KR20230031183A - 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼 표면으로부터 제거되는 전하량은 유지하면서, 제거를 효율적으로 행함으로써, 고정밀도의 플라스마 처리를 행할 수 있도록 하기 위해서, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 시료가 재치(載置)되는 시료대와, 고주파 전력을 시료대에 공급하는 제2 고주파 전원과, 전압을 시료대에 인가하는 전원과, 전원을 제어하는 제어 장치를 구비한 플라스마 처리 장치에 있어서, 전압의 파형의 1주기는, 전압이 상승하는 상승 기간과 전압이 하강하는 하강 기간과 시료의 하전 입자를 단위 시간에 제거하는 양을 제어하는 제거량 제어 기간을 갖도록 구성했다.

Description

플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
본 발명은, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 공정은 주로 성막·리소그래피·에칭으로 나누어진다. 성막 공정에서는, 제작하는 구조물의 재료의 막이 웨이퍼 상에 형성된다. 대표적인 성막 방법에는 화학 기상 성장법이 있다. 리소그래피 공정에서는, 성막한 재료 상에 도포한 레지스트의 일부에 대하여, 노광 장치에 의해 자외선을 조사한다. 자외선이 조사되는 장소는 형성하는 패턴에 따라서 결정된다. 계속해서 현상을 행함으로써 일부의 레지스트가 제거되어, 성막한 재료가 노출되는 장소가 나타난다. 에칭 공정에서는, 이 노출된 재료를 제거함으로써 목적의 구조물을 제작한다. 이 공정에서는 플라스마 에칭 처리 장치가 이용된다. 이것은, 장치 내부에 형성한 플라스마를 노출된 재료와 반응시킴으로써 그 재료를 제거하는 장치이다. 이들 공정을 반복함으로써 집적 회로가 완성된다.
플라스마 에칭 처리 장치는, 전술한 바와 같이 반도체 디바이스의 주요 제조 공정의 일익(一翼)을 맡는 중요한 것이다. 여기에서는 그 상세한 동작을 설명한다. 플라스마 에칭 처리 장치에는 소정의 진공도까지 감압된 처리실이 있고, 처리실 내부에는 가스가 공급되어 있다. 가스는 처리실 내부에 형성된 전장에 의해 플라스마로 된다. 플라스마에는 반응성이 높은 이온이나 라디칼이 포함되어 있고, 이들이 처리 대상물인 웨이퍼 표면과 물리적·화학적으로 반응함으로써 에칭이 진행된다.
플라스마 에칭 처리 장치에서는, 이온과 웨이퍼 표면의 반응을 제어하기 위하여, 플라스마 발생용의 고주파 전압과는 별개로, 웨이퍼의 재치(載置)대에 고주파 전압을 인가하는 것이 일반적이다. 재치대에 고주파 전압을 인가하면, 웨이퍼 전압의 시간 평균은 음으로 된다. 이것은 자기 바이어스라 불리는 것이며, 2개의 요인에 의해 발생한다. 하나는, 고주파 전원과 재치대 사이에 존재하는 커패시터가 직류 전류를 차단하고 있는 것, 다른 하나는, 플라스마와 재치대 사이에 발생하는 시스에 정류 작용이 있는 것이다. 자기 바이어스는 플라스마 중의 양이온을 가속하기 때문에, 에칭을 촉진한다. 이에 더하여, 양이온의 궤도가 웨이퍼에 대해서 수직으로 되기 때문에, 재료에 트렌치 구조를 형성하는 이방성 에칭을 실현할 수 있다.
이방성 에칭에서는, 트렌치의 측벽이 웨이퍼 표면에 대해서 수직인 것이 이상적이다. 그러나, 반도체 디바이스의 미세화에 의해 트렌치의 어스펙트비가 높아짐에 따라, 측벽의 수직성을 악화시키는 전자 셰이딩 효과가 발생하게 되었다. 즉, 양이온이 트렌치에 수직으로 입사하는 것에 반하여, 전자는 트렌치에 등방적으로 입사한다. 그 때문에, 트렌치의 측벽은 음으로 대전되고, 또한 저부(底部)는 양으로 대전된다. 그 결과, 양이온이 측벽에 입사하게 되어, 측벽이 에칭되어 버리는 것이다.
전자 셰이딩 효과에 의한 데미지를 억제하는 기술에는, 특허문헌 1에 개시되는 바와 같이, 플라스마 처리 중에 자기 바이어스용 고주파 전압에 저주파의 직선 삼각파 전압 혹은 곡선 삼각파 전압을 중첩함으로써 웨이퍼 표면의 하전 입자를 제거하는 기술이 있다.
국제공개 제2020/100357호 명세서
웨이퍼의 표면이 레지스트 등의 유전체에 의한 패턴에 의해 덮인 상태에 있어서 웨이퍼 표면에 축적된 전하는 유전체의 표면을 이동하기 어렵다. 이것에 대해서 특허문헌 1에 있어서는, 전하를 효과적으로 제거하기 위해서, 플라스마를 발생시킨 상태에서, 웨이퍼를 재치하는 재치대에 삼각파 전압을 인가하는 구성이 개시되어 있다. 이와 같은 구성에 있어서, 웨이퍼 표면에 축적된 전하의 이동도를 높여서 웨이퍼 표면의 대전을 해소시키기 위해서는, 재치대에 인가하는 삼각파 전압의 진폭을 크게 해서 웨이퍼 내부에 발생하는 전장을 크게 할 필요가 있다.
한편, 삼각파 전압의 진폭을 크게 함으로써 고주파 전원과 재치대 사이의 커패시터에 축적되는 전하도 증가한다. 웨이퍼 표면에 형성된 트렌치 내에 하전 입자가 존재하는 동안은, 그들 입자가 커패시터에 축적되는 전하의 증가분으로 된다. 그러나 하전 입자가 완전히 제거되면, 웨이퍼 내의 다른 원자로부터 전하를 빼앗겨 커패시터에 축적되게 된다. 그 결과, 웨이퍼가 대전되어 버려서, 에칭에 악영향을 미치게 된다.
본원 발명은, 이러한 선행기술의 과제를 감안해서 이루어진 것이며, 웨이퍼 표면으로부터 제거되는 전하량은 유지하면서, 제거를 효율적으로 행함으로써, 고정밀도의 플라스마 처리를 행할 수 있는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 시료가 재치되는 시료대와, 고주파 전력을 시료대에 공급하는 제2 고주파 전원과, 전압을 시료대에 인가하는 전원과, 전원을 제어하는 제어 장치를 구비한 플라스마 처리 장치에 있어서, 전압의 파형의 1주기는, 전압이 상승하는 상승 기간과 전압이 하강하는 하강 기간과 시료의 하전 입자를 단위 시간에 제거하는 양을 제어하는 제거량 제어 기간을 갖도록 구성했다.
또한, 상기한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에서는, 시료를 플라스마 처리하는 플라스마 처리 방법에 있어서, 시료가 재치되는 시료대에 전압 및 고주파 전압을 인가하면서 시료를 플라스마 처리하는 공정을 갖고, 전압의 파형의 1주기는, 전압이 상승하는 상승 기간과 전압이 하강하는 하강 기간과 시료의 하전 입자를 단위 시간에 제거하는 양을 제어하는 제거량 제어 기간을 갖도록 했다.
본 발명에 따르면, 웨이퍼 표면으로부터 제거되는 전하량은 유지하면서, 제거를 효율적으로 행할 수 있다. 그 결과, 고정밀도의 플라스마 처리를 행할 수 있는 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 개략의 구성을 나타내는 블록도.
도 2는, 실시예에 따른 전극(151)의 단면 및 바이어스 전압 발생부(152)의 상세를 나타내는 블록도.
도 3은, 도 1에 나타낸 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)의 전기적인 등가 회로를 나타내는 회로 블록도.
도 4는, 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)의 직류 전원(203)이 출력하는 전압 파형을 나타내는 전압 파형도.
도 5는, 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 발생하는 전장의 강도를 나타내는 파형도.
도 6은, 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 웨이퍼(161)에 흐르는 전류를 나타내는 전류 파형도.
도 7은, 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)에 있어서 직류 전원(203)이 출력하는 전압 파형의 변형예를 나타내는 전압 파형도.
도 8은, 실시예에 따른 직류 전원(203)이 출력하는 전압 파형의 변형예를 나타내는 전압 파형도.
도 9는, 본 발명의 변형예 1에 따른, 전극(151)의 단면, 바이어스 전압 발생부(152) 및 정전 흡착용 전원(155)의 상세를 나타내는 블록도.
도 10은, 본 발명의 변형예 2에 따른, 전극(151)의 단면, 바이어스 전압 발생부(152-1) 및 정전 흡착용 전원(155)의 상세를 나타내는 블록도.
도 11은, 본 발명의 변형예 2에 따른 정전 흡착용 전원(155)의 출력 전압 파형을 나타내는 전압 파형도.
도 12는, 본 발명의 변형예 3에 따른 전극(151)의 단면, 바이어스 전압 발생부(152-1) 및 정전 흡착용 전원(155)의 상세를 나타내는 블록도.
플라스마 처리 장치를 이용해서 에칭 처리의 이방성을 보다 높여 데미지를 보다 억제하기 위해서는, 에칭 중에 하전 입자로부터의 영향을 받는 시간을 최소한으로 억제해야만 한다. 그를 위해서는, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 이동 속도를 높여, 신속히 표면으로부터 제거해야만 한다. 한편, 하전 입자의 시간당 제거량은 최적값으로 유지해야만 한다.
본 발명에서는, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지하면서 하전 입자의 이동 속도를 높이기 위해서, 플라스마 처리 장치의 재치대에 접속된 직류 전원은 제어 기구로부터의 신호에 의거해서, 출력 전압이 상승만, 혹은 하강만, 또는 상승과 하강이 1회씩 행해지는 제1 페이즈와, 전압이 일정하게 유지되는 제2 페이즈를 번갈아 반복하도록 했다.
여기에서, 제1 페이즈 개시 시의 출력 전압은 제2 페이즈 종료 시의 출력 전압이고, 또한 제2 페이즈 개시 시의 출력 전압은 제1 페이즈의 종료 시의 출력 전압이고, 제2 페이즈의 기간은, 종래 기술의 최적의 진폭에 대해서 진폭을 a배로 했을 때에는, 직전의 제1 페이즈의 기간의 (a-1)배이고, 제1 페이즈의 출력 전압의 상승은 1ms 이상 계속하고, 또한 출력 전압의 하강도 1ms 이상 계속시키도록 함으로써 하전 입자의 시간당 제거량은 최적값으로 유지하도록 했다.
상기한 플라스마 처리를 실현하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 시료가 플라스마 처리되는 처리실과, 플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과, 시료가 재치되는 시료대와, 시료대에 고주파 전력을 공급하는 제2 고주파 전원과, 주기적으로 반복되는 파형에 의해 변화시킨 전압을 시료대에 인가하는 직류 전원을 구비하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 시료대에 인가하는 주기적으로 반복되는 전압 파형에, 시간에 따라서 전압이 변화하는 영역과, 시간에 관계없이 전압이 일정한 영역을 포함시킴에 의해, 웨이퍼 표면으로부터 제거되는 전하량은 유지하면서, 전하의 제거를 효율적으로 행할 수 있도록 했다.
즉, 본 발명에서는, 플라스마를 발생시켜서 시료대에 재치된 시료를 가공 처리하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 플라스마를 발생시키고 있는 상태에서, 출력 전압이 변화하는 기간과 출력 전압이 변화하지 않는 기간을 갖는 전압 파형에 의해 출력된 전압을 고주파 전압에 중첩시키면서 시료가 재치되는 시료대에 인가해서 플라스마 처리를 행하도록 플라스마 처리 장치를 구성하여, 플라스마 처리를 행하도록 한 것이다.
이하에, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거해서 상세히 설명한다. 본 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서 동일 기능을 갖는 것은 동일한 부호를 부여하도록 하고, 그 반복의 설명은 원칙적으로 생략한다.
단, 본 발명은 이하에 나타내는 실시형태의 기재 내용으로 한정해서 해석되는 것은 아니다. 본 발명의 사상 내지 취지로부터 일탈하지 않는 범위에서, 그 구체적 구성을 변경할 수 있는 것은 당업자이면 용이하게 이해된다.
(실시예)
이하, 도 1 내지 도 8을 이용해서, 본원 발명에 따른 플라스마 처리 장치의 실시예를 설명한다. 도 1은, 본 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 모식적인 구성의 일례를 나타내는 것이다.
도 1에 나타내는 본 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)는, 그 일례인 마이크로파 ECR 플라스마 에칭 장치이다. 본 도면에서는, 플라스마 처리 장치(100)에 구비되는 진공 처리실(101)에 대하여, 그 내부에 배치된 전극, 그리고 외부에 배치된 전장 및 자장의 발생 장치 등이 모식적으로 나타나 있다.
진공 처리실(101)은, 주위와 전기적으로 절연된 용기(102)의 상부를 유전체창(103)에 의해 기밀 봉지(封止)한 구조를 갖는다. 유전체창(103)의 바로 아래에는, 복수의 세공(細孔)(104)을 구비한 유전체의 샤워 플레이트(105)가 배치된다. 유전체창(103) 및 샤워 플레이트(105) 사이의 공간(106)에는, 가스 배관(107)을 통해, 가스 공급 기구(108)가 접속된다. 공간(106)과 진공 처리실(101)은, 세공(104)을 통해 연통(連通)되어 있다.
진공 처리실(101)의 하부에는, 가변 콘덕턴스 밸브(109)를 통해 터보 분자 펌프(110)가 접속된다. 또한, 터보 분자 펌프(110)에는 러핑 펌프(111)가 접속된다. 진공 처리실(101) 내부의 가스는, 이 터보 분자 펌프(110)에 의해 배기된다. 터보 분자 펌프(110)와 진공 처리실(101)은 모두 대략 원통형이며, 양자의 축은 동일하다. 그 때문에, 배기의 가스 흐름은 축대칭으로 되고, 플라스마 처리는 축에 대해서 균일해진다. 진공 처리실(101) 내부의 압력은, 가변 콘덕턴스 밸브(109)의 개도를 조정함에 의해, 원하는 값으로 되도록 제어된다. 이 제어에는, 진공 처리실(101)에 접속된 압력계(112)의 값에 의거하는 피드백 제어가 이용된다.
진공 처리실(101)의 위쪽에는 마이크로파 전원(121)이 설치되어 있고, 마이크로파 전파 경로, 즉 순서대로 자동 정합기(122), 방형 도파관(123), 방형 원형 도파관 변환기(124), 원형 도파관(125)을 통해, 공동 공진기(126)에 접속된다. 공동 공진기(126)는 유전체창(103)의 상부에 설치된다. 또, 자동 정합기(122)는, 반사파를 억제하도록, 임피던스를 자동적으로 조정하는 역할을 갖는다. 마이크로파 전원(121)으로부터 출력된 마이크로파는, 상기의 경로를 통해 공동 공진기(126)에 전파된다. 공동 공진기(126)는, 마이크로파의 분포를 플라스마 처리에 적합한 것으로 조정한다. 분포가 조정된 마이크로파는, 유전체창(103) 및 샤워 플레이트(105)를 통해, 진공 처리실(101)에 더 전파된다. 또, 마이크로파의 전형적인 주파수는 2.45GHz이다.
솔레노이드 코일(131·132·133)은 모두, 진공 처리실(101) 및 공동 공진기(126)을 환상(環狀)으로 둘러싸도록 배치된다. 코일 전원(134)은 솔레노이드 코일(131·132·133)에 전류를 흘려보내서, 진공 처리실(101) 내부에 자장을 형성한다.
진공 처리실(101) 내부의 전장의 주파수 및 자장의 강도가 특정의 관계를 만족하는 영역에서는, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance; ECR)이 발생한다. 이 영역을 ECR 영역이라 하며, 예를 들면, 2.45GHz의 전장에 대해서는, 자장의 강도가 0.0875T로 되는 영역이다. ECR 영역에 있는 전자는, 전장으로부터 효율적으로 에너지를 수취하여, 주위의 가스의 해리·전리를 촉진한다. 그 결과, ECR 영역에서 플라스마(141)가 발생하고, 진공 처리실(101) 내부에 확산한다.
ECR 영역의 위치는, 진공 처리실(101) 내부의 자장 분포에 의해 제어 가능하다. 또한, 플라스마 중의 하전 입자는 자력선을 따라서 이동하기 때문에, 하전 입자의 확산도 진공 처리실(101) 내부의 자장 분포에 의해 제어 가능하다. 한편, 진공 처리실(101) 내부의 자장 분포의 제어는, 솔레노이드 코일(131·132·133)에 흐르는 전류를 각각 제어함으로써 실현할 수 있다. 따라서, 플라스마 처리 장치(100)는, 플라스마 처리의 균일성을 향상하는 것이 가능한 구성으로 되어 있다.
진공 처리실(101) 내부에는, 도시하고 있지 않은 빔에 의해 고정되고, 내부에 전극(151)이 배치된 시료대(150)가 배치된다. 시료대(150) 및 진공 처리실(101)은 대략 원통형이며, 양자의 중심축은 동일하다. 그 때문에, 플라스마 처리는 축에 대해서 균일해진다. 처리 대상물인 웨이퍼(시료)(161)는, 플라스마 처리 장치(100)에 구비된 로봇 암(arm) 등의 반송 장치(도시하지 않음)에 의해, 시료대(150)의 상부에 반송된다.
전극(151)의 상면 및 측면은, 유전체막(153)에 의해 덮인다. 또한, 그 중 상면측의 유전체막(153)의 내부에는, 시료대(150)의 중심측과 외주측으로 나누어진 정전 흡착 전극(154)이 배치된다. 또한, 정전 흡착 전극(154)에는 정전 흡착용 전원(155)이 접속된다. 정전 흡착 전극(154)의 중심측과 외주측에 각각 다른 전압이 인가되면, 웨이퍼(161)와 정전 흡착 전극(154) 사이에 인력이 발생한다. 그 결과, 웨이퍼(161)는 전극(151) 상에 유지된다.
플라스마(141)는 주로 전극(151)의 위쪽에 형성된다. 또한, 플라스마(141)와 웨이퍼(161) 사이, 및 플라스마(141)와 어스(142) 사이에는, 각각 시스(143) 및 시스(144)가 형성된다. 플라스마(141) 중에는 반응성이 높은 이온 및 라디칼이 존재하고 있으며, 시스(143)를 통과해서, 웨이퍼(161)에 도달한다. 웨이퍼(161) 상에서는 이온 및 라디칼과 웨이퍼 재료가 상호 작용하여, 웨이퍼(161) 표면의 재료가 에칭된다.
전극(151)에는 바이어스 전압 발생부(152)가 접속된다. 바이어스 전압 발생부(152)로부터 전극(151)에 고주파 전압이 인가되면, 유전체막(153), 웨이퍼(161), 시스(143), 플라스마(141)를 통해 어스(142)에 이르는 전기 회로가 형성된다. 그 결과, 웨이퍼(161)에도 고주파 전압이 발생한다. 또한 동시에, 웨이퍼(161)에는 직류의 자기 바이어스 전압이 발생한다. 이들 웨이퍼(161)의 고주파 전압 및 자기 바이어스 전압은, 플라스마(141) 중의 양이온을, 시스(143) 내에 있어서 웨이퍼(161)를 향해서 가속시킨다. 그 때문에, 바이어스 전압 발생부(152)를 제어함으로써 에칭 작용을 제어하는 것이 가능하다.
전극(151) 상부에는 온도 제어막(156)이 형성되어 있고, 온도 제어 기구(157)에 접속되어 있다. 이 기구에 의해 웨이퍼(161)의 온도를 제어함으로써, 플라스마 처리 형상의 제어가 가능하다.
이상의 구성은, 모두 제어부(171)에 있는 제어용 컴퓨터에 접속되어 있고, 적절한 시퀀스로 동작하도록, 그 타이밍 및 동작량이 제어되어 있다. 동작 시퀀스의 상세한 파라미터는 레시피라 불리며, 제어는 미리 설정된 레시피에 의거해서 행해진다. 레시피는 통상, 복수의 처리로 구성되어 있고, 각각의 처리는 미리 설정된 순서 및 시간으로 실행된다. 각각의 처리에 있어서는, 가스 공급 기구(108)로부터 진공 처리실(101)에 공급하는 가스종·가스 유량, 마이크로파 전원(121)의 출력 전력, 솔레노이드 코일(131·132·133)에 흐르는 전류량, 바이어스 전압 발생부(152)로부터 발생하는 바이어스 전압의 태양 등의 처리 조건이 설정된다.
도 2는, 도 1에 나타낸 실시예에 따른 시료대(150), 바이어스 전압 발생부(152) 및 웨이퍼(161)의 상세를 나타내는 모식도이다.
시료대(150)의 위에 재치된 웨이퍼(161)는, 실리콘 기재(161a)의 위에 유전체막(161b)이 형성된 구성으로 되어 있다. 웨이퍼(161)의 표면(161c)은, 시스(143)를 통과한 플라스마(141) 중의 이온 및 라디칼에 노출되어 있다.
바이어스 전압 발생부(152)는, 고주파 전원(201), 자동 정합기(202), 직류 전원(203) 및 로우 패스 필터(204)를 구비하고 있다. 고주파 전원(201)은 자동 정합기(202)를, 직류 전원(203)은 로우 패스 필터(204)를 통해서, 전극(151)에 접속된다. 고주파 전원(201), 자동 정합기(202) 및 직류 전원(203)은 모두 제어부(171)와 접속되어 있고, 제어부(171)로부터의 지령에 따라서 동작이 제어된다.
고주파 전원(201)의 출력 주파수는, 마이크로파 전원(121)의 출력 주파수보다 낮으며, 또한, 유전체막(153)을 통해서 웨이퍼(161)에 전압을 전달할 수 있을 정도로 높다. 구체적으로는, 수백 kHz 내지 수 MHz이다. 자동 정합기(202)는, 고주파 전원(201)의 전력이 효율적으로 시스(143)에 전달되도록, 플라스마(141)의 임피던스에 따라서 내부 소자의 회로 상수를 변화시킴으로써 임피던스 매칭을 행한다.
도 3은, 도 1에 나타낸 실시예에 따른 플라스마 처리 장치(100)의 전기적인 등가 회로를 나타낸다. 바이어스 전압 발생부(152)로부터의 출력은, 전극(151)에 상당하는 점(151'), 유전체막(153)에 상당하는 커패시턴스(153'), 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b)을 나타내는 커패시턴스(161b'), 웨이퍼(161)의 표면(161c)에 상당하는 점(161c'), 시스(143)에 상당하는 병렬 회로(143'), 플라스마(141)에 상당하는 저항(141'), 시스(144)에 상당하는 병렬 회로(144')의 순으로 전달되어, 어스(142)에 이른다.
이 등가 회로에서는, 바이어스 전압 발생부(152)에서 발생한 전압 V와, 바이어스 전압 발생부(152)로부터 웨이퍼(161)를 통해 어스(142)에 흐르는 전류 I 사이에는, 비례 상수 A를 이용해서 I=A×dV/dt의 관계가 대략 성립한다. 즉, 바이어스 전압 발생부(152)로부터 웨이퍼(161)에 흐르는 전류 I는, 바이어스 전압 발생부(152)에서 발생한 전압 V의 미분값에 비례한다.
또한, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 발생하는 전장 E는, 유전체막(161b)의 두께를 d로 하면, 비례 상수 B를 이용해서 대략 E=BV/d로 나타난다. 즉, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 발생하는 전장 E는, 바이어스 전압 발생부(152)에서 발생한 전압 V에 비례하고, 유전체막(161b)의 두께 d에 반비례한다.
도 4의 (a)는, 도 1에 나타낸 실시예에 따른 직류 전원(203)이 출력하는 전압 파형을 나타낸다. 직류 전원(203)은, 제어부(171)로부터의 지령에 따라, 그래프(400)에 나타내는 간헐 삼각파 전압(401)을 출력한다. (a)의 간헐 삼각파 전압(401)의 1주기는, 전압이 변화하는 시간 영역(402 및 404)과, 전압이 일정한 시간 영역(403 및 405)으로 구성되고, 이들 시간 영역은 402, 403, 404, 405의 순으로 나타난다.
도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)은, (a)의 간헐 삼각파 전압(401)과의 비교를 위해서 나타낸 것이며, 간헐이 아닌 삼각파 전압(411)에 있어서, 전압 파형의 상승과 하강은 모두 직선이며 기울기가 일정하기 때문에, 일정한 전류가 소정의 시간 흐르게 된다. 이 일정한 전류값과 소정의 시간을 적절하게 설정함에 의해, 플라스마(141)에 노출된 웨이퍼(161)의 표면(161c)에 축적된 전하를 효율적으로 제거할 수 있다. 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)은, 웨이퍼(161) 상의 하전 입자를 제거하는데 있어서 최적의 파형의 경우를 나타내고 있다.
여기에서, 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)의 진폭을 V0, 주기를 T로 하고, 1주기 중 전압이 하강하는 시간의 비율을 (1-D)로 한다. D는 0을 초과하며, 또한, 1에 미달인 상수이고, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 있어서의 전자와 양이온의 이동도로부터 최적값이 정해진다. 구체적으로는, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 있어서의 전자의 이동도를 μe, 양이온의 이동도를 μi로 하면, D=μi/(μe+μi)로 나타난다.
즉, D는, 웨이퍼 상의 유전체 내에 있어서의 전자의 이동도와 유전체 내에 있어서의 이온의 이동도의 합에 의해 이온의 이동도를 나눈 값이다. 이때 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)에서 전압이 상승하는 시간과 하강하는 시간의 비는, (1/μe):(1/μi)로 되고, 이것은 음전하의 이동에 요하는 시간과 양전하의 이동에 요하는 시간의 비로 된다.
도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)의 진폭은, 1 이상의 상수 a를 이용해서 aV0로 나타난다. 또한, 시간 영역(402 및 404)의 길이 T1은 T/2, 시간 영역(403 및 405)의 길이 T2는 (a-1)T/2로 나타난다. 즉 간헐 삼각파 전압(401)의 주기는 aT로 된다. 또한 시간 영역(402)에서는, 간헐 삼각파 전압(701)의 전압은 최초에 0으로부터 aV0까지 DT1의 시간에서 상승하고, 그 후, aV0으로부터 0까지 (1-D)T1의 시간에서 하강한다. 전압이 상승하는 기간과 하강하는 기간의 시간비는, D:(1-D)로 나타난다. 한편, 시간 영역(404)에서는, 전압이 최초에 0으로부터 -aV0까지 (1-D)T1의 시간에서 하강하고, 그 후 -aV0으로부터 0까지 DT1의 시간에서 상승한다. 전압이 하강하는 기간과 상승하는 기간의 시간비는 (1-D):D이다.
또, 웨이퍼(161)의 유전체막(161b)의 내부에 축적된 전하를 유전체막(161b)의 외부까지 이동시켜서 제거하기 위해서는, 유전체막(161b)에 있어서의 전하(전자 및 양이온)의 이동도를 고려해서, 전류 I가 계속해서 흐르는 시간을, 1ms 이상 확보하는 것이 바람직하다. 즉, 도 4의 (a)의 파형도에 있어서, DT1 및 (1-D)T1은, 모두 1ms를 밑돌지 않도록 해야만 한다. 즉, T1을 밀리초 단위로 나타낼 때, T1≥2/D 또한 T1≥2/(1-D)이다. 이것은, 상기한 바와 같이, 유전체막(161b)의 표면(161c)의 하전 입자는 이동이 느려, 같은 방향의 전장을 1ms 이상 계속해서 발생시키지 않으면 제거할 수 없기 때문이다.
도 5는, 도 1에 나타낸 실시예에 따른, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 발생하는 전장의 강도를 나타내는 파형의 그래프(500)이다. (a)의 파형(501)이 도 4의 (a)에 나타낸 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우를 나타내고, (b)의 파형(511)은 도 4의 (b)에 나타낸 삼각파 전압(411)을 이용한 경우를 나타낸다.
도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우, 도 5의 (a)에 나타내는 바와 같이, 전장 강도는 최대 B×aV0/d로 된다. 한편, 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우는, 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 최대 B×V0/d로 된다.
이것으로부터, 직류 전원(203)으로부터 도 4의 (a)에 나타내는 바와 같은 간헐 삼각파 전압(401)을 출력하면, 도 4의 (b)에 나타내는 바와 같은 삼각파 전압(411)을 출력했을 때와 비교해서, a배의 강도의 전장을 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b)에 발생시키는 것을 알 수 있다. 유전체막(161b)에 생성되는 전장이 강해지면, 웨이퍼(161)의 표면(161c)에 축적된 전하에는 보다 큰 힘이 작용하게 되기 때문에, 효율적으로 표면(161c)의 전하를 제거할 수 있다.
도 6은, 도 1에 나타낸 실시예에 따른, 웨이퍼(161)에 흐르는 전류를 나타내는 파형을 나타내는 그래프(600)이다. (a)의 파형(601)은 도 4의 (a)에 나타낸 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우를 나타내고, (b)의 파형(611)은 도 4의 (b)에 나타낸 삼각파 전압(411)을 이용한 경우를 나타낸다.
도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우, 직류 전원(203)의 출력 전압이 상승하고 있는 기간에 흐르는 전류는 도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이 A×aV0/(DT1)로 나타나고, 하강하고 있는 기간에 흐르는 전류는 A×aV0/((1-D)T1)로 나타난다. 한편, 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우는, 직류 전원(203)의 출력 전압이 상승하고 있는 기간은 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이 A×2V0/(DT1), 하강하고 있는 기간은 A×2V0/((1-D)T1)의 전류가 흐른다.
도 6의 (a)의 해칭(hatching)부(602)의 면적의 합계는, 도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우에 웨이퍼의 표면(161c)으로부터 흐르는 전하량을 나타낸다. 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우는, 도 6의 (b)의 해칭부(612)의 면적의 합계가 당해 전하량에 상당한다. 따라서, 도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우에 단위 시간당 이동하는 전하량은, 해칭부(602)의 면적의 합계를 1주기의 시간으로 나눈 값, 4AV0/T이다. 한편, 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우도 당해 전하량은 4AV0/T이다. 즉, 간헐 삼각파 전압(401)과 삼각파 전압(411)의 어느 쪽을 이용해도, 단위 시간당 이동하는 전하량은 같다.
이상의 설명에 의하면, 도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용함으로써, 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우와 동등한 웨이퍼의 표면(161c)으로부터 제거되는 전하량을 유지하면서, 당해 제거를 삼각파 전압(411)을 이용한 경우와 비교해서 단시간에 효율적으로 행하는 것이 가능하다.
이것에 의해, 도 4의 (a)의 간헐 삼각파 전압(401)을 이용함으로써, 웨이퍼(161)의 표면(161c)에 전하가 축적되어 있음에 의해 플라스마(141)로부터 고에너지의 하전 입자가 입사하는 시간을 도 4의 (b)의 삼각파 전압(411)을 이용한 경우와 비교해서 짧게 할 수 있어, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 웨이퍼의 표면(161c)의 데미지를 억제할 수 있다.
또한, 도 4의 (a)에 나타낸 양의 측에 피크를 갖는 삼각파형과 음의 측에 피크를 갖는 삼각파형을 조합한 간헐 삼각파 전압(401) 대신에, 도 7의 그래프(700)의 (a)에 나타낸 양의 측에 피크를 갖는 하나의 삼각파형으로 형성되는 간헐 삼각파 전압(701)을 이용해도, 마찬가지의 효과가 얻어진다. 간헐 삼각파 전압(701)의 1주기에 있어서는, 최초로 전압이 변화하는 시간 영역(702), 다음으로 전압이 일정한 시간 영역(703)이 나타난다.
간헐 삼각파 전압(701)의 최대 전압은, 1 이상의 상수 a를 이용해서 2aV0으로 나타난다. 또한, 시간 영역(702)의 길이 T1은 T/2, 시간 영역(703) 길이 T2는 (a-1)T로 나타난다. 즉 간헐 삼각파 전압(701)의 주기는 aT로 된다. 시간 영역(702)에서는, 간헐 삼각파 전압(701)의 전압은, 최초에 0으로부터 2aV0까지 DT1의 시간에서 상승하고, 그 후, 2aV0으로부터 0까지 (1-D)T1의 시간에서 하강한다. 전압이 상승하는 기간과 하강하는 기간의 시간비는, D:(1-D)로 나타난다.
간헐 삼각파 전압(701)을 이용한 경우, 도 7의 (b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(161) 상의 유전체막(161b) 내부에 발생하는 전장(711)의 최대 강도는 B×aV0/d로 되고, 도 4의 (b)에 나타낸 삼각파 전압(411)을 이용한 경우의 a배이다. 또한, 간헐 삼각파 전압(701)을 이용한 경우, 도 7의 (c)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(161)에 흐르는 전류(721)에 의해 단위 시간당 이동하는 전하량은, 4AV0/T이다. 이것은 도 4의 (a)에 나타낸 간헐 삼각파 전압(401)을 이용한 경우와 같다.
이상의 설명에 의하면, 간헐 삼각파 전압(701)을 이용해도, 간헐 삼각파 전압(401)의 경우와 마찬가지로, 삼각파 전압(411)과 웨이퍼의 표면(161c)으로부터 제거되는 전하량을 유지하면서, 당해 제거를 효율적으로 행하는 것이 가능하다.
그 외에도, 도 8의 (a)에 나타낸 사다리꼴 형상의 하나의 파형으로 형성되는 전압 파형(801) 및 도 8의 (b)에 나타낸 2개의 사다리꼴 형상의 파형으로 형성된 전압 파형(802)을 이용해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 즉, 삼각파 전압(411)의 진폭을 a배로 하며, 또한, 전압이 직전의 전압으로부터 변화하지 않는 일정 전압의 시간 영역을 1개소 또는 2개소 이상에 더한 파형이다. 이때, 1주기 내에 있어서의 당해 시간 영역의 길이의 합계는 (a-1)T이다. 또한 전압이 0V로 되는 위치는 임의로 선택할 수 있다. 이것은, 유전체막(153)에 의해서 직류 성분이 차단되기 때문이다.
또, 도 4에 나타낸 예에서는, 2개의 간헐 삼각파 전압(401)의 경우를 나타냈지만, 이것으로 한정하지 않으며, 시간 aT의 기간에 4개 또는 그 이상의 수의 간헐 삼각파 전압을 인가하도록 해도 된다. 인가하는 간헐 삼각파 전압의 수를 늘림에 의해, 도 4의 시간 영역(403 및 405)에 상당하는 각 간헐 삼각파 전압을 인가하는 동안의 전압 일정 시간을 짧게 할 수 있어, 플라스마로부터 입사한 하전 입자가 웨이퍼의 표면에 체류하는 시간을 보다 짧게 할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 재치대에 인가되는 고주파 바이어스 전압과는 별개로, 삼각파 전압을 피크값을 높게 해서 간헐적으로 중첩시켜서 웨이퍼의 표면에 축적된 전하를 제거하는데 충분한 전류를 소정의 시간 발생시키도록 함에 의해, 웨이퍼의 표면에 전하가 축적되어 있음에 의해 발생하는 전자 셰이딩 효과를 억제할 수 있게 되었다. 이것에 의해, 전자 셰이딩 효과에 의한 웨이퍼의 표면의 데미지를 억제할 수 있게 되고, 시료의 절연막 표면에 축적된 하전 입자가 제거된 상태에서, 수직성이 높은 트렌치 형상을 형성할 수 있어, 트렌치 내부의 에칭 대상이 아닌 막의 데미지를 저감할 수 있게 되었다.
또한, 본 실시예에 따르면, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 피크 전압이 높은 간헐 삼각파 전압을 인가함으로써 하전 입자를 보다 신속히 제거하면서 웨이퍼를 플라스마 처리할 수 있으므로, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 적게 한 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
(변형예 1)
도 9를 이용해서, 본 발명의 실시예의 제1 변형예(변형예 1)를 설명한다. 또, 실시예에 있어서 설명한 도 1 및 도 2와 본 변형예 1에 있어서의 도 9에서 동일한 부호가 부여된 부품은, 동일한 기능을 갖는다. 그러므로 그 부품에 대해서는 설명을 생략한다.
도 9는 본 변형예 1에 따른, 시료대(150)의 단면 및 바이어스 전압 발생부(152), 정전 흡착용 전원(155)의 상세를 나타내는 모식도이다. 본 변형예에서는 바이어스 전압 발생부(152)가, 커패시터(901a 및 901b)를 통해서 정전 흡착 전극(154a 및 154b)과 각각 병렬로 접속되어 있다. 정전 흡착용 전원(155)은, 전원 유닛(155a 및 155b)으로 구성되고, 이들 전원 유닛은 각각 정전 흡착 전극(154a 및 154b)에 접속된다.
커패시터(901a 및 901b)는, 정전 흡착용 전원(155)으로부터 출력되는 직류 전압이 바이어스 전압 발생부(152)에 전달되는 것을 방지하는 역할이 있다. 또한, 도 1에 나타내는 실시예에 있어서의 전극(151)과 정전 흡착 전극(154a 및 154b) 사이의 정전 용량을 커패시터(901a 및 901b)로 모의함으로써, 도 1에 나타내는 실시예의 경우와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 전압의 피크값을 높게 한 간헐 삼각파 전압을 인가함에 의해 하전 입자를 보다 신속히 제거할 수 있다는 효과를 웨이퍼(161)에 나타낼 수 있어, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 억제 가능한 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 변형예에 있어서도, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 하전 입자를 보다 신속히 제거하면서 웨이퍼를 플라스마 처리할 수 있으므로, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 적게 한 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
(변형예 2)
도 10 및 도 11을 이용해서, 본 발명의 실시예의 제2 변형예를 설명한다. 도 10은 본 변형예 2에 따른, 시료대(150)의 단면 및 바이어스 전압 발생부(152-1), 정전 흡착용 전원(155)의 상세를 나타내는 모식도이다. 바이어스 전압 발생부(152-1)는, 고주파 전원(201)과 자동 정합기(202)를 구비하고 있는 점에서는 실시예의 바이어스 전압 발생부(152)와 같지만, 직류 전원(203) 및 로우 패스 필터(204)를 구비하고 있지 않은 점에서 다르다.
본 변형예 2에서는, 전극(151)에 바이어스 전압 발생부(152-1)가 접속되고, 정전 흡착 전극(154a 및 154b)에 정전 흡착용 전원(155)이 접속된다. 바이어스 전압 발생부(152-1) 및 정전 흡착용 전원(155)은, 제어부(171)에 의해 제어된다.
도 11은, 정전 흡착용 전원(155)의 출력 전압 파형을 나타낸다. (b)의 전압 파형(1101a)은 전원 유닛(155a)의 출력 전압을 나타내고, (a)의 전압 파형(1101b)은 전원 유닛(155b)의 출력 전압을 나타낸다. 도 1에 나타내는 실시예에 있어서 정전 흡착 전극(154a 및 154b)에 인가되는 전압을 각각 VESCa, VESCb로 하면, (b)의 전압 파형(1101a)은 실시예에서 도 4를 이용해서 설명한 간헐 삼각파 전압(401)에 VESCa를 더한 것이고, (a)의 전압 파형(1101b)은 전압 파형(1101a)으로부터 (VESCa-VESCb)를 뺀 것이다.
즉, 간헐 삼각파 형상의 전압 파형(1101a 및 1101b)의 시간 영역(1111 및 1115)의 전압 파형은 도 4에 나타낸 간헐 삼각파 전압(401) 중 시간 영역(402)의 부분의 전압 파형에 상당하고, 시간 영역(1112 및 1116)의 전압 일정 구간은 간헐 삼각파 전압(401) 중 시간 영역(403)의 부분에 상당한다. 또한, 간헐 삼각파 형상의 전압 파형(1101a 및 1101b)의 시간 영역(1113 및 1117)의 전압 파형은 도 4에 나타낸 간헐 삼각파 전압(401) 중 시간 영역(404)의 부분의 전압 파형에 상당하고, 시간 영역(1114 및 1118)의 전압 일정 구간은 간헐 삼각파 전압(401) 중 시간 영역(405)의 부분에 상당한다.
또, 전압 파형(1101a)은, 간헐 삼각파 전압(401) 대신에 실시예에서 도 7을 이용해서 설명한 간헐 삼각파 전압(701), 도 8을 이용해서 설명한 전압 파형(810) 또는 전압 파형(820)에 VESCa를 더한 파형이어도 된다.
본 변형예 2에 있어서는, 간헐 삼각파 전압(401), 간헐 삼각파 전압(701), 전압 파형(810) 및 전압 파형(820)의 진폭의 계산에 이용하는 V0은, 도 1에 나타낸 실시예에 있어서의 삼각파 전압(411)의 V0과는 다르다. 이것은, 도 1에 나타낸 실시예와 본 변형예 2에 있어서의 직선 삼각파의 인가 위치의 차가, 웨이퍼(161) 상의 하전 입자를 제거하는데 최적의 전압의 차이를 만들기 때문이다.
본 변형예 2에 있어서도, 실시예의 경우와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 하전 입자를 보다 신속히 제거할 수 있다는 효과를 웨이퍼(161)에 나타낼 수 있어, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 억제 가능한 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 변형예에 있어서도, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 하전 입자를 보다 신속히 제거하면서 웨이퍼를 플라스마 처리할 수 있으므로, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 적게 한 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
(변형예 3)
도 12를 이용해서, 본 발명의 실시예의 제3 변형예를 설명한다. 본 변형예 3은, 변형예 2에서 설명한, 고주파 전원(201)과 자동 정합기(202)를 구비한 바이어스 전압 발생부(152-1)를, 시료대(150)의 전극(151)에 접속하는 대신에, 변형예 1의 경우와 마찬가지로, 커패시터(1201a 및 1201b)를 통해서 정전 흡착 전극(154a 및 154b)에 접속하는 구성으로 했다.
도 12에 나타낸 바와 같은 구성에 있어서, 변형예 2에 있어서 도 11을 이용해서 설명한 바와 같이, 제어부(171)에서 정전 흡착용 전원(155)을 제어해서, 전원 유닛(155a)으로부터는 정전 흡착 전극(154a)에 (b)와 같은 전압 파형(1101a)을 출력하고, 전원 유닛(155b)으로부터는 정전 흡착 전극(154b)에 (a)에 나타내는 바와 같은 전압 파형(1101a)을 출력한다. 이것에 의해, 도 1에 나타내는 실시예에 있어서 정전 흡착 전극(154a 및 154b)에 인가되는 전압을 각각 VESCa, VESCb로 하면, (b)의 전압 파형(1101a)은 실시예에서 도 4를 이용해서 설명한 간헐 삼각파 전압(401)에 VESCa를 더한 것이고, (a)의 전압 파형(1101b)은 전압 파형(1101a)으로부터 (VESCa-VESCb)를 뺀 것이다.
본 변형예 3에 있어서도, 실시예의 경우와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 하전 입자를 보다 신속히 제거할 수 있다는 효과를 웨이퍼(161)에 나타낼 수 있어, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 억제 가능한 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 변형예에 있어서도, 웨이퍼 표면의 하전 입자의 시간당 제거량을 최적값으로 유지한 채 하전 입자를 보다 신속히 제거하면서 웨이퍼를 플라스마 처리할 수 있으므로, 전자 셰이딩 효과에 기인하는 형상 데미지를 종래 이상으로 적게 한 플라스마 처리 방법을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 실시형태에 의거해서 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시형태로는 한정되지 않으며, 다양한 변형예를 포함한다. 예를 들면, 전술한 실시형태는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상술했지만, 본 발명은 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로는 한정되지 않는다.
또한, 어느 실시형태의 구성의 일부를 다른 실시형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 어느 실시형태의 구성에 다른 실시형태의 구성을 더하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시형태의 구성에 대하여, 다른 구성을 추가하거나, 혹은 구성의 일부를 삭제·치환하는 것도 가능하다. 또, 도면에 기재한 각 부재나 상대적인 사이즈는, 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 간소화·이상화하고 있으며, 실장상은 보다 복잡한 형상으로 되는 경우도 있다.
또, 전술한 실시형태에서 설명한 구조나 방법에 대해서는, 전술한 실시형태의 것으로 한정되는 것은 아니며, 다양한 응용예가 포함된다.
100 : 플라스마 처리 장치 101 : 진공 처리실
121 : 마이크로파 전원 150 : 시료대
151 : 전극 152, 152-1 : 바이어스 전압 발생부
153 : 유전체막 154 : 정전 흡착 전극
155 : 정전 흡착용 전원 155a, 155b : 전원 유닛
171 : 제어부 201 : 고주파 전원
203 : 직류 전원

Claims (14)

  1. 시료가 플라스마 처리되는 처리실과,
    플라스마를 생성하기 위한 고주파 전력을 공급하는 제1 고주파 전원과,
    상기 시료가 재치(載置)되는 시료대와,
    고주파 전력을 상기 시료대에 공급하는 제2 고주파 전원과,
    전압을 상기 시료대에 인가하는 전원과,
    상기 전원을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
    상기 전압의 파형의 1주기는, 상기 전압이 상승하는 상승 기간과 상기 전압이 하강하는 하강 기간과 상기 시료의 하전 입자를 단위 시간에 제거하는 양을 제어하는 제거량 제어 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제거량 제어 기간의 상기 전압은, 대체로 무변화인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제거량 제어 기간은, 상기 상승 기간 후의 기간인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제거량 제어 기간은, 상기 하강 기간 후의 기간인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시료대는, 재치된 상기 시료를 정전 흡착시키기 위한 제1 전극과, 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구비하고,
    상기 제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전압과 상기 전압이 상기 제2 전극에 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시료대는, 재치된 상기 시료를 정전 흡착시키기 위한 제1 전극과, 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구비하고,
    상기 제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전압과 상기 전압이 상기 제1 전극에 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시료대는, 재치된 상기 시료를 정전 흡착시키기 위한 제1 전극과, 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구비하고,
    상기 제2 고주파 전원으로부터의 고주파 전압이 상기 제2 전극에 인가되고,
    상기 전압이 상기 제1 전극에 인가되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 시료대는, 재치된 상기 시료를 정전 흡착시키기 위한 제1 전극과, 상기 제1 전극과 다른 제2 전극을 구비하고,
    상기 전원에 의해 전압이 상기 제1 전극에 인가되는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    원하는 전압 파형의 진폭을 a배한 값을 상기 상승 기간의 진폭 또는 상기 하강 기간의 진폭으로 하는 경우, 상기 제거량 제어 기간의 시간은, 상기 상승 기간의 시간과 상기 하강 기간의 시간의 합에 상기 a로부터 1을 뺀 값을 곱한 값의 시간이고,
    상기 원하는 전압 파형은, 상기 제거량 제어 기간을 갖지 않는 전압 파형의 경우에 있어서의 상기 하전 입자를 제거하기 위한 원하는 전압 파형인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    원하는 전압 파형의 진폭을 a배한 값을 상기 상승 기간의 진폭 또는 상기 하강 기간의 진폭으로 하는 경우, 상기 제거량 제어 기간의 시간은, 상기 상승 기간의 시간과 상기 하강 기간의 시간의 합에 상기 a로부터 1을 뺀 값을 곱한 값의 시간이고,
    상기 원하는 전압 파형은, 상기 제거량 제어 기간을 갖지 않는 전압 파형의 경우에 있어서의 상기 하전 입자를 제거하기 위한 원하는 전압 파형인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.
  11. 시료를 플라스마 처리하는 플라스마 처리 방법에 있어서,
    상기 시료가 재치되는 시료대에 전압 및 고주파 전압을 인가하면서 상기 시료를 플라스마 처리하는 공정을 갖고,
    상기 전압의 파형의 1주기는, 상기 전압이 상승하는 상승 기간과 상기 전압이 하강하는 하강 기간과 상기 시료의 하전 입자를 단위 시간에 제거하는 양을 제어하는 제거량 제어 기간을 갖는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제거량 제어 기간의 상기 전압은, 대체로 무변화인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    원하는 전압 파형의 진폭을 a배한 값을 상기 상승 기간의 진폭 또는 상기 하강 기간의 진폭으로 하는 경우, 상기 제거량 제어 기간의 시간은, 상기 상승 기간의 시간과 상기 하강 기간의 시간의 합에 상기 a로부터 1을 뺀 값을 곱한 값의 시간이고,
    상기 원하는 전압 파형은, 상기 제거량 제어 기간을 갖지 않는 전압 파형의 경우에 있어서의 상기 하전 입자를 제거하기 위한 원하는 전압 파형인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    원하는 전압 파형의 진폭을 a배한 값을 상기 상승 기간의 진폭 또는 상기 하강 기간의 진폭으로 하는 경우, 상기 제거량 제어 기간의 시간은, 상기 상승 기간의 시간과 상기 하강 기간의 시간의 합에 상기 a로부터 1을 뺀 값을 곱한 값의 시간이고,
    상기 원하는 전압 파형은, 상기 제거량 제어 기간을 갖지 않는 전압 파형의 경우에 있어서의 상기 하전 입자를 제거하기 위한 원하는 전압 파형인 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 방법.
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