等離子體處理裝置和方法

2023-09-22 10:54:05

專利名稱：等離子體處理裝置和方法
技術領域：
本發明涉及對半導體基板等被處理基板進行等離子體處理的等離子體處理裝置、 等離子體處理方法和計算機可讀取的存儲介質。
背景技術：
例如，在半導體器件的製造過程中，為了在作為被處理基板的半導體晶片上形成的規定層上形成規定圖案，大多採用以抗蝕劑作為掩模、利用等離子體進行蝕刻的等離子體蝕刻處理。作為用於進行這樣的等離子體蝕刻的等離子體蝕刻裝置，使用各種裝置，其中，主流為電容耦合型平行平板等離子體處理裝置。在電容耦合型平行平板等離子體蝕刻裝置中，在腔室內配置一對平行平板電極 (上部和下部電極)，將處理氣體導入腔室內，並且向一個電極施加高頻，在電極間形成高頻電場，利用該高頻電場形成處理氣體的等離子體，對半導體晶片的規定層進行等離子體蝕刻。具體地說，已知有向上部電極施加等離子體形成用的高頻以形成等離子體、向下部電極施加離子引入用的高頻，由此形成適當的等離子體狀態的等離子體蝕刻裝置，由此， 能夠以高選擇比進行再現性高的蝕刻處理(例如，特開2000-173993號公報(專利文獻 1))。可是，與近年來的微細加工的要求對應，作為掩模使用的光致抗蝕劑的膜厚變薄， 使用的光致抗蝕劑也正從KrF光致抗蝕劑(即利用以KrF氣體作為發光源的雷射進行曝光的光致抗蝕劑)向能夠形成約0. 13μπι以下的圖案開口的ArF光致抗蝕劑(即利用以ArF 氣體作為發光源的波長更短的雷射進行曝光的光致抗蝕劑)轉變。然而，由於ArF光致抗蝕劑耐等離子體性低，所以存在使用KrF抗蝕劑時幾乎不會發生的蝕刻途中表面產生粗糙的問題。因此，會產生開口部的內壁面出現縱條紋 (striatic )、或開口部擴大(CD擴大)的問題，與光致抗蝕劑的膜厚較薄相結合，會產生不能以良好的蝕刻選擇比形成蝕刻孔的不利情況。另一方面，在這種蝕刻裝置中，在供給上部電極的等離子體生成用的高頻電力的功率小的情況下，在蝕刻結束後，堆積物(Cbposit)會附著在上部電極上，有可能導致處理特性變化或產生顆粒。另外，在功率大的情況下，電極會產生削減，功率小的情況下，處理特性會變化。來自高頻電源的功率由處理確定為適當的範圍，因此希望無論在什麼樣的功率下，處理都不改變。另外，蝕刻時在腔室壁上產生堆積物，在連續蝕刻處理的情況等下，會產生前面的處理的影響殘留、並對下一個處理帶來不良影響的記憶效應(memory effect)，因此也要求消除堆積物在腔室壁上的附著。
另外，在這樣的平行平板型電容耦合型蝕刻裝置中，在腔室內的壓力高、並且使用的蝕刻氣體為負性氣體(例如(^^、02等)的情況下，腔室中心部的等離子體密度低，在這種情況下，難以控制等離子體密度。另一方面，在半導體器件中，隨著配線的微細化和高速化的要求提高，出於減少配線寄生電容的目的，低介電常數的層間絕緣膜的利用向前發展。在這樣的低介電常數膜 (Low-k膜)中，SiOC類膜特別引人注目。在對SiOC類膜等有機類Low-k膜進行等離子體蝕刻的情況下，重要的是充分地確保其與氮化矽等底膜和掩模層的選擇比。通常，作為與底膜的選擇性比較高的處理氣體，使用碳氟化合物氣體類的混合氣體，但僅使用那些氣體難以得到充分的選擇比。於是，提出了如下的蝕刻方法在SiOC類膜的蝕刻中，以作為Cu配線的阻擋層的氮化矽膜作為底蝕刻停止層、對SiOC類層間絕緣膜進行等離子體蝕刻時，為了提高與底膜的選擇比，使用C4F8Ar/ N2作為處理氣體，並使Ar的流量比為80%以上，以提高與氮化矽膜的選擇比(例如，特開 2002-270586號公報(專利文獻2))。另外，提出了如下的蝕刻方法在與上述專利文獻2同樣，以氮化矽膜作為底蝕刻停止層、對SiOC類層間絕緣膜進行等離子體蝕刻時，進行使用CHF3/Ar/N2作為處理氣體的第一階段的蝕刻和使用C4F8/Ar/N2作為處理氣體的第二階段的蝕刻，以提高對掩模和氮化矽膜兩者的選擇比(例如，特開2004-87875號公報(專利文獻3))。然而，如上所述作為Cu配線的阻擋層使用的氮化矽，雖然阻擋性好，但相對介電常數高達7. 0，因此，為了充分地利用SiOC類膜等Low-k膜的低介電常數特性，還要求阻擋層的介電常數低。作為其中之一，有相對介電常數為3. 5的碳化矽(SiC)。在將作為這樣的低介電常數阻擋層的SiC作為底蝕刻停止層使用、對上層的作為被蝕刻層的Low-k膜進行蝕刻時，需要確保充分的蝕刻選擇比。但是，使用上述專利文獻2 和專利文獻3中記載的碳氟化合物類處理氣體的等離子體蝕刻，不能充分地確保Low-k膜與SiC層的蝕刻選擇比。

發明內容
本發明鑑於上述情況而做出，其目的是提供能夠將抗蝕劑層等有機掩模層的耐等離子體性維持較高從而以高選擇比進行蝕刻、或者能夠有效地消除堆積物在電極上的附著、或者能夠進行高速的蝕刻、或者能夠對被處理基板進行均勻的蝕刻的等離子體處理裝置和等離子體處理方法。另外，本發明的目的還在於提供一種能夠以對作為蝕刻停止層的底SiC層的高蝕刻選擇比、進行Low-k膜的蝕刻的等離子體處理方法。本發明的第一方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和第二電極；向上述第一電極或第二電極供給等離子體形成用的第一高頻電力的第一高頻電力供給單元；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元，在上述第一電極和第二電極之間生成處理氣體的等離子體，對被處理基板的規定層進行等離子體處理，該等離子體處理裝置還包括向上述第一電極或第二電極施加直流電壓或交流電壓的電源，控制來自上述電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個，使得施加電極表面的自偏壓Vd。的絕對值增大至可得到對施加電極表面的規定的濺射效果的程度；或者使施加電極的等離子體鞘的厚度擴大，在上述施加電極的相對電極側，形成被縮小的等離子體；或者使在施加電極附近生成的電子照射在上述被處理基板上；或者將等離子體電位控制為期望的值，或者使等離子體密度上升；或者使等離子體密度的分布均勻至可得到期望的蝕刻均勻性的程度。在這種情況下，優選上述直流電壓或交流電壓為脈衝狀或調製後的電壓。另外，可以形成還包括控制來自上述電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個的控制裝置的結構。另外，可以還包括對生成的等離子體的狀態進行檢測的檢測器，根據該檢測器的信息，上述控制裝置控制來自上述電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。本發明的第二方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和第二電極；向上述第一電極或第二電極供給等離子體形成用的第一高頻電力的第一高頻電力供給單元；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元，在上述第一電極和第二電極之間生成處理氣體的等離子體，對被處理基板的規定層進行等離子體處理，該等離子體處理裝置還包括向上述第一電極或第二電極施加直流電壓或交流電壓的電源，上述電源的一個極與上述第一電極或第二電極連接，另一個極與上述處理容器內的規定部件連接，控制來自上述電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。在這種情況下，優選上述規定部件為埋設在存在於處理容器內的絕緣部件中的導體、或構成處理容器的壁部的部件、或被載置在上述第二電極上的被處理基板周邊的校正環。另外，可以形成為如下結構還包括另一個直流電源，上述另一個直流電源的一個極與上述第一電極和第二電極中不與上述直流電源連接的電極連接，另一個極和上述規定部件或與上述規定部件絕緣的另一個規定部件連接。另外，優選與上述另一個直流電源連接的上述另一個規定部件為埋設在存在於處理容器內的絕緣部件中的導體、或構成處理容器的壁部的部件、或被載置在上述第二電極上的被處理基板周邊的校正環。本發明的第三方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和第二電極；向上述第一電極或第二電極供給等離子體形成用的第一高頻電力的第一高頻電力供給單元；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元，在上述第一電極和第二電極之間生成處理氣體的等離子體，對被處理基板的規定層進行等離子體處理，該等離子體處理裝置還包括向上述處理容器內的規定部件施加直流電壓或交流電壓的電源。在這種情況下，上述直流電壓或交流電壓可以為脈衝狀或調製後的電壓。另外，優選上述規定部件為埋設在存在於處理容器內的絕緣部件中的導體、或構成處理容器的壁部的部件。另外，可以構成為將上述電源的極與上述規定部件連接，將另一個極與和上述處理容器內的上述規定部件絕緣的另一個規定部件連接。另外，優選上述規定部件和上述另一個規定部件為埋設在存在於處理容器內的絕緣部件中的導體、或構成處理容器的壁部的部件。在本發明的第三方面中，優選還包括另一個電源，上述另一個電源與和上述處理容器內的上述規定部件絕緣的另一個規定部件連接，並向其施加直流電壓或交流電壓。在這種情況下，向上述另一個規定部件施加的直流電壓或交流電壓可以為脈衝狀或調製後的電壓。
在本發明的第三方面中，優選與上述電源連接的上述規定部件配置在上述第一電極附近，與上述另一個直流電源連接的上述另一個規定部件配置在上述第二電極附近。 在這種情況下，優選上述規定部件和上述另一個規定部件為埋設在存在於處理容器內的絕緣部件中的導體、或構成處理容器的壁部的部件。在本發明的第三方面中，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為載置被處理體的下部電極，包括設置在與上述第二電極上方的被處理基板的外周部的被處理基板相鄰的位置的能夠冷卻的冷卻環、和設置在其外側或上側的校正環，上述校正環作為被施加直流電壓或交流電壓的上述規定部件起作用。在這種情況下，優選通過在上述冷卻環和上述第二電極之間配置散熱性良好的部件、或者使傳熱氣體在上述冷卻環和上述第二電極之間流動，將上述冷卻環冷卻。另外，優選還包括測量上述冷卻環的溫度的溫度測量機構、將上述冷卻環冷卻的冷卻部、和控制冷卻部對上述內側環的冷卻的冷卻控制部。另外，可以構成為向上述第二電極供給高頻電力，向上述校正環的供電通過上述第二電極進行，在上述冷卻環和上述第二電極之間設置有電介質部件。在本發明的第三方面中，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為載置被處理體的下部電極，包括設置在與上述第二電極上方的被處理基板的外周部的被處理基板相鄰位置的第一校正環、和設置在其外側或上側的第二校正環，上述第一校正環和第二校正環作為被施加直流電壓或交流電壓的上述規定部件起作用。在這種情況下，能夠使向上述第一校正環和上述第二校正環施加的電壓分別獨立地變化。另外，可以構成為分別從不同的電源向上述第一校正環和上述第二校正環施加電壓。另外，可以構成為將單一電源的一個極和另一個極分別與上述第一校正環和上述第二校正環連接。另外，上述第一校正環可以被冷卻。本發明的第四方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向上述第二電極施加等離子體形成用的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元；向上述第一電極施加直流電壓的直流電源；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元。本發明的第五方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向上述第一電極施加等離子體形成用的高頻電力的第一高頻電力施加單元； 向上述第二電極施加第二高頻電力的第二高頻電力施加單元；向上述第二電極施加第三高頻電力的第三高頻電力施加單元；向上述第一電極施加直流電壓的直流電源；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元。本發明的第六方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於該等離子體處理方法使用一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和第二電極；向上述第一電極或第二電極供給等離子體形成用的第一高頻電力的第一高頻電力供給單元；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元，在上述第一電極和第二電極之間生成處理氣體的等離子體，對被處理基板的規定層進行等離子體處理，在形成等離子體時，向上述第一電極或第二電極施加直流電壓或交流電壓，此時，控制其施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個，使得施加電極表面的自偏壓Vd。的絕對值增大至可得到對施加電極表面的規定的濺射效果的程度；或者使施加電極的等離子體鞘的厚度擴大，在上述施加電極的相對電極側，形成被縮小的等離子體；或者使在施加電極附近生成的電子照射在上述被處理基板上；或者將等離子體電位控制為期望的值；或者使等離子體密度上升；或者使等離子體密度的分布均勻至可得到期望的蝕刻均勻性的程度。本發明的第七方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於該等離子體處理方法使用一種等離子體處理裝置，該等離子體處理裝置包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和第二電極；向上述第一電極或第二電極供給等離子體形成用的高頻電力的高頻電力供給單元；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元，在上述第一電極和第二電極之間生成處理氣體的等離子體，對被處理基板的規定層進行等離子體處理，在形成等離子體時，向上述處理容器內的規定部件施加直流電壓或交流電壓。本發明的第八方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於，在處理容器內，將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向上述第二電極施加等離子體形成用的第一高頻電力，一邊向上述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在上述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向上述第一電極施加直流電壓的工序；和一邊向上述第一電極施加直流電壓，一邊對上述被處理基板進行等離子體處理的工序。本發明的第九方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於，在處理容器內，將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向上述第一電極施加等離子體形成用的第一高頻電力、並向上述第二電極施加第二高頻電力和第三高頻電力，一邊向上述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在上述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向上述第一電極施加直流電壓的工序；和一邊向上述第一電極施加直流電壓，一邊對上述被處理基板進行等離子體處理的工序。本發明的第十方面提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置，進行上述第六方面的等離子體處理方法。本發明的第十一方面提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置，進行上述第七方面的等離子體處理方法。本發明的第十二方面提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置，進行上述第八方面的等離子體處理方法。本發明的第十三方面提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置，進行上述第九方面的等離子體處理方法。本發明的第十四方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向上述第一電極施加頻率相對較高的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元；向上述第二電極施加頻率相對較低的第二高頻電力的第二高頻電力施加單元；向上述第一電極施加直流電壓的直流電源；向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元；和控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個的控制裝置。在這種情況下，可以構成為上述直流電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。在這種情況下，可以構成為上述控制裝置控制可否從上述直流電源向上述第一電極施加直流電壓。另外，可以構成為還包括對生成的等離子體的狀態進行檢測的檢測器，根據該檢測器的信息，上述控制裝置控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。在上述第十四方面的等離子體處理裝置中，典型地，上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極。在這種情況下，優選向上述第一電極施加的第一高頻電力的頻率為13. 56MHz以上，更優選為40MHz以上。另外，優選向上述第二電極施加的第二高頻電力的頻率為13. 56MHz以下。另夕卜，在上述第十四方面的等離子體處理裝置中，優選上述直流電源施加-2000 +1000V範圍的電壓。另外，優選從上述直流電源施加的直流電壓的絕對值為 100V以，更優選為500V以上。另外，優選上述直流電壓為絕對值大於由向上述第一電極施加的第一高頻電力在該第一電極的表面產生的自偏壓的負電壓。另外，上述第一電極的與上述第二電極相對的面可以由含矽的物質形成。在上述第十四方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置總是接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件可以呈環狀配置在上述第一電極的外側。另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。在這樣的結構中，優選該等離子體處理裝置具有覆蓋上述導電性部件的一部分的保護板，通過使上述保護板相對於上述導電性部件相對移動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選上述導電性部件為一部分在等離子體中露出的圓柱形狀，通過使上述導電性部件以圓柱的軸為中心轉動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選該等離子體處理裝置包括覆蓋上述導電性部件的一部分、並且具有用等離子體進行蝕刻而得到的材質的臺階形狀的保護膜，通過蝕刻上述保護膜，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。在上述第十四方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件可以呈環狀配置在上述第一電極的外側。另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。另外，可以構成為上述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。
可以構成為能夠向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這種情況下， 優選上述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括將上述導電性部件的連接切換至上述直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用上述切換機構將上述導電性部件與上述直流電源側連接時，從上述直流電源向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這樣的結構中，優選能夠向上述導電性部件施加負的直流電壓。在能夠這樣施加負的直流電壓的結構中，優選為了將在向上述導電性部件施加負的直流電壓時流入上述處理容器內的直流電子電流排出，在上述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件配置在上述第一電極的附近，上述導電性輔助部件設置在上述第二電極的周圍。在上述第十四方面的等離子體處理裝置中，可以構成為將處於第一狀態和第二狀態中的任一狀態的導電性部件設置在上述處理容器內，上述第一狀態是為了使向上述第一電極供給的來自上述直流電源的直流電流通過等離子體放出、根據來自整體控制裝置的指令而被接地的狀態，上述第二狀態是從上述直流電源施加直流電壓以對其表面進行濺射或蝕刻的狀態，該等離子體處理裝置還包括連接切換機構，該連接切換機構能夠在上述直流電源的負極與上述第一電極連接、且上述導電性部件與接地線路連接的第一連接，和上述直流電源的正極與上述第一電極連接、上述直流電源的負極與上述導電性部件連接的第二連接之間進行切換，通過該切換，能夠分別形成上述第一狀態和上述第二狀態。在這種情況下，優選上述第一狀態在等離子體蝕刻時形成，上述第二狀態在上述導電性部件的清理時形成。本發明的第十五方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向上述第一電極施加頻率相對較高的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元；向上述第二電極施加頻率相對較低的第二高頻電力的第二高頻電力施加單元；向上述第一電極施加直流電壓的直流電源；向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元；和控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個的控制裝置，上述第一電極被分割為內側電極和外側電極，上述第一高頻電力被分配並施加於上述內側電極和上述外側電極，上述直流電源與其中的至少一方連接。在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，可以構成為上述直流電源能夠使向上述內側電極和上述外側電極施加的直流電壓分別獨立地變化。在這種情況下，可以構成為分別從不同的直流電源向上述內側電極和上述外側電極施加直流電壓。另外，可以構成為將上述電源的一個極與上述內側電極連接，將另一個極與上述外側電極連接。在這種情況下，可以構成為上述直流電源的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。在這種情況下，可以構成為上述控制裝置控制可否從上述直流電源向上述第一電極施加直流電壓。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括對生成的等離子體的狀態進行檢測的檢測器，根據該檢測器的信息，上述控制裝置控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，典型地，上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極。在這種情況，優選向上述第一電極施加的第一高頻電力的頻率為 13. 56MHz以上，更優選為40MHz以上。另外，優選向上述第二電極施加的第二高頻電力的頻率為13. 56MHz以下。另外，在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，優選上述直流電源能夠施加-2000 +1000V範圍的電壓，另外，從上述直流電源施加的直流電壓的絕對值為100V以上、更優選為500V以上。另外，優選上述直流電壓為絕對值大於由向上述第一電極施加的第一高頻電力在該第一電極的表面產生的自偏壓的負電壓。另外，上述第一電極的與上述第二電極相對的面可以由含矽的物質形成。在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置總是接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件可以呈環狀配置在上述第一電極的外側。另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。在這樣的結構中，優選該等離子體處理裝置具有覆蓋上述導電性部件的一部分的保護板，通過使上述保護板相對於上述導電性部件相對移動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選上述導電性部件為一部分在等離子體中露出的圓柱形狀，通過使上述導電性部件以圓柱的軸為中心轉動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選該等離子體處理裝置包括覆蓋上述導電性部件的一部分、並且具有用等離子體進行蝕刻而得到的材質的臺階形狀的保護膜，通過蝕刻上述保護膜，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件呈環狀配置在上述第一電極的外側。另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。另外，可以構成為上述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。可以構成為能夠向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這種情況下， 優選上述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括將上述導電性部件的連接切換至上述直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用上述切換機構將上述導電性部件與上述直流電源側連接時，從上述直流電源向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這樣的結構中，優選能夠向上述導電性部件施加負的直流電壓。在能夠這樣施加負的直流電壓的結構中，優選為了將在向上述導電性部件施加負的直流電壓時流入上述處理容器內的直流電子電流排出，在上述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件配置在上述第一電極的附近，上述導電性輔助部件設置在上述第二電極的周圍。在上述第十五方面的等離子體處理裝置中，可以構成為將處於第一狀態和第二狀態中的任一狀態的導電性部件設置在上述處理容器內，上述第一狀態是為了使向上述第一電極供給的來自上述直流電源的直流電流通過等離子體放出、根據來自整體控制裝置的指令而被接地的狀態，上述第二狀態是從上述直流電源施加直流電壓以對其表面進行濺射或蝕刻的狀態，該等離子體處理裝置還包括連接切換機構，該連接切換機構能夠在上述直流電源的負極與上述第一電極連接、且上述導電性部件與接地線路連接的第一連接，和上述直流電源的正極與上述第一電極連接、上述直流電源的負極與上述導電性部件連接的第二連接之間進行切換，通過該切換，能夠分別形成上述第一狀態和上述第二狀態。在這種情況下，優選上述第一狀態在等離子體蝕刻時形成，上述第二狀態在上述導電性部件的清理時形成。本發明的第十六方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於，在處理容器內，將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向上述第一電極施加頻率相對較高的第一高頻電力、並向上述第二電極施加頻率相對較低的第二高頻電力，一邊向上述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在上述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向上述第一電極施加直流電壓的工序；和一邊向上述第一電極施加直流電壓，一邊對上述被處理基板進行等離子體處理的工序。在上述第十六方面的等離子體處理方法中，典型地，上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極。在這種情況下，優選上述直流電壓為絕對值大於由向上述第一電極施加的第一高頻電力在該第一電極的表面產生的自偏壓的負電壓。另外，優選向上述上部電極施加的第一高頻電力的頻率為13. 56 60MHz，向上述下部電極施加的第二高頻電力的頻率為300kHz 13. 56MHz以下。另外，優選上述處理氣體為包含碳氟化合物的氣體。 在這種情況下，更優選上述包含碳氟化合物的氣體至少包含C4F8。在上述包含碳氟化合物的氣體中還可以包含不活潑氣體。另外，上述絕緣膜可以為有機類絕緣膜。在此，上述有機類絕緣膜可以為SiOC類膜，在這種情況下，優選上述SiOC類膜的底膜由碳化矽(SiC)形成。在上述第十六方面的等離子體處理方法中，優選上述直流電壓的絕對值為1500V 以下。另外，優選處理壓力為1.3 26. 7Pa(10 200mTorr)。另外，優選向上述上部電極施加的第一高頻電力為3000W以下。另外，優選向上述下部電極施加的第二高頻電力為 100 5000W。另外，優選上述處理氣體為C4F8、N2和Ar的混合氣體，其流量比為C4F8/N2/ Ar = 4 20/100 500/500 1500mL/min(sccm)。以上的等離子體處理方法可以應用於過蝕刻階段。另外，在上述第十六方面的等離子體處理方法中，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與底膜的選擇比，可以使用c5F8、 Ar、N2的組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與掩模的選擇比，可以使用CF4、或C4F8、CF4, Ar、N2, O2中的任一種組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜的蝕刻速度，可以使用C4F6、CF4, Ar、O2、或C4F6、 C3F8、Ar、O2、或C4F6、CH2F2, Ar, O2中的任一種組合作為上述處理氣體。
本發明的第十七方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於，在處理容器內，將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向被分割為內側電極和外側電極的上述第一電極施加頻率相對較高的第一高頻電力、並向上述第二電極施加頻率相對較低的第二高頻電力，一邊向上述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在上述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向上述內側電極和上述外側電極中的至少一方施加直流電壓的工序；和一邊向上述第一電極施加直流電壓，一邊對上述被處理基板進行等離子體處理的工序。在上述第十七方面的等離子體處理方法中，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與底膜的選擇比，可以使用C5F8、Ar、N2& 組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與掩模的選擇比，可以使用〔&、或(/8、0&、41~、隊、02中的任一種的組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜的蝕刻速度，使用C4F6、CF4, Ar、O2、或C4F6、C3F8, Ar、02、 或C4F6、CH2F2, Ar, O2中的任一種組合作為上述處理氣體。另外，根據本發明的第十八方面，提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置， 進行上述第十六方面的等離子體處理方法。另外，根據本發明的第十九方面，提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置， 進行上述第十七方面的等離子體處理方法。本發明的第二十方面提供一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向上述第二電極施加頻率相對較高的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元；向上述第二電極施加頻率相對較低的第二高頻電力的第二高頻電力施加單元；向上述第一電極施加直流電壓的直流電源；和向上述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單兀。在這種情況下，可以構成為上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個的控制裝置。在這種情況下，可以構成為上述控制裝置控制可否從上述直流電源向上述第一電極施加直流電壓。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括對生成的等離子體的狀態進行檢測的檢測器，根據該檢測器的信息，上述控制裝置控制從上述直流電源向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，典型地，上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極。在這種情況下，優選向上述第二電極施加的第一高頻電力的頻率為27MHz以上、更優選為40MHz以上。另外，優選向上述第二電極施加的第二高頻電力的頻率為13. 56MHz以下。另夕卜，在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，優選上述直流電源施加-2000 +1000V範圍的電壓。另外，上述第一電極的與上述第二電極相對的面可以由含矽的物質形成。另外，在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，優選上述第一電極相對於接地電位為直流浮動狀態。在這種情況下，優選該等離子體處理裝置具有能夠將上述第一電極改變為浮動狀態或接地狀態的可變裝置，根據來自整體控制裝置的指令，當向上述第一電極施加直流電壓時，上述可變裝置使上述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態，當不向上述第一電極施加直流電壓時，上述可變裝置使上述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態或接地狀態中的任一個。在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置有總是接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件可以呈環狀配置在上述第一電極的外側。 另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。在這樣的結構中，優選該等離子體處理裝置具有覆蓋上述導電性部件的一部分的保護板，通過使上述保護板相對於上述導電性部件相對移動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選上述導電性部件為一部分在等離子體中露出的圓柱形狀，通過使上述導電性部件以圓柱的軸為中心轉動的驅動機構，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。另外，優選該等離子體處理裝置包括覆蓋上述導電性部件的一部分、並且具有用等離子體進行蝕刻而得到的材質的臺階形狀的保護膜，通過蝕刻上述保護膜，上述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，為了使由向上述第一電極施加的來自上述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，可以在上述處理容器內設置有根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件設置在上述第二電極的周圍。 另外，上述導電性部件可以配置在上述第一電極的附近。另外，上述導電性部件可以呈環狀配置在上述第一電極的外側。另外，可以構成為上述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。另外，可以構成為上述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。優選能夠向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這種情況下，優選上述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。另外，可以構成為該等離子體處理裝置還包括將上述導電性部件的連接切換至上述直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用上述切換機構將上述導電性部件與上述直流電源側連接時，從上述直流電源向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。在這樣的結構中，優選能夠向上述導電性部件施加負的直流電壓。在能夠這樣施加負的直流電壓的結構中，優選為了將在向上述導電性部件施加負的直流電壓時流入上述處理容器內的直流電子電流排出， 在上述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。在這種情況下，可以構成為上述第一電極為上部電極，上述第二電極為下部電極，上述導電性部件配置在上述第一電極的附近，上述導電性輔助部件設置在上述第二電極的周圍。在上述第二十方面的等離子體處理裝置中，可以構成為將處於第一狀態和第二狀態中的任一狀態的導電性部件設置在上述處理容器內，上述第一狀態是為了使向上述第一電極供給的來自上述直流電源的直流電流通過等離子體放出、根據來自整體控制裝置的指令而被接地的狀態，上述第二狀態是從上述直流電源施加直流電壓以對其表面進行濺射或蝕刻的狀態，該等離子體處理裝置還包括連接切換機構，該連接切換機構能夠在上述直流電源的負極與上述第一電極連接、且上述導電性部件與接地線路連接的第一連接，和上述直流電源的正極與上述第一電極連接、上述直流電源的負極與上述導電性部件連接的第二連接之間進行切換，通過該切換，能夠分別形成上述第一狀態和上述第二狀態。在這種情況下，優選上述第一狀態在等離子體蝕刻時形成，上述第二狀態在上述導電性部件的清理時形成。本發明的第二十一方面提供一種等離子體處理方法，其特徵在於，在處理容器內， 將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向上述第二電極施加頻率相對較高的第一高頻電力和頻率相對較低的第二高頻電力，一邊向上述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在上述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向上述第一電極施加直流電壓的工序；和一邊向上述第一電極施加直流電壓，一邊對上述被處理基板進行等離子體處理的工序。在這種情況下，可以使向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。另外，可以控制向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。另外，可以控制可否向上述第一電極施加直流電壓。另外，可以對生成的等離子體的狀態進行檢測，根據該檢測信息，控制向上述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。另外，在上述第二十一方面的等離子體處理方法中，優選上述第一電極相對於接地電位為直流浮動狀態。在這種情況下，優選上述第一電極能夠改變為浮動狀態或接地狀態，根據來自整體控制裝置的指令，當向上述第一電極施加直流電壓時，使上述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態，當不向上述第一電極施加直流電壓時，使上述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態或接地狀態中的任一個。另外，在上述第二十一方面的等離子體處理方法中，優選在上述處理容器內設置有總是接地的導電性部件，使由向上述第一電極施加的直流電壓產生的電流通過等離子體放出。或者，優選在上述處理容器內設置有根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件，使由向上述第一電極施加的直流電壓產生的電流通過等離子體放出。在這些結構中，優選上述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。另外，優選能夠向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。另外，優選上述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。另外，優選還包括將上述導電性部件的連接切換至施加直流電壓的直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用上述切換機構將上述導電性部件與上述直流電源側連接時，從上述直流電流向上述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。另外，優選能夠向上述導電性部件施加負的直流電壓。另外，優選為了將在向上述導電性部件施加負的直流電壓時流入上述處理容器內的直流電子電流排出，在上述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。另外，在上述第二十一方面的等離子體處理方法中，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與底膜的選擇比，可以使用C5F8、Ar、N2、或 C4F8、Ar、N2、或 C4F8、Ar、N2、O2、或 C4F8、Ar、N2、CO 中的任一種組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜與掩模的選擇比，可以使用〔&、或CF4、Ar、或N2、H2中的任一種組合作為上述處理氣體。另外，在對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜上的有機反射防止膜進行蝕刻時，可以使用〔&、或CF4、C3F8、或CF4、C4F8、或CF4X4F6中的任一種組合作為上述處理氣體。另外，對被支承在上述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大上述絕緣膜的蝕刻速度，可以使用C4F6、CF4、Ar、O2、或C4F6、C3F8、Ar、O2、或C4F6、C4F8、Ar、O2、或 C4F6、C2F6、Ar、O2、或C4F8、Ar、O2、或C4F8、Ar、O2中的任一種組合作為上述處理氣體。本發明的第二十二方面提供一種計算機可讀取的存儲介質，其存儲有在計算機上運行的控制程序，其特徵在於，上述控制程序在運行時，控制等離子體處理裝置，進行上述第二十一方面的等離子體處理方法。根據本發明的第一、第二、第四 第六、第八 第十、第十二、第十三方面，能夠得到以下效果中的至少一種(1)增大第一電極的自偏壓的絕對值，向第一電極表面的濺射效果；( 使第一電極的等離子體鞘擴大，形成的等離子體被縮小的效果；C3)使在第一電極附近產生的電子照射在被處理基板上的效果；(4)控制等離子體電位的效果；( 使電子 (等離子體)密度上升的效果；(7)使中心部的等離子體密度上升的效果。利用上述(1)的效果，即使在由處理氣體引起的聚合物和來自光致抗蝕劑的聚合物附著在第一電極的表面上時，也能夠對聚合物進行濺射從而對電極表面進行清理。而且， 能夠向基板供給最合適的聚合物，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，通過使電極本身濺射，能夠將電極材料供給至基板上，從而將光致抗蝕劑膜等有機掩模強化。另外，利用上述O)的效果，被處理基板上的有效停留時間減少，並且等離子體集中在被處理基板上、擴散受到抑制、排氣空間減少，因此，碳氟化合物類處理氣體的離解受到抑制，光致抗蝕劑膜等有機掩模難以被蝕刻。另外，利用上述(3)的效果，能夠將被處理基板上的掩模組成改性，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，因為高速的電子被照射在被處理基板上，所以，可抑制掩蔽效應 (shading effect)，被處理基板的微細加工性提高。另外，利用上述的效果，能夠適當地控制等離子體電位，從而抑制蝕刻副產物在電極、或腔室壁(堆積物遮護板等)、處理容器內的絕緣材料等處理容器內部件上的附另外，利用上述(5)的效果，能夠使對被處理基板的蝕刻速率(蝕刻速度)上升。另外，利用上述(6)的效果，即使處理容器內的壓力高、並且使用的蝕刻氣體為負性氣體，也能夠抑制處理容器內的中心部的等離子體密度比周邊低(能夠抑制負離子的生成)，從而能夠控制等離子體密度，使得等離子體密度均勻。由此，能夠將抗蝕劑層等有機掩模層的耐等離子體性維持較高從而以高選擇比進行蝕刻。或者，能夠有效地消除堆積物在電極上的附著。或者能夠進行高速的蝕刻，或者能夠對被處理基板進行均勻的蝕刻。根據本發明的第三、第七、第十一方面，能夠達到控制等離子體電位的效果。由此， 適當地控制等離子體電位，能夠抑制蝕刻副產物在電極、腔室壁(堆積物遮護板等)、處理容器內的絕緣材料等處理容器內部件上的附著。
根據本發明的第十四方面，將施加頻率相對較高的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元與第一電極連接，將施加頻率相對較低的第二高頻電力的第二高頻電力施加單元與支承被處理基板的第二電極連接，並且將施加直流電壓的直流電源與上述第一電極連接，因此，在一邊利用第一高頻電力形成處理氣體的等離子體、並且利用第二高頻電力將離子引入被處理基板，一邊進行等離子體處理時，通過向第一電極施加直流電壓，能夠得到以下效果中的至少一種(1)增大第一電極的自偏壓的絕對值，向第一電極表面的濺射效果； (2)使第一電極的等離子體鞘擴大，形成的等離子體被縮小的效果；C3)使在第一電極附近產生的電子照射在被處理基板上的效果；(4)控制等離子體電位的效果；(5)使電子(等離子體)密度上升的效果；(7)使中心部的等離子體密度上升的效果。利用上述(1)的效果，即使在由處理氣體引起的聚合物和來自光致抗蝕劑的聚合物附著在第一電極的表面上時，也能夠對聚合物進行濺射從而對電極表面進行清理。而且， 能夠向基板供給最合適的聚合物，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，通過使電極本身濺射，能夠將電極材料供給至基板上，從而將光致抗蝕劑膜等有機掩模強化。另外，利用上述O)的效果，被處理基板上的有效停留時間減少，並且等離子體集中在被處理基板上、擴散受到抑制、排氣空間減少，因此，碳氟化合物類處理氣體的離解受到抑制，光致抗蝕劑膜等有機掩模難以被蝕刻。另外，利用上述(3)的效果，能夠將被處理基板上的掩模組成改性，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，因為高速的電子被照射在被處理基板上，所以，可抑制掩蔽效應，被處理基板的微細加工性提高。另外，利用上述的效果，能夠適當地控制等離子體電位，從而抑制蝕刻副產物在電極、或腔室壁(堆積物遮護板等)、處理容器內的絕緣材料等處理容器內部件上的附另外，利用上述(5)的效果，能夠使對被處理基板的蝕刻速率(蝕刻速度)上升。另外，利用上述(6)的效果，即使處理容器內的壓力高、並且使用的蝕刻氣體為負性氣體，也能夠抑制處理容器內的中心部的等離子體密度比周邊低(能夠抑制負離子的生成)，從而能夠控制等離子體密度，使得等離子體密度均勻。由此，能夠將抗蝕劑層等有機掩模層的耐等離子體性維持較高從而以高選擇比進行蝕刻。或者，能夠有效地消除堆積物在電極上的附著。或者能夠進行高速的蝕刻，或者能夠對被處理基板進行均勻的蝕刻。根據本發明的第十五方面，第一電極被分割為內側電極和外側電極，上述第一高頻電力被分配並施加於上述內側電極和上述外側電極，上述直流電源與其中的至少一方連接，因此，除了上述效果以外，能夠改變上述內側電極和上述外側電極的電場強度，從而能夠進一步提高徑方向的等離子體密度的均勻性。根據本發明的第十六 第十九方面，通過一邊向被施加第一高頻電力的第一電極施加直流電壓，一邊進行蝕刻，能夠充分地得到作為被蝕刻層的絕緣膜與底膜的選擇比。例如，在絕緣膜為有機類絕緣膜SiOC類膜、其底膜由碳化矽形成的情況下，或絕緣膜為無機類絕緣膜SiO2、其底膜由氮化矽形成的情況下，能夠一邊儘可能地抑制底膜的蝕刻一邊進行蝕刻。另外，通過一邊向第一電極施加直流電壓，一邊控制高頻電力、壓力、氣體種類等蝕刻條件，能夠一邊如上所述維持高的選擇比，一邊提高對SiOC類膜等的蝕刻速率，此外， 還能夠改善對抗蝕劑的選擇比，特別是SiOC類膜等對ArF抗蝕劑的蝕刻選擇比。另外，由於能夠使蝕刻速率的提高和蝕刻圖案的⑶(Critical Dimension 臨界尺寸)控制兩者兼得，因此，能夠實現高速、高精度的蝕刻，從而能夠提高半導體裝置的可靠性。另外，在利用蝕刻在半導體晶片等被處理體表面上刻設線條和空間(line&space)的圖案的情況下，能夠降低線蝕刻粗糙度(LER)。根據本發明的第二十 第二十二方面，將施加頻率相對較高的第一高頻電力的第一高頻電力施加單元和施加頻率相對較低的第二高頻電力的第二高頻電力施加單元與支承被處理基板的第二電極連接，將施加直流電壓的直流電源與第一電極連接，因此，在一邊從第一和第二高頻電力施加單元向第二電極施加頻率不同的高頻電力以形成處理氣體的等離子體、並且將離子引入被處理基板，一邊進行等離子體蝕刻時，通過向第一電極施加直流電壓，能夠得到以下效果中的至少一種(1)增大第一電極的自偏壓的絕對值，向第一電極表面的濺射效果；( 使第一電極的等離子體鞘擴大，形成的等離子體被縮小的效果； (3)使在第一電極附近產生的電子照射在被處理基板上的效果；(4)控制等離子體電位的效果；( 使電子(等離子體)密度上升的效果；(6)使中心部的等離子體密度上升的效果。利用上述(1)的效果，即使在由處理氣體引起的聚合物和來自光致抗蝕劑的聚合物附著在第一電極的表面上時，也能夠對聚合物進行濺射從而對電極表面進行清理。而且， 能夠向基板供給最合適的聚合物，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，通過使電極本身濺射，能夠將電極材料供給至基板上，從而將光致抗蝕劑膜等有機掩模強化。另外，利用上述O)的效果，被處理基板上的有效停留時間減少，並且等離子體集中在被處理基板上、擴散受到抑制、排氣空間減少，因此，碳氟化合物類處理氣體的離解受到抑制，光致抗蝕劑膜等有機掩模難以被蝕刻。另外，利用上述(3)的效果，能夠將被處理基板上的掩模組成改性，從而消除光致抗蝕劑膜的粗糙。另外，因為高速的電子被照射在被處理基板上，所以，可抑制掩蔽效應，被處理基板的微細加工性提高。另外，利用上述的效果，能夠適當地控制等離子體電位，從而抑制蝕刻副產物在電極、或腔室壁(堆積物遮護板等)、處理容器內的絕緣材料等處理容器內部件上的附另外，利用上述(5)的效果，能夠使對被處理基板的蝕刻速率(蝕刻速度)上升。另外，利用上述(6)的效果，即使處理容器內的壓力高、並且使用的蝕刻氣體為負性氣體，也能夠抑制處理容器內的中心部的等離子體密度比周邊低(能夠抑制負離子的生成)，從而能夠控制等離子體密度，使得等離子體密度均勻。由此，能夠將抗蝕劑層等有機掩模層的耐等離子體性維持較高從而以高選擇比進行蝕刻。或者，能夠有效地消除堆積物在電極上的附著。或者能夠進行高速的蝕刻，或者能夠對被處理基板進行均勻的蝕刻。


圖1為表示本發明的第一實施方式的等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。圖2為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、與第一高頻電源連接的匹配器的結構的圖。圖3為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓時的Vd。和等離子體鞘厚度的變化的圖。圖4A為表示對在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓的情況和不施加的情況下的等離子體狀態進行比較的圖。圖4B為表示對在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓的情況和不施加的情況下的等離子體狀態進行比較的圖。圖5為表示利用圖1的等離子體蝕刻裝置，改變向上部電極施加的直流電壓而對 SiO2膜進行蝕刻時，光致抗蝕劑膜的蝕刻速率、SiO2膜的蝕刻速率和SiA膜對光致抗蝕劑膜的選擇比的圖。圖6為表示應用連續蝕刻處理的多層膜的一個例子的圖。圖7為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓時的等離子體電位波形的變化的圖。圖8為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加的直流電壓與最大等離子體電位的關係的圖。圖9為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、改變施加的直流電壓時的電子密度及其分布的變化的圖。圖IOA為示意性地表示在圖9的蝕刻中、各直流電壓下的中心和邊緣的蝕刻狀態的圖。圖IOB為示意性地表示在圖9的蝕刻中、各直流電壓下的中心和邊緣的蝕刻狀態的圖。圖IOC為示意性地表示在圖9的蝕刻中、各直流電壓下的中心和邊緣的蝕刻狀態的圖。圖11為表示上部電極表面的自偏壓與施加的直流電壓的關係的圖。圖12為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中設置有檢測等離子體的檢測器的狀態的截面圖。圖13為表示在圖1的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓時，用於抑制異常放電的波形的圖。圖14為表示GND塊的另一個配置例的概略15為表示GND塊的又一個配置例的概略圖。圖16A為用於說明防止GND塊的附著物的例子的圖。圖16B為用於說明防止GND塊的附著物的例子的圖。圖17為表示能夠除去GND塊的附著物的裝置結構的一個例子的概略圖。圖18A為用於說明圖17的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖18B為用於說明圖17的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖19為表示圖17的裝置的等離子體蝕刻時的另一狀態的概略圖。圖20為表示能夠除去GND塊的附著物的裝置結構的另一個例子的概略圖。
圖21A為用於說明圖20的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖21B為用於說明圖20的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖22為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的一個例子的示意圖。圖23為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的另一個例子的示意圖。圖24A為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的又一個例子的示意圖。圖24B為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的又一個例子的示意圖。圖25為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的又一個例子的示意圖。圖沈為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的又一個例子的示意圖。圖27為表示具有防止不DC接地的功能的GND塊的又一個例子的示意圖。圖28為表示RF等離子體和DC等離子體的電子溫度分布的圖。圖四為表示僅在高頻電力下形成等離子體的情況和也施加直流電壓的情況下的電子溫度分布的圖。圖30A為用於說明在偏置高頻電力的頻率為2MHz時和13. 56MHz時的離子追蹤性的圖。圖30B為用於說明在偏置高頻電力的頻率為2MHz時和13. 56MHz時的離子追蹤性的圖。圖31為表示偏置高頻電力的頻率為2MHz時和13. 56MHz時的離子能量分布的32A為表示利用圖1的等離子體蝕刻裝置進行蝕刻時能夠作為蝕刻對象的晶片的截面結構的一個例子的示意圖。圖32B為表示利用圖1的等離子體蝕刻裝置進行蝕刻時能夠作為蝕刻對象的晶片的截面結構的一個例子的示意圖。圖33A為表示利用圖1的等離子體蝕刻裝置進行蝕刻時能夠作為蝕刻對象的晶片的截面結構的另一個例子的示意圖。圖3 為表示利用圖1的等離子體蝕刻裝置進行蝕刻時能夠作為蝕刻對象的晶片的截面結構的另一個例子的示意圖。圖34為表示本發明的第二實施方式的等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。圖35為表示圖34的等離子體蝕刻裝置的主要部分的結構的概略截面圖。圖36為表示圖34的等離子體蝕刻裝置的等離子體生成單元的主要部分的等價電路的電路圖。圖37為表示圖34的等離子體蝕刻裝置的可變電容器的電容值與電場強度比率的關係的圖。圖38為表示向圖34的等離子體蝕刻裝置的上部電極施加直流電壓的變形例的圖。圖39為表示向圖34的等離子體蝕刻裝置的上部電極施加直流電壓的另一個變形例的圖。圖40為表示本發明的第三實施方式的等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。圖41為表示本發明的第三實施方式的等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。
圖42A-B為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓時的Vdc 和等離子體鞘厚度的變化的圖。圖42A-B為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中、向上部電極施加直流電壓時的Vdc 和等離子體鞘厚度的變化的圖。圖43A為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用HARC蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖4 為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用HARC蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖43C為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用HARC蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖43D為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用HARC蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖44A為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用Via(通孔)蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖44B為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用Via蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖44C為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用Via蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖44D為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中，使用Via蝕刻條件、改變施加的直流電壓時的電子密度變化的圖。圖45為表示在上述HARC蝕刻中，使第一高頻電力為3000W、使第二高頻電力為 4000W時，晶片徑方向的電子密度分布的圖。圖46為表示使用溝槽蝕刻(trench etching)的條件，在施加直流電壓的情況和不施加的情況下，測定晶片徑方向的電子密度分布的結果的圖。圖47為表示圖41的等離子體蝕刻裝置的上部電極的電氣狀態的圖。圖48為表示圖41的等離子體蝕刻裝置的上部電極的電氣狀態的圖。圖49為表示圖41的等離子體蝕刻裝置的上部電極的電氣狀態的圖。圖50為表示在圖41的等離子體蝕刻裝置中設置有檢測等離子體的檢測器的狀態的截面圖。圖51為表示GND塊的另一個配置例的概略圖。圖52為表示GND塊的又一個配置例的概略圖。圖53為表示能夠除去GND塊的附著物的裝置結構的一個例子的概略圖。圖54A為用於說明圖53的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖54B為用於說明圖53的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖55為表示圖53的裝置的等離子體蝕刻時的另一狀態的概略圖。圖56為表示能夠除去GND塊的附著物的裝置結構的另一個例子的概略圖。圖57A為用於說明圖56的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖57B為用於說明圖56的裝置的等離子體蝕刻時的狀態和清理時的狀態的概略圖。圖58為簡略表示本發明的實施方式4的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖59為簡略表示本發明的實施方式5的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖60為簡略表示本發明的實施方式6的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖61為簡略表示本發明的實施方式7的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖62為簡略表示本發明的實施方式8的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖63為簡略表示本發明的實施方式9的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖64為簡略表示本發明的實施方式10的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖65為簡略表示本發明的實施方式11的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖66為簡略表示本發明的實施方式12的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖67為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖68為簡略表示為了與本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置對比的現有的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖69為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的變形例的主要部分的概略截面圖。圖70為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的另一個變形例的主要部分的概略截面圖。圖71為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的另一個變形例的主要部分的概略截面圖。圖72為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的又一個變形例的主要部分的概略截面圖。圖73為簡略表示本發明的實施方式13的等離子體蝕刻裝置的又一個變形例的主要部分的概略截面圖。圖74為簡略表示本發明的實施方式14的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖75為簡略表示本發明的實施方式14的等離子體蝕刻裝置的變形例的主要部分的概略截面圖。
圖76為簡略表示本發明的實施方式15的等離子體蝕刻裝置的主要部分的概略截面圖。圖77為簡略表示本發明的實施方式15的等離子體蝕刻裝置的變形例的主要部分的概略截面圖。圖78為簡略表示本發明的實施方式15的等離子體蝕刻裝置的另一個變形例的主要部分的概略截面圖。圖79為表示本發明的實施方式16的等離子體蝕刻裝置的例子的截面圖。圖80為表示本發明的實施方式17的等離子體蝕刻裝置的例子的截面圖。圖81為表示能夠應用本發明的另一類型的等離子體蝕刻裝置的例子的截面圖。圖82為表示能夠應用本發明的又一類型的等離子體蝕刻裝置的例子的截面圖。
具體實施例方式以下，參照附圖，具體地說明本發明的實施方式。〈實施方式1>首先，說明第一實施方式。圖1為表示本發明的第一實施方式的等離子體蝕刻裝置的概略截面圖。該等離子體蝕刻裝置構成為電容耦合型平行平板等離子體蝕刻裝置，具有例如由表面被陽極氧化處理的鋁製成的大致圓筒狀的腔室(處理容器)10。該腔室10被安全接地。在腔室10的底部，隔著由陶瓷等製成的絕緣板12，配置有圓柱狀的基座支承臺 14，在該基座支承臺14上設置有例如由鋁製成的基座16。基座16構成下部電極，在其上載置作為被處理基板的半導體晶片W。在基座16的上面設置有利用靜電力吸附保持半導體晶片W的靜電吸盤18。該靜電吸盤18具有用一對絕緣層或絕緣片夾住由導電膜構成的電極20的結構，直流電源22與電極20電氣連接。於是，利用由來自直流電源22的直流電壓產生的庫侖力等靜電力，將半導體晶片W吸附保持在靜電吸盤18上。在靜電吸盤18 (半導體晶片W)的周圍、在基座16的上面，配置有用於提高蝕刻的均勻性的例如由矽製成的導電性的聚焦環(校正環)24。在基座16和基座支承臺14的側面，設置有例如由石英製成的圓筒狀的內壁部件26。在基座支承臺14的內部，例如在圓周上設置有製冷劑室觀。從設置在外部的未圖示的冷卻單元，通過配管30a、30b，向該製冷劑室循環供給規定溫度的製冷劑、例如冷卻水， 能夠利用製冷劑的溫度控制基座上的半導體晶片W的處理溫度。另外，來自未圖示的傳熱氣體供給機構的傳熱氣體、例如He氣，通過氣體供給管路32，被供給至靜電吸盤18的上面與半導體晶片W的背面之間。在作為下部電極的基座16的上方，以與基座16相對的方式平行地設置有上部電極34。上部和下部電極34、16之間的空間成為等離子體生成空間。上部電極34形成與作為下部電極的基座16上的半導體晶片W相對並與等離子體生成空間接觸的面、即相對面。該上部電極34通過絕緣性屏蔽部件42被支承在腔室10的上部，由電極板36和電極支承體38構成，電極板36構成與基座16的相對面並且具有多個吐出孔37，電極支承體38裝卸自由地支承該電極板36並且是由導電性材料、例如表面被陽極氧化處理的鋁製成的水冷結構。電極板36優選焦耳熱少的低電阻的導電體或半導體，另外，如後所述，從使抗蝕劑強化的觀點考慮，優選含矽的物質。從這樣的觀點考慮，電極板36優選由矽或SiC 構成。在電極支承體38的內部設置有氣體擴散室40，與氣體吐出孔37連通的多個氣體通流孔41從該氣體擴散室40向下方延伸。在電極支承體38中形成有向氣體擴散室40導入處理氣體的氣體導入口 62，氣體供給管64與該氣體導入口 62連接，處理氣體供給源66與氣體供給管64連接。在氣體供給管64中，從上遊側開始依次設置有質量流量控制器(MFC)68和開關閥70(也可以用FCN 代替MFC)。於是，作為用於蝕刻的處理氣體，例如C4F8氣體那樣的碳氟化合物氣體(CxFy), 從處理氣體供給源66經過氣體供給管64到達氣體擴散室40，通過氣體通流孔41和氣體吐出孔37，呈噴淋狀吐出至等離子體生成空間。即，上部電極34作為用於供給處理氣體的噴頭而起作用。第一高頻電源48通過匹配器46和供電棒44，與上部電極；34電氣連接。第一高頻電源48輸出頻率為13. 56MHz以上、例如60MHz的高頻電力。匹配器46使負荷阻抗與第一高頻電源48的內部(或輸出)阻抗匹配，所以，在腔室10內生成等離子體時，起到使第一高頻電源48的輸出阻抗與負荷阻抗表觀上一致的作用。匹配器46的輸出端子與供電棒 44的上端連接。另一方面，除了第一高頻電源48以外，可變直流電源50也與上述上部電極34電氣連接。可變直流電源50可以是雙極電源。具體地說，該可變直流電源50通過上述匹配器46和供電棒44與上部電極34連接，能夠利用通斷開關52進行給電的接通和斷開。可變直流電源50的極性和電流、電壓以及通斷開關52的接通和斷開，由控制器(控制裝置)51 進行控制。如圖2所示，匹配器46具有從第一高頻電源48的供電線路49分支設置的第一可變電容器M和設置在供電線路49的上述分支點下遊側的第二可變電容器56，通過它們發揮上述功能。另外，在匹配器46中設置有濾波器58，用於捕集來自第一高頻電源48的高頻 (例如60MHz)和來自後述的第二高頻電源的高頻(例如2MHz)，使得直流電壓電流(以下簡稱為直流電壓)能夠有效地供給至上部電極34。即，來自可變直流電源50的直流電流通過濾波器58與供電線路49連接。該濾波器58由線圈59和電容器60構成，利用它們捕集來自第一高頻電源48的高頻和來自後述的第二高頻電源的高頻。以從腔室10的側壁向上部電極34的高度位置的上方延伸的方式，設置有圓筒狀的接地導體10a，該圓筒狀接地導體IOa的頂壁部分通過筒狀的絕緣部件44a，與上部供電棒44電氣絕緣。第二高頻電源90通過匹配器88，與作為下部電極的基座16電氣連接。從該第二高頻電源90向下部電極基座16供給高頻電力，由此將離子引入半導體晶片W側。第二高頻電源90輸出300kHz 13. 56MHz範圍內的頻率、例如2MHz的高頻電力。匹配器88使負荷阻抗與第二高頻電源90的內部(或輸出)阻抗匹配，因此，在腔室10內生成等離子體時， 起到使第二高頻電源90的內部阻抗與負荷阻抗表觀上一致的作用。用於使來自第一高頻電源48的高頻(60MHz)不通過、並將來自第二高頻電源90 的高頻QMHz)接地的低通濾波器(LPF)92與上部電極34電氣連接。該低通濾波器(LPF)92優選由LR濾波器或LC濾波器構成。另一方面，用於將來自第一高頻電源48的高頻(60MHz) 接地的高通濾波器(HPF)94與作為下部電極的基座16電氣連接。在腔室10的底部設置有排氣口 80，排氣裝置84通過排氣管82與該排氣口 80連接。排氣裝置84包括渦輪分子泵等真空泵，能夠將腔室10內減壓至期望的真空度。另外， 在腔室10的側壁上設置有半導體晶片W的搬入搬出口 85，該搬入搬出口 85能夠利用閘閥 86開關。另外，沿腔室10的內壁，裝卸自由地設置有用於防止蝕刻副產物(堆積物)附著在腔室10上的堆積物遮護板(cbposit shield) 11。即，堆積物遮護板11構成腔室壁。另外，堆積物遮護板11也可以設置在內壁部件沈的外周。在腔室10底部的腔室壁側的堆積物遮護板11和內壁部件26側的堆積物遮護板11之間設置有排氣板83。作為堆積物遮護板11和排氣板83，可以優選使用將IO3等陶瓷覆蓋在鋁材料上而形成的材料。在堆積物遮護板11構成腔室內壁的部分的與晶片W大致相同高度部分上，設置有與地面DC連接的導電性部件(GND塊)91，由此發揮後述的防止異常放電的效果。 等離子體蝕刻裝置的各構成部形成與控制部(整體控制裝置)95連接並受其控制的結構。另外，用戶接口 96與控制部95連接，該用戶接口 96由工序管理者為了管理等離子體蝕刻裝置而進行指令的輸入操作的鍵盤、將等離子體處理裝置的運轉狀況可視化顯示的顯示器等構成。另外，存儲部97與控制部95連接，該存儲部97存儲有用於通過控制部95的控制來實現由等離子體蝕刻裝置運行的各種處理的控制程序；和用於根據處理條件，在等離子體蝕刻裝置的各構成部中進行處理的程序、即方案。方案可以存儲在硬碟或半導體存儲器中，也可以在被收容在CDROM、DVD等移動性的計算機可讀取的存儲介質中的狀態下，設置在存儲部97的規定位置。於是，根據需要，按照來自用戶接口 96的指示等，從存儲部97調出任意的方案，由控制部95運行，在控制部95的控制下，在等離子體蝕刻裝置中進行期望的處理。本發明的實施方式中所述的等離子體處理裝置(等離子體蝕刻裝置)包含該控制部95。在這樣構成的等離子體蝕刻裝置中，當進行蝕刻處理時，首先使閘閥86成為打開狀態，通過搬入搬出口 85，將作為蝕刻對象的半導體晶片W搬入腔室10內、並載置在基座 16上。然後，從處理氣體供給源66，以規定的流量，向氣體擴散室40供給用於蝕刻的處理氣體，通過氣體通流孔41和氣體吐出孔37向腔室10內供給，同時利用排氣裝置84對腔室 10內進行排氣，使其中的壓力成為例如0. 1 150Pa範圍內的設定值。在此，作為處理氣體，可以採用以往使用的各種氣體，例如，可以優選使用以C4F8氣體那樣的碳氟化合物氣體 (CxFy)為代表的含有滷素元素的氣體。還可以包含Ar氣、O2氣等其它氣體。在這樣向腔室10內導入蝕刻氣體的狀態下，以規定功率從第一高頻電源48向上部電極34施加等離子體生成用的高頻電力，同時，以規定功率從第二高頻電源90向作為下部電極的基座16施加離子引入用的高頻。另外，從靜電吸盤18用的直流電源22向靜電吸盤18的電極20施加直流電壓，從而將半導體晶片W固定在基座16上。從在上部電極34的電極板36上形成的氣體吐出孔37吐出的處理氣體，在上部電極34和作為下部電極的基座16之間的由高頻電力產生的輝光放電中等離子體化，利用由該等離子體生成的自由基或離子對半導體晶片W的被處理面進行蝕刻。另外，這樣向上部電極34供給等離子體形成用的第一高頻電力以調節等離子體密度、向作為下部電極的基座16供給離子引入用的第二高頻電力以進行電壓調節，因此能夠擴大等離子體的控制界限(margin)。在本實施方式中，在這樣形成等離子體時，向上部電極34供給高的頻率區域(例如IOMHz以上)的高頻電力，因此，能夠使等離子體在理想的狀態下高密度化，即使在更低壓力的條件下，也能夠形成高密度等離子體。另外，在這樣形成等離子體時，從可變直流電源50向上部電極34施加規定極性和大小的直流電壓。此時，優選利用控制器51控制來自可變直流電源50的施加電壓，使得施加電極表面的自偏壓Vd。變深至、也就是使得上部電極34表面的Vd。的絕對值增大至可得到對作為施加電極的上部電極34的表面、即電極板36的表面的規定的(適度的)濺射效果的程度。在從第一高頻電源48施加的高頻的功率低的情況下，聚合物會附著在上部電極 34上，但通過從可變直流電源50施加適當的直流電壓，能夠使附著在上部電極34上的聚合物濺射，從而使上部電極34的表面清潔。與此同時，能夠向半導體晶片W上供給最適量的聚合物，以消除光致抗蝕劑膜的表面粗糙。另外，調整來自可變直流電源50的電壓，使上部電極34自身濺射，將電極材料本身供給至半導體晶片W的表面，由此，在光致抗蝕劑膜表面形成碳化物，將光致抗蝕劑膜強化，並且濺射的電極材料與碳氟化合物類處理氣體中的F 反應而被排出，由此等離子體中的F比率減少，光致抗蝕劑膜難以被蝕刻。在電極板36為矽或SiC等含矽物質的情況下，在電極板36表面濺射的矽與聚合物反應，在光致抗蝕劑膜表面形成SiC，光致抗蝕劑膜變得極其強固，而且，因為Si容易與F反應，所以上述效果特別大。因此，作為電極板36的材料，優選含矽的物質。在這種情況下，可以代替控制來自可變直流電源50的施加電壓，而控制施加電流或施加電力。在這樣向上部電極34施加直流電壓、自偏壓Vic變深的情況下，如圖3所示，在上部電極34側形成的等離子體鞘的厚度變大。當等離子體鞘變厚時，等離子體縮小相應量。 例如，在不向上部電極34施加直流電壓的情況下，上部電極側的Vde為-300V，如圖4A所示， 等離子體為具有薄的鞘厚Cltl的狀態。但是，在向上部電極34施加-900V的直流電壓時，上部電極側的Vd。成為-900V，因為等離子體鞘的厚度與Vd。的絕對值的3/4成比例，所以，如圖4B所示，形成更厚的等離子體鞘Cl1，等離子體縮小相應量。通過這樣形成厚的等離子體鞘、將等離子體適當地縮小，半導體晶片W上的有效停留時間減少，並且等離子體集中在晶片W上，擴散受到抑制，離解空間減少。由此，可抑制碳氟化合物類處理氣體的離解，光致抗蝕劑膜難以被蝕刻。因此，優選利用控制器51控制來自可變直流電源50的施加電壓，使得上部電極34的等離子體鞘的厚度變厚至可形成期望的縮小的等離子體的程度。在這種情況下，可以代替控制來自可變直流電源50的施加電壓，而控制施加電流或施加電力。另外，在形成等離子體時，在上部電極34附近生成電子。當從可變直流電源50向上部電極34施加直流電壓時，利用施加的直流電壓值與等離子體電位的電位差，使電子向處理空間的鉛錘方向加速。通過使可變直流電源50的極性、電壓值、電流值成為期望的值， 可將電子照射到半導體晶片W上。照射的電子使作為掩模的光致抗蝕劑膜的組成改性，從而使光致抗蝕劑膜強化。因此，通過利用可變直流電源50的施加電壓值和施加電流值控制在上部電極34附近生成的電子的量和這些電子向晶片W的加速電壓，能夠實現對光致抗蝕劑膜的規定的強化。特別是在半導體晶片W上的光致抗蝕劑膜為ArF受激準分子雷射(波長193nm)用
權利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特徵在於，包括 收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極； 向所述電極施加等離子體形成用的高頻電力的第一高頻電力施加單元； 向所述電極施加第二高頻電力的第二高頻電力施加單元； 向所述電極施加第三高頻電力的第三高頻電力施加單元； 向所述第一電極施加直流電壓的直流電源；和向所述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元。
2.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於 所述第一高頻電力施加單元與所述第一電極連接，所述第二高頻電力施加單元與所述第二電極連接， 所述第三高頻電力施加單元與所述第二電極連接。
3.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述直流電源向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。
4.如權利要求3所述的等離子體處理裝置，其特徵在於還包括控制從所述直流電源向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個的控制裝置。
5.如權利要求4所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述控制裝置控制可否從所述直流電源向所述第一電極施加直流電壓。
6.如權利要求4所述的等離子體處理裝置，其特徵在於還包括對生成的等離子體的狀態進行檢測的檢測器，根據該檢測器的信息，所述控制裝置控制從所述直流電源向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。
7.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於 所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極。
8.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於 所述直流電源施加-2000 +1000V範圍的電壓。
9.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於 所述第一電極的與所述第二電極相對的面由含矽的物質形成。
10.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於 所述第一電極相對於接地電位為直流浮動狀態。
11.如權利要求10所述的等離子體處理裝置，其特徵在於具有能夠將所述第一電極改變為浮動狀態或接地狀態的可變裝置，根據來自整體控制裝置的指令，當向所述第一電極施加直流電壓時，所述可變裝置使所述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態，當不向所述第一電極施加直流電壓時，所述可變裝置使所述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態或接地狀態中的任一個。
12.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於為了使由向所述第一電極施加的來自所述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，在所述處理容器內設置有總是接地的導電性部件。
13.如權利要求12所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件設置在所述第二電極的周圍。
14.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件配置在所述第一電極的附近。
15.如權利要求14所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件呈環狀配置在所述第一電極的外側。
16.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。
17.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於具有覆蓋所述導電性部件的一部分的保護板，通過使所述保護板相對於所述導電性部件相對移動的驅動機構，所述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。
18.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件為一部分在等離子體中露出的圓柱形狀，通過使所述導電性部件以圓柱的軸為中心轉動的驅動機構，所述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。
19.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於包括覆蓋所述導電性部件的一部分、並且具有用等離子體進行蝕刻而得到的材質的臺階形狀的保護膜，通過蝕刻所述保護膜，所述導電性部件在等離子體中露出的部分發生變化。
20.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於為了使由向所述第一電極施加的來自所述直流電源的直流電壓產生的電流通過等離子體放出，在所述處理容器內設置有根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件。
21.如權利要求20所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件設置在所述第二電極的周圍。
22.如權利要求20所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件配置在所述第一電極的附近。
23.如權利要求22所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件呈環狀配置在所述第一電極的外側。
24.如權利要求20所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件具有用於防止等離子體處理時的飛濺物附著的凹部。
25.如權利要求20所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。
26.如權利要求20所述的等離子體處理裝置，其特徵在於能夠向所述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。
27.如權利要求26所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。
28.如權利要求26所述的等離子體處理裝置，其特徵在於還包括將所述導電性部件的連接切換至所述直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用所述切換機構將所述導電性部件與所述直流電源側連接時，從所述直流電源向所述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。
29.如權利要求26所述的等離子體處理裝置，其特徵在於能夠向所述導電性部件施加負的直流電壓。
30.如權利要求29所述的等離子體處理裝置，其特徵在於為了將在向所述導電性部件施加負的直流電壓時流入所述處理容器內的直流電子電流排出，在所述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。
31.如權利要求30所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件配置在所述第一電極的附近，所述導電性輔助部件設置在所述第二電極的周圍。
32.如權利要求1所述的等離子體處理裝置，其特徵在於將處於第一狀態和第二狀態中的任一狀態的導電性部件設置在所述處理容器內，所述第一狀態是為了使向所述第一電極供給的來自所述直流電源的直流電流通過等離子體放出、根據來自整體控制裝置的指令而被接地的狀態，所述第二狀態是從所述直流電源施加直流電壓以對其表面進行濺射或蝕刻的狀態，還包括連接切換機構，該連接切換機構能夠在所述直流電源的負極與所述第一電極連接、且所述導電性部件與接地線路連接的第一連接，和所述直流電源的正極與所述第一電極連接、所述直流電源的負極與所述導電性部件連接的第二連接之間進行切換，通過該切換，能夠分別形成所述第一狀態和所述第二狀態。
33.如權利要求32所述的等離子體處理裝置，其特徵在於所述第一狀態在等離子體蝕刻時形成，所述第二狀態在所述導電性部件的清理時形成。
34.一種等離子體處理方法，其特徵在於在處理容器內，將第一電極和支承被處理基板的第二電極相對配置，一邊向所述電極施加等離子體形成用的第一高頻電力、並向所述電極施加第二高頻電力和第三高頻電力， 一邊向所述處理容器內供給處理氣體，以生成該處理氣體的等離子體，對被支承在所述第二電極上的被處理基板進行等離子體處理，該等離子體處理方法具有向所述第一電極施加直流電壓的工序；和一邊向所述第一電極施加直流電壓，一邊對所述被處理基板進行等離子體處理的工序。
35.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述第一高頻電力施加單元與所述第一電極連接，所述第二高頻電力施加單元與所述第二電極連接，所述第三高頻電力施加單元與所述第二電極連接。
36.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個均可變。
37.如權利要求36所述的等離子體處理方法，其特徵在於控制向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。
38.如權利要求37所述的等離子體處理方法，其特徵在於控制可否向所述第一電極施加直流電壓。
39.如權利要求37所述的等離子體處理方法，其特徵在於對生成的等離子體的狀態進行檢測，根據該檢測信息，控制向所述第一電極的施加電壓、施加電流和施加電力中的任一個。
40.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述第一電極相對於接地電位為直流浮動狀態。
41.如權利要求40所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述第一電極能夠改變為浮動狀態或接地狀態，根據來自整體控制裝置的指令，當向所述第一電極施加直流電壓時，使所述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態，當不向所述第一電極施加直流電壓時，使所述第一電極相對於接地電位成為浮動狀態或接地狀態中的任一個。
42.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在所述處理容器內設置有總是接地的導電性部件，使由向所述第一電極施加的直流電壓產生的電流通過等離子體放出。
43.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在所述處理容器內設置有根據來自整體控制裝置的指令而被接地的導電性部件，使由向所述第一電極施加的直流電壓產生的電流通過等離子體放出。
44.如權利要求43所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述導電性部件在等離子體蝕刻時被接地。
45.如權利要求43所述的等離子體處理方法，其特徵在於能夠向所述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，根據來自整體控制裝置的指令，施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。
46.如權利要求45所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述導電性部件在清理時被施加直流電壓或交流電壓。
47.如權利要求45所述的等離子體處理方法，其特徵在於還包括將所述導電性部件的連接切換至施加直流電壓的直流電源側或接地線路側的切換機構，當利用所述切換機構將所述導電性部件與所述直流電源側連接時，從所述直流電流向所述導電性部件施加直流電壓或交流電壓，由此對其表面進行濺射或蝕刻。
48.如權利要求45所述的等離子體處理方法，其特徵在於能夠向所述導電性部件施加負的直流電壓。
49.如權利要求48所述的等離子體處理方法，其特徵在於為了將在向所述導電性部件施加負的直流電壓時流入所述處理容器內的直流電子電流排出，在所述處理容器內設置有接地的導電性輔助部件。
50.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在對被支承在所述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大所述絕緣膜與底膜的選擇比，使用 C5F8、Ar、N2、或 C4F8、Ar、N2、或 C4F8、Ar、N2、O2、或 C4F8、Ar、N2、CO 中的任一種組合作為所述處理氣體。
51.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在對被支承在所述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大所述絕緣膜與掩模的選擇比，使用CF4、或0&、41~、或隊、!12中的任一種組合作為所述處理氣體。
52.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在對被支承在所述第二電極上的被處理基板的絕緣膜上的有機反射防止膜進行蝕刻時，使用CF4、或CF4、C3F8、或CF4、C4F8、或CF4、C4F6中的任一種組合作為所述處理氣體。
53.如權利要求34所述的等離子體處理方法，其特徵在於在對被支承在所述第二電極上的被處理基板的絕緣膜進行蝕刻時，為了增大所述絕緣膜的蝕刻速度，使用 C4F6, CF4, Ar、O2、或 C4F6, C3F8, Ar、O2、或 C4F6, C4F8, Ar、O2、或 C4F6, C2F6, Ar、O2、或C4F8、Ar、O2、或C4F8、Ar、O2中的任一種組合作為所述處理氣體。
54.如權利要求34 40和權利要求50 53中任一項所述的等離子體處理方法，其特徵在於所述第一電極為上部電極，所述第二電極為下部電極，所述導電性部件設置在所述第二電極的周圍。
全文摘要
本發明提供等離子體處理裝置和方法。本發明的等離子體處理裝置包括收容被處理基板，能夠進行真空排氣的處理容器；在處理容器內相對配置的第一電極和支承被處理基板的第二電極；向所述電極施加等離子體形成用的高頻電力的第一高頻電力施加單元；向所述電極施加第二高頻電力的第二高頻電力施加單元；向所述電極施加第三高頻電力的第三高頻電力施加單元；向所述第一電極施加直流電壓的直流電源；和向所述處理容器內供給處理氣體的處理氣體供給單元。
文檔編號H01L21/3065GK102256431SQ20111020616
公開日2011年11月23日 申請日期2005年6月21日 優先權日2004年6月21日
發明者佐藤學, 吉備和雄, 大矢欣伸, 大谷龍二, 小林典之, 山崎廣樹, 山澤陽平, 巖田學, 日向邦彥, 杉本勝, 松本直樹, 矢野大介, 輿水地鹽, 輿石公, 花岡秀敏, 速水利泰, 齊藤昌司 申請人:東京毅力科創株式會社