TW202211322A - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

電漿處理裝置係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 高頻電源，其係供給用以產生電漿的高頻電力； 第1高頻電源，其係往載置有前述試料的試料台供給第1高頻電力； 第2高頻電源，其係往前述試料台供給比前述第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力；及 控制裝置，其係控制前述第1高頻電源與前述第2高頻電源，使一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止， 前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率是以對於頻率之離子能量分佈的峰值的半值寬為基礎規定。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明是有關電漿處理裝置及電漿處理方法。
在半導體裝置的製造工程中，被要求對應半導體裝置中所含的組件(component)的微細化或集成化。例如，在積體電路或奈米機電系統中，構造物的奈米尺度(nanoscale)化更被推進。
通常，在半導體裝置的製造工程中，為了形成微細圖案，使用光刻技術。此技術是在光阻層之上適用裝置構造的圖案，依照光阻層的圖案來選擇性地蝕刻除去露出的基板者。在之後的處理工程中，只要使其他的材料堆積於蝕刻領域內，便可形成積體電路。
例如，在被使用於電子機器等的MOS FET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor)裝置等的製造中使用電漿蝕刻技術。在使用電漿蝕刻的半導體基板(以下簡稱「基板」)的蝕刻處理中，為了使基板的良品率提升，而被要求基板面內的處理的均一性，且隨著裝置的微細化進展，對蝕刻形狀的垂直性的要求增加。為了使蝕刻形狀在面內均一地垂直化，使離子從電漿往基板射入的控制成為重要。
作為使離子從電漿往基板射入的控制方法，在專利文獻1中揭示一種具備複數個從電漿往晶圓上引入離子的偏壓施加裝置，藉由控制複數的頻率的偏壓電力比(混合比)來使射入至晶圓的離子的能量及其分佈獨立地變化之技術。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2008-244429號公報 [專利文獻2]國際公開第2017/126184號
(發明所欲解決的課題)
在上述的專利文獻1記載的以往技術是在用以對應於進一步的元件的微細化的離子的控制性的點未充分的考量。亦即，用以給予離子往基板的射入能量之偏壓電力會與高頻及低頻的電力重疊(混合)，可使其混合比變化。因此，必須使被施加於試料台的被重疊的合成高頻電力的電壓波形的最大電位差(以下稱為「Vpp」)不會超過硬體上的極限值。為此，在比容許最大值小的範圍使用各高頻電力的Vpp，無法發揮至各個的最大輸出，有離子控制不能充分地進行的可能性。
進一步，將不同的頻率合成而取得的高頻電力的波形是複雜地變化，因此有阻抗匹配困難的可能性。又，亦有互相的電氣訊號彼此間發生混成的串擾(crosstalk)的問題的可能性。
作為解決該等的問題的方法，在專利文獻2中揭示將施加於試料台的持有複數的不同的頻率之偏壓電力切換而施加的方法。此方法是藉由使切換時間比變化，解決在專利文獻1有可能發生的問題，可控制使用不同的頻率之離子的能量及其分佈。
但，若使用專利文獻2的方法，則空白晶圓(blanket wafer)的蝕刻速率的面內均一性是可控制，但由於未考慮頻率變化所致的離子能量分佈的變化，因此在蝕刻形狀的面內均一性的控制留下課題。參照圖3具體說明課題的例子。在圖3(a)表示初期形狀，在圖3(b)表示僅以單一的偏壓電力的施加來蝕刻後的結果，在圖3(c)表示在專利文獻2的方法中使用蝕刻速率的分佈成為平坦的條件來蝕刻後的結果。另外，在此是以在Si基板23上層疊SiO2 膜24而成的晶圓作為對象，進行蝕刻。
若根據以單一的偏壓電力來蝕刻後的結果，則如圖3(b)所示般，有關蝕刻形狀，在晶圓中央部、晶圓端部皆是成為垂直形狀，但有關形狀深度是在晶圓中央部與晶圓端部不同。相對的，若根據在專利文獻2的方法中以蝕刻速率分佈成為平坦的條件來蝕刻後的結果，則如圖3(c)所示般，有關蝕刻形狀，在晶圓中央部與晶圓端部，蝕刻形狀雖不同，但形狀深度是成為同等。因此，即使進行不同的頻率的偏壓電力的施加的情況，也在晶圓面內的蝕刻形狀的均一化有進一步的課題。
本發明為了解決上述的課題，以提供一種可在晶圓面內取得所望的蝕刻形狀之電漿處理裝置及電漿處理方法為目的。 (用以解決課題的手段)
為了解決上述課題，藉由代表性的本發明的電漿處理裝置之一來達成，其特徵係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 高頻電源，其係供給用以產生電漿的高頻電力； 第1高頻電源，其係往載置有前述試料的試料台供給第1高頻電力； 第2高頻電源，其係往前述試料台供給比前述第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力；及 控制裝置，其係控制前述第1高頻電源與前述第2高頻電源，使一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止， 前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率是以對於頻率之離子能量分佈的峰值的半值寬為基礎規定。
代表性的本發明的電漿處理方法之一，係使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 高頻電源，其係供給用以產生電漿的高頻電力； 第1高頻電源，其係往載置有前述試料的試料台供給第1高頻電力；及 第2高頻電源，其係往前述試料台供給比前述第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力， 其特徵為具有： 控制前述第1高頻電源與前述第2高頻電源，使一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止之工程； 將前述電漿處理的壓力設為離子的平均自由行程比前述試料上的護皮厚度更長的壓力之工程；及 以對於頻率之離子能量分佈的峰值的半值寬為基礎規定前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率之工程。 [發明的效果]
藉由本發明，可提供一種在晶圓面內可取得所望的蝕刻形狀之電漿處理裝置及電漿處理方法。 上述的以外的課題、構成及效果是可藉由以下的實施形態的說明明確得知。
在以下所示的實施形態中，利用離子從電漿往晶圓的射入能量分佈會依偏壓電力的頻率而變化的情形，使往晶圓的離子射入的控制性更提升，使能取得對應於微細化的半導體裝置構造的晶圓的蝕刻處理的面內均一性，亦即，蝕刻速率的面內均一性及蝕刻形狀的面內均一性。
有別於電漿產生，獨立控制往晶圓的偏壓電壓，亦即，有別於用以產生電漿的高頻電力的控制，獨立進行施加於試料台的高頻電力的控制，用以將能量給予射入至晶圓的離子。進一步，將施加於試料台的高頻電力的控制予以使用複數個不同的頻率的偏壓電源，按每個步驟切換供給不同的頻率的偏壓電力。
藉由此每個步驟的切換，設置不同的頻率的偏壓電力的單獨供給時間帶，藉此至處理時可施加於試料台的偏壓電源205的容許值的最大為止，可設定各個的頻率的偏壓電源，使往晶圓的離子射入的控制性更提升。以下，說明本發明的實施形態。
圖1是表示本實施形態的電漿處理裝置的概略構成圖。圖2是別的實施形態的電漿處理裝置的概略構成圖。有關在圖1，2中共通的構成是附上相同的符號。在本實施形態中，構成處理室(腔室)的真空容器101是例如以鋁等的導電材料所製作的圓筒狀的容器，被電性接地(earth)。真空容器101的上部開口是藉由電磁波可透過的材質例如由石英所構成的頂板102來密封。在真空容器101下部中央是連接將內部予以減壓排氣成預定壓力的真空排氣裝置。在頂板102的上部是覆蓋頂板102而設有導波管103，經由匹配器104來連接電漿產生用的高頻電源(以下稱為「高頻電源」或「電漿電源105」)。
電漿電源105是此情況振盪2.45GHz的微波。被振盪的微波是傳播於導波管103，經由頂板102來導入至真空容器101內。在真空容器101的外側是卷繞安裝有用以在真空容器101內形成磁場的螺線管線圈(磁場產生裝置)106。在頂板102的下方的真空容器101上部是設有淋浴板108，在真空容器101的頂板102與淋浴板108之間連接氣體供給裝置107。
從氣體供給裝置107供給處理氣體至頂板102與淋浴板108之間的空間，經由淋浴板108來供給處理氣體至真空容器101內所形成的處理室內。在真空容器101內是設有試料台109，從省略圖示的晶圓搬入口搬入晶圓(試料)，配置･保持於試料台109上。
在試料台109中，複數，此情況是持有2個不同的頻率的偏壓用的高頻電源的頻率800KHz的第1偏壓電源(以下稱為「第1高頻電源」或「第1偏壓電源113」)及頻率400KHz的第2偏壓電源(以下稱為「第2高頻電源」或「第2偏壓電源114」)會經由濾波器(filter)110及第1，第2匹配器111，112來分別電性並列連接。第2高頻電源是可供給比第1高頻電源的第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力。 在此，在圖1的電漿處理裝置中，連接濾波器110、第1匹配器111及第2匹配器112之後，藉由控制裝置115的控制來進行輸出切換，相對的，在圖2的電漿處理裝置中，藉由控制裝置115的控制，經由開關來進行濾波器110與第1匹配器111或第2匹配器112的連接切換。
此情況的濾波器110是具有： 在第1偏壓電源113的輸出中，不使來自包含省略圖示的電源(例如被連接至試料台109之用以保持晶圓的靜電吸附裝置的電源或進行晶圓的溫度控制的加熱器的電源等)的第1偏壓電源113以外的電源的輸出通過至第1偏壓電源113側的機能(例如High Pass Filter)；及 在第2偏壓電源114的輸出中，不使來自包含省略圖示的電源(例如被連接至試料台109之用以保持晶圓的靜電吸附裝置的電源或進行晶圓的溫度控制的加熱器的電源等)的第2偏壓電源114以外的電源的輸出通過至第2偏壓電源114側的機能(例如Low Pass Filter)。 並且，在第1偏壓電源113與第2偏壓電源114之中一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止。電漿電源105及第1偏壓電源113，第2偏壓電源114是連接至控制裝置115，藉由控制裝置115來進行後述的各電源的輸出控制。
在上述般構成的電漿處理裝置中，被供給至真空容器101內的處理氣體會藉由：經由頂板102導入的微波的電場與藉由螺線管線圈106所形成的磁場的作用(例如電子迴旋共振：Electron Cyclotron Resonance(ECR))來電漿化，在淋浴板108與試料台109之間的空間形成電漿。
並且，在試料台109是從第1偏壓電源113施加頻率400KHz的高頻電力，或從第2偏壓電源114施加頻率800KHz的高頻電力。被施加於試料台109的該等的高頻電力是與電漿的產生獨立地控制，使產生用以使電漿中的離子射入至晶圓的偏壓電壓。將被施加於試料台109的高頻電力的頻率稱為偏壓頻率條件。又，將經由控制裝置115藉由真空泵116(壓力調整裝置)來設定的腔室內的壓力稱為壓力條件。
參照圖4說明有關根據使用的腔室內的壓力條件及偏壓頻率條件(以下稱為頻率條件)之離子的運動狀態的不同。將符合在本實施形態決定的頻率條件及壓力條件時的離子的運動狀態顯示於圖4(a)。進一步，將選擇比前述頻率條件更高的頻率時的離子的運動狀態顯示於圖4(b)。又，將選擇比前述壓力條件更高的壓力時的離子的運動狀態顯示於圖4(c)。有關前述頻率條件及壓力條件，在以下表示。
有關前述頻率條件，如以下般決定。在此，將可在電漿與晶圓之間的境界層稱為護皮(sheath)。離子201是以藉由偏壓電力的電場的力來穿過護皮202而到達晶圓203上，但若偏壓電力的正負變化的週期時間比穿過離子的護皮的時間更快，則離子停留於護皮202內的時間會變長，離子能量的偏差變大。若離子能量的偏差變大，則由於離子的入射角分佈廣泛，因此難以取得垂直的蝕刻形狀。所以，在本實施形態中，使用持有比離子201通過護皮202的時間更長的週期的頻率條件。亦即，第1高頻電力的頻率與第2高頻電力的頻率是以離子通過護皮的時間為基礎規定的值為理想，離子通過護皮的時間的倒數以下的值更理想。
又，有關腔室內的前述壓力條件，如以下般決定。在本實施形態使用的壓力條件是設為含在電漿的離子201所持有的平均自由行程高於在晶圓203正上方所存在的護皮202的厚度之值。藉由使用此壓力條件，可無視在護皮202內的離子的衝突所造成的影響，可抑制離子能量的偏差。
在本實施形態使用的電漿處理裝置是離子密度為1010 ~1011 cm-3 ，偏壓電壓為100~400V，所以可想像護皮厚度是大概0.4mm~4mm程度，因此在本實施形態可使用的壓力條件是2.66Pa以下，頻率條件是3MHz以下。此頻率的上限值是可按照氣體種類來變更。以下，說明其理由。
圖5是表示離子的護皮的穿過時間與護皮電壓的關係的圖形。如圖5所示般，離子的護皮的穿過時間與護皮電壓的關係是依照使用的氣體種類(例如Ar，Cl，He，H)而變化。
在此，若將護皮厚度設為d，將護皮電壓設為V，將離子的護皮穿過時間設為Ti ，將偏壓電源的週期設為TRF ，將離子質量設為mi ，將素電荷設為e，則以下的式1、式2成立。 【數1】
Figure 02_image001
【數2】
Figure 02_image003
若根據求取的頻率條件，則由於為Ti ＜TRF /2，因此使用一般性的氣體種類時，約3MHz的頻率為上限，但由圖5明確得知，可按照氣體種類來變更頻率條件的上限。另外，在圖5是表示使用一種類的氣體的例子，但使用混合氣體時，圖形會按照其混合比例而變化。
以符合前述頻率條件及前述壓力條件的方式，在本實施形態中，偏壓電力的頻率使用400KHz及800KHz，腔室的壓力使用4.8mTorr。
在圖6中，橫軸為射入至晶圓的離子的能量，縱軸是表示持有該能量的離子之往晶圓的入射通量，在此是比較在不同的偏壓電力頻率的離子能量分佈而顯示。可知13.56MHz的離子能量分佈301及400KHz或800KHz的離子能量分佈302是分別持有峰值的離子能量不同，又，有關各個的峰值半值寬(303、304)，離子能量分佈301較廣，離子能量的偏差大。所以，與前述的高壓力條件同樣，離子的入射角分佈廣泛，因此難以取得垂直的蝕刻形狀。
(蝕刻評價) 以下，說明有關本發明者所進行的蝕刻評價。藉由切換供給如圖7所示般被輸出控制的低的頻率(400KHz)的第1高頻電力及更高的頻率(800KHz)的第2高頻電力之蝕刻處理，可取得如圖8所示般的蝕刻速率的分佈。另外，此情況的蝕刻處理是以圖3(a)所示的膜構造，亦即在Si基板23上層疊SiO2 膜24而成的晶圓作為對象。
蝕刻條件是使用Cl2 與Ar的混合氣體作為處理氣體，將全氣體流量設為250ml/min，將壓力設為4.8mTorr，將電漿電源105的輸出設為700W，將第1偏壓電源113的輸出與第2偏壓電源114的輸出分別設為150W。蝕刻處理的評價是以Poly-Si膜的蝕刻速率來評價。
以步驟時間來調整蝕刻中的第1偏壓電源113與第2偏壓電源114的輸出比，如圖7(a)~(c)所示般調整。如此的調整是可藉由控制裝置115來進行。
圖8(a)是表示對應於圖7(a)的輸出控制之蝕刻速率分佈。如圖7(a)所示般，若僅為持有低的頻率的來自第1偏壓電源的輸出，則如圖8(a)所示般，蝕刻速率分佈是成為在晶圓中心高，在外周低的中高分佈。
圖8(b)是表示對應於圖7(b)的輸出控制之蝕刻速率分佈。如圖7(b)所示般，若從第1，第2偏壓電源將低的頻率的輸出及高的頻率的輸出予以交替地同時間輸出，則如圖8(b)所示般，蝕刻速率分佈是在面內成為大致均一的分佈。
圖8(c)是表示對應於圖7(c)的輸出控制之蝕刻速率分佈。如圖7(c)所示般，若僅為持有高的頻率的來自第2偏壓電源的輸出，則如圖8(c)所示般，蝕刻速率分佈是成為在晶圓中心低，在外周高的外高分佈。
如此，可知相對於低的頻率(400KHz)的高頻電力的供給時間，隨著將高的頻率(800KHz)的高頻電力的供給時間的比例慢慢地增加，由於晶圓外周部的蝕刻速率增加，因此可控制晶圓面內的蝕刻速率分佈。
另外，隨著高的頻率的高頻電力的供給時間的比例增加，換言之，低的頻率的高頻電力的供給時間的比例減少，晶圓外周部的蝕刻速率增加的理由，是可思考其次的情形。
在本實施形態使用的電漿處理裝置是利用微波的電場與藉由螺線管線圈的磁場的相互作用之電漿處理裝置。在如此的電漿處理裝置中，藉由施加於試料台109的偏壓用高頻電力，經由電漿，在試料台109與被接地的真空容器101之間流動電流時，電漿中的電子會橫穿過在真空容器101內所形成的磁場。
此時磁場是可捕捉電子，這作為電漿的交叉場阻抗表示。在圖9中，若將從晶圓203的中央部到晶圓203的端部的交叉場阻抗207設為Z1，且將從晶圓203的端部到接地的交叉場阻抗208設為Z2，則從晶圓203的中央部看的交叉場阻抗是成為(Z1+Z2)，從晶圓端部看的交叉場阻抗是僅Z2。並且，將從位於晶圓203的正上方的護皮接受的護皮阻抗206設為ZS。由於護皮阻抗ZS是在晶圓203的面內為同等，因此從晶圓203的中央部看的電漿阻抗是成為(ZS+Z1+Z2)，從晶圓203的端部看的電漿阻抗是成為(ZS+Z2)。
在此，護皮阻抗是與高頻電力的頻率具有逆相關，若頻率變高，則護皮阻抗變小。因此，在高的頻率的高頻電力，護皮阻抗是與交叉場阻抗作比較，形成可無視程度地小，所以晶圓203的中央部的電漿阻抗是可與(Z1+Z2)近似，在晶圓203的端部的電漿阻抗是與Z2近似。因此，晶圓203的端部與晶圓203的中央部作比較，電漿阻抗變低，所以藉由偏壓電壓的施加來射入至晶圓203的來自電漿的離子能量是與晶圓203的中央部作比較，在晶圓203的端部增加，因此晶圓203的端部的蝕刻速率與中央部作比較，變高。
相對於此，在低的頻率的高頻電力，護皮阻抗會增加，交叉場阻抗相對於護皮阻抗，形成可無視的程度，因此晶圓203的端部及中央部的電漿阻抗皆可與ZS近似。因此，在晶圓203的面內的電漿阻抗的差變小，所以在晶圓203的面內的來自電漿的離子射入能量變無差異。
若根據在本實施形態使用的電漿處理裝置的特性，則真空容器101內的氣體是經由試料台109的周邊空間來從真空容器101的上部朝向下部而流動排氣。因此，來自被供給至晶圓203的周邊的電漿的活性種會比晶圓中央部少，所以成為晶圓周圍的蝕刻速率低，中央高的蝕刻速率分佈。因此，此中央高的蝕刻速率分佈是可謂本實施形態的電漿處理裝置的特性所致者。
如上述般，若根據本實施形態，則藉由使低的頻率(400KHz)的高頻電力及高的頻率(800KHz)的高頻電力的輸出時間的比例變化，可在中央高~周圍高的分佈之間調整蝕刻速率分佈，藉由在此間如圖8(b)所示般設定蝕刻速率分佈幾乎均一的條件，亦即低的頻率與高的頻率的高頻電力的輸出時間的比例，可謀求晶圓面內的蝕刻速率的均一化。
並且，將以如圖8(b)所示般使蝕刻速率均一化的條件來蝕刻處理時的蝕刻形狀顯示於圖10。在此是與圖3同樣，將在Si基板的遮罩203上形成SiO2 膜204者蝕刻。利用在本實施形態使用的400KHz與800KHz的高頻電力的組合，以如圖8(b)所示般使蝕刻速率均一化的條件來蝕刻處理。其結果，如圖10所示般，蝕刻形狀是晶圓中央部、晶圓端部皆成為垂直形狀，且形狀深度是在晶圓中央部、晶圓端部成為同等。
藉由以往技術來蝕刻處理的例子(參照圖3(c))是在晶圓中央部與晶圓端部的蝕刻形狀出現差異。這可思考依照2個不同的偏壓電力的頻率，在離子能量分佈的能量峰值的半值寬產生差異為原因。亦即，如圖6所示般，可思考若使用藉由低的頻率的偏壓電力(400KHz)所產生的離子能量分佈的能量峰值的半值寬會與藉由高的頻率的偏壓電力(13.56MHz)所產生的離子能量分佈的能量峰值的半值寬不同的組合，則在以蝕刻速率會形成均一的方式調整時間的條件中，在晶圓中央部與晶圓端部，雖蝕刻時的形狀深度是形成均一，但蝕刻形狀是不形成均一。
相對於此，可思考若利用在本實施形態使用的低的頻率的偏壓電力(400KHz)與高的頻率的偏壓電力(800KHz)的組合，則由於藉由各個的頻率所產生的離子能量分佈的能量峰值的半值寬為同等，因此在以使蝕刻速率形成均一的方式調整時間的條件中，在晶圓中央部與晶圓端部，蝕刻時的形狀深度與蝕刻形狀皆形成均一。
藉由如此交替地切換低的頻率的偏壓電力與高的頻率的偏壓電力的輸出，設為可控制各個的電力的輸出時間的比例之構成，可使往晶圓的離子的射入的控制性更提升。
又，本實施形態是將2個的不同的頻率的高頻電力供給至試料台109，但從一方的偏壓電源供給高頻電力時，來自另一方的偏壓電源的高頻電力的供給會被停止，所以不會有電流從另一方的偏壓電源流入至試料台109的情形。因此，可防止串擾的發生，可安定供給偏壓電力至試料台109。
另外，本實施形態是將電漿處理中的壓力設為0.638Pa，使用400KHz的高頻電源及800KHz的高頻電源的組合，作為持有不同的2個的頻率的偏壓電源的組合，但只要是前述壓力條件、頻率條件內，亦可選擇護皮阻抗的差大的頻率的組合。換言之，第1高頻電力的頻率與第2高頻電力的頻率是以試料上的護皮的阻抗為基礎規定，例如第1高頻電力的頻率的護皮的阻抗與第2高頻電力的頻率的護皮的阻抗的差大的頻率為理想。又，低的頻率與高的頻率的高頻電力的切換是哪個先皆可。
以上，若根據本實施形態，則藉由改變第1偏壓電源與第2偏壓電源的各個的輸出時間的比例來施加於試料台，可控制晶圓面內的蝕刻速率分佈，可控制晶圓面內的蝕刻速率均一性。又，由於考慮離子能量分佈來選擇頻率，因此晶圓面內的蝕刻形狀的分佈控制也成為可能。
又，上述的例子是任意地指定所使用的壓力及偏壓電力的頻率的組合，但依據偏壓電壓，護皮厚度是大概可估計，因此只要指定壓力，便可決定可使用的偏壓電力的頻率條件。所以，只要藉由指定壓力來自動地呈現可使用的偏壓電力的頻率條件，離子的控制便可更簡便。 又，上述的實施例是說明微波ECR電漿作為一實施例，但在電容耦合型電漿或感應耦合型電漿等的其他的電漿產生方式的電漿處理裝置中也可取得與本實施例同樣的效果。
上述的實施形態是為了容易了解本發明而詳細說明者，不是被限定於一定要具備說明過的全部的構成者。又，可將某實施形態的構成的一部分置換成其他的實施形態的構成，又，可在某實施形態的構成追加其他的實施形態的構成。又，可針對各實施形態的構成的一部分進行其他的構成的追加･削除･置換。
101:真空容器 102:頂板 103:導波管 104:匹配器 105:電漿電源 106:螺線管線圈 107:氣體供給裝置 108:淋浴板 109:試料台 110:濾波器 111:第1匹配器 112:第2匹配器 113:第1偏壓電源 114:第2偏壓電源 115:控制裝置 116:真空泵 201:離子 202:護皮 203:Si基板 204:SiO2 膜 205:偏壓電源 206:護皮阻抗 207:從電極中心到端的交叉場阻抗 208:從電極端到接地的交叉場阻抗 301:偏壓電力的頻率為13.56MHz時的離子能量分佈 302:偏壓電力的頻率為400KHz或800KHz時的離子能量分佈 303:偏壓電力的頻率為13.56MHz時的離子能量分佈的高能量側的峰值的能量峰值的半值寬 304:偏壓電力的頻率為400KHz或800KHz時的離子能量分佈的高能量側的峰值的能量峰值的半值寬
[圖1]是表示本實施形態的電漿處理裝置的概略構成圖。 [圖2]是表示本實施形態的電漿處理裝置的概略構成圖。 [圖3]是表示用以往技術來蝕刻晶圓時的蝕刻形狀的圖。 [圖4]是表示決定在本發明的實施形態使用的壓力條件及頻率條件的範圍的根據的概略圖。 [圖5]是表示離子的護皮的穿過時間與護皮電壓的關係的圖形。 [圖6]是表示在圖4決定的壓力條件及頻率條件的範圍的偏壓電力所持有的離子能量分佈函數的概略圖。 [圖7]是表示圖2的電漿處理裝置的電漿產生用高頻電源及偏壓用高頻電源的輸出狀態的波形圖。 [圖8]是表示使用圖7的電漿處理裝置的電漿產生用高頻電源及偏壓用高頻電源的輸出，蝕刻晶圓時的各輸出狀態的蝕刻速率的圖，橫軸是離晶圓中心的距離，縱軸是蝕刻速率。 [圖9]是表示電漿蝕刻中的電漿阻抗的模式圖。 [圖10]是表示使用本實施形態來蝕刻晶圓時的蝕刻形狀的圖。
101:真空容器
102:頂板
103:導波管
104:匹配器
105:電漿電源
106:螺線管線圈
107:氣體供給裝置
108:淋浴板
109:試料台
110:濾波器
111:第1匹配器
112:第2匹配器
113:第1偏壓電源
114:第2偏壓電源
115:控制裝置
116:真空泵

Claims (11)

  1. 一種電漿處理裝置，其特徵係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 高頻電源，其係供給用以產生電漿的高頻電力； 第1高頻電源，其係往載置有前述試料的試料台供給第1高頻電力； 第2高頻電源，其係往前述試料台供給比前述第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力；及 控制裝置，其係控制前述第1高頻電源與前述第2高頻電源，使一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止， 前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率是以對於頻率之離子能量分佈的峰值的半值寬為基礎規定。
  2. 如請求項1記載的電漿處理裝置，其中，前述第2高頻電力的頻率，係前述半值寬形成與前述第1高頻電力的頻率的前述半值寬大概相同的頻率。
  3. 如請求項2記載的電漿處理裝置，其中，前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率，係以前述試料上的護皮的阻抗為基礎規定。
  4. 如請求項3記載的電漿處理裝置，其中，前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率，係前述第1高頻電力的頻率的前述護皮的阻抗與前述第2高頻電力的頻率的前述護皮的阻抗的差大的頻率。
  5. 如請求項4記載的電漿處理裝置，其中，前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率，係以離子通過前述護皮的時間為基礎規定的值。
  6. 如請求項5記載的電漿處理裝置，其中，前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率為離子通過前述護皮的時間的倒數以下的值。
  7. 如請求項6記載的電漿處理裝置，其中，前述第2高頻電力的頻率為3MHz以下。
  8. 一種電漿處理方法，係使用電漿處理裝置的電漿處理方法，該電漿處理裝置係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 高頻電源，其係供給用以產生電漿的高頻電力； 第1高頻電源，其係往載置有前述試料的試料台供給第1高頻電力；及 第2高頻電源，其係往前述試料台供給比前述第1高頻電力的頻率更高的頻率的第2高頻電力， 其特徵為具有： 控制前述第1高頻電源與前述第2高頻電源，使一方的高頻電力供給的期間，另一方的高頻電力的供給停止之工程； 將前述電漿處理的壓力設為離子的平均自由行程比前述試料上的護皮厚度更長的壓力之工程；及 以對於頻率之離子能量分佈的峰值的半值寬為基礎規定前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率之工程。
  9. 如請求項8記載的電漿處理方法，其中，更具有：將前述第2高頻電力的頻率設為前述半值寬形成與前述第1高頻電力的頻率的前述半值寬大概相同的頻率之工程。
  10. 如請求項9記載的電漿處理方法，其中，更具有：將前述第1高頻電力的頻率與前述第2高頻電力的頻率設為離子通過前述試料上的護皮的時間的倒數以下的值之工程。
  11. 如請求項10記載的電漿處理方法，其中，更具有：將前述電漿處理的壓力設為2.66Pa以下的工程。
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