TWI784401B - 電漿處理裝置及電漿處理方法 - Google Patents

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Abstract

在利用電漿處理裝置的晶圓處理時，為了抑制第一高頻電力經由電漿來朝第二高頻電源的輸出線繞進，電漿處理裝置係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 試料台，其係具備第一電極及被配置於第一電極的外側的第二電極，載置試料； 第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至第一電極；及 第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至第二電極， 更具備控制裝置，其係當第二匹配器的預設值為預定值時，以能將第一高頻電力供給至試料台的方式控制第一高頻電源， 預定值，係將第二傳送路的阻抗設為高頻電力不被第二匹配器檢測到的阻抗的值。

Description

電漿處理裝置及電漿處理方法
本發明是有關處理被保持於真空容器內部的處理室內的半導體晶圓等的基板狀的試料之電漿處理裝置及電漿處理方法。特別是合適於藉由高頻電力來形成偏壓電位而處理試料的情況。
半導體裝置的製造工程之中，為了形成該裝置的電路或配線，使用電漿來蝕刻預先被形成於半導體晶圓等的試料上面的遮罩或處理對象的複數的膜層為一般所進行。
近年來，隨著半導體裝置的集成度的提升，被要求使用如此的電漿的加工精度的進一步的提升。又，被要求減低晶圓的端部的處理的偏差超過容許範圍的區域，使能夠更提高在每一片晶圓所能製造的裝置的良品率。
作為先行的以往的技術，在專利文獻1是揭示用以減低晶圓的端部的處理的偏差之一例。在試料台的內部配置第一電極，在被配置於試料台的外周側的介電質製的環狀構件的內側配置第二電極，調節從第一高頻電源供給至第一電極的高頻電力及從第二高頻電源供給至第二電極的高頻電力來處理晶圓的方法。此方法是調節供給至第二電極的高頻電力，在被配置於晶圓的外周側的導體製環取得所望的電場分佈，藉此減低晶圓的端部的處理的偏差。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2016-225376號公報
(發明所欲解決的課題)
在上述的以往技術中，第一高頻電源是經由進行電源輸出線的阻抗的匹配之第一阻抗匹配器來與第一電極連接，第二高頻電源是經由進行電源輸出線的阻抗的匹配之第二阻抗匹配器來與第二電極連接。又，第一電極與第二電極是經由電漿來連接。
在如此的構成中，處理晶圓時，從第一高頻電源輸出的高頻電力是比從第二高頻電源輸出的高頻電力更較大。因此，被供給至第一電極的第一高頻電力會經由電漿來朝第二高頻電源的輸出線繞進。
一旦第一高頻電力繞進至第二高頻電源的輸出線，則繞進的電力是在第二高頻電源中被反射。反射後的電力是在第二高頻電源的監測值中作為行進電力被監視。
如此的電力的繞進是第二高頻電力的輸出越小時影響越大。阻抗匹配器是若監測高頻電源的輸出線而檢測後的電力監測值形成預定值以上，則進行輸出線的阻抗匹配。
若被設定於第二高頻電源的電力設定值為上述的預定值以下時，第一高頻電力的繞進大，則監測高頻電源的輸出線後的電力監測值會超過預定值，第二阻抗匹配器進入匹配動作。
又，由於此繞進的電力是不安定，因此第二阻抗匹配器的匹配動作也成為不安定。由於匹配動作不安定，因此若不能取得匹配位置的再現性，則電漿的再現性也不能取得，在晶圓的處理結果也有產生偏差的可能性。
本發明的目的是藉由抑制第一高頻電力經由電漿來繞進第二高頻電源的輸出線的現象，而抑制晶圓的處理結果的偏差，提供高品質的電漿處理裝置及電漿處理方法。 (用以解決課題的手段)
為了解決上述課題，本發明作為其一實施態樣的電漿處理裝置，係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料； 第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及 第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極， 其特徵為： 更具備控制裝置，其係當前述第二匹配器的預設值為預定值時，以能將前述第一高頻電力供給至前述試料台的方式控制前述第一高頻電源， 前述預定值，係將前述第二傳送路的阻抗設為高頻電力不被前述第二匹配器檢測到的阻抗的值。 又，本發明作為上述以外的實施態樣的電漿處理裝置，係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料； 第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及 第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極， 其特徵為： 更具備控制裝置，其係前述第二匹配器的匹配位置被固定時，以能將前述第一高頻電力供給至前述試料台的方式控制前述第一高頻電源。 又，本發明作為上述以外的實施態樣的電漿處理裝置，係具備： 處理室，其係電漿處理試料； 試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料； 第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及 第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極， 其特徵為： 更具備控制裝置，其係藉由將被連接至前述第二傳送路的繼電器設為非導通狀態，使前述第二傳送路斷線時，以能將前述第一高頻電力供給至前述試料台的方式控制前述第一高頻電源。 [發明的效果]
若根據本發明，則藉由抑制第一高頻電力經由電漿來繞進第二高頻電源的輸出線的現象，可抑制晶圓的處理結果的偏差。
以下，利用圖來說明有關本發明的實施例1～3作為用以實施本發明的形態。
圖1是模式性地表示本發明的實施例1及2的電漿處理裝置100的構成的概略的縱剖面圖。 本實施例是使用微波ECR電漿蝕刻裝置。亦即，使用微波帶的特定頻率的電場，作為用以在處理室內形成電漿的電場，更在處理室內供給具有對應於該電場的頻率的強度之磁場。藉由該等的電場與磁場的相互作用，產生ECR (Electron Cyclotron Resonance)，將被供給至處理室內的氣體的原子或分子激發而形成電漿，蝕刻半導體晶圓上面的處理對象的膜。
本實施例的電漿處理裝置具備： 在內部配置具有圓筒形狀的處理室104之真空容器101； 被配置於其上方及其外周，供給用以在該真空容器101內的處理室104的內部形成電漿的電場及磁場之電漿形成手段；及 被連結至真空容器101的下方，具有將處理室104內部排氣的渦輪分子泵及迴轉式泵等預抽真空用的真空泵之真空排氣手段。
處理室104的上部是配置有圓板形狀的例如石英製的介電質窗103，氣密地區劃處理室104的內外，覆蓋處理室104的上方而構成其頂部面。
在介電質窗103的下方的處理室104內配置有介電質製(例如石英製)的淋浴板102，該淋浴板102是配置有用以導入蝕刻用的氣體的複數的貫通孔。
在淋浴板102與介電質窗103之間是配置有被供給的蝕刻用的氣體會擴散而充填的高度低的大略圓筒形的空間，此空間是藉由氣體導入管路(未圖示)來與供給蝕刻用的氣體的氣體供給裝置連結。
又，在真空容器101下方是配置有與處理室104的下部連通的真空排氣口110，真空排氣口110的下方是連接包含渦輪分子泵的真空排氣手段的真空排氣裝置(未圖示)。
在介電質窗103的上方是配置有傳播被導入至處理室104內的電場之導波管105，作為電漿形成手段。本實施例的導波管105是大概分成2個的部分，在處理室104的上方，其軸延伸至鉛直上方，其剖面為圓形的圓筒管部分、進一步被連接至此上端部，其軸的方向從圓筒部分彎曲而延伸至水平方向，其剖面為矩形的角柱管部分。
在此角柱管部分的端部是配置有振盪形成微波的電場的磁控管等的電場產生用電源106。在此電場產生用電源106振盪形成的電場是傳播於導波管105而進入至被連接於圓筒管部分的下端部的下方的共振用的圓筒形狀的空間來形成預定的電場的模式之後，透過介電質窗103來供給至處理室104內。電磁波的頻率是未被特別加以限定，在本實施例是使用2.45GHz的微波。
進一步，在真空容器101的處理室104的外周側，用以形成供給至處理室104內的磁場之螺線管線圈的磁場產生線圈107會以包圍處理室104的上方及側方的形態來配置。
被傳播導入至處理室104內的電場是與藉由磁場產生線圈107所形成且被導入至處理室104內的磁場產生相互作用，同樣藉由激發被供給至處理室104內的蝕刻用氣體的粒子，在處理室104內產生電漿。
又，在處理室104內的下部是配置有試料台108。試料台108的上面是藉由利用熱噴塗而形成的含介電質的材料的膜的介電質膜所被覆，處理對象的基板狀的試料的晶圓109會被載置保持於該介電質膜的上面。
載置晶圓109的載置面是與介電質窗103或淋浴板102對向。在介電質膜的內部是配置有由導電體材料所構成的導電體膜111。此導電體膜111是經由高頻濾波器125來連接至直流電源126，構成為膜狀的電極。
又，試料台108是具有與處理室104對軸而配置的大略圓筒形狀，在其內部是配置具有圓板形狀的金屬製的基材131，作為經由第一匹配器129來電性連接至第一高頻電源124的電極。
在被配置於基材131的上面之配合晶圓109的形狀而實質具有圓形的介電質製的皮膜(介電質膜)的外周側是配置有石英等的介電質製的環狀構件的基座113。因此，試料台108的載置面的介電質膜的外周側之處是基材131本身的高度會凹陷變低，與介電質膜上面構成階差。藉由基座113被載置於構成此階差的環狀的凹陷部，試料台108的上面及側面被覆蓋而自電漿保護。亦即，此介電質製的基座113是作為自電漿保護試料台108的罩之機能。
在上述的電漿處理裝置100中，真空容器101是在其側面，雖未圖示但實際經由閘門來與搬送用的真空容器連結。未處理的晶圓109是在被載置於搬送用的真空容器(真空搬送容器)內所配置的搬送機械手臂的臂上而保持的狀態下，通過閘門來搬入至處理室104內。
被搬送至處理室104內的晶圓109是從臂交接 至試料台108而被載置於構成其上面的介電質膜上。之後，來自直流電源126的直流電壓會被供給至導電體膜111，藉由在與晶圓109之間所形成的靜電力來將晶圓109吸附保持於介電質膜上。另外，處理室104是在處理時，藉由開閉閘門的閘閥(未圖示)來對於真空搬送容器氣密地閉塞，密封內部。
之後，從淋浴板102導入蝕刻用的氣體至處理室104內，且真空排氣裝置108會被驅動，處理室104的內部的壓力會藉由氣體的供給量速度與排氣量速度的平衡來維持於預定的壓力。
在此狀態下藉由從電漿形成手段供給的電場及磁場的相互作用，在處理室104內形成電漿116。一旦電漿116被形成於試料台108的上方的處理室104內，則從被連接至試料台108內的基材131之第一高頻電源124供給高頻電力至基材131，在試料台108上面的介電質膜上及晶圓109上形成偏壓電位。
藉由此偏壓電位與電漿116的電位之間的電位差，電漿116內的離子等的荷電粒子會朝向晶圓109的上面引誘，與預先被形成於晶圓109的上面的膜構造的表面衝突，藉此蝕刻處理用以形成被配置於晶圓109的上面的半導體裝置的電路之膜構造的處理對象的膜層。
另外，雖未圖示，但實際在進行蝕刻處理的期間，氦等的用以促進熱傳達的氣體會被導入至晶圓109的背面與試料台108的介電質膜上面之間。藉由促進此氣體與被配置於試料台108的基材131的內部且流通冷卻用的冷媒的冷媒流路之間的熱交換，進行將晶圓109的溫度調節成適於處理的範圍的值。
又，蝕刻氣體或藉由蝕刻而產生的反應生成物是從被配置於真空容器101的底部而與處理室104的下部及真空排氣裝置的真空泵入口連通的真空排氣口110排氣。
一旦對於預定的晶圓109的上面的膜構造之蝕刻處理結束，則停止來自第一高頻電源124的高頻電力的供給。然後，來自直流電源126的吸附用電力的供給停止而靜電被去除之後，晶圓109會被舉起於試料台108的上方，交接至通過閘閥開放的閘門而進入至處理室104內的搬送機械手臂的臂。然後，再度未處理的晶圓109會被搬入至試料台108的上方。
之後，未處理的晶圓109會被載置於試料台108的上方而開始該晶圓109的處理。另一方面，當無應被處理的未處理的晶圓109時，利用電漿處理裝置100的晶圓處理用的動作結束，休息停止或進行維修的動作。
又，亦可構成為在試料台108的具有圓筒形狀的基材131或圓板或圓形的介電質膜的內側是配置有加熱器(未圖示)，將試料台108或被載置於介電質膜上面的上方的晶圓109加熱至適於處理的溫度。
又，因為加熱器或在處理中暴露於電漿116，為了減低或抑制被加熱的晶圓109的溫度的增大，在基材131的內部是流動有藉由溫調裝置(未圖示)來將其溫度調整於預定值的範圍內的熱傳達媒體(冷媒)。為此，繞著基材131的中心而同心狀或螺旋狀地配置有冷媒流路。
在如此的試料台108的基材131的內部，雖未圖示，但實際為了上述的溫度調節而配置有用以檢測基材131或試料台108的溫度的溫度感測器、用以使晶圓109離開至介電質膜的上方或為了使晶圓載置於膜上面而降下的複數根的銷及其位置感測器、往導電體膜111或基材131的給電路徑上的連接器等。但，該等是若處於電性雜訊多的環境，則恐有誤動作之虞。又，有關冷媒也是在電性雜訊的環境下恐有帶靜電之虞。 在本實施例中，如圖示般，基材131是電性連接至接地112。
在本實施例的基座113的內部，包圍晶圓109或基材131上面的介電質膜的晶圓載置面而配置金屬製的導體環132。此導體環132是經由第二匹配器128來與第二高頻電源127電性連接，實現作為電極的機能。
從第二高頻電源127產生的預定頻率的高頻電力是被導入至導體環132，在其上面上方，在與電漿116之間形成電位。另外，在圖1所示的構成中，第二高頻電源127與導體環132之間的給電用的路徑是被配置於與第一高頻電源124與介電質膜內的導電體膜111之間的給電用的路徑不同之處。
又，第一匹配器129及第二匹配器128是將分別連接的高頻電源的輸出線的阻抗調整於一定的機器，採用可依輸出電力或電漿的狀態來自動調整值的可變元件。此可變元件是可變更阻抗，在本實施例是採用將阻抗的min值設為0%、將max值設為100%的方法，但亦可採用直接以阻抗值管理的方法。
又，由於電源輸出線的阻抗會依裝置構成而改變，因此上述的匹配器是以電阻或線圈、電容器等的元件所構成。在本實施例是採用使用線圈的元件構成來進行說明，但最好匹配器的元件構成是配合裝置構成來採用，亦可採用線圈以外的元件。
圖2是模式性地表示本發明的實施例3的電漿處理裝置200的構成的概略的縱剖面圖。在實施例3中，與圖1所示的實施例1及2的電漿處理裝置的構成作比較，如圖2所示般，將第二高頻電源127及第二匹配器128設為經由以繼電器140為代表的開關電路來導入高頻電力至導體環132的構成。
圖3是表示本發明的實施例1及2的控制方塊的圖。 控制部160是與用以操作者操作電漿處理裝置的操作部150連接，具有CPU、ROM及RAM(皆未圖示)。又，控制部160是與第一高頻電源124、第一匹配器129、第二高頻電源127及第二匹配器128連接。控制部160所具有的CPU是例如按照被儲存於控制部160所具有的ROM的控制程式來實行晶圓處理的放電順序。
操作者是將處理晶圓時的處理條件(第一高頻電源124的設定電力Pws值、第二高頻電源127的設定電力Pfs值、第一匹配器129的預設位置的VL1值及第二匹配器128的預設位置的VL2值等)輸入至操作部150。
被輸入至操作部150的處理條件是被儲存於位在控制部160的內部的ROM。在進行晶圓的處理的時機，控制部160的內部的CPU會參照被儲存於ROM的設定值，將第一高頻電源124的設定電力Pws值設定於第一高頻電源124，將第二高頻電源127的設定電力Pfs值設定於第二高頻電源127，將第一匹配器129的預設位置的VL1值設定於第一匹配器129，將第二匹配器128的預設位置的VL2值設定於第二匹配器128。
然後，為了使產生電漿，第一高頻電源124及第二高頻電源127是一旦將RF-ON訊號從OFF狀態形成ON狀態，則輸出被設定的電力值。又，有關預設位置的VL值是在被設定的時機，各匹配器往預定的VL值調整。
圖4是表示本發明的實施例3的控制方塊的圖。 實施例3是與圖3所示的實施例1及2的構成作比較，用以遮斷從第二高頻電源127往導體環132供給高頻電力的路徑之繼電器140會被連接至控制部160的點不同。
繼電器140是常閉型(normally off)式的繼電器，當第二高頻電源127的設定電力Pfs值為0[W]時，為了絕緣導體環132與第二高頻電源127的給電路徑，繼電器驅動用的繼電器ON訊號會從OFF狀態往ON狀態變化。藉此，繼電器140是從導通狀態往非導通狀態轉換，往導體環132的給電路徑會被遮斷。
其次，依據圖5～圖8所示的時間圖，依序說明以往例及實施例1～3的控制時機。
圖5是表示以往例的控制時機的時間圖。 在進行晶圓的處理的時機，第一高頻電源124的設定電力Pws值會被設定於第一高頻電源124，第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定於第二高頻電源127，第一匹配器129的設定位置的VL1值會被設定於第一匹配器129，第二匹配器128的設定位置的VL2值會被設定於第二匹配器128。
就以往例而言，設定50%作為VL1及VL2的各位置，因此VL1及VL2是往50%的位置移動。之所以位置被設定成50%，是因為匹配所能取的阻抗會依從各高頻電源輸出的電力的大小或電漿的狀態，而有被調整至0%～100%的位置的可能性，按照調整程度而產生磨耗下壽命有限。
各設定被進行之後，若第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為ON狀態，則從各高頻電源設定的高頻電力會藉由各高頻電源所具備的電力感測器來檢測。
在此，依據第一高頻電源124所檢測到的電力值Pwm超過匹配條件的Pt1時，藉由阻抗的調整動作開始，第一匹配器129的VL1值啟動。然後，電源輸出線的阻抗形成預定值時，由於符合匹配條件，因此VL1值會收斂。
第二高頻電源127的設定電力Pfs值是比匹配條件的Pt2低，但依據第二高頻電源127所檢測到的電力值Pfm是超過Pt2的阻抗的調整動作開始。
依據第一高頻電源124，被給電至具有圓板形狀為電極的金屬製的基材131的高頻電力會經由電漿及導體環132來繞進至第二高頻電源127。這是因為在第二高頻電源127反射下，在第二高頻電源127作為行進電力被檢測出。
又，由於如此的繞進繞進電力是不安定，因此電源輸出線的阻抗也成為不安定，VL2值也不收斂。 如以上般，若電源輸出線的阻抗成為不安定，則作為負荷，電漿的狀態也成為不安定，恐有發生蝕刻速率等的製程性能的偏差之虞。
若晶圓的處理結束，第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為OFF狀態，則各高頻電源的輸出往0W收斂。然後，各高頻電源的設定值是往0W設定，各匹配器的VL的位置也移動至50%。
圖6是表示實施例1的控制時機的時間圖。 在進行晶圓的處理的時機，第一高頻電源124的設定電力Pws值會被設定於第一高頻電源124，第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定於第二高頻電源127，第一匹配器129的預設位置的VL1值會被設定於第一匹配器129，將第二匹配器128的預設位置的VL2值設定於第二匹配器128。
在實施例1中，第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定成比匹配條件的Pt2低的值，因此設定100%作為第二匹配器128的VL2位置，VL2是從50%往100%的位置移動。這是為了抑制在預先提高第二高頻電源線的阻抗之下，如以往例所示般從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力。又，由於設定50%作為VL1位置，因此VL1是往50%的位置移動。
各設定被進行之後，若第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為ON狀態，則從各高頻電源設定的高頻電力會藉由各高頻電源所具備的電力感測器來檢測。
在此，依據第一高頻電源124所檢測到的電力值Pwm超過匹配條件的Pt1時，藉由阻抗的調整動作開始，第一匹配器129的VL1值啟動。然後，電源輸出線的阻抗形成預定值時，由於符合匹配條件，因此VL1值會收斂。
第二匹配器128的VL2位置是100%，由於從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力會被抑制，因此依據第二高頻電源127所檢測到的電力值Pfm是不超過Pt2，阻抗的調整動作不開始。
如以上般，若電源輸出線的阻抗安定，則作為負荷，電漿的狀態也成為安定，可抑制蝕刻速率等的製程性能的偏差。
若晶圓的處理結束，第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為OFF狀態，則各高頻電源的輸出往0W收斂。然後，各高頻電源的設定值是往0W設定，各匹配器的VL的位置也移動至50%。
實施例1是將VL2位置往100%移動，但只要往可充分抑制繞進電力的位置移動VL2即可，因此亦可設定100%以外的值。又，由於從通常的50%提高VL2位置，因此在壽命上需要十分小心的設計。
圖7是表示實施例2的控制時機的時間圖。 在進行晶圓的處理的時機，第一高頻電源124的設定電力Pws值會被設定於第一高頻電源124，第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定於第二高頻電源127，第一匹配器129的預設位置的VL1值會被設定於第一匹配器129，第二匹配器128的預設位置的VL2值會被設定於第二匹配器128。
在圖9顯示對應於實施例2的第一高頻電源124的設定電力Pws值之第二匹配器128的預設位置的VL2位置表。在實施例2中，由於第二高頻電源127的設定電力Pfs值被設定成比匹配條件的Pt2低的值，因此第二匹配器128的VL2是往對應於圖9所示的VL2位置表的VL2位置移動。這是為了抑制在預先提高第二高頻電源線的阻抗之下，如以往例所示般，從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力。
又，由於往第二高頻電源線繞進的電力是按照第一高頻電源124的設定電力Pws的大小而變大，因此參照圖9所示的對應表來決定對於Pws的大小可抑制繞進的VL2值。另一方面，由於設定50%作為VL1位置，因此VL1是往50%的位置移動。
各設定被進行之後，若第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為ON狀態，則從各高頻電源設定的高頻電力會藉由各高頻電源所具備的電力感測器來檢測。
在此，依據第一高頻電源124所檢測到的電力值Pwm超過匹配條件的Pt1時，藉由阻抗的調整動作開始，第一匹配器129的VL1值啟動。然後，電源輸出線的阻抗形成預定值時，由於符合匹配條件，因此VL1值會收斂。
第二匹配器128的VL2值是對應於圖9所示的表的值，抑制從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力。因此，依據第二高頻電源127所檢測到的電力值Pfm是不超過Pt2，阻抗的調整動作不會開始。
如以上般，若電源輸出線的阻抗安定，則作為負荷，電漿的狀態也成為安定，可抑制蝕刻速率等的製程性能的偏差。
若晶圓的處理結束，第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為OFF狀態，則各高頻電源的輸出往0W收斂。
然後，各高頻電源的設定值是往0W設定，各匹配器的VL的位置也移動至50%。另外，在實施例2中，為了從通常的50%提高VL2位置，在壽命上需要十分小心設計。
圖8是表示實施例3的控制時機的時間圖。 在進行晶圓的處理的時機，第一高頻電源124的設定電力Pws值會被設定於第一高頻電源124，第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定於第二高頻電源127，第一匹配器129的預設位置的VL1值會被設定於第一匹配器129，第二匹配器128的預設位置的VL2值會被設定於第二匹配器128。
在實施例3中，由於第二高頻電源127的設定電力Pfs值會被設定成0W，因此繼電器ON/OFF訊號會成為ON狀態，常閉型(normally off)的繼電器140是從導通狀態成為非導通狀態。這是為了藉由繼電器140切離第二高頻電源線，藉此遮斷如以往例所示般，從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力。又，由於設定50%作為VL1位置，因此VL1是往50%的位置移動。
各設定被進行之後，若第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為ON狀態，則從各高頻電源設定的高頻電力會藉由各高頻電源所具備的電力感測器來檢測。
在此，依據第一高頻電源124所檢測到的電力值Pwm超過匹配條件的Pt1時，藉由阻抗的調整動作開始，第一匹配器129的VL1值啟動。然後，電源輸出線的阻抗形成預定值時，由於符合匹配條件，因此VL1值會收斂。
第二匹配器128的VL2值是藉由繼電器140來遮斷從第一高頻電源124往第二高頻電源線繞進的電力而抑制，因此依據第二高頻電源127所檢測到的電力值Pfm是維持0W。因此，Pfm是無超過Pt2的情形，所以阻抗的調整動作是不開始。
如以上般，若電源輸出線的阻抗安定，則作為負荷，電漿的狀態也成為安定，可抑制蝕刻速率等的製程性能的偏差。
若晶圓的處理結束，第一高頻電源124及第二高頻電源127接受RF-ON訊號為OFF狀態，則第一高頻電源的輸出往0W收斂。 然後，第一高頻電源的設定值往0W設定，第一匹配器129的VL1位置也移動至50%。
其次，藉由圖10～圖13所示的流程圖，依序說明有關以往例及實施例1～3的控制流程。以往例及實施例1～3皆實行控制流程的主體是控制部160，因此在以下是省略主體的記載。
圖10是表示以往例的控制流程的流程圖的圖。 圖10所示的左側的控制流程的步驟101(S101)～步驟111(S111)是第一高頻電源及匹配器的控制流程。 另一方面，圖10的右側所示的控制流程的步驟112 (S112)～步驟122(S122)是第二高頻電源及匹配器的控制流程。
其中，有關在步驟101(S101)～步驟111 (S111)實行的第一高頻電源及匹配器的控制流程是在有關後述的實施例1～3各者的圖11～圖13分別所示的流程圖中也同樣，因此有關圖11～13所示的流程圖的記載及其說明是省略。 在步驟100(S100)，開始晶圓處理時的放電順序 (sequence)。
首先，顯示有關第一高頻電源及匹配器的控制流程。另外，如上述般，有關第一高頻電源及匹配器的控制流程是在實施例1～3中同樣。
在步驟101(S101)，將第一匹配器129的VL1位置移動至50%。 在步驟102(S102)，將設定電力Pws值設定於第一高頻電源124。
在步驟103(S103)，將RF-ON訊號從OFF狀態往ON狀態。 在步驟104(S104)，判斷依據第一高頻電源124所檢測到的電力Pwm是否比Pt1大。 若判斷成檢測電力Pwm比Pt1小(no)，則重複步驟104(S104)的判斷，若判斷成比Pt1大(yes)，則轉移至步驟105(S105)。
在步驟105(S105)，判斷是否未符合第一匹配器129的匹配條件(是否第一高頻電源線的阻抗不為預定值)。
若判斷成符合第一匹配器129的匹配條件(no)，則重複步驟105(S105)的判斷，若判斷成未符合(yes)，則轉移至步驟106(S106)。
在步驟106(S106)，開始第一匹配器129的匹配動作。
在步驟107(S107)，判斷是否符合第一匹配器129的匹配條件(是否第一高頻電源線的阻抗為預定值)。
若判斷成未符合第一匹配器129的匹配條件(no)，則重複步驟107(S107)的判斷，若判斷成符合(yes)，則轉移至步驟108(S108)。
在步驟108(S108)，結束第一匹配器129的匹配動作。
在步驟109(S109)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(未進行RF-OFF)(no)，則回到步驟105(S105)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)(yes)，則在步驟110(S110)，使第一匹配器129的VL1位置返回至50%。
在步驟111(S111)，將第一高頻電源124的設定電力Pws設定成0W。
在步驟123(S123)，結束第一高頻電源及匹配器的控制流程。
其次，顯示有關第二高頻電源及匹配器的控制流程。
在步驟112(S112)，將第二匹配器128的VL2位置移動至50%。
在步驟113(S113)，將設定電力Pfs值設定於第二高頻電源127。
在步驟114(S114)，將RF-ON訊號從OFF狀態往ON狀態。
在步驟115(S115)，判斷依據第二高頻電源127所檢測到的電力Pfm是否比Pt2大。
若判斷成檢測電力Pfm比Pt2小(no)，則重複步驟115(S115)的判斷，若判斷成比Pt2大(yes)，則轉移至步驟116(S116)。
在步驟116(S116)，判斷是否未符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗不為預定值)。
若判斷成符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟116(S116)的判斷，若判斷成未符合(yes)，則在步驟117(S117)，開始第二匹配器128的匹配動作。
在步驟118(S118)，判斷是否符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗為預定值)。
若判斷成未符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟116(S116)的判斷，若判斷成符合(yes)，則在步驟119(S119)，結束第二匹配器128的匹配動作。
在步驟120(S120)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(未進行RF-OFF)，則回到步驟116(S116)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)，則在步驟121(S121)，使第二匹配器128的VL2位置返回至50%。
在步驟122(S122)，將第二高頻電源127的設定電力Pfs設定成0W。
在步驟123(S123)，結束第二高頻電源及匹配器的控制流程。
圖11是表示實施例1的控制流程的(限定於第二高頻電源及匹配器的控制流程)流程圖的圖。
在步驟200(S200)，開始晶圓處理時的放電順序。
在步驟201(S201)，判斷被設定於第二高頻電源127的Pfs值是否比Pt2大。
若判斷成設定電力Pfs值比Pt2小(no)，則在步驟203(S203)，將VL2位置移動至100%，若判斷成比Pt2大(yes)，則在步驟202(S202)，將VL2位置移動至50%。
在步驟204(S204)，將設定電力Pfs值設定於第二高頻電源127。
在步驟205(S205)，將RF-ON訊號從OFF狀態往ON狀 態。
在步驟206(S206)，判斷依據第二高頻電源127所檢測到的電力Pfm是否比Pt2大。
若判斷成檢測電力Pfm比Pt2小(no)，則重複步驟206(S206)的判斷，若判斷成比Pt2大(yes)，則在步驟207(S207)，判斷是否未符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗不是預定值)。
若判斷成符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟207(S207)的判斷，若判斷成未符合(yes)，則在步驟208(S208)，開始第二匹配器128的匹配動作。
在步驟209(S209)，判斷是否符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗為預定值)。
若判斷成未符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟209(S209)的判斷，若判斷成符合(yes)，則在步驟210(S210)，結束第二匹配器128的匹配動作。
在步驟211(S211)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(位進行RF-OFF)(no)，則回到步驟207(S207)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)(yes)，則在步驟212(S212)，使第二匹配器128的VL2位置返回至預定位置。
在步驟213(S213)，將第二高頻電源127的設定電力Pfs設定成0W。
在步驟214(S214)，結束第二高頻電源及匹配器的控制流程。
圖12是表示實施例2的控制流程的(限定於第二高頻電源及匹配器的控制流程)流程圖的圖。
在步驟300(S300)，開始晶圓處理時的放電順序。
在步驟301(S301)，判斷被設定於第二高頻電源127的Pfs值是否比Pt2大。
若判斷成設定電力Pfs值比Pt2小(no)，則在步驟303(S303)，參照圖9所示的VL2位置表，決定對應於第一高頻電源124的設定電力Pws的VL2的設定位置。
在步驟304(S304)，將VL2移動至在步驟303(S303)決定的VL2位置，而往步驟305(S305)前進。
若判斷成設定電力Pfs值比Pt2大(yes)，則在步驟302(S302)，將VL2位置移動至50%。
在步驟305(S305)，將設定電力Pfs值設定於第二高頻電源127。
在步驟306(S306)，將RF-ON訊號從OFF狀態往ON狀態。
在步驟307(S307)，判斷依據第二高頻電源127所檢測到電力Pfm是否比Pt2大。
若判斷成檢測電力Pfm比Pt2小(no)，則重複步驟307(S307)的判斷，若判斷成比Pt2大(yes)，則在步驟308(S308)，判斷是否未符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗不為預定值)。
若判斷成符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟308(S308)的判斷，若判斷成未符合(yes)，則在步驟309(S309)，開始第二匹配器128的匹配動作。
在步驟310(S310)，判斷是否符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗為預定值)。
若判斷成未符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟310(S310)的判斷，若判斷成符合(yes)，則在步驟311(S311)，結束第二匹配器128的匹配動作。
在步驟312(S312)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(未進行RF-OFF)(no)，則回到步驟308(S308)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)(yes)，則在步驟313(S313)，將第二匹配器128的VL2位置返回至預定位置。
在步驟314(S314)，將第二高頻電源127的設定電力Pfs設定成0W。
在步驟315(S315)，結束第二高頻電源及匹配器的控制流程。
圖13是表示實施例3的控制流程的(限定於第二高頻電源及匹配器的控制流程)流程圖的圖。
在步驟400(S400)，開始晶圓處理時的放電順序。
在步驟401(S401)，判斷被設定於第二高頻電源127的Pfs值是否比0W大。
若判斷成設定電力Pfs值為0W(no)，則在步驟403(S403)，將繼電器140從導通狀態設成非導通狀態，而往步驟414(S414)前進。
在步驟414(S414)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(未進行RF-OFF)(no)，則重複步驟414(S414)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)(yes)，則在步驟415(S415)，將繼電器140從非導通狀態設為導通狀態，往步驟416(S416)前進。
另一方面，在步驟401(S401)，若判斷成設定電力Pfs值比0W大(yes)，則在步驟402(S402)，將VL2位置移動至50%。
在步驟404(S404)，將設定電力Pfs值設定於第二高頻電源127。
在步驟405(S405)，將RF-ON訊號從OFF狀態往ON狀態。
在步驟406(S406)，判斷依據第二高頻電源127所檢測到的電力Pfm是否比Pt2大。
若判斷成檢測電力Pfm比Pt2小(no)，則重複步驟406(S406)的判斷，若判斷成比Pt2大(yes)，則在步驟407(S407)，判斷是否未符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗不為預定值)。
若判斷成符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟407(S407)的判斷，若判斷成未符合(yes)，則在步 驟408(S408)，開始第二匹配器128的匹配動作。
在步驟409(S409)，判斷是否符合第二匹配器128的匹配條件(是否第二高頻電源線的阻抗為預定值)。
若判斷成未符合第二匹配器128的匹配條件(no)，則重複步驟409(S409)的判斷，若判斷成符合(yes)，則在步驟410(S410)，結束第二匹配器128的匹配動作。
在步驟411(S411)，判斷RF-ON訊號是否形成OFF狀態(是否RF-OFF)。
若判斷成RF-ON訊號不是OFF狀態(未進行RF-OFF)(no)，則回到步驟407(S407)，若判斷成是OFF狀態(進行RF-OFF)(yes)，則在步驟412(S412)，將第二匹配器128的VL2位置返回至50%。
在步驟413(S413)，將第二高頻電源127的設定電力Pfs設定成0W。
在步驟416(S416)，結束第二高頻電源及匹配器的控制流程。
以上，在實施例1~3中，說明有關從第一高頻電源124施加高頻電壓至導電體膜111，從第二高頻電源127施加高頻電壓至導體環132的情況的發明，但在基材131的內部，導電體膜被分割成基材131的中心部及基材131的外周部，從第一高頻電源124施加高頻電壓至被配置於基材131的中心部的導電體膜，且從第二高頻電源127施加高頻電壓至被配置於基材131的外周部的導電體膜的情況，也可適用作為實施例1～3說明的本發明。
101:真空容器 102:淋浴板 103:介電質窗 104:處理室 105:導波管 106:電場產生用電源 107:磁場產生線圈 108:試料台 109:晶圓 110:真空排氣口 111:導電體膜 112:接地 113:基座 116:電漿 124:第一高頻電源 125:高頻濾波器 126:直流電源 127:第二高頻電源 128:第二匹配器 129:第一匹配器 131:基材 132:導體環 140:繼電器 150:操作部 160:控制部
[圖1]是模式性地表示本發明的實施例1及2的電漿處理裝置的構成的概略的縱剖面圖。 [圖2]是模式性地表示本發明的實施例3的電漿處理裝置的構成的概略的縱剖面圖。 [圖3]是表示實施例1及2的控制方塊圖。 [圖4]是表示實施例3的控制方塊圖。 [圖5]是表示以往例的控制時機的時間圖。 [圖6]是表示實施例1的控制時機的時間圖。 [圖7]是表示實施例2的控制時機的時間圖。 [圖8]是表示實施例3的控制時機的時間圖。 [圖9]是表示對應於實施例2的第一高頻電源的設定電力的第二匹配器的預設位置的表。 [圖10]是表示以往例的控制流程的流程圖。 [圖11]是表示實施例1的控制流程的流程圖。 [圖12]是表示實施例2的控制流程的流程圖。 [圖13]是表示實施例3的控制流程的流程圖。
100:電漿處理裝置
101:真空容器
102:淋浴板
103:介電質窗
104:處理室
105:導波管
106:電場產生用電源
107:磁場產生線圈
108:試料台
109:晶圓
110:真空排氣口
111:導電體膜
112:接地
113:基座
116:電漿
124:第一高頻電源
125:高頻濾波器
126:直流電源
127:第二高頻電源
128:第二匹配器
129:第一匹配器
131:基材
132:導體環

Claims (8)

  1. 一種電漿處理裝置，係具備：處理室，其係電漿處理試料；試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料；第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極，其特徵為：具備控制前述第一高頻電源、前述第二高頻電源、前述第一匹配器及前述第二匹配器的控制裝置，當前述第一高頻電力被供給至前述第一電極時，前述第二匹配器的預設值為前述第二傳送路的阻抗會形成比前述第一傳送路的阻抗更大的預設值。
  2. 如請求項1記載的電漿處理裝置，其中，前述第二匹配器的預設值係以前述第一高頻電力的設定電力值為基礎求取的預設值。
  3. 一種電漿處理裝置，係具備：處理室，其係電漿處理試料；試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料；第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及 第二高頻電源，其係經由繼電器、第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極，其特徵為：具備控制前述第一高頻電源、前述第二高頻電源、前述第一匹配器及前述第二匹配器的控制裝置，藉由前述控制裝置，前述第二高頻電源的設定電力會被設定成零而前述繼電器形成非導通狀態。
  4. 如請求項1~請求項3中的任一項所記載的電漿處理裝置，其中，前述試料台，係更具備：以不被暴露於電漿的方式罩住側面的介電質製罩，前述第二電極，係被配置於前述介電質製罩的內部。
  5. 如請求項1~請求項3中的任一項所記載的電漿處理裝置，其中，前述第一電極及前述第二電極，係被配置於前述試料台的基材的內部。
  6. 一種電漿處理方法，係使用電漿處理裝置來電漿處理試料，該電漿處理裝置係具備：處理室，其係電漿處理試料；試料台，其係具備第一電極及被配置於前述第一電極的外側的第二電極，載置前述試料；第一高頻電源，其係經由第一匹配器及第一傳送路來供給第一高頻電力至前述第一電極；及第二高頻電源，其係經由第二匹配器及第二傳送路來供給第二高頻電力至前述第二電極，其特徵為： 設定前述第二傳送路的阻抗會形成比前述第一傳送路的阻抗更大的預設值作為前述第二匹配器的預設值，將前述第一高頻電力供給至前述第一電極。
  7. 如請求項6記載的電漿處理方法，其中，前述試料台，係更具備：以不被暴露於電漿的方式罩住側面的介電質製罩，前述第二電極，係被配置於前述介電質製罩的內部。
  8. 如請求項6記載的電漿處理方法，其中，前述第一電極及前述第二電極，係被配置於前述試料台的基材的內部。
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