KR20190125195A - 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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타츠로 오시타
가즈야 나가세키
신지 히모리
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 기판의 에칭률의 저하를 억제하고, 또한, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시키는 것을 목적으로 한다.
플라즈마 처리 방법은, 고주파 전원으로부터 고주파를 공급하는 공정과, 하나 이상의 직류 전원으로부터 하부 전극에 부극성을 갖는 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하고, 직류 전압을 인가하는 공정에서는, 직류 전압이 하부 전극에 주기적으로 인가되고, 직류 전압이 하부 전극에 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 각각의 주기 내에 있어서 직류 전압이 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율이 조정된다.

Description

플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING METHOD AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는, 일반적으로, 챔버 본체, 스테이지, 및 고주파 전원을 구비하고 있다. 챔버 본체는, 그 내부 공간을 챔버로서 제공하고 있다. 챔버 본체는, 접지되어 있다. 스테이지는, 챔버 내에 설치되어 있고, 그 위에 배치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 스테이지는, 하부 전극을 포함하고 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스를 여기시키기 위해서, 고주파를 공급한다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 하부 전극의 전위와 플라즈마의 전위의 전위차에 의해 이온이 가속되고, 가속된 이온이 기판에 조사된다.
플라즈마 처리 장치에서는, 챔버 본체와 플라즈마 사이에도 전위차가 발생한다. 챔버 본체와 플라즈마 사이의 전위차가 큰 경우에는, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아져, 챔버 본체로부터 파티클이 방출된다. 챔버 본체로부터 방출된 파티클은, 스테이지 상에 배치된 기판을 오염시킨다. 이러한 파티클의 발생을 방지하기 위해서, 특허문헌 1에서는, 챔버의 접지 용량을 조정하는 조정 기구를 이용하는 기술이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 조정 기구는, 챔버에 면하는 애노드와 캐소드의 면적 비율, 즉 A/C비를 조정하도록 구성되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치에서는, 기판에 조사되는 이온의 에너지를 높여 기판의 에칭률을 높이는 관점에서, 바이어스용의 직류 전압을 하부 전극에 공급하는 기술이 있다. 예컨대, 특허문헌 2에서는, 바이어스용의 직류 전압으로서 부극성을 갖는 직류 전압을 하부 전극에 주기적으로 인가하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 2의 기술에서는, 직류 전압의 주파수가 예컨대 1 ㎒ 이상으로 설정된 상태에서, 직류 전압의 듀티비를 50% 이상으로 조정함으로써, 기판에 조사되는 이온의 에너지를 높이는 것이 기재되어 있다. 여기서, 듀티비는, 직류 전압이 하부 전극에 인가되는 각각의 주기 내에 있어서 직류 전압이 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율이다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2008-53516호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 제4714166호 공보
본 개시는 기판의 에칭률의 저하를 억제하고, 또한, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시킬 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마 처리 장치에 있어서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 챔버를 제공하는 챔버 본체와, 상기 챔버 본체 내에 설치되고, 하부 전극을 포함하며, 기판을 지지하는 스테이지와, 상기 챔버에 공급되는 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 고주파를 공급하는 고주파 전원과, 상기 하부 전극에 인가되는 부극성을 갖는 직류 전압을 발생시키는 하나 이상의 직류 전원을 구비하고, 상기 플라즈마 처리 방법은, 상기 고주파 전원으로부터 고주파를 공급하는 공정과, 상기 하나 이상의 직류 전원으로부터 상기 하부 전극에 부극성을 갖는 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하며, 상기 직류 전압을 인가하는 공정에서는, 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 주기적으로 인가되고, 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 상기 각각의 주기 내에 있어서 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율이 조정된다.
본 개시에 의하면, 기판의 에칭률의 저하를 억제하고, 또한, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시킬 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계의 일 실시형태를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 직류 전원, 전환 유닛, 고주파 필터, 및 정합기의 회로 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다.
도 5는 플라즈마의 전위를 도시한 타이밍 차트이다.
도 6a는 DC 주파수와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 6b는 DC 주파수와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 6c는 DC 주파수와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 6d는 DC 주파수와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 7a는 DC 주파수와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 7b는 DC 주파수와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 7c는 DC 주파수와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 7d는 DC 주파수와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 다른 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다.
도 10은 또 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다.
도 11은 도 10에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다.
도 12는 도 10에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 다른 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다.
도 13은 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다.
도 14는 또 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다.
도 15는 파형 조정기의 일례를 도시한 회로도이다.
도 16의 (a)는 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 상부판의 챔버측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이고, 도 16의 (b)는 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 챔버 본체의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 17은 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 정전 척 상에 배치된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 18의 (a)는 제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서 구한, 상부판의 챔버측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 도시한 그래프이고, 도 18의 (b)는 제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서 구한, 챔버 본체의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 도시한 그래프이다.
도 19a는 듀티비와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 19b는 듀티비와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 19c는 듀티비와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 19d는 듀티비와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 19e는 듀티비와 기판에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 20a는 듀티비와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 20b는 듀티비와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 20c는 듀티비와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 20d는 듀티비와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 20e는 듀티비와 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는, 일반적으로, 챔버 본체, 스테이지, 및 고주파 전원을 구비하고 있다. 챔버 본체는, 그 내부 공간을 챔버로서 제공하고 있다. 챔버 본체는, 접지되어 있다. 스테이지는, 챔버 내에 설치되어 있고, 그 위에 배치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 스테이지는, 하부 전극을 포함하고 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스를 여기시키기 위해서, 고주파를 공급한다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 하부 전극의 전위와 플라즈마의 전위의 전위차에 의해 이온이 가속되고, 가속된 이온이 기판에 조사된다.
플라즈마 처리 장치에서는, 챔버 본체와 플라즈마 사이에도 전위차가 발생한다. 챔버 본체와 플라즈마 사이의 전위차가 큰 경우에는, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아져, 챔버 본체로부터 파티클이 방출된다. 챔버 본체로부터 방출된 파티클은, 스테이지 상에 배치된 기판을 오염시킨다. 이러한 파티클의 발생을 방지하기 위해서, 특허문헌 1에서는, 챔버의 접지 용량을 조정하는 조정 기구를 이용하는 기술이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 조정 기구는, 챔버에 면하는 애노드와 캐소드의 면적 비율, 즉 A/C비를 조정하도록 구성되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치에서는, 기판에 조사되는 이온의 에너지를 높여 기판의 에칭률을 높이는 관점에서, 바이어스용의 직류 전압을 하부 전극에 공급하는 기술이 있다. 예컨대, 특허문헌 2에서는, 바이어스용의 직류 전압으로서 부극성을 갖는 직류 전압을 하부 전극에 주기적으로 인가하는 기술이 개시되어 있다. 특허문헌 2의 기술에서는, 직류 전압의 주파수가 예컨대 1 ㎒ 이상으로 설정된 상태에서, 직류 전압의 듀티비를 50% 이상으로 조정함으로써, 기판에 조사되는 이온의 에너지를 높이는 것이 기재되어 있다. 여기서, 듀티비는, 직류 전압이 인가되는 각각의 주기 내에 있어서 직류 전압이 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율이다.
그런데, 직류 전압을 하부 전극에 주기적으로 인가하는 플라즈마 처리 장치에서는, 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간에 있어서, 플라즈마 중의 이온의 이동이 적어지기 때문에, 플라즈마의 전위가 높아지는 경우가 있다. 플라즈마의 전위가 높아지면, 플라즈마와 챔버 본체의 전위차가 커져, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아진다. 또한, 직류 전압의 주파수가 예컨대 1 ㎒ 이상으로 설정되면, 기판에 조사되는 이온의 에너지와 함께, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아지는 경향이 있다. 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아질수록, 챔버 본체로부터 방출되는 파티클의 양이 많아져, 기판의 오염이 촉진될 가능성이 있다. 이러한 배경으로부터, 기판의 에칭률의 저하를 억제하고, 또한, 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시키는 것이 기대되고 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계의 일 실시형태를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 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 원통 형상을 갖고 있다. 챔버 본체(12)는, 그 내부 공간을 챔버(12c)로서 제공하고 있다. 챔버 본체(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버 본체(12)는 접지 전위에 접속되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면, 즉, 챔버(12c)를 구획하는 벽면에는, 내플라즈마성을 갖는 막이 형성되어 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막, 또는, 산화이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다. 또한, 챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)이 챔버(12c)에 반입될 때, 또한, 기판(W)이 챔버(12c)로부터 반출될 때에, 기판(W)은 통로(12p)를 통과한다. 이 통로(12p)의 개폐를 위해서, 게이트 밸브(12g)가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 설치되어 있다.
챔버(12c) 내에서는, 지지부(15)가, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 지지부(15)는, 대략 원통 형상을 갖고 있고, 세라믹과 같은 절연 재료로 형성되어 있다. 지지부(15) 상에는 스테이지(16)가 탑재되어 있다. 스테이지(16)는 지지부(15)에 의해 지지되어 있다. 스테이지(16)는, 챔버(12c) 내에 있어서 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 스테이지(16)는, 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 포함하고 있다. 일 실시형태에 있어서, 스테이지(16)는, 전극 플레이트(21)를 더 포함하고 있다. 전극 플레이트(21)는, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(21) 상에 설치되어 있다. 하부 전극(18)은, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(21)에 전기적으로 접속되어 있다.
하부 전극(18) 내에는, 유로(18f)가 형성되어 있다. 유로(18f)는, 열교환 매체용의 유로이다. 열교환 매체로서는, 액상의 냉매, 혹은, 그 기화에 의해 하부 전극(18)을 냉각하는 냉매(예컨대, 프레온)가 이용된다. 유로(18f)에는, 챔버 본체(12)의 외부에 설치된 칠러 유닛으로부터 배관(23a)을 통해 열교환 매체가 공급된다. 유로(18f)에 공급된 열교환 매체는, 배관(23b)을 통해 칠러 유닛으로 복귀된다. 즉, 유로(18f)에는, 상기 유로(18f)와 칠러 유닛 사이에서 순환하도록, 열교환 매체가 공급된다.
정전 척(20)은, 하부 전극(18) 상에 설치되어 있다. 정전 척(20)은, 절연체로 형성된 본체와, 상기 본체 내에 설치된 막형의 전극을 갖고 있다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원이 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원으로부터 정전 척(20)의 전극에 전압이 인가되면, 정전 척(20) 상에 배치된 기판(W)과 정전 척(20) 사이에서 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은, 정전 척(20)으로 끌어당겨지고, 상기 정전 척(20)에 의해 유지된다. 이 정전 척(20)의 주연(周緣) 영역 상에는, 포커스 링(FR)이 배치된다. 포커스 링(FR)은, 대략 환형 판 형상을 갖고 있고, 예컨대 실리콘으로 형성되어 있다. 포커스 링(FR)은, 기판(W)의 에지를 둘러싸도록 배치된다.
플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(25)이 설치되어 있다. 가스 공급 라인(25)은, 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면(하면) 사이에 공급한다.
챔버 본체(12)의 바닥부로부터는, 통형부(28)가 상방으로 연장되어 있다. 통형부(28)는, 지지부(15)의 외주를 따라 연장되어 있다. 통형부(28)는, 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 통형부(28)는, 접지 전위에 접속되어 있다. 통형부(28) 상에는, 절연부(29)가 설치되어 있다. 절연부(29)는, 절연성을 갖고, 예컨대 석영 또는 세라믹으로 형성되어 있다. 절연부(29)는, 스테이지(16)의 외주를 따라 연장되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(30)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 스테이지(16)의 상방에 설치되어 있다. 상부 전극(30)은, 부재(32)와 함께 챔버 본체(12)의 상부 개구를 폐쇄하고 있다. 부재(32)는, 절연성을 갖고 있다. 상부 전극(30)은, 이 부재(32)를 통해 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다. 후술하는 제1 고주파 전원(61)이 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있는 경우에는, 상부 전극(30)은, 접지 전위에 접속된다.
상부 전극(30)은, 상부판(34) 및 지지체(36)를 포함하고 있다. 상부판(34)의 하면은, 챔버(12c)를 구획하고 있다. 상부판(34)에는, 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(34a)의 각각은, 상부판(34)을 판 두께 방향(연직 방향)으로 관통하고 있다. 이 상부판(34)은, 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 실리콘으로 형성되어 있다. 혹은, 상부판(34)은, 알루미늄제의 모재의 표면에 내플라즈마성의 막을 형성한 구조를 가질 수 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막, 또는, 산화이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다.
지지체(36)는, 상부판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 부품이다. 지지체(36)는, 예컨대 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성될 수 있다. 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 설치되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 복수의 가스 구멍(36b)은, 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통(連通)되어 있다. 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)로 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 통해, 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은, 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 밸브군(42)은 복수의 밸브를 포함하고 있고, 유량 제어기군(44)은 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기군(44)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각, 밸브군(42)의 대응하는 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응하는 유량 제어기를 통해, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터의 가스를, 개별적으로 조정된 유량으로, 챔버(12c)에 공급하는 것이 가능하다.
통형부(28)와 챔버 본체(12)의 측벽 사이에는, 배플 플레이트(48)가 설치되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예컨대, 알루미늄제의 모재에 산화이트륨 등의 세라믹을 피복함으로써 구성될 수 있다. 이 배플 플레이트(48)에는, 다수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 배플 플레이트(48)의 하방에 있어서는, 배기관(52)이 챔버 본체(12)의 바닥부에 접속되어 있다. 이 배기관(52)에는, 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 배기 장치(50)는, 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기, 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 챔버(12c)를 감압할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제1 고주파 전원(61)을 더 구비하고 있다. 제1 고주파 전원(61)은, 챔버(12c) 내의 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하기 위한 제1 고주파를 발생하는 전원이다. 제1 고주파는, 27 ㎒∼100 ㎒의 범위 내의 주파수, 예컨대 60 ㎒의 주파수를 갖는다. 제1 고주파 전원(61)은, 정합기(64)의 제1 정합 회로(65) 및 전극 플레이트(21)를 통해, 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 제1 정합 회로(65)는, 제1 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측[하부 전극(18)측]의 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 한편, 제1 고주파 전원(61)은, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 좋고, 제1 정합 회로(65)를 통해 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 제2 고주파 전원(62)을 더 구비하고 있다. 제2 고주파 전원(62)은, 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스용의 제2 고주파를 발생하는 전원이다. 제2 고주파의 주파수는, 제1 고주파의 주파수보다 낮다. 제2 고주파의 주파수는, 400 ㎑∼13.56 ㎒의 범위 내의 주파수이고, 예컨대, 400 ㎑이다. 제2 고주파 전원(62)은, 정합기(64)의 제2 정합 회로(66) 및 전극 플레이트(21)를 통해 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 제2 정합 회로(66)는, 제2 고주파 전원(62)의 출력 임피던스와 부하측[하부 전극(18)측]의 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 직류 전원(70) 및 전환 유닛(72)을 더 구비한다. 직류 전원(70)은, 부극성의 직류 전압을 발생시키는 전원이다. 부극성의 직류 전압은, 스테이지(16) 상에 배치된 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 바이어스 전압으로서 이용된다. 직류 전원(70)은, 전환 유닛(72)에 접속되어 있다. 전환 유닛(72)은, 고주파 필터(74)를 통해 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 직류 전원(70)에 의해 발생되는 직류 전압, 및 제2 고주파 전원(62)에 의해 발생되는 제2 고주파 중 어느 한쪽이 하부 전극(18)에 선택적으로 공급된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 컨트롤러(PC)를 더 구비하고 있다. 컨트롤러(PC)는, 전환 유닛(72)을 제어하도록 구성되어 있다. 컨트롤러(PC)는, 제1 고주파 전원(61) 및 제2 고주파 전원(62) 중 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전원을 더욱 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.
일 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 주(主)제어부(MC)를 더 구비할 수 있다. 주제어부(MC)는, 프로세서, 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다. 구체적으로, 주제어부(MC)는, 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하여, 상기 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 기초하여 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어한다. 이러한 제어에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 레시피 데이터에 의해 지정된 프로세스를 실행한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조한다. 도 3은 도 2에 도시된 직류 전원, 전환 유닛, 고주파 필터, 및 정합기의 회로 구성을 도시한 도면이다. 직류 전원(70)은, 가변 직류 전원이고, 하부 전극(18)에 인가되는 부극성의 직류 전압을 발생한다.
전환 유닛(72)은, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가를 정지 가능하게 구성되어 있다. 일 실시형태에서는, 전환 유닛(72)은, 전계 효과 트랜지스터(FET)(72a), FET(72b), 콘덴서(72c), 및 저항 소자(72d)를 갖고 있다. FET(72a)는, 예컨대 N채널 MOS FET이다. FET(72b)는, 예컨대 P채널 MOS FET이다. FET(72a)의 소스는, 직류 전원(70)의 부극에 접속되어 있다. 직류 전원(70)의 부극 및 FET(72a)의 소스에는, 콘덴서(72c)의 일단이 접속되어 있다. 콘덴서(72c)의 타단은, FET(72b)의 소스에 접속되어 있다. FET(72b)의 소스는 그라운드에 접속되어 있다. FET(72a)의 게이트 및 FET(72b)의 게이트는 서로 접속되어 있다. FET(72a)의 게이트와 FET(72b)의 게이트 사이에 접속된 노드(NA)에는, 컨트롤러(PC)로부터의 펄스 제어 신호가 공급된다. FET(72a)의 드레인은, FET(72b)의 드레인에 접속되어 있다. FET(72a)의 드레인과 FET(72b)의 드레인에 접속된 노드(NB)는, 저항 소자(72d)를 통해, 고주파 필터(74)에 접속되어 있다.
고주파 필터(74)는, 고주파를 저감 또는 차단하는 필터이다. 일 실시형태에서는, 고주파 필터(74)는, 인덕터(74a) 및 콘덴서(74b)를 갖고 있다. 인덕터(74a)의 일단은, 저항 소자(72d)에 접속되어 있다. 인덕터(74a)의 일단에는, 콘덴서(74b)의 일단이 접속되어 있다. 콘덴서(74b)의 타단은, 그라운드에 접속되어 있다. 인덕터(74a)의 타단은, 정합기(64)에 접속되어 있다.
정합기(64)는, 제1 정합 회로(65) 및 제2 정합 회로(66)를 갖고 있다. 일 실시형태에서는, 제1 정합 회로(65)는, 가변 콘덴서(65a) 및 가변 콘덴서(65b)를 갖고 있고, 제2 정합 회로(66)는, 가변 콘덴서(66a) 및 가변 콘덴서(66b)를 갖고 있다. 가변 콘덴서(65a)의 일단은, 인덕터(74a)의 타단에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(65a)의 타단은, 제1 고주파 전원(61) 및 가변 콘덴서(65b)의 일단에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(65b)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(66a)의 일단은, 인덕터(74a)의 타단에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(66a)의 타단은, 제2 고주파 전원(62) 및 가변 콘덴서(66b)의 일단에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(66b)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 가변 콘덴서(65a)의 일단 및 가변 콘덴서(66a)의 일단은, 정합기(64)의 단자(64a)에 접속되어 있다. 정합기(64)의 단자(64a)는, 전극 플레이트(21)를 통해 하부 전극(18)에 접속되어 있다.
이하, 주제어부(MC) 및 컨트롤러(PC)에 의한 제어에 대해 설명한다. 이하의 설명에서는, 도 2 및 도 4를 참조한다. 도 4는 도 1에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다. 도 4에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 도 4에 있어서, 종축은, 제1 고주파의 전력, 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압, 및 컨트롤러(PC)에 의해 출력되는 제어 신호를 나타내고 있다. 도 4에 있어서, 제1 고주파의 전력이 고레벨인 것은, 제1 고주파가 플라즈마의 생성을 위해서 공급되고 있는 것을 나타내고 있고, 제1 고주파의 전력이 저레벨인 것은 제1 고주파의 공급이 정지되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서, 직류 전압이 저레벨인 것은, 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 부극성의 직류 전압이 인가되고 있는 것을 나타내고 있고, 직류 전압이 0 V인 것은, 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 직류 전압이 인가되고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
주제어부(MC)는, 제1 고주파 전원(61)에, 제1 고주파의 전력 및 주파수를 지정한다. 또한, 일 실시형태에서는, 주제어부(MC)는, 제1 고주파 전원(61)에, 제1 고주파의 공급을 개시하는 타이밍, 및 제1 고주파의 공급을 종료하는 타이밍을 지정한다. 제1 고주파 전원(61)에 의해 제1 고주파가 공급되고 있는 기간에서는, 챔버 내의 가스의 플라즈마가 생성된다. 즉, 이 기간에서는, 플라즈마를 생성하기 위해서 고주파 전원으로부터 고주파를 공급하는 공정(S1)이 실행된다. 한편, 도 4의 예에서는, 제1 고주파는, 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법의 실행 중에 연속적으로 공급된다.
주제어부(MC)는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수(이하 「DC 주파수」라고 부름), 및 듀티비를 컨트롤러(PC)에 지정한다. 듀티비는, 각각의 주기(도 4의 「PDC」) 내에 있어서, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간(도 4의 「T1」)이 차지하는 비율이다. DC 주파수는, 1 ㎒ 미만으로 설정된다. 예컨대, DC 주파수는, 50 ㎑∼800 ㎑의 범위 내로 설정된다. 듀티비는, DC 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 조정된다. 예컨대, 듀티비는, 50% 이하, 보다 바람직하게는, 35% 이하로 조정된다.
컨트롤러(PC)는, 주제어부(MC)로부터 지정되는 DC 주파수, 및 듀티비에 따라, 제어 신호를 생성한다. 컨트롤러(PC)에 의해 생성되는 제어 신호는, 펄스 신호일 수 있다. 일례에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(PC)에 의해 생성되는 제어 신호는, 기간(T1)에 있어서 고레벨을 갖고, 기간(T2)에 있어서 저레벨을 갖는다. 기간(T2)은, 하나의 주기(PDC) 내에 있어서 기간(T1)을 제외한 기간이다. 혹은, 컨트롤러(PC)에 의해 생성되는 제어 신호는, 기간(T1)에 있어서 저레벨을 갖고, 기간(T2)에 있어서 고레벨을 갖고 있어도 좋다.
일 실시형태에서는, 컨트롤러(PC)에 의해 생성된 제어 신호는, 전환 유닛(72)의 노드(NA)에 주어진다. 제어 신호가 주어지면, 전환 유닛(72)은, 기간(T1)에 있어서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되도록, 직류 전원(70)과 노드(NB)를 서로 접속한다. 한편, 전환 유닛(72)은, 기간(T2)에 있어서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되지 않도록, 직류 전원(70)과 노드(NB)의 접속을 차단한다. 이에 의해, 도 4에 도시된 바와 같이, 기간(T1)에서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되고, 기간(T2)에서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가가 정지된다. 즉, 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 있어서, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압을 하부 전극(18)에 주기적으로 인가하는 공정(S2)이 실행된다.
여기서, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)를 참조하여, 듀티비와 플라즈마의 전위와의 관계를 설명한다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 플라즈마의 전위를 도시한 타이밍 차트이다. 기간(T1)에 있어서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되고 있기 때문에, 플라즈마 중의 양이온은 기판(W)을 향해 이동한다. 따라서, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 기간(T1)에서는, 플라즈마의 전위가 낮아진다. 한편, 기간(T2)에 있어서는, 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가가 정지되어 있기 때문에, 양이온의 이동은 적어지고, 주로 플라즈마 중의 전자가 이동한다. 따라서, 기간(T2)에서는, 플라즈마의 전위가 높아진다.
도 5의 (a)에 도시된 타이밍 차트에서는, 도 5의 (b)에 도시된 타이밍 차트에 비해, 듀티비가 작아지고 있다. 플라즈마의 생성에 관한 여러 조건이 동일하면, 플라즈마 중의 양이온의 총량 및 전자의 총량의 각각은 듀티비에 의존하지 않는다. 즉, 도 5의 (a)에 도시된 면적(A1)과 면적(A2)의 비와, 도 5의 (b)에 도시된 면적(A1)과 면적(A2)의 비는 동일해진다. 따라서, 듀티비가 작아질수록, 기간(T2)에 있어서의 플라즈마의 전위(PV)는 작아진다.
듀티비, 즉, 각각의 주기(PDC) 내에 있어서 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간(T1)이 차지하는 비율에 대한, 기판(W)의 에칭률의 의존성은 적다. 한편, 듀티비가 비교적 작은 값으로 조정되는 경우, 특히 듀티비가 50% 이하로 조정되는 경우에는, 플라즈마의 전위가 작아지기 때문에, 챔버 본체(12)의 에칭률이 크게 저하된다.
계속해서, 도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7d를 참조하여, DC 주파수와, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지와, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계를 설명한다. 도 6a 내지 도 6d는 DC 주파수와 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다. 도 7a 내지 도 7d는 DC 주파수와 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다. 도 6a 내지 도 6d는 각각, DC 주파수를 200 ㎑, 400 ㎑, 800 ㎑ 및 1.6 ㎒로 설정하고, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지 분포(IED: Ion Energy Distribution)를 시뮬레이션하여 얻어진 결과이다. 도 7a 내지 도 7d는 각각, DC 주파수를 200 ㎑, 400 ㎑, 800 ㎑ 및 1.6 ㎒로 설정하고, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지 분포(IED)를 시뮬레이션하여 얻어진 결과이다. 한편, 다른 시뮬레이션 조건으로서는, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 듀티비: 40%, 하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압의 전압값: -450 V, 챔버(12c)의 압력: 30 mTorr(4.00 ㎩), 챔버(12c)에 공급된 처리 가스: Ar 가스, 제1 고주파: 100 ㎒, 500 W의 연속파가 이용되었다.
도 6a 내지 도 6c에 도시된 바와 같이, DC 주파수가 800 ㎑ 이하인 경우, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지 분포에 있어서, 저에너지측 피크와 고에너지측 피크가 나타난다. 또한, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, DC 주파수가 800 ㎑ 이하인 경우, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지 분포에 있어서, 저에너지측 피크와 고에너지측 피크가 나타난다. 즉, DC 주파수가 800 ㎑ 이하인 경우, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종한다.
한편, 도 6d에 도시된 바와 같이, DC 주파수가 1.6 ㎒인 경우, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지 분포에 있어서, 저에너지측 피크와 고에너지측 피크가 나타나지 않는다. 또한, 도 7d에 도시된 바와 같이, DC 주파수가 1.6 ㎒인 경우, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지 분포에 있어서, 저에너지측 피크와 고에너지측 피크가 나타나지 않는다. 즉, DC 주파수가 1.6 ㎒인 경우, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종하지 않는다.
본원의 발명자는, 도 6a 내지 도 6d 및 도 7a 내지 도 7d의 시뮬레이션 결과를 기초로 예의 연구를 거듭하였다. 그 결과, 이하의 사상이 확인되었다.
·DC 주파수가 1 ㎒ 미만으로, 바람직하게는, 50 ㎑∼800 ㎑의 범위 내로 설정되는 경우에, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종한다.
·하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종하는 상황하에 있어서, 직류 전압의 듀티비에 대한 기판(W)의 에칭률의 의존성은 적다. 한편, 듀티비가 비교적 작은 값으로 조정되는 경우, 특히 듀티비가 50% 이하로 조정되는 경우에는, 도 5의 (a)를 이용하여 설명한 바와 같이, 플라즈마의 전위가 작아지기 때문에, 챔버 본체(12)의 에칭률이 크게 저하된다.
·DC 주파수가 1 ㎒ 이상으로 설정되는 경우에, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종하지 않게 된다.
·하부 전극(18)에 주기적으로 인가되는 직류 전압에 이온이 추종하지 않게 되는 상황하에서는, 기판에 조사되는 이온의 에너지와 함께, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 높아지는 경향이 있다.
그래서, 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 하부 전극(18)에 직류 전압을 주기적으로 인가할 때에, DC 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 듀티비를 50% 이하로 조정한다. 이에 의해, 기판(W)의 에칭률의 저하를 억제하고, 또한 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시키는 것이 가능해진다. 결과적으로, 챔버 본체(12)로부터의 파티클의 발생이 억제된다. 한편, 듀티비가 35% 이하인 경우에는, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 더욱 저하시키는 것이 가능해진다.
이하, 다른 실시형태에 대해 설명한다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)는 다른 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 종축은, 제1 고주파의 전력, 및 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 나타내고 있다. 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 제1 고주파의 전력이 고레벨인 것은, 제1 고주파가 플라즈마의 생성을 위해서 공급되고 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 제1 고주파의 전력이 저레벨인 것은 제1 고주파의 공급이 정지되어 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 직류 전압이 저레벨인 것은, 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 부극성의 직류 전압이 인가되고 있는 것을 나타내고 있다. 또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)의 각각에 있어서, 직류 전압이 0 V인 것은, 직류 전원(70)으로부터 하부 전극(18)에 직류 전압이 인가되고 있지 않은 것을 나타내고 있다.
도 8의 (a)에 도시된 실시형태에서는, 하부 전극(18)에 대해 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 주기적으로 인가되고, 또한, 플라즈마의 생성을 위해서 제1 고주파가 주기적으로 공급된다. 도 8의 (a)에 도시된 실시형태에서는, 하부 전극(18)에 대한 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압의 인가와 제1 고주파의 공급이 동기하고 있다. 즉, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간(T1)에 제1 고주파가 공급되고, 직류 전원(70)으로부터의 하부 전극(18)에 대한 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간(T2)에, 제1 고주파의 공급이 정지된다.
도 8의 (b)에 도시된 실시형태에서는, 하부 전극(18)에 대해 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압이 주기적으로 인가되고, 또한, 플라즈마의 생성을 위해서 제1 고주파가 주기적으로 공급된다. 도 8의 (b)에 도시된 실시형태에서는, 하부 전극(18)에 대한 직류 전원(70)으로부터의 부극성의 직류 전압의 인가의 위상에 대해, 제1 고주파의 공급의 위상이 반전되어 있다. 즉, 직류 전원(70)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간(T1)에 제1 고주파의 공급이 정지되고, 직류 전원(70)으로부터의 하부 전극(18)에 대한 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간(T2)에, 제1 고주파가 공급된다.
도 8의 (a)에 도시된 실시형태 및 도 8의 (b)에 도시된 실시형태에서는, 컨트롤러(PC)로부터의 전술한 제어 신호가 제1 고주파 전원(61)에 주어진다. 제1 고주파 전원(61)은, 컨트롤러(PC)로부터 제어 신호의 상승(또는 하강)의 타이밍에서 제1 고주파의 공급을 개시하고, 컨트롤러(PC)로부터 제어 신호의 하강(또는 상승)의 타이밍에서 제1 고주파의 공급을 정지한다. 도 8의 (a)에 도시된 실시형태 및 도 8의 (b)에 도시된 실시형태에서는, 상호 변조 왜곡(Inter Modulation Distortion)에 의한 의도하지 않은 고주파의 발생이 억제될 수 있다.
이하, 몇 가지 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 9는 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10A)는, 제1 고주파 전원(61)이 컨트롤러(PC)를 포함하고 있는 점에서, 플라즈마 처리 장치(10)와 상이하다. 즉, 플라즈마 처리 장치(10A)에서는, 컨트롤러(PC)는 제1 고주파 전원(61)의 일부이다. 한편, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 컨트롤러(PC)는, 제1 고주파 전원(61) 및 제2 고주파 전원(62)과는 별체(別體)이다. 플라즈마 처리 장치(10A)에서는, 컨트롤러(PC)가 제1 고주파 전원(61)의 일부이기 때문에, 컨트롤러(PC)로부터의 전술한 제어 신호(펄스 신호)는, 제1 고주파 전원(61)에 송신되지 않는다.
도 10은 또 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다. 도 10에 도시된 플라즈마 처리 장치(10B)는, 복수의 직류 전원(701 및 702), 및 복수의 전환 유닛(721 및 722)을 구비하고 있다. 복수의 직류 전원(701 및 702)의 각각은, 직류 전원(70)과 동일한 전원이고, 하부 전극(18)에 인가되는 부극성의 직류 전압을 발생하도록 구성되어 있다. 복수의 전환 유닛(721 및 722)의 각각은, 전환 유닛(72)과 동일한 구성을 갖고 있다. 직류 전원(701)은, 전환 유닛(721)에 접속되어 있다. 전환 유닛(721)은, 전환 유닛(72)과 마찬가지로, 직류 전원(701)으로부터의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가를 정지 가능하게 구성되어 있다. 직류 전원(702)은, 전환 유닛(722)에 접속되어 있다. 전환 유닛(722)은, 전환 유닛(72)과 마찬가지로, 직류 전원(702)으로부터의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가를 정지 가능하게 구성되어 있다.
도 11은 도 10에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다. 도 11에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 도 11에 있어서, 종축은, 합성된 직류 전압, 직류 전원(701)의 직류 전압 및 직류 전원(702)의 직류 전압을 나타내고 있다. 직류 전원(701)의 직류 전압은, 직류 전원(701)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 나타내고, 직류 전원(702)의 직류 전압은, 직류 전원(702)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 나타낸다. 합성된 직류 전압은, 각각의 주기(PDC) 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가된다. 도 11에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 각각의 주기(PDC) 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되는 복수의 직류 전압에 의해 형성된다. 즉, 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 각각의 주기(PDC) 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되는 복수의 직류 전압의 시간적인 합성에 의해 생성된다. 이 플라즈마 처리 장치(10B)에 의하면, 복수의 직류 전원(701 및 702)의 각각의 부하가 경감된다.
도 11에 도시된 플라즈마 처리 방법을 실행하는 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 컨트롤러(PC)는, 제1 제어 신호를 전환 유닛(721)에 공급한다. 제1 제어 신호는, 직류 전원(701)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간에 있어서 고레벨(또는 저레벨)을 갖고, 직류 전원(701)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되지 않는 기간에 있어서 저레벨(또는 고레벨)을 갖는다. 또한, 컨트롤러(PC)는, 제2 제어 신호를 전환 유닛(722)에 공급한다. 제2 제어 신호는, 직류 전원(702)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간에 있어서 고레벨(또는 저레벨)을 갖고, 직류 전원(702)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되지 않는 기간에 있어서 저레벨(또는 고레벨)을 갖는다. 즉, 복수의 직류 전원에 접속된 복수의 전환 유닛(721, 722)에는 각각, 상이한 위상을 갖는 제어 신호(펄스 신호)가 공급된다.
도 12는 도 10에 도시된 플라즈마 처리 장치를 이용하여 실행되는 다른 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 관련된 타이밍 차트이다. 도 12에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고 있다. 도 12에 있어서, 종축은, 합성된 직류 전압, 직류 전원(701)의 직류 전압 및 직류 전원(702)의 직류 전압을 나타내고 있다. 직류 전원(701)의 직류 전압은, 직류 전원(701)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 나타내고, 직류 전원(702)의 직류 전압은, 직류 전원(702)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압을 나타낸다. 합성된 직류 전압은, 각각의 주기 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 인접하는 주기(PDC1) 및 주기(PDC2) 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되고 또한 위상이 90도 어긋난 복수의 직류 전압에 의해 형성된다. 즉, 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 인접하는 주기(PDC1) 및 주기(PDC2) 내에 있어서 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되고 또한 위상이 90도 어긋난 복수의 직류 전압의 시간적인 합성에 의해 생성된다. 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되고 또한 위상이 90도 어긋난 복수의 직류 전압의 시간적인 합성에 의해 생성되는 직류 전압의 주파수는, 복수의 직류 전원(701 및 702)의 각각으로부터 출력되는 직류 전압의 주파수의 2배가 된다.
도 12에 도시된 플라즈마 처리 방법을 실행하는 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 컨트롤러(PC)는, 제3 제어 신호를 전환 유닛(721)에 공급한다. 제3 제어 신호는, 직류 전원(701)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간에 있어서 고레벨(또는 저레벨)을 갖고, 직류 전원(701)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되지 않는 기간에 있어서 저레벨(또는 고레벨)을 갖는다. 또한, 컨트롤러(PC)는, 제4 제어 신호를 전환 유닛(722)에 공급한다. 제4 제어 신호는, 직류 전원(702)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간에 있어서 고레벨(또는 저레벨)을 갖고, 직류 전원(702)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되지 않는 기간에 있어서 저레벨(또는 고레벨)을 갖는다. 또한, 제3 제어 신호의 위상에 대해, 제4 제어 신호의 위상은 90도 어긋나 있다. 즉, 복수의 직류 전원(701, 702)에 접속된 복수의 전환 유닛(721, 722)에는 각각, 위상이 90도 어긋난 제어 신호(펄스 신호)가 공급된다. 또한, 제3 제어 신호의 주파수 및 제4 제어 신호의 주파수는, 복수의 직류 전원(701 및 702)으로부터 순서대로 출력되고 또한 위상이 90도 어긋난 복수의 직류 전압의 시간적인 합성에 의해 생성되는 직류 전압의 주파수의 1/2배가 된다. 이 플라즈마 처리 장치(10B)에 의하면, 복수의 직류 전원(701, 702)에 접속된 복수의 전환 유닛(721, 722)의 각각에 공급되는 제어 신호(펄스 신호)의 주파수를 저하시킬 수 있다. 그 결과, 이 플라즈마 처리 장치(10B)에 의하면, 복수의 전환 유닛(721, 722)의 각각의 제어에 따르는 발열을 억제할 수 있다.
도 13은 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(10C)는, 직류 전원(702)이 생략되어 있는 점에서, 플라즈마 처리 장치(10B)와 상이하다. 플라즈마 처리 장치(10C)에서는, 직류 전원(701)은, 전환 유닛(721) 및 전환 유닛(722)에 접속되어 있다.
도 14는 또 다른 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 전원계 및 제어계를 도시한 도면이다. 도 14에 도시된 플라즈마 처리 장치(10D)는, 파형 조정기(76)를 더 구비하는 점에서, 플라즈마 처리 장치(10)와는 상이하다. 파형 조정기(76)는, 전환 유닛(72)과 고주파 필터(74) 사이에서 접속되어 있다. 파형 조정기(76)는, 직류 전원(70)으로부터 전환 유닛(72)을 경유하여 출력되는 직류 전원, 즉, 부극성의 값과 0 V의 값을 교대로 갖는 직류 전압의 파형을 조정한다. 구체적으로, 파형 조정기(76)는, 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압의 파형이 대략 삼각형 형상을 갖도록, 상기 직류 전압의 파형을 조정한다. 파형 조정기(76)는, 예컨대 적분 회로이다.
도 15는 파형 조정기(76)의 일례를 도시한 회로도이다. 도 15에 도시된 파형 조정기(76)는, 적분 회로로서 구성되어 있고, 저항 소자(76a) 및 콘덴서(76b)를 갖고 있다. 저항 소자(76a)의 일단은, 전환 유닛(72)의 저항 소자(72d)에 접속되어 있고, 저항 소자(76a)의 타단은, 고주파 필터(74)에 접속되어 있다. 콘덴서(76b)의 일단은 저항 소자(76a)의 타단에 접속되어 있다. 콘덴서(76b)의 타단은 그라운드에 접속되어 있다. 도 15에 도시된 파형 조정기(76)에서는, 저항 소자(76a)의 저항값 및 콘덴서(76b)의 정전 용량값에 의해 결정되는 시상수에 따라, 전환 유닛(72)으로부터 출력되는 직류 전압의 상승과 하강에 지연이 발생한다. 따라서, 도 15에 도시된 파형 조정기(76)에 의하면, 의사적으로 삼각파의 파형을 갖는 전압을 하부 전극(18)에 인가하는 것이 가능해진다. 이러한 파형 조정기(76)를 구비하는 플라즈마 처리 장치(10D)에 의하면, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 조정하는 것이 가능해진다.
이상, 여러 가지 실시형태에 대해 설명해 왔으나, 전술한 실시형태에 한정되지 않고 여러 가지 변형양태를 구성 가능하다. 예컨대, 전술한 여러 가지 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 제2 고주파 전원(62)을 갖고 있지 않아도 좋다. 즉, 전술한 여러 가지 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 단일의 고주파 전원을 갖고 있어도 좋다.
또한, 전술한 여러 가지 실시형태에서는, 직류 전원으로부터의 부극성의 직류 전압의 하부 전극(18)에 대한 인가와 그 정지가, 전환 유닛에 의해 전환되고 있으나, 직류 전원 자체가 부극성의 직류 전압의 출력과 그 출력 정지를 전환하도록 구성되어 있으면, 전환 유닛은 불필요하다.
또한, 전술한 여러 가지 실시형태에서는, 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수, 즉, DC 주파수가 1 ㎒ 미만의 일정값으로 설정되는 경우를 예로 설명하였으나, 시간의 경과에 따라, DC 주파수를 저하시켜도 좋다. 이에 의해, 기판이 플라즈마에 의해 에칭되어 형성되는 홀이나 홈의 깊이가 깊어지는 경우라도, 홀 내나 홈 내에 있어서 이온의 직진성이 저하되는 것을 억제할 수 있고, 결과로서, 에칭 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 전술한 여러 가지 실시형태의 특징적인 구성은, 임의로 조합하여 이용하는 것이 가능하다. 또한, 전술한 여러 가지 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이지만, 변형양태에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치여도 좋다.
한편, 듀티비가 높은 경우에는, 챔버 본체(12)에 조사되는 이온의 에너지가 커진다. 따라서, 듀티비를 높은 값으로 설정하는 것, 예컨대, 듀티비를 50%보다 큰 값으로 설정함으로써, 챔버 본체(12)의 내벽의 클리닝을 행하는 것이 가능해진다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 플라즈마 처리 방법에 관해 행한 평가 실험에 대해 설명한다.
(제1 평가 실험)
제1 평가 실험에서는, 플라즈마 처리 장치(10)의 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면 및 챔버 본체(12)의 측벽의 각각에, 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 부착하고, 또한, 정전 척(20) 상에 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 배치하였다. 그리고, 제1 평가 실험에서는, 이하에 나타내는 조건의 플라즈마 처리를 행하였다. 한편, 제1 평가 실험에서는, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가하는 부극성의 직류 전압의 듀티비를 가변의 파라미터로서 이용하였다.
<제1 평가 실험에 있어서의 플라즈마 처리의 조건>
·챔버(12c)의 압력: 20 mTorr(2.66 ㎩)
·챔버(12c)에 공급된 가스의 유량
C4F8 가스: 24 sccm
O2 가스: 16 sccm
Ar 가스: 150 sccm
·제1 고주파: 100 ㎒, 500 W의 연속파
·하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압
전압값: -3000 V
주파수(DC 주파수): 200 ㎑
·처리 시간: 60초
제1 평가 실험에서는, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)을 측정하였다. 또한, 제1 평가 실험에서는, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)을 측정하였다. 또한, 제1 평가 실험에서는, 정전 척(20) 상에 배치된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)을 측정하였다. 도 16의 (a)는 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 16의 (b)는 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이다. 도 17은 제1 평가 실험에서 구한, 듀티비와, 정전 척(20) 상에 배치된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량과의 관계를 도시한 그래프이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 정전 척(20) 상에 배치된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량의 듀티비에 대한 의존성은 적었다. 또한, 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 듀티비가 35% 이하인 경우에, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량은, 상당히 작아지고 있었다. 또한, 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)에 도시된 바와 같이, 듀티비가 35% 이하인 경우에, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량은, 상당히 작아지고 있었다. 따라서, 제1 평가 실험에 의해, 각각의 주기(PDC) 내에 있어서 부극성의 직류 전압이 하부 전극(18)에 인가되는 기간이 차지하는 듀티비에 대한, 기판의 에칭률의 의존성은 적은 것이 확인되었다. 또한, 듀티비가 작은 경우, 특히 듀티비가 35% 이하인 경우에는, 챔버 본체(12)의 에칭률이 크게 저하되는 것, 즉, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 작아지는 것이 확인되었다. 한편, 도 16의 (a) 및 도 16의 (b)의 그래프로부터, 듀티비가 50% 이하이면, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 상당히 작아지는 것으로 추측된다.
(제2 평가 실험)
제2 평가 실험에서는, 플라즈마 처리 장치(10)의 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면 및 챔버 본체(12)의 측벽의 각각에, 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 부착하고, 또한, 정전 척(20) 상에 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 배치하였다. 그리고, 제2 평가 실험에서는, 이하에 나타내는 조건의 플라즈마 처리를 행하였다.
<제2 평가 실험에 있어서의 플라즈마 처리의 조건>
·챔버(12c)의 압력: 20 mTorr(2.66 ㎩)
·챔버(12c)에 공급된 가스의 유량
C4F8 가스: 24 sccm
O2 가스: 16 sccm
Ar 가스: 150 sccm
·제1 고주파: 100 ㎒, 500 W의 연속파
·하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압
전압값: -3000 V
주파수(DC 주파수): 200 ㎑
듀티비: 35%
·처리 시간: 60초
또한, 비교 실험에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)의 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면 및 챔버 본체(12)의 측벽의 각각에, 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 부착하고, 또한, 정전 척(20) 상에 실리콘 산화막을 갖는 샘플을 배치하였다. 그리고, 비교 실험에서는, 이하에 나타내는 조건의 플라즈마 처리를 행하였다. 한편, 비교 실험에 있어서의 제2 고주파의 조건은, 정전 척(20) 상에 배치된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)이 제2 평가 실험의 플라즈마 처리와 비교 실험의 플라즈마 처리에서 대략 동등해지도록 설정하였다.
<비교 실험에 있어서의 플라즈마 처리의 조건>
·챔버(12c)의 압력: 20 mTorr(2.66 ㎩)
·챔버(12c)에 공급되는 가스의 유량
C4F8 가스: 24 sccm
O2 가스: 16 sccm
Ar 가스: 150 sccm
·제1 고주파: 100 ㎒, 500 W의 연속파
·제2 고주파: 400 ㎑, 2500 W의 연속파
·처리 시간: 60초
제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서는, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)을 측정하였다. 또한, 제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서는, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량(막 두께 감소량)을 측정하였다. 도 18의 (a)는 제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서 구한, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 도시한 그래프이다. 도 18의 (b)는 제2 평가 실험 및 비교 실험의 각각에서 구한, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 도시한 그래프이다. 도 18의 (a)의 그래프에 있어서, 횡축은, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플 내의 측정 위치의 챔버(12c)의 중심으로부터의 직경 방향의 거리를 나타내고 있다. 또한, 도 18의 (a)의 그래프에 있어서, 종축은, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 나타내고 있다. 도 18의 (b)의 그래프에 있어서, 횡축은, 챔버(12c) 측벽에 부착된 샘플 내의 측정 위치의 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면으로부터의 수직 방향의 거리를 나타내고 있다. 또한, 도 18의 (b)의 그래프에 있어서, 종축은, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량을 나타내고 있다.
도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 고주파를 이용한 비교 실험에 비해, 부극성의 직류 전압을 이용한 제2 평가 실험에서는, 상부판(34)의 챔버(12c)측의 면에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량이 작아지고 있었다. 또한, 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 도시된 바와 같이, 제2 고주파를 이용한 비교 실험에 비해, 부극성의 직류 전압을 이용한 제2 평가 실험에서는, 챔버 본체(12)의 측벽에 부착된 샘플의 실리콘 산화막의 에칭량이 상당히 작아지고 있었다. 따라서, 하부 전극(18)에 주기적으로 부극성의 직류 전압을 인가함으로써, 이하의 효과가 확인되었다. 즉, 정전 척(20) 상의 기판에 조사되는 이온의 에너지의 저하를 억제하면서, 챔버 본체(12)의 벽면 및 상부 전극(30)의 벽면에 조사되는 이온의 에너지를 크게 저감시키는 것이 가능한 것이 확인되었다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 플라즈마 처리 방법에 관해 행한 평가 시뮬레이션에 대해 설명한다.
(평가 시뮬레이션)
평가 시뮬레이션에서는, 이하에 나타내는 조건에 의해, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지 분포(IED) 및 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지 분포(IED)를 시뮬레이션하였다. 한편, 평가 시뮬레이션에서는, DC 주파수가 1 ㎒ 미만의 200 ㎑로 설정된 상태에서, 하부 전극(18)에 주기적으로 인가하는 부극성의 직류 전압의 듀티비를 가변의 파라미터로서 이용하였다.
<평가 시뮬레이션의 조건>
·챔버(12c)의 압력: 30 mTorr(4.00 ㎩)
·챔버(12c)에 공급된 처리 가스: Ar 가스
·제1 고주파: 100 ㎒, 500 W의 연속파
·하부 전극(18)에 대한 부극성의 직류 전압
전압값: -450 V
주파수(DC 주파수): 200 ㎑
도 19a 내지 도 19e는 듀티비와 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다. 도 20a 내지 도 20e는 듀티비와 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지와의 관계의 일례를 도시한 시뮬레이션 결과이다.
도 19a 내지 도 19e에 도시된 바와 같이, 기판(W)에 조사되는 이온의 에너지의 최대값은, 듀티비의 변화에 상관없이, 미리 정해진 허용 스펙의 범위 내인 약 270 eV로 유지되었다. 또한, 도 20a 내지 도 20e에 도시된 바와 같이, 듀티비가 50% 이하인 경우에, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지의 최대값은, 미리 정해진 허용 스펙의 범위 내인 약 60 eV 이하까지 작아지고 있었다. 따라서, 평가 시뮬레이션에서는, DC 주파수가 1 ㎒ 미만의 200 ㎑로 설정되는 경우, 직류 전압의 듀티비에 대한 기판(W)의 에칭률의 의존성은, 비교적 적은 것이 확인되었다. 또한, DC 주파수가 1 ㎒ 미만의 200 ㎑로 설정된 상태에서, 듀티비가 50% 이하로 조정되는 경우에, 챔버 본체(12)의 내벽에 조사되는 이온의 에너지가 미리 정해진 허용 스펙의 범위 내까지 저하되는 것이 확인되었다.

Claims (14)

  1. 플라즈마 처리 장치에 있어서 실행되는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    챔버를 제공하는 챔버 본체와,
    상기 챔버 본체 내에 설치되고, 하부 전극을 포함하며, 기판을 지지하는 스테이지와,
    상기 챔버에 공급되는 가스의 플라즈마를 생성하기 위한 고주파를 공급하는 고주파 전원과,
    상기 하부 전극에 인가되는 부극성을 갖는 직류 전압을 발생시키는 하나 이상의 직류 전원
    을 구비하고,
    상기 플라즈마 처리 방법은,
    상기 고주파 전원으로부터 고주파를 공급하는 공정과,
    상기 하나 이상의 직류 전원으로부터 상기 하부 전극에 부극성을 갖는 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하며,
    상기 직류 전압을 인가하는 공정에서는, 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 주기적으로 인가되고, 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 상기 각각의 주기 내에 있어서 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율이 조정되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 직류 전압을 인가하는 공정에서는, 상기 비율의 조정에 의해 상기 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시키는 것인 플라즈마 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비율은 50% 이하로 조정되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 하나 이상의 직류 전원으로서 복수의 직류 전원을 구비하고,
    상기 각각의 주기 내에 있어서 상기 하부 전극에 인가되는 상기 직류 전압은, 상기 복수의 직류 전원으로부터 순서대로 출력되는 복수의 직류 전압에 의해 형성되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 직류 전압이 인가되는 기간에 있어서 상기 고주파가 공급되고, 상기 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간에 있어서 상기 고주파의 공급이 정지되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 직류 전압이 인가되는 기간에 있어서 상기 고주파의 공급이 정지되고, 상기 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간에 있어서 상기 고주파가 공급되는 것인 플라즈마 처리 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고주파는, 27 ㎒∼100 ㎒의 범위 내의 주파수를 갖는 것인 플라즈마 처리 방법.
  8. 챔버를 제공하는 챔버 본체와,
    상기 챔버 본체 내에 설치되고, 하부 전극을 포함하며, 기판을 지지하는 스테이지와,
    상기 챔버에 공급되는 가스를 여기시키기 위한 고주파를 공급하는 고주파 전원과,
    상기 하부 전극에 인가되는 부극성을 갖는 직류 전압을 발생시키는 하나 이상의 직류 전원과,
    상기 하부 전극에 대한 상기 직류 전압의 인가를 정지 가능하게 구성된 전환 유닛과,
    상기 전환 유닛을 제어하도록 구성된 컨트롤러
    를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 하나 이상의 직류 전원으로부터의 부극성의 직류 전압을 상기 하부 전극에 주기적으로 인가하고, 상기 직류 전압이 인가되는 각각의 주기를 규정하는 주파수가 1 ㎒ 미만으로 설정된 상태에서, 상기 각각의 주기 내에 있어서 상기 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되는 기간이 차지하는 비율을 조정하도록, 상기 전환 유닛을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 비율의 조정에 의해 상기 챔버 본체의 내벽에 조사되는 이온의 에너지를 저하시키도록, 상기 전환 유닛을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 비율을 50% 이하로 조정하도록, 상기 전환 유닛을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 직류 전원으로서 복수의 직류 전원을 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 각각의 주기 내에 있어서 상기 하부 전극에 인가되는 상기 직류 전압을 상기 복수의 직류 전원으로부터 순서대로 출력되는 복수의 직류 전압에 의해 형성하도록, 상기 전환 유닛을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전압이 인가되는 기간에 있어서 상기 고주파가 공급되고, 상기 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간에 있어서 상기 고주파의 공급이 정지되도록, 상기 고주파 전원을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 직류 전압이 인가되는 기간에 있어서 상기 고주파의 공급이 정지되고, 상기 직류 전압의 인가가 정지되어 있는 기간에 있어서 상기 고주파가 공급되도록, 상기 고주파 전원을 제어하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  14. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 고주파는, 27 ㎒∼100 ㎒의 범위 내의 주파수를 갖는 것인 플라즈마 처리 장치.
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