處理方法包括如下步驟： 於第1期間供給上述高頻電力； 將上述第1期間之後之第2期間中之上述高頻電力之功率位準設定為自上述第1期間中之上述高頻電力之功率位準減少之功率位準； 於上述第2期間內對上述下部電極賦予上述偏壓電力；及 於上述第2期間內自上述直流電源對上述上部電極施加直流電壓；且 上述直流電壓被設定為，於由上述第2頻率界定之各週期內，於第1副期間內之極性為負，且於該第1副期間內之絕對值大於其於與該第1副期間不同之第2副期間內之絕對值。
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