本发明专利技术提供等离子体处理装置。在周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式中，尽可能地减少等离子体阻抗的变动和向高频电源的反射，保证等离子体的稳定性、再现性以及高频电源的安全保护。在该等离子体处理装置中，不仅以与处理相应的特性对偏压控制用高频（LF）的功率进行频率调制，还与LF功率的脉冲调制同步地对其频率（LF频率）进行脉冲调制。即，使LF功率与LF频率之间在1个周期内具有如下的同步关系，在LF功率维持H电平的设定值PA的期间TA的时段内，LF频率也维持H电平的设定值FA，在LF功率维持L电平的设定值PB的期间TB的时段内，LF频率也维持L电平的设定值FB。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对被处理基板实施等离子体处理的技术，特别涉及周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式的等离子体处理装置及等离子体处理方法。
技术介绍
在半导体器件、FPD (Flat Panel Display :平板显示器)的制造工艺中的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了在比较低的温度下使处理气体进行良好的反应，多利用等离 子体。近年来，制造工艺的设计规则日益精细，特别是在等离子体蚀刻中，要求更高的尺寸精度，要求进一步提高相对于蚀刻中的掩模或基底的选择比和面内均匀性。为此，为了实现腔室内的加工区域的低压力化、低离子能量化，在等离子体生成(高频放电)中使用40MHz以上的比以前高得多的频率的高频。另外，为了更精细地控制从等离子体引向基板的离子的能量(偏压)，多在载置基板的电极上施加比较低的频率(通常在13. 56MHz以下)的高频。然而，如上所述，随着低压力化和低离子能量化的发展，已经不能忽视当前不成为问题的充电破坏(charging damage)的影响。S卩,在离子能量高的现有的装置中，等离子体电位即使在面内发生偏差也不会产生很大的问题，但是如果在低压下离子能量变低，则等离子体电位的面内不均匀易于引起由栅极氧化膜的电荷积累引起的破坏即充电破坏这样的问题。关于该问题，在专利文献I中公开了如下方法，设置电流路径矫正单元，使得基于施加在晶片上的高频偏压的高频电流路径中的、晶片的外周附近的电流路径部分朝向对置电极的晶片相对面，或者设置阻抗调整单元，使得从高频偏压看的至接地为止的阻抗在晶片面内大致均匀。由此，施加高频偏压时产生的自偏压在晶片面内的均匀性提高，能够抑制大的损伤。然而，专利文献I中记载的技术存在以下问题，其需要设置电流路径矫正单元或阻抗调整单元，装置结构复杂，而且不能说一定能够实现等离子体处理的面内均匀性。另外，在等离子体处理中，在晶片面内离子与电子失去平衡而产生的局部电场诱发栅极氧化膜充电直至绝缘破坏，这种方式的充电破坏也成为问题。例如，在等离子体蚀刻中，虽然离子相对于晶片的主面垂直入射，但是电子还从斜方向入射，因此容易随机地存在局部的电荷失去平衡而诱发充电的位置。这种充电破坏不仅依赖于自偏压的面内不均匀性，还依赖于蚀刻图形的分布图等，所发生的位置不确定，利用专利文献I记载的技术不能有效地解决。在防止上述那样的充电破坏方面，利用占空比可变的H电平/ L电平或导通(ON) /断开(OFF)的脉冲对在等离子体生成中使用的高频的功率进行调制的方式是有效的。然而，如上述那样对在等离子体处理中使用的高频的功率进行脉冲调制的方式，由于高频的功率以脉冲频率周期性地进行变化，等离子体或离子鞘(sheath)的阻抗周期性地变化，匹配器的自动匹配功能不能与其一致，导致处理容器内的等离子体生成/分布特性或离子能量发生变动，存在不能取得工艺的再现性以及由于反射波而导致高频电源过热或者故障等的问题，难以适用于量产装置。专利文献I :日本特开2001 - 185542号公报
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述现有技术的问题点而完成的，其目的是提供一种实用性较高的等离子体处理装置、等离子体处理方法和计算机可读取的存储介质，该等离子体处理装置在周期性地对在等离子体处理中使用的高频的功率进行调制的方式中，尽可能减少等离子体或离子鞘的阻抗变动以及向高频电源的反射，确保工艺的稳定性、再现性以及高频电源 的安全保护。为了达到上述目的，本专利技术的第一方案的等离子体处理装置包括能够进行真空排气的处理容器；在上述处理容器内支撑被处理基板的第一电极；向在上述处理容器内设定在上述第一电极之上的处理空间供给处理气体的处理气体供给部；在上述处理容器内激励上述处理气体生成等离子体的等离子体激励部；为了将上述等离子体中的离子引入上述被处理基板而在上述第一电极上施加第一高频的第一高频供电部；以规定的周期对上述第一高频的功率进行调制的第一高频功率调制部；和与上述第一高频的功率调制实质上同步地对上述第一高频的频率进行调制的第一频率调制部。在上述的装置结构中，第一高频功率调制部以规定的周期对用于将等离子体中的离子引入至基板的第一高频的功率进行调制，在时间上控制射入被处理基板的离子的能量，另一方面，第一频率调制部与第一高频的功率调制实质上同步地调制第一高频的频率，由此，能够消除伴随功率调制而产生的鞘电容的变动，抑制等离子体阻抗的变动甚至来自等离子体的反射，实现工艺的稳定性、再现性。在本专利技术的一个优选实施方式中，第一高频功率调制部将I个周期分割成第一、第二、第三和第四状态(state)，控制第一高频的功率，使得第一高频的功率在上述第一状态下维持第一功率设定值，在第二状态下从第一功率设定值变化为比其高的第二功率设定值，在第三状态下维持第二功率设定值，在第四状态下从第二功率设定值变化为第一功率设定值。另一方面，第一频率调制部控制第一高频的频率，使得第一高频的频率在第一状态下维持第一频率设定值，在第二状态下从第一频率设定值变化为比其高的第二频率设定值，在第三状态下维持第二频率设定值，在第四状态下从第二频率设定值变化为第一频率设定值。通过使第一高频的功率与频率之间具有上述那样的同步关系，即使为了得到所希望的工艺特性或工艺性能而任意设定第一高频的功率调制，也能够通过频率调制有效地补偿(抑制)伴随功率调制的等离子体阻抗的变动、反射。另外，在一个优选实施方式中，第一高频供电部具有产生第一高频的第一高频电源；匹配器，其包括匹配电路、传感器和控制器，该匹配电路包括电连接在该第一高频电源的输出端子与第一电极之间的可变电抗元件，该传感器用于测定包括该匹配电路的负载阻抗，该控制器响应该传感器的输出信号，使可变电抗元件可变，从而使负载阻抗与基准阻抗一致；和匹配控制器，其对匹配器进行控制，使得在第一状态或第三状态的任一状态下能够获得阻抗的匹配。另外，还设置有对从第一电极侧向第一高频电源在传输线路上传播的反射波的功率进行测定的反射波测定部。优选在第三状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第三状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第一频率设定值，使得在第一状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值为最小值或者其附近的值。优选在第一状态下获得阻抗的匹配的情况下，匹配控制部仅在第一状态中设定的规定期间的时段内使传感器的输出信号反馈到控制器。在此情况下，第一频率调制部选定第三频率设定值，使得在第三状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。关于第二状态，优选第一高频功率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的功率 从第一功率设定值变化为第二功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的上升沿特性使第一高频的频率从第一频率设定值变化为第二频率设定值，从而使得在第二状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小值或者其附近的值。关于第四状态，优选第一高频功率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的功率从第二功率设定值变化为第一功率设定值，与此同时，第一频率调制部以规定的下降沿特性使第一高频的频率从第二频率设定值变化为第一频率设定值，从而使得在第四状态中通过反射波测定部得到的反射波功率的测定值成为最小本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2008.03.31 JP 2008-0898881.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括 能够进行真空排气的处理容器； 向所述处理容器内供给处理气体的处理气体供给部； 第一高频供电部，其向配置在所述处理容器之中或附近的第一电极或天线施加第一高频，以在所述处理容器内对所述处理气体进行激励而生成等离子体； 以规定的周期对所述第一高频的功率进行调制的第一高频功率调制部；和 与所述第一高频的功率调制实质上同步地对所述第一高频的频率进行调制的第一频率调制部。2.根据权利要求I所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一高频功率调制部将I个周期分割成第一、第二、第三和第四状态，控制所述第一高频的功率，使得所述第一高频的功率在所述第一状态下维持第一功率设定值，在所述第二状态下从所述第一功率设定值转变为比其高的第二功率设定值，在所述第三状态下维持所述第二功率设定值，在所述第四状态下从所述第二功率设定值转变为所述第一功率设定值； 所述第一频率调制部控制所述第一高频的频率，使得所述第一高频的频率在所述第一状态下维持第一频率设定值，在所述第二状态下从所述第一频率设定值转变为比其低的第二频率设定值，在所述第三状态下维持第二频率设定值，在所述第四状态下从所述第二频率设定值转变为所述第一频率设定值。3.根据权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一高频供电部具有 产生所述第一高频的第一高频电源； 匹配器，其包括匹配电路、传感器和控制器，该匹配电路包括电连接在所述第一高频电源的输出端子与所述第一电极之间的可变电抗元件，该传感器用于测定包括所述匹配电路的负载阻抗，该控制器响应所述传感器的输出信号，使所述可变电抗元件可变，从而使所述负载阻抗与基准阻抗一致；和 匹配控制部，其对所述匹配器进行控制，使得在所述第一状态或所述第三状态的任一状态下能够获得阻抗的匹配。4.根据权利要求3所述的等离子体处理装置，其特征在于，具有 对从所述第一电极侧向所述第一高频电源在传输线路上传播的反射波的功率进行测定的反射波测定部。5.根据权利要求4所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述匹配控制部仅在所述第三状态中设定的规定期间的时段内使所述传感器的输出信号反馈至所述控制器。6.根据权利要求5所述的等离子体处理装置，其特征在于 所述第一频率调制部选定所述第一频率设定值，使得在所述第一状态中通过所述反射波测定部得到的反射波功率的测...
【专利技术属性】
技术研发人员：舆水地盐，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：
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