等离子体处理装置的制作方法

1.以下公开涉及等离子体处理装置。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种在使用电感耦合等离子体(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，电磁频率)信号脉冲化的技术。该专利文献1公开了例如使供给到线圈的生成源rf信号和供给到吸盘的偏置rf信号以脉冲序列相反的方式同步。
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.发明要解决的问题
7.本公开提供一种能够提高等离子体蚀刻的处理性能的技术。
8.用于解决问题的技术手段
9.本公开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、生成源rf产生部和偏置rf产生部。基片支承部配置在等离子体处理腔室内。生成源rf产生部构成为能够产生生成源rf信号。生成源rf信号包含多个生成源周期，各生成源周期包含生成源接通状态和生成源关断状态。生成源接通状态具有至少两个生成源功率级。偏置rf产生部耦合于基片支承部，构成为能够产生偏置rf信号。偏置rf信号包含分别与多个生成源周期对应的多个偏置周期，各偏置周期包含偏置接通状态和偏置关断状态。偏置接通状态具有至少两个偏置功率级。第一偏置周期中的向偏置接通状态转变的转变时刻相对于与第一偏置周期对应的第一生成源周期中的向生成源接通状态转变的转变时刻错开。
10.发明效果
11.根据本公开，能够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是用于说明实施方式的等离子体处理所使用的rf信号的三等级波形的一例的图。
17.图6是用于说明生成源功率和偏置功率的值与表示等离子体的状态的物理量之间的关系的图。
18.图7是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的三等级波形的另一例的图。
19.图8是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的四等级波形的一例的图。
20.图9a是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的延迟的图。
21.图9b是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的延迟的另一图。
22.图9c是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的延迟的又一图。
23.图9d是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的延迟的又一图。
24.图10是用于说明实施方式的等离子体处理的rf功率供给中的功率级的组合序列的图。
25.图11是表示实施方式的等离子体处理的rf功率供给的流程的例子的流程图。
26.图12是用于说明在蚀刻中发生的形状异常的例子的图。
27.符号说明
[0028]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理装置
[0029]
10
ꢀꢀꢀꢀ
等离子体处理腔室
[0030]
10a
ꢀꢀꢀ
电介质窗
[0031]
10b
ꢀꢀꢀ
侧壁
[0032]
10s
ꢀꢀꢀ
等离子体处理空间
[0033]
11
ꢀꢀꢀꢀ
支承部
[0034]
11a
ꢀꢀꢀ
基片支承部
[0035]
11b
ꢀꢀꢀ
边缘环支承部
[0036]
12
ꢀꢀꢀꢀ
边缘环
[0037]
13
ꢀꢀꢀꢀ
气体导入部
[0038]
13a
ꢀꢀꢀ
中央气体注入部
[0039]
13b
ꢀꢀꢀ
侧壁气体注入部
[0040]
14
ꢀꢀꢀꢀ
天线
[0041]
20
ꢀꢀꢀꢀ
气体供给部
[0042]
21
ꢀꢀꢀꢀ
气源
[0043]
22
ꢀꢀꢀꢀ
流量控制器
[0044]
30
ꢀꢀꢀꢀ
功率供给部
[0045]
31
ꢀꢀꢀꢀ
rf功率供给部
[0046]
31a
ꢀꢀꢀ
生成源rf产生部
[0047]
31b
ꢀꢀꢀ
偏置rf产生部
[0048]
32
ꢀꢀꢀꢀ
dc功率供给部
[0049]
40
ꢀꢀꢀꢀ
排气系统
[0050]
w
ꢀꢀꢀꢀꢀ
基片
具体实施方式
[0051]
以下，参照附图详细说明用于实施本公开的等离子体处理装置的方式(下文中记
载为“实施方式”)。另外，本公开不限于该实施方式。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。
[0052]
(蚀刻中所发生的形状异常的例子)
[0053]
首先，在说明实施方式之前，说明硅膜的蚀刻中所发生的形状异常的例子。图12是用于说明硅膜的蚀刻中所发生的形状异常的例子的图。
[0054]
近年来，在半导体制造技术中，加工深宽比高的孔的技术引人关注。作为一个示例，有高深宽比接触孔(harc)。harc用于dram(动态随机存取存储器)、三维nand。用于dram的harc的深宽比例如为45，用于三维nand的harc的深宽比超过65。
[0055]
随着形成的孔的深宽比增加，在垂直方向上笔直地形成孔变得困难。例如，如图12的(a)所示，随着接近孔的底部附近，发生前端变细的现象。作为该现象的原因，认为是例如等离子体中的离子的入射方向相对于孔的深度方向倾斜，离子难以被输送到孔的底部。此外，认为离子滞留在孔中，阻碍后续离子的前进路径等。
[0056]
此外，如图12的(b)所示，存在因蚀刻削下了的物质和/或由等离子体产生的反应产物堆积于基片的情况。当孔的开口附近的物质堆积时，孔的开口阻塞，蚀刻不再进行。此外，即使开口没有完全阻塞，也存在因蚀刻产生的产物滞留在孔的内部的情况。当产物滞留在孔的内部时，离子变得难以到达孔的内部，孔的形状发生变形，或者蚀刻不再进行。
[0057]
此外，存在掩模的开口的边缘部分因蚀刻而被削去的情况。在这种情况下，如图12的(c)所示，会发生称为弓形歪曲的现象，也就是，离子相对于孔的入射方向歪斜，在孔的侧壁，孔的形状歪斜为中间鼓起的桶状。
[0058]
如上所述，高深宽比的等离子体处理的处理性能受到等离子体中生成的自由基和离子、等离子体处理所产生的反应产物的影响。因此，期望一种能够根据等离子体处理的进行程度来单独地控制所生成的反应种、自由基、副产物等的技术。
[0059]
(实施方式)
[0060]
在以下说明的实施方式中，通过脉冲状地施加等离子体生成时使用的rf(高频)功率，来控制作为等离子体处理的参数的各物理量。所控制的物理量例如是离子能量、离子入射角、自由基通量、离子通量、副产物的量等。
[0061]
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控制信号来控制供给到线圈(天线)的rf功率(生成源rf信号、生成源功率)。在一实施方式中，通过生成源rf信号的供给来生成高密度的等离子体。另外，可以以多种方式实现rf功率的供给。例如，等离子体处理装置的控制部可以基于预先准备的程序，切换来自多个生成源rf产生部的功率供给路径，脉冲状地依次供给不同功率级的生成源功率(source power)。
[0062]
将向线圈供给rf功率的期间称为接通(on)期间，将停止向线圈供给rf功率的期间称为关断(off)期间。生成源rf信号具有对应于接通期间的第一状态(例如，接通状态(生成源接通状态))和对应于关断期间的第二状态(例如，关断状态(生成源关断状态))。生成源rf信号是由第一状态的接通期间和跟随它的第二状态的关断期间构成一个周期(生成源周期(source cycle))的脉冲信号。生成源rf信号的频率可以是例如大约0.1khz～大约10khz。
[0063]
另外，实施方式的生成源rf信号在第一状态中可以转变为两个以上的等级(例如，第一生成源功率级、第二生成源功率级)。例如，生成源rf信号在第一状态中可以在四个等级之间转变。例如，生成源rf信号的第一状态可以具有向线圈供给预定值的rf功率的第一等级、向线圈供给比第一等级低的值的rf功率的第二等级和向线圈供给比第二等级低的值的rf功率的第三等级。例如，生成源rf信号可以具有向线圈供给27mhz、大约1300瓦的rf功率的第一等级、向线圈供给大约400瓦的rf功率的第二等级和向线圈供给大约50瓦的rf功率的第三等级。另外，第一等级的生成源功率可以是例如大约300瓦～大约500瓦。第二等级的生成源功率可以根据残留自由基状态来任意设定。另外，在以下的记载中，在第一状态中，第一～第三等级也分别称为高等级、中等级和低等级。此外，当在一个波形中仅包含两个接通状态的等级时，无论实际值如何，都称为高等级、低等级。此外，在以下的说明中，高等级、中等级和低等级的生成源功率p
s
也分别记为p
sh
、p
sm
和p
sl
。此外，当生成源rf信号处于关断状态时的生成源功率p
s
的值也记为p
soff
。
[0064]
控制部还通过控制信号来控制供给到等离子体处理装置的下部电极的rf功率(偏置rf信号、偏置功率)。在一实施方式中，通过偏置rf信号的供给，在载置于下部电极上的基片中产生离子键，生成反应种和自由基。另外，可以以多种方式实现rf功率的供给。例如，等离子体处理装置的控制部可以基于预先准备的程序，切换来自多个偏置rf产生部的功率供给路径，脉冲状地依次供给不同功率级的偏置功率。
[0065]
将向下部电极供给rf功率的期间称为接通期间，将停止向下部电极供给rf功率的期间称为关断期间。偏置rf信号具有对应于接通期间的第一状态(例如，接通状态(偏置接通状态))和对应于关断期间的第二状态(例如，关断状态(偏置关断状态))。偏置rf信号是由第一状态的接通期间和跟随它的第二状态的关断期间构成一个周期(偏置周期)的脉冲信号。偏置rf信号的频率可以是例如大约0.1khz～大约10khz。
[0066]
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以上的等级(例如，第一偏置功率级、第二偏置功率级)。例如，偏置rf信号在第一状态中可以在四个等级之间转变。例如，偏置rf信号的第一状态可以具有向下部电极供给预定值的rf功率的第一等级、向下部电极供给比第一等级低的值的rf功率的第二等级和向下部电极供给比第二等级低的值的rf功率的第三等级。例如，偏置rf信号可以具有向下部电极供给13mhz、大约900瓦的rf功率的第一等级、向下部电极供给大约270瓦的rf功率的第二等级和向下部电极供给大约180瓦的rf功率的第三等级。另外，第一等级的偏置功率可以是例如大约300瓦～大约500瓦。此外，第二等级的偏置功率可以根据残留自由基状态来任意设定。另外，在以下的记载中，在第一状态中，第一～第三等级也分别称为高等级、中等级和低等级。此外，当在一个波形中仅包含两个接通状态的等级时，无论实际值如何，都称为高等级和低等级。此外，在以下的说明中，高等级、中等级和低等级的偏置功率p
b
也分别记为p
bh
，p
bm
和p
bl
。此外，当偏置rf信号为关断状态时的偏置功率p
b
的值也记为p
boff
。
[0067]
以下，首先说明执行等离子体处理的等离子体处理装置的构成例。
[0068]
(实施方式的等离子体处理装置的构成例)
[0069]
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是所谓的电感耦合等离子体(icp)装置，具有用于生
成电感耦合等离子体的等离子体源。
[0070]
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)的上部或上方。
[0071]
基片支承部11a具有基片支承区域，构成为能够将基片支承在基片支承区域上。在一实施方式中，基片支承部11a包括静电吸盘和下部电极。下部电极配置在静电吸盘下。静电吸盘用作基片支承区域。此外，虽然未示出，但是在一实施方式中，基片支承部11a也可以包括调温模块，调温模块构成为将静电吸盘和基片中的至少一者调节为目标温度。调温模块可以包括加热器、流路或它们的组合。在流路中流动制冷剂、传热气体之类的调温流体。
[0072]
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，构造为能够将边缘环12支承在边缘环支承区域上。
[0073]
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。在一实施方式中，气体导入部13包括中央气体注入部13a和/或侧壁气体注入部13b。中央气体注入部13a配置在基片支承部11a上方，并且安装在形成于电介质窗10c的中央开口部。侧壁气体注入部13b安装在形成于等离子体处理腔室10的侧壁的多个侧壁开口部。
[0074]
气体供给部20可以包括至少一个气源21和至少一个流量控制器22。在一实施方式中，气体供给部20构成为将一种或多种处理气体，从与各自对应的气源21经由与各自对应的流量控制器22供给到气体导入部。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。
[0075]
功率供给部30包括与等离子体处理腔室10耦合的rf功率供给部31。rf功率供给部31构成为能够将rf信号(rf功率，例如生成源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。在一实施方式中，rf信号被脉冲化。由此，生成脉冲rf信号、脉冲rf功率、脉冲生成源rf信号和脉冲偏置rf信号。
[0076]
在一实施方式中，rf功率供给部31包括生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b。生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b耦合于等离子体处理腔室10。在一实施方式中，生成源rf产生部31a耦合于天线14，偏置rf产生部31b耦合于基片支承部11a内的下部电极。生成源rf产生部31a构成为能够生成至少一个生成源rf信号。在一实施方式中，生成源rf信号具有27mhz～100mhz范围内的频率。所生成的生成源rf信号被供给到天线14。偏置rf产生部31b构成为能够生成至少一个偏置rf信号。偏置rf信号具有比生成源rf信号低的频率。在一实施方式中，偏置rf信号具有400khz～13.56mhz范围内的频率。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，可以对生成源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与关断状态之间，或者在两个或更多个不同的接通状态之间对rf信号幅度进行脉冲化。
[0077]
此外，功率供给部30还可以包括dc功率供给部32。在一实施方式中，dc功率供给部32构成为能够将至少一个dc电压施加到下部电极。在一实施方式中，至少一个dc电压也可以被施加到静电吸盘内的电极之类的其他电极。在一实施方式中，dc信号可以被脉冲化。此外，dc功率供给部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产生部31b而设置的。
[0078]
天线14包括一个或多个线圈(icp线圈)。在一实施方式中，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和内侧线圈中的任一者。在前一种情况下，可以将同一rf产生部连接到外侧线圈和内侧线圈两者，也可以将单独的rf产生部分别连接到外侧线圈和内侧线圈。
[0079]
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。
[0080]
在一实施方式中，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执行本公开中描述的各种步骤的计算机可执行指令。控制部可以构成为能够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：中央处理单元)、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。
[0081]
(实施方式的等离子体处理的流程)
[0082]
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。
[0083]
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包括在硅衬底上依次形成的基底层l1、蚀刻对象层l2(例如，si层)和掩模mk。在基片w预先形成有凹部op(参照图4的(a))。另外，可以在等离子体处理装置1内进行凹部op的形成。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。此外，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(生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b)供给到天线14(线圈)和下部电极。此时，rf功率供给部31将与rf信号的波形相应的等级的rf功率供给到下部电极和天线14。稍后描述rf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的底部被削减，凹部op逐渐变深(参照图4的(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的(c)所示的形状。在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。
[0084]
本实施方式的等离子体处理装置1，在步骤s32的等离子体蚀刻中，分别从生成源
rf产生部31a和偏置rf产生部31b供给生成源rf信号和偏置rf信号。等离子体处理装置1根据生成源rf信号和偏置rf信号的波形，来控制等离子体中的离子和自由基、因等离子体蚀刻产生的副产物的量等。此外，本实施方式的等离子体处理装置1分别单独地控制生成源rf信号的波形和偏置rf信号的波形。例如，当生成源rf信号为关断状态时，等离子体处理装置1可以使偏置rf信号为接通状态。此外，当生成源rf信号为接通状态时，等离子体处理装置1可以使偏置rf信号为关断状态。此外，等离子体处理装置1可以单独地控制生成源rf信号和偏置rf信号为接通状态时的功率级。接下来，说明生成源rf信号和偏置rf信号的波形。
[0085]
(rf信号的波形例)
[0086]
图5是表示在实施方式的等离子体处理中用于rf功率供给的rf信号的波形的一例的图。
[0087]
图5所示的时序图300示出生成源功率(生成源rf信号)p
s
和偏置功率(偏置rf信号)p
b
。生成源功率p
s
是从生成源rf产生部31a供给到天线(线圈)14的rf功率。此外，偏置功率p
b
是从偏置rf产生部31b供给到基片支承部11a中的下部电极的rf功率。生成源rf产生部31a例如根据从控制部供给的控制信号产生生成源功率p
s
。所产生的生成源功率p
s
被供给到线圈。偏置rf产生部31b例如根据从控制部供给的控制信号产生偏置功率p
b
。所产生的偏置功率p
b
被供给到下部电极。
[0088]
在图5中，周期100表示生成源rf信号的一个周期。以下，在不需要区分各周期1001、1002……
的情况下，统称为周期100。周期200表示偏置rf信号的一个周期。以下，在不需要区分各周期2001、2002……
的情况下，统称为周期200。一个周期是指从脉冲信号的上升沿到下一次上升沿为止的期间，即接通期间和关断期间合计的总期间。生成源rf信号和偏置rf信号是相同频率的脉冲信号。
[0089]
生成源rf信号反复成为向线圈供给rf功率的状态即生成源接通状态(第一状态：参照图5的阶段1～阶段3)和不向线圈供给rf功率的状态即生成源关断状态(第二状态：参照图5的阶段4)。当生成源rf信号为生成源接通状态时，向线圈供给生成源功率p
s
。当生成源rf信号为生成源关断状态时，不向线圈供给功率，即，停止向线圈供给rf功率。各生成源接通状态具有至少两个生成源功率级(high/low(高/低))。在图5所示的例子中，生成源接通状态具有第一生成源期间(阶段1)中的第一生成源功率级(high)和上述第一生成源期间(阶段1)之后的第二生成源期间(阶段2、3)中的第二生成源功率级(low)。即，在图5的例子中，第一生成源功率级(high)大于第二生成源功率级(low)。
[0090]
偏置rf信号反复成为向下部电极供给rf功率的状态即偏置接通状态(第一状态：参照图5中的除去期间d2以外的阶段2～阶段3)和不向下部电极供给rf功率的状态即关断状态(第二状态；参照图5的阶段4)。在图5的例子中，当偏置rf信号为接通状态时，向下部电极供给偏置功率p
b
。当偏置rf信号为关断状态时，不向下部电极供给功率，即，停止向下部电极供给rf功率。各偏置接通状态具有至少两个偏置功率级(high/low)。在图5所示的例子中，偏置接通状态具有第一偏置期间(除去期间d2以外的阶段2)中的第一偏置功率级(high)和上述第一偏置期间(除去期间d2以外的阶段2)之后的第二偏置期间(阶段3)中的第二偏置功率级(low)。即，在图5的例子中，第一偏置功率级(high)大于第二偏置功率级(low)。
[0091]
在图5中，偏置rf信号的上升沿(时刻t
b1
)相对于生成源rf信号的上升沿(时刻t
s1
)
延迟期间d1。即，生成源rf信号的周期100和偏置rf信号的周期200错开期间d1。自从生成源rf信号为接通状态的高等级(图5中的h)转变到低等级(图5中的l)(时刻t
s2
)起，期间d2之后，偏置rf信号上升。在图5的例子中，从前一个偏置周期的偏置关断状态向第一偏置周期2001中的偏置接通状态(high)转变的转变时刻t
b1
相对于与第一偏置周期t
b1
对应的第一生成源周期t
s1
中的向生成源接通状态(high)转变的转变时刻t
b1
错开(延迟)。此外，偏置rf信号在第一个生成源期间(阶段1)中具有偏置关断期间。
[0092]
接着，在生成源rf信号维持低等级期间，偏置rf信号从高等级转变为低等级(时刻t
b2
)。因此，第一偏置期间(除去期间d2以外的阶段2)和第二偏置期间(阶段3)与第二生成源期间(阶段2、3)部分重叠。此外，偏置rf信号在第二生成源期间(阶段2、3)中，从第一偏置功率级(high)转变为第二偏置功率级(low)，接着，与生成源rf信号从低等级转变为关断状态的时刻(时刻t
s3
)同时地，偏置rf信号转变为关断状态(t
b3
)。因此，在图5的阶段4中，生成源关断状态的期间与偏置关断状态的期间重叠。
[0093]
在生成源rf信号转变为关断状态之后，在时刻t
s4
转变为接通状态，下一个周期1002开始。另一方面，偏置rf信号在时刻t
s4
维持关断状态。然后，在从生成源rf信号的上升沿起延迟了期间d1的时刻t
b4
，偏置rf信号从关断状态转变为接通状态。
[0094]
这样，生成源rf信号状态转变的时刻与偏置rf信号状态转变的时刻错开。在图5的例子中，生成源rf信号从高等级转变为低等级的时刻与偏置rf信号从关断状态转变为接通状态的时刻错开期间d2。此外，生成源rf信号的状态和偏置rf信号的状态不对称地转变。
[0095]
此外，生成源rf信号的接通期间(时刻t
s1
至t
s3
)和关断期间(时刻t
s3
至t
s4
)各自的长度与偏置rf信号的接通期间(时刻t
b1
至t
b3
)和关断期间(时刻t
b3
至t
b4
)各自的长度不同。在图5的例子中，生成源rf信号的占空比(接通期间的长度与一个周期的比率)大约为75％。此外，偏置rf信号的占空比大约为40％。然而，生成源rf信号和偏置rf信号可以具有相同的占空比。此外，可以在大约3％至大约90％的范围内分别单独地设定生成源rf信号和偏置rf信号的占空比。稍后进一步描述生成源rf信号和偏置rf信号的占空比。
[0096]
生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的供给方式按以下四个阶段变化。
[0097]
(1)第一阶段(图5中的110，成膜模式)：
[0098]
第一阶段110由参数集{p
s1
，p
b1
，t1}来定义。这里，p
s1
是在第一阶段110中供给的生成源功率p
s
的值。p
b1
是在第一阶段110中供给的偏置功率p
b
的值。t1表示第一阶段110的期间的长度。这里，以下关系成立。
[0099]
p
s1
>0
[0100]
p
b1
＝0
[0101]
t1>0
[0102]
在第一阶段110中，以高等级向线圈供给生成源功率p
s
，但是不向下部电极供给偏置功率p
b
。在第一阶段110中，仅向等离子体处理装置1的上部供给rf功率以生成等离子体，在等离子体中生成离子和自由基。虽然与还重叠地供给偏置功率p
b
的情况相比，所生成的自由基、离子少，但是因为没有偏置功率p
b
引起的吸引力，所以在基片上主要进行成膜。
[0103]
(2)第二阶段(图5中的120，高选择性蚀刻模式)：
[0104]
第二阶段120由参数集{p
s2
，p
b2
，t2}和{p
s3
，p
b3
，t3}来定义。这里，p
s2
是在第二阶段120中，在期间d2期间供给的生成源功率p
s
的值。p
b2
是在第二阶段120中，在期间d2期间供给
的偏置功率p
b
的值。t2表示在第二阶段120中，期间d2的长度。d2表示从第二阶段120开始到偏置功率p
b
的供给开始的延迟期间的长度。这里，以下关系成立。
[0105]
p
s1
>p
s2
>0
[0106]
p
b2
＝0
[0107]
t2＝d2>0
[0108]
此外，p
s3
是在第二阶段120中，在除去期间d2以外的期间中供给的生成源功率p
s
的值。p
b3
是在第二阶段120中，在除去期间d2以外的期间中供给的偏置功率p
b
的值。此外，t3表示在第二阶段120中，除去期间d2以外的期间的长度。这里，以下关系成立。
[0109]
p
s3
＝p
s2
>0
[0110]
p
b3
>0
[0111]
t3>0
[0112]
在第二阶段120的开始时(时刻t
s2
)，生成源功率p
s
的等级从高等级切换到低等级。此外，在从第二阶段120开始经过了期间d2后(时刻t
b1
)，偏置功率p
b
转变为接通状态(高等级)。期间d2对应于蚀刻产物的排气时间。在第二阶段120中，通过供给偏置功率p
b
，产生向下部电极的离子吸引力(离子能量)。此外，生成源功率p
s
的供给转变为低等级而继续。因此，进行高选择性的蚀刻。
[0113]
(3)第三阶段(图5中的130，轻刻蚀模式)：
[0114]
第三阶段130由参数集{p
s4
，p
b4
，t4}来定义。这里，p
s4
是在第三阶段130中供给的生成源功率p
s
的值。p
b4
是在第三阶段130中供给的偏置功率p
b
的值。t4表示第三阶段130的期间的长度。这里，以下关系成立。
[0115]
p
s2
＝p
s3
＝p
s4
[0116]
p
b3
>p
b4
>0
[0117]
t4>0
[0118]
在第三阶段130开始时(时刻t
b2
)，偏置功率p
b
从高等级切换到低等级。另一方面，生成源功率p
s
维持在低等级。因此，等离子体处理空间10s中的自由基和离子的量不会大量减少，但是向基片的离子吸引力(离子能量)减小。因此，在凹部op的底部蚀刻被抑制，与凹部op的底部相比顶部附近被蚀刻，从而防止堆积物造成的开口阻塞。
[0119]
(4)第四阶段(图5中的140，排气模式)：
[0120]
第四阶段140由参数集{p
s5
，p
b5
，t5}来定义。这里，p
s5
是在第四阶段140中供给的生成源功率p
s
的值。p
b5
是在第四阶段140中供给的偏置功率p
b
的值。t5表示第四阶段140的期间的长度。这里，以下关系成立。
[0121]
p
s5
＝p
b5
＝0
[0122]
t5>0
[0123]
在第四阶段140开始时(时刻t
s3
、t
b3
)，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都转变为关断状态。因此，停止了在等离子体处理空间10s内生成等离子体，自由基密度、离子密度和离子能量均减少。此时，因为排气系统40继续动作，所以从等离子体处理空间10s内逐渐排出自由基、副产物。
[0124]
在第四阶段之后，再次返回到第一阶段，施加生成源功率p
s
。通过施加生成源功率p
s
，再次生成等离子体。
[0125]
这样，在实施方式的等离子体处理中，使生成源功率p
s
和偏置功率p
b
在不同的时刻进行状态转变。此外，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
转变为不对称状态。因此，本实施方式的等离子体处理装置1能够将等离子体处理空间10s内的等离子体状态控制为适合于期望的等离子体处理的状态。因此，等离子体处理装置1能够在基片上高效地形成期望形状的图案。等离子体处理装置1能够通过使用例如具有图5的脉冲波形的生成源rf信号和偏置rf信号，来控制等离子体处理空间10s内的离子、自由基和副产物的状态的同时，实现垂直方向的蚀刻。因此，等离子体处理装置1能够抑制因蚀刻产生的形状异常，从而提高等离子体蚀刻的处理性能。
[0126]
在图5的例子中，以下关系成立。
[0127]
p
s1
>p
s2
＝p
s3
＝p
s4
>0
[0128]
p
b3
>p
b4
>0
[0129]
p
b1
＝p
b2
＝p
b5
＝p
s5
＝0
[0130]
t1>0
[0131]
t2＝d2>0
[0132]
t3>0
[0133]
t4>0
[0134]
t5>0
[0135]
然而，本实施方式不仅在上述关系成立的情况下，在其他关系中也能够适用。稍后描述其他关系作为变形例。
[0136]
图6是用于说明生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的值与表示等离子体的状态的物理量之间的关系的图。
[0137]
图6的(a)所示的波形例是实验用设定的波形例。关于图6的波形例，分成期间1～4进行说明。与期间1、2和3对应地，生成源功率p
s
的值按高等级、中等级和低等级的顺序转变。在期间3和期间4期间，生成源功率p
s
的值不变。与期间1～4对应地，偏置功率p
b
的值按高等级、中等级、高等级和低等级的顺序转变。
[0138]
图6的(b)、(c)、(d)和(e)分别表示与(a)的功率值的变化对应的、等离子体处理空间10s内的离子密度γ
i
、自由基密度γ
r
、离子能量ε
i
和副产物密度γ
bp
的变化。
[0139]
在感应耦合型、波激励型和ecr型的情况下，可以说反应种的生成量与生成源功率p
s
存在相关关系。因此，在等离子体处理开始时首先生成反应种的阶段，将生成源功率p
s
设定为高等级。此外，在生成源功率p
s
的供给量大的期间1中，离子密度γi、自由基密度γr也增加。因此，可以说，如在期间1中那样以高等级供给生成源功率p
s
对于高效的成膜、蚀刻是有效的。
[0140]
然而，当持续以高等级供给生成源功率p
s
时，副产物密度γ
bp
也增加。γ
bp
在使生成源功率p
s
和偏置功率p
b
均从高等级下降到中等级的期间2中增加。这被认为是由于偏置功率p
b
变得相对高，因增加的离子能量而使得蚀刻的效果变强，因蚀刻产生的副产物增加。在将偏置功率p
b
返回到高等级的期间3中，离子能量尖峰状地增加。在期间3中，生成源功率p
s
处于低等级，但是自由基密度γ
r
不见大幅减少。离子密度γ
i
逐渐减小。然后，在生成源功率p
s
和偏置功率p
b
均处于低等级的期间4中，除了自由基密度γ
r
以外的三个物理量都减小并接近0。特别地，离子能量ε
i
和副产物密度γ
bp
大幅减少。
[0141]
通过如期间1那样，以高等级同时供给生成源功率p
s
和偏置功率p
b
，能够使自由基和离子的量迅速增加。因此，认为在等离子体处理开始时，优选以高等级供给生成源功率p
s
和偏置功率p
b
。
[0142]
接下来，如期间2那样，当使生成源功率p
s
的等级下降时，即使离子减少，自由基的量也不那么变化。另一方面，当将偏置功率p
b
维持在相对高的等级时，能够增加离子能量。因此，通过偏置功率p
b
的等级控制，能够调节离子入射角，从而有效地实现垂直方向的蚀刻。此外，在期间1中首先降低偏置功率p
b
的等级，在一定延迟之后降低生成源功率p
s
的等级被认为会影响离子能量、副产物的量。因此，认为通过调节生成源功率p
s
的等级的切换时刻，能够控制副产物的量、离子能量的波动。此外，可以说通过调节偏置功率p
b
的等级，能够控制离子能量，并且能够调节离子与自由基的比率。因此，通过偏置功率p
b
的等级调节，还可以调节蚀刻角度，从而有效地蚀刻图案。
[0143]
此外，如期间3那样，当将偏置功率p
b
返回到高等级时，离子能量尖峰状地增加，这使得蚀刻时的离子入射角相对于基片表面接近垂直。因此，可以说偏置功率p
b
的等级调整对于有效地实现图案底部的蚀刻也是有用的。从图6的波形例认为，相对地使生成源功率p
s
为低等级，使偏置功率p
b
为高等级，这对于垂直地蚀刻图案侧壁是有用的。可以说，期间3中的尖峰状的离子能量的增加对于蚀刻基片上的凹部op的底部的拐角是有效的。
[0144]
此外，如期间4那样，认为如果将生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都设定为低等级，能够高速排出副产物。
[0145]
此外，认为如果调节图6的波形中的期间2、4的生成源功率p
s
的等级、期间2～4的偏置功率p
b
的等级，则能够进一步调节图案中蚀刻进行的位置、角度。
[0146]
在图5的波形例中，在第一阶段110中以高等级供给生成源功率p
s
，生成反应种之后，在第二阶段120中将生成源功率p
s
下降到低等级。在该阶段中，通过以高等级供给偏置功率p
b
，使离子能量增加，相对地增强向基片的吸引(偏置)力，从而推进蚀刻。之后，在第三阶段中，将偏置功率p
b
切换到低等级，使吸引力减弱，从而蚀刻图案的顶部侧，防止阻塞。之后，使生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都转变为关断状态，从而排出在开口等处滞留的副产物。
[0147]
这样，通过配合要形成的图案的形状，对生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的等级进行组合和序列化，能够实现适合于多种图案形成的rf功率的供给。
[0148]
图7是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的三等级波形的另一例的图。在图7的波形例中，分别使生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的等级按低等级、高等级、关断状态的顺序转变。生成源功率p
s
和偏置功率p
b
从关断状态转变为接通状态的时刻是相同的。此外，生成源功率p
s
从低等级转变为高等级的时刻，从偏置功率p
b
从低等级转变为高等级的时刻延迟期间d3。此外，偏置功率p
b
从高等级转变为关断状态的时刻，从生成源功率p
s
从高等级转变为关断状态的时刻延迟期间d4。
[0149]
与图5的波形例同样地，图7的波形例包括从第一阶段到第四阶段的四个阶段。
[0150]
在第一阶段110中，以低等级同时供给生成源功率p
s
和偏置功率p
b
。因此，生成反应种，并且生成离子能量，从而产生吸引力。由于以低等级供给偏置功率p
b
，因此图案顶部附近逐渐被蚀刻。因此，抑制了因快速蚀刻导致的产物阻塞开口等异常。
[0151]
偏置功率p
b
在第一阶段110结束之前从低等级转变为高等级。因此，在第二阶段120开始前，离子能量上升。然后，当进入第二阶段120时，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都变为
高等级，进行蚀刻。
[0152]
接下来，当第三阶段130开始时，首先，生成源功率p
s
转变为关断状态。因此，成为仅偏置功率p
b
以高等级施加的状态，图案底部被蚀刻，从而在垂直方向上校正图案形状。
[0153]
接下来，在第四阶段140中，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都成为关断状态。因此，进行等离子体处理空间10s内的副产物等的排气。然后，在下一个周期1002开始之前时，排出妨碍蚀刻效果的副产物。
[0154]
在图7的示例中，各阶段的参数集的关系如下。第一阶段110由参数集{p
s1
，p
b1
，t1}和{p
s2
，p
b2
，t2}来定义。第二阶段120由参数集{p
s3
，p
b3
，t3}来定义。第三阶段130由参数集{p
s4
，p
b4
，t4}和{p
s5
，p
b5
，t5}来定义。第四阶段140由参数集{p
s6
，p
b6
，t6}来定义。
[0155]
在各阶段中，参数集按照一定值的期间规定生成源功率p
s
和偏置功率p
b
。在图7的例子中，规定了六个参数集。
[0156]
第一参数集{p
s1
，p
b1
，t1}对应于在第一阶段中，生成源功率p
s
为低等级、偏置功率p
b
为低等级的期间。因此，以下关系成立。
[0157]
p
s1
＝p
sl
[0158]
p
b1
＝p
bl
[0159]
t1>0
[0160]
第二参数集{p
s2
，p
b2
，t2}对应于在第一阶段中，生成源功率p
s
为低等级、偏置功率p
b
为高等级的期间。因此，以下关系成立。
[0161]
p
s2
＝p
sl
[0162]
p
b2
＝p
bh
[0163]
t2＝d3>0
[0164]
第三参数集{p
s3
，p
b3
，t3}对应于第二阶段的生成源功率p
s
为高等级、偏置功率p
b
为高等级的期间。因此，以下关系成立。
[0165]
p
s3
＝p
sh
[0166]
p
b3
＝p
bh
[0167]
t3>0
[0168]
第四参数集{p
s4
，p
b4
，t4}对应于在第三阶段中，生成源功率p
s
为关断状态、偏置功率p
b
为高等级的期间。因此，以下关系成立。
[0169]
p
s4
＝p
soff
[0170]
p
b4
＝p
bh
[0171]
t4＝d4>0
[0172]
第五参数集{p
s5
，p
b5
，t5}对应于在第三阶段中，生成源功率p
s
为关断状态、偏置功率p
b
为关断状态的期间。因此，以下关系成立。
[0173]
p
s5
＝p
soff
[0174]
p
b5
＝p
boff
[0175]
t5>0
[0176]
第六参数集{p
s6
，p
b6
，t6}对应于在第四阶段中，生成源功率p
s
为关断状态、偏置功率p
b
为关断状态的期间。因此，以下关系成立。
[0177]
p
s6
＝p
soff
[0178]
p
b6
＝p
boff
[0179]
t6>0
[0180]
总之，以下关系成立。
[0181]
p
s3
>p
s1
＝p
s2
>0＝p
s4
＝p
s5
＝p
s6
[0182]
p
b2
＝p
b3
＝p
b4
>p
b1
>0＝p
b5
＝p
b6
[0183]
这样，在图7的例子中，第一偏置周期(2001)中的向偏置关断状态转变的转变时刻(t
b1
)，相对于与第一偏置周期(2001)对应的第一生成源周期(1001)中的向生成源关断状态转变的转变时刻(t
s1
)被错开(延迟)。
[0184]
图8是用于说明实施方式的等离子体处理中使用的rf信号的四等级波形的一例的图。图8的波形例与图5和图7的波形例不同，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
各自转变为四个等级。四个等级包括关断状态和三个接通状态，即高等级、中等级和低等级。生成源功率p
s
在一个周期100中按高等级、中等级、低等级和关断状态的顺序转变。另一方面，偏置电源p
b
在一个周期200中按中等级、低等级、高等级和关断状态的顺序转变。在图8所示的例子中，生成源接通状态(110、1)20、130)具有第一生成源期间(110)中的第一生成源功率级(high)、第二生成源期间(120)中的第二生成源功率级(middle(中等))和第三生成源期间(130)中的第三生成源功率级(low)。第一生成源功率级(high)大于第三生成源功率级(low)，第二生成源功率级(middle)是第一生成源功率级(high)与第三生成源功率级(low)之间的大小。偏置接通状态(150、160、170、180)具有第一偏置期间(150、160)中的第一偏置功率级(middle)、第二偏置期间(170)中的第二偏置功率级(low)和第三偏置期间(180)中的第三偏置功率级(high)。第三偏置功率级(high)大于第二偏置功率级(low)，第一生成源功率级(middle)是第二生成源功率级(low)与第三生成源功率之间等级(high)之间的大小。
[0185]
此外，在图8的例子中，根据生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的等级的组合，生成源rf信号的一个周期100被分为第一阶段110、第二阶段120、第三阶段130、第四阶段140和第五阶段150这5个期间。
[0186]
在图8的例子中，生成源功率p
s
从关断状态转变为接通状态的时刻，相对于偏置功率p
b
从关断状态转变为接通状态的时刻延迟期间d5。状态。反过来说，偏置rf信号的上升沿相对于生成源rf信号的上升沿延迟期间d6。其他状态转变的时刻，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
一致。
[0187]
在第一阶段110中，生成源功率p
s
从关断状态转变为高等级。偏置功率p
b
以中等级供给。当进入第二阶段120时，生成源功率p
s
从高等级转变为中等级。另一方面，偏置功率p
b
从中等级转变为低等级。当进入接下来的第三阶段130时，生成源功率p
s
从中等级转变为低等级。另一方面，偏置功率p
b
从低等级转变为高等级。然后，在第四阶段140中，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都转变为关断状态。在接下来的第五阶段150中，仅偏置功率p
b
从关断状态转变为中等级，生成源功率p
s
维持关断状态。
[0188]
在第一阶段110中，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都被供给，从而在等离子体处理空间10s中生成反应种。因此，进行蚀刻。
[0189]
在第二阶段120中，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都切换为相对低的等级。因此，所生成的反应种的量减少，相应地，所生成的副产物的量减少。
[0190]
在第三阶段130中，生成源功率p
s
降低，而偏置功率p
b
切换为高等级。因此，与图6的
期间3同样地，离子能量尖峰状地增加，图案底部的拐角被蚀刻。因此，第三阶段起到使图案的侧壁垂直的作用。
[0191]
在第四阶段140中，生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都转变为关断状态。因此，等离子体处理空间10s内的副产物、自由基被排出。
[0192]
在第五阶段150中，仅偏置功率p
b
以中等级供给。在此时刻，因为在等离子体处理空间10s内残留有自由基，因此通过离子能量的吸引力，缓慢地进行蚀刻，防止开口阻塞。
[0193]
这样，通过图8的波形例，也能够在抑制图12所示那样的图案的形状异常的同时实现蚀刻。
[0194]
在图8的例子中，各阶段的参数集的关系如下。第一阶段110由参数集{p
s1
，p
b1
，t1}来定义。第二阶段120由参数集{p
s2
，p
b2
，t2}来定义。第三阶段130由参数集{p
s3
，p
b3
，t3}来定义。第四阶段140由参数集{p
s4
，p
b4
，t4}来定义。第五阶段150由参数集{p
s5
，p
b5
，t5}来定义。
[0195]
这里，以下关系成立。
[0196]
p
s1
>p
s2
>p
s3
>0
[0197]
p
s4
＝p
s5
＝0
[0198]
p
b3
>p
b1
＝p
b5
>p
b2
>0
[0199]
p
b4
＝0
[0200]
t1>0
[0201]
t2>0
[0202]
t3>0
[0203]
t4>0
[0204]
t5＝d5>0
[0205]
(占空比)
[0206]
接下来，说明可以在大约3％至90％的范围内单独设定生成源rf信号和偏置rf信号的接通状态的占空比这个要点。
[0207]
例如，在三等级波形的情况下，生成源rf信号的高等级下的接通状态的占空比可以设定在大约5％至大约50％的范围内。此外，生成源rf信号的低等级下的接通状态的占空比可以设定在0％至大约45％的范围内。此外，生成源rf信号的关断状态的占空比可以设定在大约5％至大约90％的范围内。
[0208]
此外，偏置rf信号的高等级下的接通状态的占空比可以设定在大约5％至大约50％的范围内。此外，偏置rf信号的低等级下的接通状态的占空比可以设定在0％至大约45％的范围内。此外，偏置rf信号的关断状态的占空比可以设定在大约5％至大约90％的范围内。
[0209]
此外，生成源rf信号和偏置rf信号同时为关断状态的期间的长度可以设定在占空比大约5％至大约90％的范围内。这个期间例如可以设定在大约0微秒至大约500微秒的范围内，更优选地，在大约10微秒至大约50毫秒的范围内。此外，这个期间，生成源rf信号和偏置rf信号的占空比可以设定在大约10％至大约50％的范围内。
[0210]
(生成源rf信号与偏置rf信号之间的延迟)
[0211]
在图5和图8的波形例中，在生成源rf信号的上升沿与偏置rf信号的上升沿之间设置了延迟。例如，相对于一个周期，延迟可以在
–
100％至 100％的范围内任意设定。这里，
–
100％至 100％以从生成源rf信号的下降沿到偏置rf信号的上升沿为基准来设定。图9a～图9d是用于说明实施方式的rf信号中的延迟的图。图9a～图9d是图5的波形例中的延迟的设定例。
[0212]
图9a是生成源rf信号的下降沿与偏置rf信号的上升沿一致的情况。在这里，将这种情况定义为延迟0％。
[0213]
图9b是生成源rf信号的下降沿和偏置rf信号的上升沿，与源信号的上升沿相比向前错开了生成源rf信号的接通状态的量的情况。当将生成源rf信号的接通状态的占空比设为a％时，这种情况的延迟为
–
a％。
[0214]
与图9b同样地，图9c是生成源rf信号的下降沿与偏置rf信号的上升沿错开了生成源rf信号的接通状态的量的情况。但是，在图9c中，生成源rf信号的下降沿在先，偏置rf信号的上升沿在后。这种情况的延迟为 a％。
[0215]
图9d是生成源rf信号的下降沿和偏置rf信号的上升沿延迟 100％的情况。即，偏置rf信号的上升沿与生成源rf信号的下降沿相比向后错开了生成源rf信号的一个周期的量。
[0216]
从这些例子可以看出，使生成源rf信号和偏置rf信号重叠的方式没有特别限制。
[0217]
(rf功率供给的流动)
[0218]
图10是用于说明实施方式的等离子体处理的rf功率供给中的功率级的组合序列的图。
[0219]
图10总结了图5、图7和图8的波形例中的功率级的组合序列。在图10中，高等级、中等级、低等级、关断状态分别表示为h、m、l、关断(off)。如图10所示，在图5的三等级波形的情况下，{p
s
，p
b
}按照{h，关断}、{l，h}、{l，l}、{关断，关断}的顺序推移。在图7的三等级波形的情况下，{p
s
，p
b
}按照{l，l}、{l，h}、{h，h}、{关断，h}、{关断，关断}的顺序推移。此外，在图8的4等级波形的情况下，{p
s
，p
b
}按照{h，m}、{m，l}、{l，h}、{关断，关断}、{关断，m}的顺序推移。
[0220]
各波形共同的点如下。
[0221]
(1)存在生成源功率p
s
和偏置功率p
b
两者都为关断状态的期间。
[0222]
(2)存在生成源功率p
s
和偏置功率p
b
都为接通状态且等级不同的期间。
[0223]
(3)存在生成源功率p
s
和偏置功率p
b
中的任一者为关断状态，而另一者为接通状态的期间。
[0224]
这样，本实施方式的等离子体处理方法多种样式地设定生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的供给方式，例如各等级的组合。因此，根据本实施方式，能够根据等离子体处理的进行程度，精细地控制等离子体处理空间10s内的等离子体的状态，从而执行等离子体处理。因此，根据本实施方式，能够在防止基片上的图案形状异常的同时实现等离子体蚀刻。
[0225]
图11是表示实施方式的等离子体处理的rf功率供给的流程的例子的流程图。图11所示的流程1100例如在图3的步骤s32中执行。
[0226]
首先，在控制部的控制下，rf功率供给部31执行第一参数集{p
s1
，p
b1
，t1}规定的rf功率供给(步骤s1110)。
[0227]
接下来，在控制部的控制下，rf功率供给部31执行第二参数集{p
s2
，p
b2
，t2}规定的rf功率供给(步骤s1120)。
[0228]
接下来，在控制部的控制下，rf功率供给部31执行第三参数集{p
s3
，p
b3
，t3}规定的rf功率供给(步骤s1130)。
[0229]
接下来，在控制部的控制下，rf功率供给部31执行第四参数集{p
s4
，p
b4
，t4}规定的rf功率供给(步骤s1140)。
[0230]
接下来，在控制部的控制下，rf功率供给部31执行第五参数集{p
s5
，p
b5
，t5}规定的rf功率供给(步骤s1150)。
[0231]
步骤s1110～s1150作为一个周期执行。可以在步骤s1150之后接着返回到步骤s1110，再次执行周期。
[0232]
另外，上述第一～第五参数集组中的任何两个可以相同。在这种情况下，可以执行基于图5的三等级波形的rf功率供给。
[0233]
此外，在第一～第五参数集中的至少一个参数集中，{p
sx
，p
bx
}(其中，x是从1至5的任意整数)可以是{p
soff
，p
boff
}。在这种情况下，如图5、图7、图8的波形例那样，在任何阶段中，可以同时停止生成源功率p
s
和偏置功率p
b
的供给。
[0234]
此外，在第一～第五参数集中的至少一个参数集中，{p
sy
，p
by
}(其中，y≠x并且y是1至5的整数)可以是{p
sα
，p
bβ
}。其中，α≠β，并且α和β是h、l、m中的任一个。在这种情况下，如图5、图7、图8的波形例那样，在任何阶段中，可以以不同的等级供给生成源功率p
s
和偏置功率p
b
。
[0235]
此外，在第一～第五参数集中的至少一个参数集中，{p
sz
，p
bz
}(其中，z≠x，z≠y，并且z是从1至5的整数)可以是{p
sγ
，p
bδ
}(其中，{γ，δ}≠{α，β})。其中，γ和δ中的一者为关断(off)，另一者为h、l和m中的任一者。在这种情况下，如图5、图7、图8的波形例那样，在任何阶段中，可以停止生成源功率p
s
和偏置功率p
b
中的一者的供给，执行另一者的供给。
[0236]
另外，可以适当地改变上述实施方式和变形例的一部分。以下记载所考虑的变形方式。
[0237]
(其他实施方式)
[0238]
生成源功率p
s
可以是交流(ac)功率。此外，生成源功率p
s
可以是rf功率，也可以是vhf(甚高频(very high frequency))功率。生成源功率p
s
可以是例如在大约60mhz至大约200mhz的范围内的rf功率。此外，生成源功率p
s
可以是例如在大约25mhz至大约60mhz的范围内的rf功率。此外，生成源功率p
s
可以是例如27mhz。在本实施方式中，生成源功率p
s
生成电感耦合等离子体(icp)。生成源功率p
s
例如与螺旋天线耦合，生成等离子体。
[0239]
偏置功率p
b
可以是交流(ac)功率。此外，偏置功率p
b
可以是直流(dc)脉冲功率。偏置功率p
b
可以是rf功率、hf(高频(high frequency))功率和mf(中频(medium frequency))功率中的任一种。偏置功率p
b
可以是例如大约200khz至大约600khz范围内的频率的功率。偏置功率p
b
可以是例如400khz。此外，偏置功率p
b
可以是例如大约600khz至大约13mhz范围内的功率。
[0240]
生成源功率p
s
和偏置功率p
b
各自在各周期中可以作为单个脉冲或连续脉冲施加。例如，在第一阶段中，在期间t1施加的生成源功率p
s1
可以是单个脉冲，也可以是连续脉冲。同样地，在期间t3施加的偏置功率p
b3
可以是单个脉冲，也可以是连续脉冲。
[0241]
以根据预定的等离子体处理选择的流量向等离子体处理腔室10供给气体。在一个周期中，以基本相同的流量向等离子体处理腔室10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)、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)、三氟化氮(nf3)、六氟化硫(sf6)、氯(cl2)、四氯甲烷(ccl4)等。
[0242]
在本实施方式的等离子体处理中生成的副产物可以是包括等离子体处理腔室10内的气体和基片的组成物中所包含的一种以上元素的化合物。例如，在使用硅衬底和hbr气体的情况下，可以形成含有sibr
x
的副产物。此外，作为副产物，还可以形成氟化硅(sif
x
)、氯化硅(sicl
x
)等含硅残渣、(在使用光刻胶、有机膜、前体的处理的情况下)碳氟化合物(cf
x
)、氢氟碳化合物(ch
x
f
y
)等含碳残渣等。
[0243]
在实施方式中，作为蚀刻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)可以是硅晶片。蚀刻对象层l2可以是电介质膜，例如含硅电介质膜。可以层叠多种类型的膜来形成蚀刻对象层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)来形成。或者，掩模mk可以由金属膜来形成。此外，尽管未在图4中示出，但是在掩模mk上可以存在形成有与mk同样的开口图案的氧氮化硅膜(sion)、背面抗反射膜(barc)。
[0244]
在实施方式的等离子体处理方法中，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。
[0245]
在实施方式中，可以分别配置多个生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b。在这种情况下，各生成源rf产生部31a可以在预定的时刻向线圈供给预定的一定量的功率。同样地，各偏置rf产生部31b可以在预定的时刻向下部电极供给预定的一定量的功率。
[0246]
实施方式的rf信号的脉冲序列可以根据在基片上要形成的图案形状，由用户在等离子体处理装置1上自由地设定来执行。例如，用户可以选择存储在存储部中的多个样式之一来执行，在存储部中存储新的序列样式。
[0247]
(实施方式的效果)
[0248]
如上述那样，实施方式的等离子体处理装置包括等离子体处理腔室、至少一个线圈、基片支承部、生成源rf产生部和偏置rf产生部。至少一个线圈配置在等离子体处理腔室上方。基片支承部配置在等离子体处理腔室内，并且具有下部电极。生成源rf产生部构成为能够将生成源rf信号供给到至少一个线圈。生成源rf信号包含多个生成源周期，各生成源周期包含生成源接通状态和生成源关断状态。生成源接通状态具有至少两个生成源功率级。偏置rf产生部构成为能够将偏置rf信号供给到下部电极。偏置rf信号包含分别与多个生成源周期对应的多个偏置周期。各偏置周期包含偏置接通状态和偏置关断状态。偏置接通状态具有至少两个偏置功率级。第一偏置周期中的向偏置接通状态转变的转变时刻相对于与第一偏置周期对应的第一生成源周期中的向生成源接通状态转变的转变时刻错开。这样，等离子体处理装置能够在不同的时刻使供给到线圈和下部电极的rf功率变化。此外，等离子体处理装置能够使供给到线圈和下部电极的rf功率转换为不同的状态。因此，能够根据等离子体处理所要形成的图案的形状，精细地控制在等离子体处理腔室内生成的等离子体的状态。因此，等离子体处理装置能够提高等离子体蚀刻的处理性能。
[0249]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，向偏置接通状态转变的转变时刻可以
相对于向生成源接通状态转变的转变时刻被延迟。
[0250]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，第一偏置周期中的向偏置关断状态转变的转变时刻可以与第一生成源周期中的向生成源关断状态转变的转变时刻基本相同。
[0251]
此外，实施方式的等离子体处理装置可以包括等离子体处理腔室、至少一个线圈、基片支承部、生成源rf产生部和偏置rf产生部。至少一个线圈配置在等离子体处理腔室上方。基片支承部配置在等离子体处理腔室内，并且具有下部电极。生成源rf产生部构成为能够将生成源rf信号供给到上述至少一个线圈。生成源rf信号包含多个生成源周期。各生成源周期包含生成源接通状态和生成源关断状态。生成源接通状态具有至少两个生成源功率级。偏置rf产生部构成为能够将偏置rf信号供给到下部电极。偏置rf信号包含与多个生成源周期对应的多个偏置周期。偏置周期包含偏置接通状态和偏置关断状态。偏置接通状态具有至少两个偏置功率级。第一偏置周期中的向偏置关断状态转变的转变时刻相对于与第一偏置周期对应的第一生成源周期中的向生成源关断状态转变的转变时刻错开。
[0252]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，向偏置关断状态转变的转变时刻可以相对于向生成源关断状态转变的转变时刻被延迟。
[0253]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，第一偏置周期中的向偏置接通状态转变的转变时刻可以与第一生成源周期中的向生成源接通状态转变的转变时刻基本相同。
[0254]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，上述生成源关断状态的期间可以与上述偏置关断状态的期间部分重叠。
[0255]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，生成源接通状态可以具有第一生成源期间中的第一生成源功率级和第一生成源期间之后的第二生成源期间中的第二生成源功率级。此外，第一生成源功率级可以大于第二生成源功率级。
[0256]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置接通状态可以具有第一偏置期间中的第一偏置功率级和第一偏置期间之后的第二偏置期间中的第二偏置功率级。此外，第一偏置功率级可以大于第二偏置功率级。
[0257]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置rf信号在第一生成源期间中可以具有偏置关断期间。
[0258]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，第一偏置期间和第二偏置期间可以与第二生成源期间部分重叠。此外，偏置rf信号在第二生成源期间中可以从第一偏置功率级转变为第二偏置功率级。
[0259]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，生成源接通状态可以具有第一生成源期间中的第一生成源功率级和第一生成源期间之后的第二生成源期间中的第二生成源功率级。此外，第二生成源功率级可以大于第一生成源功率级。
[0260]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，偏置接通状态可以具有第一偏置期间中的第一偏置功率级和第一偏置期间之后的第二偏置期间中的第二偏置功率级。此外，第二偏置功率级可以大于第一偏置功率级。
[0261]
此外，在实施方式的等离子体处理装置中，生成源接通状态可以具有第一生成源期间中的第一生成源功率级、第一生成源期间之后的第二生成源期间中的第二生成源功率级和第二生成源期间之后的第三生成源期间中的第三生成源功率级。第一生成源功率级可以大于第三生成源功率级。此外，第二生成源功率级可以是第一生成源功率级与第三生成
源功率级之间的大小。偏置接通状态可以具有第一偏置期间中的第一偏置功率级、第一偏置期间之后的第二偏置期间中的第二偏置功率级和第二偏置期间之后的第三偏置期间中的第三偏置功率级。第三偏置功率级可以大于第二偏置功率级。第一生成源功率级可以是第二生成源功率级与第三生成源功率级之间的大小。
[0262]
本次公开的实施方式在所有方面都应当被认为是例示性的而不是限制性的。在不脱离所附权利要求及其要旨的范围的情况下，可以以各种方式省略、替换或修改上述实施方式。
[0263]
例如，在上述实施方式中，虽然以电感耦合等离子体装置为例进行了说明，但是不限于此，也可以应用于其他等离子体装置。例如，可以使用电容耦合等离子体(ccp)装置代替电感耦合等离子体装置。在这种情况下，电容耦合等离子体装置包括配置在等离子体处理腔室内的两个对置电极。在一实施方式中，一个电极配置在基片支承部内，另一电极配置在基片支承部上方。在这种情况下，一个电极用作下部电极，另一电极用作上部电极。然后，生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b耦合于两个对置电极中的至少一个。在一实施方式中，生成源rf产生部31a耦合于上部电极，偏置rf产生部31b耦合于下部电极。另外，生成源rf产生部31a和偏置rf产生部31b可以耦合于下部电极。