基板處理方法和基板處理設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供基板處理方法和基板處理設(shè)備。使用基板處理設(shè)備的基板處理方法包括第一步驟和第二步驟。第一步驟是施加來(lái)自包括在設(shè)備中的脈沖電源的負(fù)電壓脈沖。第二步驟是對(duì)于在負(fù)電壓脈沖和在負(fù)電壓脈沖之后的來(lái)自脈沖電源的正電壓脈沖之間的時(shí)段，施加浮動(dòng)電位。另外，設(shè)備包括室、第一電極、第二電極、RF電源和脈沖電源。第二電極被設(shè)置成第二電極面向第一電極以保持基板。RF電源將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到第二電極。脈沖電源將具有RF電壓的電壓波形重復(fù)地施加到第二電極。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基板處理方法和基板處理設(shè)備
[0001] 本申請(qǐng)為下述申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，
[0002] 原申請(qǐng)的申請(qǐng)日：2011年09月21日，
[0003] 原申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)枺?01110281390. 0，
[0004] 原申請(qǐng)的發(fā)明名稱(chēng)：基板處理方法和基板處理設(shè)備
[0005] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0006] 本申請(qǐng)基于并要求2010年9月30日提交的第2010-223171號(hào)在先日本專(zhuān)利申請(qǐng) 的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被結(jié)合在本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0007] 實(shí)施例基本上涉及使用等離子體的基板處理方法和基板處理設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0008] -般而言，平行板型基板處理設(shè)備通過(guò)將RF(射頻）電壓施加到一對(duì)電極中的一 個(gè)電極來(lái)產(chǎn)生等離子體，以便處理放置在施加有RF電壓的電極上或者另一個(gè)電極上的基 板（即晶片）。
[0009] 為了在基板處理期間抑制充電損害和局部異常蝕刻（即，切口），已經(jīng)揭示了施加 脈沖狀正電壓作為偏壓的兩個(gè)以上的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的實(shí)施例是提供一種能夠有效地處理基板的基板處理方法和使用該方法 的基板處理設(shè)備。
[0011] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用基板處理設(shè)備的基板處理方法包括第一步驟和第二步驟。 第一步驟是施加來(lái)自包括在設(shè)備中的脈沖電源的負(fù)電壓脈沖。第二步驟是對(duì)于在負(fù)電壓脈 沖和在負(fù)電壓脈沖之后的來(lái)自脈沖電源的正電壓脈沖之間的時(shí)段，施加浮動(dòng)電位。另外，該 設(shè)備包括室、第一電極、第二電極、RF電源和脈沖電源。第一電極被設(shè)置在室內(nèi)。第二電極 被設(shè)置成第二電極面向第一電極以保持基板。RF電源將具有50MHz以上的頻率的RF電壓 施加到第二電極。脈沖電源將具有RF電壓的電壓波形重復(fù)地施加到第二電極。電壓波形 包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖。
[0012] 根據(jù)實(shí)施例的基板處理方法和基板處理設(shè)備使得基板的有效處理成為可能。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013] 閱讀以下詳細(xì)的說(shuō)明以及參考附圖，本公開(kāi)的方面將變得明顯。說(shuō)明和相關(guān)附圖 被提供以圖示本發(fā)明的實(shí)施例，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0014] 圖1是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的基板處理設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
[0015] 圖2是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。
[0016] 圖3是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的基板處理設(shè)備的脈沖電源的內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)例的示 意圖。
[0017] 圖4是顯示處理晶片的狀態(tài)的截面圖。
[0018] 圖5是顯示電壓和電流的時(shí)間變化的實(shí)例的圖表。
[0019] 圖6是顯示組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。
[0020] 圖7是顯示組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。
[0021] 圖8A到8C是分別顯示電子加速電壓、電子電流和有效電功率的時(shí)間變化的實(shí)例 的圖表。
[0022] 圖9A到9B是分別顯示電子加速電壓和有效電功率的時(shí)間變化的實(shí)例的圖表。
[0023] 圖10A到10C是分別顯示電子加速電壓、有效電能和晶片上的負(fù)電壓的失效時(shí)間 (deadtime)的相關(guān)性的實(shí)例的圖表。
[0024] 圖11是顯示根據(jù)第二實(shí)施例的組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。
[0025] 圖12是顯示晶片上的電壓的時(shí)間變化的實(shí)例的圖表。
[0026] 圖13是顯示晶片上的電壓和電子電流的接地時(shí)間的相關(guān)性的實(shí)例的圖表。
[0027] 圖14是顯示另一個(gè)實(shí)施例的脈沖電源的內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)例的示意圖。
[0028] 圖15是顯示另一個(gè)實(shí)施例的脈沖電源的內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)例的示意圖。
[0029] 圖16是顯示電阻供給的二極管的電路圖。
[0030] 圖17是顯示電子加速電壓的時(shí)間變化的實(shí)例的圖表。
[0031] 圖18是顯示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。
[0032] 圖19A到19C是分別顯示電子加速電壓、電子電流和有效電功率的時(shí)間變化的實(shí) 例的圖表。
[0033] 圖20是顯示根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的組合脈沖波形的實(shí)例的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 第一實(shí)施例
[0035] 1.基板處理設(shè)備的構(gòu)造
[0036] 圖1是顯示根據(jù)第一實(shí)施例的基板處理設(shè)備的構(gòu)造的示意圖。
[0037] 基板處理設(shè)備1是平行板型的反應(yīng)離子刻蝕（RIE)設(shè)備。晶片15是基板處理設(shè) 備1的處理對(duì)象（即，基板）。蝕刻室11保持晶片15的處理所需的功能。處理氣體導(dǎo)入管 12導(dǎo)入晶片15的處理所需的處理氣體。除了諸如41*、1(1^6、隊(duì)、0 2、〇)和!12的氣體以外， 還可以適當(dāng)?shù)乩?SF6、CHF3、CH3F、CF4、C 2F6、C4F8、C5F8、C 4F6、CI2、HBr、SiH4、SiF4 等等。
[0038] 下部電極16設(shè)置有保持晶片15的靜電夾盤(pán)。上部電極13被設(shè)置成面向下部電 極16的上側(cè)，并且它的一個(gè)端子處于地電位（S卩，被接地）。上部電極13和下部電極16組 成一對(duì)平行板電極。
[0039] 通過(guò)將RF功率施加到下部電極16來(lái)產(chǎn)生等離子體14。形成等離子體14的離子 沿著圖1中的箭頭方向移動(dòng)，即被入射在晶片15上。基板處理設(shè)備1使用等離子體14蝕 刻晶片15。
[0040] 排氣口 17被連接到未顯示的調(diào)壓閥和排氣泵。蝕刻室11中的氣體經(jīng)由排氣口 17 被排出，以便蝕刻室11中的壓力被保持恒定。RF電源19產(chǎn)生要被施加到下部電極16的 RF電壓。RF電壓的頻率是50Hz或更高。匹配裝置18執(zhí)行RF電源19和等離子體14之間 的電阻匹配，以將RF電壓輸出到高通濾波器（HPF) 22。
[0041] 脈沖電源電路21將具有圖2中所示的波形（即，組合脈沖波形）的電壓輸出到低 通濾波器（LPF) 20。在圖2的圖表中，縱軸和橫軸分別表示電壓（V)和時(shí)間（μ s)。
[0042] 如圖2所示，在組合脈沖波形中，負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖被組合，并且電路在施 加的電壓脈沖之間的時(shí)間間隔（即，在如虛線所示的t2和t3之間的td)內(nèi)被斷開(kāi)以處于 浮動(dòng)電位。也就是說(shuō)，正脈沖電壓、負(fù)脈沖電壓和浮動(dòng)電位被周期性地重復(fù)。這里，負(fù)電壓 脈沖和正電壓脈沖具有各自的矩形電壓波形，矩形電壓波形在一個(gè)脈沖之內(nèi)具有近似恒定 的電壓（即，峰值電壓）。隨后將描述其細(xì)節(jié)。
[0043] 圖3是顯示脈沖電源21的內(nèi)部構(gòu)造的實(shí)例的示意圖。在這個(gè)實(shí)例，脈沖電源21 設(shè)置有DC電源31、32,開(kāi)關(guān)33到35,和切換單元36。
[0044] DC電源31和32是分別用于負(fù)電壓和正電壓的電源。DC電源31用作具有與負(fù)電 壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第一電壓的第一電源。DC電源32用作具有與正電壓脈沖的峰 值電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓的第二電源。
[0045] 由切換單元36控制的開(kāi)關(guān)33、34和35被分別用于施加負(fù)電壓、正電壓和地電位。 開(kāi)關(guān)33用作將第一電源的連接切換到輸出端子的第一開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)34用作將第二電源的連 接切換到輸出端子的第二開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)35用作將地電位的連接切換到輸出端子的第三開(kāi)關(guān)。 這里，如果不使用地電位，則不需要開(kāi)關(guān)35。
[0046] 控制開(kāi)關(guān)33到35的切換的切換單元36用作控制第一到第三開(kāi)關(guān)的控制單元。 例如，當(dāng)切換單元36將開(kāi)關(guān)33到35的組合依次分別控制為（開(kāi)，關(guān)，關(guān)）、（關(guān)，開(kāi)，關(guān)）和 (關(guān)，關(guān)，開(kāi)）時(shí)，負(fù)電壓、正電壓和地電位被施加到脈沖電源21的輸出端子。
[0047] 此外，當(dāng)切換單元36將開(kāi)關(guān)33到35的組合控制為（關(guān)，關(guān)，關(guān)）時(shí)，脈沖電源21 的輸出端子從電源單元被電浮動(dòng)以輸出浮動(dòng)電位。在這種情況下，來(lái)自等離子體或進(jìn)入等 離子體的電流被阻擋。
[0048] 在本實(shí)施例中，切換單元36控制開(kāi)關(guān)33、34,從而允許脈沖電源21在時(shí)間tl和 t2之間、時(shí)間t2和t3之間、時(shí)間t3和t4之間、以及時(shí)間t4和t5( S卩，時(shí)間tl)之間的各 個(gè)時(shí)間間隔輸出負(fù)電壓脈沖、浮動(dòng)電位、正電壓脈沖以及浮動(dòng)電位。
[0049] 在這種情況下的開(kāi)關(guān)33、34的操作的真值表在表1中被顯示。這里，因?yàn)闆](méi)有使 用地電位，所以開(kāi)關(guān)35未被顯示。
[0050] [表 1]
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種使用基板處理設(shè)備的基板處理方法，其特征在于，包括： 第一步驟，施加來(lái)自包括在所述設(shè)備中的脈沖電源的負(fù)電壓脈沖；和 第二步驟，對(duì)于所述負(fù)電壓脈沖和在所述負(fù)電壓脈沖之后的來(lái)自所述脈沖電源的正電 壓脈沖之間的時(shí)段，施加浮動(dòng)電位，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈沖兩者都具有矩形電 壓波形； 其中所述設(shè)備包括： 室； 第一電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)； 第二電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)，以使所述第二電極面向所述第一電極并且保持基板； RF電源，將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到所述第二電極；和 所述脈沖電源將具有所述RF電壓的波形的電壓重復(fù)地施加到所述第二電極，所述電 壓波形包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖，所述脈沖電源包括輸出與所述負(fù)電壓脈沖的峰值電 壓相對(duì)應(yīng)的第一電壓的第一電源，輸出與所述正電壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓的 第二電源，提供地電位的接地端子，和向其施加所述第一電源、所述第二電源和所述接地端 子中的任何一個(gè)的輸出端子，并且所述浮動(dòng)電位在施加所述正電壓脈沖和所述負(fù)電壓脈沖 之間通過(guò)使所述脈沖電源的所述輸出端子與所述第一電源、所述第二電源和所述接地端子 斷開(kāi)來(lái)被施加到所述第二電極。
2. 如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于，進(jìn)一步包括： 對(duì)于在所述正電壓脈沖和所述正電壓脈沖之后的所述負(fù)電壓脈沖之間的時(shí)段，施加地 電位，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈沖兩者都通過(guò)所述脈沖電源被輸出。
3. 如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于，輸出所述浮動(dòng)電位的時(shí)段是50ns 以下。
4. 一種使用基板處理設(shè)備的基板處理方法，其特征在于，包括： 第一步驟，施加來(lái)自包括在所述設(shè)備中的脈沖電源的負(fù)電壓脈沖；和 第二步驟，對(duì)于所述負(fù)電壓脈沖和在所述負(fù)電壓脈沖之后的來(lái)自所述脈沖電源的正電 壓脈沖之間的時(shí)段，施加浮動(dòng)電位； 其中所述設(shè)備包括： 室； 第一電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)； 第二電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)，以使所述第二電極面向所述第一電極并且保持基板； RF電源，將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到所述第二電極；和 所述脈沖電源將具有所述RF電壓的電壓波形重復(fù)地施加到所述第二電極，所述電壓 波形包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖； 其中在輸出所述浮動(dòng)電位的狀態(tài)下，所述脈沖電源的輸出端子被打開(kāi)以阻擋進(jìn)出所述 第二電極的電流。
5. 如權(quán)利要求4所述的基板處理方法，其特征在于，進(jìn)一步包括： 對(duì)于在所述正電壓脈沖和所述正電壓脈沖之后的所述負(fù)電壓脈沖之間的時(shí)段，施加地 電位，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈沖兩者都通過(guò)所述脈沖電源被輸出。
6. 如權(quán)利要求4所述的基板處理方法，其特征在于，輸出所述浮動(dòng)電位的時(shí)段是50ns 以下。
7. 如權(quán)利要求4所述的基板處理方法，其特征在于，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈 沖兩者都具有矩形電壓波形。
8. -種使用基板處理設(shè)備的基板處理方法，其特征在于，包括： 第一步驟，施加來(lái)自包括在所述設(shè)備中的脈沖電源的負(fù)電壓脈沖；和 第二步驟，對(duì)于所述負(fù)電壓脈沖和在所述負(fù)電壓脈沖之后的來(lái)自所述脈沖電源的正電 壓脈沖之間的時(shí)段，施加浮動(dòng)電位； 其中所述設(shè)備包括： 室； 第一電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)； 第二電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)，以使所述第二電極面向所述第一電極并且保持基板； RF電源，將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到所述第二電極；和 所述脈沖電源將具有所述RF電壓的電壓波形重復(fù)地施加到所述第二電極，所述電壓 波形包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖； 其中所述脈沖電源包括輸出第一電壓的第一電源，輸出第二電壓的第二電源，和切換 單元，所述切換單元被配置成切斷所述第一電源和所述第二電源以阻擋施加到所述第二電 極的所述第一電壓和所述第二電壓，以便施加所述浮動(dòng)電位。
9. 如權(quán)利要求8所述的基板處理方法，其特征在于，進(jìn)一步包括： 對(duì)于在所述正電壓脈沖和所述正電壓脈沖之后的所述負(fù)電壓脈沖之間的時(shí)段，施加地 電位，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈沖兩者都通過(guò)所述脈沖電源被輸出。
10. 如權(quán)利要求8所述的基板處理方法，其特征在于，輸出所述浮動(dòng)電位的時(shí)段是50ns 以下。
11. 如權(quán)利要求8所述的基板處理方法，其特征在于，所述負(fù)電壓脈沖和所述正電壓脈 沖兩者都具有矩形電壓波形。
12. -種基板處理設(shè)備，其特征在于，包括： 室； 第一電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)； 第二電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)，以使所述第二電極面向所述第一電極并且保持基板； RF電源，將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到所述第二電極；和 脈沖電源，將具有包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖的波形的電壓重復(fù)地施加到所述第二 電極，所述電壓被疊加在所述RF電壓上，所述脈沖電源包括 ： 第一電源，輸出與所述負(fù)電壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第一電壓； 第二電源，輸出與所述正電壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓； 接地端子，提供地電位；和 輸出端子，所述第一電壓、所述第二電壓和所述地電位中的任何一個(gè)被施加到所述輸 出端子；其中 在輸出所述浮動(dòng)電位的狀態(tài)下，所述脈沖電源的輸出端子被打開(kāi)以阻擋進(jìn)出所述第二 電極的電流。
13. 如權(quán)利要求12所述的基板處理設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括： 將所述第一電源的連接切換到所述輸出端子的第一開(kāi)關(guān)，將所述第二電源的連接切換 到所述輸出端子的第二開(kāi)關(guān)，將所述地電位的連接切換到所述輸出端子的第三開(kāi)關(guān)，和控 制所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)的切換單元，其中 所述切換單元接通所述第一開(kāi)關(guān)并且切斷所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述負(fù)電壓脈沖輸出到所述輸出端子； 所述切換單元切斷所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)，以允許所述脈沖電 源將所述浮動(dòng)電位輸出到所述輸出端子； 所述切換單元接通所述第二開(kāi)關(guān)并且切斷所述第一開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述正電壓脈沖輸出到所述輸出端子；和 所述切換單元接通所述第三開(kāi)關(guān)并且切斷所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述正電壓脈沖輸出到所述地電位。
14. 一種基板處理設(shè)備，其特征在于，包括： 室； 第一電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)； 第二電極，被設(shè)置在所述室內(nèi)，以使所述第二電極面向所述第一電極并且保持基板； RF電源，將具有50MHz以上的頻率的RF電壓施加到所述第二電極；和 脈沖電源，將具有包括負(fù)電壓脈沖和正電壓脈沖的波形的電壓重復(fù)地施加到所述第二 電極，所述電壓被疊加在所述RF電壓上，所述脈沖電源包括 ： 第一電源，輸出與所述負(fù)電壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第一電壓； 第二電源，輸出與所述正電壓脈沖的峰值電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓； 接地端子，提供地電位；和 輸出端子，所述第一電壓、所述第二電壓和所述地電位中的任何一個(gè)被施加到所述輸 出端子；其中 所述脈沖電源包括輸出第一電壓的第一電源，輸出第二電壓的第二電源，和切換單兀， 所述切換單元被配置成切斷所述第一電源和所述第二電源以阻擋施加到所述第二電極的 所述第一電壓和所述第二電壓，以便施加所述浮動(dòng)電位。
15. 如權(quán)利要求14所述的基板處理設(shè)備，其特征在于，進(jìn)一步包括： 將所述第一電源的連接切換到所述輸出端子的第一開(kāi)關(guān)，將所述第二電源的連接切換 到所述輸出端子的第二開(kāi)關(guān)，將所述地電位的連接切換到所述輸出端子的第三開(kāi)關(guān)，和控 制所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)的切換單元，其中 所述切換單元接通所述第一開(kāi)關(guān)并且切斷所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述負(fù)電壓脈沖輸出到所述輸出端子； 所述切換單元切斷所述第一開(kāi)關(guān)、所述第二開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)，以允許所述脈沖電 源將所述浮動(dòng)電位輸出到所述輸出端子； 所述切換單元接通所述第二開(kāi)關(guān)并且切斷所述第一開(kāi)關(guān)和所述第三開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述正電壓脈沖輸出到所述輸出端子；和 所述切換單元接通所述第三開(kāi)關(guān)并且切斷所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)兩者，以允許 所述脈沖電源將所述正電壓脈沖輸出到所述地電位。
【文檔編號(hào)】H01L21/311GK104091747SQ201410366000
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2011年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2010年9月30日
【發(fā)明者】宇井明生, 林久貴 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝