TW202101579A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種電漿處理裝置，具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理裝置之特徵在於，進一步具備控制裝置，該控制裝置係在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間，上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟，上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間，上述第二時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明係關於電漿處理裝置及電漿處理方法。
在半導體裝置之製造工程中，要求對應於半導體裝置所含的組件之微細化或積體化。例如，在積體電路或奈米機電系統中，進一步推廣構造物之奈米規尺度化。
通常，在半導體裝置之製造工程中，為了成形微細圖案，使用微影技術。該技術係在光阻層上適用裝置構造之圖案，選擇性地對藉由光阻層之圖案而露出的基板進行蝕刻除去的技術。在之後的處理工程中，若在蝕刻區域內堆積其他材料時，可以形成積體電路。
然而，在光罩形狀轉印在下層膜之蝕刻工程要求更高的形狀控制性，例如蝕刻高深寬比之垂直形狀之時，需要高度的技術。作為如此之技術之一，所知的有在維持生成有電漿之狀態下，週期性地交替導入蝕刻氣體，和相於對其蝕刻氣體具有高蝕刻耐性之形成保護膜的沉積氣體，進行電漿蝕刻處理的氣體脈衝法。
例如，在專利文獻1中，揭示有交替導入氣體之時，為了更提高各氣體之效果，在導入蝕刻氣體之製程，和導入沉積氣體之製程，使產生自偏壓，藉此與氣體之導入同步變更朝向試料台供給的高頻電力。
在使用氣體脈衝法一面交替進行蝕刻和保護膜形成，一面進行蝕刻處理之情況，雖然在蝕刻後之加工孔側面形成被稱為信號擺動之微小階差形狀，但是在形成半導體裝置的時候不希望有該微小之階差形狀。為了抑制該微小的階差形狀，縮小交替導入之氣體的各個導入時間而設為1～3秒具有效果。
氣體朝處理室之導入量的控制一般藉由對氣體供給裝置(Mass Flow Controller：MFC)發出用以流出期待氣體流量的控制訊號而進行。但是，對氣體供給裝置發出流量之信號之後，至氣體被導入至處理室為止，由於氣體供給裝置之響應時間、氣體配管或噴淋板、處理室內之壓力或氣流等影響產生1秒左右之延遲，再者，其延遲持有約0.2～0.3秒的偏壓。
因此，將氣體導入時間設為1～3秒左右之情況，必須對氣體供給裝置發出控制訊號，考慮氣體實際被導入至處理室為止之延遲而進行控制。因為若不進行如此之控制時，在處理室內被導入進行蝕刻或保護膜形成之製程之氣體之時序，和將使產生偏壓或電漿之電力等的製程參數控制成最適合於各個製程的值之時序，產生無法忽略的時間偏差，變成無法實現最佳的處理之故。
再者，為了減少氣體導入之延遲時間之偏差之影響，必須一面即時掌握氣體朝處理室導入之正確時間，一面進行其他的製程參數之控制。
就以使判定蝕刻氣體和沉積氣體之更換的方法，如專利文獻2揭示般，有藉由使用發光光譜/質譜儀檢測出氣體比，求出蝕刻氣體和沉積氣體之更換時間，使高頻電力同步之方法。
再者，如專利文獻3揭示般，根據電漿阻抗之變化，檢測到從一方之氣體切換至另一方之氣體之後，以使從高頻電源被供給之高頻電力變化之方式，控制高頻電源。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開昭60-50923號公報 專利文獻2：日本特開平2-105413號公報 專利文獻3：日本特開2016-92342號公報
[發明所欲解決之課題]
但是，在上述以往技術中，無充分考慮到在複數電漿處理裝置間產生之機差的課題。具體而言，在專利文獻2或專利文獻3所揭示的方法中，因以氣體之更換為基準使高頻電力變化，蝕刻氣體或沉積氣體等在處理室內流動之時間，成為施加與各個氣體對應的高頻電力之時間。
藉由氣體供給裝置等被構成的氣體供給系統比起高頻電力源，響應性較差，依此在複數裝置之氣體供給系統間的響應性之差也大於複數裝置之高頻電力源間的響應性之差。但是，因高頻電力之施加時間藉由氣體在處理室流動之時間而決定，故在複數電漿處理裝置間，氣體供給系統之響應性之機差成為高頻電力之施加時間之機差而呈現出。依此，有在電漿處理裝置間產生較藉由高頻電力源之響應性之機差產生的施加時間之機差更大的機差，處理時間具有偏差而降低量產安定性之課題
以上，鑒於上述課題，本發明之目的係以提供電漿處理裝置及電漿處理方法，其係在一面週期性地切換氣體一面進行電漿處理的複數電漿處理裝置間，可以進行高頻電力之施加時間之機差小且形狀控制性高的電漿蝕刻。 [用以解決課題之手段]
為了解決上述課題，代表本發明之電漿處理裝置係藉由下述達成：具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理裝置進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理裝置係藉由下述達成：具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理裝置進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理裝置係藉由下述達成：具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理裝置進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理裝置係藉由下述達成：具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理裝置進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理方法係藉由下述達成：使用電漿處理裝置，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理方法係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理方法係藉由下述達成：使用電漿處理裝置，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理方法係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理方法係藉由下述達成：使用電漿處理裝置，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理方法係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
此外，代表本發明之電漿處理方法係藉由下述達成：使用電漿處理裝置，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，其中，該電漿處理方法係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。 [發明之效果]
若藉由本發明則可以提供一種電漿處理裝置及電漿處理方法，其係在一面週期性地切換氣體一面進行電漿處理的複數電漿處理裝置間，可以進行高頻電力之施加時間之機差小且形狀控制性高的電漿蝕刻。 上述以外之課題、構成及效果係藉由以下之實施形態的說明而明顯可知。
以下，針對本發明之實施形態，一面參考圖面一面予以說明。 圖1為表示與本實施形態所涉及之電漿處理裝置之全體構成之概略的縱剖面圖。在真空容器101之上部設置用以將蝕刻氣體導入至真空容器101內之噴淋板102、用以氣密密封處理室上部之介電質窗103，構成處理室104。噴淋板102係經由氣體配管105連接複數氣體供給裝置(MFC)106，各氣體供給裝置106分別連接用以進行地將蝕刻處理之SF6 或O2 氣體等之處理用氣體源(省略圖示)。
藉由上述複數氣體供給裝置，設為用以進行蝕刻處理之第1製程氣體(蝕刻氣體)，和用以進行保護膜形成處理之第2製程氣體(沉積氣體)在一定週期交替經由氣體配管105及噴淋板102而可以導入至處理室104的裝置。在此，第1製程氣體構成第一步驟之氣體即是第一氣體，第2製程氣體構成第二步驟之氣體即是第二氣體。
另外，蝕刻氣體及沉積氣體即使為單一氣體亦可，即使為複數氣體之組合亦可。再者，為了降低氣體之切換時之放電不穩定性，使蝕刻氣體及沉積氣體添加Ar氣體或He氣體等之不會改變各製程之特性太大的稀有氣體作為共通氣體為佳。再者，真空容器101經由真空排氣口115而連接有真空排氣裝置(省略圖示)，設為可以控制處理室104內之壓力者。
在該電漿處理裝置中之電漿產生機構係由產生被稱為微波之2.45GHz之電磁波的電磁波產生用電源(磁控)107、微波匹配器108及磁場產生線圈109構成，藉由從第一高頻電源亦即電磁場產生用電源107被振盪之電磁波(第一高頻電力)，和藉由磁場產生線圈109被形成之磁場的電子迴旋共振(Electron Cyclotron Resonance：ECR)在處理室104產生電漿。
再者，在與噴淋板102相向之處理室104下部，配置有載置加工對象之試料亦即半導體基板111之試料台112。試料台112經由高頻匹配器113而連接第二高頻電源亦即高頻電源114。
藉由從被連接於試料台112之高頻電源114供給高頻電力(第二高頻電力)，一般在試料台112上產生被稱為自偏壓的負電壓，電漿中之離子藉由自偏壓被加速而垂直地射入至半導體基板111，半導體基板111被蝕刻。
控制裝置116係根據事先決定的製程條件控制上述該些裝置。再者，控制裝置116係藉由以下說明之方法，將朝向處理室104的氣體導入，從微波匹配器108或高頻匹配器113接收與電漿阻抗有關之資料，而檢測氣體是否被導入至處理室104，於檢測後，進行使氣體以外之製程參數變化的時序之控制。作為如此之製程參數之變化，例如有以與第一步驟對應之第1值和與第二步驟對應之第2值使第1高頻電力變化，或以與第一步驟對應之第1值和與第二步驟對應之第2值使第2高頻電力變化者。
圖2表示與氣體之切換同步而使第二高頻電力變化之情況，藉由氣體供給之設定(S10)氣體被導入至處理室104(S11)為止，對應於時間，第二高頻電力之施加時間t相對於基準之步驟時間T如何地變動。
在以下之控制中，「氣體供給設定訊號之接通」係指控制裝置116對氣體供給裝置106發出指示氣體供給之氣體供給設定訊號之意，「氣體供給設定訊號之斷開」係指控制裝置116中斷對氣體供給裝置106發出氣體供給設定訊號之意。
使從控制裝置116發出至氣體供給裝置106之氣體供給設定訊號與基準之步驟時間同步而使接通/斷開變化。首先，在設定成氣體供給設定訊號之接通(S10)之情況，被導入至處理室104內之氣體流量，因相對於氣體供給裝置106之設定訊號的響應之延遲，還有通過氣體配管105及噴淋板102所需的時間，故比起氣體供給設定訊號之接通(S10)延遲增加。
檢測到在處理室104內流通期待的氣體(S11)之後，配合決定好的製程條件，使朝向高頻電源114之高頻設定訊號從Low變化至High(S12)，將第二高頻電力從第一值變更成第二值。依此，從氣體供給設定訊號之接通(S10)至高頻設定訊號之變化(S12)為止，設定經過時間b。將時間b設為從步驟之開始時間至氣體之供給開始時間為止的第一時間。
再者，從氣體供給設定訊號之接通(S10)經過時間T，且設為氣體供給設定訊號之斷開(S13)之情況，產生氣體減少之延遲。具體而言，由於相對於氣體供給裝置106之設定訊號的響應之延遲，還有排出被填充於氣體配管105及噴淋板102之氣體所需的時間，故相對於氣體供給設定訊號之斷開(S13)延遲從處理室104內排出氣體。
檢測到處理室104內期待的氣體被排出(S14)之後，配合已決定的製程條件使高頻設定訊號從High變化至Low(S15)。依此，從氣體供給設定訊號之斷開(S13)至高頻設定訊號之變化(S15)為止，設定經過時間a。將時間a設為從步驟之結束時間至氣體之供給結束時間為止的第二時間。
氣體從氣體供給設定訊號之接通(S10)被導入至處理室104為止之時間b，和氣體從氣體供給設定訊號之斷開(S13)到氣體從處理室104被排出為止之時間a，係依據對象步驟之氣體的流量或氣體的黏性等之特性，及對象步驟前後之步驟之氣體的流量或氣體之黏性之特性而變化。再者，氣體條件在前後之步驟不同之情況，時間a、b不會成為相等的時間。
因高頻設定訊號相對於基準之開始時間，僅以時間b延遲上升，並且以較基準之結束時間長的時間a持續，故設定成對象步驟之第二高頻電力之時間t成為(T+a-b)，成為僅時間差(a-b)與基準之步驟時間不同的情形。
時間差(a-b)係依據氣體供給裝置106之響應性而變化的數值，時間差(a-b)藉由各電漿處理裝置之氣體供給裝置之機差而變化。因此，施加第二高頻電力的時間t=(T+a-b)也變化。因施加第二高頻電力之時間對半導體基板進行電漿處理之結果影響很大，故藉由氣體供給裝置之機差，在電漿處理裝置間的半導體基板之處理結果出現差異。
在降低藉由氣體供給裝置之機差而產生的第二高頻電力施加時間t之電漿裝置間機差時，為了消除在時間差(a-b)變動的部分，必須僅以時間差(a-b)部分修正決定第二高頻電力之施加時間的在處理室104內流通對象步驟之氣體的時間。為了變更氣體流通的時間，若將設定有成為其來源的氣體供給的氣體供給時間從T變更成{T-(a-b)}即可。藉由使氣體供給時間成為{T-(a-b)}，第二高頻電力之施加時間t成為 t=T-(a-b)+(a-b)=T 可以設為不含時間差(a-b)，可以設為不含氣體供給裝置等之機差的時間。
但是，使氣體供給設定訊號予以斷開後至從處理室104排出對象之氣體為止之時間a，實際上若不係在使氣體供給設定訊號予以斷開且高頻設定訊號變化之後則無法得知，故必須於調整前先測量時間a。在氣體脈衝法中，因重複數次由複數步驟構成之一個循環，故若控制裝置116使用在前一個的循環中所測量出的時間來變更對象循環之氣體供給時間即可。
圖3係在上述方法中重複進行藉由兩個步驟被構成之處理之氣體脈衝法所致的電漿處理方法中，控制氣體供給裝置106及高頻匹配器113之情況之流程圖，圖4係根據其流程圖而控制氣體供給裝置及高頻電源之情況的時序圖。
在電漿處理裝置之動作開始時(圖4之SQ00)，因使氣體供給設定訊號予以接通後至氣體被導入至處理室104為止之時間還未被測量，故在圖3之步驟S100中，將第2氣體之導入延遲的時間a及第1氣體之導入延遲時間b分別設定成初期值0。
在氣體脈衝法中，同時進行一方之氣體(第1氣體)之供給停止，和另一方之氣體(與第1氣體不同之第2氣體)之供給開始。但是，於切換氣體之供給設定之後，若不藉由另一方之氣體推出被填充於氣體配管105內之一方的氣體時，則不進行一方之氣體的排出和另一方之氣體的導入。因此，第2氣體之導入延遲的時間a可以視為將第1氣體之供給設定訊號予以斷開(圖2之S13)後排出第1氣體(圖2之S14)為止之時間。同樣，第1氣體之導入延遲的時間b可以視為使第2氣體之供給設定訊號予以斷開後至第2氣體被排出為止的時間。
接著，在步驟S101中，首先以供給第1製程氣體之方式，控制裝置116對氣體供給裝置106發送第1氣體供給設定訊號(圖4之SQ01)，在步驟S102中，僅等待處理室104內之氣流或壓力穩定為止的等待時間T0 。從圖4之SQ02開始第一步驟。
在步驟S103中，控制裝置116係以電磁波產生用電源107對處理室供給電漿生成用之微波，並且藉由以磁場產生線圈109產生磁場，生成電漿。又，控制裝置116接著藉由高頻電源114對試料台112供給因應第一步驟之第二高頻電力之值的高頻電力，使產生自偏壓(圖4之SQ03)等，藉由將裝置各部控制成第1製程參數，開始蝕刻處理。
在步驟S104中，控制裝置116係僅等待由成為基準之第1步驟時間T1 減去時間差(a-b)之時間後，在步驟S105中，將第1製程氣體之供給設定訊號予以斷開(圖4之SQ04)，同時將第2製程氣體之供給設定訊號予以接通(圖4之SQ05)。在圖4之SQ04，第一步驟結束，從圖4之SQ05開始第二步驟。由於在第1循環之時，無先前的循環，故為a=b=0，因此雖然氣體供給設定訊號成為接通之時間保持在T1 ，但是在第2循環之後，使用在上一個循環所獲得的時間a、b，可以變更氣體供給設定訊號成為接通的時間。
之後，雖然從第一步驟移行至第二步驟，當從處理室內之氣體從第1製程氣體切換至第2製程氣體時，電漿阻抗變化，第二高頻電力之匹配點也變化，產生第二高頻電力之反射波(圖4之SQ06)。在步驟S106中，控制裝置116利用該反射波之資訊，檢測處理室104內之氣體藉由第1製程氣體切換成2製程氣體(圖4之SQ07)。
接著，在步驟S107中，控制裝置116計算藉由第2製程氣體之供給設定訊號之接通(圖4之SQ05)處理室內切換成第2製程氣體之時(圖4之SQ07)為止之時間a0 ，在步驟S108藉由高頻電源114設定第二高頻電力(圖4之SQ08)。換言之，控制裝置116係以從第一步驟之第二高頻電力之值變換成第二步驟之第二高頻電力之值之方式，控制高頻電源114。在此，將從步驟S105至步驟S106為止之時間不設為a而設為a0 ，係因為至朝下一個循環移行為止不更新a之故，移行至下一個循環之時，控制裝置116將a0 代入且置換成時間a(後述步驟S114)。
於第2製程氣體之情況，因導入之延遲時間和排出之延遲時間與第1製程氣體相反，故控制裝置116在步驟S109等待從成為基準之第2步驟時間T2 減去時間差(b-a)後的時間。換言之，控制裝置116係以第2製程氣體之供給時間成為從第二步驟之時間T2 減去特定值(b-a)後之時間之方式，控制第2製程氣體之供給時間。因步驟S109為一個循環之最後(圖4之SQ10)，故控制裝置116係判定在步驟S110判定是否重複設定的次數，不重複設定次數之情況，移行至下一個循環。
控制裝置116因在步驟S109中，僅以時間{T2 -(b-a)}供給第2製程氣體，故在下一個循環亦即步驟S111中，將第2製程氣體之供給設定訊號予以斷開(圖4之SQ09)，同時將第1製程氣體之供給設定訊號予以接通(圖4之SQ)。當處理室104內之氣體由第2製程氣體切換成第1製程氣體時，與步驟S106之情況相同，產生第二高頻電力之反射波(圖4之SQ12)，故根據其資訊，控制裝置116在步驟S112檢測氣體已切換。
接著，在步驟S113中，計算從第1製程氣體之供給設定訊號之接通(圖4之S111)至處理室104內切換至第1製程氣體之時(圖4之SQ13)為止之時間b。
依此，因求出從第1製程氣體切換至第2製程氣體為止之時間a0 ，和由第2製程氣體切換至第1製程氣體為止之時間b之雙方，故控制裝置116在步驟S114以a0 更新時間a，同時使流程返回至步驟S103，再次將第二高頻電力設定成與第一步驟對應之值，移行至下一個循環的處理。換言之，控制裝置116係以第1製程氣體之供給時間成為從第一步驟之時間T1 減去特定值(b-a)後之時間之方式，控制第1製程氣體之供給時間。
之後，在步驟S110中，直至判定到達至規定的處理次數為止，氣體脈衝法持續蝕刻處理，當判定程到達時則結束蝕刻處理。若藉由本實施形態時，從圖4明顯可知，在第1循環，相對於第1步驟時間T1 ，因應第一步驟而施加第二高頻電力的時間t1 不同，再者，相對於第2步驟時間T2 ，因應第二步驟而施加第二高頻電力的時間t2 不同。但是，藉由實行上述步驟，在第2循環之後，可以成為T1 ≒t1 、T2 ≒t2 。
換言之，控制裝置116能以第一步驟之第二高頻電力之供給時間成為與第一步驟之時間大概相等之方式，使用時間a和時間b，控制第1製程氣體之供給時間，再者能以第二步驟之第二高頻電力之供給時間成為與第二步驟之時間大概相等之方式，使用時間a和時間b控制第2製程氣體之供給時間。
另外，控制裝置116亦能以從第一步驟之第一高頻電力之值變換成第二步驟之第一高頻電力之值之方式，控制電磁波產生用電源107。在此情況，控制裝置116能以第一步驟之第一高頻電力之供給時間成為與第一步驟之時間大概相等之方式，使用時間a和時間b，控制第1製程氣體之供給時間，再者能以第二步驟之第一高頻電力之供給時間成為與第二步驟之時間大概相等之方式，使用時間a和時間b控制第2製程氣體之供給時間。
因使用在前循環被測量的氣體導入之延遲時間，故無法使第二高頻電力之施加時間t1 、t2 和成為基準之步驟時間T1 、T2 完全相等。但是，因即使為前循環之氣體導入之延遲時間，亦為包含有氣體供給裝置之機差的時間，故藉由使用該時間而變更氣體供給之設定時間的情形，在複數電漿處理裝置間能夠降低第二高頻電力之施加時間的機差。
再者，雖然圖3及圖4被適用於1循環以兩個步驟重複處理之情況，但是即使構成1循環之步驟為3步驟以上，亦能適用本發明。
也可能有在以複數步驟構成的循環之步驟間之一部分不實行氣體之切換的終點檢測之情況。即使在此情況下，為了適用本發明，若在檢測氣體之切換的終點而使第二高頻電力變化之步驟間計算氣體之延遲時間，將不進行終點檢測而使第二高頻電力變化之步驟間之氣體延遲時間視為0，實施氣體供給時間之調整即可。
在本實施形態中，以電漿阻抗之變化為基準檢測處理室內之氣體切換，計算從氣體供給設定訊號之接通至氣體被供給至處理室為止之時間。但是，除此之外，即使藉由使用來自電漿之發光光譜強度之變化而檢測出處理室內之氣體的切換的方法、在處理室安裝粒子測量器，對處理室內之氣體分子進行分析而檢測氣體之切換的方法等，亦能夠計算從氣體供給設定訊號之接通至氣體被供給至處理室為止之時間。
並且，本發明並不限定於上述實施例，包含各種變形例。例如，對於使用感應耦合型電漿(Inductively Coupled Plasma：ICP)處理裝置、電容耦合型電漿(Capacitively Coupled Plasma：CCP)處理裝置等，於檢測到處理室內之氣體的切換之後，切換第二高頻電力者，能夠適用。
再者，上述實施例係為了容易理解並說明本發明而詳細說明，本發明不一定係限定於具備說明的所有構成者，能夠在不脫離其意旨之範圍進行各種變更。
101:真空容器 102:噴淋板 103:介電體窗 104:處理室 105:氣體配管 106:氣體供給裝置 107:電磁波產生用電源 108:微波匹配器 109:磁場產生線圈 110:空洞共振器 111:半導體基板 112:試料台 113:高頻匹配器 114:高頻電源 115:真空排氣口 116:控制裝置
[圖1]為說明與本發明之實施形態有關之電漿處理裝置之構成的縱剖面圖。 [圖2]為表示在與氣體之切換同步產生高頻電力之情況，高頻施加時間變動的圖。 [圖3]為表示以設定供給之後氣體朝處理室被導入為止之延遲時間為基準，使朝向與本發明之實施例有關的氣體供給裝置之氣體供給設定訊號的設定時間予以變化之動作的流程圖。 [圖4]為依據圖3之流程圖調整朝向氣體供給裝置之氣體供給設定訊號的設定時間之情況的時序圖。

Claims (10)

  1. 一種電漿處理裝置，具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理裝置之特徵在於，進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  2. 一種電漿處理裝置，具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理裝置之特徵在於，進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  3. 如請求項1或2記載之電漿處理裝置，其中 上述控制裝置係以上述第一氣體供給時間成為從上述第一步驟之時間減去特定值後的時間之方式，控制上述第一氣體供給時間， 上述特定值係從上述第二時間減去上述第一時間後的值。
  4. 一種電漿處理裝置，具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理裝置之特徵在於，進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  5. 一種電漿處理裝置，具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理裝置之特徵在於，進一步具備控制裝置，該控制裝置係 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  6. 如請求項4或5記載之電漿處理裝置，其中 上述控制裝置係以上述第二氣體供給時間成為從上述第二步驟之時間減去特定值後的時間之方式，控制上述第二氣體供給時間， 上述特定值係從上述第一時間減去上述第二時間後的值。
  7. 一種電漿處理方法，屬於使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理方法之特徵在於， 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  8. 一種電漿處理方法，屬於使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理方法之特徵在於， 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第一步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第一步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第一氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  9. 一種電漿處理方法，屬於使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理方法之特徵在於， 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第一高頻電力從上述第一步驟之上述第一高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第一高頻電力之值之方式，控制上述第一高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第一高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
  10. 一種電漿處理方法，屬於使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置具備對試料進行電漿處理的處理室，和供給用以生成電漿之第一高頻電力的第一高頻電源，和載置上述試料的試料台，和對上述試料台供給第二高頻電力的第二高頻電源，該電漿處理方法之特徵在於， 在根據從第一步驟之氣體亦即第一氣體切換至第二步驟之氣體亦即第二氣體之時產生的電漿阻抗之變化，以將上述第二高頻電力從上述第一步驟之上述第二高頻電力之值變換至上述第二步驟之上述第二高頻電力之值之方式，控制上述第二高頻電源之情況，以上述第二步驟之上述第二高頻電力之供給時間成為與上述第二步驟之時間大致相等之方式，使用第一時間和第二時間控制上述第二氣體之供給時間， 上述第一步驟及上述第二步驟係構成電漿處理條件之步驟， 上述第一時間係從上述第一步驟之開始時間至上述第一氣體之供給開始時間為止之時間， 上述第二時間係從上述第一步驟之結束時間至上述第一氣體之供給結束時間為止之時間。
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