TW201511077A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

分別獨立調整用以得到被處理體所欲之處理特性的電漿中離子密度與自由基密度。 電漿處理裝置係具備有：介電體，係形成有讓內部空間連通至處理空間的連通孔；第1及第2電極，係夾置內部空間；第1氣體供給機構，係將第1處理氣體供給至內部空間；第1高頻電源，係供給第1高頻電力至第1及第2電極之至少一者，而生成第1處理氣體之第1電漿；減壓機構，係將第1電漿中之自由基與第1處理氣體朝處理空間內導入；第2高頻電源，係供給第2高頻電力，而生成第1處理氣體之第2電漿，並將離子朝被處理體吸引；控制部，係控制第1高頻電力之滿電量大小，來調整第2電漿中之自由基量，並控制第1高頻電力之比率，來調整第2電漿中之離子量。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明之各種面相及實施形態係關於一種電漿處理裝置及電漿處理方法。
半導體之製造程序中，係廣泛地進行將薄膜之沉積或蝕刻等作為目的之電漿處理。為了得到高機能且高性能之半導體，最好是對被處理體之被處理面進行均勻的電漿處理。
電漿處理中會生成處理氣體電漿。電漿係包含有離子或自由基等活性基。被處理體之被處理面會藉由與包含離子及自由基之電漿反應來進行電漿處理。
近年來，半導體之製造程序中，係提議有在用以將被處理體電漿處理之處理容器內配置形成有多數貫通孔之柵極，而藉由柵極來將處理容器內部分割為2個空間之電漿處理裝置。
該電漿處理裝置係將被處理體載置於為較柵極要下方之空間的處理空間所配置之載置台上，並將用於電漿處理之處理氣體供給至為較柵極要上方之空間的電漿生成空間。然後，電漿處理裝置會藉由供給高頻電力至電漿生成空間，來生成供給至電漿生成空間的處理氣體之電漿。然後，電漿處理裝置會藉由將處理空間減壓，透過柵極來將在電漿生成空間所生成的電漿中之自由基與處理氣體從電漿生成空間朝處理空間導入。然後，電漿處理裝置會藉由供給偏壓用之高頻電力至載置台，來生成朝處理空間所導入的處理氣體之電漿，而將所生成之電漿中的離子朝載置台上之被處理體吸引。藉此，便可調整電漿中之自由基密度並且實施均勻的電漿處理。
【先行技術文獻】 【專利文獻】
專利文獻1：日本特開平11-67737號公報
專利文獻2：日本特表平7-500459號公報
然而，上述技術中，卻有所謂的難以分別獨立地調整用以得到被處理體所欲處理特性之電漿中的離子密度與自由基密度之問題。
亦即，上述之技術中，係不會在電漿生成空間所生成之電漿與在處理空間所生成之電漿之間形成有鞘層，而會成為相同電位之電漿。因此，上述技術中，為了得到被處理體之被處理面內的遮罩選擇比或CD(Critical Dimension)等之所欲處理特性，而分別獨立調整離子密度與自由基密度是有所困難的。
所揭露之電漿處理裝置在1個實施態樣中，係具備有：處理容器，係區劃出處理空間；載置台，係配置於該處理空間，並載置被處理體；介電體，係以阻塞該處理空間之方式來安裝於該處理容器，並形成有內部空間，以及讓該內部空間連通於該處理空間之連通孔；第1及第2電極，係形成於該介電體內，並對向夾置該內部空間；第1氣體供給機構，係將被用於電漿處理之第1處理氣體供給至該內部空間；第1高頻電源，係藉由將第1高頻電力供給至該第1及第2電極之至少一者，來生成供給至該內部空間之該第1處理氣體的第1電漿；減壓機構，係藉由將該處理空間減壓，透過該連通孔來從該內部空間朝該處理空間導入該第1電漿中之自由基與該第1處理氣體；第2高頻電源，係藉由供給第2高頻電力至該載置台，來生成朝該處理空間所導入之該第1處理氣體的第2電漿，以將該第2電漿中之離子朝該被處理體吸引；以及控制部，係藉由控制分別供給至該第1及第2電極的該第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整該第2電漿中之自由基量，並藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理 空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整該第2電漿中之離子量。
根據所揭露之電漿處理裝置的1個態樣，便會達到所謂可分別獨立調整用以得到被處理體之所欲處理特性的處理空間內之電漿中離子密度與自由基密度之效果。
W‧‧‧半導體晶圓
S‧‧‧處理空間
1‧‧‧處理容器
2‧‧‧載置台
10a‧‧‧第1高頻電源
10b‧‧‧第2高頻電源
16‧‧‧介電體
16a‧‧‧上部介電體
16b‧‧‧下部介電體
16c‧‧‧氣體擴散室
16d‧‧‧氣體流通孔
16e‧‧‧氣體導入孔
18‧‧‧第1氣體供給源
20‧‧‧第2氣體供給源
21‧‧‧上側電極
22‧‧‧下側電極
23‧‧‧電力分配器
60‧‧‧控制部
73‧‧‧排氣裝置
圖1係顯示第1實施形態相關之電漿處理裝置的概略剖面圖。
圖2係顯示利用第1實施形態相關之電漿處理的電漿處理的流程一範例之流程圖。
圖3係顯示利用第1實施形態相關之電漿處理的電漿處理的流程其他例之流程圖。
圖4係用以顯示關於控制分別供給至上側電極及下側電極之電漿生成電力比率之情況的圖式。
圖5係顯示第1實施形態相關之電漿處理裝的變形例之概略剖面圖。
圖6係用以說明圖5所示之介電體構造一範例之概略俯視圖。
以下，便基於圖式，就所揭露之電漿處理裝置及電漿處理方法的實施形態來詳細地說明。另外，本實施形態所揭露之發明並不被限定。各實施形態係可在處理內容不矛盾之範圍內適當地組合。
所揭露之電漿處理裝置在1個實施形態中，係具備有：處理容器，係區劃出處理空間；載置台，係配置於處理空間，並載置被處理體；介電體，係以阻塞處理空間之方式來安裝於處理容器，並形成有內部空間，以及讓該內部空間連通於處理空間之連通孔；第1及第2電極，係形成於介電體內，並對向夾置內部空間；第1氣體供給機構，係將被用於電漿處理之第1處理氣體供給至內部空間；第1高頻電源，係藉由將第1高頻電力供給至第1及第2電極之至少一者，來生成供給至內部空間之第1處理氣體的第1電漿；減壓機構，係藉由將處理空間減壓，透過連通孔來從內部空間朝處理空間導入第1電漿中之自由基與第1處理氣體；第2高頻電源，係藉由 供給第2高頻電力至載置台，來生成朝處理空間所導入之第1處理氣體的第2電漿，以將該第2電漿中之離子朝被處理體吸引；以及控制部，係藉由控制分別供給至第1及第2電極的第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量，並藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的比率，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。
又，所揭露之電漿處理裝置在1個實施形態中，係介電體之內部空間係沿被處理體之徑向而被分割為同心圓狀的複數小空間；各複數小空間係透過連通孔來連通至處理空間；第1及第2電極係形成於介電體內對應於各複數小空間之位置，並對向夾置各複數小空間；控制部係藉由控制分別供給至第1及第2電極的第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從各複數小空間朝處理空間供給的該第1電漿中之自由基量，以藉由該自由基來沿被處理體之徑向調整第2電漿中的自由基量的分布；藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的比率，來調整透過連通孔從各複數小空間朝處理空間所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來沿被處理體之徑向調整第2電漿中之離子量的分布。
又，所揭露之電漿處理裝置在1個實施形態中，控制部係進一步地調整分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的相位差。
又，所揭露之電漿處理裝置在1個實施形態中，控制部係將分別供給至第1及第2電極之高頻電力的相位差調整為180°。
又，所揭露之電漿處理裝置在1個實施形態中，係更具備有將第2處理氣體供給至處理空間之第2氣體供給機構；第2高頻電源係藉由將第2高頻電力供給至載置台，來生成供給至處理空間之第1及第2處理氣體的第3電漿，而將該第3電漿中之離子朝被處理體吸引；控制部係進一步間歇性地控制第2高頻電源之ON/OFF；在將第2高頻電源控制為OFF之期間，藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的自由基量，並藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的比率，來調整透 過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來活性化被處理體表面，而生成活性化後被處理體之表面與朝處理空間所導入之該第1電漿中的自由基之反應物；在將該第2高頻電源控制為ON之期間，藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第3電漿中之自由基量，並藉由控制分別供給至第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第3電漿中的電漿中之離子量，而藉由已調整自由基量及離子量之第3電漿來蝕刻反應物。
又，所揭露之電漿處理方法在1個實施形態中，係使用電漿處理裝置之電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備有：處理容器，係區劃出處理空間；載置台，係配置於處理空間，並載置被處理體；介電體，係以阻塞處理空間之方式來安裝於處理容器，並形成有內部空間，以及讓該內部空間連通於處理空間之連通孔；第1及第2電極，係形成於介電體內，並對向夾置內部空間；第1氣體供給機構，係將被用於電漿處理之第1處理氣體供給至內部空間；第1高頻電源，係藉由將第1高頻電力供給至第1及第2電極之至少一者，來生成供給至內部空間之第1處理氣體的第1電漿；減壓機構，係藉由將處理空間減壓，透過連通孔從內部空間朝處理空間導入第1電漿中之自由基與第1處理氣體；以及第2高頻電源，係藉由供給第2高頻電力至載置台，來生成朝處理空間所導入之第1處理氣體的第2電漿，以將該第2電漿中之離子朝被處理體吸引；並藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量；藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的比率，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。
(第1實施形態)
圖1係顯示第1實施形態相關之電漿處理裝置的概略剖面圖。如圖1所示，第1實施形態相關之電漿處理裝置係具有氣密地構成，並為電性接 地電位之處理容器1。處理容器1係區劃出用以進行電漿處理的處理空間S。該處理容器1係圓筒狀，且由例如在表面形成有陽極氧化披覆膜之鋁等所構成。處理容器1內之處理空間S係配置有水平地載置為被處理體之半導體晶圓W之載置台2。
載置台2係由導電性金屬，例如鋁等構成其基材2a，且具有作為下部電極之機能。該載置台係透過絕緣板3來被導體之支撐台4所支撐。又，載置台2上方之外周係設置有由例如單晶矽、SiC以及石英所形成之聚焦環5。進一步地，以圍繞載置台2及支撐台4之周圍的方式來設置有由例如石英、氧化鋁等所構成之圓筒狀內壁構件3a。
載置台2上面係設置有用以將半導體晶圓W靜電吸附之靜電夾具6。該靜電夾具6係構成為在絕緣體6b之間介設電極6a，而電極6a係連接有直流電源12。然後，藉由從直流電源12施加直流電壓至電極6a，便會構成為以庫倫力來吸附半導體晶圓W。
載置台2內部係形成有冷媒流道2b，而冷媒流道2b係連接有冷媒入口配管2c、冷媒出口配管2d。然後，藉由讓Galden(註冊商標)等冷媒循環於冷媒流道2b中，便可將支撐台4及載置台2控制為既定溫度。又，以貫穿載置台2等之方式來設置有用以供給氦氣體等冷熱傳導用氣體(背側氣體)至半導體晶圓W之內面側的背側氣體供給配管30。該背側氣體供給配管30係連接於未圖式之背側氣體供給源。藉由該等構成，便可將以靜電夾具6所吸附保持於載置台2上面的半導體晶圓W控制為既定溫度。
載置台2上方係以平行地對向於載置台2之方式，換言之，係以對向於載置台2所支撐之半導體晶圓W之方式來設置有介電體16。介電體16係以阻塞處理空間S之方式透過絕緣性構件45來安裝於處理容器1。介電體16係形成有內部空間、以及讓內部空間連通於處理空間S之連通孔。具體而言，介電體16係由例如氧化鋁、陶瓷、石英以及矽等物質所形成，並具備有上部介電體16a以及裝卸自如地安裝於上部介電體16a之圓板狀下部介電體16b。
上部介電體16a係形成為與下部介電體16b為相同直徑之圓盤形狀。上部介電體16a內部係形成有為圓形內部空間之氣體擴散室16c。氣體擴散室16c下面係設置有為貫通孔之複數氣體流通孔16d。
下部介電體16b係以重合於上部介電體16a之氣體流通孔16d的方式來設置有於厚度方向貫通下部介電體16b的複數氣體導入孔16e。下部介電體16b之氣體導入孔16e與上部介電體16a之氣體流通孔16d係建構出讓氣體擴散室16c連通於處理空間S之連通孔。藉由此般之構成，供給至氣體擴散室16c之處理氣體便會透過氣體流通孔16d及氣體導入孔16e來噴淋狀地分散供給至處理容器1內之處理空間S。以下，便將氣體流通孔16d及氣體導入孔16e適當地稱為「連通孔」。
介電體16(上部介電體16a)係形成有用以將處理氣體朝氣體擴散室16c導入的氣體導入口16f。氣體導入口16f係連接有氣體供給配管17，而氣體供給配管17之基端係連接有第1氣體供給源18。另外，氣體供給配管17係設置有開閉氣體供給配管17之閥17a及未圖示之流量調節器(MFC：Mass Flow Controller)等。
第1氣體供給源18係透過氣體供給配管17及氣體導入口16f來將第1處理氣體供給至氣體擴散室16c。例如，在對阻劑膜、反射防止膜、有機膜、氧化膜、氮化膜、低介電率膜、氮化鈦、矽等進行電漿蝕刻處理的情況，第1氣體供給源18會將CF系氣體、CHF系氣體、O2、Cl2、HBr、Ar、H2、He等作為第1處理氣體來供給至氣體擴散室16c。又，例如，在進行以原子層單位來蝕刻被處理膜之ALE(Atomic Layer Etching)處理的情況，第1氣體供給源18會將Cl2等作為第1處理氣體來供給至氣體擴散室16c。第1氣體供給18所供給至氣體擴散室16c之第1處理氣體係透過連通孔來供給至處理容器1內的處理空間S。第1氣體供給源18為第1氣體供給機構之一範例。
介電體16係形成有於厚度方向貫通上部介電體16a及下部介電體16b至處理容器1內之處理空間S的貫通孔16g。貫通孔16g係連接有氣體供給配管19，而氣體供給配管19之基端係連接有第2氣體供給源20。另外，氣體供給配管19係設置有開閉氣體供給配管19之閥19a及未圖示之流量調節器(MFC)等。
第2氣體供給源20會透過氣體供給配管19及貫通孔16g來將第2處理氣體供給至處理空間S。例如，在進行ALE處理之情況，第2氣體供給源20將Ar等作為第2處理氣體來供給至處理空間S。第2氣體供給源20 為第2氣體供給機構之一範例。另外，第2處理氣體亦可為同於第1處理氣體之氣體，亦可為不同於第1氣體之氣體。
介電體16(上部介電體16a)內部係形成有上側電極21及下側電極22。 上側電極21與下側電極22係對向夾置氣體擴散室16c。上側電極21及下側電極22會藉由例如將鉬等導電性物質火焰噴塗，且進一步地於其上將介電體物質火焰噴塗來埋設於介電體16內部。
上側電極21及下側電極22係透過電力分配器23來連接有第1高頻電源10a。第1高頻電源10a係透過電力分配器23來將例如1MHz以下之頻率的高頻電力，較佳地為400kMHz之高頻電力供給至上側電極21及下側電極22之至少一者。更加詳細而言，第1高頻電源10a會藉由電力分配器23來將高頻電力供給至上側電極21及下側電極22之至少一者，來生成從第1氣體供給源18被供給至氣體擴散室16c之第1處理氣體的電漿。以下便將從第1高頻電源10a透過電力分配器23來供給至上側電極21及下側電極22之至少一者的高頻電力適當地稱為「電漿生成電力」。又，以下便將使用電漿生成電力來在氣體擴散室16c所生成之第1處理氣體的電漿適當地稱為「第1電漿」。
電力分配器23會將自第1高頻電源10a所輸入之電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配。被用於利用電力分配器23之電漿生成電力的分配之分配比率，換言之，從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22的電漿生成電力的比率是可變的。電力分配器23之分配比率的控制值係藉由例如後述之控制部60來輸入。亦即，電力分配器23係使用以控制部60所輸入之分配比率的控制值，來將從第1高頻電源10a所輸入之電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配。
又，電力分配器23係具有調整從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22的電漿生成電力之相位差的機能。藉由電力分配器23來調整之電漿生成電力的相位差之控制值會藉由例如控制部60來輸入。亦即，電力分配器23會使用藉由控制部60所輸入之電漿生成電力的相位差之控制值，來調整從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22的電漿生成電力之相位差。
又，載置台2之基材2a係透過匹配器11b來連接有第2高頻電源10b。 第2高頻電源10b係透過匹配器11b來將例如400kHz~27MHz之頻率的高頻電力，較佳地為13MHz之高頻電力供給至載置台2。更加詳細而言，第2高頻電源10b會藉由將高頻電力供給至載置台2，來生成朝處理空間S所導入之第1處理氣體的電漿，以將所生成之第2電漿中之離子朝半導體晶圓W吸引。以下便將從第2高頻電源10b供給至載置台2之高頻電力適當地稱為「偏壓電力」。又，以下便將使用偏壓電力來在處理空間S生成之第1處理氣體的電漿適當地稱為「第2電漿」。
另外，在進行ALE處理的情況，第2高頻電源10b會進行以下處理。 亦即，除了第1處理氣體以外，更從第2氣體供給源20供給Ar等第2處理氣體至處理空間S。第2高頻電源10b會藉由供給偏壓電力至載置台2來生成電漿，而將所生成之電漿中的離子朝半導體晶圓W吸引。以下便將使用偏壓電力在處理空間S所生成之第1及第2處理氣體的電漿適當地稱為「第3電漿」。
處理容器1底部係形成有排氣口71，該排氣口71係透過排氣管72來連接有排氣裝置73。排氣裝置73係具有真空泵，並藉由讓該真空泵動作來將處理容器1內之處理空間S減壓至既定壓力。更加詳細而言，排氣裝置73會藉由將處理空間S減壓，並透過連通孔(氣體流通孔16d及氣體導入孔16e)從氣體擴散室16c朝處理空間S導入在氣體擴散室16c所生成之第1電漿中的自由基與處理氣體。排氣裝置73為減壓機構之一範例。
處理容器1側壁係設置有半導體晶圓W之搬出入口74，該搬出入口74係設置有開閉該搬出入口74之閘閥75。
圖中76、77係裝卸自如之沉積防護罩。沉積防護罩76、77係沿處理容器1內壁面來加以設置，並具有防止蝕刻副產物(沉積物)附著於處理容器1之功用。
上述構成之電漿蝕刻裝置會藉由控制部60來總括的控制其動作。該控制部60係設置有具備CPU來控制電漿蝕刻裝置各部之程序控制器61、使用者介面62以及記憶部63。
使用者介面62係由用以讓工序管理者管理電漿蝕刻裝置而進行指令輸入操作的鍵盤，以及將電漿蝕刻裝置之運作狀況可視化並顯示的顯示器等所構成。
記憶部63係儲存有記憶用以在程序控制器61之控制下來實現以電漿蝕刻裝置所實行的各種處理之控制程式(軟體)或處理條件資料等的配方。然後，依必要，藉由來自使用者介面62之指示等來從記憶部63叫出任意的配方而讓程序控制器61實行，便會在程序控制器61之控制下，進行電漿蝕刻裝置中所欲的處理。又，控制程式或處理條件資料等配方亦可利用已儲存於可以電腦讀取之電腦紀錄媒體(例如，硬碟、CD、軟碟、半導體記憶體等)等狀態者，或是亦可從其他裝置，例如透過專用線路來隨時傳送，來在線上利用。
例如，控制部60會以進行後述電漿處理的方式來控制電漿處理裝置之各部。在舉個詳細的範例時，控制部60會在對於有機膜進行電漿蝕刻處理的情況，進行以下處理。亦即，控制部60會藉控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量。又，控制部60會藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來讓第1電漿中之電子透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。第1電漿與第2電漿係帶有相異之電能。第1電漿之上部側係形成有節點鞘層及電漿之下部側係形成有陽極鞘層。又，第2電漿之上部側係形成有陰極鞘層及電漿下部側係形成有陽極鞘層。亦即，第1電漿之陽極鞘層與第2電漿之陰極鞘層會鄰接。第1電漿中之電子會因第1電漿之陽極鞘層與第2電漿之陰極鞘層間的電位差而被加速，且作為電子束來被導入至第2電漿中。該第1電漿之陽極鞘層的大小會藉由控制從上述之第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，而可容易地調整。其結果，便可容易地調整電子束之入射能量與第2電漿中之離子量。又，藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，便可容易地調整第1電漿中之自由基量。 如此一來，藉由控制第1高頻電源10a之滿電量大小則自由基量便可以比率之控制來分別獨立控制離子量，而可以此般之電漿來得到所欲之處理特性。在此所謂的處理特性係包含有利用電漿之電漿處理速度(蝕刻速度、沉積速度)或晶圓W面內之均勻性或裝置之形狀等。
又，在舉其他例時，控制部60會在進行ALE處理的情況，進行以下處理。亦即，控制部60會間歇性地控制第2高頻電源10b之ON/OFF。然後，控制部60會在將第2高頻電源10b控制為OFF的期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量。又，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來讓第1電漿中之電子加速而作為電子束透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S入射。藉由該電子來活性化被處理體表面，而生成活性化後該被處理體之表面與朝該處理空間S所導入之該第1電漿中的自由基之反應物。然後，控制部60會在將該第2高頻電源10b控制為ON之期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從內部空間朝處理空間所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第3電漿中之自由基量。又，藉由控制分別供給至第1及第2電極之第1高頻電力的比率，來將第1電漿中之電子透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S供給，以藉由該電子來調整第1及第2處理氣體之第3電漿中的離子量，而藉由已調整離子量之第3電漿來蝕刻反應物。在此，所謂的間歇性地控制第2高頻電源10b之ON/OFF係相當於例如交互地重複進行利用第2高頻電源10b之偏壓電力的供給及供給停止。
接著，便說明利用第1實施形態相關之電漿處理裝置的電漿處理之流程的一範例。圖2係顯示利用第1實施形態相關之電漿處理裝置的電漿處理之流程的一範例之流程圖。圖2所示之範例中，係顯示對於有機膜進行電漿蝕刻處理的情況之電漿處理流程。
如圖2所示，電漿處理裝置會將處理容器1內之處理空間S與氣體擴散室16c減壓(步驟S101)。然後，電漿處理裝置會將第1處理氣體供給至 介電體16之氣體擴散室16c(步驟S102)。例如，電漿處理裝置會將CF系氣體及/或CHF系氣體等作為處理氣體來供給至介電體16之氣體擴散室16c。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會從第1氣體供給源18將第1處理氣體供給至介電體16之氣體擴散室16c。
接著，電漿處理裝置會減壓至處理空間S與氣體擴散室16c之壓力差安定為止(步驟S103)。例如，處理容器1內之處理空間S的壓力會成為介電體16之氣體擴散室16c的壓力之1/10倍以下，較佳地為1/100倍以下，來讓處理容器1之處理空間S減壓。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會使用排氣裝置73來將處理容器1內之處理空間S減壓。此時，會預先調整處理空間S與氣體擴散室16c之間的連通孔徑，而在減壓時以讓處理空間S與氣體擴散室16c會得到安定壓力差的方式來減壓。藉由該減壓，便會透過連通孔來將在氣體擴散室16c所生成之第1電漿中的自由基與第1處理氣體從氣體擴散室16c朝處理空間S導入。
接著，電漿處理裝置會將偏壓電力供給至載置台2(步驟S104)。例如，電漿處理裝置會將13MHz之高頻電力作為偏壓電力來供給至載置台2。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由從第2高頻電源10b供給偏壓電力至載置台2，來生成朝處理空間S所導入之第1處理氣體的第2電漿，以將所生成之第2電漿中的離子朝半導體晶圓W吸引。
接著，電漿處理裝置會將電漿生成電力供給至上側電極21及下側電極22之至少一者(步驟S105)。例如，電漿處理裝置會將400kMHz之高頻電力作為電漿生成電力來供給至上側電極21及下側電極22之至少一者。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由從第1高頻電源10a透過電力分配器23來將電漿生成電力供給至上側電極21及下側電極22之至少一者，來生成供給至氣體擴散室16c的第1處理氣體之第1電漿。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的 自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量。如此一來，第2電漿中之自由基密度便會藉由分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小來被加以控制。
接著，電漿處理裝置會控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率(步驟S106)。例如，電漿處理裝置會使用將電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配之電力分配器23，來控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。第1電漿與第2電漿之電位會有所差異，且會藉由該第1電漿之鞘層與第2電漿之鞘層來加速電子，而成為電子束以入射至第2電漿。此時，控制部60會將(供給至上側電極21之電漿生成電力)：(供給至下側電極22之電漿生成電力)=P1：P2作為電力分配器23之分配比率的控制值來輸出至電力分配器23。例如，控制部60會輸出P2相對於P1要大的電力分配器23之分配比率的控制值。P2相對於P1越大，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動的第1電漿中之電子數便會增加。其結果，便會使得相對於處理空間S所存在之處理氣體中的氣體原子所衝撞之電子數增加，而使得在處理空間S生成之第2電漿中的離子量增加。又，例如，控制部60會輸出P2相對於P1要小的電力分配器23之分配比率的控制值。P2相對於P1越小，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中的電子數便會減少。其結果，便會使得相對於處理空間S所存在的處理氣體中之氣體原子所衝撞之電子數減少，而使得在處理空間S所生成的第2電漿中之離子量減少。如此一來，第2電漿中之離子密度會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率來被加以控制。如此一來，便可分別獨立地調整用以得到被處理體(半導體晶圓W)所欲的處理特性之處理空間內的第2電漿中之離子密度與自由基密度。
另外，控制部60亦可在控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率後，進一步地，調整分別供給至上側電極21及下側電 極22之電漿生成電力的相位差。該情況，控制部60會使用電力分配器23來調整電漿生成電力的相位差。例如，控制部60會將180°作為電力分配器23所調整之電漿生成電力的相位差控制值來輸出至電力分配器23。其結果，便不會改變供給至上側電極21之電漿生成電力與供給至下側電極22之電漿生成電力之總和，而可在氣體擴散室中效率良好地生成第1電漿。
接著，便說明利用第1實施形態相關之電漿處理裝置的電漿處理流程之其他範例。圖3係顯示利用第1實施形態相關之電漿處理裝置的電漿處理之流程的其他例之流程圖。圖3所示之範例中，係顯示進行ALE處理情況的電漿處理之流程。
如圖3所示，電漿處理裝置會將處理容器1內之處理空間S與氣體擴散室16c減壓(步驟S201)。然後，電漿處理裝置會將第1處理氣體供給至介電體16之氣體擴散室16c(步驟S202)。例如，電漿處理裝置會將Cl2等作為第1處理氣體來供給至介電體16之氣體擴散室16c。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會從第1氣體供給源18來將第1處理氣體供給至介電體16之氣體擴散室16c。
接著，電漿處理裝置會將第2處理氣體供給至處理容器1內之處理空間S(步驟S203)。例如，電漿處理裝置會將Ar等作為第2處理氣體來供給至處理容器1內之處理空間S。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會從第2氣體供給源20來將第2處理氣體供給至處理容器1內之處理空間S。
接著，電漿處理裝置會減壓至處理空間S與氣體擴散室16c之壓力差安定為止(步驟S204)。例如，將處理容器1內之處理空間S減壓至處理容器1內之處理空間S的壓力為介電體16之氣體擴散室16c的壓力之1/10倍以下，較佳地為1/100倍以下。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會使用排氣裝置73來將處理容器1內之處理空間S減壓。此時，會預先調整處理空間S與氣體擴散室16c之間的連通孔徑，並以減壓後處理空間S與氣體擴散室16c中會達到安定壓力差的方式來加以減壓。藉由該減壓，來透過連通孔將在氣體擴散室16c所生成之第1電漿中的自由基與第1處理氣體從氣體擴散室16c朝處理空間S導入。
接著，電漿處理裝置會供給電漿生成電力至上側電極21及下側電極22之至少一者(步驟S205)。例如，電漿處理裝置會將400kHz之高頻電力作為電漿生成電力來供給至上側電極21及下側電極22之至少一者。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由從第1高頻電源10a透過電力分配器23來供給電漿生成電力至上側電極21及下側電極22之至少一者，來生成供給至氣體擴散室16c之第1處理氣體的第1電漿。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基調整第2電漿中之自由基量。如此一來，第2電漿中之自由基密度會藉由分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小來加以調整。
接著，電漿處理裝置會停止朝載置台2之偏壓電力的供給(步驟S206)。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會將第2高頻電源10b控制為OFF。
接著，電漿處理裝置會控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率(步驟S207)。例如，電漿處理裝置會使用將電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配之電力分配器23，來控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會在將第2高頻電源10b控制為OFF的期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來將半導體晶圓W表面活性化，而生成活性化後半導體晶圓W之表面與朝處理空間S所導入之第1電漿中的自由基之反應物。此時，控制部60會將(供給至上側電極21之電漿生成電力)：(供給至下側電極22之電漿生成電力)=P1：P2作為電力分配器23之分配比率的控制值來輸出至電力分配器23。例如，控制部60會輸出P2相對於P1要大之電力分配器23的分配比率控制值。P2相對於P1越大，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中 的電子數會增加。其結果，便會使得用以活性化半導體晶圓W表面之電子數增加，而使得反應物之厚度會以原子層單位來增加。又，例如，控制部60會輸出P2相對於P1要小之電力分配器23的分配比率控制值。P2相對於P1越小，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中的電子數會減少。其結果，便會使得活性化半導體晶圓W表面之電子數漸少，而使得反應物之厚度會以原子層單位來減少。
另外，控制部60亦可在控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力比率後，進一步地，調整分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的相位差。該情況，控制部60會使用電力分配器23來調整為電漿生成電力的相位差。例如，控制部60會將180°來作為電力分配器23所調整之電漿生成電力的相位差控制值而輸出至電力分配器23。其結果，便可不變更供給至上側電極21之電漿生成電力與供給至下側電極22之電漿生成電力的總和(滿電量大小)，而在氣體擴散室中效率良好地生成第1電漿。
接著，電漿處理裝置會供給偏壓電力至載置台2(步驟S208)。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會將第2高頻電源10b控制為ON。亦即，控制部60會藉由供給偏壓電力至載置台2，來生成供給至處理空間S之第1及第2處理氣體(Cl2或Ar等)的第3電漿，以將已生成之第3電漿中的離子朝半導體晶圓W吸引。此時，為了提高Ar離子之效果，亦可將Cl2氣體與Ar氣體之流量比率為1：100左右。
接著，電漿處理裝置會控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率(步驟S209)。例如，電漿處理裝置會使用將電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配之電力分配器23，來控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率。
舉個更加詳細的範例來加以說明。電漿處理裝置之控制部60會在將第2高頻電源10b控制為ON的期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第3電漿中之離子量，而藉由已調整離子量之第3電漿來蝕刻反應物。此時，控制部60會將(供給至上側電極21之電漿生成電力)：(供給至下側電極22之電漿 生成電力)=P1：P2作為電力分配器23之分配比率的控制值來輸出至電力分配器23。例如，控制部60會輸出P2相對於P1要大之電力分配器23的分配比率之控制值。P2相對於P1越大，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中的電子數會增加。如此一來，便會使得相對於處理空間S所存在之第1及第2處理氣體中的氣體原子所衝撞之電子數增加，而使得在處理空間S所生成之第3電漿中的離子量增加。其結果，便會使得對於反應物之蝕刻深度會以原子層單位增加。又，例如，控制部60會輸出P2相對於P1要小的電力分配器23之分配比率的控制值。P2相對於P1越小，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動的第1電漿中之電子數會減少。如此一來，便會使得對於處理空間S所存在之第1及第2處理氣體中的氣體原子所衝撞的電子數減少，而使得在處理空間S所生成之第3電漿中的離子量減少。其結果，對於反應物之蝕刻深度會以原子層單位來減少。
另外，控制部60亦可在控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率後，進一步地，調整分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的相位差。該情況，控制部60會使用電力分配器23來調整為電漿生成電力的相位差。例如，控制部60會將180°作為電力分配器23所調整之電漿生成電力的相位差之控制值來輸出至電力分配器23。其結果，便可不變更供給至上側電極21之電漿生成電力與供給至下側電極22之電漿生成電力的總和，而在氣體擴散室中效率良好地生成第1電漿。
之後，電漿處理裝置會在對於第2高頻電源10b之ON控制/OFF控制的重複次數未到達既定次數的情況(步驟S210；No)，將處理回到步驟S205。另一方面，電漿處理裝置會在對於第2高頻電源10b之ON控制/OFF控制的重複次數到達既定次數的情況(步驟S210；Yes)，結束電漿處理。
以上，根據第1實施形態，藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量。又，藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的電 子，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。因此，根據第1實施形態，便可分別獨立適當地調整處理空間S中之電漿中的自由基量及離子量。其結果，根據第1實施形態，便可將用以得到被處理體之被處理面內的遮罩選擇比或CD等所欲的處理特性之離子密度與自由基密度獨立而加以調整。
在此，作為比較例，係假定藉由形成有多數貫通孔之柵極來將處理容器內部分割為用以生成電漿之電漿生成空間與用以將被處理體電漿處理的處理空間的2個空間的情況。然而，比較例中，係不會在電漿生成空間之電漿與處理空間所生成之電漿之間不會形成有鞘層，而成為相同電位之電漿。因此，比較例中，便會難以將用以得到被處理體之被處理面內的遮罩選擇比或CD等所欲之處理特性的離子密度與自由基獨立而加以調整。
圖4係用以顯示關於控制分別供給至上側電極及下側電極之電漿生成電力的滿電量大小或控制比率的情況之圖式。圖4中，橫軸係顯示處理空間S中之電漿中的自由基量Γ nr與處理空間S中之電漿中的離子Γ ni之比(Γ nr/Γ ni)，縱軸係顯示為表示相對於1個離子，成為被處理體表面之原子被削除幾個之參數的蝕刻產率(Etch Yield)。蝕刻產率會與在電漿處理所說之電漿處理速度(蝕刻速率)有正相關。亦即，蝕刻產率會藉由離子量與自由基量之相互反應來決定。另外，由於圖4所示之Γ nr/Γ ni與蝕刻產率之對應關係的細節係記載於「R.A.Gottscho,Gaseous Electronics Conference & American Physical Society,Nov,2011」，故在此省略其說明。
在控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小的情況，便可調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量。又，在控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率之情況，便可透過連通孔讓第1電漿中之電子從氣體擴散室16c朝處理空間S移動，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。亦即，該情況，便可自由地變更處理空間S中之電漿中的自由基量Γ nr與處理空間S中之電漿中的離子量Γ ni之比(Γ nr/Γ ni)。因此，如圖4所示，隨著Γ nr/Γ ni之變更，便可將蝕刻產率調節至最適當之值。其結果，便可得到被處理體之被處理面內的遮罩選擇比或CD等所欲之處理特性。例 如，在將蝕刻產率固定(將蝕刻速率固定)，而欲在晶圓W面內進行均勻的蝕刻之情況，則將第2電漿中之自由基量Γ nr與離子量Γ ni之比則變大即可。
如此般，相較於藉由柵極來將處理容器內部分割為電漿生成空間與處理空間的情況，根據第1實施形態，便可容易地得到被處理體之被處理面內之遮罩選擇比或CD等所欲的處理特性。
又，第1實施形態中，在間歇性地控制第2高頻電源10b之ON/OFF，而將第2高頻電源10b控制為OFF的期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來活性化被處理體表面，而生成活性化後被處理體之表面與朝處理空間S導入之第1電漿中的自由基的反應物。然後，第1實施形態中，係在將第2高頻電源10b控制為ON的期間，藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第3電漿中之離子量，而藉由已調整離子量之第3電漿來蝕刻反應物。其結果，即便在進行ALE處理的情況，亦可分別獨立調整用以得到被處理體之被處理面內的遮罩選擇比或CD等所欲之處理特性的離子密度與自由基密度。
(變形例)
接著，便就第1實施形態相關之電漿處理裝置的變形例來加以說明。圖5係顯示第1實施形態相關的電漿處理裝置之變形例的概略剖面圖。圖6係用以說明圖5所示之介電體構造的一範例的概略俯視圖。變形例之電漿處理裝置係僅在介電體16之構造、上側電極21及下側電極22之配置態樣以及控制部60之處理內容等與圖1所示之電漿處理裝置有所差異，其他構成則與圖1相同。從而，關於與圖1所示之電漿處理裝置相同之構成便省略說明。
如圖5及圖6所示，變形例之電漿處理裝置中，介電體16之上部介電體16a的氣體擴散室16內係設置有1個以上的環狀分隔壁24。1個以上之環狀分隔壁24係各自沿介電體16之徑向，換言之，半導體晶圓W之徑向來被配置於相異的位置。圖6中，環狀分隔壁24係沿半導體晶圓W之徑 向從中心側，以第1環狀分隔壁24a、第2環狀分隔壁24b及第3環狀分隔壁24c來加以表示。藉此，上部介電體16a之氣體擴散室16c便會沿半導體晶圓W之徑向從中心側來被分割為第1氣體擴散室16c-1、第2氣體擴散室16c-2、第3氣體擴散室16c-3及第4氣體擴散室16c-4。如此一來，上部介電體16a之氣體擴散室16c便會沿半導體晶圓W之徑向來被分割為同心圓狀之複數小空間。
另外，環狀分隔壁24之個數只要為1個以上便未有特別限制，但亦可例如圖6所示般為3個，亦可為2個，亦可為4個以上。
各第1氣體擴散室16c-1、第2氣體擴散室16c-2、第3氣體擴散室16c-3及第4氣體擴散室16c-4的下面係設置有為貫通孔之複數氣體流通孔16d。
下部介電體16b係以於厚度方向貫通下部介電體16b之複數氣體導入孔16e會重合於上部介電體16a之氣體流通孔16d的方式來被加以設置。下部介電體16b之氣體導入孔16e與上部介電體16a之氣體流通孔16d會建構出讓氣體擴散室16c連通於處理空間S之連通孔。藉此，各第1氣體擴散室16c-1、第2氣體擴散室16c-2、第3氣體擴散室16c-3及第4氣體擴散室16c-4便會透過連通孔來連通於處理空間S。藉由此般之構成，便會將供給至氣體擴散室16c之第1處理氣體透過氣體流通孔16d及氣體導入孔16e來噴淋狀地分散供給至處理容器1內之處理空間S。以下，便將氣體流通孔16d及氣體導入孔16e適當地稱為「連通孔」。
介電體(上部介電體16a)16係設置有用以朝各4個氣體擴散室(第1氣體擴散室16c-1、第2氣體擴散室16c-2、第3氣體擴散室16c-3以及第4氣體擴散室16c-4)導入處理氣體之4個氣體導入口16f。各4個氣體導入口16f係連接有從氣體供給配管17分歧的各4個分歧配管，而氣體供給配管17之基端係連接有第1氣體供給源18。另外，從氣體供給配管17分歧之各4個分歧配管係設置有開閉氣體供給配管17之閥17a及未圖示之流量調節器(MFC：Mass Flow Controller)等。
介電體16係形成於厚度方向貫通上部介電體16a、環狀分隔壁24及下部介電體16b，並至處理容器1內的處理空間S之複數貫通孔16g。各複數貫通孔16g係連接有從氣體供給配管19分歧之各複數分歧配管，而氣體供給配管19之基端係連接有第2氣體供給源20。另外，從氣體供給配管19 分歧之各複數分歧配管係設置有開閉氣體供給配管19之閥19a及未圖示之流量調節器(MFC)等。
又，介電體16(上部介電體16a)內部對應於各4個氣體擴散室之位置係複數形成有上側電極21與下側電極22之對。上側電極21與下側電極22之各對係各對向夾置4個氣體擴散室。
上側電極21與下側電極22之各對係透過各複數電力分配器23來連接有第1高頻電源10a。第1高頻電源10a會透過各複數電力分配器23來供給高頻電力至包含於上側電極21與下側電極22的各對之上側電極21及下側電極22的至少一者。更加詳細而言，第1高頻電源10a會藉由透過各複數電力分配器23來供給高頻電力至上側電極21及下側電極22之至少一者，來獨立地生成從第1氣體供給源18供給至4個氣體擴散室之第1處理氣體的電漿。以下，便將從第1高頻電源10a透過各複數電力分配器23來供給至上側電極21及下側電極22之至少一者的高頻電力，適當地稱為「電漿生成電力」。又，以下便將使用電漿生成電力來在4個氣體擴散室獨立生成的第1處理氣體之電漿適當地稱為「第1電漿」。
各複數電力分配器23會將從第1高頻電源10a輸入之電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配。被用於利用各複數電力分配器23之電漿生成電力的分配之滿電量大小及分配比率，換言之，從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小與比率係可變。各複數電力分配器23之滿電量大小欲分配比率之控制值會藉由例如後述之控制部60來個別地輸入。亦即，各複數電力分配器23會使用控制部60所輸入之滿電量大小與分配比率之控制值，來將從第1高頻電源10a所輸入之電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配。
變形例中之控制部60會藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從各4個氣體擴散室朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量。又，變形例中之控制部60會藉由控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從各4個氣體擴散室朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量。藉由該等自由基及電子來沿半導體晶圓W之徑向調整第2電漿中的自由基量及離子量之分布。 例如，控制部60會使用將電漿生成電力朝上側電極21及下側電極22分配之電力分配器23，來控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小及比率。
舉個更加詳細的範例來加以說明。控制部60會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小，來調整透過連通孔從各4個氣體擴散室朝處理空間S所供給之第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整第2電漿中之自由基量。此時，控制部60會將各複數電力分配器23之滿電量大小作為控制值來個別地輸出至複數電力分配器23。如此一來，第2電漿中之自由基密度會藉由分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小來加以控制。藉此，便可調整沿半導體晶圓W之徑向的第2電漿中之自由基量的分布。又，控制部60會藉由控制分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的比率，來調整透過連通孔從各4個氣體擴散室朝處理空間S所供給之第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整第2電漿中之離子量。此時，控制部60會將(供給至上側電極21之電漿生成電力)：(供給至下側電極22之電漿生成電力)=P1：P2作為各複數電力分配器23之分配比率的控制值來個別地輸出至複數電力分配器23。例如，控制部60會輸出P2相對於P1要大之電力分配器23的分配比率之控制值。P2相對於P1越大，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中的電子數會增加。其結果，便會使得對於處理空間S所存在之處理氣體中的氣體原子所衝撞之電子數增加，而使得在處理空間S生成之第2電漿中的離子量增加。又，例如，控制部60會輸出P2相對於P1要小的電力分配器23之分配比率的控制值。P2相對於P1越小，則透過連通孔從氣體擴散室16c朝處理空間S移動之第1電漿中的電子數會減少。其結果，便會使得對於處理空間S所存在之處理氣體中的氣體原子衝撞之電子數減少，而使得在處理空間S生成之第2電漿中的離子量減少。藉此，便可調整沿半導體晶圓W之徑向的第2電漿中之離子量分布。
根據變形例之電漿處理裝置，便可分別獨立控制從第1高頻電源10a分別供給至上側電極21及下側電極22之電漿生成電力的滿電量大小及比率。又，根據變形例之電漿處理裝置，便可分別獨立調整透過連通孔從各4 個氣體擴散室朝處理空間S所供給的第1電漿中之自由基量及電子量。藉由該等，便會沿半導體晶圓W之徑向來分別獨立調整第2電漿中之自由基量與離子量之分布。其結果，根據變形例之電漿處理裝置，便可獨立調整沿半導體晶圓W之徑向的自由基密度與離子密度之分布。
1‧‧‧處理容器
2‧‧‧載置台
2a‧‧‧基材
2b‧‧‧冷媒流道
2c‧‧‧冷媒入口配管
2d‧‧‧冷媒出口配管
3‧‧‧絕緣板
3a‧‧‧內壁構件
4‧‧‧支撐台
5‧‧‧聚焦環
6‧‧‧靜電夾具
6a‧‧‧電極
6b‧‧‧絕緣體
10a‧‧‧第1高頻電源
10b‧‧‧第2高頻電源
11b‧‧‧匹配器
12‧‧‧直流電源
16‧‧‧介電體
16a‧‧‧上部介電體
16b‧‧‧下部介電體
16c‧‧‧氣體擴散室
16d‧‧‧氣體流通孔
16e‧‧‧氣體導入孔
16f‧‧‧氣體導入口
16g‧‧‧貫通孔
17‧‧‧氣體供給配管
17a,19a‧‧‧閥
18‧‧‧第1氣體供給源
19‧‧‧氣體供給配管
20‧‧‧第2氣體供給源
21‧‧‧上側電極
22‧‧‧下側電極
23‧‧‧電力分配器
30‧‧‧背側氣體供給配管
45‧‧‧絕緣性構件
60‧‧‧控制部
61‧‧‧程序控制器
62‧‧‧使用者介面
63‧‧‧記憶部
71‧‧‧排氣口
72‧‧‧排氣管
73‧‧‧排氣裝置
74‧‧‧搬出入口
75‧‧‧閘閥
76,77‧‧‧沉積防護罩
W‧‧‧半導體晶圓
S‧‧‧處理空間

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，係具備有：處理容器，係區劃出處理空間；載置台，係配置於該處理空間，並載置被處理體；介電體，係以阻塞該處理空間之方式來安裝於該處理容器，並形成有內部空間，以及讓該內部空間連通於該處理空間之連通孔；第1及第2電極，係形成於該介電體內，並對向夾置該內部空間；第1氣體供給機構，係將被用於電漿處理之第1處理氣體供給至該內部空間；第1高頻電源，係藉由將第1高頻電力供給至該第1及第2電極之至少一者，來生成供給至該內部空間之該第1處理氣體的第1電漿；減壓機構，係藉由將該處理空間減壓，透過該連通孔來從該內部空間朝該處理空間導入該第1電漿中之自由基與該第1處理氣體；第2高頻電源，係藉由供給第2高頻電力至該載置台，來生成朝該處理空間所導入之該第1處理氣體的第2電漿，以將該第2電漿中之離子朝該被處理體吸引；以及控制部，係藉由控制分別供給至該第1及第2電極的該第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整該第2電漿中之自由基量，並藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整該第2電漿中之離子量。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該介電體之該內部空間係沿該被處理體之徑向而被分割為同心圓狀之複數小空間；該各複數小空間係透過該連通孔來連通至該處理空間；該第1及第2電極係形成於該介電體內對應於各該複數小空間之位置，並對向夾置各該複數小空間；該控制部係藉由控制分別供給至該第1及第2電極的該第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過該連通孔從該各複數小空間朝該處理空間 供給的該第1電漿中之自由基量，以藉由該自由基來沿該被處理體之徑向調整該第2電漿中的自由基量的分布；藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該各複數小空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來沿該被處理體之徑向調整該第2電漿中之離子量的分布。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中該控制部係進一步地調整分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的相位差。
  4. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中該控制部係進一步地調整分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的相位差。
  5. 如申請專利範圍第3項之電漿處理裝置，其中該控制部係將分別供給至該第1及第2電極之高頻電力的相位差調整為180°。
  6. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置，其中該控制部係將分別供給至該第1及第2電極之高頻電力的相位差調整為180°。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之電漿處理裝置，其更具備有將第2處理氣體供給至該處理空間之第2氣體供給機構；該第2高頻電源係藉由該將第2高頻電力供給至該載置台，來生成供給至該處理空間之該第1及第2處理氣體的第3電漿，而將該第3電漿中之離子朝該被處理體吸引；該控制部係進一步間歇性地控制該第2高頻電源之ON/OFF；在將該第2高頻電源控制為OFF之期間，藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來活性化該被處理體表面，而生成活性化後該被處理體之表面與朝該處理空間所導入之該第1電漿中的自由基之反應物；在將該第2高頻電源控制為ON之期間，藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整該第3電漿中的電漿中之離子量，而藉由已調整離子量之該第3電漿來蝕刻該反應物。
  8. 一種電漿處理方法，係使用電漿處理裝置之電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備有：處理容器，係區劃出處理空間；載置台，係配置於該處理空間，並載置被處理體；介電體，係以阻塞該處理空間之方式來安裝於該處理容器，並形成有內部空間，以及讓該內部空間連通於該處理空間之連通孔；第1及第2電極，係形成於該介電體內，並對向夾置該內部空間；第1氣體供給機構，係將被用於電漿處理之第1處理氣體供給至該內部空間；第1高頻電源，係藉由將第1高頻電力供給至該第1及第2電極之至少一者，來生成供給至該內部空間之該第1處理氣體的第1電漿；減壓機構，係藉由將該處理空間減壓，透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間導入該第1電漿中之自由基與該第1處理氣體；以及第2高頻電源，係藉由供給第2高頻電力至該載置台，來生成朝該處理空間所導入之該第1處理氣體的第2電漿，以將該第2電漿中之離子朝該被處理體吸引；其係藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的滿電量大小，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的自由基量，以藉由該自由基來調整該第2電漿中之自由基量；藉由控制分別供給至該第1及第2電極之該第1高頻電力的比率，來調整透過該連通孔從該內部空間朝該處理空間所供給之該第1電漿中的電子量，以藉由該電子來調整該第2電漿中之離子量。
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