CN112652513A - 处理方法和等离子体处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供处理方法和等离子体处理装置，能够维持等离子体电子密度并且降低等离子体电子温度。在处理基片的处理容器内使用等离子体进行的处理方法，其包括：将气体供给到上述处理容器内的步骤；和对上述处理容器内间歇地供给从多个微波导入组件输出的微波的功率的步骤，上述间歇地供给微波的功率的步骤，周期性地使多个上述微波导入组件的所有微波的功率的供给成为关断给定时间的状态。

Description

处理方法和等离子体处理装置

技术领域

本发明涉及处理方法和等离子体处理装置。

背景技术

专利文献1中公开了关于使用微波的等离子体清洁的技术。在等离子体清洁中，通过等离子体中的自由基的化学作用和离子的物理作用实施清洁处理。

存在在电磁波的辐射口的附近电磁波能量集中，等离子体电子温度变高的倾向。由于等离子体电子温度上升，在电磁波的辐射口的附近发生因离子的撞击导致的损伤。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-157627号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发提供一种能够维持等离子体电子密度并且降低等离子体电子温度的处理方法和等离子体处理装置。

用于解决技术问题的技术方案

依照本发明的一个方式，提供一种在处理基片的处理容器内使用等离子体进行的处理方法，其包括：将气体供给到上述处理容器内的步骤；和对上述处理容器内间歇地供给从多个微波导入组件输出的微波的功率的步骤，上述间歇地供给微波的功率的步骤，周期性地使多个上述微波导入组件的所有微波的功率的供给成为关断给定时间的状态。

发明效果

依照一个方面，能够维持等离子体电子密度并且降低等离子体电子温度。

附图说明

图1是表示一实施方式的等离子体处理装置的一例的截面示意图。

图2是表示图1所示的控制部的结构的说明图。

图3是表示图1所示的微波导入组件的结构的说明图。

图4是表示图3所示的微波导入机构的截面图。

图5是表示图4所示的微波导入机构的天线部的立体图。

图6是表示图4所示的微波导入机构的平面天线的平面图。

图7是图1所示的处理容器的顶壁的底面图。

图8是表示一实施方式的清洁处理中的脉冲等离子体的T_e和N_e的评价结果的一例的图。

图9是表示一实施方式的从多个微波导入组件输出的微波的功率的接通和关断的一例的图。

图10是表示一实施方式的与从多个微波导入组件输出的微波的功率同步的组的一例的图。

图11是表示一实施方式的来自多个微波导入组件的功率的接通和关断的一例的图。

图12是表示一实施方式的来自多个微波导入组件的功率的接通和关断的另一例的图。

图13是表示一实施方式的处理方法的一例的流程图。

图14是表示一实施方式的使用多个微波导入组件的清洁处理方法的一例的流程图。

附图标记说明

1……等离子体处理装置

2……处理容器

3……气体供给机构

4……排气装置

5……微波导入组件

8……控制部

11……顶壁

16、17……气体导入管

16a、17a……气体供给孔

21……载置台

W……基片。

具体实施方式

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，对相同结构部分标注相同附图标记，有时省略重复的说明。

[等离子体处理装置]

首先，参照图1和图2，说明一个实施方式的等离子体处理装置1的概要结构。图1是表示一实施方式的等离子体处理装置1的一例的截面示意图。图2是表示图1所示的控制部8的结构的一例的说明图。本实施方式的等离子体处理装置1是伴随连续的多个动作，对以例如半导体器件制造用的半导体晶片为一个例子的基片W，实施成膜处理、扩散处理、蚀刻处理、灰化处理等规定的处理的装置。

等离子体处理装置1包括处理容器2、载置台21、气体供给机构3、排气装置4、微波导入组件5和控制部8。处理容器2收纳作为被处理体的基片W，在内部使用等离子体处理基片W。载置台21配置在处理容器2的内部，具有载置基片W的载置面21a。气体供给机构3对处理容器2内供给气体。排气装置4对处理容器2内进行减压排气。微波导入组件5对处理容器2内导入用于生成等离子体的微波。控制部8控制等离子体处理装置1的各部。

处理容器2例如具有大致圆筒形状。处理容器2例如由铝及其合金等的金属材料形成。微波导入组件5设置在处理容器2的上部，对处理容器2内导入电磁波(本实施方式中为微波)，作为生成等离子体的等离子体生成机构发挥作用。

处理容器2具有板状的顶壁11、底壁13以及将顶壁11和底壁13连结的侧壁12。顶壁11具有多个开口部。侧壁12具有送入送出口12a。该送入送出口12a用于在处理容器2与跟处理容器2相邻的未图示的输送室之间进行基片W的送入送出。在处理容器2与未图示的输送室之间配置有闸阀(gate valve)G。闸阀G具有开闭送入送出口12a的功能。闸阀G在关闭状态下将处理容器2气密地密封，并且在打开状态下能够在处理容器2与未图示的输送室之间进行基片W的移送。

底壁13具有多个(图1中为2个)的排气口13a。等离子体处理装置1还具有将排气口13a与排气装置4连接的排气管14。排气装置4包括APC阀和能够将处理容器2的内部空间高速地减压至规定的真空度的高速真空泵。作为这样的高速真空泵，例如有涡轮分子泵等。通过使排气装置4的高速真空泵功能，处理容器2的内部空间被减压至规定的真空度，例如0.133Pa。

等离子体处理装置1还包括在处理容器2内支承载置台21的支承部件22以及设置于支承部件22与底壁13之间的绝缘部件23。载置台21是用于将基片W水平地载置的部件。支承部件22具有从底壁13的中央向处理容器2的内部空间延伸的圆筒状的形状。载置台21和支承部件22例如由表面实施了耐酸铝处理(阳极氧化处理)的铝形成。

等离子体处理装置1还包括对载置台21供给高频电功率的高频偏置电源25以及设置于载置台21与高频偏置电源25之间的匹配器24。高频偏置电源25对载置台21供给高频电功率，以将离子吸引到基片W。匹配器24具有用于使高频偏置电源25的输出阻抗与载侧(载置台21侧)的阻抗相匹配的电路。

等离子体处理装置1还可以包括对载置台21进行加热或者冷却的未图示的温度控制机构。温度控制机构例如将基片W的温度控制在25℃(室温)～900℃的范围内。

等离子体处理装置1还具有多个气体导入管16和多个气体导入管17。多个气体导入管16设置于顶壁11，从形成于其下表面的气体供给孔16a供给第一气体。多个气体导入管17也设置于顶壁11，从形成于其下表面的气体供给孔17a供给第二气体。多个气体导入管16和气体导入管17可以从顶壁11和/或侧壁12伸出。气体导入管16和气体导入管17的开口成为从气体供给孔16a和气体供给孔17a的细孔扩大，在处理空间开口的凹坑结构。由此，通过扩大气体供给孔16a和气体供给孔17a的开口，能够降低电磁波能量的集中，防止异常放电。

气体供给源31例如能够用作等离子体生成用的稀有气体、或者氧化处理、氮化处理、成膜处理、蚀刻处理和灰化处理中使用的气体等的气体供给源。例如，可以为，在清洁处理中，从气体导入管16供给NF₃气体等含氟气体，从气体导入管17供给Ar气体、He气体等稀有气体。为了使等离子体稳定，将稀有气体添加到含氟气体中。

气体供给机构3包括：包含气体供给源31的气体供给装置3a；将气体供给源31和多个气体导入管16连接的配管32a；以及将气体供给源31和多个气体导入管17连接的配管32b。此外，在图1中，图示了一个气体供给源31，但是气体供给装置3a可以根据使用的气体的种类而包含多个气体供给源。

气体供给装置3a还包括设置于配管32a、32b的中途的未图示的质量流量控制器和开闭阀。供给到处理容器2内的气体的种类、这些气体的流量等由质量流量控制器和开闭阀控制。

等离子体处理装置1的各构成部分别与控制部8连接，由控制部8控制。控制部8典型地是计算机。在图2所示的例子中，控制部8包括具有CPU的处理控制器81、与处理控制器81连接的用户接口82和存储部83。

处理控制器81是在等离子体处理装置1中总体地控制与例如温度、压力、气体流量、偏置施加用的高频电功率、微波的输出等处理条件相关的各构成部的控制机构。各构成部例如能够例举出高频偏置电源25、气体供给装置3a、排气装置4、微波导入组件5等。

用户接口82包括：工程管理者为管理等离子体处理装置1而进行指令的输入操作等的键盘和触摸面板、可视化地显示等离子体处理装置1的工作状况的显示器等。

在存储部83保存有控制程序和方案等，该控制程序用于通过处理控制器81的控制来实现在等离子体处理装置1中实施的各种处理，该方案记录有处理条件数据等。处理控制器81根据来自用户接口82的指示等，根据需要将任意的控制程序和方案从存储部83中调出并执行。由此，在基于处理控制器81的控制下，在等离子体处理装置1的处理容器2内进行所希望的处理。

上述的控制程序和方案，例如能够利用保存于闪存、DVD、蓝光光盘等计算机可读取的存储介质的状态的控制程序和方案。此外，上述的方案能够也能够从其他装置经由例如专用线路即时传送以在线利用。

下面，参照图1～图6，说明微波导入组件5的结构。图3是表示图1所示的微波导入组件5的结构的说明图。图4是表示图3所示的微波导入机构63的截面图。图5是表示图4所示的微波导入机构63的天线部的立体图。图6是表示图4所示的微波导入机构63的平面天线的平面图。

微波导入组件5设置于处理容器2的上部，对处理容器2内导入电磁波(微波)。如图1所示，微波导入组件5具有作为导电性部件的顶壁11、微波输出部50和天线单元60。顶壁11配置在处理容器2的上部，具有多个开口部。微波输出部50生成微波，并且将微波分配到多个路径输出。天线单元60将从微波输出部50输出的微波导入到处理容器2。在本实施方式中，处理容器2的顶壁11兼作为微波导入组件5的导电性部件。

如图3所示，微波输出部50包括：电源部51；微波振荡器52；将由微波振荡器52振荡后的微波放大的放大器53；和将由放大器53放大后的微波分配到多个路径的分配器54。微波振荡器52以规定的频率(例如，2.45GHz)使微波振荡。此外，微波的频率并不限于2.45GHz，也可以为8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz等。此外，这样的微波输出部50也能够适用于使微波的频率为例如860MHz等从800MHz至1GHz的范围的情况。分配器54使输入侧与输出侧的阻抗匹配并且分配微波。

天线单元60包括多个天线模块61。多个天线模块61分别将由分配器54分配的微波导入处理容器2内。在本实施方式中，多个天线模块61的结构全部相同。各天线模块61具有：主要将分配的微波放大后输出的放大器部62；和将从放大器部62输出的微波导入处理容器2内的微波导入机构63。天线模块61配置在处理容器2的顶壁11，对应于将微波导入处理容器2内的微波导入组件(电磁波导入模块)。

放大器部62包括相位器62A、可变增益放大器62B、主放大器62C和隔离器62D。相位器62A使微波的相位变化。可变增益放大器62B调整输入主放大器62C的微波的电功率水平。主放大器62C构成为固态放大器。隔离器62D分离出由微波导入机构63的天线部反射而去往主放大器62C的反射微波。

相位器62A使微波的相位变化，使微波的辐射特性变化。相位器62A例如用于通过对每个天线模块61调整微波的相位，控制微波的指向性以使等离子体的分布变化。此外，在不进行这样的辐射特性的调整的情况下，也可以不设置相位器62A。

可变增益放大器62B用于每个天线模块61的离差的调整、等离子体强度的调整。例如，通过对每个天线模块61使可变增益放大器62B变化，能够调整处理容器2内整体的等离子体的分布。

主放大器62C例如包括未图示的输入匹配电路、半导体放大元件、输出匹配电路和高Q共振电路。作为半导体放大元件例如能够使用可进行E级动作的GaAsHEMT、GaNHEMT、LD(Laterally Diffused：横向扩散)-MOS。

隔离器62D具有环形器(circulator)和等效负载(dummy load)(同轴终端器)。环形器将由微波导入机构63的天线部反射的反射微波导向等效负载。等效负载将由环形器引导来的反射微波转换为热。此外，如上所述，在本实施方式中，设置有多个天线模块61，由多个天线模块61各自的微波导入机构63导入到处理容器2内的多个微波，在处理容器2内被合成。因此，各个隔离器62D可以是小型的隔离器，能够将隔离器62D与主放大器62C相邻地设置。

如图1所示，多个微波导入机构63设置于顶壁11。如图4所示，微波导入机构63包括使阻抗匹配的调谐器(tuner)64和将已放大的微波辐射到处理容器2内的天线部65。而且，微波导入机构63由金属材料构成，包括：在图4的上下方向上延伸的圆筒形状的主体容器66；以及在主体容器66内在与主体容器66延伸的方向相同的方向上延伸的内侧导体67。主体容器66和内侧导体67构成同轴管。主体容器66构成该同轴管的外侧导体。内侧导体67具有杆状或者筒状的形状。主体容器66的内周面与内侧导体67的外周面之间的空间形成微波传送通路68。

天线模块61还包括未图示的设置于主体容器66的根端侧(上端侧)的供电转换部。供电转换部经同轴电缆连接到主放大器62C。隔离器62D设置于同轴电缆的中途。天线部65设置于主体容器66中的与供电转换部相反的一侧。如后文所说明的那样，主体容器66中的比天线部65靠根端侧的部分，成为调谐器64的阻抗调整范围。

如图4和图5所示，天线部65包括：与内侧导体67的下端部连接的平面天线71；配置于平面天线71的上表面侧的微波延迟部件72；和配置于平面天线71的下表面侧的微波透射板73。微波透射板73的下表面露出到处理容器2的内部空间。微波透射板73隔着主体容器66嵌合于作为微波导入组件5的导电性部件的顶壁11的开口部。微波透射板73与本实施方式中的微波透射窗对应。

平面天线71具有圆板形状。此外，平面天线71具有以贯通平面天线71的方式形成的隙缝71a。在图5和图6所示的例子中，设置有4个隙缝71a，各隙缝71a具有均等地分割成4个的圆弧形状。此外，隙缝71a的数量不限于4个，可以为5个以上，也可以为1个以上、3个以下。

微波延迟部件72由具有比真空大的介电常数的材料形成。作为形成微波延迟部件72的材料，例如能够使用石英、陶瓷、聚四氟乙烯树脂等的氟类树脂、聚酰亚胺树脂等。微波在真空中其波长变长。微波延迟部件72具有缩短微波的波长调整等离子体的作用。此外，微波的相位根据微波延迟部件72的厚度而变化。因此，通过根据微波延迟部件72的厚度调整微波的相位，能够进行调整以平面天线71成为驻波的波腹的位置。由此，能够抑制平面天线71中的反射波，并且能够增大从平面天线71辐射的微波的辐射能量。即，由此，能够将微波的功率有效地导入处理容器2内。

微波透射板73由电介质材料形成。作为形成微波透射板73的电介质材料例如能够使用石英、陶瓷等。微波透射板73形成为能够将微波以TE模式有效地辐射的形状。在图5的例子中，微波透射板73具有长方体形状。此外，微波透射板73的形状并不限于长方体形状，也可以例如圆柱形、五棱柱形、六棱柱形、八棱柱形。

在上述结构的微波导入机构63中，由主放大器62C放大后的微波通过主体容器66的内周面与内侧导体67的外周面之间的微波传送通路68到达平面天线71。然后，从平面天线71的隙缝71a透射微波透射板73辐射到处理容器2的内部空间。

调谐器64构成铁芯调谐器(slug tuner)。具体而言，如图4所示，调谐器64具有配置在主体容器66的比天线部65靠基端侧(上端侧)的部分的2个铁芯74A、74B。调谐器64还包括使2个铁芯74A、74B工作的促动器75和控制该促动器75的调谐器控制器76。

铁芯74A、74B具有板状且环状的形状，配置于主体容器66的内周面与内侧导体67的外周面之间。此外，铁芯74A、74B由电介质材料形成。作为形成铁芯74A、74B的电介质材料，例如能够使用相对介电常数为10的高纯度氧化铝。高纯度氧化铝与作为形成铁芯的材料使用的石英(相对介电常数3.88)、特氟龙(注册商标)(相对介电常数2.03)相比，通常相对介电常数大，因此能够减小铁芯74A、74B的厚度。此外，高纯度氧化铝与石英、特氟龙(注册商标)相比，损耗角正切(tanδ)小，具有能够减小微波的损失的特征。高纯度氧化铝还具有形变小的特征和耐热性较强的特征。作为高纯度氧化铝优选纯度99.9％以上的铝烧结体。此外，作为高纯度氧化铝，也可以使用单晶铝(蓝宝石)。

调谐器64基于来自调谐器控制器76的指令，通过促动器75使铁芯74A、74B在上下方向上移动。由此，对调谐器64调整阻抗。例如，调谐器控制器76调整铁芯74A、74B的位置，以使终端部的阻抗成为例如50Ω。

在本实施方式中，主放大器62C、调谐器64和平面天线71彼此靠近地配置。尤其是，调谐器64和平面天线71构成集总常数电路，并且作为共振器发挥作用。在平面天线71的安装部分存在阻抗不匹配。在本实施方式中，利用调谐器64，能够将等离子体包含在内高精度地进行调谐，能够消除平面天线71中的反射的影响。此外，利用调谐器64，能够高精度地消除至平面天线71为止的阻抗不匹配，能够使不匹配部分实质上为等离子体空间。由此，能够利用调谐器64进行高精度的等离子体控制。

下面，参照图7，说明图1所示的处理容器2的顶壁11的底面。图7是表示图1所示的处理容器2的顶壁11的底面的一个例子的图。在以下的说明中，微波透射板73具有圆柱形状。

微波导入组件5包括多个微波透射板73。如上所述，微波透射板73与微波透射窗对应。多个微波透射板73在嵌合于作为微波导入组件5的导电性部件的顶壁11的多个开口部的状态下，配置于与载置台21的载置面21a平行的1个假想平面上。此外，多个微波透射板73包括在上述假想平面中其中心点间的距离彼此相等或者大致相等的3个微波透射板73。此外，中心点间的距离大致相等是指，从微波透射板73的形状精度、天线模块61(微波导入机构63)的组装精度等的观点出发，微波透射板73的位置可以稍稍偏离于所希望的位置。

在本实施方式中，多个微波透射板73包括以成为六方最密配置的方式配置的7个微波透射板73。具体而言，多个微波透射板73具有7个微波透射板73A～73G。其中的6个微波透射板73A～73F配置成其中心点分别与正六边形的顶点一致或者大致一致。1个微波透射板73G配置成其中心点与正六边形的中心一致或者大致一致。此外，与顶点或者中心点大致一致是指，从微波透射板73的形状精度、天线模块61(微波导入机构63)的组装精度等的观点出发，微波透射板73的中心点可以稍稍偏离于上述的顶点或者中心。

如图7所示，微波透射板73G配置于顶壁11的中央部分。6个微波透射板73A～73F以包围微波透射板73G的方式配置于比顶壁11的中央部分靠外侧处。因此，微波透射板73G与中心微波透射窗对应，微波透射板73A～73F与外侧微波透射窗对应。此外，本实施方式中，“顶壁11的中央部分”是指“顶壁11的平面形状的中央部分”。

在本实施方式中，在所有微波透射板73中，彼此相邻的任意3个微波透射板73的中心点间的距离彼此相等或大致相等。气体导入管16在外侧的微波透射板73A～73F与中心的微波透射板73G之间在周向上等间隔地配置6个。气体导入管16从形成于其前端的气体供给孔16a对处理容器2内供给第一气体。在6个气体导入管16之间在周向上配置6个气体导入管17。气体导入管17配置在相邻的气体导入管16之间。气体导入管17从形成于其前端的气体供给孔17a对处理容器2内供给第二气体。

[清洁处理的评价结果]

下面，参照图8，说明通过等离子体处理装置1的控制部8的控制进行的清洁处理的评价结果。图8是表示在一实施方式的清洁处理中生成的等离子体的等离子体电子温度T_e和等离子体电子密度N_e的评价结果的一例的图。图8的横轴表示时间t(ms)，纵轴表示等离子体电子密度N_e和等离子体电子温度T_e。

在本实施方式的清洁处理中，从气体导入管16和气体导入管17对处理容器2内供给了清洁气体。此外，将来自微波导入组件5的微波的功率间歇地供给到了处理容器2内。由此，使清洁气体激发而生成等离子体。控制来自微波导入组件5的微波的功率，例如使之以占空(Duty)比为50％反复接通(ON)和关断(OFF)。即，使得以相同时间周期性地反复将图8的微波的功率接通的“脉冲接通(Pulse ON)”的时间和将微波的功率关断的“脉冲关断(Pulse OFF)”的时间。此外，使处理容器2的压力为20Pa，使微波的功率为100W。图8表示对该条件下生成的等离子体，测量从顶壁11的底面起至90mm下方的等离子体电子密度N_e和等离子体电子温度T_e而得的结果的一例。

根据“脉冲接通”的时间、微波的功率从清洁气体生成等离子体。通过所生成的等离子体中的自由基(例如，F自由基)的化学作用和离子(例如，Ar离子)的物理作用，进行处理容器2的内部的清洁。作为一例，作为清洁气体，从气体导入管16供给NF₃气体，从气体导入管17供给Ar气体，不过作为清洁气体，供给包括含氟气体和稀有气体的气体即可。此时，也可以为，将含氟气体和稀有气体的一者从气体导入管16供给，将另一者从气体导入管17供给。

如图8所示，当微波的功率从“脉冲接通”(以下简称为“接通或者接通状态”。)向“脉冲关断”(以下简称为“关断或者关断状态”。)周期性地改变时，等离子体电子温度Te急剧地上述。之后，等离子体电子温度T_e急剧地降低，在300μs左右以低温状态稳定。此外，当微波的功率从接通向关断周期性地改变时，等离子体电子温度T_e瞬间上升，之后下降。

另一方面，在将微波的功率从接通切换至关断时，等离子体电子密度N_e不产生等离子体电子温度T_e那样的峰值。当使微波的功率从接通向关断切换时的等离子体电子密度N_e的最大值为N_emax时，至成为最大值N_emax的一半的等离子体电子密度(＝N_emax/2)所需要的时间为1.0ms左右。

根据以上所述，当将微波的脉冲波的关断时间控制为300μs左右时，能够维持等离子体电子密度N_e并且降低等离子体电子温度T_e，由此，能够一边降低等离子体(尤其是离子)带来的损伤，一边执行处理容器2内的清洁处理。微波的脉冲波的关断时间不限于大约300μs，可以在30μs～500μs的范围内。由此，能够维持等离子体电子密度N_e并且降低等离子体电子温度T_e降低离子带来的损伤。

在具有多个微波导入组件5的等离子体处理装置1中，一直以来，从多个微波导入组件5连续地供给微波，利用微波的功率从清洁气体生成等离子体进行等离子体清洁。这样一来，例如存在在成为860MHz的频率较高的微波的放射口的微波透射板73的附近、即顶壁11的底面的微波透射板73的附近电磁波能量集中，电子温度变高的倾向。有时，由于该电子温度的上升，在微波透射板73的附近自偏压变大，在鞘层内离子被加速，在微波透射板73的附近由于离子的撞击，给顶壁11的底面等带来损伤。

因此，在本实施方式的清洁处理中，不连续地辐射微波，而以脉冲波的方式进行辐射，生成等离子体来进行清洁。并且，在辐射微波的脉冲波的情况下，使多个微波的脉冲波的接通和关断同步地进行辐射，或者使多个微波的脉冲波不同步(例如随机)地进行辐射，或者将它们组合地控制，进行清洁处理。当使用微波的脉冲波时，能够降低等离子体电子温度T_e并且维持等离子体电子密度N_e。

即，本实施方式的处理方法中，包括将气体供给到处理容器2内的步骤和将从多个微波导入组件5输出的微波的功率间歇地供给到处理容器2内的步骤。而且，间歇地供给微波的功率的步骤中，周期性地使多个微波导入组件5的所有微波的功率的供给成为关断给定时间的状态。“给定时间”例如可以为大约300μs，优选为30μs～500μs的范围内。依照该处理方法，周期性地使多个微波导入组件5的所有的功率的供给成为“给定时间”关断的状态。由此，如图8所示，能够维持等离子体电子密度N_e并且降低等离子体电子温度Te。如上所述，在本实施方式的处理方法中，周期性地将7个微波导入组件5的所有的功率的供给控制为关断给定时间。

在鞘层内积攒有能量高的电子和离子。当将微波的功率从接通切换至关断或者从关断切换至接通时，等离子体的状态发生变化。另一方面，等离子体具有维持自身状态的性质。因此，在上述切换时鞘层内的能量高的电子等移动使得等离子体维持自身的状态。由于要抑制这样的能量释放的电子和离子的动作，产生在使微波的功率接通或者关断的瞬间等离子体电子温度T_e急剧上升之后下降的现象。

根据下面的式(1)可知，在离子的能量E_ion高的状态下，等离子体电子温度T_e上升。即，由于要抑制能量释放的电子和离子的动作而离子的能量E_ion变高，因此在使微波的功率接通或者关断的瞬间，等离子体电子温度T_e上升。

其中，式(1)的M是气体中的稀有气体(例如，Ar气体)的分子的质量，m是电子的质量。

对此，在本实施方式的处理方法中，以脉冲状施加微波，使得在将微波的功率接通或者关断后，在等离子体电子密度N_e不再下降的时机，再次接通或者关断。在图8中，作为在等离子体电子密度N_e不再下降的时机，能够例举出等离子体电子密度N_e为最大值(N_emax)的1/2以上的时机这样的一个例子。

例如，如图9所示，可以同步且间歇地施加从7个(多个)微波导入组件5输出的微波的功率。此处，在相同或者大致相同的时机进行从7个微波导入组件5输出的微波的脉冲波的接通和关断。如上所述，同步地施加多个微波的脉冲波，以给定时间使所有微波的功率为关断的状态，由此能够减轻切换微波的接通和关断时因电子温度T_e上升导致的损伤。所有微波成为关断状态的给定时间，例如最佳为300μs，优选30μs～500μs的范围内。

另外，通过不同步地施加多个微波的脉冲波，也能够得到抑制切换微波的接通和关断时电子温度T_e上升的效果。作为不同步地施加多个微波的脉冲波的方法的一例，能够例举出在给定时间以外的时间，随机地设定从多个微波导入组件5输出的微波的功率的接通和关断的时机。在该情况下，所有微波成为关断状态的给定时间例如最佳为300μs，优选30μs～500μs的范围内。

如以上所说明的那样，在本实施方式的处理方法中，从多个微波导入组件5输出的微波的功率的接通和关断的时机可以同步，也可以不同步。在同步的情况下，从多个微波导入组件5输出的微波的脉冲波的接通和关断的时机可以一致，也可以为将至少任一微波的脉冲波的接通和关断的时机错开。

但是，当使微波的脉冲波的接通和关断的时机一致时，7个微波导入组件5的接通和关断在相同的时机切换，因此，从接通切换至关断或者从关断切换至接通的切换时等离子体电子温度T_e更容易上升。

于是，优选将7个微波导入组件5的微波的脉冲波的至少任一者的接通和关断的时机错开。例如，参照图10～图12，说明将7个微波导入组件5的微波的接通和关断的时机错开的情况。图10是表示一实施方式的使从多个微波导入组件输出的微波的功率同步的组的一例的图。图11是表示一实施方式的来自多个微波导入组件的功率的接通和关断的一例的图。图12是表示一实施方式的来自多个微波导入组件的功率的接通和关断的另一例的图。

例如，如图10所示，将壳体1中从微波透射板73B、73E输出的微波的组作为第一组(第1G)。将从微波透射板73C、73F输出的微波的组作为第二组(第2G)。将从微波透射板73A、73D输出的微波的组作为第三组(第3G)。

在该情况下，如图11所示，从微波透射板73输出的所有微波在供给了NF₃气体和Ar气体后被接通。图11的“第1G”的微波在供给了NF₃气体和Ar气体后首先成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。图11的“第2G”的微波在从第1G的微波成为接通的状态起经Ta时间后成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。图11的“第3G”的微波在从第1G的微波成为接通的状态起经Tb(Tb>Ta)时间后成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。

通过该控制，属于各组的微波的从接通至关断或者从关断至接通的切换时机错开，由此能够抑制等离子体电子温度T_e的上升，能够降低离子的撞击导致的损伤。像上述那样将微波的从接通至关断或者从关断至接通的切换时机错开的情况下，也确保所有微波成为关断的状态的“给定时间”。在图11的例子的情况下，相对于至少任一微波为接通状态的时间T1，所有微波成为关断状态的时间T2是给定时间。时间T2优选在30μs～500μs的范围内，本例中的最佳值是300μs。

在图10的壳体2中，将从微波透射板73B、73C、73E、73F、73G输出的微波的组作为第一组。将从微波透射板73A、73C、73D、73F、73G输出的微波的组作为第二组。在该情况下，也可以以图11所示的时机(其中，第3G不存在。)控制各组。

在图10的壳体3中，也可以将从微波透射板73G输出的微波的组作为第一组，将从微波透射板73B、73E输出的微波的组作为第二组。而且，也可以将从微波透射板73C、73F输出的微波的组作为第三组，将从微波透射板73A、73D输出的微波的组作为第四组。

在该情况下，图12的“第1G”的微波在供给了NF₃气体和Ar气体后首先成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。图12的“第2G”的微波在第1G的微波成为接通的状态起经Ta时间后成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。图12的“第3G”的微波在第1G的微波成为接通的状态起经Tb(Tb>Ta)时间后成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。图12的“第4G”的微波在第1G的微波成为接通的状态起经Tc(Tc>Tb>Ta)时间后成为接通的状态，以占空比50％反复接通和关断的状态。

通过该控制，微波的从接通至关断或者从关断至接通的切换时机错开，由此能够抑制等离子体电子温度T_e的上升，能够降低离子的撞击导致的处理容器2内的损伤。像上述那样将微波的从接通至关断或者从关断至接通的切换时机错开的情况下，也确保所有微波成为关断的状态的“给定时间”。在图12的例子的情况下，相对于至少任一微波为接通状态的时间T3，所有微波成为关断状态的时间T4是给定时间。时间T4优选在30μs～500μs的范围内，本例中的最佳值是300μs。

也可以随机地设定给定时间以外的时间从多个微波导入组件输出的微波的脉冲波的接通和关断的时机。在该情况下，也确保所有微波成为关断的状态的“给定时间”在30μs～500μs的范围内。此外，在以上的例子中，微波的脉冲波的占空比设定为50％，但是并不限于此，也可以为10％～50％。此外，在上述的例子中，给定时间后的首先接通固定在第1G，但是也可以在给定时间后，使首先接通的组以第1G→第2G→第3G→第1G→第2G→第3G的形式在每次接通时改变。由此，能够使等离子体电子温度T_e上升的部位分散，能够相对地降低各部位的损伤。

[处理方法]

下面，参照图13和图14，说明一实施方式的处理方法的一例。图13是表示一实施方式的处理方法sw的一例的流程图。图14是表示一实施方式的使用多个微波导入组件5的清洁处理方法的一例的流程图。图14所示的清洁处理方法在图13的步骤S7中被调出。图13的处理方法和图14的清洁处理方法由控制部8控制。

在图13的处理方法sw开始时，控制部8将基片W送入处理容器2内，将其保持在载置台21以准备基片W(步骤S1)。接着，控制部8供给用于处理基片W的气体，导入微波的功率从气体生成等离子体，利用所生成的等离子体对基片W实施成膜处理、扩散处理、蚀刻处理、灰化处理等规定的处理。之后，控制部8送出已处理的基片W(步骤S3)。

接着，控制部8判断是否处理了预先决定的个数的基片(步骤S5)。控制部8在判断为没有处理预先决定的个数的基片时，返回步骤S1，准备下一未处理的基片W，对下一基片W实施等离子体处理(步骤S1、S3)。在步骤S5中，控制部8在判断为处理了预先决定的个数的基片时，进入步骤S7实施清洁处理，结束本处理。此外，在本处理结束时，停止输出微波，停止供给气体。

参照图14，说明在步骤S7中实施的清洁处理的详情。控制部8投入7个微波导入组件5中预先决定的第一组的微波的脉冲波(步骤S11)。例如，图11的第1G的微波成为接通的状态，周期性地反复接通和关断的状态。

接着，控制部8投入7个微波导入组件5中预先决定的第二组的微波的脉冲波(步骤S13)。例如，在图11的Ta时间后，第2G的微波成为接通状态，周期性地反复接通和关断的状态。

接着，控制部8投入7个微波导入组件5中预先决定的第三组的微波的脉冲波(步骤S15)。例如，在图11的Tb时间后，第3G的微波成为接通的状态，周期性地反复接通和关断的状态。接着，控制部8判断是否成为清洁结束时间(步骤S17)。控制部8在判断为成为清洁结束时间时，结束本处理。

依照该等离子体处理方法，使多个微波导入组件5的所有功率的供给周期性地成为关断给定时间的状态。由此，能够维持等离子体电子密度N_e并且更有效地降低等离子体电子温度T_e，降低离子导致的损伤。

本发明公开的一实施方式的等离子体处理装置在所有方面均是例示，而不应认为是限制性的。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求及其主旨的情况下，能够以各种方式变形和改良。上述多个实施方式所记载的内容在不矛盾的范围也能够增加其他结构，而且在不矛盾的范围能够组合。

例如，本实施方式的处理方法并不限于清洁处理，也能够使用于成膜处理、蚀刻处理等的处理方法。

Claims (8)

1.一种在处理基片的处理容器内使用等离子体进行的处理方法，其特征在于，包括：

将气体供给到所述处理容器内的步骤；和

对所述处理容器内间歇地供给从多个微波导入组件输出的微波的功率的步骤，

所述间歇地供给微波的功率的步骤，周期性地使多个所述微波导入组件的所有微波的功率的供给成为关断给定时间的状态。

2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于：

所述间歇地供给微波的功率的步骤，将从多个所述微波导入组件输出的微波的功率的至少任一者的接通和关断的时机错开。

3.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：

所述间歇地供给微波的功率的步骤，在所述给定时间以外的时间，随机地设定从多个所述微波导入组件输出的微波的功率的接通和关断的时机。

4.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于：

所述间歇地供给微波的功率的步骤，使从多个所述微波导入组件输出的微波的功率的接通和关断的时机同步。

5.如权利要求1～4中任一项所述的处理方法，其特征在于：

所述处理方法是清洁处理，

所述气体是清洁气体。

6.如权利要求5所述的处理方法，其特征在于：

所述清洁气体包括含氟气体和稀有气体。

7.如权利要求1～6中任一项所述的处理方法，其特征在于：

所述给定时间在30μs～500μs的范围内。

8.一种等离子体处理装置，其具有处理基片的处理容器和控制部，在所述处理容器内使用等离子体进行处理，所述等离子体处理装置的特征在于：

所述控制部控制：

将气体供给到所述处理容器内的步骤；和

对所述处理容器内间歇地供给从多个微波导入组件输出的微波的功率的步骤，

在所述间歇地供给微波的功率的步骤中，周期性地将多个所述微波导入组件的所有微波的功率的供给控制为关断给定时间的状态。

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