KR20200086622A - 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 - Google Patents

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Abstract

예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에서는, 고주파 전원이, 플라즈마의 생성을 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생한다. 바이어스 전원이, 기판 지지기의 하부 전극에 바이어스 전력을 공급한다. 바이어스 전력은, 그 주기 내에 있어서 기판의 전위를 변동시킨다. 고주파 전력은, 기판의 전위가 비교적 높은 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간 내에서는 공급된다. 고주파 전력의 파워 레벨은, 기판의 전위가 비교적 낮은 주기 내의 제2 기간 내에서는, 저하된다. 제1 기간 및 제2 기간에 있어서, 시스 조정기가, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향의 위치를 조정한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND ETCHING METHOD}
본 개시의 예시적 실시형태는, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법에 관한 것이다.
기판에 대한 플라즈마 에칭에서는, 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 정전 척, 및 하부 전극을 구비한다. 정전 척 및 하부 전극은, 챔버 내에 마련되어 있다. 정전 척은, 하부 전극 상에 마련되어 있다. 정전 척은, 그 위에 재치되는 포커스링을 지지한다. 정전 척은, 포커스링에 의하여 둘러싸인 영역 내에 배치되는 기판을 지지한다. 플라즈마 처리 장치에 있어서 에칭이 행해질 때에는, 가스가 챔버 내에 공급된다. 또, 하부 전극에 고주파 전력이 공급된다. 플라즈마가, 챔버 내의 가스로 형성된다. 기판은, 플라즈마로부터의 이온, 라디칼과 같은 화학종에 의하여 에칭된다.
플라즈마 에칭이 실행되면, 포커스링은 소모되어, 포커스링의 두께가 작아진다. 포커스링의 두께가 작아지면, 포커스링의 상방에서의 플라즈마 시스(이하, "시스"라고 함)의 상단(上端)의 위치가 낮아진다. 포커스링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치와 기판의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치는 동등해야 한다. 따라서, 일본 특허공개공보 2007-258417호 및 일본 특허공개공보 2010-283028호에는, 포커스링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하는 것을 가능하게 한 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다. 이들 문헌에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 직류 전압을 포커스링에 인가하도록 구성되어 있다.
본 개시는, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하고, 또한 기판의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측의 기판의 에칭 레이트와의 차를 저감시키는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 시스 조정기, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 하부 전극 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 시스 조정기는, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 에지링은, 기판의 에지를 둘러싸도록 배치된다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 고주파 전력은 제1 주파수를 갖는다. 바이어스 전원은, 바이어스 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 주기 내에서 정전 척 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키도록 설정되어 있다. 제2 주파수는, 제1 주파수보다 낮다. 제어부는, 시스 조정기 및 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간 내에서는 고주파 전력을 공급하도록, 고주파 전원을 제어한다. 제1 기간 내에서는, 정전 척 상에 재치된 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 높다. 제어부는, 주기 내의 제2 기간 내에서는, 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨보다 감소시키도록, 고주파 전원을 제어한다. 제2 기간 내에서는, 정전 척 상에 재치된 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 낮다. 제어부는, 제1 기간 및 제2 기간에 있어서, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여 시스 조정기를 제어한다.
하나의 예시적 실시형태에 의하면, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하고, 또한 기판의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측의 기판의 에칭 레이트와의 차를 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은, 하나의 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는, 하나의 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에서 이용되는 고주파 전력 및 바이어스 전력을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 3a는, 에지링이 소모되어 있는 상태에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이며, 도 3b는, 보정된 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이다.
도 4는, 다른 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에서 이용되는 고주파 전력 및 바이어스 전력을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는, 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 6a는, 에지링이 소모되어 있는 상태에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이며, 도 6b는, 보정된 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이다.
도 7은, 에지링의 다른 예를 나타내는 도이다.
도 8은, 하나의 예시적 실시형태에 관한 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명한다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 시스 조정기, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 하부 전극 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 시스 조정기는, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 에지링은, 기판의 에지를 둘러싸도록 배치된다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 고주파 전력은 제1 주파수를 갖는다. 바이어스 전원은, 바이어스 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 주기 내에서 정전 척 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키도록 설정되어 있다. 제2 주파수는, 제1 주파수보다 낮다. 제어부는, 시스 조정기 및 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간 내에서는 고주파 전력을 공급하도록, 고주파 전원을 제어한다. 제1 기간 내에서는, 정전 척 상에 재치된 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 높다. 제어부는, 주기 내의 제2 기간 내에서는, 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨보다 감소시키도록, 고주파 전원을 제어한다. 제2 기간 내에서는, 정전 척 상에 재치된 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 낮다. 제어부는, 제1 기간 및 제2 기간에 있어서, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여 시스 조정기를 제어한다.
시스 조정기에 의하여 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치가 조정되면, 에지링을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커진다. 그 결과, 에지링에 공급되는 고주파 전력의 파워 레벨이 저하되어, 기판에 공급되는 고주파 전력의 전력 레벨이 상대적으로 증가한다. 따라서, 기판의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측의 기판의 에칭 레이트와의 사이에 차가 발생한다. 상기 실시형태에서는, 바이어스 전력의 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간에 있어서 고주파 전력이 공급된다. 제1 기간에 있어서는, 기판과 플라즈마의 사이의 전위차가 작아, 기판의 에칭의 진행이 비교적 늦거나, 기판의 에칭이 실질적으로 행해지지 않는다. 한편, 제2 기간에 있어서는, 기판과 플라즈마의 사이의 전위차는 크며, 기판의 에칭이 진행되지만, 고주파 전력의 파워 레벨이 낮은 레벨로 설정되거나 또는 제로로 설정된다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 시스 조정기에 의하여 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 조정을 행해도, 기판의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측의 기판의 에칭 레이트와의 사이의 차가 작아진다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 제2 기간에서는 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 고주파 전원을 제어해도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 시스 조정기는, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여, 에지링에 전압을 인가하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 시스 조정기는, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여, 에지링을 상방으로 이동시키도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전원은, 바이어스 전력으로서, 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력을 하부 전극에 공급하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제1 기간은, 바이어스 전원으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력이 양의 전위를 갖는 기간이어도 된다. 제2 기간은, 바이어스 전원으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력이 음의 전위를 갖는 기간이어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전원은, 바이어스 전력으로서, 제2 주파수로 규정되는 주기로 펄스상(pulse狀)의 직류 전압을 하부 전극에 인가하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제1 기간은, 펄스상의 직류 전압이 하부 전극에 인가되고 있지 않은 기간이어도 된다. 제2 기간은, 음극성을 갖는 펄스상의 음극성 직류 전압이 하부 전극에 인가되고 있는 기간이어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치는, 기판의 전위를 측정하는 전압 센서를 더 구비하고 있어도 된다.
다른 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치를 이용한 에칭 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 시스 조정기, 고주파 전원, 및 바이어스 전원을 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 하부 전극 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 시스 조정기는, 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 에지링은, 기판의 에지를 둘러싸도록 배치된다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 고주파 전력은 제1 주파수를 갖는다. 바이어스 전원은, 바이어스 전력을 발생하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 주기 내에서 정전 척 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키도록 설정되어 있다. 제2 주파수는, 제1 주파수보다 낮다. 에칭 방법은, 정전 척 상에 기판이 재치되어 있는 상태로 실행된다. 에칭 방법은, 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간 내에 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함한다. 제1 기간 내에서는, 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 높다. 에칭 방법은, 주기 내의 제2 기간 내에 있어서, 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨보다 감소시키는 공정을 더 포함한다. 제2 기간 내에서는, 기판의 전위는, 주기 내의 기판의 전위의 평균값보다 낮다. 제1 기간에 있어서 챔버 내에서 생성된 플라즈마 중의 이온이, 제2 기간에 있어서 기판을 향하여 가속됨으로써, 정전 척 상에 재치된 기판이 에칭된다. 제1 기간 및 제2 기간에 있어서, 시스 조정기에 의하여, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치가 조정된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제2 기간에서는 고주파 전력의 공급이 정지되어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 시스 조정기는, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여, 에지링에 전압을 인가하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 시스 조정기는, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여, 에지링을 상방으로 이동시키도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전원은, 바이어스 전력으로서, 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력을 하부 전극에 공급하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제1 기간은, 바이어스 전원으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력이 양의 전위를 갖는 기간이어도 된다. 제2 기간은, 바이어스 전원으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력이 음의 전위를 갖는 기간이어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전원은, 바이어스 전력으로서, 제2 주파수로 규정되는 주기로 펄스상의 직류 전압을 하부 전극에 인가하도록 구성되어 있어도 된다.
하나의 예시적 실시형태에 있어서, 제1 기간은, 펄스상의 직류 전압이 하부 전극에 인가되고 있지 않은 기간이어도 된다. 제2 기간은, 음극성을 갖는 펄스상의 음극성 직류 전압이 하부 전극에 인가되고 있는 기간이어도 된다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 예시적 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은, 하나의 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는, 그 내부에 내부 공간(10s)을 제공하고 있다. 내부 공간(10s)의 중심 축선은, 연직 방향으로 뻗는 축선(AX)이다. 일 실시형태에 있어서, 챔버(10)는, 챔버 본체(12)를 포함하고 있다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 내부 공간(10s)은, 챔버 본체(12) 내에 제공되어 있다. 챔버 본체(12)는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버 본체(12)는 전기적으로 접지되어 있다. 챔버 본체(12)의 내벽면, 즉 내부 공간(10s)을 구획 형성하는 벽면에는, 내(耐)플라즈마성을 갖는 막이 형성되어 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의하여 형성된 막 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다.
챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12p)가 형성되어 있다. 기판(W)은, 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부와의 사이에서 반송될 때에, 통로(12p)를 통과한다. 이 통로(12p)의 개폐를 위하여, 게이트 밸브(12g)가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 기판 지지기(16)를 더 구비한다. 기판 지지기(16)는, 챔버(10) 내에서, 그 위에 재치된 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 기판(W)은, 대략 원반(圓盤) 형상을 갖는다. 기판 지지기(16)는, 지지부(17)에 의하여 지지되어 있다. 지지부(17)는, 챔버 본체(12)의 바닥부로부터 상방으로 뻗어 있다. 지지부(17)는, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 지지부(17)는, 석영과 같은 절연 재료로 형성되어 있다.
기판 지지기(16)는, 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 갖는다. 하부 전극(18) 및 정전 척(20)은, 챔버(10) 내에 마련되어 있다. 하부 전극(18)은, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다.
하부 전극(18) 내에는, 유로(18f)가 형성되어 있다. 유로(18f)는, 열교환 매체용 유로이다. 열교환 매체로서는, 액상의 냉매, 혹은, 그 기화에 의하여 하부 전극(18)을 냉각시키는 냉매(예를 들면, 프레온)가 이용된다. 유로(18f)에는, 열교환 매체의 공급 장치(예를 들면, 칠러 유닛)가 접속되어 있다. 이 공급 장치는, 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 유로(18f)에는, 공급 장치로부터 배관(23a)을 통하여 열교환 매체가 공급된다. 유로(18f)에 공급된 열교환 매체는, 배관(23b)을 통하여 공급 장치로 되돌려진다.
정전 척(20)은, 하부 전극(18) 상에 마련되어 있다. 기판(W)은, 내부 공간(10s) 내에서 처리될 때에, 정전 척(20) 상에 재치되고, 정전 척(20)에 의하여 유지된다.
정전 척(20)은, 본체 및 전극을 갖고 있다. 정전 척(20)의 본체는, 산화 알루미늄 또는 질화 알루미늄과 같은 유전체로 형성되어 있다. 정전 척(20)의 본체는, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 정전 척(20)의 중심 축선은, 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 정전 척(20)의 전극은, 본체 내에 마련되어 있다. 정전 척(20)의 전극은, 막 형상을 갖고 있다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원이 스위치를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원으로부터의 전압이 정전 척(20)의 전극에 인가되면, 정전 척(20)과 기판(W)의 사이에서 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의하여, 기판(W)은 정전 척(20)에 끌어당겨져, 정전 척(20)에 의하여 유지된다.
정전 척(20)은, 기판 재치 영역을 포함하고 있다. 기판 재치 영역은, 대략 원반 형상을 갖는 영역이다. 기판 재치 영역의 중심 축선은, 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 기판(W)은, 챔버(10) 내에서 처리될 때에는, 기판 재치 영역의 상면의 위에 재치된다.
일 실시형태에 있어서, 정전 척(20)은, 에지링 재치 영역을 더 포함하고 있어도 된다. 에지링 재치 영역은, 정전 척(20)의 중심 축선의 둘레에서 기판 재치 영역을 둘러싸도록 원주 방향으로 뻗어 있다. 에지링 재치 영역의 상면의 위에는 에지링(FR)이 탑재된다. 에지링(FR)은, 환 형상을 갖고 있다. 에지링(FR)은, 축선(AX)에 그 중심 축선이 일치하도록, 에지링 재치 영역 상에 재치된다. 기판(W)은, 에지링(FR)에 의하여 둘러싸인 영역 내에 배치된다. 즉, 에지링(FR)은, 기판(W)의 에지를 둘러싸도록 배치된다. 에지링(FR)은, 도전성을 가질 수 있다. 에지링(FR)은, 예를 들면 실리콘 또는 탄화 규소로 형성되어 있다. 에지링(FR)은, 석영과 같은 유전체로 형성되어 있어도 된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 가스 공급 라인(25)을 더 구비할 수 있다. 가스 공급 라인(25)은, 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스를, 정전 척(20)의 상면과 기판(W)의 이면(하면)과의 사이의 간극에 공급한다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 절연 영역(27)을 더 구비할 수 있다. 절연 영역(27)은, 지지부(17) 상에 배치되어 있다. 절연 영역(27)은, 축선(AX)에 대하여 직경 방향에 있어서 하부 전극(18)의 외측에 배치되어 있다. 절연 영역(27)은, 하부 전극(18)의 외주(外周)면을 따라 원주 방향으로 뻗어 있다. 절연 영역(27)은, 석영과 같은 절연체로 형성되어 있다. 에지링(FR)은, 절연 영역(27) 및 에지링 재치 영역 상에 재치된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 상부 전극(30)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 기판 지지기(16)의 상방에 마련되어 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 통하여 챔버 본체(12)의 상부에 지지되어 있다.
상부 전극(30)은, 천판(天板)(34) 및 지지체(36)를 포함하고 있다. 천판(34)의 하면은, 내부 공간(10s)을 구획 형성하고 있다. 천판(34)에는, 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출 구멍(34a)의 각각은, 천판(34)을 판두께 방향(연직 방향)으로 관통하고 있다. 이 천판(34)은, 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 실리콘으로 형성되어 있다. 혹은, 천판(34)은, 알루미늄제의 부재의 표면에 내플라즈마성의 막을 마련한 구조를 가질 수 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의하여 형성된 막 또는 산화 이트륨으로 형성된 막과 같은 세라믹제의 막일 수 있다.
지지체(36)는, 천판(34)을 착탈 가능하게 지지하고 있다. 지지체(36)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있다. 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 하방으로 뻗어 있다. 복수의 가스 구멍(36b)은, 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통하고 있다. 지지체(36)에는, 가스 도입 포트(36c)가 형성되어 있다. 가스 도입 포트(36c)는, 가스 확산실(36a)에 접속되어 있다. 가스 도입 포트(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 가스 소스군(40)이, 밸브군(41), 유량 제어기군(42), 및 밸브군(43)을 개재시켜 접속되어 있다. 가스 소스군(40), 밸브군(41), 유량 제어기군(42), 및 밸브군(43)은, 가스 공급부를 구성하고 있다. 가스 소스군(40)은, 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 밸브군(41) 및 밸브군(43)의 각각은, 복수의 밸브(예를 들면 개폐 밸브)를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)은, 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기군(42)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스의 각각은, 밸브군(41)의 대응의 밸브, 유량 제어기군(42)의 대응의 유량 제어기, 및 밸브군(43)의 대응의 밸브를 통하여, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 1 이상의 가스 소스로부터의 가스를, 개별적으로 조정된 유량으로, 내부 공간(10s)에 공급하는 것이 가능하다.
기판 지지기(16) 또는 지지부(17)와 챔버 본체(12)의 측벽과의 사이에는, 배플 플레이트(48)가 마련되어 있다. 배플 플레이트(48)는, 예를 들면 알루미늄제의 부재에 산화 이트륨 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 있으며, 내부 공간(10s)의 압력을 감압할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 고주파 전원(61)을 더 구비하고 있다. 고주파 전원(61)은, 고주파 전력(HF)을 발생하는 전원이다. 고주파 전력(HF)은, 챔버(10) 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 이용된다. 고주파 전력(HF)은, 제1 주파수를 갖는다. 제1 주파수는, 27~100MHz의 범위 내의 주파수, 예를 들면 40MHz 또는 60MHz의 주파수이다. 고주파 전원(61)은, 고주파 전력(HF)을 하부 전극(18)에 공급하기 위하여, 정합 회로(63)를 통하여 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합 회로(63)는, 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(18) 측)의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있다. 또한, 고주파 전원(61)은, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있지 않아도 되고, 정합 회로(63)를 통하여 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 바이어스 전원(62)을 더 구비하고 있다. 바이어스 전원(62)은, 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전원(62)은, 바이어스 전력을 발생한다. 바이어스 전력은, 기판(W)에 이온을 인입하기 위하여 이용된다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 주기(PB) 내에서 정전 척(20) 상에 재치된 기판(W)의 전위를 변동시키도록 설정되어 있다. 제2 주파수는, 제1 주파수보다 낮다.
도 2는, 하나의 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에서 이용되는 고주파 전력 및 바이어스 전력을 나타내는 타이밍 차트이다. 일 실시형태에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 바이어스 전력은, 고주파 바이어스 전력(LF)이다. 이 실시형태에 있어서, 제2 주파수, 즉 고주파 바이어스 전력(LF)의 주파수는, 50kHz~27MHz의 범위 내의 주파수이며, 예를 들면 400kHz이다. 이 실시형태에 있어서, 바이어스 전원(62)은, 고주파 바이어스 전력(LF)을 하부 전극(18)에 공급하기 위하여, 정합 회로(64)를 통하여 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 정합 회로(64)는, 바이어스 전원(62)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(18) 측)의 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 플라즈마 에칭이 행해지는 경우에는, 내부 공간(10s)에 가스가 공급된다. 그리고, 고주파 전력(HF) 및 바이어스 전력이 공급됨으로써, 내부 공간(10s) 내에서 가스가 여기된다. 그 결과, 내부 공간(10s) 내에서 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마로부터의 이온 및/또는 라디칼과 같은 화학종에 의하여, 기판(W)이 에칭된다. 즉, 플라즈마 에칭이 행해진다.
이하, 도 3a 및 도 3b를 참조한다. 도 3a는, 에지링이 소모되어 있는 상태에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이다. 도 3b는, 보정된 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이다. 도 3a 및 도 3b의 각각에 있어서, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치(이하, "상단 위치"라고 함)는 파선(破線)으로 나타나 있다. 또, 도 3a 및 도 3b의 각각에서는, 기판(W)에 대한 이온의 진행 방향이 화살표로 나타나 있다.
기판(W)의 플라즈마 에칭이 행해지면, 도 3a에 나타내는 바와 같이, 에지링(FR)이 소모된다. 에지링(FR)이 소모되면, 에지링(FR)의 두께가 작아져, 에지링(FR)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치가 낮아진다. 에지링(FR)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치가 낮아지면, 에지링(FR)의 상방에서의 시스의 상단 위치가, 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치보다 낮아진다. 그 결과, 시스의 상단이 기판(W)의 에지의 근방에서 경사져, 기판(W)의 에지에 공급되는 이온의 진행 방향이 연직 방향에 대하여 기운 방향이 된다.
이온의 진행 방향을 연직 방향으로(즉, 기판(W)의 에지에 대하여 수직 방향으로) 보정하기 위하여, 플라즈마 처리 장치(1)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 시스 조정기(74)를 더 구비하고 있다. 시스 조정기(74)는, 에지링(FR)의 상방에서의 시스의 상단 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 시스 조정기(74)는, 에지링(FR)의 상방에서의 시스의 상단 위치와 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치와의 차를 해소하거나 또는 감소시키도록, 에지링(FR)의 상방에서의 시스의 상단 위치를 조정한다.
일 실시형태에서는, 시스 조정기(74)는, 에지링(FR)에 전압(VN)을 인가하도록 구성된 전원이다. 전압(VN)은 음극성을 가질 수 있다. 이 실시형태에 있어서, 시스 조정기(74)는, 필터(75) 및 도선(導線)(76)을 통하여 에지링(FR)에 접속되어 있다. 필터(75)는, 시스 조정기(74)로 유입되는 고주파 전력을 차단하거나 또는 저감시키기 위한 필터이다.
전압(VN)은, 직류 전압 또는 고주파 전압일 수 있다. 전압(VN)의 레벨은, 시스의 상단 위치의 조정량을 정한다. 시스의 상단 위치의 조정량, 즉 전압(VN)의 레벨은, 에지링(FR)의 두께를 반영하는 파라미터에 따라 결정된다. 이 파라미터는, 광학적 또는 전기적으로 측정되는 에지링(FR)의 두께의 측정값, 광학적 또는 전기적으로 측정되는 에지링(FR)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치, 또는 에지링(FR)이 플라즈마에 노출된 시간 길이일 수 있다. 전압(VN)의 레벨은, 이러한 파라미터와 전압(VN)의 레벨의 사이의 소정의 관계를 이용하여 결정된다. 예를 들면, 파라미터와 전압(VN)의 레벨과의 사이의 소정의 관계는, 에지링(FR)의 두께가 감소하면 전압(VN)의 절댓값이 증가하도록, 미리 정해져 있다. 결정된 레벨을 갖는 전압(VN)이 에지링(FR)에 인가되면, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 에지링(FR)의 상방에서의 시스의 상단 위치와 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치와의 차가 해소 또는 감소된다.
또한, 전압(VN)은, 펄스상의 고주파 전압 또는 펄스상의 직류 전압이어도 된다. 즉, 전압(VN)은, 주기적으로 에지링(FR)에 인가되어도 된다. 전압(VN)으로서 펄스상의 직류 전압이 주기적으로 에지링(FR)에 인가되는 경우에는, 전압(VN)이 에지링(FR)에 인가되고 있는 기간에 있어서, 전압(VN)의 레벨이 변화해도 된다.
시스 조정기(74)에 의하여 시스의 상단 위치가 보정되면, 에지링을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커진다. 이것은, 전압(VN)을 에지링(FR)에 인가함으로써 시스의 상단 위치를 조정하면, 에지링(FR)의 상방에서 시스의 두께가 커지기 때문이다. 에지링을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커지면, 에지링에 공급되는 고주파 전력의 파워 레벨이 저하된다. 또, 에지링을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커지면, 기판(W)에 공급되는 고주파 전력의 파워 레벨이 증가한다. 그 결과, 기판(W)의 에지에 있어서의 에칭 레이트에 대하여, 에지보다 내측에 있어서의 기판(W)의 에칭 레이트가 높아진다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 기판의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측에 있어서의 기판의 에칭 레이트와의 차를 저감시키기 위하여, 제어부(MC)에 의하여 고주파 전력(HF)의 공급 타이밍이 제어된다.
제어부(MC)는, 프로세서, 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(MC)는, 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하고, 당해 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 근거하여 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 제어부(MC)에 의한 제어에 의하여, 레시피 데이터에 의하여 지정된 프로세스가 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행된다. 후술하는 실시형태에 관한 에칭 방법은, 제어부(MC)에 의한 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부의 제어에 의하여, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행될 수 있다.
제어부(MC)는, 상술한 바와 같이, 전압(VN)의 레벨을 결정할 수 있다. 상술한 파라미터와 전압(VN)의 레벨과의 사이의 소정의 관계는, 함수 또는 테이블 형식의 데이터로서, 제어부(MC)의 기억 장치에 저장되어 있어도 된다. 제어부(MC)는, 결정한 레벨을 갖는 전압(VN)을 에지링(FR)에 인가하도록, 시스 조정기(74)를 제어할 수 있다.
제어부(MC)는, 주기(PB) 내의 제1 기간(P1) 내 중 적어도 일부 기간 내에서는 고주파 전력(HF)을 공급하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 고주파 전력(HF)은, 제1 기간(P1)의 전체에 있어서 공급되어도 된다. 제1 기간(P1) 내에서는, 정전 척(20) 상에 재치된 기판(W)의 전위는, 주기(PB) 내의 기판(W)의 전위의 평균값 VAVE보다 높다. 제어부(MC)는, 주기(PB) 내의 제2 기간(P2) 내에서는, 고주파 전력(HF)의 파워 레벨을 제1 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(HF)의 파워 레벨보다 감소시키도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 제2 기간(P2) 내에서는, 정전 척(20) 상에 재치된 기판(W)의 전위는, 평균값 VAVE보다 낮다. 일 실시형태에 있어서는, 제어부(MC)는, 제2 기간(P2)에서는 고주파 전력(HF)의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어해도 된다. 제어부(MC)는, 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)에 있어서, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록, 시스 조정기(74)를 제어한다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 바이어스 전력의 주기(PB) 내의 제1 기간(P1) 내 중 적어도 일부 기간에 있어서 고주파 전력(HF)이 공급된다. 제1 기간(P1)에 있어서는, 기판(W)과 플라즈마의 사이의 전위차가 작아, 기판(W)의 에칭의 진행이 비교적 늦거나, 기판(W)의 에칭이 실질적으로 행해지지 않는다. 한편, 제2 기간(P2)에 있어서는, 기판(W)과 플라즈마의 사이의 전위차가 커서, 기판(W)의 에칭이 진행되지만, 고주파 전력(HF)의 파워 레벨이 낮은 레벨로 설정되거나 또는 제로로 설정된다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 시스 조정기(74)에 의하여 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 조정을 행해도, 기판(W)의 에지에 있어서의 에칭 레이트와 에지보다 내측의 기판의 에칭 레이트와의 사이의 차가 작아진다.
일 실시형태에 있어서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 바이어스 전력으로서 고주파 바이어스 전력(LF)이 이용된다. 제1 기간(P1)은, 바이어스 전원(62)으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력(LF)이 양의 전위를 갖는 기간이어도 된다. 제2 기간(P2)은, 바이어스 전원(62)으로부터 출력되는 고주파 바이어스 전력(LF)이 음의 전위를 갖는 기간이어도 된다. 이 실시형태에서는, 동기 펄스, 지연 시간 길이, 및 공급 시간 길이가 제어부(MC)로부터 고주파 전원(61)에 부여된다. 동기 펄스는, 고주파 바이어스 전력(LF)에 동기되어 있다. 지연 시간 길이는, 동기 펄스에 의하여 특정되는 주기(PB)의 개시 시점으로부터의 지연 시간 길이다. 공급 시간 길이는, 고주파 전력(HF)의 공급 시간의 길이이다. 고주파 전원(61)은, 주기(PB)의 개시 시점에 대하여 지연 시간 길이만큼 늦어진 시점으로부터 공급 시간 길이의 동안, 고주파 전력(HF)을 하부 전극(18)에 공급한다. 그 결과, 제1 기간(P1)에 있어서, 고주파 전력(HF)이 하부 전극(18)에 공급된다. 또한, 지연 시간 길이는, 제로여도 된다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는, 전압 센서(78)를 더 구비하고 있어도 된다. 전압 센서(78)는, 기판(W)의 전위를 직접적으로 또는 간접적으로 측정하도록 구성되어 있다. 도 1에 나타내는 예에서는, 전압 센서(78)는, 하부 전극(18)의 전위를 측정하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 전압 센서(78)는, 하부 전극(18)과 바이어스 전원(62)의 사이에 접속되어 있는 급전로(給電路)의 전위를 측정한다. 이 실시형태에 있어서, 제어부(MC)는, 전압 센서(78)에 의하여 측정된 기판(W)의 전위가 주기(PB)에 있어서의 기판(W)의 전위의 평균값 VAVE보다 높은 기간을 제1 기간(P1)으로 하여 결정한다. 제어부(MC)는, 당해 제1 기간(P1) 내에 있어서 고주파 전력(HF)을 공급하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 제어부(MC)는, 전압 센서(78)에 의하여 측정된 기판(W)의 전위가 평균값 VAVE보다 낮은 기간을 제2 기간(P2)으로 하여 결정한다. 제어부(MC)는, 제2 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(HF)의 파워 레벨을 제1 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(HF)의 파워 레벨보다 감소시키거나, 혹은 고주파 전력(HF)의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 또한, 기판(W)의 전위의 평균값 VAVE는, 미리 정해진 값이어도 된다.
이하, 다른 실시형태에 대하여 설명한다. 도 4는, 다른 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에서 이용되는 고주파 전력 및 바이어스 전력을 나타내는 타이밍 차트이다. 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 바이어스 전원(62)은, 바이어스 전력으로서, 펄스상의 직류 전압(VB)을, 하부 전극(18)에 인가하도록 구성되어 있다. 직류 전압(VB)은, 제2 주파수인 반복 주파수로, 하부 전극(18)에 인가된다. 펄스상의 직류 전압(VB)이 이용되는 실시형태에서는, 제2 주파수는, 50kHz 이상, 27MHz 이하이다. 이 실시형태에서는, 정합 회로(64)는 생략될 수 있다. 이 실시형태에서는, 제1 기간(P1)은, 직류 전압(VB)이 하부 전극에 인가되고 있지 않은 기간이어도 된다. 제2 기간(P2)은, 음극성을 갖는 펄스상의 직류 전압(VB)이 하부 전극에 인가되고 있는 기간이어도 된다. 혹은, 상술한 바와 같이, 전압 센서(78)에 의하여 측정된 기판(W)의 전위로부터, 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)이 결정되어도 된다. 다른 점에 있어서, 직류 전압(VB)을 바이어스 전력으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치(1)는, 고주파 바이어스 전력(LF)을 바이어스 전력으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치(1)와 동일할 수 있다.
이하, 도 5, 도 6a, 및 도 6b를 참조하여 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에 대하여 설명한다. 도 5는, 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 6a는, 에지링이 소모되어 있는 상태에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이며, 도 6b는, 보정된 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치의 예를 나타내는 도이다. 또한, 도 6a 및 도 6b의 각각에 있어서, 시스의 상단 위치는 파선으로 나타나 있다. 또, 도 6a 및 도 6b의 각각에서는, 기판(W)에 대한 이온의 진행 방향이 화살표로 나타나 있다.
도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1B)는, 에지링(FR)이 아닌 에지링(FRB)을 이용하는 점에서, 플라즈마 처리 장치(1)와 다르다. 또, 플라즈마 처리 장치(1B)는, 시스 조정기(74)가 아닌, 시스 조정기(74B)를 구비하고 있는 점에서, 플라즈마 처리 장치(1)와 다르다. 그 외의 점에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1B)의 구성은, 플라즈마 처리 장치(1)의 구성과 동일할 수 있다.
도 6a 및 도 6b에 나타내는 바와 같이, 에지링(FRB)은, 제1 환상부(FR1) 및 제2 환상부(FR2)를 갖고 있다. 제1 환상부(FR1) 및 제2 환상부(FR2)는, 서로에게서 분리되어 있다. 제1 환상부(FR1)는, 환상 또는 판상을 이루고 있으며, 축선(AX)의 둘레로 뻗어있도록 에지링 재치 영역 상에 재치된다. 기판(W)은, 그 에지가 제1 환상부(FR1) 상에 위치하도록 기판 재치 영역 상에 재치된다. 제2 환상부(FR2)는, 환상 또는 판상을 이루고 있으며, 축선(AX)의 둘레로 뻗어있도록 에지링 재치 영역 상에 재치된다. 제2 환상부(FR2)는, 직경 방향에 있어서 제1 환상부(FR1)의 외측에 위치하고 있다.
시스 조정기(74B)는, 에지링(FRB)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여 에지링(FRB)을 상방으로 이동시키도록 구성된 이동 장치이다. 구체적으로는, 시스 조정기(74B)는, 제2 환상부(FR2)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하기 위하여 제2 환상부(FR2)를 상방으로 이동시키도록 구성되어 있다. 일례에 있어서, 시스 조정기(74B)는, 구동 장치(74a) 및 샤프트(74b)를 포함한다. 샤프트(74b)는, 제2 환상부(FR2)를 지지하고 있으며, 제2 환상부(FR2)로부터 하방으로 뻗어 있다. 구동 장치(74a)는, 샤프트(74b)를 통하여 제2 환상부(FR2)를 연직 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생하도록 구성되어 있다.
기판(W)의 플라즈마 에칭이 행해지면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 에지링(FRB)이 소모된다. 에지링(FRB)이 소모되면, 제2 환상부(FR2)의 두께가 작아져, 제2 환상부(FR2)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치가 낮아진다. 제2 환상부(FR2)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치가 낮아지면, 에지링(FRB) 상에서의 시스의 상단 위치가, 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치보다 낮아진다. 그 결과, 시스의 상단이 기판(W)의 에지의 근방에서 경사져, 기판(W)의 에지에 공급되는 이온의 진행 방향이 연직 방향에 대하여 기운 방향이 된다.
이온의 진행 방향을 연직 방향으로 보정하기 위하여, 시스 조정기(74B)는, 에지링(FRB) 상에서의 시스의 상단 위치를 조정하도록 구성되어 있다. 시스 조정기(74B)는, 에지링(FRB) 상에서의 시스의 상단 위치와 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치와의 차를 해소 또는 감소시키도록, 에지링(FRB) 상에서의 시스의 상단 위치를 조정한다. 구체적으로는, 시스 조정기(74B)는, 제2 환상부(FR2)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치를, 정전 척(20) 상에서의 기판(W)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치에 일치시키도록, 제2 환상부(FR2)를 상방으로 이동시킨다.
시스의 상단 위치의 조정량, 즉 제2 환상부(FR2)의 이동량은, 에지링(FRB)의 두께, 즉 제2 환상부(FR2)의 두께를 반영하는 파라미터에 따라 결정된다. 이 파라미터는, 광학적 또는 전기적으로 측정되는 제2 환상부(FR2)의 두께의 측정값, 광학적 또는 전기적으로 측정되는 제2 환상부(FR2)의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치, 또는 에지링(FRB)이 플라즈마에 노출된 시간 길이일 수 있다. 제2 환상부(FR2)의 이동량은, 이러한 파라미터와 제2 환상부(FR2)의 이동량의 사이의 소정의 관계를 이용하여 결정된다. 예를 들면, 파라미터와 제2 환상부(FR2)의 이동량의 사이의 소정의 관계는, 제2 환상부(FR2)의 두께가 감소하면 제2 환상부(FR2)의 이동량이 증가하도록, 미리 정해져 있다. 결정된 이동량만큼 제2 환상부(FR2)가 상방으로 이동되면, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 에지링(FRB) 상에서의 시스의 상단 위치와 기판(W)의 상방에서의 시스의 상단 위치와의 차가 해소 또는 감소된다.
플라즈마 처리 장치(1B)에 있어서, 제어부(MC)는, 상술한 바와 같이 제2 환상부(FR2)의 이동량을 결정할 수 있다. 상술한 파라미터와 제2 환상부(FR2)의 이동량의 사이의 소정의 관계는, 함수 또는 테이블 형식의 데이터로서, 제어부(MC)의 기억 장치에 저장되어 있어도 된다. 제어부(MC)는, 결정한 이동량만큼 제2 환상부(FR2)를 상방으로 이동시키도록, 시스 조정기(74B)를 제어할 수 있다.
시스 조정기(74B)에 의하여 시스의 상단 위치가 보정되면, 에지링(FRB)을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커진다. 이것은, 제2 환상부(FR2)의 직하(直下)의 간극이 넓어지기 때문이다. 에지링(FRB)을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커지면, 에지링(FRB)에 공급되는 고주파 전력의 파워 레벨이 감소한다. 또, 에지링(FRB)을 경유하여 플라즈마에 이르는 고주파 전력의 경로의 임피던스가 커지면, 기판(W)에 공급되는 고주파 전력의 파워 레벨이 상대적으로 증가한다. 그 결과, 기판(W)의 에지에 있어서의 에칭 레이트에 대하여, 에지보다 내측에 있어서의 기판(W)의 에칭 레이트가 높아진다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1B)에서는, 플라즈마 처리 장치(1)와 마찬가지로, 고주파 전력(HF)의 공급 타이밍이, 제어부(MC)에 의하여 제어된다.
도 7은, 에지링의 다른 예를 나타내는 도이다. 도 7에 나타내는 에지링(FRB)에서는, 제1 환상부(FR1)는, 내주부 및 외주부를 갖고 있다. 내주부의 상면의 연직 방향에 있어서의 위치는, 외주부의 상면의 연직 방향에 있어서의 높이 방향의 위치보다 낮다. 기판(W)은, 그 에지가 제1 환상부(FR1)의 내주부 상 또는 상방에 위치하도록 기판 재치 영역 상에 재치된다. 제2 환상부(FR2)는, 기판(W)의 에지를 둘러싸도록, 제1 환상부(FR1)의 내주부 상에 배치된다. 즉, 도 7에 나타내는 에지링(FRB)에서는, 제2 환상부(FR2)는, 제1 환상부(FR1)의 외주부의 내측에 배치된다. 도 7에 나타내는 에지링(FRB)이 이용되는 경우에는, 시스 조정기(74B)의 샤프트(74b)는, 제2 환상부(FR2)로부터, 제1 환상부(FR1)의 내주부를 관통하여 하방으로 뻗어 있다.
이하, 도 8을 참조한다. 도 8은, 하나의 예시적 실시형태에 관한 에칭 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 8에 나타내는 에칭 방법(MT)은, 상술한 플라즈마 처리 장치(1), 플라즈마 처리 장치(1B)와 같은 다양한 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치 중 어느 하나를 이용하여 실행된다.
에칭 방법(MT)은, 정전 척(20) 상에 기판(W)이 재치되어 있는 상태로 실행된다. 에칭 방법(MT)에서는, 가스가 가스 공급부로부터 챔버(10) 내에 공급된다. 그리고, 챔버(10) 내의 압력이 지정된 압력으로 배기 장치(50)에 의하여 설정된다. 그리고, 에칭 방법(MT)에서는, 상술한 바이어스 전력으로서, 고주파 바이어스 전력(LF) 또는 펄스상의 직류 전압(VB)이 하부 전극(18)에 공급된다.
에칭 방법(MT)에서는, 공정 ST1이 실행된다. 공정 ST1은, 바이어스 전력의 주기(PB) 내의 제1 기간(P1) 내 중 적어도 일부 기간에 있어서 실행된다. 공정 ST1에서는, 고주파 전력(HF)이 공급된다. 계속되는 공정 ST2는, 바이어스 전력의 주기(PB) 내의 제2 기간(P2)에 있어서 실행된다. 공정 ST2에서는, 고주파 전력(HF)의 파워 레벨이 제1 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(HF)의 파워 레벨보다 감소되거나, 고주파 전력(HF)의 공급이 정지된다. 에칭 방법(MT)에서는, 제1 기간(P1)에 있어서 챔버(10) 내에서 생성된 플라즈마 중의 이온이, 제2 기간(P2)에 있어서 기판(W)을 향하여 가속됨으로써, 기판(W)이 에칭된다. 에칭 방법(MT)에서는, 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)에 있어서, 시스 조정기(시스 조정기(74) 또는 시스 조정기(74B))에 의하여, 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치가 조정된다.
공정 ST3에서는, 정지 조건이 충족되는지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 공정 ST1 및 공정 ST2의 반복 횟수가 소정 횟수에 이른 경우에 충족된다. 공정 ST3에 있어서 정지 조건이 충족되지 않았다고 판정되면, 공정 ST1 및 공정 ST2가 다시 실행된다. 한편, 공정 ST3에 있어서 정지 조건이 충족되어 있다고 판정되면, 에칭 방법(MT)의 실행이 종료된다.
이상, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시형태로 한정되지 않으며, 다양한 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 된다. 또, 다른 실시형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시형태를 형성하는 것이 가능하다.
다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 장치(1) 및 플라즈마 처리 장치(1B)와는 다른 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치여도 된다. 또, 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치여도 된다. 또, 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치는, ECR(전자 사이클로트론 공명) 플라즈마 처리 장치여도 된다. 또, 또 다른 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파와 같은 표면파를 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치여도 된다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 다양한 실시형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있으며, 본 개시의 범위 및 주지로부터 벗어나지 않고 다양한 변경을 할 수 있는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 다양한 실시형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않으며, 진정한 범위와 취지는, 첨부한 특허 청구의 범위에 의하여 나타난다.

Claims (17)

  1. 챔버와,
    하부 전극 및 상기 하부 전극 상에 마련된 정전 척을 갖고, 상기 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 기판의 에지를 둘러싸도록 배치되는 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록 구성된 시스 조정기와,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 고주파 전력의 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 규정되는 주기 내에서 상기 정전 척 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키도록 설정된 바이어스 전력을 발생하도록 구성되어 있으며, 상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 바이어스 전원과,
    상기 시스 조정기 및 상기 고주파 전원을 제어하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    상기 정전 척 상에 재치된 상기 기판의 전위가 상기 주기 내의 상기 전위의 평균값보다 높은 상기 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간에서는 상기 고주파 전력을 공급하며, 상기 정전 척 상에 재치된 상기 기판의 전위가 상기 평균값보다 낮은 상기 주기 내의 제2 기간 내에서는, 상기 고주파 전력의 파워 레벨을 상기 제1 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨보다 감소시키도록, 상기 고주파 전원을 제어하고,
    상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 있어서, 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치를 조정하도록, 상기 시스 조정기를 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 기간에서는 상기 고주파 전력의 공급을 정지하도록, 상기 고주파 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시스 조정기는, 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치를 조정하기 위하여, 상기 에지링에 전압을 인가하도록 구성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 시스 조정기는, 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치를 조정하기 위하여, 상기 에지링을 상방으로 이동시키도록 구성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은, 상기 바이어스 전력으로서, 상기 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력을 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제1 기간은, 상기 바이어스 전원으로부터 출력되는 상기 고주파 바이어스 전력이 양의 전위를 갖는 기간이며,
    상기 제2 기간은, 상기 바이어스 전원으로부터 출력되는 상기 고주파 바이어스 전력이 음의 전위를 갖는 기간인, 플라즈마 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은, 상기 바이어스 전력으로서, 상기 제2 주파수로 규정되는 주기로 펄스상의 직류 전압을 상기 하부 전극에 인가하도록 구성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 기간은, 상기 펄스상의 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되고 있지 않은 기간이며,
    상기 제2 기간은, 음극성을 갖는 상기 펄스상의 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되고 있는 기간인, 플라즈마 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4, 청구항 5, 및 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 전위를 측정하는 전압 센서를 더 구비하는, 플라즈마 처리 장치.
  10. 플라즈마 처리 장치를 이용한 에칭 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    챔버와,
    하부 전극 및 상기 하부 전극 상에 마련된 정전 척을 갖고, 상기 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 기판의 에지를 둘러싸도록 배치되는 에지링의 상방에서의 시스의 상단의 연직 방향에 있어서의 위치를 조정하도록 구성된 시스 조정기와,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 고주파 전력의 제1 주파수보다 낮은 제2 주파수로 규정되는 주기 내에서 상기 정전 척 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키도록 설정된 바이어스 전력을 발생하도록 구성되어 있으며, 상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 바이어스 전원을 구비하고,
    상기 에칭 방법은, 상기 정전 척 상에 기판이 재치되어 있는 상태로 실행되며,
    상기 기판의 전위가 상기 주기 내의 상기 전위의 평균값보다 높은 상기 주기 내의 제1 기간 내의 적어도 일부 기간에 있어서 상기 고주파 전력을 공급하는 공정과,
    상기 기판의 전위가 상기 평균값보다 낮은 상기 주기 내의 제2 기간 내에 있어서, 상기 고주파 전력의 파워 레벨을 상기 제1 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨보다 감소시키는 공정을 포함하고,
    상기 제1 기간에 있어서 상기 챔버 내에서 생성된 플라즈마 중의 이온이, 상기 제2 기간에 있어서 상기 기판을 향하여 가속됨으로써, 상기 기판이 에칭되며,
    상기 제1 기간 및 상기 제2 기간에 있어서, 상기 시스 조정기에 의하여 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치가 조정되는, 에칭 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 기간에서는 상기 고주파 전력의 공급이 정지되는, 에칭 방법.
  12. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 시스 조정기는, 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치를 조정하기 위하여, 상기 에지링에 전압을 인가하도록 구성되어 있는, 에칭 방법.
  13. 청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
    상기 시스 조정기는, 상기 시스의 상단의 상기 연직 방향에 있어서의 상기 위치를 조정하기 위하여, 상기 에지링을 상방으로 이동시키도록 구성되어 있는, 에칭 방법.
  14. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은, 상기 바이어스 전력으로서, 상기 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력을 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되어 있는, 에칭 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 제1 기간은, 상기 바이어스 전원으로부터 출력되는 상기 고주파 바이어스 전력이 양의 전위를 갖는 기간이며,
    상기 제2 기간은, 상기 바이어스 전원으로부터 출력되는 상기 고주파 바이어스 전력이 음의 전위를 갖는 기간인, 에칭 방법.
  16. 청구항 10 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전원은, 상기 바이어스 전력으로서, 상기 제2 주파수로 규정되는 주기로 펄스상의 직류 전압을 상기 하부 전극에 인가하도록 구성되어 있는, 에칭 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 제1 기간은, 상기 펄스상의 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되고 있지 않은 기간이며,
    상기 제2 기간은, 음극성을 갖는 상기 펄스상의 음극성 직류 전압이 상기 하부 전극에 인가되고 있는 기간인, 에칭 방법.
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