KR20210097027A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

개시되는 플라즈마 처리 장치에서는, 제1 기간에 있어서 플라즈마의 생성을 위한 고주파 전력이 공급되고, 제2 기간에 있어서 고주파 전력의 파워 레벨이 감소된 파워 레벨로 설정된다. 제2 기간에 있어서 바이어스 전력이 기판 지지기의 하부 전극에 인가된다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 기판의 전위를 변동시킨다. 제2 기간에 있어서는, 상부 전극에 직류 전압이 인가된다. 직류 전압은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부기간에 있어서의 그 극성이 음이며, 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된다.

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.
플라즈마 처리 장치가, 플라즈마 에칭과 같은 기판의 플라즈마 처리에 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버 내에서 플라즈마를 생성하고, 해당 플라즈마로부터의 화학종에 의하여 기판을 처리하도록 구성되어 있다. 플라즈마 처리 장치의 일종으로서, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극 및 하부 전극을 갖는다. 하부 전극을 포함하는 기판 지지기는, 챔버 내에서 기판을 지지한다. 상부 전극은, 기판 지지기의 상방에 마련되어 있다. 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극과 하부 전극의 사이에서 고주파 전계를 생성함으로써, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성한다.
일본 공개특허공보 2006-270017호에 기재된 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치는, 상부 전극에 접속된 직류 전원을 갖는다. 직류 전원은, 상부 전극에 음극성의 직류 전압을 인가하도록 구성되어 있다.
본 개시는, 상부 전극으로부터 기판에 조정된 양의 전자를 공급 가능하게 하는 기술을 제공한다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 상부 전극, 고주파 전원, 바이어스 전원, 직류 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극을 갖는다. 기판 지지기는, 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 하부 전극의 상방에 마련되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 제1 주파수를 갖는 고주파 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기 상에 재치된 기판에 이온을 인입하기 위하여 바이어스 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 기판 지지기 상에 재치된 기판의 전위를 변동시킨다. 직류 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부는, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 직류 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 제1 기간에 있어서 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어한다. 제어부는, 제1 기간 후의 제2 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원을 제어한다. 제어부는, 제2 기간 내에서 바이어스 전력을 하부 전극에 부여하도록 바이어스 전원을 제어한다. 제어부는, 제2 기간에 있어서 상부 전극에 직류 전압을 인가하도록 직류 전원을 제어한다. 제2 기간에 있어서의 직류 전압은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부(副)기간에 있어서의 그 극성이 음이며, 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 제1 부기간과는 다른 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된다.
일 예시적 실시형태에 의하면, 상부 전극으로부터 기판에 조정된 양의 전자를 공급하는 것이 가능해진다.
도 1은, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법의 흐름도이다.
도 3은, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 바이어스 전력(BP)의 레벨, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 전위, 및 직류 전압(DCS)의 일례의 타이밍 차트이다.
도 4는, 바이어스 전력의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트이다.
도 5는, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 바이어스 전력(BP)의 레벨, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 전위(기판(W) 또는 하부 전극(18)의 전위), 및 직류 전압(DCS)의 다른 예의 타이밍 차트이다.
도 6은, 직류 전압(DCS)의 다른 예의 타이밍 차트이다.
이하, 다양한 예시적 실시형태에 대하여 설명한다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 상부 전극, 고주파 전원, 바이어스 전원, 직류 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극을 갖는다. 기판 지지기는, 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 하부 전극의 상방에 마련되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 제1 주파수를 갖는 고주파 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기 상에 재치된 기판에 이온을 인입하기 위하여 바이어스 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 기판 지지기 상에 재치된 기판의 전위를 변동시킨다. 직류 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 제어부는, 고주파 전원, 바이어스 전원, 및 직류 전원을 제어하도록 구성되어 있다. 제어부는, 제1 기간에 있어서 고주파 전력을 공급하도록 고주파 전원을 제어한다. 제어부는, 제1 기간 후의 제2 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 고주파 전원을 제어한다. 제어부는, 제2 기간 내에서 바이어스 전력을 하부 전극에 부여하도록 바이어스 전원을 제어한다. 제어부는, 제2 기간에 있어서 상부 전극에 직류 전압을 인가하도록 직류 전원을 제어한다. 제2 기간에 있어서의 직류 전압은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부기간에 있어서의 그 극성이 음이며, 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 제1 부기간과는 다른 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된다.
상기 실시형태에 의하면, 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압이 상부 전극에 인가될 때의, 기판의 전위의 극성을 설정할 수 있다. 기판의 전위가 양의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압이 상부 전극에 인가되고 있는 상태에서는, 기판에는 비교적 다량의 전자가 공급된다. 한편, 기판의 전위가 음의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압이 상부 전극에 인가되고 있는 상태에서는, 기판에 공급되는 전자의 양은 적다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 상부 전극으로부터 기판에 조정된 양의 전자를 공급하는 것이 가능해진다. 또, 기판의 전위가 양의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압이 상부 전극에 인가되고 있는 상태에서는, 챔버 내의 가스의 해리도는 낮아진다. 한편, 기판의 전위가 음의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압이 상부 전극에 인가되고 있는 상태에서는, 챔버 내의 가스의 해리도는 높아진다. 따라서, 상기 실시형태에 의하면, 제2 기간에 있어서 챔버 내의 가스의 해리도가 조정된 해리도로 설정하는 것이 가능해진다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 제2 기간 내에서 바이어스 전력이 양의 전위를 가질 때의 직류 전압의 절댓값이, 제2 기간 내에서 바이어스 전력이 음의 전위를 가질 때의 직류 전압의 절댓값보다 커지도록 직류 전원을 제어해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 제2 기간 내에서 바이어스 전력이 음의 전위를 가질 때의 직류 전압의 절댓값이, 제2 기간 내에서 바이어스 전력이 양의 전위를 가질 때의 직류 전압의 절댓값보다 커지도록 직류 전원을 제어해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 제1 기간과 제2 기간의 사이의 기간에 있어서, 고주파 전력의 공급 및 바이어스 전력의 공급을 정지하도록 고주파 전원 및 바이어스 전원을 제어해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 직류 전압을, 제1 기간과 제2 기간의 사이의 기간에 있어서 상부 전극에 인가하도록 직류 전원을 제어해도 된다. 제1 기간과 제2 기간의 사이의 기간에 있어서 상부 전극에 인가되는 직류 전압은, 제1 부기간에 있어서 상부 전극에 인가되는 직류 전압의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖고, 또한 음극성을 갖는다. 이 실시형태에 의하면, 제1 기간과 제2 기간의 사이의 기간에서는, 비교적 소량의 전자가 상부 전극으로부터 챔버 내로 방출된다. 그 결과, 플라즈마는, 제1 기간과 제2 기간의 사이의 기간에 있어서도, 확실히 유지될 수 있다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제어부는, 제1 부기간에 있어서 상부 전극에 인가되는 직류 전압의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖고, 또한 음극성을 갖는 직류 전압을, 제1 기간에 있어서 상부 전극에 인가하도록 직류 전원을 제어해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제1 부기간에 있어서 직류 전원에 의하여 상부 전극에 인가되는 직류 전압의 레벨은, 상부 전극과 하부 전극의 사이의 전위차를 일정하게 유지하도록 변화해도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 제2 부기간에 있어서의 직류 전압의 레벨은 제로여도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전력은, 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력이어도 된다.
일 예시적 실시형태에 있어서, 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내 2개의 부기간 중 일방의 부기간에 있어서 그 극성이 음인 직류 전압이어도 된다. 이 실시형태에서는, 바이어스 전력은, 2개의 부기간 중 타방의 부기간에 있어서 그 레벨이 제로이거나 그 극성이 음이며 또한 그 절댓값이 일방의 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 작은 직류 전압일 수 있다.
다른 예시적 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 방법이 제공된다. 플라즈마 처리 방법에 있어서 이용되는 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 기판 지지기, 상부 전극, 고주파 전원, 바이어스 전원, 직류 전원, 및 제어부를 구비한다. 기판 지지기는, 하부 전극을 갖는다. 기판 지지기는, 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 상부 전극은, 하부 전극의 상방에 마련되어 있다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 제1 주파수를 갖는 고주파 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전원은, 하부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 바이어스 전원은, 기판 지지기 상에 재치된 기판에 이온을 인입하기 위하여 바이어스 전력을 공급하도록 구성되어 있다. 바이어스 전력은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 기판 지지기 상에 재치된 기판의 전위를 변동시킨다. 직류 전원은, 상부 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 플라즈마 처리 방법은, 제1 기간에 있어서 고주파 전력을 공급하는 공정을 포함한다. 플라즈마 처리 방법은, 제1 기간 후의 제2 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨을 제1 기간에 있어서의 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하는 공정을 더 포함한다. 플라즈마 처리 방법은, 제2 기간 내에서 바이어스 전력을 하부 전극에 부여하는 공정을 더 포함한다. 플라즈마 처리 방법은, 제2 기간에 있어서 직류 전원으로부터 상부 전극에 직류 전압을 인가하는 공정을 더 포함한다. 직류 전압은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부기간에 있어서의 그 극성이 음이며, 상기 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 제1 부기간과는 다른 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된다.
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 중에 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, 내플라즈마성을 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 외부의 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 있고, 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)으로 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 상면 상에 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 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 중심 축선이 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)의 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 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 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 통하여 접속되어 있다. 가스 소스군(40), 밸브군(41), 유량 제어기군(42), 및 밸브군(43)은, 가스 공급부(GS)를 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 대응 밸브, 유량 제어기군(42)의 대응 유량 제어기, 및 밸브군(43)의 대응 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 측벽의 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 있고, 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)은, 제1 주파수를 갖는다. 제1 주파수는, 27~100MHz의 범위 내의 주파수, 예를 들면 40MHz 또는 60MHz의 주파수이다. 고주파 전원(61)은, 고주파 전력(RF)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. 일 실시형태에 있어서, 바이어스 전원(62)은, 회로(64)를 통하여 하부 전극(18)에 접속되어 있다. 바이어스 전원(62)은, 하부 전극(18)에 공급되는 바이어스 전력(BP)을 발생시키도록 구성되어 있다. 바이어스 전력(BP)은, 기판 지지기(16) 상에 재치된 기판(W)에 이온을 인입하기 위하여, 이용된다. 바이어스 전력(BP)은, 기판 지지기(16) 상에 재치된 기판(W)의 전위를, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 변동시키도록 설정된다. 바이어스 전력(BP)은, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 기판 지지기(16) 상에 재치된 기판(W)의 전위를 양의 전위와 음의 전위로 변동시킬 수 있다. 제2 주파수는, 제1 주파수보다 낮은 주파수일 수 있다. 제2 주파수는, 예를 들면 50kHz 이상, 27MHz 이하이다.
일 실시형태에 있어서, 바이어스 전력(BP)은, 고주파 바이어스 전력이다. 고주파 바이어스 전력은, 제2 주파수를 갖는 고주파 전력이다. 바이어스 전력(BP)이 고주파 바이어스 전력인 경우에는, 회로(64)는, 정합 회로이며, 바이어스 전력(BP)의 출력 임피던스와 부하 측(하부 전극(18) 측)의 임피던스를 정합시키도록 구성된다.
혹은, 바이어스 전원(62)은, 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)를 제2 주파수로 규정되는 주기(CY)로 주기적으로 하부 전극(18)에 인가하도록 구성되어 있어도 된다(도 4 참조). 각 주기(CY)는, 2개의 부기간(Pc 및 Pd)을 포함한다. 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)는, 이들 2개의 부기간 중 일방의 부기간(Pd)에 있어서 하부 전극(18)에 인가된다. 이들 2개의 부기간 중 타방의 부기간(Pc)에 있어서는, 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)는, 하부 전극(18)에 인가되지 않는다. 혹은, 부기간(Pc)에 있어서 바이어스 전원(62)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압의 절댓값은, 부기간(Pd)에 있어서 바이어스 전원(62)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압(즉, 음극성의 직류 전압의 펄스(NP))의 절댓값보다 작아도 된다. 즉, 2개의 부기간(Pc 및 Pd) 중 일방의 부기간에 있어서 바이어스 전원(62)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 제1 음레벨을 갖는다. 2개의 부기간(Pc 및 Pd) 중 타방의 부기간에 있어서 바이어스 전원(62)으로부터 하부 전극(18)에 인가되는 직류 전압은, 제로에서의 레벨을 갖거나, 제2 음레벨을 갖는다. 제2 음레벨은, 제1 음레벨보다 높다. 바이어스 전력(BP)으로서 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)가 하부 전극(18)에 인가되는 경우에는, 회로(64)는 로 패스 필터일 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는, 직류 전원(70)을 더 구비하고 있다. 직류 전원(70)은, 상부 전극(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(70)은, 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)을 발생시키도록 구성되어 있다.
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 사이에서 접속되어 있는 급전로의 전위를 측정한다.
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 화학종에 의하여 처리된다. 예를 들면, 기판은, 플라즈마로부터의 화학종에 의하여 에칭된다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 바이어스 전력(BP)이 하부 전극(18)에 공급됨으로써, 플라즈마로부터의 양이온이 기판(W)을 향하여 가속된다. 또, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 음극성의 직류 전압이 상부 전극(30)에 인가됨으로써, 플라즈마로부터의 양이온이 상부 전극(30)(천판(34))에 충돌한다. 그 결과, 전자가 상부 전극(30)으로부터 방출된다. 상부 전극(30)으로부터 방출된 전자가 기판(W)에 공급되면, 양전하에 의한 기판(W)의 대전량이 감소된다. 그 결과, 기판(W)에 형성된 개구의 바닥까지 양이온을 도달시키는 것이 가능해진다.
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.
이하, 도 2~도 6을 참조한다. 도 2는, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법의 흐름도이다. 도 3은, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 바이어스 전력(BP)의 레벨, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 전위(기판(W) 또는 하부 전극(18)의 전위), 및 직류 전압(DCS)의 일례의 타이밍 차트이다. 도 4는, 바이어스 전력의 다른 예를 나타내는 타이밍 차트이다. 도 5는, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 있어서의 바이어스 전력(BP)의 레벨, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 전위(기판(W) 또는 하부 전극(18)의 전위), 및 직류 전압(DCS)의 다른 예의 타이밍 차트이다. 도 6은, 직류 전압(DCS)의 다른 예의 타이밍 차트이다. 이하, 도 2~도 6을 참조하면서, 일 예시적 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법(이하, "방법(MT)"이라고 함)에 대하여 설명한다. 더하여, 제어부(MC)에 의한 고주파 전원(61), 바이어스 전원(62), 및 직류 전원(70)의 제어에 대하여 설명한다.
방법(MT)은, 기판(W)이 기판 지지기(16) 상에 재치되어 있는 상태로, 실행된다. 방법(MT)은, 공정 ST1, 공정 ST21, 공정 ST22, 및 공정 ST23을 포함한다. 방법(MT)은, 공정 STM을 더 포함하고 있어도 된다. 방법(MT)의 이들 공정의 각각의 실행 중, 가스 공급부(GS)로부터의 가스가, 챔버(10) 내에 공급될 수 있다. 또, 방법(MT)의 이들 공정의 각각의 실행 중, 챔버(10) 내의 가스의 압력이, 지정된 압력으로 설정된다. 방법(MT)의 이들 각 공정의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 가스 공급부(GS) 및 배기 장치(50)를 제어한다.
공정 ST1은, 제1 기간(P1)에 있어서 실행된다. 공정 ST21, 공정 ST22 및 공정 ST23은, 제1 기간(P1) 후의 제2 기간(P2)에 있어서 실행된다. 공정 ST1의 실행에 의하여, 제1 기간(P1)에 있어서는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 고주파 전원(61)으로부터 고주파 전력(RF)이 공급된다. 도 3 및 도 5에서는, 제1 기간(P1) 내의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, "H" 레벨, 즉 높은 레벨로서 나타나 있다. 제1 기간(P1)에 있어서는, 고주파 전력(RF)의 연속파가 공급되어도 된다. 혹은, 제1 기간(P1)에 있어서, 고주파 전력(RF)의 펄스가 주기적으로 공급되어도 된다. 공정 ST1의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 제1 기간(P1)에 있어서 고주파 전력(RF)을 공급하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 공정 ST1의 실행에 의하여, 챔버(10) 내에서 가스로부터 플라즈마가 생성된다.
바이어스 전력(BP)이 고주파 바이어스 전력인 경우에는, 제1 기간(P1)에 있어서, 고주파 바이어스 전력은, 하부 전극(18)에 공급되지 않는다. 혹은, 바이어스 전력(BP)이 고주파 바이어스 전력인 경우에는, 제1 기간(P1)에 있어서, 고주파 바이어스 전력의 파워 레벨은, 제2 기간(P2)에 있어서의 고주파 바이어스 전력의 파워 레벨("H" 레벨)보다 낮은 파워 레벨로 설정된다. 또한, 도 3 및 도 5에서는, 제1 기간(P1)에 있어서의 고주파 바이어스 전력의 파워 레벨은, "L" 레벨로서 나타나 있다.
바이어스 전력(BP)은, 상술한 바와 같이, 주기(CY)로 주기적으로 하부 전극(18)에 인가되는 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)(도 4 참조)여도 된다. 바이어스 전력(BP)으로서 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)가 이용되는 경우에는, 제1 기간(P1)에 있어서, 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)는, 하부 전극(18)에 인가되지 않는다. 혹은, 제1 기간(P1)에 있어서의 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)의 레벨은, 제2 기간(P2)에 있어서의 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)의 절댓값("H" 레벨)보다 작은 절댓값으로 설정된다. 또한, 도 4에서는, 제1 기간(P1)에 있어서의 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)의 절댓값은, "L" 레벨로서 나타나 있다.
상술한 바와 같이, 바이어스 전력(BP)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)의 전위를 각 주기(CY) 내에 있어서 변동시킨다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 제1 기간(P1)에 있어서, 바이어스 전력(BP)이 하부 전극(18)에 공급되지 않는 경우에는, 기판(W) 또는 하부 전극(18)의 전위는, 제로일 수 있다.
제1 기간(P1)에 있어서, 음극성의 직류 전압(DCS)은, 직류 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 인가되지 않아도 된다. 혹은, 제1 기간(P1)에 있어서, 음극성의 직류 전압(DCS)이 직류 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 인가되어도 된다. 제1 기간(P1)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)은, 제2 기간(P2)에 있어서의 각 주기(CY) 내의 제1 부기간(Pa)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 음극성의 직류 전압(DCS)의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖는다. 도 3 및 도 5에서는, 제1 기간(P1)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)(제4 음극성의 DC 전압)의 레벨은, "V1" 레벨로서 나타나 있다. 또, 제1 부기간(Pa)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 음극성의 직류 전압(DCS)의 레벨은, "VH" 레벨로서 나타나 있다. 또한, 각 주기(CY)는, 제1 부기간(Pa)과 제2 부기간(Pb)을 포함한다. 제2 부기간(Pb)은, 제1 부기간(Pa)과 다른 기간이다.
제1 기간(P1)에 있어서, 제어부(MC)는, 상술한 바와 같이 고주파 전력(RF)의 파워 레벨, 바이어스 전력(BP)의 레벨, 및 음극성의 직류 전압(DCS)의 절댓값을 설정하도록, 고주파 전원(61), 바이어스 전원(62), 및 직류 전원(70)을 제어한다.
일 실시형태에서는, 공정 ST1과 공정 ST21의 사이에서, 공정 STM이 실행되어도 된다. 공정 STM은, 제1 기간(P1)과 제2 기간(P2)의 사이의 기간(PM)(휴지(休止) 기간: break period)에 있어서 실행된다. 공정 STM의 실행에 의하여, 기간(PM)에 있어서, 고주파 전력(RF)의 공급 및 바이어스 전력(BP)의 공급이 정지된다. 공정 STM의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 기간(PM)에 있어서 고주파 전력(RF)의 공급을 정지하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다. 또, 공정 STM의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 기간(PM)에 있어서 바이어스 전력의 공급을 정지하도록, 바이어스 전원(62)을 제어한다. 방법(MT)으로 실행되는 플라즈마 처리가 플라즈마 에칭인 경우에는, 기판(W) 상의 퇴적물의 양이 기간(PM)에 있어서 증가할 수 있다. 혹은, 또는 더하여, 기판(W)에 형성된 개구 내로부터의 반응 생성물의 배출이, 기간(PM)에 있어서 촉진된다.
기간(PM)에 있어서, 음극성의 직류 전압(DCS)은, 직류 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 인가되지 않아도 된다. 혹은, 기간(PM)에 있어서, 음극성의 직류 전압(DCS)(제3 음극성의 DC 전압)이, 직류 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 인가되어도 된다. 기간(PM)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)은, 제1 부기간(Pa)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 음극성의 직류 전압(DCS)의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖는다. 또한, 도 3 및 도 5에서는, 기간(PM)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)의 레벨은, "VM" 레벨로서 나타나 있다. 기간(PM)에 있어서, 제어부(MC)는, 상술한 바와 같이 직류 전압(DCS)의 레벨을 설정하도록, 직류 전원(70)을 제어한다. 이러한 절댓값을 갖는 음극성의 직류 전압(DCS)이 기간(PM)에 있어서 상부 전극에 인가되면, 비교적 소량의 전자가 상부 전극(30)으로부터 챔버(10) 내로 방출된다. 그 결과, 플라즈마는, 기간(PM)에 있어서 확실히 유지될 수 있다.
상술한 바와 같이, 공정 ST21, 공정 ST22 및 공정 ST23은, 제1 기간(P1) 후의 제2 기간(P2)에 있어서 실행된다. 공정 ST21의 실행에 의하여, 제2 기간(P2)에 있어서는, 고주파 전력(RF)의 파워 레벨(제2 파워 레벨)이, 제1 기간(P1)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨(제1 파워 레벨)로부터 감소된 파워 레벨로 설정된다. 제2 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨은, 제로여도 된다. 즉, 제2 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 공급은 정지되어도 된다. 공정 ST21의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 제2 기간(P2)에 있어서의 고주파 전력(RF)의 파워 레벨을 이러한 파워 레벨로 설정하도록, 고주파 전원(61)을 제어한다.
공정 ST22는, 공정 ST21의 실행 중에 실행된다. 공정 ST22의 실행에 의하여, 제2 기간(P2)에 있어서는, 바이어스 전력(BP)이 바이어스 전원(62)으로부터 하부 전극(18)에 공급된다. 바이어스 전력(BP)은, 상술한 바와 같이, 기판 지지기(16) 상에 재치된 기판(W)의 전위를, 제2 주파수로 규정되는 각 주기(CY) 내에서, 양의 전위와 음의 전위로 변동시키도록 설정된다. 바이어스 전력(BP)은, 상술한 바와 같이, 고주파 바이어스 전력일 수 있다. 혹은, 바이어스 전력(BP)은, 상술한 바와 같이, 제2 주파수로 규정되는 주기(CY)로 주기적으로 하부 전극(18)에 인가되는 음극성의 직류 전압의 펄스(NP)를 포함할 수 있다. 공정 ST22의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 제2 기간(P2)에 있어서 바이어스 전력(BP)을 하부 전극(18)에 부여하도록, 바이어스 전원(62)을 제어한다.
공정 ST23은, 공정 ST21 및 공정 ST22의 실행 중에 실행된다. 공정 ST23의 실행에 의하여, 제2 기간(P2)에 있어서는, 직류 전압(DCS)이 직류 전원(70)으로부터 상부 전극(30)에 인가된다. 제2 기간(P2)에 있어서의 직류 전압(DCS)은, 각 주기(CY) 내의 제1 부기간(Pa)에 있어서의 그 극성이 음이며, 제1 부기간(Pa)에 있어서의 그 절댓값이, 제2 부기간(Pb)에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된다. 도 3 및 도 5에 있어서는, 제1 부기간(Pa)에 있어서의 직류 전압(DCS)(제1 음극성의 DC 전압)의 레벨은, "VH" 레벨로서 나타나 있다. 제2 부기간(Pb)에 있어서는, 직류 전압(DCS)은, 상부 전극(30)에 인가되지 않아도 된다. 혹은, 제2 부기간(Pb)에 있어서 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)(제2 음극성의 DC 전압)은, 그 극성이 음이며, 또한 그 절댓값이 제1 부기간(Pa)에 있어서의 그 절댓값보다 작아지도록 설정되어도 된다. 도 3 및 도 5에 있어서는, 제2 부기간(Pb)에 있어서의 직류 전압(DCS)의 레벨은, "VL" 레벨로서 나타나 있다. 공정 ST23의 실행을 위하여, 제어부(MC)는, 제2 기간(P2)에 있어서 직류 전압(DCS)을 상부 전극(30)에 인가하도록, 직류 전원(70)을 제어한다.
일 실시형태에 있어서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 제1 부기간(Pa)에 있어서 직류 전원(70)에 의하여 상부 전극(30)에 인가되는 직류 전압(DCS)의 레벨은, 상부 전극(30)과 하부 전극(18)의 사이의 전위차를 일정하게 유지하도록 변화해도 된다. 이 실시형태에 의하면, 상부 전극(30)으로부터 방출되어 기판(W)에 공급되는 전자의 에너지의 분포를 좁게 하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에 있어서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 직류 전압(DCS)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 양의 전위를 가질 때에, 그 절댓값이, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 음의 전위를 가질 때의 그 절댓값보다 커지도록, 설정되어도 된다. 예를 들면, 직류 전압(DCS)은, 바이어스 전력(BP)이 양의 전위를 가질 때에, 그 절댓값이, 바이어스 전력(BP)이 음의 전위를 가질 때의 그 절댓값보다 커지도록, 설정되어도 된다. 이 실시형태에 있어서, 제1 부기간(Pa)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 양의 전위를 갖는 기간과 중복되도록 설정된다. 또, 제2 부기간(Pb)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 음의 전위를 갖는 기간과 중복되도록 설정된다. 제1 부기간(Pa) 및 제2 부기간(Pb)은, 미리 결정된 데이터로서 제어부(MC)의 기억 장치에 기억되어 있어도 되고, 이 데이터를 이용하여 제어부(MC)에 의하여 지정되어도 된다. 혹은, 제1 부기간(Pa) 및 제2 부기간(Pb)은, 전압 센서(78)에 의하여 측정되는 전위에 따라, 제어부(MC)에 의하여 지정되어도 된다. 이 실시형태에서는, 기판(W)의 전위가 양의 전위일 때에, 상부 전극(30)에 그 절댓값이 큰 직류 전압(DCS)이 인가된다. 따라서, 상부 전극(30)으로부터 방출되어 기판(W)에 공급되는 전자의 양이 많아진다.
일 실시형태에 있어서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 직류 전압(DCS)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 음의 전위를 가질 때에, 그 절댓값이, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 양의 전위를 가질 때의 그 절댓값보다 커지도록, 설정되어도 된다. 예를 들면, 직류 전압(DCS)은, 바이어스 전력(BP)이 음의 전위를 가질 때에, 그 절댓값이, 바이어스 전력(BP)이 양의 전위를 가질 때의 그 절댓값보다 커지도록, 설정되어도 된다. 이 실시형태에 있어서, 제1 부기간(Pa)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 음의 전위를 갖는 기간과 중복되도록 설정된다. 또, 제2 부기간(Pb)은, 기판(W) 또는 하부 전극(18)이 양의 전위를 갖는 기간과 중복되도록 설정된다. 제1 부기간(Pa) 및 제2 부기간(Pb)은, 미리 결정된 데이터로서 제어부(MC)의 기억 장치에 기억되어 있어도 되고, 이 데이터를 이용하여 제어부(MC)에 의하여 지정되어도 된다. 혹은, 제1 부기간(Pa) 및 제2 부기간(Pb)은, 전압 센서(78)에 의하여 측정되는 전위에 따라, 제어부(MC)에 의하여 지정되어도 된다. 이 실시형태에서는, 기판(W)의 전위가 음의 전위일 때에, 상부 전극(30)에 그 절댓값이 큰 직류 전압(DCS)이 인가된다. 따라서, 상부 전극(30)으로부터 방출되어 기판(W)에 공급되는 전자의 양은 적어진다. 이 실시형태에서는, 상부 전극(30)으로부터 방출된 전자는, 챔버(10) 내의 가스의 해리도를 증가시킨다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 일 실시형태에 있어서는, 공정 ST1, 공정 ST21, 공정 ST22, 및 공정 ST23을 포함하는 사이클이 반복되어도 된다. 이 사이클은, 공정 STM을 더 포함하고 있어도 된다. 이 경우에는, 공정 STJ에 있어서, 정지 조건이 충족되는지 여부가 판정된다. 정지 조건은, 사이클의 실행 횟수가 소정 횟수에 도달하고 있는 경우에 충족된다. 공정 STJ에 있어서 정지 조건이 충족되지 않는다고 판정되면, 사이클이 반복된다. 공정 STJ에 있어서 정지 조건이 충족되어 있다고 판정되면, 방법(MT)은 종료된다.
이상 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압(DCS)이 상부 전극(30)에 인가될 때의, 기판(W)의 전위의 극성을 설정할 수 있다. 기판(W)의 전위가 양의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압(DCS)이 상부 전극(30)에 인가되고 있는 상태에서는, 기판(W)에는 비교적 다량의 전자가 공급된다. 한편, 기판(W)의 전위가 음의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압(DCS)이 상부 전극(30)에 인가되고 있는 상태에서는, 기판(W)에 공급되는 전자의 양은 적다. 따라서, 상부 전극(30)으로부터 기판(W)에 조정된 양의 전자를 공급하는 것이 가능해진다. 또, 기판(W)의 전위가 양의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압(DCS)이 상부 전극(30)에 인가되고 있는 상태에서는, 챔버(10) 내의 가스의 해리도는 낮아진다. 한편, 기판(W)의 전위가 음의 전위일 때에 그 절댓값이 큰 음극성의 직류 전압(DCS)이 상부 전극(30)에 인가되고 있는 상태에서는, 챔버(10) 내의 가스의 해리도는 높아진다. 따라서, 제2 기간(P2)에 있어서 챔버(10) 내의 가스의 해리도가 조정된 해리도로 설정하는 것이 가능해진다.
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.
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 않고, 진정한 범위와 주지는, 첨부한 특허청구범위에 의하여 나타난다.

Claims (11)

  1. 챔버와,
    하부 전극을 갖고, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 하부 전극의 상방에 마련된 상부 전극과,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 제1 주파수를 갖는 고주파 전력을 공급하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 바이어스 전원이며, 상기 기판 지지기 상에 재치된 기판에 이온을 인입하기 위하여, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 상기 기판 지지기 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키는 바이어스 전력을 공급하도록 구성된 바이어스 전원과,
    상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 직류 전원과,
    상기 고주파 전원, 상기 바이어스 전원, 및 상기 직류 전원을 제어하도록 구성된 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    제1 기간에 있어서 상기 고주파 전력을 공급하며, 상기 제1 기간 후의 제2 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨을 상기 제1 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하도록 상기 고주파 전원을 제어하고,
    상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력을 상기 하부 전극에 부여하도록 상기 바이어스 전원을 제어하며,
    상기 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부(副)기간에 있어서의 그 극성이 음이고, 상기 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 상기 제1 부기간과는 다른 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정된 직류 전압을, 상기 제2 기간에 있어서 상기 상부 전극에 인가하도록 상기 직류 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력이 양의 전위를 가질 때의 상기 직류 전압의 절댓값이, 상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력이 음의 전위를 가질 때의 상기 직류 전압의 절댓값보다 커지도록 상기 직류 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력이 음의 전위를 가질 때의 상기 직류 전압의 절댓값이, 상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력이 양의 전위를 가질 때의 상기 직류 전압의 절댓값보다 커지도록 상기 직류 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간의 사이의 기간에 있어서, 상기 고주파 전력의 공급 및 상기 바이어스 전력의 공급을 정지하도록 상기 고주파 전원 및 상기 바이어스 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 부기간에 있어서 상기 상부 전극에 인가되는 상기 직류 전압의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖고, 또한 음극성을 갖는 상기 직류 전압을, 상기 제1 기간과 상기 제2 기간의 사이의 상기 기간에 있어서 상기 상부 전극에 인가하도록 상기 직류 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 제1 부기간에 있어서 상기 상부 전극에 인가되는 상기 직류 전압의 최소의 절댓값보다 작은 절댓값을 갖고, 또한 음극성을 갖는 상기 직류 전압을, 상기 제1 기간에 있어서 상기 상부 전극에 인가하도록 상기 직류 전원을 제어하는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부기간에 있어서 상기 직류 전원에 의하여 상기 상부 전극에 인가되는 상기 직류 전압의 레벨은, 상기 상부 전극과 상기 하부 전극의 사이의 전위차를 일정하게 유지하도록 변화하는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 부기간에 있어서의 상기 직류 전압의 레벨은 제로인, 플라즈마 처리 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력은, 상기 제2 주파수를 갖는 고주파 바이어스 전력인, 플라즈마 처리 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바이어스 전력은, 상기 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내 2개의 부기간 중 일방의 부기간에 있어서 그 극성이 음이고, 타방의 부기간에 있어서 그 레벨이 제로이거나, 그 극성이 음이며 또한 그 절댓값이 상기 일방의 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 작은 직류 전압인, 플라즈마 처리 장치.
  11. 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    챔버와,
    하부 전극을 갖고, 상기 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지기와,
    상기 하부 전극의 상방에 마련된 상부 전극과,
    상기 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위하여 제1 주파수를 갖는 고주파 전력을 공급하도록 구성된 고주파 전원과,
    상기 하부 전극에 전기적으로 접속된 바이어스 전원이며, 상기 기판 지지기 상에 재치된 기판에 이온을 인입하기 위하여, 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서 상기 기판 지지기 상에 재치된 기판의 전위를 변동시키는 바이어스 전력을 공급하도록 구성된 바이어스 전원과,
    상기 상부 전극에 전기적으로 접속된 직류 전원을 구비하고,
    상기 플라즈마 처리 방법은,
    제1 기간에 있어서 상기 고주파 전력을 공급하는 공정과,
    상기 제1 기간 후의 제2 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨을 상기 제1 기간에 있어서의 상기 고주파 전력의 파워 레벨로부터 감소된 파워 레벨로 설정하는 공정과,
    상기 제2 기간 내에서 상기 바이어스 전력을 상기 하부 전극에 부여하는 공정과,
    상기 제2 기간에 있어서 상기 직류 전원으로부터 상기 상부 전극에 직류 전압을 인가하는 공정을 포함하며,
    상기 직류 전압은, 상기 제2 주파수로 규정되는 각 주기 내에서, 제1 부기간에 있어서의 그 극성이 음이고, 상기 제1 부기간에 있어서의 그 절댓값이, 상기 제1 부기간과는 다른 제2 부기간에 있어서의 그 절댓값보다 커지도록 설정되는, 플라즈마 처리 방법.
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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7039501B2 (ja) * 2019-01-25 2022-03-22 三菱ケミカルインフラテック株式会社 ブロックマット、ブロックマットの製造方法、および、護岸構造
WO2024062804A1 (ja) * 2022-09-21 2024-03-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4672455B2 (ja) 2004-06-21 2011-04-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置およびプラズマエッチング方法、ならびにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
KR20100001552A (ko) * 2008-06-27 2010-01-06 삼성전자주식회사 플라즈마를 이용한 식각 장치 및 플라즈마 식각 방법
KR101027471B1 (ko) * 2008-10-02 2011-04-06 엘아이지에이디피 주식회사 플라즈마 처리방법 및 처리장치
WO2014035897A1 (en) * 2012-08-28 2014-03-06 Advanced Energy Industries, Inc. A method of controlling the switched mode ion energy distribution system
JP6512962B2 (ja) * 2014-09-17 2019-05-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6449674B2 (ja) * 2015-02-23 2019-01-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US10622217B2 (en) * 2016-02-04 2020-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of plasma etching and method of fabricating semiconductor device using the same

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