等离子体处理装置和等离子体处理装置的操作方法
【专利摘要】本发明提供一种等离子体处理装置，其将从至少两个高频电源分别向上部电极和/或下部电极供给与等离子体相关的高频电力，可靠地检测反射波的变动，将异常放电发生防患于未然。阈值设定部（123）在来自第二高频电源部（75）的高频的供给稳定后，在时刻（T3）在第一高频电源部（65）和第二高频电源部（75）中，将遮断用阈值的电平均切换为相对低的电平。该遮断用阈值的相对低的电平在第一高频电源部和第二高频电源部中，均从相同的时间继续。在时刻（T4），由第一高频电源部开始第一次的电力供给的增加时，阈值设定部重新设定遮断用阈值，分别提升至相对高的电平。该相对高的电平在第一高频电源部和第二高频电源部中从相同的时间继续。
【专利说明】等离子体处理装置和等离子体处理装置的操作方法
【技术领域】
[0001]本发明设计利用高频电力使处理气体等离子体化，利用该等离子体对被处理体实施蚀刻等的处理的等离子体处理装置及其操作方法。
【背景技术】
[0002]在以半导体器件、液晶显示装置为代表的FPD (平板显示器)等的制造工序中，能够利用对半导体晶片、玻璃基板之类的被处理体实施蚀刻处理的等离子体蚀刻装置、实施成膜处理的等离子体CVD装置等的等离子体处理装置等。
[0003]例如已知有在对平行平板型的电极供给高频电力、利用形成于该电极之间的电容耦合等离子体进行被处理体的蚀刻的蚀刻装置中，上下相对地设置的电极的一方侧与等离子体形成用(以下称为源极用)的高频电源连接。在这种蚀刻装置起动时，从高频电源对电极供给高频电力，由此在平行平板型的电极间形成有等离子体。此时，在短时间供给有大电力时，例如不能够获得设置于高频电源与电极之间的匹配电路的匹配，产生从电极侧至高频电源的反射波。该反射波成为形成稳定的等离子体时的障碍，也成为异常放电的前兆。所以，提出了将来自高频电源的电力供给分为多个阶段，逐渐供给电力，由此，能够将起动时发生的反射波电力抑制得较小的软启动控制(例如参照专利文献I)。
[0004]另外，等离子体处理装置中，除此之外，也由于各种各样的原因产生异常发电。当产生异常放电时，产生部件的损伤、器件的破坏等的不良影响。所以，在对上部电极或下部电极的任一方供给高频电力的单频方式的等离子体处理装置中，通过将反射波电力与阈值比较来检测异常放电，当被检测出异常放电时，在规定的时间宽度中将高频电源遮断控制的技术(例如参照专利文献2)。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010 - 135422号公报
[0008]专利文献2:国际公开W02009/118920公报
【发明内容】
[0009]发明想要解决的问题
[0010]等离子体处理装置中的异常放电的发生能够通过监视从电极侧至高频电源的反射波的变动来检测。但是，例如在将反射波的变化率作为指标进行监视的方法中，在反射波的变动急剧的情况下能够检测，但在反射波的变动缓慢地发生的情况下不能检测，有时引起异常放电。
[0011]另外，上述专利文献2的提案内容的前提是单频方式的等离子体处理装置，因此未考虑对将与等离子体相关的高频电力从两个高频电源分别向电极供给的双频方式的等离子体处理装置的应用。
[0012]因此，本发明的目的在于在将从至少两个高频电源分别向上部电极和/或下部电极供给与等离子体相关的高频电力的方式的等离子体处理装置中，可靠地检测反射波的变动，提前防止异常放电的发生。
[0013]用于解决技术问题的技术方案
[0014]本发明的等离子体处理装置包括:收纳被处理体的处理容器；输出与在所述处理容器内生成的等离子体相关的高频的多个高频电源；对至所述多个高频电源的反射波分别进行检测的多个反射波检测部；对所述多个高频电源的输出进行控制的电力控制部；遮断控制部，其在所述多个高频电源的任意个中的反射波的检测值超过对各高频电源预先设定的遮断用阈值的情况下，遮断全部所述多个高频电源的高频的供给；和阈值设定部，在所述多个高频电源的任意个中，在开始供给高频的时刻或者使输出变化的时刻将所述遮断用阈值全部设定为相对高的电平，对于所述多个高频电源的全部，在高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的全部切换为相对低的电平。
[0015]本发明的等离子体处理装置，可以:作为所述多个高频电源，至少具有第一高频电源和输出与所述第一高频电源频率不同的高频的第二高频电源，作为所述多个反射波检测部，具有检测向所述第一高频电源的反射波的第一反射波检测部和检测向所述第二高频电源的反射波的第二反射波检测部，所述遮断控制部，在所述第一高频电源的反射波的检测值或在所述第二高频电源的反射波的检测值的任意一方，超过分别对所述第一高频电源的反射波的检测值和所述第二高频电源的反射波的检测值预先设定的遮断用阈值的情况下，遮断所述第一高频电源和所述第二高频电源双方的高频的供给，所述阈值设定部，在所述第一高频电源或所述第二高频电源的任意一方中，在开始高频的供给的时刻或者使输出变化的时刻将所述遮断用阈值均设定为相对高的电平，在来自所述第一高频电源和所述第二高频电源的高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的电平均设定为相对低的电平。
[0016]本发明的等离子体处理装置，可以在启动所述等离子体的过程中，所述电力控制部进行分别使来自所述第一高频电源的高频的输出和来自所述第二高频电源的高频的输出阶段性地增加的软启动控制。
[0017]本发明的等离子体处理装置中，可以:所述电力控制部进行控制，使得在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，使来自所述第一高频电源的高频的输出增加。
[0018]本发明的等离子体处理装置中，可以:所述阈值设定部，在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，在使来自所述第一高频电源的高频的输出增加为止的期间，将所述遮断用阈值设定为所述相对低的电平。
[0019]本发明的等离子体处理装置中，可以:所述电力控制部进行控制，使得在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，使来自所述第二高频电源的高频的输出增加。
[0020]本发明的等离子体处理装置中，可以:所述阈值设定部，在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值成为预先设定的启动用阈值以下后，在使来自所述第二高频电源的高频的输出增加为止的期间，将所述遮断用阈值设定为所述相对低的电平。
[0021]本发明的等离子体处理装置可以所述相对高的电平的遮断用阈值为从所述第一高频电源或所述第二高频电源分别输出的额定功率值的25%以上。
[0022]本发明的等离子体处理装置可以所述相对低的电平的遮断用阈值为从所述第一高频电源或所述第二高频电源分别输出的额定功率值的5%以下。
[0023]本发明的等离子体处理装置可以对对所述第一高频电源或所述第二高频电源分别设定的所述遮断用阈值的所述相对低的电平的设定期间相同。
[0024]本发明的等离子体处理装置可以对所述第一高频电源或所述第二高频电源分别设定的所述遮断用阈值的所述相对高的电平的设定期间相同。
[0025]本发明的等离子体处理装置的操作方法，其为在所述处理容器中生成等离子体来对被处理体进行处理的等离子体处理装置的操作方法，所述等离子体处理装置包括:收纳被处理体的处理容器；输出与在所述处理容器内生成的等离子体相关的高频的多个高频电源；对向所述多个高频电源的反射波分别进行检测的多个反射波检测部；对所述多个高频电源的输出进行控制的电力控制部；和遮断控制部，其在所述多个高频电源的任意个中的反射波的检测值超过对各高频电源预先设定的遮断用阈值的情况下，对所述多个高频电源的全部遮断高频的供给。
[0026]本发明的等离子体处理装置的操作方法可以包括:在所述多个高频电源的任意一个中，在开始供给高频的时刻或者使输出变化的时刻，将所述遮断用阈值的全部设定为相对高的电平的步骤；和对于所述多个高频电源的全部，在高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的全部切换为相对低的电平的步骤。
[0027]本发明的等离子体处理装置的操作方法可以包括:在使所述高频的输出变化的情况下，对向所述多个高频电源的反射波的功率值进行测量的工序；判断包含使高频的输出变化的一个高频电源的全部的高频电源的反射波的检测值是否在预先设定的阈值以下的工序；和在所述全部的高频电源的反射波的检测值成为预先设定的阈值以下后，使所述一个高频电源的输出变化的工序。
[0028]发明效果
[0029]根据本发明，在多个高频电源任意个中开始高频的供给或者变化的时刻将遮断用阈值全部设定为相对高的电平，在对多个高频电源的全部的高频的供给稳定后将遮断用阈值的全部切换为相对低的电平，由此能够可靠地检测反射波的变动，能够提前防止异常放电的发生。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1是示意地表示本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的构成的截面图。
[0031]图2是表示本发明的一个实施方式的等离子体蚀刻装置的控制部的硬件构成的方块图。
[0032]图3是表示图2中的模块控制的硬件构成的方块图。
[0033]图4是对两个高频电源部的构成和模块控制器(module controller)的功能构成的关系进行说明的方块图。
[0034]图5是表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的操作方法的一例的时刻图(timing chart)。
[0035]图6是表示本发明的实施方式的等离子体处理装置的操作方法的步骤的一例的 流程图。
【具体实施方式】
[0036]以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[0037][第一实施方式]
[0038]图1是表示作为本发明的处理装置的第一实施方式的等离子体蚀刻装置的概略构成的截面图。如图1所示，等离子体蚀刻装置100构成为对作为被处理体的例如FPD用的玻璃基板(以下，简记为“基板”)S进行蚀刻的电容耦合型的平行平板等离子体蚀刻装置。此外，作为FPD,可以例示液晶显示器(IXD)、电致发光(Electro Luminescence ；EL)显示器、等离子体显示面板(PDP)等。
[0039]该等离子体蚀刻装置100具有由内侧被阳极氧化处理(氧化铝膜处理)的铝形成的成形为角筒形状的处理容器I。处理容器I的主体(容器主体)由底壁Ia和4个侧壁Ib(仅图示2个)构成。另外，在处理容器I的主体的上部接合有盖体lc。虽然图示省略，但是在侧壁Ib设置有基板搬送用开口和将该基板搬送用开口密封的闸阀。
[0040]盖体Ic构成为通过未图示的开闭机构能够相对于侧壁Ib开闭。在将盖体Ic关闭的状态下盖体Ic与各侧壁Ib的接合部分由O型圈3密封，保持处理容器I内的气密性。
[0041]在处理容器I内的底部配置有框形状的绝缘部件10。在绝缘部件10上设置有作为能够载置基板S的载置台的基座11。也作为下部电极的基座11具备基材12。基材12例如由铝或不锈钢(SUS)等导电性材料形成。基材12配置在绝缘部件10之上，在两部件的接合部分配备有O型圈等密封部件13以维持气密性。绝缘部件10与处理容器I的底壁Ia之间，也利用O型圈等密封部件14维持气密性。基材12的侧部外周由绝缘部件15包围。由此，确保基座11的侧面的绝缘性，防止等离子体处理时的异常放电。
[0042]在基座11的上方，与该基座11平行并且相对地设置有作为上部电极起作用的喷头31。喷头31由处理容器I的上部的盖体Ic支承。喷头31呈中空状，在其内部设置有气体扩散空间33。另外，在喷头31的下表面(与基座11相对的面)形成有喷出处理气体的多个气体喷出孔35。该喷头31接地，与基座11 一起构成一对平行平板电极。
[0043]在喷头31的上部中央附近设置有气体导入口 37。该气体导入口 37与处理气体供给管39连接。该处理气体供给管39经由两个阀门41、41和质量流量控制器(MFC)43与供给用于蚀刻的处理气体的气体供给源45连接。作为处理气体，例如除了卤素类气体、02气体之外，能够使用Ar气体等稀有气体等。
[0044]在处理容器I内的底壁Ia形成有在多个部位(例如8个部位)贯通的排气用开口51。各排气用开口 51与排气管53连接。排气管53在其端部具有凸缘部53a，以在该凸缘部53a与底壁Ia之间设置有O型圈(图示省略)的状态被固定。在排气管53设置有APC阀55，另外，排气管53与排气装置57连接。排气装置57例如具备涡轮分子泵等真空泵，由此，构成为能够将处理容器I内抽真空至规定的减压气氛。
[0045]喷头31与供电线61连接。该供电线61经由匹配箱(M.B.)63与等离子体形成用(源用)第一高频电源65连接。由此，从第一高频电源65向作为上部电极的喷头31供给例如13.56MHz的高频电力。
[0046]基座11的基材12与供电线71连接。该供电线71经由匹配箱(M.B.) 73与偏压用的第二高频电源75连接。由此，从第二高频电源75向作为下部电极的基座11供给例如
3.2MHz的高频电力。此外，供电线71通过形成在底壁Ia的作为贯通开口部的供电用开口77被导入到处理容器I内。
[0047]匹配箱(M.B.)63内设置有一端侧经由例如同轴电缆与第一高频电源部65连接的匹配电路(图示省略)，该匹配电路的另一端侧与作为上部电极的喷头31连接。匹配电路根据等离子体的阻抗进行负载(等离子体)和第一高频电源部65之间的阻抗调整(匹配)，起到使在等离子体蚀刻装置100的电路内产生的反射波衰减的作用。
[0048]匹配箱(M.B.)73内设置有一端侧经由例如同轴电缆与第二高频电源部75连接的匹配电路(图示省略)，该匹配电路的另一端侧与作为下部电极的基座11连接。匹配电路根据等离子体的阻抗进行负载(等离子体)和第二高频电源部75之间的阻抗调整(匹配)，起到使在等离子体蚀刻装置100的电路内产生的反射波衰减的作用。
[0049]等离子体蚀刻装置100的各构成部，成为与控制部80连接而被控制的结构。参照图2，对本实施方式的等离子体蚀刻装置100的一部分中所包含的基板处理系统的控制部80进行说明。图2是表示控制部80的硬件结构的框图。如图2所示，控制部80具备:装置控制器(Equipment Controller ;以下，有时记为“EC”)81 ;多个(在图2中仅图示了 2个,但是并不限于此)模块控制器(Module Controller ;以下，有时记为“MC”)83 ;和将EC81和MC83连接的交换集线器(HUB) 85。
[0050]EC81是统括多个MC83，对基板处理系统的整体的动作进行控制的主控制部(主控制部)。多个MC83各自为在EC81的控制下对以等离子体蚀刻装置100为首的各模块的动作进行控制的副控制部(slave controller:从控制部)。交换集线器85根据来自EC81的控制信号，切换与EC81连接的MC83。
[0051]EC81根据用于实现由基板处理系统执行的对基板S的各种处理的控制程序、和记录有处理条件数据等的方案，向各MC83发送控制信号，由此，控制基板处理系统的整体的动作。
[0052]控制部80还具备子网络87、DIST (Distribution:分配)盘88和输入输出(以下记为1/0)模块89。各MC83通过子网络87和DIST盘88，与1/0模块89连接。
[0053]1/0模块89具有多个1/0部90。1/0部90与等离子体蚀刻装置100以及各模块的各终端设备连接。虽然未图示，但是，I/o部90设置有用于控制数字信号、模拟信号和串行信号的输入输出的1/0盘。对各终端设备的控制信号分别从1/0部90被输出。另外，来自各终端设备的输出信号分别被输入到1/0部90。在等离子体蚀刻装置100中，作为与I/O部90连接的终端设备，例如，可以列举质量流量控制器(MFC)43、APC阀55、排气装置57、两个匹配箱63、73、两个高频电源部(第一高频电源部65、第二高频电源部75)等。
[0054]EC81通过LAN (Local Area Network:局域网)91与作为对设置有基板处理系统的工厂整体的制造工序进行管理的MES (Manufacturing Execution System:制造执行系统)的计算机93连接。计算机93与基板处理系统的控制部80协作将工厂的与工序相关的实时信息反馈给中枢业务系统，并且考虑工厂整体的负荷等进行与工序相关的判断。计算机93可以与例如其它的计算机95等信息处理设备连接。
[0055]接着，参照图3对MC83的硬件结构的一个例子进行说明。MC83具备:主控制部101 ;键盘、鼠标等输入装置102 ;打印机等输出装置103 ;显示装置104 ;存储装置105 ;外部接口 106 ;和将它们互相连接的总线107。主控制部101具有CPU (中央处理装置)IlURAM(随机存取存储器)112和ROM (只读存储器)113。存储装置105只要能够存储信息，其形式没有限制，例如为硬盘装置或光盘装置。另外，存储装置105在计算机能够读取的记录介质115记录信息、并且从记录介质115读取信息。记录介质115只要能够存储信息，其形式没有限制，例如为硬盘、光盘、闪存等。记录介质115可以为记录有本实施方式的等离子体蚀刻方法的方案的记录介质。
[0056]在MC83中，CPUl 11使用RAMl 12作为工作区域，执行在ROMl 13或存储装置105中存储的程序，由此，能够在本实施方式的等离子体蚀刻装置100中执行对基板S的等离子体蚀刻处理。另外，图2所示的EC81、计算机93、95的硬件结构也成为与图3所示的结构大致相同的结构。
[0057]接着，参照图4对第一高频电源部65和第二高频电源部75的构成与MC83的功能构成的关系进行说明。图4是第一高频电源部65以及第二高频电源部75的构成和将MC83的功能构成的一部分提取关键部分所表示的功能方块图。此外，在以下的说明中，作为MC83的硬件结构成为图3所示的结构的部分，也参照图3中的附图标记。
[0058]如图4所示，MC81具备电力控制部121、遮断控制部122、阈值设定部123。它们通过CPUlll使用RAM112作为工作区域执行在R0M113或存储装置105中存储的软件(程序)来实现。
[0059]第一高频电源部65具备振荡部131、演算放大部132、电力放大部133和传感器部134。在此，振荡部131、演算放大部132和电力放大部133构成高频电源135。
[0060]第二高频电源部75具备振荡部141、演算放大部142、电力放大部143和传感器部144。在此，振荡部141、演算放大部142和电力放大部143构成高频电源145。
[0061]振荡部131、141生成高频信号。该高频信号的频率能够根据对等离子体负载供给的闻频而决定。
[0062]演算放大部132、142根据电力控制部121的指令信号控制高频信号的振幅。
[0063]电力放大部133、143接收来自演算放大部132、142的输出信号，使电力放大。
[0064]传感器部134、144分别对从第一高频电源部65或第二高频电源部75发送至负载(等离子体)的行波电力PF和从负载(等离子体)向第一高频电源部65或第二高频电源部75的反射波电力REF进行检测。传感器部134、144检测行波电力PF和反射波电力REF，将行波电力PF的检测信号和反射波电力REF的检测信号发送至电力控制部121、遮断控制部122和阈值设定部123。
[0065]电力控制部121基于预先保存于存储装置105的方案、参数，对第一高频电源部65或第二高频电源部75的振荡部131、141、和演算放大部132、142发送控制信号，由此控制电力供给，使得在等离子体蚀刻装置100中进行所期望的等离子体蚀刻处理。例如，电力控制部121从传感器部134、144接收行波电力PF作为反馈信号，基于该反馈信号和电力指令值的偏差进行反馈控制，进行控制使得第一高频电源部65或第二高频电源部75的输出电力分别成为电力指令值。在电力控制部121的反馈控制中，将电力指令值和行波电力PF的差分信号生成为控制输出电力的指令信号，输入至演算放大部132、142。另一方面，从振荡部131、141也向演算放大部132、142输入成为基准的高频信号。由此，演算放大部132、142被控制为对负载(等离子体)供给的电力成为电力指令值。演算放大部132、142的输出信号在通过电力放大部133、143作为规定电力后，分别通过匹配箱63、73被发送至喷头31、基座11。
[0066]另外，电力控制部121接收来自传感器部134、144的反射波电力REF的检测信号根据需要进行下垂控制，抑制伴随反射波电力REF的增加而产生的过电流、过电压，保护电源。此外，基于电力控制部121进行的控制，除了能够通过对电力指令值控制输出电力进行之外，还能够通过对电压指令值控制输出电压进行。
[0067]遮断控制部122接收来自传感器部134、144的反射波电力REF的检测信号对第一高频电源部65或第二高频电源部75的高频电力供给进行遮断处理。具体而言，遮断控制部122比较由传感器部134或传感器部144检测出的反射波电力REF的检测信号和遮断用阈值，当任意个反射波电力REF的大小超过遮断用阈值时，发送使振荡部131和振荡部141两者的动作停止的遮断指令信号。通过使振荡部131和141的动作停止，从第一高频电源部65和第二高频电源部75对负载(等离子体)的电力供给暂时停止。此外，作为由遮断控制部122进行的遮断控制，能够使供给电力量降低，来替代使电力供给停止。例如，可以由电力控制部121抑制输出来替代振荡部131、141的动作停止。
[0068]阈值设定部123设定在遮断控制部122进行遮断处理的情况下参照的反射波电力REF的阈值。阈值能够在第一高频电源部65和第二高频电源部75中分别独立设定。第一高频电源部65的遮断控制所使用的遮断用阈值能够设定相对高的电平的阈值和相对低的电平的阈值的至少两种。同样，第二高频电源部75的遮断控制所使用的遮断用阈值也能够设定相对高的电平的阈值和相对低的电平的阈值的至少两种。
[0069]另外，阈值设定部123在从第一高频电源部65或第二高频电源部75开始高频的供给的时刻、或者使输出变化的时刻，将遮断用阈值分别设定为相对高的电平。而且，阈值设定部123在从第一高频电源部65或第二高频电源部75供给高频电力稳定后，将遮断用阈值的电平切换为相对低的电平。在此，高频电力的供给稳定的状态是指，由匹配箱63、73进行的阻抗的匹配结束、例如由传感器部134、144检测的反射波电力REF成为规定的阈值以下(包括零)的情况。另外，为了利用当等离子体启动时不可避免地产生的反射波而不进行遮断控制，相对高的电平的遮断用阈值例如能够在从第一高频电源部65或第二高频电源部75分别输出的额定电值的25%以上、优选25%以上100%以下的范围内。另外，为了快速进行对可能与异常放电相关的反射波的应对，相对低的电平的遮断用阈值能够在从第一高频电源部65或第二高频电源部75分别输出的额定电值的5%以下、优选2%以上5%以下的范围内。
[0070]接着，对如以上方式构成的等离子体蚀刻装置100的处理动作进行说明。首先，在未图示的闸阀打开的状态下，经由基板搬送用开口，将作为被处理体的基板S，通过未图示的搬送装置的叉(fork)搬入处理容器I内，交接至基座11。然后，将闸阀关闭，利用排气装置57将处理容器I内抽真空至规定的真空度。
[0071]接着，将阀门41打开，从气体供给源45通过处理气体供给管39和气体导入口 37向喷头31的气体扩散空间33导入处理气体。此时，利用质量流量控制器43进行处理气体的流量控制。被导入到气体扩散空间33的处理气体，进一步通过多个排出孔35向被载置在基座11上的基板S均匀地排出，处理容器I内的压力被维持为规定的值。
[0072]在该状态下从第一高频电源部65经由匹配箱63向喷头31施加高频电力。由此，在作为上部电极的喷头31与作为下部电极的基座11之间产生高频电场，处理气体解离而等离子体化。利用该等离子体，对基板S实施蚀刻处理。另外，在等离子体处理期间、从第二高频电源部75经由匹配箱73向基座11供给偏压用的高频电力。由此，等离子体中的离子被引入基板S。关于来自第一高频电源部65和第二高频电源部75的高频电力供给的控制方法的详细在后文述说。
[0073]在实施蚀刻处理后，停止来自第一高频电源部65和第二高频电源部75的高频电力的供给，在停止气体导入后，将处理容器I内减压至规定的压力。接着，打开闸阀，将基板S从基座11交接至未图示的搬送装置的叉，从处理容器I的基板搬送用开口搬出基板S。通过以上的操作，对基板S的等离子体蚀刻处理结束。
[0074]接着，一边参照图5，一边对在等离子体蚀刻装置100中进行等离子体点火(启动)时的来自第一高频电源部65和第二高频电源部75的高频电力供给的控制方法进行说明。图5表示从第一高频电源部65向上部电极(喷头31)、和从第二高频电源部75向下部电极(基座11)、分别供给高频电力启动等离子体时的软启动控制的时序(序列)的一例。图5(a)?(d)关于来自第一高频电源部65的电力供给，图5 Ce)?(h)关于来自第二高频电源部75的电力供给。
[0075]本实施方式中，为了抑制反射波的影响，将来自第一高频电源部65和第二高频电源部75的电力供给的增加分为例如两个阶段进行。图5 (a)表示从控制等离子体蚀刻装置100的动作的MC83发送来的起动信号(开始/停止信号)在第一高频电源部65接受的时亥IJ。另外，图5 (e)表示同样的起动信号在第二高频电源部75接受的时刻。
[0076]另外，图5 (b)表示第一高频电源部65的遮断控制所使用的阈值的变化，图5 Cf)表示第二高频电源部75的遮断控制所使用的阈值的变化。
[0077]另外，图5(c)表示从第一高频电源部65对上部电极供给的高频电力的输出变化，图5 (g)表示从第二高频电源部75对下部电极供给的高频电力的输出变化。
[0078]另外，图5 Cd)表示由上部电极侧的传感器部134检测的反射波的电力值的经时变化，图5 (h)表示由下部电极侧的传感器部144检测的反射波的电力值的经时变化。
[0079]另夕卜，图5 Ca)?图5 (h)的横轴表不时间。
[0080]根据本实施方式的电力供给时序，首先，第一高频电源部65和第二高频电源部75在时刻Tl由MC83接收起动信号。关于第一高频电源部65，不开始对上部电极供给电力而待机。另一方面，第二高频电源部75从时刻Tl至时刻T2的时间中，逐渐提高供给电力至成为比工序时的电力值更低的预先确定的电力值(以下称为“第一阶段”的电力值)。此时，第二高频电源部75，如图5 (h)所示，在下部电极侧产生的反射波传播。在该情况下，阶段性地进行高频电力的供给，反射波具有的电力被抑制的比较小，例如衰减I秒?2秒左右。
[0081]而且，来自第二高频电源部75的供给电力在时刻T2达到第一阶段的电力值。进而，从时刻T2经过时间之后，向第二高频电源部75的反射波充分衰减之后，从时刻T4由第一高频电源部65开始第一次的电力的供给，在至时刻T5的时间中，上升至第一阶段的电力值。此时，不仅第一高频电源部65而且包含已经开始电力供给的第二高频电源部75，反射波向第一高频电源部65和第二高频电源部75这两方传播。关于这些反射波，因匹配电路的作用最终衰减。
[0082]接着，考虑反射波至充分衰减的匹配结束的时间间隔，从时刻T7开始由第二高频电源部75进行的第二次的供给电力的上升，在至时刻T8的时间中，上升至第二阶段的电力值。在图5中，该第二阶段的电力值成为第二高频电源部75的工序时的设定电力值。此夕卜，使第二高频电源部75的供给电力上升至工序时的设定电力值的阶段不限于两个阶段，可以为三个阶段以上。
[0083]接着，在伴随第二高频电源部75的供给电力的上升的反射波衰减之后，从时刻TlO开始由第一高频电源部65进行的第二次的供给电力的上升，在至时刻Tll的时间中，上升至第二阶段的电力值。在图5中，该第二阶段的电力值成为第一高频电源部65的工序时的设定电力值。此外，使第一高频电源部65的供给电力上升至工序时的设定电力值的阶段不限于两个阶段，可以为三个阶段以上。
[0084]如上所述，在本实施方式中，进行使第二高频电源部75和第一高频电源部65的高频电力交替地阶段性增加的电力供给时序(软启动控制)。由此，在等离子体蚀刻装置100中，能够抑制反射波的影响，且能够在尽可能短时间内启动等离子体。
[0085]接着，一边参照图5，一边对遮断控制部122进行遮断处理的情况下参照的遮断用阈值的设定进行说明。如上所述，遮断用阈值由阈值设定部123设定。遮断用阈值的大小能够对于第一高频电源部65、第二高频电源部75分别独立设定，但是相对高的电平和相对低的电平的切换，在第一高频电源部65、第二高频电源部75中相互关联地在相同时刻进行。
[0086]首先，阈值设定部123，如图5 (b)、(f)所示，在初始状态(至时刻Τ3为止)，在第一高频电源部65和第二高频电源部75中，将遮断用阈值分别设定为相对高的电平。这是因为在等离子体的提高的初始，容易产生比较大的反射波。
[0087]接着，阈值设定部123在来自第二高频电源部75的高频的供给稳定后，在时刻T3在第一高频电源部65和第二高频电源部75中将遮断用阈值的电平都切换为相对低的电平。该遮断用阈值的相对低的电平，在第一高频电源部65和第二高频电源部75中都继续相同时间(从时刻T3至T4)。在不使高频电力变化的时刻T3至T4的期间中，使遮断用阈值的电平降低，能够加快对于与异常放电相关的反射波的应答性，能够将异常放电防患于未然。
[0088]接着，在时刻T4开始由第一高频电源部65进行的第一次的电力供给的增加时，阈值设定部123，如图5 (b)、(f)所示，重新设定遮断用阈值，分别提高至相对高的电平。该相对高的电平，在第一高频电源部65和第二高频电源部75中均继续相同时间(时刻T4至T6)。如上所述，在由第一高频电源部65进行的第一次的电力供给的增加，从时刻T4进行至时刻T5，因此在该期间在第一高频电源部65和第二高频电源部75中分别检测出反射波电力。在传感器部134、144中检测的反射波，与第二高频电源部75相比，在刚刚使电力变化的第一高频电源部65中检测得长，在稍微过了时刻T5时结束。S卩，由匹配电路进行的匹配结束。从由第一高频电源部65开始电力供给的增加的时刻T4至匹配结束的时刻T6期间，当电力变化时产生不可避免的反射波，因此通过将遮断用阈值设定为相对高的电平，能够流畅地启动等离子体。
[0089]在由匹配电路进行的匹配结束、由第一高频电源部65进行的电力供给稳定的阶段，阈值设定部123在时刻T6在第一高频电源部65和第二高频电源部75中将遮断用阈值的电平切换至相对低的电平。该遮断用阈值的相对低的电平在第一高频电源部65和第二高频电源部75中均继续相同时间(从时刻T6至T7)。在不使高频电力变化的时刻T6至T7期间，通过使遮断用阈值的电平降低，能够加快对于与异常放电相关的反射波的应答性，能够将异常放电防患于未然。
[0090]接着，在时刻T7由第二高频电源部75开始第二次的电力供给的增加时，阈值设定部123，如图5 (b)、(f)所示，重新设定遮断用阈值，分别提高至相对高的电平。该相对高的电平，在第一高频电源部65和第二高频电源部75中均继续相同时间(从时刻T7至T9)。如上所述，在由第二高频电源部75进行的第二次的电力供给的增加，从时刻T7进行至时刻T8，因此在该期间在第一高频电源部65和第二高频电源部75中分别检测反射波电力。在传感器部134、144中检测的反射波，与第一高频电源部65相比，在刚刚使电力变化的第二高频电源部75中检测得长，在稍微过了时刻T8时结束。S卩，由匹配电路进行的匹配结束。从由第二高频电源部75开始电力供给的增加的时刻T7至匹配结束的时刻T9期间，当电力变化时产生不可避免的反射波，因此通过将遮断用阈值设定为相对高的电平，能够流畅地启动等离子体。
[0091]在由匹配电路进行的匹配结束、由第二高频电源部75进行的电力供给稳定的阶段，阈值设定部123在时刻T9在第一高频电源部65和第二高频电源部75中将遮断用阈值的电平切换至相对低的电平。该遮断用阈值的相对低的电平在第一高频电源部65和第二高频电源部75中均继续相同时间(从时刻T9至T10)。从时刻T9至TlO期间，由于不使高频电力变化，通过使遮断用阈值的电平降低，能够加快对于与异常放电相关的反射波的应答性，能够提前防止异常放电。
[0092]接着，在时刻TlO开始由第一高频电源部65进行的第二次的电力供给的增加时，阈值设定部123，如图5 (b)、(f)所示，重新设定遮断用阈值，分别提高至相对高的电平。该相对高的电平，在第一高频电源部65和第二高频电源部75中均继续相同时间(时刻TlO至T12)。如上所述，在由第一高频电源部65进行的第二次的电力供给的增加，从时刻TlO进行至时刻Tl I，在该期间在第一高频电源部65和第二高频电源部75中分别检测出反射波电力。在传感器部134、144中检测的反射波，与第二高频电源部75相比，在刚刚使电力变化的第一高频电源部65中检测得长，在稍微过了时刻Tll时结束。即，由匹配电路进行的匹配结束。从由第一高频电源部65开始电力供给的增加的时刻TlO至匹配结束的时刻T12期间，当电力变化时产生不可避免的反射波，因此通过将遮断用阈值设定为相对高的电平，能够流畅地提高等离子体。
[0093]在由匹配电路进行的匹配结束、由第一高频电源部65进行的第二阶段的电力供给稳定的阶段，阈值设定部123在时刻T12在第一高频电源部65和第二高频电源部75中将遮断用阈值的电平切换为相对低的电平。在图5中，第二阶段的电力值成为由第二高频电源部75进行工序时的设定电力值。虽然图示省略，但该遮断用阈值的相对低的电平在第一高频电源部65或第二高频电源部75任意个中，均继续至产生下一次供给电力变化(例如、等离子体的下降)为止。
[0094]图5中，列举在等离子体蚀刻装置100中启动等离子体的情况为例，但在由第一高频电源部65或第二高频电源部75检测的反射波超过遮断用阈值、使高频电力的供给停止后，再次提高等离子体的情况下，也能够进行与图5相同的软启动控制和阈值的切换。
[0095]接着，参照图5和图6，说明关于作为在等离子体蚀刻装置100中实施的操作方法的一个方式由MC83进行的阈值设定的步骤。图6所示的流程表，表示使从第二高频电源部75向基座11供给的高频电力值增加的情况下的阈值的设定步骤。该阈值的设定步骤能够包含图6的步骤SI?步骤S6。
[0096]首先，作为前提，MC83的电力控制部121对振荡部141和演算放大部142送出指令信号，使得从第二高频电源部75向基座11供给的高频电力增加。由此，例如从图5的时刻T7开始偏压用高频电力开始增加。
[0097]用于增加上述高频电力的电力控制部121的指令信号被同时送往阈值设定部123。在图6中，步骤SI中，阈值设定部123接收上述指令信号。接收该指令信号，接着在步骤S2中，阈值设定部123将有关反射波的遮断用阈值设定为相对高的电平。该遮断用阈值包括与由第一高频电源部65的传感器部134检测的与反射波有关的阈值和与由第二高频电源部75的传感器部144检测的反射波有关阈值的双方。在从由第二高频电源部75开始电力供给的增加的时刻至匹配结束期间，当电力变化时产生不可避免的反射波，因此，通过将遮断用阈值设定为相对高的电平，能够流畅地启动等离子体。
[0098]在偏压用的高频电力值达到规定的值的情况下(例如图5的时刻T8)，对振荡部141和演算放大部142送出指令信号，使得MC83的电力控制部121从第二高频电源部75向基座11供给的高频电力的增加停止(即，供给不变电力量)。用于使上述高频电力的增加停止的电力控制部121的指令信号被同时发送向阈值设定部123。在图6的步骤S3中，阈值设定部123接收上述指令信号。
[0099]接着，在步骤S4中，阈值设定部123判断源用的高频电力是否稳定。具体而言，阈值设定部123经由电力控制部121参照传感器部134中的反射波的检测值的信息，判断反射波的检测值是否衰减至例如规定的阈值以下。例如，在反射波的检测值衰减至规定的阈值以下的情况下，判断源用的高频电力稳定(是)，在反射波的检测值超过规定的阈值的情况下，判断源用的高频电力不稳定(否)。
[0100]在步骤S4中，判断源用的高频电力稳定(是)和的情况下，接着，在步骤S5中，阈值设定部123判断偏压用的高频电力是否稳定。具体而言，阈值设定部123经由电力控制部121参照传感器部144中的反射波的检测值的情報的信息，判断反射波的检测值是否衰减至例如规定的阈值以下。例如在反射波的检测值衰减至规定的阈值以下的情况下，判断偏压用的高频电力稳定(是)，在反射波的检测值超过规定的阈值的情况下，判断偏压用的高频电力不稳定(否)。
[0101]此外，步骤S4和步骤S5的顺序可以相反，也可以实质上同时进行。
[0102]在步骤S5中，在判断偏压用的高频电力稳定(是)的情况下，接着在步骤S6中，阈值设定部123将遮断用阈值设定为相对低的电平(例如从图5的时刻T9至时刻T10)。该遮断用阈值包括与由第二高频电源部65的传感器部134检测的反射波有关的阈值和与由第二高频电源部75的传感器部144检测的反射波有关的阈值的两者。在不使高频电力变化、供给不变电力量期间，使遮断用阈值的电平降低，由此能够加快对于与异常放电相关的反射波的应对性，能够将异常放电防患于未然。
[0103]通过执行以上的步骤SI?步骤S6的步骤，阈值设定部123能够将遮断用阈值切换设定为相对高的电平和低电平。如上所述，通过将切换设定为相对高的电平和低电平，能够获得以下的优点。即，当使高频电力的输出变化时，能够利用高电平的阈值避免不与异常放电相关的程度的反射波的电力遮断，能够实现等离子体的流畅的提高。另外，在不使高频电力的输出、供给一定电力量期间，利用低电平的阈值，能够尽早检测与异常放电的发生相关的反射波，能够将异常放电防患于未然。
[0104]此外，图6中，表示在使从第二高频电源部75向基座11供给的高频电力值增加的情况下的阈值的设定步骤，但在使从第一高频电源部65向喷头31供给的高频电力值增加的情况下的阈值的设定也能够同样进行。
[0105]以上，以例示为目的对本发明的实施方式详细地进行了说明，但是本发明不限制于上述实施方式，能够进行各种变形。例如，在上述实施方式中，列举使高频电力的供给量阶段性增加来提高等离子体的情况为例进行了说明，但是对于使高频电力的供给量阶段性減少来降低等离子体的情况，也能够应用本发明。
[0106]另外，在上述实施方式中，将遮断用阈值设定为相对高的电平和相对低的电平的两个阶段，也能够将遮断用阈值设定为三个阶段以上。
[0107]另外，在上述实施方式中，以对上部电极和下部电极分别供给高频电力的等离子体处理装置为对象，但是本发明同样能够适用于对下部电极供给两个系统以上的高频电力的情况、对上部电极供给两个系统以上的高频电力的情况。
[0108]另外，在上述实施方式中，列举平行平板型的等离子体蚀刻装置为例，但是本发明只要在对上部电极和/或下部电极供给两个系统以上的高频电力的等离子体处理装置中，并无特别限制能够适用。例 如，也能够适用于电感耦合等离子体装置等其它的方式的等离子体蚀刻装置。另外，不限制于干蚀刻装置，也能够同样适用于成膜装置，灰化装置等。
[0109]另外，本发明不限于以Fro用基板为被处理体，也能够适用于例如以半导体晶片、太阳能电池用基板为被处理体的情况。
[0110]附图标记说明
[0111]I…处理容器；la...底壁；lb…侧壁；lc…盖体；11...基座；12…基材；13、14…密封部件；15…绝缘部件；31…喷头；33…气体扩散空间；35…气体排出孔；37…气体导入口 ；39…处理气体供给管；41…阀；43…质量流量控制器；45…气体供给源；51…排气用开口 ；53…排气管；53a…凸缘部;55…APC阀；57…排气装置；61…供电线;63…匹配箱(M.B.)；65…第一高频电源部；71…供电线；73…匹配箱(M.B.) ;75…第二高频电源部；100…等离子体蚀刻装置。
【权利要求】
1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括: 收纳被处理体的处理容器； 输出与在所述处理容器内生成的等离子体相关的高频的多个高频电源； 对至所述多个高频电源的反射波分别进行检测的多个反射波检测部； 对所述多个高频电源的输出进行控制的电力控制部； 遮断控制部，其在所述多个高频电源的任意个中的反射波的检测值超过对各高频电源预先设定的遮断用阈值的情况下，遮断全部所述多个高频电源的高频的供给；和 阈值设定部，在所述多个高频电源的任意个中，在开始供给高频的时刻或者使输出变化的时刻将所述遮断用阈值全部设定为相对高的电平，对于所述多个高频电源的全部，在高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的全部切换为相对低的电平。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于: 作为所述多个高频电源，至少具有第一高频电源和输出与所述第一高频电源频率不同的高频的第二高频电源， 作为所述多个反射波检测部，具有检测至所述第一高频电源的反射波的第一反射波检测部和检测至所述第二高频电源的反射波的第二反射波检测部， 所述遮断控制部，在所述第一高频电源的反射波的检测值或在所述第二高频电源的反射波的检测值的任意一方超过分别对所述第一高频电源的反射波的检测值和所述第二高频电源的反射波的检测值预先设定的遮断用阈值的情况下，遮断所述第一高频电源和所述第二高频电源双方的高频的供给， 所述阈值设定部，在所述第一高频电源或所述第二高频电源的任意一方中，在开始高频的供给的时刻或者使输出变化的时刻将所述遮断用阈值均设定为相对高的电平，在来自所述第一高频电源和所述第二高频电源的高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的电平均设定为相对低的电平。
3.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于: 在启动所述等离子体的过程中，所述电力控制部进行分别使来自所述第一高频电源的高频的输出和来自所述第二高频电源的高频的输出阶段性地增加的软启动控制。
4.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于: 所述电力控制部进行控制，使得在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，使来自所述第一高频电源的高频的输出增加。
5.如权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于: 所述阈值设定部，在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，在使来自所述第一高频电源的高频的输出增加为止的期间，将所述遮断用阈值设定为所述相对低的电平。
6.如权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于: 所述电力控制部进行控制，使得在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值分别成为预先设定的启动用阈值以下后，使来自所述第二高频电源的高频的输出增加。
7.如权利要求6所述的等离子体处理装置，其特征在于:所述阈值设定部，在基于所述第一反射波检测部的反射波的检测值和基于所述第二反射波检测部的反射波的检测值成为预先设定的启动用阈值以下后，在使来自所述第二高频电源的高频的输出增加为止的期间，将所述遮断用阈值设定为所述相对低的电平。
8.如权利要求2~7中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于: 所述相对高的电平的遮断用阈值为从所述第一高频电源或所述第二高频电源分别输出的额定功率值的25%以上。
9.如权利要求2~8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于: 所述相对低的电平的遮断用阈值为从所述第一高频电源或所述第二高频电源分别输出的额定功率值的5%以下。
10.如权利要求2~9中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于: 对所述第一高频电源或所述第二高频电源分别设定的所述遮断用阈值的所述相对低的电平的设定期间相同。
11.如权利要求2~10中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于: 对所述第一高频电源或所述第二高频电源分别设定的所述遮断用阈值的所述相对高的电平的设定期间相同。
12.—种等离子体处理装置的操作方法，其为在所述处理容器中生成等离子体来对被处理体进行处理的等离子体处理装置的操作方法，其特征在于: 所述等离子体处理装置包括: 收纳被处理体的处理容器； 输出与在所述处理容器内生成的等离子体相关的高频的多个高频电源； 对至所述多个高频电源的反射波分别进行检测的多个反射波检测部； 对所述多个高频电源的输出进行控制的电力控制部；和 遮断控制部，其在所述多个高频电源的任意个中的反射波的检测值超过对各高频电源预先设定的遮断用阈值的情况下，遮断全部所述多个高频电源的高频的供给， 所述等离子体处理装置的操作方法包括: 在所述多个高频电源的任意一个中，在开始供给高频的时刻或者使输出变化的时刻将所述遮断用阈值的全部设定为相对高的电平的步骤；和 对于所述多个高频电源的全部，在高频的供给稳定后将所述遮断用阈值的全部切换为相对低的电平的步骤。
13.如权利要求12所述的等离子体处理装置的操作方法，其特征在于，包括: 在使所述高频的输出变化的情况下， 对至所述多个高频电源的反射波的功率值进行测量的工序； 判断包含使高频的输出变化的一个高频电源的全部的高频电源的反射波的检测值是否在预先设定的阈值以下的工序；和 在所述全部的高频电源的反射波的检测值成为预先设定的阈值以下后，使所述一个高频电源的输出变化的工序。
【文档编号】H05H1/46GK103943451SQ201410022526
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年1月17日 优先权日:2013年1月17日
【发明者】古屋敦城, 东条利洋 申请人:东京毅力科创株式会社