KR100908939B1 - 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 평행평판형 플라즈마 처리장치에 있어서, 기판의 가공에 적합한 이온 에너지를 갖고, 더욱이 그 이온 에너지 폭을 작게 해서 가공형상을 정교하게 제어하는 것이 가능한 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법을 제공한다.
내부가 진공으로 유지된 챔버와, 이 챔버 내에 배치되어 주면 상에서 처리해야 할 기판을 유지하도록 구성된 RF 전극, 상기 챔버 내에서 상기 RF 전극과 대향하도록 배치된 대향전극, 상기 RF 전극에 대해 소정 주파수의 RF 전압을 인가하기 위한 RF 전압 인가수단 및, 상기 RF 전극에 대해 상기 RF 전압과 중첩하도록 해서 소정의 펄스전압을 인가하기 위한 펄스전압 인가수단으로, 목적으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치를 구성한다.

Description

기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 {APPARATUS AND METHOD FOR PLASMA TREATING THE SUBSTRATE}
본 발명은, 진공챔버 내에서 RF 전극과 대향전극이 서로 대향하도록 배치되고, 그들 사이에 생성된 플라즈마에 의해 상기 RF 전극 상에 유지된 기판을 가공하는, 이른바 평행평판형 플라즈마 처리장치 및 그 플라즈마 처리방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판에 대해 배선 등을 실행할 때에는, 상기 기판에 대해 미세한 가공처리를 실시할 필요가 있고, 그 때문에 종래에는 플라즈마를 이용한 처리장치가 빈번하게 이용되고 있었다.
종래의 플라즈마 처리장치에 있어서는, 미리 소정의 진공도까지 배기된 진공챔버 내에, 고주파(RF) 전극과 대향전극이 서로 대향하도록 해서 배치되고, RF 전극의 대향전극과 대향하는 주면(主面) 상에 처리에 제공해야 할 기판이 유지되어 있는, 이른바 평행평판형의 플라즈마 처리장치를 구성하고 있다. 가스 도입관으로 부터는 플라즈마 생성 및 그에 따라 기판의 가공에 제공해야 할 가스를 화살표로 나타낸 바와 같이 해서 챔버 내로 도입함과 더불어, 도시하지 않은 진공챔버를 이용해서 배기구로부터 챔버 내를 진공배기하도록 해서 구성하고 있다.
다음에, 13.56㎒의 상업용 RF 전원으로부터 정합기(整合器)를 매개로 해서 RF 전극으로 RF(전압)를 인가함으로써, RF 전극 및 대향전극 사이에 플라즈마를 생성시키도록 하고 있다.
이 때, 플라즈마 중의 정(正: 양)이온은 RF 전극 상에 생기는 부(負: 음)의 자기 바이어스 전위(Vdc)에 의해 RF 전극 상의 기판으로 고속으로 입사하게 된다. 그 결과, 그때의 기판 입사 에너지를 이용해서 기판 상의 표면반응을 유발하고, 반응성 이온에칭(Reactive Ion Etching: RIE), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 임플라[ion impla: ion implantation(이온 주입)] 등의 플라즈마 기판처리가 실행된다. 특히, 기판을 가공한다고 하는 관점으로부터는, 주로 RIE가 이용된다. 따라서, 이하에서는 특히 RIE를 이용한 기판처리를 중심으로 해서 상세히 설명한다.
상술한 바와 같은 플라즈마 처리장치에 있어서는, RF 전력(power) 증대와 더불어 Vdc(평균의 기판 입사 에너지)가 증대하기 때문에, 처리속도 조정, 가공형상 조정을 위해 주로 RF 전력에 의한 Vdc의 조정이 실행되고 있다. 또 Vdc가 의존하는 압력이나 전극형상으로도 일부 조정할 수 있다.
그렇지만, 상술한 바와 같이 해서 장치 내에 생성된 플라즈마 내의 이온 에너지는 저에너지 측 피크와 고에너지 측 피크의 2가지로 분할되고, 그 에너지 폭 (ΔE)은 플라즈마 발생조건에 따라 수 10∼수 100[eV]로 된다. 따라서, Vdc를 기판처리에 최적의 에너지로 조정한 경우에 있어서도, 기판으로 입사하는 이온에는 에너지가 지나치게 높은 이온(고에너지 측 피크)과 지나치게 낮은 이온(저에너지 측 피크)이 존재하게 된다.
따라서, 예컨대 RIE에 있어서는, 고에너지 측 피크에 상당하는 에너지의 이온으로 기판처리를 실시한 경우는, 불균일 절삭을 유발해서 가공형상을 악화시키는 경향이 있다. 한편, 저에너지 측 피크에 상당하는 에너지의 이온으로 기판처리를 실시한 경우는, 표면반응 임계치 이하에서 기판처리에 전혀 기여하지 않거나, 혹은 이방성 열화(이온 입사각도가 열속도로 넓어짐)에 따라 가공형상을 악화시키는 경향이 있다.
최근의 반도체 프로세스에 있어서는, 점점 축소되어 가는 반도체 디바이스·각종 막·복합막의 RIE에 대응해서 가공형상을 정교하게 제어하기 위해 이온 에너지의 협대역화(작은 ΔE의 실현)와 평균 에너지값의 최적 조정(Vdc의 최적화)이 필요하게 된다.
이온 에너지 협대역화를 위해서는, RF 주파수의 고주파화(일본 특개평2003-234331호 공보)나 펄스 플라즈마화(J. Appl. Phys. Vol86 No2 643(2000))가 검토되고 있다.
또, 플라즈마 생성은 크게 나누어 유도결합형과 용량결합형으로 대별되지만, 가공형상의 정밀제어의 관점으로부터 부차반응을 억제하기 위해 플라즈마 체적을 작게 해서 대류시간을 작게 하는 것이 유효하고, 이러한 관점으로부터 체적이 큰 유도결합형 프레임 메모리와 비교해서 용량결합형의 평행평판형 플라즈마가 유리하다.
또, Vdc와 플라즈마 밀도의 제어성 향상을 목적으로 평행평판의 전극에 2개의 다른 주파수의 RF를 도입하고, 높은 주파수(예컨대 100㎒)의 RF로 플라즈마 밀도를, 낮은 주파수(예컨대 3㎒)의 RF로 Vdc를 독립적으로 제어하는 방법도 고안되어 있다(일본 특개평2003-234331호 공보). 이 경우는, 고주파용 전원 및 고주파용 정합기에 덧붙여서, 저주파용 전원 및 저주파용 정합기를 설치하여 상술한 고주파의 RF 및 저주파의 RF가 RF 전극에 대해 중첩할 수 있도록 하고 있다.
한편, 청정(淸淨) 프로세스, 프로세스 안정의 관점으로부터 대향전극은 접지전위인 것이 유리하게 된다. 대향전극에 RF를 인가하면 대향전극면에서 생성되는 Vdc에 의해 대향전극이 부식하여 먼지 제공원(dust source), 프로세스 불안정화원(不安定化源)으로 된다. 그 때문에, 2개의 RF는 기판이 설치된 RF 전극에 중첩되는 일도 있다.
[특허문헌1] 일본 특개평2003-234331호 공보
[비특허문헌1] G. Chen, L. L. Raja, J. Appl. Phys. 96, 6073(2004)
[비특허문헌2] J. Appl. Phys. Vol86 No2 643(2000)
이온 에너지 협대역화를 위해 검토되고 있는 고주파화 기술은, 이온의 전계로의 추종이 없어지기 때문에 ΔE의 협대역화에 효과가 크지만, 에너지(Vdc)는 작아진다. 예컨대, 100㎒, 2.5㎾(300㎜ 서셉터, 50mTorr, Ar 플라즈마)에서는, Vdc의 절대값이 산화막이나 질화막의 임계치(약 70eV) 이하로 되어 속도가 극단적으로 느려져 실용범위를 넘는다.
한편, RF 전력을 크게 해서 평균에너지를 크게 하면, RF 전력에 의한 조정 시에는 Vdc와 ΔE가 거의 비례하기 때문에, 에너지의 협대역화 효과는 작아진다. 더욱이, 100㎒에서 Vdc 100V를 달성하기 위해 대략 7㎾의 큰 RF 전력이 필요하게 되어, 시판되고 있는 고주파 전원의 출력상한(5∼10㎾)으로부터 충분히 큰 이온 에너지로 조정하는 것은 곤란하게 된다. 즉, RF 고주파화 기술은 표면 반응에너지 임계치가 작은 플라즈마 처리에는 대응할 수 있어도, 임계치 에너지가 큰(70eV 이상) 플라즈마 처리에는 Vdc 조정이 어려워 대응이 곤란하다.
또, 2주파(Dual: 듀얼) RF 중첩에 있어서는, 낮은 주파수에 기인하는 이온 에너지 폭(ΔE)이 커서 협대역화는 바람직하지 않다.
한편, 펄스 기술은 주기적 DC전위에 의해 이온 에너지를 보다 직접적으로 제어하기 때문에, 에너지의 협대역화 및 에너지값의 조정에 유리하지만, 급준(急峻)한 인가전압 변화, 전압 OFF시의 플라즈마 밀도 저하, 재전압인가 시의 대전류에 의해 플라즈마는 불안정하게 된다. 특히 절연물이 기판 표면에 있는 플라즈마 처 리의 경우는, 모인 표면전하가 1주기의 사이에 빠져 나가기 어려워, 플라즈마가 불안정하게 되어 플라즈마 소멸에 이른다. 또, 간헐적인 대전류 유입에 의해 디바이스로의 전기적 대미지도 발생한다. 그 때문에, 안정한 평행평판형 펄스 플라즈마를 생성하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 상술한 문제를 감안해서 이루어진 것으로, 진공챔버 내에서 RF 전극과 대향전극이 서로 대향하도록 배치되고, 그들 사이에 생성된 플라즈마에 의해 상기 RF 전극 상에 유지된 기판을 가공하는, 이른바 평행평판형 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 기판의 가공에 적합한 이온 에너지를 갖고, 더욱이 그 이온 에너지 폭을 작게 해서 가공형상을 정교하게 제어하는 것이 가능한 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 한 태양은,
내부가 진공으로 유지된 챔버와,
상기 챔버 내에 배치되어 주면 상에서 처리해야 할 기판을 유지하도록 구성된 RF 전극,
상기 챔버 내에서 상기 RF 전극과 대향하도록 배치된 대향전극,
상기 RF 전극에 대해 소정 주파수의 RF 전압을 인가하기 위한 RF 전압 인가수단 및,
상기 RF 전극에 대해 상기 RF 전압과 중첩하도록 해서 소정의 펄스전압을 인 가하기 위한 펄스전압 인가수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
또, 본 발명의 한 태양은,
내부가 진공으로 유지된 챔버 내에, 주면 상에서 처리해야 할 기판을 유지하도록 구성된 RF 전극을 배치하는 공정과,
상기 챔버 내에서 상기 RF 전극과 대향하도록 대향전극을 배치하는 공정,
상기 RF 전극에 대해 소정 주파수의 RF 전압을 인가하는 공정 및,
상기 RF 전극에 대해 상기 RF 전압과 중첩하도록 해서 소정의 펄스전압을 인가하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 태양에서는, RF 전극에 대해 RF 전압을 인가하는 것이 아니라, 더욱이 펄스전압을 인가(중첩)하도록 하고 있다. 따라서, 상기 펄스전압의 펄스폭(t1)이나 반복시간(t2), 나아가서는 펄스전압값(Vpulse)을 여러 가지로 제어함으로써, 종래와 같은 이온 에너지의 저에너지 측 피크를 고에너지 측 피크와 비교해서, 기판 가공에 기여하지 못하는 극히 낮은 에너지 범위로 시프트시키거나, 상기 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크를 극히 근접시키거나 할 수 있게 된다.
전자의 경우는, 특히 이온 에너지의 고에너지 측 피크만을 최적의 에너지 범위 내로 설정함으로써, 이 고에너지 측 피크에 상당하는 에너지의 이온만을 이용해서 기판의 처리(가공)를 실행할 수 있다. 즉, 그 고에너지 측 피크가 본래적으로 가진 협대역화 특성을 이용함과 더불어, 전술한 에너지 범위의 최적화를 실행하면, 기판의 가공형상을 정교하게 제어할 수 있게 된다(제1가공방법).
후자의 경우는, 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크가 극히 근접하게 되므로, 이들을 일체화한 에너지 피크로 간주할 수 있다. 즉, 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크가 극히 근접해서 존재함으로써, 이들을 일괄해서 협대역화한 에너지 폭을 가진 단일 에너지 피크로 취급할 수 있다. 따라서, 이 단일화된 에너지 피크의 에너지 범위의 최적화와, 상기 저에너지 측 피크 및 상기 고에너지 측 피크의 근접 정도, 즉 상기 단일화된 에너지 피크의 협대역화 정도의 최적화를 실행하면, 상기 단일화된 에너지 피크에 상당하는 에너지를 가진 이온을 이용해서 기판의 가공형상을 정교하게 제어할 수 있다(제2가공방법).
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 진공 챔버 내에서, RF 전극과 대향전극이 상호 대향하도록 배치되고, 그들 사이에 생성된 플라즈마에 의해 상기 RF 전극 상에 유지된 기판을 가공하는, 이른바 평행평판형 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 기판의 가공에 적합한 이온 에너지를 갖고, 더욱이 그 이온 에너지 폭을 작게 해서, 가공형상을 정교하게 제어하는 것이 가능한 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법을 제공할 수 있다.
(실시형태)
이하, 본 발명의 기판의 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법에 대해 발명을 실시하기 위한 실시형태를 기초로 해서 상세히 설명한다.
본 발명의 일례에 있어서는, 상기 RF 전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)가 50㎒ 이상이고, 상기 펄스전압 인가수단은 적어도 상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 펄스전압값 Vpulse(V)를 제어하기 위한 제어기구를 갖추며, 이 제어기구에 의해 상기 펄스폭(t1)이 t1≥2π/(ωp/ 5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0Mi)1/2, e: 전자소량(電子素量), ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되고, 펄스전압값 Vpulse가 ｜Vp-p｜＜｜Vpulse｜(Vp-p는 상기 RF 전압의 전압값)로 되도록 제어한다. 이에 따라, 상술한 제1가공방법을 간편하면서 양호한 상태에서 실시할 수 있다.
또, 본 발명의 일례에 있어서는, 상기 펄스전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)가 50㎒ 이상이고, 상기 펄스전압 인가수단은 적어도 상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 반복시간 t2(s)을 제어하기 위한 제어기구를 갖추고, 이 제어기구에 의해 상기 펄스폭(t1) 및 반복시간(t2)이 2π/ωrf＜t1＜t2＜2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0 Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되도록 제어한다. 이에 따라, 상술한 제2가공방법을 간편하면서 양호한 상태에서 실시할 수 있다.
한편, 상기 어느 예에 있어서도, 상기 RF 전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)를 50㎒ 이상으로 하는 것은, RF 전압에 기인한 평균의 기판 입사 에너지(Vdc)를 기판 처리에 영향을 주지 않는 충분히 낮은 값으로 하기 위함이다. 바꾸어 말하면, 본 발명의 상기 태양에 있어서, RF 전극에 대해 항상 RF 전압을 인가하는 것은, 플라즈마를 효율좋게 생성하는 것, 및 기판 상에 절연성의 막이 퇴적된 경우에 있어서도 효율좋게 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마로 기판의 가공을 실현시키는 것 등을 위함이다.
따라서, 본 발명의 상기 태양에서는, 기판 처리는 주로 RF 전압에 중첩된 펄스전압에 의해 이루어지는 것으로 된다.
또, RF 전압의 주파수가 증대됨에 따라, 기판으로 입사시키는 이온 에너지의 저에너지 측 피크 및 고에너지 측 피크 사이의 이온 에너지 폭(ΔEi)이 감소한다. 따라서, RF 전압의 주파수를 증대시켜, 특히 50㎒ 이상으로 함으로써, 상술한 바와 같은 상기 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크를 극히 근접시켜 협대역화해서 단일의 에너지 피크로 간주하고, 이 단일화된 에너지 피크에 상당하는 에너지의 이온을 이용해서 기판 가공할 때에 유리하게 된다.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 펄스전압은 부(負)의 펄스전압으로 할 수 있 다. 일반적으로, RF 전압의 인가에 의해 플라즈마를 생성시킨 경우에는, 상기 RF 전압이 인가된 RF 전극은 자기(自己) 바이어스의 원리에 의해 부전위로 된다. 따라서, 상기 RF 전극 근방의 정이온은 부전위 측으로 시프트한 주기적인 전압(RF 전압)의 영향을 받아 이 RF 전압을 가속전압으로 해서 기판에 충돌하여, 상기 기판의 가공 등의 처리를 실행한다. 이러한 관점으로부터, 상기 펄스전압을 정전압으로 해 버리면, 상기 RF 전압을 부분적으로 캔슬(cancel: 삭제)해 버리게 되어 상기 정이온에 대해 양호한 가속전압을 형성할 수 없게 되어 버린다.
따라서, 상기 펄스전압을 부의 펄스전압으로 함으로써, 상술한 바와 같은 문제를 회피할 수 있다.
한편, 상기 RF 전압 인가수단은, 상기 RF 전압을 투과함과 더불어 상기 펄스전압을 차단하기 위한 하이패스필터(high pass filter: 고역통과필터)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 펄스전압이 상기 RF 전압 인가수단 내로 유입하여 그 동작특성을 열화시키거나, 동작 자체가 불능으로 된다거나 하는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 발명의 일례에 있어서는, 상기 챔버 내의 적어도 상기 RF 전극과 상기 대향전극 사이에 존재하는 이온의 에너지 상태를 모니터링하기 위한 이온 에너지 검지수단을 구비한다. 이 경우, 예컨대 프로세스의 진행상황 또는 프로세스의 절환에 따라, 상기 기판으로 입사시키는 이온 에너지 및 그 이온 에너지 폭의 적어도 한쪽을 변화시키는 것이 요구되는 경우, 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π) 및 전압값(Vp-p)과, 상기 펄스전압의 펄스폭(t1), 반복시간(t2) 및 펄스전압값(Vpulse) 의 적어도 하나를 변경함과 더불어, 그 변경에 따른 상기 에너지 상태를 축차적으로 모니터링할 수 있다.
즉, 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π) 등의 파라미터의 변경에 의한 이온의 에너지 상태변화를 곧바로 알 수 있게 되므로, 상기 파라미터 변경을 적절히 실시하여 소망하는 이온 에너지 상태를 신속히 형성할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에서의 「RF 전압 인가수단」이라 함은, 당업자에 있어서 당연히 생각해낼 수 있는 RF 제너레이터 및 임피던스(impedance) 정합기를 포함할 수 있다. 또, 필요에 따라 적절히 증폭기를 포함할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서의 「펄스압 인가수단」이라 함은, 당업자에 있어서 당연히 생각해낼 수 있는 펄스 제너레이터 외에, 적절히 증폭기 및 로우패스필터(low pass filter: 저역통과필터)를 포함할 수 있다.
다음에는, 이상과 같은 본 발명의 추가의 특징도 감안해서, 본 발명의 기판의 플라즈마 처리장치 및 방법을 다른 기판의 플라즈마 처리장치 및 방법과 대비하면서 설명한다.
(기판의 플라즈마 처리장치를 이용한 비교예)
도 1은 종래의 기판의 플라즈마 처리장치의 비교예에서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 기판의 플라즈마 처리장치(10)에 있어서는, 미리 소정의 진공 도까지 배기된 진공 챔버(11) 내에, 고주파(RF) 전극(12)과 대향전극(13)이 서로 대향하도록 해서 배치되고, RF 전극(12)의 대향전극(13)과 대향하는 주면 상에 처리에 제공해야 할 기판(S)이 유지되어 있는, 이른바 평행평판형의 플라즈마 처리장치를 구성하고 있다. 가스 도입관(14)으로부터는 플라즈마 생성 및 그에 따라 기판(S)의 가공에 제공해야 할 가스를 화살표로 나타낸 바와 같이 해서 챔버(11) 내로 도입함과 더불어, 도시하지 않은 진공 펌프를 이용해서 배기구(15)로부터 챔버(11) 내를 진공 배기하도록 해서 구성하고 있다. 이때, 챔버(11) 내의 압력은 예컨대 약 1Pa 정도로 되도록 한다.
다음에, 13.56MHz의 상업용 RF 전원(17)으로부터 정합기(16)를 매개로 해서 RF 전극(12)으로 RF(전압)를 인가함으로써, RF 전극(12) 및 대향전극(13) 사이에 플라즈마(P)를 발생시키도록 하고 있다.
이때, 플라즈마(P) 중의 정이온은 RF 전극(12) 상에 생기는 부의 자기 바이어스 전위(Vdc)에 의해 RF 전극(12) 상의 기판(S)으로 고속으로 입사하게 된다. 그 결과, 그때의 기판 입사 에너지를 이용해서 기판(S) 상의 표면 반응을 유발하고, 반응성 이온에칭(Reactive Ion Etching: RIE), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 이온 임플라 등의 플라즈마 기판처리가 행해진다. 특히, 기판을 가공한다고 하는 관점으로부터는, 주로 RIE가 이용된다. 따라서, 이하에서는 특히 RIE를 이용한 기판처리를 중심으로 해서 상세히 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같은 플라즈마 처리장치에 있어서는, 도 2에 나타낸 바와 같이 RF 전력 증대와 더불어 Vdc(평균의 기판 입사 에너지)가 증대하기 때문에, 처리속도 조정, 가공형상 조정을 위해 주로 RF 전력에 의한 Vdc의 조정이 행해지고 있다. 또, Vdc가 의존하는 압력이나 전극 형상으로도 일부 조정을 할 수 있다.
도 3 및 도 4는 3MHz, Vrf=160V, 50mTorr, 전극간 30mm, 300mm 웨이퍼 사이즈의 평행평판형 Ar 플라즈마를 연속체 모델 플라즈마 시뮬레이터(G. Chen, L. L. Raja, J. Appl. Ph ys. 96, 6073(2004))로 시뮬레이션한 결과이다. 또 도 5는, 기판(S)에 대해 적합한 이온 에너지의 분포상태를 나타낸 그래프이다.
도 3에 나타낸 바와 같이, RF 전극 전위가 주기적으로 변동하기 때문에 이온의 기판 입사 에너지도 주기적으로 변동한다. 다만, 이온 질량에 의한 전위로의 추종 지연이 있기 때문에, Vrf보다 작은 진폭 Vrf'으로 이온 에너지는 시간 변동한다. 이온 에너지는 정확하게는 Vdc와 플라즈마 전위(Vp)의 합으로 되지만, Vp의 값 및 시간변화가 상대적으로 작으므로 설명 및 도 3에서는 생략하고 있다. 그 때문에, 기판(S)으로의 입사 에너지는, 도 3에 나타낸 그래프를 시간 적분함으로써 도 4에 나타낸 바와 같은 분포로 된다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1에 나타낸 바와 같은 장치 내에 생성된 플라즈마 내의 이온 에너지는, 저에너지 측 피크와 고에너지 측 피크의 2가지로 분할되고, 그 에너지 폭(△E)은 플라즈마 발생조건에 따라 수 10∼수 100[eV]로 된다. 따라서, Vdc를 기판처리에 최적의 에너지로 조정한 경우에 있어서도, 도 5에 나타낸 바와 같이 기판으로 입사하는 이온에는 에너지가 지나치게 높은 이온(고에너지 측 피크)과 지나치게 낮은 이온(저에너지 측 피크)이 존재하게 된다.
따라서, 예컨대 RIE에 있어서는, 고에너지 측 피크에 상당하는 에너지의 이 온으로 기판처리를 실시한 경우는, 불균일 절삭을 유발해서 가공형상을 악화시키는 경향이 있다. 한편, 저에너지 측 피크에 상당하는 에너지의 이온으로 기판처리를 실시한 경우는, 표면반응 임계치 이하에서 기판처리에 전혀 기여하지 않거나, 혹은 이방성 열화(이온 입사각도가 열속도로 넓어짐)에 따라 가공형상을 악화시키는 경향이 있다.
(본 발명의 기판의 플라즈마 처리장치를 이용한 구체예)
도 6은 본 발명의 기판의 플라즈마 처리장치의 구체예에서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 7은 도 6에 나타낸 장치를 이용한 경우에서의 RF 전극으로 인가되는 전압의 중첩 파형을 개략적으로 나타낸 것이다. 한편, 상기 플라즈마 처리장치를 이용한 경우에서의 플라즈마 처리방법에 관해서는, 주로 RIE를 중심으로 설명한다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 본 예에서의 기판의 플라즈마 처리장치(20)에 있어서는, 미리 소정의 진공도까지 배기된 진공 챔버(21) 내에, 고주파(RF) 전극(22)과 대향전극(23)이 서로 대향하도록 해서 배치되고, RF 전극(22)의 대향전극(23)과 대향하는 주면 상에 처리에 제공해야 할 기판(S)이 유지되어 있는, 이른바 평행평판형의 플라즈마 처리장치를 구성하고 있다. 가스 도입관(24)으로부터는 플라즈마 생성 및 그에 따라 기판(S)의 가공에 제공해야 할 가스를 화살표로 나타낸 바와 같이 해서 챔버(21) 내로 도입함과 더불어, 도시하지 않은 진공펌프를 이용해서 배기구(25)로부터 챔버(21) 내를 진공 배기하도록 해서 구성하고 있다.
상기 가스로서는, Ar, Kr, Xe, N2, 02, CO, H2 등의 가스 외에, 적절히 SF6나 CF4, C2F6, C4F8, C5F8, C4F6, Cl2, HBr, SiH4, SiF4 등의 프로세스 가스를 이용할 수 있다. 또, 챔버(21) 내의 압력은 기판(S)에 대한 가공속도나 사용하는 가스의 종류 등에 따라 적절히 설정할 수 있는 바, 예컨대 수 Pa 정도로 유지할 수 있다.
다음에, RF 전원(27)으로부터 정합기(26)를 매개로 해서 RF 전극(22)으로 RF(전압)를 인가함과 더불어, 펄스전원(29)으로부터 로우패스필터(28)를 매개로 해서 마찬가지로 RF 전극(22)으로 펄스전압을 인가하도록 하고 있다. 그러면, RF 전극(22)에는 도 7에 나타낸 바와 같이 RF 전압과 펄스전압이 중첩된 상태로 인가되게 된다. 이에 따라, RF 전극(22) 및 대향전극(23) 사이에는 플라즈마(P)가 생성되게 되고, 이 플라즈마(P) 중의 정이온이 RF 전극(22) 상의 부전압(평균 에너지는 Vdc)에 의해 가속되어 기판(S)으로 고속으로 입사해서, 기판(S)에 대해 가공처리를 실시하게 된다.
한편, RF 전원(27) 내 및 펄스전원(29) 내에는, 필요에 따라 이들 전원으로부터 발생된 RF 전압 및 펄스전압을 증폭하기 위한 증폭기를 내장할 수 있다.
상기 펄스전압은 부의 펄스전압으로 하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 플라즈마(P) 중의 정이온은 RF 전극(22) 상에 생기는 부전압에 의해 RF 전극(22) 상의 기판(S)으로 고속으로 입사해서, 기판(S)을 가공처리한다. 또, 도 7에서는 특별히 나타내고 있지 않지만, 도 3에도 나타낸 바와 같이 RF 전극(22)으로 인가되는 RF 전압은 상기 자기 바이어스 전위에 의해 주로 부의 전압값 영역에서 변화하게 된다. 따라서, 상기 펄스전압을 정전압으로 해 버리면, 상기 RF 전압을 부분적으로 캔슬(cancel: 삭제)해 버리게 되어 상기 정이온에 대해 양호한 가속전압을 형성할 수 없게 되어 버린다.
따라서, 상기 펄스전압을 부의 펄스전압으로 함으로써, 상술한 바와 같은 문제를 회피할 수 있다.
도 8은 도 6에 나타낸 본 예의 플라즈마 처리장치를 이용한 경우의 Vdc(입사이온 평균에너지)의 RF 주파수 의존성을 나타낸 그래프이고, 도 9는 이온 에너지 폭 ΔEi(eV)의 입사이온 평균에너지(Vdc) 의존성을 나타낸 그래프이다. 한편, 기본적으로 도 8에 나타낸 그래프와 도 2에 나타낸 그래프는 동일하다.
도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, RF 전극(22)으로 인가되는 RF 전압의 주파수가 증대됨에 따라, 입사 이온 평균에너지(Vdc)는 감소하고, 특히 RF 전력이 2.2W/㎠ 정도 이하에서는 RF 주파수가 50㎒를 넘으면, 기판처리에 영향을 주지 않는 임계치인 약 50eV 이하로 된다. 또, 2.2W/㎠를 넘는 RF 전력에 있어서도, Vdc의 RF 주파수 의존성이 극히 작아진다. 따라서, RF 전극(22)으로 인가하는 RF 주파수를 50㎒ 이상으로 함으로써, RF 전압은 기판처리에 영향을 주지 않고 (부의) 펄스전압의 제어만이 기판처리에 영향을 주는 것을 알 수 있다.
바꾸어 말하면, (부의) 펄스전압의 제어만으로 기판처리의 상태를 조정할 수 있게 되기 때문에, 기판처리에 대한 조작을 간편화할 수 있고, 그 조작성을 크게 향상시킬 수 있다.
따라서, 본 예에 있어서, 특히 RF 전극(22)에 대해 항상 RF 전압을 인가하는 것은, 주로 플라즈마를 효율좋게 생성하는 것, 및 기판(S) 상에 절연성의 막이 퇴적된 경우에 있어서도 효율좋게 플라즈마를 생성하고, 이 플라즈마로 기판(S)의 가공을 실현시키는 것 등이 주된 목적이다.
또, 도 9에 나타낸 바와 같이, 마찬가지로 Vdc에 대해서는, RF 전압의 주파수가 증대됨에 따라, 도 4에 나타낸 바와 같은 기판으로 입사시키는 이온 에너지의 저에너지 측 피크 및 고에너지 측 피크 사이의 이온 에너지 폭(ΔEi)이 감소한다. 따라서, RF 전압의 주파수를 증대시켜, 특히 50㎒ 이상으로 하는 것은, 이하에 상술하는 바와 같은 상기 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크를 극히 근접시켜 협대역화해서 단일의 에너지 피크로 간주하고, 이 단일화된 에너지 피크에 상당하는 에너지의 이온을 이용해서 기판 가공할 때에 유리하게 된다.
도시하지 않은, 예컨대 펄스전원(29) 내에 내장한 소정의 제어기구를 이용해서, 펄스전원(29)으로부터 생성한 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 펄스전압값 Vpulse(V)를, t1≥2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0 Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되고, 펄스전압값 Vpulse가 ｜Vp-p｜＜｜Vpulse｜(Vp-p는 상기 RF 전압의 전압값)로 되도록 제어한다.
이 경우, 펄스전압에 대해 이온이 추수(追隨)할 수 있게 되므로, 그 이온에너지를 시간으로 적분하여 도 4에 나타낸 바와 같은 그래프를 얻은 경우에, 저에너 지 측 피크는 처리에 영향을 미치지 않는 극히 낮은 에너지 영역으로 시프트하게 된다. 따라서, 고에너지 측 피크만을 최적의 에너지 범위 내로 설정함으로써, 이 고에너지 측 피크만을 이용해서 기판의 처리(가공)을 실행할 수 있게 된다. 즉, 그 고에너지 측 피크가 본래적으로 가진 협대역화 특성을 이용함과 더불어, 전술한 에너지 범위의 최적화를 실행하면, 기판의 가공형상을 정교하게 제어할 수 있게 된다(제1가공방법).
또한, 고에너지 측 피크의 에너지값은 펄스전압의 전압값(Vpulse)에 의해 제어되게 된다.
더욱이, 도시하지 않은, 예컨대 펄스전원(29) 내에 내장한 소정의 제어기구를 이용해서, 펄스전원(29)으로부터 생성한 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 반복시간 t2(s)을, 2π/ωrf＜t1＜t2＜2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp= (e2N0/ε0Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되도록 제어한다.
이 경우, 펄스전압에 대해 이온이 추수할 수 없게 되므로, 그 이온에너지를 시간으로 적분하여 도 4에 나타낸 바와 같은 그래프를 얻은 경우에, 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크가 극히 근접하게 되어, 이들을 일체화한 에너지 피크로 간주할 수 있다. 즉, 저에너지 측 피크와 상기 고에너지 측 피크가 극히 근접해서 존재하게 됨으로써, 이들을 일괄해서 협대역화한 에너지 폭을 가진 단일의 에너지 피크로 취급할 수 있다.
따라서, 이 단일화된 에너지 피크의 에너지 범위의 최적화와, 상기 저에너지 측 피크 및 상기 고에너지 측 피크의 근접 정도, 즉 상기 단일화된 에너지 피크의 협대역화 정도의 최적화를 실행하면, 상기 단일화된 에너지 피크를 이용해서 기판의 가공형상을 정교하게 제어할 수 있다(제2가공방법). 한편, 상기 단일화된 에너지 피크의 에너지값은 펄스전압의 전압값(Vpulse) 및/또는 듀티(Duty)비를 제어함으로써, 적절히 조정할 수 있다.
또, 플라즈마 에칭을 생각했을 때, 예컨대 실리콘의 에칭에서는 프로세스 초기에는 자연산화막을 제거하기 위해 200eV 정도의 큰 이온에너지가 필요하고, 다음의 에칭단계에서는 100eV 정도의 비교적 작은 이온에너지가 바람직하며, 산화막 등의 스토퍼가 만들어진 최종단계에서는 70eV 정도의 더 작은 이온 에너지로 에칭하는 것이 정밀 가공의 관점에서 바람직하다. 이들에 필요한 이온 에너지는, 본 발명에서의 부펄스의 펄스폭(t1)이나 반복시간(t2), 혹은 부펄스전압(Vpulse)의 적어도 하나를 변경하여 프로세스의 변경과 더불어 이온 에너지를 제어, 절환하는 것이 가능하다.
더욱이, 펄스전압을 인가할 때, 펄스전원에서 주기적인 충전, 방전이 실행되게 된다. 그 때문에, 충전에 요하는 시간 이상으로는 주파수를 크게 할 수 없다. 또, 듀티비를 0.5 이상으로 하는 것은 곤란하다. 이러한 경우는, 2 이상의 펄스전원을 준비함과 더불어 이들을 트리거로 접속하고, 서로 위상을 어긋나게 해서 중첩시키도록 함으로써, 결과적으로 단일의 펄스전원에서는 얻어지지 않았던 높은 주파수 및/또는 듀티비가 0.5 이상의 펄스전압을 얻을 수 있다.
더욱이, 2 이상의 펄스전원으로부터의 전압(Vpulse)을 변경함으로써, Vpulse가 주기적으로 다른 스텝모양의 펄스전압을 형성할 수 있다.
또, 도 10 및 도 11은 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치의 변형례를 나타낸 구성도이다. 도 10에 나타낸 플라즈마 처리장치는 RF 전극(22)과 RF 전원(27) 사이에 하이패스필터(31)를 설치하고 있는 점에서 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치와 다르고, 도 11에 나타낸 플라즈마 처리장치는 RF 전극(22) 내에 이온 에너지 모니터(32)를 설치하고 있는 점에서 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치와 다르다. 이러한 관점으로부터, 도 6, 도 10 및 도 11에 나타낸 플라즈마 처리장치에서는, 동일한 구성요소에 관해서는 동일한 참조번호를 써서 나타내고 있다.
도 10에 나타낸 플라즈마 처리장치(20)에서는, 하이패스필터(31)에 의해, RF 전원(27)으로부터 RF 전압을 투과함과 더불어 펄스전원(29)으로부터의 펄스전압을 차단할 수 있게 된다. 따라서, 상기 펄스전압이 RF 전원(27) 내로 유입하여 그 동작특성을 열화시키거나, 동작 자체가 불능으로 된다거나 하는 것을 방지할 수 있다.
도 11에 나타낸 플라즈마 처리장치(20)에서는, 이온 에너지 모니터(32)에 의해, 적어도 RF 전극(22)으로 입사하는 이온의 에너지 상태를 모니터링할 수 있게 된다. 따라서, 플라즈마 중의 예컨대 프로세스의 진행상황 또는 프로세스의 절환에 따라, 상기 기판으로 입사시키는 이온 에너지 및 그 이온 에너지 폭의 적어도 한쪽을 변화시키는 것이 요구되는 경우, 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π) 및 전압 값(Vp-p)과, 상기 펄스전압의 펄스폭(t1), 반복시간(t2) 및 펄스전압값(Vpulse)의 적어도 하나를 변경함과 더불어, 그 변경에 따른 상기 에너지 상태를 축차적으로 모니터링할 수 있게 된다.
(실시예)
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 당연히 이하의 내용에 한정되는 것은 아니다. 한편, 이하에 나타내는 구체적인 결과는, 모두 소정의 시뮬레이션에 근거한 것이다.
실시예1
본 실시예에서는, 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치를 이용했을 때의, 구체적인 동작특성에 대해 조사했다.
최초로, 챔버(21) 내에 C4F8 가스 및 산소가스를 도입해서, 그 압력을 2∼200mTorr로 유지했다. 다음에, RF 전극(22)에 대해, RF 전원(27)으로부터 100MHz, 전압 Vp-p = 80V의 RF 전압을 인가함과 더불어, 펄스전원(29)으로부터 10MHz, 전압 Vpulse = -500V의 부전압 펄스를 인가해서 서로 중첩시켰다. 플라즈마 밀도 N0 = 5×1016[개/㎥]의 CF 이온의 경우, (ωp/5)/2π는 약 1.7㎒로 되기 때문에, 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 반복시간 t2(s)에 대해 2π/ωrf＜t1＜t2＜2π/(ωp/5)를 만족 하고, DC 펄스전압으로도 이온은 추수할 수 없게 되는 영역으로 된다.
따라서, 도 12, 도 13에 나타낸 바와 같이, DC 부펄스 중첩 인가에 의해 2주파(Dual: 듀얼) 중첩 인가와 비교해서 이온 에너지 분포는 협대역화된다. 즉, 펄스 듀티비를 변경함으로써, 듀티비에 거의 비례하는 평균 에너지의 제어, 변경이 가능하게 된다. 또, 이온의 평균 에너지는 부펄스전압(Vpulse) 또는 듀티비와 맞추어 변경하는 것에 의한 평균 에너지 제어도 가능하다.
실시예2
본 실시예에서도, 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치를 이용했을 때의, 구체적인 동작특성에 대해 조사했다.
본 실시예에서는, RF 전원(27)으로부터 100MHz, 전압 Vp-p = 80V의 RF 전압을 인가함과 더불어, 펄스전원(29)으로부터 1MHz, 전압 Vpulse = -250V의 부전압 펄스를 인가해서 서로 중첩시켰다. 한편, 그 밖의 조건에 대해서는 실시예1과 마찬가지로 했다.
본 실시예에서는, 펄스폭 t1≥2π/(ωp/5)를 만족하기 때문에, 펄스전압에 대해 이온은 추수할 수 있다. 그 때문에, 도 14에 나타낸 바와 같이, 저에너지 측 피크와 고에너지 측 피크는 서로 큰 이온 에너지 폭을 매개로 해서 존재하게 된다. 또한, 도 14에 나타낸 바와 같이, 부전압펄스의 듀티비(=t1/t2)를 크게 함으로써, 상기 이온 에너지 폭을 유지하고, 서로 에너지 위치를 유지한 채, 고에너지 측 피 크의 분포상태를 증대시킬 수 있다.
한편, 고에너지 측 피크의 에너지값은 부펄스전압의 전압값(Vpulse)으로 제어할 수 있다.
본 실시예에서는, 고에너지 측 피크의 에너지 폭은 8[eV]로 극히 좁기 때문에, 이러한 에너지의 이온을 이용해서 기판 처리를 실행함으로써, 정교한 가공을 실행할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 상기 구체예에 기초해서 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 구체예에 한정되지 않고, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 한 모든 변형이나 변경이 가능하다.
예컨대, 상기 구체예에서는, RIE를 중심으로 해서 기판 가공에 대한 플라즈마 처리장치 및 방법에 대해 설명했지만, 그 밖의 처리장치 및 방법에 대해서도 적절히 사용할 수 있다.
도 1은 기판의 플라즈마 처리장치(비교예)의 일례에서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 장치를 이용한 경우의 RF 전력(power)과 Vdc(평균의 기판 입사 에너지)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 3은 50mTorr의 Ar가스압에서 전극간 30㎜, 300㎜ 웨이퍼를 3㎒, Vrf=160V의 RF를 이용해서 가공한 경우의 평행평판형 Ar 플라즈마를 연속체 모델 플라즈마 시뮬레이터(G. Chen, L. L. Raja, J. Appl. Phys. 96, 6073(2004))로 시뮬레이션한 결과이다.
도 4는 마찬가지로 50mTorr의 Ar가스압에서 전극간 30㎜, 300㎜ 웨이퍼를 3㎒, Vrf=160V의 RF를 이용해서 가공한 경우의 평행평판형 Ar 플라즈마를 연속체 모델 플라즈마 시뮬레이터(G. Chen, L. L. Raja, J. Appl. Phys. 96, 6073(2004))로 시뮬레이션한 결과이다.
도 5는 기판(S)에 대해 적합한 이온 에너지의 분포상태를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 기판의 플라즈마 처리장치의 일례에서의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6에 나타낸 장치를 이용한 경우에서의 RF 전극으로 인가되는 전압의 중첩파형을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 8은 도 6에 나타낸 본 예의 플라즈마 처리장치를 이용한 경우의 Vdc(입사 이온 평균에너지)의 RF 주파수 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 이온 에너지 폭 ΔEi(eV)의 입사이온 평균에너지(Vdc) 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 10은 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치의 변형례를 나타낸 구성도이다.
도 11은 마찬가지로 도 6에 나타낸 플라즈마 처리장치의 변형례를 나타낸 구성도이다.
도 12는 실시예에서의 이온 에너지의 분포상태를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예에서의 펄스전압의 듀티(Duty)비와 평균 이온 에너지(Vdc)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 마찬가지로 실시예에서의 이온 에너지의 분포상태를 나타낸 그래프이다.
< 도면부호의 설명 >
10, 20 --- (기판의) 플라즈마 처리장치, 11, 21 --- 챔버,
12, 22 --- RF 전극, 13, 23 --- 대향전극,
14, 24 --- 가스도입관, 15, 25 --- 배기구,
16, 26 --- 정합기, 17, 27 --- RF 전원,
28 --- 로우패스필터, 29 --- 펄스전원,
31 --- 하이패스필터, 32 --- 이온 에너지 모니터,
S --- 기판, P --- 플라즈마.

Claims (12)

  1. 내부가 진공으로 유지가능한 챔버와,
    상기 챔버 내에 배치되어 주면 상에서 처리해야 할 기판을 유지하도록 구성된 RF 전극,
    상기 챔버 내에서 상기 RF 전극과 대향하도록 배치된 대향전극,
    상기 RF 전극에 대해 소정 주파수의 RF 전압을 인가하기 위한 RF 전압 인가수단 및,
    상기 RF 전극에 대해 상기 RF 전압과 중첩하도록 해서 소정의 펄스전압을 인가하기 위한 펄스전압 인가수단을 구비하되,
    상기 펄스전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 펄스전압이 부의 펄스전압인 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)가 50㎒ 이상이고,
    상기 펄스전압 인가수단은 적어도 상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 펄스전압값 Vpulse(V)를 제어하기 위한 제어기구를 갖추고, 이 제어기구에 의해 상기 펄스폭(t1)이 t1≥2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0 Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되고, 펄스전압값 Vpulse가 ｜Vp-p｜＜｜Vpulse｜(Vp-p는 상기 RF 전압의 전압값)로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 펄스전압 인가수단으로부터 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)가 50㎒ 이상이고,
    상기 펄스전압 인가수단은 적어도 상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 반복시간 t2(s)을 제어하기 위한 제어기구를 갖추고, 이 제어기구에 의해 상기 펄스폭(t1) 및 상기 반복시간(t2)이 2π/ωrf＜t1＜t2＜2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 기판의 플라즈마 처리장치는 상기 기판 상에 형성된 실리콘 산화막 및 실리콘 질화막의 적어도 한쪽을 플라즈마 에칭하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 RF 전압 인가수단은 상기 RF 전압을 투과함과 더불어 상기 펄스전압을 차단하기 위한 하이패스필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 챔버 내의 적어도 상기 RF 전극과 상기 대향전극 사이에 존재하는 이온의 에너지상태를 모니터링하기 위한 이온 에너지 검지수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리장치.
  8. 내부가 진공으로 유지된 챔버 내의 RF 전극과 이 RF 전극에 대향하는 대향전극 사이에 상기 RF 전극의 주면 상에서 처리해야 할 기판을 유지하는 공정과,
    상기 RF 전극에 대해 소정 주파수의 RF 전압을 인가하는 공정 및,
    상기 RF 전극에 대해 상기 RF 전압과 중첩하도록 해서 소정의 펄스전압을 인가하는 공정을 구비하되,
    상기 RF 전극으로 인가되는 상기 펄스전압이 부의 펄스전압인 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)를 50㎒ 이상으로 하는 공정과,
    상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 펄스전압값 Vpulse(V)에 대해, 상기 펄스폭(t1)을 t1≥2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 하고, 펄스전압값 Vpulse를 ｜Vp-p｜＜｜Vpulse｜(Vp-p는 상기 RF 전압의 전압값)로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 RF 전극으로 인가되는 상기 RF 전압의 주파수(ωrf/2π)를 50㎒ 이상으로 하는 공정과,
    상기 펄스전압의 펄스폭 t1(s) 및 반복시간 t2(s)에 대해, 상기 펄스폭(t1) 및 상기 반복시간(t2)을 2π/ωrf＜t1＜t2＜2π/(ωp/5)(ωp는 플라즈마 이온 각주파수로서, ωp=(e2N0/ε0Mi)1/2, e: 전자소량, ε0: 진공유전률, Mi: 이온질량(kg), N0: 플라즈마 밀도(개/㎥))로 하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리방법.
  12. 청구항 8에 있어서, 상기 RF 전극의 주파수(ωrf/2π) 및 전압값(Vp-p)과, 상기 펄스전압의 펄스폭(t1), 반복시간(t2) 및 펄스전압값(Vpulse)의 적어도 하나를 변경하고, 프로세스의 진행상황 또는 프로세스의 절환에 따라 상기 기판으로 입사시키는 이온 에너지 및 그 이온 에너지 폭의 적어도 한쪽을 변화시키는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판의 플라즈마 처리방법.
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