專利名稱：等離子體處理方法和等離子體處理裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及對被處理體實施等離子體處理的等離子體處理方法和等離子體處理裝置，特別涉及控制壁電位的機構。
背景技術：
等離子體電位具有比周圍的電位高的電位。使用圖8所示的平行平板型等離子體處理裝置99為例對此進行說明。在處理容器900內的等離子體處理空間中，在偏壓電位為負的時刻(阱電位為負)的情況下，在阱電位VwafCT比壁電位乂^^皿(即地)低的情況下，等離子體電位Vplasma為比壁電位Vwall高的電位。另一方面，在偏壓電位為正的時刻(阱電位為正)的情況下，即在阱電位Vwafe比壁電位Vwall高的情況下，等離子體電位Vplasma為比阱電位V
wafer 高的電位。處理容器900的壁與等離子體之間的電位差(Vwall-Vplasma)與蝕刻處理的生產性有很大關系。即，如果電位差(Vwall-Vplasma)過大，則等離子體中的離子對壁面的濺射力變強， 而且等離子體中的自由基難以沉積于壁面，處理容器的壁被切削，成為產生顆粒、腔室內污染、部件損耗等的原因。另一方面，如果電位差(Vwall-Vplasma)過小，則等離子體中的離子對壁面的濺射力變弱，等離子體中的自由基容易附著于壁面，反應生成物沉積于壁而形成膜。例如，在前工序中進行使用CF類氣體的處理的情況下，在處理中CF膜(聚合物)形成于處理容器的壁面。 如果在該狀態下在下一工序中在同一處理容器內進行使用O2氣體的處理，則以CF混在O2 的狀態形成等離子體，附著于壁面的CF膜的成分進入等離子體中，與其它的物質產生化學反應，對期望的等離子體處理造成不良影響。成為所謂的記憶效應(Memory Effect)的問題。除了該記憶效應的問題之外，附著于壁的膜越多，則需要越頻繁地清潔處理容器內，導致生產性的下降、制造成本的增大。進一步，近年來，用戶對于提升蝕刻率等而縮短加工時間從而提高生產率的要求增強。根據該要求，需要將更高功率的高頻電力供給至處理容器內。當從高頻電源輸出高功率的高頻電力時，對壁面的濺射力變強，而且自由基難以沉積于壁面，壁的切削變大。在專利文獻1中，在等離子體處理中對下部電極施加偏壓用的高頻電力，向下部電極引入離子。在等離子體處理中附著物沉積于上部電極、處理容器的內壁從而需要清潔的情況下，切換開關使上部電極負偏壓，對上部電極施加高頻電力，對上述電極引入離子。 由此，通過離子的引入能夠去除沉積于上述電極的附著物。專利文獻1 日本特開平8-22980號公報但是，專利文獻1是將偏壓用的高頻電力的施加目標在等離子體處理和清潔處理間切換的技術，因此，不能夠解決等離子體處理中壁的切削或膜形成于壁的問題。對此，也考慮控制高頻的功率，使得壁不會被過度切削，而且膜不會過度沉積于壁。這是因為，一般來說，處理容器的壁與等離子體間的電位差(Vwall-Vplasma)依存于從電極供給的高頻的功率。
但是，高頻的功率需要設定為用于生成等離子體的最佳的值。因此，施加于壁的電位，不是積極控制的對象，而由高頻的功率和處理容器的形狀決定。此外，在同一處理容器內連續進行不同的處理的情況下，在每個處理中最佳的高頻功率不同，因此，在所有的處理條件下使處理容器的壁與等離子體間的電位差處于期望的范圍內是極為困難的。由此，以對于使用的代表性的高頻的功率成為最佳的壁與等離子體間的電位差的方式設計處理容器的構造。但是，近年來，在同一處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的多層膜構造的一并蝕刻成為主流。因此，要求在同一處理容器內進行高頻功率非常低的條件和非常高的條件的連續處理。由此，進而壁與等離子體間的電位差(Vwall-Vplasma)變得非常大或非常小，上述壁的切削、膜對壁的沉積的問題變大。
發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種等離子體處理方法和等離子體處理裝置，其能夠在穩定保持等離子體的狀態的同時，根據處理適當地調整壁的電位。為了解決上述問題，根據本發明的一個方面，提供一種等離子體處理裝置，在處理容器內的等離子體處理空間生成等離子體，對被處理體進行等離子體處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括施加等離子體激勵用的高頻電力的等離子體激勵用高頻電源； 施加頻率比等離子體激勵用的高頻低的電位調整用的高頻電力的電位調整用高頻電源和施加直流電壓的直流電源中的至少任意一個；載置被處理體的載置臺；和位于載置在上述載置臺的被處理體的外側且與上述載置臺相對地配置，與上述電位調整用高頻電源和上述直流電源中的至少任意一個連接的輔助電極。根據該結構，設置有輔助電極，其位于載置于載置臺的被處理體的外側且與載置臺相對地配置，與高頻電源和直流電源中的至少任意一個連接。由此，能夠對輔助電極施加從高頻電源輸出的高頻電力和從直流電源輸出的直流電壓中的至少任意一個。根據此前的認知，發明者發現，當對輔助電極施加從直流電源輸出的直流電壓時， 處理容器的壁與等離子體間的電位差(Vwall-Vplasma)變小，當對輔助電極施加從高頻電源輸出的高頻電力時，該電位差(Vwall-Vplasma)變大。由此，在進行反應物容易沉積于壁的處理的情況下，以對輔助電極施加從高頻電源輸出的高頻電力的方式進行控制。由此，處理容器的壁與等離子體的電位差(Vwall-Vplasma) 變大，壁面側的鞘電壓變高。據此，在壁面側的鞘區域，使離子的加速增強，使離子對壁的碰撞力變大，能夠抑制反應物對壁的沉積。另一方面，在進行容易切削壁的處理的情況下，以向輔助電極施加從直流電源輸出的直流電壓的方式進行控制。由此，處理容器的壁與等離子體的電位差(Vwall-Vplasma)變小，壁面側的鞘電壓變低。由此，在壁面側的鞘區域使離子的加速減弱，使離子對壁的碰撞力變小，能夠抑制壁的切削。根據該結構，能夠像這樣在處理容器內以不過度切削壁而且沉積物不過于附著于壁的方式進行控制。此外，在該結構中，使用頻率比等離子體激勵用的高頻低的電位調整的高頻電力， 在壁電位的控制中不使用等離子體生成用的高頻電源。由此，等離子體生成用的高頻電力能夠根據處理設定為適合的功率。因此，能夠穩定地保持等離子體的狀態。進一步，根據該結構，輔助電極位于被處理體的外側且與載置臺相對地配置。由此，上述壁電位的控制獨立于用于生成等離子體的控制，不會互相影響。結果，能夠在穩定地保持用于被處理體的加工的等離子體的狀態的同時，適當地調整壁電位。輔助電極可以在上部電極的外緣與該上部電極隔開配置。也可以是，具有上述電位調整用高頻電源和上述直流電源，對從上述電位調整用高頻電源向上述輔助電極的高頻電力的施加和從上述直流電源向上述輔助電極的直流電壓的施加進行切換。也可以是，具有對作為下部電極的上述載置臺施加偏壓用的高頻電力的偏壓用高頻電源，在從上述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為500W以下的情況下，從上述電位調整用高頻電源向上述輔助電極施加高頻電力，在從上述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為 1500W以上的情況下，從上述直流電源對上述輔助電極施加直流電壓。從上述等離子體激勵用高頻電源施加的高頻電力可以設定為200W以上。在上述處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況下，可以根據各蝕刻處理的條件，對從上述電位調整用高頻電源向上述輔助電極的高頻電力的施加和從上述直流電源向上述輔助電極的直流電壓的施加進行切換。可以具有第一切換機構，在上述處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況下，該第一切換機構根據各蝕刻處理的條件，將來自上述電位調整用高頻電源或上述直流電源的高頻電力或直流電壓的施加目標，在上述輔助電極與上述上部電極之間切換。上述電位調整用高頻電源和上述偏壓用高頻電源，由與上述輔助電極和上述下部電極連接的一個高頻電源構成，并具有第二切換機構，其對從上述高頻電源向上述輔助電極的高頻電力的施加和從相同的該高頻電源向上述下部電極的高頻電力的施加進行切換。上述電位調整用高頻電源和上述偏壓用高頻電源由與上述輔助電極和上述下部電極連接的一個高頻電源構成，并且具有功率分配器，其對從上述高頻電源向上述輔助電極施加的高頻電力和從相同的該高頻電源向上述下部電極施加的高頻電力的功率比進行分配。上述輔助電極可以由含硅的材料或金屬形成。上述處理容器的壁可以由在鋁的母材上熱噴涂有絕緣物的部件，或者在硅或鋁的母材上覆蓋有碳化硅的部件形成。為了解決上述問題，根據本發明的另一方面，提供一種等離子體處理方法，其使用施加等離子體激勵用的高頻電力而在處理容器內的等離子體處理空間生成等離子體的等離子體處理裝置，該等離子體處理方法的特征在于上述等離子體處理裝置包括施加頻率比等離子體激勵用的高頻低的電位調整用的高頻電力的電位調整用高頻電源和施加直流電壓的直流電源中的至少任意一個；和位于載置于載置臺的被處理體的外側且與上述載置臺相對地配置，與上述電位調整用高頻電源和上述直流電源中的至少任意一個連接的輔助電極，根據上述處理條件，從上述電位調整用高頻電源或上述直流電源向上述輔助電極施加高頻電力或直流電壓。可以是，上述等離子體處理裝置除了上述電位調整用高頻電源和上述直流電源之外，還具有對作為下部電極的上述載置臺施加偏壓用的高頻電力的偏壓用高頻電源，在從上述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為500W以下的情況下，從上述電位調整用高頻電源向上述輔助電極施加高頻電力，在從上述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為1500W以上的情況下，從上述直流電源向上述輔助電極施加直流電壓。 如上所述，根據本發明，能夠在穩定地保持等離子體的狀態的同時，根據處理適當調整壁電位。
圖1是表示本發明的第一實施方式的蝕刻裝置的整體結構的縱截面圖。
圖2是表示LF功率和離子能的關系的圖表。
圖3是表示直流電壓與壁電位的關系的圖表。
圖4是用于說明使用第一實施方式的蝕刻裝置的多層膜構造的連續蝕刻的圖。
圖5是表示本發明的第二實施方式的蝕刻裝置的整體結構的縱截面圖。
圖6是用于說明利用開關的電力供給的切換的圖。
圖7是用于說明利用功率分配器的電力供給的分配的圖。
圖8是用于說明等離子體處理空間的電位的狀態的圖。
附圖標記
10等離子體處理裝置
40SiO2 膜
50無定形碳膜
60SiON 膜
70反射防止膜(BARC)
80抗蝕劑膜
100處理容器
105上部電極
110下部電極
120載置臺
130直流電源
140電位調整用高頻電源
150等離子體激勵用高頻電源
160偏壓用高頻電源
165輔助電極
200.,205,300 開關
400功率分配器
U等離子體處理空間
具體實施例方式以下參照附圖，詳細說明本發明的優選實施方式。另外，在本說明書和附圖中，對實質上具有相同功能結構的構成要素標注相同標記，從而省略重復說明。(第一實施方式)
(等離子體處理裝置的整體結構)首先，參照圖1說明本發明的第一實施方式的等離子體處理裝置的整體結構。圖1 是示意性地表示本實施方式的電容耦合型(平行平板型)的蝕刻裝置的縱截面圖。蝕刻裝置10是在處理容器內部對被處理體進行等離子體處理的等離子體處理裝置的一個例子。蝕刻裝置10具有對晶片W進行等離子體處理的處理容器100。處理容器100為圓筒狀并接地。處理容器100由例如在鋁的母材上熱噴涂(spraying、噴鍍)有絕緣物的部件、在硅或鋁的母材上覆蓋有碳化硅的部件形成。在處理容器100的內部，上部電極105和下部電極110相對配置，由此構成一對平行平板電極。上部電極105由鋁、硅形成，在鋁的表面熱噴涂氧化鋁或氧化釔。多個氣體孔 105a貫通上述電極105，將從氣體供給源115供給的氣體從多個氣體孔105a導入處理容器內。在下部電極110設置有載置晶片W的載置臺120。載置臺20由鋁等金屬形成，經由未圖示的絕緣體被支承部件123支承。由此，下部電極110成為電浮起的狀態。在載置臺120的外周附近，設置有具有細孔的折流板125，以控制氣體的流動。折流板125接地。在上部電極105的外周附近配置有環狀的輔助電極165。輔助電極165由含有硅的材料或金屬形成。在輔助電極165是金屬的情況下，在其表面熱噴涂氧化鋁或氧化釔。輔助電極165利用絕緣部件170、175與上部電極105和處理容器100絕緣。這樣，輔助電極 165配置為，通過將絕緣部件170夾在中間而在上部電極105的外緣與該上部電極105隔開。此外，輔助電極165配置在晶片W的外側且與載置臺120相對的位置，由此不會對產生的等離子體(主等離子體，Bulk Plasma)造成影響。可變直流電源DC(以下也稱為直流電源130)與輔助電極165連接，將從直流電源 130供給的直流電流施加于輔助電極165。此外，電位調整用高頻電源(LF) 140經由匹配器 135與輔助電極165連接，將比等離子體激勵用的高頻低的300kHz 13. 56MHz以下的電位調整用的高頻施加于輔助電極165。13.56MHz以下的高頻和直流電壓對等離子體的生成沒有作用。由此，從電位調整用高頻電源140和直流電源130施加于輔助電極165的高頻電力和直流電壓僅作用于離子的引入和壁電位的控制。由此，不會由于直流電源130和電位調整用高頻電源140使在處理容器內生成的等離子體產生變動，而且能夠控制處理容器的壁與等離子體的電位差 (Vwall-Vplasma)。結果，能夠進行控制，使得膜不會過于附著于上部電極105和處理容器100的壁，而且不會過于切削上部電極105和處理容器100的表面。另外，在本實施方式中，輔助電極165與直流電源130和電位調整用高頻電源140 這兩者連接，但只要與直流電源130和電位調整用高頻電源140中的至少任意一個連接即可。高頻電源(HF) 150經由匹配器145與下部電極110連接。等離子體激勵用高頻電源150輸出作用于等離子體生成的13. 56MHz以上的高頻電力(HF功率)。此處，從等離子體激勵用高頻電源150輸出60MHz的高頻。從氣體供給源115供給的氣體被從等離子體激勵用高頻電源150輸出的高頻的電場能激勵，由此在等離子體處理空間U生成等離子體。在等離子體處理空間U中，利用生成的等離子體對晶片W實施蝕刻處理。其中，等離子體處理空間U是被處理容器100的內壁、折流板125和載置臺120包圍的空間。
偏壓用高頻電源160經由匹配器155與下部電極110連接。偏壓用高頻電源160 輸出比等離子體激勵用的高頻低的300kHz 13. 56MHz以下的偏壓用的高頻電力(LF功率)。這樣對載置臺120施加偏置電壓，由此將等離子體中的離子向載置臺120引入。另外，從等離子體激勵用高頻電源150輸出的高頻電力只要為13.56MHz以下即可，例如可以是40MHz、60MHz、100MHz。此外，從偏壓用高頻電源160輸出的高頻電力只要為 13. 56MHz以下即可，例如可以為800kHz、2MHz、3MHz。在處理容器100的底面設置有排氣口 180，利用與排氣口 180連接的未圖示的排氣裝置對處理容器100的內部進行排氣，將處理容器內維持為期望的真空狀態。(向輔助電極的DC、LF供給)在此，詳細說明對于上述結構的蝕刻裝置10的DC、LF向輔助電極165的供給。近年來，在同一處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的一并蝕刻成為主流。因此，要求在一個處理容器內進行高頻的功率非常低的條件和非常高的條件的連接步驟。由此，處理容器100的壁面與等離子體間的電位差(Vwall-Vplasma)變得非常大或非常小，壁的切削和對壁的沉積的問題變得嚴重。對于該問題，發明者發現，如果將從直流電源130輸出的直流電壓施加于輔助電極165，則處理容器100的壁與等離子體間的電位差(Vwall-Vplasma)變小，如果將從電位調整用高頻電源140輸出的高頻電力施加于輔助電極165，則該電位差(Vwall-Vplasma)變大。由此，在進行反應物容易沉積于壁的處理的情況下，以向輔助電極165施加從電位調整用高頻電源140輸出的高頻電力的方式進行控制。由此，處理容器的壁與等離子體的電位差(Vwall-Vplasma)變大，壁面側的鞘電壓變高。于是，在壁面側的鞘區域使離子的加速增強，使離子對壁的碰撞力變大，能夠抑制反應物沉積于壁。另一方面，在進行容易切削壁的處理的情況下，以向輔助電極165施加從直流電源130輸出的直流電壓的方式進行控制。由此，處理容器的壁與等離子體的電位差 (Vwall-Vplasma)變小，壁面側的鞘電壓變低。由此，在壁面側的鞘區域使離子的加速減弱，使離子對壁的碰撞力變小，能夠抑制壁的切削。根據該結構，能夠像這樣在處理容器內以不過度切削壁而且沉積物不過于附著于壁的方式進行控制。參照圖2和圖3說明上述理論。圖2表示將施加于下部電極的等離子體激勵用的高頻電力(HF功率)固定于 1500W，使施加于下部電極的偏壓用的高頻電力(LF功率)可變并表示于橫軸，將等離子體中的氬離子Ar+的最大能量表示于縱軸時的顆粒產生和聚合物附著的狀態。從偏壓用高頻電源輸出不作用于等離子體的生成的13.56MHz以下的偏壓用的高頻電力。圖表上的直線從上向下表示下述情況偏壓用的高頻電力為2MHz且A/C比為6的情況；偏壓用的高頻電力為13MHz且A/C比為4的情況；偏壓用的高頻電力為13MHz且A/C比為6的情況。此處， A/C比是表示陽極電極和陰極電極間的非對稱性，例如側壁(陽極)的面積和晶片側(陰極)的面積比。該圖表表示，在離子的最大能量為150 (eV)以上時，可能由于壁的切削而產生顆粒，在為75(eV)以下時可能在壁上附著聚合物。但是，在任一個條件的情況下，在上述連續步驟的處理中將離子的最大能量控制為75 (eV) 150 (eV)幾乎是不可能的。此處，當比較圖表內的三條直線時可知，在所有的情況下，LF功率越高，濺射力越大，越容易切削壁。由此可知，與不施加偏壓用的高頻電源的LF功率的情況相比，施加高頻電源的LF功率更能夠使壁的電位變高而增加濺射力。由此可以，為了防止膜向壁的附著， 可以施加高頻電源的LF功率。在以上的說明和圖2中，說明了施加于下部電隨遇而安的偏壓用高頻電力與濺射力的關系，但對其它部件施加同程度的頻率的高頻電力時，也能夠根據同樣的原理導出高頻電力與濺射力的關系。圖3中表示對上部電極105施加0V、-150V、-300V的直流電壓DCS的情況下的直流電壓DCS與壁電位的關系。圖3中使施加于下部電極110的偏壓用的高頻電力(LF功率)可變并表示于橫軸，表示使LF功率變化時的壁電位。另外，此時的處理條件是，壓力為 300mT、氣體為 C4F6 氣體 /O2 氣體 /Ar 氣體=70/70/200sccm、40MHz 的 RF 功率為 1500W。觀察圖3的三條直線可知，與不施加直流電壓DCS的情況(OV)相比，施加直流電壓DCS的情況下(-150V、-300V)壁電位變低。由此可知，為了防止壁的切削，可以將直流電壓DCS施加于上部電極。在以上的說明和圖3中，說明了施加于上部電極105的直流電壓DCS與壁電位的關系，但對其它部件施加直流電壓DCS時，也能夠根據同樣的原理導出直流電壓DCS與壁電位的關系。利用施加于下部電極110的高頻電力(HF功率)，等離子體主要產生于晶片W的上方。由此，在本實施方式中，如前所述，將輔助電極165配置在上部電極105的外周附近且位于晶片W的外側。由此，不會對利用施加于下部電極110的HF功率的等離子體生成造成影響，能夠利用施加于輔助電極165的LF功率或直流電壓僅控制壁電位。根據以上內容，通過從直流電源130或電位調整用高頻電源140對輔助電極165 施加直流電壓或LF功率，不使在處理容器內生成的等離子體變動地控制處理容器100的壁與等離子體的電位差(Vwall-Vplasma),能夠成為處理容器100的壁不被過度切削，而且不過于附著有膜的狀態。(多層膜的連續蝕刻的具體例)接著，使用本實施方式的蝕刻裝置10，對在同一處理窗口內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況的具體例，參照圖4進行說明。此處，如圖4(a)所示，在硅基板Si上，按照從下向上的順序依次疊層有SiO2膜40、無定形碳膜50、Si0N膜60、反射防止膜(BARC) 70、抗蝕劑膜80。(反射防止膜BARC+SiON膜的蝕刻)在本例的多層膜的連續蝕刻中，首先，將抗蝕劑膜80作為掩模，蝕刻反射防止膜 70和SiON膜60。此時的處理條件是，壓力/100mT、氣體種/CF4氣體、氣體流量/200sCCm、 施加于下部電極110的高頻電力(等離子體激勵用高頻電源150)/頻率40MHz/功率1000W、 施加于下部電極110的高頻電力(偏壓用高頻電源160)/頻率3MHz/功率0W。在該處理中 LF功率不施加于下部電極110。由此，在處理中壁不被碰撞。因此膜容易附著于壁。從而， 通過對輔助電極165施加電位調整用高頻電源140的LF功率，使壁的電位升高。由此，能夠提高對壁的濺射力而防止膜向壁的附著。(無定形碳(amorphouscarbon、非晶碳)膜 a-Carbon 的蝕刻)接著，蝕刻圖4(b)所示的無定形碳(α-碳)膜50。此時的處理條件是，壓力 /10mT、氣體種/O2氣體/COS氣體的混合氣體、氣體流量/400/20SCCm、施加于下部電極110的高頻電力(等離子體激勵用高頻電源150)/頻率40MHz/功率1000W、施加于下部電極110 的高頻電力(偏壓用高頻電源160)/頻率3MHz/功率0W。在該處理中也不對下部電極110 施加LF功率，因此壁不被碰撞。但是，在本處理中由于氣體種使得膜不附著于壁。根據以上內容，在進行本蝕刻時，可以不對輔助電極165施加電力。(SiO2膜的蝕刻)接著，蝕刻圖4(c)所示的SiO2膜40。此時的處理條件是，壓力/30mT、氣體種/ C4F6/02/Ar的混合氣體、氣體流量/70/70/200sCCm、施加于下部電極110的高頻電力(等離子體激勵用高頻電源150)/頻率40MHz/功率1500W、施加于下部電極110的高頻電力(偏壓用高頻電源160)/頻率3MHz/功率4500W。在該處理中，從偏壓用高頻電源160輸出的 LF功率為4500W，因此壁被碰撞。因此，壁被切削。從而，對輔助電極165施加直流電壓DCS 以降低壁的電位。由此，能夠使壁電位下降，減弱濺射力，防止壁的切削。這樣，在本實施方式中，根據同一處理容器內的多層膜的連續蝕刻處理，在各處理開始之前切換直流電源130和電位調整用高頻電源140與輔助電極165的連接。由此，能夠調整壁電位，抑制顆粒的產生和膜向壁的附著，控制為壁不會被過度切削，而且沉積物不會過于附著于壁。特別是，在HARC (High Aspect Ratio Contact，高深寬比接觸)中，一般將2MHz左右的低頻用作偏壓用的高頻電力。由此，如圖2所示，在施加于下部電極110的高頻電力為 500W以下的情況下，聚合物可能會附著，在施加于下部電極110的高頻電力為1500W以上的情況下，可能產生顆粒。因此，優選使直流電源130和電位調整用高頻電源140以上述功率為基準進行切換。S卩，在從偏壓用高頻電源160施加的高頻電力為500W以下的情況下，從電位調整用高頻電源140向輔助電極165施加高頻電力，在從偏壓用高頻電源160施加的高頻電力為1500W以上的情況下，從直流電源130向輔助電極165施加直流電壓。由此，在HARC等處理中，即使在將2MHz左右的低頻用作偏壓用的高頻電力的情況下，也能夠控制為壁不會被過度切削，而且沉積物不會過于附著于壁。另外，在從偏壓用高頻電源160施加的高頻電力大于500W小于1500W的情況下， 不用擔心顆粒的產生和聚合物的附著。由此，在該范圍中，不需要從直流電源130和電位調整用高頻電源140向輔助電極165施加電力。此外，這樣的直流電源130和電位調整用高頻電源140的電力施加的控制，以從等離子體激勵用高頻電源150輸出的高頻的功率設定為200W以上的情況為基準。(第二實施方式)接著，參照圖5說明本發明的第二實施方式的蝕刻裝置的整體結構。在第二實施方式的蝕刻裝置10中，直流電源130和電位調整用高頻電源140與上部電極105和輔助電極165的連接與第一實施方式不同。由此以其不同點為中心進行說明，省略與第一實施方式相同的結構。本實施方式的直流電源130和電位調整用高頻電源140不僅與輔助電極165連接，也與上部電極105連接。在直流電源130和電位調整用高頻電源140與上部電極105 之間設置有開關200。在直流電源130和電位調整用高頻電源140與輔助電極165之間設置有開關205。
開關200和開關205是第一切換機構的一個例子，該第一切換機構根據各蝕刻處理的條件，將來自電位調整用高頻電源140或直流電源130的高頻電力或直流電壓的施加目標，在輔助電極165與上部電極105之間切換。在本實施方式中，在處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處時的情況下，根據各蝕刻處理的條件，對從電位調整用高頻電源140或直流電源130向輔助電極 165的電力的施加和從電位調整用高頻電源140或直流電源130向上部電極105的電力的施加進行切換。當使開關200斷開且使開關205導通時，與第一實施方式同樣，直流電源130和電位調整用高頻電源140與輔助電極165連接。由此，能夠使用直流電原130和電位調整用高頻電源140進行與處理對應的壁電位的控制。另一方面，當使開關200導通且使開關205斷開時，直流電源130和電位調整用高頻電源140與上部電極105連接。由此，能夠使用直流電源130和電位調整用高頻電源140 控制等離子體的特性、上部電極105的表面狀態。例如，當從電位調整用高頻電源140向上部電極105施加13. 56MHz以下的高頻電力時，能夠不對生成的等離子體造成影響地將離子引入上部電極105。這樣，在上部電極 105的表面使離子與包含由硅形成的部分的上部電極105碰撞，從而能夠抑制膜沉積于上部電極105。當從直流電源130向上部電極105施加直流電壓時，能夠促進離子對上部電極105 的碰撞，能夠抑制聚合物膜向上部電極105的沉積。此外，當從直流電源130向上部電極105施加直流電壓時，僅離子能夠到達上部電極105的表面附近。由此，電子碰到上部電極105時通常會消失，但如果施加直流電壓，則電子不能夠接近上部電極105的表面附近，因此能夠抑制上部電極105的表面的電子的消耗。從而能夠提高等離子體密度。進一步，當離子碰撞到上部電極105的金屬材料時，放出二次電子。由此，能夠向晶片W照射電子束，能夠有助于晶片W的加工。以上，根據本實施方式，將來自直流電源130和電位調整用高頻電源140的供電目標在上部電極105與輔助電極165之間切換。由此，在直流電源130和電位調整用高頻電源140的供電目標為輔助電極165的情況下，與第一實施方式同樣，能夠控制壁電位，防止壁的切削和附著物向壁的沉積。另一方面，在將直流電源130和電位調整用高頻電源140 的供電目標切換為上部電極105的情況下，能夠使用直流電源130和電位調整用高頻電源 140控制等離子體的特性、上部電極105的表面狀態。另外，在希望除去附著于上部電極105和壁這兩者的膜的情況下，使開關200和開關205兩者均導通，對上部電極105和輔助電極165兩者施加直流電壓或高頻電力。(第三實施方式)接著，參照圖6說明本發明的第三實施方式的蝕刻裝置的整體結構。第三實施方式的蝕刻裝置10中，在將施加于輔助電極165的高頻電力的供給源兼用作向下部電極110 施加偏壓用的電壓的偏壓用高頻電源160的方面，與使施加于輔助電極165的高頻電力的供給源(電位調整用高頻電源140)與偏壓用高頻電源160不同的第一實施方式不同。由此，在該不同點為中心進行說明，省略對與第一實施方式相同的結構的說明。在本實施方式中，第一實施方式的電位調整用高頻電源140不存在，僅由與輔助電極165和下部電極110連接的偏壓用高頻電源160構成。在偏壓用高頻電源160與輔助電極165之間設置有開關300。開關300是第二切換機構的一個例子，該第二切換機構對從偏壓用高頻電源160向輔助電極165的高頻電力的施加和從相同的該高頻電源160向下部電極110的高頻電力的施加進行切換。在本實施方式中，在處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況下，根據各蝕刻處理的條件，切換從偏壓用高頻電源160向輔助電極165的電力的施加和從偏壓用高頻電源160向下部電極110的電力的施加。據此，當使開關300與輔助電極165側連接時，偏壓用高頻電源160和輔助電極 165連接。由此，能夠使用直流電源130和偏壓用高頻電源160進行與處理對應的壁電位的控制。另一方面，當使開關300與下部電極110側連接時，偏壓用高頻電源160和下部電極110連接。由此，能夠使用偏壓用高頻電源160控制離子向晶片W的引入。在該情況下， 直流電源130與輔助電極165連接，因此能夠使用直流電源130進行與處理對應的壁電位的控制。以上，根據本實施方式，通過設置有將偏壓用高頻電源160的供電目標在下部電極110和輔助電極165之間切換的切換機構，能夠僅使用現有的偏壓用高頻電源160進行與處理對應的壁電位的控制和離子向晶片W的引入的控制(第四實施方式)接著，參照圖7說明本發明的第四實施方式的蝕刻裝置的整體結構。第四實施方式的蝕刻裝置10中，在將施加于輔助電極165的高頻電力的供給源兼用作向下部電極110 施加偏壓用的電壓的偏壓用高頻電源160的方面與第三實施方式相同。但是，在第四實施方式中，在電力供給時的功率分配中使用功率分配器400這一點與使用開關300切換供電目標的第三實施方式不同。由此，以該不同點為中心進行說明，省略與第三實施方式相同的結構的說明。在本實施方式中，不存在電位調整用高頻電源140，僅由與輔助電極165和下部電極110連接的偏壓用高頻電源160構成。在連接偏壓用高頻電源160與輔助電極165和下部電極110的電源線上，設置有功率分配器400。功率分配器400對從偏壓用高頻電源160向輔助電極165施加的電力和從偏壓用高頻電源160向下部電極110施加的電力分配不同的功率。例如，此處，功率分配器400向下部電極110供給300W的LF功率，向輔助電極165供給400W的LF功率。以上，根據本實施方式，能夠對從偏壓用高頻電源160供向下部電極110和輔助電極165的功率進行分配而供給電力。由此，能夠使使用現有的偏壓用高頻電源160同時進行與處理對應的壁電位的控制和離子向晶片W的引入控制。如以上所說明的那樣，能夠使用上述各實施方式的蝕刻裝置10實施本實施方式的等離子體處理方法。由此，在多層膜構造的一并蝕刻中，即使在同一處理容器內進行高頻的功率非常低的條件和非常高的條件的連續步驟，也能夠利用調整機構的位置調節，控制為壁不被過度切削，而且沉積物不過于附著于壁的狀態。結果，能夠減少顆粒、處理容器內的污染問題、部件的消耗問題、記憶效應的問題。以下參照附圖詳細說明了本發明的優選實施方式，但本發明當然并不限定于該例子。本發明所屬的技術領域的技術人員在權利要求的范圍所記載的技術思想的范圍內，能夠想到各種變更例或修正例，應該了解的是這些也當然屬于本發明的技術范圍。例如，本發明的等離子體處理裝置也可以具有未圖示的第三切換機構，其對從直流電源130向輔助電極165的直流電壓的施加和從電位調整用高頻電源140向輔助電極 165的高頻電力的施加進行切換。此外，也可以代替第三切換機構，在直流電源130的下游側和匹配器135的下游側設置未圖示的濾波器。此外，在本發明的等離子體處理裝置中，未圖示的控制部與直流電源130和電位調整用高頻電源140連接。利用控制部控制從直流電源130和電位調整用高頻電源140中的哪一個向輔助電極165施加電力。此外，控制部也與圖5的開關200、205(第一切換機構)、圖6的開關300 (第二切換機構)、未圖示的第三切換機構、圖7所示的功率分配器400 連接，控制各切換機構的切換和功率分配的比率。一般來說，在平行平板型等離子體處理裝置中，在進行壓力為IOOmT以下的處理的情況下，整體生成等離子體。另一方面，在進行壓力為IOOmT以上的處理的情況下，在施加的一側產生等離子體。由此，在對上部電極或下部電極中的任一個施加等離子體激勵用的高頻電力的情況下，特別是在壓力為IOOmT以上的處理中，在被施加的電極側附近生成等離子體。由此，對上部電極施加等離子體激勵用的高頻電力的情況下，有時能夠更有效地利用各實施方式的向輔助電極的電力施加來控制壁的切削和沉積物向壁的附著。另一方面，在以生成的等離子體不雜亂的方式對下部電極施加等離子體激勵用的高頻電力的情況下，可能上述各實施方式的效果更容易發揮。利用本發明的等離子體處理裝置進行等離子體處理的被處理體并不限于硅晶片， 也可以是FPD(Flat Panel Display 平板顯示器)用基板或太陽能電池用基板等。
權利要求
1.一種等離子體處理裝置，其在處理容器內的等離子體處理空間生成等離子體，對被處理體進行等離子體處理，該等離子體處理裝置的特征在于，包括施加等離子體激勵用的高頻電力的等離子體激勵用高頻電源； 施加頻率比等離子體激勵用的高頻低的電位調整用的高頻電力的電位調整用高頻電源和施加直流電壓的直流電源中的至少任意一個； 載置被處理體的載置臺；和位于載置在所述載置臺的被處理體的外側且與所述載置臺相對地配置，與所述電位調整用高頻電源和所述直流電源中的至少任意一個連接的輔助電極。
2.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于 所述輔助電極在上部電極的外緣與該上部電極隔開配置。
3.如權利要求2所述的等離子體處理裝置，其特征在于該等離子體處理裝置具有所述電位調整用高頻電源和所述直流電源， 對從所述電位調整用高頻電源向所述輔助電極的高頻電力的施加和從所述直流電源向所述輔助電極的直流電壓的施加進行切換。
4.如權利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于具有對作為下部電極的所述載置臺施加偏壓用的高頻電力的偏壓用高頻電源， 在從所述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為500W以下的情況下，從所述電位調整用高頻電源向所述輔助電極施加高頻電力，在從所述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為1500W以上的情況下，從所述直流電源對所述輔助電極施加直流電壓。
5.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于從所述等離子體激勵用高頻電源施加的高頻電力被設定為200W以上。
6.如權利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于在所述處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況下，根據各蝕刻處理的條件，對從所述電位調整用高頻電源向所述輔助電極的高頻電力的施加和從所述直流電源向所述輔助電極的直流電壓的施加進行切換。
7.如權利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于該等離子體處理裝置具有第一切換機構，在所述處理容器內連續進行多層膜構造的不同的多個蝕刻處理的情況下，該第一切換機構根據各蝕刻處理的條件，將來自所述電位調整用高頻電源或所述直流電源的高頻電力或直流電壓的施加目標，在所述輔助電極與所述上部電極之間切換。
8.如權利要求4所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述電位調整用高頻電源和所述偏壓用高頻電源，由與所述輔助電極和所述下部電極連接的一個高頻電源構成，該等離子體處理裝置具有第二切換機構，其對從所述高頻電源向所述輔助電極的高頻電力的施加和從相同的該高頻電源向所述下部電極的高頻電力的施加進行切換。
9.如權利要求4所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述電位調整用高頻電源和所述偏壓用高頻電源由與所述輔助電極和所述下部電極連接的一個高頻電源構成，該等離子體處理裝置具有功率分配器，其對從所述高頻電源向所述輔助電極施加的高頻電力和從相同的該高頻電源向所述下部電極施加的高頻電力的功率比進行分配。
10.如權利要求1 9中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述輔助電極由含硅的材料或金屬形成。
11.如權利要求1 9中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于所述處理容器的壁由在鋁的母材上熱噴涂有絕緣物的部件，或者在硅或鋁的母材上覆蓋有碳化硅的部件形成。
12.—種等離子體處理方法，其使用施加等離子體激勵用的高頻電力而在處理容器內的等離子體處理空間生成等離子體的等離子體處理裝置，該等離子體處理方法的特征在于所述等離子體處理裝置包括施加頻率比等離子體激勵用的高頻低的電位調整用的高頻電力的電位調整用高頻電源或施加直流電壓的直流電源中的至少任意一個；和位于載置在載置臺的被處理體的外側且與所述載置臺相對地配置，與所述電位調整用高頻電源和所述直流電源中的至少任意一個連接的輔助電極，根據所述處理條件，從所述電位調整用高頻電源或所述直流電源向所述輔助電極施加高頻電力或直流電壓。
13.如權利要求12所述的等離子體處理方法，其特征在于所述等離子體處理裝置除所述電位調整用高頻電源和所述直流電源之外，還具有對作為下部電極的所述載置臺施加偏壓用的高頻電力的偏壓用高頻電源，在從所述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為500W以下的情況下，從所述電位調整用高頻電源向所述輔助電極施加高頻電力，在從所述偏壓用高頻電源施加的高頻電力為1500W以上的情況下，從所述直流電源向所述輔助電極施加直流電壓。
全文摘要
本發明提供一種等離子體處理方法和等離子體處理裝置，其根據處理控制壁電位。在處理容器內的等離子體處理空間生成等離子體，對晶片進行等離子體處理的蝕刻裝置(10)包括施加等離子體激勵用的高頻電力的等離子體激勵用高頻電源(150)；施加電位調整用的高頻電力的電位調整用高頻電源(140)和施加直流電壓的直流電源(130)中的至少任意一個；載置晶片的載置臺(125)；和位于載置于載置臺(125)的晶片的外側且與載置臺(125)相對地配置，與電位調整用高頻電源(140)和直流電源(130)中的至少任意一個連接的輔助電極(165)。
文檔編號H05H1/46GK102209426SQ20111008420
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者本田昌伸 申請人:東京毅力科創株式會社