[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN114121589A - 等离子体处理装置和等离子体处理方法 - Google Patents

等离子体处理装置和等离子体处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114121589A
CN114121589A CN202110967503.6A CN202110967503A CN114121589A CN 114121589 A CN114121589 A CN 114121589A CN 202110967503 A CN202110967503 A CN 202110967503A CN 114121589 A CN114121589 A CN 114121589A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bias
pulse signal
electric power
plasma processing
power level
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110967503.6A
Other languages
English (en)
Inventor
藤原直树
大秦充敬
竹内贵广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2021094193A external-priority patent/JP7575353B2/ja
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Publication of CN114121589A publication Critical patent/CN114121589A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

本发明提供使用3个电功率脉冲信号来提高处理性能的等离子体处理装置和等离子体处理方法，包括：生成至少3个功率水平的生成源RF脉冲信号的生成源RF生成部；第1及第2偏置RF生成部，其生成频率比生成源RF脉冲信号低的至少2个功率水平的第1及第2偏置RF脉冲信号；生成使生成源RF生成部、第1及第2偏置RF生成部同步的同步信号的同步信号生成部；第1匹配电路，其与生成源RF生成部和天线连接，使生成源RF脉冲信号从生成源RF生成部经由第1匹配电路被供给到天线；第2匹配电路，其与第1及第2偏置RF生成部和基片支承部连接，使第1及第2偏置RF脉冲信号从第1及第2偏置RF生成部经由第2匹配电路被供给到基片支承部。

Description

等离子体处理装置和等离子体处理方法
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置和等离子体处理方法。
背景技术
例如，专利文献1提案了一种具有2个高频电源，并且对腔室上部的天线和下部电极(基座)供给2个频率的高频电功率的ICP(Inductively Coupled Plasma：电感耦合等离子体)装置。从2个高频电源中的一个高频电源对下部电极供给例如13MHz的频率的偏置用的高频电功率。在腔室的上方设置天线，从另一个高频电源对构成天线的外侧线圈的线路的中点或者其附近供给例如27MHz的等离子体激发用的高频电功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019-67503号公报
发明内容
发明要解决的问题
本发明提供能够使用3个高频(RF：Radio Frequency)电功率脉冲来提高处理的性能的技术。
用于解决问题的技术手段
依照本发明的一个方式，提供一种等离子体处理装置，其包括：处理腔室；设置于所述处理腔室内的基片支承部；设置于所述处理腔室的上部的天线；生成源RF生成部，其构成为能够生成具有至少3个功率水平的生成源RF脉冲信号，其中，所述生成源RF脉冲信号的各功率水平为0以上；第1偏置RF生成部，其构成为能够生成第1偏置RF脉冲信号，其中，所述第1偏置RF脉冲信号的频率比所述生成源RF脉冲信号的频率低，所述第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；第2偏置RF生成部，其构成为能够生成第2偏置RF脉冲信号，其中，所述第2偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；同步信号生成部，其构成为能够生成用于使所述生成源RF生成部、所述第1偏置RF生成部和所述第2偏置RF生成部相互同步的同步信号；第1匹配电路，其与所述生成源RF生成部和所述天线连接，能够使所述生成源RF脉冲信号从所述生成源RF生成部经由所述第1匹配电路被供给到所述天线；和第2匹配电路，其与所述第1偏置RF生成部、所述第2偏置RF生成部和所述基片支承部连接，能够使所述第1偏置RF脉冲信号从所述第1偏置RF生成部经由所述第2匹配电路被供给到所述基片支承部，且能够使所述第2偏置RF脉冲信号从所述第2偏置RF生成部经由所述第2匹配电路被供给到所述基片支承部。
发明效果
依照一个方面，能够使用3个高频电功率脉冲信号来提高处理的性能。
附图说明
图1是表示实施方式的等离子体处理系统的一个例子的截面示意图。
图2是表示实施方式的等离子体处理装置的一个例子的图。
图3是表示实施方式的2个偏置RF脉冲信号的匹配电路的一个例子的图。
图4是表示自由基、离子、电子温度、离子能量、副产物的一个例子的图。
图5是表示实施方式的2个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图6是表示实施方式的3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图7是表示实施方式的3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图8是表示实施方式的3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图9是表示实施方式的变形例的等离子体处理装置的一个例子的图。
图10是表示变形例1的DC脉冲和高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图11是表示变形例2的DC脉冲和高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图12是表示变形例3的DC脉冲和高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
附图标记的说明
1 等离子体处理装置
2 控制部
10 腔室
10s 等离子体处理空间
11 基片支承部
12 环状部件
13 气体导入部
14 天线
20 气体供给部
21 计算机
21a 处理部
21b 存储部
21c 通信接口
31 RF电功率供给部
31a 生成源RF生成部
31b 第1偏置RF生成部
31c 第2偏置RF生成部
31d 同步信号生成部
32a DC脉冲生成部
34b1 第1调节电路
34b2 第1分离电路
34c1 第2调节电路
34c2 第2分离电路
33 第1匹配电路
34 第2匹配电路
37 供电线
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的方式进行说明。在各附图中，对相同构成部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
[等离子体处理系统]
首先，参照图1和图2，对实施方式的等离子体处理系统进行说明。图1是表示实施方式的等离子体处理系统的一个例子的截面示意图。图2是表示实施方式的等离子体处理装置1的一个例子的图。
在实施方式中，等离子体处理系统包含等离子体处理装置1和控制部2。等离子体处理装置1构成为能够通过将3个高频电功率脉冲(3个RF脉冲信号)供给到腔室10内以从腔室10内的处理气体生成等离子体。而且，等离子体处理装置1通过使所生成等离子体暴露于基片以对基片进行处理。
等离子体处理装置1包含腔室(等离子体处理腔室)10、基片支承部11和等离子体生成部。腔室10规定等离子体处理空间10s。此外，腔室10具有：用于将至少一种处理气体供给到等离子体处理空间10s的气体入口10a；和用于从等离子体处理空间将气体排出的气体出口10b。气体入口10a与至少一个气体供给部20连接。
气体出口10b例如是设置于腔室10的底部的排气口，与排气系统40连接。排气系统40能够与气体出口连接。排气系统40也可以包含压力阀和真空泵。真空泵可以包含涡轮分子泵、粗抽泵或者它们的组合。
基片支承部11配置在等离子体处理空间10s内，支承基片W。等离子体生成部构成为能够从被供给到等离子体处理空间10s内的至少一种处理气体生成等离子体。
控制部2处理使等离子体处理装置1执行本发明中说明的各种步骤的计算机可执行的命令。控制部2可以构成为能够控制等离子体处理装置1的各要素，以执行此处说明的各种步骤。在实施方式中，如图1所示，控制部2的一部分或者全部包含在等离子体处理装置1中。控制部2例如可以包含计算机21。计算机21例如可以包含处理部(CPU：CentralProcessing Unit，中央处理单元)21a、存储部21b和通信接口21c。处理部21a可以构成为能够基于存储部21b中保存的程序进行各种控制动作。存储部21b也可以包含RAM(RandomAccess Memory，随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory，只读存储器)、HDD(Hard DiskDrive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive：固态硬盘驱动器)或者它们的组合。通信接口21c也可以经由LAN(Local Area Network)等的通信回线与等离子体处理装置1之间通信。
以下，将图2的电感耦合等离子体处理装置作为一个例子，对等离子体处理装置1的结构例进一步进行说明。等离子体处理装置1包含腔室10。腔室10包含电介质窗10c和侧壁10d。电介质窗10c和侧壁10d规定腔室10内的等离子体处理空间10s。此外，等离子体处理装置1包含基片支承部11、气体导入部13、气体供给部20、电功率供给部和天线14。
基片支承部11配置在腔室10内的等离子体处理空间10s。天线14配置在腔室10(电介质窗10c)的上部或者上方。
基片支承部11包含主体部和环状部件(边缘环)12。主体部具有用于支承基片(晶片)W的中央区域(基片支承面)11a和用于支承环状部件12的环状区域(边缘环支承面)11b。主体部的环状区域11b包围主体部的中央区域11a。基片W配置在主体部的中央区域11a上，环状部件12以包围主体部的中央区域11a上的基片W的方式配置在主体部的环状区域11b上。在实施方式中，主体部包含静电吸盘111和导电部件112。静电吸盘111配置在导电部件112之上。导电部件112作为RF电极发挥功能，静电吸盘111的上表面作为基片支承面(中央区域11a)发挥功能。此外，虽然省略图示，在实施方式中，基片支承部11也可以构成为能够将静电吸盘111和基片W中的至少一者调节为目标温度的温度调节模块。温度调节模块可以包含加热器、流路或者它们的组合。在流路中，能够流动致冷剂、传热气体等的温度调节流体。此外，腔室10、基片支承部11和环状部件12以将轴Z作为中心轴而轴Z一致的方式配置。
气体导入部13构成为能够将来自气体供给部20的至少一种处理气体供给到等离子体处理空间10s。在实施方式中，气体导入部13配置在基片支承部11的上方，安装在形成于电介质窗10c的中央开口部。
气体供给部20也可以包含至少一个气源23和至少一个流量控制器22。在实施方式中，气体供给部20构成为能够将一个或其以上的处理气体从分别与之对应的气源23经由分别与之对应的流量控制器22供给到气体导入部13。各流量控制器22也可以包含例如质量流量控制器或者压力控制式的流量控制器。而且，气体供给部20也可以包含将一个或其以上的处理气体的流量进行调制或者脉冲化的一个或其以上的流量调制装置。
电功率供给部包含与腔室10耦合的RF电功率供给部31。RF电功率供给部31构成为能够将3个RF信号(RF电功率)供给到基片支承部11的导电部件112或者天线14。由此，从被供给到等离子体处理空间10s的至少一种处理气体形成等离子体。此外，等离子体生成部也可以构成为包含对等离子体处理空间10s内供给至少一种处理气体的气体供给部20和RF电功率供给部31，能够从处理气体生成等离子体。
天线14包含一个或多个线圈。在实施方式中，天线14也可以包含配置于同轴上的外侧线圈和内侧线圈。此时，RF电功率供给部3可以与外侧线圈和内侧线圈这两者连接，也可以与外侧线圈和内侧线圈中的任一者连接。在前者的情况下，可以为同一RF生成部与外侧线圈和内侧线圈这两者连接，也可以为不同的RF生成部与外侧线圈和内侧线圈分别连接。
在实施方式中，RF电功率供给部31包含生成源RF生成部31a、第1偏置RF生成部31b和第2偏置RF生成部31c。生成源RF生成部31a与天线14耦合，第1偏置RF生成部31b和第2偏置RF生成部31c与导电部件112耦合。生成源RF生成部31a构成为经由第1匹配电路33与天线14连接，能够生成等离子体生成用的生成源RF脉冲信号(以下，也称为HF电功率。)。在实施方式中，生成源RF脉冲信号具有10MHz～100MHz的范围内的频率。在实施方式中，生成源RF脉冲信号具有20MHz～60MHz的范围内的频率。在实施方式中，生成源RF脉冲信号具有100MHz以上的频率。所生成的生成源RF脉冲信号被供给到天线14。生成源RF脉冲信号具有至少3个功率水平，各功率水平为0以上。因此，生成源RF脉冲信号可以具有高/中/低(高/中/低)功率水平，它们比0大。此外，生成源RF脉冲信号也可以具有高/低功率水平和零功率水平(关断(Off))。
另外，第1偏置RF生成部31b构成为经由第2匹配电路34和供电线37与基片支承部11的导电部件112连接，能够生成第1偏置RF脉冲信号(以下，也称为LF1电功率。)。所生成的第1偏置RF脉冲信号被供给到基片支承部11的导电部件112。在实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有与生成源RF脉冲信号的频率不同的频率。在实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有比生成源RF脉冲信号的频率低的频率。在实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有与生成源RF脉冲信号的频率相同的频率。在实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有1MHz～40MHz的范围内的频率。在实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有1.2MHz～15MHz的范围内的频率。第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上。因此，第1偏置RF脉冲信号可以具有高/低功率水平，它们比0大。此外，第1偏置RF脉冲信号也可以具有比0大的功率水平和零功率水平，即接通/关断信号。
另外，第2偏置RF生成部31c构成为经由第2匹配电路34和供电线37与基片支承部11的导电部件112连接，能够生成第2偏置RF脉冲信号(以下，也称为LF2电功率。)。所生成的第2偏置RF脉冲信号被供给到基片支承部11的导电部件112。在实施方式中，第2偏置RF脉冲信号具有比第1偏置RF脉冲信号的频率低的频率。在实施方式中，第2偏置RF脉冲信号具有100kHz～5MHz的范围内的频率。在实施方式中，第2偏置RF脉冲信号具有200kHz～4MHz的范围内的频率。在实施方式中，第2偏置RF脉冲信号具有400kHz～2MHz的范围内的频率。第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上。因此，第2偏置RF脉冲信号可以具有高/低功率水平，它们比0大。此外，第2偏置RF脉冲信号也可以具有比0大的功率水平和零功率水平，即接通/关断信号。
像这样，生成源RF脉冲信号、第1偏置RF脉冲信号和第2偏置RF脉冲信号被脉冲化。第1偏置RF脉冲信号和第2偏置RF脉冲信号在接通状态与关断状态之间、或者2个以上的不同的接通状态(高/低)之间被脉冲化。生成源RF脉冲信号在2个以上的不同的接通状态(高/低)与关断状态之间、或者3个以上的不同的接通状态(高/中/低)之间被脉冲化。
第1匹配电路33与生成源RF生成部31a和天线14连接。第1匹配电路33能够使生成源RF脉冲信号从生成源RF生成部31a经由第1匹配电路33被供给到天线14。
第2匹配电路34与第1偏置RF生成部31b、第2偏置RF生成部31c和基片支承部11(导电部件112)连接。第2匹配电路34能够使第1偏置RF脉冲信号从第1偏置RF生成部31b经由第2匹配电路34被供给到基片支承部11。此外，第2匹配电路34能够使第2偏置RF脉冲信号从第2偏置RF生成部31c经由第2匹配电路34被供给到基片支承部11。
RF电功率供给部31还包含同步信号生成部31d。同步信号生成部31d构成为能够生成用于使生成源RF生成部31a、第1偏置RF生成部31b、第2偏置RF生成部31c、第1匹配电路33和第2匹配电路34相互同步的同步信号31s。同步信号生成部31d配置在生成源RF生成部31a、第1偏置RF生成部31b和第2偏置RF生成部31c中的任一者。而且，同步信号生成部31d构成为能够对其他2个RF生成部、第1匹配电路33和第2匹配电路34供给同步信号31s。在一实施方式中，同步信号生成部31d构成为配置在生成源RF生成部31a，能够对第1偏置RF生成部31b、第2偏置RF生成部31c、第1匹配电路33和第2匹配电路34生成同步信号31s。此外，同步信号生成部31d也可以单独配置，此时，同步信号31s被供给到生成源RF生成部31a、第1偏置RF生成部31b、第2偏置RF生成部31c、第1匹配电路33和第2匹配电路34。
控制部2输出指示对生成源RF生成部31a、第1偏置RF生成部31b和第2偏置RF生成部31c分别供给各脉冲信号的控制信号。由此，在预定的时机供给生成源RF脉冲信号、第1偏置RF脉冲信号和第2偏置RF脉冲信号，从腔室10内的处理气体生成等离子体。然后，通过使所生成的等离子体暴露于基片以进行基片处理。由此，使处理的效能提高，能够实现高精度的基片处理。关于控制部2的生成源RF脉冲信号、第1偏置RF脉冲信号和第2偏置RF脉冲信号的接通和关断状态或者0以上的功率水平的控制时机，在后文说明。
[第2匹配电路的内部结构的一个例子]
下面，参照图3，对第2匹配电路34的结构的一个例子进行说明。图3是表示实施方式的第2匹配电路34的内部结构的一个例子的图。
第1偏置RF生成部31b和第2偏置RF生成部31c经由第2匹配电路34和供电线37与基片支承部11(导电部件112)连接。在以下的说明中，将从第1偏置RF生成部31b供给的第1偏置RF脉冲信号记为LF1电功率(LF1 Power)。此外，在以下的说明中，将从第2偏置RF生成部31c供给的第2偏置RF脉冲信号记为LF2电功率(LF2 Power)。
当从第1偏置RF生成部31b供给的第1偏置RF脉冲信号(LF1电功率)经由第2匹配电路34内的供电线36与相反侧(第2偏置RF生成部31c侧)耦合时，向腔室10供给的LF1电功率的供给效率降低。同样，当从第2偏置RF生成部31c供给的第2偏置RF脉冲信号(LF2电功率)经由供电线36供给到相反侧(第1偏置RF生成部31b侧)时，向腔室10供给的LF2电功率的供给效率降低。这样一来，由于对腔室10的偏置电功率的供给降低，离子能量的控制等变得困难，处理的性能变差。
于是，本实施方式的第2匹配电路34具有第1调节电路34b1、第1分离电路34b2、第2调节电路34c1、第2分离电路34c2。第1调节电路34b1和第1分离电路34b2连接在第1偏置RF生成部31b与供电线37之间。第2调节电路34c1和第2分离电路34c2连接在第2偏置RF生成部31c与供电线37之间。通过该构成，在第1偏置RF生成部31b中生成的第1偏置RF脉冲信号(LF1电功率)一边被抑制向第2偏置RF生成部31c的耦合，一边被供给到基片支承部11(导电部件112)。此外，在第2偏置RF生成部31c中生成的第2偏置RF脉冲信号(LF2电功率)一边被抑制向第1偏置RF生成部31b的耦合，一边被供给到基片支承部11(导电部件112)。
第1调节电路34b1具有可变元件，构成为能够使第1偏置RF生成部31b的负载侧(基片支承部11侧)的阻抗与第1偏置RF生成部31b的输出阻抗匹配。在一实施方式中，第1调节电路34b1的可变元件为可变电容器。
第2分离电路34c2连接在第2偏置RF生成部31c与基片支承部11之间，防止来自第1偏置RF生成部31b的LF1电功率即第1偏置RF脉冲信号的耦合。
第2调节电路34c1具有可变元件，构成为能够使第2偏置RF生成部31c的负载侧(基片支承部11侧)的阻抗与第2偏置RF生成部31c的输出阻抗匹配。在一实施方式中，第2调节电路34c1的可变元件为可变电感器。
第1分离电路34b2连接在第1偏置RF生成部31b与基片支承部11之间，防止来自第2偏置RF生成部31c的LF2电功率即第2偏置RF脉冲信号的耦合。
第2分离电路34c2是包含电感器L2的RF扼流电路。第1分离电路34b2是包含电容器C1和电感器L1的谐振电路。第1分离电路34b2由电容器C1和电感器L1构成。第2分离电路34c2由电感器L2构成。
第1分离电路34b2从第1偏置RF脉冲信号来看阻抗为0或者接近0，从第2偏置RF脉冲信号来看阻抗高，以将第1偏置RF生成部31b侧视为壁的方式设定C1和L1的电路常数。由此，将第1分离电路34b2中从第2偏置RF脉冲信号来看的阻抗记为ZLF2，将等离子体的负载阻抗记为Zchamber时，ZLF2＞＞Zchamber。
另外，第2分离电路34c2从第2偏置RF脉冲信号来看阻抗为0或者接近0，从第1偏置RF脉冲信号来看阻抗高，以将第2偏置RF生成部31c侧视为壁的方式设定L2的电路常数。由此，将在第2分离电路34c2中从第1偏置RF脉冲信号来看的阻抗记为ZLF1时，ZLF1＞＞Zchamber成立。
像这样，通过如上述那样对第1分离电路34b2的电路常数进行设定，在第1分离电路34b2中，阻抗ZLF2远大于等离子体的负载阻抗Zchamber。由此，第1分离电路34b2防止来自第2偏置RF生成部31c的第2偏置RF脉冲信号的耦合(图3的“LF2电功率→×”)。其结果，LF2电功率经由供电线37被供给到腔室10内，由此能够抑制LF2电功率的供给效率的降低。
同样，通过如上述那样设定第2分离电路34c2的电路常数，在第2分离电路34c2中，阻抗ZLF1远大于等离子体的负载阻抗Zchamber。由此，第2分离电路34c2防止来自第1偏置RF生成部31b的第1偏置RF脉冲信号的耦合(图3的“LF1电功率→×”)。其结果，LF1电功率经由供电线37被供给到腔室10内，由此能够抑制LF1电功率的供给效率的降低。
通过该构成，能够将具有不同的频率的2个偏置电功率(LF1电功率和LF2电功率)的脉冲信号高效地供给到基片支承部11。
[脉冲信号]
例如，在对深宽比高的深孔进行蚀刻的处理时，使用HF电功率、LF1电功率和LF2电功率的脉冲信号，能够使离子的入射角垂直，或者提高掩模选择比。
图4是表示自由基、离子、电子温度、离子能量、副产物的一个例子的图。图4的横轴表示停止(关断)RF电功率的供给后的经过时间(1个周期)。图4的纵轴表示关断时间中的自由基(Radical)、离子(Ions)、电子温度(Te)、离子能量(εl)、副产物(By-products)的各时间中的状态。
据此，自由基(Radical)从使RF电功率成为关断状态起的变化平缓，与此相对，离子(Ions)和等离子体温度(Te)从使RF电功率成为关断状态起的变化比自由基早。考虑这样的等离子体中的自由基、离子的衰减、能量的变化等，来控制HF电功率和LF电功率(例如LF1电功率和LF2电功率)的脉冲信号。作为使HF电功率成为关断状态后供给的LF电功率的脉冲信号的一个例子，等离子体温度(Te)高的初始时间，考虑使LF电功率成为关断状态，在等离子体温度(Te)降低后使LF电功率成为接通状态的控制。据此，虽然离子仍有残留，但在等离子体温度(Te)低的时间使用LF电功率，能够高效地进行离子向基片的吸引。
作为在使HF电功率成为关断状态后供给的LF电功率的脉冲信号的另一个例子，作为等离子体参数使用表示离子能量的εl，在等离子体电子温度Te基本不变化的时间控制LF2电功率。由此，能够控制离子能量εl以将离子的入射角控制得更垂直。
像这样，根据自由基、离子、等离子体电子温度、离子能量、副产物等的等离子体参数的变动，精细地控制使HF电功率和LF电功率成为接通和关断状态的时机。由此，能够提高处理的性能。以下，参照图5～图8，对高频电功率的脉冲信号的供给时机进行说明。此外，高频电功率的脉冲信号的供给时机由控制部2控制。
(2个频率的脉冲信号)
图5是表示实施方式的2个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。首先，对图5所示的2个频率的高频电功率即HF电功率(Source Power，生成源功率)和LF1电功率(BiasPower，偏置功率)的脉冲信号的供给时机进行说明。图5的横轴表示1个周期的时间，纵轴表示HF电功率和LF1电功率的接通和关断状态。将期间(1)～(4)作为1个周期，反复进行HF电功率和LF1电功率的各脉冲信号的控制。
在2个频率的高频电功率脉冲的控制中，不使HF电功率的接通状态与LF1电功率的接通状态在时间上重叠，在使HF电功率成为接通状态的时段，使LF1电功率成为关断状态，在使HF电功率成为关断状态的时段，使LF1电功率成为接通状态。生成源RF生成部31a构成为能够将生成源RF脉冲信号(HF电功率)生成，在本实施方式中，生成源RF脉冲信号具有2个功率水平(接通/关断)。例如生成源RF脉冲信号也可以具有27MHz的频率。
第1偏置RF生成部31b构成为能够生成第1偏置RF脉冲信号(LF1电功率)，在本实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有2个功率水平(接通/关断)。第1偏置RF脉冲信号的频率比生成源RF脉冲信号的频率低。例如第1偏置RF脉冲信号具有13MHz的频率。
在图5的期间(1)中，使HF电功率成为接通状态，使LF1电功率成为关断状态。即，从时刻t0至时刻t1的时间Ts，通过供给HF电功率，来生成包含自由基和离子的等离子体。
在经过时间Ts后的时刻t1将HF电功率控制为关断状态时，如图4中所示的一个例子，自由基、离子、等离子体温度随各自的时间常数衰减。根据这些等离子体参数的衰减状态，在将HF电功率控制为关断状态的期间(2)和期间(3)中控制将LF1电功率接通的时机。在期间(2)中，通过控制LF1电功率的供给时机，主要控制离子的举动。在期间(3)中，控制副产物的排气。
例如，当等离子体温度高时使LF1电功率成为接通状态的情况下，较多地产生副产物，由此，存在阻碍蚀刻的情况。由此，有时优选避开等离子体温度高的时候使LF1电功率成为接通状态。即，从使HF电功率成为关断状态的时刻t1起至错开了预定的延迟时间Tdelay的时刻t2将LF1电功率控制为接通状态，由此能够抑制蚀刻时的副产物的量，能够促进蚀刻。
在延迟时间Tdelay中，HF电功率和LF1电功率这两者暂时成为关断状态。由此，在比供给LF1电功率的时刻t2早的时候暂时停止生成自由基和离子。其结果，能够控制在供给LF1电功率的时间Tb中使之到达所蚀刻的凹部的底部的离子束(离子量)，能够促进蚀刻。
另外，通过设置延迟时间Tdelay，等离子体温度降低后能够将LF1电功率控制为接通状态。由此，能够增大离子能量εl，此外，LF1电功率的Vpp(峰峰电压)变大，能够将去往所蚀刻的凹部的离子入射角控制得更垂直。但是，当使延迟时间Tdelay过长时，由于图4所示的离子的衰减而离子消失，因此将延迟时间Tdelay预先设定为适当的值。
在时刻t3将LF1电功率控制为关断状态。在期间(3)中，从时刻t3至时刻t4的排气期间Toff，将HF电功率和LF1电功率这两者控制为关断状态，将副产物排出。排气期间Toff被预先设定为副产物没有附着到基片W上的时间。
在经过了排气期间Toff的时刻t4，将HF电功率再次控制为接通状态，从期间(4)回到期间(1)。这样一来，HF电功率的接通和关断状态以及LF1电功率的接通和关断状态的控制以使彼此的接通状态在时间上不重叠的方式进行，单独地控制时间Ts、时间Tb、延迟时间Tdelay、时间Toff。尤其是，第1偏置RF生成部31b构成为使第1偏置RF脉冲信号的功率水平的变化的时机相对于生成源RF脉冲信号的功率水平的变化的时机错开。由此，在比供给LF1电功率的时机早的时候在延迟时间Tdelay中停止HF电功率和LF1电功率的供给。其结果，能够控制在使LF1电功率成为接通状态的时间Tb中使之到达所蚀刻的凹部的底部的离子束。但是，HF电功率和LF1电功率的供给时机不限定于此。例如，也可以不设置延迟时间Tdelay。
(3个频率的脉冲信号)
图6～图8是表示实施方式的3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的图。首先，对图6～图8所示的3个频率的高频电功率脉冲即HF电功率(Source Power，生成源功率)、LF1电功率(Bias1 Power，第1偏置功率)和LF2电功率(Bias2 Power，第2偏置功率)的脉冲信号的供给时机进行说明。图6～图8的横轴表示1个周期的时间，纵轴表示HF电功率、LF1电功率和LF2电功率的接通和关断状态。将期间(1)～(4)作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率和LF2电功率的各脉冲信号的控制。
在3个频率的高频电功率脉冲的控制中，使LF1电功率的接通状态和LF2电功率的接通状态在时间上不重叠，在使LF1电功率成为接通状态的时段，使LF2电功率成为关断状态，在使LF1电功率成为关断状态的时段，使LF2电功率成为接通状态。HF电功率的接通状态和LF1电功率的接通状态以及HF电功率的接通状态和LF2电功率的接通状态，在时间上可以重叠，也可以不重叠。
生成源RF生成部31a构成为能够将生成源RF脉冲信号(HF电功率)生成，在本实施方式中，生成源RF脉冲信号具有4个功率水平(高/中/低/关断)。这些功率水平根据对象处理的不同而能够任意地设定的改变。例如生成源RF脉冲信号具有27MHz的频率。
第1偏置RF生成部31b构成为能够生成第1偏置RF脉冲信号(LF1电功率)，在本实施方式中，第1偏置RF脉冲信号具有2个功率水平(接通/关断)。即，第1偏置RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或者其以上的功率水平。第1偏置RF脉冲信号的频率比生成源RF脉冲信号的频率低。例如第1偏置RF脉冲信号具有13MHz的频率。
第2偏置RF生成部31c构成为能够生成第2偏置RF脉冲信号(LF2电功率)，在本实施方式中，第2偏置RF脉冲信号具有2个功率水平(接通/关断)。即，第2偏置RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个或者其以上的功率水平。第2偏置RF脉冲信号的频率比第1偏置RF脉冲信号的频率低。例如第2偏置RF脉冲信号具有1.2MHz的频率。
在图6～图8中，生成源功率(HF电功率)表示生成源RF脉冲信号，第1偏置功率(LF1电功率)表示第1偏置RF脉冲信号，第2偏置功率(LF2电功率)表示第2偏置RF脉冲信号的状态。
在图6的期间(1)中，HF电功率具有高功率水平，LF1电功率和LF2电功率为关断状态。即，从时刻t0至时刻t11的时间Ts，通过供给HF电功率，而生成包含自由基和离子的等离子体。由此，图6的(a)所示，经由掩模101对蚀刻对象膜100进行蚀刻，在形成于蚀刻对象膜100的孔HL的内壁，主要附着自由基R。
在经过时间Ts后的时刻t11，HF电功率转变至关断状态时，如图4所示的一个例子，自由基、离子、等离子体温度随各自的时间常数衰减。根据这些等离子体参数的衰减状态的不同，在控制HF电功率的功率水平使之降低或者成为关断状态的期间(2)，(3)和将副产物排出的期间(4)，控制分别将LF1电功率和LF2电功率接通的时机。
在本实施方式中，从使HF电功率自高功率水平降低到中功率水平(或者关断状态)的时刻t11至错开了延迟时间Tdelay1的时刻t12，LF1电功率转变为接通状态。由此，如图6的(b)所示，能够控制使之到达所蚀刻的凹部的底部的离子束。此外，能够抑制蚀刻时的副产物的量。
另外，通过设置延迟时间Tdelay1从等离子体温度降低的时候起使LF1电功率成为接通状态，能够增大离子能量εl，能够将离子入射角控制得更垂直。但是，如图4所示，当使延迟时间Tdelay1过长时离子消失，因此将延迟时间Tdelay1预先设定为适当的值。
在期间(2)中，HF电功率具有中功率水平，LF1电功率为接通状态，LF2电功率被维持为关断状态。在时刻t13中，HF电功率转变为低功率水平(或者关断状态)，LF1电功率转变为关断状态。然后，在从时刻t13错开(延迟)了延迟时间Tdelay2的时刻t14，LF2电功率转变为接通状态。在时刻t13中，HF电功率维持为低功率水平(或者关断状态)，LF1电功率维持为关断状态。在期间(3)中，HF电功率为低功率水平(或者关断状态)，LF2电功率为接通状态，LF1电功率为关断状态。
在本实施方式中，在期间(3)供给比期间(2)中供给的LF1电功率的频率低的频率的LF2电功率。LF2电功率的Vpp比LF1电功率的Vpp大。由此，在期间(3)中，与期间(2)相比能够使偏置电压的Vpp更大，使离子能量εl更大，能够将离子入射角控制得更垂直。由此，能够控制在供给LF2电功率的时间Tb2中使之到达所蚀刻的凹部的底部的离子束。由此如图6的(c)所示，残留于孔HL的底部的角部等的副产物B等被蚀刻，能够促进蚀刻。但是，如图4所示，当使延迟时间Tdelay2过长时离子消失，因此将延迟时间Tdelay2预先设定为适当的值。
这样一来，在蚀刻深宽比高的深孔的处理中，使用HF电功率，LF1电功率和LF2电功率的脉冲信号，能够提高掩模选择比，使离子的入射角垂直。由此，能够使蚀刻形状垂直，或者促进蚀刻。但是，蚀刻深宽比高的深孔的处理是基片处理的一个例子，处理的种类并不限定于此。
在期间(4)中，控制副产物的排气。即，在期间(4)，将HF电功率、LF1电功率和LF2电功率控制为关断状态。由此，如图6的(d)所示，将附着于孔HL内的副产物B排气。由此，能够促进下一周期的蚀刻。期间(4)被预先设定为副产物B没有再次附着于基片W上的时间。
在图6的例子中，将HF电功率的功率水平控制为4个水平，将LF1电功率和LF2电功率的功率水平控制为接通和关断状态这2个水平，但是并不限于此。例如，也可以将HF电功率的功率水平控制为3个水平或者其以上。
图7表示3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的另一例。在本例中，将期间(1)～(4)作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率和LF2电功率的各脉冲信号的控制。
在期间(1)中，在从时刻t0至时刻t1的时间Ts1，HF电功率具有高功率水平。由此，生成包含自由基和离子的等离子体。
在HF电功率具有高功率水平的时间Ts1内的时间Tb1，LF1电功率转变为接通状态。由此，将所生成的离子吸引到基片W，促进蚀刻。
在时刻t1，LF1电功率转变为关断状态，然后，HF电功率转变为中功率水平。即，在时间Ts2通过供给功率较小的HF电功率，自由基和离子的生成降低。在下一期间(3)，HF电功率转变为关断状态。也可以为，在期间(3)，HF电功率具有比期间(2)中的功率水平低的功率水平。此时，HF电功率在期间(2)中具有中功率水平，在期间(3)中具有低功率水平。如图4中所示的一个例子，自由基、离子、等离子体温度随各自的时间常数而衰减。根据这些等离子体参数的衰减状态的不同，与HF电功率的功率水平相应地控制使LF1电功率和LF2电功率成为接通和关断状态的时机。
例如，在等离子体温度高时，使LF1电功率或者LF2电功率成为接通状态的情况下，较多地产生副产物，由此，存在阻碍蚀刻的情况。因此，考虑避开等离子体温度高的时候使LF2电功率成为接通状态。即，在从时刻t1经过了预定的延迟时间Tdelay的时间后的时刻t2，等离子体温度降低。在该时机，LF2电功率转变为接通状态。即，从LF1电功率转变为关断状态的时刻t1错开(延迟)延迟时间Tdelay后，使LF2电功率转变为接通状态。由此，能够抑制蚀刻时的副产物的量，能够促进蚀刻。此外，在本实施方式中，期间(2)的HF电功率的功率水平比期间(1)的HF电功率的功率水平低。然而，在期间(2)中，HF电功率也可以为关断状态。
在本实施方式中，在延迟时间Tdelay，LF1电功率成为关断状态，HF电功率的功率水平变低。由此，能够在比供给LF2电功率的时刻t2的时机早的延迟时间Tdelay，减少自由基和离子的生成。其结果，能够控制在供给LF2电功率的时间Tb2中使之到达形成于蚀刻对象膜的凹部的底部的离子束。
另外，在期间(1)中LF2电功率为关断状态，等离子体温度降低后LF2电功率转变为接通状态，由此能够将离子入射角控制得更垂直。但是，如图4所示，当延迟时间Tdelay过长时离子消失，因此将延迟时间Tdelay预先设定为适当的值。
根据上述的控制，使LF1电功率的接通和关断状态与LF2电功率的接通和关断状态在彼此不同的时间段转变为接通状态，由此主要控制离子的举动。LF1电功率在时间Tb1中具有比0大的功率水平，LF2电功率在时间Tb1中具有零功率水平。LF2电功率在时间Tb2中具有比0大的功率水平，LF1电功率在时间Tb2中具有零功率水平。即，LF1电功率和LF2电功率的具有比0大的功率水平的时间不重叠。
LF2电功率与LF1电功率相比掩模选择比高，能够实现垂直的蚀刻。在HF电功率的功率水平比期间(2)高的期间(1)中，大量地生成了自由基和离子，在该期间(1)即使供给LF2电功率也难以起到上述效果。另一方面，在HF电功率的功率水平比期间(1)低的期间(2)，自由基和离子的生成降低，通过在该期间(2)供给LF2电功率也难以起到上述效果。因此，通过在期间(2)供给LF2电功率，能够提高离子能量，使离子入射角垂直。由此，在期间(2)中，与期间(1)相比掩模选择比高，能够实现垂直的蚀刻。
另外，LF1电功率和LF2电功率能够生成具有接通状态和关断状态的2个功率水平的脉冲信号。但是，也可以以使LF1电功率和LF2电功率具有接通状态、关断状态及其中间的功率水平的方式，生成具有2个以上的功率水平的脉冲信号。LF1电功率和LF2电功率具有2个不同的接通状态。
在时刻t3中，HF电功率转变为关断状态。在期间(3)中，控制副产物的排气。即，在从时刻t3至时刻t4的排气期间Toff，HF电功率、LF1电功率和LF2电功率为关断状态，由此，将副产物排出。排气期间Toff，被预先设定为副产物没有附着于基片W上的时间。
在经过了排气期间Toff的时刻t4，HF电功率转变为高功率水平，在时刻t5从期间(4)回到期间(1)。像这样，分别进行HF电功率，LF1电功率、LF2电功率的功率水平的控制。
在图6和图7所示的脉冲信号的控制中，使第2偏置RF脉冲信号的功率水平的变化的时机相对于生成源RF脉冲信号的功率水平和/或第1偏置RF脉冲信号的功率水平的变化的时机错开了。但是，并不限于此，也可以不设置延迟时间。
图8表示3个频率的高频电功率脉冲的脉冲模式的另一个例子。在本例中，将期间(1)～(4)作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率和LF2电功率的各脉冲信号的控制。
对本例与图7的脉冲信号的模式的不同之处进行说明。在图7的例子中，HF电功率的功率水平具有包含0功率水平(关断状态)的3个水平。与之相对，也可以如本例那样HF电功率的功率水平具有4个水平。此外，HF电功率的功率水平可以包含0功率水平，也可以不包含0功率水平。例如本例那样，也可以在将副产物排出的期间(3)中，不使HF电功率成为关断状态，使HF电功率的功率水平下降而维持接通状态。
另外，在图7中，LF1电功率具有接通和关断这2个水平。与之相对，如本例那样，也可以为LF1电功率具有包含时间Tb1-1、时间Tb1-2中的接通状态的2个水平和0功率水平的3个水平。此外，在本例的情况下，LF1电功率的功率水平最高的接通状态(高功率水平)和LF2电功率的接通状态在时间上不重叠。
[等离子体处理装置的变形例]
参照图9，对等离子体处理装置1的变形例进行说明。图9是表示实施方式的变形例的等离子体处理装置1的一个例子的图。在变形例的等离子体处理装置1中，图2所示的等离子体处理装置1的结构之外，仅电功率供给部包含DC电功率供给部32这一点不同。
DC电功率供给部32包含与基片支承部11耦合的DC脉冲生成部32a。DC脉冲生成部32a构成为经由第2匹配电路34与基片支承部11的导电部件112连接，能够生成偏置DC脉冲信号(电压)。所生成的偏置DC脉冲信号被施加到基片支承部11的导电部件112。DC脉冲生成部32a可以除了RF电功率供给部31之外进一步设置，也可以代替第2偏置RF生成部31c而设置。关于变形例的等离子体处理装置1的其他构成，与图2所示的等离子体处理装置1同样，因此省略说明。
下面，参照图10～图12，对变形例1～变形例3的DC脉冲和高频电功率脉冲的脉冲模式的一个例子进行说明。图10～图12是表示变形例1～变形例3的DC脉冲和高频电功率脉冲的脉冲模式的图。
图10的变形例1表示代替第2偏置RF生成部31c而设置有DC脉冲生成部32a时的、HF电功率、LF1电功率和DC脉冲电压(DC脉冲信号)的脉冲模式。在变形例1中，将期间(1)～期间(3)和期间(3)后的未图示的排气期间作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率和DC脉冲电压的各脉冲信号的控制。
在从时刻t0至时刻t21的期间(1)中，HF电功率具有高功率水平，LF1电功率具有高功率水平，DC脉冲电压为关断状态。在时刻t21中，HF电功率转变为低功率水平，LF1电功率转变为低功率水平，DC脉冲电压维持关断状态。在从时刻t21至时刻t22的期间(2)中，HF电功率具有低功率水平，LF1电功率具有低功率水平，DC脉冲电压为关断状态。在时刻t22中，HF电功率转变为关断状态，LF1电功率转变为关断状态，DC脉冲电压维持关断状态。从时刻t22经过延迟时间Tdelay后，DC脉冲电压转变为接通状态。在从时刻t22经过延迟时间Tdelay后，至时刻t23的期间(3)中，HF电功率和LF1电功率为关断状态，DC脉冲电压为接通状态。DC脉冲生成部32a在DC脉冲电压的接通状态中生成脉冲序列。
如上所述，在变形例1中，LF1电功率在期间(3)的DC脉冲电压的接通时间中，具有零功率水平。DC脉冲生成部32a构成为在DC接通时间中生成DC脉冲信号，在与DC接通时间不同的DC关断时间中停止生成DC脉冲。
图11的变形例2表示除第2偏置RF生成部31c之外还设置有DC脉冲生成部32a的情况下，HF电功率、LF1电功率、LF2电功率和DC脉冲电压的脉冲模式。在变形例2中，将期间(1)～(4)和期间(4)后的未图示的排气期间作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率、LF2电功率和DC脉冲电压的各脉冲信号的控制。
在从时刻t0至时刻t24的期间(1)中，HF电功率和LF1电功率为接通状态，LF2电功率和DC脉冲电压为关断状态。在时刻t24中，HF电功率维持接通状态，LF1电功率转变为关断状态，LF2电功率为关断状态，DC脉冲电压转变为接通状态。在从时刻t24至时刻t25的期间(2)中，HF电功率为接通状态，LF1电功率和LF2电功率为关断状态，DC脉冲电压为接通状态。DC脉冲生成部32a在DC脉冲电压的接通状态下生成脉冲序列。在时刻t25中，HF电功率维持接通状态，LF1电功率维持关断状态，LF2电功率转变为接通状态，DC脉冲电压转变为关断状态。在从时刻t25至时刻t26的期间(3)中，HF电功率为接通状态，LF1电功率为关断状态，LF2电功率为接通状态，DC脉冲电压为关断状态。在时刻t26中，HF电功率转变为关断状态，LF1电功率维持关断状态，LF2电功率维持接通状态，DC脉冲电压维持关断状态。在从时刻t26至时刻t27的期间(4)中，HF电功率为关断状态，LF1电功率为关断状态，LF2电功率为接通状态，DC脉冲电压为关断状态。
如以上所述，在变形例2中，LF2电功率在期间(2)的DC脉冲电压的接通时间中具有零功率水平。DC脉冲生成部32a构成为在DC接通时间中生成DC脉冲信号，在与DC接通时间不同的DC关断时间中停止生成DC脉冲。
图12的变形例3不表示在除了第2偏置RF生成部31c之外还设置有DC脉冲生成部32a的情况下的、HF电功率、LF1电功率、LF2电功率和DC脉冲电压的脉冲模式的另一个例子。在变形例3中，将期间(1)～期间(3)和期间(3)后的未图示的排气期间作为1个周期，反复进行HF电功率、LF1电功率、LF2电功率和DC脉冲电压的各脉冲信号的控制。
在从时刻t0至时刻t28的期间(1)中，HF电功率具有高功率水平，LF1电功率具有率水平，LF2电功率为关断状态，DC脉冲电压为接通状态。DC脉冲电压相对于功率向功率水平的转变和LF1电功率向高功率水平的转变延迟地转变为接通状态。DC脉冲生成部32a在DC脉冲电压的接通状态中生成脉冲序列。在时刻t28中，HF电功率转变为低功率水平，LF1电功率转变为低功率水平，LF2电功率维持关断状态，DC脉冲电压维持接通状态。在从时刻t28至时刻t29的期间(2)中，HF电功率具有低功率水平，LF1电功率具有低功率水平，LF2电功率为关断状态，DC脉冲电压为接通状态。在时刻t29中，HF电功率转变为关断状态，LF1电功率转变为关断状态，LF2电功率维持关断状态，DC脉冲电压转变为关断状态。从时刻t29经过延迟时间Tdelay后，LF2电功率转变为接通状态。在从时刻t29经过延迟时间Tdelay后，至时刻t30的期间(3)中，HF电功率和LF1电功率为关断状态，LF2电功率为接通状态，DC脉冲电压为关断状态。
如上所述，在变形例3中，LF2电功率在期间(1)和期间(2)的DC脉冲电压的接通时间中为零功率水平。DC脉冲生成部32a构成为在DC接通时间中生成DC脉冲信号，在与DC接通时间不同的DC关断时间中，停止生成DC脉冲。
如以上所述，DC脉冲电压的接通状态与LF2电功率的接通状态在时间上不重叠。此外，DC脉冲电压的接通状态与LF1电功率的接通状态在时间上可以不重叠，也可以重叠。
如以上所说明的那样，依照本实施方式的等离子体处理装置和等离子体处理方法，能够使用3个高频电功率脉冲信号来提高处理的性能。
应当理解，本次公开的实施方式的等离子体处理装置和等离子体处理方法在所有方面均为例示而并非限定性的。实施方式在不脱离所附的权利要求的范围及其主旨的情况下，能够以各种方式来变形和改良。上述多个实施方式中记载的内容，在不矛盾的范围内也能够采用其他构成，此外在不矛盾的范围内能够组合。
例如，在上述实施方式中，以电感耦合型等离子体装置为例进行了说明，但并不限定于此，也可以适用于其他等离子体装置。例如，也可以代替电感耦合型等离子体装置，而使用电容耦合型等离子体(Capacitively-coupled plasma：CCP)装置。此时，电容耦合型等离子体装置包含上部电极和下部电极。下部电极配置在基片支承部内，上部电极配置在基片支承部的上方。而且，第1匹配电路33与上部电极耦合，第2匹配电路34与下部电极耦合。因此，第1匹配电路33与电感耦合型等离子体装置的天线14或者电容耦合型等离子体装置的上部电极耦合。即，第1匹配电路33与腔室10耦合。

Claims (14)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，具有：
等离子体处理腔室；
设置于所述等离子体处理腔室内的基片支承部；
设置于所述等离子体处理腔室的上部的天线；
生成源RF生成部，其构成为能够生成具有至少3个功率水平的生成源RF脉冲信号，其中，所述生成源RF脉冲信号的各功率水平为0以上；
第1偏置RF生成部，其构成为能够生成第1偏置RF脉冲信号，其中，所述第1偏置RF脉冲信号的频率比所述生成源RF脉冲信号的频率低，所述第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；
第2偏置RF生成部，其构成为能够生成第2偏置RF脉冲信号，其中，所述第2偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；
同步信号生成部，其构成为能够生成用于使所述生成源RF生成部、所述第1偏置RF生成部和所述第2偏置RF生成部相互同步的同步信号；
第1匹配电路，其与所述生成源RF生成部和所述天线连接，能够使所述生成源RF脉冲信号从所述生成源RF生成部经由所述第1匹配电路被供给到所述天线；和
第2匹配电路，其与所述第1偏置RF生成部、所述第2偏置RF生成部和所述基片支承部连接，能够使所述第1偏置RF脉冲信号从所述第1偏置RF生成部经由所述第2匹配电路被供给到所述基片支承部，且能够使所述第2偏置RF脉冲信号从所述第2偏置RF生成部经由所述第2匹配电路被供给到所述基片支承部。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2偏置RF脉冲信号的频率与所述第1偏置RF脉冲信号的频率不同。
3.如权利要求1或2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2偏置RF脉冲信号的频率比所述第1偏置RF脉冲信号的频率低。
4.如权利要求1～3中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述同步信号生成部配置在所述生成源RF生成部、所述第1偏置RF生成部和所述第2偏置RF生成部中的任一者。
5.如权利要求1～4中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第1偏置RF生成部构成为能够使所述第1偏置RF脉冲信号的功率水平的变化时机相对于所述生成源RF脉冲信号的功率水平的变化时机错开。
6.如权利要求1～5中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2偏置RF生成部构成为，能够使所述第2偏置RF脉冲信号的功率水平的变化时机，相对于所述生成源RF脉冲信号的功率水平的变化时机和/或所述第1偏置RF脉冲信号的功率水平的变化时机错开。
7.如权利要求1～6中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2偏置RF脉冲信号具有包含零功率水平的2个功率水平。
8.如权利要求7所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第1偏置RF脉冲信号在第1时间中具有比0大的功率水平，
所述第2偏置RF脉冲信号在所述第1时间中具有零功率水平。
9.如权利要求1～8中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2匹配电路具有：
第1分离电路，其连接于所述第1偏置RF生成部与所述基片支承部之间，防止来自所述第2偏置RF生成部的第2偏置RF脉冲信号的耦合；和
第2分离电路，其连接于所述第2偏置RF生成部与所述基片支承部之间，防止来自所述第1偏置RF生成部的第1偏置RF脉冲信号的耦合。
10.如权利要求9所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第1分离电路是包含电容器和电感器的谐振电路，
所述第2分离电路是包含电感器的RF扼流电路。
11.如权利要求1～10中任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于：
具有DC脉冲生成部，其构成为与所述基片支承部电连接，能够生成偏置DC脉冲信号。
12.如权利要求11所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述第2偏置RF脉冲信号在DC接通时间中具有零功率水平，
所述DC脉冲生成部构成为能够在所述DC接通时间中生成偏置DC脉冲信号，在与所述DC接通时间不同的DC关断时间中停止生成DC脉冲。
13.一种在等离子体处理装置中使用的等离子体处理方法，所述等离子体处理装置具有等离子体处理腔室、设置于所述等离子体处理腔室内的基片支承部和设置于所述等离子体处理腔室的上部的天线，所述等离子体处理方法的特征在于，包括：
生成具有至少3个功率水平的生成源RF脉冲信号的步骤，其中，所述生成源RF脉冲信号的各功率水平为0以上；
将所述生成源RF脉冲信号经由第1匹配电路供给到所述天线的步骤；
生成第1偏置RF脉冲信号的步骤，其中，所述第1偏置RF脉冲信号的频率比所述生成源RF脉冲信号的频率低，所述第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；
将所述第1偏置RF脉冲信号经由第2匹配电路供给到所述基片支承部的步骤；
生成第2偏置RF脉冲信号的步骤，其中，所述第2偏置RF脉冲信号的频率比所述第1偏置RF脉冲信号的频率低，所述第2偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；和
将所述第2偏置RF脉冲信号经由所述第2匹配电路供给到所述基片支承部的步骤。
14.一种等离子体处理装置，其特征在于，具有：
等离子体处理腔室；
设置于所述等离子体处理腔室内的基片支承部；
与所述等离子体处理腔室耦合的第1匹配电路；
与所述基片支承部耦合的第2匹配电路；
生成源RF生成部，其构成为与所述第1匹配电路耦合，能够生成具有至少3个功率水平的生成源RF脉冲信号，其中，所述生成源RF脉冲信号的各功率水平为0以上；
第1偏置RF生成部，其构成为与所述第2匹配电路耦合，能够生成第1偏置RF脉冲信号，其中，所述第1偏置RF脉冲信号的频率比所述生成源RF脉冲信号的频率低，所述第1偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；
第2偏置RF生成部，其构成为与所述第2匹配电路耦合，能够生成第2偏置RF脉冲信号，所述第2偏置RF脉冲信号具有至少2个功率水平，各功率水平为0以上；和
同步信号生成部，其构成为能够生成用于使所述生成源RF生成部、所述第1偏置RF生成部和所述第2偏置RF生成部相互同步的同步信号。
CN202110967503.6A 2020-08-31 2021-08-23 等离子体处理装置和等离子体处理方法 Pending CN114121589A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-146197 2020-08-31
JP2020146197 2020-08-31
JP2021-094193 2021-06-04
JP2021094193A JP7575353B2 (ja) 2020-08-31 2021-06-04 プラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114121589A true CN114121589A (zh) 2022-03-01

Family

ID=80356979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110967503.6A Pending CN114121589A (zh) 2020-08-31 2021-08-23 等离子体处理装置和等离子体处理方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US11798787B2 (zh)
KR (1) KR20220029426A (zh)
CN (1) CN114121589A (zh)
TW (1) TW202226319A (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7450455B2 (ja) * 2020-05-13 2024-03-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
TW202147445A (zh) * 2020-05-14 2021-12-16 日商東京威力科創股份有限公司 電漿處理裝置
JP7434669B2 (ja) * 2021-06-21 2024-02-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010048076A2 (en) * 2008-10-21 2010-04-29 Applied Materials, Inc. Plasma source for chamber cleaning and process
US9171699B2 (en) * 2012-02-22 2015-10-27 Lam Research Corporation Impedance-based adjustment of power and frequency
US20140367043A1 (en) * 2013-06-17 2014-12-18 Applied Materials, Inc. Method for fast and repeatable plasma ignition and tuning in plasma chambers
US9269587B2 (en) * 2013-09-06 2016-02-23 Applied Materials, Inc. Methods for etching materials using synchronized RF pulses
US9761414B2 (en) * 2015-10-08 2017-09-12 Lam Research Corporation Uniformity control circuit for use within an impedance matching circuit
US9754767B2 (en) * 2015-10-13 2017-09-05 Applied Materials, Inc. RF pulse reflection reduction for processing substrates
US10242845B2 (en) * 2017-01-17 2019-03-26 Lam Research Corporation Near-substrate supplemental plasma density generation with low bias voltage within inductively coupled plasma processing chamber
US10424467B2 (en) * 2017-03-13 2019-09-24 Applied Materials, Inc. Smart RF pulsing tuning using variable frequency generators
JP7002268B2 (ja) 2017-09-28 2022-01-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
KR20210149225A (ko) * 2019-04-29 2021-12-08 램 리써치 코포레이션 Rf 플라즈마 툴들의 멀티 레벨 펄싱을 위한 시스템들 및 방법들
KR20210154870A (ko) * 2019-05-10 2021-12-21 램 리써치 코포레이션 멀티-레벨 RF (Radiofrequency) 전력 펄싱을 위한 RF 신호 생성기의 자동화된 주파수 튜닝 방법 및 시스템
US20210217588A1 (en) * 2020-01-10 2021-07-15 COMET Technologies USA, Inc. Azimuthal sensor array for radio frequency plasma-based wafer processing systems
US11373877B2 (en) * 2020-04-13 2022-06-28 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for in-situ protection liners for high aspect ratio reactive ion etching

Also Published As

Publication number Publication date
US20240014006A1 (en) 2024-01-11
US11798787B2 (en) 2023-10-24
TW202226319A (zh) 2022-07-01
KR20220029426A (ko) 2022-03-08
US20220068605A1 (en) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11756767B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN114121589A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
JP7575353B2 (ja) プラズマ処理装置
US10903051B2 (en) Matching method and plasma processing apparatus
TW202418887A (zh) 電漿處理裝置、電漿處理方法、壓力閥控制裝置、壓力閥控制方法及壓力調整系統
TW202305865A (zh) 電漿處理方法及電漿處理裝置
CN114188208A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
CN115440563A (zh) 等离子体处理装置和等离子体处理方法
CN113178373A (zh) 处理方法及等离子体处理装置
US20240105424A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR20230129050A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US20240153742A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
US20240222075A1 (en) Plasma processing apparatus
CN114078681A (zh) 等离子体处理装置以及供电方法
JP2023178190A (ja) プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、圧力弁制御装置、圧力弁制御方法及び圧力調整システム
CN117174563A (zh) 等离子体处理装置和方法、压力阀控制装置和方法以及压力调节系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination