CN115810531A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供等离子体处理装置和等离子体处理方法，其能够改善等离子体处理中的基片的边缘区域处的倾斜角度的控制性和基片与边缘环之间的异常放电中的至少一者。等离子体处理装置是对基片进行等离子体处理的装置，包括：腔室；配置于上述腔室内的基片支承体，其具有基座、上述基座上的静电吸盘和以包围载置于上述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；高频电源，其供给用于从上述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；对上述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；控制上述直流电压的波形的波形控制元件；以及控制部，其调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法

技术领域

本发明涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。

背景技术

在专利文献1中，公开有一种等离子体处理装置，其包括配置在腔室内的载置晶片的载置台和以包围晶片的方式配置在载置台上的边缘环，并对晶片实施等离子体处理。在该等离子体处理装置中，通过对因等离子体而消耗的边缘环施加负的直流电压，消除鞘层的变形，使离子在晶片的整个面垂直地入射。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-227063号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明所涉及的技术改善等离子体处理中的基片的边缘区域处的倾斜角度的控制性和基片与边缘环之间的异常放电中的至少一者。

用于解决技术问题的技术方案

本发明的一个方式是一种对基片进行等离子体处理的装置，其包括：腔室；配置于上述腔室内的基片支承体，其具有基座、上述基座上的静电吸盘和以包围载置于上述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；高频电源，其供给用于从上述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；对上述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；控制上述直流电压的波形的波形控制元件；以及控制部，其调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

发明效果

依照本发明，能够改善等离子体处理中的基片的边缘区域处的倾斜角度的控制性和基片与边缘环之间的异常放电中的至少一者。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的等离子体处理装置的概要结构的纵剖视图。

图2是本实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统的说明图。

图3A是表示第二RF滤波器的内部结构的一个例子的说明图。

图3B是表示第二RF滤波器的内部结构的一个例子的说明图。

图3C是表示第二RF滤波器的内部结构的一个例子的说明图。

图3D是表示第二RF滤波器的内部结构的一个例子的说明图。

图4是表示由边缘环的消耗引起的鞘层的形状的变化和离子的入射方向的倾斜的发生的说明图。

图5是表示鞘层的形状的变化和离子的入射方向的倾斜的发生的说明图。

图6是表示来自直流电源的直流电压、第二RF滤波器的阻抗和倾斜校正角度的关系的说明图。

图7是表示本实施方式中的高频电功率和直流电压的经时变化的说明图。

图8是其他实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统的说明图。

图9是其他实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统的说明图。

图10是其他实施方式所涉及的等离子体处理装置的电源系统的说明图。

图11是表示其他实施方式中的高频电功率和直流电压的经时变化的说明图。

图12是表示其他实施方式中的高频电功率和直流电压的经时变化的说明图。

附图标记说明

1 等离子体处理装置

10 腔室

11 工作台

12 下部电极

13 静电吸盘

14 边缘环

50 第一高频电源

51 第二高频电源

60 直流电源

62 第一RF滤波器

63 第二RF滤波器

70 波形控制元件

100 控制部

W 晶片。

具体实施方式

在半导体器件的制造工艺中，对半导体晶片(以下称为“晶片”。)进行等离子体处理。在等离子体处理中，通过激发处理气体来生成等离子体，利用该等离子体对晶片进行处理。

等离子体处理在等离子体处理装置中进行。等离子体处理装置一般包括腔室、工作台、高频(Radio Frequency：RF)电源。在一个例子中，高频电源包括第一高频电源和第二高频电源。第一高频电源供给第一高频电功率以生成腔室内的气体的等离子体。第二高频电源对下部电极供给偏置用的第二高频电功率以将离子吸引到晶片。在腔室的内部空间生成等离子体。工作台设置于腔室内。工作台具有下部电极和静电吸盘。在一个例子中，在静电吸盘上，以包围载置于该静电吸盘上的晶片的方式配置边缘环。边缘环是为了提高对晶片的等离子体处理的均匀性而设置的。

边缘环随着实施等离子体处理的时间的经过而消耗，边缘环的厚度减少。当边缘环的厚度减少时，在边缘环和晶片的边缘区域的上方，鞘层的形状发生变化。当像这样鞘层的形状变化时，晶片的边缘区域处的离子的入射方向相对于铅垂方向倾斜。其结果是，在晶片的边缘区域形成的凹部相对于晶片的厚度方向倾斜。

为了在晶片的边缘区域形成沿晶片的厚度方向延伸的凹部，需要控制边缘环和晶片的边缘区域的上方的鞘层的形状，调整离子向晶片的边缘区域的入射方向的倾斜程度。因此，为了控制边缘环和晶片的边缘区域的上方的鞘层的形状，例如在专利文献1中，提案有一种等离子体处理装置，其构成为能够从直流电源对边缘环施加负的直流电压。

但是，在现有的等离子体处理装置中，存在呈脉冲状供给第一高频电功率和第二高频电功率中的一者或两者的高频电功率的情况。在这样的等离子体处理中，存在发生由晶片与边缘环之间的电位差引起的放电的可能性。因此，等离子体处理装置有时会与呈脉冲状供给的高频电功率同步地，对边缘环施加直流电压。

但是，在呈脉冲状供给高频电功率时，由于高频电功率的反射(反射电功率)的影响，偏置不会立即上升。因此，即使与高频电功率同步地对边缘环施加了直流电压，也存在在晶片与边缘环之间产生电位差，而不能充分降低发生放电的风险的情况。于是，其结果是，存在晶片受到损伤的情况。

本发明所涉及的技术抑制基片与边缘环之间的放电。以下，参照附图，说明本实施方式所涉及的等离子体处理装置和等离子体处理方法。另外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同的功能结构的要素标注相同的附图标记，从而省略重复说明。

＜等离子体处理装置＞

首先，对本实施方式所涉及的等离子体处理装置进行说明。图1是表示等离子体处理装置1的概要结构的纵剖视图。图2是对边缘环14施加直流电压的电源系统的说明图。等离子体处理装置1是电容耦合型的等离子体处理装置。在等离子体处理装置1中，对作为基片的晶片W进行等离子体处理。等离子体处理没有特别限定，例如进行蚀刻处理、成膜处理、扩散处理等。

如图1所示，等离子体处理装置1具有大致圆筒形状的腔室10。腔室10规定在其内部生成等离子体的处理空间S。腔室10例如由铝构成。腔室10被连接到地电位。

在腔室10的内部，收纳有作为载置晶片W的基片支承体的工作台11。工作台11具有下部电极12、静电吸盘13和边缘环14。下部电极是基座的一个例子。另外，也可以在下部电极12的下表面侧，设置有例如由铝构成的电极板(未图示)。

下部电极12由导电性的材料例如铝等金属构成，具有大致圆板形状。

另外，工作台11也可以包含构成为能够将静电吸盘13、边缘环14和晶片W中的至少一者调节为所希望的温度的温度调节模块。温度调节模块也可以包含加热器、流路或它们的组合。在流路中，能够供致冷剂、传热气体那样的温度调节介质流动。

在一个例子中，在下部电极12的内部形成有流路15a。对流路15a，从设置于腔室10的外部的冷却单元(未图示)经由入口配管15b供给温度调节介质。供给至流路15a的温度调节介质，能够经由出口流路15c返回到冷却单元。通过使温度调节介质例如冷却水等致冷剂在流路15a中循环，能够将静电吸盘13、边缘环14和晶片W冷却为所希望的温度。

静电吸盘13设置于下部电极12上。在一个例子中，静电吸盘13是构成为能够利用静电力吸附保持晶片W和边缘环14这两者的部件。静电吸盘13形成为中央部的上表面比周缘部的上表面高。静电吸盘13的中央部的上表面成为能够载置晶片W的晶片载置面，在一个例子中，静电吸盘13的周缘部的上表面成为能够载置边缘环14的边缘环载置面。

在一个例子中，在静电吸盘13的内部，在中央部设置有用于吸附保持晶片W的第一电极16a。在静电吸盘13的内部，在周缘部设置有用于吸附保持边缘环14的第二电极16b。静电吸盘13具有在由绝缘材料构成的绝缘部件之间夹有电极16a、16b的结构。

对第一电极16a施加来自直流电源(未图示)的直流电压。利用由此产生的静电力，在静电吸盘13的中央部的上表面吸附保持晶片W。同样，对第二电极16b施加来自直流电源(未图示)的直流电压。在一个例子中，利用由此产生的静电力，在静电吸盘13的周缘部的上表面吸附保持边缘环14。

另外，在本实施方式中，设置第一电极16a的静电吸盘13的中央部与设置第二电极16b的周缘部成为一体，不过该中央部与周缘部也可以分体。此外，第一电极16a和第二电极16b中的任一者都可以为单极，也可以为双极。

另外，在本实施方式中，边缘环14通过对第二电极16b施加直流电压而被静电吸附在静电吸盘13，不过边缘环14的保持方法并不限定于此。例如，也可以使用吸附片吸附保持边缘环14，也可以夹紧边缘环14来对其进行保持。或者，也可以利用边缘环14的自重来保持边缘环14。

边缘环14是以包围载置于静电吸盘13的中央部的上表面的晶片W的方式配置的环状部件。边缘环14是为了提高等离子体处理的均匀性而设置的。因此，边缘环14由根据等离子体处理适当地选择的材料构成，具有导电性，例如能够由Si、SiC构成。

如以上那样构成的工作台11与设置于腔室10的底部的大致圆筒形状的支承部件17连结。支承部件17例如由陶瓷、石英等绝缘体构成。

在工作台11的上方，以与工作台11相对的方式设置有喷淋头20。喷淋头20具有面对处理空间S配置的电极板21和设置在电极板21的上方的电极支承体22。电极板21与下部电极12作为一对上部电极发挥作用。在如后所述那样第一高频电源50与下部电极12电气耦合的情况下，喷淋头20被连接到地电位。另外，喷淋头20隔着绝缘性阻隔部件23，被支承于腔室10的上部(顶面)。

在电极板21，形成有用于将从后述的气体扩散室22a送出的处理气体供给到处理空间S的多个气体喷出口21a。电极板21例如由具有产生的焦耳热少的低电阻率的导电体或半导体构成。

电极支承体22可拆装地支承电极板21。电极支承体22例如具有在铝等导电性材料的表面形成有具有耐等离子体性的膜的结构。该膜能够为通过阳极氧化处理轭形成的膜、或氧化钇等陶瓷制的膜。在电极支承体22的内部，形成有气体扩散室22a。从气体扩散室22a，形成有与气体喷出口21a连通的多个气体流通孔22b。此外，在气体扩散室22a，形成有与后述的气体供给管33连接的气体导入孔22c。

另外，在电极支承体22，经由流量控制设备组31、阀组32、气体供给管33、气体导入孔22c连接有对气体扩散室22a供给处理气体的气体供给源组30。

气体供给源组30具有等离子体处理所需的多种气体供给源。流量控制设备组31包含多个流量控制器，阀组32包含多个阀门。流量控制设备组31的多个流量控制器各自为质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。在等离子体处理装置1中，来自选自气体供给源组30的一个以上气体供给源的处理气体，经由流量控制设备组31、阀组32、气体供给管33、气体导入孔22c被供给到气体扩散室22a。然后，供给至气体扩散室22a的处理气体经由气体流通孔22b、气体喷出口21a，呈喷淋状被分散地供给到处理空间S内。

在腔室10的底部且腔室10的内壁与支承部件17之间，设置有挡板40。挡板40例如通过在铝材覆盖氧化钇等陶瓷而构成。在挡板40形成有多个贯通孔。处理空间S经由该挡板40与排气口41连通。在排气口41例如连接有真空泵等排气装置42，能够利用该排气装置42对处理空间S内进行减压。

另外，在腔室10的侧壁形成有晶片W的送入送出口43，该送入送出口43能够由闸门44开闭。

等离子体处理装置1还具有第一高频电源50、第二高频电源51和匹配器52。第一高频电源50和第二高频电源51经由匹配器52与下部电极12耦合。此外，第一高频电源50和第二高频电源51构成本发明中的高频电源。

第一高频电源50产生等离子体发生用的高频电功率HF，将该高频电功率HF供给到下部电极12。高频电功率HF可以为27MHz～100MHz的范围内的频率，在一个例子中为40MHz。第一高频电源50经由匹配器52的第一匹配电路53与下部电极12耦合。第一匹配电路53是用于使第一高频电源50的输出阻抗与负载侧(下部电极12侧)的输入阻抗相匹配的电路。另外，第一高频电源50也可以不与下部电极12电气耦合，也可以经由第一匹配电路53与作为上部电极的喷淋头20耦合。此外，还可以取代第一高频电源50，而使用构成为能够对下部电极12施加高频电功率以外的脉冲电压的脉冲电源。该脉冲电源与取代后述的第二高频电源51使用的脉冲电源相同。

第二高频电源51产生用于将离子吸引到晶片W的高频电功率(高频偏置电功率)LF，将该高频电功率LF供给到下部电极12。高频电功率LF可以为400kHz～13.56MHz的范围内的频率，在一个例子中为400kHz。第二高频电源51经由匹配器52的第二匹配电路54与下部电极12耦合。第二匹配电路54是用于使第二高频电源51的输出阻抗与负载侧(下部电极12侧)的输入阻抗相匹配的电路。另外，也可以取代第二高频电源51，而使用构成为能够对下部电极12施加高频电功率以外的脉冲电压的脉冲电源。此处，脉冲电压是指电压的大小周期性地变化的脉冲状的电压。脉冲电源可以为直流电源。脉冲电源可以构成为电源本身施加脉冲电压，也可以构成为在下游侧设有使电压脉冲化的器件。在一个例子中，脉冲电压被施加到下部电极12以使得在晶片W产生负的电位。脉冲电压可以为矩形波，可以为三角波，也可以为冲击波形(impulse)，还可以具有其它波形。脉冲电压的频率(脉冲频率)可以在100kHz～2MHz的范围。上述高频电功率LF或脉冲电压(以下，也将这两者统称为“偏置电功率”)也可以被供给或施加到设置于静电吸盘13的内部的偏置电极。此外，脉冲电源并不限定于电功率控制的电源，有时使用电压恒定控制的电源。在这样的情况下，后述的高频电功率RF与电压恒定控制电源的高频电压同义。偏置电极也可以具有设置在与基片载置面对应的区域(第一区域)的第一偏置电极、和设置在与边缘环载置面对应的区域(第二区域)的第二偏置电极。在这样的情况下，能够独立地控制对第一偏置电极施加或供给的偏置电功率(第一偏置电功率)、和对第二偏置电极施加或供给的偏置电功率(第二偏置电功率)。

另外，在以下的说明中，有时将对下部电极12供给来自第一高频电源50的高频电功率HF和来自第二高频电源51的高频电功率LF中的一者或这两者的状态称为“RF接通(RFON)”。此外，有时将高频电功率HF和高频电功率LF均不被供给到下部电极12的状态称为“RF关断(RF OFF)”。此外，有时将高频电功率HF和高频电功率LF统称为“高频电功率RF”。

如图1和图2所示，等离子体处理装置1还具有直流(DC：Direct Current)电源60、切换单元61、第一RF滤波器62和第二RF滤波器63。直流电源60经由路径64与边缘环14电连接。在路径64，从直流电源60侧起依次设置有切换单元61、第二RF滤波器63和第一RF滤波器62。另外，在本实施方式中，对直流电源60设置有2个RF滤波器62、63，但RF滤波器的数量并不限定于此，例如也可以为1个。

另外，在本实施方式中，直流电源60经由切换单元61、第一RF滤波器62和第二RF滤波器63与边缘环14连接，不过对边缘环14施加直流电压的电源系统并不限定于此。例如，直流电源60也可以经由切换单元61、第二RF滤波器63、第一RF滤波器62和下部电极12，与边缘环14直接电连接。

直流电源60是产生对边缘环14施加的负极性的直流电压DC的电源。此外，直流电源60是可变直流电源，能够调整直流电压DC的高低。在直流电源60的内部，设置有生成直流电压DC的脉冲的脉冲生成部65。脉冲生成部65基于来自后述的脉冲信号源80的脉冲信号，呈脉冲状施加直流电压DC。另外，脉冲生成部65也可以作为独立于直流电源60的器件，配置在直流电源60的下游侧。

切换单元61构成为能够听此从直流电源60对边缘环14施加直流电压DC。具体而言，切换单元61对边缘环14与直流电源电路66或除电电路67的连接进行切换。另外，例如在直流电源60为具有2个以上的直流电压DC的输出的电源的情况下，有时内置有除电电路。例如在第一直流电压DC的输出大于第二直流电压DC的输出的情况下，从第一直流电压DC的输出向第二直流电压DC的输出的变化中，输出第一直流电压DC后，进行除电而将电荷除去直至与第二直流电压DC相同之后，输出第二直流电压DC。因此，也可以根据电源输出数量，在直流电源60的内部或外部，内置消除切换2个直流电压DC的输出时的电位差的除电电路。该除电电路也能够兼用作除电电路67。

直流电源电路66与直流电源60连接，是用于从该直流电源60对边缘环14施加直流电压DC的电路。在一个例子中，直流电源电路66具有切换元件66a和阻尼元件66b。切换元件66a例如使用场效应晶体管(FET)。不过，切换元件66a除FET以外还可以使用绝缘栅型双极晶体管(IGBT)、继电器。而且，在将切换元件66a闭合的状态(接通的状态)下，边缘环14与直流电源60连接，对边缘环14施加直流电压DC。另一方面，在将切换元件66a断开的状态(关断的状态)下，不对边缘环14施加直流电压DC。另外，在以下的说明中，有时将接通切换元件66a的状态称为“DC接通”，将关断切换元件66a的状态称为“DC关断”。此外，阻尼元件66b例如是电阻、线圈等，其值、位置能够由设计者自由决定。

除电电路67是用于对边缘环14进行除电的电路。在一个例子中，除电电路67具有切换元件67a和阻尼元件67b。切换元件67a例如使用场效应晶体管(FET)。不过，切换元件67a除FET以外还可以使用绝缘栅型双极晶体管(IGBT)、继电器。而且，在将切换元件67a闭合的状态(接通的状态)下，边缘环14与除电电路67连接，边缘环14的电荷流向除电电路67，边缘环14被除电。另一方面，在将切换元件67a断开的状态(关断的状态)下，边缘环14不被除电。另外，在以下的说明中，有时将接通切换元件67a的状态称为“除电接通”，将关断切换元件67a的状态称为“除电关断”。此外，阻尼元件67b例如是电阻、线圈等，其值、位置能够由设计者自由地决定。

第一RF滤波器62和第二RF滤波器63各自是为了使高频电功率RF衰减，保护直流电源60而设置的。第一RF滤波器62例如使来自第一高频电源50的40MHz的高频电功率RF衰减。第二RF滤波器63例如使来自第二高频电源51的400kHz的高频电功率RF衰减。

第二RF滤波器63具有波形控制元件70和非波形控制元件71。波形控制元件70是控制直流电压DC的波形的元件。非波形控制元件71是具有控制直流电压DC的波形的功能以外的其它功能的元件，例如是如后述那样用于使第二RF滤波器63的阻抗可变的可变元件等。或者，非波形控制元件71例如也可以是容性元件、感性元件、电阻元件、具有与它们同等功能的所有元件、电磁能量转换器、传输线路中的任一者，或者多个的组合，或者全部。另外，在图2的例子中，波形控制元件70与非波形控制元件71从直流电源60侧起依次设置，但排列顺序也可以相反。上述波形控制元件70与非波形控制元件71的排列顺序，本领域技术人员能够适当地设计。

图3A～图3D是表示第二RF滤波器63的内部结构的一个例子的说明图。如图3A所示，在第二RF滤波器63的内部设置有馈电侧路径72和返回侧路径73。馈电侧路径72例如是将直流电源60与边缘环14连接的路径64。返回侧路径73例如是与地连接的壳体、屏蔽线、地线等。

波形控制元件70可以是容性元件(波形控制元件70b)、感性元件(波形控制元件70a)、电阻元件(波形控制元件70b)、具有与它们同等功能的所有元件、电磁能量转换器、传输线路中的任一者。此外，波形控制元件70可以是容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器、传输线路的多个组合，或者，也可以由它们全部构成。而且，波形控制元件70可以如图3B所示例如在馈电侧路径72与非波形控制元件71串联设置，也可以如图3C所示例如在馈电侧路径72与非波形控制元件71并联设置。像这样，波形控制元件70的数量、配置，本领域技术人员能够适当地设计。

波形控制元件70的常数可变。在这样的情况下，波形控制元件70例如也可以为线圈(电感器)或电容器(capacitor)中的任一者。此外，不限于线圈、电容器，只要是能够根据电压、电流改变常数的元件(例如二极管等)，那么无论什么样的元件都能够达到同样的功能。由于该波形控制元件70的常数可变，因此能够如后述那样调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形。另外，也可以不需要波形控制元件70本身的常数可变，而如图3D所示使用切换电路74切换具有固定值的常数的波形控制元件70的组合，由此来调整波形控制元件70的常数。在这样的情况下，在第二RF滤波器63的内部设置有多个常数不同的波形控制元件70。

第二RF滤波器63也可以构成为能够变更阻抗。即，也可以通过使第二RF滤波器63的非波形控制元件71为可变元件，而使阻抗可变。非波形控制元件71例如也可以是线圈(电感器)或电容器(capacitor)中的任一者。此外，不限于线圈、电容器，只要是能够根据电压、电流改变常数的元件(例如二极管等)等可变阻抗元件，那么无论什么样的元件都能够达到同样的功能。非波形控制元件71的数量、位置也能够由本领域技术人员适当地设计。而且，也可以为不需要元件本身可变，而例如包括多个阻抗为固定值的元件，使用切换电路切换固定值的元件的组合来使阻抗可变。另外，该第二RF滤波器63和上述第一RF滤波器62的电路结构分别能够由本领域技术人员适当地设计。

另外，在本实施方式中，在第二RF滤波器63的内部，对于现有的第二RF滤波器63的结构，新设置波形控制元件70。在这样的情况下，波形控制元件70的设计的自由度高。另一方面，也可以通过在第二RF滤波器63的内部变更现有的非波形控制元件71的常数，来作为波形控制元件70发挥作用。在这样的情况下，波形控制元件70具有控制直流电压DC的波形的功能以外的其它功能。例如波形控制元件70具有使高频电功率RF衰减的功能、通过阻抗控制调整后述的倾斜角度的功能。另外，希望使上述各功能独立，在这样的情况下，虽然对于调整电路常数，进行波形控制是有效果的，但是需要对于阻抗调整没有效果等的设计。对于上述各功能的影响程度、功能的分离、独立，本领域技术人员能够任意地进行设计。在这样的情况下，能够节省与不新设置波形控制元件70相应的设备成本。

另外，在本实施方式中，在第二RF滤波器63的内部设置有波形控制元件70，也可以在第一RF滤波器62的内部设置波形控制元件70。或者，在设置有多个波形控制元件70的情况下，也可以在第二RF滤波器63和第一RF滤波器62分别设置波形控制元件70。

如图1所示，等离子体处理装置1还具有脉冲信号源80。脉冲信号源80对第一高频电源50、第二高频电源51和直流电源60(脉冲生成部65)发送脉冲信号，即控制脉冲时序(pulse timing)的信号。在第一高频电源50和第二高频电源51中，分别基于脉冲信号，呈脉冲状供给高频电功率HF和高频电功率LF。此外，在直流电源60中，基于脉冲信号，呈脉冲状施加直流电压DC。而且，在脉冲信号源80中，能够控制高频电功率HF及高频电功率LF与直流电压DC的同步时序。此外，该脉冲信号源也可以分别内置于第一高频电源50、第二高频电源51、直流电源60。

等离子体处理装置1还具有测量边缘环14的自偏置电压(或者，下部电极12或晶片W的自偏置电压)的测量器(未图示)。另外，测量器的结构能够由本领域技术人员适当地设计。

在以上的等离子体处理装置1中，设置有控制部100。控制部100例如是具有CPU和存储器等的计算机，具有程序存储部(未图示)。在程序存储部存储有控制等离子体处理装置1中的等离子体处理的程序。另外，上述程序也可以记录在计算机可读取的存储介质中，并从该存储介质安装至控制部100。

＜等离子体处理方法＞

接着，说明使用如以上那样构成的等离子体处理装置1进行的等离子体处理。

首先，向腔室10的内部送入晶片W，将晶片W载置在静电吸盘13上。之后，通过对静电吸盘13的第一电极16a施加直流电压，晶片W因库仑力而被静电吸附并保持在静电吸盘13。此外，在送入晶片W后，利用排气装置42将腔室10的内部减压至所希望的真空度。

接着，从气体供给源组30经由喷淋头20对处理空间S供给处理气体。此外，利用第一高频电源50对下部电极12供给等离子体生成用的高频电功率HF，激发处理气体，生成等离子体。此时，也可以利用第二高频电源51供给离子吸引用的高频电功率LF。然后，通过所生成的等离子体的作用，对晶片W实施等离子体处理。

在结束等离子体处理时，首先，停止来自第一高频电源50的高频电功率HF的供给和利用气体供给源组30的处理气体的供给。此外，在等离子体处理中供给了高频电功率LF的情况下，该高频电功率LF的供给也停止。接着，停止向晶片W的背面供给传热气体，停止利用静电吸盘13对晶片W的吸附保持。

之后，从腔室10送出晶片W，结束对晶片W的一连串等离子体处理。

另外，在等离子体处理中，也存在如下的情况：不使用来自第一高频电源50的高频电功率HF，而仅使用来自第二高频电源51的高频电功率LF，来生成等离子体。

＜倾斜角度控制方法＞

接着，对上述的等离子体处理中，控制倾斜角度的方法进行说明。倾斜角度是在晶片W的边缘区域，通过等离子体处理形成的凹部相对于晶片W的厚度方向的倾斜程度(角度)。倾斜角度成为与离子向晶片W的边缘区域的入射方向相对于铅垂方向的倾斜程度大致相同的角度。另外，在以下的说明中，将相对于晶片W的厚度方向处于内侧(中心侧)的方向称为内方侧，将对于晶片W的厚度方向外侧的方向称为外方侧。

图4是表示由边缘环的消耗引起的鞘层的形状的变化和离子的入射方向的倾斜的发生的说明图。图4的(a)中用实线表示的边缘环14，示出了没有其消耗的状态的边缘环14。用虚线表示的边缘环14，示出了发生其消耗而厚度减少了的边缘环14。此外，图4的(a)中用实线表示的鞘层SH，示出了处于边缘环14没有消耗的状态时的、鞘层SH的形状。用虚线表示的鞘层SH，示出了处于边缘环14消耗了的状态时的、鞘层SH的形状。而且，图4的(a)中箭头表示处于边缘环14消耗了的状态时的、离子的入射方向。

如图4的(a)所示，在一个例子中，处于边缘环14没有消耗的状态的情况下，鞘层SH的形状在晶片W和边缘环14的上方保持为平坦的。因此，离子向晶片W的整个面以大致垂直的方向(铅垂方向)入射。因此，倾斜角度为0(零)度。

另一方面，当边缘环14消耗，其厚度减少时，在晶片W的边缘区域和边缘环14的上方，鞘层SH的厚度变小，该鞘层SH的形状变化为下方凸出形状。其结果是，离子相对于晶片W的边缘区域的入射方向，相对于铅垂方向倾斜。在以下的说明中，将在如图4(b)所示离子的入射方向相对于铅垂方向向内侧倾斜角度θ1的情况下，通过等离子体处理形成的凹部向内方侧倾斜角度θ1的现象，称为内倾(Inner Tilt)。内倾产生的原因并不限定于上述的边缘环14的消耗。例如，在边缘环14产生的电压比在晶片W侧的电压低的情况下，在初始状态下成为内倾。此外，例如还存在在边缘环14的初始状态下有意以成为内倾的方式进行调整，通过后述的直流电源60的调整校正倾斜角度的情况。

另外，也可以存在如图5所示，相对于晶片W的中央区域，在晶片W的边缘区域和边缘环14的上方，鞘层SH的厚度变大，该鞘层SH的形状成为上方凸出形状的情况。例如，在边缘环14产生的电压高的情况下，鞘层SH的形状能够成为上方凸出形状。在图5(a)中，箭头表示离子的入射方向。在以下的说明中，将如图5(b)所示离子的入射方向相对于铅垂方向向外侧倾斜角度θ2的情况下，通过等离子体处理形成的凹部向外方侧倾斜角度θ2的现象，称为外倾(Outer Tilt)。

在本实施方式的等离子体处理装置1中，对倾斜角度进行控制。具体而言，倾斜角度的控制通过调整来自直流电源60的直流电压DC和第二RF滤波器63的阻抗，控制离子的入射角度来进行。在这样的情况下，控制直流电压DC的波形的波形控制元件70与用于使阻抗可变的非波形控制元件71是独立的，或者功能分离。波形控制元件70与非波形控制元件71并非一定为分开的元件，但它们的功能必须分离，用于实现此目标的电路结构能够由本领域技术人员任意地设计。

[直流电压的调整]

首先，对来自直流电源60的直流电压DC的调整进行说明。直流电源60中，施加到边缘环14的直流电压DC被设定为将自偏置电压Vdc(以下，有时称为“偏置电压Vdc”。)的绝对值与设定值ΔV之和作为其绝对值而具有的负极性的电压，即﹣(|Vdc|+ΔV)。偏置电压Vdc是晶片W的自偏置电压，是被供给了一者或两者的高频电功率RF，且来自直流电源60的直流电压DC未施加于下部电极12时的下部电极12的自偏置电压。设定值ΔV由控制部100赋予。

控制部100使用预先决定的函数或表，根据从边缘环14的消耗量(边缘环14的厚度从初始值起的减少量)和等离子体处理的处理条件(例如处理时间)推算的边缘环14的消耗量，来确定设定值ΔV。即，控制部100通过将边缘环14的消耗量和偏置电压输入上述函数，或者使用边缘环14的消耗量和偏置电压并参照上述表，来决定设定值ΔV。

控制部100也可以在设定值ΔV的决定中，将边缘环14的初始的厚度与例如使用激光测量器、相机等测量器实测得到的边缘环14的厚度之差，作为边缘环14的消耗量来使用。此外，例如也可以根据利用例如质量计等测量器测量出的边缘环14的质量的变化，来推算边缘环14的消耗量。或者，控制部100也可以使用预先决定的其它函数或表，根据特定的参数推算边缘环14的消耗量，以决定设定值ΔV。该特定的参数可以为偏置电压Vdc、高频电功率HF或高频电功率LF的波高值Vpp、负载阻抗、边缘环14或边缘环14的周边的电特性等中的任一者。边缘环14或边缘环14的周边的电特性可以为边缘环14或边缘环14的周边的任意部位的电压、电流值、包含边缘环14在内的电阻值等中的任一者。其它函数或表被预先决定以能够决定特定的参数与边缘环14的消耗量的关系。为了推算边缘环14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1时，在用于推算消耗量的测量条件，即，高频电功率HF、高频电功率LF、处理空间S内的压力和供给到处理空间S的处理气体的流量等的设定下，等离子体处理装置1工作。然后，获取上述特定的参数，将该特定的参数输入上述其它函数，或者，使用该特定的参数并参照上述表，由此确定边缘环14的消耗量。

在等离子体处理装置1中，在等离子体处理中，即，在供给高频电功率HF和高频电功率LF中的一者或两者的高频电功率RF的期间，从直流电源60对边缘环14施加直流电压DC。由此，能够控制边缘环14和晶片W的边缘区域的上方的鞘层的形状，降低离子向晶片W的边缘区域的入射方向的倾斜程度，控制倾斜角度。其结果是，在晶片W的整个区域，形成与该晶片W的厚度方向大致平行的凹部。

更详细而言，在等离子体处理中，利用测量器(未图示)测量偏置电压Vdc。此外，从直流电源60对边缘环14施加直流电压DC。施加到边缘环14的直流电压DC的值如上述那样为(|Vdc|+ΔV)。|Vdc|是刚刚利用测量器获取到的偏置电压Vdc的测量值的绝对值，ΔV是由控制部100决定的设定值。像这样根据等离子体处理中测量出的偏置电压Vdc决定对边缘环14施加的直流电压DC。这样一来，则即使偏置电压Vdc发生变化，由直流电源60产生的直流电压DC也被校正，倾斜角度被适当地校正。

[阻抗的调整]

接着，对第二RF滤波器63的阻抗的调整进行说明。

图6是表示来自直流电源60的直流电压DC、第二RF滤波器63的阻抗和倾斜角度的校正角度(以下，称为“倾斜校正角度”。)的关系的说明图。图6的纵轴表示倾斜校正角度，横轴表示来自直流电源60的直流电压DC。如图6所示，当提高来自直流电源60的直流电压DC的绝对值时，倾斜校正角度变大。此外，通过调整第二RF滤波器63的阻抗，倾斜校正角度也变大。即，通过这样调整阻抗，能够将直流电压DC与倾斜校正角度的相关关系向倾斜校正角度变大的一侧补偿(offset)。

如图4所示，例如当边缘环14消耗时，离子的入射角度相对于铅垂方向向内侧倾斜，成为内倾。因此，当如图6所示提高来自直流电源60的直流电压DC的绝对值时，倾斜校正角度变大，能够使向内方侧倾斜的倾斜角度向外方侧变化，将该倾斜角度校正为0(零)度。但是，当使直流电压DC的绝对值过高时，在晶片W与边缘环14之间会发生放电。因此，能够对边缘环14施加的直流电压DC存在限制，即使欲仅通过直流电压DC的调整来控制倾斜角度，其控制范围也存在界限。

因此，如图6所示，调整第二RF滤波器63的阻抗，将直流电压DC与倾斜校正角度的相关关系向倾斜校正角度变大的一侧补偿。在这样的情况下，能够再次提高来自直流电源60的直流电压DC的绝对值，将倾斜校正角度调整为目标角度θ3，对倾斜角度进行校正(回到0)。因此，依照本实施方式，通过调整阻抗，无需变更直流电压DC的调整范围，就能够使倾斜角度的控制范围变大。

另外，在本实施方式中，调整来自直流电源60的直流电压DC和第二RF滤波器63的阻抗而对倾斜角度进行了控制，但也可以仅利用直流电压DC来控制倾斜角度。

＜直流电压的波形控制方法＞

此处，为了如上述那样控制倾斜角度，调整从直流电源60对边缘环14施加的直流电压DC，在晶片W与边缘环14之间设置作为电位差的设定值ΔV。此时，例如当施加直流电压DC的时序偏移而产生不希望的电位差时，在晶片W与边缘环14之间有时会发生放电。于是，其结果是，存在晶片W受到损伤的情况。

因此，在本实施方式中，调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形，控制直流电压DC达到所希望的值，即将偏置电压Vdc的绝对值与设定值ΔV之和作为其绝对值而具有的负极性的电压(＝﹣(|Vdc|+ΔV))为止的时间，由此使边缘环14具有对晶片W的电位变化的跟随性。

图7是表示高频电功率RF与直流电压DC的经时变化的说明图。图7中的上坐标图的纵轴是高频电功率RF，横轴是时间t。图7中的下坐标图的纵轴是直流电压DC，横轴是时间t。在图7中的下坐标图中，实线的“偏置电压(Bias Voltage)”表示由高频电功率RF产生的偏置电压。虚线的“受控波形(Controlled Waveform)”表示本实施方式中调整波形控制元件70的常数，进行了波形控制的直流电压DC。点划线的“非受控波形(Non-ControlledWaveform)”表示作为本实施方式的比较例，现有技术中未进行波形控制的情况下的直流电压DC。

(步骤S1)

步骤S1是进行边缘环14的除电的步骤。在步骤S1中，将直流电源电路66的切换元件66a断开(DC关断)，将除电电路67的切换元件67a闭合(除电接通)。这样一来，边缘环14与除电电路67连接，边缘环14的电荷通过除电电路67被除去。在该步骤S1中，停止向下部电极12供给高频电功率RF(RF关断)。此外，有时也省略步骤S1的边缘环14的除电处理。

(步骤S2)

步骤S2是对下部电极12供给高频电功率RF(RF接通)，对边缘环14施加直流电压DC(DC接通)，使该直流电压DC上升至所希望的值即﹣(|Vdc|+ΔV)的步骤。在步骤S2中，将直流电源电路66的切换元件66a闭合(DC接通)，将除电电路67的切换元件67a断开(除电关断)。

在步骤S2中，当RF接通时，发生高频电功率RF的反射，供给到下部电极12的高频电功率RF缓慢地上升。因此，如实线的“偏置电压”所示，由高频电功率RF产生的偏置电压，即在晶片W产生的电位，也在RF接通的时机缓缓上升。与此相对，如点划线的“非受控波形”所示，直流电源60通常升起迅速，直流电压DC急剧上升。这样一来，边缘环14的电位跟随直流电源60的电位而变得相同，急剧地上升。因此，在晶片W与边缘环14之间，产生比所希望的电位差大的电位差，在晶片W与边缘环14之间可能会发生放电。

因此，在本实施方式中，调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形。具体而言，调整波形控制元件70的常数，以使得在开始施加直流电压DC时(DC接通)，如虚线的“非受控波形”所示直流电压DC的上升速度变得与实线的“偏置电压”的上升速度相同。另外，上升速度是图7中的坐标图的斜率。在这样的情况下，抑制偏置电压(晶片W的电位)与直流电压DC(边缘环14的电位)之间的电位差。于是，通过使该电位差处于在预先决定的阈值以内，能够抑制晶片W与边缘环14之间的放电。

另外，在本实施方式中，调整波形控制元件70的常数，以使得直流电压DC成为﹣(|Vdc|+ΔV)的稳态，使得对边缘环14施加该直流电压DC的施加时间成为最大。施加时间的最大值与供给高频电功率RF(RF接通)的时间相同。在这样的情况下，能够使进行后述的步骤S3的等离子体处理的时间成为最大，能够高效地进行该等离子体处理。

(步骤S3)

步骤S3是一边对下部电极12供给高频电功率RF(RF接通)，一边对边缘环14施加直流电压DC(DC接通，除电关断)，在晶片W进行等离子体处理的步骤。此时，直流电压DC被维持在﹣(|Vdc|+ΔV)的稳态。

(步骤S4)

步骤S4是停止向下部电极12供给高频电功率RF(RF关断)，停止向边缘环14施加直流电压DC(DC关断)，使该直流电压DC下降至所希望的值的步骤。此时，对边缘环14进行除电(除电接通)。在步骤S4中，将直流电源电路66的切换元件66a断开，将除电电路67的切换元件67a闭合(除电接通)。

在步骤S4中，当RF关断时，以硬件(装置)、等离子体的时间常数缓慢地被除电，因此，如实线的“偏置电压”所示，偏置电压，即晶片W的电位缓缓下降。与此相对，如点划线的“非受控波形”所示，直流电压DC急剧下降，边缘环14的电位也急剧下降。因此，在晶片W与边缘环14之间，产生比所希望的电位差大的电位差，在晶片W与边缘环14之间可能会发生放电。

因此，在本实施方式中，调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形。具体而言，调整波形控制元件70的常数，以使得在将除电电路67的切换元件67a闭合时(除电接通)，偏置电压与直流电压DC的电位差接近。另外，此时可以事先测量偏置电压，或者，也可以根据计算出的时间常数等来决定。在这样的情况下，能够抑制偏置电压(晶片W的电位)与直流电压DC(边缘环14的电位)之间的电位差。而且，通过使该电位差处于预先决定的阈值以内，能够抑制晶片W与边缘环14之间的放电。

另外，在切换单元61没有除电电路67的情况下，将切换单元61断开，或者停止直流电压DC的施加(DC关断)时，能够跟随等离子体电位，抑制偏置电压(晶片W的电位)与直流电压DC(边缘环14的电位)之间的电位差。此外，作为另一个例子，在直流电源60为具有2个以上的直流电压DC的输出的电源，且在切换为与DC接通时施加的第一直流电压DC不同的第二直流电压DC的情况下，对切换为该第二直流电压DC的速度进行控制。

依照本实施方式，在RF接通与RF关断的任一者中，均能够通过调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形，以抑制晶片W与边缘环14之间的电位差。

此处，说明进行波形控制元件70的最优化时的条件。波形控制元件70的常数也可以在工艺处理前事先使常数变动，决定最优的常数。

具体而言，可以以满足以下的全部5个条件的方式将波形控制元件70最优化，也可以根据技术要求的不同而以满足5个条件中的任一个或多个的方式将波形控制元件70最优化。

(1)第一个条件是在如上述那样直流电压DC的上升速度与偏置电压的上升速度相同，并且使直流电压DC的施加时间最大。为了达成该条件，将波形控制元件70的常数、使用的波形控制元件70的结构等最优化。

(2)第二个条件是在由于新增加波形控制元件70而发生由晶片W与边缘环14的电位差引起的放电(电弧)时，电弧规模不会变大。为了达成该条件，进行波形控制元件70的常数的最优化、采用特定的波形控制元件70、或者采用特定的波形控制元件70的组合等。

(3)第三个条件是直流电源60的电功率消耗量不会变大。为了达成该条件，进行波形控制元件70的常数的最优化、仅利用特定的波形控制元件70构成等。

(4)第四个条件是与现有的元件的兼顾平衡。例如，在本实施方式中在第二RF滤波器63的内部具有现有的非波形控制元件71的情况下，在考虑该非波形控制元件71的常数的基础上，将波形控制元件70的常数最优化。

(5)第五个条件是抑制高频电功率RF的影响。例如，在如本实施方式在第二RF滤波器63的内部设置有波形控制元件70的情况下，在不会对利用第二RF滤波器63使高频电功率RF衰减的功能造成损害的范围，将波形控制元件70的常数、使用的波形控制元件70的结构等最优化。

另外，在如本实施方式使波形控制元件70的常数可变的情况下，能够按高频电功率RF和直流电压DC的每个脉冲频率将波形控制元件70的常数最优化。在这样的情况下，也可以在任意的时机变更波形控制元件70的常数。

另外，也可以对波形控制元件70的常数进行反馈控制。例如在按高频电功率RF和直流电压DC的每个脉冲频率变更波形控制元件70的常数的情况下，也可以测量高频电功率RF、直流电压DC的脉冲频率，基于该测量结果调整波形控制元件70的常数。此外，例如也可以与波形控制元件70一起，关于直流电压DC的波形设置监视电压和电流的测量器(未图示)，基于该测量器的测量结果，调整波形控制元件70的常数。以使得直流电压DC成为任意的波形形状、值。此外，例如也可以使用直流电源60的监视功能测量直流电压DC的波形，基于该结果调整波形控制元件70的常数。例如还可以在第二RF滤波器63设置测量波形形状的传感器，基于该传感器的测量结果(波形形状)调整波形控制元件70的常数。

＜波形控制元件的其他实施方式＞

在以上的实施方式中，在第二RF滤波器63的内部设置有波形控制元件70，不过波形控制元件70的设置位置并不限定于此，本领域技术人员能够在直流电源60与边缘环14之间适当地进行设计。以下，对波形控制元件70的其他实施方式进行说明。

如图8所示，波形控制元件70也可以设置在直流电源60的内部。波形控制元件70设置在比脉冲生成部65靠边缘环14侧的位置。此外，例如在省略切换单元61，而在直流电源60的内部设置有相当于该切换单元61的切换电路(未图示)的情况下，波形控制元件70设置在比切换电路靠边缘环14侧的位置。在这样的情况下，如图3A～图3D所示，波形控制元件70的数量、配置能够由本领域技术人员适当地设计。此外，可以对直流电源60的内部的现有的元件新设置波形控制元件70，也可以变更现有的元件的常数以作为波形控制元件70发挥作用。

如图9所示，波形控制元件70也可以设置在切换单元61的内部。在这样的情况下，如图3A～图3D所示，波形控制元件70的数量、配置能够由本领域技术人员适当地设计。此外，也可以对切换单元61的现有的元件，即阻尼元件66b、67b新设置波形控制元件70。或者，也可以通过变更现有的阻尼元件66b、67b的常数，以作为波形控制元件70发挥作用。另外，还可以通过在切换单元61新增加阻尼元件，变更该增加的阻尼元件的常数，以作为波形控制元件70发挥作用。

如图10所示，波形控制元件70也可以设置在将直流电源60与边缘环14电连接的路径64。但是，鉴于高频电功率RF的影响，优选波形控制元件70设置在连接直流电源60与第二RF滤波器63的路径64，或连接第二RF滤波器63与第一RF滤波器62的路径64。

＜直流电压的波形控制方法的其他实施方式＞

在以上的实施方式中，在RF接通时和RF关断时调整波形控制元件70的常数而控制了直流电压DC的波形，但也可以在该波形控制的基础上，利用直流电源60侧的对于脉冲时序的延迟时间(Dead Time)功能。在这样的情况下，通过设置延迟时间，在直流电源60的输出端形成浮动电位状态，使边缘环14具有对晶片W的电位变化的跟随性。

另外，切换单元61通常所具有的延迟时间功能，是指在切换直流电源电路66与除电电路67时，使向一个电路的切换具有延迟，以使得这2个电路不会同时成为接通的功能。如果2个电路同时接通，则会产生短路，因此设置这样的延迟时间功能。在呈脉冲状供给高频电功率RF时，脉冲信号从脉冲信号源80被发出，在第一高频电源50、第二高频电源51和直流电源60中作为同步信号使用。上述延迟时间功能对该脉冲信号设置延迟时间。而且，该延迟时间中，直流电源60既不是接通状态也不是关断状态，而成为不定状态。另外，在以下的说明中，有时将通常的延迟时间称为“延迟时间Do”，将本实施方式的延迟时间称为“延迟时间Dt”。

图11是表示高频电功率RF和直流电压DC的经时变化的说明图。图11是与图7同样的坐标图。在图11中的下坐标图中，实线的“偏置电压”表示由高频电功率RF产生的偏置电压。虚线的“受控波形”表示本实施方式中调整波形控制元件70的常数，进行了波形控制的直流电压DC。点划线的“非受控波形”表示作为本实施方式的比较例，现有技术中未进行波形控制的情况下的直流电压DC。

(步骤T1)

步骤T1是进行边缘环14的除电的步骤。该步骤T1的除电处理与上述步骤S1相同。此外，有时也省略步骤T1的边缘环14的除电处理。

(步骤T2)

步骤T2是对下部电极12供给高频电功率RF后(RF接通)，至对边缘环14施加直流电压DC(DC接通)为止的期间，即第一延迟时间Dt1的步骤。在步骤T2中，将直流电源电路66的切换元件66a维持为断开(DC关断)，并且将除电电路67的切换元件67a断开(除电关断)。即，成为使边缘环14与直流电源电路66和除电电路67这两者均不连接的状态。

此处，在通常的切换单元61具有的延迟时间Do的情况下，直流电源60无论是接通状态还是关断状态都是不定状态，因此优选延迟时间Do尽可能短。与此相对，在步骤T2的第一延迟时间Dt1中，通过将直流电源电路66的切换元件66a断开，并且使除电电路67的切换元件67a为断开的状态，以在不定状态时使直流电源60的输出端成为浮动电位。即，通过预先设定不使用直流电源电路66和除电电路67这两者的空闲状态，在第一延迟时间Dt1的期间，直流电源60的输出端成为浮动电位。在该浮动电位状态下，边缘环14的电位跟随晶片W的电位缓慢上升。因此，在第一延迟时间Dt1经过了的时刻，晶片W与边缘环14之间的电位差变小。

(步骤T3)

步骤T3是在对下部电极12供给了高频电功率RF的状态下(RF接通)，对边缘环14施加直流电压DC(DC接通)，使该直流电压DC上升至所希望的值，即﹣(|Vdc|+ΔV)的步骤。在步骤T3中，将直流电源电路66的切换元件66a闭合(DC接通)，将除电电路67的切换元件67a断开(除电关断)。

在步骤T3中，边缘环14的电位与晶片W的电位(等离子体和鞘层的电位)变得相等，即，能够为以高频电功率RF(除所发生的反射以外的电功率)为基准的偏置电压Vdc。

此外，在步骤T3的DC接通时，与上述实施方式同样地调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形。具体而言，调整波形控制元件70的常数，以使得在开始施加直流电压DC时(DC接通)，如虚线的“非受控波形”所示直流电压DC的上升速度变得与实线的“偏置电压”的上升速度相同。在这样的情况下，能够抑制偏置电压(晶片W的电位)与直流电压DC(边缘环14的电位)之间的电位差。而且，通过使该电位差处于预先决定的阈值以内，能够抑制晶片W与边缘环14之间的放电。

(步骤T4)

步骤T4是对下部电极12供给高频电功率RF(RF接通)，并且对边缘环14施加直流电压DC(DC接通，除电关断)，以对晶片W进行等离子体处理的步骤。此时，直流电压DC被维持为﹣(|Vdc|+ΔV)的稳态。

(步骤T5)

步骤T5是在停止向下部电极12供给高频电功率RF后(RF关断)，至停止向边缘环14施加直流电压DC(DC关断)为止的期间，即第二延迟时间Dt2的步骤。在步骤T5中，将除电电路67的切换元件67a维持为断开(除电关断)，并且将直流电源电路66的切换元件66a断开(DC关断)。即，使边缘环14与直流电源电路66与除电电路67这两者均不连接的状态。

在步骤T5的第二延迟时间Dt2中，通过预先将直流电源电路66的切换元件66a断开，并且使除电电路67的切换元件67a为断开的状态，以在不定状态时使直流电源60的输出端成为浮动电位。即，通过预先设定不使用直流电源电路66与除电电路67这两者的空闲状态，在第二延迟时间Dt2的期间，直流电源60的输出端成为浮动电位。在该直流电源60为浮动电位状态时，边缘环14的电位跟随晶片W的电位缓慢下降。因此，在第二延迟时间Dt2经过了的时刻，晶片W与边缘环14之间的电位差减小。

(步骤T6)

步骤T6是在停止向下部电极12供给高频电功率RF的状态下(RF关断)，停止向边缘环14施加直流电压DC(DC关断)，使该直流电压DC下降至所希望的值的步骤。在步骤T3中，将直流电源电路66的切换元件66a断开，将除电电路67的切换元件67a断开(除电关断)。

在步骤T6的DC关断时，与上述实施方式同样地调整波形控制元件70的常数来控制直流电压DC的波形。具体而言，调整波形控制元件70的常数，以使得在将除电电路67的切换元件67a闭合时(除电接通)，偏置电压与直流电压DC的电位差接近。在这样的情况下，能够抑制偏置电压(晶片W的电位)与直流电压DC(边缘环14的电位)之间的电位差。而且，通过使该电位差处于预先决定的阈值以内，能够抑制晶片W与边缘环14之间的放电。

另外，在本实施方式中，延迟时间Dt1、Dt2共同的限制条件是延迟时间Dt1、Dt2相对于对边缘环14施加直流电压DC的时间(DC接通时间)的比例。由于延迟时间Dt1、Dt2是不施加直流电压DC的时间，因此当延迟时间Dt1、Dt2变长时，会偏离于与高频电功率RF同步的直流电压DC的施加状态。因此，基于DC接通时间，决定延迟时间Dt1、Dt2。另外，延迟时间Dt1、Dt2所需的最小限的比例，根据等离子体处理的处理评价结果来判断。

RF接通时的第一延迟时间Dt1的具体的决定方法如下所述。即，事先测量从供给高频电功率RF起的反射时间，将该反射时间以上决定为第一延迟时间Dt1。或者，也可以测量边缘环14的电位，基于高频电功率RF和边缘环14的电位来决定第一延迟时间Dt1。

RF关断时的第二延迟时间Dt2的具体的决定方法如下所述。即，测量边缘环14的电位，决定第二延迟时间Dt2，以使得在该边缘环14的电位充分下降后对边缘环14进行除电。或者，也可以测量高频电功率RF，仅基于该高频电功率RF来决定第二延迟时间Dt2。

依照本实施方式，在RF接通时，除了利用波形控制元件70控制直流电压DC的波形之外，还在RF接通与DC接通之间设置有第一延迟时间Dt1，因此能够进一步抑制晶片W与边缘环14之间的电位差。此外，RF关断时也同样，除了利用波形控制元件70控制直流电压DC的波形之外，还在RF关断与DC关断之间设置有第二延迟时间Dt2，因此能够进一步抑制晶片W与边缘环14之间的电位差。

此处，在以现有功能设置本实施方式的步骤T2、T5的功能的情况下，通常使用2个脉冲的时序信号等，需要能够判断包含DC接通的状态、DC关断的状态、浮动电位状态这3个状态的时序信号。因此，装置结构非常复杂。

关于这一点，在本实施方式中通过使用延迟时间Dt1、Dt2，无论怎样的直流电源，都能够决定边缘环14的电位对晶片W的电位的跟随时序。此外，由于在直流电源60侧形成有浮动电位的时序，所以能够使用与高频电功率RF相同的脉冲时序信号。换言之，能够使用现有的脉冲信号源80，而不需要重新创建脉冲信号源80。

另外，RF接通时和RF关断时的直流电压DC的控制方法并不限定于上述实施方式。例如，也可以在RF接通时省略步骤T2而仅进行步骤T3的直流电压DC的波形控制，在RF关断时进行步骤T5的利用第二延迟时间Dt2的直流电压DC的控制和步骤T6的直流电压DC的波形控制。此外，例如也可以在RF接通时进行步骤T2的利用第一延迟时间Dt1的直流电压DC的控制和步骤T3的直流电压DC的波形控制，在RF关断时省略步骤T5而仅进行步骤T6的直流电压DC的波形控制。

＜其他实施方式＞

以上的实施方式也适用于直流电源60是具有2个以上直流电压DC的输出的电源的情况。图12是表示高频电功率RF和直流电压DC的经时变化的说明图。图12是与图7和图11相同的坐标图，省略详细说明。另外，在图12中，第一偏置电压1表示由第一高频电功率RF1产生的偏置电压。在第一偏置电压1与第一直流电压DC1之间存在第一电位差1。第二偏置电压2表示由第二高频电功率RF2产生的偏置电压。在第二偏置电压2与第二直流电压DC2之间存在第二电位差2。与晶片W的电位的第一电位差1和第二电位差2可以为相同的值，也可以为不同的值。

在这样的情况下，在第一直流电压DC1的输出大于第二直流电压DC2的输出的情况下，从第一直流电压DC1的输出变化至第二直流电压DC2的输出时，在输出第一直流电压DC1后，进行除电而将电荷除去直至与第二直流电压DC2相同为止之后，输出第二直流电压DC1。因此，也可以根据电源输出数量，在直流电源60的内部或外部内置消除切换2个直流电压DC的输出时的电位差的除电电路。该除电电路能够兼用作除电电路67。本实施方式对于第一直流电压DC1和第二直流电压DC2的切换，也能够享受上述的波形控制的效果。

以上的实施方式的等离子体处理装置1是电容耦合型的等离子体处理装置，不过能够应用本发明的等离子体处理装置并不限定于此。例如，等离子体处理装置也可以为电感耦合型的等离子体处理装置。

另外外，例如本发明包含以下的实施方式。

(附记1)

一种等离子体处理装置，其是对基片进行等离子体处理的装置，包括：

腔室；

配置于上述腔室内的基片支承体，其具有基座、上述基座上的静电吸盘和以包围载置于上述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；

高频电源，其供给用于从上述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；

对上述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；

控制上述直流电压的波形的波形控制元件；以及

控制部，其调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

(附记2)

根据附记1记载的等离子体处理装置，其中，

包括与上述边缘环电连接的RF滤波器，

上述波形控制元件配置在上述RF滤波器内。

(附记3)

根据附记1记载的等离子体处理装置，其中，

上述波形控制元件配置在上述直流电源内。

(附记4)

根据附记3记载的等离子体处理装置，其中，

上述直流电源包括生成上述直流电压的脉冲的脉冲生成部，

上述波形控制元件配置在比上述脉冲生成部靠上述边缘环侧的位置。

(附记5)

根据附记1记载的等离子体处理装置，其中，还包括：

用于对上述边缘环施加上述直流电压的直流电源电路；

用于对上述边缘环进行除电的除电电路；和

切换单元，其切换上述边缘环与上述直流电源电路或上述除电电路的连接，

上述波形控制元件配置在上述切换单元内。

(附记6)

根据附记1记载的等离子体处理装置，其中，

上述波形控制元件配置在上述直流电源与上述RF滤波器之间的路径。

(附记7)

根据附记1～6中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

包括馈电侧路径和返回侧路径，其中，上述馈电侧路径将上述直流电源与上述边缘环连接，上述返回侧路径将上述边缘环接地，

上述波形控制元件包含配置在上述馈电侧路径、或上述馈电侧路径与上述返回侧路径之间的容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器、传输线路中的任一个或多个。

(附记8)

根据附记1～7中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

还包括非波形控制元件，所述非波形控制元件具有控制上述直流电压的波形的功能以外的其它功能，

上述其它功能包含选自容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器和传输线路中的至少一种功能。

(附记9)

根据附记1～8中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

上述波形控制元件具有控制上述直流电压的波形的功能以外的其它功能，

上述其它功能包含选自容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器和传输线路中的至少一种功能。

(附记10)

根据附记2记载的等离子体处理装置，其中，

上述非波形控制元件包括用于使上述RF滤波器的阻抗可变的可变元件。

(附记11)

根据附记1～9中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

上述波形控制元件的常数能够变更。

(附记12)

根据附记1～9中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

上述波形控制元件的常数为固定值，

包括多个上述常数不同的上述波形控制元件，

还包括切换上述多个波形控制元件的切换电路。

(附记13)

根据附记1～12中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压的波形，以使得直流电压与偏置电压接近。

(附记14)

根据附记1～12中任一项记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部控制上述装置，以执行包含以下步骤的处理：

步骤(a)开始供给上述高频电功率，在经过预先决定的延迟时间之后，开始施加上述直流电压；和

步骤(b)调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压的波形，控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

(附记15)

根据附记14记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部控制上述装置，以执行包含以下步骤的处理：

步骤(c)停止供给上述高频电功率，在经过预先决定的延迟时间之后，开始对上述边缘环进行除电；和

步骤(b)调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压的波形，控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

(附记16)

根据附记14或15记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部基于上述延迟时间相对于上述直流电压的施加时间的比例，决定该延迟时间。

(附记17)

根据附记16记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部测量从供给上述高频电功率起的反射时间，将该反射时间以上决定为上述延迟时间。

(附记18)

根据附记16或17记载的等离子体处理装置，其中，

上述控制部测量上述边缘环的电位，基于该边缘环的电位决定上述延迟时间。

(附记19)

一种等离子体处理方法，其是使用等离子体处理装置对基片进行等离子体处理的方法，其中，

上述等离子体处理装置包括：

腔室；

配置于上述腔室内的基片支承体，其具有基座、上述基座上的静电吸盘和以包围载置于上述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；

高频电源，其供给用于从上述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；

对上述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；

与上述边缘环电连接的RF滤波器；以及

控制上述直流电压的波形的波形控制元件，

在上述方法中，调整上述波形控制元件的常数来控制上述直流电压达到所希望的值为止的时间。

本次公开的实施方式在所有方面均为例示而不应认为是限制性的。上述的实施方式可以在不脱离所附的发明范围及其主旨的情况下能够以各种各样的方式省略、替换、变更。

Claims (19)

1.一种等离子体处理装置，其是对基片进行等离子体处理的装置，该等离子体处理装置的特征在于，包括：

腔室；

配置于所述腔室内的基片支承体，其具有基座、所述基座上的静电吸盘和以包围载置于所述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；

高频电源，其供给用于从所述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；

对所述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；

控制所述直流电压的波形的波形控制元件；以及

控制部，其调整所述波形控制元件的常数来控制所述直流电压达到所希望的值为止的时间。

2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

包括与所述边缘环电连接的RF滤波器，

所述波形控制元件配置在所述RF滤波器内。

3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述波形控制元件配置在所述直流电源内。

4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述直流电源包括生成所述直流电压的脉冲的脉冲生成部，

所述波形控制元件配置在比所述脉冲生成部靠所述边缘环侧的位置。

5.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，还包括：

用于对所述边缘环施加所述直流电压的直流电源电路；

用于对所述边缘环进行除电的除电电路；和

切换单元，其切换所述边缘环与所述直流电源电路或所述除电电路的连接，

所述波形控制元件配置在所述切换单元内。

6.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述波形控制元件配置在所述直流电源与所述RF滤波器之间的路径。

7.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

具有馈电侧路径和返回侧路径，所述馈电侧路径将所述直流电源与所述边缘环连接，所述返回侧路径将所述边缘环接地，

所述波形控制元件包含配置在所述馈电侧路径、或所述馈电侧路径与所述返回侧路径之间的容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器、传输线路中的任一个或多个。

8.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

还包括非波形控制元件，所述非波形控制元件具有控制所述直流电压的波形的功能以外的其它功能，

所述其它功能包含选自容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器和传输线路中的至少一种功能。

9.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述波形控制元件具有控制所述直流电压的波形的功能以外的其它功能，

所述其它功能包含选自容性元件、感性元件、电阻元件、电磁能量转换器和传输线路中的至少一种功能。

10.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述非波形控制元件包括用于使所述RF滤波器的阻抗可变的可变元件。

11.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述波形控制元件的常数能够变更。

12.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述波形控制元件的常数为固定值，

包括多个所述常数不同的所述波形控制元件，

还包括切换所述多个波形控制元件的切换电路。

13.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部调整所述波形控制元件的常数来控制所述直流电压的波形，以使得直流电压与偏置电压接近。

14.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部控制所述装置以执行包含以下步骤的处理：

步骤(a)开始供给所述高频电功率，在经过预先决定的延迟时间之后，开始施加所述直流电压，和

步骤(b)调整所述波形控制元件的常数来控制所述直流电压的波形，控制所述直流电压达到所希望的值为止的时间。

15.根据权利要求14所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部控制所述装置以执行包含以下步骤的处理：

步骤(c)停止供给所述高频电功率，在经过预先决定的延迟时间之后，开始对所述边缘环进行除电；和

步骤(b)调整所述波形控制元件的常数来控制所述直流电压的波形，控制所述直流电压达到所希望的值为止的时间。

16.根据权利要求14或15所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部基于所述延迟时间相对于所述直流电压的施加时间的比例，决定该延迟时间。

17.根据权利要求16所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部测量从供给所述高频电功率起的反射时间，将该反射时间以上决定为所述延迟时间。

18.根据权利要求16或17所述的等离子体处理装置，其特征在于：

所述控制部测量所述边缘环的电位，基于该边缘环的电位决定所述延迟时间。

19.一种等离子体处理方法，其是使用等离子体处理装置对基片进行等离子体处理的方法，其特征在于：

所述等离子体处理装置包括：

腔室；

配置于所述腔室内的基片支承体，其具有基座、所述基座上的静电吸盘和以包围载置于所述静电吸盘上的基片的方式配置的边缘环；

高频电源，其供给用于从所述腔室的内部的气体生成等离子体的高频电功率；

对所述边缘环施加负极性的直流电压的直流电源；

与所述边缘环电连接的RF滤波器；以及

控制所述直流电压的波形的波形控制元件，

在所述方法中，调整所述波形控制元件的常数来控制所述直流电压达到所希望的值为止的时间。

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