[发明专利]等离子体处理装置和等离子体处理方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。即，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1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1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1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1：日本特开2001-185542号公报

发明内容

本发明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，本发明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。