KR102323157B1 - 플라스마 처리 방법 - Google Patents

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다카미치 기쿠치
나오타카 노로
도시오 하세가와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

일 실시 형태의 플라스마 처리 방법은, 기판이 챔버 본체의 내부 공간 내에서 지지대 상에 적재된 상태에서 실행된다. 이 플라스마 처리 방법에서는, 기판에 대한 플라스마 처리가 실행된다. 이어서, 플라스마 처리를 위해서 생성된 플라스마를 소실시키지 않고, 지지대와 플라스마 사이의 시스의 두께를 증대시키도록 위상 조정 회로에 의해 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상이 조정된다. 그 후에, 고주파의 공급을 정지한 상태에서, 배기 장치를 사용하여, 챔버 본체의 내부 공간 내의 가스 및 파티클이 배출된다.

Description

플라스마 처리 방법
본 개시의 실시 형태는, 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에서는 기판을 처리하기 위해서 플라스마 처리가 실행되고 있다. 플라스마 처리를 위해서, 챔버 본체의 내부 공간에 가스가 공급되고, 당해 가스가 여기된다. 그 결과, 챔버 본체 내에서 플라스마가 생성된다. 생성된 플라스마에 의해 기판은 처리된다.
플라스마 처리의 실행 등에 의해, 내부 공간 내에서 파티클이 발생한다. 파티클이 플라스마 처리된 기판에 부착되는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수를 저감시킬 필요가 있다. 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수를 저감시키는 기술은, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있다.
특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 플라스마 처리 후에 마이크로파 전력이 제로로 설정되기 전에, 마이크로파 전력이 비교적 낮은 전력으로 설정된다. 그 결과, 플라스마와 기판의 지지대 사이에서 시스의 두께가 증대한다. 시스의 두께가 증대하면, 파티클이, 플라스마 처리된 기판으로부터 상방으로 떼어진다. 플라스마 처리된 기판으로부터 파티클이 떼어짐으로써, 기판에 부착되는 파티클의 개수가 저감된다.
특허문헌 2에 기재된 기술에서는, 플라스마 처리 후에 플라스마 생성용 고주파의 전력 및 바이어스용 고주파의 전력이 저하된다. 그 결과, 시스의 형상이 변화하여, 파티클이, 플라스마 처리된 기판으로부터 떼어진다. 파티클이 플라스마 처리된 기판으로부터 떼어짐으로써, 기판에 부착되는 파티클의 개수가 저감된다.
일본 특허 공개 평10-144668호 공보 일본 특허 공개 제2007-81208호 공보
플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수를 저감하는 종래의 기술은, 시스의 두께를 변화시키기 위해서, 전력을 저하시키고 있다. 그러나, 전력의 저하만으로는, 시스의 두께를 크게 증대시킬 수 없다. 시스의 두께가 증대하는 양은, 파티클의 개수가 저감되는 양에 영향을 미친다. 따라서, 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수를 크게 저감시킬 것이 요구된다.
일 형태에서는, 플라스마 처리 장치에서 실행되는 플라스마 처리 방법이 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버 본체, 가스 공급부, 지지대, 상부 전극, 고주파 전원, 위상 조정 회로, 및 배기 장치를 구비한다. 가스 공급부는, 챔버 본체 내에 제공된 내부 공간에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 지지대는, 하부 전극을 포함한다. 지지대는, 내부 공간 내에 마련되어 있고, 그 위에 적재되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 지지대의 상방에 마련되어 있다. 고주파 전원은, 내부 공간 내에서 플라스마를 생성하기 위해서 고주파를 공급하도록 구성되어 있다. 위상 조정 회로는, 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 배기 장치는, 내부 공간에 연통 가능하게 마련되어 있다. 일 형태에 관한 플라스마 처리 방법은, 기판이 지지대 상에 적재된 상태에서 실행된다. 이 플라스마 처리 방법은, (i) 기판에 대한 플라스마 처리를 실행하는 공정이며, 플라스마 처리를 위해서, 가스 공급부로부터 내부 공간에 가스가 공급되고, 가스를 여기시켜 플라스마를 생성하기 위해서 고주파 전원으로부터 고주파가 공급되는, 해당 공정과, (ii) 플라스마 처리를 실행하는 공정에서 생성된 플라스마를 소실시키지 않고, 지지대와 플라스마 사이의 시스의 두께를 증대시키도록 위상 조정 회로에 의해 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정하는 공정과, (iii) 위상을 조정하는 공정의 실행 후, 고주파의 공급을 정지한 상태에서, 배기 장치를 사용하여, 내부 공간 내의 가스 및 파티클을 배출하는 공정을 포함한다.
시스의 두께는, 플라스마와 전극 사이의 전위차에 정의 상관을 갖고, 시스와 플라스마의 계면에서의 플라스마의 밀도에 부의 상관을 갖는다. 고주파의 전력을 저하시키면, 시스와 플라스마의 계면에서의 플라스마의 밀도는 저하되지만, 동시에, 플라스마와 전극 사이의 전위차도 저하된다. 따라서, 고주파의 전력을 저하시키는 것으로는, 지지대와 플라스마 사이에서 시스의 두께를 크게 증대시킬 수가 없다. 한편, 일 형태에 관한 플라스마 처리 방법에서는, 지지대와 플라스마 사이의 시스의 두께를 증대시키도록 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상이 조정된다. 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정함으로써, 시스와 플라스마의 계면에서의 플라스마의 밀도를 실질적으로 변화시키지 않고, 플라스마와 전극(하부 전극) 사이의 전위차를 증대시킬 수 있다. 따라서, 일 형태에 관한 방법에 의하면, 플라스마 처리의 실행을 위해서 생성한 플라스마를 소실시키지 않고, 지지대와 플라스마 사이에서 시스의 두께를 크게 증대시킬 수 있어, 플라스마 처리된 기판으로부터 상방으로 파티클을 크게 떼어낼 수 있다. 그 결과, 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수가 크게 저감된다.
일 실시 형태의 위상을 조정하는 공정에서, 시스가 플라스마 처리를 실행하는 공정의 실행 중이면서 또한 위상을 조정하는 공정의 실행 전의 시스의 두께에 대하여 1.246배 이상의 두께를 갖도록, 위상 조정 회로에 의해 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상이 조정된다. 이 실시 형태에 따르면, 파티클의 이동 거리를 크게 증가시킬 수 있다.
일 실시 형태에서, 상부 전극은, 지지대의 상방에서 연장되는 제1 부분, 및 지지대와 챔버 본체의 측벽 사이의 공간의 상방에서 연장되는 제2 부분을 포함한다. 제2 부분은 제1 부분에 대하여 하방으로 돌출되어 있다. 이 실시 형태에서는, 기판으로부터 상방으로 떼어진 파티클이, 지지대의 상방의 영역에 대하여 외측의 영역으로 더 이동하여, 그 후에 배출된다. 따라서, 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수가 더욱 크게 저감된다.
이상 설명한 바와 같이, 플라스마 처리된 기판에 부착되는 파티클의 개수를 크게 저감시키는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 방법의 실행에서 사용하는 것이 가능한 일 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시하는 방법의 실행에서 사용하는 것이 가능한 다른 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치의 변압기로서 사용하는 것이 가능한 변압기를 일부 파단해서 도시하는 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시하는 변압기의 세 코일을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치의 변압기로서 사용하는 것이 가능한 다른 변압기를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 7의 (a)는 도 1에 도시하는 공정 ST1이 실행되었을 때의 플라스마 및 파티클을 도시하는 도면이며, 도 7의 (b)는 도 1에 도시하는 공정 ST2가 실행되었을 때의 플라스마 및 파티클을 도시하는 도면이며, 도 7의 (c)는 도 1에 도시하는 공정 ST3이 실행되었을 때의 파티클을 도시하는 도면이다.
도 8은 고주파의 전력의 조정에 의해 발생하는 파티클의 이동을 도시하는 도면이다.
도 9는 상부 전극의 전압에 대한 하부 전극의 전압의 상대적인 위상의 조정에 의해 발생하는 파티클의 이동을 도시하는 도면이다.
도 10은 상부 전극의 제2 부분의 근방에서의 파티클의 이동을 도시하는 도면이다.
도 11은 실험의 결과를 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 도시하는 플라스마 처리 방법(이하, 「방법(MT)」이라고 함)에서는, 플라스마 처리 장치를 사용하여, 기판에 대하여 플라스마 처리가 실행된다.
도 2는, 도 1에 도시하는 방법의 실행에서 사용하는 것이 가능한 일 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 도시하는 도면이다. 도 2에 도시하는 플라스마 처리 장치(10A)는 용량 결합형 플라스마 처리 장치이다. 플라스마 처리 장치(10A)는, 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 통형상을 갖고 있으며, 연직 방향으로 연장되어 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 통 형상의 측벽부, 및 측벽부의 하단에 연속하는 저부를 갖고 있다. 챔버 본체(12)는, 내부 공간(12s)을 제공한다. 챔버 본체(12)는, 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면에는 내플라스마성을 갖는 피복이 형성되어 있다. 내플라스마성을 갖는 피복은, 알루마이트 막, 산화이트륨 막과 같은 세라믹스제의 막일 수 있다. 챔버 본체(12)는 접지되어 있다.
챔버 본체(12)의 측벽부에는, 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은, 챔버 본체(12)의 외부로부터 내부 공간(12s)에 반송될 때, 및 내부 공간(12s)으로부터 챔버 본체(12)의 외부로 반송될 때, 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는, 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐 가능하다. 게이트 밸브(12g)는 챔버 본체(12)의 측벽부를 따라 마련되어 있다.
챔버 본체의 내부 공간(12s) 내에는, 지지대(14)가 마련되어 있다. 지지대(14)는, 그 위에 적재되는 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 지지대(14)는, 지지체(15)에 의해 지지되어 있다. 지지체(15)는, 절연성을 갖고 있으며, 챔버 본체(12)의 저부로부터 상방으로 연장되어 있다.
지지대(14)는 하부 전극(16)을 포함하고 있다. 하부 전극(16)은, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 하부 전극(16)은 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있다. 일 실시 형태에서, 지지대(14)는 정전 척(18)을 더 포함하고 있다. 정전 척(18)은 하부 전극(16) 상에 마련되어 있다. 기판(W)은, 정전 척(18) 상에 적재된다. 정전 척(18)은 유전체막 및 당해 유전체막 내에 내장된 전극을 포함하고 있다. 정전 척(18)의 전극은, 도전성을 갖는 막일 수 있다. 정전 척(18)의 전극에는 스위치를 통해서 전원이 접속되어 있다. 전원으로부터 정전 척(18)의 전극에 전압이 인가됨으로써, 정전 척(18)과 기판(W) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은, 정전 척(18)에 끌어 당겨져서, 정전 척(18)에 의해 보유 지지된다.
지지대(14)의 상방에는 상부 전극(20)이 마련되어 있다. 상부 전극(20)과 지지대(14) 사이에는, 내부 공간(12s)의 일부가 개재하고 있다. 일 실시 형태에서는, 챔버 본체(12)의 상단부는, 개구되어 있다. 상부 전극(20)은 부재(21)를 개재해서 챔버 본체(12)의 상단부에 지지되어 있다. 부재(21)는 절연성을 갖고 있다. 상부 전극(20)은, 부재(21)와 함께, 챔버 본체(12)의 상단부의 개구를 폐쇄하고 있다.
상부 전극(20)은, 도전성을 갖는 하나 이상의 부품으로 형성되어 있다. 상부 전극(20)을 구성하는 하나 이상의 부품은, 알루미늄, 실리콘과 같은 재료로 형성될 수 있다. 혹은, 상부 전극(20)은 도전성을 갖는 하나 이상의 부품과 절연성을 갖는 하나 이상의 부품으로 형성되어 있어도 된다. 상부 전극(20)의 표면에는, 내플라스마성의 피막이 형성되어 있어도 된다.
상부 전극(20)에는, 복수의 가스 토출 구멍(20a) 및 가스 확산실(20b)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(20a)은, 가스 확산실(20b)부터 내부 공간(12s)측의 상부 전극(20) 하면까지 하방으로 연장되어 있다. 가스 확산실(20b)에는, 가스 공급부(22)가 접속되어 있다. 가스 공급부(22)는, 내부 공간(12s)에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 가스 공급부(22)는, 예를 들어 복수의 가스 소스, 매스 플로우 컨트롤러와 같은 복수의 유량 제어기 및 복수의 밸브를 갖는다. 복수의 가스 소스 각각은, 복수의 유량 제어기 중 대응하는 유량 제어기, 및 복수의 밸브 중 대응하는 밸브를 통해서, 가스 확산실(20b)에 접속되어 있다. 가스 공급부(22)는, 복수의 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터의 가스의 유량을 조정하여, 당해 가스를 가스 확산실(20b)에 공급한다. 가스 확산실(20b)에 공급된 가스는, 복수의 가스 토출 구멍(20a)으로부터 내부 공간(12s)에 공급된다.
일 실시 형태에서, 상부 전극(20)은 제1 부분(20c) 및 제2 부분(20d)을 포함하고 있다. 제1 부분(20c)은 지지대(14)의 상방에서 연장되어 있다. 즉, 제1 부분(20c)과 지지대(14)는 연직 방향을 따라서 대면하고 있다. 상술한 복수의 가스 토출 구멍(20a)은 제1 부분(20c)에 마련되어 있다. 제2 부분(20d)은, 공간(12v)의 상방에서 연장되어 있다. 공간(12v)은 내부 공간(12s)의 일부이며, 지지대(14)와 챔버 본체(12)의 측벽부 사이에서 연장되어 있다. 즉, 제2 부분(20d)은, 제1 부분(20c)의 외측에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 제2 부분(20d)은, 제1 부분(20c)에 대하여 하방으로 돌출되어 있다.
챔버 본체(12)의 저부에는, 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 배기 장치(24)는 내부 공간(12s)에 연통 가능하게 마련되어 있다. 배기 장치(24)는, 압력 조정 밸브와 같은 압력 제어 장치, 및 터보 분자 펌프, 드라이 펌프와 같은 진공 펌프를 갖고 있다. 배기 장치(24)를 작동시킴으로써, 내부 공간(12s) 내에 존재하는 가스는, 지지대(14)와 챔버 본체(12)의 측벽부 사이의 공간(12v)을 지나서 배출된다. 또한, 배기 장치(24)에 의해, 내부 공간(12s) 내의 압력이, 지정된 압력으로 조정된다.
플라스마 처리 장치(10A)는 고주파 전원(26A)을 더 구비하고 있다. 고주파 전원(26A)은, 내부 공간(12s) 내에서 플라스마를 생성하기 위해서 고주파를 공급하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서, 고주파 전원(26A)은, 상부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(26A)으로부터 고주파가 공급되면, 상부 전극(20)과 하부 전극(16) 사이의 공간 내에서 고주파 전계가 형성된다. 형성된 고주파 전계에 의해, 상부 전극(20)과 하부 전극(16) 사이의 공간 내에서 가스가 여기된다. 그 결과, 내부 공간(12s) 내에서 플라스마가 생성된다.
플라스마 처리 장치(10A)는, 위상 조정 회로(28)를 더 구비하고 있다. 위상 조정 회로(28)는, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 위상 조정 회로(28)는, 하부 전극(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 위상 조정 회로(28)는, 콘덴서(28a) 및 가변 인덕터(28b)를 포함하고 있다. 콘덴서(28a) 및 가변 인덕터(28b)는, 하부 전극(16)과 그라운드 사이에서 직렬 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 콘덴서(28a)의 일단은 접지되어 있다. 콘덴서(28a)의 타단은, 가변 인덕터(28b)의 일단에 접속되어 있다. 가변 인덕터(28b)의 타단은, 하부 전극(16)에 전기적으로 접속되어 있다.
가변 인덕터(28b)의 인덕턴스의 조정에 의해, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 즉, 상부 전극(20)의 전압에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차는, 가변 인덕터(28b)의 인덕턴스에 의해 결정된다. 상부 전극(20)의 전압과 하부 전극(16)의 전압 사이의 위상차가 작은 경우에는, 플라스마와 지지대(14) 사이에서의 전위차는 작아져, 시스의 두께는 작아진다. 한편, 상부 전극(20)의 전압과 하부 전극(16)의 전압 사이의 위상차가 큰 경우에는, 하부 전극(16)의 자기 바이어스 전위가 낮아지고(즉, 자기 바이어스 전위가, 부극성을 가지면서 또한 큰 절댓값을 갖게 되고), 플라스마와 지지대(14) 사이에서의 전위차(시스 전압)가 커져, 시스의 두께가 커진다.
플라스마 처리 장치(10A)는 제어부(30A)를 더 구비할 수 있다. 제어부(30A)는, 플라스마 처리 장치(10A)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 제어부(30A)는 컴퓨터 장치일 수 있고, 프로세서, 메모리와 같은 기억 장치, 키보드, 마우스, 터치 패널과 같은 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 가질 수 있다. 제어부(30A)의 기억 장치에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 기억되어 있다. 제어부(30A)의 프로세서는, 제어 프로그램을 실행하여, 레시피 데이터에 따라서 플라스마 처리 장치(10A)의 각 부를 제어한다. 방법(MT)은, 제어부(30A)에 의한 플라스마 처리 장치(10A)의 각 부의 제어에 의해 실행된다.
도 3은, 도 1에 도시하는 방법의 실행에서 사용하는 것이 가능한 다른 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 도시하는 도면이다. 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치(10B)는, 플라스마 처리 장치(10A)의 고주파 전원(26A), 위상 조정 회로(28), 및 제어부(30A) 대신에 고주파 공급부(26B), 위상 조정 회로(281), 위상 조정 회로(282), 및 제어부(30B)를 구비하고 있다. 플라스마 처리 장치(10B)의 기타 구성 요소는, 플라스마 처리 장치(10A)의 대응하는 구성 요소와 동일하다.
고주파 공급부(26B)는 제1 고주파 및 제2 고주파를 발생한다. 제1 고주파는, 상부 전극(20)에 공급되는 고주파이다. 제2 고주파는, 하부 전극(16)에 공급되는 고주파이며, 제1 고주파의 주파수와 동일한 주파수를 갖는다. 고주파 공급부(26B)는, 제1 고주파의 전력에 대한 제2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성되어 있다.
제어부(30B)는 컴퓨터 장치일 수 있고, 프로세서, 메모리와 같은 기억 장치, 키보드, 마우스, 터치 패널과 같은 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 가질 수 있다. 제어부(30B)의 기억 장치에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 기억되어 있다. 제어부(30B)의 프로세서는, 제어 프로그램을 실행하여, 레시피 데이터에 따라서 플라스마 처리 장치(10B)의 각 부를 제어한다. 방법(MT)은, 제어부(30B)에 의한 플라스마 처리 장치(10B)의 각 부의 제어에 의해 실행된다.
일 실시 형태에서, 고주파 공급부(26B)는, 고주파 전원(261) 및 변압기(100)를 갖고 있다. 고주파 전원(261)은 고주파를 발생하도록 구성되어 있다. 고주파 전원(261)으로부터의 고주파는, 변압기(100)의 일차 코일에 공급된다.
도 4는, 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치의 변압기로서 사용하는 것이 가능한 변압기를 일부 파단해서 도시하는 사시도이다. 도 5는, 도 4에 도시하는 변압기의 세 코일을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 4 및 도 5에 도시하는 변압기(100A)는 플라스마 처리 장치(10B)의 변압기(100)로서 사용될 수 있다. 변압기(100A)는, 회전축(112), 일차 코일(101A), 제1 이차 코일(102A) 및 제2 이차 코일(103A)을 구비하고 있다. 제1 이차 코일(102A) 및 제2 이차 코일(103A)은, 이차측 코일 쌍(106)을 구성하고 있다. 일 실시 형태에서, 변압기(100A)는, 지지 부재(122), 지지 부재(124), 지주(126), 지지 부재(128), 지지 부재(130), 지지 부재(132), 지지 부재(134), 단자(101a), 단자(101b), 단자(102a), 단자(102b), 단자(103a) 및 단자(103b)를 더 구비하고 있다.
회전축(112)은, 대략 원기둥 형상을 이루고 있다. 회전축(112)은 그 중심 축선(RX) 주위로 회전 가능하게 마련되어 있다. 일 실시 형태에서는, 회전축(112)은, 지지 부재(122)와 지지 부재(124)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 지지 부재(122) 및 지지 부재(124)는 판상의 부재이며, 대략 직사각형의 평면 형상을 갖는다. 지지 부재(122) 및 지지 부재(124)는 절연체로 형성되어 있다. 지지 부재(122) 및 지지 부재(124)는, 중심 축선(RX)에 교차 또는 대략 직교하도록 마련되어 있고, 그것들의 판 두께 방향이 중심 축선(RX)이 연장되는 방향(RD)에 대략 일치하도록, 방향(RD)을 따라 배열되어 있다. 지지 부재(122)의 코너부에는 지주(126)의 일단이 고정되어 있고, 지지 부재(124)의 코너부에는 지주(126)의 타단이 고정되어 있다. 회전축(112)의 일단부는, 지지 부재(122)를 관통하여, 지지 부재(122)로부터 돌출되어 있다. 이 회전축(112)의 일단부는, 구동 기구(예를 들어, 모터)에 접속되어 있다.
지지 부재(128) 및 지지 부재(130)는, 대략 원반 형상의 부재이며, 절연체로 형성되어 있다. 지지 부재(128) 및 지지 부재(130)는, 지지 부재(122)와 지지 부재(124) 사이에서 중심 축선(RX)에 교차 또는 대략 직교하도록 마련되어 있고, 그것들의 판 두께 방향이 방향(RD)에 대략 일치하도록 방향(RD)을 따라 배열되어 있다. 또한, 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)는, 대략 원반 형상의 부재이며, 절연체로 형성되어 있다. 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)는, 지지 부재(128)와 지지 부재(130) 사이에서 중심 축선(RX)에 교차 또는 대략 직교하도록 마련되어 있고, 그것들의 판 두께 방향이 방향(RD)에 대략 일치하도록 방향(RD)을 따라 배열되어 있다. 회전축(112)은, 지지 부재(128), 지지 부재(130), 지지 부재(132) 및 지지 부재(134) 각각의 중심을 관통하고 있다. 지지 부재(128), 지지 부재(130), 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)는 회전축(112)에 고정되어 있다.
일차 코일(101A)은, 중심 축선(RX)에 직교하는 제1 축선(AX1) 주위로 연장되어 있다. 일 실시 형태에서는, 제1 축선(AX1)은, 지지 부재(122)와 지지 부재(124)의 중간에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 일차 코일(101A)은, 지지 부재(122)의 외측과 지지 부재(124)의 외측을 교대로 통과하도록, 제1 축선(AX1) 중심에 감겨져 있다.
일차 코일(101A)의 일단은, 단자(101a)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 단자(101a)는 지지 부재(122)의 일면(122a)(변압기(100A)의 외측을 향한 면)에 마련되어 있다. 또한, 일차 코일(101A)의 타단은, 단자(101b)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 단자(101b)는, 지지 부재(124)의 일면(124a)(변압기(100A)의 외측을 향한 면)에 마련되어 있다.
제1 이차 코일(102A)은 제2 축선(AX2) 주위로 연장되어 있다. 제2 축선(AX2)은, 일차 코일(101A)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 일 실시 형태에서는, 제2 축선(AX2)은, 지지 부재(128)와 지지 부재(130)의 중간에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 제1 이차 코일(102A)은, 지지 부재(128)의 외측과 지지 부재(130)의 외측을 교대로 통과하도록, 제2 축선(AX2) 중심에 감겨져 있다. 제1 이차 코일(102A)은, 지지 부재(128) 및 지지 부재(130)를 개재해서 회전축(112)에 의해 지지되어 있다.
제1 이차 코일(102A)의 일단은, 단자(102a)에 접속되어 있다. 또한, 제1 이차 코일(102A)의 타단은, 단자(102b)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 단자(102a) 및 단자(102b)는 지지 부재(122)의 일면(122a)에 마련되어 있다. 회전축(112)은, 동축형으로 마련된 제1 도체와 제2 도체를 포함하고 있고, 제1 이차 코일(102A)의 일단은 제1 도체에 접속되어 있고, 제1 이차 코일(102A)의 타단은 제2 도체에 접속되어 있다. 제1 도체는, 로터리 커넥터(140) 내의 슬립 링을 통해서 단자(102a)에 접속되어 있다. 또한, 제2 도체는, 로터리 커넥터(140) 내의 다른 슬립 링을 통해서 단자(102b)에 접속되어 있다.
제2 이차 코일(103A)은 제3 축선(AX3) 주위로 연장되어 있다. 제3 축선(AX3)은, 일차 코일(101A)에 의해 둘러싸인 영역 내에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 또한, 제3 축선(AX3)은, 제2 축선(AX2)에 교차하고 있다. 제3 축선(AX3)과 제2 축선(AX2)은, 그 사이에 소정의 각도(θp)를 이루고 있다. 각도(θp)는, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 90도이다. 일 실시 형태에서는, 제3 축선(AX3)은, 지지 부재(132)와 지지 부재(134)의 중간에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 제2 이차 코일(103A)은, 지지 부재(132)의 외측과 지지 부재(134)의 외측을 교대로 통과하도록, 제3 축선(AX3) 중심에 감겨져 있다. 제2 이차 코일(103A)은, 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)를 개재해서 회전축(112)에 의해 지지되어 있다. 이 제2 이차 코일(103A)과 제1 이차 코일(102A) 사이에는, 절연 거리가 확보되어 있다.
제2 이차 코일(103A)의 일단은, 단자(103a)에 접속되어 있다. 또한, 제2 이차 코일(103A)의 타단은, 단자(103b)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 단자(103a) 및 단자(103b)는 지지 부재(124)의 일면(124a)에 마련되어 있다. 회전축(112)은 동축형으로 마련된 제3 도체와 제4 도체를 포함하고 있고, 제2 이차 코일(103A)의 일단은 제3 도체에 접속되어 있고, 제2 이차 코일(103A)의 타단은 제4 도체에 접속되어 있다. 제3 도체는, 지지 부재(124)의 근방에 마련된 다른 로터리 커넥터의 슬립 링을 통해서 단자(103a)에 접속되어 있다. 또한, 제4 도체는, 당해 다른 로터리 커넥터 내의 다른 슬립 링을 통해서 단자(103b)에 접속되어 있다.
변압기(100A)가 플라스마 처리 장치(10B)의 변압기(100)로서 사용되는 경우에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 단자(101a) 및 단자(101b)는 고주파 전원(261)에 전기적으로 접속된다. 또한, 단자(101b)는 전기적으로 접지된다. 단자(102a)는 위상 조정 회로(281)를 통해서 상부 전극(20)에 전기적으로 접속된다. 단자(103a)는 위상 조정 회로(282)를 통해서 하부 전극(16)에 전기적으로 접속된다. 단자(102b) 및 단자(103b)는 전기적으로 접지된다.
위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282)는, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 위상 조정 회로(281)는 상부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다. 일 실시 형태에서, 위상 조정 회로(281)는, 콘덴서(281a) 및 가변 인덕터(281b)를 포함하고 있다. 콘덴서(281a) 및 가변 인덕터(281b)는, 상부 전극(20)과 단자(102a) 사이에서 직렬 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 콘덴서(281a)의 일단은, 단자(102a)에 접속되어 있다. 콘덴서(281a)의 타단은, 가변 인덕터(281b)의 일단에 접속되어 있다. 가변 인덕터(281b)의 타단은, 상부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다.
위상 조정 회로(282)는, 하부 전극(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 일 실시 형태에서, 위상 조정 회로(282)는, 콘덴서(282a) 및 가변 인덕터(282b)를 포함하고 있다. 콘덴서(282a) 및 가변 인덕터(282b)는, 하부 전극(16)과 단자(103a) 사이에서 직렬 접속되어 있다. 일 실시 형태에서는, 콘덴서(282a)의 일단은, 단자(103a)에 접속되어 있다. 콘덴서(282a)의 타단은, 가변 인덕터(282b)의 일단에 접속되어 있다. 가변 인덕터(282b)의 타단은, 하부 전극(16)에 전기적으로 접속되어 있다.
변압기(100A)가 플라스마 처리 장치(10B)의 변압기(100)로서 사용되는 경우에, 일차 코일(101A)에 고주파 전원(261)으로부터의 고주파가 공급되면, 일차 코일(101A)이 제1 축선(AX1)이 연장되는 방향에 대략 평행한 방향으로 자속을 발생한다. 또한, 이차측 코일 쌍(106)의 회전 각도를 조정함으로써, 제1 이차 코일(102A)을 관통하는 자속의 양, 및 제2 이차 코일(103A)을 관통하는 자속의 양이 조정된다. 제1 이차 코일(102A)에는, 그것을 관통하는 자속의 양에 따른 유도 기전력이 발생하여, 당해 제1 이차 코일(102A)로부터 제1 고주파가 출력된다. 또한, 제2 이차 코일(103A)에는, 그것을 관통하는 자속의 양에 따른 유도 기전력이 발생하여, 제2 이차 코일(103A)로부터 제2 고주파가 출력된다. 따라서, 변압기(100A)에 의하면, 제1 고주파의 전력에 대한 제2 고주파의 전력의 비가 조정될 수 있다.
또한, 위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282) 중 적어도 한쪽의 위상 조정 회로의 가변 인덕터의 인덕턴스를 조정함으로써, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 즉, 상부 전극(20)의 전압에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차는, 적어도 한쪽의 위상 조정 회로의 가변 인덕터의 인덕턴스에 의해 결정된다. 상부 전극(20)의 전압과 하부 전극(16)의 전압 사이의 위상차가 작은 경우에는, 플라스마와 지지대(14) 사이에서의 전위차가 작아져, 시스의 두께는 작아진다. 한편, 상부 전극(20)의 전압과 하부 전극(16)의 전압 사이의 위상차가 큰 경우에는, 하부 전극(16)의 자기 바이어스 전위가 낮아지고(즉, 당해 자기 바이어스 전위가, 부극성을 가지면서 또한 큰 절댓값을 갖게 되고), 플라스마와 지지대(14) 사이에서의 전위차(즉, 시스 전압)가 커져, 시스의 두께가 커진다.
도 6은, 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치의 변압기로서 사용하는 것이 가능한 다른 변압기를 개략적으로 도시하는 도면이다. 도 6에 도시하는 변압기(100B)는, 도 3에 도시하는 플라스마 처리 장치(10B)의 변압기(100)로서 사용될 수 있다.
변압기(100B)는, 일차 코일(101B), 제1 이차 코일(102B) 및 제2 이차 코일(103B)을 갖고 있다. 일차 코일(101B)의 일단은 단자(101a)이며, 타단은 단자(101b)이다. 단자(101a) 및 단자(101b)는 고주파 전원(261)에 접속된다. 단자(101b)는 전기적으로 접지된다.
제1 이차 코일(102B) 및 제2 이차 코일(103B)은, 일차 코일(101B)에 전자 결합되어 있다. 제1 이차 코일(102B)의 일단은, 단자(102a)이다. 단자(102a)는 위상 조정 회로(281)를 통해서 상부 전극(20)에 전기적으로 접속된다. 또한, 제2 이차 코일(103B)의 일단은, 단자(103a)이다. 단자(103a)는 위상 조정 회로(282)를 통해서 하부 전극(16)에 전기적으로 접속된다.
변압기(100B)에서는, 제1 이차 코일(102B) 및 제2 이차 코일(103B)은 단일한 코일로 형성된다. 구체적으로, 변압기(100B)의 이차측은 단일 코일을 갖고 있고, 당해 단일 코일은 복수의 탭(100t)을 갖고 있다. 복수의 탭(100t)은 선택적으로 그라운드에 접속되도록 구성되어 있다. 변압기(100B)에서는, 그라운드에 접속하도록 선택된 탭에 대하여 당해 단일 코일의 일방측이 제1 이차 코일(102B)로 되고, 타방측이 제2 이차 코일(103B)로 된다. 이 변압기(100B)에 의하면, 제1 이차 코일(102B)로부터 출력되는 제1 고주파의 전력에 대하여, 제2 이차 코일(103B)로부터 출력되는 제2 고주파의 전력의 비가 조정될 수 있다.
이하, 다시 도 1을 참조하여 방법(MT)에 대해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 방법(MT)의 실행에 사용되는 플라스마 처리 장치를 플라스마 처리 장치(10)라고 칭한다. 플라스마 처리 장치(10)는, 플라스마 처리 장치(10A) 또는 플라스마 처리 장치(10B)일 수 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 7의 (a), 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)를 참조한다. 도 7의 (a)는 도 1에 도시하는 공정 ST1이 실행되었을 때의 플라스마 및 파티클을 도시하는 도면이며, 도 7의 (b)는 도 1에 도시하는 공정 ST2가 실행되었을 때의 플라스마 및 파티클을 도시하는 도면이며, 도 7의 (c)는 도 1에 도시하는 공정 ST3이 실행되었을 때의 파티클을 도시하는 도면이다. 도 7에서, 흑색 원은, 파티클을 나타내고 있다.
방법(MT)은, 기판(W)이 플라스마 처리 장치(10)의 지지대(14) 상에 적재된 상태에서 실행된다. 방법(MT)은, 공정 ST1, 공정 ST2 및 공정 ST3을 포함하고 있다. 공정 ST1에서는, 기판(W)에 대한 플라스마 처리가 실행된다. 공정 ST1에서는, 플라스마 처리를 위해서, 가스 공급부(22)로부터 내부 공간(12s)에 가스가 공급된다. 또한, 공정 ST1에서는, 배기 장치(24)에 의해, 내부 공간(12s) 내의 압력이, 지정된 압력으로 조정된다. 또한, 공정 ST1에서는, 내부 공간(12s) 내에서 가스를 여기시키기 위해서, 고주파 전원(고주파 전원(26A) 또는 고주파 전원(261))으로부터 고주파가 공급된다. 공정 ST1에서는, 내부 공간(12s) 내에서 가스가 여기되어, 당해 가스의 플라스마가 생성된다. 생성된 플라스마로부터의 이온 및/또는 라디칼에 의해 기판(W)이 처리된다.
공정 ST1에서 실행되는 플라스마 처리는, 임의의 플라스마 처리일 수 있다. 공정 ST1에서 실행되는 플라스마 처리는, 플라스마 에칭 또는 플라스마 강화 CVD(PECVD. Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)일 수 있다. 혹은, 공정 ST1에서 실행되는 플라스마 처리는, 플라스마 강화 ALD(PEALD. Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition)에서의 플라스마 처리일 수 있다. PEALD에서는, 기판(W)에 대한 전구체 가스의 공급, 퍼지의 실행, 플라스마 처리 및 퍼지의 실행을 포함하는 시퀀스가 반복해서 실행된다. PEALD에 의해 생성되는 막은, 예를 들어 TiO2막(산화티타늄막)이다. PEALD에 의해 TiO2막을 형성하는 경우에는, 전구체 가스로서 티타늄 함유 가스가 사용되고, 플라스마 처리를 위한 가스로서 산소 함유 가스가 사용된다. 티타늄 함유 가스는, 사염화티타늄 가스와 같은 할로겐화티타늄 가스일 수 있다. 산소 함유 가스는, 산소 가스일 수 있다. 또한, PEALD에서는, 각 시퀀스에서의 플라스마 처리와 퍼지 사이에서, 공정 ST2 및 공정 ST3이 실행된다.
도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 공정 ST1에서는 내부 공간(12s) 내에서 플라스마(PL)가 생성된다. 내부 공간(12s) 내에서는, 파티클은, 플라스마(PL)의 지지대(14)측의 단부(즉, 플라스마(PL)와 지지대(14) 사이의 시스(SHL)의 상단) 또는 그 근방에 위치한다. 공정 ST1의 실행 중에는, 플라스마(PL)의 하단과 지지대(14) 사이의 연직 방향의 거리는, 비교적 짧다. 따라서, 파티클은, 지지대(14)의 근방에 존재한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 방법(MT)에서는, 공정 ST1에 이어서, 공정 ST2가 실행된다. 공정 ST2에서는, 공정 ST1에서 생성된 플라스마(PL)를 소실시키지 않고, 시스(SHL)의 두께를 증대시키도록 위상 조정 회로(위상 조정 회로(28) 또는 위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282) 중 적어도 한쪽)에 의해 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 즉, 위상 조정 회로의 가변 인덕터의 인덕턴스의 조정에 의해, 시스(SHL)의 두께를 증대시키도록, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차가 조정된다.
공정 ST2에서는, 시스(SHL)의 두께가, 공정 ST1의 실행 중인 시스(SHL)의 두께로부터 크게 증대한다. 그 결과, 파티클은, 지지대(14)로부터 상방으로 크게 떼어져서, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 플라스마(PL)의 상부 전극(20)측의 단부(즉, 플라스마(PL)와 상부 전극(20) 사이의 시스(SHU)의 하단) 또는 그 근방으로 이동한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 방법(MT)에서는, 공정 ST2에 이어서, 공정 ST3이 실행된다. 공정 ST3에서는, 공정 ST2의 실행 후에 고주파의 공급이 정지된 상태에서, 배기 장치(24)를 사용하여, 내부 공간(12s) 내의 가스 및 파티클이 배출된다. 즉, 공정 ST3에서는, 도 7의 (c)에 도시하는 바와 같이, 플라스마가 소실되고, 내부 공간(12s) 내의 가스와 함께 파티클이 배출된다. 상술한 바와 같이, 공정 ST2에서는, 파티클이 지지대(14)로부터 상방으로 크게 떼어진다. 따라서, 공정 ST3의 파티클의 배출 시에, 지지대(14) 상의 기판(W)에 부착되는 파티클의 개수가 크게 저감된다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조한다. 도 8은, 종래 기술에 상당하는 고주파의 전력의 조정에 의해 발생하는 파티클의 이동을 도시하는 도면이다. 도 9는, 상부 전극의 전압에 대한 하부 전극의 전압의 상대적인 위상의 조정에 의해 발생하는 파티클의 이동을 도시하는 도면이다. 도 8 및 도 9에서, 횡축은, 지지대(14)와 상부 전극(20) 사이의 연직 방향의 위치를 나타내고 있다. 횡축의 좌측은 지지대(14) 측이며, 횡축의 우측은 상부 전극(20) 측이다. 도 8 및 도 9에서, 종축은 포텐셜을 나타내고 있다. 도 8 및 도 9에서의 종축의 포텐셜은, 파티클의 에너지를 나타내고 있고, 파티클에 가해지는 힘(예를 들어, 정전기력, 이온 항력, 중력), 온도 구배 등으로부터 유도된다. 도 8에서는, 고주파의 전력을 저하시키기 전의 포텐셜의 분포를 점선으로 나타내고 있고, 고주파의 전력을 저하시켰을 때의 포텐셜의 분포를 실선으로 나타내고 있다. 도 9에서는, 공정 ST1의 실행 중인 포텐셜의 분포를 점선으로 나타내고 있고, 공정 ST2의 실행 중인 포텐셜의 분포를 실선으로 나타내고 있다. 또한, 도 8 및 도 9에서는, 흑색 원에 의해 파티클을 나타내고 있다.
파티클은, 그곳에서의 포텐셜이 낮은 개소에 위치하는 경향이 있다. 따라서, 도 8 및 도 9에 도시하는 바와 같이, 시스(SHL)의 두께를 증대시키기 전에는, 파티클은, 시스(SHL)의 하단(SLB) 또는 그 근방에 위치한다.
여기서, 플라스마(PL)와 지지대(14) 사이에 형성되는 시스(SHL)의 두께는, 식 (1)에 의해 표현된다. 식 (1)에서, ε0은 진공의 유전율, V0은 플라스마와 하부 전극(16) 사이의 전위차, e는 기본 전하량, ns는 시스(SHL)의 상단에서의 플라스마의 밀도이다.
[수학식 1]
Figure 112020045041459-pct00001
식 (1)로부터 알 수 있는 바와 같이, 시스(SHL)의 두께는, 플라스마(PL)와 하부 전극(16) 사이의 전위차에 정의 상관을 갖고, 시스(SHL)와 플라스마(PL)의 계면에서의 플라스마의 밀도에 부의 상관을 갖는다. 시스(SHL)의 두께를 증대시키기 위해서 고주파의 전력을 저하시키면, 시스(SHL)와 플라스마(PL)의 계면에서의 플라스마의 밀도, 즉, 식 (1)의 ns는 저하되는데, 동시에, 플라스마(PL)와 하부 전극(16) 사이의 전위차, 즉, 식 (1)의 V0도 저하된다. 따라서, 도 8에 도시하는 바와 같이, 고주파의 전력을 저하시켜도, 시스(SHL)의 두께를 크게 증대시킬 수는 없다. 그러므로, 도 8에 도시하는 바와 같이, 고주파의 전력을 저하시켜도, 파티클에 부여되는 에너지(EG)는 작아, 파티클은, 플라스마(PL)와 상부 전극(20) 사이의 시스(SHU)의 하단(SUA)까지는 이동할 수 없고, 시스(SHL)의 하단(SLA) 또는 그 근방으로 밖에 이동할 수 없다.
한편, 방법(MT)의 공정 ST2에서는, 지지대(14)와 플라스마(PL) 사이의 시스(SHL)의 두께를 증대시키도록 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상을 조정함으로써, 시스(SHL)와 플라스마(PL)의 계면에서의 플라스마의 밀도, 즉, 식 (1)의 ns를 실질적으로 변화시키지 않고, 플라스마(PL)와 하부 전극(16) 사이의 전위차, 즉, 식 (1)의 V0을 증대시킬 수 있다. 따라서, 방법(MT)에 의하면, 도 9에 도시하는 바와 같이, 공정 ST1의 플라스마 처리의 실행을 위해서 생성한 플라스마(PL)를 소실시키지 않고, 시스(SHL)의 두께를 크게 증대시킬 수 있다. 그 결과, 도 9에 도시하는 바와 같이, 파티클에 큰 에너지(EG)가 부여되어, 파티클은, 플라스마 처리된 기판(W)으로부터 상방으로 크게 떼어져서, 플라스마(PL)와 상부 전극(20) 사이의 시스(SHU)의 하단(SUA) 또는 그 근방으로 이동한다. 그러므로, 방법(MT)에 의하면, 플라스마 처리된 기판(W)에 부착되는 파티클의 개수가 크게 저감된다.
일 실시 형태의 공정 ST2에서는, 시스(SHL)가, 공정 ST1의 실행 중이면서 또한 공정 ST2의 실행 전의 시스(SHL)의 두께에 대하여 1.246배 이상의 두께를 갖도록, 위상 조정 회로에 의해 상부 전극(20)의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 이 실시 형태에 따르면, 파티클의 이동 거리를 크게 증가시킬 수 있다.
일 실시 형태에서는, 상부 전극(20)은, 상술한 제1 부분(20c) 및 제2 부분(20d)을 갖는다. 도 10은, 상부 전극의 제2 부분 근방에서의 파티클의 이동을 도시하는 도면이다. 도 10에 도시하는 바와 같이, 제2 부분(20d)의 하방에서의 시스(SHU)의 하단(SUA)은, 제1 부분(20c)의 하방에서의 시스(SHU)의 하단(SUA)보다도, 연직 방향에서 낮은 위치에 있다. 제1 부분(20c)과 제2 부분(20d)의 경계의 하방에서는, 시스(SHU)의 하단(SUA)은 하방으로 경사져 있다. 제1 부분(20c)과 제2 부분(20d)의 경계의 하방에서는, 중력(GV)의 영향에 의해, 파티클은 방향(MD)으로 이동하는 힘을 받는다. 따라서, 기판(W)으로부터 상방으로 떼어진 파티클이, 지지대(14)의 상방의 영역에 대하여 외측의 영역으로 더 이동하여, 그 후에 배출된다. 그러므로, 플라스마 처리된 기판(W)에 부착되는 파티클의 개수가 더욱 크게 저감된다.
이하, 방법(MT)의 평가를 위해서 행한 실험에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 실험은, 본 개시의 범위를 한정하는 것이 아니다.
실험에서는, 플라스마 처리 장치(10A)를 사용하였다. 그리고, 내부 공간(12s) 내에서 플라스마를 생성하고, 그 후에, 플라스마를 소실시키지 않고, 위상 조정 회로(28)에 의해 시스(SHL)의 두께를 증대시켰다. 실험에서는, 내부 공간(12s)을 향해서 레이저광을 조사하여, 내부 공간(12s)의 영상을 취득하였다. 그리고, 취득한 영상으로부터, 내부 공간(12s) 내에 존재하는 파티클이, 시스(SHL)의 두께의 증대 전후에 연직 방향으로 이동한 거리(이하, 「이동 거리」라고 함)를 구하였다. 파티클로서는, SiO2로 형성된, 직경 1.5㎛의 파티클을 사용하였다. 이하, 실험에서의 기타 조건을 나타낸다.
<실험의 조건>
내부 공간(12s)에 공급한 Ar 가스의 유량: 100sccm
내부 공간(12s) 내의 압력: 4Pa
고주파 전원(26A)에 의해 발생된 고주파의 주파수: 13.56MHz
실험의 결과를 도 11에 도시한다. 도 11의 그래프에 있어서, 횡축은, 시스(SHL)의 두께의 증대율(Δs)(％)을 나타내고 있다. 증대율(Δs)은, 그 두께의 증가 전의 시스(SHL)의 두께에 대한, 시스(SHL)의 두께의 증대량의 비율이다. 도 11의 그래프에 있어서, 종축은, 상부 전극(20)과 지지대(14) 사이의 거리(즉, 갭 길이)에 대한 파티클의 이동 거리의 비율(％)을 나타내고 있다. 도 11에 도시한 바와 같이, 시스(SHL)의 두께의 증대율(Δs)이 24.6％ 이상인 경우에, 큰 이동 거리가 측정되었다. 따라서, 공정 ST2에서는, 시스(SHL)의 두께를, 공정 ST1의 실행 중이면서 또한 공정 ST2의 실행 전의 시스(SHL)의 두께에 대하여 1.246배 이상의 두께로 증대시킴으로써, 파티클의 큰 이동 거리를 얻을 수 있어, 기판(W)으로부터 파티클을 크게 떼어낼 수 있음이 확인되었다.
이상, 다양한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 다양한 변형 양태를 구성 가능하다. 예를 들어, 플라스마 처리 장치(10A)에서는, 고주파 전원(26A)이 하부 전극(16)에 전기적으로 접속되고, 위상 조정 회로(28)가 상부 전극(20)에 접속되어도 된다. 또한, 플라스마 처리 장치(10A)에서는, 하부 전극(16)에 다른 고주파 전원이 전기적으로 접속되고, 위상 조정 회로(28)가 상부 전극(20) 및 하부 전극(16) 중 한쪽에 접속되어도 된다. 또한, 플라스마 처리 장치(10B)는, 위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282) 중 한쪽을 갖고 있지 않아도 된다.
10A, 10B: 플라스마 처리 장치
12: 챔버 본체
14: 지지대
16: 하부 전극
18: 정전 척
20: 상부 전극
22: 가스 공급부
24: 배기 장치
26A, 261: 고주파 전원
28, 281, 282: 위상 조정 회로

Claims (3)

  1. 플라스마 처리 장치에서 실행되는 플라스마 처리 방법이며,
    상기 플라스마 처리 장치는,
    챔버 본체와,
    상기 챔버 본체 내에 제공된 내부 공간에 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부와,
    하부 전극을 포함하고, 상기 내부 공간 내에 마련되어 있고, 그 위에 적재되는 기판을 지지하도록 구성된 지지대와,
    상기 지지대의 상방에 마련된 상부 전극과,
    상기 내부 공간 내에서 플라스마를 생성하기 위해서 고주파를 공급하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 상기 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성된 위상 조정 회로와,
    상기 내부 공간에 연통 가능하게 마련된 배기 장치
    를 구비하고,
    해당 플라스마 처리 방법은, 기판이 상기 지지대 상에 적재된 상태에서 실행되고,
    상기 기판에 대한 플라스마 처리를 실행하는 공정이며, 해당 플라스마 처리를 위해서, 상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에 가스가 공급되고, 해당 가스를 여기시켜 플라스마를 생성하기 위해서 상기 고주파 전원으로부터 고주파가 공급되는, 해당 공정과,
    플라스마 처리를 실행하는 상기 공정에서 생성된 상기 플라스마를 소실시키지 않고, 상기 지지대와 상기 플라스마 사이의 시스의 두께를 증대시키도록 상기 위상 조정 회로에 의해 상기 상부 전극의 전압의 위상에 대하여 상대적으로 상기 하부 전극의 전압의 위상을 조정하는 공정과,
    위상을 조정하는 상기 공정의 실행 후, 상기 고주파의 공급을 정지한 상태에서, 상기 배기 장치를 사용하여, 상기 내부 공간 내의 가스 및 파티클을 배출하는 공정
    을 포함하는, 플라스마 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 위상을 조정하는 상기 공정에서, 상기 시스가 플라스마 처리를 실행하는 상기 공정의 실행 중이면서 또한 위상을 조정하는 상기 공정의 실행 전의 상기 시스의 두께에 대하여 1.246배 이상의 두께를 갖도록, 상기 위상 조정 회로에 의해 상기 상부 전극의 상기 전압의 상기 위상에 대하여 상대적으로 상기 하부 전극의 상기 전압의 상기 위상이 조정되는, 플라스마 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상부 전극은, 상기 지지대의 상방에서 연장되는 제1 부분, 및 해당 지지대와 상기 챔버 본체의 측벽 사이의 공간의 상방에서 연장되는 제2 부분을 포함하고,
    상기 제2 부분은 상기 제1 부분에 대하여 하방으로 돌출되어 있는, 플라스마 처리 방법.
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