專利名稱：等離子體處理裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)被處理體，例如半導(dǎo)體晶片進(jìn)行蝕刻處理等的等離子體處理的等離子體處理裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，在半導(dǎo)體制造工序中，為了在被處理體，例如半導(dǎo)體晶片(下面稱為“晶片”)的表面進(jìn)行微細(xì)加工，廣泛使用利用向處理室中導(dǎo)入的反應(yīng)性氣體(處理氣體)的高頻輝光放電的等離子體處理裝置。其中在處理室中的上下相對(duì)配置電極的所謂的平行平板型等離子體處理裝置，適于大口徑的晶片的處理。
平行平板型等離子體蝕刻處理裝置，在處理室中，具有相互平行的可升降配置的上部電極和下部電極。其中下部電極實(shí)現(xiàn)作為晶片載置臺(tái)的功能。對(duì)上部電極和下部電極分別施加頻率不同的高頻電力。在載置晶片的下部電極和上部電極之間產(chǎn)生輝光放電，導(dǎo)入處理室中的反應(yīng)性氣體等離子化。等離子體中的離子通過在兩個(gè)電極間產(chǎn)生的電勢(shì)差沖擊到晶片的表面，結(jié)果，蝕刻在晶片表面上形成的膜(例如絕緣膜)。
在下部電極的外周緣部，配置包圍載置在下部電極的上面的晶片的聚焦環(huán)，在上部電極的外周緣部設(shè)置密封環(huán)。通過這兩個(gè)環(huán)，將由上下兩個(gè)電極間產(chǎn)生的等離子體匯集到晶片上，將晶片面內(nèi)的等離子體密度均勻化。
但是，在半導(dǎo)體的制造工序中，在等離子體處理裝置的處理室中，導(dǎo)入成膜用或者除去膜用的各種反應(yīng)性氣體。這些反應(yīng)性氣體優(yōu)選根據(jù)各自的目的而完全反應(yīng)的，但一部分未反應(yīng)的依然排出到處理室外，另外一部分產(chǎn)生不需要的反應(yīng)生成物。然后，這些不需要的反應(yīng)生成物附著到處理室中的各個(gè)部位上。下面，將附著到處理室內(nèi)的不需要的反應(yīng)生成物稱為“附著物”。
通過清洗等離子體處理裝置的處理室內(nèi)部，將附著物從處理室內(nèi)除去，但是，如果開始運(yùn)轉(zhuǎn)等離子體處理裝置，重復(fù)進(jìn)行對(duì)晶片的等離子體處理，就在處理室內(nèi)出現(xiàn)新的附著物，該附著物逐漸增長(zhǎng)。
特別是，如果在上下電極的周圍部，例如聚焦環(huán)等處堆積附著物，就可能產(chǎn)生在等離子體點(diǎn)火后由附著物導(dǎo)致的異常放電，可能不能合適地進(jìn)行以后的成膜或者膜除去。另外，會(huì)出現(xiàn)要求緊急停止等離子體處理裝置全體，由系統(tǒng)側(cè)來清洗處理室內(nèi)部的危險(xiǎn)。
關(guān)于這樣的附著物的問題，在下述的專利文獻(xiàn)1中所記載的發(fā)明中提供了一種ECR-CVD裝置的試樣臺(tái)，其特征在于，將電極部和電極周圍部固定到底板上。
例如，如根據(jù)專利文獻(xiàn)1中所記載的發(fā)明，電極周圍部由氧化鋁等形成，再固定到底板上，所以具有規(guī)定的剛性、耐酸性和絕緣性。因此，通過重復(fù)清洗電極周圍部，能夠經(jīng)常保持沒有附著物的狀態(tài)。另外，也實(shí)現(xiàn)了縮短對(duì)電極周圍部的清洗時(shí)間。
<專利文獻(xiàn)1>
特開平7-58028號(hào)公報(bào)但是，按照現(xiàn)有技術(shù)，雖然作為從電極周圍部除去附著物之目的的清洗操作被簡(jiǎn)化，但是為了除去附著物，仍然必需停止等離子體處理裝置。對(duì)于大口徑的晶片，在形成多層構(gòu)造的現(xiàn)在的半導(dǎo)體制造工序中，與已有技術(shù)相比，具有附著物的成長(zhǎng)速度加速的傾向，為了除去附著物，每次都要停止處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的等離子體處理裝置，所以大大降低了生產(chǎn)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于這樣的問題而提出的，其目的在于，提供一種新的且改良了的等離子體處理裝置及其控制方法，能夠維持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從處理室中除去附著物。
為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的第一觀點(diǎn)，提供一種在處理室中產(chǎn)生等離子體來處理被處理體的等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置具有在處理室內(nèi)配置的第一電極；在處理室內(nèi)的配置在與第一電極相對(duì)的位置的第二電極；屬于向第一電極供給第一電力的第一電力源的第一電力系統(tǒng)；屬于向第二電極供給第二電力的第二電力源的第二電力系統(tǒng)；控制第一電力系統(tǒng)和第二電力系統(tǒng)的控制部，其特征在于，該等離子體處理裝置所具有的控制部控制第一電力系統(tǒng)和第二電力系統(tǒng)的兩方或者任意一方，使得在對(duì)處理室內(nèi)的被處理體開始等離子體處理之前的規(guī)定期間，相對(duì)第二電極，施加比被處理體的等離子體處理中向第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第二觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理裝置的控制方法，該等離子體處理裝置具有在處理室內(nèi)配置的第一電極；在處理室內(nèi)的配置在與第一電極相對(duì)的位置的第二電極；向第一電極供給第一電力的第一電力源；向第二電極供給第二電力的第二電力源，其特征在于，在對(duì)處理室內(nèi)的被處理體開始等離子體處理之前的規(guī)定期間，相對(duì)第二電極，施加比被處理體的等離子體處理中向第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。
通過對(duì)第二電極施加合適大小的處理前電壓，能夠除去處理室內(nèi)，特別是在第二電極周邊附著堆積的附著物。如果將對(duì)第二電極施加處理前電壓的時(shí)刻設(shè)置在對(duì)被處理體開始等離子體處理之前，能夠在處理室內(nèi)沒有附著物的狀態(tài)下進(jìn)行對(duì)被處理體的等離子體處理。
如果調(diào)整第一電源側(cè)的阻抗和匹配第一電源側(cè)的阻抗的第一匹配器，以及，第二電源側(cè)的阻抗和匹配第二電源側(cè)的阻抗的第二匹配器的兩者或者任何一個(gè)的電抗，能夠容易地生成對(duì)第二電極施加的處理前電壓。另外，通過調(diào)整從第一電源輸出第一電力的定時(shí)和第一電力的電力電平，以及從第二電源輸出第二電力的定時(shí)和第二電力的電力電平，可產(chǎn)生對(duì)第二電極施加的處理前電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第三觀點(diǎn)，提供一種等離子體處理裝置的控制方法，該等離子體處理裝置具有配置在處理室內(nèi)的第一電極；配置在處理室內(nèi)與第一電極相對(duì)的位置的第二電極；向第一電極供給第一電力的第一電力源；向第二電極供給第二電力的第二電力源，通過對(duì)各個(gè)電極供給高頻電力，在處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，實(shí)行處理被處理體的等離子體處理工序，其特征在于，該控制方法，在等離子體處理工序之前實(shí)行，具有等離子體處理準(zhǔn)備工序，其在規(guī)定的期間，基于與等離子體處理工序的等離子體形成條件不同的等離子體形成條件，形成等離子體。
根據(jù)這種控制方法，通過等離子體處理準(zhǔn)備工序中所形成的等離子體，能夠?yàn)R射除去處理室內(nèi)，特別是在第二電極周邊附著堆積的附著物。等離子體處理準(zhǔn)備工序在用于對(duì)被處理體進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理的等離子體處理工序之前進(jìn)行，所以，能夠在處理室內(nèi)沒有附著物的狀態(tài)下進(jìn)行對(duì)被處理體的等離子體處理。
在等離子體處理準(zhǔn)備工序的規(guī)定期間，對(duì)第二電極施加比在等離子體處理工序中對(duì)第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。利用該處理前電壓，可確實(shí)地從第二電極周邊除去附著物。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的構(gòu)成的方框圖。
圖2是表示該實(shí)施方式的等離子體處理裝置所具有的基座和其周邊部的構(gòu)成的截面圖。
圖3是一般的等離子體處理裝置的第一高頻電力、第二高頻電力和下部電極電壓的波形圖。
圖4是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的第一高頻電力、第二高頻電力和下部電極電壓的波形圖。
圖5是表示一般的等離子體處理裝置的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖。
圖6是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖。
圖7是表示基座(下部電極)的電壓不過沖的情況下和過沖的情況下的異常放電的發(fā)生頻度的說明圖。
圖8是表示對(duì)基座(下部電極)施加的過沖電壓的波形圖。
圖9是表示異常放電的抑制效果和過沖量的關(guān)系的說明圖。
圖10是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置所具有的控制部所輸出的控制信號(hào)的波形圖。
圖11是同實(shí)施方式的等離子體處理裝置的第一高頻電力、第二高頻電力和下部電極電壓的波形圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的等離子體處理裝置及其控制方法的較佳實(shí)施方式。而且，在本說明書和附圖中，對(duì)于實(shí)質(zhì)上具有相同功能構(gòu)成的構(gòu)成要件，通過賦予相同的符號(hào)，省略其重復(fù)說明。
<第一實(shí)施方式>
圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100的構(gòu)成。等離子體處理裝置100具有由導(dǎo)電性材料，例如鋁構(gòu)成的處理容器(未圖示)。在該處理容器內(nèi)，形成對(duì)作為被處理體的晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理的處理室110。
在處理室110內(nèi)，相對(duì)設(shè)置上部電極(第一電極)120和基座130。位于處理室110內(nèi)下方的大致圓柱形的基座130，被用作等離子體處理中載置晶片W的載置臺(tái)，同時(shí)，與設(shè)置在處理室110的上方的上部電極120構(gòu)成一對(duì)來產(chǎn)生輝光放電，具有將導(dǎo)入處理室110內(nèi)的反應(yīng)性氣體等離子體化的下部電極(第二電極)的功能。通過在上部電極120和基座130之間形成的等離子體P，對(duì)晶片W進(jìn)行蝕刻等的規(guī)定的等離子體處理。
上部電極120同基座130配置例如5mm～150mm的空間。而且，上部電極120和基座130能夠分別獨(dú)立地上下移動(dòng)，按照等離子體處理的內(nèi)容調(diào)整這些間隔，以得到等離子體的均勻化。
下面來說明等離子體處理裝置100所具有的高頻電力系統(tǒng)。等離子體處理裝置100具有向上部電極120供給第一高頻電力147的第一電力系統(tǒng)以及向基座130供給第二高頻電力157的第二電力系統(tǒng)的兩個(gè)電力系統(tǒng)。
例如輸出60MHz的第一高頻電力147的第一高頻電源141，將負(fù)載側(cè)的阻抗與第一高頻電源141側(cè)的阻抗匹配的第一匹配器143，和與基座130連接的高通濾波器(HPF)145屬于第一電力系統(tǒng)。第一匹配器143由電容可變的可變電容器C1U和可變電容器C2U構(gòu)成。可變電容器C1U連接在第一高頻電力147的傳送路線和地之間，可變電容器C2U串聯(lián)連接在第一高頻電力147的傳送路線中。
另一方面，例如輸出2MHz的第二高頻電力157的第二高頻電源151，將負(fù)載側(cè)的阻抗與第二高頻電源151側(cè)的阻抗匹配的第二匹配器153，和與上部電極120連接的低通濾波器(LPF)155屬于第二電力系統(tǒng)。第二匹配器153由電感可變的可變電感線圈L1L和可變電感線圈L2L，和電容恒定的電容器C1L和電容器C2L構(gòu)成。可變電感線圈L1L、可變電感線圈L2L、電容器C2L從第二高頻電源151側(cè)開始順序串聯(lián)連接在第二高頻電力157的傳送路線中。另外，電容器C1L連接在可變電感線圈L1L和可變電感線圈L2L的連接線和地之間。
從第一高頻電源141輸出的第一高頻電力147通過第一匹配器143供給上部電極120，從第二高頻電源151輸出的第二高頻電力157通過第二匹配器153供給基座130。這樣，導(dǎo)入處理室110的反應(yīng)性氣體會(huì)等離子體化。
如果在上部電極120和基座130之間產(chǎn)生等離子體P，就從上部電極120向基座130流動(dòng)第一高頻電力147，相反地從基座130向上部電極120流動(dòng)第二高頻電力157。向基座130流過的第一高頻電力147通過HPF145落地，向上部電極120流過的第二高頻電力157通過LPF155落地。由于HPF145與基座130連接，所以防止了向構(gòu)成第二電力系統(tǒng)的第二匹配器153和第二高頻電源151流動(dòng)第一高頻電力147，實(shí)現(xiàn)了第二電力系統(tǒng)的動(dòng)作的穩(wěn)定化。同樣的，由于LPF155與上部電極120連接，所以防止了向構(gòu)成第一電力系統(tǒng)的第一匹配器143和第一高頻電源141流動(dòng)第二高頻電力157，實(shí)現(xiàn)了第一電力系統(tǒng)的動(dòng)作的穩(wěn)定化。
另外，圖1所示的第一匹配器143和第二匹配器153的內(nèi)部電路是一個(gè)例子，按照等離子體處理裝置100的構(gòu)成(特別是高頻電力系統(tǒng)的構(gòu)成)或者處理?xiàng)l件等，優(yōu)選改變電容器或者電感線圈的連接關(guān)系和各自的安裝數(shù)。
等離子體處理裝置100具有控制第一電力系統(tǒng)和第二電力系統(tǒng)的控制部160。該控制部160對(duì)于第一高頻電源141、第一匹配器143、第二高頻電源151、和第二匹配器153，進(jìn)行規(guī)定的至少以下的控制。下面，說明控制部160所進(jìn)行的控制的具體例子。
控制部160控制從第一高頻電源141對(duì)上部電極120輸出的第一高頻電力147的輸出頻率數(shù)、輸出定時(shí)和其電力電平。
另外，控制部160調(diào)整屬于第一匹配器143的可變電容器C1U和可變電容器C2U的電容，使得如果第一高頻電源141側(cè)的阻抗例如是50Ω，從第一匹配器143的輸入端子143-1看負(fù)荷側(cè)時(shí)的阻抗是50Ω。
此外，控制部160控制從第二高頻電源151對(duì)基座130輸出的第二高頻電力157的輸出頻率、輸出定時(shí)和其電力電平。
另外，控制部160調(diào)整屬于第二匹配器153的可變電感線圈L1L和可變電感線圈L2L的電感，使得如果第二高頻電源151側(cè)的阻抗例如是50Ω，從第二匹配器153的輸入端子153-1看負(fù)荷側(cè)時(shí)的阻抗是50Ω。
而且，雖然圖1沒有示出，但在第一匹配器143和上部電極120之間可具有第一檢測(cè)器，其檢測(cè)關(guān)于供給上部電極120的第一高頻電力147的信息(例如，第一高頻電力147的頻率、其電力電平和對(duì)上部電極120施加第一高頻電力147的實(shí)際定時(shí))，使得將通過該第一檢測(cè)器檢測(cè)的信息向控制部160反饋。通過這種構(gòu)成，控制部160能夠更高精度地控制第一高頻電源141和第一匹配器143的動(dòng)作。另外，在第二匹配器153和基座130之間具有第二檢測(cè)器，由此，關(guān)于第二高頻電源151和第二匹配器153的控制也得到同樣的效果。
下面，參照?qǐng)D2詳細(xì)地說明在處理室110內(nèi)所具有的作為下部電極(第二電極)的基座130和其周邊部。
如上所述，在作為下部電極(第二電極)功能的基座130上，通過第二匹配器153連接第二高頻電源151。
在基座130的上面配置靜電卡盤170。對(duì)該靜電卡盤170的電極板170a，連接直流電源172。如果采用這樣的靜電卡盤170，通過在高真空下從直流電源172對(duì)電極板170a施加高電壓，能夠靜電吸附晶片W。
在基座130的外周緣部，配置包圍載置在靜電卡盤170的上面的晶片W的聚焦環(huán)180。該聚焦環(huán)180是導(dǎo)電體。另外，聚焦環(huán)180由作為絕緣體的罩182所包圍。
這里，說明一般的等離子體處理操作。作為等離子體處理對(duì)象的晶片W通過傳送部件(未圖示)搬入圖1、圖2所示的處理室110中。晶片W載置在下降到待機(jī)位置的基座130上的靜電卡盤170上。如果從高壓直流電源172對(duì)靜電卡盤170施加直流電壓，就將晶片W吸附保持到靜電卡盤170上。
基座130上升到與上部電極120的間隔在15～45mm的范圍內(nèi)的位置。之后，處理室110內(nèi)調(diào)整到15～800mTorr范圍左右的規(guī)定壓力。然后，在處理室110內(nèi)達(dá)到了規(guī)定的壓力時(shí)，向處理室110內(nèi)導(dǎo)入反應(yīng)性氣體。
下面，根據(jù)來自控制部160的控制信號(hào)，第一高頻電源141輸出第一高頻電力147，第二高頻電源151輸出第二高頻電力157。如果對(duì)上部電極120施加第一高頻電力147，對(duì)基座130施加第二高頻電力157，就在上部電極120和基座130之間產(chǎn)生輝光放電，點(diǎn)火等離子體P。當(dāng)點(diǎn)火的等離子體P穩(wěn)定時(shí)，開始對(duì)晶片W的蝕刻等的規(guī)定的等離子體處理。
使用等離子體處理裝置100的等離子體處理開始時(shí)，聚焦環(huán)180具有向晶片W匯集等離子體的功能，但如果沒有聚焦環(huán)180，等離子體會(huì)向處理室110的內(nèi)壁側(cè)擴(kuò)散，在上部電極120和基座130的各周緣部，等離子體密度降低。通過該聚焦環(huán)180，從晶片W的中央部到周緣部，能夠使得等離子體密度均勻。結(jié)果，防止了由等離子體的不均勻?qū)е碌木琖的周緣部的異常放電。
然而，如上所述，如果在接近基座130的周邊部、例如臨近形成等離子體的區(qū)域的聚焦環(huán)180和晶片W之間的部位S1存在附著物D1，在等離子體點(diǎn)火后，有可能在上部電極120和該附著物D1之間產(chǎn)生異常放電。另外，在作為導(dǎo)電體的聚焦環(huán)180和作為絕緣體的罩182之間的部位S2堆積附著物D2的情況下，附著物和上部電極120之間產(chǎn)生異常放電，此外還可能使晶片W上的等離子體密度不均勻。這種現(xiàn)象不僅降低了等離子體處理后的晶片W的品質(zhì)，而且成為系統(tǒng)故障的原因，導(dǎo)致生產(chǎn)率降低。
關(guān)于這一點(diǎn)，第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100，具有從處理室110內(nèi)，特別是從下部電極(第二電極)的基座130的周邊部(例如，部位S1，S2)除去附著物的功能，基于這種功能進(jìn)行用于除去該附著物的操作。
下面，對(duì)于關(guān)于等離子體處理裝置100的附著物除去功能的構(gòu)成，和用于除去附著物的等離子體處理裝置100的控制方法，與通常的等離子體控制裝置及其控制方法進(jìn)行比較來說明。
根據(jù)第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100及其控制方法，為了在進(jìn)行對(duì)晶片W的蝕刻處理等的規(guī)定的等離子體處理之前，即等離子體點(diǎn)火時(shí)，除去在處理室110內(nèi)部，特別是作為下部電極的基座130的周邊部所附著堆積的附著物，對(duì)基座130施加作為處理前電壓的過沖(overshoot)電壓。
首先，來說明從等離子體點(diǎn)火到開始實(shí)際的等離子體處理期間，對(duì)作為下部電極的基座130不施加過沖電壓的通常的等離子體處理裝置的操作。圖3是表示通常的等離子體處理裝置的操作的圖，表示從等離子體點(diǎn)火到開始實(shí)際的等離子體處理期間，對(duì)上部電極施加的第一高頻電力的電力波形，對(duì)下部電極施加的第二高頻電力的電力波形，和下部電極的電壓波形。
如圖3所示，在時(shí)刻T01，從第二高頻電源輸出調(diào)整到初期電平(例如，200～1000W)的第二高頻電力，施加到下部電極。接著，在時(shí)刻T02，從第一高頻電源輸出調(diào)整到初期電平(例如50～1000W)的第一高頻電力，施加到上部電極。
在該時(shí)刻T02在上部電極和下部電極之間等離子體點(diǎn)火，但由于先在時(shí)刻T01對(duì)下部電極施加調(diào)整到初期電平的第二高頻電力，所以，在下部電極上的晶片表面上形成稱為離子覆蓋(Ion Sheath)的覆蓋區(qū)域。在等離子體剛剛點(diǎn)火之后，等離子體密度不會(huì)變得均勻，如果這種狀態(tài)等離子體接觸晶片，在晶片中就會(huì)流動(dòng)由于等離子體密度的不均勻而導(dǎo)致的電流。該電流可能會(huì)對(duì)晶片上形成的半導(dǎo)體元件等的構(gòu)成元件帶來?yè)p害。如果在等離子體點(diǎn)火時(shí)在晶片表面形成離子覆蓋層，在該時(shí)刻等離子體不與晶片接觸，晶片的構(gòu)成要件可保持在良好的狀態(tài)。
在時(shí)刻T02后，調(diào)整第一高頻電力的電平和第二高頻電力的電平，使得在反應(yīng)性氣體中，得到對(duì)晶片進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理所需要的離解度。在下面的說明中，將此時(shí)的各個(gè)高頻電力的電平和下部電極的電壓電平稱為“處方電平(recipe level)”。例如，在蝕刻某些應(yīng)用的處方中，第一高頻電力的處方電平是1000～2500W，第二高頻電力的處方電平是1000～2000W，下部電極電壓的處方電平是約1500V。
在時(shí)刻T03，第一高頻電力和第二高頻電力分別達(dá)到處方電平，下部電極的電壓也調(diào)整到處方電平。之后，下部電極的電壓維持在該處方電平，對(duì)晶片進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理。而且，圖3表示了第一高頻電力和第二高頻電力在時(shí)刻T03基本同時(shí)達(dá)到處方電平的情況下的電力、電壓波形，但這是一個(gè)例子。從晶片保護(hù)的觀點(diǎn)看，也可以這樣，如果在時(shí)刻T02晶片表面上形成離子覆蓋，之后，第一高頻電力或者第二高頻電力中的一個(gè)比另一個(gè)先到達(dá)處方電平。
這樣，根據(jù)通常的等離子體處理裝置從等離子體點(diǎn)火到等離子體處理開始的動(dòng)作，如果再進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理，在處理室110內(nèi)部，特別是在作為下部電極的基座130的周邊部就會(huì)堆積附著物，產(chǎn)生由附著物導(dǎo)致的異常放電，之后的等離子體處理可能不能適宜地進(jìn)行。另外，如果要開始規(guī)定的等離子體處理，有可能要緊急停止等離子體處理裝置全體，要求從系統(tǒng)側(cè)來清洗處理室內(nèi)部。
下面說明解決這樣的問題的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100及其控制方法。圖4是表示等離子體處理裝置100的動(dòng)作的圖，表示在從等離子體點(diǎn)火到開始實(shí)際的等離子體處理期間，對(duì)上部電極120施加的第一高頻電力147的電力波形，對(duì)作為下部電極的基座130施加的第二高頻電力157的電力波形，和基座130的電壓波形。
如圖4所示，在時(shí)刻T11，從第二高頻電源151輸出調(diào)整到初期電平(例如，200～1000W)的第二高頻電力157，施加到基座130。接著在時(shí)刻T12，從第一高頻電源141輸出調(diào)整到初期電平(例如，50～1000W)的第一高頻電力147，施加到上部電極120。如上所述，因?yàn)樵跁r(shí)刻T12在晶片W的表面形成離子覆蓋，所以在剛點(diǎn)火后密度不均勻的等離子體P不與晶片W接觸，晶片W和在晶片W上形成的各種半導(dǎo)體元件等構(gòu)成要件可保持良好的狀態(tài)。
接著，在時(shí)刻Tos1，將第二高頻電力157調(diào)整為處方電平(例如1000～2000W)。此時(shí)，作為下部電極的基座130的電壓，從時(shí)刻T11和時(shí)刻T12的電壓電平開始上升，達(dá)到比處方電平(例如1500V)還高的電壓電平(峰值電平，例如3000V)。之后，基座130的電壓，在直到時(shí)刻Tos2之間，維持比處方電平還高的電平。從時(shí)刻Tos1到時(shí)刻Tos2之間的基座130的電壓狀態(tài)，在圖4中，作為過沖波形(過沖電壓)來表示。
在時(shí)刻T13，第一高頻電力147達(dá)到處方電平，基座130的電壓從峰值電平降低(離開過沖狀態(tài))，穩(wěn)定到處方電平。之后，基座130的電壓維持在該處方電平，對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理。
如比較圖3和圖4可理解，如根據(jù)第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100及其控制方法，與一般的等離子體處理裝置及其控制方法不同，在等離子體的點(diǎn)火階段，基座130的電壓在即將調(diào)整為處方電平之前的規(guī)定期間(時(shí)刻Tos1～Tos2)，取為過沖狀態(tài)。第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100具有作為能夠?qū)⒒?30的電壓調(diào)整為過沖狀態(tài)的部件的控制部160。而且，根據(jù)第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100的控制方法，在即將開始規(guī)定的等離子體處理之前的規(guī)定期間，對(duì)基座130施加過沖電壓。
在第一實(shí)施方式中，通過控制部160，將各個(gè)電抗元件(可變電容器C1U、C2U和可變電感器L1L、L2L)的電抗調(diào)整為規(guī)定的值。通過這樣，如圖4所示那樣，在即將把基座130的電壓調(diào)整為處方電平之前，能夠過沖。對(duì)于第一匹配器143和第二匹配器153的電抗調(diào)整，和基座130的電壓的過沖現(xiàn)象的關(guān)系，可通過使用等離子體處理裝置100的實(shí)測(cè)結(jié)果來確認(rèn)。
首先，為了比較，來說明對(duì)基座130所施加的電壓不產(chǎn)生過沖的情況下，第一匹配器143和第二匹配器153的電抗的設(shè)定條件。圖3所示的基座130的電壓波形，即沒有過沖部分的基座130的電壓波形，是在第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100中，將第一匹配器143和第二匹配器153的電抗控制級(jí)，例如下面這樣來設(shè)定的情況下而得到的。而且，第一匹配器143的電抗(電容)能夠在0～2000級(jí)的范圍控制，第二匹配器153的電抗(電感)能夠在0～1000級(jí)的范圍來控制。
設(shè)定條件1C1U＝1500級(jí)；C2U＝900級(jí)；L1L＝100級(jí)；L2L＝500級(jí)。
例如，屬于第一匹配器143的可變電容器C1U，C2U的各個(gè)電容，利用0～2000級(jí)調(diào)整為0～200pF，屬于第二匹配器153的可變電感器L1L，L2L的各個(gè)電感，利用0～1000級(jí)調(diào)整為0～30μH。級(jí)數(shù)和各電容/電感為線性關(guān)系。因此，在可變電容器C1U調(diào)整為1500級(jí)的情況下，其電容是150pF，在可變電容器C2U調(diào)整為900級(jí)的情況下，其電容是90pF。另外，在可變電感器L1L調(diào)整為100級(jí)的情況下，其電感是3μH，在可變電感器L2L調(diào)整為500級(jí)的情況下，其電感是15μH。
與此相對(duì)，圖4所示的基座130的電壓波形，即具有過沖部分的基座130的電壓波形，是在第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100中，在如下這樣設(shè)定第一匹配器143和第二匹配器153的電抗控制級(jí)而得到的。
設(shè)定條件2C1U＝1200級(jí)；C2U＝600級(jí)；L1L＝400級(jí)；L2L＝550級(jí)。
圖5是表示上述“設(shè)定條件1”所適用的等離子體處理裝置100中，在上部電極120和基座130之間形成等離子體P之際，從第一匹配器143的第一高頻電源141側(cè)看到的上部電極120側(cè)的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖(a)，和表示從第二匹配器153的第二高頻電源151側(cè)看到的基座130側(cè)的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖(b)。這種情況下，如圖3所示那樣，基座130的電壓不產(chǎn)生過沖。
圖6是表示上述“設(shè)定條件2”所適用的等離子體處理裝置100中，在上部電極120和基座130之間形成等離子體P之際，從第一匹配器143的第一高頻電源141側(cè)看到的上部電極120側(cè)的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖(a)，和表示從第二匹配器153的第二高頻電源151側(cè)看到的基座130側(cè)的阻抗匹配的軌跡的史密斯圓圖(b)。這種情況下，如圖4所示那樣，基座130的電壓產(chǎn)生過沖。
圖5(a)所示的阻抗軌跡和圖6(a)所示的阻抗軌跡不同，圖5(b)所示的阻抗軌跡和圖6(b)所示的阻抗軌跡不同的理由是，屬于第一匹配器143的可變電容器C1U，C2U的各個(gè)電容，和屬于第二匹配器153的可變電感器L1L，L2L的各個(gè)電感發(fā)生了改變。然后，可理解，如果注意圖5(a)和圖6(a)，在兩者的起點(diǎn)SP就產(chǎn)生差，而且，直到阻抗匹配的軌跡，與圖6(a)與圖5(a)相比就會(huì)較長(zhǎng)。圖5(b)和圖6(b)的關(guān)系也同樣。但是，與基座130側(cè)的阻抗匹配軌跡的伸長(zhǎng)量(圖5(b)和圖6(b)的關(guān)系)相比，上部電極120側(cè)的阻抗匹配軌跡的伸長(zhǎng)量(圖5(a)和圖6(a)的關(guān)系)較長(zhǎng)。
從該圖5和圖6的關(guān)系以及圖3和圖4的關(guān)系可明白那樣，直到上部電極120側(cè)的阻抗匹配結(jié)束的時(shí)間(上部電極側(cè)阻抗匹配時(shí)間)，和直到基座130側(cè)的阻抗匹配結(jié)束的時(shí)間(下部電極側(cè)阻抗匹配時(shí)間)分別為某種程度的長(zhǎng)度，而且，通過調(diào)整第一匹配器143的電抗和第二匹配器153的電抗，使得上部電極側(cè)阻抗匹配時(shí)間相對(duì)下部電極側(cè)阻抗匹配時(shí)間較長(zhǎng)，從而能夠?qū)⒆鳛橄虏侩姌O的基座130的電壓在即將調(diào)整為處方電平之前的規(guī)定期間過沖。在這樣的第一實(shí)施方式中，通過控制部160來控制第一匹配器143和第二匹配器153的各個(gè)電抗，可將對(duì)基座130施加的電壓過沖。
圖7表示分別在即將開始規(guī)定的等離子體處理之前沒有過沖基座130的電壓的情況(圖3)和過沖的情況(圖4)下，在等離子體剛點(diǎn)火后的異常放電的發(fā)生頻度。在該實(shí)驗(yàn)中，為了提高結(jié)果的可靠性，準(zhǔn)備了與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100實(shí)質(zhì)上相同構(gòu)成的2臺(tái)實(shí)驗(yàn)用等離子體處理裝置A、B。
對(duì)于等離子體處理裝置A，基于上述的“設(shè)定條件1”，即在下部電極電壓不產(chǎn)生過沖的條件，調(diào)整上部電極用匹配器和下部電極用匹配器的各個(gè)電抗，多次重復(fù)等離子體點(diǎn)火。在該實(shí)驗(yàn)中，得到異常放電的發(fā)生頻度為1.6％這樣的結(jié)果。該結(jié)果表示，如果在下部電極電壓不產(chǎn)生過沖，在進(jìn)行100次等離子體點(diǎn)火時(shí)，就可能發(fā)生1.6次的異常放電。
同樣對(duì)等離子體處理裝置A，基于上述的“設(shè)定條件2”，即在下部電極電壓產(chǎn)生過沖的條件，調(diào)整上部電極用匹配器和下部電極用匹配器的各個(gè)電抗，多次重復(fù)等離子體點(diǎn)火。在該實(shí)驗(yàn)中，得到異常放電的發(fā)生頻度為0.0％這樣的結(jié)果。該結(jié)果表示，如果在下部電極電壓產(chǎn)生過沖，既使重復(fù)多少次等離子體點(diǎn)火，也不發(fā)生異常放電。
對(duì)等離子體處理裝置B也進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)，在“設(shè)定條件1”的情況下，得到異常放電的發(fā)生頻度是1.1％這樣的結(jié)果，在“設(shè)定條件2”的情況下，得到異常放電的發(fā)生頻度是0.0％這樣的結(jié)果。
從上面的使用等離子體處理裝置A、B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明白，如果在開始等離子體處理之前對(duì)下部電極施加過沖電壓，可防止處理室中在等離子體剛點(diǎn)火后產(chǎn)生異常放電。如先前所述，等離子體剛點(diǎn)火后的異常放電的原因考慮為，主要是由于在下部電極的周邊部附著堆積的附著物。通過在開始等離子體處理之前，有意對(duì)下部電極施加過沖電壓，能夠?yàn)R射除去該附著物。如果從下部電極的周邊部除去附著物，從等離子體剛點(diǎn)火后開始形成穩(wěn)定的等離子體狀態(tài)，不會(huì)對(duì)晶片和在晶片上形成的半導(dǎo)體元件等構(gòu)成要件造成損害。
下面，參照?qǐng)D8，圖9來說明為了在等離子體剛點(diǎn)火后防止異常放電的發(fā)生，該合適的過沖的大小(過沖量)。
圖8是放大表示圖4所示的對(duì)作為下部電極的基座130所施加的電壓波形中過沖部分的圖。這里，對(duì)基座130所施加的電壓的過沖量，如圖8所示，使用電壓的峰值Vp，和對(duì)基座130開始施加電壓后，該電壓經(jīng)過峰值Vp直到穩(wěn)定(例如，直到低于2000V)所需要的時(shí)間ΔT來定義。
圖9表示了驗(yàn)證異常放電的抑制效果和過沖量的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
在該實(shí)驗(yàn)中，準(zhǔn)備與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100實(shí)質(zhì)上相同構(gòu)成的八臺(tái)實(shí)驗(yàn)用等離子體處理裝置A、B、C、D、E、F、G、H。而且，對(duì)于各個(gè)等離子體處理裝置，測(cè)量等離子體點(diǎn)火時(shí)的下部電極的電壓波形，確認(rèn)此時(shí)的異常放電發(fā)生的有無。
全部實(shí)驗(yàn)用等離子體處理裝置所具有的上部電極用匹配器和下部電極用匹配器，調(diào)整其電抗，使得對(duì)下部電極所施加的電壓在等離子體處理前過沖。但是，為了對(duì)每個(gè)等離子體處理裝置改變電抗的調(diào)整，對(duì)下部電極電壓的過沖量，在各個(gè)等離子體處理裝置間產(chǎn)生差別。
如圖9所示，在本實(shí)驗(yàn)中，等離子體處理裝置F表示出最大的過沖量，等離子體處理裝置H表示其次的較大過沖量。相反地，等離子體處理裝置B表示出最小的過沖量，等離子體處理裝置C表示其次的較小過沖量。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的八臺(tái)等離子體處理裝置中，僅在過沖量最小的等離子體處理裝置B中，在等離子體剛點(diǎn)火后觀測(cè)到異常放電，在其它等離子體處理裝置中，沒有觀測(cè)到異常放電。
從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可明白，為了防止等離子體剛點(diǎn)火后發(fā)生異常放電，對(duì)下部電極施加過沖電壓是有效的，而且該過沖量需要一定的大小。如圖9所示那樣，作為對(duì)下部電極施加的電壓的過沖量的閾值能夠采用5500V·sec。即，對(duì)于下部電極，通過施加5500V·sec以上的量的過沖電壓，能夠防止在等離子體剛點(diǎn)火后發(fā)生異常發(fā)電。
對(duì)于下部電極施加的電壓，如果其過沖量變大，則等離子體剛點(diǎn)火后的異常放電的抑制效果就會(huì)變大。為了加大過沖量，需要使時(shí)間ΔT變長(zhǎng)，或者提高峰值Vp。但是，在設(shè)定這些值時(shí)需要滿足下面的條件。
優(yōu)選在設(shè)定時(shí)間ΔT時(shí)，考慮等離子體處理裝置的生產(chǎn)率。如果將時(shí)間ΔT設(shè)定得過長(zhǎng)，那么每單位時(shí)間可處理的晶片個(gè)數(shù)減少，生產(chǎn)率降低。另一方面，對(duì)于峰值Vp，需要考慮設(shè)計(jì)上的絕緣耐壓(例如，3000V)。
在這一點(diǎn)，在本實(shí)施方式中，第一匹配器143和第二匹配器153的各個(gè)電抗通過控制部160來自由調(diào)整，對(duì)基座130施加的過沖電壓的時(shí)間ΔT和峰值Vp，通過該調(diào)整的第一匹配器143和第二匹配器153的各個(gè)電抗來決定。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，為了除去處理室110內(nèi)的附著物，需要充分大小的過沖電壓，不降低等離子體處理裝置的生產(chǎn)率，而且，能夠?qū)ψ鳛橄虏侩姌O的基座130施加不對(duì)等離子體處理裝置造成損害的大小的過沖電壓。
如以所說明的那樣，根據(jù)第一形式的等離子體處理裝置100及其控制方法，在對(duì)晶片W即將開始等離子體處理之前，對(duì)作為下部電極的基座130施加過沖電壓。通過該過沖電壓，除去在基座130的周邊部附著堆積的附著物，就可防止在等離子體剛點(diǎn)火后在處理室內(nèi)發(fā)生異常放電。另外，如果從基座130的周邊部除去附著物，也可提高等離子體密度的均勻性，結(jié)果實(shí)現(xiàn)了等離子體處理的穩(wěn)定性。
通過調(diào)整第一匹配器143和第二匹配器153的電抗，能夠?qū)τ谙蚧?30施加的電壓產(chǎn)生過沖。在這一點(diǎn)上，由于第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100具有能夠個(gè)別調(diào)整第一匹配器143和第二匹配器153的各個(gè)電抗的控制部160，所以可容易地對(duì)基座130施加過沖電壓。而且可自由調(diào)整過沖量。
另外，由于在即將對(duì)晶片W進(jìn)行等離子體處理之前進(jìn)行附著物的除去，所以不需要停止等離子體處理裝置100，釋放處理容器，清洗基座130的周邊部。因此，實(shí)現(xiàn)了提高等離子體處理裝置100的生產(chǎn)率。
第二實(shí)施方式下面參照?qǐng)D1，圖10和圖11來說明第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置及其控制方法。第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置，具有與圖1所示的第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100大致相同的構(gòu)成。另外，第二實(shí)施方式的等離子體裝置的控制方法，其特征在于，與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置的控制方法相同，在即將對(duì)晶片W進(jìn)行等離子體處理之前，對(duì)作為下部電極的基座130施加過沖電壓。
但是，根據(jù)第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置及其控制方法，通過與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100及其控制方法不同的功能、動(dòng)作，可對(duì)于向基座130施加的電壓產(chǎn)生過沖。
即，在第一實(shí)施方式中，為了得到過沖電壓，通過控制部160來調(diào)整第一匹配器143和第二匹配器153的電抗，但在第二實(shí)施方式中，通過分別控制從第一高頻電源141輸出的第一高頻電力147的電力電平和其輸出定時(shí)，和從第二高頻電源151輸出的第二高頻電力157的電力電平和其輸出定時(shí)，可產(chǎn)生過沖電壓。
圖10表示第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置所具有的控制部160對(duì)第一高頻電源141輸出的控制信號(hào)，和對(duì)第二高頻電源151輸出的控制信號(hào)的時(shí)序圖。第一高頻電源141根據(jù)從控制部160接收的控制信號(hào)，調(diào)整第一高頻電力147的輸出電力電平和輸出定時(shí)。同樣的，第二高頻電源151根據(jù)從控制部160接收的控制信號(hào)，調(diào)整第二高頻電力157的輸出電力電平和輸出定時(shí)。
圖11表示在圖10所示的定時(shí)下，控制部160對(duì)第一高頻電源147和第二高頻電源157輸出各個(gè)控制信號(hào)時(shí)，對(duì)上部電極120施加的第一高頻電力147的電力波形，和對(duì)作為下部電極的基座130施加的第二高頻電力157的電力波形，以及基座130的電壓波形。
在時(shí)刻T31，控制部160對(duì)第二高頻電源151發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為初期電平的第二高頻電力157(圖10)。接收該控制信號(hào)的第二高頻電源151，對(duì)基座130輸出調(diào)整為初期電平(例如，200～1000W)的第二高頻電力157，作為下部電極的基座130的電壓從0V上升為例如500V(圖11)。
在時(shí)刻T32，控制部160對(duì)第一高頻電源141發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為初期電平的第一高頻電力147(圖10)。接收該控制信號(hào)的第一高頻電源141，對(duì)上部電極120輸出調(diào)整為初期電平(例如，50～1000W)的第一高頻電力147。在該時(shí)刻T32，在上部電極120和基座130之間點(diǎn)火等離子體(預(yù)等離子體)，首先在時(shí)刻T31，對(duì)基座130施加調(diào)整為初期電平的第二高頻電力157，所以在基座130上的晶片W的表面上形成離子覆蓋。因此，在該時(shí)刻，等離子體不與晶片W接觸，在晶片W上形成的半導(dǎo)體元件等構(gòu)成要件可保持良好的狀態(tài)。
在時(shí)刻T33到時(shí)刻T35之間，控制部160發(fā)送控制信號(hào)，使得對(duì)第一高頻電源141，輸出調(diào)整為比初期電平還高的除去附著物的電平的第一高頻電力147(圖10)。接收該控制信號(hào)的第一高頻電源141，對(duì)上部電極120輸出調(diào)整為除去附著物電平的第一高頻電力147。
在時(shí)刻T34到時(shí)刻T35之間，控制部160對(duì)第二高頻電源151發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為除去附著物電平的第二高頻電力157(圖10)。接收該控制信號(hào)的第二高頻電源151，對(duì)基座130輸出調(diào)整為除去附著物電平(例如，1000W)的第二高頻電力157，作為下部電極的基座130的電壓上升到例如2700V(圖11)。
在時(shí)刻T35到時(shí)刻T36之間，根據(jù)來自控制部160的指示，第一高頻電源141停止第一高頻電力147的輸出，第二高頻電源151停止第二高頻電力157的輸出。為此，作為下部電極的基座130的電壓一旦降低到0V。在時(shí)刻T32點(diǎn)燈的等離子體(預(yù)等離子體)也在此熄燈。
在時(shí)刻T36，控制部160再次對(duì)第二高頻電源151發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為初期電平的第二高頻電力157(圖10)。接收該控制信號(hào)的第二高頻電源151，對(duì)基座130輸出調(diào)整為初期電平(例如，200～1000W)的第二高頻電力157，作為下部電極的基座130的電壓從0V上升為例如500V(圖11)。
在時(shí)刻T37，控制部160再次對(duì)第一高頻電源141發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為初期電平的第一高頻電力147(圖10)。接收該控制信號(hào)的第一高頻電源141，對(duì)上部電極120輸出調(diào)整為初期電平(例如，50～1000W)的第一高頻電力147。在該時(shí)刻T37，在上部電極120和基座130之間等離子體(主等離子體)點(diǎn)火，但在該時(shí)刻在晶片W的表面上形成離子覆蓋，等離子體不與晶片W接觸，在晶片W上形成的半導(dǎo)體元件等構(gòu)成要件可保持良好狀態(tài)。
在時(shí)刻T38，控制部160對(duì)第二高頻電源151發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為處方電平的第二高頻電力157(圖10)。接收該控制信號(hào)的第二高頻電源151對(duì)基座130輸出調(diào)整為處方電平(例如，1000～2000W)的第二高頻電力157。
在時(shí)刻T39，控制部160對(duì)第一高頻電源141發(fā)送控制信號(hào)，使得輸出調(diào)整為處方電平的第一高頻電力147(圖10)。接收該控制信號(hào)的第一高頻電源141對(duì)上部電極120輸出調(diào)整為處方電平(例如，1000～2500W)的第一高頻電力147(圖11)。在該時(shí)點(diǎn)，作為下部電極的基座130的電壓達(dá)到處方電平(例如，1500V)，以后基座130的電壓維持在該處方電平，使用主要等離子體來對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理。
以上說明的第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置的控制方法的特征在于，如圖10和圖11所示，具有點(diǎn)火主要等離子體，使用該主要等離子體對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理的等離子體處理工序(時(shí)刻T36以后)；在該等離子體處理工序之前實(shí)施的、作為用于除去處理室110內(nèi)的附著物的點(diǎn)火預(yù)等離子體的等離子體處理準(zhǔn)備工序的附著物除去工序(時(shí)刻T31～時(shí)刻T35)。
等離子體處理工序中點(diǎn)火的主要等離子體是對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理的等離子體，在附著物除去工序中點(diǎn)火的預(yù)等離子體是用于除去處理室110內(nèi)的附著物的等離子體。因此，兩種等離子體的物理特性不同，如圖10，圖11所示那樣，兩種等離子體的形成條件，即第一高頻電力147的電力電平或者來自第一高頻電源141的輸出定時(shí)和第二高頻電力157的電力電平或者來自第二高頻電源151的輸出定時(shí)也不同。
如圖11所示那樣，在附著物除去工序的規(guī)定期間(時(shí)刻T34～T35)，對(duì)作為下部電極的基座130施加比處方電平還高的處理前電壓(過沖電壓)，形成上述預(yù)等離子體。因此，既使在基座130的周邊部存在附著物，在附著物除去工序中，通過預(yù)等離子體也能夠確實(shí)除去該附著物。
而且，由于附著物除去工序在即將等離子體處理工序前來進(jìn)行，所以，能夠在從處理室110內(nèi)除去附著物的狀態(tài)下來對(duì)晶片W進(jìn)行規(guī)定的等離子體處理。
如上所述，采用第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置及其控制方法，能夠得到與第一實(shí)施方式的等離子體處理裝置100及其控制方法相同的效果。
此外，如按第二實(shí)施方式，可得到下面的效果。在第二實(shí)施方式中，通過分別控制從第一高頻電源141輸出的第一高頻電力147的電力電平和其輸出定時(shí)，以及從第二高頻電源151輸出的第二高頻電力157的電力電平和其輸出定時(shí)，可使得對(duì)作為下部電極的基座130施加的電壓在規(guī)定期間過沖。為此，既使是在反應(yīng)性氣體的種類、處理室110內(nèi)的壓力、上部電極120和基座130的間隔等處理?xiàng)l件變化的情況下，也能夠高精度且容易地調(diào)整對(duì)基座130施加的電壓的過沖量。因此，能夠更確實(shí)地防止剛等離子體點(diǎn)火后處理室內(nèi)產(chǎn)生異常放電。
但是，如果在等離子體處理工序之前每次進(jìn)行附著物除去工序，就可能要降低第二實(shí)施方式的等離子體處理裝置的生產(chǎn)率。在這點(diǎn)上，如按第二實(shí)施方式，可容易地選擇是否在等離子體處理工序前進(jìn)行附著物除去工序。僅在需要除去處理室110內(nèi)的附著物時(shí)實(shí)施該附著物除去工序，可得到高的生產(chǎn)率?？梢砸砸?guī)定的周期來實(shí)施附著物除去工序，也可以具有檢測(cè)處理室110內(nèi)有無附著物的部件，基于該檢測(cè)結(jié)果來實(shí)施附著物除去工序。
上面參照

了本發(fā)明的較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明不限于這些例子。可知本領(lǐng)域人員在權(quán)利要求的范圍內(nèi)能夠想到各種變更例或者改正例，它們也當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍。
在本實(shí)施方式的說明中，作為等離子體處理裝置的例子使用了平行平板型等離子體處理裝置，但本發(fā)明不限于此。例如，也能使用螺旋波等離子體處理裝置，電感耦合型等離子體處理裝置等。
如按以上詳細(xì)描述的本發(fā)明，由于對(duì)第二電極施加過沖電壓，所以能夠從處理室，特別是從第二電極周邊除去附著物。如果在開始對(duì)被處理體的等離子體處理之前設(shè)定對(duì)第二電極施加過沖電壓的定時(shí)，可防止等離子體處理的開始時(shí)的異常放電的發(fā)生。還有，在等離子體處理中，確保了等離子體的均勻性。此外，也實(shí)現(xiàn)了提高等離子體處理裝置的生產(chǎn)率。
權(quán)利要求
1.一種在處理室中產(chǎn)生等離子體來處理被處理體的等離子體處理裝置，其特征在于，具有在所述處理室內(nèi)配置的第一電極；在所述處理室內(nèi)的配置在與所述第一電極相對(duì)的位置的第二電極；屬于向所述第一電極供給第一電力的第一電力源的第一電力系統(tǒng)；屬于向所述第二電極供給第二電力的第二電力源的第二電力系統(tǒng)；和控制所述第一電力系統(tǒng)和所述第二電力系統(tǒng)的控制部，所述控制部，控制所述第一電力系統(tǒng)和所述第二電力系統(tǒng)的兩方或者其中任何一方，使得在對(duì)所述處理室內(nèi)的被處理體開始等離子體處理之前的規(guī)定期間，相對(duì)所述第二電極，施加比所述被處理體的等離子體處理中向所述第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，具有匹配所述第一電源側(cè)的阻抗和所述第一電極側(cè)的阻抗的第一匹配器；匹配所述第二電源側(cè)的阻抗和所述第二電極側(cè)的阻抗的第二匹配器，所述控制部調(diào)整所述第一匹配器和所述第二匹配器兩者或者其中任何一個(gè)的電抗，由此產(chǎn)生對(duì)所述第二電極施加的所述處理前電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述控制部調(diào)整從所述第一電源輸出所述第一電力的定時(shí)和所述第一電力的電力電平，以及從所述第二電源輸出所述第二電力的定時(shí)和所述第二電力的電力電平，由此產(chǎn)生對(duì)所述第二電極施加的所述處理前電壓。
4.一種等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，該等離子體處理裝置具有在處理室內(nèi)配置的第一電極；在所述處理室內(nèi)的配置在與所述第一電極相對(duì)的位置的第二電極；向所述第一電極供給第一電力的第一電力源；和向所述第二電極供給第二電力的第二電力源，在對(duì)所述處理室內(nèi)的被處理體開始等離子體處理之前的規(guī)定期間，相對(duì)所述第二電極，施加比所述被處理體的等離子體處理中向所述第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，通過調(diào)整匹配所述第一電源側(cè)的阻抗和所述第一電極側(cè)的阻抗的第一匹配器，以及匹配所述第二電源側(cè)的阻抗和所述第二電極側(cè)的阻抗的第二匹配器的兩者或者其中任何一個(gè)的電抗，產(chǎn)生對(duì)所述第二電極施加的所述處理前電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，通過調(diào)整從所述第一電源輸出所述第一電力的定時(shí)和所述第一電力的電力電平，以及從所述第二電源輸出所述第二電力的定時(shí)和所述第二電力的電力電平，產(chǎn)生對(duì)所述第二電極施加的所述處理前電壓。
7.一種等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，該等離子體處理裝置具有配置在處理室內(nèi)的第一電極；配置在所述處理室內(nèi)的與所述第一電極相對(duì)的位置的第二電極；向所述第一電極供給第一電力的第一電力源；和向所述第二電極供給第二電力的第二電力源，通過對(duì)所述各個(gè)電極供給高頻電力，在處理室內(nèi)產(chǎn)生等離子體，實(shí)行處理被處理體的等離子體處理工序，具有在所述等離子體處理工序之前實(shí)行的等離子體處理準(zhǔn)備工序，在規(guī)定的期間，基于與所述等離子體處理工序的等離子體形成條件不同的等離子體形成條件，形成等離子體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，在所述等離子體處理準(zhǔn)備工序中，對(duì)所述第二電極施加比在所述等離子體處理工序中以規(guī)定期間對(duì)所述第二電極施加的電壓還高的處理前電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體處理裝置的控制方法，其特征在于，通過調(diào)整從所述第一電源輸出所述第一電力的定時(shí)和所述第一電力的電力電平，以及從所述第二電源輸出所述第二電力的定時(shí)和所述第二電力的電力電平，產(chǎn)生對(duì)所述第二電極施加的所述處理前電壓。
全文摘要
本發(fā)明提供一種等離子體處理裝置及其控制方法，它能夠原樣維持運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從處理室中除去附著物。在即將開始對(duì)晶片的等離子體處理之前，對(duì)下部電極施加過沖電壓。通過該過沖電壓，除去在下部電極的周邊部附著堆積的附著物，所以可防止在等離子體剛點(diǎn)火后在處理室內(nèi)的異常放電的發(fā)生。過沖電壓是例如通過調(diào)整匹配器的電抗而被生成。
文檔編號(hào)C23F4/00GK1551305SQ200410037990
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者輿石公, 北野雅敏, 敏 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社