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等离子体处理方法和等离子体处理装置

阅读：198发布：2022-03-21

专利汇可以提供等离子体处理方法和等离子体处理装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种等离子体处理方法和等离子体处理装置，其根据处理控制壁电位。在处理容器内的等离子体处理空间生成等离子体，对晶片进行等离子体处理的蚀刻装置(10)包括：施加等离子体激励用的高频电力的等离子体激励用高频电源(150)；施加电位调整用的高频电力的电位调整用高频电源(140)和施加直流电压的直流电源(130)中的至少任意一个；载置晶片的载置台(125)；和位于载置于载置台(125)的晶片的外侧且与载置台(125)相对地配置，与电位调整用高频电源(140)和直流电源(130)中的至少任意一个连接的辅助电极 (165)。，下面是等离子体处理方法和等离子体处理装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种等离子体处理装置，其在处理容器内的等离子体处理空间生成等离子体，对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置的特征在于，包括：
施加等离子体激励用的高频电力的等离子体激励用高频电源；
施加频率比等离子体激励用的高频低的电位调整用的高频电力的电位调整用高频电源和施加直流电压的直流电源；
载置被处理体的载置台；和
位于载置在所述载置台的被处理体的外侧且与所述载置台相对地配置，只与所述电位调整用高频电源连接、或者与所述电位调整用高频电源和所述直流电源连接的辅助电极，所述辅助电极在上部电极的外缘与该上部电极隔开配置，
该等离子体处理装置具有所述电位调整用高频电源和所述直流电源，
对从所述电位调整用高频电源向所述辅助电极的高频电力的施加和从所述直流电源向所述辅助电极的直流电压的施加进行切换，
该等离子体处理装置还具有第一切换机构，在所述处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，该第一切换机构根据各蚀刻处理的条件，将来自所述电位调整用高频电源的高频电力的施加目标或来自所述直流电源的直流电压的施加目标，在所述辅助电极与所述上部电极之间切换。
2.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
具有对作为下部电极的所述载置台施加偏压用的高频电力的偏压用高频电源，在从所述偏压用高频电源施加的高频电力为500W以下的情况下，从所述电位调整用高频电源向所述辅助电极施加高频电力，
在从所述偏压用高频电源施加的高频电力为1500W以上的情况下，从所述直流电源对所述辅助电极施加直流电压。
3.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
从所述等离子体激励用高频电源施加的高频电力被设定为200W以上。
4.如权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于：
在所述处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，根据各蚀刻处理的条件，对从所述电位调整用高频电源向所述辅助电极的高频电力的施加和从所述直流电源向所述辅助电极的直流电压的施加进行切换。
5.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电位调整用高频电源和所述偏压用高频电源，由与所述辅助电极和所述下部电极连接的一个高频电源构成，
该等离子体处理装置具有第二切换机构，其对从所述高频电源向所述辅助电极的高频电力的施加和从相同的该高频电源向所述下部电极的高频电力的施加进行切换。
6.如权利要求2所述的等离子体处理装置，其特征在于：
所述电位调整用高频电源和所述偏压用高频电源由与所述辅助电极和所述下部电极连接的一个高频电源构成，
该等离子体处理装置具有功率分配器，其对从所述高频电源向所述辅助电极施加的高频电力和从相同的该高频电源向所述下部电极施加的高频电力的功率比进行分配。
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：
所述辅助电极由含硅的材料或金属形成。
8.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：
所述处理容器的壁由在铝的母材上热喷涂有绝缘物的部件，或者在硅或铝的母材上覆盖有碳化硅的部件形成。
9.一种等离子体处理方法，其使用施加等离子体激励用的高频电力而在处理容器内的等离子体处理空间生成等离子体的等离子体处理装置，该等离子体处理方法的特征在于：
所述等离子体处理装置包括：施加频率比等离子体激励用的高频低的电位调整用的高频电力的电位调整用高频电源或施加直流电压的直流电源；和位于载置在载置台的被处理体的外侧且与所述载置台相对地配置，只与所述电位调整用高频电源连接、或者与所述电位调整用高频电源和所述直流电源连接的辅助电极，
所述辅助电极在上部电极的外缘与该上部电极隔开配置，
该等离子体处理装置具有所述电位调整用高频电源和所述直流电源，
对从所述电位调整用高频电源向所述辅助电极的高频电力的施加和从所述直流电源向所述辅助电极的直流电压的施加进行切换，
该等离子体处理装置还具有第一切换机构，在所述处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，该第一切换机构根据各蚀刻处理的条件，将来自所述电位调整用高频电源的高频电力的施加目标或来自所述直流电源的直流电压的施加目标，在所述辅助电极与所述上部电极之间切换，
根据所述处理条件，从所述电位调整用高频电源或所述直流电源向所述辅助电极施加高频电力或直流电压。
10.如权利要求9所述的等离子体处理方法，其特征在于：
所述等离子体处理装置除所述电位调整用高频电源和所述直流电源之外，还具有对作为下部电极的所述载置台施加偏压用的高频电力的偏压用高频电源，
在从所述偏压用高频电源施加的高频电力为500W以下的情况下，从所述电位调整用高频电源向所述辅助电极施加高频电力，
在从所述偏压用高频电源施加的高频电力为1500W以上的情况下，从所述直流电源向所述辅助电极施加直流电压。

说明书全文

等离子体处理方法和等离子体处理装置

技术领域

[0001] 本发明涉及对被处理体实施等离子体处理的等离子体处理方法和等离子体处理装置，特别涉及控制壁电位的机构。

背景技术

[0002] 等离子体电位具有比周围的电位高的电位。使用图8所示的平行平板型等离子体处理装置99为例对此进行说明。在处理容器900内的等离子体处理空间中，在偏压电位为负的时刻(阱电位为负)的情况下，在阱电位Vwafer比壁电位Vwall(即地)低的情况下，等离子体电位Vplasma为比壁电位Vwall高的电位。另一方面，在偏压电位为正的时刻(阱电位为正)的情况下，即在阱电位Vwafer比壁电位Vwall高的情况下，等离子体电位Vplasma为比阱电位Vwafer高的电位。

[0003] 处理容器900的壁与等离子体之间的电位差(Vwall-Vplasma)与蚀刻处理的生产性有很大关系。即，如果电位差(Vwall-Vplasma)过大，则等离子体中的离子对壁面的溅射力变强，而且等离子体中的自由基难以沉积于壁面，处理容器的壁被切削，成为产生颗粒、腔室内污染、部件损耗等的原因。

[0004] 另一方面，如果电位差(Vwall-Vplasma)过小，则等离子体中的离子对壁面的溅射力变弱，等离子体中的自由基容易附着于壁面，反应生成物沉积于壁而形成膜。例如，在前工序中进行使用CF类气体的处理的情况下，在处理中CF膜(聚合物)形成于处理容器的壁面。如果在该状态下在下一工序中在同一处理容器内进行使用O2气体的处理，则以CF混在O2的状态形成等离子体，附着于壁面的CF膜的成分进入等离子体中，与其它的物质产生化学反应，对期望的等离子体处理造成不良影响。成为所谓的记忆效应(Memory Effect)的问题。除了该记忆效应的问题之外，附着于壁的膜越多，则需要越频繁地清洁处理容器内，导致生产性的下降、制造成本的增大。

[0005] 进一步，近年来，用户对于提升蚀刻率等而缩短加工时间从而提高生产率的要求增强。根据该要求，需要将更高功率的高频电力供给至处理容器内。当从高频电源输出高功率的高频电力时，对壁面的溅射力变强，而且自由基难以沉积于壁面，壁的切削变大。

[0006] 在专利文献1中，在等离子体处理中对下部电极施加偏压用的高频电力，向下部电极引入离子。在等离子体处理中附着物沉积于上部电极、处理容器的内壁从而需要清洁的情况下，切换开关使上部电极负偏压，对上部电极施加高频电力，对上述电极引入离子。由此，通过离子的引入能够去除沉积于上述电极的附着物。

[0007] 专利文献1：日本特开平8-22980号公报

[0008] 但是，专利文献1是将偏压用的高频电力的施加目标在等离子体处理和清洁处理间切换的技术，因此，不能够解决等离子体处理中壁的切削或膜形成于壁的问题。

[0009] 对此，也考虑控制高频的功率，使得壁不会被过度切削，而且膜不会过度沉积于壁。这是因为，一般来说，处理容器的壁与等离子体间的电位差(Vwall-Vplasma)依存于从电极供给的高频的功率。

[0010] 但是，高频的功率需要设定为用于生成等离子体的最佳的值。因此，施加于壁的电位，不是积极控制的对象，而由高频的功率和处理容器的形状决定。

[0011] 此外，在同一处理容器内连续进行不同的处理的情况下，在每个处理中最佳的高频功率不同，因此，在所有的处理条件下使处理容器的壁与等离子体间的电位差处于期望的范围内是极为困难的。由此，以对于使用的代表性的高频的功率成为最佳的壁与等离子体间的电位差的方式设计处理容器的构造。但是，近年来，在同一处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的多层膜构造的一并蚀刻成为主流。因此，要求在同一处理容器内进行高频功率非常低的条件和非常高的条件的连续处理。由此，进而壁与等离子体间的电位差(Vwall-Vplasma)变得非常大或非常小，上述壁的切削、膜对壁的沉积的问题变大。

发明内容

[0012] 鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种等离子体处理方法和等离子体处理装置，其能够在稳定保持等离子体的状态的同时，根据处理适当地调整壁的电位。

[0013] 为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供一种等离子体处理装置，在处理容器内的等离子体处理空间生成等离子体，对被处理体进行等离子体处理，该等离子体处理装置的特征在于，包括：施加等离子体激励用的高频电力的等离子体激励用高频电源；施加频率比等离子体激励用的高频低的电位调整用的高频电力的电位调整用高频电源和施加直流电压的直流电源中的至少任意一个；载置被处理体的载置台；和位于载置在上述载置台的被处理体的外侧且与上述载置台相对地配置，与上述电位调整用高频电源和上述直流电源中的至少任意一个连接的辅助电极。

[0014] 根据该结构，设置有辅助电极，其位于载置于载置台的被处理体的外侧且与载置台相对地配置，与高频电源和直流电源中的至少任意一个连接。由此，能够对辅助电极施加从高频电源输出的高频电力和从直流电源输出的直流电压中的至少任意一个。

[0015] 根据此前的认知，发明者发现，当对辅助电极施加从直流电源输出的直流电压时，处理容器的壁与等离子体间的电位差(Vwall-Vplasma)变小，当对辅助电极施加从高频电源输出的高频电力时，该电位差(Vwall-Vplasma)变大。

[0016] 由此，在进行反应物容易沉积于壁的处理的情况下，以对辅助电极施加从高频电源输出的高频电力的方式进行控制。由此，处理容器的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)变大，壁面侧的鞘电压变高。据此，在壁面侧的鞘区域，使离子的加速增强，使离子对壁的碰撞力变大，能够抑制反应物对壁的沉积。

[0017] 另一方面，在进行容易切削壁的处理的情况下，以向辅助电极施加从直流电源输出的直流电压的方式进行控制。由此，处理容器的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)变小，壁面侧的鞘电压变低。由此，在壁面侧的鞘区域使离子的加速减弱，使离子对壁的碰撞力变小，能够抑制壁的切削。根据该结构，能够像这样在处理容器内以不过度切削壁而且沉积物不过于附着于壁的方式进行控制。

[0018] 此外，在该结构中，使用频率比等离子体激励用的高频低的电位调整的高频电力，在壁电位的控制中不使用等离子体生成用的高频电源。由此，等离子体生成用的高频电力能够根据处理设定为适合的功率。因此，能够稳定地保持等离子体的状态。进一步，根据该结构，辅助电极位于被处理体的外侧且与载置台相对地配置。由此，上述壁电位的控制独立于用于生成等离子体的控制，不会互相影响。结果，能够在稳定地保持用于被处理体的加工的等离子体的状态的同时，适当地调整壁电位。

[0019] 辅助电极可以在上部电极的外缘与该上部电极隔开配置。

[0020] 也可以是，具有上述电位调整用高频电源和上述直流电源，对从上述电位调整用高频电源向上述辅助电极的高频电力的施加和从上述直流电源向上述辅助电极的直流电压的施加进行切换。

[0021] 也可以是，具有对作为下部电极的上述载置台施加偏压用的高频电力的偏压用高频电源，在从上述偏压用高频电源施加的高频电力为500W以下的情况下，从上述电位调整用高频电源向上述辅助电极施加高频电力，在从上述偏压用高频电源施加的高频电力为1500W以上的情况下，从上述直流电源对上述辅助电极施加直流电压。

[0022] 从上述等离子体激励用高频电源施加的高频电力可以设定为200W以上。

[0023] 在上述处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，可以根据各蚀刻处理的条件，对从上述电位调整用高频电源向上述辅助电极的高频电力的施加和从上述直流电源向上述辅助电极的直流电压的施加进行切换。

[0024] 可以具有第一切换机构，在上述处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，该第一切换机构根据各蚀刻处理的条件，将来自上述电位调整用高频电源或上述直流电源的高频电力或直流电压的施加目标，在上述辅助电极与上述上部电极之间切换。

[0025] 上述电位调整用高频电源和上述偏压用高频电源，由与上述辅助电极和上述下部电极连接的一个高频电源构成，并具有第二切换机构，其对从上述高频电源向上述辅助电极的高频电力的施加和从相同的该高频电源向上述下部电极的高频电力的施加进行切换。

[0026] 上述电位调整用高频电源和上述偏压用高频电源由与上述辅助电极和上述下部电极连接的一个高频电源构成，并且具有功率分配器，其对从上述高频电源向上述辅助电极施加的高频电力和从相同的该高频电源向上述下部电极施加的高频电力的功率比进行分配。

[0027] 上述辅助电极可以由含硅的材料或金属形成。

[0028] 上述处理容器的壁可以由在铝的母材上热喷涂有绝缘物的部件，或者在硅或铝的母材上覆盖有碳化硅的部件形成。

[0029] 为了解决上述问题，根据本发明的另一方面，提供一种等离子体处理方法，其使用施加等离子体激励用的高频电力而在处理容器内的等离子体处理空间生成等离子体的等离子体处理装置，该等离子体处理方法的特征在于：上述等离子体处理装置包括：施加频率比等离子体激励用的高频低的电位调整用的高频电力的电位调整用高频电源和施加直流电压的直流电源中的至少任意一个；和位于载置于载置台的被处理体的外侧且与上述载置台相对地配置，与上述电位调整用高频电源和上述直流电源中的至少任意一个连接的辅助电极，根据上述处理条件，从上述电位调整用高频电源或上述直流电源向上述辅助电极施加高频电力或直流电压。

[0030] 可以是，上述等离子体处理装置除了上述电位调整用高频电源和上述直流电源之外，还具有对作为下部电极的上述载置台施加偏压用的高频电力的偏压用高频电源，在从上述偏压用高频电源施加的高频电力为500W以下的情况下，从上述电位调整用高频电源向上述辅助电极施加高频电力，在从上述偏压用高频电源施加的高频电力为1500W以上的情况下，从上述直流电源向上述辅助电极施加直流电压。

[0031] 如上所述，根据本发明，能够在稳定地保持等离子体的状态的同时，根据处理适当调整壁电位。附图说明

[0032] 图1是表示本发明的第一实施方式的蚀刻装置的整体结构的纵截面图。

[0033] 图2是表示LF功率和离子能的关系的图表。

[0034] 图3是表示直流电压与壁电位的关系的图表。

[0035] 图4是用于说明使用第一实施方式的蚀刻装置的多层膜构造的连续蚀刻的图。

[0036] 图5是表示本发明的第二实施方式的蚀刻装置的整体结构的纵截面图。

[0037] 图6是用于说明利用开关的电力供给的切换的图。

[0038] 图7是用于说明利用功率分配器的电力供给的分配的图。

[0039] 图8是用于说明等离子体处理空间的电位的状态的图。

[0040] 附图标记

[0041] 10 等离子体处理装置

[0042] 40 SiO2膜

[0043] 50 无定形碳膜

[0044] 60 SiON膜

[0045] 70 反射防止膜(BARC)

[0046] 80 抗蚀剂膜

[0047] 100 处理容器

[0048] 105 上部电极

[0049] 110 下部电极

[0050] 120 载置台

[0051] 130 直流电源

[0052] 140 电位调整用高频电源

[0053] 150 等离子体激励用高频电源

[0054] 160 偏压用高频电源

[0055] 165 辅助电极

[0056] 200、205、300 开关

[0057] 400 功率分配器

[0058] U 等离子体处理空间

具体实施方式

[0059] 以下参照附图，详细说明本发明的优选实施方式。另外，在本说明书和附图中，对实质上具有相同功能结构的构成要素标注相同标记，从而省略重复说明。

[0060] (第一实施方式)

[0061] (等离子体处理装置的整体结构)

[0062] 首先，参照图1说明本发明的第一实施方式的等离子体处理装置的整体结构。图1是示意性地表示本实施方式的电容耦合型(平行平板型)的蚀刻装置的纵截面图。蚀刻装置10是在处理容器内部对被处理体进行等离子体处理的等离子体处理装置的一个例子。

[0063] 蚀刻装置10具有对晶片W进行等离子体处理的处理容器100。处理容器100为圆筒状并接地。处理容器100由例如在铝的母材上热喷涂(spraying、喷镀)有绝缘物的部件、在硅或铝的母材上覆盖有碳化硅的部件形成。

[0064] 在处理容器100的内部，上部电极105和下部电极110相对配置，由此构成一对平行平板电极。上部电极105由铝、硅形成，在铝的表面热喷涂氧化铝或氧化钇。多个气体孔105a贯通上述电极105，将从气体供给源115供给的气体从多个气体孔105a导入处理容器内。

[0065] 在下部电极110设置有载置晶片W的载置台120。载置台20由铝等金属形成，经由未图示的绝缘体被支承部件123支承。由此，下部电极110成为电浮起的状态。在载置台120的外周附近，设置有具有细孔的折流板125，以控制气体的流动。折流板125接地。

[0066] 在上部电极105的外周附近配置有环状的辅助电极165。辅助电极165由含有硅的材料或金属形成。在辅助电极165是金属的情况下，在其表面热喷涂氧化铝或氧化钇。辅助电极165利用绝缘部件170、175与上部电极105和处理容器100绝缘。这样，辅助电极165配置为，通过将绝缘部件170夹在中间而在上部电极105的外缘与该上部电极105隔开。此外，辅助电极165配置在晶片W的外侧且与载置台120相对的位置，由此不会对产生的等离子体(主等离子体，Bulk Plasma)造成影响。

[0067] 可变直流电源DC(以下也称为直流电源130)与辅助电极165连接，将从直流电源130供给的直流电流施加于辅助电极165。此外，电位调整用高频电源(LF)140经由匹配器
135与辅助电极165连接，将比等离子体激励用的高频低的300kHz～13.56MHz以下的电位调整用的高频施加于辅助电极165。

[0068] 13.56MHz以下的高频和直流电压对等离子体的生成没有作用。由此，从电位调整用高频电源140和直流电源130施加于辅助电极165的高频电力和直流电压仅作用于离子的引入和壁电位的控制。由此，不会由于直流电源130和电位调整用高频电源140使在处理容器内生成的等离子体产生变动，而且能够控制处理容器的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)。结果，能够进行控制，使得膜不会过于附着于上部电极105和处理容器100的壁，而且不会过于切削上部电极105和处理容器100的表面。

[0069] 另外，在本实施方式中，辅助电极165与直流电源130和电位调整用高频电源140这两者连接，但只要与直流电源130和电位调整用高频电源140中的至少任意一个连接即可。

[0070] 高频电源(HF)150经由匹配器145与下部电极110连接。等离子体激励用高频电源150输出作用于等离子体生成的13.56MHz以上的高频电力(HF功率)。此处，从等离子体激励用高频电源150输出60MHz的高频。从气体供给源115供给的气体被从等离子体激励用高频电源150输出的高频的电场能激励，由此在等离子体处理空间U生成等离子体。在等离子体处理空间U中，利用生成的等离子体对晶片W实施蚀刻处理。其中，等离子体处理空间U是被处理容器100的内壁、折流板125和载置台120包围的空间。

[0071] 偏压用高频电源160经由匹配器155与下部电极110连接。偏压用高频电源160输出比等离子体激励用的高频低的300kHz～13.56MHz以下的偏压用的高频电力(LF功率)。这样对载置台120施加偏置电压，由此将等离子体中的离子向载置台120引入。

[0072] 另外，从等离子体激励用高频电源150输出的高频电力只要为13.56MHz以下即可，例如可以是40MHz、60MHz、100MHz。此外，从偏压用高频电源160输出的高频电力只要为13.56MHz以下即可，例如可以为800kHz、2MHz、3MHz。

[0073] 在处理容器100的底面设置有排气口180，利用与排气口180连接的未图示的排气装置对处理容器100的内部进行排气，将处理容器内维持为期望的真空状态。

[0074] (向辅助电极的DC、LF供给)

[0075] 在此，详细说明对于上述结构的蚀刻装置10的DC、LF向辅助电极165的供给。

[0076] 近年来，在同一处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的一并蚀刻成为主流。因此，要求在一个处理容器内进行高频的功率非常低的条件和非常高的条件的连接步骤。由此，处理容器100的壁面与等离子体间的电位差(Vwall-Vplasma)变得非常大或非常小，壁的切削和对壁的沉积的问题变得严重。

[0077] 对于该问题，发明者发现，如果将从直流电源130输出的直流电压施加于辅助电极165，则处理容器100的壁与等离子体间的电位差(Vwall-Vplasma)变小，如果将从电位调整用高频电源140输出的高频电力施加于辅助电极165，则该电位差(Vwall-Vplasma)变大。

[0078] 由此，在进行反应物容易沉积于壁的处理的情况下，以向辅助电极165施加从电位调整用高频电源140输出的高频电力的方式进行控制。由此，处理容器的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)变大，壁面侧的鞘电压变高。于是，在壁面侧的鞘区域使离子的加速增强，使离子对壁的碰撞力变大，能够抑制反应物沉积于壁。

[0079] 另一方面，在进行容易切削壁的处理的情况下，以向辅助电极165施加从直流电源130输出的直流电压的方式进行控制。由此，处理容器的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)变小，壁面侧的鞘电压变低。由此，在壁面侧的鞘区域使离子的加速减弱，使离子对壁的碰撞力变小，能够抑制壁的切削。根据该结构，能够像这样在处理容器内以不过度切削壁而且沉积物不过于附着于壁的方式进行控制。参照图2和图3说明上述理论。

[0080] 图2表示将施加于下部电极的等离子体激励用的高频电力(HF功率)固定于1500W，使施加于下部电极的偏压用的高频电力(LF功率)可变并表示于横轴，将等离子体+
中的氩离子Ar 的最大能量表示于纵轴时的颗粒产生和聚合物附着的状态。从偏压用高频电源输出不作用于等离子体的生成的13.56MHz以下的偏压用的高频电力。图表上的直线从上向下表示下述情况：偏压用的高频电力为2MHz且A/C比为6的情况；偏压用的高频电力为13MHz且A/C比为4的情况；偏压用的高频电力为13MHz且A/C比为6的情况。此处，A/C比是表示阳极电极和阴极电极间的非对称性，例如侧壁(阳极)的面积和晶片侧(阴极)的面积比。

[0081] 该图表表示，在离子的最大能量为150(eV)以上时，可能由于壁的切削而产生颗粒，在为75(eV)以下时可能在壁上附着聚合物。但是，在任一个条件的情况下，在上述连续步骤的处理中将离子的最大能量控制为75(eV)～150(eV)几乎是不可能的。

[0082] 此处，当比较图表内的三条直线时可知，在所有的情况下，LF功率越高，溅射力越大，越容易切削壁。由此可知，与不施加偏压用的高频电源的LF功率的情况相比，施加高频电源的LF功率更能够使壁的电位变高而增加溅射力。由此可以，为了防止膜向壁的附着，可以施加高频电源的LF功率。

[0083] 在以上的说明和图2中，说明了施加于下部电随遇而安的偏压用高频电力与溅射力的关系，但对其它部件施加同程度的频率的高频电力时，也能够根据同样的原理导出高频电力与溅射力的关系。

[0084] 图3中表示对上部电极105施加0V、-150V、-300V的直流电压DCS的情况下的直流电压DCS与壁电位的关系。图3中使施加于下部电极110的偏压用的高频电力(LF功率)可变并表示于横轴，表示使LF功率变化时的壁电位。另外，此时的处理条件是，压力为300mT、气体为C4F6气体/O2气体/Ar气体＝70/70/200sccm、40MHz的RF功率为1500W。

[0085] 观察图3的三条直线可知，与不施加直流电压DCS的情况(0V)相比，施加直流电压DCS的情况下(-150V、-300V)壁电位变低。由此可知，为了防止壁的切削，可以将直流电压DCS施加于上部电极。

[0086] 在以上的说明和图3中，说明了施加于上部电极105的直流电压DCS与壁电位的关系，但对其它部件施加直流电压DCS时，也能够根据同样的原理导出直流电压DCS与壁电位的关系。

[0087] 利用施加于下部电极110的高频电力(HF功率)，等离子体主要产生于晶片W的上方。由此，在本实施方式中，如前所述，将辅助电极165配置在上部电极105的外周附近且位于晶片W的外侧。由此，不会对利用施加于下部电极110的HF功率的等离子体生成造成影响，能够利用施加于辅助电极165的LF功率或直流电压仅控制壁电位。

[0088] 根据以上内容，通过从直流电源130或电位调整用高频电源140对辅助电极165施加直流电压或LF功率，不使在处理容器内生成的等离子体变动地控制处理容器100的壁与等离子体的电位差(Vwall-Vplasma)，能够成为处理容器100的壁不被过度切削，而且不过于附着有膜的状态。

[0089] (多层膜的连续蚀刻的具体例)

[0090] 接着，使用本实施方式的蚀刻装置10，对在同一处理窗口内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况的具体例，参照图4进行说明。此处，如图4(a)所示，在硅基板Si上，按照从下向上的顺序依次叠层有Si02膜40、无定形碳膜50、SiON膜60、反射防止膜(BARC)70、抗蚀剂膜80。

[0091] (反射防止膜BARC+SiON膜的蚀刻)

[0092] 在本例的多层膜的连续蚀刻中，首先，将抗蚀剂膜80作为掩模，蚀刻反射防止膜70和SiON膜60。此时的处理条件是，压力/100mT、气体种/CF4气体、气体流量/200sccm、施加于下部电极110的高频电力(等离子体激励用高频电源150)/频率40MHz/功率1000W、施加于下部电极110的高频电力(偏压用高频电源160)/频率3MHz/功率0W。在该处理中LF功率不施加于下部电极110。由此，在处理中壁不被碰撞。因此膜容易附着于壁。从而，通过对辅助电极165施加电位调整用高频电源140的LF功率，使壁的电位升高。由此，能够提高对壁的溅射力而防止膜向壁的附着。

[0093] (无定形碳(amorphous carbon、非晶碳)膜a-Carbon的蚀刻)

[0094] 接着，蚀刻图4(b)所示的无定形碳(α-碳)膜50。此时的处理条件是，压力/10mT、气体种/O2气体/COS气体的混合气体、气体流量/400/20sccm、施加于下部电极110的高频电力(等离子体激励用高频电源150)/频率40MHz/功率1000W、施加于下部电极110的高频电力(偏压用高频电源160)/频率3MHz/功率0W。在该处理中也不对下部电极110施加LF功率，因此壁不被碰撞。但是，在本处理中由于气体种使得膜不附着于壁。根据以上内容，在进行本蚀刻时，可以不对辅助电极165施加电力。

[0095] (SiO2膜的蚀刻)

[0096] 接着，蚀刻图4(c)所示的SiO2膜40。此时的处理条件是，压力/30mT、气体种/C4F6/O2/Ar的混合气体、气体流量/70/70/200sccm、施加于下部电极110的高频电力(等离子体激励用高频电源150)/频率40MHz/功率1500W、施加于下部电极110的高频电力(偏压用高频电源160)/频率3MHz/功率4500W。在该处理中，从偏压用高频电源160输出的LF功率为4500W，因此壁被碰撞。因此，壁被切削。从而，对辅助电极165施加直流电压DCS以降低壁的电位。由此，能够使壁电位下降，减弱溅射力，防止壁的切削。

[0097] 这样，在本实施方式中，根据同一处理容器内的多层膜的连续蚀刻处理，在各处理开始之前切换直流电源130和电位调整用高频电源140与辅助电极165的连接。由此，能够调整壁电位，抑制颗粒的产生和膜向壁的附着，控制为壁不会被过度切削，而且沉积物不会过于附着于壁。

[0098] 特别是，在HARC(High Aspect Ratio Contact，高深宽比接触)中，一般将2MHz左右的低频用作偏压用的高频电力。由此，如图2所示，在施加于下部电极110的高频电力为500W以下的情况下，聚合物可能会附着，在施加于下部电极110的高频电力为1500W以上的情况下，可能产生颗粒。因此，优选使直流电源130和电位调整用高频电源140以上述功率为基准进行切换。

[0099] 即，在从偏压用高频电源160施加的高频电力为500W以下的情况下，从电位调整用高频电源140向辅助电极165施加高频电力，在从偏压用高频电源160施加的高频电力为1500W以上的情况下，从直流电源130向辅助电极165施加直流电压。由此，在HARC等处理中，即使在将2MHz左右的低频用作偏压用的高频电力的情况下，也能够控制为壁不会被过度切削，而且沉积物不会过于附着于壁。

[0100] 另外，在从偏压用高频电源160施加的高频电力大于500W小于1500W的情况下，不用担心颗粒的产生和聚合物的附着。由此，在该范围中，不需要从直流电源130和电位调整用高频电源140向辅助电极165施加电力。

[0101] 此外，这样的直流电源130和电位调整用高频电源140的电力施加的控制，以从等离子体激励用高频电源150输出的高频的功率设定为200W以上的情况为基准。

[0102] (第二实施方式)

[0103] 接着，参照图5说明本发明的第二实施方式的蚀刻装置的整体结构。在第二实施方式的蚀刻装置10中，直流电源130和电位调整用高频电源140与上部电极105和辅助电极165的连接与第一实施方式不同。由此以其不同点为中心进行说明，省略与第一实施方式相同的结构。

[0104] 本实施方式的直流电源130和电位调整用高频电源140不仅与辅助电极165连接，也与上部电极105连接。在直流电源130和电位调整用高频电源140与上部电极105之间设置有开关200。在直流电源130和电位调整用高频电源140与辅助电极165之间设置有开关205。

[0105] 开关200和开关205是第一切换机构的一个例子，该第一切换机构根据各蚀刻处理的条件，将来自电位调整用高频电源140或直流电源130的高频电力或直流电压的施加目标，在辅助电极165与上部电极105之间切换。

[0106] 在本实施方式中，在处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处时的情况下，根据各蚀刻处理的条件，对从电位调整用高频电源140或直流电源130向辅助电极165的电力的施加和从电位调整用高频电源140或直流电源130向上部电极105的电力的施加进行切换。

[0107] 当使开关200断开且使开关205导通时，与第一实施方式同样，直流电源130和电位调整用高频电源140与辅助电极165连接。由此，能够使用直流电原130和电位调整用高频电源140进行与处理对应的壁电位的控制。

[0108] 另一方面，当使开关200导通且使开关205断开时，直流电源130和电位调整用高频电源140与上部电极105连接。由此，能够使用直流电源130和电位调整用高频电源140控制等离子体的特性、上部电极105的表面状态。

[0109] 例如，当从电位调整用高频电源140向上部电极105施加13.56MHz以下的高频电力时，能够不对生成的等离子体造成影响地将离子引入上部电极105。这样，在上部电极105的表面使离子与包含由硅形成的部分的上部电极105碰撞，从而能够抑制膜沉积于上部电极105。

[0110] 当从直流电源130向上部电极105施加直流电压时，能够促进离子对上部电极105的碰撞，能够抑制聚合物膜向上部电极105的沉积。

[0111] 此外，当从直流电源130向上部电极105施加直流电压时，仅离子能够到达上部电极105的表面附近。由此，电子碰到上部电极105时通常会消失，但如果施加直流电压，则电子不能够接近上部电极105的表面附近，因此能够抑制上部电极105的表面的电子的消耗。从而能够提高等离子体密度。进一步，当离子碰撞到上部电极105的金属材料时，放出二次电子。由此，能够向晶片W照射电子束，能够有助于晶片W的加工。

[0112] 以上，根据本实施方式，将来自直流电源130和电位调整用高频电源140的供电目标在上部电极105与辅助电极165之间切换。由此，在直流电源130和电位调整用高频电源140的供电目标为辅助电极165的情况下，与第一实施方式同样，能够控制壁电位，防止壁的切削和附着物向壁的沉积。另一方面，在将直流电源130和电位调整用高频电源140的供电目标切换为上部电极105的情况下，能够使用直流电源130和电位调整用高频电源140控制等离子体的特性、上部电极105的表面状态。

[0113] 另外，在希望除去附着于上部电极105和壁这两者的膜的情况下，使开关200和开关205两者均导通，对上部电极105和辅助电极165两者施加直流电压或高频电力。

[0114] (第三实施方式)

[0115] 接着，参照图6说明本发明的第三实施方式的蚀刻装置的整体结构。第三实施方式的蚀刻装置10中，在将施加于辅助电极165的高频电力的供给源兼用作向下部电极110施加偏压用的电压的偏压用高频电源160的方面，与使施加于辅助电极165的高频电力的供给源(电位调整用高频电源140)与偏压用高频电源160不同的第一实施方式不同。由此，在该不同点为中心进行说明，省略对与第一实施方式相同的结构的说明。

[0116] 在本实施方式中，第一实施方式的电位调整用高频电源140不存在，仅由与辅助电极165和下部电极110连接的偏压用高频电源160构成。在偏压用高频电源160与辅助电极165之间设置有开关300。开关300是第二切换机构的一个例子，该第二切换机构对从偏压用高频电源160向辅助电极165的高频电力的施加和从相同的该高频电源160向下部电极110的高频电力的施加进行切换。

[0117] 在本实施方式中，在处理容器内连续进行多层膜构造的不同的多个蚀刻处理的情况下，根据各蚀刻处理的条件，切换从偏压用高频电源160向辅助电极165的电力的施加和从偏压用高频电源160向下部电极110的电力的施加。

[0118] 据此，当使开关300与辅助电极165侧连接时，偏压用高频电源160和辅助电极165连接。由此，能够使用直流电源130和偏压用高频电源160进行与处理对应的壁电位的控制。

[0119] 另一方面，当使开关300与下部电极110侧连接时，偏压用高频电源160和下部电极110连接。由此，能够使用偏压用高频电源160控制离子向晶片W的引入。在该情况下，直流电源130与辅助电极165连接，因此能够使用直流电源130进行与处理对应的壁电位的控制。

[0120] 以上，根据本实施方式，通过设置有将偏压用高频电源160的供电目标在下部电极110和辅助电极165之间切换的切换机构，能够仅使用现有的偏压用高频电源160进行与处理对应的壁电位的控制和离子向晶片W的引入的控制

[0121] (第四实施方式)

[0122] 接着，参照图7说明本发明的第四实施方式的蚀刻装置的整体结构。第四实施方式的蚀刻装置10中，在将施加于辅助电极165的高频电力的供给源兼用作向下部电极110施加偏压用的电压的偏压用高频电源160的方面与第三实施方式相同。但是，在第四实施方式中，在电力供给时的功率分配中使用功率分配器400这一点与使用开关300切换供电目标的第三实施方式不同。由此，以该不同点为中心进行说明，省略与第三实施方式相同的结构的说明。

[0123] 在本实施方式中，不存在电位调整用高频电源140，仅由与辅助电极165和下部电极110连接的偏压用高频电源160构成。在连接偏压用高频电源160与辅助电极165和下部电极110的电源线上，设置有功率分配器400。

[0124] 功率分配器400对从偏压用高频电源160向辅助电极165施加的电力和从偏压用高频电源160向下部电极110施加的电力分配不同的功率。例如，此处，功率分配器400向下部电极110供给300W的LF功率，向辅助电极165供给400W的LF功率。

[0125] 以上，根据本实施方式，能够对从偏压用高频电源160供向下部电极110和辅助电极165的功率进行分配而供给电力。由此，能够使使用现有的偏压用高频电源160同时进行与处理对应的壁电位的控制和离子向晶片W的引入控制。

[0126] 如以上所说明的那样，能够使用上述各实施方式的蚀刻装置10实施本实施方式的等离子体处理方法。由此，在多层膜构造的一并蚀刻中，即使在同一处理容器内进行高频的功率非常低的条件和非常高的条件的连续步骤，也能够利用调整机构的位置调节，控制为壁不被过度切削，而且沉积物不过于附着于壁的状态。结果，能够减少颗粒、处理容器内的污染问题、部件的消耗问题、记忆效应的问题。

[0127] 以下参照附图详细说明了本发明的优选实施方式，但本发明当然并不限定于该例子。本发明所属的技术领域的技术人员在权利要求的范围所记载的技术思想的范围内，能够想到各种变更例或修正例，应该了解的是这些也当然属于本发明的技术范围。

[0128] 例如，本发明的等离子体处理装置也可以具有未图示的第三切换机构，其对从直流电源130向辅助电极165的直流电压的施加和从电位调整用高频电源140向辅助电极165的高频电力的施加进行切换。此外，也可以代替第三切换机构，在直流电源130的下游侧和匹配器135的下游侧设置未图示的滤波器。

[0129] 此外，在本发明的等离子体处理装置中，未图示的控制部与直流电源130和电位调整用高频电源140连接。利用控制部控制从直流电源130和电位调整用高频电源140中的哪一个向辅助电极165施加电力。此外，控制部也与图5的开关200、205(第一切换机构)、图6的开关300(第二切换机构)、未图示的第三切换机构、图7所示的功率分配器400连接，控制各切换机构的切换和功率分配的比率。

[0130] 一般来说，在平行平板型等离子体处理装置中，在进行压力为100mT以下的处理的情况下，整体生成等离子体。另一方面，在进行压力为100mT以上的处理的情况下，在施加的一侧产生等离子体。由此，在对上部电极或下部电极中的任一个施加等离子体激励用的高频电力的情况下，特别是在压力为100mT以上的处理中，在被施加的电极侧附近生成等离子体。由此，对上部电极施加等离子体激励用的高频电力的情况下，有时能够更有效地利用各实施方式的向辅助电极的电力施加来控制壁的切削和沉积物向壁的附着。

[0131] 另一方面，在以生成的等离子体不杂乱的方式对下部电极施加等离子体激励用的高频电力的情况下，可能上述各实施方式的效果更容易发挥。

[0132] 利用本发明的等离子体处理装置进行等离子体处理的被处理体并不限于硅晶片，也可以是FPD(Flat Panel Display：平板显示器)用基板或太阳能电池用基板等。

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