TWI512819B - A plasma processing apparatus, a plasma processing method, and a memory medium - Google Patents

A plasma processing apparatus, a plasma processing method, and a memory medium Download PDF

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Description

電漿處理裝置，電漿處理方法及記憶媒體
本發明系有關利用高頻電力電漿化處理氣體，並利用該電漿對基板實施蝕刻等處理之電漿處理裝置，電漿處理方法及記憶媒體。
在半導體裝置或液晶顯示裝置等之扁平面板的製造工程中，為對半導體晶圓或玻璃基板之被處理基板實施蝕刻處理或成膜處理等之製程處理，而使用電漿蝕刻裝置或電漿CVD成膜裝置等之電漿處理裝置。
電漿處理裝置通常使用平行板型的電容耦合電漿處理裝置。圖11為此種電漿處理裝置中之等效電路，處理容器11的壁部成為對高頻的電感(Inductance)成分。因此，在處理容器11內產生電漿時，上部電極12與下部電極13之間被電容耦合，因此來自高頻電源14之高頻電流之路徑成為由匹配電路15→下部電極13→電漿→上部電極12→處理容器11之壁部→匹配箱16→地線。
可是處理物件之基板之中液晶顯示器等之扁平面板用之玻璃基板有逐漸大型化之傾向，如伴隨著其大型化，處理容器11也大型化時，處理容器11之電感成分也變大，因此上部電極12與下部電極13之間的耦合變弱，下部電極13與處理容器11之壁部之間有發生電漿(圖11中記述為電容耦合)之虞。若發生此種電漿，則處理容器11 內之電漿成為偏向周邊，結果有無法對基板10進行表面內高均勻性的處理，或處理容器11之內壁或內部零件損壞，或消耗容易進行等缺點。
因此，本案之申請人為解決此等問題而提出設置阻抗調節部之技術(專利文獻1)。圖12為表示以下部電極做為陰極時，設有包含電感器(Inductor)17a與可變容量電容器17b之阻抗調節部17之電漿蝕刻裝置1，而高頻之路徑成為由高頻電源14→導電路14A→匹配電路15→下部電極13→電漿→上部電極12→導電路12A→阻抗調節部17→處理器11之壁部→匹配箱16→地線。而在專利文獻1藉由調節阻抗調節部17之阻抗值俾使流經陽極(在專利文獻1中為下部電極)之電流值成為最大，抓住陽極與處理容器之間的阻抗值最大時抑制異常放電。另外，圖12中雖然省略，但是有時對下部電極13施加高頻偏壓以進行電漿蝕刻處理。
可是，實際的電流值之測定係如圖13所示，在上部電極12與可變容量電容器17b與電感器17a之間分別連接高壓測定用之探針18a、18a，並在該等探針18a、18a上連接連接到安裝有專用軟體的電腦18之寬頻帶示波器(Oscilloscope)18b後，設定特定之處理條件以形成電漿。然後，裝置的動作員邊以手動變化可變容量電容器17b之靜電容量，邊利用上述探針18a、18a，電腦18以及寬頻帶示波器18b在可變容量電容器17b的各位置測定相當於高頻電源14的頻率之電壓波形資料，並根據該資料運 算流經上部電極12之電流〔I-total〕，並目視所形成之電漿，由目視之放電狀態與所運算之上述電流值決定可變容量電容器17b之靜電容量，相當麻煩。
〔專利文獻1〕特開2005-340760號公報：段落0027-0030,0058,0061
本發明係鑑及上述情形而完成者，其目的在提供一種在陽極與處理容器之間設有阻抗調節部之電漿處理裝置上，為抑制異常放電可以容易而適當地進行阻抗調節部之阻抗調節之技術。
本發明的平行板型電漿處理裝置具備：在處理容器內與該處理容器絶緣而藉由匹配電路連接到用於輸出電漿產生用高頻的高頻電源的陰極；以及對向設置於該陰極並透過絶緣體與上述處理容器絶緣的陽極；在上述陰極與陽極中之一方的電極上載置基板，利用高頻電力電漿化處理氣體，並以該電漿對基板進行電漿處理；其特徵為具備：偏壓用高頻電源，產生電漿時，在載置基板一側的電極上施加比產生電漿用之高頻之頻率更低的偏壓用高頻；阻抗調節部，除了其一端側連接到陽極之外，另一端側與上述處理容器連接，用於控制由陰極透過電漿，陽極 與處理器之壁部至上述匹配電路之接地框體之阻抗值；電壓測定部，用於測定上述阻抗調節部之電壓；帶通濾波器；介設於上述阻抗調節部與電壓測定部之間，在阻抗調節部的電壓中，設定產生電漿用之高頻之頻率為f1，設定偏壓用高頻之頻率為f2時，則設定f1為通過頻帶而f1-f2與f1+f2為衰減頻帶；以及控制部，產生電漿時邊使上述阻抗調節部之阻抗值變化，邊取入以上述電壓測定部所測定之電壓值；並根據該電壓值運算流入上述陽極之電流值，且設定上述阻抗調節部之阻抗值俾使該電流值成為最大值或接近該值。
例如，也可以在上述阻抗調節部構成包含可變容量電容器，並設置用於驅動用於調節上述可變容量電容器之靜電容量之微調(Trimmer)機構之驅動機構；上述控制部可透過上述驅動機構設定可變容量電容器之電容值，以設定阻抗調節部之阻抗值；或將上述控制部構成根據：以電壓測定部所測定之電壓值；上述可變容量電容器之靜電電容值，構成上述可變容量電容器以外之阻抗調節部之元件的阻抗值；以及用於將上述陽極由處理容器絶緣之絶緣體之絶緣電容值，運算流入上述陽極電極的電流值。
上述控制部藉由例如控制上述驅動機構俾使上述可變容量電容器之靜電容量值依次變高，並在流入上述陽極的電流值開始變小時停止上述驅動機構，俾設定上述可變容量電容器之電容量。另外，上述阻抗調節部係由含有上述可變容量電容器之第1元件部，以及由電容器或電感器所 構成之第2元件部之串聯電路所構成；上述電壓測定部也可以設成測定上述第1元件之兩端電壓或第2元件部之兩端電壓，另外，上述阻抗調節部係在陽極的面方向設有多個；上述控制部可以針對一個阻抗調節部之可變容量電容器設定電容值，或同時針對2個以上之阻抗調節部之可變容量電容器設定電容量。另外例如也可以設置記憶部以記憶進行電漿處理時之處理條件，以及在該條件下所決定之可變容量電容器之微調(Trimmer)位置；在上述控制部對基板進行電漿處理時，也可以由記憶部讀出與該處理條件相對應之微調位置以控制驅動機構。
本發明的電漿處理方法係利用電漿處理裝置，具備：在處理容器內與該處理容器絶緣，並藉由匹配電路連接到用於輸出電漿產生用之高頻之高頻電源之陰極；設成與該陰極相對，並隔著絶緣體與上述處理容器絶緣的陽極；以及其一端連接到陽極，同時另一端連接到上述處理容器，並隔著電漿，陽極與處理容器之壁部控制由陰極到上述匹配電路之接地框體為止之阻抗值之阻抗調節部；在處理器內利用高頻電力電漿化處理氣體，並利用該電漿對載置於陰極與陽極之一方的基板進行處理；其特徵為包含：在上述陰極與陽極間施加電漿產生用之高頻俾使產生電漿之工程：在該工程時，對載置基板之電極施加比電漿產生用之高頻為低之偏壓用高頻之工程； 假設電漿產生用之高頻頻率為f1，偏壓用之高頻頻率為f2時，利用介設於上述阻抗調節部與用於測定該阻抗調節部之電壓的電壓測定部之間的帶通濾波器，使阻抗調節部之電壓中f1之電壓通過，並壓制f1-f2以下之頻率成分之電壓以及f1+f2以上之頻率成分之電壓的工程；在電漿產生時，利用控制部使阻抗調節部之阻抗值變化，同時取入由上述電壓測定部所測定之電壓值之工程；根據該工程所取入之電壓值運算流入上述陽極之電流值之工程；以及設定上述阻抗調節部之阻抗值俾使在該工程所運算之電流值成為最大值或接近該值。
上述阻抗調節部也可以具備透過驅動機構調整其靜電容量之可變容量電容器，並包含控制上述驅動機構俾使上述可變容量電容器之電容值依次變大，上述可變容量電容器之電容值之設定可以在流入上述陽極的電流值變低時停止上述驅動機構來進行，另外，流入上述陽極之電流值之運算工程也可以根據：由電壓測定部所測定的電壓值，上述可變容量電容器之靜電容值，構成上述可變容量電容器以外之阻抗調節部之元件的阻抗值，以及將上述陽極由處理容器絶緣之絶緣體的絶緣電容值來進行。
另外，本發明之記憶媒體係使用於對基板進行電漿處理之電漿處理裝置上，而儲存有在電腦上動作之電腦程式，其特徵為：上述電腦程式被編入步驟群以實施上述電漿處理方法 。
依據本發明的電漿處理裝置，因為利用控制部邊使阻抗調節部之阻抗值變化，邊透過帶通濾波器測定阻抗調節部之電壓，並取入該測定電壓與設定阻抗調節部之適切阻抗值，所以不但可以自動取得阻抗值的適當點(point)，而且可以進行適當的阻抗調節而不影響施加於基板側之高頻偏壓，而可以實現良好的電漿處理。
另外，例如藉由使上述阻抗調節部由含有上述可變容量電容器之第1元件部，以及由電容器或電感器(Inductor)所構成之第2元件部之串聯電路構成；並測定該等元件部一方的電壓；如此則相較於測定阻抗調節部與絶緣體之並聯電路全體電壓之情形，可以避免因並聯諧振等之影響所導致的電壓之大幅變動，因此可以進行更適當的阻抗調節。
茲參照圖1，就適用於蝕刻液晶顯示器用之玻璃基板10之裝置之實施形態說明本發明的電漿處理裝置。該電漿蝕刻裝2具備例如表面由陽極氧化處理的鋁所構成的角筒形狀之處理容器20。在該處理容器20的中央下部設有下部電極31，下部電極31兼充為載置以未圖示之搬送手段搬送至處理容器20內之基板的載置台。在該下部電極31 下部沿著後面所述匹配箱之開口緣設有絶緣體32。由於該絶緣體32，下部電極31在電性上呈現由處理容器20十分漂浮的狀態。在絶緣體32下部隔著支撐部33設有貫穿形成於處理容器20底壁之開口部21，延伸至下方的匹配箱34。
匹配箱34的上部與下部為開口，而其內部設有匹配電路35。導電路36之一端連接到上述下部電極31，導電路36之另一端分支為2，其一為透過匹配電路35連接到設置於匹配箱34之外用於形成電漿之13.56MHz的高頻電源37，其二為透過匹配電路38連接到設置於匹配箱34之外用於施加偏壓的3.2MHz的高頻電源39。另外，匹配箱34下部延伸為分支的導電路36與構成同軸電纜3A，3A的外層部3B、3B，而各外層部3B皆按地。如上述，匹配箱34被構成為匹配電路35、38之接地框體。
此外，處理容器20的側壁連接有排氣路22，而該排氣路22連接有真空排氣手段23。另外，在處理容器20之側壁設有用於開閉基板10的搬送口24之閘閥25。
在下部電極31上方設有與該下部電極31相對面兼做為氣體供應部之噴氣頭(Gas Shower Head)的上部電極41，在該電漿蝕刻裝置2中，下部電極31與上部電極41係分別相當於陰極與陽極。另外，上部電極41係透過沿著設置於處理容器20上側之開口部26之開口緣設置之絶緣體42連接到處理容器20之頂蓬部；而藉由該絶緣體42，上部電極41呈現由處理容器20在電性上充分漂浮之狀 態。構造上，透過氣體供應路43連接到處理氣體供應部44同時由許多氣孔45對處理容器20內供應由氣體供應路43所供應之處理氣體。
在處理容器20上設有上側被封閉的頂蓋構件46俾覆蓋開口部26，在上部電極41與頂蓋構件46分別連接導電路51之一端與另一端。在導電路51介設有串聯連接的第1元件部之可變容量電容器53與第2元件部之電感器52所構成之阻抗調節部5，可變容量電容器53與電感器52分別設置于蓋構件46側與上部電極41側。可變容量電容器53具有微調(Trimmer)機構，藉由調節其微調使該靜電電容變化。可變容量電容器53與電感器52之連接點與地線之間連接有導電路54，帶通濾波器56與電壓測定部57。
在此，因為在上述阻抗調節部5中有電漿產生用的13.56MHz的偏壓用之3.2MHz的高頻通過，在可變容量電容器53之電壓(上述連接點的電位)中，除了13.56MHz的電壓之外，還出現兩者的頻率和16.76(13.56+3.2)MHz的電壓與兩者之頻率差10.36(13.56-3.2)MHz的電壓。因此，如圖所示，帶通濾波器56係以13.56MHz為通過頻帶，而以16.76MHz以上與10.36MHz以下為衰減帶域。亦即，構造上在13.56MHz具有大Q值。
電壓測定部57係用於測定可變容量電容器53之電壓，並可以將該電壓測定值輸出到後面所述之控制部6。另外，可變容量電容器53之微調機構可由驅動機構之馬達 58驅動，控制部6藉由驅動控制馬達58以動作可變容量電容器53之微調之位置而調節其靜電電容。
圖3係以模式圖表示電漿蝕刻裝置2者，說明時也參照該圖。另外在圖3為了方便沒有記載偏壓用高頻電源39。當高頻電源37-導通，高頻電流係以高頻電源37→匹配電路35→下部電極31→電漿→上部電極41之路徑流動。流通於上部電極41之高頻電流主要流通於阻抗調整部5→處理容器20之徑路，但是一部分在絶緣體42→處理容器20之路徑流動。而流到處理容器20之高頻電流係以接地框體之匹配箱34→同軸電纜3A之外層部3B→接地的路徑流動；但是如先前技術一欄中所記載，高頻電流有可能透過電漿由下部電極31向處理電容器20之壁部之異常路徑流動之虞，因此利用阻抗調節部5可以調節由上部電極41到處理容器20上部為止之路徑(返回路徑)的阻抗值。
圖3中以〔CO〕表示之電容量相當於介設於處理容器20與上部電極41之間的絶緣體42之絶緣電容量。另外，圖中〔ICO〕表示流到絶緣體42之電流，〔CS〕表示可變容量電容器53的靜電電容，〔ICS〕表示流到阻抗調節部5的電流，〔VCS〕表示由電壓測定部57所測定之可變容量電容器53之兩端電壓，〔I-total〕表示由下部電極31流到上部電極41的電流，〔LS〕表示電感器52的感應係數(Inductance)。
因為流通於上述上部電極41之電流〔I-total〕達到最 大時，流動於上述下部電極31→電漿→處理容器20之路徑的高頻達到最小，因此，在後面所述之處理中，藉由變更可變容量電容器53之位置以變化其靜電電容CS，即可變化阻抗調節部5之阻抗值，利用此法可以決定〔I-total〕達到最大之可變容量電容器53之位置。
接著，要參照圖4說明控制部6之構造。控制部係以例如電腦來構成，而具有輸入畫面(未圖示)。該輸入畫面在構造上除了可以任意輸入設定氣體種類，處理容器20內之壓力，高頻電源37之電力等之處理條件之外，還可以選擇用以決定阻抗調節部5之可變容量電容器53之微調(Trimmer)的位置之阻抗設定模式或在基板上進行電漿蝕刻處理之基板處理模式。61是匯流排(Bus)。又在匯流排61連接有儲存於程式儲存部62用於執行後面所述之作用的程式63，用於運算流通於上部電極41之電流〔I-total〕之工作記憶體(Work Memory)64。另外，在匯流排61連接有對照可變容量電容器53之微調位置與該靜電電容〔CS〕之表格65，取得上述電流〔I-total〕與可變容量電容器53之微調位置之關係之資料66以及對照記憶處理條件與最佳微調位置之表67之記憶體，但是為方便計，在圖4只圖示表65、表66、以及表67。
程式63執行後面所述之處理，係編入步驟(Step)群俾能決定〔I-total〕達到最大值或接近最大值之可變容量電容器53之微調位置；上述程式63係例如由磁片(Flexible disk)，光碟(Compact Disk)，MO(光磁碟) 等所構成的記憶媒體安裝於控制部6而儲存於程式儲存部62。
在工作記憶體64進行各種運算，事先記憶有上述〔CO〕與〔LS〕之值，並可由該等值與由電壓測定部57所輸出之〔VCS〕的值，以及與得到該〔VCS〕時之可變容量電容器53之微調位置相對應之〔CS〕之值運算〔I-total〕的值。
在表65記憶著事先設定之可變容量電容器53之微調之特定之各位置以及在該各位置之可變容量電容器53之靜電電容〔CS〕之值。此外，所謂微調位置，詳言之為例如連結到馬達58之編碼器(encoder)的脈衝數。資料66為表示可變容量電容器53之各微調之位置，與在可變容量電容器53之各微調位置運算之〔I-total〕之關係的資料，如後面所述，若在可變容量電容器53之各微調位置運算〔I-total〕時，該運算結果即被記憶於對照微調之位置。該資料實質上可以由圖4所示之圖表加以瞭解。此外，該資料66，表65、67呈現例如上述輸入畫面。表67中記入與記憶被設定之處理條件以及該處理條件中所運算之〔I-total〕成為最大的可變容量電容器53之微調之最佳位置。
以下參照圖5所示之流程說明求出可變容量電容器53之微調之最佳位置之順序。
(步驟S1)
當動作員由輸入畫面輸入氣體種類，處理容器20內之壓力，高頻電源37之電力等之處理條件時，控制部6即由表65讀出例如該靜電電容〔CS〕達到最小之可變容量電容器53之微調位置，並透過馬達58調整可變容量電容器53之〔CS〕成為最小之位置。
(步驟S2)
接著，設定之氣體由上部電極41供應至處理容器20內，同時處理容器20內被抽真空，而成為設定之電壓。然後，高頻電源37導通，已設定之電力的高頻被供應至下部電極31，而在下部電極31與上部電極41之間形成電漿，高頻電流如上所述透過阻抗調節部5流入處理容器20。
(步驟S3)
流經可變容量電容器53之電流的電壓〔VCS〕被電壓測定部57所測定，控制部6將該電壓測定值〔VCS〕寫入工作記憶體64，同時由表65讀出上述〔CS〕之值，並根據該等〔VCS〕與〔CS〕運算流經阻抗調節部5之電流值〔ICS〕。
(步驟S4)
然後，控制部6由被運算之〔ICS〕運算連接阻抗調節部5之上部電極41之之電位〔VCO〕之值，並由該〔 VCO〕與事先被輸入之絶緣體42之絶緣電容量〔CO〕之值運算流經絶緣體42之電流〔ICO〕之值。
(步驟S5)
然後，控制部6再運算〔ICS〕+〔ICO〕以算出〔I-total〕之值，並將該被算出之〔I-total〕與微調位置對照記憶。該項工程相當於描繪在圖表中之資料b6。
(步驟S6)
描繪結束後，控制器6由表65讀出比現在的〔CS〕大一段的〔CS〕值，此階段為與第2大的〔CS〕值相應的微調位置，並在該位置設定可變容量電容器53。接著即實施步驟S3至S6。此外，實際上可以靠經驗等事先掌握〔CS〕的大概的合理值，所以也可以由比〔CS〕的最小值大的〔CS〕相當的微調位置開始。
(步驟S7)
重複上述步驟S3到步驟S6，並針對設定於表65之可變容量電容器53之微調位置依次測定〔I-total〕，並描繪兩者的關係資料之圖表。而新運算的〔I-total〕之值比前一個時序(Timing)所運算的〔I-total〕的值為低時，微調位置的變更作業即在該時間點停止，該時間點的微調位置做為最佳位置，該最佳位置與最初輸入之處理條件被記憶於表67中，並在例如輸入畫面顯示該意旨。
而在動作員在輸入畫面輸入與先輸入之處理條件不同之處理條件時，同樣地進行上述步驟S1至S7，而在表67中會再記憶該處理條件以及與該處理條件相對應之可變容量電容器53之最佳位置。
接著要說明對基板10進行電漿蝕刻處理的順序。動作員由輸入畫面選擇基板處理模式；一設定處理條件，控制部6即由表67讀出與該處理條件相對應之可變容量電容器53的微調的最佳位置，並將可變容量電容器53設定於該最佳位置。
接著基板10被搬入處理容器20內，並載置於下部電極31，且將處理容器內抽真空至特定之壓力俾與設定之處理條件相符合，同時由上部電極41供應氣體至處理容器20內。然後導通高頻電源37、39，以所設定之電力值由高頻電源37對處理容器20內導入高頻，並在下部電極31與上部電極41之間形成電漿，同時對基板10施加偏壓以蝕刻基板10。例如由形成電漿經過特定的時間後，高頻電源37、39一斷開(off)之同時便停止對處理容器20內之氣體供應而結束蝕刻處理，處理容器20內成為特定之壓力。
利用該電漿蝕刻裝置2，可以邊將包含於設置在上部電極41與處理容器20之間的阻抗調節部5之可變容量電容器53之微調位置，邊透過帶通濾波器56測定可變容量電容器53之電壓，並根據該測定電壓設定可變容量電容器53之適當的微調位置，因此可以自動地取得阻抗值之 標準點，同時進行適當的阻抗調節而不影響偏壓用之高頻，並防止調節該阻抗的麻煩，而實現良好的電漿處理。
另外，藉由可變容量電容器53與電感器52所形成的串聯電路構成上述阻抗調節部5，以測定上述可變容量電容器53之電壓，相較於測定阻抗調節部5與絶緣體42的並聯電路整體的電壓時，可以避免並聯諧振或並聯電路的阻抗值成為零以致電壓激烈變動，因此可以進行適當的阻抗調節。
雖然在流經上部電極41之電流〔I-total〕超越最大值而逐漸減少之區域容易發生異常放電，但是在上述實施形態中，電流〔I-total〕減少的時間點，已停止該處理條件的靜電電容之變更，所以可以防止因異常放電所引起之處理容器20的內壁或內部零件的損壞。
此外，在控制部6的表67中，記憶著處理條件與該處理條件相對應之可變容量電容器的微調位置，在基板的電漿處理時，該微調位置被自動讀出，而可變容量電容器53被設定於該位置進行處理，因此，可以省去動作員的麻煩。
圖6為表示阻抗調節部5的變形例之阻抗調節部8者，在該阻抗調節部8中，電感器52與可變容量電容器53相反配置。接著電壓測定部57即可測定電感器52之電壓(VCC)，在上述運算中利用〔VCC〕代替〔VCS〕來運算〔I-total〕。在此，電感器52相當於申請專利範圍中所記載之第2元件部，但是縱使在不設置電感器之零件時，要 透過連接銅板將阻抗調節部設置於處理容器時，該連接銅板即相當於構成電感器之第2元件部。
此外，阻抗調節部5也可以設置多個。此時，也可以邊將各阻抗調節部5之可變容量電容器53之靜電電容〔CS〕變動使其成為同值，邊將其中之一的可變容量電容器之電壓與前一實施形態同樣測定，同樣地根據該測定值求取最佳的微調位置。或者，也可以僅調節一個可變容量電容器53〔CS〕，並將其他之〔CS〕保持固定，而根據該一可變容量電容器53之電壓，同樣地設定最佳微調位置。
再者，各高頻電源37、39與阻抗調節部5可以上下顛倒設置，亦即在處理容器20與下部電極31之間設置阻抗調節部5，而在上部電極41連接高頻電源37、39。
(評估試驗1-1)
做為評估試驗1-1，首先利用上述之電漿蝕刻裝置2調查〔I-total〕與可變容量電容器53之微調位置之關係，而檢測出可變容量電容器53之微調(Trimmer)之最佳位置。由上部電極41供應到處理容器20內之處理氣體係使用Cl2/SF6。但是在本評估試驗1所用之電漿蝕刻裝置2並未設置帶通濾波器56，另外亦末施加來自高頻電源39的偏壓用之高頻。另外，圖7(a)為表示變更事先測定之可變容量電容器53之微調位置時，在各位置的阻抗調整部5之阻抗值。
(評估試驗1-2)
另外，評估試驗1-2係利用在習知技術欄中所指之電漿蝕刻裝置1與探針18a，示波器18b以及電腦18的習知方法，用於調查〔I-total〕與可變容量電容器的微調位置之關係，同時以肉眼確認所形成之電漿狀態。處理條件設定成與評估試驗1-1相同，且在本評估試驗1-2也未施加偏壓用高頻。
圖7(b)的圖表為表示評估試驗1-1之結果，而圖7(c)為表示評估試驗1-2之結果，另外，下面表1表示在評估試驗1-2中可變容量電容器之各位置以及以肉眼確認的電漿之狀態的關係。由圖7(b)之圖表可知在電漿蝕刻裝置2中，可變容量電容器53之微調位置接近70%時，〔I-total〕變成最高。又由圖7(c)的圖表可知在先前方法中，可知微調位置在70%附近時〔I-total〕達到最高，而且如表1所示，電漿狀態在70%時最好。由此可見，在電漿蝕刻裝置2中，確認了可以正確檢測出可變容量電容器53之微調之最佳位置，由本發明證實了阻抗調節部5的阻抗值可以正確設定。
(評估試驗2-1)
接著，除了將供應予理容器20內之氣體由Cl2/SF6變更為氧氣以外，與評估試驗1-1一樣利用電漿蝕刻裝置2測定可變容量電容器53之各微調位置之〔I-total〕。另外，各位置的阻抗調整部5之阻抗值與評估試驗1-1相同。
(評估試驗2-2)
此外，評估試驗2-2係以評估試驗1-2相同之先前方法，調查〔I-total〕與可變容量電容器之微調位置之關係，同時以肉眼確認所形成的電漿狀態。各處理條件設成與評估試驗2-1相同。
圖8(a)之圖表表示評估試驗2-1之結果，圖8(b)之圖表表示評估試驗2-2之結果，另外，下面表2表示 在評估試驗2-2中可變容量電容器53之各位置與肉眼確認之電漿之狀態的關係。由圖8(a)之圖表觀察到微調位置為0%與90%時有尖峰(peak)。又由圖8(b)的圖表可知在先前方法中，微調位置在90%附近時；〔I-total〕達到最高，而且如表2所示，電漿的狀態在90%時最為良好。在圖8(a)的圖表中，微調位置在0%時會觀測到尖峰是因為不但觀測到形成電漿用之高頻之13.56MHz之成分，而且測定到該高頻之27.12MHz的頻率成分之電壓。從而，由本實驗可知，如上述實施形態所說明，設置帶通濾波器以排除高頻等之影響為防止錯誤檢測出〔I-total〕尖峰上有效方法。
(評估試驗3)
評估試驗3係利用電漿蝕刻裝置2，以評估試驗1-1相同的順序算出可變容量電容器的微調位置被改變時之〔I-total〕。在本評估試驗3中，雖施加了偏壓用之高頻，但是與評估試驗1-1一樣未設帶通濾波器56。氣體係使用Cl2/SF6氣體，在各微調位置之阻抗調整部5之阻抗值與評估試驗1-1相同。此外，也利用先前之測定方法測定各微調位置之〔I-total〕，同時以肉眼確認電漿之狀態。在該先前測定方法中也施加偏壓用的高頻。
圖9的圖片係表示評估試驗3之結果者，如該圖表所示，〔I-total〕的尖峰出現多處。先前測定方法之〔I-total〕的尖峰的微調位置在70%時出現，在該位置時，目測之狀態也是最佳。因此可知，重疊高頻時，會錯誤檢測出〔I-total〕的尖峰。
(評估試驗4)
評估試驗4係在電漿蝕刻裝置2調查使可變容量電容器的微調位置變化時之各頻率成分之電壓。在本評估試驗4也將偏壓用高頻施加予下部電極31，但是在蝕刻裝置2中未設置帶通濾波器73。圖10(a)至(c)為表示此時之結果的圖表。根據此圖表，若重疊施加於下部電極31之高頻時，隨著可變容量電容器53之微調位置，不但形成電漿用的高頻之13.56MHz之成分，而且13.56+3.2=1676MHz或13.56MHz+2×3.2=1996MHz成分之電壓也變大。而且電壓測定部之輸出值成為不穩定，無 法正確運算〔I-total〕，有無法檢測出該〔I-Total〕成為最大或接近最大之微調位置之虞。由評估試驗3與評估試驗4之結果可知，如上述實施形態所示，設置帶通濾波器最有效。
10‧‧‧基板
2‧‧‧電漿蝕刻裝置
20‧‧‧處理容器
31‧‧‧下部電源
32‧‧‧絕緣體
33‧‧‧支撐部
21‧‧‧開口部
34‧‧‧匹配箱
36‧‧‧導電路
35、38‧‧‧匹配電路
37、39‧‧‧高頻電源
22‧‧‧排氣路
23‧‧‧真空排氣手段
24‧‧‧搬送口
41‧‧‧上部電源
26‧‧‧開口部
42‧‧‧絕緣體
43‧‧‧氣體供應路
44‧‧‧供應部
46‧‧‧頂蓋構件
51‧‧‧導電路
53‧‧‧可變容量電容器
54‧‧‧導電路
56‧‧‧帶通濾波器
57‧‧‧電壓測定部
5‧‧‧阻抗調節部
58‧‧‧馬達
52‧‧‧電感器
6‧‧‧控制部
61‧‧‧滙流排
62‧‧‧程式儲存部
63‧‧‧程式
64‧‧‧工作記憶體
65‧‧‧表
66‧‧‧資料
67‧‧‧表
8‧‧‧阻抗調節部
18‧‧‧電腦
18a‧‧‧探針
18b‧‧‧示波器
圖1為本發明之實施形態之電漿蝕刻裝置之縱剖側面圖。
圖2為表示設置於上述蝕刻裝置之帶通濾波器的頻帶特性之圖表。
圖3為表示在上述電漿蝕刻裝置中進行放電之狀態之模式圖。
圖4為表示設置於電漿蝕刻裝置之控制部之構造圖。
圖5為表示在上述電漿蝕刻裝置中，決定可變容量電容器的微調的最佳位置之工程之流程圖。
圖6為表示設置於電漿蝕刻裝置之另一阻抗調節部之構造圖。
圖7為表示評估試驗之結果的圖表。
圖8為表示評估試驗之結果的圖表。
圖9為表示評估試驗之結果的圖表。
圖10為表示評估試驗之結果的圖表。
圖11為表示先前的電漿蝕刻裝置之等效電路的圖。
圖12為表示先前的電漿蝕刻裝置之構造之縱剖側面圖。
圖13為表示利用上述電漿蝕刻裝置設定阻抗之情形的模式圖。
2‧‧‧電漿蝕刻裝置
3A‧‧‧同軸電纜
3B‧‧‧外層部
5‧‧‧阻抗調節部
6‧‧‧控制部
10‧‧‧基板
20‧‧‧處理容器
21‧‧‧開口部
22‧‧‧排氣路
23‧‧‧真空排氣手段
24‧‧‧搬送口
25‧‧‧閘閥
26‧‧‧開口部
31‧‧‧下部電源
32‧‧‧絕緣體
33‧‧‧支撐部
34‧‧‧匹配箱
35、38‧‧‧匹配電路
36‧‧‧導電路
37、39‧‧‧高頻電源
41‧‧‧上部電源
42‧‧‧絕緣體
43‧‧‧氣體供應路
44‧‧‧供應部
45‧‧‧多氣孔
46‧‧‧頂蓋構件
53‧‧‧可變容量電容器
54‧‧‧導電路
56‧‧‧帶通濾波器
57‧‧‧電壓測定部
58‧‧‧馬達

Claims (11)

  1. 一種平行板型電漿處理裝置，具備：陰極，在處理容器內與該處理容器絶緣，並透過匹配電路連接到用於輸出電漿產生用之高頻率之高頻電源；以及陽極，設成與該陰極相對，並隔著絶緣體與上述處理容器絶緣；在上述陰極與陽極之一方的電極上載置基板，並利用高頻電力電漿化處理氣體，而藉由該電漿對基板進行電漿處理；其特徵為具備：偏壓用高頻電源，產生電漿時，在放置基板側之電極施加比產生電漿用之高頻頻率為低的偏壓用高頻；阻抗調節部，其一端連接到上述陽極，同時另一端連接到上述處理容器，用於控制由陰極透過電漿、陽極以及處理容器之壁部至上述匹配電路之接地框體的阻抗值；電壓測定部，用於測定上述阻抗調節部之電壓；帶通濾波器，介設於上述阻抗調節部與電壓測定部之間，若在阻抗調節部之電壓中，設定電漿產生用之高頻之頻率為f1，設定偏壓用高頻之頻率為f2時，則設定f1為通過頻帶，f1-f2與f1+f2為衰減頻帶；以及控制部，產生電漿時，邊使上述阻抗調節部之阻抗值變化，邊由上述電壓測定部取入被測定的電壓值，並根據該電壓值運算流入上述陽極之電流值，設定上述阻抗調節部的阻抗值俾使該電流值成為最大值或接近該值。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調節部包含可變容量電容器；設有用於驅動調節上 述可變容量電容器之靜電容量之微調(Trimmer)機構之驅動機構，上述控制部藉由上述驅動機構來設定可變容量電容器之電容值，並設定阻抗調節部之阻抗值。
  3. 如申請專利範圍第2項之電漿處理裝置，其中上述控制部係依據：電壓測定部所測定之電壓值；上述可變容量電容器之靜電容值；構成上述可變容量電容器以外之阻抗調節部之元件的阻抗值；以及用於將上述陽極由處理容器絶緣之絶緣體之絶緣電容值；來運算流入上述陽極之電流值。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中上述控制部，係控制上述驅動機構以使上述可變容量電容器之靜電容量值依次變大，而在流入上述陽極之電流值開始變小時，藉由停止上述驅動機構以設定上述可變容量電容器之電容值。
  5. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調節部，係由含有上述可變容量電容器之第1元件部，以及由電容器或電感器(Inductor)所構成之第2元件部之串聯電路所構成；上述電壓測定部係用於測定上述第1元件部之兩端電壓或第2元件部之兩端電壓。
  6. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中上述阻抗調節部係在陽極的面方向設有多個；上述控制部係針對一個阻抗調節部的可變容量電容器設定電容值，或同時針對2個以上之阻抗調節部之可變容量電容器設定電容值。
  7. 如申請專利範圍第2或3項之電漿處理裝置，其中設有記憶部用以記憶進行電漿處理時之處理條件，以及在該處理條件中所決定之可變容量電容器之微調位置；當上述控制部對基板進行電漿處理時，係由記憶部讀出與該處理條件相對應之微調位置以控制驅動機構。
  8. 一種電漿處理方法，利用電漿處理裝置，該電漿處理裝置具備：陰極，在處理容器內與該處理容器絶緣，並藉由匹配電路連接到用於輸出電漿產生用之高頻之高頻電源；陽極，設成與該陰極相對，並隔著絶緣體與上述處理容器絶緣；以及阻抗調節部，其一端連接到陽極，同時另一端連接到上述處理容器，用於控制由陰極透過電漿、陽極與處理容器之壁部至上述匹配電路之接地框體為止之阻抗值；在處理容器內利用高頻電力電漿化處理氣體，利用該電漿對載置於陰極與陽極之一方的基板進行處理；其特徵為包含：在上述陰極與陽極間施加電漿產生用之高頻俾使產生電漿之工程：在該工程中，對載置基板之電極施加比電漿產生用之高頻頻率為低之偏壓用高頻之工程；假設電漿產生用之高頻頻率為f1，偏壓用之高頻頻率為f2時，利用介設於上述阻抗調節部與用於測定該阻抗調節部之電壓的電壓測定部之間的帶通濾波器，使阻抗調節部之電壓中f1之電壓通過，而壓抑f1-f2以下之頻率成 分之電壓以及f1+f2以上之頻率成分之電壓的工程；在產生電漿時，利用控制部使阻抗調節部之阻抗值變化之同時，取入由上述電壓測定部所測定之電壓值之工程；根據該工程所取入之電壓值運算流入上述陽極之電流值之工程；以及設定上述阻抗調節部之阻抗值俾使在該工程所運算之電流值成為最大值或接近該值之工程。
  9. 如申請專利範圍第8項之電漿處理方法，其中上述阻抗調節部具備透過驅動機構調節其之靜電容量之可變容量電容器，包含將上述驅動機構控制成使上述可變容量電容器之電容值依次變大之工程；上述可變容量電容器之電容值之設定，係在流入上述陽極之電流值開始變低時，停止上述驅動機構來進行。
  10. 如申請專利範圍第9項之電漿處理方法，其中運算流入上述陽極之電流值之工程，係根據由電壓測定部測定之電壓值；上述可變容量電容器之靜電容量值；構成上述可變容量電容器以外之阻抗調節部之元件的阻抗值；以及將上述陽極由處理容器絶緣之絶緣體的絶緣電容值來進行。
  11. 一種記憶媒體，係使用於對基板進行電漿處理之電漿處理裝置上，而儲存有在電腦上動作之電腦程式，其特徵為：上述電腦程式被組入步驟群俾實施申請專利範圍第8 至10項中任一項所記載之電漿處理方法。
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