KR20100109513A - 기판 처리 장치 및 이것을 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 방법은 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 플라즈마 생성용 고주파 전력을 인가하는 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 바이어스 전력 인가부를 포함하는 기판 처리 장치를 사용한다. 상기 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍으로 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전력 인가부의 출력보다 감소하도록 제어한다.

Description

기판 처리 장치 및 이것을 이용한 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD USING SAME}
본 발명은, 기판 처리 장치 및 이것을 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로, 특히, 처리 가스를 여기했을 때에 발생하는 플라즈마를 이용하여 기판에 소정의 처리를 실시하는 기판 처리 방법에 관한 것이다．
반도체 웨이퍼를 비롯한 기판에 대하여 배선 등을 행할 때는, 기판에 대하여 미세한 가공 처리를 실시할 필요가 있고, 이를 위해 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법이 널리 적용되고 있다.
그런데, 최근의 반도체 프로세스에 있어서는, 반도체 디바이스, 각종 기판, 복합막 등에 대한 반응성 이온 에칭 처리(ＲＩＥ 처리)에 있어서의 가공 형상의 정밀화 등의 요구에 부응하기 위해, ＲＦ(고주파) 전력의 주파수의 고주파화에 의한 이온에너지를 협대역화하는 기술 및 플라즈마를 펄스식으로 발생시키는 기술이 검토되고 있다.
ＲＦ 주파수를 고주파화하는 기술이 개시된 공지문헌으로서, 예를 들면, 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1에는, 평균 기판 입사 에너지 및 플라즈마 밀도의 제어성 향상을 목적으로 평행 평판의 전극에 2개의 다른 주파수의 고주파(ＲＦ)를 도입하고, 높은 주파수의 ＲＦ 전력으로 플라즈마 밀도를, 낮은 주파수의 ＲＦ전력으로 기판에 대한 평균 입사 에너지를 독립 제어하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허 문헌 1에는, 높은 주파수용의 고주파 전원 및 정합기에 부가하여, 비교적 낮은 주파수용의 고주파 전원 및 정합기를 마련하고, 높은 주파수의 ＲＦ 전력및 낮은 주파수의 ＲＦ 전력을 ＲＦ전극에 중첩시키는 것이 기재되어 있다.
한편, 플라즈마를 펄스화하는 기술이 개시된 공지문헌으로서, 예를 들면, 비특허문헌 1을 들 수 있다. 비특허문헌 1에는, 플라즈마를 이용한 기판 처리 방법에 있어서 플라즈마를 펄스식으로 발생시키는 기술이 개시되어 있고, 플라즈마 발생용 고주파 전원을 펄스 제어하는 것에 의해 플라즈마 생성 가스의 해리가 억제된다.
또한, 낮은 주파수의 ＲＦ 전력을 펄스 형상으로 인가하여, 평균 기판 입사 에너지를 펄스식으로 제어하는 기술도 알려져 있다.
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 제2003-234331호 공보
(비특허문헌 1) J. Appl. Phys. Vol 86 No2 643 (2000)
높은 주파수의 ＲＦ 전력을 펄스 형상으로 인가해서 플라즈마를 펄스식으로 발생시키는 기술과, 낮은 주파수의 ＲＦ 전력을 펄스 형상으로 인가해서 평균 기판 입사 에너지를 펄스식으로 제어하는 기술을 조합한 것도 알려져 있다.
그러나, 그러한 기판 처리 방법에 있어서, 플라즈마 발생용 고주파 전원 장치 (이하, "여기 전력 인가 장치"라고 함)의 온/오프 제어와, 바이어스용 고주파 전원 장치(이하, "바이어스 전력 인가 장치" 라고 함)의 온/오프 제어의 밸런스가 깨지면, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)이 지나치게 커져서, 이상 방전이나, 정합기의 RF 정합부 파손 등의 원인이 되고, 안정한 기판 처리를 실시하기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 여기 전력 인가 장치의 온/오프를 포함한 출력 변동과, 바이어스 전력 인가 장치의 온/오프를 비롯한 출력 변동의 타이밍을 조정하고, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)의 증대를 억제해서 이상 방전 등의 문제의 발생을 미연에 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공 하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 여기 전력 인가 장치의 온/오프를 포함한 출력변동과, 하부 전극에 바이어스용 직류 전압을 인가하는 직류 전압 인가부의 온/오프를 포함한 출력 변동의 타이밍을 조정해서 직류 전압에 기인하는 발열을 억제하고, 부하 증대에 의한 바이어스 전압 인가부의 파손을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 이 장치를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1 기재의 기판 처리 방법은, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 바이어스 전력 인가부를 가지는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에서 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우(afterglow) 상태인 때에는, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전력 인가부의 출력보다도 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 1 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 감소시킬 때, 상기 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)을 넘지 않도록, 상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 조정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 1 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하는 시간 및 출력을 감소시키는 시간의 합계는, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태의 시간의 합계보다도 긴 것을 특징으로 한다.
청구항 4 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 1 내지 3의 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전력 인가부의 온 상태/오프 또는 출력 감소 상태를 소정의 타이밍에서 실행해서 상기 바이어스용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 4기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 5 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz로 하고 상기 바이어스 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 1Hz∼1kHz로 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 청구항 7 기재의 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 바이어스 전력 인가부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에서 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전력 인가부의 출력보다도 감소하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 청구항 8 기재의 기판 처리 방법은, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 직류 전압을 인가하는 바이어스 전압 인가부를 가지는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에서 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전압 인가부의 출력보다도 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
청구항 9 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 8 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시킬 때, 상기 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력일 경우에 있어서의 상기 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량을 넘지 않도록, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 조정하는 것을 특징으로 한다.
청구항 10 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 8 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시키는 시간의 합계는, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 시간의 합계보다도 긴 것을 특징으로 한다.
청구항 11 기재의 기판 처리 장치는, 청구항 8 내지 10의 어느 한 항에 기재된 기판 처리 방법에 있어서, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력의 감소를 소정의 타이밍에 실행해서 상기 하부 전극에 인가되는 직류 전압이 간헐적으로 변화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
청구항 12 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 11 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 13 기재의 기판 처리 방법은, 청구항 12 기재의 기판 처리 방법에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz로 하고, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100kHz∼1MHz로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 14 기재의 기판 처리 장치는, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 직류 전압을 인가하는 바이어스 전압 인가부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서, 상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에서 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전압 인가부의 출력보다도 감소하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 1 기재의 기판 처리 방법 및 청구항 7 기재의 기판 처리 장치에 의하면，여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에서 변경해서 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 바이어스 전력 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하므로, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)의 증대를 억제해서 이상 방전, RF 정합부의 파손 등의 문제의 발생을 미연에 방지할 수 있다.
청구항 2 기재의 기판 처리 방법에 의하면，바이어스 전력 인가부의 출력을 감소시킬 때, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)을 넘지 않도록, 바이어스 전력 인가부의 출력을 조정하므로, 바이어스 전력 인가부를 오프로 하지 않아도, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, 여기 전력 인가부가 온의 경우에 있어서의 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)을 넘는 일이 없고, 이것에 의해 이상 방전의 발생 등을 피할 수 있다.
청구항 3 기재의 기판 처리 방법에 의하면，바이어스 전력 인가부를 오프로 하는 시간 및 출력을 감소시키는 시간의 합계를, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태의 시간의 합계보다 길게 했으므로, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에, 바이어스 전력 인가부의 출력이 설정 출력으로 되는 것을 피하고, 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)의 증대를 방지할 수 있다.
청구항 4 기재의 기판 처리 방법에 의하면， 바이어스 전력인가부의 온 상태/오프 또는 출력 감소 상태를 소정의 타이밍에 실행해서 바이어스용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하므로, 반응 생성물의 배기 시간의 최적화를 도모할 수 있다.
청구항 5 기재의 기판 처리 방법에 의하면， 여기 전력인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 바이어스 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하므로, 여기 전력 인가부의 출력 변동과, 바이어스 전력 인가부의 출력 변동을 독립해서 제어하기 쉽게 되고, 이것에 의해, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에, 바이어스 전력 인가부의 출력이 설정 출력으로 되는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
청구항 6 기재의 기판 처리 방법에 의하면， 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz로 하고 바이어스 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 1Hz∼1kHz로 했으므로, 처리 가스 성분을 여기해서 효율적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
청구항 8 기재의 기판 처리 방법 및 청구항 14 기재의 기판 처리 장치에 의하면, 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍에 변경해서 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 바이어스 전압 인가부의 출력이, 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 바이어스 전압 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하므로, 직류 전압에 기인하는 발열을 억제하고, 부하 증대에 의한 바이어스 전압 인가부의 파손 등을 방지 할 수 있다.
청구항 9 기재의 기판 처리 방법에 의하면, 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시킬 때, 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량이, 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력일 경우에 있어서의 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량을 넘지 않도록, 바이어스 전압 인가부의 출력을 조정하므로, 부하 증대에 의한 바이어스 전압 인가부의 파손을 유효하게 방지할 수 있다.
청구항 10 기재의 기판 처리 방법에 의하면， 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시키는 시간의 합계를, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 시간의 합계보다 길게 했으므로, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태에 있을 때에, 바이어스 전압 인가부의 출력이, 설정 출력으로 되는 것을 피하고, 직류 전압에 기인하는 발열을 피할 수 있다.
청구항 11 기재의 기판 처리 방법에 의하면, 바이어스 전압 인가부의 출력의 감소를 소정의 타이밍에 실행해서 하부 전극에 인가되는 직류 전압이 간헐적으로 변동하도록 제어하므로, 반응 생성물의 배기 시간의 최적화를 도모할 수 있다.
청구항 12 기재의 기판 처리 방법에 의하면, 여기 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 바이어스 전압 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하므로, 여기 전력 인가부의 출력 변동과, 바이어스 전압 인가부의 출력 변동을 독립해서 제어하기 쉽게되고, 이것에 의해, 여기 전력 인가부의 제어에 의해 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에, 바이어스 전압 인가부의 출력이 설정 출력으로 되는 것을 확실하게 회피할 수 있다.
청구항 13 기재의 기판 처리 방법에 의하면, 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz으로 하고 바이어스 전압 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100kHz∼1MHz로 하므로, 처리 가스 성분을 여기해서 효율적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치에 있어서의 고주파 전력 인가 유닛의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 1 실시예의 타이밍도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 ３에 있어서의 RF1의 온/오프 제어(펄스 제어)와, 출력 파형의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 RF1의 출력을 설정 출력에 가까운 하이 레벨 및 출력 0에 가까운 로우 레벨로 제어할 경우의 펄스 제어와, 출력 파형의 관계를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 2 실시예의 타이밍도이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ３ 실시예의 타이밍도이다.
도 8은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ３ 실시예의 변형 예에 적용되는 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 다른 실시예를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도 9의 고주파 전력 인가 유닛 및 DC 펄스 인가 유닛의 구성을 도시하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 4 실시예의 타이밍도이다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하면서 상술한다.
도 １은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 １에 있어서, 기판 처리 장치(10)은 상하 2 주파수 전원의 기판 처리 장치며, 처리실(챔버)(22)과, 해당 챔버(22)내에 배치된 웨이퍼W의 탑재대(23)과, 챔버(22)의 위쪽에서 탑재대(23)와 대향하도록 배치된 샤워 헤드(24)과, 챔버(22)내의 가스 등을 배기하는 TMP(Turbo Molecular Pump)(25)과, 챔버(22)와 TMP(25)의 사이에 배치되어 챔버(22)내의 압력을 제어하는 가변식 버터플라이 밸브로서의 APC(Adaptive Pressure Control) 밸브(26)를 갖는다.
탑재대(23)에는 바이어스 전력 인가부로서의 고주파 전력 인가 유닛(27)이 접속되어 있고, 고주파 전력 인가 유닛(27)은, 예를 들면, 2 MHz의 고주파 전력을 탑재대(23)에 공급한다. 이에 따라, 탑재대(23)은 하부 전극으로서 기능한다. 탑재대(이하, "하부 전극"이라고도 함)(23)는 고주파 전력 인가 유닛(27)으로부터 공급된 고주파 전력을 처리 공간(S)으로 방출한다.
샤워 헤드(24)는 원판 형상의 가스 공급부(30)로 이루어지고, 가스 공급부(30)는 버퍼실(32)을 가진다. 버퍼실(32)은 가스 통기 구멍(34)을 거쳐서 챔버(22)내로 연통한다.
샤워 헤드(24)에는, 가스 여기용 고주파 전력을 발생시키는 여기 전력 인가부로서의 고주파 전력 인가 유닛(35)이 접속되고 있고, 고주파 전력 인가 유닛(35)은, 예를 들면, 60 MHz의 고주파 전력을 샤워 헤드(24)에 공급한다. 이에 따라, 샤워 헤드(24)는 상부 전극으로서 기능한다. 샤워 헤드(이하, "상부 전극"이라고도 함)(24)는 고주파 전력 인가 유닛(35)으로부터 공급된 고주파 전력을 처리 공간(S)으로 방출한다.
고주파 전력 인가 유닛(27) 및 (35)은, 각각 리드 선에 의해 제어기(40)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어기(40)는 고주파 전력 인가 유닛(27) 및(35)의 출력을 각각 독립적으로 소정의 타이밍에서 변경한다. 여기서, 출력의 변경에는, 고주파 전력 인가 유닛(27, 35)를 오프로 해서 그 출력을 0으로 하는 것이 포함된다. 또한, 소정의 타이밍이라 함은 미리 설정된 타이밍을 말한다. 예를 들면, 고주파 전력 인가 유닛(27)의 출력은 10 ms 간격으로, 고주파 전력 인가 유닛(35)의 출력은 100 ㎲ 간격으로 각각 반복하여 변경하는 것을 말한다. 이 경우, 간격을 순차적으로 또는 랜덤으로 변화시킬 수도 있다. 또한, 제어기(40)는 고주파 전력 인가 유닛(35)만의 출력 변경을 실행(이른바, 펄스 제어)하고, 고주파 전력 인가 유닛(27)에 관해서는, 출력의 변경을 실행하지 않는, 즉, 항상 온 상태로 되도록 제어할 수도 있다.
기판 처리 장치(10)의 챔버(22) 내에서는, 하부 전극(23) 및 상부 전극(24)으로부터 처리 공간(S)으로 고주파 전력이 방출될 때, 샤워 헤드(24)로부터 처리 공간(S)에 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마로 전환하여 이온과 래디컬을 발생시키고, 해당 이온이나 래디컬에 의해 웨이퍼W에 에칭 처리를 실시한다.
도 ２는 도 １의 기판 처리 장치(10)에 있어서의 고주파 전력 인가 유닛 (35) 및(27)의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 ２에서, 고주파 전력 인가 유닛(35)은 고주파 발진기 및 고주파 증폭기로 이루어지는 여기용 고주파 전원(41)과 도시되지 않은 정합기를 구비하고 있다. 또한, 고주파 전력 인가 유닛(27)은, 고주파 발진기 및 고주파 증폭기로 이루어지는 바이어스용 고주파 전원(46) 및, 도시되지 않은 정합기 및 로우패스 필터를 구비하고 있다.
제어기(40)는 트리거 신호 발생기로부터 이루어지고, 고주파 전력 인가 유닛(35)에 관한 트리거 신호A는 고주파 전력 인가 유닛(35)의 여기용 고주파 전원(41)에 입력되고, 고주파 전력 인가 유닛(27)에 관한 트리거 신호B은 고주파 전력 인가 유닛(27)의 바이어스용 고주파 전원(46)에 입력된다.
그리고, 제어기(40)로부터의 트리거 신호A에 의해, 여기용 고주파 전원(41)은 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 소정의 타이밍에서 출력한다. 또한, 제어기(40)로부터의 트리거 신호B에 의해, 바이어스용 고주파 전원(46)은 바이어스용의 고주파 전력을 소정의 타이밍에서 출력한다.
고주파 전력 인가 유닛(35)의 고주파 출력은 정합기(도시 생략)를 통해 상부 전극(24)에 인가된다. 한편, 고주파 전력 인가 유닛(27)의 바이어스용 고주파 출력은 정합기 및 로우패스 필터(모두 도시 생략)를 통해 하부 전극(23)에 인가된다. 가스 여기용의 고주파 전력 인가 유닛(35)의 트리거 신호A와, 바이어스용의 고주파 전력 인가 유닛(27)의 트리거 신호B은, 제어기(40)내에서 타이밍 제어된다.
이러한 구성의 기판 처리 장치(10)를 이용해서 피처리 기판으로서의 웨이퍼W에 대하여 플라즈마 처리를 실시할 경우, 우선, 웨이퍼W를 챔버(22)내에 반입하여, 탑재대(23) 위에 탑재한다.
다음으로, 챔버(22)내의 압력을 APC 밸브(26) 등에 의해, 예를 들면, 3.3 Pa(25 mTorr)로 설정한다. 또한, 웨이퍼W의 온도를, 예를 들면, 80℃로 설정한다. 그리고, 샤워 헤드(24)의 가스 공급부(30)로부터, 예를 들면, CF4 가스를, 예를 들면, 200 sccm으로 챔버(22)내에 공급한다. 그리고, 상부 전극(24)에 고주파 전력 인가 유닛(35)으로부터, 예를 들면, 60 MHz의 고주파 전력이, 또한, 웨이퍼W가 탑재된 하부 전극(23)에 고주파 전력 인가 유닛(27)로부터, 예를 들면, 2 MHz의 고주파 전력이 미리 설정된 타이밍에서 인가된다. 상부 전극(24)에 인가된 고주파 전력은 처리 공간(S)으로 방출되고, 이것에 의해 처리 가스가 여기되어서 플라즈마가 발생하여, 이 플라즈마에 의해 각종 처리가 실행된다. 또한, 처리 공간(S)에 발생한 플라즈마가 하부 전극(23)에 인가된 고주파 전력에 의해 탑재대(23)에 탑재된 웨이퍼W를 향해서 분사된다.
이하, 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 １ 실시예에 대해서 설명한다.
도 ３은, 고주파 전력 인가 유닛(35)(이하, "RF1" 이라고 함)과 고주파 전력인가 유닛(27)(이하, "RF2"라고 함)의 출력을 변화시키는 타이밍을 나타내는 타이밍도이며, 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 １ 실시예의 타이밍도이다.
본 실시예는, RF1과 RF2 모두에서 그 출력을 주기적으로 변화시키는, 펄스 제어를 행할 경우이며, RF1의 펄스 주기가 RF2의 펄스 주기보다 작게 설정되었을 경우를 나타내는 것이다.
도 ３에 있어서, 우선, RF1이 소정의 주기에서 온/오프 제어된다. RF1이 온인 경우, 소정 파형의 출력이, 예를 들면, 상부 전극(24)에 인가된다. 도 ３ 중에서, 하측의 파선 박스 내에 도시된 제어가, 본 실시예에 있어서의 제어에 의한 것으로, 상측의 파선 박스 내에 도시된 제어는 참고예이다.
RF1의 펄스 주기는 RF2의 펄스 주기보다 작게 설정되어 있고, 상측의 파선 박스 내 도시된 참고예에서의 제어에서는, RF1이 두 번 온/오프되는 동안 RF2는 온인채로이다. 따라서, RF1이 오프 상태에서, RF2가 온 상태의 경우가 발생하고, 이 경우에 RF2에 있어서의 고주파 전력의 Vpp(진폭)가 커지고, 처리실(22)내에서의 이상 방전 등의 원인이 되고 있었다.
따라서, 본 실시예에 있어서는, 도 ３ 중에서, 하측의 파선 박스 내 도시된 것과 같이, RF1이 오프인 범위에 있어서는, RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소하도록 제어한다. 이것에 의해, RF2에 있어서의 고주파 전력의 Vpp가 증대하는 것을 방지해서 처리실(22)내에서의 이상 방전 등의 문제발생을 피하고, 정상적인 처리를 실행할 수 있다. 또한, RF1을 펄스 제어함으로써 플라즈마 발생시의 가스의 해리를 억제할 수 있고, 또, RF2를 펄스 제어함으로써 반응 생성물의 배기 시간의 최적화, 즉, 펄스 도입을 정지해서 그 동안에 반응 생성물을 배기함으로써 배기 시기의 적정화를 도모할 수도 있다.
여기서, RF2의 출력을 감소시킨다는 것은, RF2의 출력을 RF1이 설정 출력인 경우에 있어서의 RF2의 설정 출력보다 작게 하는 것을 말하고, RF2의 출력의 감소의 정도는, RF1이 오프인 상태에서 RF2를 온으로 함에 따른 폐해를 방지할 수 있도록 설정한다. 즉, RF2의 출력의 감소의 정도는, RF2의 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, RF1의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 RF2의 고주파 전력의 설정 진폭을 넘지 않는 범위로 한다. 구체적으로는, RF2의 출력을, RF1의 펄스 온의 듀티비(％) 이하로 한다. 즉, RF1의 펄스 온의 듀티비가 90 %이면, RF1이 OFF인 상태에서 RF2의 출력을 RF2의 설정 출력의 90 % 이하로 하고, RF1의 펄스 온의 듀티비가 50 %이면, RF2의 출력을 RF2의 설정 출력의 50 % 이하로 한다.
여기서, RF1 및 RF2의 설정 출력이라 함은 RF1 및 RF2를 각각 펄스 제어할 때의 파워 출력이 높은 쪽의 출력을 말한다.
또한, RF1의 펄스 온의 듀티비(％)은, ((RF1 온의 기간)/(RF1 온의 기간+RF1 오프의 기간))×100으로 표시된다. 본 실시예에 있어서, RF1의 펄스 온의 듀티비는, 예를 들면, 약 50 % ∼ 약 98 %으로 한다.
다음으로, 본 실시예에 있어서의 변형예에 대해서 설명한다.
도 ４a 및 도 4b는 도 ３에 있어서의 RF1의 온/오프 제어(펄스 제어)와 출력 파형의 관계를 나타내는 도면이다. 도 4a에 도시된 바와 같이, RF1이 온인 경우에 사전결정된 설정 출력 전력, 예를 들면, 500 W가 출력되고, RF1이 오프인 경우에는 전력은 출력되지 않고, 출력 전력이 0으로 됨을 알 수 있다. 도 4b는, RF1의 온/오프시의 파형을 나타내고 있다.
본 실시예에 있어서, RF1의 펄스 제어는 온/오프 제어뿐만 아니라, 그것의 출력이 설정 출력에 대하여 소정 비율의 값이 되도록 제어하는 것도 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 RF1의 출력을 설정 출력에 가까운 하이 레벨 및 출력 0에 가까운 로우 레벨로 제어할 경우의 펄스 제어와, 출력 파형의 관계를 도시하는 도면이다. 도 5a에서 RF1의 출력이 설정 출력 전력 400 W(하이 레벨)과, 예를 들면, 설정 출력 전력의 25 %인 100 W(로우 레벨)로 펄스식으로 변경되고 있고, 도 5b에서 하이 레벨과 로우 레벨에 대응하는 출력 파형이 표시되고 있다. 이렇게, 하이 레벨과 로우 레벨로 펄스식으로 변경되는 RF1의 출력에 대하여, RF1이 플라즈마 발생에 관여하지 않는 로우 레벨인 경우에는, RF2를 오프하거나 또는 그 출력을 RF2의 설정 출력보다도 감소시키도록 제어한다.
이것에 의해서도, RF2에 있어서의 고주파 전력의 Vpp가 증대하는 것을 방지하고, 이상 방전 등의 문제발생을 피하고, 정상적인 처리를 실행할 수 있다.
본 실시예에 있어서, RF1의 출력인 여기용 고주파 전력의 펄스 주파수는 100 Hz∼100 kHz 범위에서 변동하는 것이 바람직하다. 이 때, 가장 짧은 주기는 약 10 ㎲, 가장 긴 주기는 약 10 ㎳가 된다. 또한, RF2의 출력인 바이어스용 고주파 전력이 변동하는 펄스 주파수는 1Hz∼1kHz인 것이 바람직하다. 이 때, 가장 짧은 주기는 1㎳, 가장 긴 주기는 1sec가 된다.
이와 같이, 상기 기판 처리 방법의 제 １ 실시예 및 변형예에 있어서, RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소시키도록 제어할 때의 조건은, RF1의 출력 상태에 의해 정의되는데, 그 출력 상태는 RF1이 오프인 경우(제 １ 실시예) 또는 RF1이 플라즈마 발생에 관여하지 않는 로우 레벨인 경우(변형 예)이다.
한편, 상기한 실시예와 같은 펄스 플라즈마에서는, RF1이 오프된 직후 또는 RF1이 플라즈마 발생에 관여하지 않는 로우 레벨로 내려진 직후는, 애프터글로우 플라즈마로서 플라즈마가 잔류하고 있는 상태로 되어 있다.
따라서, RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소시키도록 제어할 경우의 조건을, RF1의 출력 상태가 아니라 처리실(22)내의 상태로 정의하면, 플라즈마가 없는 상태인 경우 또는 애프터글로우 플라즈마의 상태의 경우라고 바꿔 말할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 관한 기판 처리 방법의 제 ２ 실시예에 대해서 설명한다.
도 ６은 본 발명에 관한 기판 처리 방법의 제 ２ 실시예의 타이밍도이다. 본 실시예는 RF1과 RF2를 모두 펄스 제어할 경우이며, RF1의 펄스 주기가 RF2의 펄스 주기보다 크게 설정되었을 경우를 나타내는 것이다.
도 ６에서, 우선, RF1이 소정의 주기로 온/오프 제어된다. RF1이 온인 경우, RF1으로부터 소정 파형의 출력이, 예를 들면, 상부 전극(24)에 인가된다. 도 ６ 중에서 상측의 파선 박스 내 도시된 제어가 참고예이며, 도 ６ 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 제어가 본 실시예에 있어서의 제어다.
지금, RF1의 펄스 주기는 RF2의 펄스 주기보다 크게 설정되어 있으므로, 상측의 파선 박스 내 도시된 참고예에 의한 제어에서는, RF2이 두 번 온/오프되는 동안 RF1은 온인채로이다. 그러나, 그 후, RF1이 오프 상태이고 RF2가 온 상태인 경우가 있고, 이 경우에 RF2의 고주파 전력에 있어서의 Vpp(진폭)가 커져 이상 방전 등의 원인이 되고 있었다.
따라서, 본 실시예에 있어서는, 도 ６ 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 것과 같이, RF1이 오프인 범위에 있어서는 RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소시키도록 제어한다.
이렇게 함으로써, RF2에 있어서의 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, RF1이 설정 출력인 경우에 있어서의 RF2의 고주파 전력의 진폭(Vpp)을 넘는 것을 방지하여 처리실(22)내에서 이상 방전 등의 문제가 발생하는 것을 피하고, 정상적인 처리를 실행할 수 있다. 또한, RF1을 펄스 제어함에 따른 플라즈마 발생시의 가스 해리 억제 효과 및 RF2를 펄스 제어함에 의한 반응 생성물의 배기 시간의 최적화를 도모하는 효과도 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서, RF2의 출력을 감소시키는 정도는 상기 제 １ 실시예의 경우와 마찬가지이다. 또한, 상기 실시예와 같이 RF1의 출력을 온/오프할뿐만 아니라, RF1의 출력을 하이 레벨과, 출력 0에 가까운 로우 레벨로 펄스식으로 전환하도록 제어하고, 이것에 대응해서 RF2의 출력을 제어하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시예에 있어서도, RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소시키도록 제어할 경우의 조건을 플라즈마가 없는 상태의 경우 또는 애프터글로우 플라즈마의 상태의 경우로 바꿔 말할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ３ 실시예에 대해서 설명한다.
도 ７은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ３ 실시예의 타이밍도이다. 본 실시예는 RF2가 항상 온인 상태에서, RF1만을 펄스 제어할 경우를 나타내는 것이다.
도 ７에 있어서, RF1이 소정의 등간격으로 온/오프 제어되고, RF1이 온인 경우, RF1으로부터 소정 파형의 출력이, 예를 들면, 상부 전극(24)에 인가된다. 도 ７ 중에서 상측의 파선 박스 내 도시된 제어가 참고예에 의한 것이고, 도 ７ 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 제어가 본 실시예에 있어서의 제어이다.
RF1은 소정의 등간격으로 온/오프 제어되지만, RF2은 온 상태인 채이므로, RF1이 오프인 상태에서 RF2가 온 상태가 될 경우가 발생한다. 이 경우에 RF2의 고주파 전력의 Vpp(진폭)이 커져 이상 방전 등의 원인이 되고 있었다.
따라서, 본 실시예에 있어서는, 도 ７ 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 것과 같이, RF1이 오프인 범위에 있어서는, RF의 출력을 감소시키도록 제어한다. 이것에 의해, RF2의 고주파 전력의 Vpp가, RF1이 설정 출력인 경우에 있어서의 RF2의 고주파 전력의 Vpp를 넘지 않도록 제어하고, 바이어스용 고주파 전력을 정상적으로 보지할 수 있다. 또한, RF1을 펄스 제어함에 따른 플라즈마 발생시의 가스 해리 억제 효과도 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서, RF2의 출력을 감소시키는 정도는, 제 １ 실시예 등과 마찬가지로, RF1이 오프인 상태에서 RF2를 온으로 함에 따른 폐해를 방지할 수 있도록 설정된다. 즉, RF2의 고주파 전력의Vpp가 RF1이 온인 경우의 RF2의 고주파 전력의 진폭을 초과하지 않는 범위로 설정된다.
또한, 본 실시예에 있어서, 상술한 각 실시예와 같이 RF1의 출력을 온/오프시킬뿐만 아니라, RF1의 출력을 하이 레벨과, 출력 0에 가까운 로우 레벨로 펄스식으로 전환하도록 제어하고, 이것에 대응해서 RF2의 출력을 제어하도록 해도 좋다.
또한, 본 실시예에 있어서도, RF2를 오프로 하거나 또는 그 출력을 감소시키도록 제어할 경우의 조건을, 플라즈마가 없는 상태의 경우 또는 애프터글로우 플라즈마의 상태의 경우로 바꿔 말할 수 있다.
상기한 기판 처리 장치의 실시예에 있어서는, 비교적 높은 주파수를 가지는 고주파 전력을 출력하는 고주파 전력 인가 유닛(35)이 상부 전극(24)에 접속되고, 비교적 낮은 주파수를 가지는 고주파 전력을 출력하는 고주파 전력 인가 유닛(27)이 하부 전극(23)에 접속된 예를 나타냈다. 이것 대신에, 도 ８에 도시하는 바와 같이 비교적 높은 주파수를 가지는 고주파 전력을 출력하는 고주파 전력 인가 유닛(35)과, 비교적 낮은 주파수를 가지는 고주파 전력을 출력하는 고주파 전력 인가 유닛(27)을 함께 하부 전극(23)에 접속시켜도 좋다. 이 기판 처리 장치에 있어서도, 상기한 실시예에서 설명한 것 같은 효과를 발휘 할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 다른 실시예에 대해서 설명한다.
도 ９는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 ９에 있어서, 기판 처리 장치(50)는 바이어스 전압으로서 직류 전압을 적용하는 기판 처리 장치이며, 처리실(챔버)(22)과, 해당 챔버(22)내에 배치된 웨이퍼W가 탑재된 탑재대(23)와, 챔버(22)의 위 쪽에서 탑재대(23)와 대향하도록 배치된 샤워 헤드(24)와, 챔버(22)내의 가스 등을 배기하는 TMP(Turbo Molecular Pump)(25)와, 챔버(22)와 TMP(25)의 사이에 배치되어, 챔버(22)내의 압력을 제어하는 가변식 버터플라이 밸브로서의 APC(Adaptive Pressure Control) 밸브(26)를 갖는다.
탑재대(23)에는 고주파 전력인가 유닛(51) 및 DC 펄스 (전압) 인가 유닛(45)이 접속되고 있고, 고주파 전력 인가 유닛(51)은 비교적 높은 주파수, 예를 들면, 60 MHz의 고주파 전력을 여기용 전력으로서 탑재대(23)에 인가한다. 이에 따라, 탑재대(23)는 탑재대(23)와 샤워 헤드(24)의 사이의 처리 공간(S)에 고주파 전력을 방출하는 하부 전극으로서 기능한다. 또한, DC 펄스 인가 유닛(45)은 이온 주입용의, 예를 들면, 100∼1200 V의 바이어스용 직류 전압을 하부 전극(23)에 인가한다. 이 때, 직류 전압이 인가된 하부 전극(23)으로 처리 공간(S)에 있어서의 플라즈마 중의 양 이온이 주입된다. 이것에 의해, 처리 공간(Ｓ)내의 플라즈마 상태가 제어된다.
샤워 헤드(상부 전극)(24)는 원판 형상의 가스 공급부(30)로부터 이루어지고, 가스 공급부(30)는 버퍼실(32)을 가진다. 버퍼실(32)은 가스 통기 구멍(34)을 거쳐서 챔버(22)내에 연통한다.
고주파 전력 인가 유닛(51) 및 DC 펄스 인가 유닛(45)은 각각 리드선에 의해 제어부(60)와 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(60)는 고주파 전력 인가 유닛(51) 및 DC 펄스 인가 유닛(45)을 각각 독립적으로 소정의 타이밍으로 온/오프 제어한다. 여기서, 소정의 타이밍이란, 사전설정된 임의의 타이밍을 말하고, 예를 들면, 고주파 전력 인가 유닛(51)을 100㎲ 간격으로, 그리고 DC 펄스 인가 유닛(45)을 다른 1㎲ 간격으로 각각 반복해서 온/오프하는 것을 말한다. 이 경우, 간격을 순차적으로 또는 랜덤으로 변화시킬 수도 있다.
기판 처리 장치(50)의 챔버(22) 내에서는, 상술한 바와 같이, 하부 전극(23)이 처리 공간(S)으로 고주파 전력을 방출하는 것에 의해, 샤워 헤드(24)로부터 처리 공간(S)으로 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마로 변환하여 이온이나 래디컬을 발생시키고, 해당 이온이나 래디컬에 의해 웨이퍼W에 에칭 처리를 실시한다.
도 10은 도 ９의 고주파 전력 인가 유닛(51) 및 DC 펄스 인가 유닛(45)의 구성을 도시하는 도면이다. 도 10에서, 고주파 전력 인가 유닛(51)은 여기용 고주파 전원(61) 및 도시 생략한 정합기를 구비하고 있다. 또한, DC 펄스 인가 유닛(45)은 DC 전원(66) 및 도시 생략한 로우패스 필터를 구비하고 있다.
제어부(60)는 트리거 신호 발생기로 이루어지고, 고주파 전력 인가 유닛(51)에 대한 트리거 신호C는 고주파 전력 인가 유닛(51)의 여기용 고주파 전원(61)에 입력되고, DC 펄스 인가 유닛(45)에 대한 트리거 신호D는 DC 펄스 인가 유닛(45)의 DC 전원(66)에 입력된다.
그리고, 제어기(60)로부터의 트리거 신호C에 의해, 고주파 전력 인가 유닛(51)의 여기용 고주파 전원(61)은 플라즈마 발생용의 고주파 전력을 소정의 타이밍으로 출력한다. 또한, 제어기(60)로부터의 트리거 신호D에 의해, DC 펄스 인가 유닛(45)의 DC 전원(66)은, 하부 전극(23)에 인가하는 직류 전압을 소정의 타이밍으로 출력한다.
고주파 전력 인가 유닛(51)의 고주파 출력은 도시 생략한 정합기를 통해서 하부 전극(23)에 인가된다. 한편, DC 펄스 인가 유닛(45)의 출력 전압은 도시 생략한 로우패스 필터를 통해서 하부 전극(23)에 인가된다. 고주파 전력 인가 유닛(51)에 대한 트리거 신호C과, DC 펄스 인가 유닛(45)에 대한 트리거 신호D는, 제어기(60)내에서 타이밍 제어된다.
다음으로, 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ４ 실시예에 대해서 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 제 ４ 실시예의 타이밍도이다. 본 실시예는 기판을 탑재하는 하부 전극(23)에 인가되는 RF1과 바이어스용 직류 전압을 소정의 타이밍으로 펄스 제어할 경우를 나타내는 것이다.
도 11에서, 우선, RF1이 소정의 등간격으로 온/오프 제어된다. RF1이 온인 경우, RF1으로부터 소정 파형의 출력이 하부 전극(23)에 인가된다. 도 11 중에서 상측의 파선 박스 내 도시된 제어가 참고예에 의한 것이고, 도 11 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 제어가 본 실시예에 있어서의 제어이다.
지금, RF1의 펄스 주기는 DC의 펄스 주기보다 크게 설정되어 있고, 상측의 파선 박스 내 도시된 참고예에 의한 제어에서는, DC 펄스가 두 번 온/오프되는 동안 RF1은 온인 채로이다. 그러나, 계속되는 RF1이 오프인 상태에서 DC 펄스가 온 상태가 될 경우가 있고, 이 경우에 DC 펄스 회로로의 부하가 커져서 회로가 파손하는 우려가 있었다.
따라서, 본 실시예에 있어서는, 도 11 중에서 하측의 파선 박스 내 도시된 것과 같이, RF1이 오프인 범위에 있어서는 DC 펄스의 출력을 설정 값보다 감소시키도록 제어한다. 또, DC 펄스의 출력을 제로로 하지는 않는다. 이것에 의해, RF1이 오프인 상태에 있어서의 DC 펄스 회로에의 부하 증대를 피해서 DC 펄스 회로의 파손을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마를 생성하는 RF1 출력을 펄스 제어함에 의한 플라즈마 발생시의 가스 해리 억제 효과 및 DC를 펄스 제어함에 의한 이온에너지의 단색화를 도모하는 효과도 얻을 수 있다.
본 실시예에 있어서, RF1이 오프인 범위에서, DC 펄스의 출력을 감소시킬 경우의 감소의 정도는, RF1이 오프인 상태에서 DC 펄스를 온으로 함에 따른 폐해를 방지할 수 있도록 설정된다. 즉, RF1이 오프 상태일 때 RF1에 직류 전압을 인가함에 의한 발열량이, RF1이 설정 출력 상태일 때 RF1에 직류 전압을 인가했을 경우의 발열량을 넘지 않는 범위이면 좋다. 구체적으로는, DC 펄스 인가 유닛(45)의 출력을, 설정 출력에 대한 RF1의 펄스 온의 듀티비(％) 이하로 한다. 즉, RF1의 펄스 온의 듀티비가 90 %이면, DC 펄스 인가 유닛(45)의 출력을 설정 출력의 90 % 이하로 하고 RF1의 펄스 온의 듀티비가 50 %이면, DC 펄스 인가 유닛(45)의 출력을 설정 출력의 50 % 이하로 한다.
본 실시예에 있어서, 상기 실시예와 같이 RF1의 출력을 온/오프할뿐만 아니라, RF1의 출력을 하이 레벨과 출력 0에 가까운 로우 레벨로 펄스식으로 전환하도록 제어하고, RF1이 오프 또는 로우 레벨인 경우에 DC 펄스의 출력이 감소하도록 제어해도 좋다.
또한, 본 실시예에 있어서도, DC 펄스의 출력을 감소시키도록 제어할 경우의 조건을, 플라즈마가 없는 상태의 경우 또는 애프터글로우 플라즈마 상태인 경우로 바꿔 말할 수 있다.
상술한 각 실시예에 있어서, 플라즈마 처리가 실시되는 기판은 반도체 디바이스용의 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display)이나 FPD(Flat Panel Display) 등에 이용하는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이여도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은, 상술한 각 실시예의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를 시스템 혹은 장치에 공급하고, 그 시스템 혹은 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU 등)가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독해 실행함으로써도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 각 실시예의 기능을 실현하게 되고, 그 프로그램 코드 및 해당 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예를 들면, 플로피(등록상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CDRW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD+RW 등의 광디스크, 자기 테이프, 비휘발성의 메모리 카드, ＲＯＭ 등을 이용할 수 있다. 또는, 프로그램 코드를 네트워크를 통해 다운로드해도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행하는 것에 의해, 상술한 각 실시예의 기능이 실현될뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하고, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시예의 기능이 실현될 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비된 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 그 확장기능을 확장 보드나 확장 유닛에 구비된 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시예의 기능이 실현될 경우도 포함된다.
10 기판 처리 장치
22 처리실(챔버)
23 탑재대
24 샤워헤드
27 고주파 전력 인가 유닛
35 고주파 전력인가 유닛
40 제어부
45 DC 펄스 인가 유닛
50 기판 처리 장치
51 고주파 전력 인가 유닛
60 제어부

Claims (14)

  1. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 바이어스 전력 인가부를 가지는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍으로 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우(afterglow) 상태인 때에는, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전력 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 감소시킬 때, 상기 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스용 고주파 전력의 진폭(Vpp)을 넘지 않도록, 상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하는 시간 및 출력을 감소시키는 시간의 합계는, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 시간의 합계보다 긴 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력 인가부의 온 상태/오프 또는 출력 감소 상태를 소정의 타이밍으로 실행해서 상기 바이어스용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 상기 바이어스 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz로 하고 상기 바이어스 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 1Hz∼1kHz로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 고주파 전력을 인가하는 바이어스 전력 인가부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍으로 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전력 인가부를 오프로 하거나 또는 그 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전력 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.

  8. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 직류 전압을 인가하는 바이어스 전압 인가부를 가지는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍으로 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전압 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시킬 때, 상기 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 하부 전극에 인가된 직류 전압에 기인하는 발열량을 넘지 않도록, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 감소시키는 시간은, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 시간의 합계보다 긴 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 인가부의 출력의 감소를 소정의 타이밍으로 실행해서 상기 하부 전극에 인가되는 직류 전압이 간헐적으로 변화되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기와, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력을 변화시키는 펄스 주기를 다르게 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100Hz∼100kHz로 하고 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이 변화되는 펄스 주파수를 100kHz∼1MHz로 하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 기판을 수용하는 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어 상기 기판을 보지하도록 형성된 하부 전극과, 상기 수용실내에 가스 여기용 고주파 전력을 인가하는 여기 전력 인가부와, 상기 하부 전극에 바이어스용 직류 전압을 인가하는 바이어스 전압 인가부를 가지는 기판 처리 장치에 있어서,
    상기 여기 전력 인가부의 출력을 소정의 타이밍으로 변경해서 상기 가스 여기용 고주파 전력이 간헐적으로 변화되도록 제어하고, 또한, 상기 여기 전력 인가부의 제어에 의해 상기 수용실내에 플라즈마가 없는 상태 또는 애프터글로우 상태인 때에는, 상기 바이어스 전압 인가부의 출력이, 상기 여기 전력 인가부의 출력이 설정 출력인 경우에 있어서의 상기 바이어스 전압 인가부의 출력보다 감소하도록 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는
    기판 처리 장치.

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