KR101769052B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

재현성을 향상시킨 플라즈마 처리 장치 또는 플라즈마 처리 방법을 제공한다.
진공 용기 내부에 배치되고 내측이 감압되어 플라즈마가 형성되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 위에 놓인 처리대와, 상기 플라즈마를 형성하기 위해 상기 진공 용기의 상방으로부터 상기 처리실 내에 공급되는 전계를 출력시키는 제 1 전원이며 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력이 반복하여 공급되는 제 1 주파수의 전계를 형성시키는 제 1 전원과, 상기 처리대의 내부에 배치된 전극에 제 2 주파수의 전력을 공급하는 제 2 전원과, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 전계의 고출력 시의 부하 임피던스와 저출력 시의 부하 임피던스 사이의 값과 상기 제 1 전원의 임피던스를 정합시키는 제어 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 발명은, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이고, 특히 고(高)출력 시와 저(低)출력 시를 주기적으로 반복하는 고주파 전원에 대하여 정합 동작을 행하는 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 디바이스의 미세화, 집적화의 진전에 수반하여, 플라즈마를 이용한 에칭 처리에는 더욱 높은 가공의 정밀도가 요구되어 왔다. 이러한 과제를 해결하기 위해, 종래부터, 에칭 처리 대상인 시료의 처리 중에, 당해 시료의 상방에 바이어스 전위를 형성하기 위해 시료 또는 이 시료를 유지하는 시료대 내부의 전극에 인가되는 고주파 전력의 크기나 주파수, 혹은 플라즈마를 형성하기 위해 공급되는 전계를 형성하는 전력을 시간의 경과에 수반하여(시간적으로) 변화시키는, 소위 변조를 실시하여, 시료 상면에 미리 형성된 처리 대상의 막의 선택비(比)를 향상할 수 있는 것이 알려져 있다.
또, 바이어스 형성용의 고주파 전력의 크기(진폭)의 증감을 주기적으로 반복함으로써, 플라즈마가 형성되어 시료의 처리가 실시되는 진공 용기 내부의 처리실 내벽에 시료의 처리 중에 부착하는 부착물의 양이나 그 부착물의 박리를 저감할 수 있는 것이 알려져 있었다. 예를 들면, 에칭 처리 중에 바이어스 전위 형성용의 고주파 전력을 그 출력이 높은 기간과 낮은 기간을 반복하는 진폭 변조시켜 에칭을 행하는 것이 알려져 있었다.
이러한 종래의 기술로서는, 일본 공개특허 특개2013-12624호 공보(특허문헌 1)에 개시된 것이 알려져 있었다. 특허문헌 1에는, 바이어스 전위 형성용의 고주파 전력이 고출력 시와 저출력 시를 주기적으로 반복함으로써, 처리 대상의 막의 홈이나 구멍 등의 가공 형상의 표면에 처리 중에 퇴적하는 막의 재질을 아몰퍼스로 하여, 이물의 제어나 클리닝을 용이하게 한 플라즈마 처리 장치 또는 처리 방법이 개시되어 있다.
일본 공개특허 특개2013-12624호 공보
상기의 종래 기술에서는, 이하의 점에 대한 고려가 부족했었기 때문에 문제가 생기고 있었다.
즉, 바이어스 형성용의 고주파 전력을 시료대 내부의 전극에 공급하면서 그 상면에 놓인 시료를 처리하는 처리 장치에 있어서, 고주파 전력의 전원으로부터의 고주파 전력을 시료대에 효율적으로 공급하기 위해서는, 고주파 전원과 바이어스 전위가 그 전위에 대하여 정해지는 플라즈마와의 사이의 임피던스를 정합시킬 필요가 있다. 즉, 유전체로서 등가 회로 상에서 부하로서 작용하는 플라즈마에 대한 고주파 전력의 반사를 제거하거나 또는 저감할 수 있도록, 고주파 전원과 시료대 내부의 전극 사이의 급전용의 경로를 포함하는 플라즈마와의 사이의 전기적인 경로의 임피던스를 적절하게 설정하는 것이 요구된다.
그러나, 특허문헌 1과 같이, 고출력 시와 저출력 시를 주기적으로 반복하는 고주파 전력과 플라즈마와의 사이에서의 임피던스를 정합할 경우에는, 고주파 전력의 출력의 변화에 따라 플라즈마와의 사이의 임피던스가 변동되어 버린다. 예를 들면, 고출력 시와 저출력 시를 반복하는 주파수가 100㎐로부터 10㎑인 경우에는, 상기 임피던스가 100㎲∼10㎳의 주기로 변동하게 된다. 정합을 실현하는 회로에서 임피던스를 기계적인 제어에 의해 변화시키고자 해도, 변동하는 출력의 값의 각각에 대응하여 정합시킨 임피던스를 상기 변동의 주기에 추종하여 실현하는 것은, 사실상 곤란해진다.
또한, 고출력 혹은 저출력 중 어느 일방의 기간에서만 상기 임피던스에 대하여 정합시키고자 해도, 임피던스의 정합을 하고 있지 않은 기간에 있어서 고주파 전력의 반사가 생겨버려 반사파가 시료대 내부의 전극으로부터 고주파 전원을 향해 흘러버린다. 이 때문에, 당해 반사파의 전력에 의해 고주파 전원이나 정합용의 회로 내의 소자가 열을 생기게 하거나 나아가서는 손상시키거나 하는 문제가 생겨버리게 된다.
더 나아가서는, 설정된 고주파 전력의 출력의 값에 대한 실질적인 출력값과의 차가 커져, 시료의 처리의 재현성이 저하되는 문제가 생겨버린다. 상기 종래의 기술에서는 이러한 문제에 대하여 충분하게 고려되어 있지 않았다.
본 발명의 목적은, 재현성을 향상시킨 플라즈마 처리 장치 또는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적은, 진공 용기 내부에 배치되고 내측이 감압되어 플라즈마가 형성되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 위에 놓이는 처리대와, 상기 플라즈마를 형성하기 위해 상기 진공 용기의 상방으로부터 상기 처리실 내에 공급되는 제 1 주파수의 전계를 형성하기 위한 제 1 고주파 전력을 출력하는 제 1 전원이며 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력의 각각을 소정의 기간 및 주기로 반복하여 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 전원과, 상기 처리대의 내부에 배치된 전극에 제 2 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하는 제 2 전원과, 상기 제 1 전원과 상기 처리실 사이의 상기 제 1 고주파 전력의 공급 경로 상에 배치되어 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 제 1 전원과 상기 처리실 내의 플라즈마와의 사이의 제 1 임피던스를 조절하는 제 1 정합기를 구비하며, 상기 제 1 정합기는, 상기 제 1 고주파 전력의 고출력 시의 부하 임피던스의 값과 저출력 시의 부하 임피던스의 값과 이들 고출력 및 저출력 시의 부하 임피던스의 값의 중간의 제 1 중간값과의 각각에 상기 제 1 임피던스를 정합시키는 기능을 구비하며, 상기 제 1 임피던스가, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 고출력과 저출력이 반복되는 소정의 기간에 있어서의 상기 제 1 고주파 전력의 크기에 따라서 그 큰 순서대로 상기 고출력 시의 부하 임피던스의 값, 상기 제 1 중간값 및 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값으로부터 선택한 값이 되도록, 상기 제 1 정합기의 동작을 조절하는 제어 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 의해, 고출력 시와 저출력 시를 주기적으로 반복하는 고주파 전원의 반사를 시간 평균적으로 억제할 수 있어, 고주파 전원의 전력 손실 및 고주파 전원이나 정합기 내의 회로 소자에의 손상이나 발열을 저감할 수 있다. 또, 실질적인 출력값이 출력 설정값에 가까워지기 때문에, 에칭 처리의 재현성의 향상이 기대된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치가 행하는 정합의 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치의 정합의 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
도 4는 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치가 처리실 내에 있어서 방전하여 플라즈마를 형성하는 조건을 나타내는 표이다.
도 5는 도 4에 나타내는 조건에 의해 에칭 처리를 실시한 경우의 제 1 정합기가 정합을 실시할 경우의 동작의 타이밍 차트이다.
도 6은 도 4에 나타내는 조건에 의해 에칭 처리를 실시한 경우의 제 2 정합기가 정합을 실시할 경우의 동작의 타이밍 차트이다.
도 7은 제 1 변형예에 관련된 플라즈마 처리 장치에 있어서 제 1 고주파 전원의 전력에 대하여 제 1 정합기를 정합시키는 목표값을 검출하는 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
[실시예 1]
도 1 내지 도 6을 이용하여 본 발명의 제 1 실시예를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치는, 크게 나누어, 그 내부의 공간이 감압되어 소정의 진공도가 되는 진공 용기와, 그 상방에 배치되고 진공 용기의 내부에 플라즈마를 형성하기 위한 전계 또는 자계를 공급하는 전자기장 공급부와, 진공 용기 하방에 배치되며 진공 용기 내부를 배기하는 터보 분자 펌프(102)나 러핑 진공 펌프 등의 진공 펌프를 갖는 배기부를 구비하고 있다. 진공 용기는 내측의 원통형을 갖는 공간이며 처리 대상의 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료가 배치되어 플라즈마가 형성되는 공간인 처리실(101)을 갖는 금속제의 용기이고, 그 하부에는 처리실과 연통되어 그 내부의 가스가 배기되는 배기구가 배치되며, 당해 배기구가 배기부의 터보 분자 펌프(102)의 입구와 배기용의 관로를 개재하여 연통되어 있다.
진공 용기 내부에는, 플라즈마 형성용의 공간이며 원통형을 갖는 처리실(101)과, 그 상방에 배치되고 처리실(101) 내에 전계를 공급하는 원판 형상을 갖는 평면 안테나(109)가 배치되어 있다. 진공 용기의 외부에는 평면 안테나(109)와 동(同)축 케이블에 의해 접속된 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전원(103), 및 이 제 1 고주파 전원(103)과 진공 용기의 사이에서 이들과 전기적으로 접속되어 배치된 제 1 정합기(104)를 구비하고 있다. 또한, 제 1 고주파 전원(103)은 어스와 전기적으로 접속되어 있다.
처리실(101)의 내부에는, 처리 대상의 시료인 웨이퍼(114)가 그 상면에 놓이는 원통형을 갖는 처리대(111)가 배치되어 있고, 처리대(111) 또는 이것에 놓인 웨이퍼(114)와 평면 안테나(109) 사이의 처리실(101) 내의 공간에, 당해 평면 안테나(109)로부터 공급되는 전계에 의해 플라즈마가 형성된다. 처리대(111)의 하방에는, 처리실(101) 내의 가스, 플라즈마나 입자가 배출되는 원형의 상기 배기구가 배치되어 있다. 원통형의 처리대(111)의 중심축 및 처리실(101)의 원통형을 갖는 공간의 상하의 축 및 배기구의 중심을 상하로 통과하는 축은 본 실시예에서는 합치되거나 이것으로 간주될 정도로 근접한 위치가 되도록 배치되어 있다.
진공 용기의 처리실(101)의 하방에는, 처리대(111)의 내부에 배치된 금속제의 원통형 또는 원판 형상의 전극과 동축 케이블을 개재하여 전기적으로 접속된 바이어스 전위 형성용의 제 2 고주파 전원(105)이 배치되고 당해 제 2 고주파 전원(105)은 어스와 전기적으로 접속되어 있다. 또한 제 2 고주파 전원(105)과 처리대(111)의 전극 사이의 급전 경로 상에는 제 2 정합기(106)가 전기적으로 접속되어 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105) 및 제 1 정합기(104), 제 2 정합기(106)는, 펄스 신호를 생성하는 펄스 발생기(107)를 포함하는 제어부(108)에 전기적으로 접속되고, 제어부(108)로부터 출력되는 지령 신호에 의해, 이들 제 1 고주파 전원(103), 제 2 고주파 전원(105), 제 1 정합기(104), 제 2 정합기(106)의 동작의 조절이 행하여진다.
제어부(108)의 펄스 발생기(107)는, 주파수 100㎐∼10㎑에서 높은 값 및 낮은 값, 혹은 소정의 값 및 0이, 온(ON) 값과 오프(OFF) 값으로서 반복하거나 혹은 진동하는 펄스 형상의 신호가 출력된다. 제 1 고주파 전원(103), 제 2 고주파 전원(105)은, 각각 수신한 이러한 펄스 신호에 대하여, 이것에 동기하도록 각각 출력을 고출력과 저출력으로 전환하는 기능을 갖는 것이다. 제 1 고주파 전원(103)과 제 2 고주파 전원(105)에는, 펄스 발생기(107)로부터 동일한 신호가 발신되어도 되고, 각각 다른 신호가 발신되어도 된다.
제어부(108)는, 내부에 마이크로프로세서 등의 연산기와, RAM, ROM, 플래시 메모리, 하드디스크 드라이브, CD-ROM 혹은 DVD-ROM과 그 드라이브 장치와 같은 기억 장치와, 외부의 디바이스 사이의 통신 수단과의 인터페이스를 구비하고, 이들의 사이가 유선 혹은 무선의 통신 수단에 의해 통신 가능하게 접속되어 있다. 또, 제어부(108)는, 도시하고 있지 않은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치를 구성하는 복수의 부분에 배치된 온도 센서, 압력 센서, 가스 유량 검출기, 위치 검출 센서 등의 검지기와 통신 수단을 개재하여 통신 가능하게 구성되고, 이들 검지기로부터의 출력을 수신한 결과에 따라, 연산기가 기억 장치 내에 미리 기억된 소프트웨어나 데이터를 독출하여, 이들에 포함되는 알고리즘에 따라, 플라즈마 처리 장치에 있는 에칭용의 가스의 유량이나 배기의 양, 속도, 게이트 밸브의 개폐는 전계, 자계의 공급, 정지 등의 동작의 개시, 정지, 그 값을 조절하는 지령 신호를 산출하며, 인터페이스를 통하여 목표가 되는 기기에 대하여 당해 신호를 발신한다. 상기 지령 신호는, 제어부(108)가 복수의 플라즈마 처리 장치가 설치된 클린룸 등의 구조물에 있어서, 이들의 동작을 조절하거나 혹은 이것에 대한 웨이퍼(114)의 반송을 조절하는 호스트 컴퓨터로부터의 지령이나 데이터의 신호를 수신하여 이것에 따라 산출한 것이어도 된다.
알루미늄 등의 도전성 재료로 구성되어 접지되어 있는 원통 형상의 진공 용기 내의 처리실(101) 상방이며 평면 안테나(109)의 하방에는, 처리실(101)의 천장면을 구성하는 원판 형상을 갖는 샤워 플레이트(110)가 배치되고, 샤워 플레이트(110)의 중심부에 배치된 관통 구멍인 가스 도입 구멍(112)의 복수를 통과하여 처리대(111)의 상면을 향해 처리실(101) 내에 에칭 가스가 도입된다. 가스 도입 구멍(112)은 처리실(101) 내에 에칭 가스를 처리대(111) 상에 놓인 웨이퍼(114)의 상면의 면 내의 방향에 대하여 균등하게 가깝게 하여 도입할 수 있도록, 동(同) 직경을 갖고 샤워 플레이트(110)의 중심부에서 판면의 방향에 대하여 서로 균등한 거리로 배치되어 있다.
원통형을 갖는 처리실(101)을 구성하는 진공 용기의 원통형 부분의 측벽의 외주 및 상면의 상방의 동축 케이블의 주위에는, 처리실(101) 내에 자기장을 형성하기 위한 자계를 공급하는 코일(113)이, 상기 원통형 부분을 둘러싸서 배치되어 있다. 코일(113)에는 도시하지 않은 직류 전원으로부터의 전력이 공급되어 자계를 발생하고, 처리실(101)의 상하 방향의 중심축의 주위가 균등, 대칭이 되도록 소정의 강도의 자기장이 형성된다.
에칭 처리 대상의 웨이퍼(114)는, 도시하지 않은 진공 용기의 측벽에 연결된 다른 진공 용기이며 감압된 내부의 반송실 내를 로봇의 아암 상에 놓여 반송되고, 반송실과 처리실(101)의 사이에 배치되고 이들의 사이를 연통하여 웨이퍼(114)가 반송되는 통로의 개구인 게이트를 개폐하는 밸브(게이트 밸브)가 개방된 상태에서, 처리실(101) 내에 반입된다. 로봇의 아암으로부터 웨이퍼(114)가 처리대(111) 상에 수수되어, 처리대(111)의 상면이며 원형 또는 이것으로 간주될 정도로 근사한 형상을 갖는 재치면 상에 웨이퍼(114)가 이것과 접하여 재치된다.
웨이퍼(114)는, 재치면을 구성하는 유전체제(製)의 막의 내부에 배치된 막 형상의 전극에 공급되는 직류 전력에 의해, 유전체의 막과 웨이퍼(114)의 사이에 형성된 정전기력에 의해, 웨이퍼(114)가 재치면 상에 흡착되어 처리대(111) 상에서 유지된다. 도시하지 않은 가스원으로부터의 에칭 처리용의 가스가 진공 용기와 접속된 경로를 통과하여 샤워 플레이트(110)의 배면(背面) 상방이며 평면 안테나(109)와의 사이에 배치된 공간에 도입되어 분산된 후 가스 도입 구멍(112)을 통과하여 처리실(101) 내에 유입된다.
처리실(101) 하부에 배치된 배기구를 통하여 터보 분자 펌프(102)의 동작에 의해, 처리실(101)의 내부의 가스나 입자가 배기된다. 처리실(101) 내부의 압력은, 가스 도입 구멍(112)으로부터의 처리용의 에칭 가스의 도입량, 속도와 배기구로부터의 배기량, 속도와의 밸런스에 의해 소정의 진공도로 실현된다. 처리실(101) 내의 압력이 처리에 적합한 값이 되었다고 판정된 후, 코일(113)에 직류 전류가 공급되어 자력(磁力)이 형성되고 처리실(101) 내에 자계가 공급됨과 함께 평면 안테나(109)에 제 1 고주파 전원(103)으로부터 공급된 제 1 고주파 전력에 의해, 평면 안테나(109)로부터 제 1 고주파의 전계가 처리실(101) 내에 공급된다.
이들 전계와 자계의 상호 작용에 의해, 처리실(101) 내에 도입된 에칭 가스의 입자가 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance:ECR)에 의해 여기(勵起)되어 고밀도의 플라즈마(115)가 처리실(101) 내이며 평면 안테나(109)와 처리대(111) 또는 그 위에 재치된 웨이퍼(114) 사이의 공간에 생성된다. 플라즈마(115)가 형성된 상태에서, 처리대(111) 내부에 배치되고 일부분으로서 이것을 구성하는 원통 또는 원판 형상의 금속제의 전극에, 제 2 고주파 전원(105)으로부터 고주파 전력이 인가되어, 웨이퍼(114)의 상방에 플라즈마(115)의 전위에 의해 정해지는 바이어스 전위가 형성된다. 바이어스 전위와 플라즈마(115)의 전위의 전위차에 따라, 플라즈마(115) 중의 이온 등의 하전 입자는, 웨이퍼(114)의 상면을 향해 유인되고 웨이퍼(114) 상면에 미리 형성된 처리 대상의 막에 충돌하여, 웨이퍼(114)에 부착된 플라즈마(115) 중에 생성된 활성 입자(라디칼)에 전위차나 전력의 값에 따른 에너지를 부여하여 막의 재료와의 화학, 물리적 반응 등의 상호 작용이 일어나 에칭이 실시된다.
제 1 고주파 전원(103)과 제 2 고주파 전원(105)은, 제어부(108)로부터의 지령 신호에 따라 고출력, 저출력의 각각의 값이 조절된다. 또한, 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)의 고출력과 저출력 사이의 전환은, 제어부(108)에 배치된 펄스 발생기(107)로부터 출력된 펄스 신호를 수신한 각각의 전원이 신호의 온 혹은 오프 중 어느 일방의 값에 대응하고 있고, 본 실시예에서는 제 1 고주파 전원(103) 또는 제 2 고주파 전원(105)은, 펄스 신호의 출력이 높은 값(H 레벨)일 때에 고출력이 되며, 펄스 신호가 낮은 값(L 레벨)일 때에 저출력이 된다.
본 실시예에서는, 펄스 신호의 출력의 고저(高低)의 변화는 주파수 100㎐∼10㎑에서 반복되거나 또는 진동하는 것이고, 단위 시간당의 H, L레벨의 기간의 비율(듀티비(比))은 10∼90%의 범위에서 변경된다. 이 구성에 의해, 제 1 고주파 전원(103) 또는 제 2 고주파 전원(105)으로부터의 출력은, 펄스 신호의 소정의 주파수에서의 반복 또는 진동을 따라 고저가 반복되는 것이 되어, 각 전원으로부터의 소정의 주파수의 고주파 전력과 소정의 주파수의 펄스 신호의 출력이 실질적으로 중첩되었다고 간주되는 것이 된다. 또한, 본 실시예에서는, 제 1 고주파 전원(103) 또는 제 2 고주파 전원(105)으로부터의 출력은 펄스 발생기(107)로부터의 펄스 신호의 고저의 진동에 동기하여, 소정의 고저의 값이 출력된다.
본 실시예에서는, 이러한 시간의 경과에 수반하여 전원의 출력을 소정의 값의 진폭 값으로 반복하여 고저되게 하고 있으며, 이하, 이러한 전원의 출력의 조절을 시간 변조라고 호칭한다. 제어부(108)는, 소정의 알고리즘에 따라 플라즈마 처리 장치의 운전 또는 웨이퍼(114)의 처리에 적절한 상기 시간 변조의 펄스 신호의 주파수 또는 듀티비를 산출하고, 이것을 운전 조건으로서 설정하여 발신한다.
제 1 정합기(104)는, 제 1 고주파 전력의 평면 안테나(109)에 대한 전력이 공급되는 경로(급전 경로) 상에 배치된 것이며, 진행파의 전력의 크기 Pf, 반사파 전력의 크기 Pr, 진행파 전력과 반사파 전력의 위상차 θ를 검지하는 RF 센서(116)와, 이 RF 센서(116)와 통신 가능하게 접속되어 그 출력값으로부터 반사 계수 및 전압 정재파비(Voltage standing wave ratio:VSWR, 이후 VSWR이라고 한다), 부하 임피던스를 산출하는 마이크로 컴퓨터(117)를 구비하고 있다. 또, 이 마이크로 컴퓨터(117)는 가변 콘덴서 a(120)와 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량을 증감시키는 펄스 모터 a(118)와 펄스 모터 b(119)에 통신 가능하게 접속되어, 마이크로 컴퓨터(117)로부터 발신되는 지령을 수신한 가변 콘덴서 a(120) 혹은 가변 콘덴서 b(121)가 당해 신호에 따라 동작함으로써, 상기 정전 용량이 조절된다.
본 실시예의 제 1 정합기(104)는, 이러한 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121) 및 전기적으로 직렬로 접속된 이들의 사이의 배선과 접지 개소의 사이에 전기적으로 접속되어 배치된 코일(122)을 구비한 회로의 작용에 의해, 제 1 고주파 전원(103)과 제 1 정합기(104)를 포함하는 플라즈마(115)와의 사이의 부하의 임피던스에 대하여 정합을 행한다. 제 2 정합기(106)도 제 1 정합기(104)와 동등한 구성을 구비하고 있고, RF 센서(123)와 마이크로 컴퓨터(124), 펄스 모터 a(125), 펄스 모터 b(126), 가변 콘덴서 a(127), 가변 콘덴서 b(128), 코일(129)을 구비하고 있으며, 제 2 고주파 전원(105)과 제 2 정합기(106)를 포함하는 플라즈마(115)와의 사이의 부하 임피던스의 정합을 행하는 것이다.
또, 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106) 내부의 마이크로 컴퓨터(117)와 마이크로 컴퓨터(124)에는, 제어부(108)로부터 펄스 발생기(107)에서 생성된 펄스 신호가 발신된다. 나아가서는, 후술하는 제 1 정합기(104) 또는 제 2 정합기(106)에 있어서의 중간값에서의 정합 동작을 지령하는 신호, 혹은, 후술하는 이들 정합기의 정합 목표 출력을 설정 또는 지령하는 신호가 입력되고, 이러한 신호에 따라 각 정합기에 있어서 정합의 동작이 실시된다.
도 2 및 도 3은, 본 발명의 제 1 실시예에 관련된 제 1 또는 제 2 정합기에 있어서의 정합의 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 본 발명에서는, 상기의 시간 변조된 고주파 전력이 출력되는 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)과 처리실(101) 사이의 임피던스를 정합시켜 처리실(101) 내의 플라즈마를 포함하여 구성되는 회로 상에서의 부하에 의한 상기 고주파 전력의 반사를 저감하여 플라즈마의 형성과 이것에 의한 처리의 효율을 향상하기 위해, 도 2 내지 도 3에 나타내는 플로우 차트에 따라 제 1 정합기(104)와 제 2 정합기(106)가 구동된다.
도 2에 있어서, 본 실시예의 정합의 동작은, 정합 개시 단계 201로부터 정합의 동작이 개시된다. 다음으로, 단계 202에 있어서, 고출력과 저출력의 중간의 값에서의 정합의 동작의 필요 여부가 확인된다.
본 실시예의 동작은, 단계 202 및 단계 203에 있어서 제 1 정합기(104)와 제 2 정합기(106)의 정합 목표가 설정되고, 이 정합의 목표값에 따라, 설정이 고출력인 경우의 플라즈마 임피던스에 정합시키는 플로우(2a)와, 저출력인 경우의 플라즈마 임피던스에 정합시키는 플로우(2b)와, 고출력 시와 저출력의 중간의 값인 경우의 플라즈마 임피던스를 정합시키는 플로우(도 2에서는 A, 후술의 도 3에서는 3a로 나타내어지는 것)로 분기(分岐)된다.
중간값에서의 정합 동작의 유무를 확인하는 단계 202에서는, 제어부(108)로부터 정합을 지령하는 동작 신호를 수신한 마이크로 컴퓨터(117 또는 124)가 그 신호로부터 지령의 내용을 검출하고, 중간값에서의 정합의 동작을 하지 않는 (OFF)라고 판정한 경우에는 정합 목표가 고출력 혹은 저출력으로 설정되는지를 확인하는 단계 203으로 이행한다. 제어부(108)로부터의 동작 신호로부터 중간값에서 정합하는 (ON)이라고 판정된 경우에는 A로 이행한다.
이하는, 제 1 정합기(104)에서의 동작과 그 흐름을 설명하지만, 제 2 정합기에 있어서도 동등한 동작이 동등한 흐름으로 실시된다. 단계 203에서는, 마이크로 컴퓨터(117)가 제어부(108)로부터 수신한 신호로부터 검출한 값에 의거하여, 고출력 시의 정합 조건에 의해 정합 동작을 행하는지 저출력 시의 정합 조건에 의해 정합 동작을 행하는지, 즉 정합의 설정값이 고출력값 또는 저출력값 중 어느 것인지를 판정한다. 판정한 결과에 따라 정합의 동작은 각각 정합 플로우(2a) 혹은 정합 플로우(2b)로 이행한다.
단계 203에서 고출력값으로 정합하는 동작이라고 판정된 경우, 먼저 단계 204에 있어서 고주파 전력의 크기가 높은 (고출력)인 경우의 고주파의 진행파의 전력의 크기 Pf, 반사파 전력의 크기 Pr, 진행파 전력과 반사파 전력의 위상차 θ의 각각의 값을 취득한다(단계 204). 이 단계 204에서는, 제 1 고주파 전원(103)과 가변 콘덴서 a(120) 사이의 회로 상에 배치된 RF 센서(116)가 검지하여 출력한 신호로부터 마이크로 컴퓨터(117)가 제 1 고주파 전력이 고출력 시의 Pf, Pr, θ를 검출하고, 고출력인 경우의 반사 계수 Γ를 산출하여 구하는 단계 205로 이행한다.
고출력 시의 반사 계수 Γ를 산출하는 단계 205에서는, 마이크로 컴퓨터(117)가 단계 204에서 취득한 Pf, Pr, θ의 값을 이용하여, 미리 내부의 도시하지 않은 기억 장치 내에 취득되어 저장된 소프트웨어의 알고리즘에 의거하여 제 1 정합기(104)의 센서에 있어서의 입력 반사 계수 Γ를 산출한다. 다음으로, VSWR을 산출하는 단계 206에서는, 마이크로 컴퓨터(117)는 단계 205에서 산출된 반사 계수 Γ를 이용하여, 단계 205와 동일하게 미리 취득된 알고리즘에 따라 제 1 고주파 전원(103)과 제 1 정합기(104) 사이의 VSWR을 산출한다.
다음으로, 단계 207에 있어서, 마이크로 컴퓨터(117)가 단계 206에서 산출한 VSWR과 기억 장치 내에 미리 기억된 정합 판정값을 독출하여 이것과 비교하여, 전자가 후자의 값 이하인지의 여부를 판정한다. VSWR이 정합 판정값 이하인 경우는, 마이크로 컴퓨터(117)가 정합이 유지되었다고 판정하고 본 플로우(2a)는 단계 204로 되돌아간다. 한편, 마이크로 컴퓨터(117)가 VSWR이 정합 판정값보다 크다고 판정한 경우는 단계 208로 이행한다.
단계 208에서는, 마이크로 컴퓨터(117)가 미리 기억 장치에 기억된 알고리즘에 따라 단계 205에서 산출한 반사 계수 Γ를 이용하여 고주파 전원 측으로부터 정합기를 포함하는 플라즈마 부하를 본 부하 임피던스 ZL을 산출한다. 또한, 다음의 단계 209에 있어서 마이크로 컴퓨터(117)는, 단계 208에서 산출한 부하 임피던스 ZL과 고주파 전원의 임피던스 Z0을 정합시키기 위한 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값을 산출한다.
다음의 단계 210에 있어서, 마이크로 컴퓨터(117)는, 제 1 정합기(104) 내의 펄스 모터 a(118) 및 펄스 모터 b(119)에 대하여, 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량이 단계 209에서 산출한 각각의 정전 용량값이 되도록 회전시키는 동작 지령을 발신한다. 그 후, 단계 204로 되돌아간다.
한편, 단계 203에서 설정된 정합의 목표값이 저출력값으로 판정되어 정합 플로우(2b)로 이행한 경우, 저출력 시의 Pf, Pr, θ를 취득하는 단계 211로 이행한다. 이 단계 211에서는, 고주파 전력의 출력이 낮은 상태에 있어서의 Pf, Pr, θ를 취득하고, 단계 212로 이행한다. 단계 212 이후의 정합 플로우(2b)에서는, 상술한 정합 플로우(2a)의 단계 204 이후와 동일한 과정으로 정합 동작을 행한다.
단계 202에 있어서 분기(A)로 이행한 경우, 도 3에 나타내는 고주파 전원의 출력에 대한 정합의 목표값을 판정하는 플로우(3a)로 이행한다. 도 3은, 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 제 1 고주파 전원의 전력에 대하여 제 1 정합기를 정합시키는 목표값을 검출하는 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다.
본 도면에 있어서 나타내어지는 플로우(3a)의 검출의 동작은, 마이크로 컴퓨터(117)의 내부에 있어서 실행되는 것이다. 플로우(3a)에서는 먼저 단계 301에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 고출력 시와 저출력 시의 각각의 경우에 있어서의 부하 임피던스에 대응한 제 1 정합기(104) 내의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량의 값을 산출하도록, 고출력인 경우와 저출력인 경우의 각각에서 플로우를 분기시킨다. 고주파 전력이 고출력값인 경우에 단계 302로 이행한다. 고주파 전력이 저출력값인 경우에는, 단계 306으로 이행한다.
본 플로우에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)이 고출력 시에 있어서의 Pf, Pr, θ를 검출하는 단계 302, 고출력 시의 반사 계수 Γ를 산출하는 단계 303, 부하 임피던스(304)를 산출하는 단계 304 및 고출력값인 경우에 제 1 정합기(104)를 정합시키는 제 1 정합기(104) 내의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량의 값을 산출하는 단계 305는, 도 2에 나타내는 플로우(2a)의 단계 206, 207을 제외한 단계 204 내지 단계 209의 흐름과 동등하다. 또한, 제 1 고주파 전원(103)이 저출력 시에 있어서의 Pf, Pr, θ를 취득하는 단계 306, 고출력 시의 반사 계수 Γ를 산출하는 단계 307, 부하 임피던스(304)를 산출하는 단계 308 및 고출력값인 경우에 제 1 정합기(104)를 정합시키는 제 1 정합기(104) 내의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량의 값을 산출하는 단계 309는, 도 2에 나타내는 플로우(2b)의 단계 213, 214를 제외한 단계 211 내지 단계 216의 흐름과 동등하다.
단계 305에 있어서 상기 고출력 시의 정전 용량값을 산출하고 단계 309에 있어서 저출력 시의 정전 용량값을 산출한 후, 고출력 시와 저출력 시의 중간의 값에서의 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량을 산출하는 단계 310으로 이행한다. 본 예의 단계 310에 있어서, 고출력값과 저출력값의 중간값에 대응하는 상기 정전 용량값은, 단계 305에서 산출한 고출력 시에 제 1 정합기(104)를 정합시키는 가변 콘덴서 a(120)의 정전 용량값 VC1(high) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값 VC2(high)와, 단계 309에서 산출한 저출력 시에 정합시키는 가변 콘덴서 a(120)의 정전 용량값 VC1(low) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값 VC2(low)를 이용하여 고출력 시와 저출력 시의 반사파를 각각 억제할 수 있는 가변 콘덴서 a(120), 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값이 산출된다.
본 예에서는, 마이크로 컴퓨터(117)는 고출력 시의 진행파 전력의 크기를 Pf(high), 저출력 시의 진행파 전력의 크기를 Pf(low)라고 하고, 듀티비를 D라고 하면, 고출력 시와 저출력 시의 중간값에 대응하는 가변 콘덴서의 정전 용량값 VC1(middle), VC2(middle)의 각각을 다음 식 (1), (2)로서 산출한다. 이들 값은 가변 콘덴서 a(120),가변 콘덴서 b(121)에 있어서 실현되어야 할 값으로서 설정된다.
Figure 112015016327100-pat00001
본 예에서는, 고출력 시 및 저출력 시의 진행파 출력과 듀티비의 곱에 의해 복수의 가변 콘덴서 각각의 정전 용량값에 가중치를 둠으로써, 고출력 시와 저출력 시의 후술하는 시간 평균 출력의 비에 따라 가변 콘덴서의 정전 용량값을 결정한다. 이러한 도 3에 나타낸 플로우(3a)에 따른 중간의 값에 대한 복수의 가변 콘덴서의 정전 용량값의 산출과 그 설정은, 제 2 정합기(106)에 있어서도 동일하게 행하여진다.
다음으로, 단계 311로 이행하여, 제 1 정합기(104)의 펄스 모터 a(118) 및 펄스 모터 b(119)에 대하여, 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량이 단계 310에 있어서 산출한 각각의 정전 용량값이 되도록 회전시키는 동작 지령이 발신된다. 플로우(3a)는, 이 후에 단계 301로 되돌아간다.
상기 설명한 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치에 있어서 도 2 내지 도 3에 나타내는 플로우 차트에 따라 정합의 동작을 실시한 경우의 결과에 대하여, 도 4 내지 도 6을 이용하여 이하 설명한다.
도 4는, 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치가 처리실(101) 내에 있어서 방전하여 플라즈마(115)를 형성하는 조건을 나타내는 표이다. 도 4의 표는, 제 1 고주파 전원(103), 제 2 고주파(105)의 각각에 있어서의 복수의 파라미터의 값의 다른 조합을, 조건 401, 402, 403으로서 복수의 설정으로 하여 나타내고 있다. 본 도면에 있어서, 고출력 시의 시간 평균 출력 Pf(high)ave. 및 저출력 시의 시간 평균 출력 Pf(low)ave.는, 이하의 (3)식, (4)식으로부터 산출되었다.
Figure 112015016327100-pat00002
본 실시예의 플라즈마 처리 장치에 있어서 시간의 경과에 수반하여 실시되는 정합의 동작을 도 5, 6을 이용하여 설명한다. 도 5 및 6은, 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치의 정합의 동작을 시간의 경과에 대하여 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는, 도 4에 나타낸 조건 401, 402, 403에 의해 에칭 처리를 실시한 경우의 제 1 정합기(104)가 정합을 실시할 경우의 동작의 타이밍 차트이다. 본 도면에서는, 제 1 정합기(104)에 있어서 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 중간값인 경우에서의 정합의 동작의 실시 또는 불(不)실시를 나타내는 신호(501), 제 1 정합기(104)가 정합시키고자 하는 목표의 제 1 고주파 전원의 출력의 레벨을 나타내는 신호(502), 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120)의 정전 용량값(503), 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값(504), 제 1 고주파 전원(103)의 진행파의 전력값(505), 제 1 고주파 전원(103)의 반사파의 전력값(506), 제 1 정합기(104)에 있어서 고주파 전력의 파라미터를 검출하는 동작의 당부(當否)를 나타내는 센싱 신호(507)의 시간의 경과에 수반하는 변화를 나타내고 있다.
한편, 도 6은, 도 1에 나타내는 실시예에 관련된 제 2 정합기(106)가 정합을 실시할 경우의 동작의 타이밍 차트이다. 본 도면에서는, 제 2 정합기(106)에 있어서 제 2 고주파 전원(105)의 중간값에서의 정합의 동작의 실시 또는 불실시를 나타내는 신호(601), 제 2 정합기(106)의 목표의 출력을 나타내는 신호(602), 제 2 정합기(106)의 가변 콘덴서 a(127)의 정전 용량값(603), 제 2 정합기(106)의 가변 콘덴서 b(128)의 정전 용량값(604), 제 2 고주파 전원(105)의 진행파의 전력값(605), 제 2 고주파 전원(105)의 반사파의 전력값(606), 제 2 정합기(106)에 있어서 고주파 전력의 파라미터를 검출하는 동작의 당부를 나타내는 센싱 신호(607)의 시간의 경과에 수반하는 변화를 나타내고 있다.
또한, 제 1 정합기(104)의 센싱 신호(507) 및 제 2 정합기(106)의 센싱 신호(607)가 ON인 경우에는, 제 1 정합기(104) 내부의 RF 센서(116) 및 제 2 정합기(106) 내부의 RF 센서(123)로부터의 출력을 받아 마이크로 컴퓨터(117, 124)가 고주파 전원의 진행파 전력의 크기(Pf), 반사파 전력의 크기 Pr, 진행파 전력과 반사파 전력의 위상차 θ가 검출된다.
도 5, 6에 나타내는 타이밍 차트를 이용하여, 본 실시예에 관련된 플라즈마 처리 장치의 에칭 처리가 개시되는 시각(t0)으로부터 에칭 처리가 종료되는 시각(t5)까지의 동작의 흐름을 설명한다.
시각(t0)에 있어서 웨이퍼(114)가 처리대(111)에 설치된 후, 처리실(101) 내에 플라즈마(115)가 형성되고 웨이퍼(114)가 처리대(111) 상면에 정전기력에 의해 흡착되어 지지된 상태에서, 시각(t1)으로부터 웨이퍼(114)의 에칭 처리가 개시된다. 시각(t0)으로부터 시각(t5)까지 제어부(108) 및 제어부 내의 펄스 발생기(107)로부터 제 1 고주파 전원(103) 및 제 1 정합기(104), 제 2 고주파 전원(105), 제 2 정합기(106)에 대하여 원하는 에칭 처리를 실현하기 위한 동작의 지령과 그 조건을 포함하여 이것을 설정하는 신호가 송수신된다.
본 도면에 있어서, 본 예의 플라즈마 처리 장치는, 시각(t1)으로부터 시각(t2)까지의 사이는 도 4에 나타내는 조건 401에 의거하여 동작하여 에칭 처리를 실시한다. 이 시각(t1과 t2)의 사이에서 시간의 경과와 함께 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)으로부터의 출력은 소정의 고출력값과 저출력값의 사이에서 전환되어 증감한다. 조건 401에서는, 제 1 고주파 전원(103)의 출력값은, 다른 조건보다 고출력값과 저출력값 사이의 출력차가 크고 또한 듀티비가 크게(본 예에서는 90%로) 설정되어 있기 때문에, 저출력 시의 시간 평균 출력에 대하여 고출력 시의 시간 평균 출력이 30배 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 본 예에서는, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 고출력값인 경우의 부하 임피던스에 대하여 정합을 행함으로써 시간 평균 반사파를 더 효과적으로 억제할 수 있다고 판정하여, 제 1 정합기(103)가 정합시키고자 하는 목표의 고주파 전력의 출력(의 설정)을 나타내는 신호(502)를 고출력값을 나타내는 것으로 했다.
한편, 제 2 고주파 전원(105)의 출력의 값은, 다른 조건과 비교하여 고출력과 저출력의 출력차는 작고 또한 듀티비가 작기(본 예에서는 10%로 되어 있기) 때문에, 고출력 시의 시간 평균 출력에 대한 저출력 시의 시간 평균 출력은 7배 정도로 되어 있다. 이것으로부터 본 예에서는, 제 2 고주파 전원(105)이 저출력일 때의 부하 임피던스에 대하여 정합을 행함으로써 시간 평균 반사파를 더 효과적으로 억제할 수 있다고 판정하여, 제 2 정합기(106)가 목표로 하는 고주파 전력의 출력을 나타내는 신호(602)를 저출력값의 것으로 했다. 또, 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120)의 정전 용량값(603) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값(604), 제 2 정합기(105)의 가변 콘덴서 a(127)의 정전 용량값(603) 및 가변 콘덴서 b(128)의 정전 용량값(604)의 초기값은, 이들 가변 콘덴서 각각이 그 용량을 가변하도록 실현할 수 있는 범위의 중심의 값으로 설정되어 있다.
상기 설정에 의거하여, 시각(t1)에 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)으로부터 고주파 전력이 출력된다. 제 1 정합기(104)에서는, 고출력 시의 플라즈마(115)의 임피던스를 정합의 목표값으로 하기 때문에, 제 1 고주파 전원(103)으로부터의 출력이 고출력인 경우에만 제 1 정합기(104)가 파라미터를 검출하는 동작의 당부를 나타내는 센싱 신호(507)가 ON이 된다. 한편, 제 2 정합기(106)에서는, 저출력 시의 임피던스를 정합의 목표값으로 하고 있기 때문에, 저출력 시에만 제 2 정합기(106)에 관련된 센싱 신호(607)가 ON이 된다. 또한, 본 예에서는, 제 1 고주파 전원(103)이 고출력값이 되는 시각 혹은 타이밍 및 시간은 제 2 고주파 전원(105)이 저출력값이 되는 시각 혹은 타이밍과 시간에 동기하도록 조절되어 있지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
이 상태에서, 시각(t1 내지 t2)에 있어서 제 1 정합기의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121), 제 2 정합기(106)의 가변 콘덴서 a(127) 및 가변 콘덴서 b(128)는 정전 용량의 값이 조절되어, 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106)는, 도 2의 플로우 차트의 정합 플로우(2a) 또는 정합 플로우(2b)에 따라 정합을 실시한다. 즉, 시각(t1)으로부터 제 1 고주파 전원(103)은 고출력값의 전력을 출력한다. 시각(t1) 이후, 제 1 정합기(104)는 고출력의 전력이 공급되어 있는 사이는 당해 고출력값에 대하여 정합을 행하기 때문에, 제 1 고주파 전원의 반사파 전력은 시각(t1) 직후로부터 감소되기 시작하고, 제 1 정합기(104)가 시각(t2)까지의 사이의 시각(t6)에 있어서 상기 고출력 시의 플라즈마의 임피던스에 대하여 정합의 조건을 만족시키면 반사파의 전력값을 나타내는 신호(506)는 실질적으로 0이 된다.
한편, 도 6의 신호(605)에 나타내는 바와 같이, 제 2 고주파 전원(105)은 제 1 고주파 전원(103)과 동일하게 시각(t1)으로부터 고출력값의 공급을 개시한다. 제 2 정합기(106)가 저출력값일 때에 정합을 행하는 설정이기 때문에, 제 2 고주파 전원(105)이 저출력값으로 전환된 시각(t7)으로부터 그 정합이 개시되어 제 2 고주파 전원(105)의 반사파 전력은 감소되기 시작하고, 시각(t8)에 있어서 제 2 정합기(106)에 있어서 제 2 고주파 전원(105)이 저출력일 때의 플라즈마 임피던스에 대한 정합의 조건이 만족되면 반사파의 전력값을 나타내는 신호(606)는 실질적으로 0이 된다.
시각(t6으로부터 t2)의 사이에서, 제 1 정합기(104)는, 상기 제 1 고주파 전원(103)으로부터의 고출력값에 대응하고 이것에 의한 반사파의 전력이 실질적으로 0이 되는 바와 같은 플라즈마(부하)의 임피던스를 실현하도록 가변 콘덴서의 정전 용량값이 조절되는 정합을 실시한다. 이 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각(t6 내지 t2)에서는 신호(503, 504)의 값은 일정하게 되고 신호(506)는 실질적으로 0이 되어 있다.
동일하게, 시각(t8로부터 t2)의 사이에서, 제 2 정합기(106)는, 상기 제 2 고주파 전원(105)으로부터의 저출력값에 대응하고 이것에 의한 반사파의 전력이 실질적으로 0이 되는 바와 같은 플라즈마(부하)의 임피던스를 실현하도록 가변 콘덴서의 정전 용량값이 조절되는 정합을 실시하기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시각(t8 내지 t2)에서는 신호(603, 604)의 값은 일정하게 되며 신호(606)는 실질적으로 0이 되어 있다. 그러나, 조건 401에 따른 에칭 처리의 동안에도, 제 1 고주파 전원(103)의 반사파 전력은 제 1 정합기(104)가 정합의 목표로 하고 있지 않은 저출력값이 출력되는 동안 및 제 2 고주파 전원(105)의 반사파 전력은 제 2 정합기(106)가 정합의 목표로 하고 있지 않은 고출력을 출력하는 동안은, 제 1 정합기(104), 제 2 정합기(106)의 정합의 동작에도 불구하고, 이것이 억제되지 않고 적어도 일시적인 변화로서 검출된다.
시각(t2)으로부터 시각(t3)까지는, 도 4에 나타내는 조건 402의 조건으로 에칭 처리가 실행된다. 조건 402는, 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 제 1 고주파 전원(103)의 전력의 고출력값은 조건 401의 것과 같고 저출력값이 조건 401의 것보다 높게 되는 한편, 제 2 고주파 전원(105)의 전력의 고출력값은 조건 401의 것과 같으며 저출력값은 조건 401의 것보다 낮은 것으로 되어 있다. 또, 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)의 듀티비는 조건 401과는 반대의 값으로 되어 있다.
이것으로부터, 조건 402에서는 제 1 고주파 전원(103)의 출력의 시간 평균값은 고출력값의 것이 저출력의 것의 6분의 1로 되어 있고, 제 2 고주파 전원(105)의 출력의 시간 평균값에서는 반대로 30배로 되어 있다. 이러한 조건으로 처리되는 시각(t2 내지 t3)에서는, 당해 조건 402에서의 제 1 정합기(104)와 제 2 정합기(106)가 각각 목표로 하는 전력의 출력값은, 도 4의 고출력 시의 시간 평균 출력과 저출력 시의 시간 평균 출력으로부터 검토하여, 제 1 정합기(104)가 정합시키는 목표를 저출력 시의 출력으로 하고, 제 2 정합기(106)의 목표를 고출력 시의 것으로 하여, 신호(502, 602)의 출력을 설정했다.
시각(t2)에 있어서 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)으로부터 각각 저출력값의 고주파 전력이 출력되어, 시각(t3)까지 시간의 경과와 함께 소정의 고출력값과 저출력값의 사이에서 전환되어 증감한다. 본 예에서는, 이것에 따라, 제 1 정합기(104)는, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 저출력인 경우의 플라즈마 임피던스를 정합의 목표로 하기 때문에, 당해 전력이 저출력일 때에만 제 1 정합기(104)에 관련된 센싱 신호(507)가 ON이 된다. 한편, 제 2 정합기(106)는, 제 2 고주파 전원(105)의 전력이 고출력 시인 플라즈마 임피던스를 정합의 목표값로 하기 때문에, 고출력 시에만 제 2 정합기(106)의 센싱 신호(607)가 ON이 된다.
본 예에서는, 제 1 고주파 전원(103)은 시각(t2)에서 설정에 의거하여 저출력값으로 출력을 행한다. 이때, 제 1 정합기(104)는 신호(502)에 따라 제 1 고주파 전원(103)의 전력의 저출력에 대응하여 정합의 동작을 하도록 설정되어 있으므로, 제 1 고주파 전원(103)의 반사파 전력은 시각(t2)으로부터 감소되기 시작하고, 제 1 정합기(105)가 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 저출력값인 경우의 플라즈마 임피던스에 대하여 정합의 조건을 만족시키는 시각(t9)에 있어서 반사파의 전력을 나타내는 신호(506)가 실질적으로 0이 된다.
한편, 제 1 고주파 전원(103)과 동일하게 제 2 고주파 전원(105)은 시각(t2)으로부터 그 저출력값을 출력하고 있지만, 제 2 정합기(106)가 신호(602)에 따라 제 2 고주파 전원(105)의 전력의 고출력값에 대응하여 정합을 행하도록 설정되어 있으므로, 제 2 고주파 전원(105)의 전력이 고출력값으로 전환된 시각(t10)으로부터 제 2 정합기(106)에 의한 정합이 개시되어 제 2 고주파 전원(105)의 반사파의 전력은 감소되기 시작하고, 제 2 정합기(106)가 상기 고출력 시의 플라즈마 임피던스에 대하여 정합의 조건을 만족시키는 시각(t11)에 있어서 반사파의 전력을 나타내는 신호(606)가 실질적으로 0이 된다.
시각(t9로부터 t3)의 사이에서, 제 1 정합기(104)는, 상기 제 1 고주파 전원(103)으로부터의 저출력값에 대응하고 이것에 의한 반사파의 전력이 실질적으로 0이 되는 바와 같은 플라즈마(부하)의 임피던스를 실현하도록 가변 콘덴서의 정전 용량값이 조절되는 정합을 실시한다. 이 때문에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 시각(t9 내지 t3)에서는 신호(503, 504)의 값은 일정하게 되고 신호(506)는 실질적으로 0이 되어 있다.
동일하게, 시각(t11로부터 t3)의 사이에서, 제 2 정합기(106)는, 상기 제 2 고주파 전원(105)으로부터의 고출력값에 대응하고 이것에 의한 반사파의 전력이 실질적으로 0이 되는 바와 같은 플라즈마(부하)의 임피던스를 실현하도록 가변 콘덴서의 정전 용량값이 조절되는 정합을 실시하기 때문에, 도 6에 나타내는 바와 같이, 시각(t11 내지 t3)에서는 신호(603, 604)의 값은 일정하게 되며 신호(606)는 실질적으로 0이 되어 있다. 그러나, 조건 401의 처리(시각(t1 내지 t2)의 처리)의 경우와 동일하게 조건 402에 따른 에칭 처리의 동안에도, 제 1 고주파 전원(103)의 반사파 전력은 제 1 정합기(104)가 정합의 목표로 하고 있지 않은 고출력값이 출력되는 동안 및 제 2 고주파 전원(105)의 반사파 전력은 제 2 정합기(106)가 정합의 목표로 하고 있지 않은 저출력값을 출력하는 동안은, 제 1 정합기(104), 제 2 정합기(106)의 정합의 동작임에도 불구하고, 이것이 억제되지 않고 적어도 일시적인 변화로서 검출된다.
시각(t3)으로부터 시각(t4)까지는, 도 4에 나타내는 조건 403에 따라 에칭 처리가 실시된다. 조건 403에서의 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106)의 정합의 목표를 조건 401, 조건 402의 경우와 동일하게 검토했다.
도 4에 나타내어지는 바와 같이, 조건 403의 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105) 각각의 전력의 저출력값은 조건 401에서의 값과 402의 것의 중간의 값으로 되어 있다. 또, 양자의 듀티비는 50%로 같게 되어 있다. 본 예에서는, 조건 403의 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105) 각각의 고출력값, 저출력값이 되는 시각 혹은 타이밍과 시간은 동기하도록 조절되어 있지만, 조건 402의 경우와 같이 동기하고 있지 않아도 된다.
이러한 조건 403에서는, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 고출력값인 경우의 출력의 시간 평균값은 그 저출력값인 경우의 시간 평균값의 2배 미만이 되어 있고, 고출력인 경우의 부하 임피던스에 대하여 정합을 행하는 것만으로는 반사파 또는 그 시간 평균값의 크기를 억제할 수 없다고 상정된다. 그래서, 본 실시예에서는, 제 1 정합기(104)의 정합의 목표값을, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 고출력인 경우의 플라즈마(부하) 임피던스와 저출력인 경우의 플라즈마 임피던스의 중간의 값으로 설정하여 정합을 실시하는 것으로 하고, 이것을 나타내는 제 1 정합기(104)에 의한 중간값에 대응한 정합의 당부를 나타내는 신호(501)가 시각(t3 내지 t4)의 사이에 있어서 ON이 된다.
또, 제 2 고주파 전원(105)의 전력의 고출력값과 저출력값의 시간 평균값의 비도, 제 1 고주파 전원(103)의 경우와 동일하게 2배 미만이므로, 제 2 정합기(106)의 정합의 목표도 제 2 고주파 전원(105)의 전력이 고출력값일 때의 플라즈마 임피던스와 저출력값일 때의 플라즈마 임피던스의 중간의 값으로 설정하고, 제 2 정합기(106)에 의한 중간값에 대응한 정합의 당부를 나타내는 신호(601)가 시각(t3 내지 t4)의 사이에 있어서 ON이 된다. 또한, 이러한 신호는, 제어부(108) 및 제어부 내의 펄스 발생기(107)로부터 제 1 고주파 전원(103) 및 제 1 정합기(104), 제 2 고주파 전원(105), 제 2 정합기(106)에 대하여 원하는 에칭 처리를 실현하기 위한 동작의 지령 및 그 조건을 포함하여 이것을 설정하는 신호에 포함되어 송신된다.
시각(t3)에 있어서, 제 1 고주파 전원(103) 및 제 2 고주파 전원(105)으로부터 고주파 전력이 출력된다. 시각(t3) 및 그 직후의 시점에서는, 양자는 각각의 저출력값이 되어 있다. 시각(t3)으로부터 ON의 값이 된 신호(501)에 대응하여, 제 1 정합기(4)의 센싱 신호(507)가 ON이 되어 있고, 동일하게 시각(t3)으로부터 ON이 된 신호(601)에 대응하여 제 2 정합기(106)도 제 2 정합기(106)의 센싱 신호(607)가 ON이 되어 있다.
이 때문에, 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106)는 시각(t3)으로부터 각각 제 1 고주파 전원(103)의 출력 및 제 2 고주파 전원(106)의 출력의 중간값에 대응한 정합의 동작이 개시된다. 즉, 제 1 정합기(104)에서는, 그 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)가, 제 2 정합기(104)에서는 그 가변 콘덴서 a(127) 및 가변 콘덴서 b(128)가, 도 3에 나타내어진 플로우 차트의 플로우(3a)에 따라 마이크로 컴퓨터(117 혹은 124)에 있어서 검출된 파라미터로부터 산출된 각각의 값이 되도록 정전 용량이 조절되어 정합이 행하여진다.
본 예에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)은 시각(t3)으로부터 저출력값으로 출력하고 있다. 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 고출력값으로 전환될 때까지는, 도 3에 나타내어진 플로우(3a)의 단계 310에서는 단계 309에 있어서 산출된 저출력값에 대응하여 정합하는 가변 콘덴서의 정전 용량값만이 입력되므로, 단계 310의 산출의 결과는 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 저출력값인 경우에 대응한 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량의 값이 되고, 실질적으로 제 1 정합기(104)는 상기 저출력에 대응한 정합이 되도록 동작하게 된다.
시각(t12)에 제 1 고주파 전원(103)의 출력은 고출력값으로 전환되고, 시각(t12)으로부터 이후는 소정의 듀티비에 따른 시간에서 번갈아 전환되는 고출력값인 경우와 저출력값인 경우의 각각에 있어서, 제 1 정합기(104)의 플로우(3a)에 있어서는, 제 1 고주파 전원(103)의 전력이 고출력값인 경우 및 저출력값인 경우의 각각에서의 파라미터가 센서의 출력을 이용하여 검출된다. 그리고, 이들을 이용하여 단계 310에 있어서 (1)식 및 (2)식에 의해 산출되는 고출력값과 저출력값의 중간의 값을 목표값으로서 플라즈마 임피던스를 적합하게 하여 반사파를 소정의 값이 되도록 제 1 정합기(103)의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량값이 조절되는 정합이 행하여진다.
도 5에서는, 시각(t12)으로부터 제 1 정합기의 가변 콘덴서 a(120) 및 가변 콘덴서 b(121)는 고출력값과 저출력값의 중간의 값에 대응한 정전 용량값을 구비하도록 조절되고, 제 1 고주파 전원(103)으로부터의 전력에 대한 반사파의 전력은 번갈아 반복되는 고출력값의 기간과 저출력값의 기간의 각각에서 시간의 변화와 함께 평균적으로 억제된다. 즉, 도 5의 신호(506)의 그래프에 나타내어지는 바와 같이 반사파의 전력값은, 시각(t13)에서 제 1 정합기(104)가 중간값에 대응한 플라즈마의 임피던스에 대하여 정합의 조건을 만족시킨 결과 소정의 값이 될 때까지의 사이, 시각(t12)으로부터 고출력값의 기간과 저출력값의 기간의 각각에서 번갈아 당해 소정값으로 점점 접근하도록 변화되어 가고, 정합이 달성되어 소정값이 된 시각(t13)으로부터 시각(t4)까지 당해 값이 유지된다.
한편, 제 2 고주파 전원(105)은 시각(t3)으로부터 저출력값으로 출력하고 있다. 이 때문에, 제 1 고주파 전원(103)의 경우와 동일하게, 시각(t3)으로부터 시각(t14)까지는 도 3의 플로우(3a)에 따라 제 2 정합기(106)는 실질적으로 제 2 고주파 전원(105)의 저출력에 정합하도록 조절된다. 시각(t14)으로부터 제 2 고주파 전원(105)의 전력은 고출력값으로 전환되고, 시각(t14)으로부터 제 2 고주파 전원(105)의 고출력값과 저출력값의 중간의 값을 목표로서 이것에 대응하여 플라즈마 임피던스를 적합하게 하여 반사파의 전력이 소정의 값이 되도록 제 2 정합기의 가변 콘덴서 a(127) 및 가변 콘덴서 b(128)의 정전 용량의 값이 조절되는 정합이 실시된다.
도 6의 신호(606)에 나타내어지는 바와 같이, 시각(t14) 내지 시각(t15)의 사이에서 제 2 고주파 전원(105)의 출력이 연속해서 고출력값이 되어 있는 일 기간에서 정합의 조건이 달성되어 반사파의 전력이 소정값이 되어 있다. 시각(t15)에 있어서 상기 정합의 상한이 달성된 이후는, 당해 반사파의 전력값이 유지된다. 이렇게 하여, 제 2 고주파 전원(105)의 반사파 전력은 평균적으로 억제된다.
시각(t4)에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)과 제 2 고주파 전원(105)은 출력을 0으로 하거나 또는 차단하여, 제 1 정합기(103)의 센싱 신호(507) 및 제 2 정합기의 센싱 신호(607)도 OFF의 값이 된다. 이 후, 시각(t5)에서 에칭 처리가 종료한다.
상기 실시예와 같이, 도 4에 나타낸 제 1 고주파 전원(103) 또는 제 2 고주파 전원(105)의 전력의 고출력값과 저출력값에 따라, 각각에 전기적으로 접속된 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106) 각각의 정합의 목표값을 전환하여 정합을 행함으로써 반사파의 억제가 적절하게 행하여진다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치에 공급하는 전력의 손실을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 부하로서의 플라즈마에 공급되는 고주파의 전력값을 보다 설정에 근사시킬 수 있어 웨이퍼의 처리의 재현성이 향상된다.
[변형예]
상기 실시예에서는, 제 1 정합기(104) 또는 제 2 정합기(106)에 있어서, 고출력값과 저출력값의 중간의 값을 목표로서 정합을 행할 때에, (1)식 및 (2)식에 의해 복수의 가변 콘덴서의 정전 용량의 값을 산출하고 이 값이 되도록 당해 가변 콘덴서의 용량을 조절하는 점을 개시했다. 한편, 이하에 설명하는 예에서는, 고출력값인 경우에 있어서의 정합기를 포함하는 부하 임피던스의 크기 |ZL|(high) 및 위상각 ∠ZL(high)와 저출력값인 경우의 정합기를 포함하는 부하 임피던스의 크기 |ZL|(low) 및 위상각 ∠ZL(low)로부터, 고출력값과 저출력값의 중간의 값에 대응한 부하 임피던스의 크기 |ZL|(middle) 및 위상각 ∠ZL(middle)을 산출하고, 이것에 적합하도록 제 1 정합기(104) 또는 제 2 정합기(106)에 의한 정합을 행하는 예를 나타낸다.
도 7은, 제 1 변형예에 관련된 플라즈마 처리 장치에 있어서 제 1 고주파 전원의 전력에 대하여 제 1 정합기를 정합시키는 목표값을 검출하는 동작의 흐름을 나타내는 플로우 차트이다. 도 7에서는, 제 1 고주파 전원(103)의 출력의 고출력값과 저출력 시의 중간값에 대응한 제 1 정합기(104)에 있어서의 정합의 동작의 흐름인 플로우(7a)에 대해서만 기재하고 있다. 본 예에 있어서는, 정합의 목표값을 고출력값 혹은 저출력값으로 한 경우의 정합 동작은, 도 2에 나타낸 플로우(2a) 및 정합 플로우(2b)와 동등하다.
도 7에 나타내는 플로우 차트를 이용하여 변형예에 있어서의 정합의 동작에 대하여 설명한다. 도 7에 나타내는 제 1 고주파 전원(103)의 정합의 플로우(7a)에 있어서의 단계 701은, 도 3에 나타내는 플로우(3a)에 있어서의 단계 301과 대응하고 있다. 도 7의 단계 701에서, 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 고출력값이라고 판정된 경우는 단계 702로 이행한다. 한편, 저출력값이라고 판정된 경우는 단계 705로 이행한다.
본 예에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 고출력값인 경우의 Pf, Pr, θ를 취득하는 단계 702로부터 고출력인 경우에서 부하 임피던스를 산출하는 단계 704까지의 공정은, 도 3의 플로우(3a)에 있어서의 단계 302로부터 단계 304와 동등하다. 동일하게, 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 저출력값인 경우의 Pf, Pr, θ를 취득하는 단계 705로부터 저출력인 경우에서의 부하 임피던스를 산출하는 단계 707까지의 공정도, 도 3의 플로우(3a)에 있어서의 단계 306으로부터 단계 308과 동등하다.
또한 본 예에서는, 단계 704에 있어서, 제 1 고주파 전원(103)의 출력이 고출력값인 경우의 제 1 정합기(104)를 포함하는 부하 임피던스의 크기 |ZL|(high) 및 위상각 ∠ZL(high)를 산출한다. 또, 단계 707에 있어서, 저출력 시의 제 1 정합기(104)를 포함하는 플라즈마 부하의 임피던스의 크기 |ZL|(low) 및 위상각 ∠ZL(low)를 산출한다. 그 후, 중간의 값에서의 부하 임피던스를 산출하는 단계 708로 이행한다.
단계 708에서는, 단계 704와 단계 707에서 산출한 부하 임피던스의 크기 및 위상의 값과 제 1 고주파 전원(104)의 고출력값 및 저출력값인 경우의 진행파의 출력과 듀티비를 고려함으로써, 다음에 나타내는 (5)식 및 (6)식을 이용하여 고출력값과 저출력값의 중간의 값에서의 플라즈마 부하의 임피던스 크기 |ZL|(middle) 및 위상각 ∠ZL(middle)을 산출한다.
Figure 112015016327100-pat00003
이동 지령의 단계 709에서는, (5)식에 의해 산출된 중간값에서의 플라즈마 부하의 임피던스의 크기 |ZL|(middle)과 고주파 전원의 특성 임피던스의 크기 |Z0|의 차분이 0이 되도록, 제 1 정합기(104)의 가변 콘덴서 a(120)의 정전 용량의 값을 조절하고, (6)식에 의해 산출된 중간값에서의 위상각 ∠ZL(middle)이 0이 되도록 가변 콘덴서 b(121)의 정전 용량의 값을 조절한다. 그 후 단계 701로 되돌아간다.
또한, 본 예에 있어서, 단계 709에 관련된 제 1 정합기(104)의 2개의 가변 콘덴서의 정전 용량값을 조절하는 이동 지령을 부여할 때까지, 펄스 출력 1주기분을 기다리게 되어, 낭비 시간이 발생하지만, 가변 콘덴서의 구동 제어에 있어서, 낭비 시간 보상을 행하고 있다. 또, 상기 설명에서는, 도 7의 플로우(7a)를 제 1 정합기(104)에서의 정합의 동작의 흐름으로서 설명했지만, 플로우(7a)에 따른 중간의 값에 대한 복수의 가변 콘덴서의 정전 용량값의 산출과 그 설정은, 제 2 고주파 전원(105)에 관련된 제 2 정합기(106)에 있어서도 동일하게 행할 수 있다.
본 변형예에 있어서도, 제 1 고주파 전원(103) 또는 제 2 고주파 전원(105)의 전력의 고출력값과 저출력값에 따라, 각각에 전기적으로 접속된 제 1 정합기(104) 및 제 2 정합기(106) 각각의 정합의 목표값을 전환하여 정합을 행함으로써 반사파의 억제가 적절하게 행하여진다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치에 공급하는 전력의 손실을 저감하는 것이 가능해진다. 또한, 부하로서의 플라즈마에 공급되는 고주파의 전력값을 보다 설정에 근사시킬 수 있어 웨이퍼의 처리의 재현성이 향상된다.
101: 처리실 102: 터보 분자 펌프
103: 제 1 고주파 전원 104: 제 1 정합기
105: 제 2 고주파 전원 106: 제 2 정합기
107: 펄스 발생기 108: 제어부
109: 평면 안테나 110: 샤워 플레이트
111: 처리대 112: 가스 도입 구멍
113: 코일 114: 웨이퍼
115: 플라즈마 116: RF 센서
117: 마이크로 컴퓨터 118: 펄스 모터 a
119: 펄스 모터 b 120: 가변 콘덴서 a
121: 가변 콘덴서 b 122: 코일
123: RF 센서 124: 마이크로 컴퓨터
125: 펄스 모터 a 126: 펄스 모터 b
127: 가변 콘덴서 a 128: 가변 콘덴서 b
129: 코일

Claims (9)

  1. 진공 용기 내부에 배치되고 내측이 감압되어 플라즈마가 형성되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 처리 대상의 웨이퍼가 그 위에 놓이는 처리대와, 상기 플라즈마를 형성하기 위해 상기 진공 용기의 상방으로부터 상기 처리실 내에 공급되는 제 1 주파수의 전계를 형성하기 위한 제 1 고주파 전력을 출력하는 제 1 전원이며 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력의 각각을 소정의 기간 및 주기로 반복하여 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 전원과, 상기 처리대의 내부에 배치된 전극에 제 2 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하는 제 2 전원과, 상기 제 1 전원과 상기 처리실 사이의 상기 제 1 고주파 전력의 공급 경로 상에 배치되어 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 제 1 전원과 상기 처리실 내의 플라즈마와의 사이의 제 1 임피던스를 조절하는 제 1 정합기를 구비하며,
    상기 제 1 정합기는, 상기 제 1 고주파 전력의 고출력 시의 부하 임피던스의 값과 저출력 시의 부하 임피던스의 값과 이들 고출력 및 저출력 시의 부하 임피던스의 값의 중간의 제 1 중간값과의 각각에 상기 제 1 임피던스를 정합시키는 기능을 구비하며,
    상기 제 1 임피던스가, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 고출력과 저출력이 반복되는 소정의 기간에 있어서의 상기 제 1 고주파 전력의 크기에 따라서 그 큰 순서대로 상기 고출력 시의 부하 임피던스의 값, 상기 제 1 중간값 및 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값으로부터 선택한 값이 되도록, 상기 제 1 정합기의 동작을 조절하는 제어 장치를 구비한 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전원이 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력의 각각을 소정의 기간 및 주기로 반복하여 상기 제 2 고주파 전력을 공급하는 것이며,
    상기 제 2 전원과 상기 전극 사이의 상기 제 2 고주파 전력의 공급 경로 상에 배치되어 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 제 2 전원과 상기 처리실 내의 플라즈마와의 사이의 제 2 임피던스를 조절하는 제 2 정합기를 구비하며,
    상기 제 2 정합기는, 상기 제 2 고주파 전력의 고출력 시의 부하 임피던스의 값과 저출력 시의 부하 임피던스의 값과 이들 고출력 및 저출력 시의 부하 임피던스의 값의 중간의 제 2 중간값의 각각에 상기 제 2 임피던스를 정합시키는 기능을 구비하며,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 임피던스가, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 고출력과 저출력이 반복되는 소정의 기간에 있어서의 상기 제 2 고주파 전력의 크기에 따라서 그 큰 순서대로 당해 제 2 고주파 전력의 고출력 시의 부하 임피던스의 값, 상기 제 2 중간값 및 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값으로부터 선택한 값이 되도록, 상기 제 2 정합기의 동작을 조절하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 임피던스의 값이 상기 고출력과 저출력을 반복하는 상기 제 1 고주파 전력의 출력의 시간 평균값에 따라서 그 큰 순서대로 상기 선택을 한 값이 되도록 상기 제 1 정합기의 동작을 조절하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 제 1 및 제 2 임피던스의 값의 각각이 상기 고출력과 저출력을 반복하는 상기 제 1 및 제 2 고주파 전력 각각의 출력의 시간 평균값에 따라서 각각의 값의 큰 순서대로 상기 선택을 한 값이 되도록 상기 제 1 및 제 2 정합기 각각의 동작을 조절하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 진공 용기 내부이며 내측이 감압되어 처리실 내에 배치된 처리대의 상면에 처리 대상의 웨이퍼를 배치하고, 제 1 전원으로부터의 제 1 고주파 전력에 의해 상기 처리실 내에 플라즈마를 형성하기 위한 제 1 주파수의 전계를 공급하며, 제 2 전원으로부터 상기 처리대의 내부에 배치된 전극에 제 2 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하여, 상기 처리실 내에 형성한 플라즈마를 이용하여 상기 웨이퍼의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법에 있어서,
    상기 제 1 전원으로부터, 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력의 각각을 소정의 기간 및 주기로 반복하여 상기 제 1 고주파 전력이 공급되는 것으로서,
    상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 제 1 전원과 상기 처리실 사이의 급전 경로 상에 배치된 제 1 정합기를 이용하여 상기 제 1 전원과 상기 처리실 내의 플라즈마와의 사이의 제 1 임피던스를 상기 고출력과 저출력이 반복되는 상기 제 1 고주파 전력의 소정의 기간에 있어서의 상기 제 1 고주파 전력의 크기에 따라서 선택된 값으로 조절하는 공정으로서, 당해 제 1 고주파 전력이 큰 순서대로 상기 고출력 시의 부하 임피던스의 값, 이 고출력 시의 부하 임피던스의 값보다 작고 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값보다 큰 제 1 중간값 및 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값으로부터 선택한 값이 되도록, 상기 제 1 정합기의 동작을 조절하는 정합의 공정을 구비한 플라즈마 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 전원이 상기 웨이퍼의 처리 중에 고출력과 저출력의 각각을 소정의 기간 및 주기로 반복하여 상기 제 2 고주파 전력을 공급하는 것이며,
    상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 제 2 전원과 상기 전극 사이의 급전 경로 상에 배치된 제 2 정합기를 이용하여 상기 제 2 전원과 상기 처리실 내의 플라즈마와의 사이의 제 2 임피던스를 상기 고출력과 저출력이 반복되는 상기 제 2 고주파 전력의 소정의 기간에 있어서의 상기 제 2 고주파 전력의 크기에 따라서 선택된 값으로 조절하는 공정으로서, 당해 제 2 고주파 전력이 큰 순서대로 이 제 2 고주파 전력의 고출력 시의 부하 임피던스의 값, 당해 고출력 시의 부하 임피던스의 값보다 작고 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값보다 큰 제 2 중간값 및 상기 저출력 시의 부하 임피던스의 값으로부터 선택한 값이 되도록, 상기 제 2 정합기의 동작을 조절하는 상기 정합의 공정을 구비한 플라즈마 처리 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 임피던스의 값이 상기 고출력과 저출력을 반복하는 상기 제 1 고주파 전력의 출력의 시간 평균값에 따라서 그 큰 순서대로 상기 선택을 한 값이 되도록 상기 제 1 정합기의 동작을 조절하는 상기 정합의 공정을 구비한 플라즈마 처리 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 임피던스의 값의 각각이 상기 고출력과 저출력을 반복하는 상기 제 1 및 제 2 고주파 전력 각각의 출력의 시간 평균값에 따라서 각각의 값의 큰 순서대로 상기 선택을 한 값이 되도록 상기 제 1 및 제 2 정합기 각각의 동작을 조절하는 상기 정합의 공정을 구비한 플라즈마 처리 방법.
  9. 삭제
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