KR20210077597A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 Download PDF

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KR20210077597A
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치시오 고시미즈
겐 다마무시
마사히로 이노우에
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

개시되는 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 제어부를 구비한다. 바이어스 전원은, 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압을 기판 지지기에 인가하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 기판 지지기에 대한 바이어스 전원으로부터의 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 개시의 예시적 실시형태는, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
기판에 대한 플라즈마 처리에서는, 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 특허문헌 1(일본 특허공개공보 평10-64915호)은, 일종의 플라즈마 처리 장치를 개시하고 있다. 특허문헌 1에 개시된 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 전극, 고주파 전원, 및 고주파 바이어스 전원을 구비하고 있다. 전극은, 챔버 내에 마련되어 있다. 기판은, 전극 상에 재치된다. 고주파 전원은, 챔버 내에서 고주파 전계를 형성하기 위하여 고주파 전력의 펄스를 공급한다. 고주파 바이어스 전원은, 전극에 고주파 바이어스 전력의 펄스를 공급한다.
본 개시는, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키는 기술을 제공한다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 기대(基臺) 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 기대 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기에 전기적으로 접속되어 있고, 주기적으로 펄스상(pulse狀)의 음극성의 직류 전압을 기판 지지기에 인가하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 기판 지지기에 대한 바이어스 전원으로부터의 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어한다.
일 예시적 실시형태에 의하면, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 3은, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 4는, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 5는, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 6은, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 7은, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 8은, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 9는, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다.
도 10은, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명한다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 기대 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 기대 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기에 전기적으로 접속되어 있고, 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압을 기판 지지기에 인가하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 기판 지지기에 대한 바이어스 전원으로부터의 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어한다.
고주파 전원의 부하로부터의 반사는, 고주파 전원의 출력 임피던스와 부하 임피던스의 차에 기인하여 발생한다. 고주파 전원의 출력 임피던스와 부하 임피던스의 차는, 고주파 전력의 주파수를 변화시킴으로써 저감시키는 것이 가능하다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기, 즉 펄스 주기 내에서는, 부하 임피던스가 변동한다. 일반적으로, 고주파 전원은, 정합기에 의한 임피던스의 변경 속도보다 고속으로, 고주파 전력의 주파수를 변경할 수 있다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 부하 임피던스의 변동에 따라 주기 내에서 반사파의 파워 레벨을 저감시키도록, 고속으로 고주파 전력의 주파수를 변화시키는 것이 가능하다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 주기 내의 제1 부분 기간 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어해도 된다. 제어부는, 주기 내의 제2 부분 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨을, 제1 부분 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원을 제어해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제1 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되는 기간이어도 된다. 제2 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제1 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이어도 된다. 제2 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되는 기간이어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 주기 내에서의 위상(位相)에 따라 고주파 전력의 주파수를 변화시키도록 고주파 전원을 제어해도 된다. 제어부는, 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위한 주기 내의 위상과 고주파 전력의 주파수와의 미리 구해진 관계를 이용하여, 주기 내에서의 위상에 따라 고주파 전력의 주파수를 변화시키도록 고주파 전원을 제어해도 된다.
다른 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 방법에서 이용되는 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 고주파 전원, 및 바이어스 전원을 구비한다. 기판 지지기는, 기대 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은, 기대 상에 마련되어 있다. 기판 지지기는, 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생시키도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기에 전기적으로 접속되어 있다. 플라즈마 처리 방법은, 정전 척 상에 기판이 재치되어 있는 상태에서 그 기판에 플라즈마 처리를 행하기 위하여 실행된다. 플라즈마 처리 방법은, 바이어스 전원으로부터 기판 지지기에 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압을 인가하는 공정을 포함한다. 플라즈마 처리 방법은, 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 기판 지지기에 대한 바이어스 전원으로부터의 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함한다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 주기 내의 제1 부분 기간 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 고주파 전력이 공급되어도 된다. 주기 내의 제2 부분 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨이, 제1 부분 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정되어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제1 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되는 기간이어도 된다. 제2 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제1 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이어도 된다. 제2 부분 기간은, 펄스상의 음극성의 직류 전압이 기판 지지기에 인가되는 기간이어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 고주파 전력의 주파수가 주기 내에 있어서의 위상에 따라 변경될 수 있다. 고주파 전력의 주파수는, 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위한 주기 내의 위상과 고주파 전력의 주파수와의 미리 구해진 관계를 이용하여, 주기 내에 있어서의 위상에 따라 변경되어도 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, 일 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, 석영 또는 알루미나와 같은 절연 재료로 형성되어 있다.
기판 지지기(16)는, 기대(18) 및 정전 척(20)을 갖는다. 기대(18) 및 정전 척(20)은, 챔버(10) 내에 마련되어 있다. 기대(18)는, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있으며, 대략 원반 형상을 갖고 있다.
기대(18) 내에는, 유로(18f)가 형성되어 있다. 유로(18f)는, 열교환 매체용 유로이다. 열교환 매체로서는, 액상의 냉매, 혹은, 그 기화에 의하여 기대(18)를 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, 기대(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 체크 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. 체크 전극은, 본체 내에 마련되어 있다. 체크 전극은, 막 형상을 갖고 있다. 체크 전극에는, 직류 전원이 스위치를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원으로부터의 전압이 체크 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 중심축선의 둘레에서 기판 재치 영역을 둘러싸도록 둘레 방향으로 뻗어 있다. 에지링 재치 영역의 상면 상에는 에지링(ER)이 탑재된다. 에지링(ER)은, 환 형상을 갖고 있다. 에지링(ER)은, 축선(AX)에 그 중심축선이 일치하도록, 에지링 재치 영역 상에 재치된다. 기판(W)은, 에지링(ER)에 의하여 둘러싸인 영역 내에 배치된다. 즉, 에지링(ER)은, 기판(W)의 에지를 둘러싸도록 배치된다. 에지링(ER)은, 도전성을 가질 수 있다. 에지링(ER)은, 예를 들면 실리콘 또는 탄화 규소로 형성되어 있다. 에지링(ER)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 기대(18)의 외측에 배치되어 있다. 절연 영역(27)은, 기대(18)의 외주(外周)면을 따라 둘레 방향으로 뻗어 있다. 절연 영역(27)은, 석영과 같은 절연체로 형성되어 있다. 에지링(ER)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 연통되어 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(RF)을 발생시키는 전원이다. 고주파 전력(RF)은, 챔버(10) 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 이용된다. 고주파 전력(RF)의 주파수는, 27~100MHz의 범위 내의 주파수일 수 있다. 고주파 전원(61)은, 고주파 전력(RF)을 기판 지지기(16)(일례에서는, 기대(18))에 공급한다. 일 실시형태에 있어서, 고주파 전원(61)은, 정합 회로(63)를 통하여 기대(18)에 접속되고, 기대(18)는 하부 전극으로서 기능한다. 정합 회로(63)는, 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하 측(예를 들면, 기대(18) 측)의 임피던스, 즉 부하 임피던스를 정합시키도록 구성되어 있다. 고주파 전원(61)은, 또한 파워 센서(65)를 통하여 기대(18)에 전기적으로 접속되어 있어도 된다. 파워 센서(65)는, 방향성 결합기 및 반사파 파워 검출기를 포함할 수 있다. 방향성 결합기는, 고주파 전원(61)의 부하로부터의 반사파를 적어도 부분적으로 반사파 파워 검출기에 부여하도록 구성되어 있다. 반사파 파워 검출기는, 방향성 결합기로부터 받은 반사파의 파워 레벨을 검출하도록 구성되어 있다. 또한, 고주파 전원(61)은, 기대(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, 기판 지지기(16)(일례에서는, 기대(18))에 전기적으로 접속되어 있다. 일 실시형태에 있어서, 바이어스 전원(62)은, 로 패스 필터(64)를 통하여 기대(18)에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전원(62)은, 주기(PP), 즉 펄스 주기로 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)을 기대(18)에 인가하도록 구성되어 있다. 주기(PP)를 규정하는 주파수는, 고주파 전력(RF)의 주파수보다 낮다. 주기(PP)를 규정하는 주파수는, 예를 들면 50kHz 이상, 27MHz 이하이다. 주기(PP)는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2)을 포함한다. 일 실시형태에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이어도 되고, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이어도 된다. 다른 실시형태에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이어도 되고, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이어도 된다.
플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 플라즈마 처리가 행해지는 경우에는, 내부 공간(10s)에 가스가 공급된다. 그리고, 고주파 전력(RF)이 공급됨으로써, 내부 공간(10s) 내에서 가스가 여기된다. 그 결과, 내부 공간(10s) 내에서 플라즈마가 생성된다. 기판 지지기(16)에 의하여 지지된 기판(W)은, 플라즈마로부터의 이온 및 라디칼과 같은 화학종(化學種)에 의하여 처리된다. 예를 들면, 기판은, 플라즈마로부터의 화학종에 의하여 에칭된다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가됨으로써, 플라즈마로부터의 이온이 기판(W)을 향하여 가속된다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 제어부(MC)를 더 구비한다. 제어부(MC)는, 프로세서, 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(1)의 각부(各部)를 제어한다. 제어부(MC)는, 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하고, 해당 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 근거하여 플라즈마 처리 장치(1)의 각부를 제어한다. 제어부(MC)에 의한 제어에 의하여, 레시피 데이터에 의하여 지정된 프로세스가 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행된다. 후술하는 플라즈마 처리 방법은, 제어부(MC)에 의한 플라즈마 처리 장치(1)의 각부의 제어에 의하여, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 실행될 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 제어부(MC)는, 주기(PP) 내의 제1 부분 기간(P1) 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어할 수 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 고주파 전력(RF)은, 기대(18)에 공급된다. 혹은, 고주파 전력(RF)은, 상부 전극(30)에 공급되어도 된다. 제어부(MC)는, 주기(PP) 내의 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정해도 된다. 즉, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)의 하나 이상의 펄스를 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어해도 된다.
제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 0[W]여도 된다. 즉, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서는, 고주파 전력(RF)의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어해도 된다. 혹은, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 0[W]보다 커도 된다.
제어부(MC)는, 동기(同期) 펄스, 지연 시간 길이, 및 공급 시간 길이를 고주파 전원(61)에 부여하도록 구성되어 있다. 동기 펄스는, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)에 동기되어 있다. 지연 시간 길이는, 동기 펄스에 의하여 특정되는 주기(PP)의 개시 시점으로부터의 지연 시간 길이이다. 공급 시간 길이는, 고주파 전력(RF)의 공급 시간의 길이이다. 고주파 전원(61)은, 주기(PP)의 개시 시점에 대하여 지연 시간 길이만큼 늦어진 시점으로부터 공급 시간 길이의 사이에, 고주파 전력(RF)의 하나 이상의 펄스를 공급한다. 그 결과, 제1 부분 기간(P1)에 있어서, 고주파 전력(RF)이 기대(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, 기대(18)의 전위를 측정하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 전압 센서(78)는, 기대(18)와 바이어스 전원(62)의 사이에서 접속되어 있는 급전로(給電路)의 전위를 측정한다.
제어부(MC)는, 전압 센서(78)에 의하여 측정된 기판(W)의 전위가 주기(PP)에 있어서의 기판(W)의 전위의 평균값 VAVE보다 높거나 또는 낮은 기간을 제1 부분 기간(P1)으로서 결정해도 된다. 제어부(MC)는, 전압 센서(78)에 의하여 측정된 기판(W)의 전위가 평균값 VAVE보다 낮거나 또는 높은 기간을 제2 부분 기간(P2)으로서 결정해도 된다. 기판(W)의 전위의 평균값 VAVE는, 미리 정해진 값이어도 된다. 제어부(MC)는, 결정한 제1 부분 기간(P1)에 있어서 상술한 바와 같이 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어해도 된다. 또, 제어부(MC)는, 결정한 제2 부분 기간(P2)에 있어서 상술한 바와 같이 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 설정하도록 고주파 전원(61)을 제어해도 된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는, 전압 센서(78) 대신에, 주기(PP)에 있어서의 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2)의 결정에 있어서 이용하는 것이 가능한 측정값을 취득할 수 있는 다른 센서(예를 들면 전류 센서)를 구비하고 있어도 된다.
제어부(MC)는, 고주파 전원(61)의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 주기(PP) 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 주기(PP) 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위한 주기(PP) 내의 위상과 고주파 전력(RF)의 주파수와의 관계는, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 기판(W)에 대한 플라즈마 처리가 실행되기 전 또는 해당 플라즈마 처리의 실행 중에 미리 구해질 수 있다. 이 관계는, 함수 또는 테이블 형식의 데이터로서, 제어부(MC)의 기억 장치에 기억된다. 제어부(MC)는, 이 관계를 이용하여, 고주파 전원(61)을 제어한다. 이 관계는, 주기(PP) 내의 각 위상에서의 고주파 전력(RF)의 주파수를 변경하면서 파워 센서(65)를 이용하여 반사파의 파워 레벨을 검출하고, 주기(PP) 내의 각 위상에서의 반사파의 파워 레벨을 억제 또는 최소화하는 고주파 전력(RF)의 주파수를 결정함으로써, 얻어진다.
고주파 전원(61)의 부하로부터의 반사는, 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하 임피던스의 차에 기인하여 발생한다. 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하 임피던스의 차는, 고주파 전력(RF)의 주파수를 변화시킴으로써 저감시키는 것이 가능하다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 고주파 전원(61)의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키는 것이 가능해진다. 또, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)의 인가의 주기(PP) 내에서는, 부하 임피던스가 변동한다. 일반적으로, 고주파 전원은, 정합기에 의한 임피던스의 변경 속도보다 고속으로, 고주파 전력의 주파수를 변경할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 부하 임피던스의 변동에 따라 주기(PP) 내에서 반사파의 파워 레벨을 저감시키도록, 고속으로 고주파 전력(RF)의 주파수를 변화시키는 것이 가능하다.
또, 음극성의 펄스상의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되고 있는 기간에 있어서는, 플라즈마와 기대(18)(또는 기판(W))의 사이의 전위차가 비교적 커진다. 따라서, 음극성의 펄스상의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되고 있는 기간에서는, 기판(W)에 이온이 충돌함으로써 발생하는 2차 전자가, 플라즈마와 기대(18)의 사이에서 기판(W) 상의 시스에 가해지는 큰 전위차로 가속되어 큰 에너지를 얻는다. 그 때문에, 음극성의 펄스상의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되고 있는 기간에서는, 2차 전자의 에너지가 비교적 높아, 플라즈마 중의 전자 온도 및 플라즈마 중에서의 가스의 해리도가 높아진다. 한편, 음극성의 펄스상의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되고 있지 않는 기간에 있어서는, 플라즈마와 기대(18)(또는 기판(W))의 사이의 전위차는 비교적 낮아진다. 따라서, 음극성의 펄스상의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되고 있지 않는 기간에서는, 2차 전자를 가속하는 전위차가 작으므로, 2차 전자의 에너지가 비교적 낮아, 플라즈마 중의 전자 온도 및 플라즈마 중에서의 가스의 해리도가 낮아진다. 그 때문에, 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 플라즈마 중의 전자 온도 및 플라즈마의 가스의 해리도를 제어하는 것이 가능하다.
이하, 도 2~도 9를 참조한다. 도 2~도 9의 각각은, 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다. 도 2~도 9의 각각에 있어서, "VO", "RF 파워", "RF 주파수"는 각각, 바이어스 전원(62)의 출력 전압, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 고주파 전력(RF)의 주파수를 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 주기(PP)의 반복의 사이에, 플라즈마의 생성을 위하여 연속적으로 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 2에 나타내는 예에서는, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 0[V]로부터 음의 피크 전압까지 변화하는 과도 기간(이하, "제1 과도 기간"이라고 함)에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 2에 나타내는 예에서는, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 음의 피크 전압으로부터 0[V]까지 변화하는 과도 기간(이하, "제2 과도 기간"이라고 함)에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 도 2에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 높은 주파수로 설정된다.
도 3은, 다른 일례에 관한 펄스상의 음극성의 직류 전압, 고주파 전력의 파워, 및 고주파 전력의 주파수의 타이밍 차트이다. 도 3에 나타내는 타이밍 차트에서는, 제2 부분 기간(P2) 내여도, 고주파 전력(RF)의 주파수가 변화하는 점에서, 도 2에 나타내는 타이밍 차트와 다르다. 도 3에 나타내는 예와 같이, 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서, 1회 이상 변경되어도 된다. 즉, 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서, 변동해도 된다.
도 4에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하고, 제2 부분 기간(P2)에 있어서 고주파 전력(RF)의 공급을 정지하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 즉, 도 4에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)의 펄스를 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 4에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다.
도 5에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을, 0[W]보다 크고, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 도 5에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 높다.
도 6에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 6에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 또, 도 6에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 변화시키도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 이와 같이, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 1회 이상 변화시키도록 고주파 전원(61)을 제어해도 된다.
도 6에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 도 6에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 높다. 또, 도 6에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 증대하는 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 또, 도 6에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 저하되는 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 또, 도 6에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 높은 기간에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 고주파 전력(RF)의 파워가 낮은 기간에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 높다.
도 7에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 7에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 7에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하고, 제2 부분 기간(P2)에 있어서 고주파 전력(RF)의 공급을 정지하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 즉, 도 7에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)의 펄스를 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 7에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 7에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다.
도 8에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을, 0[W]보다 크고, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 도 8에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 낮다.
도 9에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이다. 도 9에 나타내는 예에서는, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이다. 도 9에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 도 9에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 또, 도 9에 나타내는 예에서는, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 변화시키도록 고주파 전원(61)을 제어한다. 이와 같이, 제어부(MC)는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 1회 이상 변화시키도록 고주파 전원(61)을 제어해도 된다.
도 9에 나타내는 예에서는, 제1 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 도 9에 나타내는 예에서는, 제2 과도 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 도 9에 나타내는 예에서는, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 낮다. 또, 도 9에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 증대하는 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 저하되도록 변화한다. 또, 도 9에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 저하되는 기간에 있어서, 고주파 전력(RF)의 주파수는 그것이 증대하도록 변화한다. 또, 도 9에 나타내는 예에서는, 고주파 전력(RF)의 파워가 높은 기간에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수는, 고주파 전력(RF)의 파워가 낮은 기간에 있어서의 고주파 전력(RF)의 주파수보다 낮다. 도 9에 나타내는 예와 같이, 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서, 1회 이상 변경되어도 된다. 즉, 고주파 전력(RF)의 주파수는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2) 중 적어도 일방에 있어서, 변동해도 된다.
이하, 도 10을 참조한다. 도 10은, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 10에 나타내는 플라즈마 처리 방법(이하, "방법(MT)"이라고 함)은, 상술한 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 실행될 수 있다.
방법(MT)은, 정전 척(20) 상에 기판(W)이 재치되어 있는 상태에서 실행된다. 방법(MT)은, 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하기 위하여 실행된다. 방법(MT)에서는, 가스가 가스 공급부로부터 챔버(10) 내에 공급된다. 그리고, 챔버(10) 내의 가스의 압력이 지정된 압력으로 배기 장치(50)에 의하여 설정된다.
방법(MT)에서는, 공정 ST1이 실행된다. 공정 ST1에서는, 바이어스 전원(62)으로부터 기대(18)로 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 주기(PP)로 주기적으로 인가된다.
공정 ST2는, 공정 ST1의 실행 중에 실행된다. 공정 ST2에서는, 고주파 전원(61)의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 주기(PP) 내에서 그 주파수가 변화하는 고주파 전력(RF)이 공급된다. 주기(PP) 내의 위상에 따른 고주파 전력(RF)의 주파수의 설정 및 그 예에 대해서는, 상술한 설명 및 도 2~도 9의 예를 참조하고자 한다.
일 실시형태에 있어서는, 고주파 전력(RF)은, 주기(PP) 내의 제1 부분 기간(P1) 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 고주파 전원(61)으로부터 공급되어도 된다. 일 실시형태에 있어서는, 주기(PP) 내의 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 제1 부분 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정되어도 된다. 제2 부분 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 0[W]여도 된다.
일 실시형태에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이어도 되고, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이어도 된다. 다른 실시형태에서는, 제1 부분 기간(P1)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되지 않는 기간이어도 되고, 제2 부분 기간(P2)은, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)이 기대(18)에 인가되는 기간이어도 된다.
이상, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시형태에 한정되지 않고, 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)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.
또, 다른 실시형태에 있어서, 기판 지지기(16)에 포함되는 정전 척(20)의 본체 내에 하나 이상의 바이어스 전극이 마련되어 있어도 되고, 해당 바이어스 전극에 바이어스 전원(62)이 접속되어, 펄스상의 음극성 전압이 공급되어도 된다. 바이어스 전극은 척 전극과는 별도로 마련되어 있어도 되거나, 혹은 척 전극이 바이어스 전극으로서 이용되어도 된다. 또, 바이어스 전극에 바이어스 전원(62)과 함께 고주파 전원(61)을 접속하여, 고주파 전력(RF)을 바이어스 전극에 공급해도 된다.
또, 주기(PP)는, 제1 부분 기간(P1) 및 제2 부분 기간(P2)을 포함하는 3개 이상의 부분 기간으로 구성되어 있어도 된다. 주기(PP) 내의 3개 이상의 부분 기간의 시간 길이는, 서로 동일해도 되고, 서로 달라도 된다. 3개 이상의 부분 기간의 각각에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 동일해도 되고, 전후의 부분 기간에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨과는 다른 파워 레벨로 설정되어도 된다.
또, 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)은, 도 2~도 9에 나타낸 예에서는, 제1 과도 기간과 제2 과도 기간의 사이에서 일정한 음의 피크 전압의 값을 갖고 있지만, 이들 예에 한정되지 않는다. 펄스상의 음극성의 직류 전압(PV)은, 제1 과도 기간과 제2 과도 기간의 사이에서 복수의 전압값을 갖고 있어도 된다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 다양한 실시형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있고, 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 않고, 진정한 범위와 취지는, 첨부한 특허청구의 범위에 의하여 나타난다.

Claims (10)

  1. 챔버와,
    기대 및 상기 기대 상에 마련된 정전 척을 갖고, 상기 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생시키도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 기판 지지기에 전기적으로 접속되어 있으며, 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압을 상기 기판 지지기에 인가하도록 구성된 바이어스 전원과,
    상기 고주파 전원을 제어하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 상기 기판 지지기에 대한 상기 바이어스 전원으로부터의 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 상기 고주파 전력을 공급하도록 상기 고주파 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주기 내의 제1 부분 기간 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 상기 고주파 전력을 공급하고, 상기 주기 내의 제2 부분 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨을, 상기 제1 부분 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 상기 고주파 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되는 기간이며,
    상기 제2 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되지 않는 기간인, 플라즈마 처리 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이며,
    상기 제2 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되는 기간인, 플라즈마 처리 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 상기 주기 내에 있어서의 위상에 따라 상기 고주파 전력의 상기 주파수를 변화시키도록 상기 고주파 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 플라즈마 처리 장치를 이용하는 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    챔버와,
    기대 및 상기 기대 상에 마련된 정전 척을 갖고, 상기 챔버 내에서, 그 위에 재치되는 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 공급되는 고주파 전력을 발생시키도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 기판 지지기에 전기적으로 접속된 바이어스 전원을 구비하며,
    상기 플라즈마 처리 방법은, 상기 정전 척 상에 기판이 재치되어 있는 상태에서 상기 기판에 플라즈마 처리를 행하기 위하여 실행되고,
    상기 바이어스 전원으로부터 상기 기판 지지기에 주기적으로 펄스상의 음극성의 직류 전압을 인가하는 공정과,
    상기 고주파 전원의 부하로부터의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 상기 기판 지지기에 대한 상기 바이어스 전원으로부터의 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압의 인가의 주기 내에서 그 주파수가 변화하는 상기 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 주기 내의 제1 부분 기간 내의 적어도 일부의 기간에 있어서 상기 고주파 전력이 공급되고,
    상기 주기 내의 제2 부분 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨이, 상기 제1 부분 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정되는, 플라즈마 처리 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제1 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되는 기간이며,
    상기 제2 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되지 않는 기간인, 플라즈마 처리 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되지 않는 기간이며,
    상기 제2 부분 기간은, 상기 펄스상의 음극성의 직류 전압이 상기 기판 지지기에 인가되는 기간인, 플라즈마 처리 방법.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주기 내에서의 반사파의 파워 레벨을 저감시키기 위하여, 상기 고주파 전력의 상기 주파수가 상기 주기 내에 있어서의 위상에 따라 변경되는, 플라즈마 처리 방법.
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