CN116744525A - 等离子体处理方法及等离子体处理装置 - Google Patents

等离子体处理方法及等离子体处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116744525A
CN116744525A CN202310219348.9A CN202310219348A CN116744525A CN 116744525 A CN116744525 A CN 116744525A CN 202310219348 A CN202310219348 A CN 202310219348A CN 116744525 A CN116744525 A CN 116744525A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plasma
pulse
frequency power
generation
output
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
CN202310219348.9A
Other languages
English (en)
Inventor
土居谦太
中村敏幸
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.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
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
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Publication of CN116744525A publication Critical patent/CN116744525A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating 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
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or 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
    • H01J37/32137—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
    • H01J37/32009—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
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/01—Handling plasma, e.g. of subatomic particles
    • 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
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24564—Measurements of electric or magnetic variables, e.g. voltage, current, frequency
    • 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
    • H01J2237/245—Detection characterised by the variable being measured
    • H01J2237/24571—Measurements of non-electric or non-magnetic variables
    • H01J2237/24585—Other variables, e.g. energy, mass, velocity, time, temperature
    • 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
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • 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
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2242/00—Auxiliary systems
    • H05H2242/20—Power circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H2245/00—Applications of plasma devices
    • H05H2245/40—Surface treatments
    • H05H2245/42—Coating or etching of large items

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

提供一种等离子体处理方法及等离子体处理装置，相对于等离子体生成的时机，能在适当的时机朝向偏压电极输出高频电力。通过基于从脉冲生成部(40)反复输出的第1脉冲，天线用电源(23)向ICP天线(21)间歇地输出第1高频电力，从而生成等离子体(P)，由检测部(50)检测出基于本次的第1脉冲的等离子体(P)的生成开始，计算从本次的第1脉冲的上升到检测部(50)检测出等离子体(P)的生成开始为止的延迟期间，以从在计算出延迟期间后输出的第1脉冲的上升算起经过延迟期间的时间点为基准，基于从脉冲生成部(40)反复输出的第2脉冲，偏压用电源(33)向偏压电极(31)输出第2高频电力。

Description

等离子体处理方法及等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理方法及等离子体处理装置。
背景技术
作为等离子体处理装置的一例的蚀刻装置具备用于生成等离子体的第1电极、和用于从等离子体向处理对象物引入离子的第2电极。进一步地，蚀刻装置具备向第1电极输出高频电力的第1高频电源、向第2电极输出高频电力的第2高频电源、以及控制第1高频电源及第2高频电源的输出时机的脉冲生成部。第1高频电源基于从脉冲生成部输出的第1脉冲向第1电极间歇地输出高频电力。由此，间歇地生成等离子体。第2高频电源基于从脉冲生成部输出的第2脉冲向第2电极间歇地输出高频电力。由此，从等离子体向处理对象物引入离子。脉冲生成部通过第1脉冲控制第1高频电源输出电力的时机，并且通过第2脉冲控制第2高频电源输出电力的时机(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-107363号公报
发明内容
发明要解决的课题
为了从等离子体适当地引入离子，第2高频电源向第2电极输出高频电力的时机优选相对于等离子体生成的时机适当地设定。另一方面，从脉冲生成部输出第1脉冲到生成等离子体的时间根据气体种类、气体压力、高频电力的大小等各种处理条件而改变。另外，即使设定的处理条件相同，从第1脉冲输出到等离子体生成为止的时间也根据生成等离子体的腔室内的氛围的细微差异而改变。因此，使用第2高频电源向第2电极的电力输出相对于等离子体生成的时机有时偏离希望的时机。此外，这样的实情不限于蚀刻装置，对于从第1高频电源间歇地输出电力、且从第2高频电源间歇地输出电力的溅射装置、CVD装置等其他等离子体处理装置也是相同的。
用于解决课题的方案
一个方式的等离子体处理方法，通过等离子体处理对象物，所述等离子体处理方法包括：脉冲生成部向第1高频电源反复输出第1脉冲；通过所述第1高频电源基于所述第1脉冲向第1电极间歇地输出第1高频电力，从而生成所述等离子体；由检测部检测出基于本次的所述第1脉冲的所述等离子体的生成开始；计算延迟期间，所述延迟期间是从所述本次的所述第1脉冲的上升到所述检测部检测出所述等离子体的生成开始为止的期间；以从在计算出所述延迟期间后输出的所述第1脉冲的上升算起经过所述延迟期间的时间点为基准，所述脉冲生成部向第2高频电源反复输出第2脉冲；以及通过所述第2高频电源基于所述第2脉冲向第2电极输出第2高频电力，从而从所述等离子体向所述对象物引入离子。
根据上述方法，即使在输出第1脉冲后到开始生成等离子体为止有诸如依赖于等离子体的处理条件或者处理环境的延迟，也能基于开始生成等离子体的时机输出第2高频电力。
一个方式的等离子体处理装置，用于通过等离子体处理对象物，所述等离子体处理装置具备：第1高频电源，向第1电极输出用于生成所述等离子体的第1高频电力；第2高频电源，向第2电极输出第2高频电力，该第2高频电力用于从所述等离子体向所述对象物引入离子；脉冲生成部，反复输出使所述第1高频电源间歇地输出所述第1高频电力的第1脉冲，并且反复输出使所述第2高频电源间歇地输出所述第2高频电力的第2脉冲；以及检测部，检测出所述等离子体的生成开始，所述脉冲生成部构成为：具备运算部，所述运算部计算延迟期间，所述延迟期间是从本次的所述第1脉冲的上升到所述检测部检测出基于所述本次的所述第1脉冲的所述等离子体的生成开始为止的期间，以从在计算出所述延迟期间后输出的所述第1脉冲的上升算起经过所述延迟期间的时间点为基准，输出所述第2脉冲。
根据上述等离子体处理方法及等离子体处理装置，在输出第1脉冲后到生成等离子体为止即使有诸如依赖于等离子体的处理条件或者处理环境的延迟，也能基于开始生成等离子体的时机输出第2高频电力。
附图说明
图1是示出第1实施方式中的蚀刻装置的装置构成的示意图。
图2是示出第1实施方式中的脉冲生成部的构成的框图。
图3是示出第1实施方式中的开始等离子体处理时的步骤的流程图。
图4是示出第1实施方式中的第1脉冲、第1高频电力以及等离子体密度的对应关系的图。
图5是示出第1实施方式中的第1脉冲、等离子体密度、第2脉冲以及第2高频电力的对应关系的图。
图6是示出第2实施方式中的蚀刻装置的装置构成的示意图。
图7是示出第2实施方式中的第1脉冲、第1高频电力、等离子体密度以及反射电力的对应关系的图。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下，参照图1～图5对等离子体处理方法及等离子体处理装置的第1实施方式进行说明。
[蚀刻装置]
如图1所示，作为等离子体处理装置的一例的蚀刻装置10具备腔室主体11和将腔室主体11的上侧开口封闭的电介质窗12，腔室主体11具有有底筒体形状。腔室主体11及电介质窗12划定腔室空间11S。在腔室空间11S收纳载物台13。载物台13保持基板S，基板S是通过等离子体处理而被蚀刻的对象物的一例。
腔室主体11是铝等的金属结构体。电介质窗12具备由石英构成的基材、和由氧化铝的陶瓷喷镀膜构成的包覆部。包覆部包覆基材中的腔室空间11S侧的表面。
腔室主体11具备排气口11P1和气体供给口11P2。在排气口11P1连接有将流体从腔室空间11S排出的排气部14。排气部14例如由对腔室空间11S的压力进行调节的压力调节泵、各种泵构成。在气体供给口11P2连接有使蚀刻气体流到腔室空间11S的气体供给部15。气体供给部15例如是供给蚀刻气体的质量流量控制器。蚀刻气体例如是含氟气体、含氯气体、含硼气体等卤素气体。
在电介质窗12的与腔室空间11S相反的一侧配置有作为第1电极的一例的电感耦合等离子体(ICP)天线21。ICP天线21例如由两段线圈构成，该两段线圈在各段具有在基板S的周向卷绕两圈半的漩涡形状。ICP天线21具备输入端21I和输出端21O，输入端21I是漩涡形状中的中心侧的端部，输出端21O是漩涡形状中的外侧的端部。
在ICP天线21的输入端21I经由天线用匹配器22连接天线用电源23。天线用电源23是第1高频电源的一例。天线用电源23输出第1高频电力。第1高频电力例如为13.56MHz。
天线用匹配器22是匹配电路的一例。天线用匹配器22具有如下功能：通过使天线用电源23的输出阻抗和被输入第1高频电力的负荷的输入阻抗匹配，从而抑制负荷形成的反射电力。天线用匹配器22作为一例具备可变容量电容器和固定容量电容器。
ICP天线21的输出端21O经由电容器24连接到接地端。电容器24具有如下功能：与ICP天线21的输出端21O直接连接到接地电位的结构相比，使输出端21O的电位的振幅增大。电容器24调节ICP天线21所涉及的电压分布，以使得通过在对ICP天线21施加高频电压时腔室空间11S内的等离子体P与ICP天线21进行电容耦合而产生的等离子体密度的不均匀性最小。电容器24能取的容量值例如为10pF以上1000pF以下。
在电介质窗12的外周配置磁场线圈25，磁场线圈25在腔室空间11S形成磁中性线。磁场线圈25具备上段线圈25A、中段线圈25B以及下段线圈25C。
在构成磁场线圈25的三个线圈各自分别连接有电流源26，电流源26供给用于形成磁中性线的电流。在上段线圈25A连接有上段电流源26A。在中段线圈25B连接有中段电流源26B。在下段线圈25C连接有下段线圈26C。上段电流源26A和下段线圈26C将彼此相同方向的电流向作为各自的供给对象的上段线圈25A及下段线圈25C输出。中段电流源26B将与电流源26A、26C反向的电流向中段线圈25B输出。在各电流源26A、26B、26C中，以在腔室空间11S形成磁中性线的方式设定各电流的流动方向和各电流的大小。
在载物台13内置偏压电极31。偏压电极31是第2电极的一例。偏压电极31经由偏压用匹配器32与偏压用电源33连接。偏压用电源33是第2高频电源的一例。偏压用电源33输出第2高频电力。第2高频电力例如为12.5MHz、2MHz或者400kHz。偏压用匹配器32具有如下功能：通过使偏压用电源33的输出阻抗和被输入第2高频电力的负荷的输入阻抗匹配，从而抑制基于负荷的反射电力。
通过在向腔室空间11S供给蚀刻气体的状态下向ICP天线21供给第1高频电力，从而在腔室空间11S生成等离子体P。等离子体P作为一例是电感耦合等离子体。通过以在腔室空间11S生成等离子体P的状态向偏压电极31供给第2高频电力，从而从等离子体P向基板S引入离子。
蚀刻装置10具备脉冲生成部40和受光元件50。脉冲生成部40通过向天线用电源23和偏压用电源33输出独立的脉冲信号，从而控制天线用电源23和偏压用电源33。受光元件50是检测部的一例，该检测部通过等离子体P的发光而检测出在腔室空间11S内开始生成等离子体P，并向脉冲生成部40通知开始生成等离子体P。受光元件50作为一例是光电二极管，该光电二极管在等离子体P开始生成时，按照等离子体P开始发光而输出电信号。
蚀刻装置10作为一例使用以下蚀刻条件进行等离子体P的生成。此外，蚀刻条件并不限定于以下条件。
[蚀刻条件]
·基板 ：蓝宝石基板
·第1高频电力 ：2100W
·第1高频电力的频率：13.56MHz
·第2高频电力：1000W
·第2高频电力的频率：12.5MHz
·蚀刻气体 ： BCl3
·蚀刻气体流量 ： 150sccm
[脉冲生成部]
如图2所示，脉冲生成部40具备控制部41、存储部42、第1生成部43、第2生成部44以及接收部45。控制部41控制脉冲生成部40的各部的驱动。控制部41作为一例是CPU。存储部42存储用于由控制部41控制脉冲生成部40的各部的程序及处理条件。
第1生成部43输出用于控制天线用电源23的第1脉冲。天线用电源23基于第1脉冲输出第1高频电力。第2生成部44输出用于控制偏压用电源33的第2脉冲。偏压用电源33基于第2脉冲输出第2高频电力。第2生成部44在第1生成部43输出第1脉冲后经过规定的期间后输出第2脉冲。
接收部45在受光元件50检测出在腔室空间11S内开始生成等离子体P时，接收从受光元件50输出的电信号作为检测信号。控制部41具备的运算部41A计算延迟期间TD(参照图4)，延迟期间TD是从本次的第1脉冲的上升算起到受光元件50检测出基于本次的第1脉冲的等离子体P的生成开始所需的时间。
[等离子体处理开始步骤]
如图3所示，开始等离子体处理的步骤包括步骤S1～S6的步骤。在步骤S1中，控制部41使第1生成部43执行开始第1脉冲的输出的处理。在步骤S2中，天线用电源23基于从第1生成部43输出的第1脉冲的上升，开始第1高频电力的输出。当输出第1高频电力时，在腔室空间11S内产生等离子体P。在步骤S3中，受光元件50检测等离子体P的生成开始并输出检测信号，该检测信号由脉冲生成部40的接收部45接收。
在此，参照图4，说明步骤S1～S3中的第1脉冲、第1高频电力以及等离子体密度的对应关系。
图4所示的坐标图100中的曲线101表示反复输出的第1脉冲。第1脉冲是具有规定的第1频率的矩形波。第1频率例如为10Hz以上50kHz以下。第1脉冲以规定的第1周期TC1为一周期反复输出，脉冲信号导通的状态的第1导通期间TON1和脉冲信号切断的状态的第1切断期间TOFF1以规定的间隔交替地反复。第1脉冲在时刻T0上升，据此，第1导通期间TON1开始。然后，第1脉冲在时刻T1下降，据此，从第1导通期间TON1向第1切断期间TOFF1切换。并且，第1脉冲在时刻T2再次开始第1导通期间TON1。即，在图4的例子中，从时刻T0到时刻T2的期间相当于第1周期TC1。另外，作为第1导通期间TON1相对于第1周期TC1的比例的第1占空比作为一例为10％以上90％以下。
坐标图100中的曲线102示意性地表示第1高频电力输出的时机。天线用电源23在与第1脉冲的第1导通期间TON1对应的时间的期间输出第1高频电力。第1高频电力在从输出第1脉冲的时刻T0延迟第1输出延迟期间TD1量的时刻T3开始输出。第1输出延迟期间TD1是基于天线用电源23的控制时间常数的延迟。按每个天线用电源23固有第1输出延迟期间TD1。
坐标图100中的曲线103表示等离子体密度的大小。等离子体P在从输出第1高频电力的时刻T3延迟等离子体生成开始延迟期间TD2量的时刻T4开始生成。等离子体生成开始延迟期间TD2是在从输出第1高频电力到开始生成等离子体P所需的时间。等离子体P在从输出第1脉冲的时刻T0算起经过延迟期间TD的时机开始生成，延迟期间TD是第1输出延迟期间TD1和等离子体生成开始延迟期间TD2的合计。等离子体P以与第1频率对应的间隔间歇地生成。
等离子体生成开始延迟期间TD2根据气体种类、气体压力、电力等处理条件而改变。另外，即使设定的处理条件相同，等离子体生成开始延迟期间TD2也根据生成等离子体P的腔室内的氛围的细微差异而改变。此外，根据处理条件，也有时几乎无法确认等离子体生成开始延迟期间TD2。
返回图3，在步骤S4中，运算部41A基于来自接收部45接收的受光元件50的检测信号，计算从第1脉冲上升的时刻T0算起到受光元件50检测等离子体P的生成开始所需的延迟期间TD。运算部41A计算出的延迟期间TD与从第1脉冲上升的时刻T0算起到开始生成等离子体P的时刻T4为止的期间一致。运算部41A计算出的延迟期间TD存储于存储部42。
此外，步骤S4的计算延迟期间TD的处理优选基于从在步骤S1中开始第1脉冲的输出算起经过直到等离子体P的生成稳定的规定的稳定化期间后输出的第1脉冲进行。在该情况下，延迟期间TD通过由受光元件50检测出基于在经过稳定化期间后输出的第1脉冲生成的等离子体P的发光而计算。稳定化期间作为一例为1秒以上5秒以下。通过计算等离子体P的生成稳定的状态下的延迟期间TD，从而能减小从第1脉冲的上升算起经过所计算的延迟期间TD的时间点与开始生成等离子体P的时间点之差。
延迟期间TD也可以通过仅计算一次从第1脉冲的上升到等离子体P的生成开始所需要的时间而得到。或者，延迟期间TD也可以通过求出计算多次从第1脉冲的上升到等离子体P的生成开始所需要的时间所得的结果的平均值而得到。
在用步骤S4计算出延迟期间TD后，在步骤S5中，控制部41使第2生成部44执行开始第2脉冲的输出的处理。第2脉冲以从第1脉冲的上升算起经过延迟期间TD的时间点为基准，在任意的时机以上升的方式输出。在步骤S6中，偏压用电源33基于从第2生成部44输出的第2脉冲开始第2高频电力的输出。通过以上步骤开始等离子体处理。
在此，参照图5说明步骤S5以后的第1脉冲、等离子体密度、第2脉冲以及第2高频电力的对应关系。
图5所示的坐标图200中的曲线201表示反复输出的第1脉冲。曲线202表示等离子体密度的大小。在步骤S5以后，第1脉冲在时刻T5脉冲波上升，第1导通期间TON1开始。另外，等离子体P在从时刻T5延迟延迟期间TD量的时刻T6开始生成。此外，曲线201的形状与图4所示的曲线101的形状大致相同。曲线202的形状与图4所示的曲线102的形状大致相同。另外，时刻T5是在步骤S4中计算出延迟期间TD后的时刻。
坐标图200中的曲线203表示反复输出的第2脉冲。第2脉冲是具有规定的第2频率的矩形波。第2频率是与第1频率相同、或者将第1频率除以2以上的自然数得到的值。换言之，第1频率是使第2频率乘以自然数得到的值。此外，在图5中，图示出第2频率与第1频率相等的情况。第2脉冲以规定的的第2周期TC2为一周期反复输出，脉冲信号导通的状态的第2导通期间TON2和脉冲信号切断的状态的第2切断期间TOFF2以规定的间隔交替地反复。在第1频率和第2频率相等的情况下，作为第2导通期间TON2相对于第2周期TC2的比例的第2占空比作为一例与第1占空比相同、或者小于第1占空比。第2占空比作为一例例如为10％以上90％以下。此外，在第2频率小于第1频率的情况下，第2占空比小于第1占空比。
第2脉冲在时刻T7脉冲波上升、第2导通期间TON2开始，然后，在时刻T8脉冲波下降，从第2导通期间TON2切换为第2切断期间TOFF2。时刻T7以从第1脉冲上升的时刻T5算起经过延迟期间TD的时间点为基准设定。从时刻T5算起经过延迟期间TD的时间点与时刻T6大致一致，时刻T6是开始生成等离子体P的时机。此外，在图5中图示出时刻T7与时刻T6大致同时的情况，但是也可以将时刻T7设为相对于时刻T6在不超过第2周期TC2的范围内延迟规定的期间的时刻。
坐标图200中的曲线204示意性地表示第2高频电力输出的时机。偏压用电源33在与第2脉冲的第2导通期间TON2对应的时间的期间输出第2高频电力。第2高频电力在从第2脉冲输出的时刻T7延迟第2输出延迟期间TD3量的时刻T9开始输出。第2输出延迟期间TD3是基于偏压用电源33的控制时间常数的延迟。按每个偏压用电源33固有第2输出延迟期间TD3。通过以上步骤，基于开始生成等离子体P的时机输出第2高频电力。
此外，在将时刻T7设为相对于时刻T6延迟规定的期间的时刻的情况下，按每个偏压用电源33固有第2输出延迟期间TD3，所以只要在考虑第2输出延迟期间TD3的基础上设定时刻T7即可。
步骤S1～S4中的延迟期间TD的计算优选根据气体种类、气体压力、电力等处理条件，伴随长时间使用的处理环境的变化，每当等离子体生成开始延迟期间TD2较大地变化时进行。优选的是，例如在开始作为处理对象物的基板S的处理时计算延迟期间TD而进行等离子体处理，然后在开始另外的基板S的处理时再次计算延迟期间TD而进行等离子体处理。在该情况下，即使处理环境伴随长时间使用、基板S的更换而变化，也能减小在从第1脉冲的上升算起经过延迟期间TD的时间点与开始生成等离子体P的时间点之差中可能产生的偏差。
[第1实施方式的效果]
根据上述第1实施方式，能得到以下列举的效果。
(1-1)即使在输出第1脉冲后到开始生成等离子体P为止有诸如依赖于等离子体P的处理条件或者处理环境的延迟，也能基于开始生成等离子体P的时机输出第2高频电力。
(1-2)作为检测部，通过使用诸如光电二极管的受光元件50，能利用光电效应适当地检测出离子体P开始生成。由此，通过提高针对等离子体P的生成开始的响应性，能更准确地计算延迟期间TD。
(1-3)延迟期间TD也可以基于从第1脉冲的输出开始(第1脉冲首先被输出)经过直到等离子体的生成稳定为止的稳定化期间后输出的第1脉冲来计算。通过使用经过稳定化期间后的第1脉冲计算延迟期间TD，能更准确地计算延迟期间TD。进而，通过延迟期间TD的采用而得到的效果的再现性提高。
(1-4)也可以每当基板S(对象物)改变时计算延迟期间TD。通过这样，即使是处理环境伴随基板S的更换而变化的情况，也能抑制从第1脉冲的上升算起经过计算的延迟期间TD的时间点与开始生成等离子体P的时间点之差按每个对象物存在偏差。
[第1实施方式的变形例]
此外，上述第1实施方式也能够按以下适当变更而实施。
·受光元件50只要是能检测等离子体P的生成开始的结构，则不限定于光电二极管，例如也可以是光电晶体管。另外，作为受光元件50，也可以使用电阻伴随等离子体P的发光而变化的光敏电阻。另外，作为检测部，也可以取代受光元件50而使用对伴随等离子体P的发光而产生的热进行检测的机构。
[第2实施方式]
以下，参照图6～图7对等离子体处理方法及等离子体处理装置的第2实施方式进行说明。
如图6所示，作为等离子体处理装置的一例的蚀刻装置60不具备受光元件50，取而代之，在天线用匹配器22与天线用电源23之间具备方向性耦合器70。方向性耦合器70对伴随从天线用电源23输出第1高频电力而产生的反射电力的大小进行检测。
另外，在第2实施方式中，天线用匹配器22作为一例具备固定容量电容器。在第2实施方式中，预先设定天线用匹配器22的匹配点，以使通过开始生成等离子体P而使反射电力减小。
方向性耦合器70是用于检测开始生成等离子体P的检测部的一例。方向性耦合器70对在等离子体P开始生成时产生的反射电力的减少进行检测，并输出电信号，该电信号作为检测信号被接收部45接收。即，在第2实施方式中，基于伴随第1高频电力的输出而产生的反射电力伴随开始生成等离子体P而减少，由方向性耦合器70检测出开始生成等离子体P。
在此，参照图7说明步骤S1～S3中的第1脉冲、第1高频电力、等离子体密度以及反射电力的对应关系。
图7所示的坐标图300中的曲线301表示反复输出的第1脉冲。曲线301的形状与图4所示的曲线101的形状相同。第1脉冲在时刻T0上升，据此，第1导通期间TON1开始。然后，第1脉冲在时刻T1下降，由此，从第1导通期间TON1向第1切断期间TOFF1切换。并且，第1脉冲在时刻T2再次上升，据此，第1导通期间TON1再次开始。
曲线302示意性地表示第1高频电力输出的时机。曲线302的形状与图4所示的曲线102的形状相同。第1高频电力在从输出第1脉冲的时刻T0延迟第1输出延迟期间TD1量的时刻T3开始输出。
曲线303表示等离子体密度的大小。曲线303的形状与图4所示的曲线103的形状相同。等离子体P在从第1高频电力输出的时刻T3延迟等离子体生成开始延迟期间TD2量的时刻T4开始生成。等离子体P在从第1脉冲输出的时刻T0算起经过延迟期间TD的时机开始生成。
坐标图300中的曲线304表示在方向性耦合器70中检测出的反射电力的大小。当在时刻T3输出第1高频电力时，在直到开始生成等离子体P的期间，天线用电源23的输出阻抗和被输入第1高频电力的负荷的输入阻抗不同，所以产生反射电力。并且，当在时刻T4开始生成等离子体P时，负荷的输入阻抗接近天线用电源23的输出阻抗，从而反射电力减少。因此，开始生成等离子体P的时刻T4和反射电力减少的时机一致。因此，基于由方向性耦合器70检测出反射电力的减少，能检测出开始生成等离子体P。
[第2实施方式的效果]
根据上述第2实施方式，能得到以下列举的效果。
(2-1)通过检测出反射电力伴随等离子体P的生成开始而减少的时机，也能得到比照上述(1-1)、(1-3)、(1-4)的效果。
[第2实施方式的变形例]
·天线用匹配器22只要是在计算延迟期间TD时，开始生成等离子体P的时刻T4和反射电力减少的时机一致的结构，则其结构不受限定。因此，天线用匹配器22具备的电容器只要容量至少在步骤S1～S4的期间为恒定即可。例如，也可以控制天线用匹配器22具备的电容器，使其容量在步骤S1～S4的期间为恒定，且容量在步骤S5以后为可变。
[第1实施方式及第2实施方式的变形例]
此外，上述第1实施方式及第2实施方式也能按以下适当变更而实施。
·即使基板S被更换，但是只要通过预备试验等担保延迟期间TD不较大变化，则也可以每当基板S改变时不计算延迟期间TD。在该情况下，在针对一个基板S的等离子体处理中计算出的延迟期间TD也使用于针对其他基板S的等离子体处理。
·只要能精度良好地计算延迟期间TD，即使在第1脉冲的输出开始后经过稳定化期间前，也可以开始延迟期间TD的计算。例如，只要通过预备试验等确认在经过稳定化期间前计算出的延迟期间TD与在经过稳定化期间后计算出的延迟期间TD没有较大变化，也可以在经过稳定化期间前计算延迟期间TD。
·构成ICP天线21的线圈例如既可以是一段，也可以是三段以上。
·等离子体处理装置不限于蚀刻装置10，例如也可以是由成膜气体生成沉积物的成膜装置、或者向对象物的表面照射等离子体P的表面处理装置。
附图标记说明
P：等离子体
S：基板
10、60：蚀刻装置
21：ICP天线
22：天线用匹配器
23：天线用电源
31：偏压电极
32：偏压用匹配器
33：偏压用电源
40：脉冲生成部
41：控制部
41A：运算部
43：第1生成部
44：第2生成部
50：受光元件
70：方向性耦合器

Claims (6)

1.一种等离子体处理方法，通过等离子体处理对象物，所述等离子体处理方法包括：
脉冲生成部向第1高频电源反复输出第1脉冲；
通过所述第1高频电源基于所述第1脉冲向第1电极间歇地输出第1高频电力，从而生成所述等离子体；
由检测部检测出基于本次的所述第1脉冲的所述等离子体的生成开始；
计算延迟期间，所述延迟期间是从所述本次的所述第1脉冲的上升到所述检测部检测出所述等离子体的生成开始为止的期间；
以从在计算出所述延迟期间后输出的所述第1脉冲的上升算起经过所述延迟期间的时间点为基准，所述脉冲生成部向第2高频电源反复输出第2脉冲；以及
通过所述第2高频电源基于所述第2脉冲向第2电极输出第2高频电力，从而从所述等离子体向所述对象物引入离子。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其中，
所述检测部包括光电二极管，所述光电二极管将所述等离子体开始发光检测为所述等离子体的生成开始。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理方法，其中，
所述检测部基于伴随所述第1高频电力的输出而产生的反射电力减少，检测出所述等离子体生成开始。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子体处理方法，其中，
所述本次的所述第1脉冲是从所述第1脉冲的输出开始后经过直到所述等离子体的生成稳定的规定的稳定化期间后输出的所述第1脉冲。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子体处理方法，其中，
每当所述对象物改变时计算所述延迟期间。
6.一种等离子体处理装置，用于通过等离子体处理对象物，所述等离子体处理装置具备：
第1高频电源，向第1电极输出用于生成所述等离子体的第1高频电力；
第2高频电源，向第2电极输出第2高频电力，该第2高频电力用于从所述等离子体向所述对象物引入离子；
脉冲生成部，反复输出使所述第1高频电源间歇地输出所述第1高频电力的第1脉冲，并且反复输出使所述第2高频电源间歇地输出所述第2高频电力的第2脉冲；以及
检测部，检测出所述等离子体的生成开始，
所述脉冲生成部构成为：
具备运算部，所述运算部计算延迟期间，所述延迟期间是从本次的所述第1脉冲的上升到所述检测部检测出基于所述本次的所述第1脉冲的所述等离子体的生成开始为止的期间，
以从在计算出所述延迟期间后输出的所述第1脉冲的上升算起经过所述延迟期间的时间点为基准，输出所述第2脉冲。
CN202310219348.9A 2022-03-10 2023-03-07 等离子体处理方法及等离子体处理装置 Pending CN116744525A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-036720 2022-03-10
JP2022036720A JP2023131771A (ja) 2022-03-10 2022-03-10 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116744525A true CN116744525A (zh) 2023-09-12

Family

ID=87905048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310219348.9A Pending CN116744525A (zh) 2022-03-10 2023-03-07 等离子体处理方法及等离子体处理装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230290623A1 (zh)
JP (1) JP2023131771A (zh)
KR (1) KR20230133218A (zh)
CN (1) CN116744525A (zh)
TW (1) TW202401491A (zh)

Also Published As

Publication number Publication date
US20230290623A1 (en) 2023-09-14
JP2023131771A (ja) 2023-09-22
KR20230133218A (ko) 2023-09-19
TW202401491A (zh) 2024-01-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI824768B (zh) 電漿處理裝置、處理器、控制方法、非暫時性電腦可讀記錄媒體及電腦程式
TWI814838B (zh) 控制方法、電漿處理裝置、電腦程式及電腦記錄媒體
TWI585815B (zh) Plasma processing device
JP6424024B2 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20220084787A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20120212135A1 (en) Control apparatus, plasma processing apparatus, method for controlling control apparatus
KR101674008B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
CN111819664A (zh) 控制方法和等离子体处理装置
KR20160011221A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US20210118651A1 (en) Radio frequency pulse matching method and device thereof and pulsing plasma generation system
KR20210065045A (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
KR20210077597A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
CN116744525A (zh) 等离子体处理方法及等离子体处理装置
US20190088453A1 (en) Plasma processing apparatus
WO2023074816A1 (ja) プラズマ処理装置、給電システム、制御方法、プログラム、及び記憶媒体
WO2024106257A1 (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20240170257A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
WO2022216419A1 (en) Systems and methods for controlling a plasma sheath characteristic

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication