TW202147445A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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大秦充敬
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Abstract

本發明之目的在於提高電漿蝕刻的處理性能。 本發明之電漿處理裝置包含：電漿處理腔室、基板支撐部、電漿源RF產生部及偏壓RF產生部。基板支撐部係配置於電漿處理腔室內。電漿源RF產生部係產生電漿源RF訊號。電漿源RF訊號包含複數電漿源週期，各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態。電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準。偏壓RF產生部係與基板支撐部結合，以產生偏壓RF訊號。偏壓RF訊號包含分別與複數電漿源週期對應的複數偏壓週期。各偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態。偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準。

Description

電漿處理裝置
以下本發明所揭露係關於一種電漿處理裝置。
專利文獻1揭露了一種技術，在使用了感應耦合型電漿（Inductively Coupled Plasma：ICP、亦稱為變壓器結合型電漿（Transformer Coupled Plasma：TCP））的裝置中，將RF（Radio Frequency，射頻）訊號脈衝化。此專利文獻1例如係揭露了，使供給至線圈的電漿源RF訊號與供給至夾頭的偏壓RF訊號同步，以使脈衝順序變成相反。 ﹝先前技術文獻﹞ ﹝專利文獻﹞
﹝專利文獻1﹞美國專利申請公開第2017／0040174號說明書
﹝發明所欲解決之問題﹞
本發明係提供一種可提高電漿蝕刻之處理性能的技術。 ﹝解決問題之技術手段﹞
依本發明之一態樣的電漿處理裝置包含：電漿處理腔室、基板支撐部、電漿源RF產生部及偏壓RF產生部。基板支撐部係配置於電漿處理腔室內。電漿源RF產生部係與電漿處理腔室結合，以產生電漿源RF訊號。電漿源RF訊號包含複數電漿源週期，各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態。電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準。偏壓RF產生部係將偏壓RF訊號供給至底部電極。偏壓RF訊號包含分別與複數電漿源週期對應的複數偏壓週期。各偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態。偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準。第一偏壓週期中的往偏壓導通狀態轉變之時間點，係相對於「與第一偏壓週期對應之第一電漿源週期中的往電漿源導通狀態轉變之時間點」而偏移。 ﹝發明效果﹞
依本發明，可提高電漿蝕刻的處理性能。
以下，一邊參照圖式，一邊詳細說明用於實施依本發明之電漿處理裝置的態樣（以下，記載為「實施態樣」）。又，並非藉由該等實施態樣而限定本發明。又，各實施態樣可在不使處理內容矛盾的範圍內適當組合。又，在以下的各實施態樣中對於同一部位係賦予同一符號，並省略重複之說明。
（在蝕刻中產生的形狀異常之例子） 首先，在針對實施態樣說明前，先說明在矽膜的蝕刻中產生的形狀異常之例子。圖12係用於說明在矽膜的蝕刻中產生的形狀異常之一例的圖式。
近年來，在半導體製造技術中，係著眼於加工「寬高比」較高的孔之技術。就一例而言，有高寬高比連接器（High Aspect Ratio Contact：HARC）。HARC係用於DRAM（Dynamic Random Access Memory，動態記憶體）及三維NAND（反及閘）。用於DRAM的HARC之寬高比例如為45，用於三維NAND的HARC之寬高比係超過65。
隨著形成的孔之寬高比越高，則越難以在垂直方向上筆直地形成孔。例如，如圖12之（A）所示，會產生越接近孔之底部附近，越向前端逐漸變窄的現象。一般認為關於此現象的原因，例如係電漿中的離子之入射方向相對於孔的深度方向而變得傾斜，導致離子難以輸送至孔的底部。又，一般認為離子會滯留於孔中，而阻礙後續離子的進路等。
又，如圖12之（B）所示，有時因蝕刻而受到切削的物質、及因電漿而產生的反應產生物會堆積於基板。若此物質堆積於孔的開口附近，則孔的開口會封閉，而使蝕刻變得無法進展。又，即使開口未完全封閉，有時因蝕刻而產生的產生物亦會滯留於孔的內部。若產生物滯留於孔的內部，則離子會變得難以到達孔的內部，而使孔的形狀扭曲或使蝕刻變得難以進展。
又，有時會因蝕刻而切削遮罩開口的邊緣部分。此情況下，如圖12之（C）所示，會產生被稱為彎曲（bowing）的現象，該彎曲的現象，係離子對孔的入射方向扭曲而撞擊到孔的側壁，使孔的形狀扭曲成桶狀。
如此，高寬高比的電漿處理，會因為電漿中所產生的自由基及離子、以及藉由電漿處理而產生的反應產生物，而左右處理性能。因此，期望可根據電漿處理的進行程度，而單獨地控制產生之反應物種、自由基及副產物等的技術。
（實施態樣） 在以下說明的實施態樣中，係藉由脈衝狀地施加用於電漿產生時的RF（射頻）電力，而控制電漿處理的參數亦即各物理量。控制的物理量例如為離子能量、離子入射角、自由基通量、離子通量、及副產物的量等。
在以下說明的依本發明之實施態樣的電漿處理裝置為ICP裝置。實施態樣的電漿處理裝置之控制部，係藉由控制訊號而控制供給至線圈（天線）的RF電力（電漿源RF訊號，電漿源電力）。在一實施態樣中，係藉由電漿源RF訊號的供給，而產生高密度的電漿。又，RF電力的供給能以多種態樣實現。例如，亦可基於預先準備好的程式，而使電漿處理裝置的控制部切換來自複數電漿源RF產生部的電力供給路徑，以依序脈衝狀地供給不同功率位準的電漿源電力。
將對線圈供給RF電力的期間稱為導通期間，將停止對於線圈的RF電力供給之期間稱為斷開期間。電漿源RF訊號具有與導通期間對應的第一狀態例如導通狀態（電漿源導通狀態）、及與斷開期間對應的第二狀態例如斷開狀態（電漿源斷開狀態）。電漿源RF訊號，係以第一狀態之導通期間及其後續的第二狀態之斷開期間作為一個週期（電漿源週期）的脈衝訊號。電漿源RF訊號的頻率例如宜在約0.1kHz～約10kHz。
又，實施態樣的電漿源RF訊號，可在第一狀態中於兩個以上的位準（例如，第一電漿源功率位準、第二電漿源功率位準）中轉變。例如，電漿源RF訊號亦可在第一狀態中於四個位準間轉變。例如，電漿源RF訊號的第一狀態可具有：將預先設定好的值的RF電力供給至線圈的第一位準、將低於第一位準的值的RF電力供給至線圈的第二位準、及將低於第二位準的值的RF電力供給至線圈的第三位準。例如，電漿源RF訊號可具有：將27MHz、約1300瓦的RF電力供給至線圈的第一位準、將約400瓦的RF電力供給至線圈的第二位準、及將約50瓦的RF電力供給至線圈的第三位準。又，第一位準的電漿源電力例如可為約300瓦～約500瓦。第二位準的電漿源電力可根據殘留自由基狀態而任意設定。另外，在以下的記載中，在第一狀態中，亦將第一～第三位準分別稱為高位準、中位準、低位準。又，在一個波形中只包含兩個導通狀態之位準的情況下，與實際的值無關，而稱為高位準、低位準。又，以下的說明中，亦將高位準、中位準、低位準的電漿源電力PS 分別記載為PSH 、PSM 、PSL 。又，亦將電漿源RF訊號為斷開狀態時的電漿源電力PS 之值，記載為PSOFF 。
又，控制部係藉由控制訊號而控制供給至電漿處理裝置之底部電極的RF電力（偏壓RF訊號、偏壓電力）。在一實施態樣中，係藉由偏壓RF訊號的供給，而在載置於底部電極上的基板中產生離子結合，以產生反應物種及自由基。又，RF電力的供給能以多種態樣實現。例如，亦可基於預先準備好的程式，而使電漿處理裝置的控制部切換來自複數偏壓RF產生部的電力供給路徑，以依序脈衝狀地供給不同功率位準的偏壓電力。
將對底部電極供給RF電力的期間稱為導通期間，將停止對於底部電極之RF電力供給的期間稱為斷開期間。偏壓RF訊號具有：與導通期間對應的第一狀態例如導通狀態（偏壓導通狀態）、及與斷開期間對應的第二狀態例如斷開狀態（偏壓斷開狀態）。偏壓RF訊號係以第一狀態之導通期間及其後續的第二狀態之斷開期間作為一個週期（偏壓週期）的脈衝訊號。偏壓RF訊號的頻率例如宜在約0.1kHz～約10kHz。
又，實施態樣的偏壓RF訊號，可在第一狀態中於兩個以上的位準（例如，第一偏壓功率位準、第二偏壓功率位準）中轉變。例如，偏壓RF訊號亦可在第一狀態中於四個位準間轉變。例如，偏壓RF訊號的第一狀態可包含：將預先設定好之值的RF電力供給至底部電極的第一位準、將低於第一位準之值的RF電力供給至底部電極的第二位準、及將低於第二位準之值的RF電力供給至底部電極的第三位準。例如，偏壓RF訊號亦可包含：將13Mhz、約900瓦的RF電力供給至底部電極的第一位準、將約270瓦的RF電力供給至底部電極的第二位準、及將約180瓦的RF電力供給至底部電極的第三位準。又，第一位準的偏壓電力例如可在約300瓦～約500瓦。又，第二位準的偏壓電力可根據殘留自由基狀態而任意設定。另外，以下記載中，在第一狀態中，亦將第一～第三位準分別稱為高位準、中位準、低位準。又，在一個波形中只包含兩個導通狀態之位準的情況下，與實際的值無關，而稱為高位準、低位準。又，以下說明中，亦將高位準、中位準、低位準的偏壓電力PB 分別記載為PBH 、PBM 、PBL 。又，亦將偏壓RF訊號為斷開狀態時的偏壓電力PB 之值記載為PBOFF 。
以下，首先說明執行電漿處理的電漿處理裝置之構成例。
（依本發明之實施態樣的電漿處理裝置之構成例） 圖1係依本發明之實施態樣的電漿處理裝置之構成的概念圖。圖2係顯示圖1之電漿處理裝置之構成之一例的概略縱剖面圖。參照圖1及圖2，說明依本發明之實施態樣的電漿處理裝置1。又，圖2所示的電漿處理裝置1係所謂的感應耦合型電漿（Inductively-coupled plasma：ICP）裝置，具有用於產生感應耦合型電漿的電漿源。
電漿處理裝置1包含：電漿處理腔室10、氣體供給部20、電力供給部30及排氣系統40。電漿處理腔室10包含介電體窗10a及側壁10b。介電體窗10a及側壁10b係界定電漿處理腔室10內的電漿處理空間10s。又，電漿處理裝置1包含配置於電漿處理空間10s內的支撐部11、邊緣環12、氣體導入部13及天線14。支撐部11包含基板支撐部11a及邊緣環支撐部11b。邊緣環支撐部11b係配置成將基板支撐部11a的外周面包圍。天線14係配置於電漿處理腔室10（介電體窗10a）的頂部或是上方。
基板支撐部11a具有基板支撐區域，並將基板支撐在基板支撐區域上。在一實施態樣中，基板支撐部11a包含靜電夾頭及底部電極。底部電極配置於靜電夾頭之下。靜電夾頭係作為基板支撐區域而發揮功能。又，雖圖示省略，但在一實施態樣中，基板支撐部11a亦可包含調溫模組，將靜電夾頭及基板中至少一個調節至目標溫度。調溫模組可包含加熱器、流道、或是它們的組合。如冷媒、傳熱氣體這樣的調溫流體係流動於流道。
邊緣環12係配置成在底部電極的周緣部頂面中將基板W包圍。邊緣環支撐部11b具有邊緣環支撐區域，並將邊緣環12支撐在邊緣環支撐區域上。
氣體導入部13係將來自氣體供給部20之至少一種的處理氣體，供給至電漿處理空間10s。在一實施態樣中，氣體導入部13包含中央氣體注入部13a及／或側壁氣體注入部13b。中央氣體注入部13a係配置於基板支撐部11a的上方，並安裝在形成於介電體窗10a的中央開口部。側壁氣體注入部13b係安裝在形成於電漿處理腔室10之側壁的複數側壁開口部。
氣體供給部20亦可包含至少一個的氣體電漿源21及至少一個的流量控制器22。在一實施態樣中，氣體供給部20係將一種或是一種以上的處理氣體，從分別對應的氣體電漿源21經由分別對應的流量控制器22而供給至氣體導入部。各流量控制器22例如亦可包含質量流量控制器或是壓力控制式的流量控制器。再者，氣體供給部20亦可包含一個或是一個以上的流量調變元件，將一個或是一個以上的處理氣體之流量加以調變或是脈衝化。
電力供給部30包含與電漿處理腔室10結合的RF電力供給部31。RF電力供給部31係將RF訊號（RF電力，例如電漿源RF訊號及偏壓RF訊號），供給至底部電極及天線14。藉此，從供給至電漿處理空間10s的至少一種的處理氣體產生電漿。在一實施態樣中，RF訊號係被脈衝化。藉此，產生脈衝RF訊號、脈衝RF電力、脈衝電漿源RF訊號、及脈衝偏壓RF訊號。
在一實施態樣中，RF電力供給部31包含電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b。電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b係與電漿處理腔室10結合。在一實施態樣中，電漿源RF產生部31a係與天線14結合，偏壓RF產生部31b係與基板支撐部11a內的底部電極結合。電漿源RF產生部31a係產生至少一個的電漿源RF訊號。在一實施態樣中，電漿源RF訊號具有在27MHz～100MHz之範圍內的頻率。產生出的電漿源RF訊號係供給至天線14。偏壓RF產生部31b係產生至少一個的偏壓RF訊號。偏壓RF訊號具有低於電漿源RF訊號的頻率。在一實施態樣中，偏壓RF訊號具有在400kHz～13.56MHz之範圍內的頻率。產生出的偏壓RF訊號係供給至底部電極。又，在各種實施態樣中，亦可將電漿源RF訊號及偏壓RF訊號中至少一個的RF訊號之振幅脈衝化或是調變。振幅調變亦可包含在導通狀態與斷開狀態之間，或是在兩個或是兩個以上不同的導通狀態之間，將RF訊號振幅脈衝化。
又，電力供給部30亦可包含DC電力供給部32。在一實施態樣中，DC電力供給部32係將至少一個的DC電壓施加至底部電極。在一實施態樣中，至少一個的DC電壓亦可施加至如靜電夾頭內之電極的其他電極。在一實施態樣中，DC訊號亦可被脈衝化。又，除了RF電力供給部31亦可設置DC電力供給部32，亦可設置DC電力供給部32以代替偏壓RF產生部31b。
天線14包含一個或是複數個線圈（ICP線圈）。在一實施態樣中，天線14亦可包含配置於同軸上的外側線圈及內側線圈。此情況下，RF電力供給部31亦可與外側線圈及內側線圈兩者連接，亦可與外側線圈及內側線圈中任一者連接。前者的情況下，亦可同一個RF產生部與外側線圈及內側線圈兩者連接，亦可單獨的RF產生部各別與外側線圈及內側線圈連接。
排氣系統40例如可與設於電漿處理腔室10之底部的排氣口（氣體出口）連接。排氣系統40可包含壓力閥及真空泵。真空泵可包含渦輪分子泵、粗抽泵或是它們的組合。
在一實施態樣中，控制部（與圖2的控制裝置50對應）係處理電腦可執行的命令，該電腦可執行的命令係使電漿處理裝置1執行在本發明中所敘述的各種步驟。控制部可控制電漿處理裝置1的各元素，以執行此處所述的各種步驟。在一實施態樣中，控制部的一部分或是全部亦可被包含在電漿處理裝置1中。控制部例如可包含電腦。電腦例如可包含處理部（CPU：Central Processing Unit，中央處理單元）、儲存部及通訊介面。處理部可基於儲存於儲存部的程式，而進行各種控制動作。儲存部可包含RAM（Random Access Memory，隨時存取記憶體）、ROM（Read Only Memory，唯讀記憶體）、HDD（Hard Disc Drive，硬碟）、SSD（Solid State Drive，固態硬碟），或是它們的組合。通訊介面可經由LAN（Local Area Network，區域網路）等通訊回路，而在與電漿處理裝置1之間進行通訊。
（依本發明之實施態樣的電漿處理之流程） 圖3係顯示依本發明之實施態樣的電漿處理之流程之一例的流程圖。圖3所示的電漿處理可在圖1、2的電漿處理裝置1中實施。圖4係顯示藉由依本發明之實施態樣的電漿處理進行處理的基板之一例的圖式。
首先，將基板W提供至電漿處理腔室10內（步驟S31）。如圖4所示，基板W例如包含在矽之基板上依序形成的下層L1、蝕刻對象層（例如Si層）L2及遮罩MK。在基板W上預先形成有凹部OP（參照圖4（A））。又，亦可在電漿處理裝置1內進行凹部OP之形成。接著，藉由控制部控制電漿處理裝置1，而從氣體供給部20將用於蝕刻的氣體供給至電漿處理腔室10內。又，藉由控制部控制電漿處理裝置1，從RF電力供給部31（電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b）將RF電力供給至天線14（線圈）及底部電極。此時，RF電力供給部31係將取決於RF訊號之波形之位準的RF電力，供給至底部電極及天線14。關於RF訊號之波形係在後敘述。藉由供給RF電力，而產生供給至電漿處理腔室10內之氣體的電漿，以執行電漿蝕刻（步驟S32）。藉由電漿蝕刻，而切削形成於基板W之遮罩MK的凹部OP之底部，而使凹部OP逐漸地變深（參照圖4的（B））。又，電漿處理裝置1的控制部，係判斷是否已經過預先設定好的處理時間（步驟S33）。若已經過預先設定好的處理時間，則凹部OP的底部會到達下層L1，而成為圖4（C）所示的形狀。在判斷尚未經過處理時間的情況下（步驟S33為否），控制部係回到步驟S32繼續進行電漿蝕刻。另一方面，在判斷己經過處理時間的情況下（步驟S33為是），控制部便結束處理。
依本發明之實施態樣的電漿處理裝置1，在步驟S32的電漿蝕刻中，係分別從電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b，供給電漿源RF訊號與偏壓RF訊號。電漿處理裝置1係根據電漿源RF訊號與偏壓RF訊號的波形，而控制電漿中的離子及自由基、因電漿蝕刻而產生的副產物之量等。又，依本發明之實施態樣的電漿處理裝置1，係分別單獨地控制電漿源RF訊號之波形及偏壓RF訊號之波形。例如，電漿處理裝置1可在電漿源RF訊號為斷開狀態時，將偏壓RF訊號設為導通狀態。又，電漿處理裝置1可在電漿源RF訊號為導通狀態時，將偏壓RF訊號設為斷開狀態。又，電漿處理裝置1可單獨地控制電漿源RF訊號及偏壓RF訊號為導通狀態時的功率位準。接著，說明電漿源RF訊號與偏壓RF訊號的波形。
（RF訊號的波形例） 圖5係顯示在依本發明之實施態樣的電漿處理中，用於RF電力供給的RF訊號之波形之一例的圖式。
圖5所示的時序圖300，係顯示電漿源電力（電漿源RF訊號）PS 與偏壓電力（偏壓RF訊號）PB 。所謂電漿源電力PS ，係從電漿源RF產生部31a供給至天線（線圈）14的RF電力。又，所謂偏壓電力PB ，係從偏壓RF產生部31b供給至基板支撐部11a中之底部電極的RF電力。電漿源RF產生部31a例如係依照從控制部供給的控制訊號，而產生電漿源電力PS 。產生出的電漿源電力PS 係供給至線圈。偏壓RF產生部31b例如係依照從控制部供給的控制訊號，而產生偏壓電力PB 。產生出的偏壓電力PB 係供給至底部電極。
圖5中，週期100係表示電漿源RF訊號的一個週期。以下，在不需要區分各週期1001 、1002 、…的情況下，係統一稱為週期100。週期200係表示偏壓RF訊號的一個週期。以下，在不需要區分各週期2001 、2002 、…的情況下，係統一稱為週期200。一個週期從指從脈衝訊號上升到下一次上升為止的期間，亦即，係指將導通期間與斷開期間合計後的期間。電漿源RF訊號及偏壓RF訊號係同一頻率的脈衝訊號。
電漿源RF訊號係重復以下狀態：將RF電力供給至線圈的狀態亦即電漿源導通狀態（第一狀態：參照圖5的階段（Phase）1～階段3）、及未將RF電力供給至線圈的狀態亦即電漿源斷開狀態（第二狀態：參照圖5的階段4）。電漿源RF訊號為電漿源導通狀態時，電漿源電力PS 會供給至線圈。電漿源RF訊號為電漿源斷開狀態時，電力不會供給至線圈，亦即，停止向線圈供給RF電力。各電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準（高（High）／低（Low））。在圖5所示的例子中，電漿源導通狀態具有在第一電漿源期間（階段1）時期的第一電漿源功率位準（高）、及在該第一電漿源期間（階段1）後的第二電漿源期間（階段2、3）時期的第二電漿源功率位準（低）。亦即，在圖5的例子中，第一電漿源功率位準（高）係大於第二電漿源功率位準（低）。
偏壓RF訊號係重複以下狀態：將RF電力供給至底部電極的狀態亦即偏壓導通狀態（第一狀態：參照圖5中的除了期間D2 之外的階段2～階段3）、及未將RF電力供給至底部電極的狀態亦即斷開狀態（第二狀態；參照圖5的階段4）。在圖5的例子中，偏壓RF訊號為導通狀態時，偏壓電力PB 會供給至底部電極。偏壓RF訊號為斷開狀態時，電力不會供給至底部電極，亦即，停止向底部電極供給RF電力。各偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準（高／低）。在圖5所示的例子中，偏壓導通狀態具有：在第一偏壓期間（除了期間D2 之外的階段2）時期的第一偏壓功率位準（高）、及在該第一偏壓期間（除了期間D2 之外的階段2）後的第二偏壓期間（階段3）時期的第二偏壓功率位準（低）。亦即，在圖5的例子中，第一偏壓功率位準（高）係大於第二偏壓功率位準（低）。
在圖5中，偏壓RF訊號的上升（時間點tB1 ）係相對於電漿源RF訊號的上升（時間點tS1 ）而延遲期間D1 的量。亦即，電漿源RF訊號的週期100與偏壓RF訊號的週期200，係偏移了期間D1 的量。電漿源RF訊號從導通狀態的高位準（圖5中為H）轉變成低位準（圖5中為L）（時間點tS2 ）後，再經過期間D2 後，偏壓RF訊號會上升。在圖5的例子中，從前一個偏壓週期的偏壓斷開狀態轉變成第一偏壓週期2001 中之偏壓導通狀態（高）的時間點tB1 ，係相對於「與第一偏壓週期tB1 對應之轉變成第一電漿源週期tS1 中之電漿源導通狀態（高）的時間點tS1 」而偏移（延遲）。又，偏壓RF訊號係在第一電漿源期間（階段1）時期，具有偏壓斷開期間。
接著，在電漿源RF訊號維持低位準的時期，偏壓RF訊號係從高位準轉變成低位準（時間點tB2 ）。從而，第一偏壓期間（除了期間D2 之外的階段2）及第二偏壓期間（階段3），會與第二電漿源期間（階段2、3）部分地重複。又，偏壓RF訊號在第二電漿源期間（階段2、3）時期，會從第一偏壓功率位準（高）轉變成第二偏壓功率位準（低），又，在電漿源RF訊號從低位準轉變成斷開狀態的時間點（時間點tS3 ）的同時，偏壓RF訊號亦轉變成斷開狀態（時間點tB3 ）。從而，在圖5的階段4中，電漿源斷開狀態的期間係與偏壓斷開狀態的期間重複。
電漿源RF訊號轉變成斷開狀態後，在時間點tS4 會再轉變成導通狀態，並開始下一個週期1002 。另一方面，偏壓RF訊號在時間點tS4 係維持斷開狀態。又，在從電漿源RF訊號之上升延遲了期間D1 之量的時間點tB4 中，偏壓RF訊號會從斷開狀態轉變成導通狀態。
如此，「電漿源RF訊號狀態轉變的時間點」與「偏壓RF訊號狀態轉變的時間點」會偏移。在圖5的例子中，電漿源RF訊號從高位準轉變成低位準的時間點、與偏壓RF訊號從斷開狀態轉變成導通狀態的時間點，係偏移了期間D2 的量。又，電漿源RF訊號的狀態與偏壓RF訊號的狀態係非對稱地轉變。
又，電漿源RF訊號的導通期間（從時間點tS1 到tS3 為止）及斷開期間（從時間點tS3 到tS4 為止）各自的長度，與偏壓RF訊號的導通期間（從時間點tB1 到tB3 為止）及斷開期間（從時間點tB3 到tB4 為止）各自的長度不同。在圖5的例子中，電漿源RF訊號的工作比（Duty ratio）（導通期間相對於一個週期的長度之比率），約為75％。又，偏壓RF訊號的工作比約為40％。然而，電漿源RF訊號與偏壓RF訊號亦可具有相同的工作比。又，電漿源RF訊號與偏壓RF訊號的工作比，亦可分別單獨地設定在從約3％到約90％的範圍內。關於電漿源RF訊號及偏壓RF訊號的工作比，係於之後進一步敘述。
電漿源電力PS 與偏壓電力PB 的供給態樣，係在以下四個階段推移。
（1）第一階段（圖5中110，成膜模式）： 第一階段110係藉由參數集｛PS1 、PB1 、t1 ｝而定義。此處，PS1 係在第一階段110中供給的電漿源電力PS 的值。PB1 係在第一階段110中供給的偏壓電力PB 的值。t1 係表示第一階段110之期間的長度。此處，以下關係會成立。 PS1 ＞0 PB1 ＝0 t1 ＞0
第一階段110中，電漿源電力PS 係以高位準供給至線圈，但偏壓電力PB 並未供給至底部電極。第一階段110中，僅將RF電力供給至電漿處理裝置1的頂部而產生電漿，以在電漿中產生離子及自由基。與偏壓電力PB 亦重疊供給的情況相比，產生的自由基及離子較少，但由於未具有因偏壓電力PB 而產生的牽引力，因此在基板上成膜會作為主要的動作而進展。
（2）第二階段（圖5中的120，高選擇性蝕刻模式）： 第二階段120，係藉由參數集｛PS2 、PB2 、t2 ｝及｛PS3 、PB3 、t3 ｝而定義。此處，PS2 係在第二階段120中，於期間D2 時期所供給之電漿源電力PS 的值。PB2 係在第二階段120中，於期間D2 時期所供給之偏壓電力PB 的值。t2 係表示在第二階段120中，期間D2 的長度。D2 係表示從第二階段120開始到開始供給偏壓電力PB 為止的延遲期間之長度。此處，以下關係會成立。 PS1 ＞PS2 ＞0 PB2 ＝0 t2 ＝D2 ＞0
又，PS3 係在第二階段120中，於除了期間D2 以外的期間中所供給之電漿源電力PS 的值。PB3 係在第二階段120中，於除了期間D2 以外的期間中所供給之偏壓電力PB 的值。又，t3 係表示第二階段120中，除了期間D2 以外之期間的長度。此處，以下關係會成立。 PS3 ＝PS2 ＞0 PB3 ＞0 t3 ＞0
在第二階段120開始時（時間點tS2 ），電漿源電力PS 的位準會從高位準切換成低位準。又，從第二階段120開始並經過期間D2 後（時間點tB1 ），偏壓電力PB 會轉變成導通狀態（高位準）。期間D2 係與蝕刻產生物的排氣時間對應。第二階段120中，係藉由供給偏壓電力PB ，而產生離子往底部電極的牽引力（離子能量）。又，電漿源電力PS 的供給會繼續轉移成低位準。因此，高選擇性的蝕刻會進展。
（3）第三階段（圖5中的130，輕度蝕刻模式）： 第三階段130係藉由參數集｛PS4 、PB4 、t4 ｝而定義。此處，PS4 係在第三階段130中所供給之電漿源電力PS 的值。PB4 係在第三階段130中所供給之偏壓電力PB 的值。t4 係表示第三階段130之期間的長度。此處，以下關係會成立。 PS2 ＝PS3 ＝PS4 PB3 ＞PB4 ＞0 t4 ＞0
在第三階段130開始時（時間點tB2 ），偏壓電力PB 會從高位準切換成低位準。另一方面，電漿源電力PS 會維持在低位準的狀態。因此，電漿處理空間10s中的自由基及離子的量並不會大幅減少，但離子往基板的牽引力（離子能量）會減少。因此，在凹部OP的底部蝕刻會受到抑制，和凹部OP的底部相比，頂部附近會較受到蝕刻，而防止因堆積物所造成的開口封閉。
（4）第四階段（圖5中的140，排氣模式）： 第四階段140係藉由參數集｛PS5 、PB5 、t5 ｝而定義。此處，PS5 係在第四階段140中所供給之電漿源電力PS 的值。PB5 係在第四階段140中所供給之偏壓電力PB 的值。t5 係表示第四階段140之期間的長度。此處，以下關係會成立。 PS5 ＝PB5 ＝0 t5 ＞0
在第四階段140開始時（時間點tS3 、tB3 ），電漿源電力PS 及偏壓電力PB 均會轉變成斷開狀態。因此，在電漿處理空間10s內的電漿之產生會停止，並且自由基密度、離子密度、離子能量均會持續減少。此時，由於排氣系統40係繼續動作，故自由基及副產物會從電漿處理空間10s內逐漸地排出。
第四階段後係再度回到第一階段，並施加電漿源電力PS 。藉由電漿源電力PS 的施加，而再度產生電漿。
在如此依本發明之實施態樣的電漿處理中，係使電漿源電力PS 與偏壓電力PB 在不同的時間點進行狀態轉變。又，電漿源電力PS 與偏壓電力PB 係轉變成非對稱的狀態。因此，依本發明之實施態樣的電漿處理裝置1，可將電漿處理空間10s內的電漿之狀態，控制在適合所期望之電漿處理的狀態。因此，電漿處理裝置1可有效率地在基板上形成所期望形狀的圖案。電漿處理裝置1例如可藉由使用具有圖5之脈衝波形的電漿源RF訊號及偏壓RF訊號，而一邊控制電漿處理空間10s內之離子、自由基及副產物的狀態，一邊實現垂直方向的蝕刻。因此，電漿處理裝置1可抑制因蝕刻而產生的形狀異常，進而使電漿蝕刻的處理性能提高。
在圖5的例子中，以下關係會成立。 PS1 ＞PS2 ＝PS3 ＝PS4 ＞0 PB3 ＞PB4 ＞0 PB1 ＝PB2 ＝PB5 ＝PS5 ＝0 t1 ＞0 t2 ＝D2 ＞0 t3 ＞0 t4 ＞0 t5 ＞0 然而，本實施態樣並非僅可應用於上述關係成立的情況，在其他關係中亦可應用。關於其他關係會作為變形例在之後敘述。
圖6係用於說明電漿源電力PS 及偏壓電力PB 的值、與表示電漿之狀態的物理量之關係的圖式。
圖6之（A）所示的波形例，係實驗用所設定的波形例。關於圖6的波形例，係分成期間1～4來加以說明。電漿源電力PS 的值，係與期間1、2、3對應而依高位準、中位準、低位準的順序轉變。在期間3與期間4的時期中，電漿源電力PS 的值並未改變。偏壓電力PB 的值，係與期間1～4對應而依高位準、中位準、高位準、低位準的順序轉變。
圖6的（B）、（C）、（D）、（E）係分別表示與（A）的電力值之變化對應的電漿處理空間10s內之離子密度Γi、自由基密度Γr、離子能量εi及副產物密度Γbp之變化。
在感應耦合型、微波激發型、ECR型的情況下，反應物種的產生量可謂與電漿源電力PS 具有相關關係。因此，在電漿處理開始時，首先在產生反應物種的階段，將電漿源電力PS 設定成高位準。又，離子密度Γi及自由基密度Γr亦在電漿源電力PS 的供給量較多之期間1中，持續增加。因此，如期間1般以高位準供給電漿源電力PS ，對於有效率地成膜及蝕刻可謂係有其效用。
然而，若持續以高位準供給電漿源電力PS ，則副產物密度Γbp亦會持續增加。Γbp在電漿源電力PS 及偏壓電力PB 一起從高位準下降至中位準的期間2中，亦增加。吾人認為原因在於，因為偏壓電力PB 相對地較高，故蝕刻的效果會因為增加後的離子能量而變得較強，導致因蝕刻而產生的副產物增加。離子能量εi在使偏壓電力PB 回到高位準的期間3中，係尖波（spike）狀地增加。在期間3中，電漿源電力PS 雖變成低位準，但自由基密度Γr並未發現大幅減少。離子密度Γi係逐漸減少。又，在電漿源電力PS 及偏壓電力PB 一起成為低位準的期間4中，自由基密度Γr以外的三個物理量均減少，並接近於0。特別是，離子能量εi與副產物密度Γbp係大幅減少。
藉由如期間1般同時以高位準供給電漿源電力PS 及偏壓電力PB ，可使自由基及離子的量迅速增加。因此，吾人認為在電漿處理開始時，較佳係以高位準供給電漿源電力PS 及偏壓電力PB 。
接著，當如期間2般使電漿源電力PS 的位準下降時，即使離子會減少，但自由基的量大致不會變化。另一方面，若使偏壓電力PB 維持在相對高的位準，則可使離子能量增加。因此，藉由偏壓電力PB 的位準控制，可調整離子入射角而有效地實現垂直方向的蝕刻。又，吾人認為在期間1中使偏壓電力PB 的位準較早下降，並在一定的延遲後再使電漿源電力PS 的位準下降，會對離子能量及副產物的量造成影響。因此，吾人認為藉由調整切換電漿源電力PS 的位準之時間點，可控制副產物的量及離子能量的變動。又，可謂可藉由調整偏壓電力PB 的位準而控制離子能量，而可調整離子與自由基的比率。因此，藉由偏壓電力PB 的位準調整，可進一步調整蝕刻角度而有效地蝕刻圖案。
又，如期間3般在使偏壓電力PB 回到高位準時，使離子能量尖波狀地增加，可使蝕刻時的離子入射角相對於基板表面而接近垂直。因此，為了有效地實現圖案底部之蝕刻，偏壓電力PB 的位準調整可謂有其效用。從圖6的波形例來看，吾人認為為了垂直蝕刻圖案側壁，相對地將電漿源電力PS 設為低位準，並將偏壓電力PB 設為高位準係有其效用。在期間3中的尖波狀的離子能量之增加，對於基板上之凹部OP底部的角落之蝕刻可謂有其效用。
再者，吾人認為若如期間4般同時將電漿源電力PS 及偏壓電力PB 設成低位準，能以高速將副產物排出。
又，吾人認為若調整圖6的波形中，期間2、4的電漿源電力PS 之位準、及期間2～4的偏壓電力PB 之位準，可進一步調整圖案中蝕刻所進展的位置及角度。
在圖5的波形例中，係在第一階段110中以高位準供給電漿源電力PS 而產生反應物種後，於第二階段120中將電漿源電力PS 下降至低位準。在該階段中藉由以高位準供給偏壓電力PB 使離子能量上升，而相對地使「往基板之牽引（偏壓）力」增強以使蝕刻進展。其後，在第三階段中將偏壓電力PB 切換成低位準，而減弱牽引力來蝕刻圖案頂部側以防止封閉。其後，使電漿源電力PS 及偏壓電力PB 兩者轉移成斷開狀態而將滯留於開口等的副產物排出。
如此，藉由將電漿源電力PS 及偏壓電力PB 各自的位準，隨著形成之圖案的形狀組合並順序化，可實現適合多種圖案形成的RF電力之供給。
圖7係用於說明用於依本發明之實施態樣的電漿處理之RF訊號的三位準波形之另一例的圖式。在圖7的波形例中，係使電漿源電力PS 及偏壓電力PB 的位準分別依低位準、高位準、斷開狀態的順序轉變。電漿源電力PS 及偏壓電力PB 從斷開狀態轉變成導通狀態的時間點係相同。又，電漿源電力PS 從低位準轉變成高位準的時間點，係從「偏壓電力PB 從低位準轉變成高位準的時間點」延遲期間D3 的量。又，偏壓電力PB 從高位準轉變成斷開狀態的時間點，係從「電漿源電力PS 從高位準轉變成斷開狀態的時間點」延遲期間D4 的量。
圖7的波形例係與圖5的波形例相同，包含從第一階段到第四階段為止的四個階段。
在第一階段110中，係以低位準同時供給電漿源電力PS 及偏壓電力PB 。因此，產生反應物種，並且產生離子能量而產生牽引力。由於以低位準供給偏壓電力PB ，故圖案頂部附近會逐漸受到蝕刻。因此，藉由急速的蝕刻而抑制產生物會封閉開口等異常。
偏壓電力PB 係在第一階段110結束前，從低位準轉變成高位準。因此，在第二階段120開始前，離子能量會上升。又，當進入第二階段120後，電漿源電力PS 及偏壓電力PB 均成為高位準，蝕刻會進展。
接著，當第三階段130開始時，首先，電漿源電力PS 會轉變成斷開狀態。因此，會變成僅偏壓電力PB 以高位準施加的狀態，以蝕刻圖案底部並在垂直方向上修正圖案形狀。
接著，第四階段140係使電漿源電力PS 及偏壓電力PB 均成為斷開狀態。因此，電漿處理空間10s內的副產物等的排出會進展。又，在下一週期1002 開始之前，成為妨礙蝕刻效果的副產物會被排出。
在圖7的例子中，各階段的參數集之關係，係如以下所述。第一階段110係藉由參數集｛PS1 、PB1 、t1 ｝及｛PS2 、PB2 、t2 ｝而定義。第二階段120係藉由參數集｛PS3 、PB3 、t3 ｝而定義。第三階段130係藉由參數集｛PS4 、PB4 、t4 ｝及｛PS5 、PB5 、t5 ｝而定義。第四階段140係藉由參數集｛PS6 、PB6 、t6 ｝而定義。
參數集係對於各階段中，每個電漿源電力PS 及偏壓電力PB 為固定值的期間加以界定。在圖7的例子中，係界定六個參數集。
第一參數集｛PS1 、PB1 、t1 ｝，係與第一階段中，電漿源電力PS 為低位準，偏壓電力PB 為低位準的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS1 ＝PSL PB1 ＝PBL t1 ＞0
第二參數集｛PS2 、PB2 、t2 ｝，係與第一階段中，電漿源電力PS 為低位準，偏壓電力PB 為高位準的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS2 ＝PSL PB2 ＝PBH t2 ＝D3 ＞0
第三參數集｛PS3 、PB3 、t3 ｝，係與第二階段的電漿源電力PS 為高位準，偏壓電力PB 為高位準的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS3 ＝PSH PB3 ＝PBH t3 ＞0
第四參數集｛PS4 、PB4 、t4 ｝，係與第三階段中，電漿源電力PS 為斷開狀態，偏壓電力PB 為高位準的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS4 ＝PSOFF PB4 ＝PBH t4 ＝D4 ＞0
第五參數集｛PS5 、PB5 、t5 ｝，係與第三階段中，電漿源電力PS 為斷開狀態，偏壓電力PB 為斷開狀態的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS5 ＝PSOFF PB5 ＝PBOFF t5 ＞0
第六參數集｛PS6 、PB6 、t6 ｝，係與第四階段中，電漿源電力PS 為斷開狀態，偏壓電力PB 為斷開狀態的期間對應。從而，以下關係會成立。 PS6 ＝PSOFF PB6 ＝PBOFF t6 ＞0
若將上述關係加以統整，則以下關係會成立。 PS3 ＞PS1 ＝PS2 ＞0＝PS4 ＝PS5 ＝PS6 PB2 ＝PB3 ＝PB4 ＞PB1 ＞0＝PB5 ＝PB6 如此，在圖7的例子中，第一偏壓週期（2001 ）中的往偏壓斷開狀態轉變之時間點（tB1 ），係相對於「與第一偏壓週期（2001 ）對應的第一電漿源週期（1001 ）中的往電漿源斷開狀態轉變之時間點（tS1 ）」而偏移（延遲）。
圖8係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之四位準波形之一例的圖式。圖8的波形例與圖5及圖7的波形例不同，電漿源電力PS 及偏壓電力PB 係分別在四個位準轉變。四個位準包含：斷開狀態、及三個導通狀態亦即高位準、中位準及低位準。電漿源電力PS 係在一個週期100中，依高位準、中位準、低位準、斷開狀態的順序轉變。另一方面，偏壓電力PB 係在一個週期200中，依中位準、低位準、高位準、斷開狀態的順序轉變。在圖8所示的例子中，電漿源導通狀態（110、120、130）具有：第一電漿源期間（110）時期的第一電漿源功率位準（高）、第二電漿源期間（120）時期的第二電漿源功率位準（中）、及第三電漿源期間（130）時期的第三電漿源功率位準（低）。第一電漿源功率位準（高）係大於第三電漿源功率位準（低），第二電漿源功率位準（中）為在第一電漿源功率位準（高）與第三電漿源功率位準（低）之間的大小。偏壓導通狀態（150、160、170、180）具有：第一偏壓期間（150、160）時期的第一偏壓功率位準（中）、第二偏壓期間（170）時期的第二偏壓功率位準（低）、及第三偏壓期間（180）時期的第三偏壓功率位準（高）。第三偏壓功率位準（高）係大於第二偏壓功率位準（低），第一偏壓功率位準（中）係在第二偏壓功率位準（低）與第三偏壓功率位準（高）之間的大小。
又，在圖8的例子中，電漿源RF訊號的一個週期100係依照電漿源電力PS 與偏壓電力PB 之位準的組合，而分成第一階段110、第二階段120、第三階段130、第四階段140及第五階段150五個期間。
在圖8的例子中，電漿源電力PS 從斷開狀態轉變成導通狀態的時間點，係相對於偏壓電力PB 從斷開狀態轉變成導通狀態的時間點，延遲期間D5 的量。反而言之，偏壓RF訊號的上升，係相對於電漿源RF訊號之上升而延遲期間D6 的量。其他狀態轉變的時間點，電漿源電力PS 與偏壓電力PB 為一致。
在第一階段110中，電漿源電力PS 會從斷開狀態轉變成高位準。偏壓電力PB 係以中位準供給。當進入第二階段120後，電漿源電力PS 會從高位準轉變成中位準。另一方面，偏壓電力PB 會從中位準轉變成低位準。進入接著的第三階段130後，電漿源電力PS 會從中位準轉變成低位準。另一方面，偏壓電力PB 會從低位準轉變成高位準。又，在第四階段140中，電漿源電力PS 及偏壓電力PB 均會轉變成斷開狀態。在接著的第五階段150中，僅偏壓電力PB 會從斷開狀態轉變成中位準，電漿源電力PS 係維持斷開狀態。
在第一階段110中，係同時供給電漿源電力PS 及偏壓電力PB 而在電漿處理空間10s中產生反應物種。因此，蝕刻會進展。
在第二階段120中，係同時使電漿源電力PS 及偏壓電力PB 切換成相對較低的位準。因此，產生的反應物種之量會減少，伴隨於此，產生的副產物的量亦會減少。
在第三階段130中，相對於電漿源電力PS 降低，偏壓電力PB 係切換成高位準。因此，與圖6的期間3同樣地，離子能量會尖波狀地增加，以蝕刻圖案底部的角落。因此，第三階段係實現使圖案側壁垂直的作用。
在第四階段140中，係同時使電漿源電力PS 及偏壓電力PB 轉變成斷開狀態。因此，電漿處理空間10s內的副產物及自由基會被排出。
在第五階段150中，僅以中位準供給偏壓電力PB 。此時點，由於在電漿處理空間10s內殘存有自由基，故蝕刻會因為離子能量的牽引力而緩慢地進展，以防止開口封閉。
如此，藉由圖8的波形例，亦可一邊抑制如圖12所示的圖案之形狀異常，一邊實現蝕刻。
在圖8的例子中，各階段的參數集之關係，係如以下所述。第一階段110係藉由參數集｛PS1 、PB1 、t1 ｝而定義。第二階段120係藉由參數集｛PS2 、PB2 、t2 ｝而定義。第三階段130係藉由參數集｛PS3 、PB3 、t3 ｝而定義。第四階段140係藉由參數集｛PS4 、PB4 、t4 ｝而定義。第五階段150係藉由參數集｛PS5 、PB5 、t5 ｝而定義。
此處，以下關係會成立。 PS1 ＞PS2 ＞PS3 ＞0 PS4 ＝PS5 ＝0 PB3 ＞PB1 ＝PB5 ＞PB2 ＞0 PB4 ＝0 t1 ＞0 t2 ＞0 t3 ＞0 t4 ＞0 t5 ＝D5 ＞0
（工作比） 此外，已說明過電漿源RF訊號及偏壓RF訊號之導通狀態的工作比，可單獨地設定在約3％到90％的範圍內之內容。
例如三位準波形的情況，電漿源RF訊號在高位準之導通狀態的工作比，可設定在約5％到約50％的範圍內。又，電漿源RF訊號在低位準之導通狀態的工作比，可設定在0％到約45％的範圍內。又，電漿源RF訊號之斷開狀態的工作比，可設定在約5％到約90％的範圍內。
又，偏壓RF訊號在高位準之導通狀態的工作比，可設定在約5％到約50％的範圍內。又，偏壓RF訊號在低位準之導通狀態的工作比，可設定在0％到約45％的範圍內。又，偏壓RF訊號之斷開狀態的工作比，可設定在約5％到約90％的範圍內。
又，電漿源RF訊號及偏壓RF訊號同時成為斷開狀態之期間的長度，可設定在工作比約5％到約90％的範圍。此期間例如可設定在約0微秒到約500微秒的範圍內，更佳可設定在約10微秒到約50毫秒的範圍內。又，此期間亦可設定在電漿源RF訊號及偏壓RF訊號的工作比約10％到約50％的範圍內。
（電漿源RF訊號與偏壓RF訊號之間的延遲） 在圖5及圖8的波形例中，在電漿源RF訊號的上升與偏壓RF訊號的上升之間，設有延遲。延遲例如可相對於一個週期在從－100％到＋100％的範圍內任意設定。此處，從－100％到＋100％係以從電漿源RF訊號之下降到偏壓RF訊號之上升作為基準而加以設定。圖9A～圖9D係用於說明實施態樣之RF訊號中之延遲的圖式。圖9A～圖9D係圖5之波形例中之延遲的設定例。
圖9A係電漿源RF訊號之下降與偏壓RF訊號之上升一致時的情況。此處係將如此之情況定義為延遲0％。
圖9B係電漿源偏壓RF訊號之上升，較電漿源訊號之下降以電漿源RF訊號為導通狀態之量偏移的情況。若將電漿源RF訊號之導通狀態的工作比設為A％，則此情況的延遲為－A％。
圖9C係與圖9B相同，電漿源RF訊號之下降與偏壓RF訊號之上升，以電漿源RF訊號為導通狀態之量偏移的情況。然而，在圖9C中，電漿源RF訊號之下降在先，而偏壓RF訊號之上升在後。此情況的延遲為＋A％。
圖9D係電漿源RF訊號之下降與偏壓RF訊號之上升，延遲了＋100％的情況。亦即，偏壓RF訊號之上升比電漿源RF訊號之下降晚了電漿源RF訊號的一個週期之量。
從該等例子可知，使電漿源RF訊號與偏壓RF訊號重疊的態樣並無特別限定。
（RF電力供給之流程） 圖10係用於說明依本發明之實施態樣的電漿處理之RF電力供給中的功率位準之組合順序的圖式。
圖10係將圖5、圖7及圖8的波形例中之功率位準的組合順序加以統整。圖10中，係將高位準、中位準、低位準及斷開狀態分別顯示為H、M、L及OFF。如圖10所示，圖5之三位準波形的情況，｛PS 、PB ｝係依｛H、OFF｝、｛L、H｝、｛L、L｝、｛OFF、OFF｝的順序推移。圖7之三位準波形的情況，｛PS 、PB ｝係依｛L、L｝、｛L、H｝、｛H、H｝、｛OFF、H｝、｛OFF、OFF｝的順序推移。又、圖8之四位準波形的情況，｛PS 、PB ｝係依｛H、M｝、｛M、L｝、｛L、H｝、｛OFF、OFF｝、｛OFF、M｝的順序推移。
在各波形共通的點係如以下所述。 （1）具有電漿源電力PS 及偏壓電力PB 兩者為斷開狀態的期間。 （2）具有電漿源電力PS 及偏壓電力PB 同時為導通狀態，且位準不同的期間。 （3）具有電漿源電力PS 及偏壓電力PB 其中任一者為斷開狀態，另一者為導通狀態的期間。
如此，依本實施態樣的電漿處理方法，係將「電漿源電力PS 及偏壓電力PB 的供給態樣例如各位準的組合」設置複數模式。因此，依本實施態樣，可根據電漿處理的進行程度而細微地控制電漿處理空間10s內的電漿之狀態，並執行電漿處理。因此，依本實施態樣，可一邊防止基板上之圖案形狀的異常，一邊實現電漿蝕刻。
圖11係顯示依本發明之實施態樣的電漿處理之RF電力供給之流程之一例的流程圖。圖11所示之流程1100例如係在圖3的步驟S32中執行。
首先，在控制部的控制下，RF電力供給部31係執行藉由第一參數集｛PS1 、PB1 、t1 ｝界定的RF電力供給（步驟S1110）。
接著，在控制部的控制下，RF電力供給部31係執行藉由第二參數集｛PS2 、PB2 、t2 ｝界定的RF電力供給（步驟S1120）。
接著，在控制部的控制下，RF電力供給部31係執行藉由第三參數集｛PS3 、PB3 、t3 ｝界定的RF電力供給（步驟S1130）。
接著，在控制部的控制下，RF電力供給部31係執行藉由第四參數集｛PS4 、PB4 、t4 ｝界定的RF電力供給（步驟S1140）。
接著，在控制部的控制下，RF電力供給部31係執行藉由第五參數集｛PS5 、PB5 、t5 ｝界定的RF電力供給（步驟S1150）。
步驟S1110～S1150係作為一個週期而執行。亦可在步驟S1150後接著回到步驟S1110而再度執行週期。
又，上述第一～第五參數集中，亦可任兩者為相同。此情況，可執行基於圖5之三位準波形的RF電力供給。
又，上述第一～第五參數集中，在至少一者的參數集中，｛PSX 、PBX ｝（惟X為1到5的任意整數）宜為｛PSOFF 、PBOFF ｝。此情況，如圖5、7、8的波形例般，可在任一階段中同時停止電漿源電力PS 及偏壓電力PB 的供給。
又，上述第一～第五參數集中，在至少一者的參數集中，｛PSY ，PBY ｝（惟Y≠X且Y為1到5的整數）宜為｛PSα 、PBβ ｝。惟，α≠β且α及β為H、L、M中任一者。此情況下，如圖5、7、8的波形例般，可在任一階段中，以不同位準供給電漿源電力PS 及偏壓電力PB 。
又，上述第一～第五參數集中，在至少一者的參數集中，｛PSZ 、PBZ ｝（惟Z≠X、Z≠Y且Z為1到5的整數）宜為｛PSγ 、PBδ ｝（惟｛γ、δ｝≠｛α、β｝）。惟γ及δ中其中一者為OFF，另一者為H、L、M中任一者。此情況下，如圖5、7、8的波形例般，可在任一階段中，停止電漿源電力PS 及偏壓電力PB 其中一者之供給，而執行另一者之供給。
又，上述實施態樣及變形例的一部分亦可適當變更。以下記載考量的變形態樣。
（其他實施態樣） 電漿源電力PS 亦可為交流（AC）電力。又，電漿源電力PS 可為RF電力，亦可為VHF（Very High Frequency，特高頻）電力。電漿源電力PS 例如亦可為在約60MHz到約200MHz之範圍內的RF電力。又，電漿源電力PS 例如亦可為在約25MHz到約60MHz之範圍內的RF電力。電漿源電力PS 例如為27MHz。在本實施態樣中，電漿源電力PS 係產生感應耦合型電漿（ICP）。電漿源電力PS 例如係與螺旋天線結合而產生電漿。
偏壓電力PB 亦可為交流（AC）電力。又，偏壓電力PB 亦可為直流（DC）脈衝電力。偏壓電力PB 亦可為RF電力、HF（High Frequency，高頻）電力、MF（Medium Frequency，中頻）電力中之任一者。偏壓電力PB 例如宜為在約200kHz到約600kHz之範圍內之頻率的電力。偏壓電力PB 例如亦可為400kHz。又，偏壓電力PB 例如亦可為在約600kHz到約13MHz之範圍內的電力。
電漿源電力PS 及偏壓電力PB 宜分別在各週期中，作為單一脈衝或是作為連續脈衝而施加。例如，在第一階段中，在期間t1 中施加的電漿源電力PS1 可為單一脈衝，亦可為連續脈衝。同樣地，在期間t3 中施加的偏壓電力PB3 可為單一脈衝，亦可為連續脈衝。
在電漿處理腔室10中，係以依照預先設定好之電漿處理而選擇的流量，供給氣體。在一個週期中，將氣體以實質上同一流量供給至電漿處理腔室10。供給的氣體例如包含溴化氫（HBr）。又，供給的氣體例如包含：氦（He）或氬（Ar）等稀有氣體。又，供給的氣體亦可例如包含：氧（O2 ）、四氟化碳（CF4 ）、三氟化氮（NF3 ）、六氟化硫（SF6 ）、氯（Cl2 ）、四氯化碳（CCl4 ）等。
在依本發明之實施態樣的電漿處理中產生的副產物，宜為電漿處理腔室10內之氣體及基板之組成物所包含的一種以上之元素的化合物。例如，在使用矽基板及HBr氣體的情況，可能形成含有SiBrx 的副產物。其他，氟化矽（SiFx ）、氯化矽（SiClx ）等含有矽的殘渣、或是（在使用了光阻、有機膜、前驅物之處理的情況下）氟碳化物（CFx ）、氫氟碳化物（CHx Fy ）等含有碳的殘渣等，亦可能作為副產物而形成。
在實施態樣中用於作為蝕刻之對象的膜及蝕刻的遮罩之材料並無特別限定。例如，下層L1（參照圖4）宜為矽晶圓。蝕刻對象層L2亦可為介電體膜例如含矽的介電體膜。蝕刻對象層L2亦可為將複數種類的膜疊設而形成。例如，蝕刻對象層L2亦可為將氧化矽膜及氮化矽膜依序疊設的層。蝕刻對象層L2亦可為將氧化矽膜及多晶矽膜依序疊設的層。遮罩MK宜為含碳膜。含碳膜亦能以非晶質的碳層（ACL）、旋塗碳膜（SOC）形成。或是，遮罩MK亦能以金屬膜形成。又，在圖4中雖未圖示，但亦可在遮罩MK上存在形成有與遮罩MK同樣開口圖案的矽氮氧化膜（SiON）或背面抗反射膜（BARC）。
在依本發明之實施態樣的電漿處理方法中，當蝕刻對象層L2為含矽之介電體膜的情況下，遮罩MK宜為ACL、SOC等含碳膜。又，當蝕刻對象層L2為多晶矽膜的情況下，遮罩MK宜為使用TEOS（四乙氧基矽烷）而形成的氧化矽膜等。
在實施態樣中，電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b亦可分別配置複數個。此情況下，各電漿源RF產生部31a亦可在預先設定的時間點將預先設定好的固定量之功率供給至線圈。同樣地，各偏壓RF產生部31b亦可在預先設定好的時間點將預先設定好的固定量之功率供給至底部電極。
依本發明之實施態樣的RF訊號之脈衝順序，使用者可依照形成於基板上之圖案形狀，而自由地在電漿處理裝置1上設定並執行。例如，使用者可選擇並執行儲存於儲存部的複數圖案之一者，或是可使新的順序之圖案儲存於儲存部。
（實施態樣的效果） 如上所述，依本發明之實施態樣的電漿處理裝置包含：電漿處理腔室、至少一個線圈、基板支撐部、電漿源RF產生部及偏壓RF產生部。至少一個線圈係配置於電漿處理腔室的上方。基板支撐部係配置顧電漿處理腔室內，並具有底部電極。電漿源RF產生部係將電漿源RF訊號供給至至少一個線圈。電漿源RF訊號包含複數電漿源週期，各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態。電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準。偏壓RF產生部係將偏壓RF訊號供給至底部電極。偏壓RF訊號包含分別與複數電漿源週期對應的複數偏壓週期。各偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態。偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準。第一偏壓週期中的往偏壓導通狀態轉變之時間點，係相對於「與第一偏壓週期對應之第一電漿源週期中的往電漿源導通狀態轉變之時間點」而偏移。如此，電漿處理裝置可使供給至線圈及底部電極的RF電力，在不同的時間點變化。又，電漿處理裝置可使供給至線圈及底部電極的RF電力轉變成不同的狀態。因此，可依照藉由電漿處理形成之圖案的形狀，而細微地控制在電漿處理腔室內產生的電漿之狀態。因此，電漿處理裝置可提高電漿蝕刻的處理性能。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，往偏壓導通狀態轉變之時間點，亦可相對於往電漿源導通狀態轉變之時間點延遲。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，第一偏壓週期中的往偏壓斷開狀態轉變之時間點，亦可與第一電漿源週期中的往電漿源斷開狀態轉變之時間點實質上相同。
又，依本發明之實施態樣的電漿處理裝置亦可包含：電漿處理腔室、至少一個線圈、基板支撐部、電漿源RF產生部及偏壓RF產生部。至少一個線圈係配置於電漿處理腔室的上方。基板支撐部係配置於電漿處理腔室內，並具有底部電極。電漿源RF產生部係將電漿源RF訊號供給至該至少一個線圈。電漿源RF訊號包含複數電漿源週期。各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態。電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準。偏壓RF產生部係將偏壓RF訊號供給至底部電極。偏壓RF訊號包含分別與複數電漿源週期對應的複數偏壓週期。偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態。偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準。第一偏壓週期中的往偏壓斷開狀態轉變之時間點，係相對於「與第一偏壓週期對應之第一電漿源週期中的往電漿源斷開狀態轉變之時間點」而偏移。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，往偏壓斷開狀態轉變之時間點，亦可相對於往電漿源斷開狀態轉變之時間點而延遲。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，第一偏壓週期中的往偏壓導通狀態轉變之時間點，亦可與第一電漿源週期中的往電漿源導通狀態轉變之時間點實質上相同。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，該電漿源斷開狀態的期間亦可與該偏壓斷開狀態的期間部分地重複。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，電漿源導通狀態可具有第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、及在第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準。又，第一電漿源功率位準可大於第二電漿源功率位準。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，偏壓導通狀態可具有第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、及在第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準。又，第一偏壓功率位準可大於該第二偏壓功率位準。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，偏壓RF訊號亦可在第一電漿源期間時期，具有偏壓斷開期間。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，第一偏壓期間及第二偏壓期間亦可與第二電漿源期間部分地重複。又，偏壓RF訊號亦可在第二電漿源期間時期，從第一偏壓功率位準轉變成第二偏壓功率位準。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，電漿源導通狀態可包含第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、及在第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準。又，第二電漿源功率位準可大於第一電漿源功率位準。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，偏壓導通狀態可包含第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、及在第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準。又，第二偏壓功率位準可大於第一偏壓功率位準。
又，在依本發明之實施態樣的電漿處理裝置中，電漿源導通狀態可包含第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、在第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準、及在第二電漿源期間後之第三電漿源期間時期的第三電漿源功率位準。第一電漿源功率位準可大於第三電漿源功率位準。又，第二電漿源功率位準可為在第一電漿源功率位準與第三電漿源功率位準之間的大小。偏壓導通狀態可包含：第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、在第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準、及在第二偏壓期間後之第三偏壓期間時期的第三偏壓功率位準。第三偏壓功率位準可大於第二偏壓功率位準。第一偏壓功率位準可為在第二偏壓功率位準與第三偏壓功率位準之間的大小。
吾人應瞭解到，本次揭露的實施態樣其所有內容僅為例示而非限制。上述實施態樣在不脫離附加的申請專利範圍及其主旨的情況下，能以各式各樣的形態進行省略、切換、變更。
例如，在上述實施態樣中，係以感應耦合型電漿裝置為例而加以說明，但並不限定於此，亦可應用於其他電漿裝置。例如，亦可使用電容耦合型電漿（Capacitively-coupled plasma：CCP）裝置來代替感應耦合型電漿裝置。此情況下，電容耦合型電漿裝置包含配置於電漿處理腔室內的兩個相向的電極。在一實施態樣中，其中一電極係配置於基板支撐部內，另一電極係配置於基板支撐部的上方。此情況下，其中一電極係作為底部電極而發揮功能，另一電極係作為頂部電極而發揮功能。又，電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b係與兩個相向的電極中至少一個結合。在一實施態樣中，電漿源RF產生部31a係與頂部電極結合，偏壓RF產生部31b係與底部電極結合。又，電漿源RF產生部31a及偏壓RF產生部31b亦可與底部電極結合。
1:電漿處理裝置 10:電漿處理腔室 10a:介電體窗 10b:側壁 10s:電漿處理空間 11:支撐部 11a:基板支撐部 11b:邊緣環支撐部 12:邊緣環 13:氣體導入部 13a:中央氣體注入部 13b:側壁氣體注入部 14:天線 20:氣體供給部 21:氣體電漿源 22:流量控制器 30:電力供給部 31:RF電力供給部 31a:電漿源RF產生部 31b:偏壓RF產生部 32:DC電力供給部 40:排氣系統 100,200:週期 1100:流程 D1 ~D6 ,t1 ~t3 :期間 L1:下層 L2:蝕刻對象層 MK:遮罩 OP:凹部 PB :偏壓電力(偏壓RF訊號) PS :電漿源電力(電漿源RF訊號) S31~S33,S1110~S1150:步驟 tB1 ~tB4 ,tS1 ~tS4 :時間點 W:基板
圖1係顯示依本發明之實施態樣的電漿處理裝置之構成的概念圖。 圖2係顯示圖1的電漿處理裝置之構成之一例的概略縱剖面圖。 圖3係顯示依本發明之實施態樣的電漿處理之流程之一例的流程圖。 圖4（A）～（C）係顯示藉由依本發明之實施態樣的電漿處理進行處理之基板之一例的圖式。 圖5係用於說明用於依本發明之實施態樣的電漿處理之RF訊號之三位準波形之一例的圖式。 圖6（A）～（E）係用於說明電漿源電力及偏壓電力的值與表示電漿狀態的物理量之關係的圖式。 圖7係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之三位準波形之另一例的圖式。 圖8係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之四位準波形之一例的圖式。 圖9A係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之延遲的圖式。 圖9B係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之延遲的另一圖式。 圖9C係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之延遲的另一圖式。 圖9D係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF訊號之延遲的另一圖式。 圖10係用於說明用於依本發明之實施態樣之電漿處理的RF電力供給中之功率位準之組合順序的圖式。 圖11係顯示依本發明之實施態樣的電漿處理之RF電力供給之流程之一例的流程圖。 圖12（A）～（C）係用於說明在蝕刻中產生的形狀異常之一例的圖式。
1100:流程
S1110~S1150:步驟

Claims (14)

  1. 一種電漿處理裝置，包含： 電漿處理腔室； 基板支撐部，配置於該電漿處理腔室內； 電漿源RF產生部，與該電漿處理腔室結合，以產生電漿源RF訊號，該電漿源RF訊號包含複數電漿源週期，各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態，該電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準；及 偏壓RF產生部，與該基板支撐部結合，以產生偏壓RF訊號，該偏壓RF訊號包含分別與該複數電漿源週期對應的複數偏壓週期，各偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態，該偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準，並且第一偏壓週期中的往偏壓導通狀態轉變之時間點，係相對於與該第一偏壓週期對應之第一電漿源週期中的往電漿源導通狀態轉變之時間點而偏移。
  2. 如請求項1所述之電漿處理裝置，其中， 該往偏壓導通狀態轉變之時間點，係相對於該往電漿源導通狀態轉變之時間點而延遲。
  3. 如請求項1或2所述之電漿處理裝置，其中， 該第一偏壓週期中的往偏壓斷開狀態轉變之時間點，係與該第一電漿源週期中的往電漿源斷開狀態轉變之時間點實質上相同。
  4. 一種電漿處理裝置，包含： 電漿處理腔室； 基板支撐部，配置於該電漿處理腔室內； 電漿源RF產生部，與該電漿處理腔室結合，以產生電漿源RF訊號，該電漿源RF訊號包含複數電漿源週期，各電漿源週期包含電漿源導通狀態及電漿源斷開狀態，該電漿源導通狀態至少具有兩個電漿源功率位準；及 偏壓RF產生部，與該基板支撐部結合，以產生偏壓RF訊號，該偏壓RF訊號包含分別與該複數電漿源週期對應的複數偏壓週期，各偏壓週期包含偏壓導通狀態及偏壓斷開狀態，該偏壓導通狀態至少具有兩個偏壓功率位準，並且第一偏壓週期中的往偏壓斷開狀態轉變之時間點，係相對於與該第一偏壓週期對應之第一電漿源週期中的往電漿源斷開狀態轉變之時間點而偏移。
  5. 如請求項4所述之電漿處理裝置，其中， 該往偏壓斷開狀態轉變之時間點，係相對於該往電漿源斷開狀態轉變之時間點而延遲。
  6. 請求項4或5所述之電漿處理裝置，其中， 該第一偏壓週期中的往偏壓導通狀態轉變之時間點，係與該第一電漿源週期中的往電漿源導通狀態轉變之時間點實質上相同。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之電漿處理裝置，其中， 該電漿源斷開狀態的期間係與該偏壓斷開狀態的期間部分地重複。
  8. 如請求項1至6中任一項所述之電漿處理裝置，其中， 該電漿源導通狀態包含：第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、及在該第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準； 該第一電漿源功率位準係大於該第二電漿源功率位準。
  9. 如請求項8所述之電漿處理裝置，其中， 該偏壓導通狀態包含：第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、及在該第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準； 該第一偏壓功率位準係大於該第二偏壓功率位準。
  10. 如請求項9所述之電漿處理裝置，其中， 該偏壓RF訊號在該第一電漿源期間時期具有偏壓斷開期間。
  11. 如請求項9或10所述之電漿處理裝置，其中， 該第一偏壓期間及該第二偏壓期間係與該第二電漿源期間部分地重複； 該偏壓RF訊號係在該第二電漿源期間時期，從該第一偏壓功率位準轉變成該第二偏壓功率位準。
  12. 如請求項1至6中任一項所述之電漿處理裝置，其中， 該電漿源導通狀態包含：第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、及在該第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準； 該第二電漿源功率位準係大於該第一電漿源功率位準。
  13. 如請求項12所述之電漿處理裝置，其中， 該偏壓導通狀態包含：第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、及在該第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準； 該第二偏壓功率位準係大於該第一偏壓功率位準。
  14. 如請求項1至6中任一項所述之電漿處理裝置，其中， 該電漿源導通狀態包含：第一電漿源期間時期的第一電漿源功率位準、在該第一電漿源期間後之第二電漿源期間時期的第二電漿源功率位準、及在該第二電漿源期間後之第三電漿源期間時期的第三電漿源功率位準； 該第一電漿源功率位準係大於該第三電漿源功率位準，該第二電漿源功率位準為在該第一電漿源功率位準與該第三電漿源功率位準之間的大小； 該偏壓導通狀態包含：第一偏壓期間時期的第一偏壓功率位準、在該第一偏壓期間後之第二偏壓期間時期的第二偏壓功率位準、及在該第二偏壓期間後之第三偏壓期間時期的第三偏壓功率位準； 該第三偏壓功率位準係大於該第二偏壓功率位準，該第一偏壓功率位準為在該第二偏壓功率位準與該第三偏壓功率位準之間的大小。
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