TW202333540A - 電漿處理裝置及處理方法 - Google Patents

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玉虫元
井上雅博
上坂友佑人
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種於電漿處理裝置中自反映高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的信號中去除不必要成分之技術。 於所揭示之電漿處理裝置中，高頻電源為了產生電漿而供給高頻電力。偏壓電源為了饋入離子而將具有偏壓頻率之電偏壓能量供給至基板支持部之電極。高頻電源調節電偏壓能量之週期內之複數個相位期間之各者中之高頻電力的頻率。感測器檢測反映自高頻電源之負載阻抗之匹配狀態之偏移的電氣信號。濾波器自於複數個相位期間之各者中由感測器檢測之電氣信號去除高頻電力與電偏壓能量之互調變失真成分。

Description

電漿處理裝置及處理方法
本發明之例示性實施方式係關於一種電漿處理裝置及處理方法。
電漿處理裝置用於對基板之電漿處理中。電漿處理裝置中，為了自腔室內產生之電漿將離子饋入至基板，而使用高頻偏壓電力。下述專利文獻1中揭示有一種將高頻偏壓電力之功率位準及頻率進行調變之電漿處理裝置。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2009-246091號公報
[發明所欲解決之問題]
本發明提供一種技術，其於在電漿之產生中使用產生具有可變頻率之高頻電力之高頻電源的電漿處理裝置中，自反映高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的信號中去除不必要成分。 [解決問題之技術手段]
於一例示性實施方式中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、基板支持部、偏壓電源、匹配器、高頻電源、感測器、及濾波器。基板支持部設置於腔室內。偏壓電源構成為，為了自腔室內產生之電漿將離子饋入至載置於基板支持部上之基板，而將電偏壓能量供給至基板支持部之電極。電偏壓能量具有偏壓頻率。電偏壓能量之週期具有作為偏壓頻率之倒數之時長。匹配器具有匹配電路。高頻電源構成為，為了於腔室內自氣體產生電漿而經由匹配器供給其頻率可變之高頻電力。高頻電源構成為，調節電偏壓能量之週期內之複數個相位期間之各者中的高頻電力之頻率。感測器構成為，檢測反映自高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的偏移之電氣信號。濾波器構成為，產生藉由自於複數個相位期間之各者中由感測器檢測之電氣信號去除高頻電力與電偏壓能量之互調變失真成分而經過濾所得之信號。 [發明之效果]
根據一例示性實施方式，能夠於在電漿之產生中使用產生具有可變頻率之高頻電力之高頻電源的電漿處理裝置中，自反映高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的信號去除不必要成分。
以下，對各種例示性實施方式進行說明。
於一例示性實施方式中，提供一種電漿處理裝置。電漿處理裝置具備腔室、基板支持部、偏壓電源、匹配器、高頻電源、感測器、及濾波器。基板支持部設置於腔室內。偏壓電源構成為，為了自於腔室內產生之電漿將離子饋入至載置於基板支持部上之基板，而將電偏壓能量供給至基板支持部之電極。電偏壓能量具有偏壓頻率。電偏壓能量之週期具有作為偏壓頻率之倒數之時長。匹配器具有匹配電路。高頻電源構成為，為了於腔室內自氣體產生電漿而經由匹配器供給其頻率可變之高頻電力。高頻電源構成為，調節電偏壓能量之週期內之複數個相位期間之各者中的高頻電力之頻率。感測器構成為，檢測反映自高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的偏移之電氣信號。濾波器構成為，產生藉由自於複數個相位期間之各者中由感測器檢測之電氣信號去除高頻電力與電偏壓能量之互調變失真成分而經過濾所得之信號。
於上述實施方式中，高頻電力之頻率係於電偏壓能量之週期內之複數個相位期間中調節。於複數個相位期間之各者中，從反映自高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的偏移之電氣信號，根據高頻電力之頻率去除互調變失真成分。因此，能夠於在電漿之產生中使用產生具有可變頻率之高頻電力之高頻電源的電漿處理裝置中，自反映高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的電氣信號去除不必要成分。
於一例示性實施方式中，高頻電源亦可構成為，於複數個相位期間之各者中，以基於經過濾後之信號使高頻電源之負載阻抗接近匹配狀態之方式，調節高頻電力之頻率。
於一例示性實施方式中，由感測器檢測之電氣信號亦可包含表示來自高頻電力之負載之反射波之功率的信號。
於一例示性實施方式中，由感測器檢測之電氣信號亦可包含表示於高頻電力之傳送路徑上測定之電壓及電流的信號。
於一例示性實施方式中，高頻電源亦可包含振盪器及放大器。振盪器構成為產生高頻信號。放大器構成為將高頻信號放大產生高頻電力。電漿處理裝置亦可進而包含混頻器。混頻器構成為，將高頻信號與電氣信號相互混合而產生混合信號。濾波器構成為，自混合信號產生經過濾後之信號，且具有其中心頻率為0之通帶。濾波器之通帶寬度小於偏壓頻率。
於一例示性實施方式中，濾波器亦可包含具有互不相同之通帶之複數個濾波器。亦可將該通帶中包含複數個濾波器中複數個相位期間之各者中之高頻電力之頻率的濾波器應用於電氣信號。
於一例示性實施方式中，電偏壓能量亦可為具有偏壓頻率之偏壓高頻電力。或者，電偏壓能量亦可包含以具有作為偏壓頻率之倒數之時長之時間間隔週期性地產生的電壓之脈衝或週期性地產生的任意波形之電壓。
於一例示性實施方式中，電漿處理裝置亦可進而包含設置於基板支持部上方之上部電極。高頻電源亦可經由匹配器電性連接於基板支持部之電極或上部電極。
於一例示性實施方式中，電漿處理裝置亦可進而具備電壓感測器，該電壓感測器構成為於電偏壓能量之傳送路徑上檢測電偏壓能量之電壓。高頻電源亦可構成為，基於由電壓感測器檢測之電壓特定出電偏壓能量之週期及複數個相位期間。
於另一例示性實施方式中，提供一種信號處理方法。信號處理方法包括：(a)為了於電漿處理裝置之腔室內自氣體產生電漿而自高頻電源經由匹配器供給高頻電力之步驟(a)。電漿處理裝置包含設置於腔室內之基板支持部。信號處理方法進而包括為了自電漿將離子饋入至載置於基板支持部上之基板，而將電偏壓能量供給至基板支持部之電極之步驟(b)。信號處理方法進而包括使用感測器檢測反映自高頻電源之負載阻抗之匹配狀態的偏移之電氣信號之步驟(c)。信號處理方法進而包括使用濾波器產生自電氣信號過濾所得之信號之步驟(d)。電偏壓能量具有偏壓頻率，電偏壓能量之週期具有作為偏壓頻率之倒數之時長。高頻電力之頻率可變。於步驟(a)中，調節電偏壓能量之週期內之複數個相位期間之各者中的高頻電力之頻率。於步驟(d)中，經過濾後之信號係藉由自複數個相位期間之各者中之電氣信號去除高頻電力與電偏壓能量之互調變失真成分而產生。
以下，參照圖式對各種例示性實施方式詳細地進行說明。再者，於各圖式中對相同或相當之部分標註相同之符號。
圖1及圖2係概略性地表示一個例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。
於一實施方式中，電漿處理系統包含電漿處理裝置1及控制部2。電漿處理裝置1包含電漿處理腔室10、基板支持部11、及電漿產生部12。電漿處理腔室10具有電漿處理空間。又，電漿處理腔室10具有用以將至少一種處理氣體供給至電漿處理空間之至少一個氣體供給口、及用以自電漿處理空間排出氣體之至少一個氣體排出口。氣體供給口連接於下述氣體供給部20，氣體排出口連接於下述排氣系統40。基板支持部11配置於電漿處理空間內，且具有用以支持基板之基板支持面。
電漿產生部12構成為自供給至電漿處理空間內之至少一種處理氣體產生電漿。於電漿處理空間中形成之電漿亦可為電容耦合電漿(CCP；Capacitively Coupled Plasma)、感應耦合電漿(ICP；Inductively Coupled Plasma)、ECR電漿(Electron-Cyclotron-resonance plasma，電子回旋共振電漿)、螺旋波激發電漿(HWP：Helicon Wave Plasma)、或表面波電漿(SWP：Surface Wave Plasma)等。
控制部2對使電漿處理裝置1執行本發明中敍述之各種步驟之電腦能夠執行之命令進行處理。控制部2可構成為控制電漿處理裝置1之各要素執行此處所敍述之各種步驟。於一實施方式中，可為控制部2之一部分或全部包含於電漿處理裝置1。控制部2例如亦可包含電腦2a。電腦2a例如亦可包含處理部(CPU：Central Processing Unit，中央處理單元)2a1、記憶部2a2、及通信介面2a3。處理部2a1可構成為基於儲存在記憶部2a2之程式進行各種控制動作。記憶部2a2亦可包含RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)、ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)、HDD(Hard Disk Drive，硬式磁碟機)、SSD(Solid State Drive，固態驅動器)、或其等之組合。通信介面2a3亦可經由LAN(Local Area Network，區域網路)等通信線路而與電漿處理裝置1之間進行通信。
以下，對作為電漿處理裝置1之一例之電容耦合電漿處理裝置之構成例進行說明。電容耦合電漿處理裝置1包含電漿處理腔室10、氣體供給部20、及排氣系統40。又，電漿處理裝置1包含基板支持部11及氣體導入部。氣體導入部構成為將至少一種處理氣體導入至電漿處理腔室10內。氣體導入部包含簇射頭13。基板支持部11配置於電漿處理腔室10內。簇射頭13配置於基板支持部11之上方。於一實施方式中，簇射頭13構成電漿處理腔室10之頂部(ceiling)之至少一部分。電漿處理腔室10具有由簇射頭13、電漿處理腔室10之側壁10a及基板支持部11界定之電漿處理空間10s。側壁10a接地。簇射頭13及基板支持部11與電漿處理腔室10之殼體電性絕緣。
基板支持部11包含本體部111及環組件112。本體部111具有用以支持基板(晶圓)W之中央區域(基板支持面)111a、及用以支持環組件112之環狀區域(環支持面)111b。本體部111之環狀區域111b於俯視時包圍本體部111之中央區域111a。基板W配置於本體部111之中央區域111a上，環組件112以包圍本體部111之中央區域111a上之基板W之方式配置於本體部111之環狀區域111b上。於一實施方式中，本體部111包含基台111e及靜電吸盤111c。基台111e包含導電性構件。基台111e之導電性構件作為下部電極發揮功能。靜電吸盤111c配置於基台111e之上。靜電吸盤111c之上表面具有基板支持面111a。環組件112包含1個或複數個環狀構件。1個或複數個環狀構件中至少一個為邊緣環。又，雖然省略圖示，但基板支持部11亦可包含溫度調節模組，該溫度調節模組構成為將靜電吸盤111c、環組件112、及基板W中至少一者調節為目標溫度。溫度調節模組亦可包含加熱器、傳熱介質、流路、或其等之組合。於流路中流通如鹽水或氣體之傳熱流體。又，基板支持部11亦可包含傳熱氣體供給部，該傳熱氣體供給部構成為對基板W之背面與基板支持面111a之間供給傳熱氣體。
簇射頭13構成為將來自氣體供給部20之至少一種處理氣體導入至電漿處理空間10s內。簇射頭13具有至少一個氣體供給口13a、至少一個氣體擴散室13b、及複數個氣體導入口13c。供給至氣體供給口13a之處理氣體通過氣體擴散室13b自複數個氣體導入口13c導入至電漿處理空間10s內。又，簇射頭13包含導電性構件。簇射頭13之導電性構件作為上部電極發揮功能。再者，氣體導入部除了包含簇射頭13以外，亦可包含安裝於形成在側壁10a之1個或複數個開口部之1個或複數個側氣體注入部(SGI：Side Gas Injector)。
氣體供給部20亦可包含一個以上之氣體源21及至少一個以上之流量控制器22。於一實施方式中，氣體供給部20構成為，將一種以上之處理氣體自分別對應之氣體源21經由分別對應之流量控制器22供給至簇射頭13。各流量控制器22例如亦可包含質量流量控制器或壓力控制式之流量控制器。進而，氣體供給部20亦可包含將一種以上之處理氣體之流量調變或脈衝化之一個以上之流量調變元件。
排氣系統40例如可連接於設置在電漿處理腔室10之底部之氣體排出口10e。排氣系統40亦可包含壓力調整閥及真空泵。藉由壓力調整閥，而調整電漿處理空間10s內之壓力。真空泵亦可包含渦輪分子泵、乾式真空泵或其等之組合。
電漿處理裝置1進而具備高頻電源31及偏壓電源32。以下，參照圖2以及圖3及圖4。圖3係表示一例示性實施方式之電漿處理裝置中之高頻電源之構成例的圖。圖4係電偏壓能量及高頻電力之頻率之一例之時序圖。
高頻電源31構成為，為了於腔室10內自氣體產生電漿，而將高頻電力RF(即，源高頻電力)經由匹配器31m供給至高頻電極。高頻電力RF之頻率，即源頻率f RF可變。高頻電力RF例如具有13 MHz以上150 MHz以下之源頻率f RF。
高頻電源31經由匹配器31m電性連接於高頻電極。於一實施方式中，高頻電極可為基板支持部11之電極。高頻電極亦可為基台111e。匹配器31m包含匹配電路。匹配器31m之匹配電路具有可變阻抗。匹配器31m之匹配電路由控制部2或下述控制部36控制。匹配器31m之匹配電路之阻抗以使高頻電源31之負載側阻抗與高頻電源31之輸出阻抗匹配之方式被調整。再者，高頻電極亦可為與基台111e分開之設置於基板支持部11內之電極。或者，高頻電極亦可為上部電極。
偏壓電源32構成為，為了自腔室10內產生之電漿將離子饋入至載置於基板支持部11上之基板W，而將電偏壓能量BE供給至基板支持部11之偏壓電極。偏壓電極可為基台111e。偏壓電極亦可為與基台111e分開之設置於基板支持部11中之電極。電偏壓能量BE具有偏壓頻率f B。電偏壓能量之週期CY(即，偏壓週期)具有作為偏壓頻率f B之倒數之時長。偏壓頻率f B例如為100 kHz以上13.56 MHz以下之頻率。
於一實施方式中，電偏壓能量BE亦可為具有偏壓頻率f B之高頻電力，即偏壓高頻電力LF。偏壓高頻電力LF於週期CY中具有正弦波狀之波形。於電偏壓能量BE為偏壓高頻電力LF之情形時，偏壓電源32經由匹配器32m連接於偏壓電極。匹配器32m包含匹配電路。匹配器32m之匹配電路具有可變阻抗。匹配器32m之匹配電路由控制部2或控制部36控制。匹配器32m之匹配電路之阻抗以使偏壓電源32之負載側阻抗與偏壓電源32之輸出阻抗匹配之方式被調整。
於另一實施方式中，電偏壓能量BE亦可為以具有作為偏壓頻率f B之倒數之時長之時間間隔(即，週期CY)週期性地產生的電壓之脈衝PV或任意波形之電壓。用作電偏壓能量BE之電壓之脈衝PV亦可為負電壓之脈衝或負直流電壓之脈衝。電壓之脈衝PV亦可具有三角波、矩形波之類之任意波形。於使用電壓之脈衝PV作為電偏壓能量BE之情形時，亦可於偏壓電源32與偏壓電極之間連接有遮斷高頻電力RF之濾波器，來代替匹配器32m。
於一實施方式中，高頻電源31亦可包含振盪器31g、放大器31a、濾波器33、混頻器34、濾波器35、及控制部36。再者，濾波器33、混頻器34、濾波器35、及控制部36亦可為自高頻電源31分離之要素。
振盪器31g構成為產生高頻信號。高頻信號具有由控制部36指定之源頻率f RF。放大器31a將由振盪器31g產生之高頻信號放大，產生高頻電力RF。放大器31a之放大率由控制部36控制。
控制部36包括處理器。控制部36與控制部2能夠通信地連接。源頻率f RF及放大器31a之放大率可根據初始地記憶於記憶部2a2之製程配方資料由控制部2指定給控制部36。控制部36為了高頻電源31與偏壓電源32之間之同步，可將同步信號發送至偏壓電源32。
於電漿處理裝置1中，如圖4所示，電偏壓能量BE之週期CY被分割為複數個相位期間SP，即N個相位期間SP 1～SP N。相位期間SP 1～SP N各自之時長預先規定。相位期間SP 1～SP N各自之時長可彼此相同，亦可互不相同。
電漿處理裝置1中，於供給高頻電力RF，且供給電偏壓能量BE之期間中，週期CY中之複數個相位期間SP之各者中之源頻率f RF被調節。即，週期CY內之第n個相位期間SP n中之源頻率f RFn被調整。此處，「n」為1～N之整數。複數個相位期間SP之各者中之源頻率f RF，即源頻率f RFn由控制部36指定。再者，圖4所示之例中，相位期間SP 3、SP 5、SP N各自之源頻率f RF3、f RF5、f RFN為f 0、f B、f A。振盪器31g於複數個相位期間SP之各者中，產生具有由控制部36指定之源頻率f RF之高頻信號。
於高頻電源31中，週期CY及複數個相位期間SP可由控制部36特定。於一實施方式中，控制部36根據定向耦合器32d中取得之電偏壓能量BE之行進波之功率特定出週期CY，亦可藉由將週期CY分割而特定出複數個相位期間SP。定向耦合器32d可連接於偏壓電源32與匹配器32m之間。
或者，控制部36亦可基於由電壓感測器32v檢測之電壓特定出週期CY，藉由將週期CY分割而特定出複數個相位期間SP。電壓感測器32v構成為於電偏壓能量BE之傳送路徑上檢測電偏壓能量BE之電壓。電壓感測器32v亦可於匹配器32m與偏壓電極之間之傳送路徑上檢測電偏壓能量BE之電壓。
電漿處理裝置1中，於複數個相位期間SP之各者中在高頻電力RF之傳送路徑上藉由感測器而取得一個以上之電氣信號。而且，於複數個相位期間SP之各者中，基於所取得之一個以上之電氣信號，進行阻抗匹配。一個以上之電氣信號反映自高頻電源31之負載阻抗之匹配狀態的偏移。
一個以上之電氣信號亦可包含表示來自高頻電力之負載之反射波之功率Pr的信號。一個以上之電氣信號亦可進而包含表示來自高頻電力之負載之行進波之功率Pf的信號。表示反射波之功率Pr之信號及表示行進波之功率Pf的信號係藉由定向耦合器31d而取得。定向耦合器31d連接於高頻電源31與匹配器31m之間。定向耦合器31d可為放大器31a之一部分。或者，定向耦合器31d亦可為匹配器31m之一部分。
一個以上之電氣信號亦可包含表示於高頻電力RF之傳送路徑上測定之高頻電力RF之電壓V RF的信號及表示電流I RF的信號。表示電壓V RF之信號及表示電流I RF之信號係藉由感測器31e而測定。感測器31e可為匹配器31m之一部分。
一個以上之電氣信號之各者包含高次諧波成分。高次諧波成分之頻率為f RF±k×f RF。k係自然數，為1、2、3、......。又，一個以上之電氣信號之各者包含高頻電力RF與電偏壓能量BE之互調變失真成分。圖5係表示電氣信號之頻譜之例之圖。如圖5所示，互調變失真成分之頻率為f RF±m×f B。m係自然數，為1、2、3、......。
電漿處理裝置1中，自複數個相位期間SP之各者中取得之一個以上之電氣信號產生一個以上之信號S FI。因此，使用濾波器33、混頻器34、及濾波器35。
濾波器33自一個以上之電氣信號之各者去除高次諧波成分。藉由濾波器33，而自一個以上之電氣信號產生一個以上之信號S PF。一個以上之信號S PF之各者輸入至混頻器34。再者，一個以上之電氣信號之各者亦可輸入至混頻器34。於該情形時，電漿處理裝置1亦可不包含濾波器33。
混頻器34將一個以上之信號S PF之各者或一個以上之電氣信號之各者與藉由振盪器31g而產生的高頻信號混合。藉由混頻器34，而自一個以上之信號S PF或一個以上之電氣信號產生一個以上之混合信號S MIX。一個以上之混合信號S MIX之各者係使對應之信號S PF或對應之電氣信號之頻率向負方向偏移f RF後之中間頻率信號。於混合信號S MIX中與源頻率f RF對應之中間頻率為0。
濾波器35自一個以上之混合信號S MIX之各者去除互失真調變成分。於混合信號S MIX中，互調變失真成分之頻率為0±m×f B。m係自然數，為1、2、3、4、5、......。藉由濾波器35，而自一個以上之混合信號S MIX產生一個以上之經濾波後之信號，即一個以上之信號S FI。濾波器35之通帶之中心頻率為0。濾波器35之通帶係中心頻率－Wf/2與中心頻率＋Wf/2之間之頻帶。Wf係濾波器35之通帶寬度。Wf/2小於f B。Wf亦可小於f B。
電漿處理裝置1中，基於在複數個相位期間SP之各者，即相位期間SP n中取得之一個以上之信號S FIn，進行阻抗匹配。此處，S FIn表示相位期間SP n中之一個以上之信號S FI，n為1～N之整數。阻抗匹配可於各週期之相位期間SP n中，基於一個以上之信號S FIn即時地執行。或者，基於某週期CY內取得之一個以上之信號S FIn之阻抗匹配亦可於後續週期CY之相位期間SP n中進行。於阻抗匹配中，藉由控制部36而控制電漿處理裝置1之各部。
一實施方式中，高頻電源以基於一個以上之信號S FIn使高頻電源31之負載阻抗接近匹配狀態之方式，調節源頻率f RFn。源頻率f RFn由控制部36指定給振盪器31g。
一實施方式中，使用表示反射波之功率Pr之信號作為相位期間SP n中之電氣信號。該實施方式中，自表示相位期間SP n中之反射波之功率Pr之信號取得信號S FIn。而且，藉由控制部36，自信號S FIn求出相位期間SP n中之反射波之功率Pr。例如，將濾波器35之通帶中之信號S FIn之信號強度的積分值作為相位期間SP n中之反射波之功率Pr求出。而且，以使所求出之反射波之功率Pr降低之方式設定的源頻率f RFn由控制部36指定給振盪器31g。
另一實施方式中，使用表示反射波之功率Pr之信號及表示行進波之功率Pf之信號作為相位期間SP n中之電氣信號。該實施方式中，自表示相位期間SP n中之反射波之功率Pr之信號、表示行進波之功率Pf之信號取得兩個信號S FIn。兩個信號S FIn中第1信號S1 FIn自表示反射波之功率Pr之電氣信號產生，兩個信號S FIn中第2信號S2 FIn自表示行進波之功率Pf之電氣信號產生。而且，藉由控制部36，自兩個信號S FIn求出相位期間SP n中之反射波之功率Pr及行進波之功率Pf。例如，將濾波器35之通帶中之第1信號S1 FIn之信號強度之積分值作為相位期間SP n中之反射波之功率Pr求出。又，將濾波器35之通帶中之第2信號S2 FIn之信號強度之積分值作為相位期間SP n中之行進波之功率Pf求出。而且，以使所求出之反射波之功率Pr相對於行進波之功率Pr的比值降低之方式設定之源頻率f RFn由控制部36指定給振盪器31g。
又一實施方式中，使用表示電壓V RF之信號及表示電流I RF之信號作為相位期間SP n中之電氣信號。該實施方式中，自表示相位期間SP n中之電壓V RF之信號、表示電流I RF之信號取得兩個信號S FIn。兩個信號S FIn中第1信號S1 FIn自表示電壓V RF之電氣信號產生，兩個信號S FIn中第2信號S2 FIn自表示電流I RF之電氣信號產生。而且，藉由控制部36，而自兩個信號S FIn分別求出相位期間SP n中之電壓V RF、電流I RF。例如，將濾波器35之通帶中之第1信號S1 FIn之信號強度之積分值作為相位期間SP n中之電壓V RF求出。又，將濾波器35之通帶中之第2信號S2 FIn之信號強度之積分值作為相位期間SP n中之電流I RF求出。而且，自所求出之電壓V RF及電流I RF，藉由控制部36而求出相位期間SP n中之高頻電源31之負載阻抗。而且，以使所求出之高頻電源31之負載阻抗接近匹配點之方式設定的源頻率f RFn由控制部36指定給振盪器31g。
再者，於各實施方式中，亦可以使高頻電源31之負載阻抗接近匹配狀態之方式，調節匹配器31m之匹配電路之阻抗。
電漿處理裝置1中，源頻率f RF係於電偏壓能量BE之週期CY內之複數個相位期間SP之各者中被調節。於複數個相位期間之各者中，從反映自高頻電源31之負載阻抗之匹配狀態之偏移的電氣信號，根據源頻率f RF去除互調變失真成分。因此，於在電漿之產生中使用產生具有可變頻率之高頻電力RF之高頻電源31的電漿處理裝置1中，能夠自反映高頻電源31之負載阻抗之匹配狀態的電氣信號去除不必要成分。又，電漿處理裝置1中，基於藉由自電氣信號去除不必要成分而獲得之信號進行阻抗匹配。因此，於複數個相位期間之各者中，能夠有效地抑制來自高頻電力RF之反射波之功率。
以下，參照圖6，對一例示性實施方式之處理方法進行說明。圖6係一例示性實施方式之處理方法之流程圖。圖6所示之處理方法(以下，稱為「方法MT」)可應用於電漿處理裝置1。為了執行方法MT，電漿處理裝置1之各部由控制部2控制。方法MT係在將應處理之基板W載置於基板支持部11上之狀態下進行。
方法MT包括步驟STa。步驟STa中，為了於腔室10內自氣體產生電漿而自高頻電源31經由匹配器31m供給高頻電力。於步驟STa之期間中，控制氣體供給部20，以對腔室10內供給氣體。於步驟STa之期間中，控制排氣系統40，以將腔室10內之壓力設定為指定之壓力。又，於步驟STa中，控制高頻電源31，以供給高頻電力RF。
方法MT進而包括步驟STb。步驟STb中，為了自電漿將離子饋入至載置於基板支持部11上之基板W，而將電偏壓能量BE供給至基板支持部11之偏壓電極。於步驟STb中，控制偏壓電源32，以供給電偏壓能量BE。
方法MT進而包括步驟STc。步驟STc中，使用感測器(例如，定向耦合器31d及/或感測器31e)，檢測反映自高頻電源31之負載阻抗之匹配狀態之偏移的一個以上之電氣信號。關於一個以上之電氣信號，請參照與電漿處理裝置1相關之上述說明。
方法MT進而包括步驟STd。步驟STd中，產生自複數個相位期間SP之各者，即相位期間SP n中之一個以上之電氣信號濾波後之信號，即一個以上之信號S FIn。一個以上之信號S FIn之產生如上所述使用濾波器35。
於步驟STa中，調節相位期間SP n中之高頻電力RF之頻率，即源頻率f RFn。於步驟STd中，一個以上之信號S FIn如上所述係藉由自相位期間SP n中之一個以上之電氣信號去除高頻電力RF與電偏壓能量BE之互調變失真成分而產生。
方法MT進而包括步驟STe。步驟STe中，基於一個以上之信號S FIn進行相位期間SP n中之阻抗匹配。關於阻抗匹配之詳細情況，請參照與電漿處理裝置1相關之上述說明。
以下，參照圖7。圖7係表示一例示性實施方式之電漿處理裝置中可採用之另一例之濾波器之構成的圖。於電漿處理裝置1中，亦可使用圖7所示之濾波器35B來代替濾波器35。濾波器35B包含具有互不相同之通帶之複數個(J個)濾波器35f 1～35f J。複數個濾波器35f 1～35f J之中心頻率分別係能夠對高頻電源31設定之複數個源頻率。複數個濾波器35f 1～35f J之各者之通帶為中心頻率－Wf/2與中心頻率＋Wf/2之間之頻帶。Wf為濾波器35之通帶寬度。Wf/2小於f B。
濾波器35B進而包含選擇器35s。選擇器35s選擇複數個濾波器35f 1～35f J中具有相位期間SP n中之源頻率f RFn作為其中心頻率之濾波器，並對所選擇之濾波器輸入一個以上之混合信號S MIX。藉此，於相位期間SP n中，自所選擇之濾波器輸出一個以上之信號S FIn。
以上，對各種例示性實施方式進行了說明，但並不限定於上述例示性實施方式，亦可進行各種追加、省略、置換、及變更。又，能夠將不同實施方式中之要素組合而形成其他實施方式。
於另一實施方式中，電漿處理裝置亦可為感應耦合型之電漿處理裝置、ECR電漿處理裝置、螺旋波激發電漿處理裝置、或表面波電漿處理裝置。於任一電漿處理裝置中，高頻電力RF均係用於產生電漿。
又，電漿處理裝置1中，具備一組之濾波器33、混頻器34、及濾波器35(或濾波器35B)。於另一實施方式中，電漿處理裝置亦可具備複數個組之濾波器33、混頻器34、及濾波器35。再者，組之個數係與由感測器取得之電氣信號之個數相同。
根據以上之說明應當理解，本發明之各種實施方式係以說明為目的而於本說明書中進行了說明，可在不脫離本發明之範圍及主旨的情況下進行各種變更。因此，本說明書中所揭示之各種實施方式並不意圖限定，真正之範圍與主旨藉由隨附之申請專利範圍而表示。
1:電漿處理裝置 2:控制部 2a:電腦 2a1:處理部 2a2:記憶部 2a3:通信介面 10:腔室 10a:側壁 10e:氣體排出口 10s:電漿處理空間 11:基板支持部 12:電漿產生部 13:簇射頭 13a:氣體供給口 13b:氣體擴散室 13c:氣體導入口 20:氣體供給部 21:氣體源 22:流量控制器 31:高頻電源 31a:放大器 31d:定向耦合器 31e:感測器 31g:振盪器 31m:匹配器 32:偏壓電源 32d:定向耦合器 32m:匹配器 32v:電壓感測器 33:濾波器 34:混頻器 35:濾波器 35B:濾波器 35f 1～35f J:濾波器 35s:選擇器 36:控制部 40:排氣系統 111:本體部 111a:中央區域(基板支持面) 111b:環狀區域(環支持面) 111c:靜電吸盤 111e:基台 112:環組件 BE:電偏壓能量 MT:方法 RF:高頻電力 S MIX:混合信號 STa～STe:步驟 W:基板(晶圓)
圖1係概略性地表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。 圖2係概略性地表示一例示性實施方式之電漿處理裝置之圖。 圖3係表示一例示性實施方式之電漿處理裝置中之高頻電源之構成例的圖。 圖4係電偏壓能量及高頻電力之頻率之一例之時序圖。 圖5係表示電氣信號之頻譜之例之圖。 圖6係一例示性實施方式之處理方法之流程圖。 圖7係表示於一例示性實施方式之電漿處理裝置中可採用之另一例之濾波器之構成的圖。
1:電漿處理裝置
2:控制部
2a:電腦
2a1:處理部
2a2:記憶部
2a3:通信介面
10:腔室
10a:側壁
10e:氣體排出口
10s:電漿處理空間
11:基板支持部
13:簇射頭
13a:氣體供給口
13b:氣體擴散室
13c:氣體導入口
20:氣體供給部
21:氣體源
22:流量控制器
31:高頻電源
31a:放大器
31d:定向耦合器
31e:感測器
31g:振盪器
31m:匹配器
32:偏壓電源
32d:定向耦合器
32m:匹配器
32v:電壓感測器
40:排氣系統
111:本體部
111a:中央區域(基板支持面)
111b:環狀區域(環支持面)
111c:靜電吸盤
111e:基台
112:環組件
BE:電偏壓能量
RF:高頻電力
W:基板(晶圓)

Claims (11)

  1. 一種電漿處理裝置，其具備： 腔室； 基板支持部，其設置於上述腔室內； 偏壓電源，其係構成為，為了自於上述腔室內產生之電漿將離子饋入至載置於上述基板支持部上之基板，而將電偏壓能量供給至上述基板支持部之電極，該電偏壓能量具有偏壓頻率，該電偏壓能量之週期具有作為該偏壓頻率之倒數之時長； 匹配器，其具有匹配電路； 高頻電源，其係構成為，為了於上述腔室內自氣體產生上述電漿而經由上述匹配器供給其頻率可變之高頻電力，且構成為調節上述電偏壓能量之上述週期內之複數個相位期間之各者中之該高頻電力的頻率； 感測器，其構成為檢測反映自上述高頻電源之負載阻抗之匹配狀態之偏移的電氣信號；及 濾波器，其構成為產生藉由自上述複數個相位期間之各者中之上述電氣信號去除上述高頻電力與上述電偏壓能量之互調變失真成分而經濾波後之信號。
  2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述高頻電源構成為，於上述複數個相位期間之各者中，以基於上述經濾波後之信號使上述高頻電源之負載阻抗接近匹配狀態之方式，調節上述高頻電力之上述頻率。
  3. 如請求項1或2之電漿處理裝置，其中上述電氣信號包含表示於上述高頻電力之傳送路徑上測定之電壓及電流的信號。
  4. 如請求項1至3中任一項之電漿處理裝置，其中上述電氣信號包含表示來自上述高頻電力之負載之反射波之功率的信號。
  5. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述高頻電源包含： 振盪器，其構成為產生高頻信號；及 放大器，其構成為將上述高頻信號放大產生上述高頻電力； 該電漿處理裝置進而包含混頻器，該混頻器構成為將上述高頻信號與上述電氣信號相互混合而產生混合信號， 上述濾波器構成為自上述混合信號產生上述經濾波後之信號，且具有其中心頻率為0之通帶，該通帶之寬度小於上述偏壓頻率。
  6. 如請求項1至4中任一項之電漿處理裝置，其中上述濾波器構成為，包含具有互不相同之通帶之複數個濾波器，將該複數個濾波器中上述複數個相位期間之各者中之上述高頻電力之上述頻率包含於該通帶的濾波器應用於上述電氣信號。
  7. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述電偏壓能量為具有上述偏壓頻率之偏壓高頻電力。
  8. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述電偏壓能量包含以具有作為上述偏壓頻率之倒數之時長之時間間隔週期性地產生的電壓之脈衝或週期性地產生之任意之波形之電壓。
  9. 如請求項1至8中任一項之電漿處理裝置，其進而包含設置於上述基板支持部之上方之上部電極， 上述高頻電源經由上述匹配器電性地連接於上述基板支持部之電極或上述上部電極。
  10. 如請求項1至9中任一項之電漿處理裝置，其進而具備電壓感測器，該電壓感測器構成為於上述電偏壓能量之傳送路徑上檢測該電偏壓能量之電壓， 上述高頻電源構成為基於由上述電壓感測器檢測之電壓對上述電偏壓能量之上述週期及上述複數個相位期間進行特定。
  11. 一種處理方法，其包含如下步驟： (a)為了於電漿處理裝置之腔室內自氣體產生電漿而自高頻電源經由匹配器供給高頻電力，該電漿處理裝置包含設置於該腔室內之基板支持部； (b)為了自上述電漿將離子饋入至載置於上述基板支持部上之基板，而將電偏壓能量供給至上述基板支持部之電極； (c)使用感測器，檢測反映自上述高頻電源之負載阻抗之匹配狀態之偏移的電氣信號；及 (d)使用濾波器，自上述電氣信號產生經濾波後之信號； 上述電偏壓能量具有偏壓頻率，該電偏壓能量之週期具有作為該偏壓頻率之倒數之時長， 上述高頻電力之頻率可變， 於上述(a)中，調節上述電偏壓能量之上述週期內之複數個相位期間之各者中之該高頻電力的頻率， 於上述(d)中，上述經濾波後之信號係藉由自上述複數個相位期間之各者中之上述電氣信號去除上述高頻電力與上述電偏壓能量之互調變失真成分而產生。
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