TWI781521B - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

電漿處理裝置及電漿處理方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI781521B
TWI781521B TW110102249A TW110102249A TWI781521B TW I781521 B TWI781521 B TW I781521B TW 110102249 A TW110102249 A TW 110102249A TW 110102249 A TW110102249 A TW 110102249A TW I781521 B TWI781521 B TW I781521B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
aforementioned
frequency power
period
matching
mode
Prior art date
Application number
TW110102249A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130230A (zh
Inventor
市川貴大
弘中嘉之
大越康雄
Original Assignee
日商日立全球先端科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商日立全球先端科技股份有限公司 filed Critical 日商日立全球先端科技股份有限公司
Publication of TW202130230A publication Critical patent/TW202130230A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI781521B publication Critical patent/TWI781521B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32311—Circuits specially adapted for controlling the microwave discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H01J2237/3341—Reactive etching

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本發明的電漿處理裝置之一，係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 第1高頻電源，其係經由匹配器來供給用以產生電漿的第1高頻電力； 試料台，其係載置前述試料； 第2高頻電源，其係將第2高頻電力供給至前述試料台； 控制裝置，其係前述第1高頻電力依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配， 前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間。

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。
以往，隨著半導體裝置的高微細化、高集積化，各種的電漿處理技術被提案。其一，有以5~2100Hz的週期來將高頻電源的供給電力脈衝狀地ON・OFF的電漿蝕刻處理為人所知。
例如，在專利文獻1是揭示「藉由以高速週期來使供給電力位準變化而將堆積膜非晶質化的電漿蝕刻處理」。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-22482號公報
(發明所欲解決的課題)
在電漿處理中，效率佳地將高頻電源的供給電力供給至電漿或試料等的負荷(以下稱為「電漿負荷」)為理想。為此，需要儘可能使高頻電源與電漿負荷之間的阻抗匹配。
然而，如專利文獻1般，就以高速週期來使供給電力變化的事例(例如以5~2100Hz的週期來重複70微秒~200毫秒的複數位準的輸出的事例)而言，起因於供給電力的高速變化而電漿負荷的阻抗高速變動會成問題。
一般，電漿處理裝置的匹配器的阻抗值是藉由機械式的控制來變更。如此的情況，技術上恐有難以追隨高速的阻抗變動來進行阻抗匹配之虞。
而且，當阻抗不充分地匹配時，電力波會從電漿負荷朝向高頻電源反射。藉由此反射波電力的重疊，高頻電源的輸出位準變動。若此反射波電力超過容許範圍而形成干擾，則技術上恐有難以使高頻電源的輸出位準安定成所望值之虞。
於是，本發明是以提供一種在電漿處理中減輕高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響之技術為目的。 (用以解決課題的手段)
為了解決上述課題，本發明的代表性的電漿處理裝置之一者的特徵係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 第1高頻電源，其係經由匹配器來供給用以產生電漿的第1高頻電力； 試料台，其係載置前述試料； 第2高頻電源，其係將第2高頻電力供給至前述試料台； 控制裝置，其係前述第1高頻電力依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配， 前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間。 [發明的效果]
本發明是在電漿處理中可減輕高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響。
上述以外的課題、構成及效果是可由以下的實施形態的說明明確得知。
以下，邊參照圖面，邊說明本發明的實施例。 [實施例1]
＜實施例1的構成＞
圖1是作為實施例1的電漿處理裝置，顯示ECR(Electron Cyclotron Resonance)方式的微波電漿蝕刻裝置100的構成的圖。
在同圖中，微波電漿蝕刻裝置100是具備：處理室201、電磁波供給部202A、氣體供給裝置202B、高頻電源203、匹配器204、直流電源205、濾波器206及控制裝置207。
處理室201是具備： 保持預定的真空度的真空容器208； 用以將蝕刻氣體導入至真空容器208內的淋浴板209； 用以密閉真空容器208的介電質窗210； 進行真空容器208的排氣的排氣用開閉閥211； 排氣速度可變閥212； 經由排氣速度可變閥212來進行排氣的真空排氣裝置213； 從處理室201的外側形成磁場的磁場產生線圈214；及 用以在與淋浴板209對向的位置載置晶圓300(試料)的試料載置用電極215。
氣體供給裝置202B是經由淋浴板209來供給蝕刻氣體至處理室201內。 電磁波供給部202A是具備： 將電磁波從介電質窗210照射至處理室201內的導波管221；及 將用以產生電漿的第1高頻電力經由匹配器222B來供給至電磁波產生器222C的高頻電源222A(第1高頻電源)。 控制裝置207是控制高頻電源222A，匹配器222B及電磁波產生器222C，將電磁波產生器222C所輸出的電磁波調變成脈衝狀。另外，在實施例1是例如使用2.45GHz的微波的電磁波。
經由導波管221來照射至處理室201的電磁波是作用於磁場產生線圈214的磁場，將處理室201內的蝕刻氣體電離。藉由此電離作用來產生高密度的電漿。
被設在載置晶圓300的試料台的試料載置用電極215是電極表面會以熱噴塗膜所被覆，經由濾波器206來連接直流電源205。
而且，試料載置用電極215是經由匹配器204來連接高頻電源203(第2高頻電源)。此高頻電源203的基本頻率是例如400kHz。匹配器204是在高頻電源203與試料載置用電極215之間變更阻抗。
控制裝置207是按照預先被設定的蝕刻參數，控制高頻電源203的供給電力的輸出位準。依據此輸出位準的控制，高頻電源203將供給電力的輸出位準以預定的週期樣式轉換輸出。被輸出的供給電力是經由匹配器204及試料載置用電極215來作用於電漿或晶圓300等的電漿負荷。
進一步，控制裝置207是根據供給電力的週期樣式的設定，轉換匹配器204的模式設定。有關此供給電力的週期樣式與匹配器204的模式設定的關係後述。
如此給予試料載置用電極215的電力是作用於電漿狀的蝕刻氣體及晶圓300，實施對於晶圓300的乾蝕刻處理。
另外，淋浴板209、試料載置用電極215、磁場產生線圈214、排氣用開閉閥211、排氣速度可變閥212及晶圓300是對於處理室201的中心軸，軸對稱地配置。因此，藉由蝕刻氣體的流動或電漿所生成的自由基及離子、進一步藉由蝕刻所生成的反應生成物是對於晶圓300同軸地導入，同軸地排氣。此軸對稱的流動是具有使蝕刻速率、蝕刻形狀的晶圓面內均一性提升的效果。
＜有關高頻電源203的輸出設定＞ 其次，說明有關上述的供給電力的週期樣式。 圖2是說明高頻電源203的輸出設定的一例的圖。
圖2的上段[1]是表示高頻電源203所輸出的供給電力的週期樣式的一例。此週期樣式是在頻率625Hz(重複週期1600μ秒)重複下面的期間A~E。 ・期間A：在100μ秒的期間，將供給電力400W輸出至電漿負荷。 ・期間B：在200μ秒的期間輸出供給電力250W。 ・期間C：在400μ秒的期間輸出供給電力30W。 ・期間D：在250μ秒的期間輸出供給電力200W。 ・期間E：650μ秒的OFF期間 此週期樣式是在期間A~E之中，期間A會形成供給電力的輸出位準大的期間。
其次，圖2的中段[2]是表示根據次式(1)來計算此週期樣式的1週期的期間A~E各者的負荷比的結果。 負荷比(%)=供給電力的輸出時間(秒)÷重複週期(秒)×100   (1) 此週期樣式是在期間A~E之中，期間C會形成供給電力的負荷比大的期間。另外，有關期間E，由於供給電力為OFF，因此供給電力的負荷比是不被算出。
而且，圖3的下段[3]是表示根據次式(2)來計算每1秒的平均電力的結果。 平均電力(W)=供給電力的設定值(W)×輸出時間(秒)× 頻率(Hz)  (2) 此週期樣式是在期間A~E之中，在期間B及期間D中平均電力是形成最大且大略相等。因此，平均電力位準高的期間候補是形成期間B及期間D。
＜有關匹配器204的模式設定＞ 接著，說明有關匹配器204的模式設定。 圖3是說明有關在匹配器204可設定的複數的模式的圖。 以下，參照圖3依序說明有關各個的模式。
(1)第1模式…根據被調變的高頻電力的值，規定進行阻抗匹配的期間之模式。例如，配合供給電力的輸出位準大的期間(例如輸出位準最大的期間)來進行阻抗匹配之模式。 在圖3所示的第1模式中，匹配器204是配合供給電力的輸出位準大的期間A來進行阻抗匹配。在除此以外的期間B~D，阻抗是不匹配，因此從電漿負荷朝向高頻電源203而產生反射波電力。但，由於在供給電力的輸出位準大的期間A中不產生大的反射波電力，因此反射波電力的峰值值是被壓低。藉由此作用，第1模式是減輕阻抗不匹配的影響。
(2)第2模式…根據被調變的高頻電力的負荷比，規定進行阻抗匹配的期間之模式。例如，配合供給電力的負荷比大的期間(例如輸出時間最長的期間)來進行阻抗匹配之模式。 在圖3所示的第2模式中，匹配器204是配合供給電力的負荷比大的期間C來進行阻抗匹配。在除此以外的期間A~B、D，阻抗是不匹配，因此從電漿負荷朝向高頻電源203而產生反射波電力。但，由於在輸出時間長的期間C中不產生反射波電力，因此反射波電力的影響的時間可被縮短。藉由此作用，第2模式是減輕阻抗不匹配的影響。
(3)第3A模式…根據被調變的高頻電力與期間的負荷比的積的平均高頻電力值，規定阻抗匹配的期間之模式。例如，配合平均電力的輸出位準大的期間(例如平均輸出位準最大的期間)來進行阻抗匹配之模式。 但，當平均電力的輸出位準大的期間候補複數存在時，在期間候補之中，配合供給電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。 在圖3所示的第3A模式中，匹配器204是配合平均電力的輸出位準大的期間B、D之中，供給電力的輸出位準大的期間B來進行阻抗匹配。在除此以外的期間A、C~D中，阻抗是不匹配，因此從電漿負荷朝向高頻電源203而產生反射波電力。 但，由於在平均電力的輸出位準大且供給電力的輸出位準大的期間B中不產生大的反射波電力。因此，反射波電力的平均電力或峰值值可被壓低。藉由此作用，第3A模式是減輕阻抗不匹配的影響。
(4)第3B模式…根據被調變的高頻電力與期間的負荷比的積的平均高頻電力值，規定阻抗匹配的期間之模式。例如，配合平均電力的輸出位準大的期間(例如平均輸出位準最大的期間)來進行阻抗匹配之模式。 但，當平均電力的輸出位準大的期間候補複數存在時，配合期間候補之中，供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配。 在圖3所示的第3B模式中，匹配器204是配合平均電力的輸出位準大的期間B、D之中，供給電力的負荷比更大的期間D來進行阻抗匹配。在除此以外的期間A~C中，阻抗是不匹配，因此從電漿負荷朝向高頻電源203而產生反射波電力。 但，由於在平均電力的輸出位準大且供給電力的負荷比大的期間D中不產生大的反射波電力。因此，反射波電力的平均電力或影響的時間可被壓低。藉由此作用，第3B模式是減輕阻抗不匹配的影響。
(5)第3模式…另外，當平均電力的輸出位準大的期間候補只存在一個時，在第3A模式及第3B模式中匹配的期間是相等。此情況，由於在第3A模式與第3B模式無動作上的差異，因此皆可作為第3模式處理。 亦即，第3模式是根據被調變的高頻電力與期間的負荷比的積的平均高頻電力值，規定阻抗匹配的期間之模式。例如，配合平均電力的輸出位準大的期間(例如平均輸出位準最大的期間)來進行阻抗匹配之模式。 因此，反射波電力的平均電力或影響的時間會被壓低。藉由該作用，第3模式會減輕阻抗不匹配的影響。
＜有關控制裝置207的動作＞ 其次，說明有關控制裝置207的動作。 圖4是說明藉由控制裝置207之模式的自動選擇的流程圖。 在此是依同圖所示的步驟號碼的順序進行說明。
步驟S01：控制裝置207是取得被設定於微波電漿蝕刻裝置100的蝕刻參數。按照此蝕刻參數，控制裝置207決定對高頻電源203輸出設定的供給電力的週期樣式(例如參照圖2)。
步驟S02：若在高頻電源203與電漿負荷之間阻抗形成不匹配，則對於從高頻電源203供給至電漿負荷的供給電力(瞬間是行波電力)，產生從電漿負荷回到高頻電源203的反射波電力。此時，行波電力與反射波電力會干擾，產生最大2倍的電力峰值。
於是，控制裝置207是針對週期樣式的每個期間的供給電力，判定供給電力的2倍值是否超過保護電力值(絕對額定)。超過保護電力值的「供給電力的2倍值」存在時，控制裝置207是將動作轉移至步驟S03。除此以外的情況，控制裝置207是將動作轉移至步驟S05。 步驟S03：控制裝置207是判定是否「供給電力的2倍值」超過保護電力值的期間僅1個。
若「超過的期間」為1個，則控制裝置207選擇第1模式。若為第1模式，則配合供給電力的輸出位準形成最大的「超過的期間」來進行阻抗匹配。因此，「超過的期間」的反射波電力會被抑制，不產生超過保護電力值的電力峰值。又，由於「超過的期間」的大的反射波電力被抑制，因此整個週期樣式全體，高頻電源與電漿負荷之間的阻抗不匹配的影響會被減輕。
另一方面，「超過的期間」為2個以上的設定時，控制裝置207是將動作轉移至步驟S04。
步驟S04：在此是「超過的期間」為2個以上。此情況，在「超過的期間」的1個中可取阻抗匹配。但，在剩下的「超過的期間」中是阻抗會形成不匹配，因此恐有超過保護電力值的電力峰值萬一發生之虞。於是，控制裝置207將現在的蝕刻參數不可輸入的情形通知給工廠的管理系統。然後，控制裝置207將動作返回至步驟S01，待機至蝕刻參數再被設定為止。
步驟S05：其次，控制裝置207是判定週期樣式的供給電力的最大值是否超過第1臨界值th1。在此的第1臨界值th1是用以判定供給電力的最大值是否在週期樣式內突出大的臨界值，例如被設定成100W。
在此，供給電力的最大值不超過第1臨界值th1時，控制裝置207是將動作轉移至步驟S06。
另一方面，當供給電力的最大值超過第1臨界值th1時，控制裝置207是選擇第1模式。若為第1模式，則配合供給電力的最大值超過第1臨界值th1的期間來進行阻抗匹配。因此，此期間的大的反射波電力會被抑制。其結果，整個週期樣式全體，高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響會被減輕。
步驟S06：接著，控制裝置207是針對週期樣式的每個期間的平均電力，判定是否超過第2臨界值th2。在此的第2臨界值th2是用以判定期間的平均電力是否在週期樣式全體中突出大的臨界值，例如被設定成60W。
在此，存在平均電力超過第2臨界值th2的期間時，控制裝置207是將動作轉移至步驟S07。
另一方面，當平均電力超過第2臨界值th2的期間不存在時，在週期樣式全體中估計平均電力的變化為平穩。於是，控制裝置207是選擇第2模式。若為第2模式，則配合供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配，在輸出時間長的期間中反射波電力會被抑制。因此，在平均電力的變化平穩的週期樣式中，高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響會被減輕。 步驟S07：其次，控制裝置207是判定超過第2臨界值th2的平均電力的值是否僅1個。
超過第2臨界值th2的平均電力的值為2個以上時，控制裝置207是將動作轉移至步驟S08。
另一方面，若超過第2臨界值th2的平均電力的值為1個，則控制裝置207是選擇第3A模式。在第3A模式中，配合「超過第2臨界值th2的平均電力」的期間來進行阻抗匹配。另外，當「超過第2臨界值th2的平均電力」的期間複數存在時，配合該等的期間之中供給電力的輸出位準的更大的期間來進行阻抗匹配。
此情況，在平均電力大(且供給電力的輸出位準的更大的期間)，反射波電力會被抑制。因此，在平均電力部分地變高的週期樣式中，高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響會被減輕。
步驟S08：控制裝置207是算出「超過第2臨界值th2的平均電力」的期間在週期樣式佔有的負荷比。控制裝置207是判定算出的負荷比是否超過第3臨界值th3。
此第3臨界值th3是用以判定平均電力高的期間的輸出時間長或短的臨界值，例如被設定成31.25%(輸出時間500μ秒)。
在此，平均電力高的期間的負荷比超過第3臨界值th3時，控制裝置207是選擇第3B模式。第3B模式是在「超過第2臨界值th2的平均電力」的期間內，配合負荷比大的期間來進行阻抗匹配。
此情況，在平均電力大且負荷比大的期間(輸出時間長的期間)中，反射波電力會被抑制。因此，在平均電力連續性變高的週期樣式中，高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響會減輕。
另一方面，平均電力高的期間的負荷比不超過第3臨界值th3時，控制裝置207是選擇第3A模式。此情況，在平均電力部分地變高的週期樣式中，高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響會被減輕。
藉由以上的一連串的動作，控制裝置207可按照設定於高頻電源203的週期樣式，適當地選擇匹配器204的模式。
＜實施例1的效果等＞ 實施例1是取得其次般的效果。
(1)在實施例1中，藉由選擇第1模式，配合供給電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。此情況，可抑制在供給電力的輸出位準大的期間產生的反射波電力。
(2)通常，在電漿處理中，越是供給電力的輸出位準大的期間，給予離子或自由基等的能量越大，非常有助於電漿處理。第1模式是配合此期間來進行阻抗匹配。因此，可減低起因於阻抗的不匹配之電漿的能量損失，更加提高電漿處理的處理效率。
(3)在實施例1中，藉由選擇第2模式，配合供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配。此情況，可抑制在供給電力的負荷比大的期間產生的反射波電力。
(4)通常，在電漿處理中，越是供給電力的負荷比大的期間，持續性地給予離子或自由基等的能量越大，非常有助於電漿處理。第2模式是配合此期間來進行阻抗匹配。因此，可減低起因於阻抗的不匹配之電漿的能量損失，更加提高電漿處理的處理效率。
(5)在實施例1中，藉由選擇第3模式(第3A模式，第3B模式)，配合平均電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。因此，在此第3模式中，可抑制平均電力的輸出位準大的期間產生的反射波電力。
(6)通常，在電漿處理中，越是平均電力的輸出位準大的期間，給予離子或自由基等的平均的能量越大，非常有助於電漿處理。第3模式(第3A模式，第3B模式)是配合此期間來進行阻抗匹配。因此，可減低起因於阻抗的不匹配之電漿的能量損失，更加提高電漿處理的處理效率。
(7)在實施例1中，藉由選擇第3A模式，配合平均電力的輸出位準大且供給電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。因此，在此第3A模式中，可抑制在平均電力與供給電力皆大的期間產生的反射波電力。
(8)在實施例1中，藉由選擇第3B模式，配合平均電力的輸出位準大且供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配。因此，在此第3B模式中，可抑制在平均電力與負荷比皆大的期間產生的反射波電力。
(9)如上述般，在實施例1中，可依據模式選擇來變更進行阻抗匹配的期間。其結果，可選擇有效地減輕阻抗不匹配的影響的模式。
(10)在實施例1中，判定是否存在供給電力超過第1臨界值th1的期間，當被判定成「存在」時，自動地選擇第1模式。此情況，配合供給電力超過第1臨界值th1的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在供給電力超過第1臨界值th1的期間產生的反射波電力。
(11)在實施例1中，判定是否存在平均電力超過第2臨界值th2的期間，當被判定成「不存在」時，自動地選擇第2模式。此情況，在全部的期間的平均電力不超過第2臨界值th2的狀況中，配合供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在如此的期間產生的反射波電力。
(12)在實施例1中，判定是否存在平均電力超過第2臨界值的期間，當被判成「存在」時，自動地選擇第3模式(第3A模式，第3B模式)。此情況，配合平均電力超過第2臨界值的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在如此的期間產生的反射波電力。
(13)在實施例1中，判定是否存在幾個超過第2臨界值的平均電力的值，當被判定成「只存在1種類」時，自動地選擇第3A模式。此情況，配合平均電力比第2臨界值大且供給電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在如此的期間產生的反射波電力。
(14)在實施例1中，當判定成超過第2臨界值的平均電力的值複數存在，且該期間的負荷比不超過第3臨界值時，自動地選擇第3A模式。此情況，配合平均電力比第2臨界值大且供給電力的輸出位準大的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在如此的期間產生的反射波電力。
(15)在實施例1中，判定成超過第2臨界值的平均電力的值複數存在，且該期間的負荷比超過第3臨界值時，自動地選擇第3B模式。此情況，配合平均電力比第2臨界值大且供給電力的負荷比大的期間來進行阻抗匹配。因此，可自動地抑制在如此的期間產生的反射波電力。 其次，進一步說明有關實施例2。 [實施例2]
＜實施例2的構成＞ 實施例2的電漿處理裝置之ECR(Electron Cyclotron Resonance)方式的微波電漿蝕刻裝置是與實施例1的微波電漿蝕刻裝置100(圖1參照)同樣的構成。於是，有關實施例2的構成是參照實施例1的構成說明及圖1，省略在此的重複說明。
＜有關實施例2的動作的說明＞ 在實施例2中，控制裝置207會利用高頻電源222A與電磁波產生器222C之間的匹配器222B來控制進行阻抗匹配的期間。 亦即，控制裝置207是按照電磁波產生器(高頻電力)的調變，在依據第1模式、第2模式或第3模式(第3A模式，第3B模式)的任一個所規定的期間中，實施匹配器222B的阻抗匹配。 另外，實施例2的具體的動作的流程是除了阻抗匹配的動作對象從實施例1的『(第2)高頻電源203、匹配器204及試料載置用電極215』置換成『(第1)高頻電源222A、匹配器222B及電磁波產生器222C』的點以外，與實施例1的具體的動作的流程同樣。 於是為了使說明形成簡單，有關實施例2的動作的說明是針對關於實施例1的動作的說明進行動作對象的變更及隨此變更的必要的替換，省略在此的重複說明。另外，有關臨界值等的動作參數的具體的數值是可依據實驗或模擬運算來設計。
＜實施例2的效果等＞ 實施例2是有關第1高頻電源222A，可取得與實施例1的上述效果(1)~(15)同樣的效果。
＜實施形態的補充事項等＞ 另外，在實施例1，2中，說明有關第1臨界值th1、第2臨界值th2、第3臨界值th3及其他的參數。然而，本發明是不被限定於此。第1臨界值th1、第2臨界值th2、第3臨界值th3及其他的參數是只要按照電漿處理的氣體或壓力等的條件，根據實驗或模擬運算等來設定最適值即可。
並且，在實施例1，2中，是針對進行蝕刻處理的事例說明，作為電漿處理之一。然而，本發明是不被限定於此。本發明是可適用在電漿處理中減輕變動的高頻電源與電漿負荷的阻抗不匹配的影響之用途。
而且，在實施例1，2中，有關高頻電源的輸出位準為0W(OFF期間)是在哪個的模式中也阻抗匹配不進行。於是，有關如此的OFF期間是亦可從進行阻抗匹配的期間事前排除。
又，以實施例1，2作為獨立的實施例進行說明。然而，亦可將實施例1與實施例2同時實施。
另外，本發明是不被限定於上述的實施例，包含各種的變形例。例如，上述的實施例是為了容易理解本發明而詳細說明者，不是一定被限定於具備所說明的全部的構成者。亦可適當組合實施例1，2的全部或一部分。又，有關實施例1，2的構成的一部分，亦可進行其他的構成的追加・削除・置換。
100:微波電漿蝕刻裝置 201:處理室 202A:電磁波供給部 202B:氣體供給裝置 203:第2高頻電源 204:匹配器 205:直流電源 206:濾波器 207:控制裝置 208:真空容器 209:淋浴板 210:介電質窗 211:排氣用開閉閥 212:排氣速度可變閥 213:真空排氣裝置 214:磁場產生線圈 215:試料載置用電極(試料台) 221:導波管 222A:第1高頻電源 222B:匹配器 222C:電磁波產生器 300:晶圓
[圖1]是表示實施例1的構成的圖。 [圖2]是說明高頻電源的輸出設定的一例的圖。 [圖3]是說明有關可設定於匹配器的複數的模式的圖。 [圖4]是說明藉由控制裝置207之模式的自動選擇的流程圖。
100:微波電漿蝕刻裝置
201:處理室
202A:電磁波供給部
202B:氣體供給裝置
203:第2高頻電源
204:匹配器
205:直流電源
206:濾波器
207:控制裝置
208:真空容器
209:淋浴板
210:介電質窗
211:排氣用開閉閥
212:排氣速度可變閥
213:真空排氣裝置
214:磁場產生線圈
215:試料載置用電極(試料台)
221:導波管
222A:第1高頻電源
222B:匹配器
222C:電磁波產生器
300:晶圓

Claims (10)

  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；第1高頻電源，其係經由匹配器來供給用以產生電漿的第1高頻電力；試料台，其係載置前述試料；第2高頻電源，其係將第2高頻電力供給至前述試料台；控制裝置，其係前述第1高頻電力依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式係具備：根據前述被調變的高頻電力的負荷比來規定用以進行匹配的要件之模式。
  2. 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；第1高頻電源，其係經由匹配器來供給用以產生電漿的第1高頻電力；試料台，其係載置前述試料；第2高頻電源，其係將第2高頻電力供給至前述試料台；控制裝置，其係前述第1高頻電力依據具有複數的振 幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式更具備：根據前述被調變的高頻電力與前述期間的負荷比的積的平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式。
  3. 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；第1高頻電源，其係供給用以產生電漿的第1高頻電力；試料台，其係載置前述試料；第2高頻電源，其係經由匹配器來將第2高頻電力供給至前述試料台；控制裝置，其係前述第2高頻電力依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式係具備：根據前述被調變的高頻電力的負荷比來規定用以進行匹配的要件之模式。
  4. 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；第1高頻電源，其係供給用以產生電漿的第1高頻電力；試料台，其係載置前述試料；第2高頻電源，其係經由匹配器來將第2高頻電力供給至前述試料台；控制裝置，其係前述第2高頻電力依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變時，控制前述匹配器，使能在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式更具備：根據前述被調變的高頻電力與前述期間的負荷比的積的平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式。
  5. 如請求項1~4的任一項所記載的電漿處理裝置，其中，前述模式係具備：根據前述被調變的高頻電力的值來規定用以進行前述匹配的要件之第1模式。
  6. 如請求項2或4記載的電漿處理裝置，其中，根據前述平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式更具備：對應於根據前述平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式的期間候補為複數時，根據前述被調變的高頻電力的值來規定要件的模式，及根據前述負荷比來規定要件的模式。
  7. 一種電漿處理方法，係使用藉由高頻電力所產生的電漿來處理試料，該高頻電力係依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變且經由匹配器來供給，其特徵為：在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式係具備：根據前述被調變的高頻電力的負荷比來規定用以進行匹配的要件之模式。
  8. 一種電漿處理方法，係使用藉由高頻電力所產生的電漿來處理試料，該高頻電力係依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變且經由匹配器來供給，其特徵為：在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式更具備：根據前述被調變的高頻電力與前述期間的負荷比的積的平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式。
  9. 一種電漿處理方法，係邊經由匹配器來 將依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變的高頻電力供給至載置試料的試料台，邊電漿處理前述試料，其特徵為：在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式係具備：根據前述被調變的高頻電力的負荷比來規定用以進行匹配的要件之模式。
  10. 一種電漿處理方法，係邊經由匹配器來將依據具有複數的振幅值且週期性地重複的波形而被調變的高頻電力供給至載置試料的試料台，邊電漿處理前述試料，其特徵為：在對應於規定有用以藉由前述匹配器來進行匹配的要件的模式之期間進行前述匹配，前述期間為對應於前述複數的振幅值的任一之前述波形的各期間，前述模式更具備：根據前述被調變的高頻電力與前述期間的負荷比的積的平均高頻電力值來規定用以進行匹配的要件之模式。
TW110102249A 2020-01-30 2021-01-21 電漿處理裝置及電漿處理方法 TWI781521B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/003413 WO2021152770A1 (ja) 2020-01-30 2020-01-30 プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法
WOPCT/JP2020/003413 2020-01-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202130230A TW202130230A (zh) 2021-08-01
TWI781521B true TWI781521B (zh) 2022-10-21

Family

ID=77078755

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110102249A TWI781521B (zh) 2020-01-30 2021-01-21 電漿處理裝置及電漿處理方法
TW111136292A TW202304261A (zh) 2020-01-30 2021-01-21 電漿處理裝置及電漿處理方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111136292A TW202304261A (zh) 2020-01-30 2021-01-21 電漿處理裝置及電漿處理方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220359160A1 (zh)
JP (1) JP7140853B2 (zh)
KR (1) KR102521387B1 (zh)
CN (1) CN115004864A (zh)
TW (2) TWI781521B (zh)
WO (1) WO2021152770A1 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201601188A (zh) * 2014-06-24 2016-01-01 Hitachi High Tech Corp 電漿處理裝置及電漿處理方法
TW201822594A (zh) * 2016-07-08 2018-06-16 日商京三製作所股份有限公司 高頻電源裝置，及高頻電源裝置的控制方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5556549A (en) * 1994-05-02 1996-09-17 Lsi Logic Corporation Power control and delivery in plasma processing equipment
US20040031699A1 (en) * 2002-08-19 2004-02-19 Applied Materials, Inc. Method for performing real time arcing detection
JP5491648B2 (ja) 2006-10-06 2014-05-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法
JP5319150B2 (ja) * 2008-03-31 2013-10-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
JP2010238881A (ja) 2009-03-31 2010-10-21 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5822795B2 (ja) 2012-07-17 2015-11-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP6180799B2 (ja) 2013-06-06 2017-08-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201601188A (zh) * 2014-06-24 2016-01-01 Hitachi High Tech Corp 電漿處理裝置及電漿處理方法
TW201822594A (zh) * 2016-07-08 2018-06-16 日商京三製作所股份有限公司 高頻電源裝置，及高頻電源裝置的控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102521387B1 (ko) 2023-04-14
WO2021152770A1 (ja) 2021-08-05
KR20210098938A (ko) 2021-08-11
TW202130230A (zh) 2021-08-01
JPWO2021152770A1 (zh) 2021-08-05
TW202304261A (zh) 2023-01-16
US20220359160A1 (en) 2022-11-10
CN115004864A (zh) 2022-09-02
JP7140853B2 (ja) 2022-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101819922B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP6449674B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR101467947B1 (ko) 이온 에너지 분포를 제어하기 위한 시스템, 방법 및 장치
KR20160113983A (ko) 전원 시스템, 플라즈마 처리 장치 및 전원 제어 방법
KR20170024922A (ko) 플라즈마 발생 장치
JP7374362B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
JPH10150025A (ja) プラズマ反応装置
TW202215911A (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
KR101764767B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP7100717B2 (ja) 無線周波数電源のパルス変調のためのシステムおよび方法ならびにその反応室
CN106653551B (zh) 独立控制自由基密度、离子密度和离子能量的方法和系统
TWI781521B (zh) 電漿處理裝置及電漿處理方法
CN108269726B (zh) 等离子体刻蚀方法与等离子体刻蚀装置及其射频源系统
KR100878467B1 (ko) 반도체 기판 처리장치
JP7278466B2 (ja) プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法
TWI769447B (zh) 多頻率多階段的電漿射頻輸出的方法及其裝置
JP3681718B2 (ja) プラズマ処理装置及び方法
KR20240017372A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP2021150418A (ja) 基板処理方法及び基板処理装置
KR101032084B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 방법
KR100994501B1 (ko) 플라즈마 처리장치
JPH0793292B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理方法及び装置

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent