KR20220031988A - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220031988A
KR20220031988A KR1020217027243A KR20217027243A KR20220031988A KR 20220031988 A KR20220031988 A KR 20220031988A KR 1020217027243 A KR1020217027243 A KR 1020217027243A KR 20217027243 A KR20217027243 A KR 20217027243A KR 20220031988 A KR20220031988 A KR 20220031988A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
frequency power
high frequency
frequency
power supply
plasma
Prior art date
Application number
KR1020217027243A
Other languages
English (en)
Inventor
다카유키 도쿠나가
미츠히로 조무라
미치카즈 모리모토
Original Assignee
주식회사 히타치하이테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 히타치하이테크 filed Critical 주식회사 히타치하이테크
Publication of KR20220031988A publication Critical patent/KR20220031988A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H01J37/32165—Plural frequencies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32146—Amplitude modulation, includes pulsing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32137—Radio frequency generated discharge controlling of the discharge by modulation of energy
    • H01J37/32155—Frequency modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/18—Vacuum control means
    • H01J2237/182—Obtaining or maintaining desired pressure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798—Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816—Pressure

Abstract

플라스마 처리 장치는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치(載置)되는 시료대에 제1 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 상기 시료대에 상기 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원과, 한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지되도록 상기 제1 고주파 전원과 상기 제2 고주파 전원을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 주파수에 대한 이온 에너지 분포의 피크값의 반값폭을 기초로 규정되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
본 발명은, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서는, 반도체 장치에 포함되는 컴포넌트의 미세화나 집적화에의 대응이 요구되고 있다. 예를 들면, 집적 회로나 나노 전기 기계 시스템에 있어서, 구조물의 나노 스케일화가 더 추진되고 있다.
통상적으로, 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 미세 패턴을 형성하기 위해서 리소그래피 기술이 이용된다. 이 기술은, 레지스트층의 위에 디바이스 구조의 패턴을 적용하고, 레지스트층의 패턴에 의해 노출된 기판을 선택적으로 에칭 제거하는 것이다. 그 후의 처리 공정에 있어서, 에칭 영역 내에 다른 재료를 퇴적시키면, 집적 회로를 형성할 수 있다.
예를 들면, 전자 기기 등에 사용되는 MOS FET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor) 디바이스 등의 제조에는, 플라스마 에칭 기술이 이용되고 있다. 플라스마 에칭을 이용한 반도체 기판(이하, 「기판」으로 약기함)의 에칭 처리에서는, 기판에 있어서의 수율을 향상시키기 위해 기판 면내의 처리의 균일성이 요구됨과 함께, 디바이스의 미세화가 진행됨에 따라 에칭 형상의 수직성에의 요구가 증가하고 있다. 에칭 형상을 면내에서 균일하게 수직화하기 위해서는, 플라스마로부터 기판에 입사시키는 이온의 제어가 중요하게 된다.
플라스마로부터 기판에 입사시키는 이온의 제어 방법으로서, 플라스마로부터 웨이퍼 상에 이온을 인입하는 바이어스 인가 장치를 복수 구비하고, 복수의 주파수의 바이어스 전력비(혼합비)를 제어함에 의해 웨이퍼에 입사하는 이온의 에너지와 그 분포를 독립적으로 변화시키는 기술이, 특허문헌 1에 개시되어 있다.
일본국 특개2008-244429호 공보 국제공개 제2017/126184호
상술의 특허문헌 1에 기재된 종래 기술은, 추가적인 소자의 미세화에 대응하기 위한 이온의 제어성의 점에 있어서 충분히 배려되어 있지 않았다. 즉, 이온에 기판에의 입사 에너지를 주기 위한 바이어스 전력이, 고주파와 저주파의 전력을 중첩(혼합)하고, 그 혼합비를 변화시켜서 얻도록 되어 있다. 이 때문에, 시료대에 인가되는 중첩된 합성 고주파 전력의 전압 파형의 최대 전위차(이하, 「Vpp」라 함)가 하드웨어 상의 한계값을 초과하지 않도록 해야만 한다. 이 때문에, 각 고주파 전력의 Vpp를 허용 최대값보다 작은 범위에서 사용하게 되어, 각각의 최대 출력까지 발휘할 수 없기 때문에 이온 제어를 충분히 행할 수 없을 가능성이 있다.
또한, 서로 다른 주파수를 합성하여 얻어진 고주파 전력의 파형은 복잡하게 변화하므로, 임피던스 매칭이 곤란해질 가능성이 있다. 또한, 서로의 전기 신호끼리가 혼성하는 크로스 토크의 문제가 일어날 가능성도 있다.
이러한 문제를 해결하는 방법으로서, 시료대에 인가하는 복수의 서로 다른 주파수를 갖는 바이어스 전력을 전환해서 인가하는 방법이 특허문헌 2에 있어서 개시되어 있다. 이 방법에서는 전환 시간비를 변화시킴으로써, 특허문헌 1에서 일어날 가능성이 있는 문제를 해결한 후에 서로 다른 주파수를 이용함에 의한 이온의 에너지와 그 분포의 제어를 가능하게 하고 있다.
그러나, 특허문헌 2의 방법을 이용하면 블랭킷 웨이퍼의 에칭 레이트의 면내 균일성은 제어할 수 있지만, 주파수 변화에 따른 이온 에너지 분포의 변화를 고려하지 않았으므로, 에칭 형상의 면내 균일성의 제어에 과제가 남는다. 과제의 예를, 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 3의 (a)의 초기 형상을, 단일의 바이어스 전력의 인가만으로 에칭한 결과를 도 3의 (b)에 나타내고, 특허문헌 2의 방법에 있어서 에칭 레이트의 분포가 플랫으로 된 조건을 이용해서 에칭한 결과를, 도 3의 (c)에 나타내고 있다. 또, 여기에서는, Si 기판(23) 상에 SiO2 막(24)을 적층해서 이루어지는 웨이퍼를 대상으로 하여, 에칭을 행하고 있다.
단일의 바이어스 전력으로 에칭한 결과에 따르면, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 에칭 형상에 대해 웨이퍼 중앙부, 웨이퍼 단부 모두 수직 형상으로 되어 있지만, 형상 깊이에 대해서는 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 단부에서 서로 다르다. 이에 대하여 특허문헌 2의 방법에 있어서 에칭 레이트 분포가 플랫으로 된 조건에서 에칭한 결과에 따르면, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 에칭 형상에 대해 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 단부에서, 에칭 형상은 서로 다르지만, 형상 깊이는 동등하게 되어 있다. 따라서, 서로 다른 주파수의 바이어스 전력의 인가를 행하는 경우에도, 웨이퍼 면내의 에칭 형상의 균일화에는 추가적인 과제가 있다.
본 발명은, 전술한 과제를 해결하기 위해서, 웨이퍼 면내에서 원하는 에칭 형상을 얻을 수 있는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 대표적인 본 발명에 따른 플라스마 처리 장치의 하나는,
시료가 플라스마 처리되는 처리실과,
플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
상기 시료가 재치(載置)되는 시료대에 제1 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과,
상기 시료대에 상기 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원과,
한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지되도록 상기 제1 고주파 전원과 상기 제2 고주파 전원을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 주파수에 대한 이온 에너지 분포의 피크값의 반값폭을 기초로 규정되어 있는 것을 특징으로 함에 의해 달성된다.
대표적인 본 발명에 따른 플라스마 처리 방법의 하나는,
시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치되는 시료대에 제1 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 상기 시료대에 상기 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원을 구비하는 플라스마 처리 장치를 이용한 플라스마 처리 방법에 있어서,
한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지되도록 상기 제1 고주파 전원과 상기 제2 고주파 전원을 제어하는 공정과,
상기 플라스마 처리의 압력을 이온의 평균 자유 행정이 상기 시료 상의 시스 두께보다 길어지는 압력으로 하는 공정과,
상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수를 주파수에 대한 이온 에너지 분포의 피크값의 반값폭을 기초로 규정하는 공정을 가짐에 의해 달성된다.
본 발명에 의해, 웨이퍼 면내에서 원하는 에칭 형상을 얻을 수 있는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
상기한 것 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 플라스마 처리 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 2는, 본 실시형태에 따른 플라스마 처리 장치를 나타내는 개략 구성도.
도 3은, 종래 기술로 웨이퍼를 에칭했을 때의 에칭 형상을 나타내는 도면.
도 4는, 본 발명의 실시형태에서 이용하는 압력 조건 및 주파수 조건의 범위를 결정하는 근거를 나타내는 개략도.
도 5는, 이온의 시스의 통과 시간과 시스 전압의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은, 도 4에서 결정한 압력 조건 및 주파수 조건의 범위에서의 바이어스 전력을 갖는 이온 에너지 분포 함수의 개략도.
도 7은, 도 2의 플라스마 처리 장치에 있어서의 플라스마 생성용 고주파 전원 및 바이어스용 고주파 전원의 출력 상태를 나타내는 파형도.
도 8은, 도 7의 플라스마 처리 장치에 있어서의 플라스마 생성용 고주파 전원 및 바이어스용 고주파 전원의 출력을 이용하여, 웨이퍼를 에칭했을 때의 각 출력 상태에 있어서의 에칭 레이트를 나타내는 도면이며, 횡축은 웨이퍼 중심으로부터의 거리, 종축은 에칭 레이트.
도 9는, 플라스마 에칭 중의 플라스마 임피던스를 나타내는 모식도.
도 10은, 본 실시형태를 이용하여 웨이퍼를 에칭했을 때의 에칭 형상을 나타내는 도면.
이하에 나타내는 실시형태에서는, 플라스마로부터 웨이퍼에의 이온의 입사 에너지 분포가 바이어스 전력의 주파수에 의해서 변화하는 것을 이용하여, 웨이퍼에의 이온 입사의 제어성을 보다 향상시키고, 미세화되는 반도체 디바이스 구조에 대응하여 웨이퍼의 에칭 처리의 면내 균일성, 즉, 에칭 레이트의 면내 균일성 및 에칭 형상의 면내 균일성을 얻을 수 있도록 하고 있다.
플라스마 생성과는 별개로 웨이퍼에의 바이어스 전압을 독립적으로 제어하는, 즉, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력의 제어와는 별개로, 웨이퍼에 입사하는 이온에 에너지를 주기 위한 시료대에 인가하는 고주파 전력의 제어를 독립적으로 행한다. 또한 시료대에 인가하는 고주파 전력의 제어를 서로 다른 주파수의 바이어스 전원을 복수 이용해서, 서로 다른 주파수의 바이어스 전력을 스텝마다 전환해서 공급한다.
이 스텝마다의 전환에 의해, 서로 다른 주파수의 바이어스 전력의 단독 공급 시간대를 마련함으로써, 처리 시에 시료대에 인가 가능한 바이어스 전원(205)의 허용값의 최대까지, 각각의 주파수의 바이어스 전원의 설정을 가능한 것으로 하여, 웨이퍼에의 이온 입사의 제어성을 보다 향상시키고 있다. 이하, 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은, 본 실시형태에 따른 플라스마 처리 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 2는, 다른 실시형태에 따른 플라스마 처리 장치의 개략 구성도이다. 도 1, 2에 있어서 공통되는 구성에 대해서는, 같은 부호를 부여하고 있다. 본 실시형태에서는, 처리실(챔버)을 구성하는 진공 용기(101)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 도전 재료로 제작된 원통 형상의 용기이며, 전기적으로 접지(어스)되어 있다. 진공 용기(101)의 상부 개구는 전자파가 투과 가능한 재질, 예를 들면, 석영으로 이루어지는 천판(天板)(102)에 의해 봉지(封止)되어 있다. 진공 용기(101) 하부 중앙에는 내부를 소정 압력으로 감압 배기하는 진공 배기 장치가 접속되어 있다. 천판(102)의 상부에는 천판(102)을 덮도록 해서 도파관(103)이 마련되고, 정합기(104)를 통해서 플라스마 생성용의 고주파 전원(이하, 「고주파 전원」 또는 「플라스마 전원(105)」이라 함)이 접속되어 있다.
플라스마 전원(105)은, 이 경우, 2.45GHz의 마이크로파를 발진한다. 발진된 마이크로파는 도파관(103)을 전파하고, 천판(102)을 통해서 진공 용기(101) 내에 도입된다. 진공 용기(101)의 외측에는, 진공 용기(101) 내에 자장을 형성하기 위한 솔레노이드 코일(자장 생성 장치)(106)이 권장(卷裝)되어 있다. 천판(102)의 아래쪽의 진공 용기(101) 상부에는, 샤워 플레이트(108)가 마련되고, 진공 용기(101)의 천판(102)과 샤워 플레이트(108) 사이에 가스 공급 장치(107)가 접속된다.
가스 공급 장치(107)로부터, 천판(102)과 샤워 플레이트(108) 사이의 공간에 처리 가스가 공급되고, 샤워 플레이트(108)를 통해서 진공 용기(101) 내에 형성되는 처리실 내에 처리 가스가 공급된다. 진공 용기(101) 내에는 시료 대(109)가 마련되고, 도시를 생략한 웨이퍼 반입구로부터 웨이퍼(시료)가 반입되어 시료대(109) 위에 배치·유지된다.
시료대(109)에는, 복수, 이 경우 2개의 서로 다른 주파수를 갖는 바이어스용의 고주파 전원인 주파수 800KHz의 제1 바이어스 전원(이하, 「제1 고주파 전원」 또는 「제1 바이어스 전원(113)」이라 함)과, 주파수 400KHz의 제2 바이어스 전원(이하, 「제2 고주파 전원」 또는 「제2 바이어스 전원(114)」이라 함)이, 필터(110) 및 제1, 제2 정합기(111, 112)를 통해서 각각 전기적으로 병렬로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원은, 제1 고주파 전원에 있어서의 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급할 수 있다.
여기에서, 도 1의 플라스마 처리 장치에 있어서는, 필터(110)와, 제1 정합기(111) 및 제2 정합기(112)를 접속한 후에, 제어 장치(115)의 제어에 의해 출력 전환을 행하는 것에 대하여, 도 2의 플라스마 처리 장치에 있어서는, 제어 장치(115)의 제어에 의해 스위치를 통해서, 필터(110)와 제1 정합기(111) 또는 제2 정합기(112)의 접속 전환을 행하고 있다.
이 경우의 필터(110)는, 제1 바이어스 전원(113)의 출력 중에 도시를 생략한 전원(예를 들면, 시료대(109)에 접속되는 웨이퍼를 유지하기 위한 정전 흡착 장치의 전원이나 웨이퍼의 온도 제어를 행하는 히터 전원 등)을 포함한 제1 바이어스 전원(113) 이외의 전원으로부터의 출력을 제1 바이어스 전원(113)측에 통과시키지 않는 기능(예를 들면, High Pass Filter)과, 제2 바이어스 전원(114)의 출력 중에 도시를 생략한 전원(예를 들면, 시료대(109)에 접속되는 웨이퍼를 유지하기 위한 정전 흡착 장치의 전원이나 웨이퍼의 온도 제어를 행하는 히터 전원 등)을 포함한 제2 바이어스 전원(114) 이외의 전원으로부터의 출력을 제2 바이어스 전원(114)측에 통과시키지 않는 기능(예를 들면, Low Pass Filter)을 갖는다. 또한, 제1 바이어스 전원(113)과 제2 바이어스 전원(114) 중 한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지된다. 플라스마 전원(105) 및 제1 바이어스 전원(113), 제2 바이어스 전원(114)은 제어 장치(115)에 연결되고, 제어 장치(115)에 의해 후술하는 각 전원의 출력 제어가 행해진다.
전술한 바와 같이 구성된 플라스마 처리 장치에서는, 진공 용기(101) 내에 공급된 처리 가스가, 천판(102)을 통해서 도입된 마이크로파의 전계와 솔레노이드 코일(106)에 의해 형성된 자장의 작용(예를 들면, 전자 사이클로트론 공명 : Electron Cyclotron Resonance(ECR))에 의해 플라스마화되고, 샤워 플레이트(108)와 시료대(109) 사이의 공간에 플라스마가 형성된다.
또한, 시료대(109)에는, 제1 바이어스 전원(113)으로부터 주파수 400KHz의 고주파 전력이 인가되거나, 또는 제2 바이어스 전원(114)으로부터 주파수 800KHz의 고주파 전력이 인가된다. 시료대(109)에 인가되는 이들 고주파 전력은 플라스마의 생성과는 독립적으로 제어되고, 플라스마 중의 이온을 웨이퍼에 입사시키는 바이어스 전압을 발생시킨다. 시료대(109)에 인가되는 고주파 전력의 주파수를 바이어스 주파수 조건이라 한다. 또한, 제어 장치(115)를 통해서 진공 펌프(116)(압력 조정 장치)에 의해 설정되는 챔버 내의 압력을 압력 조건이라 한다.
도 4를 참조하여, 사용하는 챔버 내의 압력 조건 및 바이어스 주파수 조건(이하, 주파수 조건이라 함)에 의한 이온의 운동 상태의 차이에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서 결정한 주파수 조건 및 압력 조건을 만족했을 때의 이온의 운동 상태를, 도 4의 (a)에 나타내고 있다. 또한, 상기 주파수 조건보다 높은 주파수를 선택한 경우의 이온의 운동 상태를, 도 4의 (b)에 나타내고 있다. 또한, 상기 압력 조건보다 높은 압력을 선택한 경우의 이온의 운동 상태를, 도 4의 (c)에 나타내고 있다. 상기 주파수 조건 및 압력 조건에 대해서, 이하에 나타낸다.
상기 주파수 조건에 대해서, 이하와 같이 해서 결정했다. 여기에서는, 플라스마와 웨이퍼 사이에 생기는 경계층을 시스라 한다. 이온(201)은 시스(202)를 바이어스 전력에 의한 전계의 힘으로 통과해서 웨이퍼(203) 상에 도달하지만, 바이어스 전력의 양음 변화의 주기 시간이 이온의 시스를 통과하는 시간보다 빠르면, 이온이 시스(202) 내에 머무는 시간이 길어져서, 이온 에너지의 편차가 커진다. 이온 에너지의 편차가 커지면, 이온의 입사각 분포가 광범위하게 되므로 수직의 에칭 형상을 얻는 것이 곤란해진다. 따라서 본 실시형태에서는, 이온(201)이 시스(202)를 통과하는 시간보다 긴 주기를 가진 주파수 조건을 사용했다. 즉, 제1 고주파 전력의 주파수와 제2 고주파 전력의 주파수는, 이온이 시스를 통과하는 시간을 기초로 규정된 값이면 바람직하고, 이온이 시스를 통과하는 시간의 역수 이하의 값이면 더 바람직하다.
또한, 챔버 내의 상기 압력 조건에 대해서, 이하와 같이 해서 결정했다. 본 실시형태에서 사용하는 압력 조건은, 플라스마에 포함되는 이온(201)이 갖는 평균 자유 행정이, 웨이퍼(203) 바로 위에 존재하고 있는 시스(202)의 두께를 상회하는 값으로 한다. 이 압력 조건을 이용함으로써 시스(202) 내에서의 이온의 충돌에 의한 영향을 무시할 수 있고, 이온 에너지의 편차를 억제할 수 있다.
본 실시형태에서 이용한 플라스마 처리 장치는, 이온 밀도가 1010∼1011㎝-3이고, 바이어스 전압이 100∼400V이므로, 시스 두께는 약 0.4㎜ 내지 4㎜ 정도로 생각할 수 있기 때문에, 본 실시형태에서 사용 가능한 압력 조건은 2.66Pa 이하, 주파수 조건은 3MHz 이하이다. 이 주파수의 상한값은, 가스종에 따라 변경 가능하다. 이하, 그 이유를 설명한다.
도 5는, 이온의 시스의 통과 시간과 시스 전압의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 이온의 시스의 통과 시간과 시스 전압의 관계는, 사용하는 가스종(예로서 Ar, Cl, He, H)에 따라 변화한다.
여기에서, 시스 두께를 d로 하고, 시스 전압을 V로 하고, 이온의 시스 통과 시간을 Ti로 하고, 바이어스 전원의 주기를 TRF로 하고, 이온 질량을 mi로 하고, 소전하를 e로 하면, 이하의 식 1, 식 2가 성립한다.
[수 1]
Figure pct00001
[수 2]
Figure pct00002
요구되고 있는 주파수 조건에 따르면, Ti<TRF/2이기 때문에, 일반적인 가스종을 이용할 경우, 약 3MHz의 주파수가 상한으로 되지만, 도 5로부터 명백한 바와 같이 가스종에 따라 주파수 조건의 상한을 변경 가능하다. 또, 도 5에서는 한 종류의 가스를 이용한 예를 나타내지만, 혼합 가스를 이용할 경우, 그 혼합 비율에 따라 그래프가 변화한다.
상기 주파수 조건과 상기 압력 조건을 만족하도록, 본 실시형태에서는 바이어스 전력 주파수는 400KHz와 800KHz, 챔버의 압력은 4.8mTorr을 사용했다.
도 6에 있어서, 횡축이 웨이퍼에 입사하는 이온의 에너지, 종축은 그 에너지를 갖는 이온의 웨이퍼에의 입사 플럭스를 나타내고 있고, 여기에서는 서로 다른 바이어스 전력 주파수에서의 이온 에너지 분포를 비교하여 나타낸다. 13.56MHz의 이온 에너지 분포(301)와, 400KHz 또는 800KHz의 이온 에너지 분포(302)는, 각각 피크를 갖는 이온 에너지가 다르고, 또한, 각각의 피크 반값폭(303, 304)에 대하여, 이온 에너지 분포(301)의 쪽이 넓어, 이온 에너지의 편차가 크다는 것을 알 수 있다. 따라서, 전술한 고압력 조건과 마찬가지로, 이온의 입사각 분포가 광범위하게 되므로 수직의 에칭 형상을 얻는 것이 곤란해진다.
(에칭 평가)
이하, 본 발명자가 행한 에칭 평가에 대하여 설명한다. 도 7에 나타내는 바와 같이 출력 제어된 낮은 주파수(400KHz)의 제1 고주파 전력과, 보다 높은 주파수(800KHz)의 제2 고주파 전력을 전환해서 공급하는 에칭 처리에 의해, 도 8에 나타내는 바와 같은 에칭 레이트의 분포를 얻었다. 또, 이 경우의 에칭 처리는, 도 3의 (a)에 나타내는 막 구조, 즉, Si 기판(23) 상에 SiO2 막(24)을 적층해서 이루어지는 웨이퍼를 대상으로 했다.
에칭 조건은, 처리 가스로서 Cl2와 Ar의 혼합 가스를 이용하고, 전체 가스 유량을 250ml/min, 압력을 4.8mTorr, 플라스마 전원(105)의 출력을 700W, 제1 바이어스 전원(113)의 출력과 제2 바이어스 전원(114)의 출력을 각각 150W로 했다. 에칭 처리의 평가는 Poly-Si 막의 에칭 레이트로 평가했다.
에칭 중의 제1 바이어스 전원(113)과 제2 바이어스 전원(114)의 출력비를 스텝 시간에 조정하여, 도 7의 (a) ∼ (c)에 나타내는 바와 같이 조정했다. 이러한 조정은, 제어 장치(115)에 의해 행할 수 있다.
도 8의 (a)는, 도 7의 (a)의 출력 제어에 대응한 에칭 레이트 분포를 나타내고 있다. 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이 낮은 주파수를 갖는 제1 바이어스 전원으로부터의 출력만이면, 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트 분포는 웨이퍼 중심에서 높고, 외주(外周)에서 낮은 중심 높음 분포로 되었다.
도 8의 (b)는, 도 7의 (b)의 출력 제어에 대응한 에칭 레이트 분포를 나타내고 있다. 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이 제1, 제2 바이어스 전원으로부터 낮은 주파수의 출력과 높은 주파수 출력을 번갈아 동(同) 시간 출력하면, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트 분포는 면내에서 거의 균일한 분포로 되었다.
도 8의 (c)는, 도 7의 (c)의 출력 제어에 대응한 에칭 레이트 분포를 나타내고 있다. 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이 높은 주파수를 갖는 제2 바이어스 전원으로부터의 출력만이면, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트 분포는 웨이퍼 중심에서 낮고, 외주에서 높은 외주 높음 분포로 되었다.
이와 같이, 낮은 주파수(400KHz)의 고주파 전력의 공급 시간에 대해서, 높은 주파수(800KHz)의 고주파 전력의 공급 시간의 비율을 서서히 늘려감에 따라, 웨이퍼 외주부의 에칭 레이트가 증가하므로, 웨이퍼 면내의 에칭 레이트 분포를 제어 가능하다는 것을 알 수 있었다.
또, 높은 주파수의 고주파 전력의 공급 시간의 비율이 증가, 환언하면, 낮은 주파수의 고주파 전력의 공급 시간의 비율이 감소함에 따라, 웨이퍼 외주부의 에칭 레이트가 증가하는 이유로서는, 이하를 생각할 수 있다.
본 실시형태에 이용한 플라스마 처리 장치는, 마이크로파의 전계와 솔레노이드 코일에 의한 자장의 상호 작용을 이용한 플라스마 처리 장치이다. 이와 같은 플라스마 처리 장치에서는, 시료대(109)에 인가한 바이어스용 고주파 전력에 의해 플라스마를 통해서 시료대(109)와 접지된 진공 용기(101) 사이에 전류가 흐를 때, 진공 용기(101) 내에 형성된 자장을 플라스마 중의 전자가 가로지르게 된다.
이때 자장은 전자를 포착하려 하고, 이것이 플라스마의 크로스 필드 임피던스로서 나타난다. 도 9에 있어서, 웨이퍼(203)의 중앙부로부터 웨이퍼(203)의 단부까지의 크로스 필드 임피던스(207)를 Z1, 웨이퍼(203)의 단부로부터 어스까지의 크로스 필드 임피던스(208)를 Z2로 하면, 웨이퍼(203)의 중앙부로부터 본 크로스 필드 임피던스는 (Z1+Z2), 웨이퍼 단부로부터 본 크로스 필드 임피던스는 Z2만으로 된다. 또한, 웨이퍼(203)의 바로 위에 있는 시스로부터 받는 시스 임피던스(206)를 ZS로 한다. 시스 임피던스 ZS는, 웨이퍼(203)의 면내에서 동등하므로, 웨이퍼(203)의 중앙부로부터 본 플라스마 임피던스는 (ZS+Z1+Z2), 웨이퍼(203)의 단부로부터 본 플라스마 임피던스는 (ZS+Z2)로 된다.
여기에서, 시스 임피던스는 고주파 전력의 주파수와 역상관이 있어, 주파수가 높아지면 시스 임피던스는 작아진다. 이 때문에, 높은 주파수의 고주파 전력에서는, 시스 임피던스는 크로스 필드 임피던스와 비교해서 무시할 수 있을 정도로 작아지므로, 웨이퍼(203)의 중앙부의 플라스마 임피던스는 (Z1+Z2)와 근사할 수 있고, 웨이퍼(203)의 단부에서의 플라스마 임피던스는 Z2와 근사하게 된다. 따라서, 웨이퍼(203)의 단부가, 웨이퍼(203)의 중앙부와 비교해서 플라스마 임피던스가 낮아지므로, 바이어스 전압의 인가에 의해 웨이퍼(203)에 입사하는 플라스마로부터의 이온 에너지는, 웨이퍼(203)의 중앙부와 비교해서 웨이퍼(203)의 단부에서 증가하고, 그 때문에 웨이퍼(203)의 단부의 에칭 레이트가 중앙부와 비교해서 높아진다.
이에 대해 낮은 주파수의 고주파 전력에서는 시스 임피던스가 증가하고, 크로스 필드 임피던스가 시스 임피던스에 대해 무시할 수 있을 정도로 되므로, 웨이퍼(203)의 단부 및 중앙부에 있어서의 플라스마 임피던스는, 모두 ZS와 근사할 수 있다. 따라서 웨이퍼(203)의 면내에서의 플라스마 임피던스의 차가 작아지므로, 웨이퍼(203)의 면내에 있어서의 플라스마로부터의 이온 입사 에너지에 차가 없어진다.
본 실시형태에 이용한 플라스마 처리 장치의 특성에 의하면, 진공 용기(101) 내의 가스는, 시료대(109)의 주변 공간을 통해서 진공 용기(101)의 상부로부터 하부를 향해 흘러서 배기된다. 이 때문에, 웨이퍼(203)의 주변에 공급되는 플라스마로부터의 활성종이 웨이퍼 중앙부에 비해 적으므로, 웨이퍼 주위의 에칭 레이트가 낮아져서 중앙이 높은 에칭 레이트 분포로 된다. 따라서 이 중앙이 높은 에칭 레이트 분포는, 본 실시형태의 플라스마 처리 장치의 특성에 의한 것이라 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 낮은 주파수(400KHz)의 고주파 전력과, 높은 주파수(800KHz)의 고주파 전력의 출력 시간의 비율을 변화시킴으로써, 에칭 레이트 분포를 중앙이 높은 분포로부터 주위가 높은 분포 사이에서 조정할 수 있고, 이 사이에 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트 분포가 거의 균일한 조건, 즉, 낮은 주파수와 높은 주파수의 고주파 전력의 출력 시간의 비율을 설정함으로써, 웨이퍼 면내의 에칭 레이트의 균일화를 도모할 수 있다.
또한, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트를 균일화한 조건에서 에칭 처리했을 때의 에칭 형상을, 도 10에 나타낸다. 여기에서는, 도 3과 마찬가지로, Si 기판의 마스크(203) 상에 SiO2 막(204)을 성막한 것을 에칭했다. 본 실시형태에서 사용하고 있는 400KHz와 800KHz의 고주파 전력의 조합을 이용하여, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이 에칭 레이트를 균일화한 조건에서 에칭 처리했다. 그 결과, 도 10에 나타내는 바와 같이, 에칭 형상이 웨이퍼 중앙부, 웨이퍼 단부 모두 수직 형상으로 되고, 형상 깊이가 웨이퍼 중앙부, 웨이퍼 단부에서 동등하게 되었다.
종래 기술에 의해 에칭 처리한 예(도 3의 (c) 참조)에서는, 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 단부의 에칭 형상에 차가 생겼다. 이것은, 2개의 서로 다른 바이어스 전력의 주파수에 의해 이온 에너지 분포의 에너지 피크값의 반값폭에 차가 발생하는 것을 원인으로 생각할 수 있다. 즉, 도 6에 나타내는 바와 같이 낮은 주파수의 바이어스 전력(400KHz)에 의해 발생하는 이온 에너지 분포의 에너지 피크값의 반값폭이, 높은 주파수의 바이어스 전력(13.56MHz)에 의해 발생하는 이온 에너지 분포의 에너지 피크값의 반값폭과 다른 조합을 이용하면, 에칭 레이트가 균일하게 되도록 시간을 조정한 조건에 있어서, 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 단부에서, 에칭했을 때의 형상 깊이는 균일하게 되지만, 에칭 형상은 균일하게 되지 않는다고 생각할 수 있다.
이에 대해, 본 실시형태에서 이용한 낮은 주파수의 바이어스 전력(400KHz)과, 높은 주파수의 바이어스 전력(800KHz)의 조합을 이용하면, 각각의 주파수에 의해 발생하는 이온 에너지 분포의 에너지 피크값의 반값폭이 동등하므로, 에칭 레이트를 균일하게 되도록 시간 조정한 조건에 있어서, 웨이퍼 중앙부와 웨이퍼 단부에서, 에칭했을 때의 형상 깊이와 에칭 형상이 모두 균일하게 된다고 생각할 수 있다.
이와 같이, 낮은 주파수의 바이어스 전력과 높은 주파수의 바이어스 전력의 출력을 번갈아 전환하고, 각각의 전력의 출력 시간의 비율을 제어 가능하게 한 구성으로 함으로써, 웨이퍼에의 이온의 입사의 제어성을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 2개의 서로 다른 주파수의 고주파 전력을 시료대(109)에 공급하고 있지만, 한쪽의 바이어스 전원으로부터 고주파 전력이 공급되고 있을 때는, 다른 쪽의 바이어스 전원으로부터의 고주파 전력의 공급이 정지되어 있기 때문에, 다른 쪽의 바이어스 전원으로부터 전류가 시료대(109)로 흘러 들어가지 않는다. 이 때문에, 크로스 토크의 발생을 방지할 수 있고, 안정적으로 바이어스 전력을 시료대(109)에 공급할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 플라스마 처리 중의 압력을 0.638Pa, 서로 다른 2개의 주파수를 갖는 바이어스 전원의 조합으로서, 400KHz의 고주파 전원과 800KHz의 고주파 전원의 조합을 이용했지만, 상기 압력 조건, 주파수 조건 내이면, 시스 임피던스의 차가 커지는 주파수의 조합을 선택하는 것이 좋다. 환언하면, 제1 고주파 전력의 주파수와 제2 고주파 전력의 주파수는, 시료 상의 시스의 임피던스를 기초로 규정되며, 예를 들면 제1 고주파 전력의 주파수에 있어서의 시스의 임피던스와, 제2 고주파 전력의 주파수에 있어서의 시스의 임피던스의 차가 커지는 주파수이면 바람직하다. 또한, 낮은 주파수와 높은 주파수의 고주파 전력의 전환은 어느 쪽이 먼저여도 된다.
이상, 본 실시형태에 따르면, 제1 바이어스 전원과 제2 바이어스 전원의 각각의 출력 시간의 비율을 바꿔서 시료대에 인가함에 의해, 웨이퍼 면내의 에칭 레이트 분포를 제어할 수 있고, 웨이퍼 면내의 에칭 레이트 균일성을 제어할 수 있다. 또한, 이온 에너지 분포를 고려해서 주파수를 선택하고 있으므로, 웨이퍼 면내의 에칭 형상의 분포 제어도 가능하게 되어 있다.
또한, 전술한 예에서는 사용하는 압력 및 바이어스 전력의 주파수의 조합을 임의로 지정했지만, 바이어스 전압에 의해 시스 두께는 대략 추정할 수 있으므로, 압력을 지정하면 사용 가능한 바이어스 전력의 주파수 조건은 결정된다. 따라서, 압력을 지정함으로써 자동적으로 사용 가능한 바이어스 전력의 주파수 조건을 나타낼 수 있도록 하면, 이온의 제어가 보다 간편해진다.
또한, 전술한 실시예에서는, 마이크로파 ECR 플라스마를 일 실시예로서 설명했지만, 용량 결합형 플라스마나 유도 결합형 플라스마 등의 다른 플라스마 생성 방식에 있어서의 플라스마 처리 장치에 있어서도 본 실시예와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
상기한 실시형태는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해서 상세히 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.
101 : 진공 용기 102 : 천판
103 : 도파관 104 : 정합기
105 : 플라스마 전원 106 : 솔레노이드 코일
107 : 가스 공급 장치 108 : 샤워 플레이트
109 : 시료대 110 : 필터
111 : 제1 정합기 112 : 제2 정합기
113 : 제1 바이어스 전원 114 : 제2 바이어스 전원
115 : 제어 장치 116 : 진공 펌프
201 : 이온 202 : 시스
203 : Si 기판 204 : SiO2 막
205 : 바이어스 전원 206 : 시스 임피던스
207 : 전극 중심으로부터 단부까지의 크로스 필드 임피던스
208 : 전극 단부로부터 어스까지의 크로스 필드 임피던스
301 : 바이어스 전력 주파수가 13.56MHz일 때의 이온 에너지 분포
302 : 바이어스 전력 주파수가 400KHz 또는 800KHz일 때의 이온 에너지 분포
303 : 바이어스 전력 주파수가 13.56MHz일 때의 이온 에너지 분포의 고에너지측의 피크의 에너지 피크값의 반값폭
304 : 바이어스 전력 주파수가 400KHz 또는 800KHz일 때의 이온 에너지 분포의 고에너지측의 피크의 에너지 피크값의 반값폭

Claims (11)

  1. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과,
    플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과,
    상기 시료가 재치(載置)되는 시료대에 제1 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과,
    상기 시료대에 상기 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원과,
    한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지되도록 상기 제1 고주파 전원과 상기 제2 고주파 전원을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 주파수에 대한 이온 에너지 분포의 피크값의 반값폭을 기초로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 상기 반값폭이 상기 제1 고주파 전력의 주파수에 있어서의 상기 반값폭과 대략 같아지는 주파수인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 상기 시료 상의 시스의 임피던스를 기초로 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 상기 제1 고주파 전력의 주파수에 있어서의 상기 시스의 임피던스와 상기 제2 고주파 전력의 주파수에 있어서의 상기 시스의 임피던스의 차가 커지는 주파수인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 이온이 상기 시스를 통과하는 시간을 기초로 규정된 값인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 이온이 상기 시스를 통과하는 시간의 역수 이하의 값인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 고주파 전력의 주파수는, 3MHz 이하인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  8. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원과, 상기 시료가 재치되는 시료대에 제1 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 상기 시료대에 상기 제1 고주파 전력의 주파수보다 높은 주파수의 제2 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원을 구비하는 플라스마 처리 장치를 이용한 플라스마 처리 방법에 있어서,
    한쪽의 고주파 전력이 공급되고 있는 동안, 다른 쪽의 고주파 전력의 공급이 정지되도록 상기 제1 고주파 전원과 상기 제2 고주파 전원을 제어하는 공정과,
    상기 플라스마 처리의 압력을 이온의 평균 자유 행정이 상기 시료 상의 시스 두께보다 길어지는 압력으로 하는 공정과,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수를 주파수에 대한 이온 에너지 분포의 피크값의 반값폭을 기초로 규정하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 고주파 전력의 주파수를, 상기 반값폭이 상기 제1 고주파 전력의 주파수에 있어서의 상기 반값폭과 대략 같아지는 주파수로 하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 고주파 전력의 주파수와 상기 제2 고주파 전력의 주파수를, 이온이 상기 시료 상의 시스를 통과하는 시간의 역수 이하의 값으로 하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 플라스마 처리의 압력을 2.66Pa 이하로 하는 공정을 더 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
KR1020217027243A 2020-09-02 2020-09-02 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 KR20220031988A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2020/033301 WO2022049677A1 (ja) 2020-09-02 2020-09-02 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220031988A true KR20220031988A (ko) 2022-03-15

Family

ID=80491855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217027243A KR20220031988A (ko) 2020-09-02 2020-09-02 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230187174A1 (ko)
JP (1) JP7075540B1 (ko)
KR (1) KR20220031988A (ko)
CN (1) CN114467169A (ko)
TW (1) TWI796727B (ko)
WO (1) WO2022049677A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008244429A (ja) 2007-02-13 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
WO2017126184A1 (ja) 2016-01-18 2017-07-27 株式会社 日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10150025A (ja) * 1996-11-20 1998-06-02 Mitsubishi Electric Corp プラズマ反応装置
US20050112891A1 (en) * 2003-10-21 2005-05-26 David Johnson Notch-free etching of high aspect SOI structures using a time division multiplex process and RF bias modulation
JP2008053507A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ドライエッチング方法
JP6045646B2 (ja) * 2010-08-23 2016-12-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008244429A (ja) 2007-02-13 2008-10-09 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置
WO2017126184A1 (ja) 2016-01-18 2017-07-27 株式会社 日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理方法およびプラズマ処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022049677A1 (ko) 2022-03-10
JP7075540B1 (ja) 2022-05-25
WO2022049677A1 (ja) 2022-03-10
CN114467169A (zh) 2022-05-10
TWI796727B (zh) 2023-03-21
US20230187174A1 (en) 2023-06-15
TW202211322A (zh) 2022-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI689986B (zh) 電漿處理方法及電漿處理裝置
KR100777151B1 (ko) 하이브리드형 플라즈마 반응장치
US6806201B2 (en) Plasma processing apparatus and method using active matching
US11049726B2 (en) Methods and systems for advanced ion control for etching processes
US6875366B2 (en) Plasma processing apparatus and method with controlled biasing functions
JPH03171623A (ja) 半導体ウェーハ製造用プラズマ処理方法
JPH10261498A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2002184766A (ja) プラズマ処理装置および方法
JPH08255782A (ja) プラズマ表面処理装置
JP2760845B2 (ja) プラズマ処理装置及びその方法
KR102498944B1 (ko) 유기 재료들의 자가 제한 에칭을 수행하기 위한 프로세스
KR20220031988A (ko) 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
JP2569019B2 (ja) エッチング方法及びその装置
JP3563054B2 (ja) プラズマ処理装置および方法
JP3599670B2 (ja) プラズマ処理方法および装置
KR100733241B1 (ko) 플라즈마 에칭 장치
US6432730B2 (en) Plasma processing method and apparatus
JP2004165644A (ja) プラズマ処理装置および方法
JPH08246146A (ja) プラズマ処理方法及びその装置
JPH11251300A (ja) プラズマ処理方法および装置
JP2004335523A (ja) エッチング方法及びｒｉｅ装置

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal