等离子体处理装置和处理方法与流程

[0001]
本发明涉及等离子体处理装置和处理方法。


背景技术：

[0002]
已知有一种技术，在蚀刻时，通过使施加的离子吸引用的高频功 率与等离子体生成用的高频功率的通断(on
·
off：接通和关断)同步， 以使离子到达多晶硅层上，使多晶硅层的蚀刻速率均匀(例如，参照 专利文献1)。
[0003]
现有技术文献
[0004]
专利文献
[0005]
专利文献1：日本特开平10-64915号公报


技术实现要素：

[0006]
发明要解决的技术问题
[0007]
本发明提供一种能够控制离子能分布的等离子体处理装置和处理 方法。
[0008]
用于解决技术问题的技术方案
[0009]
依照本发明的一个方式，提供一种等离子体处理装置，其包括： 载置基片的第一电极；用于生成等离子体的等离子体生成源；对上述 第一电极供给偏置功率的偏置电源；对上述等离子体生成源供给频率 比上述偏置功率高的生成源功率的生成源电源；和控制上述偏置电源 和上述生成源电源的控制部，上述生成源功率具有第一状态和第二状 态，上述控制部进行控制，使得与跟上述偏置功率的高频的周期同步 的信号、或者基准电气状态的一个周期内的相位同步地交替施加上述 第一状态和上述第二状态，其中上述基准电气状态表示在上述偏置功 率的供电系统中测量出的电压、电流或者电磁场中任一者，并且，上 述控制部在至少上述基准电气状态的一个周期内的相位的负侧峰值时 将生成源功率控制为关断。
[0010]
发明效果
[0011]
依照一个方面，能够控制离子能分布。
附图说明
[0012]
图1是表示一实施方式的等离子体处理装置的一例的图。
[0013]
图2是表示一实施方式利用安装于供电系统的传感器的相位信号 进行控制的情况，或者利用与偏置功率的高频的周期同步的信号进行 控制的情况的图。
[0014]
图3是表示一实施方式的控制部的结构的一例的图。
[0015]
图4是用于说明倾斜的产生的图。
[0016]
图5是表示一实施方式的实施例1中使用的lf电压和hf电压的 波形的图。
[0017]
图6是表示与图5的hf的脉冲施加时刻对应的离子能分布的测量 结果例的图。
[0018]
图7是表示一实施方式的实施例2的离子能分布与生成源功率的 相关性的图。
[0019]
图8是表示一实施方式的实施例3的生成源功率的种类(cw、ssp 相位)与等离子体电子密度的面内分布的关系的图。
[0020]
图9是表示一实施方式的实施例4的等离子体电子密度的面内分 布与偏置功率相关性的测量结果例的图。
[0021]
图10是表示一实施方式的实施例5的偏置功率和等离子体电子密 度的时间变化的图。
[0022]
图11是用于说明一实施方式的实施例6的生成源功率的脉冲施加 时刻的图。
[0023]
图12是表示与图11的周期的生成源功率的脉冲施加时刻对应的 离子能分布的测量结果例的图。
[0024]
图13是用于说明一实施方式的实施例7的生成源功率的脉冲施加 时刻的图。
[0025]
图14是表示与图13的相位的生成源功率的脉冲施加时刻对应的 离子能分布的测量结果例的图。
[0026]
图15是用于说明一实施方式的实施例8的生成源功率与占空比相 关性的图。
[0027]
图16是表示基于图15的生成源功率的脉冲占空比的离子能分布 的测量结果例的图。
[0028]
图17是用于说明一实施方式的实施例9的生成源功率的脉冲施加 时刻(与相位相关)的图。
[0029]
图18是表示与图17的生成源功率的脉冲施加时刻(与相位相关) 对应的离子能分布的测量结果例的图。
[0030]
图19是用于说明一实施方式的hf的接通和关断以及离子和电子 的动作的图。
[0031]
图20是用于说明高能离子的二次电子释放的图。
[0032]
图21是表示一实施方式的变形例的偏置功率和生成源功率的脉冲 施加时刻的图。
[0033]
图22是用于说明一实施方式的生成源功率关断期间的电子的动作 的图。
[0034]
图23是表示将生成源功率关断后电子消失的时间的图。
[0035]
图24是示意性地表示比较例的生成源功率的接通和关断以及到达 基片的电子数的图。
[0036]
图25是示意性地表示一实施方式的生成源功率的接通和关断和到 达基片的电子数的图。
[0037]
图26是用于说明一实施方式的生成源功率的接通和关断的时刻及 其效果的图。
[0038]
附图标记说明
[0039]1……
等离子体处理装置
[0040]
10
……
处理容器
[0041]
16
……
下部电极(载置台)
[0042]
20
……
esc电极
[0043]
22
……
esc直流电源
[0044]
24
……
聚焦环
[0045]
26
……
下部电极覆盖件
[0046]
34
……
上部电极
[0047]
48
……
高频电源
[0048]
50
……
电压可变式直流电源
[0049]
66
……
处理气体供给源
[0050]
84
……
排气装置
[0051]
90
……
低频电源
[0052]
100
……
处理器
[0053]
102
……
信号产生电路
[0054]
200
……
控制部。
具体实施方式
[0055]
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图 中，对相同的构成部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
[0056]
以下，将生成源功率的频率(高频)称为“hf”(high frequency)， 将生成源功率称为“hf功率”。并且，将频率比生成源功率低的偏置 功率的频率(低频)称为“lf”(low frequency)，将偏置功率称为“lf 功率”。
[0057]
[等离子体处理装置的整体结构]
[0058]
首先，参照图1，说明一实施方式的等离子体处理装置1的一例。 图1是表示一实施方式的等离子体处理装置的一例的图。
[0059]
一实施方式的等离子体处理装置1是电容耦合型的等离子体处理 装置。例如具有表面由实施了阳极氧化处理铝构成的圆筒状的处理容 器10。处理容器10接地。
[0060]
在处理容器10的底部隔着由陶瓷等构成的绝缘板12配置圆柱状 的支承台14，在该支承台14上设置有例如由氧化铝形成的下部电极 16。下部电极16作为载置台发挥作用，在其上隔着静电吸盘18载置 作为被处理体的一例的基片w。
[0061]
在下部电极16的上表面设置有利用静电力吸附保持晶片w的静 电吸盘18。静电吸盘18具有这样的结构：在一对绝缘层或者绝缘片之 间夹着由导电膜构成的esc电极20。esc电极20与esc直流电源22 电连接。从esc直流电源22输出的直流电压被施加到esc电极20。 通过由此产生的库伦力等静电力将基片w吸附保持在静电吸盘18。
[0062]
在下部电极16上基片w的周围，配置有例如由硅形成的导电性 的聚焦环24。聚焦环24也称为蚀刻环。在下部电极16和支承台14 的侧面设置有例如由石英形成的圆筒状的下部电极覆盖件26。
[0063]
在基座支承台14的内部例如以环状设置有致冷剂室28。从设置于 外部的冷却单元经由配管30a、30b对致冷剂室28循环供给规定温度 的致冷剂例如氟类非活性液体，通过致冷剂的温度能够控制下部电极 16上的基片w的处理温度。此外，致冷剂是被循环供给到配管30a、 30b的温度调节用介质的一例，温度调节用介质不仅冷却下部电极16 和基片w，也有进行加热的情况。
[0064]
而且，来自热传导气体供给机构的热传导气体例如he气体经由气 体供给通路32被供给到静电吸盘18的上表面与基片w的背面之间。
[0065]
在下部电极16的上方，以与下部电极16相对且平行地设置有上 部电极34。上部电极34与下部电极16之间构成等离子体处理空间。 上部电极34形成与下部电极16上的基片w
相对并与等离子体处理空 间接触的面，即相对面。
[0066]
上部电极34隔着绝缘性的遮挡部件42支承于处理容器10的上部。 上部电极34包括：上部电极板36，其构成与下部电极16相对的相对 面并具有多个气体释放孔37；和上部电极支承体38，其可拆装地支承 该上部电极板36，由导电性材料例如阳极氧化处理过的氧化铝构成。 上部电极板36可以由例如硅、sic形成。在上部电极支承体38的内部 设置有气体扩散室40，与气体释放孔37连通的多个气体流通孔41从 该气体扩散室40向下方延伸。
[0067]
在上部电极支承体38形成有向气体扩散室40导入处理气体的气 体导入口62，在该气体导入口62连接有气体供给管64，在气体供给 管64连接处理气体供给源66。在气体供给管64从上游侧起依次设置 有质量流量控制器(mfc)68和开闭阀70。于是，能够从处理气体供 给源66供给用于蚀刻的处理气体。处理气体从气体供给管64到达气 体扩散室40，经气体流通孔41从气体释放孔37以喷淋状被释放到等 离子体处理空间。像这样，上部电极34作为用于供给处理气体的喷淋 头发挥作用。
[0068]
上部电极34与电压可变式直流电源50连接，将来自电压可变式 直流电源50的直流电压施加到上部电极34。电压可变式直流电源50 的极性、电流和电压、以及接通和关断电流、电压的电子开关的控制， 是由控制部200控制的。
[0069]
下部电极16经供电杆47和hf匹配器46与高频电源48连接。高 频电源48对下部电极16施加hf功率。下部电极16经供电杆89和 lf匹配器88与低频电源90连接。低频电源90对下部电极16施加lf 功率。由此，将离子吸引到下部电极16上的基片w。hf的频率在 13.56mhz以上，lf的频率比hf的频率低，在200khz～13.56mhz的 范围内。例如相对于400khz的lf功率，可以输出40mhz的hf功率。 hf匹配器46使高频电源48的内部阻抗与负载阻抗匹配。lf匹配器 88使低频电源90的内部阻抗与负载阻抗匹配。下部电极16可以与用 于将规定的高频接地的滤波器94连接。此外，可以将从高频电源48 供给的hf功率施加到上部电极34。
[0070]
在处理容器10的底部设置有排气口80，该排气口80经排气管82 与排气装置84连接。排气装置84具有涡轮分子泵等真空泵，能够将 处理容器10内减压至所希望的真空度。此外，在处理容器10的侧壁 设置有基片w的送入送出口85，该送入送出口85能够通过闸阀86开 闭。此外，沿处理容器10的内壁可拆装地设置有用于防止蚀刻副产物 (沉积物)附着到处理容器10的沉积物遮挡件11。即，沉积物遮挡件 11构成处理容器的壁。此外，沉积物遮挡件11也设置于下部电极覆盖 件26的外周。在处理容器10的底部的、处理容器壁侧的沉积物遮挡 件11与下部电极覆盖件26侧的沉积物遮挡件11之间，设置有排气板 83。作为沉积物遮挡件11和排气板83能够使用在铝材覆盖有y2o3等 陶瓷的部件。
[0071]
在上述结构的等离子体处理装置1中进行蚀刻处理时，首先，使 闸阀86为开放状态，经送入送出口85将基片w送入处理容器10内， 并载置在下部电极16上。然后，从处理气体供给源66将用于蚀刻的 处理气体以规定的流量供给到气体扩散室40，并经气体流通孔41和气 体释放孔37供给到处理容器10内。此外，用排气装置84对处理容器 10内进行排气，使其中的压力为例如0.1～150pa范围内的设定值。作 为处理气体，能够采用一直以来使用的各种处理气体。例如，能够优 选使用c4f8气体等含碳氟元素的气体。而且，也可以包含ar气体、o2气体等的其他气体。
[0072]
如上所述，在处理容器10内导入了蚀刻气体的状态下，从高频电 源48将hf功率施
加到下部电极16。此外，从低频电源90将lf功率 施加到下部电极16。此外，从电压可变式直流电源50将直流电压施加 到上部电极34。此外，从esc直流电源22将直流电压施加到esc电 极20，将基片w吸附保持在下部电极16。
[0073]
从上部电极34的气体释放孔37释放的处理气体主要由hf功率解 离和电离而生成等离子体。用等离子体中的自由基、离子对基片w的 被处理面进行蚀刻。此外，通过对下部电极16施加lf功率，能够控 制等离子体中的离子来蚀刻高高宽比的孔等，能够扩大等离子体的控 制边缘。
[0074]
[控制部]
[0075]
在等离子体处理装置1设置有控制装置整体的动作的控制部200。 控制部200按照保存于rom(read only memory：只读存储器)和 ram(random access memory：随机存取存储器)等存储器的方案， 执行蚀刻等所希望的等离子体处理。在方案中设定有与处理条件对应 的装置的控制信息，即处理时间、压力(气体的排气)、高频功率和/ 或电压、各种气体流量、处理容器内温度、从冷却器输出的致冷剂的 温度等。此外，表示上述的程序和处理条件的方案也可以存储在硬盘 或半导体存储器中。另外，方案也可以在保存于cd-rom、dvd等移 动式计算机可读取的存储介质的状态下设置在规定位置，能够被读取。
[0076]
也可以进行控制，以使hf功率的通断或者高低(high
·
low)与 跟偏置功率的高频的周期同步的信号、或者在偏置功率的供电系统中 测量出的电压、电流或电磁场中任一者的一个周期内的相位同步。例 如，可以为控制部200进行控制，以使hf功率的通断或者高低与lf 的电压或者电流的一个周期内的相位同步。由此，能够控制离子和自 由基的量和质。并且，能够降低imd的产生。
[0077]
偏置功率的供电系统是指低频电源90
→
lf匹配器88
→
供电杆89
ꢀ→
下部电极16
→
(等离子体)
→
上部电极34
→
(地)。在偏置功率的 供电系统中测量的电压、电流或者电磁场中任一者是指在从低频电源 90经lf匹配器88的内部和供电杆89至下部电极16为止的部分以及 上部电极34中测量的电压、电流或者电磁场。
[0078]
另外，也将与偏置功率的高频的周期同步的信号的状态、或者在 偏置功率的供电系统中测量出的电压、电流或者电磁场中任一者称为
ꢀ“
基准电气状态”。hf功率(生成源功率)被控制成与基准电气状态 的一个周期内的相位同步地按后述的第一状态和第二状态交替施加。
[0079]
将在偏置功率的供电系统中测量出的电压、电流或者电磁场作为
ꢀ“
基准电气状态”的情况下，基准电气状态优选是从下部电极16至经 供电杆47连接的匹配器的内部为止的任一部件中测量的电压、电流或 者电磁场。
[0080]
作为在偏置功率的供电系统中测量基准电气状态的方法，能够例 举出在偏置功率的供电系统的任一部件的附近设置电压探针、电流探 针、bz探针(测量感应磁场的探针)的方法。由此，用各探针计测各 部件的电压、电流或者感应磁场。
[0081]
例如，图2是将在偏置功率的供电系统测量出的电压、电流或者 电磁场中任一者作为“基准电气状态”的情况的一例。例如在图3的 (a)中，处理器100从安装于供电系统的vi探针等传感器输入hf 的电压或电流、lf的电压或电流、hf的相位信号或lf的相位信号中 任一者。处理器100与基准电气状态的一个周期内的相位同步地按第 一状态和第二状态交替施加生成源功率，该基准电气状态表示输入的 hf的电压或电流、lf的电压或电流、hf的
相位信号或lf的相位信 号中任一者。
[0082]
也可以为处理器100不基于来自传感器的信号，而生成与从低频 电源90输出的偏置功率的高频的周期同步的信号。在该情况下，能够 将该信号的状态作为基准电气状态。此外，能够省去在偏置功率的供 电系统中测量基准电气状态的步骤。例如在图2的(b)中，处理器100 从低频电源90输入lf的相位信号(小功率波形)或者与偏置功率的 信息相关的信号，基于该输入信号生成与偏置功率的高频的周期同步 的信号。处理器100将生成的信号输出到高频电源48。高频电源48 基于该信号以第一状态和第二状态交替施加生成源功率。
[0083]
此外，也可以为处理器100不基于来自低频电源90的信号，而生 成与偏置功率的低频的周期同步的信号。在该情况下，处理器100生 成例如具有图2的lf所示的周期的信号，并且生成与该信号同步的、 例如图2的hf所示的通断信号。处理器100将生成的信号输出到低频 电源90和高频电源48。低频电源90基于该信号输出偏置功率。高频 电源48基于该信号以第一状态和第二状态交替地施加生成源功率。即， 在与跟偏置功率的低频的周期同步的信号同步地交替施加第一状态和 第二状态的情况下，该信号是不基于来自低频电源90的信号而生成的 信号，可以是与偏置功率的低频的周期同步的信号。
[0084]
此外，下部电极16是载置基片w的第一电极的一例。上部电极 是与第一电极相对的第二电极的一例。低频电源90是对第一电极供给 lf功率的偏置电源的一例。高频电源48是对第一电极或者第二电极 供给频率比lf功率高的hf功率的生成源电源的一例。控制部200是 控制偏置电源和生成源电源的控制部的一例。也将施加偏置功率的下 部电极16的电位称为下部电极电位。
[0085]
[控制部的结构]
[0086]
参照图2，对控制部200的具体结构进行说明。图2是表示一实施 方式的控制部200的结构的一例的图。控制部200包括处理器100、信 号产生电路102、定向耦合器105、108、反射检测器111、示波器112。
[0087]
在高频电源48的供电线路中，在高频电源48与hf匹配器46之 间连接有定向耦合器108。在低频电源90的供电线路中，在低频电源 90与lf匹配器88之间连接有定向耦合器105。
[0088]
定向耦合器108将hf的行波功率(以下记为“pf”)和反射波功 率(以下记为“pr”)的一部分发送给示波器112。此外，定向耦合器 105将lf的行波功率的一部分发送给示波器112。
[0089]
在一实施方式中，示波器112所示的lf的频率例如为400khz， hf的频率例如为40mhz。由此，在示波器112中，能够观察lf的行 波功率的波形以及hf的行波功率的波形和hf的反射波功率的波形。 例如，图5表示hf的行波功率的波形(pf(hf))和hf的反射波功 率的波形(pr(hf))的一例。
[0090]
另外，定向耦合器108分离出一定比例的hf的反射波，并将其发 送给反射检测器111。反射检测器111例如由频谱分析仪(spectralanalyzer)、功率计(power meter)等构成，计测何种波长的imd(inter modulation distortion：互调失真)产生多少、是否为某种程度的反射波 功率。imd是根据lf的基波和/或谐波与hf的基波和/或谐波之和或 差的频率而生成的来自等离子体侧的反射波功率，该lf的基波和/或 谐波与hf的基波和/或谐波
是通过对等离子体处理装置1的上部电极 或者下部电极施加hf功率、对下部电极施加lf功率而产生的。
[0091]
定向耦合器105将lf的行波功率的一部分发送给处理器100。处 理器100生成与lf的行波功率同步的hf用的同步信号。例如，处理 器100也可以与lf的行波的正时序同步地生成hf用的同步信号。此 外，也可以代替定向耦合器105，将使用vi探针等传感器检测出的lf 的波形发送给处理器100。
[0092]
处理器100将生成的同步信号发送给信号产生电路102。信号产生 电路102根据发送来的同步信号生成与lf的行波功率同步的控制信 号，并将其发送给高频电源48和低频电源90。
[0093]
控制信号的生成方法有以下两种。在低频电源90为普通电源的情 况下，定向耦合器105将从低频电源90输出的lf的电压或者电流的 一部分作为波形取出，并输入处理器100。但是并不限于此，处理器 100可以从低频电源90直接输入lf功率等的一部分，也可以不基于 来自低频电源90的信号而生成控制高频电源48和低频电源90的信号。 处理器100根据所输入的波形的信号或者所生成的信号来生成具有任 意延迟和任意振幅的接通信号，并将其发送给信号产生电路102。接通 信号是同步信号的一例。
[0094]
信号产生电路102在接收到接通信号的期间，为了使高频电源48 产生hf功率而对其发出指令信号。指令信号能够使用根据高频电源 48的输入方式在接收到接通信号的期间产生hf功率的控制信号，或 者接通信号其本身。
[0095]
在低频电源90是放大lf功率、电压或者电流的放大器的情况下， 也可以不使用来自定向耦合器105的信号。在该情况下，可以为信号 产生电路102将从低频电源90输出的lf功率等的一部分作为波形取 出，根据该波形的信号生成具有任意延迟和任意振幅的接通信号。信 号产生电路102将该波形的信号和接通信号发送给高频电源48。
[0096]
但是，以上的控制信号的生成方法仅是一例，并不限于此。只要 能够生成这样的控制信号即可，即进行控制以使得根据发送来的同步 信号与基准电气状态的一个周期内的相位(lf的电压或者电流的一个 周期内的相位、电极电位等)同步地交替施加hf功率的通断或者高低 的控制信号。如果能像这样生成控制信号，那么并不限于图2所示的 控制部200的电路，能够使用其他硬件或软件。
[0097]
低频电源90的放大器将400khz的lf的调制信号的振幅(am： amplitude modulation：振幅调制)放大，并供给带下部电极。高频电源 48的放大器将40mhz的hf的调制信号的振幅放大，并供给到下部电 极。
[0098]
[偏斜]
[0099]
在对蚀刻对象膜进行蚀刻时，有时产生偏斜。图4是用于说明倾 斜的产生的图。在本实施方式的等离子体处理装置1中，将偏置功率 (lf功率)和生成源功率(hf功率)施加到下部电极16。在因自偏 置电压vdc而lf的电压为负的情况下，基片电位(电极电位)负向地 变深，此时，由于鞘的厚度与电压成比例，因此在基片电位为负时对 基片施加较大的电压，鞘的厚度变厚。与之相对，在基片电位为正时 电子向基片方向被加速。与离子相比，电子的质量小，移动性极高， 因此较大的电流流向基片方向，正电位被缓和。因此，基片的电位在 正向上不变大，鞘厚也不变厚。
[0100]
鞘的厚度大致根据等离子体密度的分布而变化。例如，假设将相 同的电位施加到
了基片w。此外，假设等离子体密度的分布不均匀的 情况，则在等离子体密度高的地方，鞘变薄，反之在等离子体密度低 的地方，鞘变厚。如上所述，在等离子体密度的分布不均匀的情况下， 鞘的界面向基片w倾斜，离子也在倾斜方向上加速。
[0101]
图4中示出了将硅氧化膜(sio2)等的蚀刻对象膜2按掩模3的 孔图案蚀刻时的一例。在该例中，当鞘s较厚时离子相对于基片w的 边缘区域向一侧倾斜地入射。由此，在形成于蚀刻对象膜2的孔h的 蚀刻形状中产生倾斜。当鞘s变薄时，鞘s根据基片w与聚焦环24 的间隙而变化，因此离子的入射角变化。由此，在形成于蚀刻对象膜2 的孔h的蚀刻形状中产生与鞘s较厚时不同的倾斜。上述离子的入射 角的变化根据lf的电压的周期而反复进行。将如上述那样在蚀刻形状 中产生倾斜的情况称为偏斜(tilting)，也将产生了倾斜的蚀刻形状称 为偏斜形状(tilting shape)。此外，图4仅是一例，偏斜形状并不限于 此。此外，偏斜形状不仅在孔中产生，也包括在槽中产生倾斜的情况。
[0102]
为了抑制上述偏斜，在本实施方式中，提供能够控制离子能分布 和等离子体密度的面内分布的等离子体处理装置1和处理方法。由此， 能够控制离子相对于基片w的入射角，抑制偏斜形状的产生，能够垂 直地形成孔等的形状。
[0103]
以下，对使用本实施方式的等离子体处理装置1在各种各样的处 理条件下蚀刻了硅氧化膜时的测量结果进行说明。此外，在实施例1 和其他实施例中，如图2所示，在基片w上放置iea(离子能分析仪) 测量装置113，使探针与基片w接触，测量了到达基片w的离子能。 iea测量装置113仅在测量基片电位时配置在基片w上，在除此以外 的处理时并不配置。在以下说明的各实施例中，“iedf”表示iea测 量装置113的测量结果，表示具有各能量的到达基片w的离子的数量。 此外，等离子体密度的面内分布使用pap(plasma absorption probe： 等离子体吸收探针)测量了电子密度。
[0104]
[实施例1]
[0105]
首先，参照图5和图6，对本实施方式的实施例1进行说明。图5 是表示在一实施方式的实施例1中使用的lf的电压(也简称为lf) 和hf的电压(也简称为hf)的波形的图，示出了hf脉冲的施加时 刻(timing)。图6是表示与图5的hf的脉冲施加时刻对应的离子能 分布的测量结果的一例的图。
[0106]
图5的(a)示出比较例的hf的施加。在图5的(a)的比较例中， hf一直是接通的，因此hf的行波(pf)和反射波(pr)一直被输出。 在下文中，“cw”表示连续地施加hf的情况。在下文中，在所有实 施例和变形例中，“cw”作为比较例。
[0107]
图5的(b)和(c)示出本实施方式的实施例1的hf的脉冲施加 时刻。在本实施方式的所有实施例和后述的变形例中，控制部200进 行“ssp”控制，该“ssp”控制中，与偏置功率的高频的周期同步地 按规定的时刻断续地施加生成源功率。即，与鞘的动作同步地导入hf 的脉冲，因此将sheath synchronized pulse(鞘同步脉冲)简称为“ssp”。 在图5的(b)和(c)的实施例1中，生成源功率以占空(duty)比 40％接通。hf的反射波(pr)在行波(pf)接通(on)的时刻和关断 (off)的时刻产生。在将hf功率关断后的片刻，产生较大的反射波 并逐渐衰减。
[0108]
在“ssp”控制中，用(相位)表示与偏置功率同步地施加生成 源功率的时刻。图5的(b)的表示在脉冲的中央lf 为负最大值的情况，该脉冲表示生成源功
率接通的期间。图5的(c) 的表示在脉冲的中央lf为正最大值的情况，该脉冲表示 生成源功率接通的期间。
[0109]
表示在脉冲的中央lf从正变为负时的情况，该脉 冲表示生成源功率接通的期间。表示在脉冲的中央lf 从负变为正时的情况，该脉冲表示生成源功率接通的期间。
[0110]
实施例1中的处理条件如下。
[0111]
<处理条件>
[0112][0113]
图6示出了，在上述处理条件下，在等离子体处理装置1中生成 了等离子体时，由iea测量装置113测量出的、到达基片的离子能分 布的测量结果。图6的横轴表示离子能，纵轴表示离子能分布函数 (iedf)。即，表示该离子能中到达基片上的离子的分布函数。该iedf 在各离子能积分的积分值是到达wafer(晶片)上的离子的总数。
[0114]
离子能分布优选大致具有低能量侧(100ev附近)和高能量侧 (350～400ev附近)这2个峰值，并且具有这两者中间的离子能的离 子的数量少。在作为比较例的“cw”(参照图5的(a))中，在离子 能分布中在低能量侧能够观察到较宽的峰值(100～150ev)，在高能量 侧的峰值(350～400ev)附近并观察不到。
[0115]
接着，测量了作为本实施方式的“ssp”中(图5的(b)参 照)、(图5的(c)参照)、的离子能分布的结 果为，在90
°
的情况下，在高能量侧(350～400ev附近)能够观 察到明显的峰值。另一方面，在270
°
的情况下，几乎观察不 到高能量侧的峰值，离子能分布的最大值向低能量侧移动。此外，在 的情况下，到达基片的离子的量显著降低。优选的离子能分布 能够在高能量侧观察到更高且明显的峰值，能够在低能量侧也观察到 明显的峰值，因此在该情况下，270
°
的情况下表现出最佳的离 子能分布。如上所述，在本实施方式中，通过控制ssp的相位，能够 控制离子能的分布和高能量侧的峰值及量。
[0116]
依照实施例1的结果，在本实施方式的处理方法中，根据鞘的动 作(即，lf的周期)，适当地控制以脉冲状施加hf的时刻和条件，控 制到达基片的离子能。因此，对相位的优选等、hf的脉冲施加时刻 和其他条件的优选值进行了进一步的实验。
[0117]
[实施例2]
[0118]
下面，参照图7，对本实施方式的实施例2进行说明。实施例2 的处理条件如以下。
[0119]
<处理条件>
[0120][0121]
图7示出了，在上述处理条件下，在等离子体处理装置1中生成 了等离子体时，到达基片的离子能分布的测量结果。使用图7对离子 能分布与生成源功率的相关性进行说明。
[0122]
图7的(a)表示作为比较例的“cw”的情况下离子能分布与生 成源功率的相关性，图7的(b)表示在作为本实施方式的实施例2的 的情况下离子能分布与生成源功率相关性。
[0123]
在比较例“cw”的情况下，将生成源功率按40w
→
100w
→
160w 提高，结果越增大生成源功率，高能量侧的峰值量越增加，但是高能 量侧的离子能的值本身向低能量侧移动。其理由在于，当增大生成源 功率时等离子体电子密度(ne)变高，因此等离子体电位与基片电位 之间的电位差降低。由此，加速的离子的能量减少，离子能分布向低 能量侧移动。根据以上所述，在“cw”的情况下，难以独立地控制离 子能以及与离子的量成比例的等离子体电子密度(ne)。
[0124]
对此，在图7的(b)的的情况下，当使hf的功率 按40w
→
100w
→
160w提高时，高能量侧的离子的峰值量增加。除此 之外，并不发生离子能分布向低能量侧转移的现象，即使提高生成源 功率，高能量侧的离子能也不会降低。
[0125]
其理由在于，在的情况下，在将生成源功率接通的 期间生成等离子体，在施加偏置功率的时段用更大的负偏置电压将离 子加速，因此离子能变高。并且，在生成源功率关断时，在等离子体 消失的过程中，离子鞘也崩坏。但是，在该过程中，离子几乎不消失， 因此离子由施加到基片的电压本身的能量加速。
[0126]
根据以上可知，依照本实施方式的“ssp”的处理方法，通过优选 相位能够独立地控制离子能和到达基片的离子的量。
[0127]
[实施例3]
[0128]
下面，参照图8，对本实施方式的实施例3进行说明。实施例3 的处理条件如下。在实施例3和其他实施例中，使用pap(等离子体 计测用的探针)测量了等离子体电子密度(ne)。
[0129]
<处理条件>
[0130][0131]
图8示出了，在上述处理条件下，在等离子体处理装置1生成了 等离子体时，测量从基片的中心至处理容器10的内壁附近的各位置处 的等离子体电子密度(ne)的结果。使
用图8说明一实施方式的生成 源功率的种类(cw、ssp相位)与等离子体电子密度(ne)的面内分 布的关系。图8的横轴上，将基片的中心设为“0”，横轴的0mm为基 片的中心，150mm为基片的端部，200mm为聚焦环24的端部附近， 280mm为处理容器10的内壁附近。
[0132]
相对于比较例的“cw”，在本实施方式的的情况下， hf脉冲为接通状态的期间的中间时间是lf为正最大值的时间。在该 情况下，鞘较薄，因此生成源功率容易到达基片的中心侧。因此，在 基片的中心侧等离子体电子密度ne变高。另一方面，在本实施方式的 的情况下，hf脉冲为接通状态的期间的中间时刻是lf 为负最大值的时间。在该情况下，鞘变厚，因此生成源功率难以到达 基片的中心侧而容易到达聚焦环24的外侧。因此，在聚焦环24的外 侧，等离子体电子密度ne变高。
[0133]
根据以上可知，在的情况下，鞘较薄，因此在基片 的中心侧等离子体电子密度ne最高，在的情况下，鞘 变厚，因此生成源功率难以进入，在基片的中心侧等离子体电子密度 ne降低。由此，在本实施方式的ssp控制中，通过改变施加生成源功 率的相位能够改变等离子体电子密度ne的分布，能够控制基片的 面内的等离子体电子密度ne的分布。
[0134]
[实施例4]
[0135]
下面，参照图9，对本实施方式的实施例4进行说明。实施例4 的处理条件如下。
[0136]
<处理条件>
[0137][0138]
图9示出了，在上述处理条件下，在等离子体处理装置1中生成 了等离子体时，从基片的中心至处理容器10的内壁附近的各位置处的 等离子体电子密度(ne)的面内分布与偏置功率关系的测量结果例。
[0139]
测量的是和的情况，在的情况下，测量了偏置功率为50w、100w、150w的3个图案。并且， 在的情况下，测量了偏置功率50w、100w的2个图案。
[0140]
根据图9的测量结果，在的情况下，与的情况相比在基片的中心侧等离子体电子密度ne降低，在聚焦环24 的外侧等离子体电子密度ne变高。其理由在于，在的 情况下，在施加hf脉冲的时刻lf偏置处于负最大值附近，因此鞘较 厚，生成源功率变得难以到达基片侧而容易到达聚焦环24的外侧。
[0141]
在的情况下，在偏置功率为50w、100w、150w的 任一者时，等离子体电子密度ne表现出大致相同的分布。由此，可知 通过控制施加生成源功率的相位的时刻，能够控制等离子体电子密 度ne的面内分布。例如，通过控制施加生成源功率的相位
能够提 高基片的中心侧的等离子体电子密度ne，或者提高基片的端部侧、聚 焦环24上的等离子体电子密度ne。由此，即使生成源功率和偏置功 率的平均值为相同的功率，也能够得到有效的等离子体电子密度ne。
[0142]
根据以上的实施例1～4的测量结果可知，在本实施方式的ssp的 情况下，在至少基准电气状态的一个周期内的相位的负侧峰值时，将 生成源功率控制为关断较好。即，与相比，优选ssp 此外，可知等离子体电子密度ne与离子密度或者离子的量 成比例，因此通过在至少基准电气状态的一个周期内的相位的负侧峰 值时将生成源功率控制为关断，而能够独立地控制离子的能量和离子 的量。具体而言，可知能够用偏置功率控制离子能，能够用生成源功 率控制离子的密度，并且这两种控制彼此独立。
[0143]
[实施例5]
[0144]
接着，参照图10，对本实施方式的实施例5进行说明。在实施例 5中，对于lf的电压为负侧峰值时将生成源功率控制为关断的为负侧峰值时将生成源功率控制为关断的改变了偏置功率。图10是表示一实施方式的实施例5的偏 置功率和等离子体电子密度的时间变化的图。实施例5的处理条件如 下。
[0145]
<处理条件>
[0146][0147]
比较例：cw(lf＝50w、hf＝100w的连续波)
[0148]
此外，比较例的“cw”的生成源功率和本实施方式的“ssp”的 duty＝40％的生成源功率相比，实际功率相同。
[0149]
图10的横轴表示时间，纵轴表示等离子体电子密度ne。根据图 10所示的测量结果，与作为比较例的“cw”相比，在的 情况下，当将生成源功率接通时等离子体电子密度ne增加，当将生成 源功率关断时等离子体电子密度ne减少。此外，偏置功率越大，hf 关断时的等离子体电子密度ne的衰减变得越大。而且，在将hf关断 的期间，在比刚将hf关断时靠后的时候，发生等离子体电子密度ne 增大的现象。在的情况下，t＝2000ns时lf成为负峰值， 成为在将hf关断期间的等离子体电子密度ne的峰值。无论是否关断 hf，在比将hf关断的瞬间(t＝1000ns)靠后的时候等离子体电子密 度ne增大这一情况，其理由在后文说明，但简单而言，是在将hf关 断后的片刻存在离子导致的。即，存在的离子在鞘内被加速而碰撞到 基片，由此释放二次电子，该二次电子与气体碰撞而进一步生成离子。 通过该现象，能够提高高能量侧的离子能的峰值。接着，在实施例6 中说明提高高能量侧的离子能的峰值的处理条件。
[0150]
[实施例6]
[0151]
参照图11和图12，对本实施方式的实施例6进行说明。图11是 用于说明一实施方式的实施例6的生成源功率的脉冲施加时刻的图。 图12是表示与图11的周期的生成源功率
的脉冲施加时刻对应的离子 能分布的测量结果例的图。在实施例6中，对于将生成 源功率的接通和关断的周期设定为偏置功率的高频的周期的1倍或者 2倍的周期。
[0152]
在图11的(a)所示的比较例的“cw”的情况下，hf一直接通， 一直输出hf的行波(pf)和反射波(pr)。在该情况下，基片电位将 lf的电压作为基准并以hf的电压振动。
[0153]
图11的(b)和(c)表示以本实施方式的实施例6的施加hf的情况。在图11的(b)和(c)中，hf以占空比40％反复接 通和关断。在图11的(b)中，生成源功率的接通和关断的周期与偏 置功率的高频的周期相同，为400khz。在图11的(c)中，生成源功 率的接通和关断的周期是偏置功率的高频的周期的2倍，为800khz。
[0154]
实施例6中处理条件如下。
[0155]
<处理条件>
[0156][0157][0158]
比较例：cw(lf＝50w，hf＝100w的连续波)
[0159]
此外，比较例的“cw”的生成源功率与本实施方式的“ssp”的 duty＝40％的生成源功率相比，实际功率相同。
[0160]
图12的测量结果中，cw(400khz)是与图11的(a)所示的hf 施加对应的测量结果。ssp(400khz，duty＝40％)是与图11的(b) 所示的hf施加对应的测量结果，ssp(800khz，duty＝40％)是与图 11的(c)所示的hf施加对应的测量结果。
[0161]
图12的横轴表示离子能，纵轴表示离子能分布函数(iedf)。在 ssp(800khz，duty＝40％)的情况下，离子能分布中存在低能量和高 能量这2个峰值，并且具有这两者之间的离子能的离子的数量变少。 此外，在ssp(400khz，duty＝40％)的情况下，在180(ev)附近不 产生峰值。此外，ssp(800khz，duty＝40％)和ssp(400khz，duty＝40％) 的任一者，与比较例的“cw”相比在高能量侧产生离子能分布的峰值。 根据以上所述，在ssp控制的情况下，与比较例相比，到达基片的高 能量的离子的数量变多。根据以上可知，在ssp控制中，将生成源功 率的接通和关断的周期控制为偏置功率的高频的周期的大约2倍的周 期，在lf的电压为负峰值时将生成源功率控制为关断，由此能够增加 到达基片的高能离子的数量。
[0162]
[实施例7]
[0163]
下面，参照图13和图14，对本实施方式的实施例7进行说明。图 13是用于说明一实施方式的实施例7的生成源功率的脉冲施加时刻的 相位的图。图14是表示与图13的生成源功率的脉冲施加时刻的相位 对应的离子能分布的测量结果例的图。在实施例7中，施加hf脉冲的 时刻(脉冲时段的中间)从lf为正的峰值时的0
°
处使相位偏移，测量 了离子能。图14示出了对将生成源功率控制为接通的相位进行控制 使之相对于按60
°
、90
°
、105
°
、120
°
、150
°
偏移，并测量 了iedf的结果。
[0164]
图13的(a)表示时的hf和lf的波形、基片电位。 图13的(b)表示
时的hf和lf的波形、基片电位。
[0165]
实施例7的处理条件以下。
[0166]
<处理条件>
[0167][0168]
使相位相对于按60
°
、90
°
、105
°
、120
°
、150
°
偏移， 测量了偏移哪个程度的情况下形成优选的离子能分布。此外，优选的 离子能分布是指在离子能分布中具有低能量和高能量这2个峰值并且 具有这两者之间的离子能的离子的数量少的分布。希望能够更明显地 清楚地表现出高能量侧的峰值。
[0169]
根据图14的测量结果，在离子能分布函数中，当为时高能量侧的峰值稍微扩宽，当为时高能量侧的峰值 变得相当宽。即，可知在hf脉冲接通的期间到达lf偏置的负最大值 的时间附近时，高能量侧的峰值变宽，高能量的峰值的高度也变低。 根据该结果可知，在lf为负最大值附近时，优选将hf关断。此外， 在lf的电压从负改变为正的时刻，将生成源功率控制为接通而生成源 功率的占空比为50％以下的情况下，能够在lf为负最大值附近将hf 关断。
[0170]
[实施例8]
[0171]
下面，参照图15和图16，对本实施方式的实施例8进行说明。在 实施例8中，可变地控制了生成源功率的占空比。图15是用于说明一 实施方式的实施例8的生成源功率与占空比的关系的图。图16是表示 图15的生成源功率的基于脉冲的占空比的离子能分布的测量结果之一 例的图。
[0172]
图15的(a)表示且生成源功率(hf)的占空比＝60％ 时的hf和lf的波形、基片电位。图15的(b)表示且生成源功率的占空比＝20％时的hf和lf的波形、基片电位。
[0173]
实施例8的处理条件如下。
[0174]
<处理条件>
[0175][0176][0177]
在的情况下将生成源功率脉冲的占空比设定为20％、 40％、50％、60％、80％，测量在使占空比为哪种程度的情况下表现出 优选的离子能分布。根据图16的测量结果，在的情况 下使生成源功率的占空比减小至不到40％时，离子能
分布中，高能量 侧的峰值变低。其原因在于，在的情况下将生成源功率 脉冲的占空比控制为不到40％时，生成源功率脉冲接通的时间变短， 在生成足够的离子前脉冲会关断，所以到达基片的离子整体的量减少。
[0178]
由此，可知在将生成源功率的脉冲的占空比控制为不到40％时， 到达基片的高能量的离子的数量减少，因此优选将生成源功率的脉冲 的占空比控制在40％以上。
[0179]
[实施例9]
[0180]
下面，参照图17和图18，对本实施方式的实施例9进行说明。图 17是用于说明一实施方式的实施例9的生成源功率的脉冲施加时刻的 相位的图。图18是表示基于图17的生成源功率的脉冲施加时刻的相 位的、离子能分布的测量结果例的图。在实施例9中，将hf的相位控 制为和
[0181]
图17的(a)表示在生成源功率的脉冲的占空比 ＝40％，并将生成源功率的接通和关断的周期设定为偏置功率的高频的 周期的2倍即800khz时，hf和lf的波形、基片电位。
[0182]
图17的(b)表示在生成源功率的脉冲的占空比 ＝20％，并且将生成源功率的接通和关断的周期设定为与偏置功率的高 频的周期相同的400khz时，hf和lf的波形、基片电位。
[0183]
图17的(c)表示在生成源功率的脉冲的占空比 ＝20％，并且将生成源功率的接通和关断的周期设定为与偏置功率的高 频的周期相同的400khz时，hf和lf的波形、基片电位。
[0184]
实施例9的处理条件如下。
[0185]
<处理条件>
[0186][0187][0188]
根据图18所示的测量结果，(a)ssp(800khz)且270
°ꢀ
的情况与(b)ssp(400khz)且的情况相比iedf分布大致相 同，因此判断为，的生成源功率脉冲相位对于使离子到达基片的 情况几乎没有贡献。在(c)ssp(400khz)且的情况下，到达 基片的离子的量明显低。根据该结果可知，以的生成源功率脉 冲相位施加hf的情况下，使离子到达基片的效率最高。
[0189]
[hf的接通和关断以及离子和电子的动作]
[0190]
如图10所示，在将hf脉冲关断时等离子体电子密度ne减少。 但是，暂时减少的电子密度ne从t＝1500ns附近开始变为上升，并在 t＝2000～2250ns附近迎来峰值。参照图19，对等离子体电子密度ne 增大的理由进行说明。图19是用于说明一实施方式的鞘的厚
度、hf 的接通和关断、以及离子和电子的动作的图。
[0191]
鞘的厚度由等离子体电位与基于偏置电压的基片电位之电位差决 定。因此，鞘厚度大致根据偏置周期而变化。在lf偏置成为负最大值 时鞘的厚度最厚，相反在lf偏置电位成为正值的期间鞘的厚度薄。
[0192]
lf的电压在图19的(a)时为在正向具有最大峰值的状态之后逐渐向负向变深，在图19的(c)的附近成为在图19的 (d)时成为在负向具有最大峰值的状态在图19的(a) 的时，将生成源功率接通与hf的占空比相应的时间，在图19的 (b)～(d)之间，将生成源功率关断。
[0193]
在图19的(a)的将生成源功率接通的期间生成等离子体，在等 离子体中存在的电子和离子不施加电场。之后，当将生成源功率关断 时，在lf偏置的周期中，lf偏置在负向上变大，因此如图19的(b) ～(d)所示鞘s随之变厚。
[0194]
如图19的(b)所示由于鞘厚度变厚，在对电子和离子施加电场e 时，质量轻的电子向等离子体p方向加速。离子比电子质量重，因此 以比电子的动作延迟的方式向基片w方向加速。延迟移动的离子与已 经移动的电子发生碰撞而中性化并消失。其结果，如图19的(c)所 示，离子和电子的数量变少。
[0195]
然后，向基片w方向加速的高速离子与基片w碰撞而二次电子 被释放，该二次电子由电场向等离子体p方向加速。该二次电子在被 电场加速并具有高能量的状态下与气体碰撞，生成离子和电子。该现 象可以被认为是γ模式的dc放电。
[0196]
由此，如图19的(d)所示，无论是否将生成源功率关断，都能 够生成新的离子和电子。通过该现象，虽然如图10所示在将生成源功 率关断时(t＝1000ns)电子密度减少，但是之后等离子体电子密度ne 增加，高能量的离子大量到达基片。通过该现象，能够增加到达基片 的高能量的离子的数量，能够提高离子生成效率。
[0197]
另一方面，当在图19的(e)的为180
°
时将生成源功率接通后， 如图19的(f)～(h)所示，鞘s变薄。然而，当图19的(e)的为180
°
时，与图19的(a)的为0
°
时相比，离子的数量少。因此， 在生成源功率关断的图19的(f)～(h)中，向基片加速的离子的数 量少，并且鞘s逐渐变薄，所以能够抑制离子向基片加速。因此，在 将生成源功率关断的图19的(f)～(h)中，不产生同样将生成源功 率关断的图19的(b)～(d)中的离子
→
二次电子
→
离子
→
二次电子 的循环，难以提高离子生成效率。
[0198]
根据以上可知，通过控制生成源功率接通的时间以及从将生成源 功率关断起至偏置功率成为负最大值为止的时间，能够独立地控制离 子的能量以及与等离子体电子密度对应的离子的量，能够提高离子生 成效率。
[0199]
例如，可以在鞘s较薄的时刻如图19的(a)所示将生成源功率 接通，然后在将生成源功率关断的状态下使lf的电压向负向变深地施 加该lf的电压。由此，能够促进离子和电子的图19的(b)～(d)所 示的动作，离子的生成效率提高。由此，高能量的离子的数量增加， 并且能够提高等离子体电子密度ne。
[0200]
尤其是，通过用已加速的离子释放二次电子而离子的生成效率变 高，因此将生成源功率控制为关断的时间优选在生成源功率接通时生 成的离子密度在规定以上的时间以下。即，优选在将生成源功率关断 后离子残留的期间，将生成源功率控制为关断。
[0201]
参照图20，对“将生成源功率关断后离子残留期间”进行说明。 图20是用于说明高能离子的二次电子释放的图。图20的出处是[a vphelps and z lj petrovic]plasma sources sci.technol.8(1999)r21-r44. printed in the uk。
[0202]
图20的横轴表示离子的能量，纵轴表示离子碰撞时释放的二次电 子的数量。据此，1000(ev)的ar离子与基片碰撞时，释放大约0.5 个二次电子。当离子的能量变高时，释放的二次电子的数量急剧增加。 这样一来，二次电子与等离子体处理空间的气体碰撞并进一步生成离 子，离子的数进一步增加。由此，控制将生成源功率控制为关断的时 间，使之在生成源功率接通时生成的离子密度在规定以上的时间以下。 由此，无论是否将生成源功率关断，都能够仅通过偏置功率的能量， 而形成离子生成
→
二次电子释放
→
离子生成
→
二次电子释放的生成循 环。由此，可以在将生成源功率关断的状态下使lf的电压向负向变深 地施加该lf的电压。
[0203]
由此，能够实现高能量侧的离子能的单色化。此外，能够实现低 能量侧的离子能的单色化。另外，能够将离子能分布控制为具有低能 量和高能量这2个峰值并且具有这两者之间的离子能的离子的数量少 的分布。
[0204]
[变形例]
[0205]
下面，参照图21，对一实施方式的变形例的偏置功率和生成源功 率的施加时刻进行说明。图21是表示一实施方式的变形例的偏置功率 和生成源功率的脉冲施加时刻的图。
[0206]
在上述实施例1～10中，在偏置功率上在规定的时刻施加规定占空 比的生成源功率。在图21的变形例中，与偏置功率的相位为时同步地将生成源功率接通。将生成源功率接通的时间t1作为第一状 态，将生成源功率关断的时间t2作为第二状态。变形例的处理方法包 括与lf的一个周期内的相位同步地交替施加第一状态和第二状态的 第一控制步骤。
[0207]
变形例的处理方法除了第一控制步骤之外还包括使偏置功率和生 成源功率间歇地停止的第二控制步骤。第二控制步骤以与将lf电压作 为一例的基准电气状态的周期独立的周期，使生成源功率和偏置功率 间歇地停止。反复执行第一控制步骤和第二控制步骤。在变形例中， hf的接通和关断的周期与lf的周期相同或者为其整数倍。
[0208]
将第一控制步骤的状态作为第三状态，将第二控制步骤的状态作 为第四状态时，在第一控制步骤和第二控制步骤中，生成源功率的第 四状态/(第三状态+第四状态)的比例在1％～90％的范围内即可。
[0209]
在图22的(a)所示的例中，在第一控制步骤中将对上部电极施 加的dc电压控制为绝对值比低电平(low)大的负值的高电平(high)， 在第二控制步骤中将其控制为绝对值比高电平小的负值的低电平。将 该情况下的电子和离子的动作，分为“a”的时段和“b”的时段进行 说明。“a”是将hf关断后，对基片施加正偏置的时间。“b”是将hf 关断后，对基片施加负偏置的时间。
[0210]
图23是表示将rf关断后至电子消失为止的时间的图。出处是文 献：t.tsutsumi等dry process symposium 2018e-2。横轴表示从关断 rf起的时间，纵轴表示电子密度(＝离子密度)。方块是施加﹣1000v 的rf的情况，圆是施加﹣800v的rf的情况，三角是施加﹣600v的 rf的情况。据此，在从关断hf起5μs后的时刻离子剩余大约1/2。在 从关断hf起10μs后的时刻离子剩余大约1/5。
加，离子生成效率提高。
[0219]
图26的(a)表示比较例的情况下的蚀刻的一例。图26的(b) 表示本实施方式的ssp的情况下的蚀刻的一例。在将蚀刻对象膜2按 形成于掩模3的孔h的图案进行蚀刻时，到达基片的离子和电子被入 射到孔h内。在图26的(a)的比较例的情况下，电子由于比离子轻 而附着在孔h的侧壁，或者不到达孔h的底部。这样一来，孔h的底 部被直进性高的离子向正向充电。接着，入射到孔h内的离子因孔底 的充电而倾斜地入射，离子无法到达孔h的底部。其结果，如图26的 (a)所示，孔h的蚀刻形状的垂直性变差。
[0220]
与之相对，在图26的(b)所示的本实施方式的ssp的情况下， 如图25所示到达基片的电子的数量比比较例多。此外，在lf接通的 期间hf反复接通和关断。该情况下，在本实施方式的ssp的情况下， 如图26的(b)所示，反复进行电子被加速并到达基片，之后离子被 加速并到达基片的操作。由此，在孔h的底部被充电之前取消充电。 由此，能够维持孔h的蚀刻形状的垂直性。
[0221]
[效果]
[0222]
最后，总结本实施方式和变形例的构成和效果。首先，控制部200 在进行ssp的控制时，在至少基准电气状态的一个周期内的相位的负 侧峰值时将生成源功率控制为关断，该ssp的控制为与偏置功率同步 地在规定的时刻断续地施加生成源功率。由此，能够控制离子能的分 布。此外，能够控制等离子体电子密度的面内分布。而且，能够独立 地控制等离子体电子密度和离子能。
[0223]
另外，如图25所示，以相同的平均功率到达基片的电子的数量变 多，因此，能够得到有效的等离子体电子密度。此外，能够实现高能 量侧的离子能的单色化和低能量侧的离子能的单色化。此外，在lf的 电压为负的状态下能够抑制等离子体电子密度降低。
[0224]
另外，控制部200控制将生成源功率控制为关断的时间，使之在 生成源功率接通时生成的离子密度在规定以上的时间以下。即，控制 部200控制将生成源功率控制为关断的时间，使之为比将生成源功率 接通时生成的离子消失规定以上的时间短的时间。由此，无论是否将 生成源功率关断，在生成源功率刚关断后都能够进一步提高等离子体 电子密度(离子密度)。
[0225]
另外，在将生成源功率接通时，基片电位以生成源功率的振幅振 动，与之相应地质量轻的电子先移动，质量重的离子在电子之后移动， 由此离子与电子碰撞而中性化，因此到达基片的离子减少。即，在将 生成源功率接通时，到达基片的高能量的离子减少。但是，在本实施 方式和变形例中，控制部200与偏置功率同步地断续施加生成源功率， 在至少基准电气状态的一个周期内的相位的峰值时将生成源功率控制 为关断。由此，与连续地施加生成源功率的情况相比，能够增加到达 基片的高能量的离子的数量。
[0226]
此外，用于生成等离子体的等离子体生成源通过将高频电源的生 成源功率供给到等离子体处理空间来进行生成，但是并不限于此，也 可以通过将微波源等其他电源的生成源功率供给到等离子体处理空间 来进行生成。
[0227]
本发明公开的一实施方式的等离子体处理装置和处理方法在所有 方面均是例示，而不应认为是限制性的。上述的实施方式不脱离所附 的权利要求的范围及其主旨的情况下，能够以各种各样的方式进行变 形和改良。上述多个实施方式中记载的内容在不矛盾的范围内能够添 加其他的构成，而且在不矛盾的范围内能够组合。
[0228]
本发明的等离子体处理装置能够适用于atomic layer deposition (ald，原子层沉积)装置、capacitively coupled plasma(ccp，电容 耦合等离子体)、inductively coupled plasma(icp，电感耦合等离子)、 radial line slot antenna(rlsa，径向线缝隙天线)、electron cyclotron resonance plasma(ecr，电子回旋共振等离子体)、helicon wave plasma (hwp，螺旋波等离子体)中任一类型的装置。