CN110391141A - 等离子体处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够减少附着于上部电极的沉积物的量或者从上部电极除去沉积物的等离子体处理方法。在一实施方式的等离子体处理方法中，将电容耦合型等离子体处理装置的上部电极冷却。在等离子体处理装置的腔室内，设置有包含下部电极的支承台。上部电极设置于支承台的上方。在冷却上部电极的期间，利用在腔室内生成的等离子体来蚀刻基片的膜。在蚀刻膜的期间，基片载置于支承台上。在执行蚀刻的期间，对上部电极施加负极性的偏置电压。

Description

等离子体处理方法
技术领域
本发明的实施方式涉及一种等离子体处理方法。
背景技术
在电子器件的制造中对基片进行等离子体处理。作为一种等离子体处理，已知等离子体蚀刻。
在下述的专利文献1中，作为一种等离子体处理，记载了等离子体蚀刻。在专利文献1记载的等离子体蚀刻中，为了蚀刻硅氧化物，在腔室内生成含氢气体和含氟气体的等离子体。
在专利文献1中，作为在等离子体蚀刻中使用的装置，记载了电容耦合型的等离子体处理装置。电容耦合型的等离子体处理装置包括腔室、支承台和上部电极。支承台设置于腔室内。支承台包括下部电极。上部电极设置于支承台的上方。在电容耦合型的等离子体处理装置中，利用在上部电极与下部电极之间形成的高频电场，激发腔室内的气体，来生成等离子体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-11255号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
在等离子体蚀刻中，有时沉积物附着在上部电极。希望这样一种技术，能够降低附着于上部电极的沉积物的量或者从上部电极除去沉积物。
用于解决技术问题的技术手段
在一方式中，提供一种在电容耦合型的等离子体处理装置中进行的等离子体处理方法。等离子体处理方法包括：(i)冷却等离子体处理装置的上部电极的步骤，其中，在等离子体处理装置的腔室内设置有包含下部电极的支承台，上部电极设置于支承台的上方；(ii)在执行冷却上部电极的步骤的期间，利用在腔室内生成的等离子体来蚀刻基片的膜的步骤，其中，该基片载置于上述支承台上；和(iii)在执行蚀刻膜的步骤的期间，在上部电极产生负极性的偏置电压的步骤。
在一方式的等离子体处理方法中，在上部电极产生负极性的偏置电压，因此能够将等离子体中的正离子向上部电极加速。另外，在执行蚀刻基片的膜的步骤的期间，上部电极被冷却。因此，能够蚀刻沉积物的化学物种的量在上部电极的周围增加，能够有效地蚀刻附着于上部电极的沉积物。因此，依照该等离子体处理方法，能够降低附着于上部电极的沉积物的量，或者从上部电极除去沉积物。
在一实施方式中，在上部电极内形成有具有入口和出口的流路，上部电极构成蒸发器。在流路的出口与入口之间，依次连接有压缩机、冷凝器和膨胀阀。在冷却上部电极的步骤中，经由压缩机、冷凝器和膨胀阀将制冷剂供给到流路。
在一实施方式中，等离子体处理方法还包括测量在上部电极中流动的电流的步骤。附着于上部电极的沉积物使在上部电极中流动的电流减少。因此，通过测量流过上部电极的电流，能够检测附着于上部电极的沉积物的量。
在一实施方式中，基片的膜含有硅。在蚀刻膜的步骤中，生成含有碳、氢和氟的处理气体的所述等离子体。在该实施方式中，能够利用氢化学种来蚀刻附着于上部电极的含碳的沉积物。
在一实施方式中，也可以为基片的膜是多层膜。也可以为多层膜具有交替地层叠的多层硅氧化物膜和多层硅氮化物膜。
在一实施方式中，上部电极包含划分出腔室内的空间的顶板。顶板是硅制的。在产生负极性的偏置电压的步骤中，对上部电极施加负极性的直流电压，或者对上部电极供给高频功率以使得在上部电极产生负极性的偏置电压。
在一实施方式中，上部电极包含划分出腔室内的空间的顶板。顶板是硅氧化物制的。在产生负极性的偏置电压的步骤中，对上部电极供给高频功率以使得在上部电极产生负极性的偏置电压。
发明效果
如上所述，能够在等离子体蚀刻中降低附着于上部电极的沉积物的量或者从上部电极除去沉积物。
附图说明
图1是表示一实施方式的等离子体处理方法的流程图。
图2是一例的基片的局部放大截面图。
图3是概略地表示执行图1所示的等离子体处理方法中能够使用的一例的等离子体处理装置的图。
图4是表示在图3所示的一例的等离子体处理装置中能够采用的上部电极和制冷单元的一例的图。
图5是表示执行了图1所示的方法后的状态下的一例的基片的局部放大截面图。
图6是表示与上部电极的温度比较高的情况下除去上部电极上的沉积物有关的化学物种的反应的例子的图。
图7是表示与上部电极的温度比较低的情况下除去上部电极上的沉积物有关的化学物种的反应的例子的图。
图8是表示执行图1所示的的等离子体处理方法中能够使用的等离子体处理装置的上部电极的一例的图。
附图标记说明
1……等离子体处理装置；10……腔室；14……支承台；18……下部电极；30……上部电极；W……基片；SF……膜。
具体实施方式
以下，参照附图，对各种实施方式进行详细说明。此外，在各附图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记。
图1是表示一实施方式的等离子体处理方法的流程图。为了蚀刻基片的膜，执行图1所示的等离子体处理方法(以下，称为“方法MT”)。图2是一例的基片的局部放大截面图。能够应用方法MT的基片W具有膜SF。膜SF可以是任意膜。在一例中，膜SF含有硅。在一例中，膜SF是多层膜。多层膜可以包含多层第一膜F1和多层第二膜F2。将多层第一膜F1和多层第二膜F2交替地层叠。在一例中，多层第一膜F1各自是硅氧化物膜，多层第二膜F2是硅氮化物膜。
基片W还可以具有基底区域UR和掩模MK。膜SF设置于基底区域UR上。掩模MK设置于膜SF上。掩模MK是经图案化的区域。掩模MK提供应转印到膜SF的图案。掩模MK提供一个以上的开口OM。
在方法MT中使用等离子体处理装置1来执行膜的蚀刻。图3是概略地表示执行图1所示的等离子体处理方法中能够使用的一例的等离子体处理装置的图。图3所示的等离子体处理装置1是电容耦合型等离子体处理装置。等离子体处理装置1具有腔室10。腔室10之中提供有内部空间10s。
腔室10包括腔室主体12。腔室主体12具有大致圆筒形状。在腔室主体12的内侧提供有内部空间10s。腔室主体12由例如铝形成。在腔室主体12的内壁面施加了具有耐腐蚀体性的膜耐腐食性的膜。具有耐腐食性的膜可以是由氧化铝、氧化钇等陶瓷形成的膜。
在腔室主体12的侧壁形成有通路12p。在内部空间10s与腔室10的外部之间输送基片W时，基片W通过通路12p。通路12p能够由闸阀12g开闭。闸阀12g沿腔室主体12的侧壁设置。
在腔室主体12的底部上设置有支承部13。支承部13由绝缘材料形成。支承部13具有大致圆筒形状。支承部13在内部空间10s中从腔室主体12的底部向上方延伸。支承部13支承着支承台14。支承台14设置于内部空间10s中。支承台14构成为能够在内部空间10s中支承基片W。
支承台14具有下部电极18和静电吸盘20。支承台14还能够包括电极板16。电极板16由例如铝等导体形成，具有大致圆盘形状。下部电极18设置于电极板16上。下部电极18由例如铝等导体形成，具有大致圆盘形状。下部电极18与电极板16电连接。
静电吸盘20设置于下部电极18上。在静电吸盘20的上表面之上载置基片W。静电吸盘20具有主体和电极。静电吸盘20的主体由电介质形成。静电吸盘20的电极是膜状的电极，设置于静电吸盘20的主体内。静电吸盘20的电极经由开关20s与直流电源20p连接。当对静电吸盘20的电极施加来自直流电源20p的电压时，在静电吸盘20与基片W之间产生静电引力。利用产生的静电引力，基片W被吸引到静电吸盘20，由静电吸盘20保持。
在下部电极18的周缘部上以包围基片W的边缘的方式配置聚焦环FR。聚焦环FR是为了提高对基片W的等离子体处理的面内均匀性而设置的。聚焦环FR无限定，能够由硅、碳化硅或者石英形成。
在下部电极18的内部形成有流路18f。在腔室10的外部设置有制冷单元22。制冷单元22经由配管22a对流路18f供给热交换介质(例如制冷剂)。供给到流路18f的热交换介质经由配管22b返回制冷单元22。在等离子体处理装置1中，利用热交换介质与下部电极18的热交换来调节载置于静电吸盘20上的基片W的温度。
在等离子体处理装置1设置有气体供给线路24。气体供给线路28将来自导热气体供给装置的导热气体(例如He气体)供给到静电吸盘20的上表面与基片W的背面之间。
等离子体处理装置1还包括上部电极30。上部电极30设置于支承台14的上方。上部电极30经由部件32支承于腔室主体12的上部。部件32由具有绝缘性的材料形成。上部电极30和部件32封闭腔室主体12的上部开口。
上部电极30可以包括顶板34和支承体36。顶板34的下表面是内部空间10s侧的下表面，划分出内部空间10s。顶板34由硅等导电体或者硅氧化物等绝缘体形成。在顶板34形成有多个气体排出孔34a。多个气体排出孔34a在顶板34的板厚方向贯通顶板34。
支承体36可拆装地支承顶板34。支承体36由例如铝等导电性材料形成。在支承体36的内部设置有气体扩散室36a。在支承体36形成有多个气体孔36b。多个气体孔36b从气体扩散室36a向下方延伸。多个气体孔36b分别与多个气体排出孔34a连通。在支承体36形成有气体导入口36c。气体导入口36c与气体扩散室36a连接。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41、流量控制器组42和阀组43与气体源组40连接。气体源组40包括多个气体源。气体源组40的多个气体源包括在方法MT中利用的多种气体的源。阀组41和阀组43各自包括多个开闭阀。流量控制器组42包括多个流量控制器。流量控制器组42的多个流量控制器各自是质量流量控制器或者压力控制式的流量控制器。气体源组40的多个气体源各自经由阀组41的对应的阀、流量控制器组42的对应的流量控制器和阀组43的对应的阀与气体供给管38连接。
在等离子体处理装置1中，沿腔室主体12的内壁面可拆装地设置有防护件46。防护件46也设置于支承部13的外周。防护件46能够防止在腔室主体12附着蚀刻副产物。防护件46例如利用在由铝形成的基材的表面形成具有耐腐蚀性的膜而构成。具有耐腐食性的膜可以使由氧化钇等陶瓷形成的膜。
在支承部13与腔室主体12的侧壁之间设置有挡板48。挡板48例如利用在由铝形成的基材的表面形成具有耐腐蚀性的膜而构成。具有耐腐食性的膜可以是由氧化钇等陶瓷形成的膜。在该挡板48形成有多个贯通孔。在挡板48的下方且腔室主体12的底部设置有排气口12e。排气口12e经由排气管52与排气装置50连接。排气装置50具有压力调节阀和涡轮分子泵等真空泵。
等离子体处理装置1还包括第一高频电源62和第二高频电源64。第一高频电源62是产生第一高频功率的电源。第一高频功率具有适合生成等离子体的频率。第一高频功率的频率例如是27MHz～100MHz的范围内的频率。第一高频电源62经由匹配器66和电极板16与下部电极18连接。匹配器66具有用于使第一高频电源62的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的阻抗相匹配的电路。
第二高频电源64是产生第二高频功率的电源。第二高频功率的频率比第一高频功率的频率低。在一同使用第一高频功率和第二高频功率的情况下，第二高频功率被用作用于将离子引入基片W的偏置用的高频。第二高频功率的频率例如是400kHz～13.56MHz的范围内的频率。第二高频电源64经由匹配器68和电极板16与下部电极18连接。匹配器68具有用于使第二高频电源64的输出阻抗与负载侧(下部电极18侧)的阻抗相匹配的电路。
图4是表示在图3所示的一例的等离子体处理装置中能够采用的上部电极和制冷单元的一例的图。以下，参照图3和图4。上部电极30构成为能够进行冷却。
在一例中，如图3和图4所示，在上部电极30中形成有流路30f。流路30f具有入口30i和出口30e，并且在入口30i和出口30e之间延伸。流路30f例如形成于支承体36之中。流路30f例如在上部电极30中以涡旋状延伸。
在腔室10的外部设置有制冷单元70。制冷单元70的输出端口与入口30i连接。制冷单元70的返回端口与出口30e连接。制冷单元70从该输出端口输出制冷剂，经由入口30i将该制冷剂供给到流路30f。供给到流路30f的制冷剂经由出口30e和返回端口返回制冷单元70。即，制冷剂在上部电极30的流路30f与制冷单元70之间循环。也可以为制冷单元70使液状的制冷剂在上部电极30的流路30f与制冷单元70之间循环。
或者，制冷单元70也可以为直膨式的制冷单元。制冷单元70为直膨式的制冷单元的情况下，具有压缩机71、冷凝器72和膨胀阀73。压缩机71、冷凝器72和膨胀阀73依次连接在流路30f的出口30e与入口30i之间。上部电极30构成蒸发器。压缩机71的输入端经由制冷单元70的返回端口与流路30f的出口30e连接。压缩机71的输出端与冷凝器72的输入端连接。冷凝器72的输出端与膨胀阀73的输入端连接。膨胀阀73的输出端经由制冷单元70的输出端口与流路30f的入口30i连接。
从流路30f的出口30e输出的制冷剂返回压缩机71的输入端，由压缩机71压缩。从压缩机71输出的高压的制冷剂由冷凝器72冷却而液化。从冷凝器72输出的液状的制冷剂在膨胀阀73中被减压。从膨胀阀73供给到流路30f的制冷剂从上部电极30吸热而气化。而且，从流路30f输出的制冷剂再次返回压缩机71的输入端。膨胀阀73的开度是可变的。膨胀阀73的开度越低，制冷剂的压力变得越低，气化的温度下降。由此，能够将上部电极30的温度冷却至更低的温度。
制冷单元70还可以包括分流阀74。以旁通冷凝器72和膨胀阀73的方式，将分流阀74连接在压缩机71与流路30f的入口30i之间。即，分流阀74的输入端与压缩机71的输出端连接。此外，分流阀74的输出端与流路30f的入口30i连接。分流阀74的开度是可变的。分流阀74的开度越高，供给到流路30f的制冷剂的干度变得越高。干度越高，制冷剂的散热能力变得越低。
在上部电极30中还可以设置有加热器75(电阻发热元件)。利用加热器75加热上部电极30，由此能够将上部电极30的温度设定为较高的温度。另外，打开分流阀74来降低制冷剂的散热能力并且利用加热器75加热上部电极30，由此能够使上部电极30的温度在短时间内上升。
等离子体处理装置1还可以具有温度传感器79。温度传感器79构成为能够测量上部电极30(例如顶板34)的温度。也可以为温度传感器79的传感器部设置于上部电极30(例如顶板34)内。根据由温度传感器79测量出的温度来控制制冷单元70和加热器75，使得将上部电极30的温度设定为指定的温度。
而且，等离子体处理装置1构成为能够在上部电极30产生偏置电压。如图3所示，上部电极30(支承体36)与电源76连接。在顶板34由硅等导电体形成的情况下，电源76为直流电源或者高频电源。在顶板34由硅氧化物等绝缘体形成的情况下，电源76为高频电源。在电源76为高频电源的情况下，经由匹配器77与上部电极30(支承体36)连接。匹配器77包括用于使电源76的输出阻抗与电源76的负载侧(上部电极30侧)的阻抗相匹配的电路。
在电源76为直流电源的情况下，可以为电流传感器78与电源76连接。或者，可以为电源76中内置电流传感器78。电流传感器78构成为能够测量在上部电极30中流动的电流。
等离子体处理装置1还包括控制部80。控制部80可以是包括处理器、存储器等存储部、输入装置、显示装置、信号的输入输出接口等的计算机。控制部80控制等离子体处理装置1的各部。在控制部80中，操作者为了管理等离子体处理装置1，能够使用输入装置进行指令的输入操作等。另外，在控制部80中，能够利用显示装置将等离子体处理装置1的运行状况可视化显示。而且，在控制部80的存储部存储有控制程序和方案数据。为了在等离子体处理装置1中执行各种处理，由控制部80的处理器执行控制程序。控制部80的处理器执行控制程序，按照方案数据来控制等离子体处理装置1的各部，由此在等离子体处理装置1中执行方法MT。
再次参照图1。以下，以使用等离子体处理装置1来执行方法MT的情况为例，说明方法MT。另外，在以下的说明中，参照图1和图5。图5是图1所示的方法中的膜被蚀刻后的状态下的一例的基片的局部放大截面图。
在基片W载置于支承台14上的状态下执行方法MT。如图1所示，在方法MT中，执行步骤ST1。在步骤ST1中，冷却上部电极30。具体而言，将制冷剂从制冷单元70供给到上部电极30的流路30f。上部电极30被冷却至例如50℃以下的温度。
在步骤ST2中，蚀刻基片W的膜SF。在执行步骤ST1的期间执行步骤ST2。即，在冷却上部电极30的期间，蚀刻膜SF。在步骤ST2中，利用在腔室10内生成的等离子体来蚀刻膜SF。
具体而言，在步骤ST2中，将处理气体供给到内部空间10s。从选自气体源组40的多个气体源之中的一个以上的气体源供给处理气体。处理气体是用于蚀刻膜SF的气体。在步骤ST2中，控制排气装置50，以使得将内部空间10s中的压力设定为指定的压力。在步骤ST2中，控制制冷单元22，以使得将支承台14的温度设定为指定的温度。在步骤ST2中，为了生成处理气体的等离子体，供给第一高频功率。在步骤ST2中，还可以供给第二高频功率。
在一实施方式中，膜SF如上所述含有硅。在该实施方式的步骤ST2中，处理气体包含碳、氢和氟。处理气体例如可以为一种以上的含氢气体和一种以上的含氟气体的混合气体。处理气体作为含氢气体可以包含氢气(H2气体)。处理气体作为一种以上的含氟气体可以包含氢氟烃气体、碳氟化合物气体、三氟化氮气体和六氟化硫气体中一种以上的气体。处理气体作为含碳气体还可以包含碳氢化合物气体。
在步骤ST2中，利用来自处理气体的等离子体的离子和/或自由基等化学物种来蚀刻膜SF。通过执行步骤ST2，掩模MK的图案被转印到膜SF。即，通过执行步骤ST2，如图5所示，在膜SF形成与一个以上的开口OM连续的开口OP。在执行步骤ST2的期间，产生蚀刻的副产物，附着在划分出内部空间10s的壁面，形成沉积物。沉积物也附着在上部电极30的顶板34。
在方法MT中，为了减少上部电极30的顶板34上的沉积物的量或者从上部电极30的顶板34除去沉积物，在执行步骤ST2的期间执行步骤ST3。即，在执行步骤ST1的期间执行步骤ST3。在步骤ST3中，在上部电极30产生负极性的偏置电压。
在电源76为直流电源的情况下，在步骤ST3中，将负极性的直流电压从电源76施加到上部电极30。在电源76为高频电源的情况下，在步骤ST3中，为了使负极性的偏置电压(自身偏置电压Vdc)在上部电极30产生，将高频功率从电源76供给到上部30。
在方法MT中，在蚀刻膜SF的期间(执行步骤ST2的期间)，执行步骤ST3。因此，在执行步骤ST2的期间，在上部电极30产生负极性的偏置电压，将等离子体中的正离子向上部电极30加速。另外，在执行步骤ST2的期间，将上部电极30冷却。因此，在上部电极30的周围增加能够蚀刻沉积物的化学物种的量，能够有效地蚀刻附着于上部电极30的沉积物。所以，依照方法MT，能够减少附着于上部电极30的沉积物的量，或者从上部电极30除去沉积物。
图6是表示与在上部电极的温度比较高的情况下除去上部电极上的沉积物有关的化学物种的反应的例子的图。图7是表示与在上部电极的温度比较低的情况下去除上部电极上的沉积物有关的化学物种的反应的例子的图。在图6和图7中，由圆包围的“Si”表示硅。在图6和图7中，由圆包围的“C”表示碳。在图6和图7中，由圆包围的“F”表示氟。在图6和图7中，由圆包围的“H”表示氢化合物。在图6和图7中，由圆包围的“+”表示正离子。以下，参照图6和图7，考察上部电极30的顶板34包含硅，在步骤ST2中使用的处理气体含有氢、氟和碳的情况。
在步骤ST2中使用的处理气体含有氢、氟和碳的情况下，如图6和图7所示，含有碳和氟的化学物种附着在上部电极30的顶板34而形成沉积物。在上部电极30中产生了负极性的偏置电压的状态下，如图6和图7所示，将正离子从等离子体吸引到上部电极30。利用被吸引到上部电极30的正离子的能量，顶板34的硅与沉积物中的氟反应，生成硅氟化物。生成的硅氟化物被排气以使得其与上部电极30隔开间隔。其结果，沉积物中的氟的量减少。
在上部电极30的温度比较高的情况下，氢化合物的动能高，附着在上部电极30和/或沉积物的氢化合物的量变少。其结果，如图6所示，沉积物中的碳残留在顶板34的表面上。另一方面，在由步骤ST1将上部电极30冷却的状态下，氢化合物的动能降低，附着在上部电极30和/或沉积物的氢化合物的量变多。而且，利用被吸引到上部电极30的正离子的能量，如图7所示，沉积物中的碳与氢化合物或者该氢化合物中的氢反应，而生成碳氢化合物。生成的烃被排气以使得其与上部电极30隔开间隔。其结果，沉积物中的碳的量减少。因此，在冷却了上部电极30且在上部电极30中产生了负极性的偏置电压的状态下执行步骤ST2，由此，能够降低附着于上部电极30的沉积物的量或者从上部电极30除去沉积物。
再次参照图1。如图1所示，方法MT还可以包含步骤ST4。在执行步骤ST3的期间执行步骤ST4。在步骤ST4中，测量在上部电极30中流动的电流。在上部电极30中流动的电流能够由电流传感器78测量。附着于上部电极30的沉积物使在上部电极30中流动的电流减少。因此，通过测量在上部电极30中流动的电流，能够检测附着于上部电极30的沉积物的量。
以上，对各种实施方式进行了说明，但是不限于上述的实施方式，能够构成各种变形方式。例如，在方法MT中使用的等离子体处理装置是电容耦合型的等离子体处理装置，只要能够在上部电极中产生负极性的偏置电压并且能够冷却上部电极，就可以为任意等离子体处理装置。
另外，等离子体处理装置1中，也可以替代上部电极30而具有图8所示的上部电极30A。图8是表示执行图1所示的等离子体处理方法中能够使用的等离子体处理装置的上部电极的一例的图。上部电极30A包括顶板34和支承体36A。支承体36A与上部电极30的支承体36不同。即，上部电极30A在支承体的结构上与上部电极30不同。
与支承体36同样，在支承体36A形成有气体扩散室36a和多个气体孔36b。在支承体36A不形成流路30f，而形成有第一空间301和第二空间302。第一空间301在第二空间302的上方延伸。第一空间301和第二空间302在俯视时具有大致圆形的平面形状。壁部303在第一空间301和第二空间302之间延伸。壁部303在水平方向延伸。
第一空间301与入口30i连接，入口30i与制冷单元70的输出端口连接。提供入口30i的流路在支承体36内从第一空间301向上方延伸。即，将从制冷单元70输出的制冷剂从上方供给到第一空间301。
划分出第二空间302的底面302b提供多个突出部302p。多个突出部302p各自从底面302b上的周围的区域向上方突出。多个突出部302p在底面302b内以二维状分散。在壁部303形成有多个贯通孔303h。多个贯通孔303h各自在铅垂方向延伸，使第一空间301与第二空间302连通。多个贯通孔303h各自的下端与多个突出部302p中对应的突出部相对。将从制冷单元70供给到第一空间301的制冷剂经由多个贯通孔303h向多个突出部302p排出，从而供给到第二空间302。
第二空间302与出口30e连接，出口30e与制冷单元70的返回端口连接。提供出口30e的流路在支承体36内从第二空间302向上方延伸。即，在第二空间302中，从上方将制冷剂液。供给到第二空间302而气化的制冷剂从第二空间302向上方被排出后，返回制冷单元70。
以下，说明为了评价方法MT而进行的实验。以下说明的实验不限定本发明。
[第一实验]
在第一实验中，准备了第一样本～第三样本。第一样本～第三样本各自具有多晶硅制的膜。在第一实验中，使用电容耦合型等离子体处理装置。在第一实验中使用的等离子体处理装置，除了不具有冷却上部电极30的功能和在上部电极30产生偏置电压的功能之外，具有与等离子体处理装置1相同的构成。在第一实验中，将第一样本～第三样本各自载置在支承台上，在等离子体处理装置的内部空间中进行了等离子体处理。在对第一样本～第三样本的等离子体处理中，使用包含氟化合物气体、CF系气体和含氢气体的混合气体作为处理气体。在对第一样本的等离子体处理中，将下部电极的自身偏置电压设定为﹣1260V。在对第二样本的等离子体处理中，将下部电极的自身偏置电压设定为﹣1770V。在对第三样本的等离子体处理中，将下部电极的自身偏置电压设定为﹣1835V。通过调节第二高频功率的功率电平，对自身偏置电压进行了设定。以下，表示对第一样本～第三样本各自的等离子体处理的其他条件。
<对第一样本～第三样本各自的等离子体处理的条件>
·支承台的温度：15℃
·腔室的内部空间中的压力：20mTorr(2.666Pa)
·第一高频功率：40MHz，1000W
·第二高频功率：400kHz
第一样本的等离子体处理的结果为，膜未被蚀刻，在膜上形成有沉积物。第二样本的等离子体处理的结果为，膜未被蚀刻，在膜上形成有沉积物，不过，膜上的沉积物的量比形成于第一样本的膜上的沉积物的量少。对第三样本的等离子体处理的结果为，在膜上未形成沉积物，膜被蚀刻。根据第一实验的结果，确认了：通过调节对在其上形成有沉积物的物体施加的负极性的偏置电压，能够减少沉积物的量。因此，能够推测出：在等离子体处理(等离子体蚀刻)中在上部电极产生负极性的偏置电压，由此能够减少沉积在上部电极上的沉积物的量。
[第二实验]
在第二实验中，准备了第四样本～第八样本。第四样本～第八样本各自具有多晶硅制的膜。在第二实验中，使用与在第一实验中使用的等离子体处理装置相同的等离子体处理装置。在第二实验中，将第四样本～第八样本各自载置在支承台上，进行等离子体处理。在对第四样本～第八样本的等离子体处理中，使用与第一实验中的处理气体相同的处理气体。在对第四样本～第八样本各自的等离子体处理中，为了将下部电极中的自身偏置电压的绝对值设定得较低，不利用第二高频功率。在执行第二实验的等离子体处理的期间，将第四样本～第八样本的温度设定为50℃、25℃、15℃、0℃、﹣37℃。以下，表示对第四样本～第八样本各自的等离子体处理的其他条件。
<对第四样本～第八样本各自的等离子体处理的条件>
·腔室的内部空间中的压力：20mTorr(2.666Pa)
·第一高频功率：40MHz，1500W
第二实验的等离子体处理的结果为，在第四样本和第五样本上形成有沉积物。第二实验的等离子体处理的结果为，在第六样本的表面上局部形成有沉积物。第二实验的等离子体处理的结果为，在第七样本和第八样本未形成沉积物。根据第二实验的结果，确认了：即使物体中的自身偏置电压的绝对值低，通将该物体的温度设定得较低，也能够减少该物体上的沉积物的量。因此，能够推测出：在等离子体蚀刻中冷却上部电极，由此能够减少附着于上部电极的沉积物的量。另外，根据第一实验和第二实验的结果，确认了：在膜的等离子体蚀刻中冷却上部电极并且在上部电极中产生负极性的偏置电压，能够更有效地减少形成在上部电极上的沉积物的量。
[第三实验]
在第三实验中，使用等离子体处理装置1进行了等离子体处理。在第三实验中的等离子体处理中，使用与第一实验中的处理气体相同的处理气体。在第三实验中，在支承台14上载置样本，在与上部电极30的温度有关的五个条件下进行等离子体处理(等离子体蚀刻)。即，五个条件下的上部电极30的温度分别为﹣50℃、﹣10℃、50℃、100℃、150℃。以下，表示第三实验中的等离子体处理的其他条件。
<第三实验中的等离子体处理的条件>
·腔室的内部空间中的压力：20mTorr(2.666Pa)
·第一高频功率：40MHz，4500W
·第二高频功率：400kHz，7kW
·施加于上部电极30的直流电压：﹣1200V
第三实验的结果为，在上部电极30的温度为150℃的情况下，在上部电极30上形成有沉积物。在上部电极30的温度为100℃的情况下，在上部电极30的表面上局部形成有沉积物。在上部电极30的温度为50℃、﹣10℃、﹣50℃的情况下，在上部电极30上未形成沉积物。因此，确认了：在膜的等离子体蚀刻中冷却上部电极30并且在上部电极30产生负极性的偏置电压，由此能够降低附着于上部电极30的沉积物的量或者从上部电极30除去沉积物。

Claims (7)

1.一种在电容耦合型的等离子体处理装置中进行的等离子体处理方法，其特征在于，包括：
冷却所述等离子体处理装置的上部电极的步骤，其中，在所述等离子体处理装置的腔室内设置有包含下部电极的支承台，所述上部电极设置于该支承台的上方；
在执行所述冷却上部电极的步骤的期间，利用在所述腔室内生成的等离子体来蚀刻基片的膜的步骤，其中，该基片载置于所述支承台上；和
在执行所述蚀刻膜的步骤的期间，在所述上部电极产生负极性的偏置电压的步骤。
2.如权利要求1所述的等离子体处理方法，其特征在于：
在所述上部电极内形成有具有入口和出口的流路，该上部电极构成蒸发器，
在所述流路的所述出口与所述入口之间，依次连接有压缩机、冷凝器和膨胀阀，
在所述冷却上部电极的步骤中，经由所述压缩机、所述冷凝器和所述膨胀阀将制冷剂供给到所述流路。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理方法，其特征在于，还包括：
测量在所述上部电极中流动的电流的步骤。
4.如权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述膜含有硅，
在所述蚀刻膜的步骤中，生成含有碳、氢和氟的处理气体的所述等离子体。
5.如权利要求4所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述膜是具有交替地层叠的多层硅氧化物膜和多层硅氮化物膜的多层膜。
6.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述上部电极包含划分出所述腔室内的空间的顶板，
所述顶板是硅制的，
在所述产生负极性的偏置电压的步骤中，向所述上部电极施加负极性的直流电压，或者对所述上部电极供给高频功率以使得在所述上部电极产生所述负极性的所述偏置电压。
7.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述上部电极包含划分出所述腔室内的空间的顶板，
所述顶板是硅氧化物制的，
在所述产生负极性的偏置电压的步骤中，对所述上部电极供给高频功率以使得在所述上部电极产生所述负极性的所述偏置电压。
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