CN109087843B - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够校正向基板入射的离子的入射方向的倾斜并且能够抑制基板与聚焦环之间的放电的等离子体处理装置和等离子体处理方法。在一个实施方式的等离子体处理装置中，使来自第一高频电源和第二高频电源中的至少一方的高频电源的高频的供给周期性地停止。从比给来自第一高频电源和第二高频电源的双方的高频的各期间的开始时间点延迟的时间点起，向聚焦环施加直流电压。在停止来自至少一方的高频电源的高频的供给的各期间中，停止向聚焦环施加直流电压。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法

技术领域

本公开的实施方式涉及一种等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在电子器件的制造中，为了进行基板的加工而进行等离子体处理。在等离子体处理中使用等离子体处理装置。等离子体处理装置一般具备腔室主体、载置台、第一高频电源以及第二高频电源。腔室主体提供其内部空间来作为腔室。载置台设置在腔室内。载置台具有下部电极和静电卡盘。静电卡盘设置在下部电极上。第一高频电源供给第一高频，以生成腔室内的气体的等离子体。第二高频电源向下部电极供给偏压用的第二高频。在载置台上，以包围被载置在静电卡盘上的基板的边缘的方式配置聚焦环。聚焦环是为了使离子相对于基板垂直地入射而设置的。

聚焦环随着执行等离子体处理的时间的经过而消耗。当聚焦环消耗时，聚焦环的厚度减少。当聚焦环的厚度减少时，在聚焦环和基板的边缘区域的上方，鞘层的形状发生变化。当像这样地鞘层的形状发生变化时，向基板的边缘区域入射的离子的入射方向相对于铅垂方向倾斜。其结果是，形成于基板的边缘区域的开口相对于基板的厚度方向倾斜。

为了在基板的边缘区域形成与基板的厚度方向平行地延伸的开口，需要控制处于聚焦环和基板的边缘区域的上方的鞘层的形状，来校正向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。开发出如下的等离子体处理装置，该等离子体处理装置构成为，向聚焦环施加负的直流电压，以控制处于聚焦环和基板的边缘区域的上方的鞘层的形状。这样的等离子体处理装置例如记载在专利文献1中。

专利文献1：日本特开2008-227063号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在等离子体处理中，有时对第一高频和第二高频中的一方或双方的供给和供给停止进行交替切换。在这样的等离子体处理中，也要求校正向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。另外，需要抑制基板与聚焦环之间的放电。

用于解决问题的方案

在一个方式中，提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室主体、载置台、第一高频电源、第二高频电源、直流电源、切换单元以及控制器。腔室主体提供其内部空间来作为腔室。载置台设置在腔室内。载置台具有下部电极和静电卡盘。静电卡盘设置在下部电极上。在载置台上，以包围被设置在静电卡盘上的基板的方式配置聚焦环。第一高频电源构成为供给用于生成腔室内的气体的等离子体的第一高频。第二高频电源构成为向下部电极供给偏压用的第二高频。直流电源构成为：产生向聚焦环施加的负极性的直流电压，以对向载置在静电卡盘上的基板的边缘区域入射的离子的入射方向相对于铅垂方向的倾斜进行校正。切换单元构成为能够停止对聚焦环进行的直流电压的施加。控制器构成为控制第一高频电源和第二高频电源中的一方或双方的高频电源、以及切换单元。控制器控制第一高频电源和第二高频电源中的一方或双方的高频电源，使得由该一方或双方的高频电源产生的一方或双方的高频的供给周期性地停止。控制器对切换单元进行控制，以使从自供给一方或双方的高频的各期间的开始时间点经过与下部电极的自偏压的下降时间相应的规定时间后的第一时间点起，向聚焦环施加直流电压，在停止一方或双方的高频的供给的各期间中，停止向聚焦环施加直流电压。

在一个方式所涉及的等离子体处理装置中，在供给第一高频和第二高频中的一方或双方的各期间中，在经过下部电极的自偏压的下降时间时或经过该下降时间后，向聚焦环施加直流电压。由此，控制处于聚焦环和基板的边缘区域的上方的鞘层的形状，来减少向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。在停止一方或双方的高频的供给的各期间中，虽然基板的自偏压的绝对值变低，但停止向聚焦环施加直流电压。其结果是，在停止一方或双方的高频的供给的各期间中，基板的电位与聚焦环的电位之差下降。因而，能够抑制基板与聚焦环之间的放电。

在一个实施方式中，控制器对切换单元进行控制，以使在供给一方或双方的高频的各期间的结束时间点之前的第二时间点，停止向聚焦环施加直流电源。

在一个实施方式中，等离子体处理装置还具备主控制部和测定器，该测定器构成为测定下部电极的自偏压。直流电源构成为产生具有由测定器测定的自偏压的测定值的绝对值与由主控制部指定的设定值之和来作为电压的绝对值的直流电压。主控制部构成为，使用预先决定的函数或表格，根据聚焦环的消耗量和基于工艺条件确定的下部电极的自偏压，来决定上述设定值。向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜取决于聚焦环的消耗量和自偏压。这是因为处于聚焦环和基板的边缘区域的上方的鞘层的形状取决于聚焦环的消耗量和鞘层厚度。因而，为了校正向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜，应使直流电压的绝对值相对于自偏压的绝对值增加的量、即设定值也取决于聚焦环的消耗量和自偏压。上述函数或表格是以将聚焦环的消耗量和自偏压与设定值相对应的方式预先决定的。在该实施方式中，使用所述函数或表格导出设定值，由此减少向基板的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。

在一个实施方式中，直流电源构成为，获取在供给一方或双方的高频的各期间内的第二时间点与结束时间点之间的期间由测定器测定的自偏压的测定值，并且在供给一方或双方的高频的后续期间中产生具有测定值的绝对值与设定值之和来作为电压的绝对值的直流电压。在上述第二时间点与上述结束时间点之间的期间，能够测定未对聚焦环施加直流电压的状态下的自偏压。根据该实施方式，能够根据在等离子体处理中测定出的自偏压来决定向聚焦环施加的直流电压。

在一个实施方式中，控制器构成为，调整在供给一方或双方的高频的各期间内向聚焦环施加直流电压的时间，以对倾斜进行校正。根据该实施方式，事先将上述的设定值设定为较高的值，并调整施加直流电压的时间(时间长度)，由此供给一方或双方的高频的各期间中的离子的入射角的时间上的平均值进行校正。

在其它的方式中，提供一种等离子体处理方法。该等离子体处理方法使用上述的等离子体处理装置来执行。等离子体处理方法是在将基板载置在静电卡盘上并且向腔室供给处理气体的状态下执行的。等离子体处理方法包括以下工序：(i)供给一方或双方的高频；以及(ii)停止供给一方或双方的高频。供给一方或双方的高频的工序和停止供给一方或双方的高频的工序交替地执行。等离子体处理方法还包括以下工序：(iii)从自供给一方或双方的高频的各期间的开始时间点经过与下部电极的自偏压的下降时间相应的规定时间后的第一时间点起，向聚焦环施加直流电压；以及(iv)在停止供给一方或双方的高频的各期间中，停止向聚焦环施加直流电源。

在一个实施方式中，在供给一方或双方的高频的各期间的结束时间点之前的第二时间点，开始进行停止施加直流电源的工序。

在一个实施方式的施加直流电压的工序中，向聚焦环施加具有由测定器测定的自偏压的测定值的绝对值与由主控制部指定的设定值之和来作为电压的绝对值的直流电压。

在一个实施方式中，获取在供给一方或双方的高频的各期间内的第二时间点与结束时间点的之间的期间由测定器测定的自偏压的测定值，在供给一方或双方的高频的后续期间中，向聚焦环施加具有测定值的绝对值与设定值之和来作为电压的绝对值的直流电压。

发明的效果

如以上所说明的那样，能够校正向基板入射的离子的入射方向的倾斜，并且能够抑制基板与聚焦环之间的放电。

附图说明

图1是概要性地表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。

图2是表示图1所示的等离子体处理装置的电源系统和控制系统的一个实施方式的图。

图3是图1所示的载置台和聚焦环的局部放大截面图。

图4是表示图2所示的直流电源、切换单元、高频滤波器以及匹配器的电路结构的图。

图5是表示能够在图1所示的等离子体处理装置中采用的测定器的一例的图。

图6是与使用图1所示的等离子体处理装置执行的等离子体处理相关联的时序图。

图7是表示由于聚焦环的消耗而鞘层的形状发生变化以及离子的入射方向发生倾斜的图。

图8是表示其它实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统和控制系统的图。

图9是表示关于聚焦环与直流电源的电连接的其它实施方式的图。

图10是表示关于聚焦环与直流电源的电连接的另一其它实施方式的图。

图11是与在其它实施方式的等离子体处理装置中执行的等离子体处理相关联的时序图。

图12是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。

图13是表示其它实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。

附图标记说明

10、10A：等离子体处理装置；12：腔室主体；12c：腔室；16：载置台；18：下部电极；20：静电卡盘；22：导体；30：上部电极；61：第一高频电源；62：第二高频电源；70：直流电源；72：切换单元；76：测定器；FR：聚焦环；PC：控制器；MC：主控制部。

具体实施方式

下面，参照附图来详细地说明各种实施方式。此外，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的标记。

图1是概要性地表示一个实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。图2是表示图1所示的等离子体处理装置的电源系统和控制系统的一个实施方式的图。图1所示的等离子体处理装置10是电容耦合型的等离子体处理装置。

等离子体处理装置10具备腔室主体12。腔室主体12具有大致圆筒形状。腔室主体12提供其内部空间来作为腔室12c。腔室主体12例如由铝构成。腔室主体12与接地电位连接。在腔室主体12的内壁面、即界定腔室12c的壁面形成有具有耐等离子体性的膜。该膜能够是通过阳极氧化处理而形成的膜、或由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。另外，在腔室主体12的侧壁形成有通路12g。在向腔室12c搬入基板W时或者从腔室12c搬出基板W时，基板W通过通路12g。沿着腔室主体12的侧壁设置有闸阀14，以使该通路12g打开或关闭。

在腔室12c内，支承部15从腔室主体12的底部向上方延伸。支承部15具有大致圆筒形状，由石英之类的绝缘材料形成。在支承部15上搭载有载置台16，载置台16由支承部15支承。载置台16构成为在腔室12c内支承基板W。载置台16包括下部电极18和静电卡盘20。在一个实施方式中，载置台16还包括电极板21。电极板21由铝之类的导电性材料形成，具有大致圆盘形状。下部电极18设置在电极板21上。下部电极18由铝之类的导电性材料形成，具有大致圆盘形状。下部电极18与电极板21电连接。

在下部电极18内设置有流路18f。流路18f是热交换介质用的流路。作为热交换介质，使用液状的制冷剂、或者通过气化将下部电极18冷却的制冷剂(例如氟利昂)。从设置于腔室主体12的外部的冷却装置经由配管23a向流路18f供给热交换介质。被供给到流路18f的热交换介质经由配管23b返回至冷却装置。像这样，将热交换介质以在流路18f与冷却装置之间循环的方式供给到该流路18f。

静电卡盘20设置在下部电极18上。静电卡盘20具有由绝缘体形成的主体和设置在该主体内的膜状的电极。静电卡盘20的电极与直流电源电连接。当从直流电源向静电卡盘20的电极施加电压时，在载置在静电卡盘20上的基板W与静电卡盘20之间产生静电引力。基板W通过所产生的静电引力而被吸附于静电卡盘20，并被该静电卡盘20保持。

在等离子体处理装置10设置有气体供给管线25。气体供给管线25将来自气体供给机构的导热气体、例如He气体供给至静电卡盘20的上表面与基板W的背面(下表面)之间。

筒状部28从腔室主体12的底部向上方延伸。筒状部28沿支承部15的外周延伸。筒状部28由导电性材料形成，具有大致圆筒形状。筒状部28与接地电位连接。在筒状部28上设置有绝缘部29。绝缘部29具有绝缘性，例如由石英之类的陶瓷形成。绝缘部29具有大致圆筒形状，沿电极板21的外周、下部电极18的外周以及静电卡盘20的外周延伸。

在静电卡盘20的外周区域上配置聚焦环FR。聚焦环FR具有大致环形板形状，例如由硅形成。聚焦环FR以包围基板W的边缘的方式配置。图3是图1所示的载置台和聚焦环的局部放大截面图。如图3所示，在一个实施方式中，聚焦环FR经由导体22而与下部电极18电连接。导体22贯通静电卡盘20。

等离子体处理装置10还具备上部电极30。上部电极30设置于载置台16的上方。上部电极30与构件32一同将腔室主体12的上部开口关闭。构件32具有绝缘性。借助该构件32将上部电极30支承于腔室主体12的上部。在如后述那样使第一高频电源61与下部电极18电连接的情况下，上部电极30与接地电位连接。

上部电极30包括顶板34和支承体36。顶板34的下表面界定出腔室12c。在顶板34设置有多个气体喷出孔34a。多个气体喷出孔34a分别将顶板34沿板厚度方向(铅垂方向)贯通。该顶板34例如由硅形成，但无特别限定。或者，顶板34能够具有在铝制的母材的表面设置有耐等离子体性的膜的结构。该膜能够是通过阳极氧化处理而形成的膜、或者由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。

支承体36是将顶板34以装卸自如的方式支承的部件。支承体36例如能够由铝之类的导电性材料形成。在支承体36的内部设置有气体扩散室36a。从气体扩散室36a向下方延伸出多个气体孔36b。多个气体孔36b与多个气体喷出孔34a分别连通。在支承体36形成有用于向气体扩散室36a导入气体的气体导入口36c，该气体导入口36c与气体供给管38连接。

气体供给管38经由阀组42及流量控制器组44而与气体源组40连接。气体源组40包括多个气体源。阀组42包括多个阀，流量控制器组44包括多个流量控制器。流量控制器组44的多个流量控制器分别是质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。气体源组40的多个气体源分别经由阀组42中的对应的阀及流量控制器组44中的对应的流量控制器而与气体供给管38连接。等离子体处理装置10能够将来自从气体源组40的多个气体源中选择出的一个以上的气体源的气体以个别调整后的流量供给至腔室12c。

在筒状部28与腔室主体12的侧壁之间设置有挡板48。挡板48例如能够通过在铝制的母材上覆盖氧化钇等陶瓷来构成。在该挡板48形成有多个贯通孔。在挡板48的下方，排气管52与腔室主体12的底部连接。该排气管52与排气装置50连接。排气装置50具有自动压力控制阀之类的压力控制器、以及涡轮分子泵等真空泵，该排气装置50能够对腔室12c进行减压。

如图1和图2所示，等离子体处理装置10还具备第一高频电源61。第一高频电源61是产生等离子体生成用的第一高频的电源。第一高频具有27～100MHz的范围内的频率，例如具有60MHz的频率。第一高频电源61经由匹配器64的第一匹配电路65而与电极板21及下部电极18连接。第一匹配电路65是用于使第一高频电源61的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的阻抗匹配的电路。此外，第一高频电源61也可以不与下部电极18电连接，也可以经由第一匹配电路65而与上部电极30连接。

等离子体处理装置10还具备第二高频电源62。第二高频电源62是产生用于向基板W引入离子的偏压用的第二高频的电源。第二高频的频率比第一高频的频率低。第二高频的频率是400kHz～13.56MHz的范围内的频率，例如是400kHz。第二高频电源62经由匹配器64的第二匹配电路66而与电极板21及下部电极18连接。第二匹配电路66是用于使第二高频电源62的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的阻抗匹配的电路。

等离子体处理装置10还具备直流电源70和切换单元72。直流电源70是产生向聚焦环FR施加的负极性的直流电压的电源。直流电源70与切换单元72连接。切换单元72经由高频滤波器74而与下部电极18电连接。在一个实施方式中，下部电极18与聚焦环FR电连接。因而，直流电源70经由切换单元72、高频滤波器74以及下部电极18而与聚焦环FR电连接。

等离子体处理装置10还具备控制器PC。控制器PC构成为控制第一高频电源61和第二高频电源62中的一方或双方的高频电源、以及切换单元72。在一个实施方式中，使第一高频和第二高频这双方的供给周期性地停止。在该实施方式中，控制器PC控制第一高频电源61和第二高频电源62这双方以及切换单元72。在其它实施方式中，仅使第一高频和第二高频中的一方的高频的供给周期性地停止。在该实施方式中，控制器PC构成为控制第一高频电源61和第二高频电源62中的产生上述一方的高频的高频电源、以及切换单元72。

在一个实施方式中，等离子体处理装置10还能够具备主控制部MC。主控制部MC是具备处理器、存储装置、输入装置、显示装置等的计算机，对等离子体处理装置10的各部进行控制。具体地说，主控制部MC执行存储装置中存储的控制程序，并基于该存储装置中存储的制程数据来控制等离子体处理装置10的各部。由此，等离子体处理装置10执行基于制程数据指定的工艺。

下面，参照图2和图4。图4是表示图2所示的直流电源、切换单元、高频滤波器以及匹配器的电路结构的图。直流电源70是可变直流电源，产生向聚焦环FR施加的负极性的直流电压。

切换单元72构成为能够停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。在一个实施方式中，切换单元72具有场效应晶体管(FET)72a、FET 72b、电容器72c以及电阻元件72d。FET 72a例如是N沟道MOSFET。FET 72b例如是P沟道MOSFET。FET 72a的源极与直流电源70的负极连接。直流电源70的负极及FET 72a的源极与电容器72c的一端连接。电容器72c的另一端与FET 72b的源极连接。FET 72b的源极接地。FET 72a的栅极与FET 72b的栅极彼此连接。从控制器PC向连接于FET 72a的栅极与FET 72b的栅极之间的节点NA提供脉冲控制信号。FET 72a的漏极与FET 72b的漏极连接。与FET 72a的漏极及FET 72b的漏极连接的节点NB经由电阻元件72d而与高频滤波器74连接。

高频滤波器74是用于降低或切断高频的滤波器。在一个实施方式中，高频滤波器74具有电感器74a和电容器74b。电感器74a的一端与电阻元件72d连接。在电感器74a的一端连接有电容器74b的一端。电容器74b的另一端接地。电感器74a的另一端与匹配器64连接。

匹配器64具有第一匹配电路65和第二匹配电路66。在一个实施方式中，第一匹配电路65具有可变电容器65a和可变电容器65b，第二匹配电路66具有可变电容器66a和可变电容器66b。可变电容器65a的一端与电感器74a的另一端连接。可变电容器65a的另一端与第一高频电源61及可变电容器65b的一端连接。可变电容器65b的另一端接地。可变电容器66a的一端与电感器74a的另一端连接。可变电容器66a的另一端与第二高频电源62及可变电容器66b的一端连接。可变电容器66b的另一端接地。可变电容器65a的一端及可变电容器66a的一端与匹配器64的端子64a连接。匹配器64的端子64a经由电极板21而与下部电极18连接。

在一个实施方式中，等离子体处理装置10还具备测定器76。图5是表示能够在图1所示的等离子体处理装置中采用的测定器的一例的图。测定器76构成为测定下部电极18的自偏压(或基板W的自偏压)。在一个实施方式中，如图5所示，测定器76具有电容器76a、电容器76b以及电压传感器76c。电容器76a和电容器76b在端子76t与地之间串联连接。端子76t与图4所示的节点N1和节点N2中的任一方连接。节点N1是下部电极18与匹配器64的端子64a之间的节点。节点N2是切换单元72与高频滤波器74之间的节点。在没有从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压时，节点N1的电压和节点N2的电压为与下部电极18的自偏压大致相同的电压。测定器76对所述节点处的电压进行分压，并测定分压后的电压，由此能够测定自偏压。

下面，对由主控制部MC和控制器PC进行的控制进行说明。在以下的说明中，参照图2和图6。图6是与使用图1所示的等离子体处理装置执行的等离子体处理相关联的时序图。在图6中，横轴表示时间。纵轴表示由控制器PC输出的第一控制信号、高频电力(第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的电力)、下部电极18(或基板W)的自偏压Vdc、由控制器PC输出的第二控制信号、从直流电源70施加于聚焦环FR的直流电压以及聚焦环FR的电位。

在图6的高频电力的时序图中，高频电力为高水平表示供给第一高频和第二高频中的一方或双方的高频，高频电力为低水平表示第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的供给停止。另外，在图6的高频电力的时序图中，直流电压为低水平表示从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压，直流电压为高水平表示没有从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。

此外，如上述的那样，控制器PC使第一高频和第二高频中的一方或双方的供给周期性地停止。即，控制器PC仅使第一高频和第二高频中的一方的供给周期性地停止、或者使第一高频和第二高频中的双方的供给周期性地停止。在使第一高频和第二高频中的双方的供给周期性地停止的情况下，图6的高频电力表示第一高频的电力和第二高频的电力这双方。在仅使第一高频和第二高频中的一方的高频的供给周期性地停止的情况下，图6的高频电力表示该一方的高频的电力。在仅使一方的高频的供给周期性地停止的情况下，既可以连续地供给另一方的高频，或者也可以不利用另一方的高频。

直流电源70将向聚焦环FR施加的直流电压设定为具有自偏压Vdc的绝对值与设定值ΔV之和来作为电压的绝对值的负极性的电压、即-(|Vdc|+ΔV)。自偏压Vdc是基板W的自偏压，是供给一方或双方的高频且没有从直流电源70向下部电极18施加直流电压时的下部电极18的自偏压。设定值ΔV由主控制部MC提供。

主控制部MC构成为，使用预先决定的函数或表格，根据聚焦环FR的消耗量(聚焦环FR的厚度的相对于初始值的减少量)和基于等离子体处理的工艺条件确定的下部电极18的自偏压，来确定设定值ΔV。即，主控制部MC通过向上述函数输入聚焦环FR的消耗量和自偏压来决定设定值ΔV，或者使用聚焦环FR的消耗量和自偏压，参照上述表格来决定设定值ΔV。

主控制部MC在决定设定值ΔV时，也可以使用聚焦环FR的初始的厚度与由激光测定器之类的测定器实际测定出的聚焦环FR的厚度之差来作为聚焦环FR的消耗量。或者，为了决定设定值ΔV，主控制部MC也可以使用预先决定的其它函数或表格，根据特定的参数来决定聚焦环FR的消耗量。该特定的参数能够是自偏压Vdc、第一高频或第二高频的峰值Vpp、负载阻抗等中的任一方。该其它函数或表格是以决定该特定的参数与聚焦环FR的消耗量的关系的方式预先决定的。为了决定聚焦环FR的消耗量，在实际执行等离子体处理前或维护等离子体处理装置10时，在设定用于决定该消耗量的测定条件即第一高频的电力、第二高频的电力、腔室12c的压力以及向腔室12c供给的一种以上的气体的流量等后，使等离子体处理装置10进行动作。然后，获取上述特定的参数，通过将该特定的参数输入到上述其它函数来确定聚焦环FR的消耗量，或者使用该特定的参数，参照上述表格来确定聚焦环FR的消耗量。

主控制部MC对第一高频电源61指定第一高频的电力和频率。第一高频电源61产生的第一高频的电力和频率分别被设定为由主控制部MC对第一高频电源61指定的电力和频率。主控制部MC对第二高频电源62指定第二高频的电力和频率。第二高频电源62产生的第二高频的电力和频率分别被设定为由主控制部MC对第二高频电源62指定的电力和频率。

主控制部MC对控制器PC指定使第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的供给停止的频率。主控制部MC还对控制器PC指定占空比。占空比表示在根据该频率规定的一个周期PI(参照图6)中的、供给第一高频和第二高频中的一方或双方的第一期间P1的时间长度的比例。如图6所示，一个周期PI由第一期间P1和第二期间P2构成，该第二期间P2是停止第一高频和第二高频中的一方或双方的供给的期间。

主控制部MC对控制器PC指定用于确定各第一期间P1中的第一时间点T1的信息。第一时间点T1是直流电源70开始向聚焦环FR施加直流电压的时间点。第一时间点T1是比各第一期间P1的开始时间点靠后的时间点，是与下部电极18的自偏压的下降时间相应的规定时间后的时间点。即，第一时间点T1是从各第一期间P1的开始时间点起经过下部电极18的自偏压的下降时间时或经过该下降时间后的时间点。

在一个实施方式中，主控制部MC对控制器PC指定用于确定第二时间点T2的信息。第二时间点T2是停止在各第一期间P1中的第一时间点T1开始的、从直流电源70向聚焦环FR进行的直流电压的施加的时间点。在一个实施方式中，第二时间点是在各第一期间P1中比第一时间点靠后且比该第一期间P1的结束时间点靠前的时间点。此外，主控制部MC也可以对控制器PC提供用于指定在各第一期间P1中从直流电源70向聚焦环FR进行的直流电压的施加所持续的时间长度的信息，来代替用于确定第二时间点的信息。

控制器PC根据由主控制部MC指定的频率和占空比来生成第一控制信号。第一控制信号是在第一期间P1中具有高水平且在第二期间P2中具有低水平(或截止的水平)的脉冲信号。或者，第一控制信号也可以是在第一期间P1中具有低水平(或截止的水平)且在第二期间P2中具有高水平的脉冲信号。从控制器PC向一方或双方的高频电源提供第一控制信号。如在图6的高频电力的时序图中所示出的那样，使一方或双方的高频电源以如下方式进行动作：在根据第一控制信号确定的各第一期间P1中供给一方或双方的高频，在根据第一控制信号确定的各第二期间P2中停止一方或双方的高频的供给。

如在图6的自偏压Vdc的时序图中所示出的那样，下部电极18(或基板W)的自偏压为相对于各第一期间P1的开始时间点延迟且具有大的绝对值的、负极性的电压。另外，自偏压为相对于停止一方或双方的高频的供给的时间点延迟且具有低的绝对值的电压。

控制器PC根据由主控制部MC指定的频率、用于确定第一时间点的信息、以及用于确定第二时间点的信息或用于确定时间长度的信息，来生成第二控制信号。第二控制信号是在各第一期间P1中从第一时间点起具有高水平且从第二时间点起具有低水平的脉冲信号。或者，第二控制信号也可以是在各第一期间P1中从第一时间点起具有低水平且从第二时间点起具有高水平的脉冲信号。控制器PC向切换单元72提供第二控制信号。具体地说，向节点NA提供第二控制信号。由此，如在图6的直流电压的时序图中所示出的那样，从各第一期间P1中的第一时间点T1起开始向聚焦环FR施加由直流电源70产生的直流电压。另外，从第二时间点T2起停止向聚焦环FR施加由直流电源70产生的直流电压。因而，如在图6的聚焦环FR的电位的时序图中所示出的那样，在从各第一期间P1的开始时间点起至第一时间点T1为止的第一过渡期间内，聚焦环FR的电位的绝对值上升，在从第一时间点T1开始的第二过渡期间内，聚焦环FR的电位的绝对值进一步上升。另外，在从第二时间点T2开始的第三过渡期间PT3内，聚焦环FR的电位的绝对值下降，在从各第二期间P2的开始时间点开始的第四过渡期间内，聚焦环FR的电位的绝对值进一步下降。

此外，如果第二控制信号的水平在各第一期间P1内的第一时间点T1发生转变，则该水平在第二时间点T2可以不转变。即，第二控制信号只要是在各第一期间P1内的第一时间点T1传输的脉冲信号即可，能够是任意的脉冲信号。在该情况下，能够从主控制部MC向切换单元72提供用于确定第二时间点的信息或用于确定时间长度的信息，利用切换单元72的处理器，基于用于确定第二时间点的信息或用于确定时间长度的信息，来停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。

在一个实施方式中，直流电源70构成为，在后续的第一期间P1内施加具有在各第一期间P1内的第二时间点T2与结束时间点之间的期间、即各第三过渡期间PT3中由测定器76获取到的自偏压的Vdc的测定值的绝对值与设定值ΔV之和来作为电压的绝对值的直流电压。直流电源70例如能够采用在各第三过渡期间PT3中具有最小的绝对值的自偏压Vdc来作为自偏压Vdc的测定值。

下面，参照图7。图7是表示由于聚焦环的消耗而鞘层的形状发生变化以及离子的入射方向发生倾斜的图。在图7中，用实线示出的聚焦环FR表示无消耗的状态的聚焦环FR。在图7中用虚线示出的聚焦环FR表示产生消耗而厚度减少了的聚焦环FR。在图7中，用实线示出的鞘层SH表示处于聚焦环FR没有消耗的状态时的鞘层SH的形状。在图7中，用虚线示出的鞘层SH表示处于聚焦环FR消耗了的状态时的鞘层SH的形状。另外，在图7中，箭头表示处于聚焦环FR消耗了的状态时的、离子的入射方向。

如图7所示，在处于聚焦环FR没有消耗的状态时，在基板W和聚焦环FR的上方，鞘层SH的形状保持平行。因而，离子沿大致垂直的方向(铅垂方向)入射到基板W的整个面。另一方面，当聚焦环FR消耗而其厚度减少时，在基板W的边缘区域和聚焦环FR的上方，鞘层SH的形状发生变化。其结果是，向基板W的边缘区域入射的离子的入射方向相对于铅垂方向倾斜。因而，在基板W的边缘区域形成相对于基板W的厚度方向倾斜的开口。

根据等离子体处理装置10，能够校正由聚焦环FR的消耗引起的离子的入射方向的倾斜。具体地说，在等离子体处理装置10中，在供给第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的各第一期间P1中，在经过下部电极18的自偏压电位的下降时间时或经过该下降时间后，从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。由此，控制处于聚焦环FR和基板W的边缘区域的上方的鞘层的形状，来降低向基板W的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。因而，遍及基板W的整个区域地形成与该基板W的厚度方向大致平行的开口。在停止一方或双方的高频的供给的各第二期间P2中，基板W的自偏压的绝对值变低，但停止向聚焦环FR施加直流电压。其结果是，在停止一方或双方的高频的供给的各第二期间P2中，基板W的电位与聚焦环FR的电位之差下降。因而，能够抑制基板W与聚焦环FR之间的放电。

在一个实施方式中，直流电源70构成为，产生具有由测定器76测定的自偏压Vdc的测定值的绝对值与由主控制部MC指定的设定值ΔV之和来作为电压的绝对值的直流电压。向基板W的边缘区域入射的离子的入射方向相对于铅垂方向的倾斜取决于聚焦环FR的消耗量和自偏压Vdc。这是因为，处于聚焦环FR和基板W的边缘区域的上方的鞘层的形状取决于聚焦环FR的消耗量和鞘层厚度。因而，为了校正向基板W的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜而应使要向聚焦环FR施加的直流电压的绝对值相对于自偏压Vdc的绝对值增加的量、即设定值ΔV也取决于聚焦环的消耗量和自偏压Vdc。如上述的那样，用于确定设定值ΔV的上述函数或表格是以将聚焦环FR的消耗量及自偏压Vdc与设定值ΔV相对应的方式预先决定的。在该实施方式中，使用所述函数或表格导出设定值ΔV，由此减少向基板W的边缘区域入射的离子的入射方向的倾斜。

在一个实施方式中，获取在供给一方或双方的高频的各第一期间P1内的第二时间点T2与结束时间点之间的期间、即各第三过渡期间PT3中由测定器76测定的自偏压Vdc的测定值，并且在供给一方或双方的高频的后续的第一期间P1中，向聚焦环FR施加具有该测定值的绝对值与设定值ΔV之和来作为电压的绝对值的直流电压。根据该实施方式，根据在等离子体处理中测定出的自偏压Vdc来决定向聚焦环FR施加的直流电压。因而，即使自偏压Vdc发生变化，也会在后续的第一期间P1内校正由直流电源70产生的直流电压，来恰当地校正离子的入射方向。

下面，对其它实施方式进行说明。图8是表示其它实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统和控制系统的图。如图8所示，第一高频电源61包括控制器PC，在这一点上，其它实施方式所涉及的等离子体处理装置10A与等离子体处理装置10不同。即，在等离子体处理装置10A中，控制器PC是第一高频电源61的一部分。另一方面，在等离子体处理装置10中，控制器PC与第一高频电源61及第二高频电源62相独立。在等离子体处理装置10A中，控制器PC为第一高频电源61的一部分，因此不向第一高频电源61发送第一控制信号。此外，控制器PC也可以不是第一高频电源61的一部分，而是第二高频电源62的一部分。

图9是表示关于聚焦环与直流电源的电连接的其它实施方式的图。如图9所示，聚焦环FR也可以不经由下部电极18而经由导体22、高频滤波器74以及切换单元72连接于直流电源70。在该实施方式中，导体22与下部电极18电绝缘。此外，下部电极18和电极板21也可以电分离为基板W的下方的区域即中央区域以及聚焦环FR的下方的区域即外周区域。即，也可以是，下部电极18和电极板21构成中央区域和外周区域，中央区域与外周区域彼此电绝缘。在该情况下构成为，高频电源与中央区域连接，测定器76测定中央区域的自偏压。

图10是表示关于聚焦环与直流电源的电连接的另一其它实施方式的图。在图10所示的实施方式中，下部电极18具有基板W的下方的中央区域18c以及聚焦环FR的下方的外周区域18e。中央区域18c与外周区域18e彼此分离，且彼此电绝缘。聚焦环FR经由导体22、外周区域18e、高频滤波器74以及切换单元72而与直流电源70连接。此外，在该实施方式中，电极板21也分离为与中央区域18c连接的中央区域以及与外周区域18e连接且与中央区域18c电绝缘的外周区域。在该情况下构成为，高频电源经由电极板21的中央区域而与中央区域18c连接，测定器76测定中央区域18c的自偏压。

图11是与在其它实施方式的等离子体处理装置中执行的等离子体处理相关联的时序图。在图11所示的时序图中，向聚焦环FR施加由直流电源70产生的直流电压的时间长度与在图6所示的时序图中向聚焦环FR施加由直流电源70产生的直流电压的时间长度不同。即，控制器PC可以构成为，调整在各第一期间P1内从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压的时间(时间长度)，以校正离子的入射方向的倾斜。例如，控制器PC可以将上述的设定值ΔV设定为比较高的值，并调整向聚焦环FR施加直流电压的时间长度，以对供给一方或双方的高频的各期间中的离子的入射角的时间上的平均值进行校正。

下面，说明一个实施方式所涉及的等离子体处理方法。图12是表示一个实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。图13是表示其它实施方式所涉及的等离子体处理方法的流程图。关于图12所示的等离子体处理方法MT1和图13所示的等离子体处理方法MT2，能够使用上述的各种实施方式的等离子体处理装置中的任一个等离子体处理装置来实施。在图12所示的等离子体处理方法MT1中，使第一高频和第二高频中的一方的高频的供给周期性地停止。在图13所示的等离子体处理方法MT2中，在等离子体处理中连续地供给第一高频和第二高频这双方。此外，在图13所示的等离子体处理方法MT2中，也可以使第一高频和第二高频中的一方的供给连续地停止。即，也可以不利用第一高频和第二高频中的一方。

等离子体处理方法MT1是在将基板W载置在静电卡盘20上并且正向腔室12c供给处理气体的状态下执行的。如图12所示，等离子体处理方法MT1以工序ST1开始。在工序ST1中，如上述的那样决定设定值ΔV。设定值ΔV能够由主控制部MC来决定。具体地说，主控制部MC使用上述的预先决定的函数或表格，根据聚焦环FR的消耗量和基于工艺条件确定的下部电极18的自偏压，来决定设定值ΔV。此外，也可以在执行工序ST1后将基板W载置在静电卡盘20上，并且向腔室12c供给处理气体。

在接下来的工序ST2中，供给第一高频和第二高频中的一方或双方的高频。工序ST2的执行期间相当于第一个第一期间P1。在工序ST2中，生成处理气体的等离子体，利用源自该等离子体的离子对基板W进行处理。此外，在第一个第一期间P1中，不从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。接下来的工序ST3在第一个第一期间P1内执行。在工序ST3中，利用测定器76获取自偏压Vdc的测定值。

在接下来的工序ST4中，停止第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的供给。即，工序ST4的执行期间相当于第一个第二期间P2。

在接下来的工序ST5中，与工序ST1同样地供给第一高频和第二高频中的一方或双方的高频。工序ST5的执行期间相当于第一期间P1。在工序ST5的执行期间、即第一期间P1内，执行工序ST6。工序ST6在第一时间点T1开始。在工序ST6的执行中，从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。向聚焦环FR施加的直流电压的值为-(|Vdc|+ΔV)。此外，|Vdc|为利用测定器76刚刚获取到的自偏压Vdc的测定值的绝对值，ΔV为在工序ST1中决定出的设定值。

在接下来的工序ST7中，停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。工序ST7在第二时间点T2开始。在接下来的工序ST8中，如上述的那样利用测定器76获取第三过渡期间PT3内的自偏压Vdc的测定值。

在接下来的工序ST9中，停止第一高频和第二高频中的一方或双方的高频的供给。在等离子体处理方法MT1中，使工序ST5和工序ST9交替地执行。工序ST9的执行期间相当于第二期间P2。

在接下来的工序STJ1中，判定是否结束等离子体处理方法MT1。在不结束等离子体处理方法MT1的情况下，再次重复自工序ST5起的处理。例如，在工序STJ1中判定为包括工序ST5～工序ST9的序列的执行次数达到了规定次数时，结束等离子体处理方法MT1。

图13所示的等离子体处理方法MT2是在将基板W载置在静电卡盘20上并且正向腔室12c供给处理气体的状态下执行的。如图13所示，等离子体处理方法MT2以工序ST21开始。在工序ST21中，与工序ST1同样地决定设定值ΔV。此外，也可以在执行工序ST21后将基板W载置于静电卡盘20上，并且向腔室12c供给处理气体。

接着，在工序ST22中，供给双方的高频、即第一高频和第二高频。在工序ST22中，生成处理气体的等离子体，利用源自该等离子体的离子对基板W进行处理。

在接下来的工序ST23中，利用测定器76获取自偏压Vdc的测定值。在接下来的工序ST24中，从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。向聚焦环FR施加的直流电压的值为-(|Vdc|+ΔV)。此外，|Vdc|为利用测定器76刚刚获取到的自偏压Vdc的测定值的绝对值，ΔV为在工序ST21中决定出的设定值。

在接下来的工序STJ2中，判定是否结束等离子体处理方法MT2。在不结束等离子体处理方法MT2的情况下，执行工序ST25。在工序ST25中，停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。然后，重复自工序ST23起的处理。例如，在工序STJ2中判定为工序ST22的执行时间达到了规定时间时，结束等离子体处理方法MT2。

以上对各种实施方式进行了说明，但不限定于上述的实施方式，能够构成各种变形方式。例如，上述的各种实施方式所涉及的等离子体处理装置是电容耦合型的等离子体处理装置。变形方式中的等离子体处理装置也可以是电感耦合型的等离子体处理装置。

另外，在上述的各种实施方式中，在各第一期间P1中的第二时间点开始停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。然而，也可以在第二期间P2的开始时间点开始停止从直流电源70向聚焦环FR施加直流电压。

Claims (9)

1.一种等离子体处理装置，具备：

腔室主体，其提供腔室；

载置台，其设置在所述腔室内，具有下部电极和设置在该下部电极上的静电卡盘，在所述载置台上以包围设置在该静电卡盘上的基板的方式配置聚焦环；

第一高频电源，其构成为供给用于生成所述腔室内的气体的等离子体的第一高频；

第二高频电源，其构成为向所述下部电极供给偏压用的第二高频；

直流电源，其构成为产生向所述聚焦环施加的负极性的直流电压，以对向载置在所述静电卡盘上的基板的边缘区域入射离子的入射方向相对于铅垂方向的倾斜进行校正；

切换单元，其构成为能够停止对所述聚焦环进行的所述直流电压的施加；以及

控制器，其构成为控制所述第一高频电源和所述第二高频电源中的一方或双方的高频电源、以及所述切换单元，

其中，所述控制器控制所述一方或双方的高频电源，使得由所述一方或双方的高频电源产生的一方或双方的高频的供给周期性地停止，

所述控制器控制所述切换单元，以使从自供给所述一方或双方的高频的各期间的开始时间点经过与所述下部电极的自偏压的下降时间相应的规定时间后的第一时间点起，向所述聚焦环施加所述直流电压，在停止所述一方或双方的高频的供给的各期间中，停止向所述聚焦环施加所述直流电压。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，

所述控制器控制所述切换单元，以使在供给所述一方或双方的高频的各期间的结束时间点之前的第二时间点，停止向所述聚焦环施加所述直流电源。

3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于，还具备：

主控制部；以及

测定器，其构成为测定所述下部电极的自偏压，

所述直流电源构成为产生具有由所述测定器测定的所述自偏压的测定值的绝对值与由所述主控制部指定的设定值之和来作为电压的绝对值的所述直流电压，

所述主控制部构成为，使用预先决定的函数或表格，根据所述聚焦环的消耗量和基于工艺条件确定的所述下部电极的自偏压，来决定所述设定值。

4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，

所述直流电源构成为，获取在供给所述一方或双方的高频的各期间内的所述第二时间点与所述结束时间点之间的期间由所述测定器测定的所述测定值，并且在供给所述一方或双方的高频的后续期间中产生具有所述测定值的绝对值与所述设定值之和来作为电压的绝对值的所述直流电压。

5.根据权利要求1～4中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，

所述控制器构成为，调整在供给所述一方或双方的高频的各期间内向聚焦环施加所述直流电压的时间，以对所述倾斜进行校正。

6.一种等离子体处理方法，使用根据权利要求1所述的等离子体处理装置来执行，所述等离子体处理方法是在将基板载置在所述静电卡盘上并且向所述腔室供给处理气体的状态下执行的，包括以下工序：

供给所述一方或双方的高频；以及

停止供给所述一方或双方的高频，

在等离子体处理方法中，将供给所述一方或双方的高频的所述工序和停止供给所述一方或双方的高频的所述工序交替地执行，

所述等离子体处理方法还包括以下工序：

从自供给所述一方或双方的高频的各期间的开始时间点经过与所述下部电极的自偏压的下降时间相应的规定时间后的第一时间点起，向所述聚焦环施加所述直流电压；以及

在停止供给所述一方或双方的高频的各期间中，停止向所述聚焦环施加所述直流电源。

7.根据权利要求6所述的等离子体处理方法，其特征在于，

在供给所述一方或双方的高频的各期间的结束时间点之前的第二时间点，开始进行停止施加所述直流电源的所述工序。

8.根据权利要求7所述的等离子体处理方法，其特征在于，

所述等离子体处理装置还具备：主控制部；以及测定器，其构成为测定所述下部电极的自偏压，

所述主控制部构成为，使用预先决定的函数或表格，根据所述聚焦环的消耗量和基于工艺条件确定的所述下部电极的自偏压来决定设定值，

在施加所述直流电压的所述工序中，向所述聚焦环施加具有由所述测定器测定的所述自偏压的测定值的绝对值与由所述主控制部指定的所述设定值之和来作为电压的绝对值的所述直流电压。

9.根据权利要求8所述的等离子体处理方法，其特征在于，

获取在供给所述一方或双方的高频的各期间内的所述第二时间点与所述结束时间点之间的期间由所述测定器测定的所述自偏压的所述测定值，在供给所述一方或双方的高频的后续期间中，向所述聚焦环施加具有所述测定值的绝对值与所述设定值之和来作为电压的绝对值的所述直流电压。

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