1380361 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明，係有關於：在真空處理室中，將RF電極與 對向電極以相互對向的方式來作配置，並經由於此些之間 所產生之電漿，來對被保持於前述RF電極上的基板進行 加工的所謂平行平板型電漿處理裝置，及其電漿處理方法 【先前技術】 在對半導體晶圓等之基板進行配線等的工程時，係有 必要對前述基板施加細微的加工處理，因此，於先前技術 中，利用有電漿之處理裝置係頻繁地被使用。 在先前之電漿處理裝置中，係在預先被排氣爲特定真 空度之真空處理室中，將高頻（RF)電極與對向電極以 相互對向的方式來配置，並在RF電極之與對向電極相對 Φ 向的主面上，保持應進行處理的基板，而構成所謂的平行 平板型的電漿處理裝置。從前述氣體導入管，係如箭頭所 示，將用以產生電漿以及經由此而用以對基板進行加工的 • 氣體，導入至處理室中，同時，使用未圖示之真空幫浦’ . 而從排氣口來對處理室內進行真空排氣。 接下來，從13.56MHz之商業用RF電源，經由整合 器來對RF電極施加RF (電壓），藉由此’而在RF電極 以及對向電極之間產生電漿。 此時*電漿中之正離子，係經由在RF電極上所產生 -4 - (2) 1380361 之負的自己偏差電位Vdc，而成爲以高速射入至RF 上之基板。其結果，利用此時之基板射入能量，而誘 板上之表面反應，並進行反應式離子蝕刻（RIE )、 (Chenical Vapor Deposition )、灘鍍 '離子植入等 漿基板處理。特別是，從對基板加工的觀點而言，主 使用RIE。故而，以下係特別以使用有RIE之基板處 中心而詳述之。 在上述一般之電漿處理裝置中，由於在RF功率 的同時Vdc (平均之基板射入能量）係亦增大，因此 整處理速率、加工形狀，主要係進行以RF功率所 Vdc的調整。又，對於Vdc所依存之壓力或是電極形 亦可作一部份的調整。 然而，如上述一般而在裝置內產生的電漿內之離 量，係被分割爲低能量側峰値與高能量側峰値的2者 能量寬幅，係依存於電漿產生條件，而成爲數10 100[eV]。故而，就算是在將Vdc調整爲最適合於基 理的能量之情況中，在射入於基板的離子中，係亦成 在有能量過高之離子（高能量側峰値）與能量過低的 (低能量側峰値）。 故而，例如在RIE中’當以相當於高能量側峰値 量的離子而實施了基板處理的情況時，會有誘發出削 去邊）而使加工形狀惡化的傾向。另一方面，當以相 低能量側峰値之能量的離子而實施了基板處理的情況 會有會有成爲表面反應臨界値以下而完全無助於基板 電極 導基 CVD 的電 要係 理爲 增大 用調 致之 狀， 子能 ，該 〜數 板處 爲存 離子 之能 邊（ 當於 時， 之處 -5- (3) 1380361 * 理’或是伴隨有向異性劣化（離子射入角度因熱速度 _ 散）而使加工形狀惡化的傾向。 在最近的半導體製程中，爲了對應於日益縮小的 體裝置、各種之膜、負荷膜的RIE，而對加工形狀精 作控制，係成爲有必要對離子能量之狹帶域化（實現 之△ E)與平均能量値進行最適化調整（Vdc之最適 〇 φ 爲了將離子能量狹帶域化，係被檢討有RF頻率 頻化（日本特開平2003-2343 3 1號公報）或是脈衝電 (J. Appl. Phys. Vol86 No2 643 ( 2000 ))。 又，電漿之產生雖可大略分別爲感應結合型與容 合型，但是從加工形狀之精密控制的觀點而言，爲了 副反應，係以縮小電漿體積並減小滞留時間爲有效， 觀點而言，相較於體積較大之感應結合型電漿，係以 結合型之平行平板型電漿較爲有利。 • 又，爲了提昇Vdc與電漿密度之控制性的目的， 考案有：在平行平板之電極導入2個的頻率相異之 並以高頻率（例如100MHz)之RF來控制電漿密度 • 以低頻率（例如3 Μ Η z )之R F來控制V d c的方法（ . 特開平2003 -2 34331公報）。此時，除了高頻用電源 高頻用整合器之外，亦設置低頻用電源以及低頻用整 ，並設置爲使上述之高頻RF以及低頻RF相對於RF 而重曼。 另一方面，從清淨製程、安定製程的觀點而言， 而擴 半導 緻地 較小 化） 之高 漿化 量結 抑制 從此 容量 亦係 RF > ，並 曰本 以及 合器 電極 對向 -6- (4) 1380361 電極係以成爲接地·電位爲有利。若是對對向霄 ，則藉由在對向電極面所產生之Vdc，對向電 蝕’而成爲粉塵源、使製程不安定化之源頭。 的RF亦有重疊於被設置有基板之rf電極的惰 [專利文獻1]日本特開平2003-234331號 [非專利文獻 1] G. Chen，L. L. Raja, J. 96, 6073 (2004) [非專利文獻 2] J. Appl. Phys. Vol86 No2 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 爲了將離子能量狹帶域化而檢討之高頻化 成爲不會追隨於離子之電場，因此在ΛΕ之狹 效果係爲大，但是，其能量（Vdc )係變小 1 0 0 Μ Η z ' 2 · 5 k W ( 3 0 0 m m 晶座、5 0m To rr、A r 況下，Vdc之絕對値，係成爲氧化膜與氮化膜 約70eV )以下，而使反應速率極端的變慢， 範圍。 另一方面，若是使RF功率變大，而使平 ，則在進行RF功率所致之調整時，由於Vdc 比例於△ E，因此能量之狹帶域化效果係變小 了以100MHz來達成VdclOOV，係成爲需要糸 較大的RF功率，而成爲難以從市售之高頻電 限（5〜1 0k W )來調整爲足夠大小的離子能量 :極施加RF 極係會被腐 故而，2個 形。 公報 Appl. Phys. 643 (2000) 技術，由於 帶域化上的 。例如，在 電漿）的狀 之臨界値（ 而脫離實用 均能量變大 係成爲幾乎 。進而，爲 Ϊ爲7kW之 源的輸出上 。亦即是， (5) 1380361 RF高頻化技術，即使是能對應於表面反應能量臨界値小 的電漿處理，在臨界値能量較大（7〇eV以上）的電漿處 理中，係難以進行Vdc之調整，而會在對應上產生困難。 又，在2個頻率的RF重疊中’由於起因於低頻之離 子能量寬幅ΔΕ係爲大，因此係無法期望狹帶域化。
另一方面，脈衝技術，由於係藉由週期的DC電位而 對離子能量作更爲直接的控制，因此在能量之狹帶域化以 及能量値之調整上係爲有利，但是，由於施加電壓的急遽 變化、電壓OFF時之電漿密度降低、再度施加電壓時之 大電流，故而電漿會變得不_安定。特別是，當絕緣物係存 在於基板表面之電漿處理的情況時，所積存之表面電荷係 難以在一個週期之間的時間內逃脫，而使電漿成爲不安定 ，並導致電漿的消滅。又，由於間歇的大電流之流入，亦 會產生對裝置之電性上的損害。故而，在產生安定的平行 平板型脈衝電漿上，係有困難〜。
^ Μ V 本發明，係有鑑於上述之問題而進行者，其目的’係 在於提供一種：在於真空處理室 <，將R FJ極與對向電 極以相互對向的方式來作配置，並經由於此些之間所產生 之電漿，來對被保持於前述RF電極上的基板進行加工的 所謂平行平板型電漿處理裝置中，具備有適合於前述基板 ^ 之加工的離子能量，並進而將該離子能量寬幅變小，而能 將加工形狀精緻地作控制的基板之電漿處理裝置、及電漿 處理方法。 (6) (6)1380361 [用以解決課題之手段] 爲了達成上述目的，本發明之其中一種形態，係有關 於一種基板之電漿處理裝置，其特徵爲，具備有：可將內 部保持爲真空之處理室；和被配置於前述處理室內，並以 在主面上保持應處理之基板的方式而被構成之RF電極； 和在前述處理室中，以與前述RF電極相對向的方式而被 配置之對向電極；和用以對前述RF電極施加特定頻率之 RF電壓的RF電壓施加手段；和用以對於前述RF電極， 以與前述RF電壓重疊的方式而施加特定的脈衝電壓之脈 衝電壓施加手段。 又，本發明之其中一種形態，係有關於一種基板之電 漿處理方法，其特徵爲，具備有：在內部被保持爲真空之 處理室內的RF電極與相對向於前述RF電極相之對向電 極之間，於前述RF電極之主面上保持應處理之基板的工 程；和對前述RF電極施加特定頻率之RF電壓的工程； 和對於前述RF電極，以與前述RF電壓重疊的方式而施 加特定之脈衝電壓的工程。 在本發明之上述形態中，並不僅是對RF電極施加RF 電壓，而亦施加（重疊）有霄壓。故而，經由對前述 脈衝電壓之脈衝幅tl或反覆時間t2，並進而對脈衝電壓 値Vpulse進行各種之控制，將如先前一般之離子能量之 低能量側峰値與高能量側峰値^比較，成爲能夠將其偏移 至不會對基板加工產生影響之極低的能量範圍或是使前述 , ______—' * 低能量側峰値與前述高能量側峰値成爲極爲接近。 (7) 1380361 前者的情況時，特別是經由僅將離子能量之高 峰値設定在最適當的能量範圍內，而能夠僅使用相 高能量側峰値之能量的離子來進行基板之處理（加 亦即是，若是在利用此高能量側峰値原本所具有的 - 化特性的同時，進行前述之能量範圍的最適化，則 夠將基板之加工形狀精緻地作控制（第1加工方法 在後'者之情況時，由於低能量側峰値與前述高 峰値係成爲極爲接近，因此能將此些看作爲一體化 \峰値。亦即是，藉由低能量側峰値與前述高能量側 爲極爲接近的存在，能夠將此些作爲一體化而狹帶 單一的能量峰値來處理。故而，若是進行此被單一 量峰値的能量範圍之最適化，以及前述低能量側峰 述高能量側峰値之接近程度、亦即是前述之被單一 量峰値之狹帶域化程度的最適化，則能夠利用具備 於前述被單一化之能量峰値的能量之離子，來將基 工形狀精緻地作加工（第2加工方法）。 [發明之效果] 如以上所說明一般，若藉由本發明，則係可提 :在於真空處理室中，將RF電極與對向電極以相 的方式來作配置，並經由於此些之間所產生之電漿 被保持於前述RF電極上的基板進行加工的所謂平 型電漿處理裝置中，具備有適合於前述基板之加工 能量’並進而將該離子能量寬幅變小，而能將加工 能量側 當於此 工）。 狹帶域 成爲能 )° 能量側 之能量 峰値成 域化之 化之能 値及前 化的能 有相當 板之加 供一種 互對向 ，來對 行平板 的離子 形狀精 -10 - (8) (8)1380361 緻地作控制的基板之電漿處理裝置、及電漿處理方法。 【實施方式】 以下，針對本發明之基板之電漿處理裝置以及電漿處 理方法，根據用以實施發明之最佳形態來作詳細說明。 在本發明之其中一例中，從前述RF電壓施加手段而 施加至前述RF電極的前述RF電壓之頻率（0) rf/2 7Γ ) ’ 係爲50MHz以上，前述脈衝電壓施加手段，係具備有用 以至少對前述脈衝電壓之脈衝幅11 (s)以及脈衝電壓値 VpulSe(V)進行控制的控制機構，藉由此控制機構，以前 述脈衝幅tl成爲tig 2 π /(ω ρ/5) ( ωρ係爲電漿離子角 頻率，ω p = (e2N〇k〇Mi)W2，e:電荷量、ε〇:真空介電 率、Mi:離子質量（kg) 、N〇:電漿密度（個/m3)) ' 脈衝電壓値 Vpulse 成爲 | Vp-p| < | Vpulse| (Vp-p 係 爲前述RF電壓之電壓値）的方式來作控制。藉由此，能 夠以簡易且良好之狀態下來實施前述之第1加工方法。 又，在本發明之其中一例中，從前述RF電壓施加手 段而施加至前述RF電極的前述RF電壓之頻率（ω rf/2 π )，係爲5 0MHz以上，前述脈衝電壓施加手段，係具備 有用以至少對前述脈衝電壓之脈衝幅tl(s)以及反覆時間 t2(s)進行控制的..控制機構，藉由此控制機構，以使前述脈 衝幅tl以及前述反覆時間t2成爲27r/a)rf<tl<t2<27T /(ω ρ/5) ( ω p 係爲電漿離子角頻率，ω p = (e2N〇/e〇Mi)1/2 ，e :電荷量、ε 〇 :真空介電率、Mi :離子質量.（kg)、 -11 - (9) 1380361 N〇 :電漿密度（個/m3 ))的方式來作控制。藉由此 夠以簡易且良好之狀態下來實施前述之第2加工方法 另外，在上述之任一例中，均將從前述RF電壓 手段而施加至前述RF電極的前述RF電壓之頻率（ω 2 π )設爲50MHz以上的原因，係爲了將起因於RF 之平均的基板射入能量Vdc設定爲不會對基板處理造 ~響的足夠低的値之故。換言之，在本發明之上述形態 對於RF電極而恆常施加RF_亀.壓.的原因，係爲了有 的產生電漿.，以及爲了當在基p上堆積有絕緣性之膜. 況時亦能有效率的產生電漿，並以此電漿來實現基板 工的緣故。 •故而，在本發明之上述形態中，基板處理係成爲 經由被重疊於RF電壓之脈衝電壓而被實行。 又，隨著RF電壓之頻率的增大，被射入至基板 子能量的低能量側峰値以及高能量側峰値間的離子能 △ Ei係減少。故而，藉由使RF電壓之頻率增大，特 將其設爲50MHz以上，能夠如上述一般，使前述低 側峰値與前述高能量側峰値極爲接近，並看作爲被狹 化之單一的能量峰値，在利用具有相當於此被單一化 量峰値的能量之離子來進行基板加工時係爲有利。
另外，在本發明中，上述脈衝電壓係可設爲負的 電壓。一般而言，在經由RF電壓之施加而產生電漿 況時’被施加有前述RF電壓之RF電極，由於自偏 self bias )之原理，會成爲負電位。故而，前述RF ，能 〇 施加 rf/ 電壓 成影 中， 效率 的情 之加 主要 ·. 之離 量幅 別是 能量 帶域 之能 脈衝 的情 壓（ 電極 -12- 1380361 do) 近旁之正離子會受到偏移至負電位側之週期性的電壓 RF電壓）之影響，並將此RF電壓作爲加速電壓，而與 板衝突，並進行前述基板之加工等的處理。從此種觀點 看，若是使前述脈衝電壓成爲正電壓，則會成爲將前 RF電壓部分的抵消，而成爲無法對於前述正離子形成 好的加速電壓β 故而，藉由將上述脈衝電壓設爲負的脈衝電壓，能 迴避上述之問題。 另外，前述RF電壓施加手段，係可包含有用以在 前述RF電壓透過的同時，將前述脈衝電壓遮斷的高通 波器。藉由此，能夠防止前述脈衝電壓係流入前述RF 壓施加手段而使其動作特性劣化，或是使動作本身成爲 法進行。 又，在本發明之其中一例中，係具備有：至少用以 前述處理室內之存在於前述RF電極與前述對向電極之 的離子之能量狀態進行監測的離子能量檢測手段。此時 舉例而言，當因應於製程之進行狀況又或是製程之切換 而被要求有對射入前述基板之離子能量以及其離子能量 中之任一作變化的情況時，係可在對前述RF電壓之頻 ω rf/2 π以及電壓値Vp-p，還有前述脈衝電壓之脈衝幅 、反覆時間t2以及脈衝電壓値Vpulse的至少一個作變 的同時，伴隨於該變更而對上述之能量狀態依序作監測 亦即是，由於係成爲能夠立即地得知因上述RF電 的頻率ω rf/2 π等之參數變更所致的離子之能量狀態變 ( 基 來 述 良 夠 使 濾 電 Λτττ m 對 間 幅 率 tl 更 〇 壓 化 -13- (11) (11)1380361 ，因此成爲能夠適當地實施前述參數之變更’並迅速的形 成所期望的離子能量狀態。 另外，在本發明中之所謂的「RF電壓施加手段」’ 係如同對同業者而言可理所當然想到的，可包含有RF產 生器（generator)以及電感整合器。又’因應於需要’亦 可適宜地包含有放大器。 進而，在本發明中之所謂的「脈衝施加手段」’係除 了對同業者而言可理所當然想到的脈衝產生器（generator )之外，亦可適宜地包含有放大器以及低通濾波器。 亦參考以上所說明之本發明的追加特徵，而一面將本 發明之基板之電漿處理裝置以及方法與其他之基板之電漿 處理裝置以及方法作對比，一面作說明。 (使用有基板之電漿處理裝置的比較例） 圖1，係爲將先前之基板的電漿處理裝置之比較例中 的構成作槪略展示之圖》 在圖1所示之電漿處理裝置10中，係在預先被排氣 爲特定真空度之真空處理室11內，將高頻（RF)電極12 與對向電極13以相互對向的方式來配置，並在RF電極 12之與對向電極13相對向的主面上，保持應進行處理的 基板S，而構成所謂的平行平板型的電漿處理裝置。其係 採用：從氣體導入管14，如箭頭所示一般，將用以產生 電漿以及經由此而用以對基板S進行加工的氣體，導入至 處理室1〗中，同時，使用未圖示之真空幫浦，而從排氣 -14- (12) (12)1380361 口 15來對處理室11內進行真空排氣的構成。此時，處理 室1 1內之壓力例如係爲1 Pa左右。 接下來，從13.56MHz之商業用RF電源17，經由整 合器16來對RF電極12施加RF (電壓），藉由此，而在 RF電極12以及對向電極13之間產生電漿P。 此時，電漿P中之正離子，係經由在RF電極12上 所產生之負的自偏差電位Vdc，而成爲以高速射入至RF 電極12上之基板S。其結果，利用此時之基板射入能量 ，而誘導基板S上之表面反應，並進行反應式離子鈾刻（ RIE) 、CVD ( Chenical Vapor Deposition)、灘鍍、離子 植入等的電漿基板處理。特別是，從對基板加工的觀點而 言，主要係使用RIE。故而，以下係特別以使用有RIE之 基板處理爲中心而詳述之。 在圖1所示一般之電漿處理裝置中，係如圖2所示， 由於在RF功率增大的同時Vdc (平均之基板射入能量） 係亦增大，因此爲了調整處理速率、加工形狀，主要係進 行以RF功率所致之Vdc的調整。又，對於Vdc所依存之 壓力或是電極形狀，亦可作一部份的調整。 圖 3、圖 4，係爲將 3MH.z、Vrf=16 0V、50mTorr、 .電極間30mm、晶圓尺寸300mm的平行平板型·:Αγ電獎， 以連續體模式電漿模擬器（G. Chen，L. L. Raja，J. Appl. Phys. 96, 6073 (2004))而模擬後的結果。又，圖5，係 爲展示對於基板S之合適的離子能量之分布狀態的圖。 如圖3所示，由於RF電極電位係週期性的變動，因 -15- (13) (13)1380361 此離子之射入基板的能量亦爲週期性的變動。但是，由於 係有因離子質量所致之對電位的追隨延遲，因此離子能量 係以較Vrf爲小的振幅Vrf’來作時間變動。離子能量，正 確來說應係成爲Vdc與電漿位能Vp之和，但是由於Vp 之値以及時間變化相對而言係爲較小，因此在說明以及圖 3中係省略之。故而，對基板S之射入能量，藉由將圖3 所不之圖表作時間積分，會成爲如圖4所示一般之分布。 由圖4可明顯得.知，如圖1所示一般而在裝置內產生 的電漿內之離子能量，係被分割爲低能量側峰値與高能量 側峰値的2者，該能量寬幅△ E，係依存於電漿產生條件 ’而成爲數10〜數100[eV]。故而，就算是在將Vdc調整 爲最適合於基板處理的能量之情況中，如圖5所示，在射 入於基板的離子中，係亦成爲存在有能量過高之離子（高 能量側峰値）與能量過低的離子（低能量側峰値）。 故而，例如在RIE中，當以相當於高能量側峰値之能 量的離子而實施了基板處理的情況時，會有誘發出削邊（ 去邊）而使加工形狀惡化的傾向。另一方面，當以相當於 低能量側峰値之能量的離子而實施了基板處理的情況時， 會有會有成爲表面反應臨界値以下而完全無助於基板之處 理，或是伴隨有向異性劣化（離子射入角度因熱速度而擴 散）而使加工形狀惡化的傾向。 (使用有本發明之基板之電漿處理裝置的具體例） 圖6，係爲將本發明之基板的電漿處理裝置的具體例 -16 - (14) (14)1380361 中之構成作槪略展示之圖。圖7，係爲將使用有圖6所示 之裝置時的被施加於RF電極之電壓的重疊波形作槪略展 示者。另外’關於在使用有上述電漿處理裝置的情況中之 電漿處理方法，主要係以RIE爲中心而作敘述。 如圖6所示，在本例中之電漿處理裝置20中，係在 預先被排氣爲特定真空度之真空處理室21內，將高頻（ RF)電極22與對向電極23以相互對向的方式來配置， 並在RF電極22之與對向電極23相對向的主面上，保持 應進行處理的基板S，而構成所謂的平行平板型的電漿處 理裝置。其係採用：從氣體導入管24，如箭頭所示一般 ，將用以產生電漿以及經由此而用以對基板S進行加工的 氣體，導入至處理室21中，同時，使用未圖示之真空幫 浦，而從排氣口 25來對處理室21內進行真空排氣的構成 〇 作爲前述氣體，除了 Ar、Kr、Xe、N2、02'C0、H2 等的氣體之外，亦可適宜使用 SF6、CF4、C2F6、C4F8、 C5F8、C4F6、Cl2、HBr、SiH4、SiF4 等的製程氣體。又， 處理室21內之壓力，雖係可因應於對於基板S之加工速 度或是使用之氣體種類等而適宜作設定，但是例如係可保 持在數Pa左右。 接下來，在從RF電源27經由整合器26而對RF電 極22施加RF (電壓）的同時，從脈衝電源29經由低通 濾波器28而相同地對RF電極22施加脈衝電壓。如此一 來，在RF電極22，係如圖7所示一般，RF電壓與脈衝 -17- (15) 1380361 電壓係成爲以被重疊的狀態而被施加。藉由此，在RF 極22以及對向電極23之間係成爲產生有電漿P，此電 P中之正離子，係經由RF電極22上之負電壓（平均會g 係爲Vdc)而被加速，並高速射入基板S，而成爲對基 S施加加工處理。 另外，在RF電源27內以及脈衝電源29內，係可 應於需要，而內藏用以將從此些之電源所發出的RF電 以及脈衝電壓作放大的放大器》 另外，上述脈衝電壓係以設爲負的脈衝電壓爲理想 如上述一般，電漿P中之正離子，係經由在RF電極 上所產生之負電壓，而成爲以高速射入至RF電極22 之基板S，並對基板S進行加工處理。又，於圖7中雖 未特別展示，但是如圖3所示一般，被施加於RF電極 之RF電壓，係因爲上述之自偏差電位，而成爲主要在 的電壓値區域變化。故而，若是使前述脈衝電壓成爲正 壓，則會成爲將前述RF電壓部分的抵消，而成爲無法 於前述正離子形成良好的加速電壓。 故而，藉由將上述脈衝電壓設爲負的脈衝電壓，能 迴避上述之問題。 圖8，係爲展示使用於圖6所示之本例的電漿處理 置來施加RF時的Vdc (射入離子平均能量）之RF頻 依存性的圖表，圖9，係爲展示離子能量幅△ Ei ( eV ) 對射入離子平均能量Vdc的依存性之圖表。另外，基本 ，圖8所示之圖表，係爲和圖2所示之圖表相同》 電 漿 量 板 因 壓 22 上 並 22 負 電 對 夠 裝 率 之 上 -18- (16) (16)1380361 如同由圖8可明顯得知一般，隨著被施加於RF電極 之RF電壓的頻率之增大，射入離子平均能量Vdc係爲減 少，特別是當RF功率爲2.2 W/cm2左右以下的情況時，若 是RF頻率超過50MHz，則係成爲不會對基板處理造成影 響的臨界値之約50eV以下。又，就算是在超過2.2W/cm2 —般的RF功率下，Vdc之對於RF頻率的依存性亦係變 爲極小。故而，可以得知：藉由將施加於RF電極22之 RF頻率設爲50MHz以上，RF電壓係不會對基板處理造 成影響，而僅有（負的）脈衝電壓之控制會對基板處理造 成影響。 換言之，由於係成爲僅以（負的）脈衝電壓之控制即 可對基板處理之狀態作調整，因此能將對於基板處理之操 作簡易化，並能將其操作性大幅提昇。 故而，在本例中，特別對於RF電極22而恆常施加 RF電壓的原因，主要係爲了有效率的產生電漿，以及爲 了當在基板S上堆積有絕緣性之膜的情況時亦能有效率的 產生電漿，並以此電漿來實現基板S之加工爲主要目的》 又，如圖9所示一般，對於相同之Vdc ’隨著RF電 壓之頻率的增大，如圖4所示’被射入至基板之離子能量 的低能量側峰値以及高能量側峰値間的離子能量幅係 減少。故而，使RF電壓之頻率增大’特別是將其設爲 50MHz以上的理由，係如下述所詳述—般’使前述低能 量側峰値與前述高能量側峰値極爲接近’並看作爲被狹帶 域化之單一的能量峰値，在利用具有相當於此被單一化之 -19- (17) (17)1380361 能量峰値的能量之離子來進行基板加工時係爲有利之& ° 藉由未圖示之例如內藏於脈衝電源29內的特定之控 制機構，將從脈衝電源29所產生之脈衝電壓的脈衝幅 tl(s)以及脈衝電壓値Vpulse(V)，以設爲Η22ττ/(ωρ/5) (ω ρ係爲電漿離子角頻率，ω p = (e2N〇/MMi)l/2 ’ e :電 荷量、ε0:真空介電率、Mi:離子質量（kg) 、N0:電 漿密度（個/m3 ))，脈衝電壓値Vpulse設爲丨Vp-p | < I Vpulse I (Vp-p係爲前述RF電壓之電壓値）的方式來 作控制。 此時，由於相對於脈衝電壓離子係成爲可以追隨’因 此在將該離子能量作時間積分，並得到如圖4所示一般之 圖表的情況時，低能量側峰値，係成爲偏移至不會對處理 造成影響之及爲低的能量區域。故而，經由僅將離子能量 之高能量側峰値設定在最適當的能量範圍內，而成爲能夠 僅使用相當於此高能量側峰値之能量的離子來進行基板之 處理（加工）。亦即是，若是在利用此高能量側峰値原本 所具有的狹帶域化特性的同時，進行前述之能量範圍的最 適化，則成爲能夠將基板之加工形狀精緻地作控制（第1 加工方法）。 另外’高能量側峰値之能量値，係成爲經由脈衝電壓 之電壓直Vpulse而被控制。 進而，使用未圖示之例如內藏於脈衝電源29內的特 定之控制機構’將從脈衝電源29所產生之脈衝電壓的脈 衝幅tl(s)以及反覆時間t2(s)，以成爲2?r/6jrf<tl<t2 -20- (18) (18)1380361 <27：/(0)?/5)(〇^係爲電漿離子角頻率，〇^ = (e2N〇/s〇Mi)1/2’ e:電荷量' ε〇:真空介電率、Mi:離子 質量（kg ) 、：N〇 :電漿密度（個/m3 ))的方式來作控制
Q 此時，由於相對於脈衝電壓離子係成爲無法追隨，因 此在將該離子能量作時間積分，並得到如圖4所示一般之 圖表的情況時，低能量側峰値係成爲極爲接近於前述高能 量側峰値，而能將此些看作爲一體化之能量峰値。亦即是 ’藉由低能量側峰値與前述高能量側峰値成爲極爲接近的 存在，能夠將此些作爲一體化而狹帶域化之單一的能量峰 値來處理。 故而’若是進行此被單一化之能量峰値的能量範圍之 最適化，以及前述低能量側峰値及前述高能量側峰値之接 近程度、亦即是前述之被單一化的能量峰値之狹帶域化程 度的最適化，則能夠利用具備有相當於前述被單一化之能 量峰値的能量之離子，來將基板之加工形狀精緻地作加工 (第2加工方法）。另外，上述之單一化能量峰値的能量 値，係經由對脈衝電壓之電壓値Vpulse以及/又或是負 載（Duty )比作控制，而能適宜地作調整。 又，當考慮電漿蝕刻時，例如在矽之蝕刻中，在製程 剛開始時，爲了將自然氧化膜除去，係需要約200eV左右 的較大之離子能量，而在接下來之蝕刻階段中，係期望 1 〇〇eV左右之較小的離子.能量，在氧化膜等之阻擋層露出 時之最後階段中，從精密加工之觀點而言，則係以藉由 -21 - (19) 1380361 70eV左右之更爲小的離子能量來作蝕刻爲理想。在 中所需要之離子能量’係可藉由將本發明中之負脈衝 衝幅tl或反覆時間t2、或者是負脈衝電壓Vpulse的 —個作變更，而在製程變更之同時，對離子能量作控 切換。 進而，在施加脈衝電壓時，在脈衝電源中，係成 行週期性的充電、放電。因此，係無法使頻率大過充 需之時間的限制。又，將Duty比設爲0.5以上係爲 。於此種情況，係具備2個以上的脈衝電源，同時將 以觸發器（trigger )來連接，並藉由將其相位相互偏 使其重疊，而能得到在單一脈衝電源中所無法得到的 率以及Duty比爲0.5以上之脈衝電壓。 進而，藉由對從2個以上的脈衝電源而來之 Vpulse作變更，能夠形成Vpulse週期性相異之階梯 脈衝電壓。 又，圖10以及圖11，係爲展示圖6所示之電漿 裝置的變形例之構成圖。圖10中所示之電漿處理裝 係在RF電極22與RF電源27之間設置有高通濾波: ，此點係與圖6所示之電漿處理裝置相異，圖11中 之電漿處理裝置，係在RF電極22內設置有離子能 測器3 2，此點係與圖6所示之電漿處理裝置相異。 ，從此種觀點而言，在圖6、圖1〇以及圖11中所不 漿處理裝置，對於相同之構成要素，係使用相同之參 字而作表示。 此些 的脈 至少 制、 爲實 電所 困難 此些 移而 高頻 電壓 狀的 處理 置， 器31 所示 量監 另外 之電 考數 -22- (20) 1380361 在圖140所示之電漿處理裝置20中，經由高 器31，成爲可以在使從RF電源27而來之RF電壓 同時，將從脈衝電源29而來之脈衝電壓遮斷。故 夠防止前述脈衝電壓流入RF電源27內，而使其 性劣化，或是使動作本身成爲無法進行。 又，在圖11所示之電漿處理裝置20中，藉由 量監測器32，成爲能夠至少對射入至RF電極22 的能量狀態作監測。故而，當因應於製程之進行狀 是製程之切換，而被要求有對電漿中之例如射入前 之離子能量以及其離子能量幅中之任一作變化的情 係可在對前述RF電壓之頻率ωΚ/2π以及電壓値 還有前述脈衝電壓之脈衝幅tl、反覆時間t2以及 壓値Vpulse的至少一個作變更的同時，伴隨於該 對上述之能量狀態依序作監測。 [實施例] 以下，藉由實施例來對本發明作具體說明，但 用說，本發明係並不被限定爲以下之內容》另外， 示之具體的結果，係全部爲根據特定之模擬者。 (實施例1 ) 在本實施例中，係針對使用圖6所示之電漿處 之時的具體之動作特性作了調查。 最初，將C4F8氣體以及氧氣體導入至處理室 通濾波 透過的 而，能 動作特 離子能 之離子 況又或 述基板 況時， V p - p， 脈衝電 變更而 是，不 以下所 理裝置 21內， -23- (21) 1380361 並將其壓力保持在2〜200mTorr。接下來 22，從RF電源27而施加100MHz、電| RF電壓，同時，從脈衝電源29而施加 = -50 0V的負電壓脈衝，並使其相互重疊 = 5xl〇16[個/m3]之CF離子的情況時，由 成爲約1.7MHz，因此相對於脈衝電壓之细 及反覆時間t2(s)，係滿足2 τι /ω rf< tl < ’而在DC脈衝電壓中亦成爲離子無法追f 故而，如圖12、圖13所示一般，藉 疊施加，相較於雙頻率（Dual )重疊施加 布係狹帶域化。特別是，藉由Duty比（ ，離子能量分布係更爲狹帶域化。亦I D u t y比，係成爲能夠對幾乎比例於D u t y 行控制、變更9又，離子之平均能量，係 負電壓Vpulse、或是藉由將其與Duty比 對平均能量作控制。 (實施例2) 在本實施例中，亦係針對使用圖6所 置之時的具體之動作特性作了調查。 在本實施例中，係從RF電源27而拥 壓Vp-p=80V的RF電壓，同時，從脈湩 1MHz、Vpulse=-250V的負電壓脈衝，並 另外’關於其他條件，係和實施例1爲相 ，對於RF電極 ! Vp-p=80V 的 1 0ΜHz ' Vpulse 。在電漿密度N〇 於（ω p / 5) / 2 7Γ 係 i衝幅11 ( s )以 t2< 2 π /(ω ρ/5) 遣之區域。 由DC負脈衝重 ，其離子能量分 =tl/t2 )係變小 P是，藉由變更 比之平均能量進 亦可藉由對脈衝 一同作變更，而 示之電漿處理裝 i 加 1 0 0 Μ Η z、電 :電源29而施加 使其相互重疊。 同。 -24- (22) (22)1380361 在本實施例中，由於係滿足脈衝幅η22α/(ωρ/5)， 因此相對於脈衝電壓，離子係可追隨》故而，如圖14所 示一般，低能量側峰値與高能量側峰値，係成爲相互隔著 較大的離子能量幅而存在。另外，如圖14所示，藉由使 負電壓脈衝之Duty比（=tl/t2 )增大，能夠維持前述離 子能量幅，並保持著相互之能量位置，而使高能量側峰値 之分布狀態增大》 另外，高能量側峰値之能量値，係可經由負脈衝電壓 之電壓値Vpulse而被控制。 在本實施例中，由於高能量側峰値之能量幅係爲 8 [eV]而係極爲狹窄，因此藉由使用此種能量之離子來進 行基板處理，成爲能夠進行精總的加工。 以上，雖係將本發明根據上述之具體例而作了詳細說 明’但是本發明係並非爲被限定於上述具體例者，只要是 在不脫離本發明之範圍的限定下，可進行各種之變形或變 更。 例如，在上述具體例中，雖係針對相對於以RIE爲中 心之基板加工的電漿處理裝置以及方法作了說明，但是， 對於其他之處理裝置以及方法，係亦可作適宜之使用。 【圖式簡單說明】 [圖1]對基板的電漿處理裝置（比較例）之其中一例 中的構成作槪略展示之圖。 [圖2]展示使用有圖1所示之裝置時的RF.功率與Vdc -25- (23) (23)1380361 (平均之基板射入能量）間之關係的圖表》 [圖3]將以50mTorr之Ar氣體壓、電極間30mm，而 對尺寸300mm的晶圓，使用3MHz、Vrf=160V之R而進 行了加工時之平行平板型Ar電漿，以連續體模式電漿模 擬器（G· Chen, L. L. Raja, J. Appl· Phys. 96，6073 (2004))而模擬後的結果。
[圖4]同樣的，將以50mTorr之Ar氣體壓、電極間 30mm、而對尺寸300mm的晶圓，使用3MHz、Vrf= 160V 之R而進行了加工時之平行平板型Ar電漿，以連續體模 式電漿模擬器（G. Chen，L. L. Raja，J_ Appl. Phys. 96, 6073 (2004))而模擬後的結果。 [圖5]展示對於基板S之合適的離子能量之分布狀態 的圖表。 [圖6]將本發明之基板的電漿處理裝置的其中一例中 之構成作槪略展示之圖。 [圖7]將使用有圖6所示之裝置時的被施加於RF電 極之電壓的重疊波形作槪略展示者。 [圖8]展示使用有圖6所示之本例的電漿處理裝置時 的Vdc (平均之基板射入能量）之RF頻率依存性的圖表 〇 [圖9]展示離子能量幅ΔΕί(εν)之對射入離子平均能 量Vdc依存性的圖表。 [圖10]展示圖6所示之電漿處理裝置的變形例之構成 圖。 -26- (24) (24)1380361 [圖11]同樣的，展示圖6所示之電漿處理裝置的變形 例之構成圖。 [圖12]展示在實施例中之離子能量的分布狀態之圖表 〇 [圖13]展示在實施例中之脈衝電壓的Duty比與平均 離子能量Vdc的關係之圖表。 [圖14]同樣的，展示在實施例中之離子能量的分布狀 態之圖表。 【主要元件符號說明】 10、20:(基板之）電漿處理裝置 1 1、21 :處理室 12、 22 : RF 電極 13、 23 :對向電極 14、 24 :氣體導入管 15 ' 25 :排氣口 16、26 :整合器 1 7、2 7 : R F 電源 2 8 :低通濾波器 29 :脈衝電源 3 1 :高通濾波器 3 2 :離子能量監測器 S :基板 P :電漿 -27-