等离子体处理装置和等离子体处理方法与流程

1.以下所公开的本发明涉及一种等离子体处理装置和等离子体处理方法。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种在使用感应耦合等离子体(inductively coupled plasma：icp，也称为变压器耦合等离子体(transformer coupled plasma：tcp))的装置中使rf(radio frequency：射频)信号脉冲化的技术。该专利文献1公开了例如以脉冲序列为逆的方式使供给到线圈的源rf信号和供给到卡盘的偏置rf信号同步的技术。
3.现有技术文件
4.专利文件
5.专利文献1：美国专利申请公开号2017/0040174说明书


技术实现要素：

6.发明要解决的技术课题
7.本发明提供了一种能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能的技术。
8.用于解决技术课题的技术方案
9.根据本发明的一方面的等离子体处理装置包括等离子体处理腔室、基片支承部、源rf生成部和偏置dc生成部。基片支承部配置在等离子体处理腔室内，并且包括下部电极。源rf生成部构成为生成用于在等离子体处理腔室内产生等离子体的源rf(射频)信号，源rf信号交替地包含高状态和低状态。偏置dc生成部连接到下部电极，并且构成为生成偏置dc(direct current：直流)信号，偏置dc信号交替地包含接通状态和关断状态，接通状态的时段对应于源rf信号的高状态的时段，关断状态的时段对应于源rf信号的低状态的时段，各接通状态包含多个循环，各循环包含第一脉冲的第一序列和第二脉冲的第二序列，第一脉冲具有第一电压电平，第二脉冲具有与第一电压电平不同的第二电压电平。
10.发明效果
11.根据本发明，能够抑制因蚀刻而引起的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
附图说明
12.图1是实施方式的等离子体处理装置的构成的概念图。
13.图2是表示图1的等离子体处理装置的构成的一例的概要纵截面图。
14.图3是表示实施方式的等离子体处理的流程的一例的流程图。
15.图4是表示通过实施方式的等离子体处理进行处理的基片的一例的图。
16.图5是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第一例的图。
17.图6是说明实施方式的等离子体处理的特性的变化的图。
18.图7是表示通过实施方式的等离子体处理进行处理的基片的一例的图。
19.图8是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第二例的图。
20.图9是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第三例的图。
21.图10是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第四例的图。
22.图11是表示图1的等离子体处理装置的构成的另一例的概要纵截面图。
具体实施方式
23.以下，参照附图详细说明用于实施本发明所公开的等离子体处理装置和等离子体处理方法的方式(下文中称为“实施方式”)。另外，本发明不限于该实施方式。此外，在处理内容不矛盾的范围内，可以适当地组合各实施方式。此外，在以下各实施方式中，对相同的部分标注相同的符号，省略重复的说明。
24.随着半导体的微细化和高密度化，期望等离子体处理装置抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
25.(实施方式)
26.关于实施方式进行说明。以下说明的实施方式的等离子体处理装置是icp装置。实施方式的等离子体处理装置的控制部通过第一控制信号控制供给到天线(线圈)的源rf信号(源rf功率)。第一控制信号是为了将源rf信号供给到icp装置的线圈而施加的信号。通过根据第一控制信号供给的源rf信号，能够生成高密度的等离子体。另外，可以以多种方式实现源rf信号的供给。例如，基于预先准备的程序，使等离子体处理装置的控制部可以切换来自多个源rf生成部的功率供给路径，以脉冲状方式依次供给不同功率电平的源rf信号。
27.将源rf信号被供给到线圈的时段称为接通(on)时段，将停止向线圈供给源rf信号的时段称为关断(off)时段。源rf信号具有对应于接通时段的第一状态(例如，接通状态)和对应于关断时段的第二状态(例如，关断状态)。源rf信号是由第一状态的接通时段和第二状态的关断时段构成一个周期的连续脉冲信号。源rf信号交替地包含接通状态和关断状态。
28.另外，实施方式的源rf信号在第一状态中可以转变为两个电平。例如，源rf信号的第一状态可以具有第一电平和向线圈供给值比第一电平低的rf功率的第二电平。例如，源rf信号可以具有如下第一电平和第二电平：第一电平具有约1000瓦的rf功率，第二电平具有约250瓦的rf功率。第二电平也可以具有约100瓦或约150瓦的功率。第一电平和第二电平可以分别是高电平和低电平。
29.控制部还控制供给到等离子体处理装置的下部电极的偏置dc(直流)信号(偏置dc电压)。偏置dc信号是为了将偏置电压供给到icp装置的下部电极而施加的。通过偏置dc信号，能够控制通过等离子体进行的等离子体处理的特性。
30.控制部可以通过第二控制信号控制供给到等离子体处理装置的下部电极的偏置rf信号(偏置rf功率)。偏置rf信号被供给到icp装置的下部电极。通过偏置rf信号，在载置
于下部电极上方的基片产生离子键，生成反应种和自由基。另外，可以以多种方式实现偏置rf信号的供给。例如，基于预先准备的程序，使等离子体处理装置的控制部可以切换来自多个偏置rf生成部的功率供给路径，以脉冲状方式依次供给不同功率电平的偏置rf信号。
31.将偏置rf信号被供给到下部电极的时段称为接通(on)时段，将停止向下部电极供给偏置rf信号的时段称为关断(off)时段。偏置rf信号具有对应于接通时段的第一状态(例如，接通状态)和对应于关断时段的第二状态(例如，关断状态)。偏置rf信号是由第一状态的接通时段和第二状态的关断时段构成一个周期的连续脉冲信号。
32.另外，实施方式的偏置rf信号在第一状态中可以转变为两个电平。例如，偏置rf信号的第一状态可以具有第一电平和比第一电平低的第二电平。例如，偏置rf信号可以具有如下第一电平和第二电平：第一电平具有约250瓦的第一rf功率，第二电平具有约92.5瓦的rf功率。第一电平和第二电平可以分别是高电平和低电平。
33.以下，首先关于执行等离子体处理的等离子体处理装置的构成例进行说明。
34.(实施方式的等离子体处理装置的构成例)
35.图1是实施方式的等离子体处理装置的构成的概念图。图2是表示图1的等离子体处理装置的构成的一例的概要纵截面图。参照图1和图2说明实施方式的等离子体处理装置1。另外，图2所示的等离子体处理装置1是所谓的感应耦合等离子体(icp)装置，生成感应耦合等离子体。但是，实施方式的等离子体处理装置可以利用以其他方法生成的等离子体。例如，实施方式的等离子体处理装置可以是利用电容耦合等离子体(ccp)、ecr等离子体(电子回旋共振等离子体)、螺旋波激励等离子体(hwp)或表面波等离子体(swp)等的装置。
36.等离子体处理装置1包括等离子体处理腔室10、气体供给部20、功率供给部30和排气系统40。等离子体处理腔室10包括电介质窗10a和侧壁10b。电介质窗10a和侧壁10b限定等离子体处理腔室10内的等离子体处理空间10s。此外，等离子体处理装置1包括配置于等离子体处理空间10s内的支承部11、边缘环12、气体导入部13和天线14。支承部11包括基片支承部11a和边缘环支承部11b。边缘环支承部11b以包围基片支承部11a的外周面的方式配置。天线14配置在等离子体处理腔室10(电介质窗10a)的上方或上方。
37.基片支承部11a具有基片支承区域，并且构成为将基片支承在基片支承区域上。在一个实施方式中，基片支承部11a包括静电卡盘和下部电极。下部电极配置在静电卡盘之下。静电卡盘用作基片支承区域。此外，虽然未示出图示，但是在一个实施方式中，支承部11可以包括调温模块，调温模块构成为将静电卡盘和基片中的至少一个调节至目标温度。调温模块可以包括加热器、流路或其组合。在流路中流动制冷剂、传热气体之类的调温流体。
38.边缘环12以包围基片w的方式配置在下部电极的周缘部上表面。边缘环支承部11b具有边缘环支承区域，并且构造为将边缘环12支承在边缘环支承区域上。
39.气体导入部13构成为将来自气体供给部20的至少一种处理气体供给到等离子体处理空间10s。在一个实施方式中，气体导入部13配置在基片支承部11a上方，并且安装在形成于电介质窗10a的中央开口部。
40.气体供给部20可以包括至少一个气体源21和至少一个流量控制器22。在一个实施方式中，气体供给部20构成为将一种或多种处理气体，从与各自对应的气体源21经由与各自对应的流量控制器22供给到气体导入部13。各流量控制器22可以包括例如质量流量控制器或压力控制式的流量控制器。此外，气体供给部20可以包括对一种或多种处理气体的流
量进行调制或脉冲化的一个或多个流量调制器件。
41.功率供给部30包括rf功率供给部31。rf功率供给部31构成为将至少一个rf信号(rf功率，例如源rf信号和偏置rf信号)供给到下部电极和天线14。由此，从供给到等离子体处理空间10s的至少一种处理气体生成等离子体。
42.在一个实施方式中，rf功率供给部31包括源rf生成部31a和偏置rf生成部31b。源rf生成部31a连接到天线14，并且构成为生成基于第一控制信号的功率电平的源rf信号(源rf功率)。源rf信号具有大于13mhz的频率。在一个实施方式中，源rf信号具有27mhz～100mhz范围的频率。所生成的源rf信号被供给到天线14。偏置rf生成部31b连接到下部电极，并且构成为生成基于第二控制信号的功率的偏置rf信号(偏置rf功率)。所生成的偏置rf信号被供给到下部电极。偏置rf信号具有比源rf信号低的频率。偏置rf信号具有比源rf信号低且大于2mhz的频率。在一个实施方式中，偏置rf信号具有400khz～13.56mhz范围的频率。所生成的偏置rf信号被供给到下部电极。此外，在各种实施方式中，可以对源rf信号和偏置rf信号中的至少一个rf信号的幅度进行脉冲化或调制。幅度调制可以包括在接通状态和关断状态之间，或者在两个或更多的不同的接通状态之间对rf信号幅度进行脉冲化。
43.此外，功率供给部30包括dc功率供给部。dc功率供给部包括偏置dc生成部32。在一个实施方式中，偏置dc生成部32连接到下部电极，并且构成为生成偏置dc信号。所生成的偏置dc信号被施加到下部电极。在一个实施方式中，可以将偏置dc信号施加到静电卡盘内的电极之类的其他电极。在一个实施方式中，偏置dc信号可以是脉冲化的。此外，偏置dc生成部32可以是除了rf功率供给部31之外而设置的，也可以是代替偏置rf生成部31b而设置的。
44.天线14包括一个或多个线圈。在一个实施方式中，天线14可以包括同轴配置的外侧线圈和内侧线圈。在这种情况下，rf功率供给部31可以连接到外侧线圈和内侧线圈两者，也可以连接到外侧线圈或内侧线圈中的任一者。在前一种情况下，可以将同一rf生成部连接到外侧线圈和内侧线圈两者，也可以将单独的rf生成部分别连接到外侧线圈和内侧线圈。
45.排气系统40可以连接到例如设置在等离子体处理腔室10底部的排气口(出气口)。排气系统40可以包括压力阀和真空泵。真空泵可以包括涡轮分子泵、粗抽泵或其组合。
46.在一个实施方式中，控制部(对应于图2的控制装置50)处理使等离子体处理装置1执行本发明中描述的各种步骤的计算机可执行指令。控制部可以构成为控制等离子体处理装置1的各要素，使得执行这里描述的各种步骤。在一个实施方式中，控制部的一部分或全部可以被包括在等离子体处理装置1中。控制部可以包括例如计算机。计算机可以包括例如处理部(cpu)、存储部和通信接口。处理部可以构成为基于存储在存储部中的程序进行各种控制动作。存储部可以包括ram(随机存取存储器)、rom(只读存储器)、hdd(硬盘驱动器)、ssd(固态驱动器)或其组合。通信接口可以经由lan(局域网)等通信线路与等离子体处理装置1之间通信。
47.(实施方式的等离子体处理的流程)
48.图3是表示实施方式的等离子体处理的流程的一例的流程图。图3所示的等离子体处理可以在图1和图2的等离子体处理装置1中实施。图4是表示通过实施方式的等离子体处理进行处理的基片的一例的图。
49.首先，在等离子体处理腔室10内提供基片w(步骤s31)。例如如图4所示，基片w包括
在硅基片上依次形成的基底层l1、蚀刻对象层l2和掩模mk。在基片w预先形成有凹部op(参照图4(a))。另外，可以在等离子体处理装置1内形成凹部op。接下来，由控制部控制等离子体处理装置1，将用于蚀刻的气体从气体供给部20供给到等离子体处理腔室10内。由控制部控制等离子体处理装置1，将rf功率从rf功率供给部31(源rf生成部31a)供给到天线14(线圈)。此外，由控制部控制等离子体处理装置1，将偏置dc信号以脉冲状从偏置dc生成部32供给到下部电极。稍后描述rf信号和偏置dc信号的波形。通过供给rf功率，生成供给到等离子体处理腔室10内的气体的等离子体，执行等离子体蚀刻(步骤s32)。通过等离子体蚀刻，基片w的形成于掩模mk的凹部op的底部被消减，凹部op逐渐变深(参照图4(b))。然后，等离子体处理装置1的控制部判断是否经过了预定的处理时间(步骤s33)。当经过预定的处理时间时，凹部op的底部到达基底层l1，成为图4(c)所示的形状。当判断出尚未经过处理时间的情况下(步骤s33，否)，控制部返回到步骤s32，继续等离子体蚀刻。另一方面，在判断出经过了处理时间的情况下(步骤s33，是)，控制部结束处理。
50.在步骤s32的等离子体蚀刻中，本实施方式的等离子体处理装置1供给基于第一控制信号的功率电平的rf功率(源功率)。此外，在步骤s32的等离子体蚀刻中，等离子体处理装置1以脉冲状供给偏置dc信号。基于源功率，在等离子体处理腔室10内生成等离子体。等离子体处理装置1通过偏置dc信号的电平来控制蚀刻。接下来，说明源rf信号和偏置rf信号的波形。
51.(rf信号和dc偏置信号的波形例)
52.图5是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第一例的图。
53.图5所示的时序图100示出了源rf信号和偏置dc信号的波形。在一个实施方式中，源rf信号从源rf生成部31a被供给到天线(线圈)14。在一个实施方式中，偏置dc信号从偏置dc生成部32被供给到基片支承部11a中的下部电极。
54.源rf生成部31a例如基于从控制部提供的第一控制信号，将源rf信号供给到线圈。
55.例如，源rf信号交替地包含高状态(h)和低状态(l)。源rf信号中的高状态和低状态之间的切换频率为0.1khz～5khz。在图5中，周期150表示源rf信号的一个周期。一个周期是指从脉冲信号的上升到下一次上升的时段，即，高状态时段和低状态时段合计的时段。源rf信号在一个周期的高状态时段的比率(占空比)为10％～90％。高状态的源rf信号为100w～3000w。低状态的源rf信号为0w～1000w。
56.如图5所示，偏置dc生成部32基于来自控制部的控制生成偏置dc信号，偏置dc信号在源rf信号为高状态的时段处于接通状态，在源rf信号为低状态的时段处于关断状态。所生成的偏置dc信号交替地包含接通状态和关断状态，并且被供给到基片支承部11a中的下部电极。在图5所示的例子中，偏置dc信号的接通状态的时段151对应于源rf信号的高状态的时段153。此外，偏置dc信号的关断状态的时段152对应于源rf信号的低状态的时段154。
57.偏置dc信号在各接通状态中包含多个循环155。各循环155包含多个第一脉冲p1的第一序列156和多个第二脉冲p2的第二序列157。第一脉冲p1具有第一电压电平vl1。第二脉冲p2具有与第一电压电平不同的第二电压电平vl2。第一脉冲p1和第二脉冲p2为100～400khz范围的脉冲频率的脉冲。第一脉冲p1和第二脉冲p2可以是矩形波，可以是三角波，也可以是任何波形。第一脉冲p1和第二脉冲p2可以是相同频率的脉冲，也可以是不同频率的
脉冲。
58.在图5的例子中，设第一脉冲p1和第二脉冲p2是相同频率的矩形状的脉冲。偏置dc信号具有由多个第一脉冲p1组成的第一序列156和由多个第二脉冲p2组成的第二序列157。各第一脉冲p1具有第一电压电平vl1。各第二脉冲p2具有第二电压电平vl2。另外，第一序列156中所包含的第一脉冲p1的数量和第二序列157中所包含的第二脉冲p2的数量可以是任何数量。此外，第一序列156中所包含的第一脉冲p1的数量与第二序列157中所包含的第二脉冲p2的数量可以相同，也可以不同。为了便于说明，图5示出了由四个第一脉冲p1组成的第一序列156和由四个第二脉冲p2组成的第二序列157。第一电压电平vl1为100ev～600ev。第二电压电平vl2为0ev～100ev。偏置dc信号在源rf信号为高状态的时段中的第一脉冲p1与第二脉冲p2的时段的比率(占空比)为3％～90％。在一个循环155中的第一脉冲p1的时段与第二脉冲p2的时段的比率可以不同。在一个循环155中，第二脉冲p2的时段相对于第一脉冲p1的时段的比率为10％～90％。例如，在一个循环155中，第一脉冲p1的时段的比率可以是30％，第二脉冲p2的时段的比率可以是70％。
59.在图5的例子中，重复时段1(时段151、153)和时段2(时段152、154)。此外，在时段1(时段151)中，重复时段1
‑
1(第一序列156的时段)和时段1
‑
2(第二序列157的时段)。在时段1
‑
1中，源rf生成部31a生成具有高状态的源rf信号。所生成的源rf信号被供给到线圈。此外，在时段1
‑
1中，偏置dc生成部32连续地生成具有第一脉冲p1的偏置dc信号。所生成的偏置dc信号被供给到下部电极。即，在时段1
‑
1(第一序列156的时段)处，在将具有高状态的源rf信号供给到线圈的期间，向下部电极连续地生成具有第一脉冲p1的偏置dc信号。在时段1
‑
2中，源rf生成部31a生成具有高状态的源rf信号。所生成的源rf信号被供给到线圈。此外，在时段1
‑
2中，偏置dc生成部32连续地生成具有第二脉冲p2的偏置dc信号。所生成的偏置dc信号被供给到下部电极。即，在时段1
‑
2(第二序列157的时段)处，在将具有高状态的源rf信号供给到线圈的期间，向下部电极连续地生成具有第二脉冲p2的偏置dc信号。因此，在时段1处，在将具有高状态的源rf信号供给到线圈的期间，向下部电极交替地供给具有多个第一脉冲p1的第一序列156的偏置dc信号和具有多个第二脉冲p2的第二序列157的偏置dc信号。在时段2中，源rf生成部31a生成具有低状态的源rf信号。所生成的源rf信号被供给到线圈。另外，在时段2中，偏置dc生成部32停止供给偏置dc信号(使其为关断状态)。
60.另外，偏置dc信号中所包含的循环数量可以是任何数量。为了便于说明，图5设由四个第一脉冲p1组成的第一序列156和由四个第二脉冲p2组成的第二序列157为一个循环，示出了在源rf信号为高状态期间包含两个循环的偏置dc信号。偏置dc信号在第一序列156和第二序列157之间具有1～30khz范围的切换频率。
61.这里，在等离子体处理装置1中，等离子体处理的特性随着在等离子体处理中向下部电极施加的偏置dc信号而变化。图6是说明实施方式的等离子体处理的特性的变化的图。图6示出了表示偏置dc信号的电压与等离子体处理的蚀刻速率之间的关系的曲线图。纵轴表示等离子体处理的蚀刻速率(er)。横轴表示施加到下部电极的偏置dc信号的电压(vdc)。
62.在等离子体处理装置1中，在施加到下部电极的偏置dc信号低于阈值电压v
threshold
的情况下，蚀刻速度为零以下，而在偏置dc信号高于阈值电压v
threshold
的情况下，蚀刻速度变得比0大。即，在等离子体处理装置1中，以阈值电压v
threshold
为界，等离子体处理的特性变化，成为蚀刻基片的蚀刻模式或在基片上堆积生成物等沉积物的沉积模式。该阈值电压
v
threshold
随着等离子体处理装置1的构成、等离子体处理的条件等而变化。例如，在仅供给源rf信号作为rf功率的情况下，阈值电压v
threshold
为50ev左右。在等离子体处理装置1中，在施加到下部电极的偏置dc信号大于50ev的情况下，蚀刻速率变得大于零，对基片进行蚀刻。另一方面，在等离子体处理装置1中，在施加到下部电极的偏置dc信号低于50ev的情况下，蚀刻速度为零以下，在基片上堆积沉积物。
63.图7是表示通过实施方式的等离子体处理进行处理的基片的一例的图。例如如图7所示，基片w包括在硅基片上依次形成的基底层l1、蚀刻对象层l2和掩模mk。等离子体处理装置1供给图5所示的源rf信号和偏置dc信号的同时，实施蚀刻基片w的等离子体处理，将凹部op蚀刻至虚线所示的深度。
64.在等离子体处理装置1中，当向下部电极施加具有高于阈值电压v
threshold
的第一电压电平vl1的第一脉冲p1时，等离子体处理的特性变为蚀刻模式。在等离子体处理装置1中，通过向下部电极施加具有第一电压电平vl1的第一脉冲p1，能够有效地将等离子体中的离子引入到凹部op底部，能够蚀刻凹部op底部。由此，等离子体处理装置1能够提高等离子体蚀刻的处理性能。但是，离子入射到基片w的表面，消耗了掩模mk。此外，由于离子入射在凹部op的上部，因此在横向方向上也进行蚀刻，容易发生上部的形状异常。
65.另一方面，在等离子体处理装置1中，当向下部电极施加具有比阈值电压v
threshold
低的第二电压电平vl2的第二脉冲p2时，等离子体处理的特性变为沉积模式。等离子体处理装置1通过将具有第二电压电平vl2的第二脉冲p2施加到下部电极，在掩模mk的上表面和凹部op的上部堆积沉积物。因为这个由沉积物形成的保护膜在蚀刻模式时保护掩模mk和凹部op的上部，所以能够抑制掩模mk的消耗和凹部op的上部的异常形状的产生。
66.这样，等离子体处理装置1通过在源rf信号为高状态期间，向基片支承部11a中的下部电极交替地供给多个第一脉冲p1的第一序列156和多个第二脉冲p2的第二序列157，能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
67.另外，本实施方式的等离子体处理装置1可以在步骤s32的等离子体蚀刻中，与源rf信号一起供给偏置rf信号(偏置rf功率)。此外，等离子体处理装置1在步骤s32的等离子体蚀刻中，以脉冲状供给偏置dc信号。等离子体处理装置1基于源rf信号，在等离子体处理腔室10内生成等离子体。等离子体处理装置1通过偏置dc信号的电平控制工艺。接下来，说明源rf信号和偏置rf信号的波形。
68.图8是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第二例的图。
69.图8所示的时序图110示出了源rf信号、偏置dc信号和偏置rf信号的波形。偏置rf信号从偏置rf生成部31b被供给到基片支承部11a中的下部电极。偏置rf生成部31b例如基于从控制部提供的第二控制信号的电平，将偏置rf信号供给到下部电极。
70.源rf信号和偏置dc信号与上述图5相同。
71.偏置rf信号交替地包含高状态(h)和低状态(l)。与源rf信号一样，偏置rf信号中的高状态和低状态之间的切换频率为0.1khz～5khz。高状态的偏置rf信号为0w～3000w。低状态的偏置rf信号为0w～100w。偏置rf信号的从低状态向高状态的转变相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变被偏移。在一个实施方式中，偏置rf信号的从低状态向高状态的转变相对于源rf信号从高状态向低状态的转变被偏移
–
100μs～ 100μs的范围。
72.等离子体处理装置1通过在供给源rf信号和偏置rf信号的情况下，也供给多个第一脉冲p1的第一序列156和多个第二脉冲p2的第二序列157，能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
73.另外，本实施方式的等离子体处理装置1可以在步骤s32的等离子体蚀刻中，配合偏置rf信号为高状态的时段，以脉冲状供给偏置dc信号。
74.图9是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第三例的图。
75.图9所示的时序图120示出了源rf信号、偏置dc信号和偏置rf信号的波形。源rf信号和偏置rf信号与上述图8相同。
76.偏置dc生成部32例如基于来自控制部的控制，生成偏置dc信号。所生成的偏置dc信号被供给到基片支承部11a中的下部电极。偏置dc信号在偏置rf信号为高状态的时段为接通状态，在偏置rf信号为低状态的时段为关断状态。与上述图5一样，偏置dc信号在各接通状态包含多个循环155。各循环155包含第一脉冲p1的第一序列156和第二脉冲p2的第二序列157。在图9的例子中，设偏置dc信号中所包含的第一脉冲p1和第二脉冲p2为相同频率的矩形状的脉冲。
77.等离子体处理装置1在配合偏置rf信号为高状态的期间供给偏置dc信号的情况下，也能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
78.偏置rf信号和偏置dc信号可以相对于源rf信号的状态的转变而偏移。
79.图10是表示实施方式的等离子体处理中使用的rf信号和偏置dc信号的波形的第四例的图。
80.图10所示的时序图130示出了源rf信号、偏置dc信号和偏置rf信号的波形。偏置rf信号和偏置dc信号可以相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变而偏移。例如，偏置rf信号的从低状态向高状态的转变相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变而偏移。例如，偏置rf信号的从低状态向高状态的转变相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变而偏移
–
100μs～ 100μs的范围。偏置dc信号在高状态的偏置rf信号期间具有多个第一脉冲p1的第一序列156和多个第二脉冲p2的第二序列157。等离子体处理装置1在这种情况下也能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
81.另外，可以适当地改变上述实施方式的一部分。以下记载想到的变形方式。
82.(其他实施方式)
83.向等离子体处理腔室10以基于预定的等离子体处理选择的流量供给气体。所供给的气体包括例如溴化氢(hbr)。此外，所供给的气体包括例如氦气(he)和氩气(ar)等稀有气体。此外，所供给的气体可以包括例如氧气(o2)、四氟甲烷(cf4)、氟甲烷(ch3f)、三氟甲烷(chf3)、氯气(cl2)、氮气(n2)等。
84.在实施方式中，作为蚀刻对象的膜和用于蚀刻的掩模的材料没有特别限制。例如，基底层l1(参照图4)可以是硅晶圆。蚀刻对象层l2可以是电介质膜，例如含硅电介质膜。可以层叠多种膜而形成蚀刻对象层l2。例如，蚀刻对象层l2可以是依次层叠有氧化硅膜和氮化硅膜的层。蚀刻对象层l2也可以是依次层叠有氧化硅膜和多晶硅膜的层。掩模ml可以是含碳膜。含碳膜可以由非晶碳层(acl)、旋涂碳膜(soc)形成。或者，掩模mk可以由金属膜形成。此外，虽然图4中未示出，但是在掩模mk上可以存在形成有与掩模mk同样的开口图案的
氮氧化硅膜(sion)或背面抗反射膜(barc)。
85.在实施方式的基片处理方法中，在蚀刻对象层l2是含硅电介质膜的情况下，掩模mk可以是acl、soc等含碳膜。此外，在蚀刻对象层l2是多晶硅膜的情况下，掩模mk可以是使用teos(四乙氧基硅烷)形成的氧化硅膜等。
86.(实施方式的效果)
87.如上那样，实施方式的等离子体处理装置具备等离子体处理腔室10、基片支承部(基片支承部11a)、源rf生成部31a和偏置dc生成部32。基片支承部配置在等离子体处理腔室10内，并且包含下部电极。源rf生成部31a构成为生成用于在等离子体处理腔室10内产生等离子体的源rf信号，源rf信号交替地包含高状态(h)和低状态(l)。偏置dc生成部32连接到下部电极，并且构成为生成偏置dc信号。偏置dc信号交替地包含接通状态和关断状态，接通状态时段151对应于源rf信号的高状态时段153，关断状态时段152对应于源rf信号的低状态时段154，各接通状态包含多个循环155，各循环155包含第一脉冲p1的第一序列156和第二脉冲p2的第二序列157，第一脉冲p1具有第一电压电平vl1，第二脉冲p2具有不同于第一电压电平vl1的第二电压电平vl2。由此，等离子体处理装置能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
88.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，可以还具备配置在等离子体处理腔室10上的至少一个线圈(天线14)。源rf生成部31a连接到至少一个线圈。
89.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，源rf信号可以具有大于13mhz的频率。
90.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置dc信号可以具有100～400khz范围的脉冲频率。
91.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置dc信号在第一序列与第二序列之间可以具有1～30khz范围的切换频率。
92.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，可以还具备偏置rf生成部31b，其连接到下部电极并且构成为生成偏置rf信号。
93.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置rf信号交替地包含高状态(h)和低状态(l)，偏置rf信号的从高状态向低状态的转变可以相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变而偏移。
94.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置rf信号的从低状态向高状态的转变可以相对于源rf信号的从高状态向低状态的转变而偏移
–
100μs～ 100μs的范围。
95.如上那样，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置rf信号可以是大于2mhz的频率。
96.本发明的实施方式在所有方面都应当被认为是示例性的而不是限制性的。在不脱离所附权利要求的保护范围及其宗旨的情况下，可以以各种方式省略、替换或变更上述实施方式。
97.例如，在上述实施方式中，说明了等离子体处理装置是icp装置的情况。但是，不限于此。等离子体处理装置可以是电容耦合等离子体(ccp)装置。
98.图11是表示图1的等离子体处理装置的构成的另一例的概要纵截面图。图11所示的等离子体处理装置2是所谓的电容耦合等离子体(ccp)装置，并且生成电容耦合等离子
体。另外，对与图2所示的等离子体处理装置1对应的构成部分标注同一符号，省略一些重复说明。
99.等离子体处理装置2包括等离子体处理腔室10、气体供给部20、rf功率供给部31、偏置dc生成部32和排气系统40。此外，等离子体处理装置2包括支承部11和上部电极喷淋头16。支承部11配置在等离子体处理腔室10内的等离子体处理空间10s的下部区域。上部电极喷淋头16配置在支承部11上方，可以用作等离子体处理腔室10的顶板(ceiling)的一部分。
100.支承部11构成为在等离子体处理空间10s中支承基片w。支承部11包括下部电极11c和静电卡盘11d。静电卡盘11d配置在下部电极11c上，并且构成为将基片w支承在静电卡盘11d的上表面。边缘环12以包围基片w的方式配置在下部电极11c的周缘的上表面。
101.上部电极喷淋头16构成为将来自气体供给部20的一种或多种处理气体供给到等离子体处理空间10s。在一个实施方式中，上部电极喷淋头16具有进气口16a、气体扩散室16b和多个出气口16c。进气口16a与气体供给部20和气体扩散室16b连通。从气体供给部20供给的气体从进气口16a经由气体扩散室16b和多个出气口16c供给到等离子体处理空间10s。
102.rf功率供给部31构成为将rf功率(例如，一个或多个rf信号)供给到下部电极11c、上部电极喷淋头16或下部电极11c及上部电极喷淋头16两者之类的一个或多个电极。由此，从供给到等离子体处理空间10s的一种或多种处理气体生成等离子体。在一个实施方式中，rf功率供给部31包括源rf生成部31a和偏置rf生成部31b。在一个实施方式中，源rf生成部31a连接到上部电极喷淋头16。源rf生成部31a基于第一控制信号将源rf信号供给到上部电极喷淋头16。偏置rf生成部31b连接到下部电极11c。偏置rf生成部31b基于第一控制信号将偏置rf信号供给到下部电极11c。另外，等离子体处理装置2可以构成为将源rf生成部31a连接到下部电极11c，将源rf信号供给到下部电极11c。
103.偏置dc生成部32连接到下部电极11c。偏置dc生成部32构成为将偏置dc信号施加到下电极11c。
104.这样，在作为ccp装置的等离子体处理装置2中，通过供给上述实施方式的偏置dc信号，也能够抑制因蚀刻而产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
105.符号说明
106.1、2
ꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理装置
107.10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理腔室
108.10a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电介质窗
109.10b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
侧壁
110.10s
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理空间
111.11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
支承部
112.11a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基片支承部
113.11b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
边缘环支承部
114.11c
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
下部电极
115.11d
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静电卡盘(静电吸盘)
116.12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
边缘环
117.13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体导入部
118.14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
天线
119.20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体供给部
120.21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体源
121.22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
流量控制器
122.30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
功率供给部
123.31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
rf功率供给部
124.31a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
源rf生成部
125.31b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
偏置rf生成部
126.32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
偏置dc生成部
127.40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排气系统
128.50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
控制装置
129.w
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
基片。