基板处理装置和基板处理方法

专利名称：基板处理装置和基板处理方法
技术领域：
本发明涉及基板处理装置和使用其的基板处理方法，特别是涉及使用激励处理气 体时产生的等离子体对基板实施规定的处理的基板处理方法。
背景技术：
在对以半导体晶片为首的基板进行配线等时，需要对基板实施精细的加工处理， 利用等离子体的基板处理方法被广泛应用。然而，在近年来的半导体工艺中，为了应对对于半导体设备、各种基板、复合膜等 的反应性离子蚀刻(RIE处理)中的加工形状的精密化等的要求，正在研讨使基于RF(高 频)频率的高频化的离子能量窄带域化的技术和以脉冲的形式产生等离子体的技术。作为公开有使RF频率高频化的技术的公知文献，例如能够举例专利文献1。在专 利文献1中公开了如下方法以平均基板入射能量和等离子体密度的控制性提高为目的， 将两个不同频率的高频(RF)导入平行平板的电极，分别以高频率的RF控制等离子体密度， 以低频率的RF控制平均基板入射能量。此外，在专利文献1中记载了在高频率用的高频电 源和匹配器之外，还设置有比较低的频率用的高频电源和匹配器，使高频率的RF和低频率 的RF重叠于RF电极。另一方面，作为公开了使等离子体脉冲化的技术的公知文献，例如可举出非专利 文献1。在非专利文献1中公开了以脉冲的形式产生使用等离子体的基板处理方法中的等 离子体的技术，通过对等离子体发生用高频电源进行脉冲控制，能够抑制等离子体生成气 体的离解。此外，也公知有以脉冲状施加低频率的RF，以脉冲的形式控制平均基板入射能量 的技术。专利文献1日本特开2003-234331号公报非专利文献1J. Appl.Phys. Vol 86 No2 643(2000)

发明内容
也公知有将脉冲状地施加高频率的RF使等离子体以脉冲的形式产生的技术、和 脉冲状地施加低频率的RF以脉冲的形式控制平均基板入射能量的技术组合的技术。但是，在这样的基板处理方法中，如果等离子体发生用高频电源装置(以下称为 “激励电力施加装置(部)”)的接通断开控制、和偏置用高频电源装置(以下称为“偏置电 力施加装置(部)”)的接通断开控制的平衡破坏，则偏置用高频电力的振幅(Vpp)变得过 大，成为异常放电、匹配器的RF的匹配部的损坏等的原因，存在无法实施稳定的基板处理 的问题。本发明的目的在于提供一种基板处理装置和使用该装置的基板处理方法，对以激 励电力施加装置的接通断开为主的输出变动、和以偏置电力施加装置的接通断开为主的输 出变动的时刻进行调整，抑制偏置用高频电力的振幅(Vpp)的增大，从而能够事先防止异
4常放电等的问题的发生。此外，本发明的另一目的在于提供一种基板处理装置和使用该装置的基板处理方 法，对以激励电力施加装置的接通断开为主的输出变动、和以向下部电极施加偏置用直流 电压的直流电压施加部的接通断开为主的输出变动的时刻进行调整，抑制因直流电压导致 的发热，能够防止由负载增大而引起的偏置电压施加部的损坏。为了达成上述目的，第一方面的基板处理方法，其使用基板处理装置，该基板处理 装置具有收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持上述基板的方式形 成；激励电力施加部，其向上述收容室内施加气体激励用高频电力；和偏置电力施加部，其 向上述下部电极施加偏置用高频电力，上述基板处理方法的特征在于按照在规定的时刻 改变上述激励电力施加部的输出使上述气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制， 并且还按照如下方式进行控制在通过上述激励电力施加部的控制使上述收容室内成为等 离子体不存在的状态或余辉状态时，使上述偏置电力施加部断开、或者使上述偏置电力施 加部的输出与在上述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的上述偏置电力施加部的 输出相比下降。第二方面的基板处理方法，其特征在于，在第一方面的基板处理方法中，在使上述 偏置电力施加部的输出下降时，对上述偏置电力施加部的输出进行调整，使得上述偏置用 高频电力的振幅(Vpp)不超过上述激励电力施加部的输出为设定输出时的上述偏置用高 频电力的振幅(Vpp)。第三方面的基板处理方法，其特征在于，在第一或第二方面的基板处理方法中，断 开上述偏置电力施加部的时间和使输出下降的时间的总和，比通过上述激励电力施加部的 控制使上述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉状态的时间的总和长。第四方面的基板处理方法，其特征在于，在第一至第三方面的基板处理方法中，以 在规定的时刻进行上述偏置电力施加部的接通断开或输出的下降使上述偏置用高频电力 间歇地变化的方式进行控制。第五方面的基板处理方法，其特征在于，在第四方面的基板处理方法中，使上述激 励电力施加部的输出变化的脉冲周期与使上述偏置电力施加部的输出变化的脉冲周期不 同。第六方面的基板处理方法，其特征在于，在第五方面的基板处理方法中，上述激励 电力施加部的输出变化的脉冲频率为100Hz 100kHz，上述偏置电力施加部的输出变化的 脉冲频率为1Hz 1kHz。为了达成上述目的，第七方面的基板处理装置，其具有收容基板的收容室；下部 电极，其配置在该收容室内，以保持上述基板的方式形成；激励电力施加部，其向上述收容 室内施加气体激励用高频电力；和偏置电力施加部，其向上述下部电极施加偏置用高频电 力，上述基板处理装置的特征在于具备控制部，其按照如下所述方式进行控制在规定的 时刻改变上述激励电力施加部的输出，使上述气体激励用高频电力间歇地变化，并且在通 过上述激励电力施加部的控制使上述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态 时，使上述偏置电力施加部断开、或者使上述偏置电力施加部的输出与在上述激励电力施 加部的输出为设定输出情况下的上述偏置电力施加部的输出相比下降。为了达到上述目的，第八方面的基板处理方法，其使用基板处理装置，该基板处理装置具有收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持上述基板的方式形 成；激励电力施加部，其向上述收容室内施加气体激励用高频电力；和偏置电压施加部，其 向上述下部电极施加偏置用直流电压，上述基板处理方法的特征在于以在规定的时刻改 变上述激励电力施加部的输出使上述气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制，并 且还按照如下方式进行控制在利用上述激励电力施加部的控制使上述收容室内成为等离 子体不存在的状态或余辉的状态时，使上述偏置电压施加部的输出与在上述激励电力施加 部的输出为设定输出情况下的上述偏置电压施加部的输出相比下降。第九方面的基板处理方法，其特征在于，在第八方面的基板处理方法中，在使上述 偏置电压施加部的输出下降时，对上述偏置电压施加部的输出进行控制，使得因向上述下 部电极施加的直流电压导致的发热量不超过上述激励电力施加部的输出为设定输出时的 因向上述下部电极施加的直流电压导致的发热量。第十方面的基板处理方法，其特征在于，在第八或第九方面的基板处理方法中，使 上述偏置电压施加部的输出下降的时间的总和，比通过上述激励电力施加部的控制使上述 收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态的时间的总和长。第十一方面的基板处理方法，其特征在于，在第八至第十方面的基板处理方法中， 以在规定的时刻进行上述偏置电压施加部的输出的下降使得向上述下部电极施加的直流 电压间歇地变化的方式进行控制。第十二方面的基板处理方法，其特征在于，在第十一方面的基板处理方法中，使上 述激励电力施加部的输出变化的脉冲周期与使上述偏置电压施加部的输出变化的脉冲周 期不同。第十三方面的基板处理方法，其特征在于，在第十二方面的基板处理方法中，上述 激励电力施加部的输出变化的脉冲频率为100Hz 100kHz，上述偏置电压施加部的输出变 化的脉冲频率为100kHz 1MHz。为了达成上述目的，第十四方面的基板处理装置，具有收容基板的收容室；下部 电极，其配置在该收容室内，以保持上述基板的方式形成；激励电力施加部，其向上述收容 室内施加气体激励用高频电力；和偏置电压施加部，其向上述下部电极施加偏置用直流电 压，上述基板处理装置的特征在于具备控制部，其按照如下所述方式进行控制在规定的 时刻改变上述激励电力施加部的输出，使上述气体激励用高频电力间歇地变化，并且，在通 过上述激励电力施加部的控制使上述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态 时，使上述偏置电压施加部的输出与在上述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的上 述偏置电压施加部的输出相比下降。根据第一方面的基板处理方法和第七方面的基板处理装置，由于按照在规定的时 刻改变激励电力施加部的输出使气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制，并且还 按照如下方式进行控制在通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子体不存在的 状态或余辉的状态时，使偏置电力施加部断开、或使上述偏置电力施加部的输出与在激励 电力施加部的输出为设定输出情况下的偏置电力施加部的输出相比下降的方式进行控制， 所以能够抑制偏置用高频电力的振幅(Vpp)的增大，从而事先防止异常放电、RF匹配部的 损坏等问题的发生。根据第二方面的基板处理方法，由于在使偏置电力施加部的输出下降时，对偏置
6电力施加部的输出进行调整，使得偏置用高频电力的振幅(Vpp)不超过激励电力施加部的 输出为设定输出情况下的偏置用高频电力的振幅(Vpp)，所以即使不断开偏置电力施加部， 偏置用高频电力的振幅(Vpp)也不会超过激励电力施加部接通情况下的偏置用高频电力 的振幅(Vpp)，从而能够避免异常放电的发生等。根据第三方面的基板处理方法，由于断开偏置电力施加部的时间和使输出下降的 时间的总和，比通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉 的状态的时间的总和长，所以在通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子体不存 在的状态或余辉状态时，能够避免偏置电力施加部的输出成为设定输出，防止偏置用高频 电力的振幅(Vpp)的增大。根据第四方面的基板处理方法，由于按照在规定的时刻进行偏置电力施加部的接 通断开或输出的下降从而使偏置用高频电力间歇地变化的方式进行控制，所以能够实现反 应生成物的排气时间的最优化。根据第五方面的基板处理方法，由于使激励电力施加部的输出变化的脉冲周期与 使偏置电力施加部的输出变化的脉冲周期不同，所以易于分别独立控制激励电力施加部的 输出变动和偏置电力施加部的输出变动，由此，在通过激励电力施加部的控制使收容室内 成为等离子体不存在的状态或余辉的状态时，能够可靠地避免偏置电力施加部的输出成为 设定输出。根据第六方面的基板处理方法，由于激励电力施加部的输出变化的脉冲频率为 100Hz 100kHz，偏置电力施加部的输出变化的脉冲频率为1Hz 1kHz，所以能够激励处理 气体成分而有效地产生等离子体。根据第八方面的基板处理方法和第十四方面的基板处理装置，由于按照在规定的 时刻改变激励电力施加部的输出使气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制，并且 还按照如下所述方式进行控制，即在通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子 体不存在的状态或余辉的状态时，使偏置电压施加部的输出与激励电力施加部的输出为设 定输出情况下的偏置电压施加部的输出相比下降，所以能够抑制因直流电压导致的发热， 能够防止由负载增大而引起的偏置电压施加部的损坏等。根据第九方面的基板处理方法，由于在使偏置电压施加部的输出下降时，对偏置 电压施加部的输出进行调整，使得因向下部电极施加的直流电压导致的发热量不超过因激 励电力施加部的输出为设定输出情况下的对下部电极施加的直流电压导致的发热量，所以 能够有效地防止由负载增大而引起的偏置电压施加部的破损。根据第十方面的基板处理方法，由于使偏置电压施加部的输出下降的时间的总 和，比通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态的 时间的总和长，所以在通过激励电力施加部的控制使收容室内成为等离子体不存在的状态 或余辉的状态时，能够避免偏置电压施加部的输出成为设定输出，能够避免因直流电压导 致的发热。根据第十一方面的基板处理方法，由于按照在规定的时刻进行偏置电压施加部的 输出的下降使向下部电极施加的直流电压间歇地变化的方式进行控制，所以能够实现反应 生成物的排气时间的最优化。根据第十二方面的基板处理方法，由于使激励电力施加部的输出变化的脉冲周期
7与使偏置电压施加部的输出变化的脉冲周期不同，所以易于分别独立地控制激励电力施加 部的输出变动和偏置电压施加部的输出变动，由此，在通过激励电力施加部的控制使收容 室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态时，能够可靠地避免偏置电压施加部的输出 成为设定输出。根据第十三方面的基板处理方法，由于激励电力施加部的输出发生变化的脉冲频 率为100Hz 100kHz，偏置电压施加部的输出发生变化的脉冲频率为100kHz 1MHz，所以 能够激励处理气体成分而有效地产生等离子体。


图1是表示本发明的实施方式涉及的基板处理装置的结构的截面图。图2是表示图1的基板处理装置中的高频电力施加单元的结构的框图。图3是本发明涉及的基板处理方法的第一实施方式的时序图。图4是表示图3中的RF1的接通断开控制(脉冲控制)与输出波形的关系的说明 图。图5是表示将RF1的输出控制在接近设定输出的高电平、和输出接近0的低电平 时的脉冲控制与输出波形的关系的图。图6是本发明涉及的基板处理方法的第二实施方式的时序图。图7是本发明涉及的基板处理方法的第三实施方式的时序图。图8是表示应用于本发明涉及的基板处理方法的第三实施方式的变形例的基板 处理装置的结构的截面图。图9是表示本发明涉及的基板处理装置的其它实施方式的截面图。图10是表示图9的高频电力施加单元和DC脉冲施加单元的结构的图。图11是本发明涉及的基板处理方法的第四实施方式的时序图。符号说明
10基板处理装置
22处理室(腔室)
23载置台
24喷淋头
27高频电力施加单元
35高频电力施加单元
40控制部
45DC脉冲施加单元
50基板处理装置
51高频电力施加单元
60控制部
具体实施例方式以下参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是表示本发明的实施方式的基板处理装置的结构的截面图。
在图1中，该基板处理装置10是上下双频电源的基板处理装置，具有处理室(腔 室)22、配置在该腔室22内的晶片W的载置台23、以与载置台23相对的方式配置在腔室22 的上方的喷淋头24、对腔室22内的气体等进行排气的TMP (Turbo Molecular Pump 涡轮分 子泵)25、和作为可变式蝶形阀的APC (Adaptive Pressure Control 自适应压力控制)阀 26，其配置在腔室22和TMP25之间，对腔室22内的压力进行控制。载置台23与作为偏置电力施加部的高频电力施加单元27连接，高频电力施加单 元27向载置台23供给例如2MHz的高频电力。由此，载置台23作为下部电极起作用。载 置台(以下也称为“下部电极”)23向处理空间S释放从高频电力施加单元27供给的高频 电力。喷淋头24由圆板状的气体供给部30构成，气体供给部30具有缓冲室32。缓冲室 32通过气体通气孔34腔室22内连通。在喷淋头24上连接有使气体激励用高频电力产生的作为激励电力施加部的高频 电力施加单元35，高频电力施加单元35向喷淋头24供给例如60MHz的高频电力。由此，喷 淋头24作为上部电极起作用。喷淋头24向处理空间S释放从高频电力施加单元35供给 的高频电力。高频电力施加单元27和35分别通过导线与控制部40电连接。控制部40将高频 电力施加单元27和35的输出分别独立地在规定的时刻变更。在此，输出的变更也包括断 开高频电力施加单元而使其输出为零的情况。此外，规定的时刻是指预先设定的任意时刻， 例如，分别地将高频电力施加单元27以10msec间隔反复进行输出的变更，将高频电力施加 单元35以不同的100 y sec间隔反复进行输出的变更。在该情况下，也能够使间隔依次或 随机地变化。此外，也能够仅进行高频电力施加单元35的输出变更(所谓的脉冲控制)，关 于高频电力施加单元27，不进行输出的变更，即以总是处于ON状态的方式进行控制。在基板处理装置10的腔室22内，通过从下部电极23和上部电极24向处理空间 S释放高频电力，使从喷淋头24供给到处理空间S的处理气体成为高密度的等离子体而产 生离子或自由基，利用该离子或自由基对晶片W实施蚀刻处理。图2是表示图1的基板处理装置中的高频电力施加单元35和27的结构的框图。
在图2中，高频电力施加单元35具备由高频振荡器和高频放大器构成的激励用高 频电源41、以及省略图示的匹配器。此外，高频电力施加单元27具备由高频振荡器和高频 放大器构成的偏置用高频电源46、以及匹配器和低通滤波器(均省略图示)。控制器40由触发信号发生器构成，对高频电力施加单元35的触发信号A，输入高 频电力施加单元35的激励用高频电源41，对高频电力施加单元27的触发信号B，输入高频 电力施加单元27的偏置用高频电源46。而且，根据来自控制器40的触发信号A，激励用高频电源41在规定的时刻输出等 离子体发生用的高频电力。此外，根据来自控制器40的触发信号B，偏置用高频电源46在 规定的时刻输出偏置用的高频电力。高频电力施加单元35的高频输出，通过匹配器(省略图示)施加到上部电极24。 另一方面，高频电力施加单元27的偏置用高频输出通过匹配器和低通滤波器(均省略图 示)施加到下部电极23。气体激励用的高频电力施加单元35的触发信号A和偏置用高频 电力施加单元27的触发信号B，在控制器40内被定时(timing)控制。
在使用这样构成的基板处理装置10对作为被处理基板的晶片W实施等离子体处 理的情况下，首先，将晶片W搬入腔室22内，并在载置在载置台23上。接着，通过APC阀26等将腔室22内的压力设定为例如3. 3Pa(25mTorr)。此外， 将晶片W的温度设定为例如80°C。然后，以例如200sCCm从喷淋头24的气体供给部30向 腔室22内供给例如CF4气体。然后，在预先设定的任意时刻从高频电力施加单元35向上 部电极24施加例如60MHz的高频电力，此外，从高频电力施加单元27向载置有晶片W的下 部电极23施加例如2MHz的高频电力。施加于上部电极24的高频电力被释放到处理空间 S，利用它激励处理气体而产生等离子体，利用该等离子体实行各种处理。此外，利用施加于 下部电极23的高频电力，将在处理空间S产生的等离子体向被载置在载置台23上的晶片 W引入。以下对本发明的基板处理方法的第一实施方式进行说明。图3是表示使高频施加单元35 (以下也称为“RF1”)和高频电力施加单元27 (以 下也称为“RF2”)的输出变化的时刻的时序图，是本发明涉及的基板处理方法的第一实施 方式的时序图。该实施方式表示如下情况，在使RF1和RF2的输出均周期性变化的脉冲控制的情 况下，将RF1的脉冲周期设定为比RF2的脉冲周期小。在图3中，首先，以规定的周期对RF1进行接通断开控制。在RF1为接通的情况下， 向例如上部电极24施加规定波形的输出。图3中，下侧的虚线所包围的控制是基于本实施 方式的控制，因此在图3中，上侧虚线所包围的控制是参考例。现在，由于将RF1的脉冲周期设定为比RF2的脉冲周期小，所以在上侧虚线所包围 的作为参考例的控制中，在RF1两次接通断开的期间，RF2 —直处于接通状态。因而产生在 RF1为断开的状态下，RF2为接通状态的情况，在该情况下，RF2的高频电力的Vpp(振幅) 变大，成为在处理室22内的异常放电等的原因。因此，在本实施方式中，在图3中，如下侧的虚线所包围的那样，在RF1为断开的范 围内，对RF2进行控制，使其断开或使其输出下降。由此，能够防止RF2的高频电力的Vpp 增大从而避免处理室22内的异常放电等不良状况，执行正常的处理。此外，通过对RF1进 行脉冲控制能够抑制等离子体发生时的气体的离解，并且通过对RF2进行脉冲控制能够实 现反应生成物的排气时间的最优化，即实现停止引入在此期间进行排气的排气时期的适当 化。在此，使RF2的输出下降是指使RF2的输出比RF1为设定输出时的RF2的设定输出 小，RF2的输出的下降程度设为，不论RF1是否断开，不发生由接通RF2引起的弊端、即RF2 的高频电力的振幅(Vpp)不超过RF1为设定输出时的RF2的高频电力的振幅的范围。具体 而言，将RF2的输出设为RF1的脉冲接通的负荷率(％ )以下。即，如果RF1的脉冲接通的 负荷率为90%，则将RF2的输出设为设定输出的90%以下，如果RF1的脉冲接通的负荷率 为50%，则将RF2的输出设为设定输出的50%以下。在此，RF1和RF2的设定输出是指分别对RF1和RF2进行脉冲控制时的功率输出 较高的一方的输出。此外，RF1的脉冲接通的负荷率(％ )用((RF1接通的期间)/(RFl接通的期间+RF1断开的时间))X 100表示。在本实施方式中，RF1的脉冲接通的负荷率设为例如50% 98%。接着，对本实施方式的变形例进行说明。图4是图3中的RF1的接通断开控制(脉冲控制)和输出波形的关系的说明图。 在图4(A)中，在RF1接通的情况下输出预先决定的设定输出电力例如500W，在RF1断开的 情况下不输出电力，输出电力变为零。此外，在图4(B)中，表示RF1的接通断开时的波形。在本实施方式中，RF1的控制不仅接通断开，而且也能够以相对于设定输出为规定 比例的输出值的方式进行输出控制。图5是表示将RF1的输出控制为高电平和输出接近为0的低电平时的脉冲控制与 输出波形的关系的图。在图5(A)中，RF1的输出以脉冲的形式变更为设定输出电力400W(高 电平)和例如作为25%的100W(低电平)，在图5⑶中，表示分别与高电平和低电平对应 的输出波形。像这样，相对于以脉冲的形式变更为高电平和低电平的RF1的输出，在RF1为 不参与等离子体产生的低电平的情况下，对RF2进行控制，使RF2断开或使RF2的输出与其 设定输出相比下降。据此，能够防止RF2中的高频电力的Vpp增大，避免异常放电等不良状况，进行正
常的处理。在本实施方式中，优选作为激励电力施加部的输出的激励用高频电力发生变动的 脉冲频率为100Hz 100kHz。此时，最短周期为10 ii sec、最长周期为10msec。此外，优选 作为偏置电力施加部的输出的偏置用高频电力发生变动的脉冲频率为1Hz 1kHz。此时， 最短周期为1msec、最长周期为lsec。另外，在上述基板处理方法的第一实施方式和变形例中，作为按照使RF2断开或 者使RF2的输出下降的方式进行控制时的条件，以RF1断开的情况(第一实施方式)或RF1 为不参与等离子体发生的低电平的情况(变形例)这样的RF1的输出状态加以定义。另一方面，在上述实施方式那样的脉冲等离子体中，在RF1被断开之后或RF1下降 到不参与等离子体发生的低电平之后，成为作为余辉等离子体(afterglow plasma)残留有 等离子体的状态。因而，如果不是在RF1的输出状态下而是在处理室22内的状态下对按照使RF2断 开或者使其输出下降的方式进行控制时的条件加以定义，则能够说成是等离子体不存在的 状态的情况或者余辉等离子体的状态的情况。接着，对本发明的基板处理方法的第二实施方式进行说明。图6是本发明的基板处理方法的第二实施方式的时序图。该实施方式是表示对 RF1和RF2均进行脉冲控制的情况，并且RF1的脉冲周期设定为比RF2的脉冲周期大的情 况。在图6中，首先，RF1以规定的周期被接通断开控制。在RF1接通的情况下，从RF1 向例如上部电极24施加规定波形的输出。在图6中，上侧的虚线所包围的控制是参考例， 在图6中，下侧的虚线所包围的控制是本实施方式的控制。现在，由于将RF1的脉冲周期设定为比RF2的脉冲周期大，所以在上侧的虚线所包 围的参考例的控制中，在RF2两次接通断开的期间，RF1 —直保持接通状态。但是，之后，在 RF1为断开的状态下，产生RF2为接通状态的情况，在该情况下，RF2的高频电力的Vpp (振 幅)变大，成为异常放电等的原因。
因此，在本实施方式中，在图6中，如下侧的虚线所包围的那样，在RF1为断开的范 围内，对RF2进行控制，使其断开或使其输出下降。据此，能够避免RF2的高频电力的振幅(Vpp)超过RF1为设定输出时的RF2的高 频电力的振幅(Vpp)，消除处理室22内的异常放电等不良状况，进行正常的处理。此外，也 能够得到基于对RF1进行脉冲控制的等离子体发生时的气体离解抑制效果、和实现基于对 RF2进行脉冲控制的反应生成物的排气时间的最优化的效果。在本实施方式中，使RF2的输出下降的程度与上述第一实施方式的情况同样。此 外，与上述实施方式同样，不仅将RF1的输出接通断开，而且对RF1的输出进行控制使其输 出以脉冲的形式切换成高电平和输出接近0的低电平，与此对应，也可以对RF2的输出进行 控制。此外，在本实施方式中，按照使RF2断开或使其输出下降的方式进行控制时的条 件可以说是没有等离子体的状态的情况或余辉等离子体的状态的情况。接着对本发明涉及的基板处理方法的第三实施方式进行说明。图7是本发明涉及的基板处理方法的第三实施方式的时序图。该实施方式表示 RF2总是导通的状态下，仅对RF1进行脉冲控制的情况。在图7中，RF1以规定的等间隔被接通断开控制，在RF1接通的情况下，从RF1向 例如上部电极24施加规定波形的输出。在图7中，上侧的虚线所包围的控制是参考例，在 图7中，下侧的虚线所包围的控制是本实施方式的控制。现在，虽然RF1以规定的等间隔被接通断开控制，但是RF2 —直保持接通状态， 因此在RF1断开的状态下，产生RF2成为接通状态的情况，在该情况下，RF2的高频电力的 Vpp(振幅)变大，成为异常放电等的原因。因此，在本实施方式中，如图7中的下侧虚线所包围的那样，在RF1断开的范围内， 以使RF的输出下降的方式进行控制。由此，以RF2的高频电力的Vpp不超过RF1为设定输 出时的RF2的高频电力的Vpp的方式进行控制，能够正常地保持偏置用高频电力。此外，也 能够得到基于对RF1进行脉冲控制的等离子体发生时的气体离解抑制效果。在本实施方式中，RF2的输出的下降程度与第一实施方式等同样，设为不论RF1是 否断开，不发生由接通RF2引起的弊端、即RF2的高频电力的振幅(Vpp)不比RF1为导通时 的值增大的范围即可。此外，在本实施方式中，与上述各实施方式同样，不仅使RF1的输出接通断开，而 且对RF1的输出进行控制使其以脉冲的形式切换成高电平和输出接近0的低电平，与此对 应，也可以对RF2的输出进行控制。此外，在本实施方式中，按照使RF2断开或者使其输出下降的方式进行控制时的 条件能够说成是没有等离子体的状态的情况或余辉等离子体的状态的情况。在上述基板处理装置的实施方式中，例示了输出具有比较高的频率的高频电力的 高频电力施加单元35与上部电极24连接，输出具有比较低的频率的高频电力的高频电力 施加单元27与下部电极23连接。也可以取而代之，如图8所示，使输出具有比较高的频率 的高频电力的高频电力施加单元35、和输出具有比较低的频率的高频电力的高频电力施加 单元27均与下部电极23连接。在该基板处理装置中，也能够发挥如上述实施方式所说明 那样的效果。
接着，对本发明涉及的基板处理装置的其它实施方式进行说明。图9是表示本发明涉及的基板处理装置的其它实施方式的截面图。在图9中，该基板处理装置50是应用直流电压作为偏置电压的基板处理装置，具 有处理室(腔室)22、配置在该腔室22内的晶片W的载置台23、以与载置台23相对的方式 配置在腔室22的上方的喷淋头24、对腔室22内的气体等进行排气的TMP (Turbo Molecular 卩1111^)25、和作为可变式蝶形阀的4 (仏(^ 衍￥6 Pressure Control)阀26，其配置在腔室 22和TMP25之间，对腔室22内的压力进行控制。载置台23与高频电力施加单元51和DC脉冲施加单元45连接，高频电力施加单 元51作为激励用电力向载置台23施加比较高的频率、例如60MHz的高频电力。由此，载置 台23作为向载置台23和喷淋头24之间的处理空间S放出高频电力的下部电极起作用。此 外，DC脉冲施加单元45向下部电极23施加离子引入用的例如100 1200V的偏置用直流 电压。此时，处理空间S的等离子体中的阳离子被引入到施加有直流电压的下部电极23。 由此，控制处理空间S内的等离子体状态。喷淋头(上部电极)24由圆板状的气体供给部30构成，气体供给部30具有缓冲 室32。缓冲室32通过气体通气孔34与腔室22内连通。高频电力施加单元51和DC脉冲施加单元45分别通过导线与控制部60电连接。 控制部60将高频电力施加单元51和DC脉冲施加单元45分别独立地在规定的时刻接通 断开控制。在此，规定的时刻是指预先设定的任意时刻，例如，将高频电力施加单元51以 100 usee间隔反复接通断开，将DC脉冲施加单元45以不同的ly sec间隔反复接通断开。 在该情况下，也能够使间隔依次或者随机地变化。在基板处理装置50的腔室22内，如上所述，通过下部电极23向处理空间S放出 高频电力，使从喷淋头24供给到处理空间S的处理气体成为高密度的等离子体，产生离子 或自由基，利用该离子或自由基对晶片W实施蚀刻处理。图10是表示图9的高频电力施加单元51和DC脉冲施加单元45的结构的图。在 图10中，高频电力施加单元51具备激励用高频电源61和省略图示的匹配器。此外，DC脉 冲施加单元45具备DC电源66和省略图示的低通滤波器。控制部60由触发信号发生器构成，对高频电力施加单元51的触发信号C，输入高 频电力施加单元51的激励用高频电源61，对DC脉冲施加单元45的触发信号D，输入DC脉 冲施加单元45的DC电源66。而且，根据来自控制器60的触发信号C，高频电力施加单元51的激励用高频电源 61在规定的时刻输出等离子体发生用的高频电力。此外，根据来自控制器60的触发信号 D，DC脉冲施加单元45的DC电源66在规定的时刻输出施加于下部电极23的直流电压。高频电力施加单元51的高频输出，通过省略图示的匹配器施加到下部电极23。另 一方面，DC脉冲施加单元45的输出电压通过省略图示的低通滤波器施加到下部电极23。 对高频电力施加单元51的触发信号C和对DC脉冲施加单元45的触发信号D，在控制器60 内被定时控制。接着，对本发明涉及的基板处理方法的第四实施方式进行说明。图11是本发明涉及的基板处理方法的第四实施方式的时序图。本实施方式表示 向载置基板的下部电极23施加的RF1和在规定的时刻对偏置用直流电压进行脉冲控制的情况。在图11中，首先，RF1以规定的等间隔被接通断开控制。在RF1接通的情况下，从 RF1向下部电极23施加规定波形的输出。在图11中，上侧的虚线所包围的控制是参考例， 在图11中，下侧的虚线所包围的控制是本实施方式的控制。现在，RF1的脉冲周期设定为比DC的脉冲周期大，在上侧的虚线所包围的参考例 的控制中，在DC脉冲被两次接通断开的期间，RF1 —直保持接通状态。但是，存在在接着的 RF1断开的状态下，DC脉冲成为接通的状态，在该情况下，向DC脉冲电路的负载变大，有可 能使电路损坏。因此，在本实施方式中，如图11中的下侧虚线所包围的那样，在RF1断开的范围 内，以使DC脉冲的输出与设定值相比下降的方式进行控制。另外，DC脉冲的输出不为零。 由此，避免RF1为断开状态时的向DC脉冲电路的负载增大，能够事先防止DC脉冲电路的破 坏。此外，也能够得到抑制对生成等离子体的RF1输出进行脉冲控制导致的等离子体发生 时的气体离解的效果、和实现基于对DC进行脉冲控制的离子能量的单色化的效果。在本实施方式中，在RF1断开的范围内，使DC脉冲的输出下降时的下降程度为，不 论RF1是否断开，不发生由接通DC脉冲引起的弊端、即由施加直流电压引起的发热量不超 过在RF1为设定输出状态下施加直流电压时的发热量的范围即可。具体而言，将DC脉冲施 加单元45的输出设定成相对于设定输出为RF1的脉冲接通的负荷率(％ )以下。即，如果 RF1的脉冲接通的负荷率为90%，则将DC脉冲施加单元45的输出设定成设定输出的90% 以下，如果RF1的脉冲接通的负荷率为50%，则将DC脉冲施加单元45的输出设定成设定输 出的50%以下。在本实施方式中，与上述实施方式同样，不仅对RF1的输出进行接通断开控制，而 且对RF1的输出进行控制使其以脉冲的形式切换成高电平和输出接近0的低电平，在RF1 为断开或低电平的情况下，也可以以DC脉冲的输出下降的方式进行控制。此外，在本实施方式中，以使DC脉冲的输出下降的方式进行控制时的条件能够说 成是等离子体不存在的状态的情况或余辉等离子体的状态的情况。在上述各实施方式中，实施等离子体处理的基板并不限定于半导体设备用晶片， 也可以是在 LCD (Liquid Crystal Display)或 FPD (FlatPanel Display)等中使用的各种 基板、光掩模、CD基板、印刷基板等。另外，向系统或装置提供存储介质，该系统或装置的计算机(或者CPU、MPU等)读 出并执行在存储介质中存储的程序代码，从而可以达成本发明的目的，其中，该存储介质存 储有实现上述各实施方式的功能的软件的程序代码。这样的情况下，从存储介质读出的程序代码本身实现上述各实施方式的功能，该 程序代码和存储有该程序代码的存储介质构成本发明。另外，作为用于供给程序代码的存储介质，可以使用例如软盘(注册商标)；硬盘； 光磁盘；CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW 等光盘；磁带；非易失性 存储卡；和ROM等。另外，也可以通过网络下载程序代码。另外，也包括下述情况通过执行由计算机读出的程序代码，不仅能够实现上述 各实施方式的功能，还能够基于该程序代码的指示，由在计算机上运行的0S(operating system:操作系统)等执行部分或全部实际的处理，通过该处理实现上述各实施方式的功能。 此外，还包括下述情况将从存储介质读出的程序代码写入存储器，其中，该存储 器设置在被插入计算机的功能扩展板或与计算机连接的功能扩展单元中，之后，基于该程 序代码的指示，在扩展板或扩展单元中具备该扩充功能的CPU等进行实际处理的一部分或 全部，通过该处理实现上述各实施方式的功能。
权利要求
一种使用基板处理装置的基板处理方法，该基板处理装置具有收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持所述基板的方式形成；激励电力施加部，其向所述收容室内施加气体激励用高频电力；和偏置电力施加部，其向所述下部电极施加偏置用高频电力，所述基板处理方法的特征在于按照在规定的时刻改变所述激励电力施加部的输出使所述气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制，并且还按照如下方式进行控制在通过所述激励电力施加部的控制使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉状态时，使所述偏置电力施加部断开、或者使所述偏置电力施加部的输出与在所述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的所述偏置电力施加部的输出相比下降。
2.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于在使所述偏置电力施加部的输出下降时，对所述偏置电力施加部的输出进行调整，使 得所述偏置用高频电力的振幅(Vpp)不超过所述激励电力施加部的输出为设定输出时的 所述偏置用高频电力的振幅(Vpp)。
3.如权利要求1所述的基板处理方法，其特征在于断开所述偏置电力施加部的时间和使输出下降的时间的总和，比通过所述激励电力施 加部的控制使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉状态的时间的总和长。
4.如权利要求1 3中任一项所述的基板处理方法，其特征在于以在规定的时刻进行所述偏置电力施加部的接通断开或输出的下降使所述偏置用高 频电力间歇地变化的方式进行控制。
5.如权利要求4所述的基板处理方法，其特征在于使所述激励电力施加部的输出变化的脉冲周期与使所述偏置电力施加部的输出变化 的脉冲周期不同。
6.如权利要求5所述的基板处理方法，其特征在于所述激励电力施加部的输出变化的脉冲频率为IOOHz 100kHz，所述偏置电力施加部 的输出变化的脉冲频率为IHz IkHz。
7.一种基板处理装置，其具有收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持所述基板的方式形成； 激励电力施加部，其向所述收容室内施加气体激励用高频电力；和 偏置电力施加部，其向所述下部电极施加偏置用高频电力， 所述基板处理装置的特征在于具备控制部，其按照如下所述方式进行控制在规定的时刻改变所述激励电力施加部 的输出，使所述气体激励用高频电力间歇地变化，并且在通过所述激励电力施加部的控制 使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉状态时，使所述偏置电力施加部断开、 或者使所述偏置电力施加部的输出与在所述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的 所述偏置电力施加部的输出相比下降。
8.一种使用基板处理装置的基板处理方法，该基板处理装置具有 收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持所述基板的方式形成； 激励电力施加部，其向所述收容室内施加气体激励用高频电力；和 偏置电压施加部，其向所述下部电极施加偏置用直流电压， 所述基板处理方法的特征在于以在规定的时刻改变所述激励电力施加部的输出使所述气体激励用高频电力间歇地 变化的方式进行控制，并且还按照如下方式进行控制在利用所述激励电力施加部的控制 使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态时，使所述偏置电压施加部的输 出与在所述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的所述偏置电压施加部的输出相比 下降。
9.如权利要求8所述的基板处理方法，其特征在于在使所述偏置电压施加部的输出下降时，对所述偏置电压施加部的输出进行控制，使 得因向所述下部电极施加的直流电压导致的发热量不超过所述激励电力施加部的输出为 设定输出时的因向所述下部电极施加的直流电压导致的发热量。
10.如权利要求8所述的基板处理方法，其特征在于使所述偏置电压施加部的输出下降的时间的总和，比通过所述激励电力施加部的控制 使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态的时间的总和长。
11.如权利要求8 10中任一项所述的基板处理方法，其特征在于以在规定的时刻进行所述偏置电压施加部的输出的下降使得向所述下部电极施加的 直流电压间歇地变化的方式进行控制。
12.如权利要求11所述的基板处理方法，其特征在于使所述激励电力施加部的输出变化的脉冲周期与使所述偏置电压施加部的输出变化 的脉冲周期不同。
13.如权利要求12所述的基板处理方法，其特征在于所述激励电力施加部的输出变化的脉冲频率为IOOHz IOOkHz，所述偏置电压施加部 的输出变化的脉冲频率为IOOkHz IMHz。
14.一种基板处理装置，其具有 收容基板的收容室；下部电极，其配置在该收容室内，以保持所述基板的方式形成； 激励电力施加部，其向所述收容室内施加气体激励用高频电力；和 偏置电压施加部，其向所述下部电极施加偏置用直流电压， 所述基板处理装置的特征在于具备控制部，其按照如下所述方式进行控制在规定的时刻改变所述激励电力施加部 的输出，使所述气体激励用高频电力间歇地变化，并且，在通过所述激励电力施加部的控制 使所述收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态时，使所述偏置电压施加部的输 出与在所述激励电力施加部的输出为设定输出情况下的所述偏置电压施加部的输出相比 下降。
全文摘要
本发明提供一种基板处理装置和基板处理方法。该基板处理方法，对激励电力施加部的输出变动和偏置电力施加部的输出变动的时刻进行调整，抑制偏置用高频电力的振幅的增大，事先防止异常放电等问题发生。在使用基板处理装置的基板处理方法中，以在规定的时刻改变激励电力施加部(35)的输出使气体激励用高频电力间歇地变化的方式进行控制，并且利用激励电力施加部(35)的控制使收容室内成为等离子体不存在的状态或余辉的状态时，以使偏置电力施加部(27)断开或使其输出在与激励电力施加部的输出为设定输出情况下的偏置电力施加部的输出相比下降的方式进行控制，其中，基板处理装置具有载置台(23)、与其相对配置的上部电极(24)、向上部电极(24)施加气体激励用高频电力的激励电力施加部(35)、和向下部电极(23)施加偏置用高频电力的偏置电力施加部(27)。
文档编号H01J37/32GK101853770SQ20101015500
公开日2010年10月6日 申请日期2010年3月31日 优先权日2009年3月31日
发明者大瀬刚, 山田纪和, 桧森慎司, 阿部淳 申请人:东京毅力科创株式会社