CN114068278A - 等离子体处理装置及等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置及等离子体处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114068278A
CN114068278A CN202110811133.7A CN202110811133A CN114068278A CN 114068278 A CN114068278 A CN 114068278A CN 202110811133 A CN202110811133 A CN 202110811133A CN 114068278 A CN114068278 A CN 114068278A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bias
electrode
frequency power
power supply
plasma processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110811133.7A
Other languages
English (en)
Inventor
舆水地盐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021076269A external-priority patent/JP2022027459A/ja
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN114068278A publication Critical patent/CN114068278A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32697—Electrostatic control
    • H01J37/32706—Polarising the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2007—Holding mechanisms

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明所公开的等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、高频电源及偏置电源。高频电源向高频电极供给高频电力。偏置电源向偏置电极施加电偏置。搭载于基板支承器上的边缘环接收电偏置的一部分或其他电偏置。外圈相对于边缘环在径向上且在外侧延伸，接收高频电力的一部分。高频电力的功率电平在电偏置的各周期内，与电偏置同步变更。

Description

等离子体处理装置及等离子体处理方法
技术领域
本发明的示例性实施方式涉及一种等离子体处理装置及等离子体处理方法。
背景技术
等离子体处理装置用于对基板的等离子体处理。等离子体处理装置具备腔室、静电卡盘及下部电极。静电卡盘及下部电极设置于腔室内。静电卡盘设置于下部电极上。静电卡盘支承载置于其上的边缘环。边缘环有时称为聚焦环。静电卡盘支承配置于由边缘环包围的区域内的基板。在等离子体处理装置中进行等离子体处理时，将气体供给至腔室内。并且，将高频电力供给至下部电极。等离子体由腔室内的气体形成。基板通过来自等离子体的离子、自由基之类的化学物种来进行处理。
若执行等离子体处理，则边缘环会消耗，边缘环的厚度变小。若边缘环的厚度变小，则边缘环的上方的等离子体鞘层(以下，称为“鞘层”)的上端的位置变低。边缘环的上方的鞘层的上端的垂直方向上的位置应与基板的上方的鞘层的上端的垂直方向上的位置相等。日本特开2008-227063号公报(以下，称为“专利文献1”)中公开有一种能够调整边缘环的上方的鞘层的上端的垂直方向上的位置的等离子体处理装置。专利文献1中所记载的等离子体处理装置构成为将直流电压施加于边缘环。并且，专利文献1中所记载的等离子体处理装置构成为在将直流电压施加于边缘环时，调节供给至下部电极的高频电力的电力电平。
发明内容
本发明提供一种能够调节边缘环上的鞘层的厚度与径向上的等离子体的密度分布的技术。
在一示例性实施方式中，提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、高频电源及偏置电源。基板支承器具有偏置电极。高频电源构成为为了在腔室内由基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的高频电力。偏置电源经由电路径与偏置电极连接。边缘环搭载于基板支承器上。边缘环经由在偏置电极与边缘环之间或在所述电路径与边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接。外圈(outer ring)相对于边缘环在径向上且在外侧延伸。外圈以接收高频电力的一部分的方式与高频电源电连接。高频电源构成为在从偏置电源向偏置电极输出的电偏置的各周期内，与电偏置同步地变更高频电力的功率电平。
根据一示例性实施方式，能够调节边缘环上的鞘层的厚度且能够调节径向上的等离子体的密度分布。
附图说明
图1是概略地表示一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图2的(a)及图2的(b)分别是图1中所示的等离子体处理装置中所使用的一例的高频电力与电偏置的时序图。
图3的(a)及图3的(b)分别是图1中所示的等离子体处理装置中所使用的另一例的高频电力与电偏置的时序图。
图4是概略地表示另一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图5的(a)及图5的(b)分别是图4中所示的等离子体处理装置中所使用的一例的第1高频电力、第2高频电力及电偏置的时序图。
图6的(a)及图6的(b)分别是图4中所示的等离子体处理装置中所使用的另一例的第1高频电力、第2高频电力及电偏置的时序图。
图7是概略地表示又一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
图8是概略地表示又一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。
具体实施方式
以下，对各种示例性实施方式进行说明。
在一示例性实施方式中，提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、高频电源及偏置电源。基板支承器具有偏置电极。高频电源构成为为了在腔室内由基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的高频电力。偏置电源经由电路径与偏置电极连接。边缘环搭载于基板支承器上。边缘环经由在偏置电极与边缘环之间或在所述电路径与边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接。外圈相对于边缘环在径向上且在外侧延伸。外圈以接收高频电力的一部分的方式与高频电源电连接。高频电源构成为在从偏置电源向偏置电极输出的电偏置的各周期内，与电偏置同步地变更高频电力的功率电平。
根据上述实施方式，通过阻抗调节器或其他偏置电源来调节边缘环中的负偏置的电平。因此，根据上述实施方式，能够调节边缘环上的鞘层的厚度。并且，在上述实施方式中，在电偏置的各周期内变更供给至外圈的高频电力的功率电平。因此，根据上述实施方式，能够在电偏置的各周期内调节径向上的等离子体的密度分布。
在一示例性实施方式中，等离子体处理装置还可以具备第1电极及第2电极。第1电极与边缘环电耦合。第1电极还可以与边缘环电容耦合。第2电极与外圈电耦合。第2电极还可以与外圈电容耦合。阻抗调节器在偏置电极与第1电极之间或在所述电路径与第1电极之间提供可变阻抗。外圈经由第2电极接收高频电力的一部分或来自其他高频电源的其他高频电力。
在一个示例性实施方式中，高频电源可以构成为在电偏置的各周期内的同一期间，向高频电极及外圈供给高频电力的脉冲。
在一个示例性实施方式中，上述的同一期间可以为电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。当高频电力的脉冲在第1期间中被供给至高频电极及外圈的情况下，能够使基板上的等离子体的密度与外圈周围的等离子体的密度增加。并且，当高频电力的脉冲在第2期间中被供给至高频电极及外圈的情况下，能够相对于基板上的等离子体密度，使外圈周围的等离子体密度相对增加。
在一示例性实施方式中，基板支承器可以具有基台及设置于该基台上的静电卡盘。
在一示例性实施方式中，基台可以提供作为偏置电极的下部电极。下部电极可以为高频电极。高频电源可以经由上述的电路径与下部电极电连接。
在一示例性实施方式中，等离子体处理装置还可以具备阻抗调节器。该阻抗调节器在上述的电路径与外圈之间或下部电极与外圈之间提供可变阻抗。
在一个示例性实施方式中，等离子体处理装置还可以具备滤波器，连接在所述阻抗调节器与第2电极之间，该阻抗调节器在所述电路径与外圈之间或下部电极与外圈之间提供可变阻抗。滤波器可以具有使高频电力选择性地通过从偏置电源供给至下部电极的电偏置的频率特性。
在一个示例性实施方式中，偏置电极可以设置于静电卡盘中。基台可以提供作为高频电极的下部电极。高频电源可以与下部电极电连接。在一个示例性实施方式中，等离子体处理装置还可以具备阻抗调节器，在将高频电源与下部电极连接的电路径与外圈之间或在下部电极与外圈之间提供可变阻抗。
在另一示例性实施方式中，提供一种等离子体处理装置。等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、第1高频电源、偏置电源及第2高频电源。基板支承器具有偏置电极。第1高频电源为了在腔室内由基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的第1高频电力。偏置电源经由电路径与偏置电极连接。第2高频电源构成为产生供给至外圈的第2高频电力。外圈相对于搭载于基板支承器上的边缘环在径向上且在外侧延伸。边缘环经由在偏置电极与边缘环之间或在所述电路径与边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器，与偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接。第2高频电源构成为在从偏置电源向偏置电极输出的电偏置的各周期内，与该电偏置同步地变更第2高频电力的功率电平。
根据上述实施方式，通过阻抗调节器或其他偏置电源来调节边缘环中的负偏置的电平。因此，根据上述实施方式，能够调节边缘环上的鞘层的厚度。并且，在上述实施方式中，变更在电偏置的各周期内供给至外圈的第2高频电力的功率电平。因此，根据上述实施方式，能够在电偏置的各周期内调节径向上的等离子体的密度分布。
在一个示例性实施方式中，等离子体处理装置还可以具备第1电极及第2电极。第1电极与边缘环电耦合。第1电极还可以与边缘环电容耦合。第2电极与外圈电耦合。第2电极还可以与外圈电容耦合。阻抗调节器在偏置电极与第1电极之间或在所述电路径与第1电极之间提供可变阻抗。外圈经由第2电极接收第2高频电力。
在一示例性实施方式中，基板支承器可以具有基台及设置于该基台上的静电卡盘。
在一示例性实施方式中，基台可以提供作为偏置电极的下部电极。下部电极可以为高频电极。高频电源可以经由上述的电路径与下部电极电连接。
在一个示例性实施方式中，偏置电极可以设置于静电卡盘中。基台可以提供作为高频电极的下部电极。第1高频电源可以与下部电极电连接。
在一个示例性实施方式中，第2高频电源可以构成为在电偏置的各周期内的同一期间中，向外圈供给第2高频电力的脉冲。
在一个示例性实施方式中，电偏置的各周期包括该电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。上述的同一期间可以为第1期间。在该实施方式中，通过在基板上的鞘层薄的期间供给至外圈的第2高频电力和供给至高频电极的第1高频电力之比，调节径向上的等离子体密度分布。
在一个示例性实施方式中，第1高频电源可以在第1期间及第2期间这两个期间中供给第1高频电力的连续波，或者也可以在第2期间供给第1高频电力的脉冲。
在一个示例性实施方式中，第1高频电源可以在第1期间供给第1高频电力的脉冲。
在一示例性实施方式中，外圈可以以包围边缘环的方式延伸。
在一个示例性实施方式中，偏置电源可以构成为将高频偏置电力供给至偏置电极，或将脉冲状的电压或具有任意的波形的电压周期性地施加于下部电极。脉冲状的电压可以具有负极性。脉冲状的电压可以为脉冲状的负极性的直流电压。
在又一示例性实施方式中，提供一种等离子体处理方法。等离子体处理方法包括：为了在等离子体处理装置的腔室内由基板支承器支承的基板的上方产生等离子体，而从高频电源向高频电极供给高频电力的工序(a1)。等离子体处理方法还包括从偏置电源向基板支承器的偏置电极施加电偏置的工序(b1)。等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、高频电源、及经由电路径与偏置电极连接的偏置电源。边缘环搭载于基板支承器上。边缘环经由在偏置电极与边缘环之间或在所述电路径与边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接。外圈相对于边缘环，在径向上且在外侧延伸。外圈以接收高频电力的一部分的方式与高频电源电连接。在工序(a1)中，高频电源在从偏置电源向偏置电极输出的电偏置的各周期内，与电偏置同步地变更高频电力的功率电平。
在一个示例性实施方式中，在工序(a1)中，高频电源可以在电偏置的各周期内的同一期间，向高频电极及外圈供给高频电力的脉冲。同一期间可以为电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。
在又一示例性实施方式中，提供一种等离子体处理方法。等离子体处理方法包括：为了在等离子体处理装置的腔室内由基板支承器支承的基板的上方产生等离子体，而从第1高频电源向高频电极供给第1高频电力的工序(a2)。等离子体处理方法还包括从偏置电源向基板支承器的偏置电极施加电偏置的工序(b2)。等离子体处理方法还包括从第2高频电源向外圈供给第2高频电力的工序(c2)。等离子体处理装置具备腔室、基板支承器、第1高频电源、经由电路径与偏置电极连接的偏置电源、及第2高频电源。边缘环搭载于基板支承器上。边缘环经由在偏置电极与边缘环之间或在所述电路径与边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接。外圈相对于边缘环，在径向上且在外侧延伸。在工序(c2)中，第2高频电源在电偏置的各周期内，与电偏置同步地变更第2高频电力的功率电平。
在一个示例性实施方式中，在工序(c2)中，第2高频电源可以在电偏置的各周期内的同一期间，向外圈供给第2高频电力的脉冲。电偏置的各周期可以包括电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。同一期间可以为第1期间。
以下，参考附图对各种示例性实施方式进行详细说明。另外，在各附图中，对相同或相等的部分标注相同的符号。
图1是概略地表示一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。图1所示的等离子体处理装置1为电容耦合型等离子体处理装置。等离子体处理装置1具备腔室10。腔室10中提供有内部空间10s。内部空间10s的中心轴线为沿垂直方向延伸的轴线AX。
在一实施方式中，腔室10可以包括腔室主体12。腔室主体12具有大致圆筒形状。内部空间10s设置于腔室主体12中。腔室主体12例如由铝构成。腔室主体12被电接地。在腔室主体12的内壁面，即在划分内部空间10s的壁面形成有具有抗等离子体性的膜。该膜可以为通过阳极氧化处理形成的膜或由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。
腔室主体12的侧壁提供有通路12p。当在内部空间10s与腔室10的外部之间搬运基板W时，基板W通过通道12p。为了该通道12p的打开和关闭，沿腔室主体12的侧壁设置有闸阀12g。
等离子体处理装置1还具备基板支承器16。基板支承器16构成为在腔室10中支承载置于基板支承器16上的基板W。基板W具有大致圆盘形状。基板W以其中心位于轴线AX上的方式载置于基板支承器16上。基板支承器16构成为进一步支承边缘环ER。边缘环ER具有环形状。边缘环ER可以具有导电性。边缘环ER例如由硅或碳化硅形成。边缘环ER以其中心轴线与轴线AX一致的方式搭载于基板支承器16上。基板W配置于基板支承器16上且由边缘环ER包围的区域内。
基板支承器16可以由绝缘部17包围。绝缘部17相对于轴线AX在径向上且在基板支承器16的外侧沿周向延伸。绝缘部17由石英之类的绝缘材料形成。绝缘部17可以支承基板支承器16。
基板支承器16具有基台18。基板支承器16还可以具有静电卡盘20。基台18及静电卡盘20可以设置于腔室10中。基台18由铝之类的导电材料形成，并且具有大致圆盘形状。基台18的中心轴线为轴线AX。
基台18中提供有流路18f。流路18f为热交换介质用流路。热交换介质例如为制冷剂。流路18f与热交换介质的供给装置22连接。该供给装置22设置于腔室10的外部。流路18f接收从供给装置22供给的热交换介质。供给至流路18f的热交换介质流过流路18f返回到供给装置22。
静电卡盘20设置于基台18上。当在内部空间10s中处理基板W时，基板W载置于静电卡盘20上，并由静电卡盘20保持。
静电卡盘20具有主体及卡盘电极。静电卡盘20的主体由氧化铝或氮化铝之类的电介质形成。静电卡盘20的主体具有大致圆盘形状。静电卡盘20的中心轴线为轴线AX。卡盘电极设置于静电卡盘20的主体内。卡盘电极具有膜形状。卡盘电极经由开关与直流电源电连接。若将来自直流电源的电压施加于卡盘电极，则在静电卡盘20与基板W之间产生静电引力。通过所产生的静电引力，基板W被吸引到静电卡盘20并由静电卡盘20保持。
静电卡盘20包括基板载置区域。基板载置区域为具有大致圆盘形状的区域。基板载置区域的中心轴线为轴线AX。在腔室10内处理基板W时，基板W载置于基板载置区域的上表面上。
在一实施方式中，静电卡盘20可以进一步包括边缘环载置区域。边缘环载置区域以绕静电卡盘20的中心轴线包围基板载置区域的方式沿周向延伸。在边缘环载置区域的上表面上载置边缘环ER。边缘环ER可以部分载置于绝缘部17上。
等离子体处理装置1也可以提供气体供给管路24。气体供给管路24将来自气体供给机构的传热气体例如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)之间的间隙。
等离子体处理装置1还具备上部电极30。上部电极30设置于基板支承器16的上方。上部电极30与部件32一同封闭腔室主体12的上部开口。部件32具有绝缘性。上部电极30经由部件32支承于腔室主体12的上部。
上部电极30可以包括顶板34及支承体36。顶板34的下表面划分内部空间10s。顶板34提供多个排气孔34a。多个排气孔34a分别沿其板厚方向(垂直方向)贯穿顶板34。顶板34例如由硅形成。或者，顶板34可以具有在铝制部件的表面上设置有抗等离子体性的膜的结构。该膜可以为通过阳极氧化处理形成的膜或由氧化钇形成的膜之类的陶瓷制的膜。
支承体36装卸自如地支承顶板34。支承体36例如由铝之类的导电材料形成。在支承体36中提供有气体扩散室36a。支承体36还提供多个气体孔36b。多个气体孔36b从气体扩散室36a沿下方延伸，分别与多个排气孔34a连通。支承体36还提供有气体导入端口36c。气体导入端口36c与气体扩散室36a连接。在气体导入端口36c上连接有气体供给管38。
在气体供给管38上经由阀组41、流量控制器组42及阀组43连接有气体源组40。由气体源组40、阀组41、流量控制器组42及阀组43构成气体供给部。气体源组40包括多个气体源。阀组41及阀组43分别包括多个阀(例如打开和关闭阀)。流量控制器组42包括多个流量控制器。流量控制器组42的多个流量控制器分别为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与阀组41对应的阀、与流量控制器组42对应的流量控制器及与阀组43对应的阀而连接于气体供给管38。等离子体处理装置1能够以单独调节的流量，将来自气体源组40的多个气体源中选择的一个以上的气体源的气体供给至内部空间10s。
等离子体处理装置1还可以具备挡板部件48。挡板部件48在绝缘部17与腔室主体12的侧壁之间延伸。挡板部件48例如可以通过在铝制部件上涂覆氧化钇等陶瓷而构成。挡板部件48提供有多个贯穿孔。经由挡板部件48的多个贯穿孔连接挡板部件48的上方的空间与挡板部件48的下方的空间。
等离子体处理装置1还可以具备排气装置50。排气装置50在挡板部件48的下方，经由排气管52被连接在腔室主体12的底部。排气装置50具有自动压力控制阀之类的压力控制器及涡轮分子泵等真空泵，能够减小内部空间10s的压力。
等离子体处理装置1还具备高频电源61。高频电源61为了在由基板支承器16支承的基板W的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的高频电力HF。高频电力HF具有第1频率。第1频率在27～100MHz的范围内的频率例如为40MHz或60MHz的频率。在一实施方式中，高频电极为基台18。即，在一实施方式中，基台18提供有作为高频电极的下部电极。高频电源61经由整合器63与基台18连接。整合器63具有整合电路，所述整合电路构成为使高频电源61的负荷侧(基台18侧)的阻抗与高频电源61的输出阻抗进行整合。在一实施方式中，高频电源61可以经由整合器63及电路径71与基台18连接。在一实施方式中，电路径71将偏置电源62与基台18连接。即，在一实施方式中，基台18提供有作为偏置电极的下部电极。
偏置电源62构成为向基板支承器16的偏置电极(图1的例子中为基台18)施加电偏置EB。电偏置EB可以用于将离子引入基板W。
在一实施方式中，偏置电源62可以作为电偏置EB产生高频偏置电力。高频偏置电力具有第2频率。第2频率与高频电力HF的频率不同。第2频率可以比第1频率低。第2频率为50kHz～27MHz的范围内的频率，例如，为400kH z。另外，当高频电源61与上部电极30连接而不是与基台18连接的情况下，第2频率可以比第1频率低，也可以比第1频率高，也可以与第1频率相同。
偏置电源62为了将高频偏置电力供给至偏置电极，经由整合器64与偏置电极(图1的例子中为基台18)连接。整合器64具有整合电路，所述整合电路构成为使偏置电源62的负荷侧的阻抗与偏置电源62的输出阻抗整合。
在另一实施方式中，偏置电源62可以构成为作为电偏置EB周期性地向偏置电极(图1的例子中为基台18)施加电压的脉冲(即脉冲状的电压)或具有任意的波形的电压。电压的脉冲可以具有负极性。电压的脉冲也可以为负直流电压的脉冲。电压的脉冲以第2频率中规定的周期施加到基台18。在该实施方式中，第2频率可以为1kHz～1MHz的范围内的频率。脉冲的电压可以在该脉冲施加到偏置电极的期间内变化。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备第1电极81。第1电极81与边缘环ER电耦合。第1电极81还可以与边缘环ER电容耦合。第1电极81配置于边缘环ER的下方。在一实施方式中，第1电极81可以设置于静电卡盘20的边缘环载置区域内。在另一实施方式中，第1电极81可以设置于绝缘部17中。另外，第1电极81可以直接与边缘环ER耦合。第1电极81可以为单个电极，也可以绕轴线AX沿周向延伸。或者，第1电极81也可以包括绕轴线AX沿周向排列的多个电极。构成第1电极81的多个电极可以等间隔排列。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备阻抗调节器83。阻抗调节器83提供可变阻抗。阻抗调节器83的可变阻抗可以通过后述的控制部MC控制。在一实施方式中，阻抗调节器83连接在高频电极(图1的例子中为基台18)与第1电极81之间。在一实施方式中，阻抗调节器83包括一个以上的可变阻抗元件。一个以上的可变阻抗元件可以包括可变容量电容器。在另一实施方式中，阻抗调节器83可以包括通过多个串联电路的并列连接而构成的电路。多个串联电路分别可以包括固定阻抗元件与开关元件的串联连接。固定阻抗元件例如为固定容量电容器。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备第2电极82。第2电极82与外圈OR电耦合。第2电极82还可以与外圈OR电容耦合。外圈OR具有环形状。外圈OR可以具有导电性。外圈OR例如由硅或碳化硅形成。外圈OR相对于边缘环ER在径向上且在外侧延伸。外圈OR以轴线AX与其中心轴线一致的方式配置。在一实施方式中，外圈OR以包围边缘环ER的方式延伸。外圈OR可以载置于基板支承器16上或绝缘部17上。
如图1所示，第2电极82可以配置于外圈OR的下方。第2电极82可以设置于绝缘部17中或表面上。另外，第2电极82可以直接与外圈OR耦合。第2电极82可以为单个电极，也可以绕轴线AX沿周向延伸。或者，第2电极82也可以包括绕轴线AX沿周向排列的多个电极。构成第2电极82的多个电极可以等间隔排列。
在等离子体处理装置1中，高频电力HF的一部分被供给至外圈OR。在一实施方式中，高频电力HF的一部分经由第2电极82被供给至外圈OR。外圈OR经由阻抗调节器84与电路径71连接。在一实施方式中，第2电极82经由阻抗调节器84与电路径71连接。即，阻抗调节器84连接在电路径71与第2电极82之间。阻抗调节器84提供可变阻抗。阻抗调节器84的可变阻抗可以通过控制部MC控制。在一实施方式中，阻抗调节器84包括一个以上的可变阻抗元件。一个以上的可变阻抗元件可以包括可变容量电容器。在另一实施方式中，阻抗调节器84可以包括通过多个串联电路的并列连接而构成的电路。多个串联电路分别可以包括固定阻抗元件与开关元件的串联连接。固定阻抗元件例如为固定容量电容器。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备控制部MC。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，控制等离子体处理装置1的各部。具体而言，控制部MC执行存储于存储装置中的控制程序，并根据存储于该存储装置中的工序数据来控制等离子体处理装置1的各部。通过基于控制部MC的控制，在等离子体处理装置1中执行由工序数据指定的程序。
在一实施方式中，电路径71可以构成为相对于轴线AX在周向上均匀地对基台18分配电力。在一实施方式中，电路径71可以包括分别连接到基台18的多个位置的多个分支管路。多个位置从轴线AX具有相等的距离，且相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径71的多个分支管路相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，相对于基台18的多个位置各自的电路径71的电长度彼此大致相等。根据该实施方式，能够经由电路径71对基台18均匀地进行供电。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备电路径72。电路径72是分配在偏置电极(在图1的例子中，为基台18)与边缘环ER(或第1电极81)之间并用于供给至第1电极81的电力的电路径。电路径72可以包括分别连接在边缘环ER(或第1电极81)的多个位置的多个分支管路。多个位置从轴线AX具有相等的距离，且相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径72的多个分支管路相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，相对于边缘环ER(或第1电极81)的多个位置各自的电路径72的电长度彼此大致相等。根据该实施方式，能够经由电路径72对边缘环ER均匀地进行供电。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备电路径73。电路径73是分配在高频电极(图1的例子中为基台18)与外圈OR(或第2电极82)之间并用于供给至外圈OR的电力的电路径。电路径73可以包括分别连接到外圈OR(或第2电极82)的多个位置的多个分支管路。多个位置从轴线AX具有相等的距离，且相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径73的多个分支管路相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径73分别相对于外圈OR(或第2电极82)的多个位置的电长度彼此大致相等。根据该实施方式，能够经由电路径73对外圈OR均匀地进行供电。
在一实施方式中，等离子体处理装置1还可以具备滤波器74。滤波器74连接在阻抗调节器84与外圈OR(或第2电极82)之间。滤波器74可以具有使高频电力HF选择性地通过电偏置EB的频率特性。或者，滤波器74可以具有使电偏置EB选择性地通过高频电力HF的频率特性。或者，滤波器74的通过频带可以变更为高频电力HF的频带、电偏置EB的频带及它们两种之中的任一种频带。
以下，与图1一起参考图2的(a)、图2的(b)、图3的(a)及图3的(b)。图2的(a)及图2的(b)分别是图1中所示的等离子体处理装置中所使用的一例的高频电力与电偏置的时序图。图3的(a)及图3的(b)分别是图1中所示的等离子体处理装置中所使用的另一例的高频电力与电偏置的时序图。这些图表示高频电力HF的功率电平及电偏置EB的电压电平。
在图2的(a)、图2的(b)、图3的(a)及图3的(b)中，高频电力HF的“H”表示高频电力HF的功率电平高。高频电力HF的“L”表示高频电力HF的功率电平比由“H”所示的电平低。高频电力HF的“ON”表示正在供给高频电力HF，高频电力HF的“OFF”表示停止供给高频电力HF，即，高频电力为HF0(W)。并且，电偏置EB的“ON”表示电压的脉冲(例如负直流电压的脉冲)被施加到基台18。并且，电偏置EB的“OFF”表示停止电压的脉冲，即电偏置EB的电压为0(V)。
电偏置EB的周期CY包括第1期间P1及第2期间P2。第1期间P1为电偏置EB在周期CY内具有电偏置EB的平均电压以上的电压的期间。第1期间P1例如为电偏置EB具有正或0的电压的期间。第2期间P2为电偏置EB具有比上述平均电压低的电压的期间。第2期间P2例如为电偏置EB具有负电压的期间。如图2的(a)及图2的(b)所示，电偏置EB可以为高频偏置电力。或者，如图3的(a)及图3的(b)所示，电偏置EB可以包括周期性地施加到偏置电极的电压的脉冲(例如负直流电压的脉冲)。
在等离子体处理装置1中，高频电源61构成为在电偏置EB的各周期CY内，与电偏置EB同步地变更高频电力HF的功率电平。在一实施方式中，高频电源61可以在电偏置EB的各周期CY内的同一期间，将高频电力HF的脉冲供给至高频电极(图1的例子中为基台18)及外圈OR。
在图2的(a)中所示的例子及图3的(a)中所示的例子中，高频电力HF的脉冲在第1期间P1，被供给至高频电极(图1的例子中为基台18)及外圈OR。在第1期间P1中，基板W上的鞘层(等离子体鞘层)的厚度小，基板W上的阻抗小。因此，在第1期间P1中，通过基板W与等离子体耦合的高频电力HF相对于在外圈OR的周围与等离子体耦合的高频电力HF，相对变多。其结果，在这些例子中，基板W的中央的上方的区域中的等离子体的密度相对于基板W的边缘的上方的区域中的等离子体的密度，相对变高。因此，根据这些例子，能够将在基板W的边缘的上方的区域等离子体的密度高且在基板W的中央的上方的区域等离子体的密度低的等离子体的密度分布，纠正为在径向上均匀的密度分布。并且，在这些例子中，也能够在包含边缘环ER的上方的区域的外侧的区域的空间中调节径向上的等离子体的密度分布。
在图2的(b)中所示的例及图3的(b)中所示的例子中，高频电力HF的脉冲在第2期间P2中，被供给至高频电极(图1的例子中为基台18)及外圈OR。在第2期间P2中，基板W上的鞘层(等离子体鞘层)的厚度大，基板W上的阻抗大。因此，在第2期间P2中，在外圈OR的周围与等离子体耦合的高频电力HF相对于通过基板W与等离子体耦合的高频电力HF，相对变多。其结果，在这些例子中，基板W的边缘的上方的区域中的等离子体的密度变高。因此，在这些例子中，能够将在基板W的边缘的上方的区域等离子体的密度低且在基板W的中央的上方的区域等离子体的密度高的等离子体的密度分布，纠正为在径向上均匀的密度分布。并且，在这些例子中，也能够在包含边缘环ER的上方的区域的外侧的区域的空间中调节径向上的等离子体的密度分布。
在等离子体处理装置1中，各周期CY内的高频电力HF的功率电平的变更通过基于控制部MC的高频电源61的控制来执行。在一实施方式的等离子体处理装置1中，高频电力HF的脉冲的供给时刻能够通过基于控制部MC的高频电源61的控制来设定。并且，高频电极(图1的例子中为基台18)与外圈OR之间的高频电力的分配比率能够通过基于控制部MC的阻抗调节器84的阻抗的控制来设定。并且，偏置电极(图1的例子中为基台18)与边缘环ER之间的电偏置EB的分配比率能够通过基于控制部MC的阻抗调节器83的阻抗的控制来设定。
控制部MC能够根据基于一个以上的传感器的测定值或边缘环ER的使用时间来特定边缘环ER的厚度。控制部MC根据所特定的边缘环ER的厚度，以将等离子体与鞘层的界面的高度方向的位置在径向上均匀化的方式调节阻抗调节器83的阻抗。控制部MC可以将边缘环ER的厚度与阻抗调节器83的阻抗的关系以表格或函数的形式，预先保持在其存储装置中。控制部MC可以利用该关系并根据边缘环ER的厚度来确定阻抗调节器83的阻抗。
控制部MC能够根据所特定的边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值，以使径向上的等离子体的密度分布均匀化的方式设定阻抗调节器84的阻抗。一个以上的传感器可以包括测定内部空间10s中的等离子体密度分布的传感器。一个以上的传感器可以包括测定基板W、边缘环ER及外圈OR各自的电压的传感器。一个以上的传感器可以包括测定分别流向基板W、边缘环ER及外圈OR的电流的传感器。一个以上的传感器可以包括测定内部空间10s中的发光强度分布的传感器。控制部MC也可以将所特定的边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值与阻抗调节器84的阻抗的关系以表格或函数的形式，预先保持在其存储装置中。控制部MC也可以利用该关系并根据边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值来确定阻抗调节器84的阻抗。
根据等离子体处理装置1，通过阻抗调节器83调节偏置电极(图1的例子中为基台18)与边缘环ER之间的电偏置EB的分配比率。因此，通过阻抗调节器83调节边缘环ER中的负偏置的电平。因此，能够调节边缘环ER上的鞘层的厚度。并且，在等离子体处理装置1中，变更在电偏置EB的各周期CY内被供给至外圈OR的高频电力HF的功率电平。因此，根据等离子体处理装置1，能够在各周期CY内调节径向上的等离子体的密度分布。
并且，当高频电力HF的脉冲在第1期间P1被供给到高频电极及外圈OR的情况下，能够使基板W上的等离子体密度与外圈OR的周围的等离子体密度增加。并且，当高频电力HF的脉冲在第2期间P2被供给到高频电极及第2电极82的情况下，相对于基板W上的等离子体的密度，能够使外圈OR的周围的等离子体的密度相对增加。因此，根据等离子体处理装置1，能够在各周期CY内调节径向上的等离子体的密度分布。
以下，对使用等离子体处理装置1的等离子体处理方法进行说明。等离子体处理方法包括工序(a1)及工序(b1)。在工序(a1)中，为了在腔室10内由气体产生等离子体，高频电力HF从高频电源61被供给到高频电极(图1的例子中为基台18)。在工序(b1)中，电偏置EB从偏置电源62被施加到偏置电极(图1的例子中为基台18)。在工序(a1)中，高频电源61在各周期CY内，与电偏置EB同步地变更高频电力HF的功率电平。
在工序(a1)中，高频电源61可以在各周期CY内的同一期间，向高频电极(图1中为基台18)及第2电极82供给高频电力HF的脉冲。同一期间可以为周期CY内的第1期间P1或第2期间P2。
以下，参考图4。图4是概略地表示另一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，对图4所示的等离子体处理装置1B与等离子体处理装置1的不同点进行说明。
等离子体处理装置1B不具备阻抗调节器84。等离子体处理装置1B除了产生高频电力HF(第1高频电力)的高频电源61(第1高频电源)还具备高频电源91作为第2高频电源。高频电源91构成为产生供给到第2电极82的高频电力HF2(第2高频电力)。高频电源91所产生的高频电力的频率可以与高频电力HF的频率相同，也可以不同。
高频电源91经由整合器93及电路径75与外圈OR连接。高频电源91可以经由整合器93及电路径75与第2电极82连接。整合器93具有整合电路，所述整合电路构成为使高频电源91的负荷侧的阻抗与高频电源91的输出阻抗整合。
在一实施方式中，电路径75可以包括分别连接到外圈OR(或第2电极82)的多个位置的多个分支管路。多个位置从轴线AX具有相等的距离，且相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径75的多个分支管路相对于轴线AX沿周向等间隔地排列。并且，电路径75分别相对于外圈OR(或第2电极82)的多个位置的电长度彼此大致相等。根据该实施方式，能够经由电路径75对外圈OR均匀地供电。
以下，与图4一起参考图5的(a)、图5的(b)、图6的(a)及图6的(b)。图5的(a)及图5的(b)分别是图4中所示的等离子体处理装置中所使用的一例的第1高频电力、第2高频电力及电偏置的时序图。图6的(a)及图6的(b)分别是图4中所示的等离子体处理装置中所使用的另一例的第1高频电力、第2高频电力及电偏置的时序图。图5的(a)、图5的(b)、图6的(a)及图6的(b)表示高频电力HF(第1高频电力)的功率电平、高频电力HF2(第2高频电力)的功率电平、及电偏置EB的电压电平。
在图5的(a)、图5的(b)、图6的(a)及图6的(b)中，高频电力HF的“H”表示高频电力HF的功率电平高。高频电力HF的“L”表示高频电力HF的功率电平比由“H”所示的电平低。高频电力HF的“ON”表示正在供给高频电力HF，高频电力HF的“OFF”表示停止供给高频电力HF，即，高频电力为HF0(W)。在这些图中，高频电力HF2的“H”表示高频电力HF2的功率电平高，高频电力HF2的“L”表示高频电力HF2的功率电平比由“H”所表示的电平低。高频电力HF2的“ON”表示正在供给高频电力HF2，高频电力HF2的“OFF”表示停止供给高频电力HF2，即，高频电力HF2为0(W)。并且，电偏置EB的“ON”表示电压的脉冲(例如负直流电压的脉冲)被施加到基台18。并且，电偏置EB的“OFF”表示停止电压的脉冲，即电偏置EB的电压为0(V)。
关于等离子体处理装置1，与上述的电偏置EB同样地，在等离子体处理装置1B中，第1期间P1为电偏置EB在周期CY内具有电偏置EB的平均电压以上的电压的期间。第1期间P1例如为电偏置EB具有正或0的电压的期间。第2期间P2为电偏置EB具有比上述平均电压低的电压的期间。第2期间P2例如为电偏置EB具有负电压的期间。如图5的(a)及图6的(a)所示，电偏置EB可以为高频偏置电力。或者，如图5的(b)及图6的(b)所示，电偏置EB可以包括周期性地施加到基台18的电压的脉冲(例如负直流电压的脉冲)。
在等离子体处理装置1B中，高频电源91构成为在电偏置EB的各周期CY内，与电偏置EB同步地变更高频电力HF2的功率电平。在一实施方式中，高频电源91可以构成为在各周期CY内的同一期间，向外圈OR供给高频电力HF2的脉冲。
在图5的(a)中所示的例及图5的(b)中所示的例子中，高频电力HF2的脉冲在第1期间P1被供给到外圈OR。在这些例子中，如在图5的(a)及图5的(b)中以实线所示那样，高频电力HF的脉冲可以在第2期间P2被供给到高频电极(图4的例子中为基台18)及边缘环ER。或者，在这些例子中，如在图5的(a)及图5的(b)中以虚线所示那样，高频电力HF的连续波可以在第1期间P1及第2期间P2这两个期间中，被供给到高频电极(图4的例子中为基台18)及边缘环ER。
在图5的(a)中所示的例及图5的(b)中所示的例子中，在第1期间P1被供给的高频电力HF2的脉冲在第1期间P1使外圈OR的周围的等离子体的密度增加。并且，在第2期间P2被供给的高频电力HF中较多的的部分在外圈OR的周围与等离子体耦合。其结果，在这些例子中，在基板W的边缘的上方的区域中的等离子体的密度相对于基板W的中央的上方的区域中的等离子体的密度，相对变高。因此，根据这些例，能够将在基板W的边缘的上方的区域等离子体的密度低且在基板W的中央的上方的区域等离子体的密度高的等离子体的密度分布，纠正为在径向上均匀的密度分布。并且，在这些例子中，也能够在包含边缘环ER的上方的区域的外侧的区域的空间中调节径向上的等离子体的密度分布。
在图6的(a)中所示的例及图6的(b)中所示的例子中，高频电力HF2的脉冲在第1期间P1被供给到外圈OR。在这些例子中，高频电力HF的脉冲在第1期间P1中被供给到高频电极(图4的例子中为基台18)及边缘环ER。在第1期间P1中，基板W上的鞘层(等离子体鞘层)的厚度小，基板W上的阻抗小。因此，通过基板W的中央与等离子体耦合的高频电力HF相对变多。其结果，在这些例子中，在基板W的中央的上方的区域中的等离子体的密度变高。因此，在这些例子中，能够将在基板W的边缘的上方的区域等离子体的密度高且在基板W的中央的上方的区域等离子体的密度低的等离子体的密度分布，纠正为在径向上均匀的密度分布。并且，在这些例子中，通过在第1期间P1被供给的高频电力HF2，能够在包含边缘环ER的上方的区域的外侧的区域的空间中调节径向上的等离子体的密度分布。
等离子体处理装置1B中，各周期CY内的高频电力HF的供给通过基于控制部MC的高频电源61的控制来执行。并且，各周期CY内的高频电力HF2的功率电平的变更通过基于控制部MC的高频电源91的控制来执行。并且，在等离子体处理装置B1中，高频电极(图4的例子中为基台18)与边缘环ER之间的电偏置EB的分配比率能够通过基于控制部MC的阻抗调节器83的阻抗的控制来设定。控制部MC与等离子体处理装置1的控制部MC同样地，可以根据边缘环ER的厚度来确定阻抗调节器83的阻抗。
在等离子体处理装置1B中，控制部MC能够根据所特定的边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值，以使径向上的等离子体的密度分布均匀化的方式调节高频电源61及高频电源91的设定。即，控制部MC能够调节高频电力HF的供给时刻及功率电平，以及高频电力HF2的供给时刻及功率电平。一个以上的传感器可以包括测定内部空间10s中的等离子体密度分布的传感器。一个以上的传感器可以包括测定基板W、边缘环ER及外圈OR各自的电压的传感器。一个以上的传感器可以包括测定分别流向基板W、边缘环ER及外圈OR的电流的传感器。一个以上的传感器可以包括测定内部空间10s中的发光强度分布的传感器。控制部MC也可以将所特定的边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值与高频电源61及高频电源91的设定的关系，以表格或函数的形式，预先保持在该存储装置中。控制部MC也可以利用该关系，根据边缘环ER的厚度或通过一个以上的传感器测定的一个以上的测定值，确定高频电源61及高频电源91的设定。
另外，在图5的(a)、图5的(b)、图6的(a)及图6的(b)中所示的例子中，第2期间P2中的高频电力HF2的功率电平可以设定为由“L”所示的电平，而不是0。在第2期间P2中，存在外圈OR的周边中的等离子体的密度相对大幅降低的倾向。因此，通过在第2期间P2向外圈OR供给高频电力HF2，能够控制径向上的等离子体的密度分布的变动。
等离子体处理装置1B中，高频电极与边缘环ER之间的电偏置EB的分配比率通过阻抗调节器83来调节。因此，调节边缘环ER中的负偏置的电平。因此，能够调节边缘环ER上的鞘层的厚度。并且，变更在各周期CY内被供给到外圈OR的高频电力HF2的功率电平。因此，根据等离子体处理装置1B，能够在各周期CY内调节径向上的等离子体的密度分布。并且，在等离子体处理装置1B中，根据在基板W上的鞘层薄的第1期间P1被供给到外圈OR的高频电力HF2与被供给到高频电极的高频电力HF之比，在各周期CY内调节径向上的等离子体密度分布。
以下，对使用等离子体处理装置1B的等离子体处理方法进行说明。等离子体处理方法包括工序(a2)、工序(b2)及工序(c2)。在工序(a2)中，为了在腔室10内由气体产生等离子体，高频电力HF从高频电源61被供给到高频电极(图4的例子中为基台18)。在工序(b2)中，电偏置EB从偏置电源62被施加到偏置电极(图4的例子中为基台18)。在工序(c2)中，高频电力HF2从高频电源91被供给到外圈OR。在工序(c2)中，高频电源91在各周期CY内，与电偏置EB同步地变更高频电力HF2的功率电平。
在工序(c2)中，高频电源61可以在各周期CY内的同一期间，向第2电极82供给高频电力HF2的脉冲。同一期间可以为周期CY内的第1期间P1。
以下，参考图7。图7是概略地表示又一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，对图7所示的等离子体处理装置1C与等离子体处理装置1B的不同点进行说明。
等离子体处理装置1C不具备阻抗调节器83。在等离子体处理装置1C中，偏置电源92经由整合器94及电路径72与边缘环ER(或第1电极81)连接。偏置电源92为与偏置电源62相同的电源。整合器94包括整合电路，所述整合电路用于使偏置电源92的负荷侧的阻抗与偏置电源92的输出阻抗整合。
在等离子体处理装置1C中，控制部MC能够根据基于一个以上的传感器的测定值或边缘环ER的使用时间特定边缘环ER的厚度。控制部MC可以根据所特定的边缘环ER的厚度，以使等离子体与鞘层的界面的高度方向的位置在径向上均匀化的方式设定偏置电源92所产生的电偏置的电平。控制部MC也可以将边缘环ER的厚度与偏置电源92所产生的电偏置的关系以表格或函数的形式预先保持在其存储装置。控制部MC也可以利用该关系，根据边缘环ER的厚度确定偏置电源92所产生的电偏置的电平。
另外，在等离子体处理装置1C中，产生高频电力的其他高频电源可以经由整合器与边缘环ER(或第1电极81)电连接。
以下，参考图8。图8是概略地表示又一示例性实施方式所涉及的等离子体处理装置的图。以下，对图8所示的等离子体处理装置1D和等离子体处理装置1C的不同点进行说明。在等离子体处理装置1D中，偏置电极21设置于静电卡盘20中。偏置电极21可以兼作卡盘电极，也可以是与卡盘电极不同的电极。在等离子体处理装置1D中，偏置电源62经由与电路径71不同的电路径与偏置电极21连接。
以上，对各种示例性实施方式进行了说明，但是并不限定于上述示例性实施方式，可以进行各种追加、省略、替换及变更。并且，能够组合不同的实施方式中的要件来形成其他实施方式。
例如，在另一实施方式中，高频电源61可以经由整合器63与上部电极30连接，而不是与基台18连接。在这种情况下，上部电极30被用作高频电极。
在又一实施方式中，当高频电源61经由电路径71与基台18连接的情况下，阻抗调节器83可以连接在电路径71与边缘环ER(或第1电极81)之间。
在又一实施方式中，外圈OR可以配置在高于边缘环ER的垂直方向上的位置的位置。在又一实施方式中，外圈OR可以配置成包围上部电极30。在这种情况下，外圈OR可以配置在部件32中。
在又一实施方式中，阻抗调节器84可以连接在基台18与外圈OR(或第2电极82)之间。
在又一实施方式中，其他偏置电源可以经由电路径75与外圈OR(或第2电极82)连接。其他偏置电源可以产生供给至外圈OR的高频偏置电力，或者，也可以周期性地产生施加于外圈OR的脉冲状的电压或具有任意的波形的电压。
根据以上说明可以理解，在本说明书中出于说明的目的对本发明的各种实施方式进行了说明，在不脱离本发明的范围及要旨的情况下可以进行各种变更。因此，本说明书中所公开的各实施方式并不旨在限定，真正的范围和宗旨可由所附的权利要求书的范围来表示。

Claims (25)

1.一种等离子体处理装置，其具备：
腔室；
基板支承器，具有偏置电极；
高频电源，为了在所述腔室内由所述基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的高频电力；及
偏置电源，经由电路径与所述偏置电极连接，
搭载于所述基板支承器上的边缘环，经由在所述偏置电极与该边缘环之间或在所述电路径与所述边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与所述偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接，
相对于所述边缘环在径向上且在外侧延伸的外圈以接收所述高频电力的一部分的方式与所述高频电源电连接，
所述高频电源构成为在从所述偏置电源向所述偏置电极输出的电偏置的各周期内，与所述电偏置同步地变更所述高频电力的功率电平。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其还具备：
第1电极，与所述边缘环电耦合；及
第2电极，与所述外圈电耦合，
所述阻抗调节器在所述偏置电极与所述第1电极之间或在所述电路径与所述第1电极之间提供可变阻抗，
所述外圈经由所述第2电极，接收所述高频电力的一部分或来自其他高频电源的其他高频电力。
3.根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其中，
所述高频电源构成为在所述电偏置的各周期内的同一期间，向所述高频电极及所述外圈供给所述高频电力的脉冲。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其中，
所述同一期间为所述电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子体处理装置，其中，
所述基板支承器具有基台及设置于该基台上的静电卡盘，
所述基台提供作为所述偏置电极的下部电极，
所述下部电极为所述高频电极，
所述高频电源经由所述电路径与所述下部电极电连接。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其还具备：
在所述电路径与所述外圈之间或在所述下部电极与所述外圈之间提供可变阻抗的阻抗调节器。
7.根据权利要求6所述的等离子体处理装置，其还具备：
滤波器，连接在所述阻抗调节器与所述外圈之间，该阻抗调节器在所述电路径与所述外圈之间或在所述下部电极与所述外圈之间提供可变阻抗，
所述滤波器具有使所述高频电力选择性地通过从所述偏置电源供给至所述下部电极的所述电偏置的频率特性。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的等离子体处理装置，其中，
所述基板支承器具有基台及设置于该基台上的静电卡盘，
所述偏置电极设置于所述静电卡盘中，
所述基台提供作为所述高频电极的下部电极，
所述高频电源与所述下部电极电连接。
9.根据权利要求8所述的等离子体处理装置，其还具备：
阻抗调节器，在将所述高频电源连接至所述下部电极的电路径与所述外圈之间或在所述下部电极与所述外圈之间提供可变阻抗。
10.一种等离子体处理装置，其具备：
腔室；
基板支承器，具有偏置电极；
第1高频电源，为了在所述腔室内由所述基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而产生供给至高频电极的第1高频电力；及
偏置电源，经由电路径与所述偏置电极连接，
第2高频电源，构成为产生供给至外圈的第2高频电力，并且该外圈相对于搭载于所述基板支承器上的边缘环在径向上且在外侧延伸，
所述边缘环经由在所述偏置电极与该边缘环之间或在所述电路径与所述边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与所述偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接，
所述第2高频电源构成为在从所述偏置电源向所述偏置电极输出的电偏置的各周期内，与所述电偏置同步地变更所述第2高频电力的功率电平。
11.根据权利要求10所述的等离子体处理装置，其还具备：
第1电极，与所述边缘环电耦合；及
第2电极，与所述外圈电耦合，
所述阻抗调节器在所述偏置电极与所述第1电极之间或在所述电路径与所述第1电极之间，提供可变阻抗，
所述外圈经由所述第2电极接收所述第2高频电力。
12.根据权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其中，
所述基板支承器具有基台及设置于该基台上的静电卡盘，
所述基台提供作为所述偏置电极的下部电极，
所述下部电极为所述高频电极，
所述第1高频电源经由所述电路径与所述下部电极电连接。
13.根据权利要求10或11所述的等离子体处理装置，其中，
所述基板支承器具有基台及设置于该基台上的静电卡盘，
所述偏置电极设置于所述静电卡盘中，
所述基台提供作为所述高频电极的下部电极，
所述第1高频电源与所述下部电极电连接。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的等离子体处理装置，其中，
所述第2高频电源构成为在所述电偏置的各周期内的同一期间，向所述外圈供给所述第2高频电力的脉冲。
15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其中，
所述电偏置的各周期包括所述电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间，
所述同一期间为所述第1期间。
16.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其中，
所述第1高频电源在所述第1期间及在所述第2期间这两个期间中供给所述第1高频电力的连续波，或者在所述第2期间中供给所述第1高频电力的脉冲。
17.根据权利要求15所述的等离子体处理装置，其中，
所述第1高频电源在所述第1期间中供给所述第1高频电力的脉冲。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的等离子体处理装置，其中，
所述外圈以包围所述边缘环的方式延伸。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的等离子体处理装置，其中，
所述偏置电源构成为将高频偏置电力供给至所述偏置电极，或将具有脉冲状的电压或任意的波形的电压周期性地施加于所述偏置电极。
20.一种等离子体处理方法，其包括：
(a1)为了在等离子体处理装置的腔室内由基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而从高频电源向高频电极供给高频电力的工序；及
(b1)从偏置电源向所述基板支承器的偏置电极施加电偏置的工序，
所述等离子体处理装置具备：
所述腔室：
所述基板支承器；
所述高频电源；及
所述偏置电源，经由电路径与所述偏置电极连接，
搭载于所述基板支承器上的边缘环，经由在所述偏置电极与该边缘环之间或在所述电路径与所述边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与所述偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接，
相对于所述边缘环在径向上且在外侧延伸的外圈以接收所述高频电力的一部分的方式，与所述高频电源电连接，
在所述(a1)中，所述高频电源在从所述偏置电源向所述偏置电极输出的所述电偏置的各周期内，与所述电偏置同步地变更所述高频电力的功率电平。
21.根据权利要求20所述的等离子体处理方法，其中，
在所述(a1)中，所述高频电源在所述电偏置的各周期内的同一期间，向所述高频电极及所述外圈供给所述高频电力的脉冲。
22.根据权利要求21所述的等离子体处理方法，其中，
所述同一期间为所述电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间。
23.一种等离子体处理方法，其包括：
(a2)为了在等离子体处理装置的腔室内由基板支承器支承的基板的上方生成等离子体，而从第1高频电源向高频电极供给第1高频电力的工序；
(b2)从偏置电源向所述基板支承器的偏置电极施加电偏置的工序；及
(c2)从第2高频电源向外圈供给第2高频电力的工序，
所述等离子体处理装置具备：
所述腔室：
所述基板支承器；
所述第1高频电源；
所述偏置电源，经由电路径与所述偏置电极连接；及
所述第2高频电源，
搭载于所述基板支承器上的边缘环，经由在所述偏置电极与该边缘环之间或在所述电路径与所述边缘环之间提供可变阻抗的阻抗调节器与所述偏置电源电连接，或与其他偏置电源电连接，
所述外圈相对于所述边缘环在径向上且在外侧延伸，
在所述(c2)中，所述第2高频电源在所述电偏置的各周期内，与所述电偏置同步地变更所述第2高频电力的功率电平。
24.根据权利要求23所述的等离子体处理方法，其中，
在所述(c2)中，所述第2高频电源在所述电偏置的各周期内的同一期间，向所述外圈供给所述第2高频电力的脉冲。
25.根据权利要求24所述的等离子体处理方法，其中，
所述电偏置的各周期包括所述电偏置在其周期内具有该电偏置的平均电压以上的电压的第1期间或该电偏置在该周期内具有比该平均电压低的电压的第2期间，
所述同一期间为所述第1期间。
CN202110811133.7A 2020-07-31 2021-07-19 等离子体处理装置及等离子体处理方法 Pending CN114068278A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-130690 2020-07-31
JP2020130690 2020-07-31
JP2021076269A JP2022027459A (ja) 2020-07-31 2021-04-28 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2021-076269 2021-04-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114068278A true CN114068278A (zh) 2022-02-18

Family

ID=80004605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110811133.7A Pending CN114068278A (zh) 2020-07-31 2021-07-19 等离子体处理装置及等离子体处理方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220037129A1 (zh)
KR (1) KR20220015940A (zh)
CN (1) CN114068278A (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11955314B2 (en) * 2019-01-09 2024-04-09 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JP7433271B2 (ja) * 2020-04-27 2024-02-19 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理装置の制御方法
US20230067400A1 (en) * 2021-08-30 2023-03-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Dry etcher uniformity control by tuning edge zone plasma sheath
WO2023198378A1 (en) * 2022-04-12 2023-10-19 Asml Netherlands B.V. Wafer holder for reducing electric field distortion near wafer edge
US20240194446A1 (en) * 2022-12-09 2024-06-13 Applied Materials, Inc. Chamber impedance management in a processing chamber

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220015940A (ko) 2022-02-08
US20220037129A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7297795B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN114068278A (zh) 等离子体处理装置及等离子体处理方法
US11742184B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US11562887B2 (en) Plasma processing apparatus and etching method
CN111430209B (zh) 等离子体处理装置
TW202033061A (zh) 電漿處理裝置及蝕刻方法
CN113451095A (zh) 基板支承器及等离子体处理装置
CN113078040A (zh) 等离子体处理装置及等离子体处理方法
CN115483083A (zh) 等离子体处理装置
CN114388325A (zh) 等离子体处理装置及等离子体处理方法
JP7349329B2 (ja) プラズマ処理装置及びエッチング方法
CN110085502B (zh) 控制等离子体处理装置的方法和等离子体处理装置
US11532456B2 (en) Inspection method, inspection apparatus, and plasma processing apparatus
JP2022022969A (ja) プラズマ処理装置
US20210296093A1 (en) Plasma processing apparatus
CN113192817A (zh) 等离子体处理装置及等离子体处理方法
CN113851367A (zh) 等离子体处理装置
JP2022027459A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US11581168B2 (en) Plasma processing apparatus and method
US11742180B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20220076930A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination