KR20230026286A - 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법 - Google Patents

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KR20230026286A
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나츠미 도리이
고이치 나가미
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 플라즈마 처리에 있어서 기판의 에지 영역에 대한 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 적절히 제어한다.
(해결 수단) 플라즈마 처리 장치는, 하부 전극과 정전 척과 에지 링을 포함하는 기판 지지체와, 에지 링을 세로 방향으로 이동시키는 구동 장치와, 기판 지지체의 위쪽에 배치되는 상부 전극과, 소스 RF 전력을 상부 전극 또는 하부 전극에 공급하는 소스 RF 전원과, 바이어스 RF 전력을 하부 전극에 공급하는 바이어스 RF 전원과, 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와, 적어도 하나의 도체를 거쳐 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하는 직류 전원과, 적어도 하나의 도체와 직류 전원 사이에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 RF 필터와, 구동 장치 및 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 기판의 에지 영역에 대한 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하는 제어부를 구비한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND ETCHING METHOD}
본 개시는, 플라즈마 처리 장치 및 에칭 방법에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 플라즈마 챔버 내에서 에지 영역에 있어서의 이온속(ion beam)의 방향성을 제어하기 위한 시스템이 개시되어 있다. 이 시스템은, RF 신호를 생성하도록 구성된 RF 발생기와, RF 신호를 수신하여 수정 RF 신호를 생성하기 위한 임피던스 정합 회로와, 플라즈마 챔버를 포함한다. 플라즈마 챔버는, 에지 링과, 수정 RF 신호를 수신하는 결합 링을 포함한다. 결합 링은, 수정 RF 신호를 수신하는 전극과, 에지 링 사이에 캐패시턴스를 생성하여 이온속의 방향성을 제어하는 전극을 포함한다.
[특허문헌 1] 일본특허공개 제2017－228526호 공보
본 개시에 따른 기술은, 플라즈마 처리에 있어서 기판의 에지 영역에 대한 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 적절히 제어한다.
본 개시의 한 태양의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 처리 챔버와, 상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 하부 전극과, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와, 상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 장치와, 상기 기판 지지체의 위쪽에 배치되는 상부 전극과, 상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 소스 RF 전력을 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 소스 RF 전원과, 바이어스 RF 전력을 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 바이어스 RF 전원과, 상기 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와, 상기 적어도 하나의 도체를 거쳐 상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하도록 구성되는 직류 전원과, 상기 적어도 하나의 도체와 상기 직류 전원 사이에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 가변 수동 소자(variable　passive　component)를 포함하는 RF 필터와, 상기 구동 장치 및 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 제어부를 구비한다.
본 개시에 의하면, 플라즈마 처리에 있어서 기판의 에지 영역에 대한 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 적절히 제어할 수 있다.
도 1은 본 실시형태에 따른 에칭 장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 2a는 본 실시형태에 따른 에지 링 주변의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 2b는 본 실시형태에 따른 에지 링 주변의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 3a는 에지 링의 소모에 의한 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 3b는 에지 링의 소모에 의한 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 4a는 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 4b는 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다.
도 5는 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 6은 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 7은 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 8은 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 9는 다른 실시형태에 따른 에지 링 주변의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 10a는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10b는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10c는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10d는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10e는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 10f는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11a는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11b는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11c는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11d는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11e는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11f는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 11g는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 12a는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 12b는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 12c는 접속부의 구성의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 13a는 접속부와 가변 수동 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 13b는 접속부와 가변 수동 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 13c는 접속부와 가변 수동 소자의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 14a는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 14b는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 14c는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 14d는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 15a는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 15b는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 15c는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 15d는 접속부와 구동 장치의 구성의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 16은 다른 실시형태에 따른 에지 링 주변의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
도 17은 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 18은 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)에 에칭 등의 플라즈마 처리가 행해진다. 플라즈마 처리에서는, 처리 가스를 여기시키는 것에 의해 플라즈마를 생성하고, 당해 플라즈마에 의해 웨이퍼를 처리한다.
플라즈마 처리는, 플라즈마 처리 장치에 의해 행해진다. 플라즈마 처리 장치는, 일반적으로, 챔버, 스테이지, 고주파(Radio　Frequency：RF) 전원을 구비한다. 일례에서는, 고주파 전원은, 제 1 고주파 전원, 및 제 2 고주파 전원을 구비한다. 제 1 고주파 전원은, 챔버 내의 가스의 플라즈마를 생성하기 위해서, 제 1 고주파 전력을 공급한다. 제 2 고주파 전원은, 웨이퍼에 이온을 끌어들이기 위해, 바이어스용의 제 2 고주파 전력을 하부 전극에 공급한다. 스테이지는, 챔버 내에 마련되어 있다. 스테이지는, 하부 전극 및 정전 척을 갖는다. 일례에서는, 정전 척 상에는, 당해 정전 척 상에 탑재된 웨이퍼를 둘러싸도록 에지 링이 배치된다. 에지 링은, 웨이퍼에 대한 플라즈마 처리의 균일성을 향상시키기 위해 마련된다.
에지 링은, 플라즈마 처리가 실시되는 시간의 경과에 따라, 소모되고, 에지 링의 두께가 감소한다. 에지 링의 두께가 감소하면, 에지 링 및 웨이퍼의 에지 영역의 위쪽에 있어서 시스의 형상이 변화한다. 이와 같이 시스의 형상이 변화하면, 웨이퍼의 에지 영역에 있어서의 이온의 입사 방향이 세로 방향에 대해서 경사진다. 그 결과, 웨이퍼의 에지 영역에 형성되는 오목부가, 웨이퍼의 두께 방향에 대해서 경사진다.
웨이퍼의 에지 영역에 있어서 웨이퍼의 두께 방향으로 연장되는 오목부를 형성하기 위해서는, 웨이퍼의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기를 조정할 필요가 있다. 그래서, 에지 영역으로의 이온의 입사 방향(이온속의 방향성)을 제어하기 위해서, 예를 들면 특허문헌 1에서는 상술한 바와 같이, 결합 링의 전극과 에지 링 사이에 캐패시턴스를 생성하는 것이 제안되어 있다.
그러나, 상기 캐패시턴스를 생성하는 것만으로 입사 각도를 제어하려고 해도, 그 제어 범위에는 한계가 있는 경우가 있다. 또, 소모에 따른 에지 링의 교환 빈도를 억제하는 것이 바람직하지만, 상기 캐패시턴스의 생성만으로는 이온의 입사 각도를 충분히 제어할 수 없는 경우가 있고, 이러한 경우, 에지 링의 교환 빈도를 개선할 수 없다.
본 개시에 따른 기술은, 에칭에 있어서 기판의 에지 영역에 있어서 이온을 수직으로 입사시키는 것에 의해, 틸트 각도를 적절히 제어한다.
이하, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치로서의 에칭 장치 및 에칭 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복 설명을 생략한다.
＜에칭 장치＞
먼저, 본 실시형태에 따른 에칭 장치에 대해 설명한다. 도 1은, 에칭 장치(1)의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 도 2a 및 도 2b는 각각, 에지 링 주변의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 에칭 장치(1)는, 용량 결합형의 에칭 장치이다. 에칭 장치(1)에서는, 기판으로서의 웨이퍼 W에 대해서 에칭을 행한다.
도 1에 나타내는 바와 같이 에칭 장치(1)는, 대략 원통 형상의 플라즈마 처리 챔버로서의 챔버(10)를 갖고 있다. 챔버(10)는, 그 내부에 있어서 플라즈마가 생성되는 처리 공간 S를 구획한다. 챔버(10)는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되어 있다. 챔버(10)는 접지 전위에 접속되어 있다.
챔버(10)의 내부에는, 웨이퍼 W를 탑재하는 기판 지지체로서의 스테이지(11)가 수용되어 있다. 스테이지(11)는, 하부 전극(12), 정전 척(13), 및 에지 링(14)을 갖고 있다. 또, 하부 전극(12)의 하면 측에는, 예를 들면 알루미늄으로 구성되는 전극판(도시하지 않음)이 마련되어 있어도 좋다.
하부 전극(12)은, 도전성 재료, 예를 들면 알루미늄 등의 금속으로 구성되어 있고, 대략 원판 형상을 갖고 있다.
또, 스테이지(11)는, 정전 척(13), 에지 링(14), 및 웨이퍼 W 중 적어도 하나를 소망의 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함해도 좋다. 온도 조절 모듈은, 히터, 유로, 또는 이들의 조합을 포함해도 좋다. 유로에는, 냉매, 전열 가스와 같은 온도 조절 매체가 흐른다.
일례에서는, 하부 전극(12)의 내부에, 유로(15a)가 형성된다. 유로(15a)에는, 챔버(10)의 외부에 마련된 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 입구 배관(15b)을 거쳐 온도 조절 매체가 공급된다. 유로(15a)에 공급된 온도 조절 매체는, 출구 유로(15c)를 거쳐 칠러 유닛에 돌아오게 되어 있다. 유로(15a) 안에 온도 조절 매체, 예를 들면 냉각수 등의 냉매를 순환시키는 것에 의해, 정전 척(13), 에지 링(14), 및 웨이퍼 W를 소망의 온도로 냉각할 수 있다.
정전 척(13)은, 하부 전극(12) 상에 마련되어 있다. 일례에서는, 정전 척(13)은, 웨이퍼 W와 에지 링(14)의 양쪽 모두를 정전력에 의해 흡착 유지 가능하게 구성된 부재이다. 정전 척(13)은, 주연부의 상면에 비해 중앙부의 상면이 높게 형성되어 있다. 정전 척(13)의 중앙부의 상면은, 웨이퍼 W가 탑재되는 웨이퍼 탑재면이 되고, 일례에서는, 정전 척(13)의 주연부의 상면은, 에지 링(14)이 탑재되는 에지 링 탑재면이 된다.
일례에서는, 정전 척(13)의 내부에 있어서 중앙부에는, 웨이퍼 W를 흡착 유지하기 위한 제 1 전극(16a)이 마련되어 있다. 정전 척(13)의 내부에 있어서 주연부에는, 에지 링(14)을 흡착 유지하기 위한 제 2 전극(16b)이 마련되어 있다. 정전 척(13)은, 절연 재료로 이루어지는 절연재의 사이에 전극(16a, 16b)을 사이에 둔 구성을 갖는다.
제 1 전극(16a)에는, 직류 전원(도시하지 않음)으로부터의 직류 전압이 인가된다. 이것에 의해 생기는 정전력에 의해, 정전 척(13)의 중앙부의 상면에 웨이퍼 W가 흡착 유지된다. 마찬가지로, 제 2 전극(16b)에는, 직류 전원(도시하지 않음)으로부터의 직류 전압이 인가된다. 일례에서는, 이것에 의해 생기는 정전력에 의해, 정전 척(13)의 주연부의 상면에 에지 링(14)이 흡착 유지된다.
또, 본 실시형태에 있어서, 제 1 전극(16a)이 마련되는 정전 척(13)의 중앙부와, 제 2 전극(16b)이 마련되는 주연부는 일체로 되고 있지만, 이들 중앙부와 주연부는 별체여도 좋다. 또, 제 1 전극(16a) 및 제 2 전극(16b)은, 모두 단극이어도 좋고, 쌍극이어도 좋다.
또, 본 실시형태에 있어서 에지 링(14)은, 제 2 전극(16b)에 직류 전압을 인가하는 것에 의해 정전 척(13)에 정전 흡착되지만, 에지 링(14)의 유지 방법은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 흡착 시트를 이용하여 에지 링(14)을 흡착 유지해도 좋고, 에지 링(14)을 클램프하여 유지해도 좋다. 또는, 에지 링(14)의 자체 무게에 의해 에지 링(14)이 유지되어도 좋다.
에지 링(14)은, 정전 척(13)의 중앙부의 상면에 탑재된 웨이퍼 W를 둘러싸도록 배치되는, 고리 형상 부재이다. 에지 링(14)은, 에칭의 균일성을 향상시키기 위해 마련된다. 이 때문에, 에지 링(14)은, 에칭에 따라 적당히 선택되는 재료로 구성되어 있고, 도전성을 갖고, 예를 들면 Si나 SiC로 구성될 수 있다.
이상과 같이 구성된 스테이지(11)는, 챔버(10)의 저부에 마련된 대략 원통 형상의 지지 부재(17)에 체결된다. 지지 부재(17)는, 예를 들면 세라믹이나 석영 등의 절연체에 의해 구성된다.
스테이지(11)의 위쪽에는, 스테이지(11)와 대향하도록, 샤워 헤드(20)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(20)는, 처리 공간 S에 접하여 배치되는 전극판(21), 및 전극판(21)의 위쪽에 마련되는 전극 지지체(22)를 갖고 있다. 전극판(21)은, 하부 전극(12)과 한 쌍의 상부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바와 같이 제 1 고주파 전원(50)이 하부 전극(12)에 전기적으로 결합되어 있는 경우에는, 샤워 헤드(20)는, 접지 전위에 접속된다. 또, 샤워 헤드(20)는, 절연성 차폐 부재(23)를 거쳐, 챔버(10)의 상부(천정면)에 지지되어 있다.
전극판(21)에는, 후술의 가스 확산실(22a)로부터 보내지는 처리 가스를 처리 공간 S에 공급하기 위한 복수의 가스 분출구(21a)가 형성되어 있다. 전극판(21)은, 예를 들면, 발생하는 줄열(Joule's heat)이 적은 낮은 전기 저항율을 갖는 도전체 또는 반도체로 구성된다.
전극 지지체(22)는, 전극판(21)을 착탈 자유롭게 지지한다. 전극 지지체(22)는, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 재료의 표면에 내플라즈마성을 갖는 막이 형성된 구성을 갖고 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막, 또는, 산화 이트륨 등의 세라믹제의 막일 수 있다. 전극 지지체(22)의 내부에는, 가스 확산실(22a)이 형성되어 있다. 가스 확산실(22a)로부터는, 가스 분출구(21a)에 연통하는 복수의 가스 유통공(22b)이 형성되어 있다. 또, 가스 확산실(22a)에는, 후술하는 가스 공급관(33)에 접속되는 가스 도입공(22c)이 형성되어 있다.
또, 전극 지지체(22)에는, 가스 확산실(22a)에 처리 가스를 공급하는 가스 공급원군(30)이, 유량 제어 기기군(31), 밸브군(32), 가스 공급관(33), 및 가스 도입공(22c)을 거쳐 접속되어 있다.
가스 공급원군(30)은, 에칭에 필요한 복수 종의 가스 공급원을 갖고 있다. 유량 제어 기기군(31)은 복수의 유량 제어기를 포함하고, 밸브군(32)는 복수의 밸브를 포함하고 있다. 유량 제어 기기군(31)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로우 콘트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 에칭 장치(1)에 있어서는, 가스 공급원군(30)으로부터 선택된 하나 이상의 가스 공급원으로부터의 처리 가스가, 유량 제어 기기군(31), 밸브군(32), 가스 공급관(33), 및 가스 도입공(22c)을 거쳐 가스 확산실(22a)에 공급된다. 그리고, 가스 확산실(22a)에 공급된 처리 가스는, 가스 유통공(22b) 및 가스 분출구(21a)를 거쳐, 처리 공간 S 내에 샤워장에 분산되어 공급된다.
챔버(10)의 저부로서, 챔버(10)의 내벽과 지지 부재(17) 사이에는, 베플판(40)이 마련되어 있다. 베플판(40)은, 예를 들면 알루미늄재에 산화 이트륨 등의 세라믹을 피복하는 것에 의해 구성된다. 베플판(40)에는, 복수의 관통공이 형성되어 있다. 처리 공간 S는 당해 베플판(40)을 거쳐 배기구(41)에 연통되어 있다. 배기구(41)에는 예를 들면 진공 펌프 등의 배기 장치(42)가 접속되고, 당해 배기 장치(42)에 의해 처리 공간 S 내를 감압 가능하게 구성되어 있다.
또, 챔버(10)의 측벽에는 웨이퍼 W의 반입출구(43)이 형성되고, 당해 반입출구(43)는 게이트 밸브(44)에 의해 개폐 가능해지고 있다.
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 에칭 장치(1)는, 소스 RF 전원으로서의 제 1 고주파 전원(50), 바이어스 RF 전원으로서의 제 2 고주파 전원(51), 및 정합기(52)를 더 갖고 있다. 제 1 고주파 전원(50)과 제 2 고주파 전원(51)은, 정합기(52)를 거쳐 하부 전극(12)에 결합되어 있다.
제 1 고주파 전원(50)은, 플라즈마 발생용의 소스 RF 전력인 고주파 전력 HF를 발생하여, 당해 고주파 전력 HF를 하부 전극(12)에 공급한다. 고주파 전력 HF는, 27MHz~100MHz의 범위 내의 주파수여도 좋고, 일례에 있어서는 40MHz이다. 제 1 고주파 전원(50)은, 정합기(52)의 제 1 정합 회로(53)를 거쳐, 하부 전극(12)에 결합되어 있다. 제 1 정합 회로(53)는, 제 1 고주파 전원(50)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(12)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 또, 제 1 고주파 전원(50)은, 하부 전극(12)에 전기적으로 결합되어 있지 않아도 좋고, 제 1 정합 회로(53)를 거쳐 상부 전극인 샤워 헤드(20)에 결합되어 있어도 좋다. 또, 제 1 고주파 전원(50)을 대신하여, 고주파 전력 이외의 펄스 전압을 하부 전극(12)에 인가하도록 구성된 펄스 전원을 이용해도 좋다. 이 펄스 전원은, 후술하는 제 2 고주파 전원(51)을 대신하여 이용되는 펄스 전원과 마찬가지이다.
제 2 고주파 전원(51)은, 웨이퍼 W에 이온을 끌어들이기 위한 바이어스 RF 전력인 고주파 전력 LF를 발생하여, 당해 고주파 전력 LF를 하부 전극(12)에 공급한다. 고주파 전력 LF는, 400kHz~13.56MHz의 범위 내의 주파수여도 좋고, 일례에 있어서는 400kHz이다. 제 2 고주파 전원(51)은, 정합기(52)의 제 2 정합 회로(54)를 거쳐, 하부 전극(12)에 결합되어 있다. 제 2 정합 회로(54)는, 제 2 고주파 전원(51)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(12)측)의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로이다. 또, 제 2 고주파 전원(51)을 대신하여, 고주파 전력 이외의 펄스 전압을 하부 전극(12)에 인가하도록 구성된 펄스 전원을 이용해도 좋다. 여기서, 펄스 전압이란, 전압의 크기가 주기적으로 변화하는 펄스 형상의 전압이다. 펄스 전원은, 직류 전원이어도 좋다. 펄스 전원은, 전원 자체가 펄스 전압을 인가하도록 구성되어도 좋고, 하류 측에 전압을 펄스화하는 디바이스를 구비하도록 구성되어도 좋다. 일례에서는, 펄스 전압은, 웨이퍼 W에 음의 전위가 생기도록 하부 전극(12)에 인가된다. 펄스 전압은, 직사각형파여도 좋고, 삼각파여도 좋고, 임펄스여도 좋고, 또는 그 외의 파형을 갖고 있어도 좋다. 펄스 전압의 주파수(펄스 주파수)는, 100kHz~2MHz의 범위 내의 주파수여도 좋다. 또, 상기 고주파 전력 LF 또는 펄스 전압은, 정전 척(13)의 내부에 마련된 바이어스 전극에 공급 또는 인가되어도 좋다.
에칭 장치(1)는, 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)를 더 갖고 있다. 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)는, 에지 링(14)측에서부터 이 순서로 배치되어 있다. 제 2 가변 수동 소자(61)는, 접지 전위에 접속되어 있다. 즉, 제 2 가변 수동 소자(61)는, 제 1 고주파 전원(50)과 제 2 고주파 전원(51)의 각각에 접속되어 있지 않다.
일례에 있어서는, 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)의 적어도 한쪽은, 임피던스가 가변으로 구성되어 있다. 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)는, 예를 들면 코일(인덕터) 또는 콘덴서(캐패시터) 중 어느 하나여도 좋다. 또, 코일, 콘덴서에 한정하지 않고, 다이오드 등의 소자 등 가변 임피던스 소자이면 어떠한 것이어도 마찬가지의 기능을 달성할 수 있다. 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)의 수나 위치도, 당업자가 적당히 설계할 수 있다. 또한 소자 자체가 가변일 필요는 없고, 예를 들면, 임피던스가 고정치인 소자를 복수 구비하고, 전환 회로를 이용하여 고정치의 소자의 조합을 전환하는 것으로 임피던스를 가변해도 좋다. 또, 이들 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)의 회로 구성은 각각, 당업자가 적당히 설계할 수 있다.
도 1, 도 2a 및 도 2b에 나타내는 바와 같이, 에칭 장치(1)는, 에지 링(14)을 세로 방향으로 이동시키는 구동 장치(70)를 더 갖고 있다. 구동 장치(70)는, 에지 링(14)을 지지하여 세로 방향으로 이동하는 리프터 핀(71), 및 리프터 핀(71)을 세로 방향으로 이동시키는 구동원(72)을 갖고 있다.
리프터 핀(71)은, 에지 링(14)의 하면으로부터 세로 방향으로 연장되고, 정전 척(13), 하부 전극(12), 지지 부재(17), 및 챔버(10)의 저부를 관통하여 마련되어 있다. 리프터 핀(71)과 챔버(10) 사이는, 챔버(10)의 내부를 밀폐하기 위해서 실링되어 있다. 리프터 핀(71)은, 적어도 표면이 절연 재료로 형성되어도 좋다.
구동원(72)은, 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 구동원(72)은, 예를 들면 모터를 내장하고, 리프터 핀(71)을 세로 방향으로 이동시킨다. 즉 구동 장치(70)에 의해, 에지 링(14)은, 도 2a에 나타내는 바와 같이 정전 척(13)에 탑재된 상태와, 도 2b에 나타내는 바와 같이 정전 척(13)으로부터 이간한 상태의 사이에서, 세로 방향으로 이동 자유롭게 구성되어 있다.
이상의 에칭 장치(1)에는, 제어부(100)가 마련되어 있다. 제어부(100)는, 예를 들면 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터이며, 프로그램 저장부(도시하지 않음)를 갖고 있다. 프로그램 저장부에는, 에칭 장치(1)에 있어서의 에칭을 제어하는 프로그램이 저장되어 있다. 또, 상기 프로그램은, 컴퓨터에 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것이며, 당해 기억 매체로부터 제어부(100)에 설치된 것이어도 좋다. 또, 상기 기억 매체는, 일시적인 것이어도 비일시적인 것이어도 좋다.
＜에칭 방법＞
다음에, 이상과 같이 구성된 에칭 장치(1)를 이용하여 행해지는 에칭에 대해 설명한다.
먼저, 챔버(10)의 내부에 웨이퍼 W를 반입하고, 정전 척(13) 상에 웨이퍼 W를 탑재한다. 그 후, 정전 척(13)의 제 1 전극(16a)에 직류 전압을 인가하는 것에 의해, 웨이퍼 W는 쿨롱력에 의해 정전 척(13)에 정전 흡착되고, 유지된다. 또, 웨이퍼 W의 반입 후, 배기 장치(42)에 의해 챔버(10)의 내부를 소망의 진공도까지 감압한다.
다음에, 가스 공급원군(30)으로부터 샤워 헤드(20)을 거쳐 처리 공간 S에 처리 가스를 공급한다. 또, 제 1 고주파 전원(50)에 의해 플라즈마 생성용의 고주파 전력 HF를 하부 전극(12)에 공급하고, 처리 가스를 여기시켜, 플라즈마를 생성한다. 이 때, 제 2 고주파 전원(51)에 의해 이온 인입용의 고주파 전력 LF를 공급해도 좋다. 그리고, 생성된 플라즈마의 작용에 의해, 웨이퍼 W에 에칭이 실시된다.
에칭을 종료할 때에는, 먼저, 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 고주파 전력 HF의 공급 및 가스 공급원군(30)에 의한 처리 가스의 공급을 정지한다. 또, 에칭 중에 고주파 전력 LF를 공급하고 있었을 경우에는, 당해 고주파 전력 LF의 공급도 정지한다. 그 다음에, 웨이퍼 W의 이면으로의 전열 가스의 공급을 정지하고, 정전 척(13)에 의한 웨이퍼 W의 흡착 유지를 정지한다.
그 후, 챔버(10)로부터 웨이퍼 W를 반출하여, 웨이퍼 W에 대한 일련의 에칭이 종료한다.
또, 에칭에 있어서는, 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 고주파 전력 HF를 사용하지 않고, 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 고주파 전력 LF만을 이용하여, 플라즈마를 생성하는 경우도 있다.
＜틸트 각도 제어 방법＞
다음에, 상술한 에칭에 있어서, 틸트 각도를 제어하는 방법에 대해 설명한다. 틸트 각도는, 웨이퍼 W의 에지 영역에 있어서, 에칭에 의해 형성되는 오목부의 웨이퍼 W의 두께 방향에 대한 기울기(각도)이다. 틸트 각도는, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 세로 방향에 대한 기울기(이온의 입사 각도)와 거의 동일한 각도가 된다. 또, 이하의 설명에서는, 웨이퍼 W의 두께 방향(세로 방향)에 대해서 지름 방향 안쪽(중심측)의 방향을 이너측이라고 하고, 웨이퍼 W의 두께 방향에 대해서 지름 방향 바깥쪽의 방향을 아우터측이라고 한다.
도 3a 및 도 3b는, 에지 링의 소모에 의한 시스의 형상의 변화 및 이온의 입사 방향의 기울기의 발생을 나타내는 설명도이다. 도 3a에 있어서 실선으로 나타나는 에지 링(14)은, 그 소모가 없는 상태의 에지 링(14)을 나타내고 있다. 점선으로 나타나는 에지 링(14)은, 그 소모가 생겨 두께가 감소한 에지 링(14)을 나타내고 있다. 또, 도 3a에 있어서 실선으로 나타나는 시스 SH는, 에지 링(14)이 소모되고 있지 않는 상태에 있을 때의, 시스 SH의 형상을 나타내고 있다. 점선으로 나타나는 시스 SH는, 에지 링(14)이 소모된 상태에 있을 때의, 시스 SH의 형상을 나타내고 있다. 또한 도 3a에 있어서 화살표는, 에지 링(14)이 소모된 상태에 있을 때의, 이온의 입사 방향을 나타내고 있다.
도 3a에 나타내는 바와 같이 일례에 있어서는, 에지 링(14)이 소모되고 있지 않는 상태에 있는 경우, 시스 SH의 형상은, 웨이퍼 W 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서 평평하게 유지되어 있다. 따라서, 웨이퍼 W의 전면에 대략 수직인 방향(세로 방향)으로 이온이 입사한다. 따라서, 틸트 각도는 0(영)도로 된다.
한편, 에지 링(14)이 소모되고, 그 두께가 감소하면, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 SH의 두께가 작아지고, 당해 시스 SH의 형상이 아래쪽 볼록 형상으로 변화한다. 그 결과, 웨이퍼 W의 에지 영역에 대한 이온의 입사 방향이 세로 방향에 대해서 경사진다. 이하의 설명에서는, 이온의 입사 방향이 세로 방향에 대해 지름 방향 안쪽(중심측)으로 경사진 경우에, 에칭에 의해 형성되는 오목부가 이너측에 경사지는 현상을, 이너 틸트(Inner　Tilt)라고 한다. 도 3b에서는, 이온의 입사 방향은, 이너측에 각도 θ1만큼 경사지고 있고, 오목부도 이너측에 θ1만큼 경사지고 있다. 이너 틸트가 발생하는 원인은, 상술한 에지 링(14)의 소모로 한정되지 않는다. 예를 들면, 에지 링(14)에 발생하는 바이어스 전압이 웨이퍼 W측의 전압에 비해 낮은 경우에는, 초기 상태에서 이너 틸트로 된다. 또 예를 들면, 에지 링(14)의 초기 상태에 있어서 의도적으로 이너 틸트로 되도록 조정하고, 후술하는 구동 장치(70)의 구동량의 조정에 의해 틸트 각도를 보정하는 경우도 있다.
또, 도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W의 중앙 영역에 대해, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 SH의 두께가 커지고, 당해 시스 SH의 형상이 위쪽 볼록 형상으로 되는 경우도 있을 수 있다. 예를 들면, 에지 링(14)에 발생하는 바이어스 전압이 높은 경우, 시스 SH의 형상이 위쪽 볼록 형상으로 될 수 있다. 도 4a에 있어서 화살표는, 이온의 입사 방향을 나타내고 있다. 이하의 설명에서는, 이온의 입사 방향이 세로 방향에 대해서 지름 방향 바깥쪽에 경사진 경우에, 에칭에 의해 형성되는 오목부가 아우터측에 경사지는 현상을, 아우터 틸트(Outer　Tilt)라고 한다. 도 4b에서는, 이온의 입사 방향은, 아우터측에 각도 θ2만큼 경사지고 있고, 오목부도 아우터측에 θ2만큼 경사지고 있다.
본 실시형태의 에칭 장치(1)에서는, 틸트 각도를 제어한다. 구체적으로, 틸트 각도의 제어는, 적어도 구동 장치(70)의 구동원(72)의 구동량(에지 링(14)의 구동량), 또는 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하여, 이온의 입사 각도를 제어하는 것에 의해 행한다. 또, 이하의 실시형태에서는, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하는 경우에 대해 설명하지만, 제 1 가변 수동 소자(60)의 임피던스를 조정해도 좋고, 가변 수동 소자(60, 61)의 양쪽의 임피던스를 조정해도 좋다.
［구동량의 조정］
먼저, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하는 경우에 대해 설명한다. 도 5는, 구동 장치(70)의 구동량과 틸트 각도의 보정 각도(이하, 「틸트 보정 각도」라고 함)의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 5의 세로축은 틸트 보정 각도를 나타내고, 가로축은 구동 장치(70)의 구동량을 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(70)의 구동량을 크게 하면, 틸트 보정 각도는 커진다.
제어부(100)는, 예를 들면 미리 정해진 함수 또는 테이블을 이용하여 에칭의 프로세스 조건(예를 들면 처리 시간)으로부터 추정되는 에지 링(14)의 소모량(에지 링(14)의 두께의 초기치로부터의 감소량)으로부터, 구동 장치(70)의 구동량을 설정한다. 즉, 제어부(100)는, 에지 링(14)의 소모량을 상기 함수에 입력하거나, 에지 링(14)의 소모량을 이용하여 상기 테이블을 참조하는 것에 의해, 구동 장치(70)의 구동량을 결정한다.
또, 에지 링(14)의 소모량은, 웨이퍼 W의 에칭 시간, 웨이퍼 W의 처리 매수, 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 두께, 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 질량의 변화, 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 주변의 전기적 특성(예를 들면 에지 링(14)의 주변의 임의의 점의 전압, 전류치)의 변화, 또는 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 전기적 특성(예를 들면 에지 링(14)의 저항치)의 변화 등에 근거하여, 추정되어도 좋다. 또, 에지 링(14)의 소모량과는 관계없이, 웨이퍼 W의 에칭 시간이나 웨이퍼 W의 처리 매수에 따라, 구동 장치(70)의 구동량을 크게 해도 좋다. 또한 고주파 전력에 의해 가중치 부여한 웨이퍼 W의 에칭 시간이나 웨이퍼 W의 처리 매수에 따라, 구동 장치(70)의 구동량을 크게 해도 좋다.
이상과 같이 구동 장치(70)의 구동량을 조정하여, 틸트 각도를 제어하는 구체적인 방법에 대해 설명한다. 먼저, 에지 링(14)을 정전 척(13) 상에 설치한다. 이 때, 예를 들면, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 형상이 평평하게 되고, 틸트 각도가 0(영)도로 되어 있다.
다음에, 웨이퍼 W에 대해서 에칭을 행한다. 에칭이 실시되는 시간의 경과에 따라, 에지 링(14)이 소모되고, 그 두께가 감소한다. 그렇게 하면, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 W의 에지 영역 및 에지 링(14)의 위쪽에 있어서, 시스 SH의 두께가 작아지고, 틸트 각도가 이너측으로 변화한다.
그래서, 구동 장치(70)의 구동량을 조정한다. 구체적으로는, 에지 링(14)의 소모량에 따라, 구동 장치(70)의 구동량을 크게 하여, 에지 링(14)을 상승시킨다. 그렇게 하면, 도 5에 나타낸 바와 같이 틸트 보정 각도가 커지고, 이너측에 경사진 틸트 각도를 아우터측으로 변화시킬 수 있다. 즉, 에지 링(14) 및 웨이퍼 W의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상이 제어되어, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기가 저감되고, 틸트 각도가 제어된다. 그리고, 상술한 바와 같이 제어부(100)에서 설정된 구동량에 근거하여 에지 링(14)을 상승시키면, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 당해 틸트 각도를 0(영)도로 보정할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 W의 전 영역에 걸쳐서, 당해 웨이퍼 W의 두께 방향으로 대략 평행한 오목부가 형성된다.
［임피던스의 조정］
다음에, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하는 경우에 대해 설명한다. 도 6은, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스와 틸트 보정 각도의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 6의 세로축은 틸트 보정 각도를 나타내고, 가로축은 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 크게 하면, 틸트 보정 각도는 커진다. 또, 도 6에 나타내는 예에서는, 임피던스를 크게 하는 것에 의해, 틸트 보정 각도를 크게 하고 있지만, 제 2 가변 수동 소자(61)의 구성에 따라서는, 임피던스를 크게 하는 것에 의해, 틸트 보정 각도를 작게 하는 것도 가능하다. 임피던스와 틸트 보정 각도의 관계성은, 제 2 가변 수동 소자(61)의 설계에 의존하기 때문에, 한정되는 것은 아니다.
제어부(100)는, 상술한 구동 장치(70)의 구동량의 설정과 마찬가지로, 에지 링(14)의 소모량으로부터, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 설정한다. 그리고 제어부(100)는, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 변경하는 것으로, 에지 링(14)에 발생하는 전압을 변경한다.
에칭 장치(1)에서는, 에지 링(14)이 소모되면, 제어부(100)에서 설정된 임피던스에 제 2 가변 수동 소자(61)를 제어한다. 이것에 의해, 에지 링(14) 및 웨이퍼 W의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상이 제어되어, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기가 저감되고, 틸트 각도가 제어된다. 그렇게 하면, 도 6과 같이, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 0(영)도로 할 수 있다.
［구동량과 임피던스의 조정］
다음에, 구동 장치(70)의 구동량과 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조합하여 조정하는 경우에 대해 설명한다. 도 7은, 구동 장치(70)의 구동량, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스, 및 틸트 보정 각도의 관계를 나타내는 설명도이다. 도 7의 세로축은 틸트 보정 각도를 나타내고, 가로축은 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 나타내고 있다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 먼저, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하고, 틸트 각도를 보정한다. 다음에, 임피던스가 미리 정해진 값, 예를 들면 상한치에 이르면, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하고, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 0(영)도로 한다. 이러한 경우, 임피던스의 조정과 구동량의 조정의 회수를 줄일 수가 있고, 틸트 각도 제어의 운용을 단순화할 수 있다.
여기서, 임피던스의 조정에 의한 틸트 각도 보정의 분해능과, 구동량의 조정에 의한 틸트 각도 보정의 분해능은, 각각 제 2 가변 수동 소자(61)와 구동 장치(70)의 성능 등에 의존한다. 틸트 각도 보정의 분해능이란, 임피던스 또는 구동량의 1회의 조정에 있어서의 틸트 각도의 보정량이다. 그리고, 예를 들면 제 2 가변 수동 소자(61)의 분해능이 구동 장치(70)의 분해능보다 높은 경우, 본 실시형태에서는 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하여 틸트 각도를 보정하고 있는 만큼, 전체로서의 틸트 각도 보정의 분해능을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스의 조정과 구동 장치(70)의 구동량의 조정을 행함으로써, 틸트 각도의 조정 범위를 크게 할 수 있다. 따라서, 틸트 각도를 적절히 제어할 수 있고, 즉, 이온의 입사 방향을 적절히 조정할 수 있으므로, 에칭을 균일하게 행할 수 있다.
또, 예를 들면 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스만으로 틸트 각도를 제어하려고 하는 경우, 임피던스가 가변 수동 소자(61)의 제어 범위의 상한에 이르면, 에지 링(14)을 교환할 필요가 있었다. 이 점에 대해, 본 실시형태에서는, 구동 장치(70)의 구동량의 조정을 행함으로써, 에지 링(14)을 교환하는 일 없이, 틸트 각도의 조정 범위를 크게 할 수 있다. 따라서, 에지 링(14)의 교환 간격을 길게 하여, 그 교환 빈도를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 틸트 각도 제어의 운용을 단순화하면서, 틸트 각도 보정의 분해능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 틸트 각도 제어의 운용의 변형을 증가시킬 수 있다.
또, 도 7에 나타낸 예에 있어서는, 임피던스의 조정과 구동량의 조정을 각각 1회 행하여, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정했지만, 이들 임피던스의 조정과 구동량의 조정의 회수는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 임피던스의 조정과 구동량의 조정을 각각 복수회 행해도 좋다. 이러한 경우에도, 본 실시형태와 마찬가지의 효과를 누릴 수 있다.
또, 도 7 및 도 8에 나타낸 예에 있어서는, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스의 조정을 행한 후, 구동 장치(70)의 구동량의 조정을 행했지만, 이 순서는 반대라도 좋다. 이러한 경우, 먼저, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하고, 틸트 각도를 보정한다. 이 때, 구동 장치(70)의 구동량을 너무 크게 하면, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 방전이 생긴다. 따라서, 구동 장치(70)의 구동량에는 제한이 있다. 그래서 다음에, 구동량이 미리 정해진 값, 예를 들면 상한치에 이르면, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하고, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 0(영)도로 한다. 이러한 경우에도, 본 실시형태와 마찬가지의 효과를 누릴 수 있다.
또, 이상의 실시형태에서는, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스의 조정과 구동 장치(70)의 구동량의 조정을 개별적으로 행했지만, 임피던스의 조정과 구동량의 조정을 동시에 행해도 좋다.
＜다른 실시형태＞
여기서 상술한 바와 같이, 제 2 고주파 전원(51)으로부터 공급되는 고주파 전력(바이어스 RF 전력) LF의 주파수는 400kHz~13.56MHz이지만, 5MHz 이하가 보다 바람직하다. 에칭을 행할 때, 웨이퍼 W에 대해서 높은 종횡비(aspect ratio)의 에칭을 행하는 경우, 에칭 후의 패턴의 수직 형상을 실현하기 위해서는, 높은 이온 에너지가 필요하게 된다. 그래서, 본 발명자들이 열심히 검토한 결과, 고주파 전력 LF의 주파수를 5MHz 이하로 하는 것에 의해, 고주파 전계의 변화에 대한 이온의 추종성이 올라, 이온 에너지의 제어성이 향상되는 것을 알았다.
한편, 고주파 전력 LF의 주파수를 5MHz 이하의 저주파로 하면, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 가변으로 한 효과가 저하하는 경우가 있다. 즉, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스의 조정에 의한 틸트 각도의 제어성이 저하하는 경우가 있다. 예를 들면 도 2a 및 도 2b에 있어서, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)의 전기적인 접속이 비접촉 또는 용량 결합인 경우, 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정해도, 틸트 각도를 적절히 제어할 수 없다. 그래서 본 실시형태에서는, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 전기적으로 직접 접속한다.
에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 접속부를 거쳐 전기적으로 직접 접속된다. 에지 링(14)과 접속부는 접촉하고, 당해 접속부를 직류 전류가 도통한다. 이하, 접속부의 구조(이하, 「접촉 구조」라고 하는 경우가 있음)의 일례에 대해 설명한다.
도 9에 나타내는 바와 같이 도체로서의 접속부(200)는, 도전성 구조(201)와 도전성 탄성 부재(202)를 갖고 있다. 도전성 구조(201)는, 도전성 탄성 부재(202)를 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 접속한다. 구체적으로 도전성 구조(201)는, 그 일단이 제 2 가변 수동 소자(61)에 접속되고, 타단이 하부 전극(12)의 상면에서 노출되고, 도전성 탄성 부재(202)에 접촉한다.
도전성 탄성 부재(202)는, 예를 들면 에지 링(14)과 정전 척(13)의 사이에 형성된 공간에 마련된다. 도전성 탄성 부재(202)는, 도전성 구조(201)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 접촉한다. 또 도전성 탄성 부재(202)는, 예를 들면 금속 등의 도체로 이루어진다. 도전성 탄성 부재(202)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 도 10a~도 10f의 각각에 일례를 나타낸다. 또, 도 10a~도 10c는, 도전성 탄성 부재(202)로서, 탄성체를 이용한 예이다.
도 10a에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)에는, 세로 방향으로 힘이 가해진 판 스프링이 이용되어도 좋다. 도 10b에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)에는, 나선형으로 감기면서 수평 방향으로 연장되는 코일 스프링이 이용되어도 좋다. 도 10c에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)에는, 나선형으로 감기면서 세로 방향으로 연장되는 스프링이 이용되어도 좋다. 그리고, 이들 도전성 탄성 부재(202)는 탄성체이며, 세로 방향으로 탄성력이 작용한다. 이 탄성력에 의해, 도전성 탄성 부재(202)는 도전성 구조(201)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 소망의 접촉 압력으로 밀착하고, 도전성 구조(201)와 에지 링(14)이 전기적으로 접속된다.
도 10d에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)에는, 구동 기구(도시하지 않음)에 의해 세로 방향으로 이동하는 핀이 이용되어도 좋다. 이러한 경우, 도전성 탄성 부재(202)가 상승하는 것에 의해, 도전성 탄성 부재(202)는 도전성 구조(201)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 밀착한다. 그리고, 도전성 탄성 부재(202)의 세로 방향 이동시에 작용하는 압력을 조정하는 것으로, 도전성 탄성 부재(202)는 도전성 구조(201)와 에지 링(14)의 하면의 각각에, 소망의 접촉 압력으로 밀착한다.
도 10e에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)에는, 도전성 구조(201)와 에지 링(14)을 접속하는 와이어가 이용되어도 좋다. 와이어는, 그 일단이 도전성 구조(201)에 접합되고, 타단이 에지 링(14)의 하면에 접합된다. 이 와이어의 접합은, 도전성 구조(201) 또는 에지 링(14)의 하면과 옴 접촉(ohmic contact)이 되면 좋고, 일례로서 와이어는 용접 또는 압착된다. 그리고, 이와 같이 도전성 탄성 부재(202)에 와이어를 이용한 경우, 도전성 탄성 부재(202)는 도전성 구조(201)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 접촉하고, 도전성 구조(201)와 에지 링(14)이 전기적으로 접속된다.
이상, 도 10a~도 10e에 나타낸 어느 도전성 탄성 부재(202)를 이용한 경우에도, 도 9에 나타낸 바와 같이 접속부(200)를 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 전기적으로 직접 접속할 수 있다. 따라서, 고주파 전력 LF의 주파수를 5MHz 이하의 저주파로 할 수 있고, 이온 에너지의 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하여 틸트 각도를 제어하는 경우에는, 접속부(200)를 마련한 만큼, 조정하는 구동량을 작게 억제할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 방전이 생기는 것을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 구동 장치(70)의 구동량과 제 2 가변 수동 소자(61)의 임피던스를 조정하는 것에 의해, 틸트 각도의 조정 범위를 크게 하여, 틸트 각도를 소망의 값으로 제어할 수 있다.
또, 이상의 실시형태에서는, 도전성 탄성 부재(202)로서, 도 10a에 나타낸 판 스프링, 도 10b에 나타낸 코일 스프링, 도 10c에 나타낸 스프링, 도 10d에 나타낸 핀, 도 10e에 나타낸 와이어를 예시했지만, 이것들을 조합하여 이용해도 좋다.
또, 이상의 실시형태의 접속부(200)에 있어서, 도 10f에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)와 접속부(200)의 도전성 탄성 부재(202)와 에지 링(14) 사이에는, 도전막(203)이 마련되어 있어도 좋다. 도전막(203)에는, 예를 들면 금속막이 이용된다. 도전막(203)은, 에지 링(14)의 하면에 있어서 적어도 도전성 탄성 부재(202)가 접촉하는 부분에 마련된다. 도전막(203)은 에지 링(14)의 하면 전면에 마련되어도 좋고, 또는 복수의 도전막(203)이 전체로 고리 형상에 가까운 형상으로 마련되어 있어도 좋다. 어느 경우에도, 도전막(203)에 의해, 도전성 탄성 부재(202)의 접촉에 의한 저항을 억제할 수 있고, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 적절히 접속할 수 있다.
이상의 실시형태의 접속부(200)는, 구동 장치(70)에 의해 에지 링(14)을 상승시켰을 때, 도전성 탄성 부재(202)가 플라즈마로부터 보호되는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 도 11a~도 11g는 각각, 도전성 탄성 부재(202)의 플라즈마 대책의 일례를 나타낸다.
도 11a에 나타내는 바와 같이 에지 링(14)의 하면에, 당해 하면에서 아래쪽으로 돌기하는 돌기부(14a, 14b)를 마련해도 좋다. 도시의 예에 있어서는, 돌기부(14a)는 도전성 탄성 부재(202)의 지름 방향 안쪽에 마련되고, 돌기부(14b)는 도전성 탄성 부재(202)의 지름 방향 바깥쪽에 마련된다. 즉, 도전성 탄성 부재(202)는, 돌기부(14a, 14b)로 형성되는 오목부에 마련된다. 이러한 경우, 돌기부(14a, 14b)에 의해, 플라즈마가 도전성 탄성 부재(202)쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
또, 도 11a의 예에 있어서는, 에지 링(14)의 하면에 돌기부(14a, 14b)를 마련했지만, 플라즈마가 돌아들어가는 것을 억제하는 형상은 이것으로 한정되지 않고, 에칭 장치(1)에 따라 결정하면 좋다. 또, 에지 링(14)이 구동 장치(70)에 의해 적절히 세로 방향으로 이동할 수 있도록, 에지 링(14)의 형상을 결정하면 좋다.
도 11b에 나타내는 바와 같이 에지 링(14)과 정전 척(13)의 사이에 있어서 도전성 탄성 부재(202)의 안쪽에, 추가 에지 링(210)을 마련해도 좋다. 추가 에지 링(210)은, 절연 재료로 형성된다. 추가 에지 링(210)은, 하부 전극(12)과는 별체로서 마련되고, 예를 들면 원형 고리 형상을 갖고 있다. 이러한 경우, 추가 에지 링(210)에 의해, 플라즈마가 도전성 탄성 부재(202)쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
도 11c에 나타내는 바와 같이, 도 11a에 나타낸 에지 링(14)의 돌기부(14a)와, 도 11b에 나타낸 추가 에지 링(210)을 양쪽 모두 마련해도 좋다. 이러한 경우, 돌기부(14a)와 추가 에지 링(210)에 의해, 플라즈마가 돌아들어가는 것을 더 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
도 11d에 나타내는 바와 같이, 도 11a에 나타낸 에지 링(14)의 돌기부(14a, 14b)와, 도 11b에 나타낸 추가 에지 링(210)을 모두 마련해도 좋다. 도전성 탄성 부재(202)는, 돌기부(14b)와 접촉한다. 또, 추가 에지 링(210)은, 돌기부(14a, 14b)의 사이에 마련된다. 이러한 경우, 돌기부(14a, 14b)와 추가 에지 링(210)에 의해 미로 구조가 형성되고, 플라즈마가 돌아들어가는 것을 더 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
도 11e에 나타내는 바와 같이 에지 링(14)을, 상부 에지 링(140)과 하부 에지 링(141)으로 분할해도 좋다. 상부 에지 링(140)은 본 개시에 있어서의 에지 링에 상당하고, 하부 에지 링(141)은 본 개시에 있어서의 추가 에지 링에 상당한다. 상부 에지 링(140)은, 구동 장치(70)에 의해 세로 방향으로 이동 자유롭게 구성되어 있다. 하부 에지 링(141)은 세로 방향으로 이동하지 않는다. 도전성 탄성 부재(202)는, 상부 에지 링(140)의 하면과 하부 에지 링(141)의 상면에 접촉하여 마련되어 있다. 도전성 구조(201)는, 하부 에지 링(141)에 접속되어 있다. 이러한 경우, 상부 에지 링(140)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 도전성 탄성 부재(202), 하부 에지 링(141), 및 도전성 구조(201)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다.
상부 에지 링(140)의 하면에 있어서 최외주부에는, 당해 하면에서 아래쪽으로 돌기하는 돌기부(140a)가 마련되어 있다. 하부 에지 링(141)의 상면에 있어서 최내주부에는, 당해 상면으로부터 위쪽으로 돌기하는 돌기부(141a)가 마련되어 있다. 이러한 경우, 돌기부(140a, 141a)에 의해, 플라즈마가 도전성 탄성 부재(202)쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
도 11f는, 도 11e의 변형예이다. 도 11e에 나타내는 예에 있어서, 도전성 구조(201)는 하부 에지 링(141)에 접속되어 있었지만, 도 11f에 나타내는 예에서는, 도전성 구조(201)의 일단은 하부 전극(12)의 상면에서 노출되고, 도전성 탄성 부재(220)에 접촉한다. 도전성 탄성 부재(220)는, 정전 척(13)의 지름 방향 바깥쪽에 하부 에지 링(141)의 하면과 하부 전극(12)의 상면 사이에 형성된 공간에 마련되어 있다. 즉, 도전성 탄성 부재(220)는, 하부 에지 링(141)의 하면과 도전성 구조(201)에 접촉한다. 이러한 경우, 상부 에지 링(140)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 도전성 탄성 부재(202), 하부 에지 링(141), 도전성 탄성 부재(220), 및 도전성 구조(201)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다. 그리고, 본 예에 있어서도, 돌기부(140a, 141a)에 의해, 플라즈마가 도전성 탄성 부재(202)쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
도 11g는, 도 11e의 변형예이다. 도 11e에 나타내는 예에 있어서, 도전성 탄성 부재(202)는 하부 에지 링(141)의 상면에 마련되어 있었지만, 도 11g에 나타내는 예에서는, 도전성 탄성 부재(202)는 하부 전극(12)의 상면에 마련되어 있다. 도전성 탄성 부재(202)는, 상부 에지 링(140)의 하면과 도전성 구조(201)에 접촉한다. 도전성 구조(201)는, 그 일단이 정전 척(13)의 상면에서 노출되고, 도전성 탄성 부재(202)에 접촉한다. 이러한 경우, 상부 에지 링(140)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 도전성 탄성 부재(202), 및 도전성 구조(201)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다. 그리고, 본 예에 있어서도, 돌기부(140a, 141a)에 의해, 플라즈마가 도전성 탄성 부재(202)쪽으로 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 도전성 탄성 부재(202)를 보호할 수 있다.
또, 이상의 실시형태에 있어서, 도 11a~도 11g에 나타낸 구성을 조합하여 이용해도 좋다. 또, 접속부(200)에 있어서, 도전성 탄성 부재(202)의 표면의 에지 링(14)과 접촉하는 부분 이외에, 내플라즈마 코팅을 실시해도 좋다. 이러한 경우, 도전성 탄성 부재(202)를 플라즈마로부터 보호할 수 있다.
다음에, 도전성 탄성 부재(202)의 평면시에 있어서의 배치에 대해 설명한다. 도 12a~도 12c는 각각, 도전성 탄성 부재(202)의 평면 배치의 일례를 나타낸다. 도 12a 및 도 12b에 나타내는 바와 같이, 접속부(200)는 도전성 탄성 부재(202)를 복수 구비하고, 복수의 도전성 탄성 부재(202)는 에지 링(14)과 동심원 상에 등간격으로 마련되어 있어도 좋다. 도 12a의 예에 있어서 도전성 탄성 부재(202)는 8개소에 마련되고, 도 12b에 있어서 도전성 탄성 부재(202)는 24개소에 마련되어 있다. 또, 도 12c에 나타내는 바와 같이 도전성 탄성 부재(202)는, 에지 링(14)과 동심원 상에 고리 형상으로 마련되어 있어도 좋다.
에칭을 균일하게 행하고, 시스의 형상을 균일하게 하는 관점(프로세스 균일화의 관점)으로부터는, 도 12c에 나타낸 바와 같이 에지 링(14)에 대해서 도전성 탄성 부재(202)를 고리 형상으로 마련하고, 에지 링(14)에 대한 접촉을 원주 상에서 균일하게 행하는 것이 바람직하다. 또, 마찬가지로 프로세스 균일화의 관점으로부터, 도 12a 및 도 12b에 나타내는 바와 같이 복수의 도전성 탄성 부재(202)를 마련하는 경우에도, 이들 복수의 도전성 탄성 부재(202)를 에지 링(14)의 둘레 방향으로 등간격으로 배치하고, 에지 링(14)에 대한 접촉점을 점대칭으로 마련하는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 도 12a의 예에 비해 도 12b의 예와 같이 도전성 탄성 부재(202)의 수를 많게 하여, 도 12c에 나타낸 바와 같이 고리 형상에 가깝게 하는 쪽이 좋다. 또, 도전성 탄성 부재(202)의 수는 특별히 한정되지 않지만, 대칭성을 확보하기 위해서는, 3개 이상이 바람직하고, 예를 들면 3개~36로 해도 좋다.
단, 장치 구성상, 다른 부재와의 간섭을 회피하기 위해, 도전성 탄성 부재(202)를 고리 형상으로 하거나, 도전성 탄성 부재(202)의 수를 많게 하는 것은 어려운 경우가 있다. 따라서, 도전성 탄성 부재(202)의 평면 배치는, 프로세스 균일화의 조건이나 장치 구성 상의 제약 조건 등을 감안하여, 적당히 설정해도 좋다.
다음에, 접속부(200)와, 제 1 가변 수동 소자(60) 및 제 2 가변 수동 소자(61)의 관계에 대해 설명한다. 도 13a~도 13c는 각각, 접속부(200), 제 1 가변 수동 소자(60) 및 제 2 가변 수동 소자(61)의 구성의 일례를 모식적으로 나타낸다.
도 13a에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 8개의 도전성 탄성 부재(202)에 대해서 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)가 각각 1개 마련되어 있는 경우, 접속부(200)는 중계 부재(230)를 더 갖고 있어도 좋다. 또, 도 13a에서는, 도 12a에 나타낸 접속부(200)에 있어서 중계 부재(230)를 마련한 경우에 대해 도시하지만, 도 12b 또는 도 12c 중 어느 것에 나타낸 접속부(200)에 있어서나 중계 부재(230)를 마련할 수 있다. 또, 중계 부재(230)는 복수 마련되어 있어도 좋다.
중계 부재(230)는, 도전성 탄성 부재(202)와 제 2 가변 수동 소자(61)의 사이의 도전성 구조(201)에 있어서, 에지 링(14)과 동심원 상에 고리 형상으로 마련되어 있다. 중계 부재(230)는, 도전성 탄성 부재(202)와 도전성 구조(201a)로 접속되어 있다. 즉, 중계 부재(230)로부터 8개의 도전성 구조(201a)가 평면시에 있어서 방사상으로 연장되고, 8개의 도전성 탄성 부재(202)의 각각에 접속된다. 또 중계 부재(230)는, 제 1 가변 수동 소자(60)를 거쳐 제 2 가변 수동 소자(61)와 도전성 구조(201b)로 접속되어 있다.
이러한 경우, 예를 들면 제 2 가변 수동 소자(61)가 에지 링(14)의 중심에 배치되어 있지 않은 경우여도, 중계 부재(230)에 있어서의 전기적 특성(임의의 전압, 전류치)을 원주 상에서 균일하게 행할 수 있고, 또한 8개의 도전성 탄성 부재(202)의 각각에 대한 전기적 특성을 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 에칭을 균일하게 행하고, 시스의 형상을 균일하게 할 수 있다.
도 13b에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 8개의 도전성 탄성 부재(202)에 대해서, 제 1 가변 수동 소자(60)가 복수, 예를 들면 8개 마련되고, 제 2 가변 수동 소자(61)가 1개 마련되어 있어도 좋다. 이와 같이 도전성 탄성 부재(202)의 수에 대해서, 제 1 가변 수동 소자(60)의 개수는 적당히 설정할 수 있다. 또, 도 13b의 예에 있어서도, 중계 부재(230)가 마련되어 있어도 좋다.
도 13c에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 8개의 도전성 탄성 부재(202)에 대해서, 제 1 가변 수동 소자(60)가 복수, 예를 들면 8개 마련되고, 제 2 가변 수동 소자(61)가 복수, 예를 들면 8개 마련되어 있어도 좋다. 이와 같이 도전성 탄성 부재(202)의 수에 대해서, 임피던스가 가변인 제 2 가변 수동 소자(61)의 개수는 적당히 설정할 수 있다. 도 13c의 예에 있어서도, 중계 부재(230)가 마련되어 있어도 좋다.
또, 임피던스가 가변인 제 2 가변 수동 소자(61)를 복수 마련하는 것으로, 복수의 도전성 탄성 부재(202)에 대해서 개별적으로 독립하여 전기적 특성을 제어하는 것이 가능해진다. 그 결과, 복수의 도전성 탄성 부재(202)의 각각에 대한 전기적 특성을 균일하게 할 수 있고, 프로세스의 균일성을 향상시킬 수 있다.
다음에, 에지 링(14)에 대한 접촉 구조로서, 상기 도 9, 도 10a~도 10f에 나타낸 예 이외의 예에 대해 설명한다. 도 14a~도 14d, 도 15a~도 15d는 각각, 접속부의 구성의 다른 예를 나타낸다.
도 14a~도 14d는 각각, 구동 장치(70)의 리프터 핀(300)이 절연 재료로 형성되고, 당해 리프터 핀(300)의 내부에 도체로서의 접속부(310)가 마련된 예이다.
도 14a에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(70)는, 상기 실시형태의 리프터 핀(71)을 대신하여, 리프터 핀(300)을 갖고 있어도 좋다. 리프터 핀(300)은, 에지 링(14)의 하면으로부터 세로 방향으로 연장되고, 정전 척(13), 하부 전극(12), 지지 부재(17), 및 챔버(10)의 저부를 관통하여 마련되어 있다. 리프터 핀(300)과 챔버(10) 사이는, 챔버(10)의 내부를 밀폐하기 위해서 실링되어 있다. 리프터 핀(300)은, 절연 재료로 형성된다. 또, 리프터 핀(300)은, 챔버(10)의 외부에 마련된 구동원(72)에 의해 세로 방향으로 이동 자유롭게 구성되어 있다.
리프터 핀(300)의 내부에는, 세로 방향으로 연장되는 도전성 와이어인 접속부(310)가 마련되어 있다. 접속부(310)는, 에지 링(14)과 리프터 핀(300)을 직접 접속하고, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 접속한다. 구체적으로 접속부(310)는, 그 일단이 제 2 가변 수동 소자(61)에 접속되고, 타단이 리프터 핀(300)의 상면에서 노출되고, 에지 링(14)의 하면에 접촉한다.
도 14b 및 도 14c에 나타내는 바와 같이, 리프터 핀(300)의 내부에 마련된 접속부(310)는, 도전성 구조(311)와 도전성 탄성 부재(312)를 갖고 있어도 좋다. 도전성 구조(311)는, 도전성 탄성 부재(312)를 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 접속한다. 구체적으로 도전성 구조(311)는, 그 일단이 제 2 가변 수동 소자(61)에 접속되고, 타단이 리프터 핀(300)의 내부의 상부 공간에서 노출되고, 도전성 탄성 부재(312)에 접촉한다.
도전성 탄성 부재(312)는, 리프터 핀(300)의 내부의 상부 공간에 마련된다. 도전성 탄성 부재(312)는, 도전성 구조(311)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 접촉한다. 또 도전성 탄성 부재(312)는, 예를 들면 금속 등의 도체로 이루어진다. 도전성 탄성 부재(312)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 도 14b에 나타내는 바와 같이 세로 방향으로 힘이 가해진 탄성을 갖는 판 스프링이 이용되어도 좋고, 도 14c에 나타내는 바와 같이 도전성 구조(311)와 에지 링(14)을 접속하는 와이어가 이용되어도 좋다. 또는, 도전성 탄성 부재(312)에는, 도 10b에 나타낸 코일 스프링, 도 10c에 나타낸 스프링, 도 10d에 나타낸 핀 등이 이용되어도 좋다. 이러한 경우, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 도전성 탄성 부재(312)와 도전성 구조(311)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다.
도 14d에 나타내는 바와 같이, 리프터 핀(300)은 상하면이 개구한 중공(中空)의 원통 형상을 갖고, 당해 리프터 핀(300)의 내부에 마련되는 접속부(310)는, 도전성 구조(제 1 도전성 구조)(311)와 도전성 탄성 부재(312)에 부가하여, 다른 도전성 구조(제 2 도전성 구조)(313)를 갖고 있어도 좋다. 도전성 구조(313)는, 리프터 핀(300)의 안쪽면에 마련된다. 도전성 구조(313)는, 예를 들면 금속막이어도 좋고, 금속제의 원통이어도 좋다.
도전성 구조(311)는, 도전성 구조(313)의 하단에 접속된다. 도전성 탄성 부재(312)는, 도전성 구조(313)의 상단에 접속된다. 이러한 경우, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 도전성 탄성 부재(312), 도전성 구조(313), 및 도전성 구조(311)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다.
이상, 도 14a~도 14d에 나타낸 어느 접속부(310)를 이용한 경우에도, 접속부(310)를 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 전기적으로 직접 접속할 수 있다. 따라서, 고주파 전력 LF의 주파수를 5MHz 이하의 저주파로 할 수 있고, 이온 에너지의 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 이상의 실시형태의 접속부(310)는, 절연 재료로 형성되는 리프터 핀(300)의 내부에 마련되어 있기 때문에, 플라즈마로부터 보호되는 구성을 갖지 않아도 좋다.
도 15a~도 15d는 각각, 구동 장치(70)의 리프터 핀(400)이 도전 재료로 형성되고, 당해 리프터 핀(400) 자체가 접속부를 구성하는 예이다.
도 15a에 나타내는 바와 같이, 구동 장치(70)는, 상기 실시형태의 리프터 핀(71, 300)을 대신하여, 리프터 핀(400)을 갖고 있어도 좋다. 리프터 핀(400)은, 에지 링(14)의 하면으로부터 세로 방향으로 연장되고, 정전 척(13), 하부 전극(12), 지지 부재(17), 및 챔버(10)의 저부를 관통하여 마련되어 있다. 리프터 핀(400)과 챔버(10)의 사이는, 챔버(10)의 내부를 밀폐하기 위해서 실링되어 있다. 리프터 핀(400)은, 도전 재료로 형성된다. 또, 리프터 핀(400)은, 챔버(10)의 외부에 마련된 구동원(72)에 의해 세로 방향으로 이동 자유롭게 구성되어 있다.
리프터 핀(400)의 하단에는, 도전성 구조(410)가 접속되어 있다. 도전성 구조(410)는, 제 2 가변 수동 소자(61)에 접속된다. 이러한 경우, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 리프터 핀(400)과 도전성 구조(410)를 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다.
상기 리프터 핀(400)은, 구동 장치(70)에 의해 에지 링(14)을 상승시켰을 때, 플라즈마로부터 보호되는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 도 15b~도 15c는 각각, 리프터 핀(400)의 플라즈마 대책의 일례를 나타낸다.
도 15b에 나타내는 바와 같이, 하부 전극(12)의 상면에 있어서 리프터 핀(400)의 안쪽에, 도 11b에 나타낸 추가 에지 링(210)을 마련해도 좋다. 이러한 경우, 추가 에지 링(210)에 의해, 플라즈마가 리프터 핀(400) 측에 돌아 들어가는 것을 억제할 수 있고, 리프터 핀(400)을 보호할 수 있다. 또, 플라즈마가 돌아들어가는 것을 억제하는 구성은 이것으로 한정되지 않고, 도 11a, 도 11c~도 11g 중 어느 구성을 적용해도 좋다.
도 15c에 나타내는 바와 같이, 리프터 핀(400)의 외측면에, 내플라즈마성을 갖는 절연 부재(401)를 마련해도 좋다. 절연 부재(401)는, 예를 들면 절연체의 막이어도 좋고, 절연체제의 원통이어도 좋다. 이러한 경우, 절연 부재(401)에 의해, 플라즈마로부터 리프터 핀(400)을 보호할 수 있다. 또, 도 15b의 구성에 있어서, 도 15c에 나타낸 절연 부재(401)를 더 마련해도 좋다.
이상, 도 15a~도 15c에 나타낸 어느 경우에도, 리프터 핀(400)을 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 전기적으로 직접 접속할 수 있다. 따라서, 고주파 전력 LF의 주파수를 5MHz 이하의 저주파로 할 수 있고, 이온 에너지의 제어성을 향상시킬 수 있다.
또, 도 15a~15c에서는 리프터 핀(400) 자체가 접속부를 구성하고 있었지만, 도 15d에 나타내는 바와 같이 리프터 핀(400)의 내부에, 도체로서의 접속부(420)를 더 마련해도 좋다. 접속부(420)는, 도전성 구조(421)와 도전성 탄성 부재(422)를 갖고 있어도 좋다. 도전성 구조(421)는, 도전성 탄성 부재(422)를 거쳐 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 접속한다. 구체적으로 도전성 구조(421)는, 그 일단이 제 2 가변 수동 소자(61)에 접속되고, 타단이 리프터 핀(400)의 내부의 상부 공간에서 노출되고, 도전성 탄성 부재(422)에 접촉한다. 또, 상기 도전성 구조(410)는, 도전성 구조(421)에 포함된다.
도전성 탄성 부재(422)는, 리프터 핀(400)의 내부의 상부 공간에 마련된다. 도전성 탄성 부재(422)는, 도전성 구조(421)와 에지 링(14)의 하면의 각각에 접촉한다. 또 도전성 탄성 부재(422)는, 예를 들면 금속 등의 도체로 이루어진다. 도전성 탄성 부재(422)의 구성은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 도 10a에 나타낸 세로 방향으로 힘이 가해진 판 스프링이 이용되어도 좋다. 또는, 도 10b에 나타낸 코일 스프링, 도 10c에 나타낸 스프링, 도 10d에 나타낸 핀, 도 10e에 나타낸 와이어 등이 이용되어도 좋다. 이러한 경우, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)는, 리프터 핀(400)에 부가하여, 도전성 탄성 부재(422)와 도전성 구조(421)을 거쳐, 전기적으로 직접 접속된다. 또, 리프터 핀(400)과 도전성 탄성 부재(422)의 접촉에 의한 저항을 억제할 수 있으므로, 에지 링(14)과 제 2 가변 수동 소자(61)를 더 적절히 접속할 수 있다.
＜다른 실시형태＞
이상의 실시형태의 에칭 장치(1)에 있어서, 도 16에 나타내는 바와 같이 직류(DC：Direct　Current) 전원(62), 전환 유닛(63), 제 1 RF 필터(64), 및 제 2 RF 필터(65)가 더 마련되어 있어도 좋다. 제 1 RF 필터(64)와 제 2 RF 필터(65)는 각각, 제 1 가변 수동 소자(60)와 제 2 가변 수동 소자(61)를 대신하여 마련된다. 제 1 RF 필터(64), 제 2 RF 필터(65), 전환 유닛(63), 및 직류 전원(62)은, 에지 링(14)측으로부터 이 순서로 배치되어 있다. 즉, 직류 전원(62)은, 전환 유닛(63), 제 2 RF 필터(65), 및 제 1 RF 필터(64)를 거쳐, 에지 링(14)에 전기적으로 접속되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 직류 전원(62)이 접지 전위에 접속된다.
직류 전원(62)은, 에지 링(14)에 인가되는 음극성의 직류 전압을 발생하는 전원이다. 또, 직류 전원(62)은, 가변 직류 전원이며, 직류 전압의 높낮이를 조정 가능하다.
전환 유닛(63)은, 에지 링(14)에 대한 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압의 인가를 정지 가능하게 구성되어 있다. 또, 전환 유닛(63)의 회로 구성은, 당업자가 적당히 설계할 수 있다.
제 1 RF 필터(64)와 제 2 RF 필터(65)는 각각, 고주파 전력을 감쇠하는 필터이다. 제 1 RF 필터(64)는, 예를 들면 제 1 고주파 전원(50)으로부터의 40MHz의 고주파 전력을 감쇠한다. 제 2 RF 필터(65)는, 예를 들면 제 2 고주파 전원(51)으로부터의 400kHz의 고주파 전력을 감쇠한다.
일례에 있어서는, 제 2 RF 필터(65)는, 임피던스가 가변으로 구성되어 있다. 즉, 제 2 RF 필터(65)는 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하고, 임피던스가 가변으로 되어 있다. 가변 수동 소자는, 예를 들면 코일(인덕터) 또는 콘덴서(캐패시터)의 어느 하나여도 좋다. 또, 코일, 콘덴서에 한정되지 않고, 다이오드 등의 소자 등 가변 임피던스 소자이면 어떠한 것이어도 마찬가지의 기능을 달성할 수 있다. 가변 수동 소자의 수나 위치도, 당업자가 적당히 설계할 수 있다. 또한 소자 자체가 가변일 필요는 없고, 예를 들면, 임피던스가 고정치인 소자를 복수 구비하고, 전환 회로를 이용하여 고정치의 소자의 조합을 전환하는 것에 의해 임피던스를 가변해도 좋다. 또, 이 제 2 RF 필터(65) 및 상기 제 1 RF 필터(64)의 회로 구성은 각각, 당업자가 적당히 설계할 수 있다.
또, 에칭 장치(1)는, 에지 링(14)의 자기 바이어스 전압(또는, 하부 전극(12) 또는 웨이퍼 W의 자기 바이어스 전압)을 측정하는 측정기(도시하지 않음)를 더 갖고 있어도 좋다. 또, 측정기의 구성은, 당업자가 적당히 설계할 수 있다.
다음에, 본 실시형태의 에칭 장치(1)를 이용하여, 틸트 각도를 제어하는 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 상기 실시형태에 있어서의 구동 장치(70)의 구동량의 조정과 제 2 RF 필터(65)의 임피던스의 조정에 부가하여, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압을 조정한다. 즉, 적어도 구동 장치(70)의 구동량, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스 및 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2개를 조정하여, 틸트 각도를 제어한다. 도 17과 도 18은 각각, 본 실시형태에 있어서의 틸트 각도의 제어 방법의 일례를 나타낸다.
도 17에 나타내는 예에 있어서는, 먼저, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스를 조정하여, 틸트 각도를 보정한다. 다음에, 임피던스가 미리 정해진 값, 예를 들면 상한치에 이르면, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압을 조정하고, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 0(영)도로 한다.
직류 전원(62)에서는, 에지 링(14)에 인가하는 직류 전압이, 자기 바이어스 전압 Vdc의 절대치와 설정치 ΔV의 합을 그 절대치로서 갖는 음극성의 전압, 즉,－(｜Vdc｜＋ΔV)로 설정된다. 자기 바이어스 전압 Vdc는, 웨이퍼 W의 자기 바이어스 전압이며, 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전력이 공급되고 있고, 또한, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압이 하부 전극(12)에 인가되어 있지 않을 때의 하부 전극(12)의 자기 바이어스 전압이다. 설정치 ΔV는, 제어부(100)에 의해 주어진다.
제어부(100)는, 상기 실시형태에 있어서의 구동 장치(70)의 구동량의 설정, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스의 설정과 마찬가지로, 에지 링(14)의 소모량으로부터, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스를 설정한다. 설정치 ΔV를 결정한다.
제어부(100)는, 설정치 ΔV의 결정에 있어서, 에지 링(14)의 초기의 두께와, 예를 들면 레이저 측정기나 카메라 등의 측정기를 이용하여 실측된 에지 링(14)의 두께의 차이를, 에지 링(14)의 소모량으로서 이용해도 좋다. 또, 예를 들면 질량계 등의 측정기에 의해 측정된 에지 링(14)의 질량의 변화로부터, 에지 링(14)의 소모량을 추정해도 좋다. 또는, 제어부(100)는, 설정치 ΔV의 결정을 위해, 미리 정해진 다른 함수 또는 테이블을 이용하여, 특정의 파라미터로부터, 에지 링(14)의 소모량을 추정해도 좋다. 이 특정의 파라미터는, 자기 바이어스 전압 Vdc, 고주파 전력 HF 또는 고주파 전력 LF의 파고치 Vpp, 부하 임피던스, 에지 링(14) 또는 에지 링(14)의 주변의 전기적 특성 등 중 어느 하나일 수 있다. 에지 링(14) 또는 에지 링(14)의 주변의 전기 특성은, 에지 링(14) 또는 에지 링(14)의 주변의 임의의 개소의 전압, 전류치, 에지 링(14)을 포함하는 저항치 등 중 어느 하나일 수 있다. 다른 함수 또는 테이블은, 특정의 파라미터와 에지 링(14)의 소모량의 관계를 결정하도록 미리 정해져 있다. 에지 링(14)의 소모량을 추정하기 위해서, 실제의 에칭의 실행 전 또는 에칭 장치(1)의 유지보수 시에, 소모량을 추정하기 위한 측정 조건, 즉, 고주파 전력 HF, 고주파 전력 LF, 처리 공간 S 내의 압력, 및, 처리 공간 S에 공급되는 처리 가스의 유량 등의 설정 하에서, 에칭 장치(1)가 동작된다. 그리고, 상기 특정의 파라미터가 취득되고, 이 당해 특정의 파라미터를 상기 별도의 함수에 입력하는 것에 의해, 또는, 당해 특정의 파라미터를 이용하여 상기 테이블을 참조하는 것에 의해, 에지 링(14)의 소모량이 특정된다.
에칭 장치(1)에서는, 에칭 중, 즉, 고주파 전력 HF 및 고주파 전력 LF 중 한쪽 또는 양쪽의 고주파 전력이 공급되는 기간에 있어서, 직류 전원(62)으로부터 에지 링(14)에 직류 전압이 인가된다. 이것에 의해, 에지 링(14) 및 웨이퍼 W의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상이 제어되어, 웨이퍼 W의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기가 저감되고, 틸트 각도가 제어된다. 그 결과, 웨이퍼 W의 전 영역에 걸쳐, 당해 웨이퍼 W의 두께 방향으로 대략 평행한 오목부가 형성된다.
보다 상세하게는, 에칭 중, 측정기(도시하지 않음)에 의해 자기 바이어스 전압 Vdc가 측정된다. 또, 직류 전원(62)으로부터 에지 링(14)에 직류 전압이 인가된다. 에지 링(14)에 인가되는 직류 전압의 값은, 상술한 바와 같이 -(｜Vdc｜＋ΔV)이다. ｜Vdc｜는, 직전에 측정기에 의해 취득된 자기 바이어스 전압 Vdc의 측정치의 절대치이며, ΔV는 제어부(100)에 의해 결정된 설정치이다. 이와 같이 에칭 중에 측정된 자기 바이어스 전압 Vdc로부터 에지 링(14)에 인가되는 직류 전압이 결정된다. 그렇게 하면, 자기 바이어스 전압 Vdc에 변화가 생겨도, 직류 전원(62)에 의해 발생되는 직류 전압이 보정되고, 틸트 각도가 적절히 보정된다.
또, 도 17에 나타내는 예에 있어서, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스를 대신하여, 구동 장치(70)의 구동량을 조정해도 좋다. 즉, 구동 장치(70)의 구동량과 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압을 조정하여, 틸트 각도를 보정해도 좋다.
도 18에 나타내는 예에 있어서는, 먼저, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스를 조정하여, 틸트 각도를 보정한다. 다음에, 임피던스가 미리 정해진 값, 예를 들면 상한치에 이르면, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압을 조정하여, 틸트 각도를 보정한다.
여기서, 직류 전압의 절대치를 너무 높게 하면, 웨이퍼 W와 에지 링(14) 사이에 방전이 생긴다. 따라서, 에지 링(14)에 인가할 수 있는 직류 전압에는 제한이 있고, 직류 전압의 조정만으로 틸트 각도를 제어하려고 해도, 그 제어 범위에는 한계가 있다.
그래서, 직류 전압의 절대치가 미리 정해진 값, 예를 들면 상한치에 이르면, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하고, 틸트 보정 각도를 목표 각도 θ3으로 조정하여, 틸트 각도를 0(영)도로 한다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스의 조정과 구동 장치(70)의 구동량의 조정에 부가하여, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압의 조정을 행하는 것에 의해, 틸트 각도의 조정 범위를 크게 할 수 있다. 따라서, 틸트 각도를 적절히 제어할 수 있고, 즉, 이온의 입사 방향을 적절히 조정할 수 있으므로, 에칭을 균일하게 행할 수 있다.
또, 틸트 각도를 제어하는 것에 있어서, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스의 조정, 구동 장치(70)의 구동량의 조정, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압의 조합은 임의로 설계할 수 있다.
또, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스의 조정, 구동 장치(70)의 구동량의 조정, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압은 각각 개별적으로 행했지만, 이들 조정을 동시에 행해도 좋다.
이상의 실시형태에서는, 직류 전원(62)은, 전환 유닛(63), 제 2 RF 필터(65), 및 제 1 RF 필터(64)를 거쳐, 에지 링(14)에 접속되어 있었지만, 에지 링(14)에 직류 전압을 인가하는 전원계는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 직류 전원(62)은, 전환 유닛(63), 제 2 RF 필터(65), 제 1 RF 필터(64), 및 하부 전극(12)을 거쳐, 에지 링(14)에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다. 이러한 경우, 하부 전극(12)과 에지 링(14)은 직접 전기적으로 결합하고, 에지 링(14)의 자기 바이어스 전압은 하부 전극(12)의 자기 바이어스 전압과 동일하게 된다.
여기서, 하부 전극(12)과 에지 링(14)이 직접 전기적으로 결합하고 있는 경우, 예를 들면 하드 구조로 결정되는 에지 링(14) 하의 용량 등에 의해, 에지 링(14) 상의 시스 두께를 조정할 수 없고, 직류 전압을 인가하고 있지 않음에도 불구하고 아우터 틸트 상태가 일어날 수 있다. 이 점에 대해, 본 개시에서는, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압과, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스와, 구동 장치(70)의 구동량을 조정하여, 틸트 각도를 제어할 수 있으므로, 당해 틸트 각도를 이너측으로 변화시키는 것에 의해, 틸트 각도를 0(영)도로 조정할 수 있다.
또, 이상의 실시형태에서는, 제 2 RF 필터(65)의 임피던스를 가변으로 했지만, 제 1 RF 필터(64)의 임피던스를 가변으로 해도 좋고, RF 필터(64, 65)의 양쪽의 임피던스를 가변으로 해도 좋다. 이러한 경우, 제 1 RF 필터(64)는, 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함한다. 또, 이상의 실시형태에서는, 직류 전원(62)에 대해서 2개의 RF 필터(64, 65)를 마련했지만, RF 필터의 수는 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면 1개여도 좋다. 또, 이상의 실시형태에서는, 제 2 RF 필터(65)(제 1 RF 필터(64))는 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 것으로 임피던스를 가변으로 했지만, 임피던스를 가변으로 하는 구성은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 임피던스 가변 또는 고정의 RF 필터에, 당해 RF 필터의 임피던스를 변경 가능한 디바이스를 접속해도 좋다. 즉, 임피던스가 가변인 RF 필터는, RF 필터와, 이 RF 필터와 접속하고, 이 RF 필터의 임피던스를 변경 가능한 디바이스에 의해 구성되어도 좋다. 또, RF 필터는 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 것으로 임피던스를 가변으로 했지만, RF 필터에는 임피던스가 가변이 아닌 것을 이용하여, RF 필터의 외부에 가변 수동 소자를 마련해도 좋다.
＜다른 실시형태＞
이상의 실시형태에서는, 에지 링(14)의 소모량에 따라, 구동 장치(70)의 구동량의 조정, 제 2 가변 수동 소자(61)(제 2 RF 필터(65))의 임피던스의 조정, 직류 전원(62)으로부터의 직류 전압의 조정을 행했지만, 구동량, 임피던스, 직류 전압의 조정 타이밍은 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 웨이퍼 W의 처리 시간에 따라, 구동량, 임피던스, 직류 전압의 조정을 행해도 좋다. 또는, 예를 들면 웨이퍼 W의 처리 시간과, 예를 들면 고주파 전력 등의 미리 정해진 파라미터를 조합하여, 구동량, 임피던스, 직류 전압의 조정 타이밍을 판단해도 좋다.
＜다른 실시형태＞
이상의 실시형태의 에칭 장치(1)는 용량 결합형의 에칭 장치였지만, 본 개시가 적용되는 에칭 장치는 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면 에칭 장치는, 유도 결합형의 에칭 장치여도 좋다.
이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 상기의 실시형태는, 첨부의 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하는 일 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
본 개시의 실시형태는, 이하의 태양을 더 포함한다.
(부기 1)
플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 하부 전극과, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 장치와,
상기 기판 지지체의 위쪽에 배치되는 상부 전극과,
상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 소스 RF 전력을 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 소스 RF 전원과,
바이어스 RF 전력을 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 바이어스 RF 전원과,
상기 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와,
상기 적어도 하나의 도체를 거쳐 상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하도록 구성되는 직류 전원과,
상기 적어도 하나의 도체와 상기 직류 전원 사이에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 RF 필터와,
상기 구동 장치 및 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 제어부
를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
(부기 2)
상기 구동 장치는,
상기 에지 링을 지지하도록 구성되는 리프터 핀과,
상기 리프터 핀을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동원을 구비하는, 부기 1에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 3)
상기 리프터 핀은, 적어도 표면이 절연 재료로 형성되는, 부기 2에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 4)
상기 적어도 하나의 도체는, 상기 리프터 핀 내에서 세로 방향으로 연장되는 도전성 와이어를 포함하고,
상기 도전성 와이어의 일단은, 상기 에지 링과 접촉하고 있는, 부기 3에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 5)
상기 적어도 하나의 도체는, 상기 에지 링과 접촉하는 도전성 탄성 부재를 포함하는, 부기 3에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 6)
상기 도전성 탄성 부재는, 상기 리프터 핀 내에 배치되는, 부기 5에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 7)
상기 도전성 탄성 부재는, 상기 에지 링과 상기 정전 척 사이에 배치되는, 부기 5에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 8)
상기 에지 링과 상기 정전 척 사이에 배치되는 추가의 에지 링을 한층 더 구비하는, 부기 7에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 9)
상기 추가의 에지 링은, 절연 재료로 형성되고, 상기 도전성 탄성 부재보다 안쪽에 배치되는, 부기 8에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 10)
상기 에지 링은, 그 하면에 돌기부를 갖는, 부기 9에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 11)
상기 추가의 에지 링은, 도전성 재료로 형성되고,
상기 도전성 탄성 부재는, 상기 에지 링과 상기 추가의 에지 링 사이에 배치되는, 부기 8에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 12)
상기 에지 링은, 상기 적어도 하나의 도체와 접촉하는 적어도 하나의 도전막을 갖는, 부기 1~11의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 13)
상기 적어도 하나의 도체는, 평면에서 보아 상기 에지 링의 둘레 방향에 따라 등간격으로 배치되는 복수의 도체를 포함하는, 부기 1~11의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 14)
상기 에지 링은, 도전성을 갖는, 부기 1~11의 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 15)
플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 장치와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전원과,
상기 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와,
상기 적어도 하나의 도체에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 가변 수동 소자와,
상기 구동 장치 및 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 제어부
를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
(부기 16)
상기 구동 장치는,
상기 에지 링을 지지하도록 구성되는 리프터 핀과,
상기 리프터 핀을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동원을 구비하는, 부기 15에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 17)
상기 리프터 핀은, 적어도 표면이 절연 재료로 형성되는, 부기 16에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 18)
상기 적어도 하나의 도체는, 상기 리프터 핀 내에서 세로 방향으로 연장되는 도전성 와이어를 포함하고,
상기 도전성 와이어의 일단은, 상기 에지 링과 전기적 또한 물리적으로 접속되는, 부기 17에 기재된 플라즈마 처리 장치.
(부기 19)
플라즈마 처리 장치를 이용한 에칭 방법으로서,
상기 플라즈마 처리 장치는,
플라즈마 처리 챔버와,
상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
상기 에지 링과 전기적 또한 물리적으로 접속되는 적어도 하나의 도체와,
상기 적어도 하나의 도체에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 가변 수동 소자
를 구비하고,
상기 에칭 방법은,
(a) 기판을 상기 정전 척 상에 탑재하는 공정과,
(b) 상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
(c) 생성된 플라즈마로 상기 기판을 에칭하는 공정과,
(d) 상기 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하는 공정이며, 상기 조정하는 공정은,
(d1) 상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키는 공정과,
(d2) 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 조정하는 공정을 포함하는 공정
을 포함하는 에칭 방법.
1 : 에칭 장치
10 : 챔버
11 : 스테이지
12 : 하부 전극
13 : 정전 척
14 : 에지 링
21 : 전극판
50 : 제 1 고주파 전원
51 : 제 2 고주파 전원
62 : 직류 전원
64 : 제 1 RF 필터
65 : 제 2 RF 필터
70 : 구동 장치
100 : 제어부
200 : 접속부
310 : 접속부
420 : 접속부
W : 웨이퍼

Claims (19)

  1. 플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 하부 전극과, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
    상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 장치와,
    상기 기판 지지체의 위쪽에 배치되는 상부 전극과,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 소스 RF 전력을 상기 상부 전극 또는 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 소스 RF 전원과,
    바이어스 RF 전력을 상기 하부 전극에 공급하도록 구성되는 바이어스 RF 전원과,
    상기 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와,
    상기 적어도 하나의 도체를 거쳐 상기 에지 링에 음극성의 직류 전압을 인가하도록 구성되는 직류 전원과,
    상기 적어도 하나의 도체와 상기 직류 전원 사이에 전기적으로 접속되고, 적어도 하나의 가변 수동 소자를 포함하는 RF 필터와,
    상기 구동 장치 및 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 제어부
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 에지 링을 지지하도록 구성되는 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동원을 구비하는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 리프터 핀은, 적어도 표면이 절연 재료로 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체는, 상기 리프터 핀 내에서 세로 방향으로 연장되는 도전성 와이어를 포함하고,
    상기 도전성 와이어의 일단은, 상기 에지 링과 접촉하고 있는
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체는, 상기 에지 링과 접촉하는 도전성 탄성 부재를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 탄성 부재는, 상기 리프터 핀 내에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 도전성 탄성 부재는, 상기 에지 링과 상기 정전 척 사이에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 에지 링과 상기 정전 척 사이에 배치되는 추가의 에지 링을 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 추가의 에지 링은, 절연 재료로 형성되고, 상기 도전성 탄성 부재보다 안쪽에 배치되는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 에지 링은, 그 하면에 돌기부를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 추가의 에지 링은, 도전성 재료로 형성되고,
    상기 도전성 탄성 부재는, 상기 에지 링과 상기 추가의 에지 링 사이에 배치되는
    플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에지 링은, 상기 적어도 하나의 도체와 접촉하는 적어도 하나의 도전막을 갖는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체는, 평면에서 보아 상기 에지 링의 둘레 방향에 따라 등간격으로 배치되는 복수의 도체를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에지 링은, 도전성을 갖는 플라즈마 처리 장치.
  15. 플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
    상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동 장치와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위해서 RF 전력을 생성하도록 구성되는 RF 전원과,
    상기 에지 링과 접촉하는 적어도 하나의 도체와,
    상기 적어도 하나의 도체에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 가변 수동 소자와,
    상기 구동 장치 및 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 제어하여, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하도록 구성되는 제어부
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 구동 장치는,
    상기 에지 링을 지지하도록 구성되는 리프터 핀과,
    상기 리프터 핀을 세로 방향으로 이동시키도록 구성되는 구동원
    을 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 리프터 핀은, 적어도 표면이 절연 재료로 형성되는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 도체는, 상기 리프터 핀 내에서 세로 방향으로 연장되는 도전성 와이어를 포함하고,
    상기 도전성 와이어의 일단은, 상기 에지 링과 전기적 또한 물리적으로 접속되는
    플라즈마 처리 장치.
  19. 플라즈마 처리 장치를 이용한 에칭 방법으로서,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    플라즈마 처리 챔버와,
    상기 플라즈마 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지체이며, 상기 기판 지지체는, 정전 척과, 상기 정전 척 상에 탑재된 기판을 둘러싸도록 배치되는 에지 링을 포함하는 기판 지지체와,
    상기 에지 링과 전기적 또한 물리적으로 접속되는 적어도 하나의 도체와,
    상기 적어도 하나의 도체에 전기적으로 접속되는 적어도 하나의 가변 수동 소자
    를 구비하고,
    상기 에칭 방법은,
    (a) 기판을 상기 정전 척 상에 탑재하는 공정과,
    (b) 상기 플라즈마 처리 챔버 내의 가스로부터 플라즈마를 생성하는 공정과,
    (c) 생성된 플라즈마로 상기 기판을 에칭하는 공정과,
    (d) 상기 기판의 에지 영역에 대한 상기 플라즈마 중의 이온의 입사 각도를 조정하는 공정이며, 상기 조정하는 공정은,
    (d1) 상기 에지 링을 세로 방향으로 이동시키는 공정과,
    (d2) 상기 적어도 하나의 가변 수동 소자를 조정하는 공정을 포함하는 공정
    을 포함하는 에칭 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017228526A (ja) 2016-06-22 2017-12-28 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 結合リング内に電極を使用することによってエッジ領域におけるイオンの方向性を制御するためのシステム及び方法

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