TW202335028A - 電漿處理裝置、供電系統、控制方法、程式及記憶媒體 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種減少源極高頻電力之反射波之技術。 本發明揭示之電漿處理裝置中，偏壓電源對設置於腔室內之基板支持部供給電偏壓能。電偏壓能具有偏壓頻率。高頻電源為了於腔室內自氣體產生電漿而將源極高頻電力供給至高頻電極。高頻電源經由匹配器而連接於高頻電極。以使電偏壓能之偏壓週期內之源極高頻電力之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。偏壓週期具有偏壓頻率之倒數之時間長。

Description

電漿處理裝置、供電系統、控制方法、程式及記憶媒體

本發明之例示性實施方式係關於一種電漿處理裝置、供電系統、控制方法、程式及記憶媒體。

電漿處理裝置用於對基板進行之電漿處理中。電漿處理裝置中，為了自腔室內所產生之電漿將離子饋入至基板而使用偏壓高頻電力。下述專利文獻1中，揭示有一種對偏壓高頻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]

本發明提供一種減少源極高頻電力之反射波之技術。 [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、高頻電源、匹配器、感測器及控制部。基板支持部設置於腔室內。偏壓電源構成為與基板支持部電性耦合，產生具有偏壓頻率之電偏壓能。高頻電源構成為電性連接於高頻電極，為了於腔室內自氣體產生電漿而產生源極高頻電力。匹配器於高頻電源與高頻電極之間連接。感測器構成為測定來自源極高頻電力之負載之反射波之功率位準。控制部構成為自感測器取得電偏壓能之偏壓週期內之反射波之功率位準。偏壓週期具有偏壓頻率之倒數之時間長。控制部構成為以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。 [發明之效果]

根據一例示性實施方式，能夠減少源極高頻電力之反射波。

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、高頻電源、匹配器、感測器及控制部。基板支持部設置於腔室內。偏壓電源構成為與基板支持部電性耦合，產生具有偏壓頻率之電偏壓能。高頻電源構成為電性連接於高頻電極，為了於腔室內自氣體產生電漿而產生源極高頻電力。匹配器於高頻電源與高頻電極之間連接。感測器構成為測定來自源極高頻電力之負載之反射波之功率位準。控制部構成為自感測器取得電偏壓能之偏壓週期內之反射波之功率位準。偏壓週期具有偏壓頻率之倒數之時間長。控制部構成為以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。

於偏壓週期內，因電漿鞘之厚度變動而導致高頻電源之負載之阻抗亦變動。因此，於偏壓週期內源極高頻電力之反射波之功率位準亦變動。其結果，即便偏壓週期內之反射波之功率位準之平均值較低，偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值亦可能變高。根據上述實施方式，以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。因此，源極高頻電力之反射波減少。

於一例示性實施方式中，亦可為，控制部於控制匹配器之前，以使偏壓週期內之源極高頻電力之輸出功率位準減少的方式控制高頻電源。

於一例示性實施方式中，亦可為，控制部以使偏壓週期內之源極高頻電力之反射波之功率位準之峰值降低至閾值以下的方式控制匹配器。

於一例示性實施方式中，亦可為，控制部使偏壓週期內之源極高頻電力之輸出功率位準降低，使偏壓週期內之源極高頻電力之反射波之功率位準之峰值降低至閾值以下。

於一例示性實施方式中，亦可為，控制部於控制匹配器之後，以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值維持為閾值以下的方式，使偏壓週期內之源極高頻電力之功率位準增加。

於一例示性實施方式中，高頻電源亦可構成為，於偏壓週期內之複數個相位期間之各者產生具有以降低反射波之方式設定的源極頻率之源極高頻電力。

於一例示性實施方式中，匹配器亦可包含第1可變電容器及第2可變電容器。第1可變電容器於高頻電極與高頻電源之間之供電路徑上之節點與地線之間連接。第2可變電容器於該節點與高頻電極之間連接。控制部構成為控制第1可變電容器之電容及第2可變電容器之電容。

於一例示性實施方式中，電偏壓能亦可為具有偏壓頻率之偏壓高頻電力，或為以作為偏壓頻率之倒數之時間間隔週期性地產生之電壓脈衝。

於一例示性實施方式中，高頻電極亦可設置於基板支持部內。

於另一例示性實施方式中，提供一種供電系統。供電系統具備偏壓電源、高頻電源、匹配器、感測器及控制部。偏壓電源構成為與設置於電漿處理裝置之腔室內之基板支持部電性耦合，產生具有偏壓頻率之電偏壓能。高頻電源構成為電性連接於高頻電極，為了於腔室內自氣體產生電漿而產生源極高頻電力。匹配器於高頻電源與高頻電極之間連接。感測器設置為測定來自源極高頻電力之負載之反射波之功率位準。控制部構成為自感測器取得具有偏壓頻率之倒數之時間長的電偏壓能之偏壓週期內之反射波之功率位準。控制部構成為，以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。

進而於另一例示性實施方式中，提供一種控制方法。控制方法包含以下步驟，即，自偏壓電源對設置於電漿處理裝置之腔室內之基板支持部供給具有偏壓頻率之電偏壓能。控制方法進而包含以下步驟，即，為了於腔室內自氣體產生電漿而自高頻電源對高頻電極供給源極高頻電力。高頻電源經由匹配器而電性連接於高頻電極。控制方法進而包含以下步驟，即，取得具有偏壓頻率之倒數之時間長的電偏壓能之偏壓週期內之源極高頻電力之反射波的功率位準。控制方法進而包含以下步驟，即，以使偏壓週期內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器。

進而於另一例示性實施方式中，提供一種程式。程式由電漿處理裝置之電腦執行，以便藉由電漿處理裝置執行上述控制方法。進而於另一例示性實施方式中，提供一種記憶媒體，其記憶有該程式。

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，各圖式中對於相同或相當之部分標註相同之符號。

圖1係用以說明電漿處理系統之構成例之圖。於一實施方式中，電漿處理系統包含電漿處理裝置1及主控制部2。電漿處理系統為基板處理系統之一例，電漿處理裝置1為基板處理裝置之一例。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1種處理氣體供給至電漿處理空間之至少1個氣體供給口、及用以自電漿處理空間排出氣體之至少1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，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1種處理氣體產生電漿。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，電子迴旋共振電漿)、螺旋波激發電漿(HWP：Helicon Wave Plasma)、或表面波電漿(SWP：Surface Wave Plasma)等。

主控制部2處理使電漿處理裝置1執行本發明中所述之各種步驟的電腦可執行之命令。主控制部2可構成為以執行此處所述之各種步驟之方式控制電漿處理裝置1之各要素。於一實施方式中，主控制部2之一部分或全部可包含於電漿處理裝置1。主控制部2亦可包含處理部2a1、記憶部2a2及通訊介面2a3。主控制部2例如藉由電腦2a實現。處理部2a1可構成為自記憶部2a2讀出程式，且藉由執行所讀出之程式而進行各種控制動作。該程式包含使電漿處理裝置1執行下述例示性實施方式之控制方法之各種步驟之電腦可執行的命令。該程式可預先儲存於記憶部2a2，必要時亦可經由媒體而取得。所取得之程式儲存於記憶部2a2，藉由處理部2a1自記憶部2a2讀出而執行。媒體可為能夠由電腦2a讀取之各種記憶媒體，亦可為連接於通訊介面2a3之通訊線路。處理部2a1亦可為CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)。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，固態磁碟機)、或其等之組合。通訊介面2a3亦可經由LAN(Local Area Network，區域網路)等通訊線路而與電漿處理裝置1之間進行通訊。

以下，對作為電漿處理裝置1之一例之電容耦合型電漿處理裝置之構成例進行說明。圖2係用以說明電容耦合型電漿處理裝置之構成例之圖。

電容耦合型電漿處理裝置1包含電漿處理腔室10、氣體供給部20、供電系統30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1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所界定之電漿處理空間10s。電漿處理腔室10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W之中央區域111a、及用以支持環組件112之環狀區域111b。晶圓為基板W之一例。本體部111之環狀區域111b於俯視下包圍本體部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。因此，中央區域111a亦被稱為用以支持基板W之基板支持面，環狀區域111b亦被稱為用以支持環組件112之環支持面。

於一實施方式中，本體部111包含基台1110及靜電吸盤1111。基台1110包含導電性構件。靜電吸盤1111配置於基台1110之上。靜電吸盤1111包含陶瓷構件1111a及配置於陶瓷構件1111a內之靜電電極1111b。陶瓷構件1111a具有中央區域111a。於一實施方式中，陶瓷構件1111a亦具有環狀區域111b。再者，如環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件般包圍靜電吸盤1111之其他構件亦可具有環狀區域111b。該情形時，環組件112可配置於環狀靜電吸盤或環狀絕緣構件之上，亦可配置於靜電吸盤1111與環狀絕緣構件兩者之上。

環組件112包含1個或複數個環狀構件。於一實施方式中，1個或複數個環狀構件包含1個或複數個邊緣環及至少1個防護環。邊緣環由導電性材料或絕緣材料形成，防護環由絕緣材料形成。

又，基板支持部11亦可包含調溫模組，該調溫模組構成為將靜電吸盤1111、環組件112及基板中之至少一者調節至目標溫度。調溫模組亦可包含加熱器、傳熱介質、流路1110a、或其等之組合。流路1110a中流動鹽水或氣體之類的傳熱流體。於一實施方式中，將流路1110a形成於基台1110內，將1個或複數個加熱器配置於靜電吸盤1111之陶瓷構件1111a內。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之背面與中央區域111a之間之間隙供給傳熱氣體。

簇射頭13構成為將來自氣體供給部20之至少1種處理氣體導入至電漿處理空間10s內。簇射頭13具有至少1個氣體供給口13a、至少1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而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包含至少1個上部電極。再者，氣體導入部除包含簇射頭13以外，亦可包含1個或複數個側氣體注入部(SGI：Side Gas Injector，側氣體噴射器)，該側氣體注入部安裝於形成在側壁10a之1個或複數個開口部。

氣體供給部20亦可包含至少1個氣體源極21及至少1個流量控制器22。於一實施方式中，氣體供給部20構成為將至少1種處理氣體自分別對應之氣體源極21經由分別對應之流量控制器22而供給至簇射頭13。各流量控制器22例如可包含質量流量控制器或壓力控制式流量控制器。進而，氣體供給部20亦可包含將至少1種處理氣體之流量進行調變或脈衝化之至少1個流量調變器件。

排氣系統40例如可連接於設在電漿處理腔室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、乾式泵或其等之組合。

以下，一併參照圖2及圖3。圖3係表示一例示性實施方式之供電系統之圖。如圖2及圖3所示，供電系統30包含高頻電源31、偏壓電源32、匹配器33、感測器35、感測器36及控制部37。

高頻電源31構成一實施方式之電漿產生部12。高頻電源31構成為產生源極高頻電力RF。源極高頻電力RF具有源極頻率f _RF。即，源極高頻電力RF具有其頻率為源極頻率f _RF之正弦波狀之波形。源極頻率f _RF可為10 MHz～150 MHz範圍內之頻率。高頻電源31構成為經由匹配器33而電性連接於高頻電極，將源極高頻電力RF供給至高頻電極。高頻電極亦可為設置於基台1110之導電性構件、陶瓷構件1111a內之至少一個電極、或上部電極。若將源極高頻電力RF供給至高頻電極，則自腔室10內之氣體產生電漿。

匹配器33具有可變阻抗。匹配器33之可變阻抗係以減少來自源極高頻電力RF之負載之反射之方式由控制部37控制。於一實施方式中，匹配器33亦可包含第1可變電容器331及第2可變電容器332。第1可變電容器331於節點333與地線之間連接。節點333設置於在高頻電源31與高頻電極之間連接之供電路徑上。源極高頻電力RF經由該供電路徑而被供給至高頻電極。第2可變電容器332於節點333與高頻電極之間連接。第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2由控制部37控制。

偏壓電源32構成為產生電偏壓能BE。偏壓電源32與基板支持部11電性耦合。偏壓電源32構成為電性連接於基板支持部11內之偏壓電極，將電偏壓能BE供給至偏壓電極。偏壓電極亦可為設置於基台1110之導電性構件或陶瓷構件1111a內之至少一個電極。若將電偏壓能BE供給至偏壓電極，則來自電漿之離子被基板W吸引。

電偏壓能BE具有偏壓頻率。偏壓頻率低於源極頻率。偏壓頻率可為100 kHz～60 MHz範圍內之頻率，例如可為400 kHz。電偏壓能BE以具有偏壓頻率之倒數之時間長之偏壓週期(時間間隔)、即週期CY週期性地供給至偏壓電極。

電偏壓能BE亦可為具有偏壓頻率之偏壓高頻電力LF(參照圖4(a))。即，電偏壓能BE亦可具有其頻率為偏壓頻率之正弦波狀之波形。該情形時，偏壓電源32經由匹配器34而電性連接於偏壓電極。匹配器34之可變阻抗係以減少來自偏壓高頻電力LF之負載之反射之方式由控制部37控制。

或者，電偏壓能BE亦可包含電壓之脈衝PV(參照圖4(a))。電偏壓能BE之脈衝PV之波形可具有矩形波、三角波、或任意波形。電偏壓能BE之脈衝PV之電壓之極性設定為可使基板W與電漿之間產生電位差而將來自電漿之離子饋入至基板W。電偏壓能BE之脈衝PV於一例中可為負電壓脈衝。電偏壓能BE之脈衝PV亦可藉由對來自直流電源之直流電壓使用脈衝單元進行波形整形而產生。

於一實施方式中，高頻電源31亦可構成為於週期CY內之複數個相位期間SP之各者產生具有源極頻率f _RF之源極高頻電力RF，該源極頻率f _RF設定為減少來自源極高頻電力RF之負載之反射波。於複數個相位期間SP之各者使用之源極頻率f _RF被事先決定，且由控制部37指定給高頻電源31。關於決定在複數個相位期間SP之各者使用之源極頻率f _RF之詳情，將於以下敍述。

於一實施方式中，高頻電源31亦可包含振盪器31g及放大器31a。振盪器31g於複數個相位期間SP之各者產生具有由控制部37指定之源極頻率f _RF之高頻信號。振盪器31g使用與電偏壓能BE之週期CY同步之同步信號或時脈信號而特定出複數個相位期間SP，並於複數個相位期間SP之各者產生高頻信號。振盪器31g之輸出連接於放大器31a之輸入。放大器31a將來自振盪器31g之高頻信號放大而產生源極高頻電力RF。

以下，一併參照圖2及圖3、以及圖4(a)及圖4(b)。圖4(a)及圖4(b)之各者係關於一例示性實施方式之電漿處理裝置之一例之時序圖。於圖4(a)及圖4(b)之各者中，縱軸表示電偏壓能BE之波形、源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF(實效值)及來自源極高頻電力RF之負載之反射波之功率位準Pr。又，於圖4(a)及圖4(b)之各者中，縱軸進而表示第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2。

如圖2及圖3所示，感測器35構成為測定來自源極高頻電力RF之負載之反射波之功率位準Pr。感測器35例如包含方向性耦合器。該方向性耦合器可設置於高頻電源31與匹配器33之間。再者，感測器35亦可構成為進而測定源極高頻電力RF之行進波之功率位準Pf。

感測器36包含電壓感測器及電流感測器。感測器36構成為測定將高頻電源31與匹配器33彼此連接之供電路徑之電壓V _RF及電流I _RF。再者，源極高頻電力RF經由該供電路徑而被供給至高頻電極。

控制部37可由能夠編程之處理器及記憶體之類的記憶部構成。控制部37可為高頻電源31之構成零件(例如，高頻電源31或匹配器33)之一部分，亦可並非如此。或者，亦可由主控制部2構成控制部37。

控制部37構成為自感測器35取得週期CY內之反射波之功率位準Pr。控制部37構成為以使週期CY內之反射波之功率位準Pr之峰值降低的方式控制匹配器33。控制部37例如亦可控制第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2。

於一實施方式中，控制部37判定週期CY內之反射波之功率位準Pr之峰值是否大於閾值Pth。如圖4(a)所示於週期CY內之功率位準Pr之峰值大於閾值Pth之情形時，控制部37控制匹配器33，如圖4(b)所示使其後之週期CY內之功率位準Pr之峰值降低至閾值Pth以下。再者，關於第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2之控制，將於以下敍述。

以下，參照圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)及圖6(b)。圖5(a)、圖5(b)、圖6(a)及圖6(b)之各者係關於一例示性實施方式之電漿處理裝置之另一例之時序圖。

於另一實施方式中，控制部37亦可於控制匹配器33之前，以使週期CY之源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF減少的方式控制高頻電源31。於一實施方式中，控制部37判定週期CY內之反射波之功率位準Pr之峰值是否大於閾值Pth。如圖5(a)所示於週期CY內之功率位準Pr之峰值大於閾值Pth之情形時，如圖5(b)所示控制部37以使其後之週期CY內之源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF降低的方式控制高頻電源31(例如，放大器31a)。藉此，其後之週期CY內之功率位準Pr之峰值降低至閾值Pth以下。

其後，如圖6(a)所示控制部37亦可以使週期CY內之反射波之功率位準Pr之峰值降低的方式控制匹配器33。控制部37例如亦可控制第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2。再者，關於第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2之控制，將於以下敍述。

繼而，控制部37亦可控制高頻電源31(例如，放大器31a)，如圖6(b)所示，以將其後之週期CY內之功率位準Pr之峰值維持為閾值以下的方式使源極高頻電力RF之功率位準增加。

以下，對第1可變電容器331之電容C1及第2可變電容器332之電容C2之控制詳細地進行說明。如上所述，控制部37自感測器36取得電壓V _RF及電流I _RF。控制部37求出電壓V _RF之實效值V _rms及電流I _RF之實效值I _rms。又，控制部37求出電壓V _RF與電流I _RF之相位差θ。繼而，控制部37藉由R＝V _rms/I _rms×cosθ求出阻抗Z之實部R，藉由V _rms/I _rms×sinθ求出阻抗Z之虛部jX。

其次，控制部37藉由G＝R/(R ²＋X ²)求出傳導率G。繼而，控制部37以將傳導率G調整為0.02、即20 mG之方式控制電容C2。於所求出之傳導率G大於0.02之情形時，控制部37以使電容C2增加之方式控制第2可變電容器332。另一方面，於所求出之傳導率G小於0.02之情形時，控制部37以使電容C2減少之方式控制第2可變電容器332。以第2可變電容器332之電抗X ₂滿足下式(1)之方式控制電容C2。式(1)中，G為0.02，X _load係自匹配器33之輸入觀察之負載之電抗，其值已知。 [數1]

又，於所求出之電抗X大於0之情形時，控制部37以使電容C1增加之方式控制第1可變電容器331。另一方面，於所求出之電抗X小於0之情形時，控制部37以使電容C1減少之方式控制第1可變電容器331。以使第1可變電容器331之電抗X ₁滿足下式(2)之方式控制電容C1。 [數2]

於週期CY內，腔室10內產生之電漿鞘之厚度變動，故高頻電源31之負載之阻抗亦變化。因此，於週期CY內源極高頻電力RF之反射波之功率位準Pr亦變動。其結果，即便週期CY內之反射波之功率位準Pr之平均值較低，週期CY內之功率位準Pr之峰值亦可能變高。根據電漿處理裝置1，以使週期CY內之反射波之功率位準之峰值降低的方式控制匹配器33。因此，源極高頻電力RF之反射波減少。

以下，參照圖7。圖7係一例示性實施方式之控制方法之流程圖。圖7所示之控制方法(以下，稱為「方法MT」)可應用於電漿處理裝置1。方法MT包含步驟STa、步驟STb、步驟STc及步驟STe。

步驟STa中，將電偏壓能BE自偏壓電源32供給至基板支持部11。步驟STb係於步驟STa中將電偏壓能BE供給至基板支持部11時進行。步驟STb中，為了於腔室10內自氣體產生電漿，而將源極高頻電力RF自高頻電源31供給至高頻電極。步驟STc中，取得週期CY內之源極高頻電力RF之反射波之功率位準Pr。步驟STe中，如圖4(b)所示，以使週期CY內之反射波之功率位準Pr之峰值降低的方式控制匹配器33。例如，以於其後之週期CY中使反射波之功率位準Pr之峰值成為閾值Pth以下的方式控制匹配器33。關於匹配器33之控制之詳情，請參照上述說明。

於另一實施方式中，方法MT亦可進而包含步驟STd及步驟STf。步驟STd係於步驟STe中控制匹配器33之前進行。步驟STd中，如圖5(b)所示，以減少週期CY內之源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF的方式控制高頻電源31(例如，放大器31a)。例如，源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF以於其後之週期CY中反射波之功率位準Pr之峰值成為閾值Pth以下之方式得以調整。關於控制高頻電源31來減少源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF之詳情，請參照上述說明。

步驟STf係於步驟STe中控制匹配器33之後進行。步驟STf中，控制高頻電源31，且如圖6(b)所示，以將週期CY內之功率位準Pr之峰值維持為閾值以下的方式增加源極高頻電力RF之功率位準。關於控制高頻電源31來增加源極高頻電力RF之輸出功率位準P _RF之詳情，請參照上述說明。

以下，關於週期CY內之複數個相位期間SP各自之源極頻率f _RF之決定，示出若干例。

[源極頻率f _RF之決定之第1例]

圖8係關於源極頻率之決定之第1例之時序圖。以下說明之任一例中，均於電偏壓能BE與源極高頻電力RF一併被供給之重疊期間調整源極頻率f _RF。如圖8所示，重疊期間包含複數個週期CY、即M個週期CY(1)～CY(M)。複數個週期CY之各者包含複數個相位期間SP、即N個相位期間SP(1)～SP(N)。於以下說明中，相位期間SP(n)表示相位期間SP(1)～SP(N)中之第n個相位期間。又，相位期間SP(m，n)表示第m個週期CY(m)內之第n個相位期間SP(n)。

於第1例及下述第2例中，控制部37根據複數個相位期間SP各自之測定值產生代表值RV。測定值可為由感測器35取得之反射波之功率位準Pr。測定值亦可為反射波之功率位準Pr相對於源極高頻電力RF之輸出功率位準之比值。測定值還可為於複數個相位期間SP之各者中由感測器36取得之電壓與電流之相位差。代表值RV可為複數個相位期間SP各自之該測定值之平均值或最大值。於以下說明中，代表值RV(n)表示於相位期間SP(1)～SP(N)中之第n個相位期間SP(n)取得之代表值RV。又，代表值RV(m，n)表示於第m個週期CY內之第n個相位期間取得之代表值RV。

第1例中，控制部37將於複數個週期CY之同一相位期間SP(n)中使用之源極高頻電力RF之源極頻率f _RF分別設定為互不相同之複數個頻率。控制部37藉由比較於複數個週期CY之同一相位期間SP(n)所取得之代表值RV(n)，而選擇複數個頻率中之最佳抑制源極高頻電力RF之反射之頻率。例如，控制部37選擇將源極高頻電力RF之反射波之功率位準Pr最小化之頻率。控制部37將所選擇之頻率決定為用於其後之週期CY內之相位期間SP(n)的源極頻率f _RF。

[源極頻率f _RF之決定之第2例]

圖9係關於源極頻率之決定之第2例之時序圖。如圖9所示，於第2例中，控制部37構成為，根據代表值RV(n)之變化來調整週期CY(m)內之相位期間SP(n)、即相位期間SP(m，n)之源極高頻電力RF之源極頻率f _RF。代表值RV(n)之變化係藉由使用於週期CY(m)之前的兩個以上週期CY各自之對應的相位期間SP(n)中互不相同之源極高頻電力RF之頻率而特定出。

週期CY(m)之前的兩個以上週期CY包含第1週期及第2週期。於圖9之例中，第1週期為週期CY(m－Q(2))，第2週期為第1週期之後的週期，為週期CY(m－Q(1))。Q(1)為1以上之整數，Q(2)為2以上之整數，且滿足Q(1)＜Q(2)。

控制部37對相位期間SP(m－Q(1)，n)中之源極高頻電力RF之頻率f(m－Q(1)，n)賦予來自相位期間SP(m－Q(2)，n)中之源極高頻電力RF之頻率的個方向之頻移。此處，f(m，n)表示相位期間SP(m，n)中使用之源極高頻電力RF之頻率。f(m，n)由f(m，n)＝f(m－Q(1)，n)＋Δ(m，n)表示。Δ(m，n)表示頻移之量。一個方向之頻移係頻率之減少及頻率之增加中之一者。若一個方向之頻移為頻率之減少，則Δ(m，n)具有負值。若一個方向之頻移為頻率之增加，則Δ(m，n)具有正值。

再者，圖9中，週期CY(m－Q(2))中之複數個相位期間SP各自之源極高頻電力RF之頻率彼此相同，為f ₀，但亦可互不相同。又，圖9中，週期CY(m－Q(1))中之複數個相位期間SP各自之源極高頻電力RF之頻率彼此相同，設定為自頻率f ₀減少後之頻率，但亦可自頻率f ₀增加。

控制部37根據代表值RV(m－Q(2)，n)與代表值RV(m－Q(1)，n)之間的變化而特定出由頻移引起的源極高頻電力RF之反射程度(例如，反射波之功率位準Pr)之增減。因一個方向之頻移而導致源極高頻電力RF之反射程度減少之情形時，控制部37將頻率f(m，n)設定為相對於頻率f(m－Q，n)具有一個方向之頻移之頻率。

相位期間SP(m，n)中之一個方向之頻移之量Δ(m，n)可與相位期間SP(m－Q(1)，n)中之一個方向之頻移之量Δ(m－Q(1)，n)相同。即，頻移之量Δ(m，n)之絕對值可與頻移之量Δ(m－Q(1)，n)相同。或頻移之量Δ(m，n)之絕對值可大於頻移之量Δ(m－Q(1)，n)。或亦可將頻移之量Δ(m，n)之絕對值設定為相位期間SP(m－Q(1)，n)之反射程度越大則越大。例如，頻移之量Δ(m，n)之絕對值亦可由反射程度之函數決定。

*可能產生因一個方向之頻移而導致源極高頻電力RF之反射程度增加之情形。該情形時，控制部37可將頻率f(m，n)設定為相對於頻率f(m－Q(1)，n)具有另一個方向之頻移之頻率。再者，週期CY(m)之前之兩個以上週期各自的相位期間SP(n)之源極高頻電力RF之頻率亦可更新為，相對於其前之週期之相位期間SP(n)之源極高頻電力RF的頻率具有一個方向之頻移。該情形時，該兩個以上週期之相位期間SP(n)各自的源極高頻電力RF之反射程度存在增加傾向時，亦可對週期CY(m)之相位期間SP(n)之源極高頻電力RF之頻率賦予另一個方向之頻移。例如，亦可將週期CY(m)之相位期間SP(n)之源極高頻電力RF之頻率設定為相對於該兩個以上週期中之最早週期之源極高頻電力之頻率具有另一個方向之頻移的頻率。

因一個方向之頻移而導致相位期間SP(m，n)之源極高頻電力RF之反射程度自相位期間SP(m－Q(1)，n)之源極高頻電力RF之反射程度增加之情形時，控制部37亦可將週期CY(m＋Q(1))內之相位期間SP(n)之源極高頻電力RF之頻率設定為中間頻率。週期CY(m＋Q(1))為週期CY(m)之後之第3週期。於相位期間SP(m＋Q(1)，n)可設定之中間頻率為f(m－Q(1)，n)與f(m，n)之間的頻率，可為f(m－Q(1)，n)與f(m，n)之平均值。

可能產生於相位期間SP(m＋Q(1)，n)中使用中間頻率時的源極高頻電力RF之反射程度(例如，反射波之功率位準Pr)大於特定閾值之情形。該情形時，控制部37亦可將週期CY(m＋Q(2))內之相位期間SP(n)之源極高頻電力RF之頻率設定為相對於中間頻率具有另一個方向之頻移之頻率。週期CY(m＋Q(2))為週期CY(m＋Q(2))之後之第4週期。閾值係預先設定。另一個方向之頻移之量Δ(m＋Q(2)，n)之絕對值大於一個方向之頻移之量Δ(m，n)之絕對值。該情形時，能避免無法使源極高頻電力RF之反射量自局部極小值減少。再者，用於複數個週期CY各自之複數個相位期間SP各自之閾值可彼此相同，亦可互不相同。

第2例中，用於週期CY(M)之相位期間SP(1)～SP(N)之各者而設定的源極高頻電力RF之頻率被用作後續之週期CY內之相位期間SP(1)～SP(N)各自的源極頻率f _RF。

[源極頻率f _RF之決定之第3例]

第3例中，於週期CY內之各相位期間SP中，藉由複數個頻率偏移之各者與基準頻率相加而決定之頻率被用作源極高頻電力RF之源極頻率f _RF。複數個頻率偏移之各者具有正值或負值。繼而，決定使傳達至電漿之源極高頻電力RF之功率位準最大化的用於各相位期間SP之頻率偏移。再者，傳達至電漿之源極高頻電力RF之功率位準可為源極高頻電力RF之行進波之功率位準與反射波之功率位準之差。將用於複數個相位期間SP之各者而決定之頻率偏移儲存於表中。控制部37於各週期CY內之各相位期間SP，將藉由基準頻率與儲存於表中之對應之頻率偏移相加而決定之頻率用作源極高頻電力RF之源極頻率f _RF。

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。對於任一電漿處理裝置，源極高頻電力RF均用於產生電漿。

根據以上說明，本說明書中對本發明之各種實施方式基於說明之目的而進行了說明，可理解，於不脫離本發明之範圍及主旨之前提下可進行各種變更。因此，本說明書中揭示之各種實施方式並非意圖限定，真正之範圍與主旨藉由隨附之申請專利範圍而呈現。

1:電漿處理裝置 2:主控制部 2a:電腦 2a1:處理部 2a2:記憶部 2a3:通訊介面 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:氣體源極 22:流量控制器 30:供電系統 31:高頻電源 31a:放大器 31g:振盪器 32:偏壓電源 33:匹配器 34:匹配器 35:感測器 36:感測器 37:控制部 40:排氣系統 331:第1可變電容器 332:第2可變電容器 333:節點 1110:基台 1110a:流路 1111:靜電吸盤 111a:中央區域 111b:環狀區域 BE:電偏壓能 C1:電容 C2:電容 CY:週期 f ₀:頻率 f _RF:源極頻率 LF:偏壓高頻電力 MT:控制方法 Pr:功率位準 P _RF:輸出功率位準 Pth:閾值 PV:脈衝 RF:源極高頻電力 SP:相位期間 STa:步驟 STb:步驟 STc:步驟 STd:步驟 STe:步驟 STf:步驟 W:基板

圖1係用以說明電漿處理系統之構成例之圖。 圖2係用以說明電容耦合型電漿處理裝置之構成例之圖。 圖3係表示一例示性實施方式之供電系統之圖。 圖4(a)及圖4(b)之各者係關於一例示性實施方式之電漿處理裝置之一例之時序圖。 圖5(a)及圖5(b)之各者係關於一例示性實施方式之電漿處理裝置之另一例之時序圖。 圖6(a)及圖6(b)之各者係關於一例示性實施方式之電漿處理裝置之另一例之時序圖。 圖7係一例示性實施方式之控制方法之流程圖。 圖8係關於源極頻率之決定之第1例之時序圖。 圖9係關於源極頻率之決定之第2例之時序圖。

1:電漿處理裝置

2:主控制部

2a:電腦

2a1:處理部

2a2:記憶部

2a3:通訊介面

10:腔室

11:基板支持部

12:電漿產生部

Claims (14)

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，其構成為與上述基板支持部電性耦合，產生具有偏壓頻率之電偏壓能； 高頻電源，其構成為電性連接於高頻電極，為了於上述腔室內自氣體產生電漿而產生源極高頻電力； 匹配器，其於上述高頻電源與上述高頻電極之間連接； 感測器，其設置為測定來自上述源極高頻電力之負載之反射波之功率位準；及 控制部，其構成為控制上述匹配器；且 上述控制部構成為 自上述感測器取得具有上述偏壓頻率之倒數之時間長的上述電偏壓能之偏壓週期內之上述反射波之上述功率位準，且 以使上述偏壓週期內之上述反射波之上述功率位準之峰值降低的方式控制上述匹配器。
2. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述控制部構成為，以使上述峰值降低至閾值以下之方式控制上述匹配器。
3. 如請求項1之電漿處理裝置，其中上述控制部構成為，於控制上述匹配器之前，以使上述偏壓週期內之上述源極高頻電力之輸出功率位準降低之方式控制上述高頻電源。
4. 如請求項3之電漿處理裝置，其中上述控制部構成為，以使上述峰值降低至閾值以下之方式控制上述匹配器。
5. 如請求項4之電漿處理裝置，其中上述控制部構成為，以使上述偏壓週期內之上述源極高頻電力之上述輸出功率位準減少而使上述峰值降低至上述閾值以下的方式控制上述高頻電源。
6. 如請求項5之電漿處理裝置，其中上述控制部構成為，於控制上述匹配器之後，控制上述高頻電源，以將上述偏壓週期內之上述反射波之功率位準之峰值維持為上述閾值以下的方式，使上述偏壓週期內之上述源極高頻電力之功率位準增加。
7. 如請求項1至6中任一項之電漿處理裝置，其中上述高頻電源構成為，於上述偏壓週期內之複數個相位期間之各者中產生具有以減少上述反射波之方式設定的源極頻率之上述源極高頻電力。
8. 如請求項1至7中任一項之電漿處理裝置，其中上述匹配器包含： 第1可變電容器，其於上述高頻電極與上述高頻電源之間之供電路徑上之節點與地線之間連接；及 第2可變電容器，其於上述節點與上述高頻電極之間連接；且 上述控制部構成為，控制上述第1可變電容器之電容及上述第2可變電容器之電容。
9. 如請求項1至8中任一項之電漿處理裝置，其中上述電偏壓能係具有上述偏壓頻率之偏壓高頻電力、或以作為上述偏壓頻率之倒數之時間間隔週期性地產生之電壓脈衝。
10. 如請求項1至9中任一項之電漿處理裝置，其中上述高頻電極設置於上述基板支持部內。
11. 一種供電系統，其具備： 偏壓電源，其構成為與設置於電漿處理裝置之腔室內之基板支持部電性耦合，產生具有偏壓頻率之電偏壓能； 高頻電源，其構成為電性連接於高頻電極，為了於上述腔室內自氣體產生電漿而產生源極高頻電力； 匹配器，其於上述高頻電源與上述高頻電極之間連接； 感測器，其設置為測定來自上述源極高頻電力之負載之反射波之功率位準；及 控制部，其構成為控制上述匹配器；且 上述控制部構成為 自上述感測器取得具有上述偏壓頻率之倒數之時間長的上述電偏壓能之偏壓週期內之上述反射波之上述功率位準，且 以使上述偏壓週期內之上述反射波之上述功率位準之峰值降低的方式控制上述匹配器。
12. 一種控制方法，其包含以下步驟： 自偏壓電源對設置於電漿處理裝置之腔室內之基板支持部供給具有偏壓頻率之電偏壓能； 為了於上述腔室內自氣體產生電漿而自高頻電源對高頻電極供給源極高頻電力，該高頻電源經由匹配器而電性連接於上述高頻電極； 取得具有上述偏壓頻率之倒數之時間長的上述電偏壓能之偏壓週期內之上述源極高頻電力之反射波的功率位準；及 以使上述偏壓週期內之上述反射波之上述功率位準之峰值降低的方式控制上述匹配器。
13. 一種程式，其由電漿處理裝置之電腦執行，以便藉由該電漿處理裝置執行如請求項12之控制方法。
14. 一種記憶媒體，其記憶有如請求項13之程式。