等离子体处理装置及等离子体处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供在对等离子体生成用高频电力和高频偏置电力进行时间调制的等离子体处理装置中能稳定地供应高频偏置电力的等离子体处理装置。本发明专利技术的等离子体处理装置具备：供应用于在真空容器内生成等离子体的第一高频电力的第一高频电源、对载置样品的样品台供应第二高频电力的第二高频电源、以及第二高频电源的匹配器，在对第一高频电力和第二高频电力进行时间调制的情况下，匹配器在采样有效期间内采样用于进行匹配的信息，该采样有效期间设为从以时间调制后的第二高频电力的导通开始时间作为开始时间的给定时间经过后起至导通结束时间为止的期间；且从导通结束时间后起至下一采样有效期间为止，进行控制来维持在采样有效期间内所进行的匹配状态。

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理装置及等离子体处理方法
本专利技术涉及等离子体处理装置以及等离子体处理方法，特别涉及适合为了加工半导体元件等的样品而使用等离子体来实施高精度的蚀刻处理的等离子体处理装置以及等离子体处理方法。
技术介绍
现有技术中，作为对半导体元件的表面进行处理的方法，以等离子体来蚀刻半导体元件的装置是公知的。在此，以电子回旋共振(ElectronCyclotronResonance：ECR，以下，简称为ECR)方式的等离子体蚀刻装置为例来说明现有技术。在该ECR方式中，在从外部施加了磁场的真空容器中通过微波来产生等离子体。电子通过磁场而回旋运动，通过使该频率与微波的频率共振，能效率良好地生成等离子体。由于要对入射至半导体元件的离子进行加速，因此将高频电力按照大致正弦波以连续波形施加至样品。在此，以下，将施加至样品的高频电力称为高频偏置。另外，针对样品，作为一例，记载有晶片的情况。另外，作为等离子体的气体广泛使用了氯或氟等的卤素气体。被蚀刻材料与由等离子体产生的自由基(radical)或离子进行反应，从而蚀刻进行。为了高精度地控制蚀刻加工，需要进行基于等离子体控制的自由基种的选择或离子量的控制。作为自由基或离子的控制方法，有对等离子体进行时间调制的脉冲等离子体方式。脉冲等离子体通过重复等离子体的导通(on)与截止(off)来控制离解，从而控制自由基的离解状态或离子密度。通过将脉冲等离子体的导通与截止的重复频率(以下称为脉冲频率)以及导通时间相对于重复频率的1周期之比(以下，称为占空比)导通时间与截止时间之比设为控制参数，能实现蚀刻加工的高精度控制。在专利文献1中公开了利用脉冲等离子体的蚀刻加工控制方法。对脉冲等离子体应用了连续波形的高频偏置的情况如图1所示。对等离子体的截止时间也施加高频偏置。一般而言，关于等离子体的截止时间，由于等离子体密度低，因此从高频偏置来看的阻抗变高，从而施加至晶片的电压的振幅值(以下称为Vpp)变高。Vpp变高从而离子照射能量变高，存在对晶片引起损害的可能性。作为避免该损害的方法，有在等离子体的截止期间不施加高频偏置的方法。一例如图2所示。对高频偏置也与脉冲等离子体同样地进行时间调制，通过与脉冲等离子体同步地重复导通与截止，从而能避免对等离子体截止期间的晶片的损害。先行技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭59-47733号公报专利文献2：日本特表2003-532986号公报专利技术要解决的课题在利用了微波的ECR方式的脉冲等离子体中，一般将进行等离子体生成的微波脉冲化。作为微波的脉冲化的方式的一例，存在如下方式：对微波电源输入作为基准的脉冲信号，通过在电源内进行处理来输出脉冲状的微波。若基于脉冲状的微波的等离子体形成，则等离子体密度如图1所示变化。即，与现有的ECR方式的连续等离子体方式不同，等离子体密度与微波的导通一起增加，但至等离子体密度稳定为止要花时间。另外，将用于等离子体生成的微波输出设为基于当前广泛使用的连续波形输出方式(以下称为CW模式)、且将高频偏置设为时间调制输出方式(以下称为脉冲模式)来对高频偏置的反射率进行测量的结果是，如图8所示，反射率成为了高频偏置输出值的5％以下。此外，若反射率为5％以下程度，则不会对工艺性能造成影响，对电源的损害也没有问题。另外，反射率(％)是对将高频偏置的反射电力除以高频偏置的输出电力后所得到的值乘以100而计算出的。另一方面，在脉冲等离子体中，每个周期中存在至等离子体密度稳定为止的过渡期间，若施加使与脉冲等离子体同步的高频偏置，则基于导通与截止的重复，等离子体密度发生了变化，因此有时从高频偏置来看的等离子体阻抗发生变化，难以取得匹配。在此情况下，如图2所示，产生反射电力变大且反射值也不稳定的现象。在反射电力值大的情况下，会产生对实际的晶片的施加电力与设定电力值之差变大的问题，不能进行高精度的控制。另外，通过使反射电力返回至电源，有时会对电源造成损害。在反射电力值不稳定的情况下，针对实际的晶片的施加电力也不稳定。在此情况下，有时蚀刻加工结果也变得不稳定。作为解决该问题的方法，如图3所示，考虑在等离子体密度稳定后进行施加的方法。在该方法中，在未施加高频偏置的期间内有等离子体导通的期间，因此基于蚀刻的条件，有时在该期间内由等离子体生成的沉积物会沉积于晶片表面，从而产生引起蚀刻停止的问题。对于脉冲等离子体的匹配的课题，在专利文献2中公开了如下方法：在从等离子体截止向导通切换的过渡的期间，使高频偏置的输出从低的输出起逐渐向高的输出变化的同时予以施加。但在该方法中也同样地基于蚀刻条件，在至等离子体密度稳定为止的过渡期间内高频偏置低，因此离子能量不足，存在引起因过渡期间的等离子体所生成的沉积物所致的蚀刻停止的可能性。与现有的等离子体方式不同，在脉冲等离子体方式中，匹配成为大的课题。另外，如图2所示，将用于等离子体生成的微波输出设为脉冲模式，高频偏置也设为脉冲模式，对高频偏置的反射值进行测量的结果是，成为高频偏置的反射率超过5％且反射率不稳定的结果。原因在于，在等离子体生成以脉冲模式来进行的称为脉冲等离子体的方式下，如图2所示，在微波输出成为了导通后，存在至等离子体密度稳定为止花费时间的过渡期间。以下，使用图6来说明反射不稳定且变大的原因。在匹配电路中，对电流或电压进行采样来计算等离子体阻抗，进行匹配。通过已采样的等离子体阻抗来决定可变电容的动作。关于脉冲等离子体，与现有的连续模式的等离子体不同，在采样中会含有等离子体密度不稳定的过渡期间。图3的A的定时是等离子体密度未稳定的过渡期间。该期间的等离子体阻抗Za与作为等离子体密度为其他的采样定时的B、C、D、E的等离子体阻抗Zb、Zc、Zf大为不同。Zb、Zc、Zf的等离子体密度均稳定，作为等离子体阻抗而取接近的值。故而，在匹配电路中，想要对准Za的匹配位置这样的动作、与针对等离子体密度稳定期间的阻抗Zb、Zc、Zf的匹配动作混合存在，匹配动作不能正常，匹配电路不成为最适当的可变电容值，因此成为反射变大且不稳定的结果。另外，通常，该期间的等离子体密度非常低，时间也短，因此对蚀刻性能的影响少。关于高频偏置，对于对蚀刻性能影响大的等离子体密度稳定的期间进行匹配为好。在使用脉冲等离子体的情况下，与现有方式不同，需要考虑过渡期间的等离子体密度的变化。如图4所示，考虑过渡期间内不施加高频偏置的方法、或通过逐渐提升高频偏置输出来减小反射值的方法。在此情况下，过渡期间内基于高频偏置的离子加速电压变小。在等离子体的沉积性强的情况下，沉积物会沉积于样品表面，因此在离子加速电压小的情况下将引起蚀刻停止，存在引起合格率的下降或设备不良的可能性。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述的课题，提供在对等离子体生成用高频电力和高频偏置电力进行时间调制的等离子体处理装置以及等离子体处理方法中能稳定地供应高频偏置电力的等离子体处理装置以及等离子体处理方法。用于解决课题的手段本专利技术提供一种等离子体处理装置，具备：真空容器；第一高频电源，其供应用于在所述真空容器内生成等离子体的第一高频电力；样品台，其配置于所述真空容器内，用于载置样品；第二高频电源，其对所述样品台供应第二高频电力；以及匹配器，其抑制所述第二高频电力的反射电力；所述等离子体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体处理装置，具备：真空容器；第一高频电源，其供应用于在所述真空容器内生成等离子体的第一高频电力；样品台，其配置于所述真空容器内，用于载置样品；第二高频电源，其对所述样品台供应第二高频电力；以及匹配器，其抑制所述第二高频电力的反射电力，所述等离子体处理装置的特征在于，在对所述第一高频电力和所述第二高频电力进行时间调制的情况下，所述匹配器在采样有效期间内采样用于进行匹配的信息，该采样有效期间设为从以所述时间调制后的第二高频电力的导通开始时间作为开始时间的给定时间经过后起至所述时间调制后的第二高频电力的导通结束时间为止的期间，且从所述导通结束时间后起至下一采样有效期间为止，进行控制来维持在所述采样有效期间内所进行的匹配状态。

【技术特征摘要】
2013.06.06 JP 2013-1193961.一种等离子体处理装置，具备：真空容器；第一高频电源，其供应用于在所述真空容器内生成等离子体的第一高频电力；样品台，其配置于所述真空容器内，用于载置样品；第二高频电源，其对所述样品台供应第二高频电力；以及匹配器，其进行用于抑制所述第二高频电力的反射的匹配，所述等离子体处理装置的特征在于，在对所述第一高频电力和所述第二高频电力进行时间调制的情况下，所述匹配器在所述时间调制后的第二高频电力的导通期间内的采样有效期间内取得用于进行所述匹配的信息，所述采样有效期间是从基于时间调制后的等离子体的密度而求取到的给定时间经过后起至所述时间调制后的第二高频电力的导通结束时间为止的期间，并且基于用于对所述第二高频电力进行时间调制的频率、用于对所述第二高频电力进行时间调制的占空比、和所述给定时间来求取，所述给定时间在所述时间调制后的第二高频电力的导通期间内从所述时间调制后的第二高频电力的导通开始时间起开始，并且不取得用于进行所述匹配的信息。2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述给定时间基于所述第二高频电力的峰峰值即Vpp稳定所需的时间来求取。3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述给定时间基于所述等离子体的发光强度稳定所需的时间来求取。4.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，所述匹配器从所述采样有效期间后起至下一次的所述采样有效期间为止，维持在所述采样有效期间内所进行的匹配的状态。5.根据权利要求1所述的等离...

【专利技术属性】
技术研发人员：森本未知数，安井尚辉，大越康雄，
申请(专利权)人：株式会社日立高新技术，
类型：发明
国别省市：日本;JP