KR102390523B1 - 성막 방법 - Google Patents
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Abstract
일 실시형태의 성막 방법은, 기판이 지지대 상에 탑재된 상태로 실행된다. 이 성막 방법은, 가스 공급부로부터 챔버 본체의 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과, 가스 공급부로부터 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과, 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에서는, 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파의 전력에 대한, 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되고, 또한, 위상 조정 회로에 의해서 하부 전극의 전압의 위상이 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정된다.
Description
본 개시된 실시형태는, 성막 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 기판 상에 막을 형성하기 위해서, 성막 처리가 실행된다. 성막 처리에서는, 전구체와 반응성 가스의 반응에 의해 막이 형성된다. 일종의 성막 처리에서는, 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마가 이용된다.
성막 처리에는, 막의 응력(스트레스)을 제어할 것이 요구된다. 막의 응력을 제어 가능한 성막 처리는, 특허문헌 1∼3에 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 성막 처리에서는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 평행 평판 전극, 즉, 상부 전극 및 하부 전극을 갖는다. 특허문헌 1에 기재된 성막 처리에서는, SiN막의 응력을 제어하기 위해서, 상부 전극에 공급되는 고주파의 전력에 대해서 하부 전극에 공급되는 고주파의 전력이 조정된다.
특허문헌 2에 기재된 성막 처리에서는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 특허문헌 2에 기재된 성막 처리에서는, SiN막의 압축 응력을 높이기 위해서, 고주파의 전력이 조정된다.
특허문헌 3에 기재된 성막 처리에서는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 특허문헌 3에 기재된 성막 처리에서는, 패시베이션막의 응력을 제어하기 위해서, 상부 전극에 공급되는 고주파의 전력에 대해서 하부 전극에 공급되는 고주파의 전력이 조정된다.
특허문헌 1∼3에 기재된 성막 처리는, 고주파의 파워를 조정함으로써, 형성되는 막의 응력을 제어하고 있다. 막의 응력은, 막질에 관련되는 중요한 요소이지만, 막의 응력에 더하여, 막 밀도를 설정할 것, 즉, 높은 막 밀도를 갖는 막을 형성할 것 또는 낮은 막 밀도를 갖는 막을 형성할 것이 요구되고 있다.
제 1 태양에 있어서는, 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버 본체, 가스 공급부, 지지대, 상부 전극, 고주파 공급부, 및 위상 조정 회로를 구비한다. 챔버 본체 내에는, 내부 공간이 제공되어 있다. 가스 공급부는, 내부 공간에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 지지대는, 하부 전극을 포함한다. 지지대는, 내부 공간 내에 마련되어 있고, 그 위에 탑재되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 지지대의 상방에 마련되어 있다. 고주파 공급부는, 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성되어 있다. 위상 조정 회로는, 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 제 1 태양에 따른 성막 방법은, 기판이 지지대 상에 탑재된 상태로 실행된다. 이 성막 방법은, 가스 공급부로부터 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과, 가스 공급부로부터 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과, 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에서는, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되고, 또한, 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 제로이거나 또는 양값을 갖도록 위상 조정 회로에 의해서 하부 전극의 전압의 위상이 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정된다.
제 1 태양에 따른 성막 방법에서는, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되므로, 기판 상에 형성되는 막의 응력을 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 제로이거나 또는 양값을 갖도록, 위상 조정 회로에 의해서 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상이 조정된다. 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 제로이거나 또는 양값을 갖는 경우에는, 기판에 충돌하는 이온의 에너지가 작아진다. 따라서, 기판 상에 형성되는 막의 막 밀도가 높아진다.
제 2 태양에 있어서는, 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버 본체, 가스 공급부, 지지대, 상부 전극, 고주파 공급부, 및 위상 조정 회로를 구비한다. 챔버 본체 내에는, 내부 공간이 제공되어 있다. 가스 공급부는, 내부 공간에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 지지대는, 하부 전극을 포함한다. 지지대는, 내부 공간 내에 마련되어 있고, 그 위에 탑재되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 지지대의 상방에 마련되어 있다. 고주파 공급부는, 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성되어 있다. 위상 조정 회로는, 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 제 2 태양에 따른 성막 방법은, 기판이 지지대 상에 탑재된 상태로 실행된다. 이 성막 방법은, 가스 공급부로부터 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과, 가스 공급부로부터 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과, 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정을 포함한다. 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에서는, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되고, 또한, 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 음값을 갖도록 위상 조정 회로에 의해서 하부 전극의 전압의 위상이 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정된다.
제 2 태양에 따른 성막 방법에서는, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되므로, 기판 상에 형성되는 막의 응력을 조정하는 것이 가능해진다. 또한, 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 음값을 갖도록, 위상 조정 회로에 의해서 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상이 조정된다. 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 음값을 갖는 경우에는, 기판에 충돌하는 이온의 에너지가 높아진다. 따라서, 기판 상에 형성되는 막의 막 밀도가 낮아진다.
일 실시형태에 있어서, 고주파 공급부는, 고주파 전원 및 변압기를 구비한다. 변압기는, 일차 코일, 제 1 이차 코일, 및 제 2 이차 코일을 갖는다. 일차 코일은, 고주파 전원에 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 이차 코일은, 일차 코일에 전자기 결합되고 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제 2 이차 코일은, 일차 코일에 전자기 결합되고 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 변압기는, 제 1 이차 코일로부터 출력되는 제 1 고주파의 전력에 대해서, 제 2 이차 코일로부터 출력되는 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성되어 있다. 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서는, 변압기에 의해, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정된다.
일 실시형태에 있어서, 전구체 가스를 공급하는 공정, 반응성 가스를 공급하는 공정, 및 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정은, 동시에 실행된다. 이 실시형태에서는, 플라즈마 강화 CVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해서, 막이 형성된다.
일 실시형태에 있어서, 반응성 가스를 공급하는 공정의 실행 중에, 전구체 가스를 공급하는 공정과 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정이 교대로 실행된다. 이 실시형태에서는, 플라즈마 강화 ALD(Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition)에 의해서, 막이 형성된다.
일 실시형태에 있어서, 전구체 가스는, 타이타늄 함유 가스이고, 반응성 가스는, 산소 함유 가스이다. 일 실시형태에 있어서, 타이타늄 함유 가스는, 할로겐화 타이타늄 가스이다. 일 실시형태에 있어서, 할로겐화 타이타늄 가스는, 사염화 타이타늄 가스이다. 일 실시형태에 있어서, 산소 함유 가스는, 산소 가스이다.
제 3 태양에 있어서는, 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버 본체, 가스 공급부, 지지대, 상부 전극, 고주파 공급부, 및 위상 조정 회로를 구비한다. 챔버 본체 내에는, 내부 공간이 제공되어 있다. 가스 공급부는, 내부 공간에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 지지대는, 하부 전극을 포함한다. 지지대는, 내부 공간 내에 마련되어 있고, 그 위에 탑재되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 지지대의 상방에 마련되어 있다. 고주파 공급부는, 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성되어 있다. 위상 조정 회로는, 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 제 3 태양에 따른 성막 방법은, (i) 지지대 상에 탑재된 제 1 기판 상에 제 1 막을 형성하기 위해서, 초기 조건하에서 성막 처리를 실행하는 공정이고, 해당 성막 처리는, (a) 가스 공급부로부터 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과, (b) 가스 공급부로부터 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과, (c) 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정을 포함하고, 초기 조건은, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서의, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비의 초기값, 및 상부 전극의 전압에 대한 하부 전극의 전압의 위상차의 초기값을 포함하는, 해당 공정과, (ii) 제 1 막을 평가하는 공정이고, 적어도 제 1 막의 응력을 포함하는 평가 결과가 생성되는, 해당 공정과, (iii) 평가 결과에 기초해서, 성막 처리의 처리 조건을 결정하는 공정과, (iv) 지지대 상에 탑재된 제 2 기판 상에 제 2 막을 형성하기 위해서, 처리 조건하에서 성막 처리를 실행하는 공정을 포함한다. 처리 조건은, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정에 있어서의, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비, 및 상부 전극의 전압에 대한 하부 전극의 전압의 위상차를 포함한다. 처리 조건을 결정하는 공정에서는, 평가 결과에 기초해서 처리 조건에 있어서의 비가 설정된다.
제 3 태양에 따른 성막 방법에서는, 상부 전극의 전압에 대한 하부 전극의 전압의 위상차의 설정에 의해, 형성되는 막의 막 밀도를 설정하는 것이 가능하다. 또한, 초기 조건하에서의 성막 처리에 의해 형성한 제 1 막의 응력에 기초해서, 제 2 막의 형성 시의 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되므로, 제 2 막의 응력을 원하는 응력에 가깝게 하는 것이 가능하다.
일 실시형태에 있어서, 처리 조건하에서의 성막 처리의 실행 시의 하부 전극의 자기 바이어스 전위의 극성은, 초기 조건하에서의 성막 처리의 실행 시의 하부 전극의 자기 바이어스 전위의 극성과 동일하다.
일 실시형태에 있어서, 제 1 막의 응력에 대해서 제 2 막의 압축 응력을 감소시키거나, 또는 제 2 막의 인장 응력을 증가시키기 위해서, 초기 조건에 포함되는 비의 초기값에 비해서 처리 조건에 포함되는 비가 증가된다. 제 1 막의 응력에 대해서 제 2 막의 인장 응력을 감소시키거나, 또는 제 2 막의 압축 응력을 증가시키기 위해서, 초기 조건에 포함되는 비의 초기값에 비해서 처리 조건에 포함되는 비가 감소된다.
이상 설명한 바와 같이, 막의 응력에 더하여, 막 밀도를 설정하는 것이 가능해진다.
도 1은 일 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 여러 가지의 실시형태에 따른 성막 방법의 실행에 있어서 이용하는 것이 가능한 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 변압기를 일부 파단해서 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 변압기의 3개의 코일을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5(a)는 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 5(b)는, 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 6(b)는, 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 별도의 변압기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 나타내는 성막 방법에 관련되는 타이밍 차트이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 또 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제 1 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제 2 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 제 3 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 여러 가지의 실시형태에 따른 성막 방법의 실행에 있어서 이용하는 것이 가능한 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 변압기를 일부 파단해서 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3에 나타내는 변압기의 3개의 코일을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5(a)는 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 5(b)는, 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 6(a)는 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 6(b)는, 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 별도의 변압기를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 나타내는 성막 방법에 관련되는 타이밍 차트이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10은 또 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제 1 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제 2 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 13은 제 3 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조해서 여러 가지의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 한편, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은, 일 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1에 나타내는 성막 방법(이하, 「방법(MT1)」라고 함)은, 기판 상에 막을 형성하는 방법이다. 방법(MT1)에서는, 플라즈마 처리 장치가 이용된다.
도 2는, 여러 가지의 실시형태에 따른 성막 방법의 실행에 있어서 이용하는 것이 가능한 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 통 형상을 갖고 있고, 연직 방향으로 연재(延在)되어 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 통 형상의 측벽부, 및 측벽부의 하단에 연속하는 바닥부를 갖고 있다. 챔버 본체(12)는, 내부 공간(12s)을 제공하고 있다. 챔버 본체(12)는, 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면에는 내(耐)플라즈마성을 갖는 피복이 형성되어 있다. 내플라즈마성을 갖는 피복은, 알루마이트막, 산화 이트륨막과 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 외부에 반송될 때, 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는, 게이트 밸브(12g)에 의해서 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 탑재되는 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 지지대(14)는, 지지체(15)에 의해서 지지되어 있다. 지지체(15)는, 절연성을 갖고 있고, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 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 실시형태에 있어서, 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 탑재된다. 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 인가되는 것에 의해, 정전 척(18)과 기판(W) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은, 정전 척(18)으로 끌어당겨져, 정전 척(18)에 의해서 유지된다.
지지대(14)의 상방에는 상부 전극(20)이 마련되어 있다. 상부 전극(20)과 지지대(14) 사이에는, 내부 공간(12s)의 일부가 개재되어 있다. 일 실시형태에서는, 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 닫고 있다.
상부 전극(20)은, 도전성을 갖는 1 이상의 부품으로 형성되어 있다. 상부 전극(20)을 구성하는 1 이상의 부품은, 알루미늄, 실리콘과 같은 재료로 형성될 수 있다. 또는, 상부 전극(20)은, 도전성을 갖는 1 이상의 부품과 절연성을 갖는 1 이상의 부품으로 형성되어 있어도 된다. 상부 전극(20)의 표면에는, 내플라즈마성의 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 들면, 복수의 가스 소스, 매스플로 컨트롤러와 같은 복수의 유량 제어기, 및 복수의 밸브를 갖는다. 복수의 가스 소스의 각각은, 복수의 유량 제어기 중 대응의 유량 제어기, 및 복수의 밸브 중 대응의 밸브를 통해서, 가스 확산실(20b)에 접속되어 있다. 가스 공급부(22)는, 복수의 가스 소스 중 선택된 가스 소스로부터의 가스의 유량을 조정하고, 당해 가스를 가스 확산실(20b)에 공급한다. 가스 확산실(20b)에 공급된 가스는, 복수의 가스 토출 구멍(20a)으로부터 내부 공간(12s)에 공급된다.
챔버 본체(12)의 바닥부에는, 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 작동시키는 것에 의해, 내부 공간(12s) 내에 존재하는 가스는, 지지대(14)와 챔버 본체(12)의 측벽부 사이의 공간(12v)을 통해서, 배출된다. 또한, 배기 장치(24)에 의해서, 내부 공간(12s) 내의 압력이, 지정된 압력으로 조정된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 고주파 공급부(26), 위상 조정 회로(281), 위상 조정 회로(282), 및 제어부(30)를 더 구비하고 있다. 고주파 공급부(26)는, 제 1 고주파 및 제 2 고주파를 발생한다. 제 1 고주파는, 상부 전극(20)에 공급되는 고주파이다. 제 2 고주파는, 하부 전극(16)에 공급되는 고주파이고, 제 1 고주파의 주파수와 동일한 주파수를 갖는다. 고주파 공급부(26)는, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 고주파의 전력의 비 R(즉, P2/P1)를 조정 가능하게 구성되어 있다. 한편, P1은 제 1 고주파의 전력이고, P2는 제 2 고주파의 전력이다.
제어부(30)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(30)의 기억 장치에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 기억되어 있다. 제어부(30)의 프로세서는, 제어 프로그램을 실행해서, 레시피 데이터에 따라서 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 방법(MT1), 및 후술하는 여러 가지의 실시형태에 따른 성막 방법은, 제어부(30)에 의한 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부의 제어에 의해서 실행된다.
일 실시형태에 있어서, 고주파 공급부(26)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 3은, 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 변압기를 일부 파단해서 나타내는 사시도이다. 도 4는, 도 3에 나타내는 변압기의 3개의 코일을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에 나타내는 변압기(100A)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 변압기(100)로서 이용될 수 있다. 변압기(100A)는, 회전축(112), 일차 코일(101A), 제 1 이차 코일(102A), 및 제 2 이차 코일(103A)을 구비하고 있다. 제 1 이차 코일(102A), 및 제 2 이차 코일(103A)은, 2차측 코일 쌍(106)을 구성하고 있다. 일 실시형태에 있어서, 변압기(100A)는, 지지 부재(122), 지지 부재(124), 지주(支柱)(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) 주위에 회전 가능하게 마련되어 있다. 일 실시형태에서는, 회전축(112)은, 지지 부재(122)와 지지 부재(124)에 의해서 회전 가능하게 지지되어 있다. 지지 부재(122) 및 지지 부재(124)는, 판 형상의 부재이고, 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, 그들의 판 두께 방향이 중심 축선(RX)이 연장되는 방향(RD)에 대략 일치하도록, 방향(RD)을 따라 배열되어 있다. 지지 부재(122)의 모서리부에는 지주(126)의 일단이 고정되어 있고, 지지 부재(124)의 모서리부에는 지주(126)의 타단이 고정되어 있다. 회전축(112)의 일단부는, 지지 부재(122)를 관통해서, 지지 부재(122)로부터 돌출되어 있다. 이 회전축(112)의 일단부는, 구동 기구(예를 들면, 모터)에 접속되어 있다.
지지 부재(128) 및 지지 부재(130)는, 대략 원반 형상의 부재이고, 절연체로 형성되어 있다. 지지 부재(128) 및 지지 부재(130)는, 지지 부재(122)와 지지 부재(124) 사이에 있어서 중심 축선(RX)에 교차 또는 대략 직교하도록 마련되어 있고, 그들의 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 부재이고, 절연체로 형성되어 있다. 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)는, 지지 부재(128)와 지지 부재(130) 사이에 있어서 중심 축선(RX)에 교차 또는 대략 직교하도록 마련되어 있고, 그들의 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 제 1 축선(AX1) 주위에 연재되어 있다. 일 실시형태에서는, 제 1 축선(AX1)은, 지지 부재(122)와 지지 부재(124)의 중간에 있어서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 일차 코일(101A)은, 지지 부재(122)의 외측과 지지 부재(124)의 외측을 교대로 지나도록, 제 1 축선(AX1) 중심으로 감겨져 있다.
일차 코일(101A)의 일단은, 단자(101a)에 접속되어 있다. 일 실시형태에서는, 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 실시형태에서는, 단자(101b)는, 지지 부재(124)의 일면(124a)(변압기(100A)의 외측을 향한 면)에 마련되어 있다.
제 1 이차 코일(102A)은, 제 2 축선(AX2) 주위에 연재되어 있다. 제 2 축선(AX2)은, 일차 코일(101A)에 의해서 둘러싸인 영역 내에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 일 실시형태에서는, 제 2 축선(AX2)은, 지지 부재(128)와 지지 부재(130)의 중간에 있어서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 제 1 이차 코일(102A)은, 지지 부재(128)의 외측과 지지 부재(130)의 외측을 교대로 지나도록, 제 2 축선(AX2) 중심으로 감겨져 있다. 제 1 이차 코일(102A)은, 지지 부재(128) 및 지지 부재(130)를 개재해서 회전축(112)에 의해서 지지되어 있다.
제 1 이차 코일(102A)의 일단은, 단자(102a)에 접속되어 있다. 또한, 제 1 이차 코일(102A)의 타단은, 단자(102b)에 접속되어 있다. 일 실시형태에서는, 단자(102a) 및 단자(102b)는, 지지 부재(122)의 일면(122a)에 마련되어 있다. 회전축(112)은, 동축 형상으로 마련된 제 1 도체와 제 2 도체를 포함하고 있고, 제 1 이차 코일(102A)의 일단은 제 1 도체에 접속되어 있고, 제 1 이차 코일(102A)의 타단은 제 2 도체에 접속되어 있다. 제 1 도체는, 로터리 커넥터(140) 내의 슬립 링(slip ring)을 통해서 단자(102a)에 접속되어 있다. 또한, 제 2 도체는, 로터리 커넥터(140) 내의 별도의 슬립 링을 통해서 단자(102b)에 접속되어 있다.
제 2 이차 코일(103A)은, 제 3 축선(AX3) 주위에 연재되어 있다. 제 3 축선(AX3)은, 일차 코일(101A)에 의해서 둘러싸인 영역 내에서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 또한, 제 3 축선(AX3)은, 제 2 축선(AX2)에 교차하고 있다. 제 3 축선(AX3)과 제 2 축선(AX2)은, 서로의 사이에 소정의 각도(θp)를 이루고 있다. 각도(θp)는, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 90도이다. 일 실시형태에서는, 제 3 축선(AX3)은, 지지 부재(132)와 지지 부재(134)의 중간에 있어서 중심 축선(RX)에 직교하고 있다. 제 2 이차 코일(103A)은, 지지 부재(132)의 외측과 지지 부재(134)의 외측을 교대로 지나도록, 제 3 축선(AX3) 중심으로 감겨져 있다. 제 2 이차 코일(103A)은, 지지 부재(132) 및 지지 부재(134)를 개재해서 회전축(112)에 의해서 지지되어 있다. 이 제 2 이차 코일(103A)과 제 1 이차 코일(102A) 사이에는, 절연 거리가 확보되어 있다.
제 2 이차 코일(103A)의 일단은, 단자(103a)에 접속되어 있다. 또한, 제 2 이차 코일(103A)의 타단은, 단자(103b)에 접속되어 있다. 일 실시형태에서는, 단자(103a) 및 단자(103b)는, 지지 부재(124)의 일면(124a)에 마련되어 있다. 회전축(112)은, 동축 형상으로 마련된 제 3 도체와 제 4 도체를 포함하고 있고, 제 2 이차 코일(103A)의 일단은 제 3 도체에 접속되어 있고, 제 2 이차 코일(103A)의 타단은 제 4 도체에 접속되어 있다. 제 3 도체는, 지지 부재(124)의 근방에 마련된 별도의 로터리 커넥터의 슬립 링을 통해서 단자(103a)에 접속되어 있다. 또한, 제 4 도체는, 당해별도의 로터리 커넥터 내의 별도의 슬립 링을 통해서 단자(103b)에 접속되어 있다.
변압기(100A)가 플라즈마 처리 장치(10)의 변압기(100)로서 이용되는 경우에는, 도 2에 나타내는 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 비해서 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상을 조정하도록 구성되어 있다. 위상 조정 회로(281)는, 상부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 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 실시형태에서는, 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 실시형태에 있어서, 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 실시형태에서는, 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 플라즈마 처리 장치(10)의 변압기(100)로서 이용되는 경우에, 일차 코일(101A)에 고주파 전원(261)으로부터의 고주파가 공급되면, 일차 코일(101A)이 제 1 축선(AX1)이 연장되는 방향에 대략 평행한 방향으로 자속을 발생한다. 또한, 2차측 코일 쌍(106)의 회전 각도를 조정하는 것에 의해, 제 1 이차 코일(102A)을 관통하는 자속의 양, 및 제 2 이차 코일(103A)을 관통하는 자속의 양이 조정된다. 제 1 이차 코일(102A)에는, 그것을 관통하는 자속의 양에 따른 유도 기전력이 생기고, 당해 제 1 이차 코일(102A)로부터 제 1 고주파가 출력된다. 또한, 제 2 이차 코일(103A)에는, 그것을 관통하는 자속의 양에 따른 유도 기전력이 생기고, 당해 제 2 이차 코일(103A)로부터 제 2 고주파가 출력된다. 따라서, 변압기(100A)에 의하면, 제 1 고주파의 전력에 대한 제 2 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 조정하는 것에 의해, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정된다. 즉, 상부 전극(20)의 전압에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차 Δφ는, 적어도 한쪽의 위상 조정 회로의 가변 인덕터의 인덕턴스에 의해서 결정된다.
도 5(a)는, 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 5(b)는, 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다. 도 6(a)는, 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 상부 전극의 전압 및 하부 전극의 전압의 시간 변화를 나타내는 도면이고, 도 6(b)는, 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우의 플라즈마의 전위 및 기판의 전위의 시간 변화를 나타내는 도면이다. 한편, 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우에는, 하부 전극(16)의 자기 바이어스 전위(Vdc)(직류 자기 바이어스 전위)가 제로 또는 양값이 된다. 한편, 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우에는, 하부 전극(16)의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음값이 된다.
도 5(a)에 나타내는 바와 같이 위상차 Δφ가 대략 제로인 경우, 즉, 상부 전극(20)의 전압의 위상과 하부 전극(16)의 전압의 위상이 실질적으로 일치되어 있는 경우에는, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마의 전위와 기판(W)의 전위 사이에는 차가 적고, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로 또는 양값이 된다. 플라즈마의 전위와 기판(W)의 전위 사이의 차가 적고, 또한, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로 또는 양값인 경우에는, 플라즈마 중의 이온은, 비교적 작은 에너지를 가지고 기판에 충돌한다.
도 6(a)에 나타내는 바와 같이 위상차 Δφ가 제로가 아닌 경우, 즉, 상부 전극(20)의 전압의 위상과 하부 전극(16)의 전압의 위상이 일치되어 있지 않은 경우에는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마의 전위와 기판(W)의 전위 사이에 큰 차가 발생하고, 또한, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음값이 된다. 플라즈마의 전위와 기판(W)의 전위 사이의 차가 크고, 또한, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음값인 경우에는, 플라즈마 중의 이온이 큰 에너지를 가지고 기판에 충돌한다.
전술한 바와 같이, 위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282) 중 적어도 한쪽에 의해, 상부 전극(20)의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 하부 전극(16)의 전압의 위상이 조정되는 것에 의해, 플라즈마의 전위와 기판(W)의 전위 사이의 전위차, 및 자기 바이어스 전위(Vdc)를 조정할 수 있고, 나아가서는, 기판(W)에 충돌하는 이온의 에너지를 조정할 수 있다.
도 7은, 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 변압기로서 이용하는 것이 가능한 별도의 변압기를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 7에 나타내는 변압기(100B)는, 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)의 변압기(100)로서 이용될 수 있다.
변압기(100B)는, 일차 코일(101B), 제 1 이차 코일(102B), 및 제 2 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.
제 1 이차 코일(102B) 및 제 2 이차 코일(103B)은, 일차 코일(101B)에 전자기 결합되어 있다. 제 1 이차 코일(102B)의 일단은, 단자(102a)이다. 단자(102a)는, 위상 조정 회로(281)를 통해서 상부 전극(20)에 전기적으로 접속된다. 또한, 제 2 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, 제 1 이차 코일(102B) 및 제 2 이차 코일(103B)은 단일의 코일로 형성된다. 구체적으로, 변압기(100B)의 2차측은 단일의 코일을 갖고 있고, 당해 단일의 코일은 복수의 탭(100t)을 갖고 있다. 복수의 탭(100t)은, 선택적으로 접지(ground)에 접속되도록 구성되어 있다. 변압기(100B)에서는, 접지에 접속하도록 선택된 탭에 대해서 당해 단일의 코일의 일방측이 제 1 이차 코일(102B)이 되고, 타방측이 제 2 이차 코일(103B)이 된다. 이 변압기(100B)에 의하면, 제 1 이차 코일(102B)로부터 출력되는 제 1 고주파의 전력에 대해서, 제 2 이차 코일(103B)로부터 출력되는 제 2 고주파의 전력의 비가 조정될 수 있다.
다시 도 1을 참조하고, 방법(MT1)에 대해서 설명한다. 이하에서는, 플라즈마 처리 장치(10)가 이용되는 경우를 예로서, 방법(MT1)의 설명을 행한다. 그러나, 방법(MT1)의 실행에 있어서는, 다른 플라즈마 처리 장치가 이용되어도 된다. 또한, 이하의 설명에서는, 도 1과 함께, 도 8을 참조한다. 도 8은, 도 1에 나타내는 성막 방법에 관련되는 타이밍 차트이다. 도 8에 있어서, 가로축은 시간을 나타내고 있다. 도 8에 있어서, 세로축은, 캐리어 가스의 유량, 반응성 가스의 유량, 전구체 가스의 유량, 및 고주파(제 1 고주파 및 제 2 고주파)의 전력을 나타내고 있다. 한편, 공정(ST3)에서는, 비 R이 제로인 경우에는, 제 2 고주파의 전력은 제로인 것에 유의하길 바란다.
방법(MT1)은, 기판(W)이 플라즈마 처리 장치(10)의 지지대(14) 상에 탑재된 상태로 실행된다. 방법(MT1)에서는, 성막 처리(DP1)가 실행된다. 성막 처리(DP1)에서는, 플라즈마 강화 ALD(PEALD. Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition)에 의한 성막이 행해진다. 성막 처리(DP1)는, 공정(ST1), 공정(ST2), 및 공정(ST3)을 포함한다. 성막 처리(DP1)의 실행 중에는, 배기 장치(24)에 의해 내부 공간(12s) 내의 압력이 지정된 압력으로 감압된다.
공정(ST1)에서는, 내부 공간(12s)에 반응성 가스가 공급된다. 일 실시형태의 성막 처리(DP1)에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 그 개시 시부터 종료 시까지 사이에, 내부 공간(12s)에 반응성 가스가 공급된다. 따라서, 공정(ST1)은, 성막 처리(DP1)의 실행 기간에 걸쳐서 계속된다. 반응성 가스는, 후술하는 전구체와 반응하는 가스이다. 기판(W) 상에 형성해야 할 막이 산화 타이타늄막(TiO2막)인 경우에는, 반응성 가스는 산소 함유 가스이다. 산소 함유 가스는, 산소 가스(O2 가스), CO 가스, CO2 가스 등 중 1 이상을 포함할 수 있다.
방법(MT1)에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 성막 처리(DP1)의 실행 기간에 걸쳐서, 캐리어 가스가 내부 공간(12s)에 공급되어도 된다. 캐리어 가스는, 불활성 가스이다. 캐리어 가스는, He 가스, Ne 가스, Ar 가스, Kr 가스, Xe 가스와 같은 1 이상의 희가스를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 성막 처리(DP1)에서는, 공정(ST2)과 공정(ST3)이 교대로 실행된다. 공정(ST2)에서는, 내부 공간(12s)에 전구체 가스가 공급된다. 전구체 가스는, 전구체를 포함하는 가스이고, 전구체는 기판(W) 상에 형성해야 할 막을 구성하는 원소를 포함한다. 기판(W) 상에 형성해야 할 막이 산화 타이타늄막(TiO2막)인 경우에는, 전구체 가스는, 타이타늄 함유 가스이다. 타이타늄 함유 가스는, 할로겐화 타이타늄 가스일 수 있다. 할로겐화 타이타늄 가스는, 예를 들면 사염화 타이타늄 가스(TiCl4 가스)이다. 공정(ST2)에서는, 제 1 고주파 및 제 2 고주파의 공급은 정지되어 있다. 즉, 공정(ST2)에서는, 내부 공간(12s) 내에서 플라즈마는 생성되지 않는다. 공정(ST2)이 실행되는 것에 의해, 기판(W)에 전구체가 흡착된다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 공정(ST2)의 실행 기간과 공정(ST3)의 실행 기간 동안의 기간(PA)에서는, 내부 공간(12s)에의 전구체 가스의 공급이 정지된다. 이 기간(PA)에서는, 전구체 가스를 내부 공간(12s)으로부터 배출하기 위한 퍼지가 실행된다. 또한, 기간(PA)에서는, 제 1 고주파 및 제 2 고주파의 공급은 정지되어 있다. 즉, 기간(PA)에서는, 내부 공간(12s) 내에서 플라즈마는 생성되지 않는다.
도 1 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 공정(ST3)에서는, 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마가 생성된다. 구체적으로, 공정(ST3)에서는, 제 1 고주파가 상부 전극(20)에 공급되고, 제 2 고주파가 하부 전극(16)에 공급된다. 한편, 공정(ST3)에서는, 비 R이 제로인 경우에는, 제 2 고주파의 전력은 제로이고, 제 2 고주파는 하부 전극(16)에 공급되지 않는다. 공정(ST3)이 실행되면, 내부 공간(12s) 내에서 반응성 가스의 플라즈마가 생성된다. 반응성 가스의 플라즈마 중의 이온 및/또는 라디칼이 기판 상의 전구체와 반응하는 것에 의해, 기판 상에서 막이 형성된다.
일 실시형태의 공정(ST3)에서는, 비 R이 조정되고, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로이거나 또는 양값을 갖도록 위상 조정 회로(281) 및/또는 위상 조정 회로(282)에 의해서 하부 전극(16)의 전압의 위상이 상부 전극(20)의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정된다. 비 R은, 기판(W) 상에 형성되는 막의 응력이 원하는 압력이 되도록 조정된다. 비 R이 클수록, 막의 압축 응력이 작아지거나, 막의 인장 응력이 커진다. 한편, 비 R이 작을수록, 막의 인장 응력이 작아지거나, 막의 압축 응력이 커진다. 자기 바이어스 전위(Vdc)는, 원하는 막 밀도를 갖는 막이 기판(W) 상에 형성되도록 조정된다. 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로이거나 또는 양값을 갖는 경우에는, 기판(W)(또는 기판(W) 상의 전구체)에 충돌하는 이온의 에너지가 작아진다. 따라서, 기판(W) 상에 형성되는 막의 막 밀도가 높아진다. 즉, 막의 막 밀도는, 양극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 클수록, 높아진다.
다른 실시형태의 공정(ST3)에서는, 비 R이 조정되고, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음값을 갖도록 위상 조정 회로(281) 및/또는 위상 조정 회로(282)에 의해서 하부 전극(16)의 전압의 위상이 상부 전극(20)의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정된다. 비 R은, 기판(W) 상에 형성되는 막의 응력이 원하는 압력이 되도록 조정된다. 비 R이 클수록, 막의 압축 응력이 작아지거나, 막의 인장 응력이 커진다. 한편, 비 R이 작을수록, 막의 인장 응력이 작아지거나, 막의 압축 응력이 커진다. 자기 바이어스 전위(Vdc)는, 원하는 막 밀도를 갖는 막이 기판(W) 상에 형성되도록 조정된다. 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음값을 갖는 경우에는, 기판(W)(또는 기판(W) 상의 전구체)에 충돌하는 이온의 에너지가 커진다. 따라서, 기판(W) 상에 형성되는 막의 막 밀도가 낮아진다. 즉, 막의 막 밀도는, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 낮을수록, 낮아진다. 환언하면, 막의 막 밀도는, 음극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)의 절대값이 클수록, 낮아진다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 공정(ST3)의 실행 기간과 공정(ST2)의 실행 기간 동안의 기간(PB)에서는, 제 1 고주파 및 제 2 고주파의 공급이 정지된다. 즉, 이 기간(PB)에서는, 플라즈마를 생성하지 않고, 퍼지가 실행된다.
이어서, 공정(ST4)이 실행된다. 공정(ST4)에서는, 정지 조건이 만족되는지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 공정(ST2) 및 공정(ST3)을 포함하는 사이클의 실행 횟수가 소정 횟수에 이르고 있는 경우에 만족되는 것이라고 판정된다. 소정 횟수는, 1회 이상의 횟수이다. 공정(ST4)에 있어서, 정지 조건이 만족되지 않는다고 판정되면, 공정(ST2)이 다시 실행된다. 한편, 공정(ST4)에 있어서, 정지 조건이 만족되고 있다고 판정되면, 성막 처리(DP1)가 종료되고, 방법(MT1)의 실행이 종료된다.
이하, 도 9를 참조한다. 도 9는, 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하에서는, 플라즈마 처리 장치(10)가 이용되는 경우를 예로서, 도 9에 나타내는 성막 방법(이하, 「방법(MT2)」라고 함)의 설명을 행한다. 그러나, 방법(MT2)의 실행에 있어서는, 다른 플라즈마 처리 장치가 이용되어도 된다.
방법(MT2)은, 기판(W)이 플라즈마 처리 장치(10)의 지지대(14) 상에 탑재된 상태로 실행된다. 방법(MT2)에서는, 성막 처리(DP2)가 실행된다. 성막 처리(DP2)는, 공정(ST21), 공정(ST22), 및 공정(ST23)을 포함한다. 성막 처리(DP2)의 실행 중에는, 배기 장치(24)에 의해 내부 공간(12s) 내의 압력이 지정된 압력으로 감압된다. 또한, 성막 처리(DP2)의 실행 기간에 걸쳐서, 캐리어 가스가 내부 공간(12s)에 공급되어도 된다. 캐리어 가스는, 불활성 가스이다. 캐리어 가스는, He 가스, Ne 가스, Ar 가스, Kr 가스, Xe 가스와 같은 1 이상의 희가스를 포함할 수 있다.
공정(ST21)에서는, 내부 공간(12s)에 전구체 가스가 공급된다. 공정(ST21)에서 이용되는 전구체 가스는, 공정(ST2)에서 이용되는 전구체 가스와 동일한 가스일 수 있다. 공정(ST22)에서는, 내부 공간(12s)에 반응성 가스가 공급된다. 공정(ST22)에서 이용되는 반응성 가스는 공정(ST1)에서 이용되는 반응성 가스와 동일한 가스일 수 있다. 공정(ST23)에서는, 전구체와 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 반응성 가스의 플라즈마가 생성된다. 구체적으로, 공정(ST23)에서는, 제 1 고주파가 상부 전극(20)에 공급되고, 제 2 고주파가 하부 전극(16)에 공급된다.
공정(ST23)에서는, 비 R이 조정되고, 위상 조정 회로(281) 및/또는 위상 조정 회로(282)에 의해서 자기 바이어스 전위(Vdc)가 조정된다. 공정(ST23)에 있어서의 비 R 및 자기 바이어스 전위(Vdc)의 조정은, 방법(MT1)의 공정(ST3)과 동양(同樣)으로 행해진다. 한편, 공정(ST23)에서는, 비 R이 제로인 경우에는, 제 2 고주파의 전력은 제로이고, 제 2 고주파는 하부 전극(16)에 공급되지 않는다.
성막 처리(DP2)에서는, 공정(ST21), 공정(ST22), 및 공정(ST23)은, 동시에 실행된다. 따라서, 성막 처리(DP2)에서는, 플라즈마 강화 CVD(PECVD. Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의한 성막이 행해진다.
이하, 도 10을 참조한다. 도 10은, 또 다른 실시형태에 따른 성막 방법을 나타내는 흐름도이다. 이하에서는, 플라즈마 처리 장치(10)가 이용되는 경우를 예로서, 도 10에 나타내는 성막 방법(이하, 「방법(MT3)」라고 함)의 설명을 행한다. 그러나, 방법(MT3)의 실행에 있어서는, 다른 플라즈마 처리 장치가 이용되어도 된다.
방법(MT3)에서는, 우선, 공정(ST31)이 실행된다. 공정(ST31)은, 지지대(14) 상에 제 1 기판이 탑재된 상태로 실행된다. 공정(ST31)에서는, 초기 조건하에서 성막 처리가 실행된다. 성막 처리는, 전술한 성막 처리(DP1) 또는 성막 처리(DP2)이다. 초기 조건은, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정(공정(ST3) 또는 공정(ST23))에 있어서의, 비 R의 초기값 Ri, 및 상부 전극(20)의 전압에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차 Δφ의 초기값 Δφi를 포함한다. 공정(ST31)에 있어서 성막 처리(DP1)가 실행되는 경우에는, 공정(ST3)에 있어서, 비 R은 초기값 Ri로 설정되고, 위상차 Δφ는 초기값 Δφi로 설정된다. 공정(ST31)에 있어서 성막 처리(DP2)가 실행되는 경우에는, 공정(ST23)에 있어서, 비 R은 초기값 Ri로 설정되고, 위상차 Δφ는 초기값 Δφi로 설정된다. 이 공정(ST31)의 실행의 결과, 제 1 기판 상에는 제 1 막이 형성된다.
계속되는 공정(ST32)에서는, 제 1 막이 평가된다. 공정(ST32)에서 얻어지는 평가 결과는, 적어도 제 1 막의 응력을 포함한다. 제 1 막의 응력은, 응력 측정 장치를 이용하는 것에 의해 측정될 수 있다. 응력 측정 장치는, 예를 들면, 제 1 막의 형성 전후의 기판의 곡률 반경으로부터 구해질 수 있다. 일 실시형태에서는, 공정(ST32)에서 얻어지는 평가 결과는, 제 1 막의 밀도를 반영하는 파라미터를 포함하고 있어도 된다. 제 1 막의 밀도를 반영하는 파라미터는, 예를 들면, 제 1 막의 웨트 에칭 레이트일 수 있다. 제 1 막의 웨트 에칭 레이트는, 예를 들면 희불산(dilute hydrofluoric acid)을 이용해서 제 1 막을 에칭하는 것에 의해 구해진다. 제 1 막의 웨트 에칭 레이트가 높으면, 제 1 막의 막 밀도는 낮다. 제 1 막의 웨트 에칭 레이트가 낮으면, 제 1 막의 막 밀도는 높다.
계속되는 공정(ST33)에서는, 공정(ST32)에서 얻어진 평가 결과에 기초해서, 성막 처리의 처리 조건이 결정된다. 계속되는 공정(ST34)은, 제 2 기판이 지지대(14) 상에 탑재된 상태로 실행된다. 공정(ST34)에서는, 제 2 기판 상에 제 2 막을 형성하기 위해서, 성막 처리가 실행된다. 공정(ST34)에 있어서 실행되는 성막 처리는, 성막 처리(DP1) 또는 성막 처리(DP2)이고, 공정(ST31)에 있어서 실행되는 성막 처리와 동일한 성막 처리이다. 단, 공정(ST31)에서는 초기 조건하에서 성막 처리가 실행되지만, 공정(ST34)에서는, 공정(ST33)에 있어서 결정된 처리 조건하에서 성막 처리가 실행된다. 처리 조건은, 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정(공정(ST3) 또는 공정(ST23))에 있어서의, 비 R을 적어도 포함한다. 처리 조건은, 상부 전극(20)의 전압에 대한 하부 전극(16)의 전압의 위상차 Δφ를 더 포함하고 있어도 된다.
일 실시형태에서는, 공정(ST34)에 있어서의 성막 처리에 포함되는 공정(ST3) 또는 공정(ST23)의 실행 시의 자기 바이어스 전위(Vdc)의 극성은, 공정(ST31)에 있어서의 성막 처리에 포함되는 공정(ST3) 또는 공정(ST23)의 실행 시의 자기 바이어스 전위(Vdc)의 극성과 동일하다. 이러한 자기 바이어스 전위(Vdc)의 극성을 설정하기 위해서, 예를 들면, 처리 조건에 있어서의 위상차 Δφ는 초기 조건에 있어서의 위상차의 초기값 Δφi와 동일한 위상차로 설정된다. 이 실시형태에서는, 공정(ST33)에 있어서, 제 1 막의 응력과 원하는 응력의 차를 감소시키도록, 처리 조건에 있어서의 비 R이 설정된다. 공정(ST33)에서는, 제 1 막의 응력에 대해서 제 2 막의 압축 응력을 감소시키거나, 또는 제 2 막의 인장 응력을 증가시키기 위해서, 초기 조건에 포함되는 비의 초기값 Ri에 비해서 처리 조건에 포함되는 비 R이 증가된다. 혹은, 제 1 막의 응력에 대해서 제 2 막의 인장 응력을 감소시키거나, 또는 제 2 막의 압축 응력을 증가시키기 위해서, 초기 조건에 포함되는 비의 초기값 Ri에 비해서 처리 조건에 포함되는 비 R이 감소된다. 공정(ST34)에 있어서 실행되는 공정(ST3) 또는 공정(ST23)에서는, 처리 조건에 포함되는 비 R에 기초하여, 제 1 고주파의 전력 및 제 2 고주파의 전력이 설정된다.
다른 실시형태에서는, 공정(ST33)에 있어서, 공정(ST32)의 평가 결과에 기초해서, 처리 조건의 비 R에 더하여, 처리 조건의 위상차 Δφ도 설정된다. 처리 조건의 위상차 Δφ는, 제 1 막의 밀도를 반영하는 파라미터에 기초해서 결정된다. 이 파라미터로부터 제 2 막의 막 밀도를 증가시켜야 한다고 판단되는 경우에는, Δφ가 감소된다. 한편, 이 파라미터로부터 제 2 막의 막 밀도를 저하시켜야 한다고 판단되는 경우에는, Δφ가 증가된다.
방법(MT3)에서는, 위상차 Δφ를 설정하는 것에 의해, 제 2 막의 막 밀도를 설정하는 것이 가능하다. 또한, 제 1 막의 응력에 기초해서 제 2 막의 형성 시의 비 R을 조정하는 것에 의해, 제 2 막의 응력을 원하는 응력에 가깝게 하는 것이 가능하다.
이상, 여러 가지의 실시형태에 대해서 설명해 왔지만, 전술한 실시형태로 한정되지 않고 여러 가지의 변형 태양을 구성 가능하다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(10)는, 위상 조정 회로(281) 및 위상 조정 회로(282) 중 한쪽을 갖고 있지 않아도 된다. 또한, 방법(MT1) 및 방법(MT2)으로 형성되는 막, 및 방법(MT3)으로 형성되는 제 1 막 및 제 2 막은, 임의의 막일 수 있다. 그와 같은 막은, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 텅스텐 함유막 등일 수 있다. 전구체 가스 및 반응성 가스는, 형성하는 막의 종류에 따라서 적절히 선택 가능하다.
이하, 전술한 실시형태의 방법을 평가하기 위해서 행한 몇 개의 실험에 대해서 설명한다. 이하에 설명하는 실험은, 본 개시된 범위를 한정하는 것은 아니다.
(제 1 실험)
제 1 실험에서는, 변압기(100)로서 변압기(100A)를 갖는 플라즈마 처리 장치(10)를 이용해서, 지지대(14) 상에 탑재된 기판에 입사되는 이온의 에너지를 측정했다. 제 1 실험에서는, 제 1∼제 6 조건의 각각에서 플라즈마를 생성해서, 이온의 에너지(평균 이온 에너지)를 측정했다. 이하에, 제 1 실험의 조건을 나타낸다.
＜제 1 실험의 조건＞
내부 공간(12s)의 압력: 66.5Pa
내부 공간(12s)에 공급한 혼합 가스에 포함되는 아르곤 가스의 유량: 1000sccm
내부 공간(12s)에 공급한 혼합 가스에 포함되는 산소 가스의 유량: 500sccm
제 1 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 300W
비 R: 0.25
위상차 Δφ: 166°
제 2 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 300W
비 R: 0.00
위상차 Δφ: 15°
제 3 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 300W
비 R: 0.67
위상차 Δφ: 11°
제 4 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 1000W
비 R: 0.25
위상차 Δφ: 166°
제 5 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 1000W
비 R: 0.00
위상차 Δφ: 15°
제 6 조건
고주파 전원(261)의 고주파: 450kHz, 1000W
비 R: 0.67
위상차 Δφ: 11°
도 11에 제 1 실험의 결과를 나타낸다. 도 11의 그래프에 있어서, 가로축은 자기 바이어스 전위(Vdc)를 나타내고 있고, 세로축은 평균 이온 에너지를 나타내고 있다. 도 11 및 전술의 제 1∼제 6 조건으로부터 알 수 있는 바와 같이, 비 R이 작아도, 즉, 하부 전극(16)에 공급되는 제 2 고주파의 전력이 낮아도, 위상차 Δφ를 큰 값으로 설정하는 것에 의해, 자기 바이어스 전위(Vdc)를 낮게 설정하는 것, 즉, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 음극성을 갖는 경우에는, 그의 절대값을 크게 설정할 수 있었다. 또한, 하부 전극(16)에 공급되는 제 2 고주파의 전력이 낮아도, 위상차 Δφ를 큰 값으로 설정하는 것에 의해, 높은 에너지를 갖는 이온을 기판에 조사 가능하다는 것이 확인되었다.
(제 2 실험)
제 2 실험에서는, 변압기(100)로서 변압기(100A)를 갖는 플라즈마 처리 장치(10)를 이용해서, 6개의 기판의 각각의 위에 성막 처리(DP1)에 의해 TiO2막을 형성했다. 성막 처리(DP1)의 공정(ST3)에서는, 전술의 제 1∼제 6 조건을 각각 이용했다. 제 2 실험에서는, 성막 처리(DP1)에 있어서의 사이클의 실행 횟수를, 형성되는 TiO2막의 막 두께가 15nm가 되도록, 164회∼218회의 사이의 횟수로 조정했다. 이하에, 제 2 실험에 있어서의 성막 처리(DP1)의 조건을 나타낸다.
＜제 2 실험에 있어서의 성막 처리(DP1)의 조건＞
내부 공간(12s)의 압력: 66.5Pa
캐리어 가스(아르곤 가스)의 유량: 1000sccm
반응성 가스(산소 가스)의 유량: 500sccm
공정(ST1)에 있어서의 전구체 가스(TiCl4 가스)의 유량: 24sccm
각 사이클에 있어서의 공정(ST2)의 처리 시간: 0.05초
각 사이클에 있어서의 공정(ST3)의 처리 시간: 0.4초
제 2 실험에서는, 복수의 기판 상에 형성한 TiO2막에 대해서 희불산을 이용한 웨트 에칭을 적용하고, 각각의 TiO2막의 웨트 에칭 레이트를 구했다. 제 2 실험의 결과를 도 12에 나타낸다. 도 12의 그래프에 있어서, 가로축은 공정(ST3)에 있어서의 자기 바이어스 전위(Vdc)를 나타내고 있고, 세로축은 웨트 에칭 레이트를 나타내고 있다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 웨트 에칭 레이트는 공정(ST3)에 있어서의 자기 바이어스 전위(Vdc)에 대해서 음의 상관을 갖고 있었다. 즉, 웨트 에칭 레이트는 위상차 Δφ가 작을수록 낮아지는 것이 확인되었다. 따라서, 막 밀도는, 위상차 Δφ가 작을수록 높아지는 것이 확인되었다.
(제 3 실험)
제 3 실험에서는, 변압기(100)로서 변압기(100A)를 갖는 플라즈마 처리 장치(10)를 이용해서, 8개의 기판의 각각의 위에 성막 처리(DP1)에 의해 TiO2막을 형성했다. 8개의 기판 중 4개의 기판에 대해서 실행한 성막 처리(DP1)의 공정(ST3)에서는, 양극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ를 대략 제로로 설정하고, 상이한 비 R을 설정했다. 한편, 다른 4개의 기판에 대해서 실행한 성막 처리(DP1)의 공정(ST3)에서는, 음극성을 갖는 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ를 설정하고, 상이한 비 R을 설정했다. 제 3 실험에서는, 성막 처리(DP1)에 있어서의 사이클의 실행 횟수를, 형성되는 TiO2막의 막 두께가 15nm가 되도록, 164회∼218회의 사이의 횟수로 조정했다. 이하에, 제 3 실험에 있어서의 성막 처리(DP1)의 조건을 나타낸다.
＜제 3 실험에 있어서의 성막 처리(DP1)의 조건＞
내부 공간(12s)의 압력: 66.5Pa
캐리어 가스(아르곤 가스)의 유량: 1000sccm
반응성 가스(산소 가스)의 유량: 500sccm
공정(ST1)에 있어서의 전구체 가스(TiCl4 가스)의 유량: 24sccm
각 사이클에 있어서의 공정(ST2)의 처리 시간: 0.05초
각 사이클에 있어서의 공정(ST3)의 처리 시간: 0.4초
제 3 실험에서는, 8개의 기판 위에 형성한 막의 응력을 측정했다. 제 3 실험의 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13의 그래프에 있어서, 가로축은 공정(ST3)에 있어서의 자기 바이어스 전위(Vdc)를 나타내고 있고, 세로축은 막의 응력을 나타내고 있다. 도 13에 있어서, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로 이상인 범위에 포함되는 데이터는, 공정(ST3)에 있어서, 양극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ를 설정하는 것에 의해 취득된 데이터이다. 한편, 도 13에 있어서, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로보다 작은(즉, 음극성을 갖는) 범위에 포함되는 데이터는, 공정(ST3)에 있어서, 음극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ를 설정하는 것에 의해 취득된 데이터이다. 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로 이상인 범위에서는, 비 R과 자기 바이어스 전위(Vdc)는 양의 상관을 갖는다. 즉, 비 R의 증가에 수반하여, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 증가한다. 또한, 자기 바이어스 전위(Vdc)가 제로보다 작은 범위에서는, 비 R과 자기 바이어스 전위(Vdc)의 절대값은 양의 상관을 갖는다. 즉, 비 R의 증가에 수반하여, 음극성을 갖는 자기 바이어스 전위(Vdc)의 절대값이 증가한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 양극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ가 설정된 경우에는, 비 R의 증가에 수반하여 막의 응력이 양측(正側)으로 증가하는 것이 확인되었다. 또한, 음극성의 자기 바이어스 전위(Vdc)가 발생하도록 위상차 Δφ가 설정된 경우에는, 비 R의 증가에 수반하여 막의 응력이 양측으로 증가하는 것이 확인되었다. 한편, 막이 양의 응력(인장 응력)을 가질지 또는 음의 응력(압축 응력)을 가질지는, 막종에 의존한다. 제 3 실험으로 형성된 TiO2막은, 음의 응력을 갖는다. 따라서, TiO2막을 형성하는 경우에는, 비 R의 증가에 의해, 막의 압축 응력을 감소시키는 것이 가능하다는 것이 확인되었다. 환언하면, 비 R의 저하에 의해, 막의 압축 응력을 증가시키는 것이 가능하다는 것이 확인되었다. 이 결과로부터, 형성되는 막이 양의 응력을 갖는 막인 경우에는, 비 R의 증가에 의해, 막의 인장 응력을 증가시키는 것이 가능한 것이라고 추측된다.
10…플라즈마 처리 장치, 12…챔버 본체, 12s…내부 공간, 14…지지대, 16…하부 전극, 20…상부 전극, 22…가스 공급부, 24…배기 장치, 26…고주파 공급부, 281, 282…위상 조정 회로.
Claims (12)
- 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법으로서,
상기 플라즈마 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 탑재되는 기판을 지지하도록 구성된 지지대와,
상기 지지대의 상방에 마련된 상부 전극과,
상기 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 상기 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 상기 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성된 고주파 공급부와,
상기 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 상기 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성된 위상 조정 회로
를 구비하고,
해당 성막 방법은, 기판이 상기 지지대 상에 탑재된 상태로 실행되고,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과,
상기 전구체와 상기 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
을 포함하고,
상기 고주파 공급부는,
고주파 전원과,
상기 고주파 전원에 전기적으로 접속된 일차 코일, 상기 일차 코일에 전자기 결합되고 상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 제 1 이차 코일, 및 상기 일차 코일에 전자기 결합되고 상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 제 2 이차 코일을 갖는 변압기이고, 상기 제 1 이차 코일로부터 출력되는 상기 제 1 고주파의 전력에 대해서, 상기 제 2 이차 코일로부터 출력되는 상기 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성된, 해당 변압기
를 더 구비하고
상기 변압기는 중심 축선 주위에 회전가능하게 구비된 회전축을 더 포함하고,
상기 일차 코일은 상기 중심 축선에 직교하는 제 1 축선 주위에 연재되어 있고
상기 제 1 이차 코일은 제 2 축선 주위에 연재되어 있고,
상기 회전축에 의해 지지되고 있고, 상기 제 2 축선은 상기 일차 코일에 의해 둘러싸인 영역 내에서 상기 중심 축선에 직교하고 있고,
상기 제 2 이차 코일은 제 3 축선 주위에 연재되어 있고, 상기 회전축에 의해 지지되고, 상기 제 3 축선은 상기 영역 내에서 상기 중심 축선에 직교하고 있고 또한 상기 제 2 축선과 소정의 각도를 이루도록 구비되며,
상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에서는, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되고, 또한, 상기 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 제로이거나 또는 양값을 갖도록 상기 위상 조정 회로에 의해서 상기 하부 전극의 전압의 위상이 상기 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정되는,
성막 방법. - 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법으로서,
상기 플라즈마 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 탑재되는 기판을 지지하도록 구성된 지지대와,
상기 지지대의 상방에 마련된 상부 전극과,
상기 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 상기 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 상기 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성된 고주파 공급부와,
상기 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 상기 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성된 위상 조정 회로
를 구비하고,
해당 성막 방법은, 기판이 상기 지지대 상에 탑재된 상태로 실행되고,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과,
상기 전구체와 상기 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
을 포함하고,
상기 고주파 공급부는,
고주파 전원과,
상기 고주파 전원에 전기적으로 접속된 일차 코일, 상기 일차 코일에 전자기 결합되고 상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 제 1 이차 코일, 및 상기 일차 코일에 전자기 결합되고 상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 제 2 이차 코일을 갖는 변압기이고, 상기 제 1 이차 코일로부터 출력되는 상기 제 1 고주파의 전력에 대해서, 상기 제 2 이차 코일로부터 출력되는 상기 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성된, 해당 변압기
를 더 구비하고
상기 변압기는 중심 축선 주위에 회전가능하게 구비된 회전축을 더 포함하고,
상기 일차 코일은 상기 중심 축선에 직교하는 제 1 축선 주위에 연재되어 있고
상기 제 1 이차 코일은 제 2 축선 주위에 연재되어 있고,
상기 회전축에 의해 지지되고 있고, 상기 제 2 축선은 상기 일차 코일에 의해 둘러싸인 영역 내에서 상기 중심 축선에 직교하고있고,
상기 제 2 이차 코일은 제 3 축선 주위에 연재되어 있고, 상기 회전축에 의해 지지되고, 상기 제 3 축선은 상기 영역 내에서 상기 중심 축선에 직교하고 있고 또한 상기 제 2 축선과 소정의 각도를 이루도록 구비되며,
상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에서는, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비가 조정되고, 또한, 상기 하부 전극의 자기 바이어스 전위가 음값을 갖도록 상기 위상 조정 회로에 의해서 상기 하부 전극의 전압의 위상이 상기 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 조정되는,
성막 방법. - 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
전구체 가스를 공급하는 상기 공정, 반응성 가스를 공급하는 상기 공정, 및 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정은, 동시에 실행되는, 성막 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
반응성 가스를 공급하는 상기 공정의 실행 중에, 전구체 가스를 공급하는 상기 공정과 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정이 교대로 실행되는, 성막 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전구체 가스는, 타이타늄 함유 가스이고,
상기 반응성 가스는, 산소 함유 가스인,
성막 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 타이타늄 함유 가스는, 할로겐화 타이타늄 가스인, 성막 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 할로겐화 타이타늄 가스는, 사염화 타이타늄 가스인, 성막 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 산소 함유 가스는, 산소 가스인, 성막 방법. - 플라즈마 처리 장치를 이용해서 실행되는 성막 방법으로서,
상기 플라즈마 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 탑재되는 기판을 지지하도록 구성된 지지대와,
상기 지지대의 상방에 마련된 상부 전극과,
상기 상부 전극에 공급되는 제 1 고주파, 및 상기 제 1 고주파와 동일한 주파수를 갖고 상기 하부 전극에 공급되는 제 2 고주파를 발생하고, 또한, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비를 조정 가능하게 구성된 고주파 공급부와,
상기 상부 전극의 전압의 위상에 비해서 상대적으로 상기 하부 전극의 전압의 위상을 조정하도록 구성된 위상 조정 회로
를 구비하고,
해당 성막 방법은,
상기 지지대 상에 탑재된 제 1 기판 상에 제 1 막을 형성하기 위해서, 초기 조건하에서 성막 처리를 실행하는 공정이고, 해당 성막 처리는,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 전구체를 포함하는 전구체 가스를 공급하는 공정과,
상기 가스 공급부로부터 상기 내부 공간에, 반응성 가스를 공급하는 공정과,
상기 전구체와 상기 반응성 가스의 반응을 강화하기 위해서, 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 공정
을 포함하고, 상기 초기 조건은, 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에 있어서의, 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비의 초기값, 및 상기 상부 전극의 전압에 대한 상기 하부 전극의 전압의 위상차의 초기값을 포함하는, 해당 공정과,
상기 제 1 막을 평가하는 공정이고, 적어도 상기 제 1 막의 응력을 포함하는 평가 결과가 생성되는, 해당 공정과,
상기 평가 결과에 기초해서, 상기 성막 처리의 처리 조건을 결정하는 공정과,
상기 지지대 상에 탑재된 제 2 기판 상에 제 2 막을 형성하기 위해서, 상기 처리 조건하에서 상기 성막 처리를 실행하는 공정
을 포함하고,
상기 처리 조건은, 상기 반응성 가스의 플라즈마를 생성하는 상기 공정에 있어서의 상기 제 1 고주파의 전력에 대한 상기 제 2 고주파의 전력의 비, 및 상기 상부 전극의 전압에 대한 상기 하부 전극의 전압의 위상차를 포함하고,
처리 조건을 결정하는 상기 공정에서는, 상기 평가 결과에 기초해서 상기 처리 조건에 있어서의 상기 비가 설정되는,
성막 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 처리 조건하에서의 상기 성막 처리의 실행 시의 상기 하부 전극의 자기 바이어스 전위의 극성은, 상기 초기 조건하에서의 상기 성막 처리의 실행 시의 상기 하부 전극의 자기 바이어스 전위의 극성과 동일한, 성막 방법. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 막의 상기 응력에 대해서 상기 제 2 막의 압축 응력을 감소시키거나, 또는 해당 제 2 막의 인장 응력을 증가시키기 위해서, 상기 초기 조건에 포함되는 상기 비의 상기 초기값에 비해서 상기 처리 조건에 포함되는 상기 비가 증가되고,
상기 제 1 막의 상기 응력에 대해서 상기 제 2 막의 인장 응력을 감소시키거나, 또는 해당 제 2 막의 압축 응력을 증가시키기 위해서, 상기 초기 조건에 포함되는 상기 비의 상기 초기값에 비해서 상기 처리 조건에 포함되는 상기 비가 감소되는,
성막 방법.
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