KR101953596B1 - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

처리의 균일성을 향상시킨 플라스마 처리 장치 또는 방법을 제공하기 위해서, 진공 용기의 내부에 배치된 처리실과, 이 처리실 내에 배치되어 그 윗면에 처리 대상의 웨이퍼가 놓여지는 시료대와, 상기 처리실 내에 공급되는 전계를 형성하는 전계 형성부와, 상기 전계와 작용해서 상기 처리실 내에 플라스마를 형성하기 위한 자계를 형성하는 코일과, 당해 코일이 형성하는 자계의 강도를 소정의 간격에서 반복하여 증감해서 처리실 내의 플라스마의 강도를 증감하는 제어기를 구비하며, 상기 플라스마의 형성과 확산을 반복하여서 상기 웨이퍼를 처리하는 플라스마 처리 장치로 한다.

Description

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
본 발명은 처리실 내에 형성한 플라스마를 이용하여 반도체 웨이퍼 등의 시료를 처리하는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이며, 특히 처리실 내에 자계를 공급해 플라스마에 작용시켜서 시료를 처리하는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
최근의 반도체 제조 공정에 있어서는 광 리소그래피에 의한 미세화 한계가 가까워지고 있으며, 다중 노광이나 스페이서 패터닝 등의 프로세스가 주류가 되고 있다. 이러한 다중 노광이나 SADP(Self Aligned Double Patterning)로 대표되는 스페이서 패터닝 프로세스에서는 에칭 공정이 증가하고 있다.
각 에칭 공정에서 생기는 처리 대상의 반도체 웨이퍼 등의 시료의 면 내에서의 근소한 에칭 성능의 균일성 저하가, 에칭 공정이 증가하는 것에 의해서 적산되어, 그 공정수의 증가에 따라, 근소한 시료의 면 내 균일성의 저하도 허용하는 것이 어려워지고 있다.
따라서, 최선단(最先端) 로직을 대표로 하는 반도체 제조 공정, 특히 FEOL(Front End of Line) 공정에서는, 피처리 기판 면 내를 높은 균일성으로 에칭 처리할 수 있는 장치 성능이 요구되고 있다.
마이크로파 플라스마 에칭 장치에 있어서는 상기의 균일성을 실현하는 방법으로서 리액터 및 배기 구조나 플라스마의 축대칭화 기술, 웨이퍼 재치 전극의 온도 제어 기술 등이 사용된다.
이러한 기판 내의 처리 분포의 균일화하기 위한 종래 기술로서, 일본국 특개평 2-312227호 공보(특허문헌 1) 및 일본국 특개평 8-288259호 공보(특허문헌 2)에 기재되는 고주파 전계 분포의 제어에 의한 플라스마의 밀도 분포를 균일화하는 것이 알려져 있었다.
특허문헌 1에서는, 처리실 내에 플라스마를 형성하는 펄스 방전을 실현하기 위해서 마그네트론이 발생하는 마이크로파의 주기적인 강도의 증감에 동기시켜서, 자계를 형성하는 코일에 공급되는 전류의 크기를 주기적으로 증감함으로써, 처리실 내의 플라스마의 전자 온도를 증대시켜 시료의 에칭 처리 속도를 향상시키는 기술이 개시되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, 챔버 외부에 감긴 고주파 안테나와 스위칭 수단을 통해서 직류(DC) 전원에 접속된 솔레노이드 코일을 구비하고, 고주파 안테나로부터 챔버 내부에 전계를 공급하면서 솔레노이드 코일에 공급되는 직류 전류를 스위칭 수단에 의해 주기적으로 온 오프함으로써 헬리콘 플라스마와 유도결합 플라스마를 교대로 형성하고, 챔버 하방에 배치한 기판을 향하는 플라스마의 수송 혹은 플라스마 중의 이온/라디칼의 생성비를 원하는 바로 제어해서 플라스마의 밀도를 자유롭게 변경하는 기술이 개시되어 있다.
일본국 특개평 2-312227호 공보 일본국 특개평 8-288259호 공보
상기의 종래 기술은 다음의 점에 대해 고려가 불충분했기 때문에, 하기와 같은 문제가 생기고 있었다.
즉, 상기의 종래 기술에 따른 플라스마 처리 장치에서는, 어떤 특정한 조건하에서, 플라스마를 생성하는 진공 용기 내부의 공간에 있어서의 플라스마의 밀도의 분포가 현저하게 불균일해질 경우가 있다. 상기 종래의 기술은, 이러한 경우에도 반도체 웨이퍼 등의 기판 형상의 시료인 피처리 기판 상의 당해 분포의 불균일을 억제해서 시료 표면에 주어지는 처리의 불균일을 어느 정도 저감하는 것이 가능하다.
그러나, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 처리실에 공급되는 자계를 코일로 간헐적으로 형성해서 기판 윗면 상방에 있어서의 플라스마의 밀도 분포를 처리의 균일성을 향상시키는 것에 근접시키려고 하는 것이지만, 이들 종래 기술에서는, 코일에 의해 형성되는 자계의 크기를 전환하는 타이밍이나 그 기간에 대해 명기되어 있지 않으며, 처리 대상인 시료의 처리를 반경 방향에 대해서 더욱 균일하게 근접시키기 위해 필요한 이들의 적정한 기준에 대해 고려되지 않고 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하고, 균일성을 향상시키는 것이 가능한 플라스마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은, 진공 용기의 내부에 배치된 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 그 윗면에 처리 대상의 웨이퍼가 놓여지는 시료대와, 상기 처리실 내에 공급되는 전계를 형성하는 전계 형성부와, 상기 전계와의 상호작용에 의해 상기 처리실 내에 상기 웨이퍼의 처리에 이용하는 플라스마를 형성하기 위한 자계를 형성하는 코일과, 당해 코일이 형성하는 상기 자계의 강도를 증감시켜 상기 처리실 내의 플라스마의 강도를 증감하는 제어기를 구비하며, 상기 제어기로부터의 지령에 의해, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 자계의 강도를, 적어도 제 1 값 및 상기 제 1 값보다 큰 제 2 값의 각각을 미리 정해진 기간만 형성하는 것을 반복하여, 증감시켜 상기 플라스마의 형성과 확산을 반복하는 플라스마 처리 장치에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 종래의 장치 구성에 대폭적인 변경 점을 더하지 않고, 처리실 내의 플라스마 자체가 자율적으로 그 밀도 분포를 균일화하여, 피처리 기판의 처리 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
상기한 것 이외의 구성 및 효과는 이하의 실시형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 플라스마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도 및 당해 플라스마 처리 장치의 내부에서 실시되는 웨이퍼 처리의 특성의 분포를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 3은 종래 기술에 따른 플라스마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도 및 당해 플라스마 처리 장치의 내부에서 실시되는 웨이퍼 처리의 특성의 분포를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도 및 당해 플라스마 처리 장치의 내부에서 실시되는 웨이퍼 처리의 특성의 분포를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 7은 도 1에 나타내는 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서의 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 8은 도 1에 나타내는 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서의 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 9는 도 1에 나타내는 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서, 코일용 전원으로부터 솔레노이드 코일에 직류의 전력이 공급되고 있는 특정 시각에 있어서의 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도 및 당해 플라스마 처리 장치의 내부에서 실시되는 웨이퍼 처리의 특성의 분포를 모식적으로 나타내는 그래프.
도 10은 도 1에 나타내는 실시예에 있어서의 플라스마 모니터를 통해서 검출된 처리실 내의 플라스마의 발광 강도의 시간의 추이에 따르는 변화를 나타내는 그래프.
도 11은 도 1에 나타내는 실시예에 있어서 솔레노이드 코일에 공급된 전류의 값의 시간의 추이에 따르는 변화를 나타내는 그래프.
본 발명의 실시형태를 이하 도면을 참조해서 설명한다.
[실시예 1]
본 발명의 실시예에 대해서, 도 1 내지 11을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 설명하는 종단면도이다.
본 실시예에서는, 진공 용기 내부에 배치되며 내측이 감압되는 처리실 내에 배치된 시료대 윗면 상방에 놓여진 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼) 등의 기판 형상의 시료를, 당해 처리실 내에 형성한 플라스마를 이용하여 처리하는 플라스마 처리 장치를 설명한다. 특히, 본 실시예에서는, 도파관을 통해서 전파된 마이크로파의 전계와 솔레노이드 코일에 의해서 형성한 자계를 당해 처리실 내에 공급해서 이들의 상호작용에 의해 발생된 전자 마이크로트론 공명(Electron Microtron Resonance: ECR)에 의해, 당해 처리실 내에 공급된 처리용의 가스의 원자 또는 분자를 여기해서 형성한 플라스마를 이용하여, 시료를 에칭 처리하는, ECR 플라스마 에칭 처리 장치에 관하여 설명한다.
본 실시예의 플라스마 처리 장치(100)는, 크게 나누어, 그 내부에 처리실이 배치된 진공 용기부와, 진공 용기부의 상부 및 주위에 배치된 전자계 형성부와, 진공 용기 하방에 배치된 배기 장치부를 구비하고 있다. 전자계 형성부는 처리실 내에 공급되는 전계 및 자계를 생성하는 부분이다.
또한 배기 장치부는, 진공 용기 하방에서 그 바닥면에 연결되어서 배치되어 진공 용기 내부를 배기하여 감압하는 터보(turbo) 분자 펌프 및 로터리 펌프(rotary pump) 등 러핑 펌프를 포함하는 진공 펌프와 진공 펌프 입구와 진공 용기 내부로부터의 배기구와의 사이의 배기용 경로의 유로 단면적을 증감해서 배기의 유량 또는 속도를 조절하는 유량 조절용의 밸브를 구비하고 있다. 도 1은, 이러한 플라스마 처리 장치(100)의 주요부의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
본 실시예의 플라스마 처리 장치(100)의 진공 용기(115)는, 적어도 상부를 구성하는 측벽의 일부분은 원통형의 형상을 가진 금속제의 용기이다. 당해 원통형의 측벽의 내측에는, 측벽의 내벽의 적어도 일부분에 외주(外周)가 둘러싸여져서 원통형의 형상을 가진 공간인 처리실(104)이 배치되어 있다.
상기 진공 용기(115)의 처리실(104)의 상부의 공간은, 그 내부에 처리용의 가스가 공급된다. 공급된 당해 가스는, 전자계 형성부가 형성해서 처리실(104)의 상부에 공급된 전계 또는 자계에 의해 여기된다.
여기된 처리용의 가스의 원자 또는 분자는, 방전을 형성해서 이온 등의 하전입자 및 활성화된 라디칼을 포함하는 당해 처리실 플라스마를 생성한다. 처리실(104)의 상부의 공간은, 이러한 플라스마를 형성하는 방전용의 공간으로 되어 있다.
이 방전용의 공간의 상방에는, 진공 용기(115)의 상부를 구성하는 창부재(105)가 배치되어 있다. 본 실시예의 창부재(105)는, 처리실(104)의 상기 원통형을 가진 방전실을 덮는 석영 등 유전체제의 원판 형상의 부재이다. 창부재(105)는 그 밑면의 외주연부(外周緣部)와 진공 용기(115) 측벽 상단과의 사이에 O링 등의 씨일 부재를 끼워서, 진공 용기(115)의 측벽의 상단 상방에 놓여진다.
이 구성에 의해, O링을 상하로부터 눌러서 변형시킴으로써 처리실(104) 내부와 진공 용기(115) 외부 사이가 기밀하게 밀봉된다. 또한, 창부재(105)의 밑면 하방에는, 샤워 플레이트가 배치되어 있다.
샤워 플레이트는 처리실(104)의 천장면을 구성하는 원판 형상을 가진 부재이다. 샤워 플레이트의 중앙부에는, 상기 처리용의 가스가 통과해서 처리실(104)에 상방으로부터 도입되는 가스 도입 구멍이 복수 배치되어 있다.
또한 샤워 플레이트는, 창부재(105) 밑면과의 사이에, 가스 도입 구멍과 연통됨과 동시에 내부에 공급된 처리용 가스가 확산하는 극간(隙間)을 비우고, 창부재(105) 하방에 배치되어 있다. 이 극간은, 진공 용기(115) 상부에 접속된 처리용 가스의 가스 공급 경로인 배관과 연결되어 연통되어 있다.
방전용의 공간의 하방의 처리실(104) 내부에는, 웨이퍼(107)가 그 윗면에 놓여서 유지되는 원통형을 가진 시료대(108)가 배치되어 있다. 시료대(108)의 하방의 처리실(104) 하부의 공간은, 처리실(104)에 면해서 원형을 가진 배기구를 통해서 진공 펌프의 입구와 연통되어 있다.
처리실(104)에는, 원통형을 가진 시료대(108)의 측벽의 외주측은 당해 측벽과 원통형을 가진 처리실(104)의 내측벽 사이의 공간이 시료대(108)를 둘러싸서 배치된다. 또한, 진공 용기(115)와 시료대(108)의 측벽 사이에 이들을 접속하는 복수개의 대들보 형상의 지지 부재가, 시료대(108) 상하 방향의 중심축의 주위에 서로 동일한 각도 혹은 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 각도를 이뤄서 배치되어 있다.
본 실시예에서는, 샤워 플레이트의 중심부의 가스 도입 구멍을 통해서 처리실(104) 내의 시료대(108) 상방의 방전용의 공간에 공급된 가스 또는 당해 방전용의 공간에 형성된 플라스마의 입자나 웨이퍼(107) 처리중에 생성된 미립자는, 당해 입자의 유로인 시료대(108)와 처리실(104)과의 측벽끼리의 사이의 공간을 통해서 시료대(108) 하방의 처리실(104)의 하부의 공간에 유입된다. 이 하부의 공간에 유입된 미립자는, 배기구로부터 진공 펌프로 유입되어 처리실(104) 외부로 배출된다.
본 실시예에서는, 이러한 입자의 처리실(104) 내부에서의 흐름은, 시료대(108) 상하 방향의 축주위에 대칭이 되도록 구성되어 있다. 이에 따라, 시료대(108) 윗면에 상기 중심축에 맞추도록 놓여서 유지된 웨이퍼(107)의 중심축 주위의 처리의 특성이나 그 결과의 분포가 둘레 방향에 대해서 편차가 저감된다.
상기한 바와 같이, 창부재(105)의 상방 및 처리실(104)의 방전용 공간을 둘러싸는 진공 용기(115) 상부의 원통형의 측벽의 외주측의 개소에는, 전자계 형성부가 배치되어 있다. 창부재(105)의 상방에는, 전자계 형성부를 구성하는 부분으로서, 처리실(104) 내에 공급되는 마이크로파의 전계의 전달 경로인 도파관(103)이 배치되어 있다.
또한, 창부재(105) 상방에서 도파관(103)의 하단부에 접속되며 창부재(105) 또는 처리실(104)의 방전용 공간과 같거나 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 지름을 가진 원통형의 공동(空洞)부(103')가 배치되어, 전자계 형성부를 구성한다.
본 실시예의 도파관(103)은, 공동부(103') 상단과 접속되며 단면이 원형을 가진 원통형의 부분을 구비하고 있다. 또한, 원통형의 도파관 부분의 상단부에 일단부가 접속되어서 수평 방향으로 중심축을 가지며 단면이 직사각형 형상을 가진 사각형의 도파관의 부분을 구비하고 있다.
또한, 도파관(103)의 사각형의 부분의 타단부에는 마그네트론 등의 전력이 공급되어서 마이크로파의 전계를 발진해서 형성하는 마이크로파 발생용 전원(101)이 접속되어 배치되어서, 전자계 형성부를 구성하고 있다.
마이크로파 발생용 전원(101)에 의해 도파관(103)의 사각형 부분의 타단부에 있어서 형성된 마이크로파의 전계는, 사각형 부분을 그 축을 따라 수평 방향으로 전파한다. 그 후에, 원통형의 부분을 그 축을 따라 하향 전파하여 공동부(103') 내에 도입된다.
공동부(103')에 도입된 마이크로파의 전계는, 당해 전계의 특정 모드가 형성 또는 증강된다. 형성 또는 증강된 특정 모드의 전계가 창부재(105)를 투과해서 처리실(104)의 방전용의 공간에 전파된다. 이 점에서, 처리실(104)은 도파관(103)의 일부를 구성하는 것으로 간주할 수도 있다.
또한, 진공 용기(115)의 외주측의 개소에 복수개의 솔레노이드 코일(106a, 106b, 106c)이 배치되어 있다. 특히, 진공 용기(115)의 방전용의 공간을 둘러싸는 측벽의 외주측 및 공동부(103')의 상방측이며 도파관(103)의 원통형 부분의 외주측에, 이들을 둘러싸서 복수개의 솔레노이드 코일(106a, 106b, 106c)이 배치되어 있다.
각각의 솔레노이드 코일(106a∼c)은 도파관(103), 공동부(103') 및 처리실(104)의 측벽을 둘러싸서 링 형상으로 배치되어 있다. 본 실시예는, 이들 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각의 도면상 단면이 직사각형을 갖고 있다.
또한, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각의 권선의 중심의 높이 위치는, 상하 방향으로 3개의 서로 다른 위치에 배치되어 3단의 구성을 구비하고 있다.
솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에는, 각각에 직류의 전력을 공급하는 코일용 전원(114a, 114b, 114c)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이들 코일용 전원(114a∼c) 각각에는 제어기(113a, 113b, 113c)가 이들과 통신 가능하게 접속되어 있다.
제어기(113a, 113b, 113c)는, 각각이 접속된 코일용 전원(114a, 114b, 114c)이 이들로부터 공급되는 직류의 전류의 절대값의 크기를 시간의 경과에 따라 변동시키도록 조절하는 지령을, 코일용 전원(114a, 114b, 114c) 각각에 발신한다.
또한, 본 실시예에서는, 처리실(104)의 방전용의 공간을 둘러싸는 상부 측벽의 복수의 개소에, 처리실(104) 내에 형성된 플라스마의 강도나 밀도 혹은 그 분포 등의 상태를 검출하기 위해서 사용되는 플라스마 모니터(102)가 배치되어 있다. 플라스마 모니터(102)는, 진공 용기(115) 측벽에 배치된 석영 등의 투광성과 내(耐)플라스마성을 가진 부재에 의해 구성된 창과, 이것을 통해서 플라스마로부터의 발광을 수광해서 그 강도를 검출 가능한 수광기를 구비하고 있다.
또, 플라스마 모니터(102)는 이러한 광학적인 검출기에 한정되지 않는다. 예를 들면, 시료대(108)에 공급되는 고주파 전력 또는 직류의 전력의 전압을 검출하는 등의 플라스마의 강도 등의 상태를 전기적으로 검출하는 것이어도 된다.
또한, 본 실시예에서는 플라스마의 상태를 광학적으로 검출하는 플라스마 모니터(102)를 배치하는 개소는, 검출하는 구성에 따라 적절하게 선택된다. 예를 들면, 시료대(108) 내부 또는 윗면에 구비되어도 되고, 창부재(105)의 상방 등 처리실(104) 외부에 배치되어 있어도 된다.
진공 용기(115)의 바닥면의 하방에는 배기 장치부가 구비되어 있다. 배기 장치부는, 진공 펌프의 일부를 구성하는 터보 분자 펌프와, 이 터보 분자 펌프의 입구와 처리실(104)의 배기구 사이에 배치된 유량 조절용의 밸브를 구비하고 있다.
유량 조절용의 밸브는, 터보 분자 펌프와 배기구 사이의 배기용의 경로인 덕트(duct) 등 배관의 유로의 내측에서 당해 유로의 중심축을 가로지르는 방향으로 연장하는 축의 주위에 회전해서 유로 단면적을 증감해서 배기의 유량 또는 속도를 조절하는 복수매의 판자 모양의 플랩을 구비하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 원형의 배기구와 그 상방에서 축을 일치시켜서 배치된 시료대(108)와의 사이의 처리실(104) 내부에 원형의 밸브가 구비되어 있다.
당해 원형의 밸브는, 도시되어 있지 않은 진공 용기(115) 바닥면 하방에 배치된 스테핑 모터나 유체에 의한 액추에이터 등의 구동장치에 의해 시료대(108) 하방의 처리실(104) 내에서 상하 방향으로 이동해서 원형의 배기구의 외주연을 구성하는 진공 용기(115)의 내벽면과 접속 또는 이간한다. 이러한 구성에 의해 원형의 밸브는, 배기구를 개방 또는 기밀하게 폐쇄하거나 또는 배기구와의 사이의 거리를 증감시켜서 배기 경로의 개구의 면적을 증감시킨다.
또, 본 실시예에서는, 창부재(105), 샤워 플레이트, 처리실(104), 특히 시료대(108) 상방의 방전용의 공간과, 시료대(108), 및 배기구의 각각의 상하 방향의 중심축은, 상하 방향으로부터 보아서 일치 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 위치에 배치되어 있다.
시료대(108)는 상부에 웨이퍼(107)가 탑재되는 면을 구비하고 있다. 이 면은 알루미나 혹은 이트리아 등 세라믹스에 의해 구성되며 시료대(108) 상부를 덮는 유전체제의 막에 의해 덮어져서 구성된다.
막의 내부에는, 웨이퍼(107)를 정전흡착하기 위한 텅스텐 등 금속제의 막 형상의 복수의 전극이 배치되어 있다. 이들 전극은, 웨이퍼(107)의 반경 방향에 대해 복수의 영역에 대응해서 배치되어 있다.
또한 본 실시예에서는, 이들 복수의 전극은, 정전흡착력을 유전체제의 막 위에 형성하는 정전기를 형성하기 위한 직류 전력을 공급하는 직류 전원(109)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 이들 복수의 전극은, 소정의 주파수의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(110)과 전기적으로 접속되어 있다.
고주파 전원(110)은 웨이퍼(107)의 처리중에 플라스마 중의 이온 등 하전입자를 플라스마와의 전위차에 따라 당해 웨이퍼(107) 윗면으로 유인하는 바이어스 전위를 형성하는 고주파 전력을 전극에 공급한다. 고주파 전원(110)은, 각각 고주파 필터 회로(111) 및 매칭 회로(112)를 사이에 두고 복수의 전극에 전기적으로 접속되어 있다.
이러한 플라스마 처리 장치(100)의 진공 용기(115)의 측벽에는, 도시되어 있지 않은 다른 진공 용기인 진공 반송 용기가 직접 접속 또는 다른 부재를 사이에 끼워서 연결되어 있다. 진공 반송 용기는, 그 내부에 처리 대상의 웨이퍼(107)가 반송되는 감압된 반송실을 구비하고 있다.
감압된 반송실의 압력은, 처리실(104)과 동등하거나 약간 이것보다 높은 압력으로 되어서 유지된다. 이 상태에서, 웨이퍼(107)는 진공 반송 용기 내부의 반송실 내에 배치된 로봇 아암에 의해 반송된다.
웨이퍼(107)는 로봇 아암의 핸드에 놓여서, 감압된 반송실 내부로부터 처리실(104) 내부를 향해서 반송된다. 이 때, 웨이퍼(107)는, 진공 용기(115)의 측벽 및 이것에 연결된 진공 반송 용기 측벽을 관통해서 배치되어 반송실과 처리실(104) 사이를 연통하는 도면에 나타나 있지 않은 웨이퍼(107)의 통로인 게이트를 통해서 반송된다.
핸드에 놓여서 처리실(107) 내측에 반입된 웨이퍼(107)는, 시료대(108) 상방까지 이송되어 이것에 전달된다. 그 후에, 로봇 아암이 처리실(104)로부터 퇴실한다.
이 후에, 웨이퍼(107)가 시료대(108)의 유전체제의 막으로 구성된 재치면 상에 놓여진다. 유전체제의 막 상에 웨이퍼(108)가 놓여지면, 유전체제의 막 내에 배치된 복수의 전극에 직류 전원(109)으로부터 직류의 전력이 공급된다.
공급된 직류의 전력에 의해, 세라믹스 등의 유전체의 재료를 포함하는 막 내에 정전하가 형성되어 축적된다. 이 정전하에 의해 웨이퍼(107) 내부에서 전하가 분극하여 유전체막의 전하와의 사이의 정전기력이 형성되어, 웨이퍼(107)가 막 상에 흡착되어 유지된다.
이 상태에서, 처리실(104) 내가 밀봉된다. 처리실(104) 내부가 밀봉된 상태에서, 도면에 나타나 있지 않은 가스원으로부터의 처리용의 가스가 샤워 플레이트 중앙부에 배치된 복수의 가스 도입 구멍을 통해서 처리실(104) 내에 상방으로부터 도입된다.
또한, 도면에 나타나 있지 않은 제어 장치로부터의 지령에 따라, 배기 장치부가 구동되어 가스 도입구로부터의 가스의 도입과, 배기구로부터의 배기의 유량 또는 속도와의 밸런스에 의해, 처리실(104) 내의 압력이 웨이퍼(107)의 처리에 적합한 원하는 범위 내의 값으로 조절된다.
이 상태에서, 마이크로파 전원(101)이 전력을 발생해서 발진된 마이크로파의 전계가, 도파관(103) 내부의 도파로를 통해서 전파된다. 전파한 마이크로파는, 도파관(103)의 원형의 단면의 부분을 통해 공동부(103')에 도입된다. 또한, 공동부(103') 바닥면을 구성하는 창부재(105)를 투과해서 처리실(104)에 도입된다.
또한 본 실시예에서는, 상기 마이크로파의 공급과 함께, 처리실(104)의 주위의 솔레노이드 코일(106a∼c)에 코일용 전원(114a∼c)으로부터 직류 전류가 공급된다. 이들 솔레노이드 코일(106a∼c)에 의해 형성된 자계가 처리실(104) 내에 공급된다.
또한, 본 실시예에서는, 마이크로파의 전계는 원통형의 부분에 있어서 원편파(円偏波)가 형성된다. 형성된 원편파는 도파관(103)의 원통형 부분의 하단부로부터 공동부(103')를 통해 처리실(104)에 공급된다.
본 실시예에서는, 제어기(113a∼c)로부터의 지령 신호에 따라, 코일용 전원(114a∼c) 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급되는 직류 전류가, 그 절대값의 크기를 시간의 경과에 따라 소정의 기간마다 크고 작은 복수의 값이 되도록 조절된다. 즉, 본 실시예에서는, 웨이퍼(107)가 처리중의 기간에 있어서, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에, 크고 작은 복수의 크기의 직류 전류가 각각 반복하여서 공급된다.
구체적으로는, 코일용 전원(114a∼c)으로부터는, 절대값이 큰 직류 전류가 공급되는 제 1 기간의 뒤에 절대값이 작은 직류의 전류가 공급되는 제 2 기간이 연속해서 공급된다. 그리고, 이들 제 1 및 제 2 기간으로 구성되는 기간의 집합을 하나의 통합으로 하여, 당해 직류의 전류가 그 출력을 크고 작은 각 값으로 되는 하나의 통합의 기간이 반복되어서 공급된다.
처리실(104) 내에서는, 공급된 마이크로파의 전계와 솔레노이드 코일(106)로부터의 자계와의 상호작용에 의해 전자이온 가속기 공명(ECR)이 발생되어, 처리실(104) 내에 공급된 처리용 가스의 원자, 분자가 여기된다. 그리고, 여기된 처리용의 가스의 입자에 의해 처리실(104) 내에 플라스마가 형성된다.
이 플라스마를 이용하여 웨이퍼(107)의 윗면에 미리 형성된 마스크층과 처리 대상의 막층을 포함하는 복수층의 막구조의 처리 대상인 막층의 처리가 행하여진다.
이 처리중에 있어서, 웨이퍼(107)의 이면과 시료대(108)의 재치면을 구성하는 유전체제의 막 윗면과의 사이의 극간에는, He 등의 열전달성을 갖는 가스가 시료대(108) 내부에 배치된 공급 관로를 통해서 공급된다. 또한, 시료대(108) 내부의 금속제의 원판 또는 원통 형상의 부재의 내부의 유로에 냉매가 공급되어서 통류한다.
상기 열전달성의 가스가 공급됨으로써 웨이퍼(107)와 냉매가 냉매 유로를 통류하는 시료대(108)와의 사이의 열 전달이 촉진된다. 열전달성의 가스의 압력 또는 냉매 유로를 흐르는 냉매의 온도 혹은 압력은, 웨이퍼(107)의 온도가 처리에 적합한 원하는 값의 범위 내가 되도록 조절된다.
플라스마가 형성된 상태에서, 유전체막 내에 배치된 전극에, 고주파 전원(110)으로부터 소정의 고주파 전력이 공급된다. 그리고, 플라스마의 전위에 따라 웨이퍼(107) 윗면 상방에 바이어스 전위가 형성된다.
바이어스 전위와 플라스마와의 전위차에 따라 플라스마 중의 이온 등의 하전입자가 웨이퍼(107) 윗면의 방향으로 유인되어 당해 윗면에 충돌한다. 이에 따라, 웨이퍼(107) 윗면의 막구조에 포함되는 처리 대상인 막층의 처리가 소기의 방향으로 촉진된다.
이러한 웨이퍼(107)의 처리중에 있어서, 플라스마로부터의 것을 포함하는 처리실(104) 내부로부터 발광은, 플라스마 모니터(102)를 구성하며 진공 용기(115)의 측벽에 배치된 창을 통해서 수광기에 수광된다. 또한, 그 출력을 이용하여 도면에 나타나 있지 않은 플라스마 처리 장치(100)의 제어 장치에 있어서, 처리의 반응에 대응하는 파장의 광의 강도와 그 시간 변화가 시계열적으로 데이터로서 검출된다.
본 실시예에서는, 이 데이터와 미리 정해진 값과의 비교의 결과를 이용하여 처리가 그 종점에 도달한 것인지의 여부가 판정된다. 이러한 종점에 도달한 것이 판정되어 검출될 때까지, 웨이퍼(107)의 처리는 계속된다. 종점의 도달이 판정되면 고주파 전원(110)으로부터 시료대(108)에의 고주파 전력 그리고 처리실(104)에의 전계 및 자계의 공급이 정지되어 플라스마가 소화(消火)되어서, 웨이퍼(107)의 처리가 정지된다.
플라스마의 소화후, 직류 전원(109)으로부터의 직류 전력에 의한 정전흡착력이 저감 또는 제거된다. 그리고, 게이트 밸브가 개방되어서 반송실 내로부터 처리실(104) 내에 진입한 로봇 아암의 핸드부 상에 웨이퍼(107)가 전달된다.
다음에 처리되는 대상의 다른 미처리의 웨이퍼(107)가 있을 경우에는, 처리가 종료한 웨이퍼(107)가 로봇 아암에 의해 반출된 후에 다른 아암의 핸드부에 놓여진 미처리의 웨이퍼(107)가 처리실(104) 내에 반입되어 시료대(108)에 전달된다. 미처리의 웨이퍼(107)가 없을 경우에는, 당해 플라스마 처리 장치(100)에 있어서의 웨이퍼(107)의 처리가 정지된다.
본 실시예에서는, 코일용 전원(114a∼c) 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급되는 직류의 전류의 크기는, 그 절대값이 시간의 경과에 따라 크고 작은 복수의 값으로 된다. 특히, 코일용 전원(114a∼c) 각각은, 복수의 값 각각을 각각에 대응하는 특정 기간만큼 출력한다.
그리고, 직류 전류가 시간의 경과에 따라 이들 기간마다에 대응하는 크기에서 특정 순서로 출력되는(시간적으로 변조되는) 전력 공급의 하나의 통합 패턴이 처리중에 반복하여 행하여진다. 이에 따라, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에서 생성되는 자계가 처리실(104) 내에 공급된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 코일용 전원(114a∼c)으로부터 출력되는 전류의 크기 및 이들의 기간이, 처리실(104) 내에 형성되는 플라스마의 강도 또는 밀도의 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 반경 방향의 분포가 기간마다 원하는 것이 되도록, 미리 선택된다.
다음으로, 본 실시예가 솔레노이드 코일에 공급하는 전류를 조절하는 태양에 대해서, 도 10, 11을 사용하여 상세하게 설명한다. 도 10은, 도 1에 나타내는 실시예에 있어서의 플라스마 모니터(102)를 통해서 검출된 처리실 내의 플라스마의 발광 강도의 시간의 추이에 따르는 변화를 나타내는 그래프이다. 도 11은, 도 1에 나타내는 실시예에 있어서 솔레노이드 코일에 공급된 전류의 값의 시간의 추이에 따르는 변화를 나타내는 그래프이다.
또, 본 예에서는, 도 10의 데이터를 취득하기 위해서 처리실(104) 내에 형성된 플라스마로부터의 발광 강도와 그 시간적인 변화를 검출하는 플라스마 모니터(102)가 채용된다. 그러나, 이러한 모니터로서는, 발광을 검출하는 구성에 한정되지 않고, 처리실(104) 내의 플라스마의 강도 등의 플라스마의 상태를 대표하는 특성을 검출하는 것이어도 된다.
이러한 검출수단의 예로서는, 재치 전극(108)의 직류의 전압의 값이나 진폭 등을 검출하는 것을 들 수 있다.
본 실시예에 있어서, 코일용 전원(114a∼c) 각각과 통신 가능하게 접속된 제어기(113a∼c)의 각각은, 처리실(104) 내에 형성된 플라스마의 발광 강도가 미리 정해진 샘플링 시간 Δt마다 검출된 결과에 의거하여, 각각이 대응하는 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급하는 직류의 전류를, 동기시켜서 변조하는 구성을 구비하고 있다.
즉, 도 11에 나타나 있는 바와 같이 시각 t0보다 이전의 시각 t0'에 있어서, 코일용 전원(114a∼c) 각각으로부터 이들이 접속된 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 직류의 전류를 미리 정해진 최대값으로 하도록 조절이 시작된다. 이러한 전류가 공급됨으로써 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각은 자계를 형성하고, 이것에 의해 처리실(104) 내에 ECR에 의한 플라스마가 형성된다.
공급되는 전류의 값은, 제어기(113a∼c) 각각으로부터의 지령 신호를 수신한 코일용 전원(114a∼c) 각각에 의해 조절된다. 도 11에 나타나 있는 바와 같이 본 예에서는, 시각 t0'에 있어서 소정의 최저값으로부터 상승을 시작하여 시간 ΔT 후에 소정의 최대값에 도달하고 그 후 시각 t0로부터 t1까지를 포함한 기간에서 일정하게 유지된다.
그 후에, 시각 t0로부터 Δt 후의 시각 t1에 있어서 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급하는 전류가 미리 정해진 최소값이 되도록 조절이 시작되어, 미리 정해진 최소의 값까지 시간 ΔT의 기간에서 저감된다. 그 후에, 이 전류가 최소값으로 된 상태는, 시각 t2로부터 t5까지 유지된다.
그 후에, 시각 t5에 있어서 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급되는 직류의 전류를 미리 정해진 최대값으로 하는 조절이 다시 시작된다.
본 실시예에서는, 웨이퍼(107)의 처리중에는, 상기와 같은 시각 t0'로부터 t5까지의 기간 중, t0'로부터 t1까지 기간은, 코일용 전원(114a∼c)으로부터 절대값이 큰 전류의 공급이 행하여진다. 또한, 시각 t1로부터 t5까지는 절대값이 작은 전류의 공급이 행하여진다.
이들 기간에는, 시각 t0'로부터 절대값이 큰 전류의 공급이 시작된 후에 코일에 흐르는 전류가 소정의 최대값에 도달하기(발생되는 자계의 강도가 최대가 되기)까지의 천이에 요하는 시간 ΔT가 포함된다. 또한, 시각 t1로부터 절대값이 작은 전류의 공급이 시작된 후에 코일에 흐르는 전류가 소정의 최소값이 되기(발생되는 자계의 강도가 최소가 되기)까지의 천이의 기간 ΔT가 포함된다.
또한, 본 실시예에서는, 이러한 솔레노이드 코일(106a∼c)에 각각을 소정의 기간만큼 다른 복수의 크기에서 자계를 발생시키거나 또는 전력을 공급하는 변조(이하, 시간 변조라고 칭한다)의 동작이, 웨이퍼(107)의 처리의 기간에서 반복된다. 특히, 본 실시예에서는, 시료대(108)의 유전체제의 막 내의 복수의 전극에 고주파 전원(110)으로부터 고주파 전력의 공급이 시작된 시각으로부터, 경과한 시간이나 처리 대상의 막층의 나머지 막두께 혹은 깊이, 특정 파장의 발광 강도의 변화 등 소정의 처리의 종료를 판정하는 조건의 발생 또는 도달이 검출될 때까지의 기간에서 반복된다.
본 예에서는, 최대값과 최소값의 2개의 값으로 유지되는 시간 및 이들이 천이하는 시간을 포함한 시각 t0'로부터 t5까지의 기간을 하나의 사이클로 해서, 당해 사이클이 처리를 종료하는 조건의 발생이나 처리 대상의 막의 목표의 막두께에의 도달(종점)의 판정까지 반복된다. 이하, 본 예의 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급하는 전류의 조절을 구체적으로 설명한다.
본 예에 있어서는, 시각 t0'로부터 절대값이 큰 전류가 시작되고, ΔT 후에 전류값이 하나의 사이클에 있어서의 최대의 값으로 되어서 처리실(104) 내에 형성된 플라스마의 강도 또는 분포가 정상의 상태에 도달한 것이, 플라스마 모니터(102)로부터의 출력을 이용하여 도면에 나타나 있지 않은 제어 장치에 의해 검출된다. 이 판정된 시각을 t1이라고 한다.
본 실시예에서는, 플라스마 모니터(102)에 의해 수광된 처리실(104) 내의 발광에 관한 데이터는, 제어 장치에 있어서 간격 Δt의 처리중의 시각마다의 시계열의 플라스마의 발광 강도의 데이터로서 검출된다. 또한, 이 제어 장치에 있어서, 그 시계열의 데이터로부터 당해 발광 강도의 시간 변화의 기울기의 크기가 검출된다.
검출된 발광 강도의 변화의 기울기를 나타내는 데이터는, 제어 장치 내부 혹은 이것과 유선 또는 무선에 의한 통신 수단에서 통신 가능하게 접속된 하드디스크나 리무버블 디스크 등의 기억장치에 기억된다. 또한, 당해 기억장치에 미리 기억된 기준의 데이터와 비교되어서 플라스마의 변동의 대소가 판정된다.
보다 구체적으로는, 제어 장치 내의 연산기에 의해, 처리중의 소정의 시각에 검출된 플라스마의 발광 강도의 시간 변화의 기울기가 정상 상태인 것을 판정하기 위한 기준의 값으로서 미리 기억장치에 기록 또는 기억된 기울기 값 A0과 비교된다. 당해 시각의 발광 강도의 시간 변화의 기울기와 A0을 비교한 결과, 전자(前者)가 작다고 판정되었을 경우에, 플라스마가 정상 상태인 것으로 판정된다.
도 10에는, 처리실(104) 내의 처리용 가스가 여기되어서 플라스마가 착화(着火)된 플라스마 형성 초기에 있어서의 플라스마의 발광 강도의 시간 변화의 기울기를 나타내는 파선의 선분(1001)과, 플라스마가 착화되어 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 전류가 최대값으로 유지된 기간의 시점(시각 t0로부터 시각 t1)에 있어서의 플라스마로부터의 발광 강도의 시간의 추이에 대한 변화의 기울기를 나타내는 파선의 선분(1002)이 나타나 있다. 이 도면에 나타나 있는 바와 같이 플라스마가 착화된 직후의 기간에서는 플라스마의 발광 강도는 그 변동이 큰 한편, 시각 t0로부터 시각 t1까지의 시간 Δt의 기간에서는 변동이 작아져 있다.
본 실시예에서는, 상기한 기울기의 기준값 A0은, 선분(1001)의 것보다 작은 값으로 설정되어 있다. 이 때문에 시각 t1에 있어서 검출된, 시각 t0로부터의 시간 Δt의 기간에 있어서의 발광 강도의 시간 변화의 기울기가 A0보다 작다고 판정되고, 시각 t1에 있어서 플라스마가 정상 상태에 도달했다고 판정된다.
다음으로, 시각 t1에 있어서 제어 장치에 의해 플라스마의 강도 혹은 그 분포가 정상 상태에 도달했다고 판정된 후, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급하는 전류가 미리 정해진 최소값이 되도록 조절이 시작된다. 전류가 미리 정해진 최소의 값까지 시간 ΔT의 기간에서 저감된 후, 당해 전류는 최소의 값이 유지된다.
본 실시예에서는, 이 전류의 값은 플라스마의 발광 강도가 소정의 값보다 작아져 당해 플라스마의 밀도 혹은 강도가 플라스마가 소실했다고 간주할 수 있을 정도까지 저하한 것이 검출될 때까지 당해 최소의 값이 유지된다. 도 10, 11에 나타내는 시각 t5는, 플라스마 모니터(102)에 의해 검지된 플라스마로부터의 발광 강도가 이 소정의 최저값보다 작아져 실질적으로 플라스마가 소실했다고 간주할 수 있는 것으로 판정된 시각을 의미한다.
본 예에 있어서는, 이렇게 정상 상태의 판정의 경우와 마찬가지로, 소실의 판정에 있어서도 미리 플라스마로부터의 발광 강도의 기준값을 설정하고 있다. 제어 장치가, 플라스마 모니터(102)를 통해 얻어진 플라스마로부터의 발광 강도가 당해 값보다 작아진 것을 검출하면, 플라스마가 실질적으로 소실했다고 간주할 수 있는 것으로 판정한다.
도 10에 나타나 있는 바와 같이, 시각 t1에 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전류의 크기가 작게 된 후, 최소값이 유지된 상태에서 플라스마로부터의 발광 강도는 일정하게 저감된다. 그리고, 시각 t5에 있어서, 설정된 최소 강도값 이하가 되는 것이 검출된다.
이러한 플라스마로부터의 발광 강도의 변화는, 처리실(104) 내에 형성되고 있었던 플라스마는 시각 t1에 있어서 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되고 있었던 직류의 전류가 차단, 또는 저감의 시작이 됨으로써 처리실(104) 내의 ECR 면이 소실 또는 그 강도가 현저하게 저하하는 것에 의해 발생된다. 즉, ECR 면의 소실 또는 강도의 저하에 의해, 처리실(104) 내의 처리용 가스의 여기에 의한 하전입자나 활성종의 생성이 손상된다.
또한, 플라스마를 구성하고 있었던 이온 등의 하전입자에의 자계 또는 이것을 구성하는 자력선에 의한 구속이 저감한다. 이 결과, 하전입자는, 시각 t1 이후, 시각 t1의 시점에서 플라스마의 밀도가 상대적으로 낮아져 있었던 영역 혹은 처리실(104)의 외주 측벽을 향해서 처리실(104) 내부를 확산하게 된다.
이에 따라 플라스마 중의 활성종도 확산하고, 플라스마의 발광 강도가 저하한다. 이 확산에 따라 저감하는 플라스마의 발광 강도가 미리 설정된 판정용의 최저 기준값에 도달하는 시각이 t5로 된다.
다음으로, 플라스마의 발광 강도가 판정용의 최저 기준값 이하가 된 것이 검출된 시각 t5 직후에 있어서, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 공급되는 직류의 전류를 미리 정해진 최대값으로 하는 조절이 다시 시작된다. 즉, 본 실시예에서는, 시각 t0'∼t5까지를 하나의 사이클로서, 크고 작은 2개의 직류의 전류 값을 설정된 목표값으로 하여 각각 시각 t0' 내지 t1, 시각 t1 내지 t5의 기간만큼 공급하는 이 사이클을 반복하여, 전류가 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급된다.
이러한 시각 t0', t1, t5 등의 사이클의 기간의 시작, 종료의 시각은, 미리 제품용의 웨이퍼(107)와 같은 구성(종류, 치수)의 막구조를 구비한 시험용의 웨이퍼를 처리해서 플라스마 모니터(102)를 통해 얻어진 결과로부터 당해 제품용의 웨이퍼(107)의 처리 시작 전에 정해 두어도 된다. 미리 정해진 이들의 시각, 혹은 시각 사이의 간격을 정해 두고, 처리를 시작한 시각으로부터 당해 간격마다 상기 전류의 출력의 절대값을 증감하는 조절을 제어 장치가 행해도 된다.
또한, 제품용의 웨이퍼(107)를 처리중에 플라스마 모니터(102)를 통해서 검출한 플라스마의 발광 강도와 그 시간의 경과에 따르는 변화의 양의 값을 미리 정해진 기준값과 비교하고, 다른 절대값의 크기에서 전류를 공급하는 기간 또는 그 크기를 바꾸는 조절의 시점 또는 종점 도달의 판정을 행하고, 이 결과에 의거하여 전류의 크기와 발생하는 자계의 크기를 조절해도 된다.
또, 시간 ΔT는, 소기의 크기에서 솔레노이드 코일(106a∼c)에의 공급이 시작된 전류가 당해 크기에서 코일을 흐를 때까지 또는 당해 크기의 전류에서 발생되는 자계가 형성될 때까지의 천이에 요하는 시간이다. 이러한 시간은, 웨이퍼(107)의 처리의 스루풋의 관점으로부터 보다 짧은 편이 바람직하다.
이 때문에, 제어기(113a∼c)에는, 예를 들면 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 전류를 감쇠·증진시킬 때에 순시적으로 역전류를 인가하여 당해 전류의 입상(立上) 시간을 단축하도록 하는 기구를 구비해도 된다.
본 실시예와의 비교예로서, 상기 실시예의 자계를 시간 변화적으로 변조해서 공급하지 않는 종래의 기술에 의한 플라스마 처리 장치에 있어서의 처리실(104) 내의 플라스마의 분포의 변화를 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다.
도 2의 (a), 도 3의 (a)는 종래 기술에 따른 플라스마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)는, 도 2의 (a), 도 3의 (a)에 나타내는 종래 기술에 따른 플라스마 처리 장치의 내부에서 실시되는 웨이퍼 처리의 특성의 분포를 모식적으로 나타내는 그래프이다.
이들 도면에 나타내는 종래 기술에 있어서도, 처리 용기(215) 내부에 배치된 원통 형상을 갖는 처리실(204)의 상방에서 이것을 덮어서 처리실(204)의 내외를 기밀하게 밀봉하는 원판 형상을 가진 유전체제의 창부재(205)가 배치된다. 또한, 창부재(205)의 상방에 배치된 원통형의 공동(203')과 이것에 연통해서 상방에 배치된 도파관(203)의 내부를 전파해 온 마이크로파의 전계가, 창부재(205)를 투과해서 처리실(204) 내에 공급된다.
또한, 처리 용기(215)의 측벽의 외주 및 창부재(205) 또는 공동(203')의 상방을 덮어서 3개의 링 형상의 솔레노이드 코일(206a, 206b, 206c)이 배치되어 있다. 이들 각각에 전기적으로 접속된 코일용 전원(214a, 214b, 214c)으로부터 직류 전류가 공급되어서, 각각의 솔레노이드 코일(206a, 206b, 206c)이 형성하는 자계가 처리실(204) 내에 공급된다.
또한, 이러한 자계와 마이크로파의 전계와의 상호작용에 의해 처리실(204) 내에 형성된 ECR(전자이온 가속기 공명) 면(223)과 이것을 포함하는 주위의 공간에 있어서, 도면에 나타나 있지 않은 가스 도입구로부터 처리실(204) 내에 도입된 가스의 원자 또는 분자가 여기되어서 플라스마(222)가 생성된다. 이 플라스마(222) 중의 하전입자의 움직임은 ECR 면(223) 및 상기 자계의 자력선(221)에 구속된다.
이 때문에, 하전입자는 당해 자력선(221)이 향하는 방향을 따라 처리실(204) 내를 이동해 원통형을 가진 시료대(208)의 대략 원형의 윗면에 놓여서 유지된 웨이퍼(207) 윗면에 충돌한다. 이러한 하전입자의 작용에 의해, 당해 웨이퍼(207) 윗면에 배치된 수지 등의 마스크층과 처리 대상의 막층을 포함하는 복수층의 막구조의 처리 대상의 막층의 에칭이 촉진된다.
본 비교예에 있어서는, 도 2의 (a)에 나타나 있는 바와 같이 ECR 면(223)에 있어서의 플라스마(222)의 입자가 처리실(204)의 중심부에 집중되고 그 외주측에서의 밀도가 중심부와 비교해 현저하게 작으며, 말하자면 중심으로 편재하고 있다. 이 경우에서는, 웨이퍼(207) 윗면에 도달하는 플라스마(222)의 입자의 단위 면적당 수(밀도)는, 당해 웨이퍼(207)의 중심부에서 높아 중심에서 최대의 값을 가지고 그 외주측의 영역에 있어서 웨이퍼(207)의 외주 단부에 접근함에 따라 낮아지며, 소위 중고(中高)의 분포가 된다.
이 이유는, 상기한 바와 같이 플라스마(222) 중의 하전입자의 움직임이 자력선(221)에 구속되어 있어, 시료대(208) 상방의 처리실(204) 내의 자력선(221)이 웨이퍼(207)를 향해서 하향 깔때기 모양의 끝으로 갈수록 넓어지는 분포의 형상을 갖고 있기 때문이다. 그리고, 중심부에 형성된 플라스마(222)의 하전입자는 하향으로 이동하면서 웨이퍼(207)의 외주 단부를 향해서 확산하기 때문이다.
이 때문에, 본 예의 웨이퍼(207) 윗면의 지름 방향에 관한 에칭 속도의 분포는, 도 2의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 웨이퍼(207)의 중심부에서 가장 높고, 외주부로 갈수록 낮아지는, 불균일한 분포가 된다.
다음으로, 플라스마(222)가 중심부에 집중해서 편재하고 있는 도 2의 (a)에 나타낸 예에 대하여, 진공 용기의 중심부의 주위에 링 형상으로 플라스마가 형성되었을 경우의 처리의 분포에 대해서 도 3을 사용하여 설명한다.
본 예에서는, 도 3의 (a)에 나타나 있는 바와 같이, 도파관(303)으로부터 처리실(304) 내에 공급된 마이크로파의 전계에 의해, 처리실(304) 내에 형성된 플라스마(322)의 밀도 혹은 강도가 높은 영역이 시료대(308) 상방에서 링 형상으로 분포된다. 이러한 조건에서는, 웨이퍼(307) 윗면에 도달하는 플라스마 중의 입자의 단위 면적당의 수(밀도)의 분포는, 웨이퍼(307) 윗면의 반경 방향에 대해서 그 중심부와 최외주부에서 낮고, 이들간의 영역에서 높아지는 분포가 된다.
이 때문에, 웨이퍼(307) 윗면의 반경 방향에 관한 에칭 속도의 변화는, 도 3의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 중심부와 최외주부에서 낮고 이들 간의 지점에서 가장 높은 극대값을 취하는, 소위 M자 모양의 불균일한 분포가 된다.
한편, 도 1에 나타낸 플라스마 처리 장치(100)는, 그 종단면의 중심이 상하 방향으로 3개의 다른 높이 위치에 배치된 솔레노이드 코일(114a, b, c) 각각에 직류 전원(113a, b, c)으로부터 공급되는 직류 전력의 전류를 시간 변조시키는 구성을 구비하고 있다. 이하에 설명하는 예에서는, 간단을 위해 시간 변조하여 공급되는 전류의 크기는, 이것을 나타내는 신호가, 소정의 최소값 및 최대값의 각각이 미리 정해진 각각의 기간 연속해서 출력되는 펄스파형을 갖고 있는 예를 설명한다.
본 실시예에서는, 직류 전류의 최소값이 0 이외의 유한의 절대값을 갖는 시간 변조에 의거하여 크기가 조절된 전류를 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급하는 구성을 구비해도 된다.
이와 같이, 처리실(104) 내에 공급하는 전계 또는 자계의 강도의 크기와 시간을 조절했을 경우의 플라스마의 영역과 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도의 분포를 도 4 내지 6을 사용하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서의 시각 t0 내지 t5는, 도 10, 11에 있어서 설명된 동일한 명칭의 시각에 대응한다.
도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 코일용 전원(113)으로부터 솔레노이드 코일(106)에 최대값의 직류의 전력이 공급되고 있는 시각(t0)에 있어서 처리실(104) 내에 형성되는 플라스마(401)의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 도 4의 상태에 있어서, 솔레노이드 코일(106a∼c)에 최대값의 전류가 공급되고 있는 기간에 있어서, 처리실(104) 내에 발생되는 전자이온 가속기 공명(ECR)에 의해 처리실(104) 내에 도입된 처리용 가스의 입자가 여기되어, 플라스마(401)가 생성된다.
이 때의 플라스마(401)가 존재하는 처리실(104) 내의 영역은, 도 2의 (a)에 나타낸 것과 동등하다. 즉, 솔레노이드 코일(106a∼c)이 발생시키는 각각의 자계가 합성된 자계의 자력선(402)이 처리실(104) 상하 방향의 중심축의 주위에 대칭이면서 또한 하향 깔때기 모양으로 끝으로 갈수록 넓어지는 형상으로 형성된다.
한편, 처리실(104) 내에 형성되는 플라스마(401) 중의 하전입자는 자력선(402)의 방향으로 그 이동 방향이 제약된다. 이 때문에, 전자이온 가속기 공명에 의해 형성되는 플라스마(401)의 밀도 또는 강도는, 처리실(104)의 중심부에서 가장 높고, 외주측으로 갈수록 낮아지는 분포가 된다.
이러한 플라스마(401) 및 자력선(402)의 하방에 배치된 시료대(108) 윗면에 놓여 유지된 웨이퍼(107) 윗면의 중심으로부터 반경 방향에 대해서 당해 윗면 상의 각 위치에서의 에칭 속도는, 중심부에서 가장 높고 외주측을 향할수록 낮아지는 분포가 된다.
도 10, 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는, 제어기(113a∼c) 각각의 동작에 의해, 코일용 전원(114a∼c) 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전류의 크기가 소정의 각각의 시간간격에서 크고 작은 2개의 값이 되는 것을 동기해서 반복하도록 조절된다. 도 4 내지 6에 나타내는 예에서는, 전류의 값이 최대값으로 되어 있는 시각 t0로부터 t1초 경과한 시각 t1에 있어서, 전류의 크기가 최소값을 향해서 저감하는 동작이 시작된다.
본 예의 전류의 크기가 최소로 된 상태에서는, 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 발생되는 자계는, 처리실(104) 내에 있어서 이온 등의 플라스마(401) 중의 하전입자의 이동 방향을 구속할 수 없고, 실질적으로 자계는 처리실(104)에 공급되지 않고 있는(OFF로 되는) 상태가 되어 있다. 시각 t1에 있어서 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급하는 전류의 값이 0으로 되고, 이것이 시각 t5까지 유지되는 구성이어도 된다.
도 4의 (b)는, 시각 t1으로부터 ΔT 이상의 임의의 시간이 경과한 시각(시각 t2)에 있어서의, 처리실(104) 내의 플라스마(403)가 형성되어 있는 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 시각 t1에 있어서 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 전류가 제어기(113a∼c)에 의해 최소값으로 되어, 처리실(104)에 공급되고 있었던 자계가 실질적으로 소멸하게 된다.
이 때문에, 자력선(402)에 의한 플라스마(401) 내의 하전입자가 이동하는 방향의 제약이 저하 또는 소멸하고, 하전입자는 자력선(402)보다 오히려 자유 운동에 의한 확산에 의해 처리실(104) 내를 이동한다. 이 결과, 플라스마(403)가 형성되어 있는 영역은, 그 밀도 구배에 의존해서 자계가 형성되고 있었던 기간에서는 그 밀도가 낮았던 영역을 향해서 플라스마(401)의 입자가 확산한 것이 된다.
시각 t1 후의 시간에서는, 처리실(104)의 중심부에 집중되어 있었던 플라스마(401)의 입자가 외주측으로 확산한다. 이 때문에, 웨이퍼(107) 윗면에 있어서도 중심부의 플라스마의 밀도가 저하해 그 외주측의 영역에서 증대한다.
즉, 시각 t0에 있어서의 플라스마의 밀도의 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 지름 방향에 관한 에칭 속도의 분포와 비교하고, 시각 t2 이후의 시각의 에칭 속도의 분포는, 웨이퍼(107) 윗면의 중심으로부터 외주연을 향하는 방향에 관하여, 중심부의 에칭 속도가 작아지고 그 외주측의 위치에 있어서의 에칭 속도가 상승하는 것으로 된다. 즉, 당해 분포는 M자 모양으로 된다.
또, 본 도면 및 이후의 도면에 있어서, 플라스마가 존재하는 영역을 해칭을 한 개소로서 도시하고 있지만, 이들은 그 밀도가 다른 것보다 높은 영역을 모식적으로 표현한 것이다. 즉, 이들 본 실시예 및 변형예에 있어서 해칭되어 있지 않은 영역에는 당해 플라스마를 구성하는 입자가 존재하지 않다는 것을 의미하고 있지 있다.
도 5의 (a)는, 시각 t2로부터 임의의 시간이 경과한 시각(시각 t3)에 있어서의, 처리실(104) 내의 플라스마(501)가 형성되어 있는 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 본 실시예에서는, 시각 t1로부터 t3까지의 사이는 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류는 크기가 최소인 값으로 되며, 실질적으로 자계는 처리실(104)에 공급되고 있지 않는(OFF로 된) 상태로 되어 있다.
본 예에서는, 공급되는 직류의 전류가 0, 즉 정지되어 있어도 된다. 이 시각에 있어서 실질적으로 처리실(104) 내에 자력선은 형성되어 있지 않다.
이 때문에, 도 5에 있어서의 플라스마(501)는, 도 4의 (b)의 시각 t2에 있어서의 플라스마(403)와 비교하여, 플라스마(403)의 상대적으로 밀도가 높은 영역이 처리실(104)의 외주측을 향해서 더 확산한 것이 된다. 그 분포는, 당해 플라스마(403)와 비교하여, 처리실(104)의 중심부에 있어서의 밀도가 보다 저하하고, 그 밀도가 큰 영역이 보다 외주측의 영역으로 이동한 것이 된다.
즉, 플라스마(501)의 밀도의 분포는, 웨이퍼(107)의 반경 방향에 관한 밀도가 최대로 되는 위치가 시각 t2의 플라스마(403)의 것보다도 웨이퍼(107)의 외주측에까지 더 이동한 것이 된다. 이 때문에, 이 하방에 위치하는 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도의 분포는, 웨이퍼(107)의 중심으로부터 외주측을 향하는 반경 방향의, 도 4의 경우보다도 외주측의 위치에서 가장 높고, 이 위치로부터 중심측 및 외주측을 향해서 낮아지는 것이 된다.
도 5의 (b)는, 시각 t3으로부터 더욱 소정의 시간이 경과한 시각(t4)에 있어서, 본 실시예의 플라스마 처리 장치(100)의 처리실(104) 내에 형성된 플라스마(502)를 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 본 실시예의 시각 t3로부터 t4까지의 사이는, 상기의 시간 t1∼t3과 마찬가지로 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류는 크기가 최소값으로 되며 이들로부터 형성되어 처리실(104) 내에 공급되는 자계는 실질적으로 0, 즉 정지된 상태로 되어 있다.
즉, 처리실(104) 내의 하전입자에 대하여 자력선은 처리실(104) 내에 실질적으로 형성되어 있지 않은 상태가 된다. 이 때문에, 처리실(104) 내의 하전입자는 자력선(402)보다 오히려 자유 운동에 의한 확산에 의해 처리실(104) 내를 이동한다.
도 5의 (b)에 있어서의 플라스마(502)는, 도 5의 (a)의 시각 t3에 있어서의 플라스마(501)가 형성된 영역으로부터 처리실(104)의 외주측을 향해서 더 확산한 것이 된다. 플라스마의 밀도의 분포는, 시각 t3에 있어서의 플라스마 분포(501)에 대하여, 처리실 중심부의 값은 보다 저하한 것이 되는 동시에, 플라스마는 처리실의 벽에 도달한 상태가 된다.
본 실시예에서는, 시각 t4에 있어서 웨이퍼(107) 윗면의 중심으로부터 외주측을 향하는 반경 방향의 위치 상에 있어서 플라스마(502)의 밀도가 극대로 되는 위치는 웨이퍼(107)의 외주연 또는 외주의 제품으로서 처리되는 최외주의 위치에 도달한다. 이 때문에, 시각 t4에 있어서 웨이퍼(107) 윗면 또는 처리실(104)의 중심과 외주연 사이의 지름 방향 상의 위치에서의 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도의 분포는, 중심에서 가장 낮고 웨이퍼(107)의 외주연부에서 가장 높은 극대값을 취하여 중심으로부터 외주연을 향해서 높아지는 것이 된다.
도 6의 (a)는, 시각 t4로부터 더욱 소정의 시간이 경과한 시각(t5)에 있어서, 본 실시예의 플라스마 처리 장치(100)의 처리실(104) 내의 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 본 실시예에서는, 시각 t4로부터 t5에 있어서도, 시각 t1∼t4의 시간과 마찬가지로, 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류는 크기가 최소값으로 되고, 이들로부터 형성되어 처리실(104) 내에 공급되는 자계는 실질적으로 0, 즉 정지된 상태가 되어 있다.
이 때문에, 자계는 처리실(104) 내에 실질적으로 공급되고 있지 않으며, 시각 t5에 있어서 처리실(104) 내의 플라스마는 도 5의 (b)에 나타낸 플라스마(502)로부터 더 확산된 상태가 되어 있다. 본 예에서는, 시각 t4 후, 플라스마는 확산을 계속하고, 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 반경 방향에 대해서 플라스마의 밀도가 가장 높은 위치는 플라스마(502)의 것보다 처리실(104)의 외주측으로 이동하고, 시각 t5 이전에 처리실(104)의 방전실 주위를 둘러싸는 진공 용기(115) 상부의 원통형의 측벽의 내측 벽면에 도달한다.
통상, 플라스마 중의 입자는 온도가 낮은 부재의 표면에 접촉하면 그 갖고 있는 포텐셜 에너지를 소실해 버린다. 도 6의 (b)에 나타낸 본 실시예는, 시각 t5에서는 여기되어 활성을 구비한 플라스마 중의 입자의 대부분은 측벽의 내측벽면에 접촉해서 여기된 에너지를 잃어버린 결과, 플라스마 모니터(102)를 통해 검출되는 플라스마의 발광 강도는 처리에 실질적으로 기여하는 플라스마가 형성되어 있지 않은 상태인 것으로 판단되는 기준을 하회하는 상태가 된다.
이렇게 플라스마의 분포가 변화되는 본 실시예에 있어서 처리되는 웨이퍼(107) 윗면에 있어서의 에칭 속도의 분포의 시간의 진행에 따르는 변화는, 다음과 같은 것이 된다. 즉, 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터의 자계가 처리실(104) 내에 공급되는 시각 t0∼t1의 시간에 있어서는, 웨이퍼(107) 중심부에서 가장 높은 극대를 갖는 것이 된다.
웨이퍼(107) 또는 처리실(104) 반경 방향에 있어서의 에칭 속도가 극대가 되는 위치는, 상기 자계의 공급 또는 자력선의 형성이 정지 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 저감되는 시각 t1으로부터 시각 t4의 기간이며, 플라스마의 확산에 따라 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 중심으로부터 반경 방향의 외주측을 향해서 서서히 이동한다. 그 후에 웨이퍼(107)의 최외주연부에 도달해 t5에 있어서 플라스마가 처리실(104)의 측벽면에서 소실하는 양이 증대하여 실질적으로 에칭을 발생시킬 수 없게 됨으로써, 에칭 속도는 전체에서 0이 된다.
즉, 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도는, 시각 t0으로부터 t5의 기간에 있어서, 시간의 경과와 함께 중심부의 값이 극대로부터 일정하게 감소한다. 또한, 외주연부의 값이 가장 낮은 상태로부터 일정하게 증대하여 극대가 된 후 급감한다.
본 실시예에서는, 웨이퍼(107)의 처리중에는, 상기한 바와 같이 시각 t0∼t1을 포함하는 기간에 처리실(104) 내부에서 ECR에 의한 플라스마를 발생시키기 위한 자계가 공급되며, 그 후의 시각 t2로부터 시각 t5의 기간에 자계의 처리실(104) 내부에의 공급이 저감 또는 정지된다. 기간 t0∼t1 및 기간 t2∼t5의 각각은, 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류가 최소값에서부터 증가해서 최대값으로 되어 최대값이 유지되는 t0'∼t1의 제 1 기간 및 최대값으로부터 최소값으로 감소해서 최소값이 유지되는 t1∼t5의 제 2 기간 각각에 포함된다.
웨이퍼(107)의 처리중에는, 이들의 2개의 기간이 연속한 것을 하나의 통합으로 한 코일용 전원(114a∼c)으로부터의 직류의 전력의 공급 또는 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 처리실(104)에의 자계의 공급의 사이클이 소정의 주기로 반복된다. 이 결과, 웨이퍼(107)의 처리중에, 처리실(104) 내에 플라스마를 형성하는 자계가 공급되는 기간과 실질적으로 공급되지 않는 기간이 교대로 반복된다.
상기의 실시예에 있어서, 웨이퍼(107)의 처리중에 처리실(104)에 공급되는 마이크로파의 전계는, 코일용 전원(114a∼c)으로부터의 직류의 전력의 공급 또는 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 처리실(104)에의 자계의 공급의 사이클에 관계없이 일정한 강도를 구비해서 마이크로파 발생용 전원(101)으로부터 발생 또는 도파관(103)으로부터 처리실(104) 내에 공급되어도 된다. 또는, 당해 직류의 전력의 공급 또는 자계의 공급의 사이클에 대응하여, 전계의 발생 또는 강도의 크기가 증감되어도 된다.
특히, 당해 사이클에 동기한 사이클에서 크고 작거나 또는 소정 값 및 0인 2개의 강도의 마이크로파의 전계가 마이크로파 발생용 전원(101)으로부터 발생 또는 도파관(103)으로부터 처리실(104) 내에 공급되어도 된다. 상기 실시예에서는, 마이크로파의 전계는, 자계의 발생 또는 공급의 사이클에 상관없이 일정한 강도를 구비해서 처리실(104) 내에 공급된다.
시간의 경과에 따라 상기한 바와 같이 동작하는 플라스마 처리 장치(100)의 처리실(104) 내부에 형성되는 플라스마의 시간 평균으로서의 밀도 혹은 강도 분포는, 그 중심으로부터 처리실(104)의 내측벽을 향하는 방향상의 치우침이 억제된 것이 된다. 이 때문에 플라스마에 의한 에칭 처리의 웨이퍼(107) 윗면에 있어서의 시간 평균으로서의 에칭 속도는, 도 6의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 일정하거나 혹은 도 2의 (b), 도 3의 (b)에 나타낸 것과 비교해서 치우침이 저감되어서 균일에 더욱 근접시켜진 분포가 된다.
상기의 도 4 내지 6에 나타낸 실시예는, 플라스마(401)가 처리실(104)의 중심부의 영역에 집중해서 형성되는 구성을 구비한 것이었다. 다음으로, 이 실시예의 변형예로서, 처리실(104) 내에서의 플라스마가 당해 처리실(104) 상하 방향의 중심축의 주위에 링 형상으로 집중해서 형성되는 구성에 있어서, 솔레노이드 코일에 공급하는 전력의 크기를 시간의 경과와 함께 변화시켜서 플라스마가 형성되는 영역을 조절하는 예를, 도 7 내지 도 9를 사용하여 설명한다.
도 7은, 도 1에 나타내는 실시예의 변형예에 따른 플라스마 처리 장치 내의 처리실 내에 형성되는 플라스마의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 본 예에에 있어서도, 웨이퍼(107) 윗면의 처리 대상인 막층의 에칭 처리중에는, 임의의 시각 t0로부터 t1까지의 기간에 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 최대값의 직류의 전력이 공급되며, 그 후의 시각 t2∼t5의 기간에 당해 직류의 전력의 공급이 정지 또는 저감된다.
그리고, 당해의 에칭 처리가 시작되어 처리의 종점이 도면에 나타나 있지 않은 제어 장치에 의해 검출될 때까지, 이들 2개의 기간이 연속해서 교대로 반복된다. 도 7의 (a)는, 특히, ECR에 의한 플라스마를 이용하는 에칭 처리 장치인 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각에 최대값의 직류의 전력이 공급되어 있는 시각(t0)에 있어서 처리실(104) 내에 형성되는 플라스마(701)의 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
솔레노이드 코일(106a∼c)에 전류의 최대값이 공급되고 있는 동안, 이들 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 공급된 자계에 의해 처리실(104) 내에 발생되는 전자이온 가속기 공명(ECR)에 의해 형성되는 ECR 면 상에서 플라스마(701)가 생성된다. 본 예의 플라스마(701)는, 그 밀도가 주위보다 높은 영역이 원통형을 가진 처리실(104)의 시료대(108) 상방의 플라스마 형성용의 공간인 방전실 상하 방향의 중심축 주위에 링 형상으로 형성된다.
이러한 플라스마(701)는, 솔레노이드 코일(106a∼c) 각각이 발생하는 자계가 합성되어서 형성되는 자계의 강도 분포가 조절됨으로써 처리실(104)의 시료대(108) 윗면 상방의 임의의 높이에 형성 가능한 ECR 면에 있어서, 플라스마(701)는 처리실(104)의 중심축으로부터 웨이퍼(107)의 반경 방향에 대해서 소정의 거리만큼 떨어진 위치에서 가장 높은 밀도의 극대값을 갖도록 실현된다. 또한, 플라스마(701)는, 당해 위치로부터 웨이퍼(107) 반경 방향 중심측 또는 외주측에 거리가 떨어질수록 밀도가 작아지는 분포를 갖는 것이 된다.
처리실(104) 내에서, 솔레노이드 코일(106a∼c)이 발생시키는 자계에 의해, 처리실(104) 내에는 처리실(104) 중심축 주위에 대칭으로 하향으로 끝으로 갈수록 넓어지는 깔때기 모양의 분포 형상을 갖는 자력선(702)이 형성된다. 그리고, 플라스마(701) 중의 하전입자의 이동의 방향이 이 자력선(702)의 방향에 구속된다.
이 때문에, 방전실 하방의 시료대(108) 윗면 상에 흡착되어 유지된 웨이퍼(107)의 윗면의 중심으로부터 외주측을 향하는 반경 방향의 각각의 위치에 있어서의 에칭 속도의 분포는, 중심과 외주연 사이의 어떤 위치에 있어서 가장 높은 값(극대값)을 갖는 것이 된다. 또한, 당해 위치의 중심측 혹은 외주측의 위치에서는 극대가 되는 위치로부터 거리가 떨어질수록 작아지는 분포가 된다.
다음으로, 본 예에 있어서, 시각 t0으로부터 소정의 시간을 경과한 후의 시각 t1에서 코일용 전원(114a∼c)으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전류를 정지했을 경우에, 시각 t1 이후의 시각에서 처리실(104) 내를 이동하는 플라스마가 형성된 영역을 도 7의 (b) 및 도 8, 9를 사용하여 설명한다. 도 7의 (b)는 본 예의 플라스마 처리 장치의 시각 t1에서의 처리실(104) 내에서 플라스마가 형성되어 있는 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
또한, 도 8의 (a)는 시각 t1으로부터 소정의 시간 경과한 시각 t2에서의, 도 8의 (b)는 t2 후의 시각 t3에서의 처리실(104) 내에서 플라스마가 형성되어 있는 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 또한, 도 9의 (a)는 t3 후의 시각 t4에서의, 도 9의 (b)는 시각 t4의 후의 시각 t5에서의 처리실(104) 내에서 플라스마가 형성되어 있는 영역을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.
도 7의 (b)에서는, 시각 t1로부터 소정의 시간이 경과한 시각 t2에 있어서의 처리실(104) 내에 형성된 플라스마(702)의 영역이 해칭되어 나타나 있다. 본 예에서는, 상기 실시예와 마찬가지로, 솔레노이드 코일(106a∼c)에 최대값의 것이 공급되고 있었던 직류의 전류가 시각 t1에 있어서 저감이 시작되고 시각 t2까지의 동안 당해 저감이 계속되고 있다.
그리고, 시각 t1∼t2의 기간에서는, 시각 t1 이전에 처리실(104) 내에 형성되고 있었던 자계에 의한 자력선(402)이 저감되며 이것에 의한 플라스마(702) 중의 하전입자가 이동하는 방향의 제약이 저감된다. 시각 t1에 있어서 플라스마(702)의 밀도가 높은 영역에 있었던 하전입자는, 시각 t1에서 그 밀도가 낮았던 영역을 향해서 그 밀도 구배에 의존해서 확산한다.
이 때문에, 시각 t0으로부터 t1에 있어서는 처리실(104) 내에서 ECR 면 상에 처리실(104) 상하 방향의 중심축으로부터 특정한 거리 떨어진 반경 방향의 위치에서 중심축의 주위에 링 형상으로 집중해서 형성되어 있었던 플라스마(701)는, 시각 t1 이후는 당해 반경 방향의 특정한 위치로부터, 밀도가 낮은 중심측 및 외주측으로 확산한다. 이 때문에, 웨이퍼(107) 윗면에 있어서도, 상기 특정의 위치에 대응하는 중심과 외주연 사이의 반경 방향의 위치에 도달하는 플라스마 중의 활성이 높은 입자의 밀도가 저하하고, 중심 및 외주측의 위치에서의 입자의 밀도가 증대한다.
이 때문에, 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도는, 시각 t0의 것과 비교하여, 상기 특정의 위치에 대응하는 중심과 외주연의 중간 사이의 반경 방향의 위치의 값이 저하하고, 이로부터 중심측 및 외주측의 위치에서의 에칭 속도가 상승하는 분포가 된다.
도 8의 (a)에, 시각 t2로부터 더 시간이 경과한 시각 t3에 있어서의 처리실(104) 내의 플라스마(801)가 형성된 영역을 모식적으로 나타낸다. 본 변형예에 있어서도 실시예와 마찬가지로, 시각 t2로부터 t3의 사이에 있어서는, 코일용 전원(114a∼c)으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전력은 0 또는 소정의 최저값으로 된다.
이 때, 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 처리실(104) 내에 공급되는 자계에 의해 웨이퍼(107)의 에칭을 발생시키는 것만큼의 강도 또는 밀도를 가진 플라스마는 형성되어 있지 않으며, 시각 t2 후의 시각 t3에 있어서 실질적으로 처리실(104) 내에 자계는 공급되지 않고 있다. 이 때문에, 시각 t3의 플라스마(801)는, 시각 t2에 있어서의 플라스마(702)와 비교하여, 하전입자의 이동은, 자력선에 의한 이동의 방향의 제약이 저감되어서 하전입자의 자유 확산에 오히려 가까운 것이 된다.
이 때문에, 플라스마(801)는, 시각 t2∼t3의 기간에서 플라스마(701)에서는 그 밀도가 상대적으로 작았던 영역인 처리실(104)의 중심측 및 외주측에 하전입자의 확산이 진행한 결과, 플라스마(701)와 비교해서 밀도 혹은 강도가 높은 부분이 집중하고 있는 영역이 외주측으로 이동한 분포가 된다. 또한, 본 예에서는, 중심부에서의 플라스마(801)의 밀도 또는 강도는 저하하고 있다.
이 때문에, 웨이퍼(107) 윗면에 도달하는 시각 t3의 플라스마(801)의 입자의 밀도가 극대가 되는 위치는, 시각 t2의 것과 비교하여, 외주측으로 이동한 것이 된다. 그리고, 그 중심측 및 외주측의 개소에 있어서 당해 극대가 되는 위치와의 거리가 떨어질수록, 즉 중심 또는 외주연에 접근할 수록 낮아지는 분포가 된다.
도 8의 (b)에, 시각 t3으로부터 더 시간이 경과한 시각 t4에 있어서의 처리실(104) 내의 플라스마(802)가 형성된 영역을 모식적으로 나타낸다. 본 예에서도 실시예와 마찬가지로, 시각 t3으로부터 t4의 사이에 있어서도 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전력은 소정의 최소값 또는 0으로 되어 있다.
이 때문에, 시각 t3∼t4의 기간에 있어서도 시각 t2∼t3과 마찬가지로, 솔레노이드 코일(106a∼c)이 발생시키는 자계는 처리실(104) 내에 실질적으로 공급되지 않고 있다. 이 때문에, 플라스마(802)는, 시각 t3에 있어서의 플라스마 분포(801)와 비교하여, 더욱 확산된 것이 되어 처리실(104) 중심부의 밀도는 보다 저하하고, 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 반경 방향에 대해서 밀도의 극대가 되는 위치는 외주측으로 이동한 것이 된다.
본 예에서는, 시각 t4에 있어서 웨이퍼(107) 윗면의 중심으로부터 외주측을 향하는 반경 방향의 위치 상에 있어서 플라스마(802)의 밀도가 극대가 되는 위치는 웨이퍼(107)의 외주연 또는 외주의 제품으로서 처리되는 최외주의 위치에 도달한다. 이 때문에, 시각 t4에 있어서 웨이퍼(107) 윗면의 중심으로부터 외주측을 향하는 반경 방향 상의 위치에서의 에칭 속도의 분포는, 웨이퍼(107)의 외주연부에서 가장 높은 극대가 되고 중심측을 향해서 낮아지는 것이 된다.
도 9의 (a)에, 시각 t4로부터 더 시간이 경과한 시각 t5에 있어서의, 처리실(104) 내에 형성된 플라스마의 상태를 모식적으로 나타내고 있다. 본 실시예에서는, 시각 t4로부터 t5에 있어서도, 시각 t2∼t4의 시간과 마찬가지로, 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류는 절대값의 크기가 최소값 또는 0으로 되어 있다.
이 때문에, 시각 t4∼t5의 기간에 있어서도, 처리실(104) 내에 자계는 실질적으로 공급되지 않고 있다. 시각 t5에 있어서 처리실(104) 내의 플라스마는 도 8의 (b)에 나타낸 플라스마(802)로부터 더욱 확산된 상태가 되어 있다.
본 예에서는, 시각 t4 후에, 플라스마는 확산을 계속하고, 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 반경 방향에 대해서 플라스마의 밀도가 가장 높은 위치는 플라스마(802)의 것보다 처리실(104)의 외주측으로 이동하고, 시각 t5 이전에 처리실(104)의 방전실 주위를 둘러싸는 진공 용기(115) 상부의 원통형의 측벽의 내측벽면에 도달한다. 시각 t5에서는, 여기되어 활성을 구비한 플라스마 중의 입자의 대부분은 측벽의 내측벽면에 접촉해서 여기된 에너지를 잃어버린다.
이 결과, 플라스마 모니터(102)를 통해 검출되는 플라스마의 발광 강도의 시각 t5에 대응하는 데이터는, 처리에 실질적으로 기여하는 플라스마가 형성되어 있지 않은 상태라고 판단되는 기준을 하회하는 것이 된다.
이렇게 플라스마의 분포가 변화되는 본 실시예에 있어서 처리되는 웨이퍼(107) 윗면에 있어서의 에칭 속도의 분포의 시간의 진행에 따르는 변화는, 다음과 같은 것이 된다. 즉, 코일용 전원(114a∼c)으로부터 직류의 전류의 최대값이 공급되어 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터의 자계가 처리실(104) 내에 공급되는 시각 t0∼t1의 시간에 있어서는, 웨이퍼(107)의 반경 방향에 대해서 중심과 외주연 사이의 특정한 위치에 있어서 가장 높은 극대를 갖는 것이 된다.
웨이퍼(107) 또는 처리실(104) 반경 방향에 있어서의 에칭 속도가 극대가 되는 위치는, 상기 자계의 공급 또는 자력선의 형성이 정지 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 저감되는 시각 t1로부터 시각 t4의 기간에서, 플라스마의 확산에 따라 웨이퍼(107) 또는 처리실(104)의 중심으로부터 반경 방향의 외주측을 향해서 서서히 이동한다. 그 후에, 웨이퍼(107)의 최외주연부에 도달하여 t5에 있어서 플라스마가 처리실(104)의 측벽면에서 소실하는 양이 증대해 실질적으로 에칭을 발생시킬 수 없게 됨으로써, 에칭 속도는 전체에서 0이 된다.
즉, 웨이퍼(107) 윗면의 에칭 속도는, 시각 t0으로부터 t5의 기간에 있어서, 시간의 경과와 함께 중심부의 값이 극대로부터 일정하게 감소한다. 또한, 외주연부의 값이 가장 낮은 상태로부터 일정하게 증대해서 극대가 된 후 급감한다. 본 예에 있어서도, 웨이퍼(107)의 처리중에는, 상기한 바와 같이 시각 t0∼t1을 포함하는 기간에 처리실(104) 내부에서 ECR에 의한 플라스마를 발생시키기 위한 자계가 공급되고, 그 후의 시각 t2로부터 시각 t5의 기간에 자계의 처리실(104) 내부에의 공급이 저감 또는 정지된다.
기간 t0∼t1 및 기간 t2∼t5의 각각은, 코일용 전원(114a∼c)의 각각으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)의 각각에 공급되는 직류의 전류가 최소값으로부터 증가해서 최대값으로 되어 최대값이 유지되는 t0'∼t1의 제 1 기간 및 최대값으로부터 최소값으로 감소해서 최소값이 유지되는 t1∼t5의 제 2 기간 각각에 포함된다. 웨이퍼(107)의 처리중에는, 이들 2개의 기간이 연속한 것을 하나의 통합으로 한 사이클이 소정의 주기로 반복된다.
이 결과, 웨이퍼(107)의 처리중에, 처리실(104) 내에 플라스마를 형성하는 자계가 공급되는 기간과 실질적으로 공급되지 않는 기간이 교대에 반복된다. 본 예에 있어서도, 웨이퍼(107)의 처리중에 처리실(104)에 공급되는 마이크로파의 전계는, 상기 2개의 기간이 반복되는 코일용 전원(114a∼c)으로부터의 직류의 전력의 공급 또는 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 처리실(104)에의 자계의 공급의 사이클에 관계없이 일정한 강도를 구비해서 마이크로파 발생용 전원(101)으로부터 발생 또는 도파관(103)으로부터 처리실(104) 내에 공급된다.
당해 직류의 전력의 공급 또는 자계의 공급의 사이클에 대응하여, 전계의 발생 또는 강도의 크기가 증감되어도 되고, 특히, 당해 사이클에 동기한 사이클에서 크고 작거나 또는 소정값 및 0의 2개의 강도의 마이크로파의 전계가 마이크로파 발생용 전원(101)으로부터 발생 또는 도파관(103)으로부터 처리실(104) 내에 공급되어도 된다.
시간의 경과에 따라 상기한 바와 같이 동작하는 플라스마 처리 장치(100)의 처리실(104) 내부에 형성되는 플라스마의 시간 평균으로서의 밀도 혹은 강도 분포는, 그 중심으로부터 처리실(104)의 내측벽을 향하는 방향상의 치우침이 억제된 것이 된다. 이 때문에 플라스마에 의한 에칭 처리의 웨이퍼(107) 윗면에 있어서의 시간 평균으로서의 에칭 속도는, 도 9의 (b)에 나타나 있는 바와 같이 일정하거나 혹은 도 2의 (b), 도 3의 (b)에 나타낸 것과 비교해서 치우침이 저감되어서 균일에 더욱 근접된 분포가 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예와 마찬가지로, 플라스마 모니터(102)를 이용하여 검출한 플라스마의 상태에 의거하여 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급하는 전류를 시간 변조시켜서 공급함으로써, 처리실(104) 내에 형성되는 플라스마의 강도 또는 밀도가 높은 영역을 웨이퍼(107)의 반경 방향에 대해서 처리실(104) 내 또는 웨이퍼(107) 윗면을 시간적으로 이동시키거나, 또는 분배한다. 이에 따라, 시간의 경과에 따르는 웨이퍼(107) 윗면의 처리의 진행 정도나 속도의 치우침을 저감하여, 웨이퍼(107) 윗면의 처리 결과를 더욱 균일에 근접시킬 수 있다.
도 1 내지 11에 나타낸 실시예 및 변형예에서는, 웨이퍼(107)의 처리중에 있어서, 솔레노이드 코일(106a∼c)에 코일용 전원(114a∼c)으로부터, 교대로 반복되는 연속하는 2개의 기간 각각에서 크기가 다른 값으로 조절되어, 직류의 전력이 공급된다. 웨이퍼(107)의 처리중에 있어서, 전류의 크기는, 임의의 횟수째의 제 1 기간인 시각 t0'∼t1에서는 최소값에서부터 최대값으로 증가되고 시각 t0∼t1에서 당해 최대값이 유지되며, 당해 임의의 횟수째의 제 1 기간에 이어지는 당해 임의의 횟수째의 제 2 기간인 시각 t1∼t5에서는 최대값으로부터 최소값을 향해서 저감되고, 특히 시각 t2∼t5의 동안에는 당해 최소값이 유지된다.
상기의 예에서는, 플라스마 모니터(102)를 통해서 검출되는 플라스마로부터의 발광 강도가 소정의 허용범위를 하회한 것이 검출된 후, 시각 t5에 있어서, 제어 장치로부터의 지령 신호에 따라 코일용 전원(114a∼c)으로부터 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 직류의 전력의 크기가 증가되는 임의의 횟수+1회째의 제 1 기간이 다시 시작된다. 즉, 임의의 횟수째의 제 2 기간이 종료하는 시각 t5가 그 다음 횟수째의 제 1 기간이 시작되는 시각 t0'이 되고, 이 다음의 횟수째의 제 1 기간이 시각 t1(임의의 횟수째의 시각 t5로부터 (t1-t0')초 후)에서 종료하면, 이어서 다음 횟수째의 제 2 기간이 시작되어, 이러한 제 1, 제 2 기간이 웨이퍼(107)의 처리중에 반복된다.
한편, 제 2 기간은 적어도 확산이 생기는 시간을 갖게 하는 것뿐이며, 예를 들면 상기 실시예의 시각 t1로부터 t3까지를 1주기로 하고 시각 t1에 있어서 플라스마의 밀도가 극대인 개소가 확산해서 처리실(104)의 외주측을 향해서 이동하여 처리실(104)의 외주측의 내벽면에 접해 소실하는 것을 기다리지 않고 다음(새로운) 플라스마를 생성하는 제 1 기간을 시작하고, 이것을 반복하여 플라스마의 생성과 확산을 반복하도록 해도 된다. 이 경우에도, 마이크로는 발생용 전원(101)에 의해 발진되어서 형성된 마이크로파는, 반복되는 제 1, 제 2 기간에 걸쳐 연속하여 도파관(103) 내를 전파하여 창부재(105)를 투과해서 처리실(104) 내에 공급된다.
이러한 제 1, 제 2 기간이 반복되는 웨이퍼(107)의 처리중의 처리실(104)에 있어서는, 내부에서 플라스마가 생성되어 있는 임의의 횟수째의 제 1 기간에서는 솔레노이드 코일(106a∼c)에 의해 형성된 자장이 공급되어, 이 자계에 의해 당해 임의의 횟수째의 제 1 기간 전의(임의의 횟수-1회째의) 제 2 기간에 있어서 이미 확산중인 플라스마를 구성하는 하전입자의 움직임은 자력선의 방향에 따른 방향에 제한되어서 확산이 억제된다. 이 때문에, 임의의 횟수-1회째의 제 2 기간에서 확산하고 있는 플라스마의 밀도가 극대가 되는 개소는, 처리실(104) 또는 웨이퍼(107)의 반경 방향의 특정한 위치에 그칠 수 있어, 임의의 횟수째의 제 1 기간이 종료하고 다음(임의의 횟수째의) 제 2 기간이 시작되어 솔레노이드 코일(106a∼c)에 공급되는 전류가 저감되거나 또는 정지되어서 이들로부터 처리실(104) 내에 공급되는 자계의 강도가 저하 또는 최저값으로 되어 당해 자계에 의한 상기 구속이 저감 또는 제거되어 임의의 횟수-1회째의 제 2 기간에 확산하고 있었던 플라스마 중의 하전입자는 임의의 횟수째의 제 1 기간에서 형성된 플라스마 중의 입자와 함께 확산한다.
이 때, 임의의 횟수-첫 번째의 제 2 기간 중에 확산하고 있었던 플라스마의 입자의 밀도는, 자계에 의해 이동 방향이 제한되고 있는 임의의 횟수째의 제 1 기간 중에 감소하지만, 솔레노이드 코일(106a∼c)로부터 처리실(104)에의 자계의 공급이 저감 또는 정지되어 당해 플라스마 중의 입자가 처리실(104)의 내측벽면을 향해서 확산해서 플라스마가 소실할 때까지 제 2 기간이 계속하는 상기 실시예의 경우와 비교하여, 처리실(104) 또는 웨이퍼(107)의 반경 방향의 같은 위치에서 높은 밀도가 유지된다. 상기한 바와 같이, 마이크로파가 처리실(104) 내에 제 2 기간 중에도 공급되고 있는 본 예에서는, 당해 마이크로파의 강도가 그 전계만에 의해 플라스마를 형성할 수 있는 값 이상으로 되어 있는 경우에는, 제 2 기간 중에 있어서의 플라스마의 밀도를 마이크로파만에 의해서 형성되는 플라스마에서의 밀도 이상의 값으로 제어할 수 있다.
또한, 본 예에서는, 임의의 횟수째의 제 1 기간에서 형성된 플라스마는, 이어지는 제 2 기간에서 이것 이전에 형성되어서 확산하고 있었던 플라스마와 함께 확산을 시작한다. 이 때문에, 보다 밀도가 높은 플라스마를 처리실(104) 내의 웨이퍼(107)의 반경 방향의 복수 위치에서, 형성 혹은 확산시킬 수 있으며, 웨이퍼(107)의 반경 방향에 관한 처리의 균일성 혹은 속도를 향상시킬 수 있다.
100…플라스마 처리 장치, 101…마이크로파 발생용 전원, 102…플라스마 모니터, 103…도파관, 104…처리실, 105…창부재, 106a,106b,106c…솔레노이드 코일, 107…웨이퍼, 108…시료대, 109…직류 전원, 110…고주파 전원, 111…고주파 필터, 112…매칭 회로, 113a,113b,113c…제어기, 114a,114b,114c…코일용 전원, 115…진공 용기, 203…도파관, 204…처리실, 205…창부재, 206a,206b,206c…솔레노이드 코일, 208…시료대, 214a,214b,214c…코일용 전원, 215…처리 용기, 221…자력선, 222…플라스마, 223…ECR 면, 224…ECR 면의 플라스마, 401…플라스마, 402…자력선, 403…플라스마, 501,502…플라스마, 701,702…플라스마, 801,802…플라스마

Claims (10)

  1. 진공 용기의 내부에 배치된 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 그 윗면에 처리 대상의 웨이퍼가 놓여지는 시료대와, 상기 처리실 내에 공급되는 전계를 형성하는 전계 형성부와, 상기 전계와의 상호작용에 의해 상기 처리실 내에 상기 웨이퍼의 처리에 이용하는 플라스마를 형성하기 위한 자계를 형성하는 코일과, 당해 코일이 형성하는 상기 자계의 강도를 증감시켜 상기 처리실 내의 플라스마의 강도를 증감하는 제어기를 구비하며,
    상기 제어기로부터의 지령에 의해, 상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 자계의 강도를, 적어도 제 1 값 및 상기 제 1 값보다 큰 제 2 값의 각각을 미리 정해진 기간만 형성하는 것을 반복하여, 증감시켜 상기 플라스마의 형성과 확산을 반복하는, 플라스마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 플라스마가 형성된 후 그 강도의 변화가 소정의 범위 내가 된 후에 상기 코일의 자계의 강도를 저감하는 플라스마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 플라스마의 강도를 나타내는 양(量)이 소정의 하한값보다 작아진 후에 상기 코일의 자계를 증대시키는 플라스마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 자계를 저감시켜 플라스마를 소실시킨 후 증대시켜서 플라스마를 다시 형성하는 플라스마 처리 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 웨이퍼의 처리중에 상기 플라스마의 강도를 나타내는 양 또는 그 변화를 검출한 결과를 이용하여 상기 코일의 자계를 증감시키는 플라스마 처리 장치.
  6. 진공 용기의 내부의 처리실 내의 시료대 윗면에 처리 대상의 웨이퍼를 놓고, 상기 처리실 내에 전계 및 이 전계와 작용하는 자계를 코일로부터 공급해서 당해 처리실 내에 플라스마를 형성하여, 당해 플라스마를 이용하여 상기 웨이퍼를 처리하는 플라스마 처리 방법으로서,
    상기 웨이퍼의 처리 중에 상기 코일이 형성하는 상기 자계의 강도를 적어도 제 1 값 및 상기 제 1 값보다 큰 제 2 값의 각각을 미리 정해진 기간만 형성하는 것을 반복하여 증감하고, 상기 플라스마의 형성과 확산을 반복하는, 플라스마 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라스마가 형성된 후 그 강도의 변화가 소정의 범위 내가 된 후에 상기 코일의 자계의 강도를 저감하는 플라스마 처리 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 플라스마의 강도를 나타내는 양이 소정의 하한값보다 작아진 후에 상기 코일의 자계를 증대시키는 플라스마 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자계를 저감시켜 플라스마를 소실시킨 후에 증대시켜서 플라스마를 다시 형성하는 플라스마 처리 방법.
  10. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 처리중에 상기 플라스마의 강도를 나타내는 양 또는 그 변화를 검출한 결과를 이용하여 상기 코일의 자계를 증감시키는 플라스마 처리 방법.
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