KR20230010766A - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
개시되는 플라스마 처리 장치에서는, 샤워 헤드가, 챔버 내의 공간을, 샤워 헤드와 상부 전극 사이의 제 1 공간과 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할한다. 제 1 공간과 제 2 공간은, 샤워 헤드의 복수의 개구를 통하여 서로 연통한다. 이온 트랩이 샤워 헤드와 상부 전극 사이에 개재된다. 이온 트랩은, 샤워 헤드의 복수의 개구에 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공한다. 플라스마의 생성을 위한 전력을 발생시키는 전원이, 상부 전극에 접속되어 있다. 스위치가, 샤워 헤드를 그라운드와 상부 전극 중 하나로 전환 가능하게 접속하도록 구성되어 있다.
Description
본 개시의 예시적 실시 형태는, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
플라스마 처리가, 기판 처리의 일종으로서 행해지고 있다. 플라스마 처리에 있어서, 기판은, 챔버 내에서 생성된 플라스마로부터의 화학종에 의해 처리된다. 플라스마 중의 화학종은, 이온 및 래디칼을 포함한다. 이온은 기판에 손상을 줄 수 있므로, 래디칼을 이용하는 기판 처리가 행해지는 경우가 있다. 하기의 특허 문헌 1은, 래디칼을 이용하는 기판 처리를 가능하게 하는 플라스마 처리 장치를 개시하고 있다.
본 개시는, 리모트 플라스마와 다이렉트 플라스마를 전환 가능하게 이용하는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버, 상부 전극, 샤워 헤드, 기판 지지부, 이온 트랩, 제 1 가스 공급부, 제 2 가스 공급부, 전원, 및 스위치를 구비한다. 기판 지지부는, 챔버 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 샤워 헤드는, 상부 전극의 아래쪽에 마련되어 있다. 샤워 헤드는, 챔버 내의 내부 공간을, 상부 전극과 샤워 헤드 사이의 제 1 공간과 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할한다. 샤워 헤드는, 제 2 공간에 가스를 도입하기 위한 복수의 도입구 및 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 서로 연통시키도록 샤워 헤드를 관통하는 복수의 개구를 제공한다. 기판 지지부는, 제 2 공간 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 이온 트랩은, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 마련되어 있다. 이온 트랩은, 그 각각이 샤워 헤드의 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공한다. 제 1 가스 공급부는, 상부 전극과 이온 트랩 사이의 제 1 공간 내의 영역에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 제 2 가스 공급부는, 복수의 도입구로부터 제 2 공간에 도입되는 가스를 샤워 헤드에 공급하도록 구성되어 있다. 전원은, 플라스마를 생성하기 위한 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상부 전극에 접속되어 있다. 스위치는, 샤워 헤드를 그라운드 및 상부 전극 중 하나로 전환 가능하게 접속하도록 구성되어 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 의하면, 리모트 플라스마와 다이렉트 플라스마를 전환 가능하게 이용하는 것이 가능해진다.
도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 리모트 플라스마를 나타내는 도면이다.
도 3은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 다이렉트 플라스마를 나타내는 도면이다.
도 4는 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)~도 5의 (d)는, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 6의 (a)~도 6의 (f)는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 7의 (a)~도 7의 (e)는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극을 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)~도 11의 (d)의 각각은, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동을 나타내는 평면도이다.
도 12는 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동의 확대 단면도이다.
도 2는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 리모트 플라스마를 나타내는 도면이다.
도 3은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 다이렉트 플라스마를 나타내는 도면이다.
도 4는 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5의 (a)~도 5의 (d)는, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 6의 (a)~도 6의 (f)는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 7의 (a)~도 7의 (e)는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다.
도 8은 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극을 나타내는 도면이다.
도 11의 (a)~도 11의 (d)의 각각은, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동을 나타내는 평면도이다.
도 12는 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동의 확대 단면도이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버, 상부 전극, 샤워 헤드, 기판 지지부, 이온 트랩, 제 1 가스 공급부, 제 2 가스 공급부, 전원, 및 스위치를 구비한다. 샤워 헤드는, 상부 전극의 아래쪽에 마련되어 있다. 샤워 헤드는, 챔버 내의 내부 공간을, 상부 전극과 샤워 헤드 사이의 제 1 공간과 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할한다. 샤워 헤드는, 제 2 공간에 가스를 도입하기 위한 복수의 도입구 및 제 1 공간과 제 2 공간을 서로 연통시키도록 샤워 헤드를 관통하는 복수의 개구를 제공한다. 기판 지지부는, 제 2 공간 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 이온 트랩은, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 마련되어 있다. 이온 트랩은, 그 각각이 샤워 헤드의 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공한다. 제 1 가스 공급부는, 상부 전극과 이온 트랩 사이의 제 1 공간 내의 영역에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 제 2 가스 공급부는, 복수의 도입구로부터 제 2 공간에 도입되는 가스를 샤워 헤드에 공급하도록 구성되어 있다. 전원은, 플라스마를 생성하기 위한 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상부 전극에 접속되어 있다. 스위치는, 샤워 헤드를 그라운드 및 상부 전극 중 하나로 전환 가능하게 접속하도록 구성되어 있다.
상기 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서는, 이온 트랩의 복수의 관통공이 샤워 헤드의 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치되어 있다. 따라서, 제 1 공간 내의 영역에 있어서 생성된 플라스마 중의 이온의 대부분 또는 모두가, 이온 트랩에 의해 포착되고, 실질적으로 제 2 공간에 공급되지 않는다. 한편, 제 1 공간 내의 영역에 있어서 생성된 플라스마 중의 래디칼은, 제 2 공간에 공급된다. 고로, 제 2 공간 내에 배치된 기판에 대한 리모트 플라스마에 의한 플라스마 처리가 가능해진다. 또, 스위치에 의해 샤워 헤드가 상부 전극에 접속되어 있는 경우에는, 플라스마가, 이온 트랩에 의해 그 생성이 방해되지 않고, 제 2 공간 내에서 생성된다. 따라서, 제 2 공간 내에 배치된 기판에 대한 다이렉트 플라스마에 의한 플라스마 처리가 가능해진다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 제어부를 더 구비하고 있어도 좋다. 제어부는, 샤워 헤드를 그라운드에 접속하도록, 스위치를 제어하고, 제 1 공간 내의 영역에 처리 가스를 공급하도록, 제 1 가스 공급부를 제어하고, 상부 전극에 전력을 공급하도록, 전원을 제어해도 좋다. 이러한 제어에 의해, 제 1 공간 내에서 플라스마가 생성되고, 생성된 플라스마로부터 래디칼이 제 2 공간에 공급된다. 제어부는, 샤워 헤드를 상부 전극에 접속하도록, 스위치를 제어하고, 제 2 공간에 샤워 헤드의 복수의 도입구를 통하여 처리 가스를 도입하도록, 제 2 가스 공급부를 제어하고, 상부 전극에 전력을 공급하도록, 전원을 제어해도 좋다. 이러한 제어에 의해, 플라스마가, 이온 트랩에 의해 그 생성이 방해되지 않고, 제 2 공간 내에서 생성된다.
다른 예시적 실시 형태에 있어서도 플라스마 처리 장치가 제공된다. 플라스마 처리 장치는, 챔버, 상부 전극, 샤워 헤드, 기판 지지부, 이온 트랩, 제 1 가스 공급부, 제 2 가스 공급부, 제 1 전원, 및 제 2 전원을 구비한다. 샤워 헤드는, 상부 전극의 아래쪽에 마련되어 있다. 샤워 헤드는, 챔버 내의 내부 공간을, 상부 전극과 샤워 헤드 사이의 제 1 공간과 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할한다. 샤워 헤드는, 제 2 공간에 가스를 도입하기 위한 복수의 도입구 및 제 1 공간과 제 2 공간을 서로 연통시키도록 샤워 헤드를 관통하는 복수의 개구를 제공한다. 샤워 헤드는, 접지되어 있다. 기판 지지부는, 전극을 포함하고, 제 2 공간 내에서 기판을 지지하도록 구성되어 있다. 이온 트랩은, 상부 전극과 샤워 헤드 사이에 마련되어 있다. 이온 트랩은, 그 각각이 샤워 헤드의 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공한다. 제 1 가스 공급부는, 상부 전극과 이온 트랩 사이의 제 1 공간 내의 영역에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 제 2 가스 공급부는, 복수의 도입구로부터 제 2 공간에 도입되는 가스를 샤워 헤드에 공급하도록 구성되어 있다. 제 1 전원은, 플라스마를 생성하기 위한 제 1 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상부 전극에 접속되어 있다. 제 2 전원은, 플라스마를 생성하기 위한 제 2 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 기판 지지부의 전극에 접속되어 있다.
상기 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 있어서도, 제 2 공간 내에 배치된 기판에 대한 리모트 플라스마에 의한 플라스마 처리가 가능해진다. 또, 제 2 공간 내에서는, 플라스마가, 이온 트랩에 의해 그 생성이 방해받지 않고, 생성된다. 따라서, 제 2 공간 내에 배치된 기판에 대한 다이렉트 플라스마에 의한 플라스마 처리가 가능해진다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 제어부를 더 구비하고 있어도 좋다. 제어부는, 제 1 공간 내의 영역에 처리 가스를 공급하도록, 제 1 가스 공급부를 제어하고, 상부 전극에 제 1 전력을 공급하도록, 제 1 전원을 제어해도 좋다. 이러한 제어에 의해, 제 1 공간 내에서 플라스마가 생성되고, 생성된 플라스마로부터의 래디칼이 제 2 공간에 공급된다. 제어부는, 제 2 공간에 샤워 헤드의 복수의 도입구를 통하여 처리 가스를 도입하도록, 제 2 가스 공급부를 제어하고, 상부 전극에 제 2 전력을 공급하도록, 제 1 전원을 제어해도 좋다. 이러한 제어에 의해, 플라스마가, 이온 트랩에 의해 그 생성이 방해받지 않고, 제 2 공간 내에서 생성된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 1 공간은, 상부 전극에 의해 제공되는 하나 이상의 공동을 포함하고 있어도 좋다. 플라스마가, 하나 이상의 공동에 있어서의 홀로캐소드 방전에 의해 제 1 공간 내에서 생성되어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 상부 전극은, 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 하나 이상의 홈을 제공하고 있어도 좋다. 하나 이상의 홈의 각각은, 고리 형상을 갖고, 연직 방향으로 연장되는 중심축선 주위에서 연장된다. 상부 전극은, 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 복수의 제 1 홈 및 복수의 제 2 홈을 제공하고 있어도 좋다. 복수의 제 1 홈의 각각은 일 방향을 따라 연장되어 있다. 복수의 제 2 홈의 각각은 복수의 제 1 홈과 교차하도록 다른 방향을 따라 연장되어 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 상부 전극은, 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 복수의 구멍을 제공하고 있어도 좋다. 복수의 구멍은, 연직 방향으로 연장되는 중심축선의 주위에서 둘레 방향에 따라 또는 격자 모양으로 배열된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 이온 트랩은, 도전성 재료로 형성되어 있어도 좋고, 샤워 헤드에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 이온 트랩은, 유전체로 형성되어 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 도전 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 도전 부재는, 제 1 공간 내의 영역의 측방에서 연장되고, 샤워 헤드에 전기적으로 접속된다.
다른 예시적 실시 형태에 있어서는, 플라스마 처리 방법이 제공된다. 이 플라스마 처리 방법에서는, 여러 가지의 예시적 실시 형태 중 어느 하나의 플라스마 처리 장치가 이용된다. 플라스마 처리 방법은. 제 2 공간 내에서 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정을 포함한다. 플라스마 처리 방법은, 제 2 공간 내에서 기판을 래디칼에 의해 처리하는 공정을 더 포함한다. 래디칼은, 제 1 공간 내의 영역 내에서 생성된 플라스마로부터 이온 트랩의 복수의 관통공 및 샤워 헤드의 복수의 개구를 통하여 제 2 공간에 공급된다. 플라스마 처리 방법은, 제 2 공간 내에서 화학종에 의해 기판을 처리하는 공정을 포함한다. 화학종은, 제 2 공간 내에서 생성된 플라스마로부터 기판에 공급된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 래디칼은, 성막에 있어서 이용되어도 좋다. 화학종은, 이방성 에칭에 있어서 이용되어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 래디칼은, 에칭에 있어서 이용되어도 좋다. 화학종은, 이방성 에칭에 있어서 이용되어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 제 2 공간 내에서 기판을 다른 래디칼에 의해 처리하는 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 다른 래디칼은, 제 1 공간 내의 영역 내에서 생성된 플라스마로부터 이온 트랩의 복수의 관통공 및 샤워 헤드의 복수의 개구를 통하여 제 2 공간에 공급되고, 성막에 있어서 이용되어도 좋다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.
도 1은, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치(1)는, 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는, 대략 원통 형상을 가지고 있다. 챔버(10)는, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있다. 챔버(10)는, 접지되어 있다. 챔버(10)는, 그 안에 내부 공간(10s)을 제공하고 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 상부 전극(12)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(12)은, 후술하는 기판 지지부(16)의 위쪽에서 연장되어 있다. 일 실시 형태에서는, 상부 전극(12)은, 부재(13)와 함께 챔버(10)의 상단 개구를 닫고 있다. 상부 전극(12)은, 대략 원반 형상을 가지고 있고, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있다. 부재(13)는, 절연 재료로 형성되어 있다. 부재(13)는, 챔버(10)의 상단과 상부 전극(12) 사이에 개재되어 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 샤워 헤드(14)를 더 구비하고 있다. 샤워 헤드(14)는, 상부 전극(12)의 아래쪽에 마련되어 있다. 샤워 헤드(14)는, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 샤워 헤드(14)는, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있다. 샤워 헤드(14)는, 내부 공간(10s)을 제 1 공간 S1과 제 2 공간 S2으로 분할한다. 제 1 공간 S1은, 상부 전극(12)과 샤워 헤드(14) 사이의 공간이다. 제 2 공간 S2는, 샤워 헤드(14)의 아래쪽의 공간이다.
일 실시 형태에서는, 부재(15)가, 상부 전극(12)과 샤워 헤드(14) 사이에 마련되어 있어도 좋다. 부재(15)는, 통 형상을 가지고 있고, 산화 알루미늄과 같은 절연 재료로 형성되어 있다. 제 1 공간 S1은, 상부 전극(12)과 샤워 헤드(14) 사이, 또한, 부재(15)의 내측에 제공되어 있다.
샤워 헤드(14)는, 복수의 도입구(14i) 및 복수의 개구(14h)를 제공하고 있다. 복수의 도입구(14i)는, 제 2 공간 S2에 가스를 도입하기 위해서, 샤워 헤드(14)에 형성되어 있다. 복수의 개구(14h)는, 제 1 공간 S1과 제 2 공간 S2를 서로 연통시키기 위해서, 샤워 헤드(14)에 형성되어 있다.
챔버(10)는, 측벽을 가지고 있다. 챔버(10)의 측벽은, 통로(10p)를 제공하고 있다. 기판 W는, 제 2 공간 S2와 챔버(10)의 외부 사이에서 반송될 때, 통로(10p)를 통과한다. 플라스마 처리 장치(1)는, 게이트 밸브(10g)를 더 구비하고 있어도 좋다. 게이트 밸브(10g)는, 통로(10p)를 개폐하기 위해서, 챔버(10)의 측벽을 따라 마련된다.
플라스마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(16)를 더 구비하고 있다. 기판 지지부(16)는, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W를 지지하도록 구성되어 있다. 기판 W는, 대략 원반 형상을 가질 수 있다. 기판 W는, 제 2 공간 S2 내에서 기판 지지부(16) 상에 탑재된 상태에서, 처리된다. 기판 지지부(16)는, 질화 알루미늄과 같은 절연성 세라믹스로 형성되어 있어도 좋다. 혹은, 기판 지지부(16)는, 도전성 재료로 형성되어 있어도 좋다.
일 실시 형태에 있어서, 기판 지지부(16)는, 지지 부재(17)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 지지 부재(17)는, 챔버(10)의 저부로부터 위쪽으로 연장되어 있어도 좋다. 기판 지지부(16)는, 히터(16h)를 가지고 있어도 좋다. 히터(16h)는, 기판 지지부(16) 안에 마련되어 있다. 히터(16h)는, 히터 전원으로부터 공급되는 전력을 받도록 구성되어 있다. 히터(16h)는, 기판 지지부(16) 상의 기판 W를, 지정된 온도로 가열하도록 구성되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 기판 지지부(16)는, 전극(16e)을 더 구비하고 있어도 좋다. 전극(16e)은, 기판 지지부(16) 안에 마련되어 있다. 또한, 기판 지지부(16)가 도전성 재료로 형성되어 있는 경우에는, 기판 지지부(16)는, 전극(16e)으로서 기능한다.
플라스마 처리 장치(1)는, 이온 트랩(18)을 더 구비하고 있다. 이온 트랩(18)은, 상부 전극(12)과 샤워 헤드(14) 사이에 마련되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 이온 트랩(18)은, 알루미늄과 같은 도전성 재료로 형성되어 있어도 좋다. 이온 트랩(18)은, 대략 원반 형상을 가지고 있다. 이온 트랩(18)은, 제 1 공간 S1을, 영역 R1과 영역 R2로 분할한다. 영역 R1은, 상부 전극(12)과 이온 트랩(18) 사이의 영역이며, 영역 R2는, 이온 트랩(18)과 샤워 헤드(14) 사이의 영역이다.
이온 트랩(18)은, 복수의 관통공(18h)을 제공하고 있다. 복수의 관통공(18h)의 각각은, 복수의 개구(14h)와 정렬하지 않도록 배치되어 있다. 즉, 복수의 관통공(18h)의 각각은, 그 하단이 복수의 개구(14h)의 상단과 대면하지 않도록, 배치되어 있다. 환언하면, 복수의 관통공(18h)과 복수의 개구(14h)는, 그것들을 기판 W에 평행한 면에 투영한 도형이 서로 겹치지 않도록, 배치되어 있다. 이온 트랩(18)은, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1 안에서 생성된 플라스마로부터의 이온을 포착하고, 영역 R1로부터 제 2 공간 S2로의 이온의 침입을 저지한다. 한편, 이온 트랩(18)은, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1 안에서 생성된 플라스마로부터의 래디칼의 제 2 공간 S2으로의 통과를 허용한다.
일 실시 형태에 있어서, 챔버(10)의 내벽면, 상부 전극(12)의 표면, 샤워 헤드(14)의 표면, 및 이온 트랩(18)의 표면은, 내부식성을 가지는 막으로 덮여 있어도 좋다. 이 막은, 알루마이트막 또는 산화 이트륨막일 수 있다.
플라스마 처리 장치(1)는, 제 1 가스 공급부(20)를 더 구비하고 있다. 제 1 가스 공급부(20)는, 영역 R1에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 제 1 가스 공급부(20)는, 상부 전극(12)의 가스 도입 포트에 접속되어 있고, 이 가스 도입 포트를 통하여 영역 R1에 가스를 공급한다.
플라스마 처리 장치(1)는, 제 2 가스 공급부(22)를 더 구비하고 있다. 제 2 가스 공급부(22)는, 샤워 헤드(14)에 가스를 공급하도록 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 제 2 가스 공급부(22)는, 배관(23)을 통하여 샤워 헤드(14)에 접속되어 있고, 배관(23)을 통하여, 샤워 헤드(14)에 가스를 공급한다. 제 2 가스 공급부(22)로부터 샤워 헤드(14)에 공급된 가스는, 샤워 헤드(14) 내에 있어서 서로 연통하는 복수의 도입구(14i)로부터 제 2 공간 S2에 도입된다.
플라스마 처리 장치(1)는, 챔버(10) 안에서 가스로부터 플라스마를 생성하기 위해서, 하나 이상의 전원을 구비하고 있다. 하나 이상의 전원은, 상부 전극(12)에 접속되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 하나 이상의 전원으로서, 고주파 전원(24) 및 직류 펄스 전원(26)을 구비하고 있어도 좋다.
고주파 전원(24)은, 플라스마의 생성을 위해서 이용되는 고주파 전력(이하, 「제 1 고주파 전력」이라고 하는 경우가 있다)을 발생시킨다. 고주파 전원(24)은, 상부 전극(12)에 접속되어 있다. 제 1 고주파 전력은, 상부 전극(12)에 공급된다. 제 1 고주파 전력의 주파수는, 300kHz 이상, 100MHz 이하일 수 있다. 일례에서는, 제 1 고주파 전력의 주파수는, 40MHz여도 좋다.
고주파 전원(24)은, 정합기(24m)를 통하여 상부 전극(12)에 접속되어 있어도 좋다. 정합기(24m)는, 고주파 전원(24)의 부하 측의 임피던스를 고주파 전원(24)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 정합 회로를 포함하고 있다.
직류 펄스 전원(26)은, 펄스 형상의 직류 전압을 간헐적 또는 주기적으로 발생시킨다. 직류 펄스 전원(26)은, 상부 전극(12)에 접속되어 있다. 직류 펄스 전원(26)에 의해 발생되는 펄스 형상의 직류 전압은, 상부 전극(12)에 인가된다. 펄스 형상의 직류 전압은, 양극성을 가지고 있어도 좋고, 혹은, 음극성을 가지고 있어도 좋다. 상부 전극(12)에 인가되는 펄스 형상의 직류 전압의 주기를 정하는 주파수는, 10Hz 이상, 1MHz 이하이다. 이 주파수는, 상부 전극(12)에 인가되는 펄스 형상의 직류 전압의 주기의 역수이다. 일례에서는, 이 주파수는, 500kHz여도 좋다.
일 실시 형태에 있어서, 직류 펄스 전원(26)은, 직류 전원(26a) 및 펄스 유닛(26b)을 포함하고 있어도 좋다. 직류 전원(26a)은, 직류 전압을 발생시키는 전원이다. 직류 전원(26a)은, 가변 직류 전원이어도 좋다. 펄스 유닛(26b)은, 직류 전원(26a)과 상부 전극(12) 사이에서 접속되어 있다. 펄스 유닛(26b)은, 직류 전원(26a)으로부터의 직류 전압을, 펄스 형상의 직류 전압으로 변조하도록 구성되어 있다. 펄스 유닛(26b)은 하나 이상의 스위칭 트랜지스터로 구성될 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 직류 펄스 전원(26)은, 필터(26f)를 통하여 상부 전극(12)에 접속되어 있어도 좋다. 필터(26f)는, 고주파 전력을 차단하거나, 혹은, 감쇠시키는 전기 필터이다.
플라스마 처리 장치(1)는, 스위치(28)를 더 구비하고 있다. 스위치(28)는, 샤워 헤드(14)를, 그라운드 및 상부 전극(12) 중 하나로 전환 가능하게 접속하도록 구성되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 고주파 전원(30)을 더 구비하고 있어도 좋다. 고주파 전원(30)은, 고주파 전력(이하, 「제 2 고주파 전력」이라고 하는 경우가 있다)을 발생시키는 전원이다. 고주파 전원(30)은, 전극(16e)에 접속되어 있다. 제 2 고주파 전력은, 전극(16e)에 공급된다. 제 2 고주파 전력의 주파수는, 300kHz 이상, 100MHz 이하이다. 일례에서는, 제 2 고주파 전력의 주파수는, 400kHz여도 좋다.
고주파 전원(30)은, 정합기(30m)를 통하여 전극(16e)에 접속되어 있어도 좋다. 정합기(30m)는, 고주파 전원(30)의 부하 측의 임피던스를 고주파 전원(30)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 정합 회로를 포함하고 있다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 배기 장치(32)를 더 구비하고 있어도 좋다. 배기 장치(32)는, 배기관(33)을 통하여 챔버(10)의 내부 공간(10s)에 접속되어 있다. 배기 장치(32)는, 드라이 펌프, 터보 분자 펌프와 같은 1개 이상의 펌프 및 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 배기 장치(32)는, 배기관(33) 및 배기구(10e)를 통하여 제 2 공간 S2에 접속되어 있어도 좋다. 배기구(10e)는, 챔버(10)의 저부에 마련되어 있어도 좋다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치(1)는, 제어부(40)를 더 구비하고 있어도 좋다. 제어부(40)는, 플라스마 처리 장치(1)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 제어부(40)는, 프로세서, 입력 장치, 출력 장치, 표시 장치, 및 기억 장치 등을 가지는 컴퓨터여도 좋다. 기억 장치에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 저장되어 있다. 프로세서는, 제어 프로그램을 실행하고, 레시피 데이터에 따라, 플라스마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 그 결과, 플라스마 처리 장치(1)에서는, 레시피 데이터에 따른 플라스마 처리가 실행된다. 후술하는 여러 가지의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법은, 제어부(40)에 의한 플라스마 처리 장치(1)의 각 부의 제어에 의해, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서 실행될 수 있다.
도 2는, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 리모트 플라스마를 나타내는 도면이다. 플라스마 처리 장치(1)에서는, 영역 R1 내에서 생성된 플라스마(리모트 플라스마 RP)로부터 제 2 공간 S2에 공급되는 래디칼을 이용하여 기판 W를 처리할 때에는, 스위치(28)는, 샤워 헤드(14)를 그라운드에 접속한다. 또, 제 1 가스 공급부(20)로부터의 가스가, 영역 R1에 공급된다. 또, 배기 장치(32)에 의해, 내부 공간(10s) 안의 압력이 지정된 압력으로 감압된다. 그리고, 제 1 고주파 전력 및 펄스 형상의 직류 전압 중 한쪽 또는 양쪽이, 상부 전극(12)에 주어진다. 이를 위하여, 제어부(40)에 의해, 스위치(28), 제 1 가스 공급부(20), 고주파 전원(24), 직류 펄스 전원(26), 및 배기 장치(32)가 제어되어도 좋다. 영역 R1 내, 즉 상부 전극(12)과 샤워 헤드(14) 사이에서는, 고주파 전계가 형성된다. 영역 R1 내에서는, 가스가 고주파 전계에 의해 여기되어, 플라스마가 생성된다. 제 2 공간 S2 내에서 기판 지지부(16) 상에 탑재된 기판 W는, 영역 R1 내에서 생성된 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼에 의해 제 2 공간 S2 내에서 처리된다.
도 3은, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서 생성되는 다이렉트 플라스마를 나타내는 도면이다. 플라스마 처리 장치(1)에서는, 제 2 공간 S2 내에서 생성된 플라스마(다이렉트 플라스마 DP)로부터의 화학종을 이용하여 기판 W를 처리할 때에는, 스위치(28)는, 샤워 헤드(14)를 그라운드가 아닌 상부 전극(12)에 접속한다. 또, 제 2 가스 공급부(22)로부터의 가스가, 샤워 헤드(14)로부터 제 2 공간 S2에 공급된다. 또, 배기 장치(32)에 의해, 내부 공간(10s) 안의 압력이 지정된 압력으로 감압된다. 그리고, 제 1 고주파 전력 및 펄스 형상의 직류 전압 중 한쪽 또는 양쪽이, 상부 전극(12)을 통하여 샤워 헤드(14)에 공급된다. 또한, 제 2 고주파 전력이 전극(16e)에 공급되어도 좋다. 이를 위하여, 제어부(40)에 의해, 스위치(28), 제 2 가스 공급부(22), 고주파 전원(24), 직류 펄스 전원(26), 배기 장치(32), 및 고주파 전원(30)이 제어되어도 좋다. 제 2 공간 S2 내, 즉 샤워 헤드(14)와 전극(16e)의 사이의 공간에서는, 고주파 전계가 형성된다. 제 2 공간 S2 내에서는, 가스가 고주파 전계에 의해 여기되어, 플라스마가 생성된다. 제 2 공간 S2 내에서 기판 지지부(16) 상에 탑재된 기판 W는, 제 2 공간 S2 내에서 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해 제 2 공간 S2 내에서 처리된다.
플라스마 처리 장치(1)에서는, 이온 트랩(18)의 복수의 관통공(18h)이 샤워 헤드(14)의 복수의 개구(14h)와 정렬하지 않도록 배치되어 있다. 따라서, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1에 있어서 생성된 플라스마 중의 이온의 대부분 또는 모두가, 이온 트랩(18)에 의해 포착되고, 실질적으로 제 2 공간 S2에 공급되지 않는다. 한편, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1에 있어서 생성된 플라스마 중의 래디칼은, 제 2 공간 S2에 공급된다. 고로, 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 제 2 공간 S2 내에 배치된 기판에 대한 리모트 플라스마 RP에 의한 플라스마 처리가 가능해진다. 또, 스위치(28)에 의해 샤워 헤드(14)가 상부 전극(12)에 접속되어 있는 경우에는, 플라스마가, 이온 트랩에 의해 그 생성이 방해받지 않고, 제 2 공간 S2 내에서 생성된다. 따라서, 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 제 2 공간 S2 내에 배치된 기판 W에 대한 다이렉트 플라스마 DP에 의한 플라스마 처리가 가능해진다.
또, 이온 트랩(18)은, 샤워 헤드(14)와 전극(16e) 사이에 개재되어 있지 않다. 따라서, 이온 트랩(18)은, 다이렉트 플라스마 DP가 생성될 때, 샤워 헤드(14)와 전극(16e) 사이에서 형성되는 고주파 전계에 영향을 주지 않는다. 또, 리모트 플라스마 RP에 의한 처리와 다이렉트 플라스마 DP에 의한 처리가 동일한 챔버 내에서 연속하여 실시되는 경우에는, 높은 스루풋이 얻어지고 또한, 기판 W의 주위의 환경이 변화하는 것에 의한 프로세스에의 영향이 억제된다.
이하, 도 4를 참조하여 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해 설명한다. 도 4는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 이하의 설명에서는, 도 4에 나타내는 플라스마 처리 장치(1B)의 플라스마 처리 장치(1)에 대한 차이점에 대해 설명한다.
플라스마 처리 장치(1B)에서는, 이온 트랩(18)은, 도전성 재료가 아닌, 석영 또는 산화 알루미늄과 같은 유전체로 형성되어 있다. 플라스마 처리 장치(1B)는, 도전 부재(50)를 더 구비하고 있어도 좋다. 도전 부재(50)는, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1의 측방에서 연장되어 있다. 도전 부재(50)는, 예를 들면 원통 형상을 가지고 있어도 좋다. 도전 부재(50)는, 부재(15)의 내주면을 따라 연장되어 있어도 좋다. 도전 부재(50)는, 샤워 헤드(14)에 전기적으로 접속되어 있다.
플라스마 처리 장치(1B)에 의하면, 플라스마 처리 장치(1)와 마찬가지로, 제 2 공간 S2 내에 배치된 기판에 대한 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼에 의한 플라스마 처리가 가능해진다. 또, 플라스마 처리 장치(1B)에 의하면, 플라스마 처리 장치(1)와 마찬가지로, 제 2 공간 S2 내에 배치된 기판 W에 대한 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의한 플라스마 처리가 가능해진다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법에 대해 설명한다. 여러 가지의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)를 이용하여 실행될 수 있다. 여러 가지의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 기판 준비 공정을 포함한다. 플라스마 처리 방법은, 리모트 플라스마 처리 공정 및 다이렉트 플라스마 처리 공정 중 적어도 한쪽을 더 포함한다.
기판 준비 공정에서는, 기판 W가, 제 2 공간 S2 내에서 기판 지지부(16) 상에 탑재된다. 리모트 플라스마 처리 공정 및 다이렉트 플라스마 처리 공정은, 기판 W가 기판 지지부(16) 상에 탑재된 상태에서 행해진다.
리모트 플라스마 처리 공정에서는, 기판 W는, 제 2 공간 S2 내에서 래디칼에 의해 처리된다. 래디칼은, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1 내에서 생성된 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP로부터 이온 트랩(18)의 복수의 관통공(18h) 및 샤워 헤드(14)의 복수의 개구(14h)를 통하여 제 2 공간 S2에 공급된다. 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼은, 기판 W에 대한 성막에 있어서 이용되어도 좋다. 혹은, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼은, 기판 W에 대한 에칭에 있어서 이용되어도 좋다. 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼에 의한 에칭은, 등방적인 에칭일 수 있다.
다이렉트 플라스마 처리 공정에서는, 기판 W는, 제 2 공간 S2 내에서 화학종에 의해 처리된다. 화학종은, 제 2 공간 S2 내에서 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터 기판 W에 공급된다. 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종은, 기판 W에 대한 이방성 에칭에 있어서 이용되어도 좋다. 혹은, 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종은, 기판 W에 대한 성막에 있어서 이용되어도 좋다.
일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 다른 리모트 플라스마 처리 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 다른 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 기판 W는, 리모트 플라스마 처리 공정과 마찬가지로, 제 2 공간 S2 내에서 래디칼에 의해 처리된다. 래디칼은, 제 1 공간 S1 내의 영역 R1 내에서 생성된 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP로부터 이온 트랩(18)의 복수의 관통공(18h) 및 샤워 헤드(14)의 복수의 개구(14h)를 통하여 제 2 공간 S2에 공급된다. 다른 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼은, 기판 W에 대한 성막에 있어서 이용될 수 있다. 다른 리모트 플라스마 처리 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정에서의 기판 W에 대한 이방성 에칭 및 리모트 플라스마 처리 공정에서의 기판 W에 대한 등방성 에칭의 뒤에, 행해질 수 있다.
이하, 플라스마 처리 방법의 제 1~ 제 5 실시 형태에 대해 설명한다.
제 1 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 리모트 플라스마 처리 공정 및 다이렉트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 성막에 이용된다. 계속되는 다이렉트 플라스마 처리 공정에서는, 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 이방성 에칭에 이용된다.
제 2 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 리모트 플라스마 처리 공정 및 다이렉트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 등방성 에칭에 이용된다. 계속되는 다이렉트 플라스마 처리 공정에서는, 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 이방성 에칭에 이용된다.
제 3 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 다이렉트 플라스마 처리 공정 및 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 다이렉트 플라스마 처리 공정에서는, 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 성막에 이용된다. 계속되는 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 등방성 에칭에 이용된다.
제 4 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 리모트 플라스마 처리 공정 및 다이렉트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 성막에 이용된다. 계속되는 다이렉트 플라스마 처리 공정에서는, 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 성막에 이용된다. 이 제 4 실시 형태는, 기판 W의 특정의 영역 상에의 선택적인 성막을 위해서 실행될 수 있다.
제 5 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 제 1 리모트 플라스마 처리 공정 및 제 2 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 제 1 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 등방성 에칭에 이용된다. 계속되는 제 2 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 다른 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼이, 제 2 공간 S2 내에서 기판 W에 대한 성막에 이용된다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법의 몇 개의 예의 기판에 대한 적용예에 대해 설명한다.
우선, 도 5의 (a)~도 5의 (d)를 참조한다. 도 5의 (a)~도 5의 (d)는, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다. 일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 도 5의 (a)에 나타내는 기판(100)에 적용된다. 도 5의 (a)에 나타내는 기판(100)에 적용되는 플라스마 처리 방법은, 상술한 제 1 실시 형태에 근거하고 있다.
도 5의 (a)에 나타내는 기판(100)은, 기초 영역(101) 및 마스크(102)를 가진다. 마스크(102)는, 기초 영역(101) 상에 마련되어 있다. 마스크(102)는, 포토레지스트(photoresist) 마스크 또는 유기막으로 형성된 마스크이다. 마스크(102)는, 기초 영역(101)의 상면을 부분적으로 노출시키도록 패터닝되어 있다. 기초 영역(101)은, 에칭 대상의 막을 포함한다. 이 막은, 실리콘 함유막일 수 있다. 마스크(102)가 포토레지스트 마스크인 경우에는, 기초 영역(101)의 실리콘 함유막은 반사 방지막을 포함한다. 마스크(102)가 유기막으로 형성된 마스크인 경우에는, 기초 영역(101)의 실리콘 함유막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산화막이다.
플라스마 처리 방법의 기판 준비 공정에서는, 기판(100)이 기판 W로서 기판 지지부(16) 상에 준비된다. 플라스마 처리 방법의 이하에 설명하는 공정은, 기판(100)이 기판 지지부(16) 상에 탑재된 상태에서, 실행된다.
플라스마 처리 방법은, 성막 공정 및 에칭 공정을 포함한다. 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정 및 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 전구체 가스 공급 공정에서는, 기판(100)에 전구체 가스가 공급된다. 전구체 가스는, 전구체를 포함하는 가스이다. 전구체는, 실리콘을 함유한다. 전구체는, 예를 들면 아미노실란을 포함한다. 아미노실란은, 예를 들면 비스타셜부틸아미노실란(BTBAS)이다. 아미노실란은, 비스디에틸아미노실란(BDEAS), 비스디메틸아미노실란(BDMAS), 디이소프로필아미노실란(DIPAS), 또는 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS)이어도 좋다. 전구체 가스 공급 공정에서는, 전구체 가스 중의 전구체가 기판(100)의 표면에 흡착된다.
리모트 플라스마 처리 공정에서는, 영역 R1 내에서 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP가 생성된다. 리모트 플라스마 RP는, 개질 가스로 형성된다. 개질 가스는, 산소 함유 가스 또는 질소 함유 가스이다. 이 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 산소 래디칼 또는 질소 래디칼이 제 2 공간 S2에 공급되어, 전구체를 산화 또는 질화시킨다. 그 결과, 스페이서막(103)이, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 기판(100)의 표면 상에 형성된다. 스페이서막(103)은, 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막이다.
또한, 성막 공정에서는, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정이 교대로 반복되어도 좋다. 또, 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정 사이, 및, 리모트 플라스마 처리 공정과 전구체 가스 공급 공정 사이에, 퍼지 공정을 포함하고 있어도 좋다. 퍼지 공정에서는, 챔버(10) 내의 퍼지가 행해진다.
에칭 공정은, 성막 공정의 후에 행해진다. 에칭 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정의 일종이다. 에칭 공정에서는, 제 2 공간 S2 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해, 스페이서막(103)이 에칭된다. 스페이서막(103)에 대한 에칭 공정에서 이용되는 처리 가스는, 플루오로카본 가스 및/ 또는 하이드로플루오로카본 가스를 포함한다. 처리 가스는, 희가스와 같은 다른 가스를 포함하고 있어도 좋다. 에칭 공정에서는, 스페이서막(103)의 이방성 에칭이 행해진다. 에칭 공정에서는, 도 5의 (c)에 나타내는 바와 같이, 스페이서막(103)의 일부인 영역(103s)을 남기도록, 스페이서막(103)이 에칭된다. 영역(103s)은, 마스크(102)의 측면을 따라 연장된다. 에칭 공정에서는, 기판(100)에 이온을 끌어 들이기 위해서, 제 2 고주파 전력이 전극(16e)에 공급되어도 좋다.
플라스마 처리 방법은, 마스크 제거 공정을 더 포함하고 있어도 좋다. 마스크 제거 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정의 일종이다. 마스크 제거 공정에서는, 제 2 공간 S2 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해, 마스크(102)가 에칭된다. 마스크 제거 공정에서 이용되는 처리 가스는, 산소, 질소, 수소 및 암모니아 등 중 하나 이상을 포함한다. 마스크 제거 공정에서는, 도 5의 (d)에 나타내는 바와 같이, 마스크(102)가 에칭되어, 제거된다. 그 결과, 기초 영역(101) 상에 영역(103s)이 새로운 마스크로서 남겨진다. 즉, 이 플라스마 처리 방법에서는, 마스크가, 더블 패터닝에 의해 형성된다.
그 다음에, 도 6의 (a)~도 6의 (f) 및 도 7의 (a)~도 7의 (e)를 참조한다. 도 6의 (a)~도 6의 (f) 및 도 7의 (a)~도 7의 (e)는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 방법을 설명하기 위한 일례의 기판의 부분 확대 단면도이다. 일 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 방법은, 도 6의 (a)에 나타내는 기판(200)에 적용된다. 도 6의 (a)에 나타내는 기판(200)에 적용되는 플라스마 처리 방법은, 상술한 제 2 실시 형태 및 제 5 실시 형태에 근거하고 있다. 이 플라스마 처리 방법은, 3 차원 NAND 디바이스의 제조를 위해서 실행될 수 있다.
도 6의 (a)에 나타내는 기판(200)은, 기초 영역(201) 및 다층막(202)을 가진다. 기초 영역(201)은, 예를 들면 실리콘으로 형성되어 있다. 다층막(202)은, 복수의 제 1 층(203) 및 복수의 제 2 층(204)을 포함한다. 복수의 제 1 층(203)과 복수의 제 2 층(204)은, 기초 영역(201) 상에서 교대로 적층되어 있다. 복수의 제 1 층(203)은, 산화 실리콘으로 형성되어 있다. 복수의 제 2 층(204)은, 질화 실리콘으로 형성되어 있다. 기판(200)은, 다층막(202) 상에 마련된 마스크를 더 가질 수 있다.
플라스마 처리 방법의 기판 준비 공정에서는, 기판(200)이 기판 W로서 기판 지지부(16) 상에 준비된다. 플라스마 처리 방법의 이하에 설명하는 공정은, 기판(200)이 기판 지지부(16) 상에 탑재된 상태에서, 실행될 수 있다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 1 에칭 공정이 실행된다. 제 1 에칭 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정의 일종일 수 있다. 제 1 에칭 공정에서는, 제 2 공간 S2 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해, 다층막(202)이 에칭된다. 제 1 에칭 공정에 있어서 이용되는 처리 가스는, 불소와 수소를 포함하는 가스이다. 예를 들면, 처리 가스는, 플루오로카본 가스 및 하이드로플루오로카본 가스를 포함한다. 처리 가스는, 희가스와 같은 다른 가스를 포함하고 있어도 좋다. 제 1 에칭 공정에서는, 다층막(202)의 이방성 에칭이 행해진다. 제 1 에칭 공정에서는, 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 다층막(202)에 홀(205)이 형성된다. 홀(205)은, 채널 홀이어도 좋다. 제 1 에칭 공정에서는, 기판(200)에 이온을 끌어 들이기 위해서, 제 2 고주파 전력이 전극(16e)에 공급되어도 좋다. 또한, 제 1 에칭 공정은, 플라스마 처리 장치(1) 및 플라스마 처리 장치(1B)와는 다른 플라스마 처리 장치를 이용하여 실행되어도 좋다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 1 성막 공정이 실행된다. 제 1 성막 공정에서는, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 막(206)이, 홀(205)을 구획하는 벽면 상에 형성된다. 막(206)은, 다결정 실리콘막이다. 막(206)은, CVD법 또는 ALD법에 의해 형성될 수 있다. 막(206)의 형성에는, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)가 이용되어도 좋다. 혹은, 막(206)의 형성에는, 다른 성막 장치가 이용되어도 좋다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 1 매립 공정이 실행된다. 제 1 매립 공정에서는, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 홀(205)이 산화 실리콘에 의해 묻혀져, 홀(205) 내에 산화 실리콘제의 영역(207)이 형성된다. 영역(207)은, CVD법 또는 ALD법에 의해 형성될 수 있다. 영역(207)의 형성에는, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)가 이용되어도 좋다. 혹은, 영역(207)의 형성에는, 다른 성막 장치가 이용되어도 좋다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 다른 마스크가 다층막(202) 상에 형성된다. 다른 마스크는, 포토레지스트층, SiON층, 및 아몰퍼스(amorphous) 카본층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 다른 마스크는, 리소그래피 기술을 이용해 형성된다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 2 에칭 공정이 실행된다. 제 2 에칭 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정의 일종일 수 있다. 제 2 에칭 공정에서는, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)가 이용된다. 또한, 제 2 에칭 공정의 전의 공정이 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)와는 다른 장치를 이용하여 실행되어 있는 경우에는, 기판 준비 공정이, 제 2 에칭 공정의 직전에 실행된다. 기판 준비 공정에서는, 기판(200)이 기판 W로서 기판 지지부(16) 상에 준비된다.
제 2 에칭 공정에서는, 제 2 공간 S2 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해, 다층막(202)이 에칭된다. 제 2 에칭 공정에 있어서 이용되는 처리 가스는, 불소와 수소를 포함하는 가스이다. 예를 들면, 처리 가스는, 플루오로카본 가스 및 하이드로플루오로카본 가스를 포함한다. 처리 가스는, 희가스와 같은 다른 가스를 포함하고 있어도 좋다. 제 2 에칭 공정에서는, 다층막(202)의 이방성 에칭이 행해진다. 제 2 에칭 공정에서는, 도 6의 (e)에 나타내는 바와 같이, 홀(208)이 다층막(202)에 형성된다. 제 2 에칭 공정에서는, 기판(200)에 이온을 끌어 들이기 위해서, 제 2 고주파 전력이 전극(16e)에 공급되어도 좋다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 3 에칭 공정이 실행된다. 제 3 에칭 공정은, 리모트 플라스마 처리 공정의 일종일 수 있다. 제 3 에칭 공정에서는, 제 1 공간 S1 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼에 의해, 복수의 제 2 층(204)이 에칭된다. 제 3 에칭 공정에 있어서 이용되는 처리 가스는, 불소와 수소를 포함하는 가스이다. 처리 가스는, 예를 들면 NF3, H2, 및 O2를 포함한다. 혹은, 처리 가스는, 플루오로카본, N2, H2, 및 O2를 포함하고 있어도 좋다. 제 3 에칭 공정에서는, 도 6의 (f)에 나타내는 바와 같이, 복수의 제 2 층(204)이, 복수의 제 1 층(203)에 대해서 선택적으로, 또한, 등방적으로 에칭된다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 2 성막 공정이 실행된다. 제 2 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정 및 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 제 2 성막 공정에 있어서의 전구체 가스 공급 공정에서는, 기판(200)에 전구체 가스가 공급된다. 전구체 가스는, 전구체를 포함하는 가스이다. 전구체는, 실리콘을 함유한다. 전구체는, 예를 들면 아미노실란을 포함한다. 아미노실란은, 예를 들면 비스타셜부틸아미노실란(BTBAS)이다. 아미노실란은, 비스디에틸아미노실란(BDEAS), 비스디메틸아미노실란(BDMAS), 디이소프로필아미노실란(DIPAS), 또는 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS)이어도 좋다. 제 2 성막 공정에 있어서의 전구체 가스 공급 공정에서는, 전구체 가스 중의 전구체가 기판(200)의 표면에 흡착된다.
제 2 성막 공정에 있어서의 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 영역 R1 내에서 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP가 생성된다. 리모트 플라스마 RP는, 개질 가스로 형성된다. 개질 가스는, 산소 함유 가스이다. 이 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 산소 래디칼이 제 2 공간 S2에 공급되어, 전구체를 산화시킨다. 그 결과, 도 7의 (a)에 나타내는 바와 같이, 홀(208) 내에 실리콘 산화막이 형성되고, 복수의 제 1 층(203)의 영역을 확대한다. 제 2 성막 공정에 있어서 형성된 실리콘 산화막은, 터널 산화막(209)을 제공한다.
또한, 제 2 성막 공정에서는, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정이 교대로 반복되어도 좋다. 또, 제 2 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정 사이, 및, 리모트 플라스마 처리 공정과 전구체 가스 공급 공정 사이에, 퍼지 공정을 포함하고 있어도 좋다. 퍼지 공정에서는, 챔버(10) 내의 퍼지가 행해진다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 3 성막 공정이 실행된다. 제 3 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정 및 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 제 3 성막 공정에 있어서의 전구체 가스 공급 공정에서는, 기판(200)에 전구체 가스가 공급된다. 전구체 가스는, 전구체를 포함하는 가스이다. 전구체는, 실리콘을 함유한다. 전구체는, 예를 들면 아미노실란을 포함한다. 아미노실란은 예를 들면 비스타셜부틸아미노실란(BTBAS)이다. 아미노실란은, 비스디에틸아미노실란(BDEAS), 비스디메틸아미노실란(BDMAS), 디이소프로필아미노실란(DIPAS), 또는 비스에틸메틸아미노실란(BEMAS)이어도 좋다. 제 3 성막 공정에 있어서의 전구체 가스 공급 공정에서는, 전구체 가스 중의 전구체가 기판(200)의 표면에 흡착된다.
제 3 성막 공정에 있어서의 리모트 플라스마 처리 공정에서는, 영역 R1 내에서 플라스마, 즉 리모트 플라스마 RP가 생성된다. 리모트 플라스마 RP는, 개질 가스로 형성된다. 개질 가스는, 질소 함유 가스이다. 질소 함유 가스는, N2 가스 또는 NH3 가스이다. 이 공정에서는, 리모트 플라스마 RP로부터의 질소 래디칼이 제 2 공간 S2에 공급되어, 전구체를 질화시킨다. 그 결과, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 실리콘 질화막(210)이, 기판(200)의 표면 상에 형성된다. 실리콘 질화막(210)은, 전하 트랩막일 수 있다.
또한, 제 3 성막 공정에서는, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정이 교대로 반복되어도 좋다. 또, 제 3 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정 사이, 및, 리모트 플라스마 처리 공정과 전구체 가스 공급 공정 사이에, 퍼지 공정을 포함하고 있어도 좋다. 퍼지 공정에서는, 챔버(10) 내의 퍼지가 행해진다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 4 성막 공정이 실행된다. 제 4 성막 공정에서는, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 고유전율막(211)이 기판(200)의 표면 상에 형성된다. 제 4 성막 공정은, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)를 이용하여 실행된다. 제 4 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정 및 리모트 플라스마 처리 공정을 포함한다. 즉, 제 4 성막 공정에서는, 전구체 가스 공급 공정에 있어서 전구체가 기판(200)의 표면 상에 흡착되고, 리모트 플라스마 처리 공정에 있어서 전구체가 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼에 의해 개질된다. 그 결과, 고유전율막(211)이 형성된다. 또한, 제 4 성막 공정에서는, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정이 교대로 반복되어도 좋다. 또, 제 4 성막 공정은, 전구체 가스 공급 공정과 리모트 플라스마 처리 공정 사이, 및, 리모트 플라스마 처리 공정과 전구체 가스 공급 공정 사이에, 퍼지 공정을 포함하고 있어도 좋다. 퍼지 공정에서는, 챔버(10) 내의 퍼지가 행해진다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 2 매립 공정이 실행된다. 제 2 매립 공정에서는, 영역(212)이, 고유전율막(211)의 표면 상에 형성된다. 제 2 매립 공정에서는, 도 7의 (d)에 나타내는 바와 같이, 기판(200) 내의 스페이스가, 영역(212)에 묻혀진다. 영역(212)은, 예를 들면 탄탈로 형성된다. 영역(212)는, CVD법 또는 ALD법에 의해 형성될 수 있다.
그 다음에, 플라스마 처리 방법에서는, 제 4 에칭 공정이 실행된다. 제 4 에칭 공정은, 다이렉트 플라스마 처리 공정의 일종일 수 있다. 제 4 에칭 공정에서는, 제 2 공간 S2 내에서 처리 가스로부터 생성된 플라스마, 즉 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종에 의해, 영역(212)이 에칭된다. 제 4 에칭 공정에서는, 도 7의 (e)에 나타내는 바와 같이, 홀(208) 내에서 영역(212)이, 에칭된다. 제 4 에칭 공정에서는, 기판(200)에 이온을 끌어 들이기 위해서, 제 2 고주파 전력이 전극(16e)에 공급되어도 좋다. 또한, 제 4 에칭 공정은, 플라스마 처리 장치(1) 또는 플라스마 처리 장치(1B)와는 다른 플라스마 처리 장치를 이용하여 실행되어도 좋다.
이하, 도 8 및 도 9를 참조한다. 도 8 및 도 9의 각각은, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 플라스마 처리 장치(1C) 및 도 9에 나타내는 플라스마 처리 장치(1D)의 각각은, 상술한 여러 가지의 실시 형태 및 여러 가지의 예의 플라스마 처리 방법에 있어서 이용될 수 있다. 이하에서는, 플라스마 처리 장치(1C)의 플라스마 처리 장치(1)에 대한 차이점에 대해 설명한다. 또, 플라스마 처리 장치(1D)의 플라스마 처리 장치(1B)에 대한 차이점에 대해 설명한다.
플라스마 처리 장치(1C) 및 플라스마 처리 장치(1D)에서는, 샤워 헤드(14)는, 접지되어 있다. 샤워 헤드(14)는, 부재(52) 및 챔버(10)를 통하여 접지되어 있어도 좋다. 부재(52)는, 알루미늄과 같은 금속으로 형성될 수 있다. 부재(52)는, 고리 형상을 가질 수 있다. 부재(52)는, 샤워 헤드(14)의 주연부와 챔버(10)의 측벽을 접속하도록, 이들 사이에서 연장되어 있다. 부재(52)에 의하면, 부재(52)의 위쪽 또한 제 1 공간 S1의 측방(또는 부재(15)의 측방)으로의 플라스마의 확산이 방지된다.
플라스마 처리 장치(1C) 및 플라스마 처리 장치(1D)에서는, 고주파 전원(24) 및 직류 펄스 전원(26)의 한쪽 또는 양쪽은, 제 1 전원을 구성한다. 고주파 전원(24)으로부터의 제 1 고주파 전력 및 직류 펄스 전원(26)으로부터의 펄스 형상의 직류 전압 중 한쪽 또는 양쪽은, 영역 R1 내에서의 리모트 플라스마 RP의 생성을 위해서, 제 1 전력으로서, 상부 전극(12)에 공급된다.
플라스마 처리 장치(1C) 및 플라스마 처리 장치(1D)에서는, 고주파 전원(30)은, 제 2 전원을 구성한다. 고주파 전원(30)으로부터의 제 2 고주파 전력은, 제 2 공간 S2 내에서의 다이렉트 플라스마 DP의 생성을 위해서, 전극(16e)에 공급된다.
플라스마 처리 장치(1C) 및 플라스마 처리 장치(1D)에서는, 영역 R1 내에서 생성된 리모트 플라스마 RP로부터 제 2 공간 S2에 공급되는 래디칼을 이용하여 기판 W를 처리할 때에는, 제 1 가스 공급부(20)로부터의 가스가, 영역 R1에 공급된다. 또, 배기 장치(32)에 의해, 내부 공간(10s) 안의 압력이 지정된 압력으로 감압된다. 그리고, 제 1 고주파 전력 및 펄스 형상의 직류 전압 중 한쪽 또는 양쪽이, 상부 전극(12)에게 주어진다. 이를 위해, 제어부(40)에 의해, 제 1 가스 공급부(20), 고주파 전원(24), 직류 펄스 전원(26), 및 배기 장치(32)가 제어되어도 좋다.
또, 플라스마 처리 장치(1C) 및 플라스마 처리 장치(1D)에서는, 제 2 공간 S2 내에서 생성된 다이렉트 플라스마 DP로부터의 화학종을 이용하여 기판 W를 처리할 때에는, 제 2 가스 공급부(22)로부터의 가스가, 샤워 헤드(14)로부터 제 2 공간 S2에 공급된다. 또, 배기 장치(32)에 의해, 내부 공간(10s) 안의 압력이 지정된 압력으로 감압된다. 그리고, 제 2 고주파 전력이, 전극(16e)에 공급된다. 이를 위해, 제어부(40)에 의해, 제 2 가스 공급부(22), 배기 장치(32), 및 고주파 전원(30)이 제어되어도 좋다.
이하, 도 10, 도 11의 (a)~도 11의 (d)를 참조한다. 도 10은, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극을 나타내는 도면이다. 도 11의 (a)~도 11의 (d)의 각각은, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동을 나타내는 평면도이다. 도 10에 나타내는 상부 전극(12E)은, 플라스마 처리 장치(1), 플라스마 처리 장치 (1B), 플라스마 처리 장치 (1C), 및 플라스마 처리 장치 (1D)에 있어서 상부 전극(12)을 대신하여 채용 될 수 있다.
상부 전극(12E)은, 하나 이상의 공동(12c)을 제공하고 있다. 하나 이상의 공동(12c)은, 영역 R1에 포함된다. 도시된 예에 있어서, 상부 전극(12E)은, 복수의 공동(12c)을 제공하고 있다. 상부 전극(12E)의 1개 이상의 공동(12c)은, 그들 안에서 홀로캐소드 방전을 일으키도록 형성되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상부 전극(12E)은, 주부(12m)를 포함한다. 주부(12m)는, 대략 원반 형상을 가지고 있고, 제 1 공간 S1을 구획하도록, 샤워 헤드(14) 및 이온 트랩(18)의 위쪽에서 연장되어 있다. 주부(12m)는, 하나 이상의 공동(12c)을 제공하고 있다. 하나 이상의 공동(12c)은, 아래쪽으로 개구되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 상부 전극(12E)은, 유로(12t) 및 가스 확산 공간(12d)을 더 제공하고 있다. 유로(12t)는, 배관(23)의 주위에서 연장되어 있어도 좋다. 유로(12t)는, 가스 확산 공간(12d)에 접속되어 있다. 상부 전극(12E)은, 덮개부(12u)를 더 포함하고 있어도 좋다. 덮개부(12u)는, 주부(12m)와 덮개부(12u) 사이에 가스 확산 공간(12d)을 제공하도록, 주부(12m) 상에 마련되어 있다. 가스 확산 공간(12d)은, 하나 이상의 구멍(12h)을 통하여, 하나 이상의 공동(12c)에 접속되어 있다. 하나 이상의 구멍(12h)은, 주부(12m)에 의해 제공되어 있다. 하나 이상의 공동(12c)에는, 제 1 가스 공급부(20)로부터의 가스가, 유로(12t), 가스 확산 공간(12d), 및 하나 이상의 구멍(12h)을 통하여 공급된다.
상부 전극(12E)은, 도 11의 (a)에 나타내는 바와 같이, 하나 이상의 동심원을 따라 배열된 복수의 구멍을, 복수의 공동(12c)으로서 제공하고 있어도 좋다. 즉, 복수의 공동(12c)은, 중심축선의 주위에서 둘레 방향으로 배열된 복수의 구멍이어도 좋다. 복수의 구멍의 각각은, 원형의 평면 형상을 가지고 있어도 좋다. 혹은, 상부 전극(12E)은, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이, 중심축선의 주위에서 연장되는 하나 이상의 고리 형상의 홈을, 하나 이상의 공동(12c)으로서 제공하고 있어도 좋다. 혹은, 상부 전극(12E)은, 도 11의 (c)에 나타내는 바와 같이, 격자 형상으로 배열된 복수의 구멍을, 복수의 공동(12c)으로서 제공하고 있어도 좋다. 혹은, 상부 전극(12E)은, 도 11의 (d)에 나타내는 바와 같이, 아래쪽으로 개구한 복수의 제 1 홈(121) 및 복수의 제 2 홈(122)을, 하나 이상의 공동(12c)으로서 제공하고 있어도 좋다. 복수의 제 1 홈(121)의 각각은 일 방향을 따라 연장되어 있다. 복수의 제 2 홈(122)의 각각은 복수의 제 1 홈(121)과 교차하도록 다른 방향을 따라 연장되어 있다.
이하, 도 12를 참조한다. 도 12는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극에 있어서의 하나 이상의 공동의 확대 단면도이다. 제 1 가스 공급부(20)로부터의 가스가, 하나 이상의 공동(12c) 안에 공급되고, 상부 전극(12E)에 제 1 고주파 전력 및/ 또는 펄스 형상의 직류 전압이 주어지면, 하나 이상의 공동(12c) 안에서 플라스마 PL가 생성된다.
하나 이상의 공동(12c)의 각각은, 폭 WC 및 깊이 DC를 가진다. 폭 WC는, Wc＞λ＋2dS를 만족시킬 수 있다. λ는, 전자의 평균 자유 공정이며, dS는 시스의 두께이다. 133Pa(1Torr) 및 200℃에 있어서 아르곤 가스가 처리 가스로서 이용되는 경우에, λ는, 0.44mm이다. 또, 전자 밀도가 1×1011cm－3, 시스 전위가 100V, 전자 온도가 3eV인 경우에는, dS는, 2.6mm이다. 또한, 이들 전자 밀도 및 시스 전위는, 제 1 고주파 전력이 450kHz의 주파수 및 500W의 전력 레벨을 갖고, 아르곤 가스의 압력이 133Pa(1Torr)인 경우에 유도되는 값이다. 따라서, 폭 WC는, 예를 들면 6mm이 상이다. 깊이 DC는, 예를 들면 10mm정도이다.
상술한 상부 전극(12E)에 의하면, 홀로캐소드 방전에 의해 고밀도의 리모트 플라스마를 생성할 수가 있다. 따라서, 다량의 래디칼을 제 2 공간 S2 내에 배치된 기판 W에 리모트 플라스마로부터 공급하는 것이 가능해진다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 좋다. 또, 다른 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.
예를 들면, 리모트 플라스마 RP에 의한 플라스마 처리 및 다이렉트 플라스마 DP 중 어느 하나가 생성되는 경우에 있어서도, 제 1 가스 공급부(20) 및 제 2 가스 공급부(22)의 양쪽으로부터 가스가 공급되어도 좋다.
예를 들면, 플라스마 처리 장치(1), 플라스마 처리 장치(1B), 플라스마 처리 장치(1C), 및 플라스마 처리 장치(1D)는, 리모트 플라스마 RP로부터의 래디칼을 이용하여, 챔버(10)의 클리닝을 행하도록 구성되어 있어도 좋다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시 형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 여러 가지의 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 진정한 범위와 주지는, 첨부의 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.
1…플라스마 처리 장치, 10…챔버, 12…상부 전극, 14…샤워 헤드, 16…기판 지지부, 18…이온 트랩, 20…제 1 가스 공급부, 22…제 2 가스 공급부, 24…고주파 전원, 26…직류 펄스 전원, 28…스위치.
Claims (18)
- 챔버와,
상부 전극과,
상기 상부 전극의 아래쪽에 마련된 샤워 헤드로, 상기 챔버의 내부 공간을, 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이의 제 1 공간과 상기 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할하고, 상기 제 2 공간에 가스를 도입하기 위한 복수의 도입구 및 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 서로 연통시키도록 상기 샤워 헤드를 관통하는 복수의 개구를 제공하는, 상기 샤워 헤드와,
상기 제 2 공간 내에서 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부와,
상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 마련된 이온 트랩으로, 그 각각이 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공하는, 상기 이온 트랩과,
상기 상부 전극과 상기 이온 트랩 사이의 상기 제 1 공간 내의 영역에 가스를 공급하도록 구성된 제 1 가스 공급부와,
상기 복수의 도입구로부터 상기 제 2 공간에 도입되는 가스를 상기 샤워 헤드에 공급하도록 구성된 제 2 가스 공급부와,
플라스마를 생성하기 위한 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상기 상부 전극에 접속된 전원과,
상기 샤워 헤드를 그라운드 및 상기 상부 전극 중 하나로 전환 가능하게 접속하도록 구성된 스위치
를 구비하는 플라스마 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이온 트랩은, 도전성 재료로 형성되어 있고, 상기 샤워 헤드에 전기적으로 접속되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 이온 트랩은, 유전체로 형성되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 공간 내의 상기 영역의 측방에서 연장되고, 상기 샤워 헤드에 전기적으로 접속된 도전 부재를 더 구비하는 플라스마 처리 장치. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제어부를 더 구비하고,
상기 제어부는,
상기 제 1 공간 내에서 플라스마를 생성하여 상기 플라스마로부터의 래디칼을 상기 제 2 공간에 공급하기 위해서, 상기 샤워 헤드를 그라운드에 접속하도록, 상기 스위치를 제어하고, 상기 제 1 공간 내의 상기 영역에 처리 가스를 공급하도록, 상기 제 1 가스 공급부를 제어하고, 상기 상부 전극에 상기 전력을 공급하도록, 상기 전원을 제어하고,
상기 제 2 공간 내에서 플라스마를 생성하기 위해서, 상기 샤워 헤드를 상기 상부 전극에 접속하도록, 상기 스위치를 제어하고, 상기 제 2 공간에 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 도입구를 통하여 처리 가스를 도입하도록, 상기 제 2 가스 공급부를 제어하고, 상기 상부 전극에 상기 전력을 공급하도록, 상기 전원을 제어하도록
구성되어 있는 플라스마 처리 장치. - 챔버와,
상부 전극과,
상기 상부 전극의 아래쪽에 마련된 샤워 헤드로, 상기 챔버의 내부 공간을, 상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이의 제 1 공간과 상기 샤워 헤드의 아래쪽의 제 2 공간으로 분할하고, 상기 제 2 공간에 가스를 도입하기 위한 복수의 도입구 및 상기 제 1 공간과 상기 제 2 공간을 서로 연통시키도록 상기 샤워 헤드를 관통하는 복수의 개구를 제공하고, 접지된, 상기 샤워 헤드와,
전극을 포함하고, 상기 제 2 공간 내에서 기판을 지지하도록 구성된 기판 지지부와,
상기 상부 전극과 상기 샤워 헤드 사이에 마련된 이온 트랩으로, 그 각각이 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 개구와 정렬하지 않도록 배치된 복수의 관통공을 제공하는, 상기 이온 트랩과,
상기 상부 전극과 상기 이온 트랩 사이의 상기 제 1 공간 내의 영역에 가스를 공급하도록 구성된 제 1 가스 공급부와,
상기 복수의 도입구로부터 상기 제 2 공간에 도입되는 가스를 상기 샤워 헤드에 공급하도록 구성된 제 2 가스 공급부와,
플라스마를 생성하기 위한 제 1 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상기 상부 전극에 접속된 제 1 전원과,
플라스마를 생성하기 위한 제 2 전력을 발생시키도록 구성되어 있고, 상기 기판 지지부의 상기 전극에 접속된 제 2 전원
을 구비하는 플라스마 처리 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 공간은, 상기 상부 전극에 의해 제공되는 하나 이상의 공동을 포함하고 있으며, 상기 하나 이상의 공동에 있어서의 홀로캐소드 방전에 의해 상기 제 1 공간 내에서 플라스마가 생성되는 플라스마 처리 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 상부 전극은, 상기 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 하나 이상의 홈을 제공하고, 상기 하나 이상의 홈의 각각은, 고리 형상을 갖고, 연직 방향으로 연장되는 중심축선 주위에서 연장되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 상부 전극은, 상기 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 복수의 제 1 홈 및 복수의 제 2 홈을 제공하고, 상기 복수의 제 1 홈의 각각은 일 방향을 따라 연장되어 있고, 상기 복수의 제 2 홈의 각각은 상기 복수의 제 1 홈과 교차하도록 다른 방향을 따라 연장되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 상부 전극은, 상기 하나 이상의 공동으로서, 아래쪽으로 개구한 복수의 구멍을 제공하고, 상기 복수의 구멍은, 연직 방향으로 연장되는 중심축선의 주위에서 둘레 방향을 따라 또는 격자 형상으로 배열되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 트랩은, 도전성 재료로 형성되어 있고, 상기 샤워 헤드에 전기적으로 접속되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이온 트랩은, 유전체로 형성되어 있는 플라스마 처리 장치. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 공간 내의 상기 영역의 측방에서 연장되고, 상기 샤워 헤드에 전기적으로 접속된 도전 부재를 더 구비하는 플라스마 처리 장치. - 제 6 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
제어부를 더 구비하고
상기 제어부는,
상기 제 1 공간 내에서 플라스마를 생성하여 상기 플라스마로부터의 래디칼을 상기 제 2 공간에 공급하기 위해서, 상기 제 1 공간 내의 상기 영역에 처리 가스를 공급하도록, 상기 제 1 가스 공급부를 제어하고, 상기 상부 전극에 상기 제 1 전력을 공급하도록, 상기 제 1 전원을 제어하고,
상기 제 2 공간 내에서 플라스마를 생성하기 위해서, 상기 제 2 공간에 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 도입구를 통하여 처리 가스를 도입하도록, 상기 제 2 가스 공급부를 제어하고, 상기 상부 전극에 상기 제 2 전력을 공급하도록, 상기 제 1 전원을 제어하도록 구성되어 있는
플라스마 처리 장치. - 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 상기 플라스마 처리 장치의 상기 제 2 공간 내에서 상기 기판 지지부 상에 기판을 준비하는 공정과,
상기 제 2 공간 내에서 상기 기판을 래디칼에 의해 처리하는 공정으로, 상기 래디칼은, 상기 제 1 공간 내의 상기 영역 내에서 생성된 플라스마로부터 상기 이온 트랩의 상기 복수의 관통공 및 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 개구를 통하여 상기 제 2 공간에 공급되는, 상기 공정과,
상기 제 2 공간 내에서 화학종에 의해 상기 기판을 처리하는 공정으로, 상기 화학종은, 상기 제 2 공간 내에서 생성된 플라스마로부터 상기 기판에 공급되는, 상기 공정
을 포함하는 플라스마 처리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 래디칼은, 성막에 있어서 이용되고,
상기 화학종은, 이방성 에칭에 있어서 이용되는
플라스마 처리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 래디칼은, 에칭에 있어서 이용되고,
상기 화학종은, 이방성 에칭에 있어서 이용되는
플라스마 처리 방법. - 제 17 항에 있어서,
상기 제 2 공간 내에서 상기 기판을 다른 래디칼에 의해 처리하는 공정을 더 포함하고,
상기 다른 래디칼은, 상기 제 1 공간 내의 상기 영역에 있어서 생성된 플라스마로부터 상기 이온 트랩의 상기 복수의 관통공 및 상기 샤워 헤드의 상기 복수의 개구를 통하여 상기 제 2 공간에 공급되고, 성막에 있어서 이용되는
플라스마 처리 방법.
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