基板處理裝置和基板處理裝置的控制方法
【專利說(shuō)明】基板處理裝置和基板處理裝置的控制方法
[0001]本案是申請(qǐng)日為2012年3月30日、申請(qǐng)?zhí)枮?01210091861.6、發(fā)明名稱為“基板處理方法”的分案申請(qǐng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及使用等離子體對(duì)基板實(shí)施規(guī)定處理的基板處理方法。
【背景技術(shù)】
[0003]使用等離子體對(duì)作為基板的半導(dǎo)體晶片(以下簡(jiǎn)稱“晶片”)實(shí)施規(guī)定的等離子體處理的基板處理裝置，包括:被減壓的處理室；配置于該處理室內(nèi)的載置臺(tái)；與該載置臺(tái)連接、向作為載置臺(tái)的基座施加比較高的頻率的高頻電壓(以下稱為“HF(High Frequency,高頻率)高頻電壓”)的HF高頻電源；和與基座連接、向基座施加比較低的頻率的高頻電壓(以下稱為“LF(Low Frequency，低頻率)高頻電壓”)的LF高頻電源。
[0004]HF高頻電壓激勵(lì)被導(dǎo)入處理室內(nèi)的處理氣體來(lái)產(chǎn)生等離子體。另外，LF高頻電壓在基座產(chǎn)生偏置電壓。此時(shí)，在基座產(chǎn)生自偏壓(self bias)，由于該基座的電位進(jìn)行時(shí)間平均時(shí)成為負(fù)的電位，因此離子由該電位差引入基座。
[0005]然而，已知在施加LF高頻電壓而在基座產(chǎn)生偏置電壓的情況下，由于LF高頻電壓是正弦波，被引入到基座的離子的能量分布，如圖9所示，具有能量比較低的峰和能量比較高的峰，并且擴(kuò)展到某個(gè)程度的范圍(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2009-187975號(hào)公報(bào)(圖14)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]然而，由能量比較低的離子進(jìn)行的蝕刻各向同性較強(qiáng)，由能量比較高的離子進(jìn)行的蝕刻各向異性較強(qiáng)，因此當(dāng)施加LF高頻電壓而在基座產(chǎn)生偏置電壓時(shí)，即使在蝕刻中想要使各向同性優(yōu)先的情況下，蝕刻的各向異性也會(huì)變強(qiáng)，而即使在蝕刻中想要使各向異性優(yōu)先的情況下，蝕刻的各向同性也會(huì)變強(qiáng)。其結(jié)果是，不能通過(guò)蝕刻來(lái)形成所希望的形狀的孔和/或溝槽(trench)。S卩，存在當(dāng)使用LF高頻電壓在基座產(chǎn)生偏置電壓時(shí)，蝕刻的加工控制性不太好的問(wèn)題。
[0011 ] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高蝕刻的加工控制性的基板處理裝置。
[0012]解決課題的方法
[0013]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的基板處理裝置，其特征在于，包括:內(nèi)部被減壓的處理室；配置在該處理室內(nèi)、載置基板的載置臺(tái)；施加頻率比較高的高頻電壓的第一高頻電源；對(duì)上述載置臺(tái)施加頻率比較低的高頻電壓的第二高頻電源；和對(duì)上述載置臺(tái)施加矩形波狀的直流電壓的直流電壓施加單元。
[0014]本發(fā)明第二方面的基板處理裝置，其特征在于:在第一方面的基板處理裝置中，還具備連接切換開(kāi)關(guān)，該連接切換開(kāi)關(guān)能夠?qū)⑸鲜鲋绷麟妷菏┘訂卧蜕鲜龅诙哳l電源與上述載置臺(tái)連接/分離。
[0015]本發(fā)明第三方面的基板處理裝置，其特征在于:在第一或第二方面的基板處理裝置中，還具備低通濾波器，該低通濾波器將來(lái)自上述第一高頻電源的上述頻率比較高的高頻電壓遮斷，上述第一高頻電源與上述載置臺(tái)連接，上述低通濾波器插入在上述第一高頻電源和上述第二高頻電源之間，以及上述第一高頻電源和直流電壓施加單元之間。
[0016]本發(fā)明第四方面的基板處理裝置，其特征在于:在第一或第二方面的基板處理裝置中，還具備配置在上述處理室內(nèi)與上述載置臺(tái)相對(duì)的相對(duì)電極，上述第一高頻電源與上述相對(duì)電極連接。
[0017]本發(fā)明第五方面的基板處理裝置，其特征在于:在第一?第四方面中的任一方面的基板處理裝置中，上述比較高的頻率是40MHz?300MHz，上述比較低的頻率是380KHz?20MHz，上述直流電壓的矩形波狀的頻率是3MHz以下。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明，第二高頻電源對(duì)載置臺(tái)施加頻率比較低的高頻電壓，直流電壓施加單元對(duì)載置臺(tái)施加矩形波狀的直流電壓。在對(duì)載置臺(tái)施加頻率比較低的高頻電壓而在載置臺(tái)產(chǎn)生偏置電壓的情況下，能夠得到擴(kuò)展到某個(gè)程度的范圍地分布、且具有能量比較低的峰和能量比較高的峰的離子能量分布。在對(duì)載置臺(tái)施加矩形波狀的直流電壓而在載置臺(tái)產(chǎn)生偏置電壓的情況下，能夠得到局部地存在且僅具有1個(gè)峰的離子能量分布。另外，蝕刻的各向異性的強(qiáng)度和各向同性的強(qiáng)度因離子能量分布中的峰的位置和數(shù)量改變。因此，通過(guò)調(diào)整來(lái)自第二高頻電源的輸出值和來(lái)自直流電壓施加單元的輸出值的比率，能夠控制蝕刻中的各向異性的強(qiáng)度和各向同性的強(qiáng)度，由此能夠提高蝕刻的加工控制性。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是概略表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0021]圖2是概略表示圖1中的直流電壓施加單元的電路結(jié)構(gòu)的圖。
[0022]圖3是用于說(shuō)明圖1中的直流電壓施加單元所施加的矩形波狀的直流電壓的圖。
[0023]圖4是表示圖1中的被引入到基座的離子的能量分布的圖表。
[0024]圖5是概略表示圖1的基板處理裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0025]圖6是概略表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0026]圖7是表不圖6中的連接切換開(kāi)關(guān)的變形例的圖，圖7(A)表不第一變形例，圖7(B)表示第二變形例。
[0027]圖8是概略表示圖6的基板處理裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0028]圖9是表示現(xiàn)有的基板處理裝置中的被引入到基座的離子的能量分布的圖表。
[0029]符號(hào)說(shuō)明
[0030]W 晶片
[0031]10、45、46基板處理裝置
[0032]11 腔室
[0033]12 基座
[0034]18 HF高頻電源
[0035]20 LF高頻電源
[0036]22低通濾波器
[0037]23直流電壓施加單元
[0038]30上部電極板
[0039]47、49、50a、50b 連接切換開(kāi)關(guān)
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0041]圖1是概略表示本實(shí)施方式的基板處理裝置的結(jié)構(gòu)的截面圖。本基板處理裝置對(duì)作為基板的半導(dǎo)體裝置用的晶片(以下簡(jiǎn)稱“晶片”)實(shí)施等離子體處理。
[0042]在圖1中，基板處理裝置10例如具有收容直徑為300mm的晶片W的腔室11，該腔室11內(nèi)配置有在上表面載置晶片W的圓柱狀的基座12 (載置臺(tái))。在基板處理裝置10，由腔室11的內(nèi)側(cè)壁和基座12的側(cè)面形成側(cè)方排氣通路13。在該側(cè)方排氣通路13的中途配置有排氣板14。
[0043]排氣板14為具有多個(gè)貫穿孔的板狀部件，作為將腔室11內(nèi)部分隔成上部和下部的隔板發(fā)揮功能。在由排氣板14分隔出的腔室11內(nèi)部的上部(以下稱為“處理室”)15的內(nèi)部空間，如后述那樣產(chǎn)生等離子體。另外，腔室11內(nèi)部的下部(以下稱為“排氣室(manifold，歧管)16與排出腔室11內(nèi)的氣體的排氣管17連接。排氣板14捕捉或反射在處理室15中產(chǎn)生的等離子體，防止向歧管(manifold) 16泄漏。
[0044]排氣管17 與 TMP (Turbo Molecular Pump，禍輪分子栗)和 DP (Dry Pump，干式栗)(均未圖示)連接，這些栗對(duì)腔室11內(nèi)進(jìn)行抽真空來(lái)減壓。具體而言，DP將腔室11內(nèi)從大氣壓減壓至中真空狀態(tài)，TMP與DP協(xié)動(dòng)將腔室11內(nèi)減壓至比中真空狀態(tài)低的壓力的高真空狀態(tài)。此外，腔室11內(nèi)的壓力由APC閥(未圖示)控制。
[0045]HF高頻電源18 (第一高頻電源)經(jīng)由HF匹配器19與腔室11內(nèi)的基座12連接，HF高頻電源18對(duì)基座12施加比較高的頻率例如40MHz?300MHz的高頻電壓(以下稱為“等離子體生成用高頻電壓”)。另外，LF高頻電源20 (第二高頻電源)經(jīng)由LF匹配器21和低通濾波器22與基座12連接，LF高頻電源20對(duì)基座12施加比較低的頻率例如380KHz?20MHz的高頻電壓(以下稱為“偏置電壓產(chǎn)生用高頻電壓”)。而且，直流電壓施加單元23經(jīng)由低通濾波器22與基座12連接，直流電壓施加單元23對(duì)基座12施加后述的矩形波狀的直流電壓。被施加高頻電壓和直流電壓的基座12作為下部電極發(fā)揮功能。在基板處理裝置10中，由于從HF高頻電源18到基座12的配線與從低通濾波器22到基座12的配線不相交，因此低通濾波器22在電路中，插入在HF高頻電源18和LF高頻電源20之間，以及HF高頻電源18和直流電壓施加單元23之間。
[0046]HF匹配器19匹配等離子體和HF高頻電源18之間的阻抗，提高對(duì)基座12施加等離子體生成用高頻電壓的施加效率，LF高頻電源21匹配等離子體和LF高頻電源20之間的阻抗，提高對(duì)基座12施加偏置電壓產(chǎn)生用高頻電壓的施加效率。低通濾波器22遮斷等離子體生成用高頻電壓，防止該等離子體生成用高頻電壓流入LF高頻電源20和直流電壓施加單元23。
[0047]向基座12施加的等離子體生成用高頻電壓，激勵(lì)后述的處理氣體而在處理室15中產(chǎn)生等離子體，向基座12施加的偏置電壓產(chǎn)生用高頻電壓和矩形波狀的直流電壓，在