KR20200115145A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

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다카시 야하타
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

본 발명은, 애스펙트비가 높은 홈에 대해서도, 홈 내를 균일하게 처리 가능하게 한다. 기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 기판을 지지하는 기판 적재부와, 상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 소정 주파수의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와, 상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제1 도체로 구성되는 제1 공진 코일과, 상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제2 도체로 구성되는 제2 공진 코일과, 상기 제1 공진 코일에 대한 전력 공급 기간과 상기 제2 공진 코일에 대한 전력 공급 기간이 겹치지 않도록, 상기 고주파 전력 공급부를 제어하는 제어부를 갖는 기술을 제공한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND PROGRAM}
본 개시는, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
근년, 플래시 메모리 등의 반도체 장치는 고집적화의 경향이 있다. 그에 수반하여, 패턴 사이즈가 현저하게 미세화되고 있다. 미세화는, 깊은 홈의 애스펙트비가 높아지는 등의 영향을 미치고 있다. 그 경우, 깊은 홈의 안쪽에까지 가스를 도달시킬 필요가 있다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 플라스마 여기한 처리 가스를 사용해서 기판 상에 형성된 패턴 표면을 처리하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2014-75579호 공보
애스펙트비가 높은 홈을 갖는 막을 플라스마 처리하는 경우, 플라스마가 홈의 안쪽에까지 도달하지 않는 것을 생각할 수 있다. 홈의 상방에서 플라스마가 실활하는 것이 원인의 하나라고 생각된다. 그 경우, 홈 저부의 처리가 불충분해지기 때문에, 홈 내의 처리가 불균일해진다.
본 개시는, 상기 과제를 해결하는 것이며, 애스펙트비가 높은 홈에 대해서도, 홈 내를 균일하게 처리 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
기판을 처리하는 처리실과, 상기 처리실에서 기판을 지지하는 기판 적재부와, 상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 소정 주파수의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와, 상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제1 도체로 구성되는 제1 공진 코일과, 상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제2 도체로 구성되는 제2 공진 코일과, 상기 제1 공진 코일에 대한 전력 공급 기간과 상기 제2 공진 코일에 대한 전력 공급 기간이 겹치지 않도록, 상기 고주파 전력 공급부를 제어하는 제어부를 갖는 기술을 제공한다.
애스펙트비가 높은 홈에 대해서도, 홈 내를 균일하게 처리 가능한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 기판 처리 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 기판 처리 장치의 플라스마 생성 원리를 설명하는 설명도이다.
도 3은 기판 처리 장치의 플라스마 생성 원리를 설명하는 설명도이다.
도 4는 가스 공급부, 고주파 전력 공급부의 동작을 설명하는 설명도이다.
도 5는 기판 처리 장치의 제어부의 구성을 도시하는 도면이다.
도 6은 기판 처리 공정에서 처리되는 홈(트렌치)이 형성된 기판의 설명도이다.
도 7은 기판 처리 공정을 설명하는 흐름도이다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
기판 처리 장치에 대해서, 도 1 내지 도 5를 사용해서 이하에 설명한다. 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 주로 기판면 상에 형성된 막에 대하여 산화 처리를 행하도록 구성되어 있다.
(처리실)
처리 장치(100)는, 기판(200)을 플라스마 처리하는 처리로(202)를 구비하고 있다. 처리로(202)에는, 처리실(201)을 구성하는 처리 용기(203)가 마련되어 있다. 처리 용기(203)는, 제1 용기인 돔형의 상측 용기(210)와, 제2 용기인 사발형의 하측 용기(211)를 구비하고 있다. 상측 용기(210)가 하측 용기(211) 위에 덮임으로써, 처리실(201)이 형성된다. 상측 용기(210)는, 예를 들어 산화알루미늄(Al2O3) 또는 석영(SiO2) 등의 비금속 재료로 형성되어 있고, 하측 용기(211)는, 예를 들어 알루미늄(Al)으로 형성되어 있다.
또한, 하측 용기(211)의 하부 측벽에는, 게이트 밸브(244)가 마련되어 있다. 게이트 밸브(244)는, 개방되어 있을 때, 반송 기구(도시하지 않음)를 사용하여, 반입출구(245)를 통해서 처리실(201) 내에 기판(200)을 반입하거나, 처리실(201) 밖으로 기판(200)을 반출하거나 할 수 있게 구성되어 있다. 게이트 밸브(244)는, 폐쇄되어 있을 때는, 처리실(201) 내의 기밀성을 유지하는 게이트 밸브가 되도록 구성되어 있다.
처리실(201)의 주위에는, 처리실(201)을 덮도록 공진 코일(212)이 권회되어 있다. 처리실(201) 중, 공진 코일(212)과 인접하는 공간을 플라스마 생성 공간(201a)이라고 칭한다. 플라스마 생성 공간(201a)에 연통하여, 기판(200)이 처리되는 공간을 기판 처리 공간(201b)이라고 칭한다. 플라스마 생성 공간(201a)은 플라스마가 생성되는 공간이며, 처리실(201) 중, 공진 코일(212)의 하단보다 상방이며, 또한 공진 코일(212)의 상단보다 하방의 공간을 말한다. 한편, 기판 처리 공간(201b)은, 기판이 플라스마를 사용해서 처리되는 공간이며, 공진 코일(212)의 하단보다 하방의 공간을 말한다. 본 실시 형태에서는, 플라스마 생성 공간(201a)과 기판 처리 공간(201b)의 수평 방향의 직경은 대략 동일해지도록 구성되어 있다.
(기판 적재대)
처리실(201)의 바닥측 중앙에는, 기판(200)을 적재하는 기판 적재부로서의 기판 적재대(217)가 배치되어 있다. 기판 적재대(217)는 예를 들어 질화알루미늄(AlN), 세라믹스, 석영 등의 비금속 재료로 형성되어 있고, 기판(200) 상에 형성되는 막 등에 대한 금속 오염을 저감할 수 있도록 구성되어 있다. 기판 적재대(217)는 기판 적재부라고도 칭한다.
기판 적재대(217)의 내부에는, 가열 기구로서의 히터(217b)가 매립되어 있다. 히터(217b)는, 전력이 공급되면, 기판(200) 표면을 예를 들어 25℃부터 750℃ 정도까지 가열할 수 있도록 구성되어 있다.
기판 적재대(217)는, 하측 용기(211)와는 전기적으로 절연되어 있다. 임피던스 조정 전극(217c)은, 기판 적재대(217)에 적재된 기판(200) 상에 생성되는 플라스마의 밀도의 균일성을 보다 향상시키기 위해서, 기판 적재대(217) 내부에 마련되어 있고, 임피던스 조정부로서의 임피던스 가변 기구(275)를 통해서 접지되어 있다.
임피던스 가변 기구(275)는 공진 코일이나 가변콘덴서로 구성되어 있고, 공진 코일의 인덕턴스 및 저항, 그리고 가변 콘덴서의 용량 값을 제어함으로써, 임피던스를 약 0Ω 내지 처리실(201)의 기생 임피던스값의 범위 내에서 변화시킬 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 임피던스 조정 전극(217c) 및 기판 적재대(217)를 통해서, 기판(200)의 전위(바이어스 전압)를 제어할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 후술하는 바와 같이 기판(200) 상에 생성되는 플라스마의 밀도의 균일성을 향상시킬 수 있으므로, 이 플라스마의 밀도의 균일성이 원하는 범위에 들 경우, 임피던스 조정 전극(217c)을 사용한 바이어스 전압 제어는 행하지 않는다. 또한, 당해 바이어스 전압 제어를 행하지 않는 경우에는, 기판 적재대(217)에 전극(217c)을 마련하지 않도록 해도 된다. 단, 당해 균일성을 보다 향상시키는 것을 목적으로 당해 바이어스 전압 제어를 행해도 된다.
기판 적재대(217)에는, 기판 적재대를 승강시키는 구동 기구를 구비하는 기판 적재대 승강 기구(268)가 마련되어 있다. 또한, 기판 적재대(217)에는 관통 구멍(217a)이 마련됨과 함께, 하측 용기(211)의 저면에는 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 마련되어 있다. 관통 구멍(217a)과 웨이퍼 밀어올림 핀(266)은 서로 대향하는 위치에, 적어도 각 3군데씩 마련되어 있다. 기판 적재대 승강 기구(268)에 의해 기판 적재대(217)가 하강되었을 때는, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 기판 적재대(217)와는 비접촉인 상태로, 관통 구멍(217a)을 뚫고 나가도록 구성되어 있다.
(가스 공급부)
처리실(201)의 상방, 즉 상측 용기(210)의 상부에는, 가스 공급 헤드(236)가 마련되어 있다. 가스 공급 헤드(236)는, 캡 모양의 덮개(233)와, 가스 도입구(234)와, 버퍼실(237)과, 개구(238)와, 차폐 플레이트(240)와, 가스 분출구(239)를 구비하여, 반응 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 버퍼실(237)은, 가스 도입구(234)로부터 도입되는 반응 가스를 분산시키는 분산 공간으로서의 기능을 갖는다.
가스 도입구(234)에는, 산소 함유 가스로서의 산소(O2) 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급관(232a)의 하류단과, 수소 함유 가스로서의 수소(H2) 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급관(232b)의 하류단과, 불활성 가스로서의 아르곤(Ar) 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(232c)이 합류관(232)에서 합류하도록 접속되어 있다.
산소 함유 가스 공급관(232a)에는, 상류측부터 순서대로 O2 가스 공급원(250a), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(252a), 개폐 밸브로서의 밸브(253a)가 마련되어 있다. 산소 함유 가스 공급관(232a), MFC(252a), 밸브(253a)에 의해 산소 가스 공급부가 구성된다. 산소 가스 공급부는 제1 처리 가스 공급부라고도 칭한다.
수소 함유 가스 공급관(232b)에는, 상류측부터 순서대로 H2 가스 공급원(250b), MFC(252b), 밸브(253b)가 마련되어 있다. 수소 함유 가스 공급관(232b), MFC(252b), 밸브(253b)에 의해 수소 함유 가스 공급부가 구성된다. 수소 함유 가스 공급부는 제2 처리 가스 공급부라고도 칭한다.
불활성 가스 공급관(232c)에는, 상류측부터 순서대로 Ar 가스 공급원(250c), MFC(252c), 밸브(253c)가 마련되어 있다. 불활성 가스 공급관(232c), MFC(252c), 밸브(253c)에 의해 불활성 가스 공급부가 구성된다.
산소 함유 가스 공급관(232a)과 수소 함유 가스 공급관(232b)과 불활성 가스 공급관(232c)이 합류한 하류측에는, 밸브(243a)가 마련되어, 가스 도입구(234)와 연통하도록 구성된다. 밸브(253a, 253b, 253c, 243a)를 개폐시킴으로써 MFC(252a, 252b, 252c)에 의해 각각의 가스의 유량을 조정하면서, 가스 공급관(232a, 232b, 232c)을 통해서, 산소 함유 가스, 수소 가스 함유 가스, 불활성 가스 등의 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.
주로, 제1 처리 가스 공급부, 제2 처리 가스 공급부, 불활성 가스 공급부에 의해 가스 공급부(가스 공급계)가 구성되어 있다. 또한, 여기에서는 산소 가스, 수소 가스, 불활성 가스를 사용했기 때문에 제1 처리 가스 공급부, 제2 처리 가스 공급부, 불활성 가스 공급부를 가스 공급부에 포함했지만, 가스를 공급할 수 있는 구조라면 그것에 한정하는 것은 아니다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 산소 함유 가스 공급계로부터 산소 함유 가스로서의 O2 가스를 공급함으로써 산화 처리를 행하도록 구성되어 있지만, 산소 함유 가스 공급계 대신에, 질소 함유 가스를 처리실(201) 내에 공급하는 질소 함유 가스 공급계를 마련할 수도 있다. 이렇게 구성된 기판 처리 장치에 의하면, 기판의 산화 처리 대신에 질화 처리를 행할 수 있다. 이 경우, O2 가스 공급원(250a) 대신에, 예를 들어 질소 함유 가스 공급원으로서의 N2 가스 공급원이 마련되어, 산소 함유 가스 공급관(232a)이 질소 함유 가스 공급관으로서 구성된다.
(배기부)
하측 용기(211)의 측벽에는, 처리실(201) 내로부터 반응 가스를 배기하는 가스 배기구(235)가 마련되어 있다. 가스 배기구(235)와 연통하도록, 하측 용기(211)에 가스 배기관(231)의 상류단이 접속되어 있다. 가스 배기관(231)에는, 상류측부터 순서대로 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(242), 개폐 밸브로서의 밸브(243b), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 마련되어 있다.
주로, 가스 배기관(231), APC 밸브(242), 밸브(243b)에 의해, 본 실시 형태에 관한 배기부가 구성되어 있다. 또한, 진공 펌프(246)를 배기부에 포함해도 된다.
(플라스마 생성부)
처리실(201)의 외주부, 즉 상측 용기(210)의 측벽의 외측에는, 처리실(201)을 둘러싸도록, 나선 형상의 공진 코일(212)이 복수 마련되어 있다. 공진 코일(212)은, 제1 전극인 공진 코일(212a)과, 제2 전극인 공진 코일(212b)로 구성된다. 공진 코일(212a)을 구성하는 도체와, 공진 코일(212b)을 구성하는 도체는, 수직 방향으로 교대로 배치된다. 또한, 공진 코일(212a)은 제1 공진 코일이라고도 칭하고, 공진 코일(212b)은 제2 공진 코일이라고도 칭한다. 또한, 공진 코일(212a)의 도체를 제1 도체라고도 칭하고, 공진 코일(212b)의 도체를 제2 도체라고도 칭한다.
공진 코일(212a)에는, RF 센서(272), 고주파 전원(273), 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력 주파수의 정합을 행하는 정합기(274)가 접속된다.
고주파 전원(273)은, 공진 코일(212a)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하는 것이다. RF 센서(272)는 고주파 전원(273)의 출력측에 마련되어, 공급되는 고주파의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하는 것이다. RF 센서(272)에 의해 모니터된 반사파 전력은 정합기(274)에 입력되고, 정합기(274)는, RF 센서(272)로부터 입력된 반사파의 정보에 기초하여, 반사파가 최소가 되도록, 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력되는 고주파 전력의 주파수를 제어하는 것이다.
고주파 전원(273)은, 발진 주파수 및 출력을 규정하기 위한 고주파 발진 회로 및 프리앰프를 포함하는 전원 제어부(컨트롤 회로)와, 소정의 출력으로 증폭하기 위한 증폭기(출력 회로)를 구비하고 있다. 전원 제어부는, 조작 패널을 통해서 미리 설정된 주파수 및 전력에 관한 출력 조건에 기초하여 증폭기를 제어한다. 증폭기는, 공진 코일(212a)에 전송 선로를 통해서 일정한 고주파 전력을 공급한다.
고주파 전원(273), 정합기(274), RF 센서(272)를 통합해서 고주파 전력 공급부(271)라고 칭한다. 또한, 고주파 전원(273), 정합기(274), RF 센서(272)의 어느 것의 구성, 혹은 그 조합을 고주파 전력 공급부(271)라고 칭해도 된다. 고주파 전력 공급부(271)는 제1 고주파 전력 공급부라고도 칭한다.
공진 코일(212b)에는, RF 센서(282), 고주파 전원(283), 고주파 전원(283)의 임피던스나 출력 주파수의 정합을 행하는 정합기(284)가 접속된다.
고주파 전원(283)은, 공진 코일(212b)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하는 것이다. RF 센서(282)는 고주파 전원(283)의 출력측에 마련되어, 공급되는 고주파의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하는 것이다. RF 센서(282)에 의해 모니터된 반사파 전력은 정합기(284)에 입력되고, 정합기(284)는, RF 센서(282)로부터 입력된 반사파의 정보에 기초하여, 반사파가 최소가 되도록, 고주파 전원(283)의 임피던스나 출력되는 고주파 전력의 주파수를 제어하는 것이다.
고주파 전원(283)은, 발진 주파수 및 출력을 규정하기 위한 고주파 발진 회로 및 프리앰프를 포함하는 전원 제어부(컨트롤 회로)와, 소정의 출력으로 증폭하기 위한 증폭기(출력 회로)를 구비하고 있다. 전원 제어부는, 조작 패널을 통해서 미리 설정된 주파수 및 전력에 관한 출력 조건에 기초하여 증폭기를 제어한다. 증폭기는, 공진 코일(212b)에 전송 선로를 통해서 일정한 고주파 전력을 공급한다.
고주파 전원(283), 정합기(284), RF 센서(282)를 통합해서 고주파 전력 공급부(281)라고 칭한다. 또한, 고주파 전원(283), 정합기(284), RF 센서(282)의 어느 것의 구성, 혹은 그 조합을 고주파 전력 공급부(281)라고 칭해도 된다. 고주파 전력 공급부(281)는 제2 고주파 전력 공급부라고도 칭한다. 제1 고주파 전력 공급부와 제2 고주파 전력 공급부(281)를 통합해서 고주파 전력 공급부라고 칭한다.
공진 코일(212a), 공진 코일(212b)은, 소정의 파장의 정재파를 형성하기 위해서, 일정한 파장으로 공진하도록 권회 직경, 권회 피치, 권수가 설정된다. 즉, 공진 코일(212a)의 전기적 길이는, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에서의 1 파장의 정수배(1배, 2배, …)에 상당하는 길이로 설정된다. 공진 코일(212b)의 전기적 길이는, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에서의 1 파장의 정수배(1배, 2배, …)에 상당하는 길이로 설정된다.
구체적으로는, 인가하는 전력이나 발생시키는 자계 강도 또는 적용하는 장치의 외형 등을 감안하여, 각각의 공진 코일(212a, 212b)은, 예를 들어 800kHz 내지 50MHz, 0.5 내지 5KW의 고주파 전력에 의해 0.01 내지 10가우스 정도의 자장을 발생할 수 있도록, 50 내지 300mm2의 유효 단면적이며 또한 200 내지 500mm의 공진 코일 직경으로 되어, 플라스마 생성 공간(201a)을 형성하는 방의 외주측에 2 내지 60회 정도 권회된다.
예를 들어, 주파수가 13.56MHz인 경우, 1 파장의 길이는 약 22미터, 주파수가 27.12MHz인 경우, 1 파장의 길이는 약 11미터이며, 적합한 실시예로서는, 각 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)의 전기적 길이는 이들 1 파장의 길이(1배)가 되도록 마련된다. 본 실시 형태에서는, 고주파 전력의 주파수를 27.12MHz, 공진 코일(212)의 전기적 길이를 1 파장의 길이(약 11미터)로 설정하고 있다.
공진 코일(212a)의 권회 피치는, 예를 들어 24.5mm 간격으로 등간격이 되도록 마련된다. 또한, 공진 코일(212a)의 권회 직경(직경)은 기판(200)의 직경보다도 커지도록 설정된다. 본 실시 형태에서는, 기판(200)의 직경을 300mm로 하고, 공진 코일(212a)의 권회 직경은 기판(200)의 직경보다도 큰 500mm가 되도록 마련된다.
공진 코일(212b)의 권회 피치는, 예를 들어 24.5mm 간격으로 등간격이 되도록 마련된다. 또한, 공진 코일(212b)의 권회 직경(직경)은 기판(200)의 직경보다도 커지도록 설정된다. 본 실시 형태에서는, 기판(200)의 직경을 300mm로 하고, 공진 코일(212b)의 권회 직경은 기판(200)의 직경보다도 큰 500mm가 되도록 마련된다.
공진 코일(212a)과 공진 코일(212b)은, 정재파의 배의 위치가 겹치지 않도록 배치되어 있다. 또한, 공진 코일(212a)과 공진 코일(212b)의 사이의 거리는, 각각의 공진 코일의 도체간에서 아크 방전하지 않는 거리로 설정된다.
공진 코일(212a)과 공진 코일(212b)을 구성하는 소재로서는, 구리 파이프, 구리의 박판, 알루미늄 파이프, 알루미늄 박판, 폴리머 벨트에 구리 또는 알루미늄을 증착한 소재 등이 사용된다. 공진 코일(212)은, 절연성 재료로 평판 형상으로 형성되고, 또한 베이스 플레이트(248)의 상단부면에 연직으로 세워 설치된 복수의 서포트(도시하지 않음)에 의해 지지된다.
공진 코일(212a)과 공진 코일(212b) 각각의 양단은 전기적으로 접지되고, 그 중 적어도 일단은, 장치의 최초의 설치 시 또는 처리 조건의 변경 시에 당해 공진 코일의 전기적 길이를 미세 조정하기 위해서, 가동 탭(213(213a, 213b))을 통해서 접지된다. 도 1 중의 부호 214(214a, 214b)는 다른 쪽의 고정 접지를 나타낸다.
가동 탭(213a)은, 공진 코일(212a)의 공진 특성을 고주파 전원(273)과 대략 동등하게 하도록 위치가 조정된다. 또한, 장치의 최초의 설치 시 또는 처리 조건의 변경 시에 공진 코일(212a)의 임피던스를 미세 조정하기 위해서, 공진 코일(212a)의 접지된 양단의 사이에는, 가동 탭(215a)에 의해 급전부가 구성된다.
가동 탭(213b)은, 공진 코일(212b)의 공진 특성을 고주파 전원(283)과 대략 동등하게 하도록 위치가 조정된다. 또한, 장치의 최초의 설치 시 또는 처리 조건의 변경 시에 공진 코일(212b)의 임피던스를 미세 조정하기 위해서, 공진 코일(212b)의 접지된 양단의 사이에는, 가동 탭(215b)에 의해 급전부가 구성된다.
공진 코일(212a)과 공진 코일(212b)이 가변식 접지부 및 가변식 급전부를 구비하고 있음으로써, 후술하는 바와 같이, 처리실(201)의 공진 주파수 및 부하 임피던스를 조정하는데 있어서, 보다 한층 간편하게 조정할 수 있다.
또한, 위상 전류 및 역위상 전류가 공진 코일(212a), 공진 코일(212b) 각각의 전기적 중점에 관해서 대칭으로 흐르도록, 각 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)의 일단(혹은 타단 또는 양단)에는, 공진 코일 및 실드로 이루어지는 파형 조정 회로(도시하지 않음)가 삽입된다. 파형 조정 회로는, 각 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)을 전기적으로 비접속 상태로 하거나 또는 전기적으로 등가의 상태로 설정함으로써 개로로 구성한다. 또한, 각 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)의 단부는, 초크 직렬 저항에 의해 비접지로 하고, 고정 기준 전위에 직류 접속되어도 된다.
차폐판(223)은, 공진 코일(212)의 외측의 전계를 차폐함과 함께, 공진 회로를 구성하는데 필요한 용량 성분(C 성분)을 공진 코일(212a) 또는 공진 코일(212b)과의 사이에 형성하기 위해서 마련된다. 차폐판(223)은, 일반적으로는, 알루미늄 합금 등의 도전성 재료를 사용해서 원통형으로 구성된다. 차폐판(223)은, 공진 코일(212a), 공진 코일(212b) 각각의 외주로부터 5 내지 150mm 정도 이격되어 배치된다. 통상, 차폐판(223)은 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)의 양단과 전위가 동등해지도록 접지되지만, 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)의 공진수를 정확하게 설정하기 위해서, 차폐판(223)의 일단 또는 양단은, 탭 위치를 조정 가능하게 구성되어 있다. 혹은, 공진수를 정확하게 설정하기 위해서, 각 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)과 차폐판(223)의 사이에 트리밍 캐패시턴스를 삽입해도 된다.
주로, 공진 코일(212a), 제1 고주파 전력 공급부(271)에 의해 제1 플라스마 생성부가 구성된다. 또한, 공진 코일(212b), 제2 고주파 전력 공급부(281)에 의해 제2 플라스마 생성부가 구성된다. 제1 플라스마 생성부와 제2 플라스마 생성부를 합쳐서 플라스마 생성부라고 칭한다.
이어서, 플라스마 생성 원리 및 생성되는 플라스마의 성질에 대해서 도 2를 사용해서 설명한다. 각각의 공진 코일(212a, 212b)의 플라스마 생성 원리는 동일하므로, 여기서는 하나의 공진 코일(212a)을 예로서 설명한다. 공진 코일(212b)의 경우, RF 센서(272)는 RF 센서(282)로, 고주파 전원(273)은 고주파 전원(283)으로, 정합기(274)는 정합기(284)로 치환한다.
공진 코일(212a)에 의해 구성되는 플라스마 발생 회로는 RLC의 병렬 공진 회로로 구성된다. 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 파장과 공진 코일(212a)의 전기적 길이가 동일한 경우, 공진 코일(212a)의 공진 조건은, 공진 코일(212a)의 용량 성분이나 유도 성분에 의해 만들어 내어진 리액턴스 성분이 상쇄되어, 순저항으로 되는 것이다. 그러나, 상기 플라스마 발생 회로에 있어서는, 플라스마를 발생시킨 경우, 공진 코일(212a)의 전압부와 플라스마의 사이의 용량 결합의 변동이나, 플라스마 생성 공간(201a)과 플라스마의 사이의 유도 결합의 변동, 플라스마의 여기 상태 등에 의해, 실제의 공진 주파수는 약간이지만 변동된다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 플라스마 발생 시의 공진 코일(212a)에서의 공진의 어긋남을 전원측에서 보상하기 위해서, 플라스마가 발생했을 때의 공진 코일(212a)로부터의 반사파 전력을 RF 센서(272)로 검출하고, 검출된 반사파 전력에 기초하여 정합기(274)가 고주파 전원(273)의 출력을 보정하는 기능을 갖는다.
구체적으로는, 정합기(274)는, RF 센서(272)로 검출된 플라스마가 발생했을 때의 공진 코일(212a)로부터의 반사파 전력에 기초하여, 반사파 전력이 최소가 되도록 고주파 전원(273)의 임피던스 혹은 출력 주파수를 증가 또는 감소시킨다. 임피던스를 제어하는 경우, 정합기(274)는, 미리 설정된 임피던스를 보정하는 가변 콘덴서 제어 회로에 의해 구성되고, 주파수를 제어하는 경우, 정합기(274)는, 미리 설정된 고주파 전원(273)의 발진 주파수를 보정하는 주파수 제어 회로에 의해 구성된다. 또한, 고주파 전원(273)과 정합기(274)는 일체로서 구성되어도 된다.
이러한 구성에 의해, 본 실시 형태에서의 공진 코일(212a)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 플라스마를 포함하는 당해 공진 코일의 실제 공진 주파수에 의한 고주파 전력이 공급되므로(혹은, 플라스마를 포함하는 당해 공진 코일의 실제 임피던스에 정합하도록 고주파 전력이 공급되므로), 위상 전압과 역위상 전압이 항상 상쇄되는 상태의 정재파가 형성된다. 공진 코일(212a)의 전기적 길이가 고주파 전력의 파장과 동일한 경우, 공진 코일의 전기적 중점(전압이 제로인 노드)에 가장 높은 위상 전류가 생성된다. 따라서, 전기적 중점의 근방에서는, 처리실 벽이나 기판 적재대(217)와의 용량 결합이 거의 없어, 전기적 포텐셜이 매우 낮은 도넛 형상의 유도 플라스마(224)가 형성된다. 또한, 마찬가지의 원리에 의해, 공진 코일의 양단 부분에서도, 플라스마(226), 플라스마(225)가 생성된다.
이어서, 도 3을 사용해서 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)을 사용해서 플라스마를 생성한 상태를 설명한다.
도 3에서는, 도 1과 마찬가지로, 플라스마 생성 공간(201a)의 주위에 2개의 공진 코일(212a), 공진 코일(212b)이 마련되어 있다. 플라스마 생성 공간(201a)에 가스가 공급된 상태에서 공진 코일(212a)에 고주파 전력을 공급하면, 상술한 원리에 의해, 전압(291), 전류(292)가 발생함과 함께, 플라스마 생성 공간(201a) 중에 플라스마(293)가 생성된다.
마찬가지로, 플라스마 생성 공간(201a)에 가스가 공급된 상태에서 공진 코일(212b)에 고주파 전력을 공급하면, 상술한 원리에 의해, 전압(294), 전류(295)가 발생함과 함께, 플라스마 생성 공간(201a) 중에 플라스마(296)가 발생한다.
이와 같이, 복수의 공진 코일을 사용함으로써 하나의 공진 코일로 생성하는 것에 비해, 많은 플라스마를 생성할 수 있다. 즉, 플라스마 중의 라디칼 성분을 많이 생성할 수 있다. 따라서, 깊은 홈의 바닥에 도달 가능한 라디칼의 양을 증가시킬 수 있으므로, 깊은 홈의 바닥을 처리 가능하다.
이어서, 플라스마(293), 플라스마(296)의 발생 타이밍에 대해서 설명한다. 먼저, 비교예로서 플라스마(293)와 플라스마(296)가 플라스마 생성 공간(201a) 내에 동시에 존재하는 경우를 생각한다.
이 경우, 각각의 공진 코일에 대하여 고주파 전력을 공급한 상태이지만, 인접하는 공진 코일이 전기적으로 영향을 미칠 우려가 있다. 그렇게 하면, 각 공진 코일의 위상이 어긋나버려, 그 결과, 각 공진 코일에 있어서 정재파를 생성할 수 없게 된다.
이에 대해, 인접하는 공진 코일을, 전기적으로 영향을 미치지 않을 정도의 거리로 이격시키는 것도 생각할 수 있지만, 그렇게 하면 공진 코일간의 거리를 넓힐 필요가 있다. 그 결과 상측 용기(210)의 높이를 높게 하지 않을 수 없다. 상측 용기(210)가 높으면, 용기의 상방에 발생하는 플라스마(예를 들어 도 2에서의 플라스마(226))와 기판(200)까지의 거리가 넓어지는데, 그것은 플라스마가 이동하는 거리를 증가시키게 되고, 따라서 실활하는 양을 증가시키는 것으로 이어진다. 그 때문에, 상측 용기(210)의 높이는, 가능한 한 억제하는 것이 바람직하다.
그래서, 각 공진 코일에 간헐적으로 고주파 전력을 공급하기로 했다. 이에 대해서 도 4를 사용해서 설명한다. 도 4는 후술하는 처리 공정 S240에서의 가스 공급부, 고주파 전력 공급부(271), 고주파 전력 공급부(281)의 동작을 설명하는 도면이다. 종축은 온/오프를 나타내고, 횡축은 시간을 나타낸다.
가스 공급부는 가스를 연속적으로 공급한다. 그 동안에, 고주파 전력 공급부(271)와 고주파 전력 공급부(281)는 간헐적으로 고주파 전력을 공급한다. 고주파 전력은, 고주파 전력 공급부(271)로부터의 공급 기간과, 고주파 전력 공급부(281)로부터의 공급 기간이 겹치지 않도록 한다.
구체적으로는, Step 1(공정 S1)에서는 가스 공급부로부터 가스를 공급함과 함께, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공진 코일(212a)에 소정 시간 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에는 고주파 전력을 공급하지 않는다. 이렇게 함으로써, 플라스마 생성 공간(201a)에는 플라스마(296)가 발생하지 않고, 플라스마(293)가 발생한다. Step 3(공정 S3)에서도 마찬가지로, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공진 코일(212a)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에의 고주파 전력 공급을 정지한다.
Step 2(공정 S2)에서는 가스 공급부로부터 가스를 공급함과 함께, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공진 코일(212a)에의 고주파의 공급을 정지한다. 이렇게 함으로써, 플라스마 생성 공간(201a)에는 플라스마(293)가 발생하지 않고, 플라스마(296)가 발생한다. Step 4(공정 S4)도 마찬가지이다.
이렇게 제어하면, 플라스마 생성 공간(201a)에는 플라스마(293)와 플라스마(296)가 동시에 존재하지 않는다. 따라서 각 공진 코일은, 서로 전기적으로 영향을 받지 않고, 정재파를 생성할 수 있다.
이어서, 고주파 전력 공급부(271)로부터의 고주파 전력 공급과, 고주파 전력 공급부(281)로부터의 고주파 전력 공급의 전환 시간에 대해서 설명한다. 확실하게 전기적 영향을 받지 않도록, 공진 코일(212a)에의 고주파 전력 공급과, 공진 코일(212b)에의 고주파 전력 공급의 사이에, 어느 코일에도 고주파 전력을 공급하지 않는, 전환 시간을 마련해도 된다.
전환 시간은, 예를 들어 공정 S1에서 공정 S2로 이행할 경우, 공진 코일(212a)에서 생성된 플라스마(293) 중의 전자의 속도가 낮아지기 전에, 공진 코일(212b)에 고주파 전력을 공급한다. 또한, 공정 S2에서 공정 S3으로 이행할 경우, 공진 코일(212b)에서 생성된 플라스마(296) 중의 전자의 속도가 낮아지기 전에, 공진 코일(212a)에 고주파 전력을 공급한다. 전자의 속도를 유지하면, 생성된 많은 라디칼의 활성 상태를 유지할 수 있기 때문이다.
(제어부)
제어부로서의 컨트롤러(221)는, 신호선 A를 통해서 APC 밸브(242), 밸브(243b) 및 진공 펌프(246)를, 신호선 B를 통해서 기판 적재대 승강 기구(268)를, 신호선 C를 통해서 히터 전력 조정 기구(276) 및 임피던스 가변 기구(275)를, 신호선 D를 통해서 게이트 밸브(244)를, 신호선 E를 통해서 고주파 전원(273, 283) 및 정합기(274, 284)를, 신호선 F를 통해서 MFC(252a 내지 252c) 및 밸브(253a 내지 253c, 243a)를, 각각 제어하도록 구성되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제어부인 컨트롤러(221)는, CPU(Central Processing Unit)(221a), RAM(Random Access Memory)(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)는, 내부 버스(221e)를 통해서, CPU(221a)와 데이터 교환 가능하게 구성되어 있다. 컨트롤러(221)에는, 예를 들어 터치 패널이나 디스플레이 등으로서 구성된 입출력 장치(222)가 접속되어 있다.
기억 장치(221c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(221c) 내에는, 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 수순이나 조건 등이 기재된 프로그램 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다. 프로세스 레시피는, 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 수순을 컨트롤러(221)에 실행시켜, 소정의 결과를 얻을 수 있게 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피와 제어 프로그램 등을 총칭하여, 간단히 프로그램이라고도 한다. 또한, 본 명세서에서 프로그램이라는 말을 사용한 경우는, 프로그램 레시피 단체만을 포함하는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, RAM(221b)은, CPU(221a)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보유되는 메모리 영역(워크 에어리어)으로서 구성되어 있다.
I/O 포트(221d)는, 상술한 MFC(252a 내지 252c), 밸브(253a 내지 253c, 243a, 243b), 게이트 밸브(244), APC 밸브(242), 진공 펌프(246), RF 센서(272), 고주파 전원(273), 정합기(274), 기판 적재대 승강 기구(268), 임피던스 가변 기구(275), 히터 전력 조정 기구(276) 등에 접속되어 있다.
CPU(221a)는, 기억 장치(221c)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행함과 함께, 입출력 장치(222)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(221c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다. 그리고, CPU(221a)는, 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, I/O 포트(221d) 및 신호선 A를 통해서 APC 밸브(242)의 개방도 조정 동작, 밸브(243b)의 개폐 동작, 및 진공 펌프(246)의 기동·정지를, 신호선 B를 통해서 기판 적재대 승강 기구(268)의 승강 동작을, 신호선 C를 통해서 히터 전력 조정 기구(276)에 의한 히터(217b)에 대한 공급 전력량 조정 동작(온도 조정 동작)이나, 임피던스 가변 기구(275)에 의한 임피던스값 조정 동작을, 신호선 D를 통해서 게이트 밸브(244)의 개폐 동작을, 신호선 E를 통해서 RF 센서(272, 282), 정합기(274, 284) 및 고주파 전원(273, 284)의 동작을, 신호선 F를 통해서 MFC(252a 내지 252c)에 의한 각종 가스의 유량 조정 동작 및 밸브(253a 내지 253c, 243a)의 개폐 동작 등을 제어하도록 구성되어 있다.
컨트롤러(221)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(227)에 저장된 상술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다. 기억 장치(221c)나 외부 기억 장치(227)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다. 이하, 이들을 총칭하여, 간단히 기록 매체라고도 한다. 본 명세서에서, 기록 매체라는 말을 사용한 경우는, 기억 장치(221c) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(227) 단체만을 포함하는 경우, 또는 그 양쪽을 포함하는 경우가 있다. 또한, 컴퓨터에의 프로그램의 제공은, 외부 기억 장치(227)를 사용하지 않고, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용해서 행해도 된다.
(2) 기판 처리 공정
이어서, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정에 대해서, 주로 도 7을 사용해서 설명한다. 도 7은, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 나타내는 흐름도이다. 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정은, 예를 들어 플래시 메모리 등의 반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정으로서, 상술한 처리 장치(100)에 의해 실시된다. 이하의 설명에서, 처리 장치(100)를 구성하는 각 부의 동작은, 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정에서 처리되는 기판(200)의 표면에는, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 적어도 표면이 실리콘의 층으로 구성되고, 애스펙트비가 높은 요철부를 갖는 트렌치(301)가 미리 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 트렌치(301)의 내벽에 노출된 실리콘층에 대하여, 플라스마를 사용한 처리로서 산화 처리를 행한다. 트렌치(301)는, 예를 들어 기판(200) 상에 소정의 패턴을 실시한 마스크층(302)을 형성하여, 기판(200) 표면을 소정 깊이까지 에칭함으로써 형성되어 있다.
(기판 반입 공정 S210)
기판 반입 공정 S210을 설명한다. 먼저, 상기 기판(200)을 처리실(201) 내에 반입한다. 구체적으로는, 기판 적재대 승강 기구(268)가 기판(200)의 반송 위치까지 기판 적재대(217)를 하강시켜, 기판 적재대(217)의 관통 구멍(217a)에 웨이퍼 밀어올림 핀(266)을 관통시킨다. 그 결과, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이, 기판 적재대(217) 표면보다도 소정의 높이만큼 돌출된 상태가 된다.
계속해서, 게이트 밸브(244)를 개방하여, 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실로부터, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)를 사용해서 처리실(201) 내에 기판(200)을 반입한다. 반입된 기판(200)은, 기판 적재대(217)의 표면으로부터 돌출된 웨이퍼 밀어올림 핀(266) 상에 수평 자세로 지지된다. 처리실(201) 내에 기판(200)을 반입하면, 웨이퍼 반송 기구를 처리실(201) 밖으로 퇴피시키고, 게이트 밸브(244)를 폐쇄하여 처리실(201) 내를 밀폐한다. 그리고, 기판 적재대 승강 기구(268)가 기판 적재대(217)를 상승시킴으로써, 기판(200)은 기판 적재대(217)의 상면에 지지된다.
(승온·진공 배기 공정 S220)
승온·진공 배기 공정 S220을 설명한다. 여기에서는 처리실(201) 내에 반입된 기판(200)의 승온을 행한다. 히터(217b)는 미리 가열되어 있어, 히터(217b)가 매립된 기판 적재대(217) 상에 기판(200)을 보유 지지함으로써, 예를 들어 150 내지 750℃의 범위 내의 소정값으로 기판(200)을 가열한다. 여기에서는, 기판(200)의 온도가 600℃가 되도록 가열한다. 또한, 기판(200)의 승온을 행하는 동안에, 진공 펌프(246)에 의해 가스 배기관(231)을 통해서 처리실(201) 내를 진공 배기하여, 처리실(201) 내의 압력을 소정의 값으로 한다. 진공 펌프(246)는, 적어도 후술하는 기판 반출 공정 S260이 종료될 때까지 작동시켜 둔다.
(반응 가스 공급 공정 S230)
반응 가스 공급 공정 S230을 설명한다. 반응 가스로서, 산소 함유 가스인 O2 가스와 수소 함유 가스인 H2 가스의 공급을 개시한다. 구체적으로는, 밸브(253a 및 253b)를 개방하여, MFC(252a 및 252b)로 유량 제어하면서, 처리실(201) 내에 O2 가스 및 H2 가스의 공급을 개시한다. 이때, O2 가스의 유량을, 예를 들어 20 내지 2000sccm, 바람직하게는 20 내지 1000sccm의 범위 내의 소정값으로 한다. 또한, H2 가스의 유량을, 예를 들어 20 내지 1000sccm, 바람직하게는 20 내지 500sccm의 범위 내의 소정값으로 한다. 보다 적합한 예로서, O2 가스와 H2 가스의 합계 유량을 1000sccm으로 하고, 유량비는 O2/H2≥950/50으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 처리실(201) 내의 압력이, 예를 들어 1 내지 250Pa, 바람직하게는 50 내지 200Pa의 범위 내의 소정 압력, 보다 바람직하게는 약 150Pa이 되도록, APC 밸브(242)의 개방도를 조정해서 처리실(201) 내의 배기를 제어한다. 이와 같이, 처리실(201) 내를 적절하게 배기하면서, 후술하는 플라스마 처리 공정 S240의 종료 시까지 O2 가스 및 H2 가스의 공급을 계속한다.
(플라스마 처리 공정 S240)
플라스마 처리 공정 S240을, 도 4를 사용해서 설명한다.
공정 S1에서는, 가스 공급부로부터 가스를 공급함과 함께, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공진 코일(212a)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에는 고주파 전력을 공급하지 않는다.
구체적으로는, 처리실(201) 내의 압력이 안정되면, 공진 코일(212a)에 대하여 고주파 전원(273)으로부터 RF 센서(272)를 통해서, 고주파 전력의 인가를 개시한다. 본 실시 형태에서는, 고주파 전원(273)으로부터 공진 코일(212)에 27.12MHz의 고주파 전력을 공급한다. 공진 코일(212)에 공급하는 고주파 전력은, 예를 들어 100 내지 5000W의 범위 내의 소정의 전력이며, 바람직하게는 100 내지 3500W이며, 보다 바람직하게는 약 3500W로 한다. 전력이 100W보다 낮은 경우, 플라스마 방전을 안정적으로 발생시키는 것이 어렵다.
이에 의해, O2 가스 및 H2 가스가 공급되어 있는 플라스마 생성 공간(201a) 내에 고주파 전계가 형성되고, 이러한 전계에 의해, 높은 플라스마 밀도를 갖는 도넛 형상의 유도 플라스마(293)가 여기된다. 플라스마 상태의 O2 가스 및 H2 가스는 해리하여, 산소를 포함하는 산소 라디칼(산소 활성종)이나 산소 이온, 수소를 포함하는 수소 라디칼(수소 활성종)이나 수소 이온 등의 반응종이 생성된다.
상술한 바와 같이, 공진 코일(212a)의 전기적 길이가 고주파 전력의 파장과 동일한 경우, 플라스마 생성 공간(201a) 내에는, 처리실 벽이나 기판 적재대와의 용량 결합이 거의 없어, 전기적 포텐셜이 매우 낮은 도넛 형상의 유도 플라스마(293)가 여기된다. 전기적 포텐셜이 매우 낮은 플라스마가 생성되므로, 플라스마 생성 공간(201a)의 벽이나, 기판 적재대(217) 상에 시스가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에서는, 플라스마 중의 이온은 가속되지 않는다.
기판 처리 공간(201b)에서 기판 적재대(217) 상에 보유 지지되어 있는 기판(200)에는, 유도 플라스마에 의해 생성된 라디칼과 가속되지 않은 상태의 이온이 트렌치(301) 내에 균일하게 공급된다. 공급된 라디칼 및 이온은 저벽(301a) 및 측벽(301b)과 균일하게 반응하여, 표면의 실리콘층을 스텝 커버리지가 양호한 실리콘 산화층(303)으로 개질한다. 구체적으로는, 저벽(301a)은 산화층(303a)으로, 측벽(301b)은 산화층(303b)으로 개질된다.
또한, 이온의 가속이 방지되기 때문에, 가속된 이온에 의해 기판(200)이 대미지를 받는 것을 억제할 수 있고, 또한, 플라스마 생성 공간의 주위벽에 대한 스퍼터링 작용을 억제하여, 플라스마 생성 공간(201a)의 주위벽에 손상을 끼치지도 않는다.
또한, 고주파 전원(273)에 부설된 정합기(274)가 공진 코일(212a)에서 발생하는 임피던스의 부정합에 의한 반사파 전력을 고주파 전원(273)측에서 보상하여, 실효 부하 전력의 저하를 보완하기 때문에, 공진 코일(212a)에 대하여 항상 초기의 레벨 고주파 전력을 확실하게 공급할 수 있어, 플라스마를 안정시킬 수 있다. 따라서, 기판 처리 공간(201b)에서 보유 지지된 기판(200)을 일정한 레이트로 또한 균일하게 처리할 수 있다. 그 후, 소정의 처리 시간, 예를 들어 10 내지 300초가 경과하면, 공정 S2로 이행한다.
계속해서 공정 S2를 설명한다. 공정 S2에서는, 가스 공급부로부터 가스를 공급함과 함께, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(271)로부터 공진 코일(212a)에의 고주파의 공급을 정지한다.
구체적으로는, 공정 S1과 마찬가지로, 처리실(201) 내의 압력이 안정되면, 공진 코일(212b)에 대하여 고주파 전원(283)으로부터 RF 센서(282)를 통해서, 고주파 전력의 인가를 개시한다. 본 실시 형태에서는, 고주파 전원(283)으로부터 공진 코일(212b)에 27.12MHz의 고주파 전력을 공급한다. 공진 코일(212)에 공급하는 고주파 전력은, 예를 들어 100 내지 5000W의 범위 내의 소정의 전력이며, 바람직하게는 100 내지 3500W이며, 보다 바람직하게는 약 3500W로 한다. 전력이 100W보다 낮은 경우, 플라스마 방전을 안정적으로 발생시키는 것이 어렵다.
이에 의해, O2 가스 및 H2 가스가 공급되어 있는 플라스마 생성 공간(201a) 내에 고주파 전계가 형성되고, 이러한 전계에 의해, 높은 플라스마 밀도를 갖는 도넛 형상의 유도 플라스마(296)가 여기된다. 또한, 이 전계에 의해, 공정 S1에서 생성된 라디칼에 에너지가 더해져서, 장수명화된다. 플라스마 상태의 O2 가스 및 H2 가스는 해리하여, 산소를 포함하는 산소 라디칼(산소 활성종)이나 산소 이온, 수소를 포함하는 수소 라디칼(수소 활성종)이나 수소 이온 등의 반응종이 생성된다.
상술한 바와 같이, 공진 코일(212b)의 전기적 길이가 고주파 전력의 파장과 동일한 경우, 플라스마 생성 공간(201a) 내에는, 처리실 벽이나 기판 적재대와의 용량 결합이 거의 없어, 전기적 포텐셜이 매우 낮은 도넛 형상의 유도 플라스마(296)가 여기된다.
기판 처리 공간(201b)에서 기판 적재대(217) 상에 보유 지지되어 있는 기판(200)에는, 유도 플라스마에 의해 생성된 라디칼과, 공정 S1에서 생성되어 그 후 본 공정에서 장수명화된 라디칼과, 가속되지 않은 상태의 이온이 트렌치(301) 내에 균일하게 공급된다. 공급된 라디칼은, 실활하지 않고 저벽(301a) 및 측벽(301b)과 균일하게 공급되어 반응하여, 표면의 실리콘층을 스텝 커버리지가 양호한 실리콘 산화층으로 개질한다.
본 공정에서도, 이온의 가속이 방지되기 때문에, 가속된 이온에 의해 기판(200)이 대미지를 받는 것을 억제할 수 있고, 또한, 플라스마 생성 공간의 주위벽에 대한 스퍼터링 작용을 억제하여, 플라스마 생성 공간(201a)의 주위벽에 손상을 끼치지도 않는다.
또한, 고주파 전원(283)에 부설된 정합기(284)가 공진 코일(212b)에서 발생하는 임피던스의 부정합에 의한 반사파 전력을 고주파 전원(283)측에서 보상하여, 실효 부하 전력의 저하를 보완하기 때문에, 공진 코일(212b)에 대해서 항상 초기의 레벨의 고주파 전력을 확실하게 공급할 수 있어, 플라스마를 안정시킬 수 있다. 따라서, 기판 처리 공간(201b)에서 보유 지지된 기판(200)을 일정한 레이트로 또한 균일하게 처리할 수 있다.
그 후, 소정의 처리 시간, 예를 들어 10 내지 300초가 경과하면, 고주파 전력 공급부(281)로부터 공진 코일(212b)에의 고주파 전력의 공급을 정지한다.
또한, 밸브(253a 및 253b)를 폐쇄하여, O2 가스 및 H2 가스의 처리실(201) 내의 공급을 정지한다. 이상에 의해, 플라스마 처리 공정 S240이 종료된다.
또한, 홈의 폭이나 깊이, 상부 용기(210a)의 높이 등에 따라, 또한 공정 3, 공정 4를 실시하거나, 혹은 공정 S1 내지 S4를 반복해서 실시하거나 해도 된다.
(진공 배기 공정 S250)
O2 가스 및 H2 가스의 공급을 정지하면, 가스 배기관(231)을 통해서 처리실(201) 내를 진공 배기한다. 이에 의해, 처리실(201) 내의 O2 가스나 H2 가스, 이들 가스의 반응에 의해 발생한 배기 가스 등을 처리실(201) 밖으로 배기한다. 그 후, APC 밸브(242)의 개방도를 조정하여, 처리실(201) 내의 압력을 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실(기판(200)의 반출처. 도시하지 않음)과 동일한 압력(예를 들어 100Pa)으로 조정한다.
(기판 반출 공정 S260)
처리실(201) 내가 소정의 압력으로 되면, 기판 적재대(217)를 기판(200)의 반송 위치까지 하강시켜, 웨이퍼 밀어올림 핀(266) 상에 기판(200)을 지지시킨다. 그리고, 게이트 밸브(244)를 개방하여, 웨이퍼 반송 기구를 사용해서 기판(200)을 처리실(201) 밖으로 반출한다. 이상에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 종료한다.
또한, 본 실시 형태에서는 O2 가스와 H2 가스를 플라스마 여기해서 기판의 플라스마 처리를 행하는 예를 나타냈지만, 이에 한하지 않고, 예를 들어 O2 가스 대신에 N2 가스를 처리실(201) 내에 공급하여, N2 가스와 H2 가스를 플라스마 여기해서 기판에 대하여 질화 처리를 실행해도 된다. 이 경우, 상술한 산소 함유 가스 공급계 대신에 상술한 질소 함유 가스 공급계를 구비하는 처리 장치(100)를 사용할 수 있다.
또한, 여기서는 2개의 고주파 전력 공급부(271), 고주파 전력 공급부(281)를 사용했지만, 각 공진 코일에의 고주파 전력 공급이 겹치지 않도록 하면 되고, 예를 들어 하나의 고주파 전력 공급부를, 스위치를 통해서 공진 코일(212a, 212b)에 접속해도 된다. 이 경우, 공정 S1에서는 공진 코일(212a)과 고주파 전력 공급부에 접속하고, 공정 S2에서는 스위치를 전환하여, 공진 코일(212b)과 고주파 전력 공급부를 접속한다.
또한, 여기서는 2개의 공진 코일을 사용해서 설명했지만, 그것에 한정하는 것은 아니며, 3개 이상이어도 된다.
<다른 실시 형태>
상술한 실시 형태에서는, 플라스마를 사용해서 기판 표면에 대하여 산화 처리나 질화 처리를 행하는 예에 대해서 설명했지만, 이들 처리에 한하지 않고, 플라스마를 사용해서 기판에 대하여 처리를 실시하는 모든 기술에 적용할 수 있다. 예를 들어, 플라스마를 사용해서 행하는 기판 표면에 형성된 막에 대한 개질 처리나 도핑 처리, 산화막의 환원 처리, 당해 막에 대한 에칭 처리, 레지스트의 애싱 처리 등에 적용할 수 있다.

Claims (19)

  1. 기판을 처리하는 처리실과,
    상기 처리실에서 기판을 지지하는 기판 적재부와,
    상기 처리실에 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    소정 주파수의 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와,
    상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제1 도체로 구성되는 제1 공진 코일과,
    상기 처리실을 덮도록 권회됨과 함께, 상기 고주파 전력을 공급했을 때 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 제2 도체로 구성되는 제2 공진 코일과,
    상기 제1 공진 코일에 대한 전력 공급 기간과 상기 제2 공진 코일에 대한 전력 공급 기간이 겹치지 않도록, 상기 고주파 전력 공급부를 제어하는 제어부
    를 갖는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 도체와 상기 제2 도체는, 상기 도체 사이에서 아크 방전하지 않는 거리로 설정되는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 공진 코일과 상기 제2 공진 코일 각각은, 상기 제1 공진 코일의 정재파의 배와 상기 제2 공진 코일의 정재파의 배가 겹치지 않는 위치에 배치되는, 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 한쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로부터 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급을 전환할 때, 상기 한쪽의 공진 코일에서 생성된 플라스마 중의 전자의 속도가 작아지기 전에, 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로 전환하는, 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 한쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로부터 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급을 전환할 때, 상기 한쪽의 공진 코일에서 생성된 플라스마 중의 전자의 속도가 작아지기 전에, 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로 전환하는, 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 제2 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 공진 코일과 상기 제2 공진 코일 각각은, 상기 제1 공진 코일의 정재파의 배와 상기 제2 공진 코일의 정재파의 배가 겹치지 않는 위치에 배치되는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 한쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로부터 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급을 전환할 때, 상기 한쪽의 공진 코일에서 생성된 플라스마 중의 전자의 속도가 작아지기 전에, 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로 전환하는, 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 한쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로부터 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급을 전환할 때, 상기 한쪽의 공진 코일에서 생성된 플라스마 중의 전자의 속도가 작아지기 전에, 다른 쪽의 공진 코일에의 전력 공급으로 전환하는, 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제2 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  17. 제1항에 있어서, 상기 제2 공진 코일의 전기적 길이는, 상기 소정 주파수에서의 일파장의 정수배인, 기판 처리 장치.
  18. 기판 적재부를 갖는 처리실에 기판을 반입하는 공정과,
    가스 공급부로부터 상기 처리실에 가스를 공급한 상태에서, 상기 처리실을 덮도록 권회되는 제1 도체로 구성되는 제1 공진 코일에, 소정 기간 고주파 전력 공급부가 고주파 전력을 공급하여, 상기 처리실에 플라스마를 형성하여, 상기 기판을 처리하는 공정과,
    상기 가스 공급부로부터 상기 처리실에 상기 가스를 공급한 상태에서, 상기 처리실을 덮도록 권회되는 제2 도체로 구성되는 제2 공진 코일에, 상기 소정 기간과 겹치지 않도록 상기 고주파 전력 공급부가 고주파 전력을 공급하여, 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 공정
    을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 기판 적재부를 갖는 처리실에 기판을 반입하는 수순과,
    가스 공급부로부터 상기 처리실에 가스를 공급한 상태에서, 상기 처리실을 덮도록 권회되는 제1 도체로 구성되는 제1 공진 코일에 소정 기간 고주파 전력 공급부가 고주파 전력을 공급하여, 상기 처리실에 플라스마를 형성하여, 상기 기판을 처리하는 수순과,
    상기 가스 공급부로부터 상기 처리실에 상기 가스를 공급한 상태에서, 상기 처리실을 덮도록 권회되는 제2 도체로 구성되는 제2 공진 코일에, 상기 소정 기간과 겹치지 않도록 상기 고주파 전력 공급부가 고주파 전력을 공급하여, 상기 처리실에 플라스마를 형성하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램을 기록하는 기록 매체.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7417569B2 (ja) 2021-10-29 2024-01-18 株式会社Kokusai Electric 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014075579A (ja) 2012-09-12 2014-04-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP2016082180A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2017069254A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置
KR20180089912A (ko) * 2015-12-31 2018-08-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 프로세싱 챔버를 위한 고온 가열기

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6475333B1 (en) * 1993-07-26 2002-11-05 Nihon Shinku Gijutsu Kabushiki Kaisha Discharge plasma processing device
US6054013A (en) * 1996-02-02 2000-04-25 Applied Materials, Inc. Parallel plate electrode plasma reactor having an inductive antenna and adjustable radial distribution of plasma ion density
JP3220394B2 (ja) * 1996-09-27 2001-10-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3385528B2 (ja) * 1999-07-06 2003-03-10 日本電気株式会社 ドライエッチング装置とドライエッチング方法
US20050241762A1 (en) * 2004-04-30 2005-11-03 Applied Materials, Inc. Alternating asymmetrical plasma generation in a process chamber
US20090139963A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Theodoros Panagopoulos Multiple frequency pulsing of multiple coil source to control plasma ion density radial distribution
JP5221403B2 (ja) * 2009-01-26 2013-06-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置および記憶媒体
JP5643062B2 (ja) * 2009-11-24 2014-12-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2012023163A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2013182966A (ja) * 2012-03-01 2013-09-12 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US20140263181A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Jaeyoung Park Method and apparatus for generating highly repetitive pulsed plasmas
CN103476196B (zh) * 2013-09-23 2016-02-03 中微半导体设备(上海)有限公司 等离子体处理装置及等离子体处理方法
CN108834429B (zh) * 2016-03-11 2023-04-18 株式会社国际电气 半导体装置的制造方法、记录介质以及基板处理装置
KR102287835B1 (ko) * 2016-04-20 2021-08-10 가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
US10734195B2 (en) * 2017-06-08 2020-08-04 Lam Research Corporation Systems and methods for transformer coupled plasma pulsing with transformer coupled capacitive tuning switching
US11521828B2 (en) * 2017-10-09 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014075579A (ja) 2012-09-12 2014-04-24 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
JP2016082180A (ja) * 2014-10-22 2016-05-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2017069254A (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、プログラム及び基板処理装置
KR20180089912A (ko) * 2015-12-31 2018-08-09 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 프로세싱 챔버를 위한 고온 가열기

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