KR20160014543A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

챔버 내의 전극에 타겟으로서 기능하는 막을 성막하고, 성막된 막을 스퍼터링하는 것을 목적으로 한다.
기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원과, 상기 제 2 전극에 직류 전력을 공급하는 직류 전원과, 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급원을 갖되, 상기 제 2 전극은, 제 1 가스와 상기 제 1 고주파 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 성막되는 반응 생성물의 막을 갖고, 상기 제 2 전극은, 제 2 가스와 상기 제 1 고주파 전력과 상기 직류 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 타겟으로 되는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
타겟재에 대해서 직류 전력을 인가하고, 타겟재를 스퍼터링하여 막을 성막하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2를 참조). 예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 타겟재에 대해서 펄스 형상의 직류 전력을 인가함으로써, 컨택트홀이나 스루홀, 배선 홈 등의 내벽면에 대해서 막을 성막하는 스퍼터 성막 방법이 개시되어 있다.
일본 공개 특허 공보 제 2009－280916 호 일본 공개 특허 공보 제 2004－266112 호
그렇지만, 특허 문헌 1, 2에서는, 챔버 내에 배치한 타겟재에 대해서 스퍼터링이 실행되기 때문에, 챔버 내에 미리 배치하기에 적합한 타겟재를 갖지 않는 막에 대해서, 상기 스퍼터 성막 방법을 사용하는 것은 곤란하다.
예를 들면, 카본(C)과 불소(F)를 포함하는 막과 같이 챔버 내에 미리 배치하기에 적합한 타겟재를 갖지 않는 막에 대해서 스퍼터링에 의한 성막이 요망된다.
상기 과제에 대해서, 일측면에서는, 본 발명은, 챔버 내의 전극에 타겟으로서 기능하는 막을 성막하고, 성막된 막을 스퍼터링하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일형태에 따르면, 기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원과, 상기 제 2 전극에 직류 전력을 공급하는 직류 전원과, 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급원을 갖고, 상기 제 2 전극은, 제 1 가스와 상기 제 1 고주파 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 성막되는 반응 생성물의 막을 갖고, 상기 제 2 전극은, 제 2 가스와 상기 제 1 고주파 전력과 상기 직류 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 타겟이 되는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
일형태에 따르면, 챔버 내의 전극에 타겟재로서 기능하는 막을 성막하고, 성막된 막을 스퍼터링할 수 있다.
도 1은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전체 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 2은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법의 일례를 나타내는 플로우차트.
도 3은 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법의 효과의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일실시 형태에 따른 직류 전압 인가 시간과 마스크의 폭의 관계를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복의 설명을 생략한다.
[플라즈마 처리 장치의 전체 구성]
우선, 본 발명의 일실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 전체 구성에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 예를 들어 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형의 챔버(12)를 가지고 있다. 챔버(12)는 접지되어 있다. 챔버(12)의 상부는 개구되고, 그 개구에는 절연체(14)를 사이에 두고 상부 전극(15)이 설치되어 있다. 이것에 의해, 챔버(12)의 통로를 막는 덮개가 형성된다.
챔버(12) 내에는, 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라 칭함)를 탑재하는 탑재대(20)가 설치되어 있다. 탑재대(20)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지며, 도시하지 않는 절연성의 유지부를 거쳐서 챔버(12)에 지지되어 있다. 탑재대(20)의 상면에는 웨이퍼(W)를 탑재하는 정적 척(22)이 설치되어 있다. 정적 척(22)은, 정적 척(22) 내부의 전극판(22a)에 직류 전력을 인가함으로써 발생하는 쿨롱 힘에 의해 웨이퍼(W)를 탑재대(20)에 정전 흡착하여, 유지한다. 웨이퍼(W)의 주연부에는 포커스 링(26)이 설치되어 있다. 포커스 링(26)은 실리콘이나 석영에 의해 형성되어 있다.
탑재대(20)에는, 도시하지 않는 정합기를 통해서 고주파 전력원(28)이 접속되어 있다. 고주파 전력원(28)은, 예를 들어 400kHz 이상의 바이어스용의 고주파 전력 RF(LF)를 탑재대(20)에 인가한다. 이것에 의해, 탑재대(20)는 하부 전극으로서도 기능한다.
챔버(12)의 천정부에는, 상부 전극(15) 및 상부 전극(15)을 지지하는 전극 지지체(16)가 설치되어 있다. 상부 전극(15)은, 탑재대(20)와 대향하고, 그 대향면에는 다수의 가스 구멍(15a)이 설치되어 있다. 상부 전극(15)은, 예를 들면 Si, SiC, 석영 등의 부재로 형성되어 있다. 전극 지지체(16)는, 상부 전극(15)을 지지하고, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 부재로 형성되어 있다.
가스 공급원(32)으로부터 출력된 가스는, 가스 확산실(30)을 지나 다수의 가스 구멍(15a)으로부터 챔버(12) 내로 샤워 형태로 공급된다. 이것에 의해, 상부 전극(15)은 샤워 헤드로서도 기능한다.
상부 전극(15)에는, 고주파 전력원(18)으로부터 도시하지 않는 정합기를 통해서 예를 들어 60 MHz의 플라즈마 생성용의 고주파 전력 RF(HF)가 인가된다. 이것에 의해, 고주파 전력원(18)으로부터의 고주파 전력은 탑재대(20)와 샤워 헤드의 사이에 용량적으로 인가된다. 고주파 전력원(18)은 고주파 전력원(28)보다 높은 주파수의 고주파 전력을 공급한다.
또, 하부 전극(탑재대(20))은 웨이퍼(W)를 탑재하는 제 1 전극의 일례이다. 또 , 상부 전극(15)은 하부 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극의 일례이다. 또, 고주파 전력원(18)은 상부 전극(15)에 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원의 일례이다. 또, 고주파 전력원(28)은 제 1 고주파 전력보다 낮은 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하는 제 2 고주파 전원의 일례이다.
후술되는 스퍼터 처리는, 직류 전원(19)으로부터 공급되는 직류(DC) 전력을 상부 전극(15)에 인가하여 실행된다. 이 경우, 상부 전극(15)은 실리콘(Si)재로 형성되는 것이 바람직하다. 한편, 상부 전극(15) 상에, 예를 들면, 400 kHz 정도의 바이어스용의 고주파 전력을 인가하여 스퍼터 처리를 실행하도록 해도 좋다. 이 경우, 상부 전극(15)은 반드시 실리콘으로 형성될 필요는 없고, 석영을 이용해도 좋다. 또, 직류 전원(19)은 상부 전극(15)에 직류 전력을 공급하는 직류 전원의 일례이다.
탑재대(20)의 측벽과 챔버(12)의 측벽의 사이에는 배기로(34)가 형성되어 있다. 배기로(34) 내에는 배플판(36)이 설치되어, 가스의 흐름을 조정하도록 되어 있다. 챔버(12) 내의 가스는, 배기로(34)를 지나서 도시하지 않는 배기 장치에 의해 챔버(12) 밖으로 배기되고, 이것에 의해, 챔버(12) 내를 소정의 진공도까지 감압한다.
플라즈마 처리 장치(10)에는, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(200)가 설치되어 있다. 제어부(200)는, CPU(Central Processing Unit)(205), ROM(Read Only Memory)(210), RAM(Random Access Memory)(215) 및 HDD(Hard Disk Drive)(220)을 가지고 있다. CPU(205)는, 각종 레시피에 따라서, 후술되는 플라즈마 처리를 실행한다. 레시피에는, 각 프로세스에 대한 장치의 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스의 배기), 고주파 전력이나 전압, 각종 프로세스 가스 유량, 챔버 내 온도(상부 전극 온도, 챔버의 측벽 온도, ESC 온도 등) 등이 기재되어 있다. 또, 레시피는, RAM(215)나 HDD(220)나 도시하지 않는 반도체 메모리에 기억되어도 좋다. 또, 레시피는, CD－ROM, DVD 등의 가반성의 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 보존되어도 좋다.
이상, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)의 전체 구성에 대해 설명했다. 이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 우선, 웨이퍼(W)가, 챔버(12)에 설치된 게이트 밸브(40)로부터 반입되어, 정적 척(22) 상에 유지된다. 이 상태에서, 가스와 고주파 전력이 공급되고, 생성된 플라즈마에 의해 후술되는 (1) 상부 전극으로의 성막 처리, (2) 스퍼터에 의한 웨이퍼(W)로의 성막 처리, (3) 에칭 처리, (4) 웨이퍼리스 드라이 클리닝 처리가 동일 챔버(12) 내에서 차례로 실행된다.
(1) 상부 전극으로의 성막 처리
본 실시 형태에 따른 상부 전극(15)으로의 성막 처리에서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(15)에 성막용의 가스(제 1 가스)와 고주파 전력 RF(HF)를 공급함으로써 플라즈마를 생성한다. 플라즈마의 작용에 의해, 주로 상부 전극(15)의 하면에 반응 생성물의 막이 성막된다.
본 실시 형태에서는, 상부 전극(15)과 탑재대(20) 간의 갭은 80 mm이상으로 설정되어 있다. 이와 같이 갭을 80 mm 이상으로 넓게 설정함으로써, 챔버(12) 내가 고압 상태(예를 들면, 13.3 Pa 이상)인 경우에는, 가스 밀도가 증가하고 기체 분자의 평균 자유 행정이 짧아져, 분자 간의 충돌 빈도가 높아진다. 플라즈마 내부의 래디칼 및 이온간 등의 충돌 빈도도 높아지기 때문에, 플라즈마는 불활성화되어 버려 확산을 할 수 없게 되기 때문에 플라즈마는, 주로 상부 전극(15)의 부근에서 생성된다. 따라서, 플라즈마로부터 생성되는 반응 생성물의 대부분은, 탑재대(20)와 대향하는 상부 전극(15)의 플라즈마 면에 퇴적하고, 웨이퍼(W)의 표면까지 도달하지 않는다. 이것에 의해, 상부 전극(15) 상에 반응 생성물의 막을 성막 할 수 있다.
상부 전극(15)에 성막하는 반응 생성물은, 실리콘(Si) 막, 카본(C) 막, 카본(C)과 불소(F)를 포함하는 막(이하, 「CF계 막」이라 한다.), SiO2 막 등의 실리콘 함유막, 카본 함유막 등일 수 있다.
예를 들면, CF계 막을 상부 전극(15) 상에 성막하는 경우, 챔버(12) 내에 공급되는 가스로서는, C4F8 가스, CHF3 가스 및 CH2F2 가스의 단일 가스, 혹은, 이들 중 적어도 하나의 가스를 포함하는 혼합 가스를 일례로서 들 수 있다.
특히, CF계 막은, 챔버(12) 내에 미리 배치하기에 적합한 타겟재가 존재하지 않는다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 챔버(12) 내에 CF계 막을 성막한 후, 동일 챔버(12) 내에서 CF계 막을 스퍼터링함으로써 타겟재의 재질에 관계없이 스퍼터 처리를 가능하게 하는 것을 하나의 특징으로 한다.
또, 상부 전극(15)이 석영(SiO2)의 경우, 반응 생성물의 막을 Si막 또는 Si함유막으로 함으로써, SiO막을 웨이퍼(W) 상에 성막할 수 있다.
(2) 스퍼터링에 의한 웨이퍼(W)로의 성막 처리
스퍼터링에 의한 웨이퍼(W)로의 성막 처리에서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(15)에 스퍼터용의 가스(제 2 가스)와 고주파 전력 RF(HF)와 직류 전력을 공급함으로써 플라즈마를 생성한다. 플라즈마의 작용에 의해 (특히, 플라즈마 내의 이온의 주입에 의해) 상부 전극(15) 상에 성막된 반응 생성물의 막이 스퍼터링된다. 이것에 의해, 챔버(12) 내에서 상부 전극(15)에 반응 생성물의 막을 성막한 후, 동일한 챔버(12) 내에서 상부 전극(15) 상의 반응 생성물의 막이 스퍼터링된다. 스퍼터링된 반응 생성물은 탑재대(20)에 탑재된 웨이퍼(W) 상에 퇴적하고, 이것에 의해, 균일성이 높은 박막이 성막된다.
챔버(12) 내에 공급되는 스퍼터용의 가스로서는, 아르곤(Ar) 가스의 단일 가스, 또는 아르곤 가스와 수소(H2) 가스의 혼합 가스 등의 불활성 가스의 단일 가스 또는 혼합 가스를 들 수 있다.
상부 전극(15)에 인가되는 직류 전력의 값을 제어함으로써, 상부 전극(15)의 하면 및 챔버(12)의 내벽에 형성되는 시스의 두께를 제어할 수 있다. 예를 들면, 직류 전력치를 상부 전극(15)에 인가하면, 직류 전력치를 인가하지 않는 경우와 비교해서 시스의 두께를 두껍게 할 수 있다. 또, 직류 전력치를 크게 할수록 시스의 두께를 두껍게 할 수 있다. 시스의 두께가 두꺼워질수록 시스 전압이 높아져, 플라즈마 내의 이온이 시스 내에서 가속된다. 이 결과, 이온을 상부 전극(15)의 표면에 물리적으로 강하게 충돌시킬 수 있어 스퍼터의 효력이 상승한다. 일반적으로, 시스의 두께는, 가속 전압(DC 전압 또는 1 MHz보다 낮은 주파수의 고주파 전력 RF(LF)), 플라즈마 밀도, 플라즈마의 전자 온도에 의해서 정해진다. 따라서, 본 실시 형태와 같이, 직류 전력치의 제어에 의해 시스 전압을 조작함으로써, 스퍼터를 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)에서는, CF계 막과 같이 챔버(12) 내에 미리 배치하기에 적합하지 않은 막이 타겟재로서 상부 전극(15) 상에 성막된다. 다음에, 상부 전극(15) 상의 막이 스퍼터링되고, 상부 전극(15)으로부터 이탈한(떨어져 나온) 상부 전극(15) 상의 막 내의 원자나 분자가 상부 전극(15)과 탑재대(20)의 사이를 날아가, 웨이퍼(W)까지 도달하여 웨이퍼(W) 상에 부착하고, 웨이퍼(W) 상에서 막을 형성한다.
예를 들면, 웨이퍼(W) 상에 레지스트막의 패턴이 형성되어 있는 경우, 스퍼터링에 의해 상부 전극(15) 상의 막으로부터 이탈한 원자나 분자가 날아와서, 그 레지스트막 상에 막이 성막된다. 이것에 의해, 레지스트막의 폭을 생성된 막의 두께만큼 넓힐 수 있다. 예를 들면, 반응 생성물의 막이 CF계 막인 경우, 레지스트막 상에는 CF계 막이 성막된다. 또, 레지스트막 상에 형성된 막은 균일한 박막이다. 이것에 의해, 다음 공정으로 레지스트막을 마스크로 한 에칭 처리가 실행되는 경우에는, 레지스트막의 폭이 넓어진 것만큼, 에칭되는 홀의 지름이나 라인의 폭은 좁아져, 미세 가공이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 타겟재가 되는 반응 생성물의 막을 상부 전극(15)에 성막한 후, 그 막을 스퍼터링함으로써 웨이퍼(W)측에 확산한 분자 등에 의해 웨이퍼(W)상에 균일한 박막을 성막한다. 이것에 대해서, CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의해 웨이퍼(W)상에 직접, 소망의 막을 성막하는 것도 생각할 수 있다.
미세 가공의 방법의 하나로서, 리소그래피로 형성된 패턴보다 더 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능한, 패턴의 쉬링크(shrink) 기술이 알려져 있다. 이 기술에서는, 퇴적성의 에칭 가스에 의한 플라즈마 에칭에 의해서, 형성된 패턴상에 소망의 퇴적물을 퇴적하면서, 패턴의 에칭을 행한다. 이것에 의해 에칭한 홀의 직경이나 라인의 폭을 작게 할 수 있다. 그렇지만, 플라즈마 에칭에 의해 퇴적되는 퇴적물에서는, 퇴적물의 부착에 이방성이 있고, 또한, 패턴의 소밀(疎密)에 의해 퇴적량에 편차가 생겨 버린다. 구체적으로는, 패턴의 소(疎) 부분은 퇴적량이 많아져 막의 두께가 두꺼워지고, 패턴의 밀(密) 부분은 퇴적량이 적게 되어 막의 두께가 얇아진다고 하는 과제가 있다. 이와 같이 불균일의 막이 형성되면, 다음 공정에서의 에칭에의 영향이 크고, 근년 및 장래의 웨이퍼(W)의 추가적인 미세 가공의 수요에 대응하기에는 곤란한 면이 있다고 예측된다.
특히 근년 추가적인 미세화의 요구는 높고, 또 ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors)에 따르면 해마다 미세화가 진행된다고 예측된다. 이것에 대해서, 퇴적성의 에칭 가스를 이용하여 에칭하면서 성막하는 기술로는, 미세화의 요구를 만족시키는 균일한 막을 성막하는 것은 곤란하게 되어 있다.
또, 최신의 ArF 액침 노광 기술에서는 라인의 hp(Half Pitch)가 40nm 정도인 가공이 한계의 사이즈라고 생각되고, 추가적인 미세한 패턴을 형성하기 위해서, 근래에는 이른바 더블 패터닝 등의 수법이 도입되고 있다. 이와 같이 ITRS나 시장의 수요로부터 리소그래피로 형성된 패턴보다 더 미세한 패턴을 형성하는 쉬링크 기술이 중요해지고 있다.
(3) 에칭 처리
그래서, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10)는, 동일 챔버(12) 내에서 타겟의 성막 처리와 스퍼터 처리를 이용한 쉬링크 기술을 실현한다. 이것에 의해, 레지스트막 상에 균일한 막을 성막하고, 다음 공정인 에칭 처리에 있어서 미세화의 요구를 만족시키는 에칭을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는, 더블 패터닝 기술을 이용하여 미세화된 레지스트막에 수nm ~ 수십nm 정도의 균일한 막을 형성함으로써, 더블 패터닝 기술을 이용한 미세 가공에 더 미세화를 도모하는 기술로서 적합하다.
(4) 웨이퍼리스 드라이 클리닝 처리
에칭된 웨이퍼(W)의 반출 후, 웨이퍼리스 드라이 클리닝 처리(WLDC)를 실행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 챔버(12) 내의 CF막은 O2 플라즈마로 클리닝할 수 있다. 또, (1) ~ (4)의 처리는 모두 동일한 플라즈마 처리 장치(10) 내에서 실행된다.
[플라즈마 처리 방법]
다음에, 이상으로 설명한 (1) ~ (4)의 플라즈마 처리를 포함한 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해서, 도 2를 참조하면서 설명한다. 또, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 도 1의 플라즈마 처리 장치(10) 또는 그 외의 플라즈마 처리 장치에 대해 실행 가능하다.
본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법이 개시되면, 우선, 웨이퍼(W)가 챔버(12) 내에 반입되고, 탑재대(20)에 탑재된다(스텝 S10).
다음에, C와 F를 포함한 가스(CF계 가스)가 챔버(12) 내에 도입되고, 상부 전극(15)에 고주파 전력 RF(HF)가 인가된다(스텝 S12). 이것에 의해, CF계 가스로부터 C나 F의 래디칼이나 이온을 포함한 플라즈마가 생성된다.
다음에, 생성된 플라즈마에 의해 상부 전극(15) 상에 CF계 막이 성막된다(스텝 S14).
다음에, 아르곤(Ar) 가스가 챔버(12) 내에 도입되고, 상부 전극(15)에 고주파 전력 RF(HF)와 직류 전력(DC)이 인가된다(스텝 S16). 이것에 의해, 아르곤 가스로부터 플라즈마가 생성된다.
다음에, 생성된 플라즈마에 의해 상부 전극(15) 상의 CF계 막이 스퍼터링된다(스텝 S18).
다음에, 스퍼터링에 의해 CF계 막으로부터 이탈한 원자나 분자가 날아와서 웨이퍼(W) 상에 부착하고, 이것에 의해, 웨이퍼(W)에 형성된 레지스트막(마스크) 상에 CF계의 박막이 형성된다(스텝 S20). 예를 들면, 도 3에는, 웨이퍼(W) 상에 형성된 적층막의 일례가 도시되어 있다. 여기에서는, 웨이퍼(W) 상에 유기막(130), 반사 방지막(120), 패턴이 형성된 ArF 레지스트막(110)이 형성되어 있다. ArF 레지스트막(110)은 마스크로서 기능한다. 도 3에서는, 일례로서 ArF 레지스트막(110) 상에 수nm의 Si막의 박막이 형성되어 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법으로는, 균일성이 높은 수nm 정도의 박막을 성막할 수 있다. 도 4에는 직류 전압의 인가 시간과 마스크의 폭의 관계를 나타낸다. 이것에 의하면, 직류 전압을 약 30초 인가함으로써, 마스크에 2.5nm 정도의 박막을 형성할 수 있고, 마스크의 폭을 5nm 정도 넓힐 수 있다. 이와 같이 하여 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에서는, 웨이퍼(W) 상에 패턴 형성된 마스크에 균일한 박막을 형성함으로써 마스크의 폭(W)을 제어하고, 다음 공정의 에칭에 있어서의 추가적인 미세화를 가능하게 한다.
도 2로 돌아와서, 다음에, 에칭 처리가 실행된다(스텝 S22). 에칭 처리 후, 웨이퍼(W)가 챔버(12)로부터 반출된다(스텝 S24). 다음에, 웨이퍼리스 드라이 클리닝 처리가 실행되고(스텝 S26), 본 처리가 종료한다.
이상, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 대해 설명했다. 다만, 이상으로 설명한 플라즈마 처리 방법은 일례이다. 예를 들면 스텝 S16에서는, 상부 전극(15)에 플라즈마 생성용의 고주파 전력 RF(HF)와 직류 전력을 인가했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 S16에서 상부 전극(15)에 플라즈마 생성용의 고주파 전력 RF(HF)를 인가하고, 또한 직류 전력 대신에 상부 전극(15)에 저주파 전력을 인가해도 좋다.
[효과의 예]
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 따르면, 상부 전극(15) 상에 스퍼터의 타겟재로서 기능하는 막을 성막하고, 그 막을 스퍼터링함으로써 웨이퍼(W)에 형성된 패턴상에 균일성이 있는 박막을 성막할 수 있다. 이것에 의해, 마스크의 폭을 제어하고, 다음 공정에서 제어된 마스크를 이용하여 웨이퍼(W)에 미세 가공을 실시할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에서는, 챔버 내에 미리 배치하기에 적합한 타겟재를 갖지 않는 막에 대해서도 상술한 바와 같이 상부 전극 상에 소망의 막을 성막함으로써, 타겟재의 재질과 관계없는 스퍼터링이 가능해진다.
또, CVD에 의한 성막으로는, 패턴의 소밀에 의해 성막하는 막의 두께에 불균형이 생기고, 근년 및 향후의 미세화의 요구에 대응한 웨이퍼(W)의 미세 가공이 곤란하게 되는 것이 예상된다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법으로는, 패턴의 소밀과 관계없이, 균일성이 있는 박막을 성막할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 의하면, 근년 및 향후의 추가적인 미세화의 요구에 대응하여 웨이퍼(W)에 미세 가공을 실시할 수 있다.
또, 상부 전극(15)에서의 성막 처리, 스퍼터 처리, 에칭 처리 및 클리닝 처리를 모두 동일한 플라즈마 처리 장치(10)의 챔버(12) 내에서 행할 수 있어, 장치 비용을 줄일 수 있다.
이상, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법은 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다.
예를 들면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 방법을 실시 가능한 플라즈마 처리 장치는, 용량 결합형 플라즈마(CCP : Capacitively Coupled Plasma) 장치뿐만 아니라, 그 외의 플라즈마 처리 장치이어도 좋다. 그 외의 플라즈마 처리 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma), 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP : Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 사이클론 공명 플라즈마(ECR : Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등을 들 수 있다.
또, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극에 제 1 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원을 구비한다. 이것에 더하여, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극에 직류 전력을 인가하는 직류 전원 및 하부 전극에 제 1 고주파 전력보다 낮은 주파수의 전력을 인가하는 고주파 전원의 적어도 어느 하나를 갖고 있으면 좋다.
또, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 의해 처리되는 기판은, 웨이퍼에 한정되지 않고, 예를 들면, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display) 용의 대형 기판, EL소자 또는 태양 전지용의 기판이어도 좋다.
10 : 플라즈마 처리 장치 12 : 챔버
15 : 상부 전극 16 : 전극 지지체
18 : 고주파 전력원 19 : 직류 전원
20 : 탑재대(하부 전극) 22 : 정적 척
26 : 포커스 링 28 : 고주파 전력원
32 : 가스 공급원 110 : ArF 레지스트막
120 : 반사 방지막 130 : 유기막
200 : 제어부

Claims (8)

  1. 기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원과,
    상기 제 2 전극에 직류 전력을 공급하는 직류 전원과,
    챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급원
    을 구비하되,
    상기 제 2 전극은, 제 1 가스와 상기 제 1 고주파 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 성막되는 반응 생성물의 막을 갖고,
    상기 제 2 전극은, 제 2 가스와 상기 제 1 고주파 전력과 상기 직류 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 타겟으로 되는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극에 상기 제 1 고주파 전력보다 낮은 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하는 제 2 고주파 전원을 갖고,
    상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링할 때, 상기 제 2 고주파 전력을 공급하는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 소정의 갭은 80mm 이상인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반응 생성물의 막은 카본(C)과 불소(F)를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 챔버 내에서 상기 제 2 전극에 상기 반응 생성물의 막을 성막한 후, 동일한 챔버 내에서 상기 스퍼터링된 반응 생성물에 의해 상기 제 1 전극에 탑재된 기판 상에 막을 성막하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하는 제 1 고주파 전원과,
    상기 제 1 전극에 상기 제 1 고주파 전력보다 낮은 주파수의 제 2 고주파 전력을 공급하는 제 2 고주파 전원과,
    챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급원
    을 구비하되,
    상기 제 2 전극은, 제 1 가스와 상기 제 1 고주파 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 성막되는 반응 생성물의 막을 갖고,
    상기 제 1 전극에 상기 제 2 고주파 전력을 공급하고,
    상기 제 2 전극은, 제 2 가스와 상기 제 1 고주파 전력과 상기 제 2 고주파 전력을 공급함으로써 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 타겟으로 되는
    플라즈마 처리 장치.
  7. 기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    챔버 내에 제 1 가스를 공급하고, 상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하고, 생성된 플라즈마에 의해서 반응 생성물의 막을 성막하는 공정과,
    상기 챔버 내에 제 2 가스를 공급하고, 상기 제 2 전극에 상기 제 1 고주파 전력과 직류 전력을 공급하고, 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 공정
    을 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  8. 기판을 탑재하는 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 대향해서 배치되는 제 2 전극을 소정의 갭으로 대향해서 배치한 플라즈마 처리 장치를 이용하여 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    챔버 내에 제 1 가스를 공급하고, 상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하고, 생성된 플라즈마에 의해서 반응 생성물의 막을 성막하는 공정과,
    상기 챔버 내에 제 2 가스를 공급하고, 상기 제 2 전극에 제 1 고주파 전력을 공급하고, 상기 제 1 전극에 제 2 고주파 전력을 공급하고, 생성된 플라즈마에 의해서 상기 반응 생성물의 막을 스퍼터링하는 공정
    을 포함하는 플라즈마 처리 방법.
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